Материалы печатных плат (фольгированные стеклотекстолит и гетинакс)

Тема: Материалы печатных плат
(фольгированные стеклотекстолит и гетинакс)

Раздел:Материаловедение

Назначение:Курсовая работа-реферат

Формат:Word'97

Автор:Сёмин Василий, elfie2000@hotbox.ru

Использование:Сдавался в апреле 2001г в МГИЭМ, кафедра материаловедения электронной техники, преподаватель: Кабанова Т.А., оценка

Примечания: 30 стр, очень много графиков и таблиц. ОСТОРОЖНО! файл почти 3 Мб! :)

Параметры	Гетинакс						Стеклотекстолит
	I	II	IV	V	VII	VIII	СТ	СТ-1	СТЭФ	СТЭФ-1	СТВЭ	СТ-ЭТФ	СТК	СТК-41/У
Толщина,мм	0,2-50	5- 50	2-50	5-50	0,4-3,8	1-3,8	1,5-30	0,5-30	1,5-30	0,5-30	0,5-30	0,5-30	0,5-30	1-30
Плотность,кг/м3	1350-1400	1350-1400	1280-1380	1280-1380	1350-1400	1280-1380	1600-1800	1600-1850	1600-1800	1600-1900	1700	1700-1900	1600-1800	1700-1800
Теплостойкостьпо Мартенсу,˚С	150	150	125	130	-	-	185-225	185-225	185-250	185-250	200-250	>300	200-225	225
Нагревостойкостьв течение 24 ч,˚С, не менее	115	115	125	130	-	-	150	150	200	200	300	300	250	250
Класснагревостойкости	А	А	А	А	А	А	B	B	F	F	F	H	H	H
Длительнаярабочая температура,˚С	105	105	105	105	105	105	130	130	155	155	155	180	180	180
Теплопроводность,Вт/(м·˚С)	0,122-0,147						0,3
Удельнаятеплоёмкость,кДж/(кг·˚С)	1,25-1,65						0,92-1,45
Температурныйкоэфф. линейногорасширения,˚С-1	(2-3,5)10-3						(4-8)10-6
Модульупругости,Мпа: -вдольлиста -поперёклиста	15000	12000	9500	10000	10000	10000	-	-	20000	21000	-	-	-	-
	10800	8500	7000	7000	8000	7000	-	-	15000	16000	-	-	-	-
Кратковременнаямеханическаяпрочность: сопротивлениераскалыванию,Н удельнаяударная вязкость,кДж/м2	1700	2000	2000	2000	-	-	1300-1800	1300-1800	2500-4000	2500-4000	2500-3000	4000-4500	800-1000	1500-1800
	12-20	10-17	6-8	15-22	8-10	8-12	12-35	15-40	150	150	150	200	30	30
Разрушающеенапряжениепри растяжении,Мпа	100-110	80-100	60-80	80-100	80-100	80-100	70-95	75-95	300-350	300-350	250-300	300	90-200	120
Удлинениепри разрыве,%	1-1,5	1,5	0,8-1	1-1,5	1-1,5	1-1,5	1,5-2,8
Разрушающеенапряжениепри изгибеперпендикулярнослоям, Мпа	100-120	100-120	60-75	80-100	-	-	100-150	100-150	240-400	240-350	330	450-600	-	100
Разрушающеенапряжениепри сжатииперпендикулярнослоям, Мпа	140-250						200-250	200-250	300-400	300-400	200-250	400-450	-	-
Электрическоесопротивление: удельноеобъёмное, Ом·м сопротивлениеизоляции, Ом удельноеповерхностное,Ом	108-109	1010	1010-1011	1010-1011	1010-1012	1010-1011	109-1010	109-1010	1011	1011	1012	1012	1010-1012	1013
	109-1011	1010-1011	1011-1012	1011-1012	1011	1011-1012	-	-	-	-	-	-	-	-
	1012	1012	1013	1013	1011-1012	1013	-	-	-	-	-	-	-	-
tgδперпендикулярнослоям при 50 Гц	>0,4	>0,3	0,3	0,01-0,03	-	-	>0,4	>0,4	0,003-0,005	0,03-0,05	0,003	0,003	0,001-0,005	0,001-0,005
εпри 50 Гц	7-8	7-8	7-8	7-8	7-8	7-8	-	-	5-6	5-6	-	4-6	-	-
Кратковременнаяэлектрическаяпрочность: перпендикулярнослоям, МВ/м параллельнослоям, кВ/10мм	25-16	25-15	30-35	30-20	35-22	35-25	20-12	20-12	30-20	30-20	30-25	30-20	20-10	20-10
	25-15	30-15	30-25	100-70	-	-	20-10	20-10	45-30	50-30	50-30	50-30	30-10	25
Водопоглощениеза 24 ч, %	12-2	10-1	8-1	10-2	12-2	10-2	7-2	7-2	1-0,2	1-0,2	0,5-0,1	0,4-0,2	20-0,5	0,5-1
Классштампуемости	4-5	-	5	-	4-5	4-5	5-6

МИНИСТЕРСТВООБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГООБРАЗОВАНИЯРФ

МосковскийГосударственныйИнститут Электроникии Математики

ФакультетИнформатикии Телекоммуникаций

Кафедраматериаловеденияэлектроннойтехники

РЕФЕРАТ

покурсу

«Материаловедение»

натему:

Материалыпечатных плат

Выполнил:

студентгр. Р-41Сёмин Василий

Преподаватель:

КобановаТатьяна Александровна



Оглавление

1.Введение…………………………………………………………..3

2.Технологияполученияслоистых пластиков…………………….5

3.Классификацияи принципмаркировки…………………………8

4.Физико-химическиесвойства……………………………………10

5.Механическаяобработкаслоистыхпластиков…………………..17

6.Списоклитературы……………………………………………….21

1.Введение

Заменав печатныхсхемах обычноготрёхмерногопроволочногомонтажа двумерным,состоящим изсети проводников,которые размещаютсяна диэлектрическойподложке – этоизобретение,связанное сименем К. Паролини(Франция, 1926г.),которое поважности можносравнить сизобретениемкнигопечатанияГутенбергом.

