ПРЕЦИЗИОННЫЙ ГИБКИЙ ШЛЕЙФ И СПОСОБ ВЫСОКОПЛОТНОГО МОНТАЖА ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ С ПОМОЩЬЮ ТАКИХ ШЛЕЙФОВ Российский патент 2007 года по МПК H05K1/11 H05K3/30 H05K3/34 

Описание патента на изобретение RU2312474C2

Изобретение относится к области создания гибких многослойных печатных плат (шлейфов) для монтажа микроэлектронной аппаратуры.

Решаемая техническая задача заключается в изготовлении гибкой печатной платы, у которой зазор между соседними проводниками не превышает 20 мкм, что позволяет обеспечить плотность размещения компонент и контактных площадок для их монтажа, приближающуюся к плотности расположения выводов современных СБИС.

1. Известны технические решения, например способ изготовления многослойных печатных плат (патент РФ №95108852), в соответствии с которым используют две подложки: фольгированную и гибкую фольгированную полиимидную. На их поверхностях формируют рисунок проводников и контактных площадок. В полиимидной подложке протравливают сквозные отверстия под межсоединения, заполняют их припоем, посредством которого осуществляют соединение обеих подложек. Способ достаточно прост, не требует высококвалифицированного персонала, но не позволяет получить плотный монтаж, так как использование пайки не исключает растекание припоя и не позволяет получить зазора между проводниками меньше 150 мкм.

2. Наиболее близким аналогом предлагаемой конструкции шлейфа может служить описанная в патенте WO 2004/066694 конструкция и способ изготовления печатной платы. Способ обеспечивает изготовление печатной платы, имеющей гибкую пленочную подложку с прецизионным рисунком проводников, и предусматривает соединение с подложкой платы со стороны ее проводников при помощи промежуточного органического слоя упрочняющего листового материала, которому затем может быть придана нужная форма таким образом, чтобы упрочняющий материал оставался только на свободных от точек монтажа участках платы. Недостатком такой конструкции платы и способа ее изготовления является большое количество операций, относительно невысокая надежность и плохая ремонтопригодность, так как при повторном монтаже электронных компонент участки упрочняющего материала легко могут быть повреждены.

Для увеличения надежности, повышения плотности упаковки, увеличения производительности при изготовление электронных приборов предлагается использовать гибкие шлейфы на основе подложки из полиимидной пленки и системы проводников с контактными площадками, расположенных на подложке.

К техническим требованиям на соединительные шлейфы для монтажа можно отнести следующее:

- минимальный шаг между проводниками и контактными площадками;

- обеспечение минимальной задержки сигналов за счет сокращения длины соединительных проводников;

- обеспечение идентичности и стабильности паразитных емкостей, индуктивностей и волнового сопротивления системы проводников за счет повышения точности выдерживания размеров и расположения системы проводников и контактных площадок при изготовлении;

- обеспечение надежности и долговечности соединений, формируемых одним из известных методов пайки, сварки или других;

- устойчивость к многократным перегибам;

- возможность применения автоматизированных методов проектирования и изготовления;

- исключение возможности появления закороток за счет исключения растекания припоя при монтаже электронных приборов с помощью шлейфов;

- высокая ремонтопригодность, легкий доступ к отдельным выводам при проведении регулировки и контроля;

- стабильность линейных размеров при производстве и эксплуатации, высокая механическая прочность, устойчивость к разрыву в широком диапазоне температур.

Поставленная техническая задача решается тем, что в качестве материала подложки используют полиимидные, полиэфирные и фторопластовые пленки.

Подложки из полиимидной пленки позволяют достичь высокой термостабильности шлейфов и допускают использование разных методов монтажа, в том числе сварки и пайки, а фторопластовые пленки наиболее пригодны для использования шлейфов на их основе для монтажа СВЧ-схем, так как обладают небольшими потерями в СВЧ-диапазоне частот и позволяют добиться постоянного волнового сопротивления шлейфов, соединяющих СВЧ-модули и приборы.

Конструкция и размещение контактных площадок, предназначенных для монтажа электронных компонент или подключения шлейфа к другим приборам или печатным платам, а также используемые при их формировании материалы и покрытия, также должны позволить осуществлять высокоплотное межячеечное соединение в электронной аппаратуре.

Для этого контактные площадки размещают на другой стороне гибкой подложки и соединяют с рабочими проводниками через сквозные металлизированные отверстия в подложке. Наружные стороны контактных площадок облуживают, например покрывают слоем сплава олово-висмут, на прилегающую к подложке поверхность контактных площадок наносят слой материала, предотвращающего растекание припоя, например хрома, а соединение контактных площадок шлейфа с выводами электронных приборов осуществляют сваркой-пайкой с помощью сдвоенного электрода инструмента для микромотажа, подводимого к другой поверхности контактной площадки через находящееся над ней сквозное отверстие в пленке.

