Способ изготовления многослойных печатных плат

Способ изготовления многослойных печатных плат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Ф (22) Заявлено 13. 01. 78 (21) 2571184/18-21

{51)М. Кл. с присоединением заявки № (23) Приоритет

Н 05 К 3/36

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 151180 Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 1711,8у (53) УДК621. 396. .6.049.75.002. (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. А. Волосатов, А. Н. Резчиков, Е. В. Резчикова и А. Н. Фролов

А в

Д

1 Й

- М;..; (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ

ПЛАТ

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении многослоиных коммутационных печатных плат, применяемых в радиоэлектронной и 5 электронно-вычислительной технике.

Известен способ изготовления многослойных печатных плат, включающий нанесение на двухсторонний фольгиро.ванный диэлектрик маскирующего покры- 10 тия, получение топологии рисунка проводников и контактных площадок путем травления фольги, получение соединений между слоями гальваническим наращиванием металла в переходных отверстиях. Двухсторонние печатные схемы разделяют тонкими прокладками и в переходные отверстия впаивают фиксирующие стержни (1) .

Недостатками данного способа явля- 20 ются повышенная трудоемкость изготовления многослойных печатных схем изэа большого количества впаиваемых фиксирующих стержней, их низкая надежность, обусловленная большим коли- 25 чеством паек и увеличенной толщиной паек, невозможность автоматизировать процесс изготовления, трудности создания универсальной технологической оснастки. ЗО

Известен также способ изготовления многослойных печатных плат, включающий выполнение фиксирующих отверстий в отдельных пластинах (фольгированном диэлектрике), формирование рисунка соединительных проводников и контактных площадок гальваническим осаждением металла, нанесение на контактные площадки металлоэпоксидной композиции, совмещение пластин по отверстиям, их соединение по контактным площадкам под давлением при повышенной температуре (2j .

При таком способе необходимо введение специальной операции для формирования дополнительного элемента, например, сквозного металлизированного отверстия или перемычки для комумутации частей печатной схемы, расположенных на. противоположных сторонах диэлектрической основы. Перемычки и сквозные металлизированные отверстия, предусматриваемые способом, ненадежны. На переходах плата-металлизированное отверстие образуются концентрации напряжения, поэтому здесь имеют место разрывы в проводящем слое при механических нагрузках. Другая причина ненадежности коммутации, получаемой по данному способу, заключаZ80 .1

«тся в том, что ири избыточном данJleElHH н прОцс>с(e сбОрки шарики мОГут продавить слой фольги, что приведет к нарушению коммутации в схеме. F> контактах, получаемых по данному способу, образуется болы.loe переходное сопротивление, так как технологически трудно изготовить совершенно одинаковые металлические сферические частицы.

Целью изобретения является понышение надежности межсоединений печатных плат. ... Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления многослойных печатных плат, нключающем выполнение фиксирующих отнерстий в отдельных пластинах, формирование »а поверхности пластин контактных площадок путем селективного гальванического осаждения металла, формирование рисунка соединительных проводников, совмещение пластин по фиксирующим отверстиям и соединение их по контактным площадкам, формирование рисунка соединительных проводников про водят путем поверхностного и глубокого анодирования пластин, а соединение пластин по контактным площадкам осуществляют холодной снаркой под давлением, после чего пакет пластин герметизируют по торцовым поверхностям пайкой.

Для изготовления многослойных печатных плат по данному способу могут быть применены анодируемые металлы: алюминий, тантал, титан, ниобий, гафний.

Схема реализации способа представлена на чертеже.

Многослойная печатная плата изготавливается из отдельных металлических пластин-заготовок., которые подвергаются обработке одновременно.

Вначале в пластинах 1 формйруются фиксирующие отверстия 2, необходимые для совмещения печатных плат в пакете

Затем на пластинах формируется защитный рисунок контактных площадок путем нанесения фоторезиста 3, например, методом фотолитографии. Затем формируются контактные площадки .4 и технологическая кромка 5 путем селективного гальванического осаждения металла. После этого проводится понерхностное анодирование пластин для получения тонкого поверхностного слоя 6 окиси мЕталла. Затем методом глубокого анодирования формируются проводники 7 и изолирующие области 8 окиси металла. Го оные печатные платы совмещаются по фиксирующим отверстиям 2 и соединяются механически и электрически холодной сваркой под давлением. После этого пакет печатных плат герметизируется йо торцовым поверхностям пайкой.

Пример осущестнления способа.

Из> JI«IIThT <з люми н ил толщи ч О и 0 2—

0,3 мм вырубают пластины (технологич«ским припуском ио периметру. Одновременно с вырубкой осуществляют стробивку фиксирующих отверстий.

