Способ электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы и способ изготовления электрода для способа его осуществления

Способ электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы и способ изготовления электрода для способа его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

В 23 Р 1/04//

В 23 Р I/12

Государственный комитет

Опубликовано 30.07.82. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 05.08.82 (53) УДК 621.9. .047 (088.8) по делам нзобретеннй н открытий (72) Авторы изобретения

В. Ф. Иоффе и В. А. Шавырин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ФОРМИРОВАНИЯ

ПЛОСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧАТНОИ СХЕМЫ И СПОСОБ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение стносится к электрофизическим и электрохимическим метода м обработки металлов и может быть использовано для электрохимического формирования плоских элементов печатных схем плат, широко применяемых в приборостроении.

Известен способ электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы в электропроводящем материале печатной платы путем анодного растворения электропроводящего материала открытых участков платы и протекания в нем технологического тока при экранировке остального поля платы изоляционными участками электрода-инструмента, выступающими над рабочими участками на величину межэлектродного зазора и контактирующими с обрабатываемой поверхностью платы. Электродинструмент может быть плоской формы или в случае реализации движения обката цилиндрической.

Известен способ изготовления электрода-инструмента для осуществления способа электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы в электропроводящем материале печатной платы, включающий выполнение проводящих рабочих участков и экранирующих изоляционных участков с обеспечением между ними требуемого из условий сохранения в процессе обработки межэлектродного зазора перепада высот.

Рисунок может быть образован на мягкой пластине или фольге из металла с частью внешней поверхности, снятой на определенную глубину, причем такие полости заполip нены заранее подобранным диэлектрическим материалом, например изолирующей смолой 11 .

Однако известный способ электрохимического формирования печатных схем обеспечивает недостаточно высокую точность изготовления печатных схем из-за невозможности точного изготовления электрода-инструмента по причине сложной технологии изготовления и большой вероятности возникновения в процессе формирования коротких

2р замыканий между проводящей поверхностью электрода-инструмента и платы из-за имеющих место случаев отслоения одного из формоооразуемого элемента печатной схемы во время ее проработки.

946873

«5

30 ог«оло«з«я каналов 16, стий 18, в которые очки 7. Пластину 15 риала, например d;««oxHмическим ТрНВ35

50

Цель изобретения — повышение точности изготовления печатных схем, а также повышение стабильности процесса формирования.

Поставленная цель достигается тем, что процесс формирования ведут электродом-инструментом, в котором рабочие участки выполнены в виде закрепленных в изоляционных выступающих участках проводников с шагом, большим диаметра проводников и меньшим расстояния, при котором общая площадь зоны действия всех проводников не меньше общей площади открытых участков платы и пропускают поочередно технологический ток через каждый проводник в течение времени, необходимого до полного растворения открытых участков платы в зоне действия каждого проводника.

В целях увеличения производительности обработки в случае использования плоского электрода-инструмента формирование печатной схемы ведут, по крайней мере, с двух сторон проводящего материала платы от ее противоположных краев к середине, посредством подвода к середине положительного полюса источника технологи «еского тока и поочередного попарного подсоединения симметрично расположенных гю отношению к середине платы проводников к отрицательному полюсу, переходя от ««d«.— более удаленных проводников к расположенным в середине.

В процессе изготовления электродd-инструмента изготавливают знак с рабочими отверстиями по форме экранирук«щих у«:астКоВ электрода и технологи «ескими отверстиями под проводники, перпендикулярно расположенными к рабочим отверстиям, закрепляют в технологических отверстиях проводники с условием, чтобы их концы выходили за пределы знака, устанавливают знак с проводниками с зазором в литьевой форме, заливают в литьевую форму жидкую изоляционную массу, а после затвердевания массы удаляют знак, оставляя проводники в выступах затвердевшегс изоляционного основания.

На фиг. 1 изображена схема способа электрохимического формирования печатных схем цилиндрическим электродом; на фиг. 2 — схема расположения проводников в случае цилиндрического электрода; на фиг. 3 — схема расположения проводников в случае плоского электрода; на фиг. 4 схема ускоренной обработки печатных схем в случае плоского электрода; на фиг. 5 изображен знак, устанавливаемый в литьевую форму для заливки горячим шликером или пластмассой; на фиг. 6 — плоский электродинструмент для электрохимического формирования плоских элементов печатных схем.

Электрод 1 в виде цилиндра (фиг. 1) или плоский (фиг. 6) изготовлен из диэлектрического материала, например, керамики или пластмассы. Г1о периферии электрода 1 располагают выступы 2, соответствующие рисунку проводников 3 печатной платы 4, формируемые из фольги 5. С торца электрода 1 через выступы 2 проведены отверстия 6 на всю высоту электрода 1. В отверстия 6 установлены проволочки (проводники) 7, подключенные к коллектору 8 (для плоского электрода к распределителю 8), к которому через щетку 9 отрицательным полюсом подключен источник 10 технологического тока, другой в положительный полюс источника 10 через токоподвод 1! подключен к фолые 5 печатной платы 4.

В зону обработки от системы подачи электролита 12 подается электролит !3.