Печатнаяплата (ПП) представляетсобой изоляционнуюпластину, играющуюроль механическогокаркаса ПП, наодну или обеповерхностикоторой нанесёнтокопроводящийрисунок (какправило меднаяфольга), сформированныйпроводниками,соединяющимиэлектрорадиорадиоэлементы(ЭРЭ) в соответствиис электрическойсхемой. ЭРЭкрепятся напечатную платулибо запайкойножек деталейв специальныеотверстия вПП, обеспечиваямеханическийкрепёж ЭРЭ(dip-монтаж),либо поверхностныммонтажом (пайкойэлементовнепосредственнона дорожки –chip-монтаж).

Материаламипечатных платслужат фольгированныйстеклотекстолитлибо фольгированныйгетинакс,поэтому насбудут интересоватьименно эти двапродукта, атакже составляющиеих компоненты.

Изоляционнаяподложка печатнойплаты состоитиз ряда пропитанныхтермореактивнымисмолами слоёвстекловолокнаили бумаги,которые прессуюти отверждаютв нагретыхпрессах. Токопроводящуюсхему выполняютлибо так называемымспособом удаления,когда изоляционныйматериал полностьюзакрываетсямедной фольгойи токопроводящийрисунок (линиии плоскости)создают, удаляяненужные участки,либо способомналожения. Вэтом случаенужный токопроводящийрисунок создаютметаллизацией.

Схемастроенияфольгированногослоистогопластика

односторонний двухсторонний

• м

  еталлическаяфольга

• клеевойслой

• изоляционнаяподложка изслоистогопластика

Фольгированныйгетинакс являетсяменее прочным,чем стеклотекстолит,и достаточноломким, но имеетлучшие электроизоляционныесвойства и в4 раза дешевлестеклотекстолита,поэтому оннаходит применениев изготовлениипечатных платдля аппаратурымассовогопроизводства,при изготовлениикоторой однойиз задач разработчикаявляется минимальнаястоимостьприбора.

Фольгированныйстеклотекстолитимеет гораздолучшие механическиесвойства посравнению сгетинаксом(не ломаетсяи с трудомизгибается),поэтому нашёлприменениев военной,вычислительной,измерительнойи прочей прецезионнойаппаратуре,где требуетсявысокая надёжностьприбора, либостойкость кмеханическимнагрузкам..

Применяемыедля изготовленияпечатных платфольгированные пластики делятсяна односторонниеи двусторонние.Учитывая современныетенденциипостоянногоуменьшениягабаритовэлектроаппаратурыи внедренияповерхностного(chip-) монтажа,двусторонниепечатные платызанимают приоритетноеположение надоодносторонними.Односторонниепечатные платыимеет смыслприменять дляреализациипростейшихнебольшихэлектрическихсхем.

Помимоэтого, изготовлениесовременныхсложнейшихвычислительныхи бытовых приборовтребует применениямногослойныхпечатных плат.Это связанос усложняющейсяс каждым годомсхемотехникойсовременнойаппаратуры.

2.Технологияполученияслоистых пластиков

Какуже отмечалось,слоистые пластикисостоят изволокнистогонаполнителя,пропитанногосвязующим - какправилофенолформальдегиднойсмолой.При этом, еслиприменяютпропитаннуюбумагу, материалназывают гетинаксом,если ткань изсинтетическихволокон –текстолитом,если стеклоткани– стеклотесктолитом.В качествеклеевого слоядля приклейкифольги присозданиифольгированныхслоистых пластиковприменяютсинтетическиетермореактивныеклеи как таковыеили использутклеящие свойствасвязующего,содержащегосяв пропитанномнаполнителе.

Стекловолокнистыенаполнители.Стекловолокнадля изготовлениястекловолокнистыхнаполнителейпроизводятпо следующейсхеме.

Изисходных компонентов(песок, глинозем,мел, кальцинированнаясода, борнаякислота и некоторыедругие) путемсмешенияприготовляетсяшихта. Шихтаплавится впечах для получениярасплава стекла.Из расплаваотформовываютсястеклянныешарики, которыезатем загружаютсяв платиновыйтигель, имеющийв своем днищеот 100 до 1200 и болееотверстий(фильер) малогодиаметра. Послерасплавлениястеклянныхшариков в тигледо получениивязкой массы(температура 1200—1400 С) из нее черезфильеры вытягиваютсянепрерывныеволокна, собирающиесязатем в пучок,который наматываетсяпа приемнуюбобину. Переднамоткой пучкана бобинупроизводитсятак называемое«замасливание»этого пучкатак, чтобы нитив нём имелинеобходимоесцепление междусобой. Для этогосразупо выходеэлементарныхволокон изфильер и сбораэтих нитей впучок устанавливаетсязамасливающееyстройство (впростейшемвиде это наклонныйлоток), в котороенепрерывнопоступаетзамасливатель.В результатена бобинунаматываетсякомплекснаянить со склееннымив ней элементарнымиволокнами.Скорость вытягиванияэлементарныхстекловолоконпри этом достигает50 м/с и более.

