Файл: Князев, В. К. Облученный полиэтилен в технике.pdf

Заготовок волноводов составляет 30—50 Мрад. В рабо­ тах [854, 855] изложены теория, методы расчета и пара­ метры диэлектрических волноводов в зависимости от свойств материала и формы их сечения. Перспективно применение облученного полиэтилена для изготовления диэлектрических элементов, входящих в конструкции различных антенн (волноводно-щелевых, стержневых, спиральных, бегущей волны и т. д.), а также многих других устройств СВЧ-техники [856].

ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ОСНОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ СХЕМ ИЗ ОБЛУЧЕННОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

Значительный объем в производстве современной ра­ диоаппаратуры занимает промышленный выпуск печат­ ных схем различных конструкций и назначений [857, 861]. Для получения высококачественных изделий очень важно правильно выбрать электроизоляционный мате­ риал для изолирующих оснований. Эти основания одно­ временно выполняют ряд функций (электрическая изо­ ляция токоведущих частей схемы, несущая опора, на ко­ торой в определенном порядке размещаются печатные проводники и навесные элементы радиосхемы), и поэто­ му к материалам предъявляются специфические требо­ вания, зависящие от условий применения схем в аппара­ туре, методов их изготовления и конструктивного испол­ нения [857].

Определяющими электрофизическими характеристи­ ками изоляционных оснований печатных плат являются диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлект­ рических потерь, поверхностное и объемное электриче­ ское сопротивление, электрическая прочность. Эти пока­ затели существенно изменяются в зависимости от ус­ ловий и режимов эксплуатации аппаратуры, что накла­ дывает ограничения на выбор материалов.

Наряду с общими требованиями высокой тепло- и морозостойкости, низкой гигроскопичности и малого влагопоглощения, грибостойкости, стойкости к клима­ тическому старению, действию солнечной радиации и ионизирующих излучений, а также достаточной меха­ нической прочности, которые обычно предъявляются к большинству изоляционных материалов, особое значе-

338

ййе в данном случае приобретают и другие показатели. К таким показателям необходимо отнести коэффициент теплопроводности, температурные коэффициенты линей­ ного и объемного расширения, усадку при изготовлении и эксплуатации схемы, высокую формо- и размероустойчивость, исключающую коробление изделий, отсутствие ползучести под нагрузкой и способности к растрескива­ нию, легкость механической обработки, химическую стойкость к технологическим средам, используемым для травления проводникового слоя, инертность по отноше­ нию к материалам проводников, наносимых на основа­ ние печатных плат.

Материал должен допускать металлизацию напыле­ нием, осаждением или фольгированием. Поэтому одним из главных показателей, от которого в значительной ме­ ре зависит надежность узла, построенного на печатных схемах, является адгезия изоляционного материала к электропроводящему слою (не менее 800 гс/см). Проч­ ность сцепления металлической фольги с основанием должна обеспечивать высококачественное проведение всех технологических операций, а также эксплуатацион­ ную надежность аппаратуры. Необходимо учитывать и потребность в нанесении защитного изоляционного лака на поверхность схемы после ее изготовления.

Использование пайки для крепления проводников и элементов монтажа возможно при устойчивости изоля­ ционного материала к действию расплавленных припоев (250—260 °С) или местному перегреву, возникающему при прикосновении нагретого паяльника в процессе мон­ тажа или ремонта схемы.

Для многослойных печатных схем необходимы высо­ копрочные эластичные материалы, обладающие всеми перечисленными свойствами.

Облученный полиэтилен является весьма перспектив­ ным материалом для использования его в высокоча­ стотных печатных схемах, применяемых в радиолокаци­ онной технике, счетно-решающих устройствах, бортовой радиоаппаратуре и т. д. [848, 859, 861]. Сравнение его технических характеристик со свойствами применяемых в отечественной и зарубежной технике высокочастотных изоляционных материалов для печатных плат [860J сви­ детельствует о больших достоинствах этого пластика (табл. 85). Показатели свойств американского высоко-

339

не более чем на 25%), Мрад

частотного фольгированного материала «кустом СР» приведены ниже:

Высокая радиационная стойкость печатных плат на основе облученного полиэтилена позволяет широко ис-

Рис. 10. Печатные платы с изоляционным основанием из облучен­ ного полиэтилена (вверху) и фторопласта (внизу) после облучения до поглощенных доз 100 и 10 Мрад соответственно.