Пример 1.

Для проверки применимости различных полимерных материалов для подложек гибких шлейфов были изготовлены и исследованы опытные образцы таких изделий. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1Параметры пленокМатериал пленокПолиэтилентерефталатФторопластПолиимидПрочность на растяжение, Н/м21602001750Удлинение при разрыве, %10017570Модуль упругости3,5×1043,l×l043×104Рабочая температура373 К500 К673 КТемпература плавления533 К553 КДеструкция выше 673 КОтносительная диэлектрическая проницаемость3,52,13,2Тангенс угла диэлектрических потерь (на частоте 1 кГц)3×10-21×l0-33×10-3Электрическая прочность295×106 В/м150×106 B/м276×106 В/м

Как видно из таблицы, наиболее прочным и термостойким материалом является полиимид, поэтому он в наибольшей степени подходит для изготовления шлейфов для низкочастотной аппаратуры. Для работы на высоких частотах лучше использовать фторопласт, так как он имеет меньшее значение диэлектрической проницаемости и значительно меньшие потери.

Пример 2.

Для выбора методов и режимов монтажа аппаратуры с помощью гибких шлейфов были изготовлены, смонтированы и испытаны образцы при различных методах контактирования. Результаты испытаний приведены в таблице 2

Таблица 2Способ контактированияПрочность соединенияКоличество случаев уменьшения зазора между выводами (закороток)Усилие отрыва, НМетод испытанийИсходное состояние контактных площадок шлейфа0,89СдвигнетОдносторонняя0,25Отрывнетконтактная сварка сдвоенным электродом0,92СдвигСварка косвенным0,25Отрыв5%импульсным нагревом0,95СдвигМикропаяльник0,27Отрыв10%0,96СдвигПримечание: 1. Шаг проводников на подложке был равен 150 мкм. На поверхность контактных площадок, прилегающую к подложке, термическим испарением наносился тонкий слой хрома ЭРХ (ТУ 14-5-76-76).2. Прочность на отрыв определялась под углом 90о к поверхности подложки.3. Прочность на сдвиг определялась под углом 45о к поверхности подложки.

Проведенные исследования и испытания показали, что бесфлюсовая импульсная пайка-сварка дает лучшие результаты и исключает появление закороток по сравнению со сваркой косвенным импульсным нагревом и монтажом при помощи микропаяльника, обеспечивая тем самым более плотный монтаж.

Областью применения конструкции шлейфа и способа монтажа при помощи таких шлейфов является изготовление печатных плат на гибкой подложке, гибридных интегральных схем, электронных модулей для информационных и СВЧ-систем, медицинской техники (слуховые аппараты, сердечные стимуляторы) и другой аппаратуры, где требуется высокая плотность монтажа и надежность.

Похожие патенты RU2312474C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО МНОГОКРИСТАЛЬНОГО МИКРОМОДУЛЯ 2005
  • Блинов Геннадий Андреевич
  • Грушевский Александр Михайлович
  • Егоров Константин Владиленович
RU2299497C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИБКИХ ШЛЕЙФОВ ДЛЯ МИКРОСБОРОК 2014
  • Короткова Галина Петровна
  • Корзенев Геннадий Николаевич
  • Поволоцкий Сергей Николаевич
  • Близнецов Алексей Владимирович
  • Королев Олег Валентинович
  • Копеин Андрей Вячеславович
  • Близнецов Максим Владимирович
  • Лисицына Светлана Михайловна
  • Акашев Валерий Григорьевич
  • Долгов Юрий Владимирович
RU2604837C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ 1995
  • Марков Валентин Викторович
  • Плаксин Геннадий Арсеньевич
  • Салтыков Вячеслав Вениаминович
  • Тикменов Василий Николаевич
RU2079212C1
Гибкая прецизионная плата 2018
  • Блинов Геннадий Андреевич
  • Титов Андрей Юрьевич
  • Тихонов Кирилл Семенович
RU2706213C2
ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКЕ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2011
  • Полутов Андрей Геннадьевич
  • Самойлов Андрей Николаевич
RU2481754C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ГИБРИДНОГО ИНТЕГРАЛЬНОГО МОДУЛЯ 2008
  • Грушевский Александр Михайлович
  • Блинов Геннадий Андреевич
  • Погалов Анатолий Иванович
  • Жуков Павел Александрович
RU2364006C1
ЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ БЕСКОНТАКТНОЙ ИНДЕНТИФИКАЦИИ 2005
  • Грушевский Александр Михайлович
  • Плис Николай Иванович
  • Семенин Сергей Николаевич
  • Балабанов Владимир Тарасович
RU2286600C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 2014
  • Мылов Геннадий Васильевич
  • Дрожжин Игорь Владимирович
RU2574290C1
МИКРОМОДУЛЬ 2017
  • Блинов Геннадий Андреевич
  • Долговых Юрий Геннадьевич
  • Погалов Анатолий Иванович
RU2659726C1
МОНТАЖНАЯ ПЛАТА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ И ОПТИЧЕСКИМИ МЕЖСОЕДИНЕНИЯМИ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2012
  • Иванов Николай Владимирович
RU2577669C2