Полученныекомплексныенити затемразматываютсяс бобины, складываютсядруг с другомв нужном числесложений иподвергаютсякручению(до 150 витков на1 м) для получениянитей, из которыхзатем на ткацкихстанках изготовляютсястеклоткани.Для некоторыхрулонных наполнителейпосле сложениякомплексныхнитей или совсемне производяткрутку, илиделают минимальноечисло витков.Такие нитиназывают ровницейили жгутом. Изжгутов на специальныхстанках изготовляюттак называемыенетканныенаполнители.

Дляполученияштапельноговолокна повыходе стеклянныхволокон изфильер на нихиз специальногосопла с большойскоростьюподается струявоздуха илинагретого пара,которая разбиваетнепрерывныеволокна накороткие отрезки.Из этого волокназатем прядутнити с последующимизготовлениемштапельныхстеклотканейили этиволокна принимаютсяна конвейернуюленту и превращаютсяв рулонныйматериал в видестекловойлоков,называемыхтакже матами.

Составстёкол, применяемыхдля изготовлениястеклотканей

Видстекла	Состав,%
	SiO2	Al2O3	B2O3	CaO	MgO	Fe2O3	Na2O
Алюмоборосиликатное(бесщелочное)	53-54	14	8-12	16	4	0.2-0.7	0.5-0.7
Известково-натриевое(щелочное) дляизготовлениякремнеземного	72	0.5	нет	6	4	0.08	17-18

Видстеклотканидо и послеопрессованиямежду влажнымипрокладкамипри 160С

Изготовлениефольгированныхслоистых пластиковФольгированиелистовых слоистыхпластиков можетпроизводитьсядвумяметодами. Попервомуизних металлическаяфольга приклеиваетсяк уже готовомуслоистомупластику,по второмуприклейкафольги осуществляетсяодновременнос формованиемподложки. Однакоприклейкаметаллическойфольги к готовомуслоистомупластику вызываеттрудности,связанные снедостаточноровной поверхностьюпоследнего,с отклонениямив толщинахсклеиваемыхматериалов,а также с существованиемдопусков врасстояниимежду плитамигидравлическихпрессов. Всёэто в конечномсчёте затрудняетсоздание необходимогонадёжногоконтакта междуметаллическойфольгой и готовымслоистым пластиком.При этом применениеповышеннойтолщины клеевогослоя для устранениянеровностейприводит, какправило, к уменьшениюпрочностисцепленияфольги и слоистогопластика ввидувозникновенияна границераздела слоёвповышенныхскалывающихнапряжений.

Вэтом отношенииприклейкаметаллическойфольги к изоляционнойподложке впроцессе формованияфольгированногоматериалапозволяетиспользоватьдля выравниванияповерхноститекучестьсвязующегов пропитанномнаполнителево время егонагреванияпри прессовании.Поэтому второйспособ являетсяосновным впроизводствефольгированныхслоистых пластиков.

Дляизготовленияслоистых пластиковв зависимостиот их назначенияприменяют:медную, никелевуюили константановуюфольгу. Меднаяи никелеваяфольга применяетсяглавным образомдля фольгированныхслоистых пластиковэлектротехническогоназначенияв целях изготовленияпечатных плат,константановая– для слоистыхпластиков,предназначенныхдля изготовленияреостатныхи нагревательныхэлементов.

Выбор материаловдля подложкии клеевогослоя, так жекак и при изготовленииобычных слоистыхпластиков,зависит отрабочей температурыфольгированногоматериала иот ряда специфическихтребований,предъявляемыхк последнему.

Процессизготовленияфольгированногослоистогопластика повторому, наиболеепринятомуспособу, сводитсяк пропиткенаполнителейсоответствующимисвязующими,сушке, если былприменён лаковыйраствор связующего,разрезке пропитанногонаполнителяна нужные размеры,сборке заготовок,сборке пачеки пакетов дляпрессования,прессованиюпоследних вгидравлическомпрессе и обрезкеторцов готовогоматериала.

Пропиткунаполнителейлаковыми растворамисвязующих ведуттак же, как идля обычныхслоистых пластиков.Нанесениеклеевого слоя на металлическуюфольгу производятна машинах, гдеосуществляетсясхема лакировкифольги. Этимашины аналогичнымашинам длялакировкибумаги.

В качествеклеевого слояиногда применяютспециальныеклеевые плёнки.В этом случаеисключаетсяпроцесс нанесенияклея на металлическуюфольгу и клееваяплёнка укладываетсяперед прессованиемв пачку.

Во времяпрессованияклей сразупосле егорасплавленияпод давлениемпрессования,если примененафольга, наповерхностикоторой созданыоксидные кристаллы,вдавливаетсяв пространствомежду последнимираспространяетсяпод влияниемэтого давленияпо поверхностифольги.

