СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ Российский патент 2010 года по МПК H05K3/06 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении печатных плат, применяющихся при конструировании радиоэлектронной аппаратуры для самолето- и космостроения.

В настоящее время почти все схемы радиоаппаратуры изготавливаются в виде металлического рисунка на диэлектрической основе путем избирательного вытравливания участков медной фольги, приклеенной на основу диэлектрика. Участки фольги, которые не должны вытравливаться и которые образуют нужный рисунок радиоэлектрической схемы, защищаются от воздействия травильного раствора стойким к нему покрытием - фоторезистом [1]. После вытравливания и удаления фоторезиста с проводящих дорожек получают рисунок электропроводящей схемы.

Основным недостатком этого способа является то, что все процессы (травления, активирования, нанесения покрытия) проводят в водных растворах солей. Поэтому вода и соли присутствуют в стеклотекстолитовой основе, особенно между слоями стеклотекстолита в переходных и технологических отверстиях, что неизбежно приводит к нарушению электропроводящих связей между слоями, особенно при изменении температур. Продукты электролиза присутствуют и в самих покрытиях, так как гальванические покрытия являются пористыми. При этом возможно образование гальванических пар «медь - сплав олово-свинец», что может привести к разрушению электропроводящих дорожек, возникновению перемычек между проводниками, а при эксплуатации при температурах ниже 0°С и к разрушению электропроводящих дорожек.

Такими же недостатками обладает способ изготовления печатных плат по ГОСТ 23770-79 [2, 3].

В качестве прототипа выбран способ изготовления печатных плат из фольгированного и нефольгированного стеклотекстолита с переходными отверстиями, при котором вместо химической металлизации проводят газовую металлизацию путем термораспада металлоорганических соединений [4]. Известный способ позволяет избежать попадания влаги и солей в стеклотекстолит, особенно в отверстиях, так как предусматривает нанесение защитного электропроводящего покрытия, после чего на него гальванически наносится медь. Однако данный способ обладает рядом недостатков. Исходные соединения, дициклопентадиенильные соединения никеля и кобальта, не выпускаются промышленностью. Процесс распада проводится в потоке водорода, т.е. является взрывоопасным. Покрытия свыше 3 мкм отслаиваются, а при больших площадях покрываемой поверхности трудно контролировать толщину электропроводящего металлического покрытия. Обязательно использование катализатора, который наносится из водных растворов, и хотя время нахождения в них небольшое, какое-то количество воды и катализатора остается в имеющихся отверстиях, особенно если при сверлении в них остаются задиры.

Задачей изобретения является улучшение экологической чистоты процесса, изготовление печатных плат, не содержащих в диэлектрической основе, а также в металлическом покрытии воды, солей металлов и газов, попадающих при химической и гальванической металлизации.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления печатных плат, включающем операции сверления переходных отверстий, избирательное вытравливание отдельных участков медной фольги, нанесение защитного металлорезистивного покрытия, переходные отверстия заполняют расплавом сплава, имеющего температуру плавления ниже температуры деструкции диэлектрика, из которого изготовлена печатная плата, а перед нанесением защитного металлорезистивного покрытия электросхему покрывают медью или другим металлом, обладающим высокой электропроводностью.

Способ осуществляется следующим образом. На фольгированнйй с двух сторон диэлектрической пластине сверлят переходные и технологические отверстия, причем делают не сквозные, а до металлической фольги, находящейся на оборотной стороне стеклотекстолитовой пластины. Затем на обеих сторонах этой фольгированной пластины делают электросхему любым из известных методов (фотолитографии, лазерным лучом, фрезерованием). В отверстия, полученные после сверления, на всю глубину вставляют обрезки проволоки диаметром меньше диаметра отверстия. Проволока должна иметь температуру плавления ниже температуры деструкции диэлектрической пластины. Затем диэлектрическую пластину с электросхемами на обеих сторонах и кусочками проволоки, вставленными в переходные отверстия, нагревают до температуры плавления проволоки, после чего на дорожки электросхемы и контактные площадки наносится металлическое покрытие, например, меди методом холодного напыления [5], а затем металлорезистивное защитное покрытие, например олово-свинец, олово-висмут, сплав Розе и др., любым известным способом.

Экспериментально установлено, что проволоку целесообразно вставлять при толщине фольгированной диэлектрической пластины более 2 мм и более. При толщине менее 2 мм заполнение отверстий кусочками проволоки исключается, отверстия заполняются в процессе холодного напыления.

Экспериментально установлено, что размер частиц порошка напыляемого материала не должен превышать 20-25 мкм. При больших размерах увеличивается пористость с 1-2% до 5-7%.

Источники информации

1. Федулова А.А., Котова Е.А., Явич Э.Р. Многослойные печатные платы. М.: Сов. Радио, 1977. С.248.

2. ГОСТ 23770-78 «Печатные платы. Типовые технические процессы химической и гальванической металлизации».

3. Патент РФ № 2213435. Способ изготовления печатных плат. Бюллетень № 27, 2003 г.

4. Патент РФ № 2329620. Способ изготовления печатных плат. Бюллетень № 20, 2008 г. (прототип).

5. О.Клюев, А.Каширин. «Холодное» напыление металлических покрытий. Наука и жизнь. № 3. 2005 г. с.82.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении печатных плат, применяемых при изготовлении радиоэлектронной техники. Технический результат - улучшение экологической чистоты процесса, изготовление печатных плат, не содержащих в диэлектрической основе, а также в металлическом покрытии воды, солей металлов и газов, попадающих при химической и гальванической металлизации. Достигается тем, что в способе изготовления печатных плат переходные отверстия заполняют расплавом сплава, имеющего температуру плавления ниже температуры деструкции диэлектрика, из которого изготовлена печатная плата, а перед нанесением защитного металлорезистивного покрытия электросхему покрывают медью или другим металлом, обладающим высокой электропроводностью. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления печатных плат, включающий операции сверления переходных отверстий, избирательное вытравливание отдельных участков медной фольги, нанесение защитного металлорезистивного покрытия, отличающийся тем, что переходные отверстия заполняют расплавом сплава, имеющего температуру плавления ниже температуры деструкции диэлектрика, из которого изготовлена печатная плата, а перед нанесением защитного металлорезистивного покрытия электросхему покрывают медью или другим металлом, обладающим высокой электропроводностью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлизацию электросхемы проводят методом «холодного» напыления.

3. Способ изготовления печатных плат, включающий операции сверления переходных отверстий, избирательное вытравливание отдельных участков медной фольги, нанесение защитного металлорезистивного покрытия, отличающийся тем, что переходные отверстия при толщине диэлектрика менее 2 мм заполняют распыляемым металлом, а перед нанесением защитного металлорезистивного покрытия электросхему покрывают медью или другим металлом, обладающим высокой электропроводностью.