Проволочки 7 (фиг. 2 и 3) устанавливают в цилиндрический и плоский электрод 1 ««d расстоянии h от фолыированной повер;— ности 5 печатной «1.«;««.ь, 4 с шагом I. Поверх«юсть 14 выступов 2 располагают на фолы.ированной поверхности 5, и выступы

2 имеют высоту H. Сечение проволочек 7 может иметь различный профиль: круг, квадрат и т. д.

Электрод 1 изготавливают отлив:-::ой в литьевой форме из к рамики, пластмассы или другого диэлект ического материала.

При этом в литьевуlo орму устанавлиBàåòся знак (фиг. 5), сост ящий из пластмассы

15, в которой провед)нь«каналы 16, согпветствующие конфигурации проводников печатной схемы. Через «б««ковуlo поверхность

«елы«о плоскости, в

1i ir.«асгины 15 1«ар «11«. которой расположена проведены ряды отвс устапавлиьают провол изготавливают из мат«1

М И и И Я,, 1 Е Г КО Удd;I ЯЕ.М «« лением или выплавляемого при нагревс.

Для цилиндрического электрода отличием является то, что зчак изготавливают цилиндрическим в виде трубы.

Знак устанавлива«от в литьевую форму, которую заливают горячим шликером (керамическое основание) или заполняют «:c«àcòмассой. После затвердевания элсктрода-инструмента из пластмассы или керамики последний со знаком вынимают из литьевой формы. Г1ри этом, так как знак имеет вертикальные стенки у каналов 16 (без уклона) и проволочки 7, составляющие монолитное соединение с основанием 19 электрода 1, то снять знак для повторного испоlbooBàния невозможно.

Если основание 19 электрода-инструменrd изготавливают из керамики, то последний подвергают отжигу, который включает удаление связки (пластификатора) и спекание керамического материала. Удаление связки представляет определенные трудности, câÿçàííûå с термопластичностью литейного «иликера, которая может вызвать растекание и деформацию деталей при нагрева946873 пластину 15 из электрода-инструмента 1 удаляют, например, химическим вытравливанием, при этом проволочки 7 1сляют из материала, который химически не травится в применяемом растворе.

После удаления пластины 15 получаем электрод 1 (фиг. 6), содержащий проводники 7, выступающие по длине за основание 19 и выступы 2 на расстоянии h от поверхности 14. Причем, рабочая поверхность проводников 7 располагается на расстоянии

25 от поверхности 14 выступов 2 и может отстоять от этой поверхности во всем диапазоне высоты выступов 2, т. е. 0

Проволочки 7 выполняют функции токоподвода анодного тока растворения при электрохимической обработке печа-. ных

30 схем. Проволочки 7 располагают достаточно близко к поверхности 14 выступов 2, обеспечивая экономичность электрохимического процесса, а высоту Н выступов 2 делают в несколько миллиметров для обеспечения хорошего протока электрол ита, обеспечивающего обмен, и, как следствие, производительность электрохимического процесса.

В связи с тем, что выступы 2 имеют боковые поверхности, перпендикулярные по35

40 верхности 14, То электрод допускает многократную перешлифовку поверхности 14 выступов 2, при этом точность электрода 1 сохраняется. В соответствии с этим долговечность электрода возрастает в число раз, равное числу перешлифовок поверхности 4 выступов 2.

В способе электрохимического формирования плоских элементов печатных схем процесс ведут электродом 1 со вспомогательными участками в виде изоляционных выступов 2, контур которых соответствует проводникам печатной схемы, поверхность

14 выступов 2 прижимается к фольге 5 пла55 нии. Но так как в нашем случае нагрев электрода-инструмента производится с оставленным знаком, то в процессе нагревания связка плавится, идет процесс миграции ее по капиллярам к поверхности (при

100 С удаляется 30 /р связки), однако геометрия электрода-инструмента 1 сохраняет форму знака.

Окончательное удаление связки производится выжиганием ее при 1000 — 1100 С продолжителыюсти процесса 20 — 40 ч. При 10 более низкой температуре (температура плавления пластины 5) происходит выплавка пластины 15, т. е. ее удаление из электрода 1. Спекание керамического материала о"уществляется при окончательном отжиге при

1400 — 1800 С. B случае с керамикой проволоки 7 дел ют из металла или сплава с большой температурой плавления (на пример, вольфрам, молибден и т. п.).

Для пластмассы обжиг не требуется и ты 4 (в случае цилиндрического электрода поверхность 14 выступов 2 катится по lioверхности фольги 5 платы 4). Проводники 7, вмонтированные в выступы 2, экранирукггся в местах Нх прохождения через вы TA пы

2 и технологический ток анодного растворения и технологи еский ток ацодного рястворсш.я протекает только между открытой частью проводника 7 и пробельной поверхцостью платы 4. При подаче в зону обработки электролита 8 от системы f1010 IH электролита !2 зона действия каждото проводника

7 определяется шагом проводников 7 (фиг. 2 и 3). Проводники 7 подсоединяют поочередно к источнику 10 технологического тока через коллектор (распределитель в

c,ï ;яе плоского электрода) 8. Обработка ве,1стся в направ ieHJJH токоподводя l, подводя1цего ток к фольге 5.