3.Классификацияи принцип маркировки

Классификацияразличных марокстеклотекстолитаи гетинакса

Класснагревостойкости	Предельнодопустимаярабочая температура,°С	Название слоистого пластика	Промышленнаямарка	Возможностьприменения				Преимущественные области применения
				Длянапря-женийдо 1000 В		Свыше1000 В
				Принорм. климати-ческихусловиях	Вовлажном тропи-ческомклимате	Принорм. климати-ческихусловиях	Вовлажном тропи-ческомклимате
А	105	гетинакс	I	+	-	-	-	Монтажныепанели, распределительныещиты, перегородки,панели, рейки,шайбы, клинья
			III	+	-	-	-	То же, нов морских условиях
			IV	+	+	+	+	То же, чтомарка I,но во влажныхтропическихусловиях
			V-1, V-2	+	-	+	-	Материалс повышеннойэлектрическойпрочностьюи низким tgδ
			VI	+	-	+	-	Для работыв трансформаторноммасле и на воздухепри повышенныхчастотах
			VII	+	-	+	-	Радиотехническогоназначения
			VIII	+	-	+	-	То же,материал спониженнойстепеньюкоробления
В	130	стеклотекстолит	СТ,СТ-1	+	+	-	-	Для низковольтныхдеталей, работающихпо классунагревостойкостиВ (130°С) или вовлажном тропическомклимате
F	155		СТЭФ,СТЭФ-1	+	+	+	-	Для деталей,работающихпо классунагревостойкостиF(155°С), с требованиямиповышенноймеханическойпрочности
			СТВЭ	+	+	+	+	То же дляработы во влажномтропическомклимате
H	180	стеклотекстолит	СТК	+	+	+	-	Для деталейсухих трансформаторовшахтноговзрывобезопасногоисполненияи других деталей,работающихпри температуре180°Сили кратковременнодо 300°С
			СТ-ЭТФ	+	+	+	+	С высокимимеханическимии электрическимисвойствамипри температуредо 180°С
			СТК-41/4	+	+	+	-	То же, чтоСТК, но с повышенноймонолитностьюи влагостойкостью
			СТВК	+	+	+	+	То же, чтоСТК, 41/V,для работыво влажныхтропическихусловиях

4.Физико-химическиесвойства

М

еханическаяпрочность.У слоистыхпластиков, также как и у металлов,но в гораздобольшей степени,наблюдаетсязависимостьмеханическойпрочности отвремени приложениямеханическойнагрузки.

Зависимостьразрушающихнапряженийпри изгибеслоистых пластиковот времениприложениямеханическогонапряжения.

1– гетинакс I;

2– стеклотекстолитСТ;

3– стеклотекстолитСТЭФ

Аналогичнометаллам, разрушениеслоистых пластиковпри приложенииповторно-переменныхнапряженийможно объяснитьтем, что в результатевнутреннеготрения в материалевозникают ипостепеннорасширяютсятрещины, ослабляющиеего вплоть доразрушения.Так, многократноеприложениенагрузки,составляющейвсего 75% пределапрочности прирастяжениив течение 20 с,вызвало следующееизменениемеханическихсвойств гетинакса:

Характерприложения механическогонапряжения	Пределпрочностипри растяжении,% к исходному
Исходноесостояние	100
Послепятидесятогоприложениянагрузки	92
Послесотого приложениянагрузки	85

Для оценкиматериаловпри циклическихнагруженияхпользуютсяпоказателемпредела выносливости,который показываетмаксимальноенапряжение,при которомматериал выдерживаетприблизительно10 млн. повторныхциклов безразрушения.Ниже приводятсяориентировочныеданные о пределахвыносливостинекоторыхслоистых пластиков.

Виднагрузки	Пределвыносливостидля различныхслоистыхпластиков,МПа
	стеклотекстолит	гетинакс	текстолит
Изгиб	60	35-40	27.5-30
Растяжение и сжатие	-	58	39

Предел выносливостислоистых пластиковзависит отсодержаниясвязующего.При этом увеличениесодержаниясмолы, например,в гетинаксе,с 40% до 50% уменьшаетего пределвыносливостипримерно на20%

Влияниенагревания.Механическиесвойства большинствавидов слоистыхпластиковдовольно сильноизменяютсядаже при небольшомповышениитемпературы.

В

лияниетемпературыиспытания напредел прочностипри растяжении

1– гетинаксI стеклотекстолитСТ

2– текстолитА

З

ависимостьпредела прочностислоистых пластиковпри сжатииперпендикулярнослоям от температуры

1– стеклотекстолитСТ-ЭТФ

2– стеклотекстолитСТЭФ

3– стеклотекстолитСТ

4– гетинакс I

5– текстолитА

Как видно изграфиков, понижениепрочности уразличноговида слоистыхпластиковпроисходитв неодинаковойстепени и зависитот вида какприменяемогосвязующего,так и наполнителя.

Длительноенагреваниеслоистых пластиковприводит вконечном счётек довольнобольшому снижениюих механическихсвойств.

Зависимостьпредела прочностипри статическомизгибе слоистыхпластиков отвремени старенияпри температуре160С(измерения при20С)

1– стеклотекстолитСТ

2– гетинакс I

Как видно изграфика, некотороепревышениепредела прочностипри статическомизгибе гетинаксапосле первогомесяца нагреванияследует объяснитьпроцессомувеличениястепени отверждениясвязующего,которое припрессованиигетинакса этоймарки, по-видимому,прошло не доконца.

Однако нагреваниеслоистых пластиковпри недопустимовысоких температурахможет привестик резкой деструкциилибо связующего,либо наполнителя.Так, при нагреваниислоистых пластиков,изготовленныхс применениемфенолформальдегидныхсвязующих,начиная примернос 200Cпоявляетсянауглероживаниеэтих связующих,которое усиливаетсяпри повышениитемпературыдо 300-400С.В то же времяпри нагреваниислоистых пластиков,изготовленныхс применениемэпоксиднофенолформальдегидногосвязующего,при упомянутыхтемпературахначинаетсясильная деструкциясвязующегос возгонкойпродуктовдеструкциибез существенногообразованияпродуктовобугливания.Если в первомслучае, дажепри полномобугливаниисвязующего,ещё остаётсяощутимая механическаяпрочность засчёт оставшегосякокса, способногов некоторойстепени связыватьмежду собойслои наполнителя,то во второмслучае практическинаступаетполное разрушениепластика.

Помимопадения жёсткостислоистых пластиковпо мере увеличениятемпературынагревания,также ухудшаютсяих электрическиесвойства, чтовидно из графиков.