пользовать его в условиях действия излучений. Как по­ казано на рис. 10, изготовленная на основе облученного полиэтилена печатная плата сохраняет высокую меха­

342

ническую прочность при поглощенной дозе излучения 100 Мрад, а печатная плата на основе фторопласта пол­ ностью разрушается при дозе в 10 раз меньшей. Облу­ ченный полиэтилен может использоваться в виде листов, на которые наносится схема из проводящего материала непосредственно в процессе изготовления платы либо в виде металлизированной с одной или обеих сторон пла­ стины, на которой схема получается избирательным уда­ лением части проводящего слоя. Нанесение на пластины из облученного до поглощенных доз 50—80 Мрад поли­ этилена слоя меди химическим методом с последующим усилением его путем гальванического наращивания в кремнийфтористоводородном электролите дает возмож­ ность получать высококачественные печатные схемы обычным фотохимическим способом. Сплошь металлизи­ рованные листовые материалы для печатных плат про­ изводятся только нанесением металлической фольги (медной, алюминиевой и др.) на литые, прессованные или экструдированные заготовки из облученного поли­ этилена. Применяемые материалы и методы фольгирования дают прочное сцепление фольги (до 2,0 кгс/см) с изоляционным основанием.

Из фольгированных медью листовых материалов оте­ чественного и зарубежного производства, используемых для изготовления печатных плат в радиотехнике микро­ волнового диапазона, наиболее известны «термопол», «полигид», «теллит», «кустом», свойства которых описа­ ны в гл. II.

При изготовлении печатных плат из этих материалов применяют фоторезисты холодной сушки [861]. Для уда­ ления фоторезиста используются растворители — кетоны (метилэтилкетон), ацетон и др. Травление фольги про­ изводится в хлорном железе при комнатной температу­ ре. Содержание меди в растворе для травления не долж­ но превышать 15 г/л. Лабораторные испытания печатных плат, полученных на основе фольгированною и металли­ зированного гальваническим методом облученного поли­ этилена высокой плотности, показывают их высокую стойкость к действию различных эксплуатационно-кли­

343

85 °С. При этом не наблюдается повреждения подложек и проводников печатных плат.

Высококачественные гибкие фольгированные мате­ риалы, обладающие малыми диэлектрическими потеря­ ми, применяются в микроволновой радиоаппаратуре, ис­ пользуемой при исследовании космоса [862]. Предъяв­ ляемые к таким материалам требования (е = 2,5 и менее, t g 6 = 5,0-ІО-4, высокая тепло- и влагостойкость) могут быть удовлетворены только высокочастотными диэлек­ триками [863]. Для таких областей применения перспек­ тивен облученный полиэтилен [862, 864]. Достоинства гибких печатных плат рассмотрена в работе [865]. Раз­ работка новых методов изготовления гибких печатных плат фотоселективным осаждением, осуществленная американской фирмой «Western Electric» [866], расши­ ряет возможности использования облученного полиэти­ лена. По новой технологии изоляционная пленка протя­ гивается через ряд ванн с раствором двуххлористого олова и затем облучается УФ-лучами. Полученный рису­ нок схемы проявляется при обработке пленки хлористым палладием. Печатные схемы на основе облученного по­ лиэтилена использовали в американском телевизионном спутнике «телестар» [850]. Они применяются также в конструкциях аппаратуры управляемых ракет, самоле­ тов, приборов связи, компьютеров и т. д.

ОБЛУЧЕННЫЙ ПОЛИЭТИЛЕН В ИСТОЧНИКАХ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Облученный полиэтилен широко применяется за ру­ бежом в конструкциях различных типов преобразовате­ лей химической энергии в электрическую (в электрохи­ мических батареях, сухих элементах, аккумуляторах). Весьма эффективно его использование в малогабарит­ ных конструкциях бортовых источников электропита­ ния, обладающих повышенной радиационной стойкостью (до поглощенной дозы 100 Мрад и выше) [867]. Основ­ ное назначение этих источников состоит в обеспечении энергией электронной аппаратуры управляемых ракет с автономными двигателями, а также оборудования кос­ мических аппаратов, работающего в естественных и ис­ кусственных поясах радиации. Разработка электрохи­

344