СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ Российский патент 1997 года по МПК H05K3/00 

Изобретение относится к производству печатных плат (схем), в частности, к технологии их изготовления.

Одной из главных операций при производстве печатных плат является изготовление фотошаблона, который представляет собой нанесенную на светопроницаемый (светопрозрачный) материал электрическую схему-рисунок (негативное или позитивное изображение, что для дальнейшего производства печатных плат существенного значения не имеет).

Рисунок фотошаблона общеизвестными приемами переносится на покрытый фоточувствительным слоем (фотоэмульсией) фольгированный листовой диэлектрик-заготовку, которая после соответствующей общеизвестной обработки становится печатной платой, готовой для электрического монтажа. Очевидно, что от качества изготовления фотошаблона зависит качество печатной платы.

Наиболее старым способом изготовления фотошаблона является ручной способ, при котором конструктор вычерчивает на белой бумаге рисунок будущей печатной платы, рисунок фотографируется и в результате последующей общеизвестной фотохимической обработки преобразуется в фотошаблон.

Очевидно, что такой способ получения фотошаблона трудоемок и непроизводителен и пригоден только при штучном изготовлении достаточно примитивных плат. При малых размерах и большой насыщенности плат чертеж выполняют в увеличенном масштабе, приводя затем снимок к масштабу 1:1.

Применяемые в настоящее время способы изготовления фотошаблона усовершенствуют известный способ благодаря применению ЭВМ. В этих способах, равноценных между собой в их главной части, вместо ручного вычерчивания оригинала схемы (рисунка) применяется ее вычерчивание на светочувствительном материале (преимущественно на фотопленке) световым лучом с помощью координатографа с цифровым программным управлением. Однако, в связи с тем, что фотопленка имеет усадку, легко коробится, повреждается в процессе обработки, использования и хранения, фотошаблоны высокоточных печатных плат изготавливают резанием, например, на стекле, покрытом эмалью (скрайбирование), для чего координатограф оборудуют вместо световой головки специальной резцовой головкой. Получение фотошаблона таким способом связано с большой трудоемкостью, высокой стоимостью и сложностью оборудования.

Таким образом, в способе изготовления печатных плат при их машинном проектировании вводят в ЭВМ математическое описание фотошаблона печатной платы, составленное в машинном коде. На выходе ЭВМ получают электрические сигналы, соответствующие рисунки фотошаблона. Эти сигналы подают на координатограф, снабженный световой или скрайбирующей головкой, который преобразует электрические сигналы в видимый рисунок на фотопленке или стеклянной пластинке. Полученный рисунок используют в качестве фотошаблона. При изготовлении печатной платы фотошаблон совмещают со светочувствительной поверхностью листовой заготовки печатной платы. После соответствующей общеизвестной обработки заготовки из нее получают готовую к электрическому монтажу печатную плату.

Недостаток известного способа изготовления печатных плат заключается в длительном и трудоемком процессе изготовления фотошаблона, связанном с применением сложных операций и дорогостоящего оборудования, специальными требованиями, предъявляемыми к сохранности фотошаблона при его многократном применении, поскольку, будучи выполненным как на фотопленке, так и на фотопластинке, он легко повреждается как при использовании, так и при хранении.

Была поставлена задача упростить и удешевить изготовление печатных плат за счет упрощения и снижения стоимости изготовления фотошаблона.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ изготовления печатных плат при их машинном проектировании, в котором вводят в ЭВМ составленное в машинном коде описание фотошаблона печатной платы, с выхода ЭВМ снимают электрические сигналы, соответствующие рисунку фотошаблона, и подают их на устройство, преобразующее сигналы в рисунок на светопроницаемом листовом носителе визуальной информации, используемом затем в качестве фотошаблона, который в дальнейшем совмещают со светочувствительной поверхностью листовой заготовки печатной платы.

Новым в предложенном способе является то, что сигналы преобразуют в рисунок на бумажном носителей информации с помощью приданного ЭВМ принтера, при этом рисунку придают зеркальное отображение печатной платы, а при совмещении заготовки и полученного фотошаблона последний обращают к светочувствительному слою заготовки поверхностью, имеющей рисунок.

Технический результат изображения заключается в том, что из производства печатных плат исключаются трудоемкие и сложные операции, связанные с использованием дорогостоящего оборудования в виде координатографа со световой или скрайбирующей головкой, отпадает необходимость в специальных рабочих местах для изготовления фотошаблона, т.е. получение фотошаблона начинается и заканчивается выходом готового изделия непосредственно на рабочем месте конструктора-проектировщика. Кроме того, как будет видно из дальнейшего описания, фотошаблон, полученный предложенным способом, обеспечивает высокое качество готовых печатных плат, сам фотошаблон не требует специальных условий хранения, поскольку может быть изготовлен одноразовым, т.е. его тиражирование практически не требует дополнительных затрат времени и средств.

На чертеже показана схема совмещения фотошаблона с заготовкой печатной платы.