Зависимостькратковременнойэлектрическойпрочностислоистых пластиковот температурыиспытания

1– стеклотекстолитСТ

2– стеклотекстолитСТК

3– гетинакс I

Однако снижениетакого показателяэлектрическихсвойств какэлектрическаяпрочность,происходити после тепловогостарения слоистыхпластиков.Из приведённыхниже графиковследует, чтоесли дажекратковременныйнагрев досоответствующейтемпературыможет не влиятьна электрическуюпрочностьслоистогопластика, тотепловое старениепри такой жетемпературеприводит кснижению егоэлектрическойпрочности.

Влияниетепловогостарения Зависимостьэлектрическойпрочности

накратковременнуюэлектрическую гетинаксаIи стеклотекстолитаСТ

прочностьстеклотекстолитаСТК от временистарения при160С

(температураиспытания 20С)

1 –стеклотекстолитСТ

2 –гетинакс I

Влияниеувлажнения.Большинствослоистых пластиковобладает сравнительновысоко влагопоглощаемостью.Исключениесоставляюттакие пластикикак текстолитЛТ и стеклотекстолитСТВЭ, изготовленныес применениемнегидрофильныхнаполнителей,у которыхводопоглощаемостьоказываетсяи существенноне увеличиваетсяпри продолжительномувлажнении.У всех другихвидов слоистыхпластиков стечением времениводопоголощениеувеличиваетсядо насыщения.Одновременнос увеличениемводопоглощения изменяютсяи размеры самогопластика.

Зависимостьводопоглощенияи измененияразмеров слоистыхпластиков отвремени пребыванияв воде.

А– водопоглощение Б– изменениеразмеров

1– текстолитВч 1 – длинытекстолитаВч

2– стеклотекстолитСТ 2 – длиныстеклотекстолитаСТ

3– стеклотекстолитСТ-1 3 – длины стеклотекстолитаСТ-1

4 – толщинытекстолитаВч

5 – толщиныстеклотекстолитаСТ

6– толщиныстеклотекстолитаСТ-1

Из сравненияграфиков следует,что водонасыщениеу стеклотекстолитовнаступаетгораздо раньше,чем у гетинаксаи текстолитатипа Вч, и чтопосле наступленияводонасыщенияпрекращаетсяи изменениеразмеров слоистыхпластиков.После пребывания слоистых пластиковв воде их механическаяпрочностьнесколькопадает и, напримердля отдельныхвидов стеклотекстолитовэто падениедостигает20-25%. Однако механическаяпрочность такихстеклотекстолитоввосстанавливаетсяпосле сушкипри умереннойтемпературе(около 105С).Снижение механическихсвойств наблюдаетсяу слоистыхпластиков,способных ксущественномувлагопоглощениюпосле пребыванияпри высокойотносительнойвлажностивоздуха. Так,у стеклотекстолитамарки СТЭФ,после его пребыванияв течение 6 мес.при относительнойвлажностивоздуха 98-100%наблюдаетсяпадение пределапрочности прирастяжениина 5%, удельнойударной вязкостина 7% и пределапрочности приизгибе дажена 50%.

Также увлажнениев заметнойстепени ухудшаетэлектрическиехарактеристикислоистых пластиков.При этом оченьчувствительнымипоказателямиоказываютсяtg и сопротивлениеизоляции, чтовидно из графиков.

Зависимостьtg(при 50 Гц) от времениувлажненияслоистых пластиковпри относительнойвлажностивоздуха 98% итемпературе35С

1– стеклотекстолитЛТ

2– стеклотекстолитЛТВЭ

3– стеклотекстолитСТЭФ

4– гетинакс IV

5– стеклотекстолитСТ

6– гетинакс I

При этом сушкаслоистых пластиковпосле увлажненияне всегда приводитк восстановлениюэлектрическихсвойств доисходногосостояния. Такпосле увлажнениястеклотекстолитаСТЭФ при относительнойвлажности95-98% и температуре30С, tgего возрастаетс 3 до 23-26%. Однакодаже послепродолжительнойсушки при 160Сtg остаётся выше10-15%. В меньшейстепени ухудшаетсяудельное объёмноесопротивлениеслоистых пластиков.

Зависимостьудельногообъёмногосопротивленияслоистых пластиковот времениувлажненияпри относительнойвлажностивоздуха 95-98% итемпературе35С

1– гетинакс I

2– гетинакс IV

3– стеклотекстолитСТВЭ

4– стеклотекстолитСТ

5– стеклотекстолитСТЭФ

6– текстолитА

7– текстолитЛТ

Влияниевремени приложенияэлектрическогонапряжения.Электрическаяпрочностьслоистых пластиковзависит отпродолжительностиприложенияэлектрическогонапряжения.Если причинойпонижениямеханическойпрочностиявляютсярелаксационныепроцессы, топродолжительноедействиеэлектрическогонапряжения,по-видимому,связано с вызываемымиим процессамиионизациивоздуха в порахслоистогопластика и вконечном счётесо сквознымрасширениемэтих пор засчёт ударовионов воздухав стенки этихпор. После появленияв слоистомпластике засчёт длительногоприложенияэлектрическогонапряжениясквозных пор,наполненныхионизированнымвоздухом, происходитионный элестрическийпробой материала.Однако еслислоистый пластикобладает повышеннымзначением tg ,то раньше, чемнаступит ионныйпробой, можетвследствиеочень сильногоразогреванияи обугливанияслоистогопластика произойтитепловой пробой.Поэтому электрическаяпрочностьбольшинстваслоистых пластиковпри высокойчастоте, когдастепень ионизацивоздуха увеличивается,оказываетсясущественноболее низкой,чем при токепромышленнойчастоты. Так,если гетинакс,имеющий tg около 0.1, притемпературе90Свыдерживаетв течение 1 минвдольслоёвпри частоте50 Гц и расстояниимежду электродами50 мм напряжениев 55 кВ, то причастоте тока100 кГц он выдерживаеттолько 25 кВ.