Для повышения производительности o(!работки печатных схем обработку можно вести как минимум с двух сторон в направлении токоподводя l!, расположенцо1о поссреди1гс платы 4 (фиг. 4). Число TOHOI!o;!BO;loB 1 к фольге 5 может быть несколько и обраоотка будет производиться с двух противоположных oT HHx краев. Общяя 3(>ня деиствия ilpoBo;JIIJIKQB / Опрсдсляс1тся Нх распределением вдоль электрода 1 с шагом и расстоянием от поверхности 14 высту1п1в

2, и îî lbllll. илн равна 1лощадн нрооел HIJx участков печатной платы 4.

Учитывая то. что новеj!xHocTb !4 выступов 2 прижимякэт !i печатной платс 4 кяк в случае п,1оского электрода-инструм нтя, так и в c,!ó÷ÿc цилиндрического. то для надежного экрацировяния проводников 7 н иск.!!0HCHHÿ по 1трл Вли вя ни я цс лесоооряз но плоский электрод прижимать к фольгс 5 печатной платы 4 с усилием, а цнлин:Ipi«lpcкий электрод 1 целесообразпо брать диамс Tром больши»l !00 мм.

Предлагаемый способ и элсктрод для его осуществления при Нх практической реализации ооеспечивяст более высокую точность изготовлсHHH печатныx xLxi. Кроме того, здесь обеспечивается высокое кячсство изготовления печатных с ем и повышенная долговечность электрода, тяк кяк Ilpoцесс пзготовлеHHH плоских элемеHTQB в условиях, когда ток к электроду подвог1нтл1 в узколокяльной зоне (к одному вмонтированному B его выступы проводпику). я вся остальная часть электро.1я изолирована.

Применение предлагаемого спососга исключает четырнадцать операций, предшсс1вующих травлению. в том числе пзготовлсние негатива и рабочего п1яблона, по1готовка поверхности платы, спятис зах CJEIlpв, нанесение и сушка фоторезисторя. фотопечать, получение рисx нка сxåxiы, термодуоление, контроль, ретушь, удаление фоторезистора и т. д.

946873

Количество исключенных операций не зависит от метода изготовления платы, т. е. негативного, позитивного или комбинированного, так как все они являются необходимыми и предшествующими операциям получения проводника на плате (рисунка топологии). Топология платы на любом фольгированном диэлектрике образуется непосредственным удалением фольги электрохимическим способом. В этом случае становится возможным высокий уровень механизации и автоматизации процесса. Формообразование печатной платы минует все операции фотолитографии, т. е. получают печатную плату непосредственно с цилиндрического электрода-инструмента электрохимическим способом.

Формула изобретения

1. Способ электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы в электропроводящем материале печатной платы путем анодного растворения электропроводящего материала открытых участков платы в условиях подачи электролита в межэлектродный зазор и протекания в нем технологического тока при экранировке остального поля платы изоляционными участками электрода-инструмента, выступающими над рабочими участками на величину межэлектродного зазора и контактирующими с обрабатываемой поверхностью платы, отличаюи1ийся тем, что, с целью повыпн ния точности изготовления, процесс формирования ведут электродом-инструментом, в котором рабочие участки выполнены в виде закрепленных в изоляционных выступающих участках проводников с шагом, большим диаметра проводников и меньшим расстояния, при котором общая площадь зон действия всех проводников не меньше общей площади открытых участков платы, и пропускают поочередно технологический ток через каждый проводник в течение времени, необходимого до полного растворения открытых участков платы в зоне действия каждого проводника.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

5 с целью увеличения производительности обработки в случае использования плоского электрода-инструмента, формирование печатной схемы ведут IIQ HHeA Me1Ic I.. Jâóx сторон проводящего материала платы от ее

fO противоположных краев к середине, посредством подвода к середине положительного полюса источника технологического тока и поочередного попарноги подсоединения симметрично расположенных по отношению к середине платы проводников к отрицательному полюсу, переходя от наиболее удаленных проводников к расположенным в середине.

3. Способ изготовления электрода-инструмента для электрохимического форми2Q рования плоских элементов печатнои схемы в электропроводящем материале печатной платы, включающий - выполнение проводящих рабочих участков и экранирующих изоляционных участков с обеспечением между ними требуемого перепада высот, отличаюи4ийся тем, что изготавливают знак с рабочими отверстиями по- форме экранирующих участков электрода и технологическими отверстиями под проводники, перпендикулярно расположенными к рабочим отверстиям, закрепляют в технологических отверстиях проводники с условием, чтобы их концы выходили за пределы -знака, хстанавливают знак с проводниками с зазором в литьевой форме, заливают в литьевую форму жидкую изоляционную массу, а после затвердевания зS массы удаляют знак, оставляя проводники в выступах затвердевшего изоляционного основания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3239441, кл. 204- †1, 1966.

946873

М Оиг.5

Редактор Е., lушникова

Заказ 5423123 (nc" авизель В. 111адрина

Тсхред Л. Бойкас Корректор А. Лзятко

Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4