Базовый материал (base material) — это основной компонент печатной платы, выполняющий функции механического носителя (carrier), электрического изолятора (insulator) и основы для формирования межсоединений. Он представляет собой композитную структуру, состоящую из диэлектрика (Dielectric) и, в случае фольгированных материалов, одного или двух слоёв медной фольги (copper foil). Свойства и классификация базовых материалов детально определены в стандартах IPC-4101 и его российских аналогах, таких как серия ГОСТ 26246 для фольгированных диэлектриков. Выбор конкретного материала напрямую определяет электрические, механические и термические характеристики конечного изделия.
Классификация и типы
Базовые материалы классифицируют по нескольким ключевым признакам.
По степени жёсткости различают жёсткие (rigid), гибкие (flexible) и гибко-жёсткие (rigid-flex) материалы.
По конструкции выделяют фольгированные (copper-clad laminates, CCL), готовые к травлению, и нефольгированные (unclad), используемые в качестве препрегов (prepreg) для внутренних слоёв.
Основой материала может служить стеклоткань (woven glass, как в FR-4), целлюлозная бумага (cellulose paper, как в FR-1, FR-2, CEM-1) или полимерная плёнка (polymer film, например, полиимид).
Отдельную группу составляют специализированные материалы: металлические основания (metal core) для теплоотвода, материалы с высокой температурой стеклования (High-Tg) для бессвинцовой пайки и низкопотерьные (low-loss) диэлектрики для ВЧ/СВЧ-приложений.
Ключевые характеристики и их влияние
При выборе материала для конкретного проекта в контрактном производстве анализируют ряд определяющих параметров.
Температура стеклования (Glass Transition Temperature, Tg) показывает устойчивость к термоциклированию и пайке; для стандартного FR-4 она составляет около 130–140 °C, а для High-Tg-материалов — от 170 °C.
Диэлектрическая проницаемость (Dielectric Constant, Dk) и тангенс угла потерь (Dissipation Factor, Df) важны для высокоскоростных цифровых и аналоговых схем, так как низкие их значения обеспечивают целостность сигнала.
Термический коэффициент расширения ( или коэффициент термического расширения, КТР — Coefficient of Thermal Expansion, CTE) материала должен быть согласован с CTE компонентов и меди для предотвращения разрыва переходных отверстий (plated-through holes, PTH) при термоциклировании.
Прочность на отслаивание (peel strength) характеризует адгезию меди к основе, а влагопоглощение (moisture absorption) влияет на стабильность свойств в условиях повышенной влажности.
Роль в контрактном производстве и контроль качества
В контрактном производстве выбор и контроль базового материала — это первый и один из наиболее ответственных этапов. Материал поставляется в виде стандартных панелей (panels), которые затем раскраиваются под требуемый формат платы. Его параметры должны строго соответствовать техническому заданию и нормироваться входящим контролем, который может включать проверку сертификатов, измерение толщины, контроль Tg методом ДСК (DSC) и оценку электрических свойств.
Использование материалов, соответствующих IPC-4101 и ГОСТ, является обязательным условием для изготовления плат, отвечающих требованиям ГОСТ Р 55490-2013 и ГОСТ Р 55693-2013. Качество базового материала предопределяет не только функциональность, но и общую надёжность и срок службы электронного устройства.
Источники: Стандарты IPC-4101, IPC-2221, серия ГОСТ 26246, ГОСТ 10316-78, технические каталоги и спецификации ведущих мировых производителей материалов (Isola, Shengyi, Panasonic, DuPont).