Зависимостьэлектрическойпрочностислоистых пластиковперпендикулярнослоям от времениприложенияэлектрическогонапряжения(частотой 50 Гц)

1– стеклотекстолитСТЭФ при 20С

2– то же при 100С

3– гетинакс Iпри 20С

4– то же при 100С

5– стеклотекстолитСТ при 20С

6– то же при 100С

5.Механическаяобработкаслоистых пластиков

Слоистыепластики могутподвергатьсявсем видаммеханическойобработки,которые применяютсядля изготовлениядеталей изметаллов.Однако еслиизготовлениедеталей изслоистых пластиковне сводитсяк получениюотдельныхразовых партий,когда можнопренебречьизносом режущегоинструмента,то режимы резанияи геометриярежущего инструментаотличаютсяот тех, которыеприменяютсядля изготовлениядеталей изметаллов.

Вотличие отметаллов слоистыепластики обладаютменьшей теплопроводностью(в 200 раз меньшей,чем железо,медь). При этомприменениеохлаждающихжидкостейили воды недопустимо,так как онимогут приводитьк ухудшениюфизико-механическихи особенноэлектрическихсвойств слоистыхпластиков.Применениевоздуха дляохлаждениярежущего инструментаи деталей неявляется достаточноэффективным.

Болееэффективнымсредством дляотвода тепла,когда уменьшаетсяконтактнаяплощадь соприкосновениярежущего инструментас поверхностьюпластмассы,является применениетакого инструмента,у которогоглавные ивспомогательныезадние углымаксимальноувеличены.Одновременноменьшие механическаяпрочностьи твердостьслоистых пластиковтребуют меньшейсилы резания(в 6 – 20 раз меньше,чем у металлов).Это позволяетделать режущуючасть инструментаболее заостренной,без опасенияпотерь её прочности.

Однакопри всех этихусловиях следуетучитывать, чтопри неправильныхрежимах резанияможет происходитьподгораниепластмасс споверхностиили возникновениевследствиеперегрева дажевнутри деталейпроцессовдеструкции,приводящихк ухудшениюфизико-механическихи электрическихсвойств материаладеталей. Несмотряна меньшуюпотребностьв усилиях резания,слоистые пластикиоказываютдовольно большоевлияние наизнос режущегоинструмента.Особенно этоотносится кстеклотекстолитам,когда абразивныесвойства материалаприводят кбыстрому износурежущегоинструментаи даже приходитсяприбегать кприменениюалмазногоинструмента.

Некоторогоуменьшенияизноса режущегоинструментаможно достигнутьпутем интенсивногоудаления стружкии пыли, которыемогут способствоватьпреждевременномуего износу.Такое удалениенеобходимотакже во избежаниескапливанияв помещениипыли, образующейсяпри обработкеслоистых пластиков.Поэтому оборудование,применяемоедля обработки,должно бытьснабжено надёжнымотсасывающимустройством.

Нижеприводятсяметоды механическойобработки ирежима резания,применениекоторых даетдостаточноудовлетворительныерезультаты.

Разрезаниеи распиливание.Листовые слоистыепластики тонкихразмеров могутразрезатьсяна ножницахгильотинноготипа. Однакоудовлетворительнаякромка в этомслучае получаетсятолько прималых толщинахслоистых пластиков(часто не превышающих2 – 3 мм). Для ровнойобрезки листыматериаладолжны бытьхорошо прижатык столу гильотинныхножниц в местах,непосредственноприлегающихк нижнему лезвию.Угол междурежущими кромкамиобычно берутравным 6 – 8°.

Гетинакс,текстолит идревесныйслоистый пластиктолщиной от3 до 25 мм распиливаютциркулярнымипилами, выше25 мм – ленточнымипилами.

Приэтом поверхностьраздела темчище, чем меньшевыступает дискпилы над поверхностьюраспиливаемогоматериала.Вместе с темэто приводитк более быстромузатуплениюзубьев и уменьшениюпроизводительностипилы вследствиенеобходимостиуменьшенияподачи во избежаниеподгоранияматериала.Поэтому высотуустановкидисковой пилыв зависимостиот требуемойчистоты разрезаемойповерхностиподбираютпрактически.

Дисковыепилы могут бытьс разведённымиили неразведённымизубьями. В последнемслучае дискпилы должениметь вспомогательныйугол в планене менее 1 – 2°.

Дисковыепилы должныбыть из быстрорежущейстали твердостьюR_c =62 – 64 с хорошоотшлифованнойповерхностью.При этом скоростьрезания должнанаходитьсяна уровне 2000—3000м/мин. Подачаматериалапри обрезкеколеблетсяи зависимостиот толщиныматериала от12 (для толщины4 мм) до 2 (для толщины20 мм) м/мин.При необходимостиполучениячистой поверхностиподача должнабыть уменьшена.

Ленточныепилы не даютдостаточночистой поверхности.Однако с ихпомощью можноразрезатьгетинакс илитекстолиттолщиной до250 мм.

Полотналенточных пилдолжны иметьразводзубьевв половинутолщины лентыпилы в каждуюсторону. Числозубьев - 2 – 3 на10 мм. Скоростьполотна пилы1200 – 1500 м/мин. Подачаколеблетсяот 2 (для толщины20 мм) до 0,4 (для толщины100 мм) м/мин.