В своей принципиальной части печатную плату изготавливают, например, следующим образом.

Фотошаблон "А" из листового светопрозрачного материала 1 с нанесенными на нем элементами 2 рисунка накладывают на заготовку "Б" печатной платы, содержащую диэлектрик 3, на поверхность которого нанесена медная фольга 4, покрытая слоем фотоэмульсии 5. Пакет из фотошаблона "А" и заготовки "Б" облучают световым потоком "В" со стороны фотошаблона, после чего пакет разбирают и заготовку "Б" обрабатывают общеизвестным образом, в результате чего с заготовки удаляется полностью слой фотоэмульсии 5 и соответствующие (в данном случае засвеченные) участки фольги 4. Готовая к электрическому монтажу печатная плата представляет собой диэлектрик 3, на котором сохранились незасвеченные электропроводные элементы 2"а" рисунка, имеющегося на фотошаблоне "А". Как видно из чертежа, при совмещении фотошаблона "А" с заготовкой "Б" фотошаблон накладывают на заготовку (со стороны ее фотоэмульсионного слоя 5) той стороной светопрозрачного (светопроницаемого) материала 1, на которую нанесен рисунок 2 (его элементы). Следовательно, рисунок 2 на фотошаблоне "А" должен иметь зеркальное отображение того рисунка, который должен быть получен на готовой печатной плате.

Особенность такого совмещения фотошаблона с заготовкой обусловлена свойствами света. Так, в соответствии с известным явлением дифракции света элемента 2"б", нанесенный на противоположную эмульсии 5 поверхность материала 1, дает размытый, нечеткий отпечаток, или отпечаток при достаточно малом размере элемента 2"б" может быть вообще не получен.

В целом качество отпечатка 2"а" зависит как от толщины светопрозрачного материала 1, так и от толщины "Т" непрозрачного слоя элементов 2 рисунка (чем больше толщина, тем ниже качество отпечатка 2"а").

В общеизвестных способах изготовления фотошаблона толщина материала 1 и толщина "Т" непрозрачных элементов 2 рисунка соизмеримы между собой.

Поскольку в соответствии с изобретением рисунок 2 наносится на бумажный носитель 1 приданным ЭВМ принтером (струйным или лазерным, что не имеет значения), то толщина "Т" в предложенном способе на порядок (и более) меньше, чем в известном, что сводит явление дифракции до минимума, позволяя получить высококачественный отпечаток на заготовке печатной платы.

Из чертежа также видно, что в предложенном способе толщина материала 1 не влияет на качество отпечатка 2"а". Более того, поскольку рисунок наносится на принтерную бумагу, имеющую высокую структурную однородность, эта бумага играет роль матового стекла, сглаживая неравномерность и другие дефекты освещения (светового потока "В"). Тем не менее, как показала опытная реализация предложенного способа, светонепроницаемость (непрозрачность) элементов рисунка 2, выполненного на принтере ЭВМ, настолько высока, что требования к качеству бумаги 1 (ее однородной светопроницаемости) теряют свою существенность.

Поскольку согласно предложенному способу изготовление фотошаблона сводится к простой распечатке на приданном ЭВМ принтере, то для изготовления фотошаблона не требуется ни специальных процессов и дорогостоящего оборудования, ни специальных условий хранения, являющихся общеизвестными условиями хранения программ ЭВМ, что позволяет изготавливать фотошаблоны одноразовыми.

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности, при производстве печатных плат (ПП). Сущность изобретения: математическое описание фотошаблона (ФШ), составленное в машинном коде, вводят в ЭВМ. С выхода ЭВМ снимают электрические сигналы, соответствующие рисунку ФШ, которые подают на приданный ЭВМ принтер. На принтере сигналы преобразуют рисунок ФШ, наносимый на бумажный лист, который используют непосредственно в качестве ФШ, при этом рисунку на листе придают зеркальное отображение по отношению к ПП. При перенесении на ПП рисунка ФШ последний совмещают со светочувствительной поверхностью заготовки ПП той поверхностью бумажного ФШ, на которую нанесен рисунок. 1 ил.

Способ изготовления печатных плат при их машинном проектировании, в котором вводят в ЭВМ составленное в машинном коде математическое описание фотошаблона печатной платы, с выхода ЭВМ снимают электрические сигналы, соответствующие рисунку фотошаблона, и подают их на устройство, преобразующее сигналы в рисунок на светопроницаемом листовом носителе визуальной информации, используемом затем в качестве фотошаблона, который в дальнейшем совмещают со светочувствительной поверхностью листовой заготовки печатной платы, отличающийся тем, что сигналы преобразуют в рисунок на бумажном носителе информации с помощью приданного ЭВМ принтера, при этом рисунку придают зеркальное отображение печатной платы, а при совмещении заготовки и полученного фотошаблона последний обращают к светочувствительному слою заготовки поверхностью, имеющей рисунок.