5 Полученные пластины обезжиривают, промывают и сушат перед нанесением фоторезиста, который наносится с двух сторон пластины. Экспонирование и проявление осуществляют также с двух сторон одновременно, После этих операций на пластине имеется рисунок кон.тактных площадок и технологическая кромка на весь технологический припуск, не защищенные фоторезистом.Перед операцией гальванического наращивания пластину обрабатывают в смеси кислот: азотной и плавиконой для снятия окисной пленки. Гальваническое покрытие включает нанес..ение меди толщиной около 60 мкм и поверх н«« нике20 лл толщиной 5-1.0 мкм. После удаления фоторезиста на пластин« им«ются выступающие контактные площадки и технологическая кромка.

g5 Далее пластины подвергают поверхностному анодиронанию с двух сторОН в электролитич«сl

155+24 С и напряжении 12-28 В вр«мл анодирования составляет 20-45 мин.

Толщина окисной пленки, Образованной на поверхности пластины, равна 2535 мкм.

Пластины, подвергllyIII« пов«рхностному анодиронанию, промывают Горлчей водой и сушат. Ва поверхность чачослт с двух сторон фоторезист и экс полируют<. После проявления получа«тсл топологический рисунок проводников, 4О закрытый слоем фотор«зист1". .Плас..тину подвергают сквозному анодиронанию в электролитической ванне. В качестве электролита используют серную кислоту. При температуре раствора 0 — 5oÑ и напряжении 80-120 В время анодирования 80-90 мин.

После сквозного анодиронания пл;..стины подвергают промывке в горячей воде и с шке. Полученные таким образом пластины имеют коммутационные проводники, разделенные изолирующим слоем окиси алюминия и покрытые слоем окиси алюминия. Далее пластины собирают по фиксирующим отверстиям и соединяют по контактным площадкам холодной сваркой давлением. Усилие давления выбирается при сварке равным

10-20 кГ/см, При сварке по контактным площадкам между пластинами образуется микрозазор.

40 Завершающая операция изготовления многослойной печатной платы — соединение по периметру пластин путем пайки по торцовым поверхностям.

Данный способ упрощает т«хчологию б5 изготовления и повышаеч чад.жность

7802 37 можсоединений печатных плат за счет следующих факторов. — Уменьшается число технологических операций благодаря упрощению изготовртения элементов межсоединения плат.

Проводники в плате и элементы межплатной коммутации по этому спосо5 бу составляют одно целое, между ними нет резкого перехода, поэтому отсутствуют механические напряжения, нарушающие коммутацию, и переходное сопротивление. — Способ позволяет изготовить платы, работающие при больших плотностях тока, так как: проводящий слой может быть изготовлен любой толщины, поэтому Ро может меняться в ши- 15 роких пределах; способ обеспечивает хороший теплоотвод, так как окись металла проводит тепло как сам ме- талл или даже лучше," кроме того, окись металла является лучшим электроизолятором, чем диэлектрическая основа печатных плат, поэтому при той же толщине электрозащита в платах по данному способу лучше.

Межсоединения имеют повышенную надежность при действии циклических механических нагрузок за счет действия конструкционного демпфирования.

Так как платы .по данному способу соединены механически и электрически только холодной сваркой давлением по 30 контактным площадкам, то при действии циклических механических нагрузок (вибрации) покрытые окисью поверхности плат будут иметь микросмещения друг относительно друга, при этом энергия механических колебаний будет гаситься за счет трения. Так как плата многослойная, то суммарная поверхность, по которой происходит трение, достаточно большая, и механичес- 40 кая энергия, которая могла бы раз рушить межсоединения, гасится, переходя в тепловую, что при хорошем теплоотводе не ухудшает надежности плат.

Использование изобретения noэво ляет: повысить надежность межсоодинений печатных плат, особенно для аппаратуры, работающей в условиях вибрации, уменьшить цикл производства за счет использования параллельнопоследовательного процесса производства и упрощения отдельных операций; снизить себестоимость и трудоемкость изготовления многослойных печатных плат за счет сокращения длительности процесса, ввиду простоты способ легко может быть автоматизирован, что увеличит эффективность производства и повысит качество изготавливаемой аппаратуры.

Формула изобретения

Способ изготовления многослойных печатных плат, включающий выполнение фиксирующих отверстий в отдельных пластинах, формирование на поверхности пластин контактных площадок путем селективного гальванического осаждения металла, формирование рисунка соединительных проводников, совмещ»ние пластин по фиксирующим отверстиям и соединение их по контактным площадкам, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности межсоединений печатных плат, формирование рисунка соединительных проводников проводят путем поверхностного и глубокого анодирования пластин, а соединение пластин по контактным площадкам осуществляют холодной сваркой под давлением, после чего пакет пластин герметизируют по торцовым поверхностям пайкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 2106903, кл. Н Оф К 3/00, 05.05.72.

2. Патент США Р 3795047, кл. Н 05 К 3/36., 05.03.74 (прототип).

780237

Составитель О. Павлова

Редактор Н. Коган Техред С.Мигунова Корректор Н. Григорук

Закаэ 9348/26. "Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4