Применениевышеупомянутогоинструментадля разрезаниястеклотекстолитавследствиебыстрого износарежущего инструментане оказываетсяэффективным.Для этого следуетприменятьабразивныеили алмазныекруги. Однакои при примененииабразивныхкругов наблюдаетсяих большойизнос, приводящийк тому, что ихприходитсяменять почтикаждую смену.В этом отношенииалмазные круги(типа АСМ илиАСБ)оказываютсянесравненноболее стойкими(в 25 – 30 раз).

Сверление.Для сверленияотверстий смалым диаметромглубиной до6 мм можно применятьперовые сверла.Для сверленияотверстийдиаметром 10 мми глубиной до10 мм применяютспиральныесверла, дляотверстийдиаметром от10 до 24 мм можнорекомендоватьсверла с режущимикромками изтвердого сплава.Перовые и спиральныесверла должныбыть изготовленыиз быстрорежущихсталей Р-9 и Р-18.Режущие кромкииз твердогосплава должныизготовлятьсяиз твердыхсплавов ВК-6,ВК-8 или ВК-3М.Твердостьрабочей частисверла послезакалки имногократногоотпуска должнанаходитьсяна уровнеR_c= 62 – 64. Уголзаострениярезца длятекстолитадолжен составлять55 – 60°, гетинакса100 – 110°. Задний уголна периферииследует приниматьравным 10 – 15°.Скорость резанияпри работе соспиральнымисвёрлами избыстрорежущейстали зависитот диаметраотверстий ине должна превышать60 м/мин (во избежаниеподгораниястенок материала).Подача должнабыть не выше0,3 и не менее 0,05мм/оборот.

Присверленииотверстийсвёрлами срежущей частьюиз твердыхсплавов скоростьрезания можноувеличиватьв 2 – 2,5 раза.

Воизбежаниерасслоенияслоистых пластиковнеобходимособлюдатьследующиеусловия: хорошеекреплениеобрабатываемогоматериала,плотное прилеганиеего к опорнойповерхности,применениеподкладок,хороший отводстружки.

Вовсех случаяхследует учитывать,что благодаряспружиниваниюматериаласлоистогопластика диаметротверстияполучаетсяна 0,01 – 0,05 мм меньше,чем диаметрсверла.

Нарезаниерезьбы.Для нарезаниянаружной резьбыприменяютрезьбонарезныеголовки с круглымигребенками.Для получениявнутреннейрезьбы пользуютсяметчиками.Инструментдолжен бытьизготовлениз быстрорежущейстали с широкими круглым профилемзуба и угломзаточки 60°. Дляотвода стружкиметчики должныбыть с тремяканавками. Пероне должно бытьшироким воизбежаниеувеличениятрения и забиванияканавки стружкой.

Углырежущей кромки:передней =15°,задней =5-8°.При нарезаннирезьбы производитсясмазка резьбовогоинструментамаслом, пчелинымвоском, талькоми т.п.

Штампование,вырубка и пробивание.Для успешногоосуществленияэтих операцийнеобходимоприменениештампов с плотнымприжимом листаи изделия врабочий момент.Режущие кромкипуансона иматрицы должныбыть острыми,а зазор междупуансоном иотверстиемматрицы непревышать 10 –15% толщины листа(лучшие результатыполучаются,когда этотзазор не превышает0,025 – 0,05 мм).

Конусностьпуансона дляего выемки воизбежаниеобразованияотрыва материала(«ореолы»)рекомендуетсявыдерживатьв 5° (задний угол).Материал штампа– углеродистаясталь У-9, имеющаятвердость послезакалки и отпускаR_с= 54 – 56.

Привырубке прямоугольныхотверстийнеобходимозакруглятьострые углырадиусом неменее 0,5 мм. Диаметрштампуемогоотверстия, какправило, недолжен бытьменьше толщиныматериала.Расстояниевырубаемогоотверстия открая, а такжерасстояниемежду вырубаемымиотверстиямидолжно не менеечем в 2 – 3 разапревышатьтолщину штампуемогоматериала.

Способностьк штампованиюслоистых пластиковнаходитсяв прямой зависимостиот относительногоудлинения, ккоторому способенматериал примгновенномего разрыве.

Вэтом отношениислоистые пластикиэлектротехническогоназначениямогут бытьрасположеныпо степеништампуемостив порядке убыванияследующимобразом: текстолитЛТ, текстолитыА и Б, стеклотекстолит,гетинакс.Для каждоговида слоистыхпластиковсуществуетсвой пределтолщины, вышекоторого неудается получатьдетали удовлетворительногокачества. Этапредельнаятолщина колеблетсяот 2 до 3 – 4 мм (начинаяс гетинаксаи кончая текстолитомЛТ). Лучшиерезультатыполучаютсяпри подогревеслоистых пластиковдо температуры60 – 80°С. Однакотакие материалы,как текстолитЛТ и текстолитыА и Б, можноштамповатьбез подогрева.При подогревематериаловперед штампованиемследует учитыватьусадку, котораясвязана стемпературнымкоэффициентомрасширенияслоистых пластиков,лежащим в пределахот (1,7…3,5)х10^-5°С^-1.

Одновременноследует учитыватьспособностьслоистыхпластиков кспружиниванию.Спружиниваниепри этом колеблетсяв пределах от0,02 до 0,13 мм (длястеклотекстолита,гетинакса итекстолита).