Реферат патента 2007 года ПРЕЦИЗИОННЫЙ ГИБКИЙ ШЛЕЙФ И СПОСОБ ВЫСОКОПЛОТНОГО МОНТАЖА ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ С ПОМОЩЬЮ ТАКИХ ШЛЕЙФОВ

Изобретение направлено на создание гибких многослойных печатных плат (шлейфов) для монтажа микроэлектронной аппаратуры. Технический результат - изготовление гибкой печатной платы, у которой зазор между соседними проводниками не превышает 20 мкм, что позволяет обеспечить плотность размещения компонент и контактных площадок для их монтажа, приближающуюся к плотности расположения выводов современных СБИС. Достигается тем, что в качестве материала подложки используют полиимидные, полиэфирные и фторопластовые пленки. Подложки из полиимидной пленки позволяют достичь высокой термостабильности шлейфов и допускают использование разных методов монтажа, в том числе сварки и пайки, а фторопластовые пленки наиболее пригодны для использования шлейфов на их основе для монтажа СВЧ-схем, так как обладают небольшими потерями в СВЧ-диапазоне частот и позволяют добиться постоянного волнового сопротивления шлейфов, соединяющих СВЧ-модули и приборы. Конструкция и размещение контактных площадок, предназначенных для монтажа электронных компонент или подключения шлейфа к другим приборам или печатным платам, а также используемые при их формировании материалы и покрытия, также должны позволить осуществлять высокоплотное межячеечное соединение в электронной аппаратуре. Для этого контактные площадки размещают на другой стороне гибкой подложки и соединяют с рабочими проводниками через сквозные металлизированные отверстия в подложке. Наружные стороны контактных площадок облуживают, например покрывают слоем сплава олово-висмут, на прилегающую к подложке поверхность контактных площадок наносят слой материала, предотвращающего растекание припоя, например хрома, а соединение контактных площадок шлейфа с выводами электронных приборов осуществляют сваркой-пайкой с помощью сдвоенного электрода инструмента для микромотажа, подводимого к другой поверхности контактной площадки через находящееся над ней сквозное отверстие в пленке. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 312 474 C2

1. Прецизионный гибкий шлейф, содержащий гибкую подложку, например, из полиимидной пленки, систему сформированных на подложке проводников и связанные контактными площадками, отличающийся тем, что контактные площадки размещены на другой относительно проводников поверхности подложки и соединяются с проводниками через металлизированные отверстия в пленке, а над контактными площадками предусмотрены сквозные отверстия в подложке, размеры которых меньше размеров контактных площадок, но достаточны для прохода наконечника инструмента для микромонтажа.2. Способ монтажа электронных приборов с помощью прецизионных гибких шлейфов, содержащих гибкую подложку, например, из полиимидной пленки, систему сформированных на подложке проводников с размещенными на другой стороне подложки контактными площадками, связанными с проводниками через металлизированные отверстия в пленке, отличающийся тем, что наружные стороны контактных площадок шлейфа облуживают, например, покрывают слоем сплава олово-висмут, на прилегающую к подложке поверхность контактных площадок наносят слой материала, предотвращающего растекание припоя, например хрома, и соединяют контактные площадки шлейфа с выводами электронных приборов сваркой-пайкой с помощью сдвоенного электрода инструмента для микромонтажа, подводимого к другой поверхности контактной площадки через находящееся над ней сквозное отверстие в пленке.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2312474C2

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 1995
  • Салтыков Вячеслав Вениаминович
  • Плаксин Геннадий Арсеньевич
  • Марков Валентин Викторович
RU2078487C1
Способ изготовления гибких печатных плат и кабелей 1990
  • Глухов Александр Сергеевич
  • Яшин Анатолий Иванович
  • Девочкин Борис Васильевич
SU1812645A1
Гибкая печатная плата 1982
  • Зайко Галина Петровна
  • Лесли Надежда Ильинична
  • Толчинский Борис Ефимович
SU1051744A1
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1
Дорожная спиртовая кухня 1918
  • Кузнецов В.Я.
SU98A1

RU 2 312 474 C2

Авторы

Блинов Геннадий Андреевич

Грушевский Александр Михайлович

Семенин Сергей Николаевич

Даты

2007-12-10Публикация

2005-07-13Подача