Оценкастепени штампуемостислоистых пластиковтолщиной 1,5 мм

Наименованиеи марка слоистогопластика	Степеньштампуемости
	безподогрева	с подогревом
ГетинаксI	4 – 5	5 – 6
ГетинаксVI	5	6
Стеклотекстолит	5 – 6	6
ТекстолитыА и Б	5 – 6	6 – 7
ТекстолитЛТ	6	7

Списоклитературы

1. БарановскийВВ, ДулицкаяГМ. Слоистыепластикиэлектротехническогоназначения.М. Энергия, 1976

2. КнопА, Шейб В. Фенольныесмолы и материалына их основе.М. Химия, 1983

3. УстиновСН. Комплексныефенольно-анилино-формальдегидныесмолы для пластмасси слоистыхпластиков.«Хим. промышленность»,1959, №1, с.42-44

4. КиселёвБА. Стеклопластики.М. Госхимиздат,1961, 330с

5. ШишкоВИ, БарановскийВВ, АврасинЯД, Рекст ВБ,Якобан БВ, ЗамкевичВИ, ВакуленкоЕГ. Стеклотекстолитына основе нетканыхстекловолокнистыхармирующихматериалов.«Пластмассы»,1972, №3, с.70-72

6. ШугалЯЛ. Фольгированныеслоистые пластикив электротехническойпромышленности.М. «Информстандартэлектро»,1968,32с.

7. СмельницкийФС, ГореловНВ, КоноваловПГ.Фольгированныеслоистые пластикидля печатныхсхем. М. Энергия,1969

8. БарановскийВВ, Шугал ЯЛ.Слоистые пластикиэлектротехническогоназначения.М.-Л. Госэнергоиздат,1963, 229с.

Параметры	Гетинакс						Стеклотекстолит
	I	II	IV	V	VII	VIII	СТ	СТ-1	СТЭФ	СТЭФ-1	СТВЭ	СТ-ЭТФ	СТК	СТК-41/У
Толщина,мм	0,2-50	5- 50	2-50	5-50	0,4-3,8	1-3,8	1,5-30	0,5-30	1,5-30	0,5-30	0,5-30	0,5-30	0,5-30	1-30
Плотность,кг/м3	1350-1400	1350-1400	1280-1380	1280-1380	1350-1400	1280-1380	1600-1800	1600-1850	1600-1800	1600-1900	1700	1700-1900	1600-1800	1700-1800
Теплостойкостьпо Мартенсу,˚С	150	150	125	130	-	-	185-225	185-225	185-250	185-250	200-250	>300	200-225	225
Нагревостойкостьв течение 24 ч,˚С, не менее	115	115	125	130	-	-	150	150	200	200	300	300	250	250
Класснагревостойкости	А	А	А	А	А	А	B	B	F	F	F	H	H	H
Длительнаярабочая температура,˚С	105	105	105	105	105	105	130	130	155	155	155	180	180	180
Теплопроводность,Вт/(м·˚С)	0,122-0,147						0,3
Удельнаятеплоёмкость,кДж/(кг·˚С)	1,25-1,65						0,92-1,45
Температурныйкоэфф. линейногорасширения,˚С-1	(2-3,5)10-3						(4-8)10-6
Модульупругости,Мпа: -вдольлиста -поперёклиста	15000	12000	9500	10000	10000	10000	-	-	20000	21000	-	-	-	-
	10800	8500	7000	7000	8000	7000	-	-	15000	16000	-	-	-	-
Кратковременнаямеханическаяпрочность: сопротивлениераскалыванию,Н удельнаяударная вязкость,кДж/м2	1700	2000	2000	2000	-	-	1300-1800	1300-1800	2500-4000	2500-4000	2500-3000	4000-4500	800-1000	1500-1800
	12-20	10-17	6-8	15-22	8-10	8-12	12-35	15-40	150	150	150	200	30	30
Разрушающеенапряжениепри растяжении,Мпа	100-110	80-100	60-80	80-100	80-100	80-100	70-95	75-95	300-350	300-350	250-300	300	90-200	120
Удлинениепри разрыве,%	1-1,5	1,5	0,8-1	1-1,5	1-1,5	1-1,5	1,5-2,8
Разрушающеенапряжениепри изгибеперпендикулярнослоям, Мпа	100-120	100-120	60-75	80-100	-	-	100-150	100-150	240-400	240-350	330	450-600	-	100
Разрушающеенапряжениепри сжатииперпендикулярнослоям, Мпа	140-250						200-250	200-250	300-400	300-400	200-250	400-450	-	-
Электрическоесопротивление: удельноеобъёмное, Ом·м сопротивлениеизоляции, Ом удельноеповерхностное,Ом	108-109	1010	1010-1011	1010-1011	1010-1012	1010-1011	109-1010	109-1010	1011	1011	1012	1012	1010-1012	1013
	109-1011	1010-1011	1011-1012	1011-1012	1011	1011-1012	-	-	-	-	-	-	-	-
	1012	1012	1013	1013	1011-1012	1013	-	-	-	-	-	-	-	-
tgδперпендикулярнослоям при 50 Гц	>0,4	>0,3	0,3	0,01-0,03	-	-	>0,4	>0,4	0,003-0,005	0,03-0,05	0,003	0,003	0,001-0,005	0,001-0,005
εпри 50 Гц	7-8	7-8	7-8	7-8	7-8	7-8	-	-	5-6	5-6	-	4-6	-	-
Кратковременнаяэлектрическаяпрочность: перпендикулярнослоям, МВ/м параллельнослоям, кВ/10мм	25-16	25-15	30-35	30-20	35-22	35-25	20-12	20-12	30-20	30-20	30-25	30-20	20-10	20-10
	25-15	30-15	30-25	100-70	-	-	20-10	20-10	45-30	50-30	50-30	50-30	30-10	25
Водопоглощениеза 24 ч, %	12-2	10-1	8-1	10-2	12-2	10-2	7-2	7-2	1-0,2	1-0,2	0,5-0,1	0,4-0,2	20-0,5	0,5-1
Классштампуемости	4-5	-	5	-	4-5	4-5	5-6