СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЛЬЕФНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ Российский патент 2011 года по МПК H05K3/10 H05K3/22 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении печатных плат, применяемых при конструировании радиоэлектронной техники.

Известен способ изготовления печатных плат в виде металлического рисунка на диэлектрической основе, полученного путем химического избирательного вытравливания отдельных участков медной фольги, приклеенной на основу диэлектрика. Затем полученная радиотехнологическая схема облуживается легкоплавким резистивным сплавом, например сплавом олово-свинец, Вуда, Розе или др. [1].

Основным недостатком этого способа является отсутствие электрической связи между электросхемами, расположенными на противоположных сторонах. Процесс является экологически грязным, так как связан с травлением толстых медных слоев, извлечением меди.

Известен способ изготовления печатных плат, описанный ГОСТ 23770-78 [2]. Процесс изготовления предусматривает установление электросвязи электрических схем, расположенных на противоположных сторонах, путем металлизации (химической, гальванической) внутренней поверхности переходных отверстий. Это позволяет изготавливать также многослойные печатные платы. Основными недостатками этих способов являются:

- разнотолщинность медных дорожек по высоте вследствие неравномерности травления меди на поверхности и у основания. Чем толще фольга, тем в большей степени это проявляется;

- наличие контактных площадок мешает повышению плотности монтажа;

- недостаточная адгезия электропроводящих дорожек к стеклотекстолитовой основе;

- сам процесс является экологически грязным, требующим утилизации гальванических отходов.

В качестве прототипа выбран способ изготовления рельефных печатных плат [3]. Изготовление таких печатных плат основано на формировании поверхностного рисунка в канавках. Расположение проводников в углублениях позволяет при том же сечении проводников делать их более узкими. Диаметр переходных металлизированных отверстий не превышает ширину проводника. При этом контактные площадки вокруг переходных отверстий отсутствуют. Это позволяет повысить плотность печатного монтажа. Основным недостатком таких печатных плат является то, что канавки для проводников делаются, как правило, методом фрезерования. При изготовлении этих канавок:

- вскрывается и нарушается капиллярно-пористая структура слоистого пластика, а если слои наполнителя (стеклоткани) сориентированы преимущественно вдоль поверхности листа, то токовые утечки между углубленными проводниками через объем диэлектрической подложки значительно превышают аналогичные процессы, проходящие на поверхности;

- механическая обработка поверхности стеклотекстолита снижает его влагостойкость;

- процесс фрезерования стеклотекстолита сопровождается образованием мелкодисперсной стеклотекстолитовой пыли, вредной для здоровья обслуживающего персонала;

- происходит частая замена и перезаточка фрез из-за высокой абразивной стойкости стеклотекстолита;

- невозможно получить многослойные рельефные печатные платы.

Задачей изобретения является ликвидация вышеперечисленных недостатков и получение рельефных печатных плат без нарушения капиллярно-пористой структуры стеклотекстолита, повышение его влагостойкости и надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления рельефных печатных плат, включающем создание рельефного рисунка в виде канавок, переходных отверстий, формирование на внутренней поверхности переходных отверстий и канавок электропроводящего покрытия, перед сверлением переходных отверстий и созданием рисунка электросхемы на поверхность стеклотекстолитовой пластины сначала наносят защитное полимерное покрытие в виде лака или приклеенной пленки, после чего сверлят сквозные переходные отверстия и по всей глубине защитного полимерного покрытия создают фрезерованием или лазерным лучом рельеф электросхемы, затем на всю поверхность стеклотекстолитовой пластины, включая внутреннюю поверхность переходных отверстий и канавок электросхемы, наносят тонкое электропроводящее покрытие меди или никеля, или молибдена, или кобальта толщиной 3-4 мкм, а поверх него пленочную защитную маску, методом фотолитографии или лазерным лучом удаляют с поверхности рельефа электросхемы и переходных отверстий защитную маску, а на открытые участки тонкого электропроводящего покрытия наносят гальваническим методом сначала электропроводящее медное и металлорезистивное покрытие олово-свинец или олово-висмут, или сплав Розе. Затем после удаления оставшейся защитной маски тонкое электропроводящее покрытие стравливают.

Для получения многослойных рельефных печатных плат на обе стороны двухсторонней однослойной печатной платы наклеивают полимерную пленку или наносят полимерное или париленовое покрытие. В местах предполагаемого электрического контакта предыдущей или последующей электросхем удаляют защитное полимерное покрытие и на всю поверхность, включая вскрытые места, наносят тонкое электропроводящее металлическое покрытие и пленочную защитную маску. Затем фотолитографией или лазерным лучом на всю толщину защитной маски формируют рисунок электропроводящей схемы и контактные площадки, после чего на незащищенные места гальваническим методом наносят медные и металлорезестивные покрытия заданной толщины. Повторением вышеприведенных операций на обеих сторонах пластины получают многослойные рельефные печатные платы.

Для установления электрического контакта между крайними электросхемами, находящимися на противоположных сторонах пластины, после нанесения защитного полимерного покрытия перед осаждением тонкого электропроводящего металлического покрытия сверлят сквозные переходные отверстия, а затем на поверхность защитного полимерного покрытия и внутреннюю поверхность переходных отверстий наносят тонкое электропроводящее металлическое покрытие толщиной 3-4 мкм. В дальнейшем повторяют все вышеприведенные операции.

Таким образом, можно получать многослойные рельефные печатные платы, имеющие электрический контакт как между последующими электросхемами, так и между крайними, находящимися на противоположных сторонах пластин.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность стеклотекстолитовой заготовки наносят защитное полимерное покрытие, например лаковое или в виде приклеенной пленки, после чего сверлят переходные отверстия и по защитному полимерному покрытию фрезеруют рельеф электросхемы. Затем на всю поверхность стеклотекстолитовой заготовки, включая внутреннюю поверхность канавок и переходных отверстий, наносят электропроводящее покрытие меди или никеля, или молибдена, или кобальта толщиной 3-4 мкм, а поверх него пленочную защитную маску. Фотолитографией или лазерным лучом удаляют с поверхности рельефа электросхемы и переходных отверстий защитную маску и гальваническим методом на тонкое электропроводящее покрытие наносят медное электропроводящее покрытие заданной толщины и хорошо паяющееся металлорезистивное олово-свинец или олово-висмут, или сплав Розе и др. После удаления оставшейся защитной маски незащищенное тонкое электропроводящее покрытие стравливают. Таким образом получают рельефную печатную плату на стеклотекстолите с электропроводящей схемой, утопленной в полимерное покрытие.

Пример. На противоположные стороны стеклотекстолитовой пластины толщиной 2 мм приклеивают полимерную пленку толщиной 35 мкм. Затем сверлят переходные отверстия диаметром 0,2 мм и на поверхности пластины на всю толщину полимерной пленки фрезеруют канавки будущей электросхемы, после чего пластину помещают в установку металлизации [4], нагревают и наносят никелевое покрытие толщиной 4 мкм при термораспаде дициклопентадиенила никеля [5]. Пластинку остужают, вынимают из камеры металлизации и поверх никелевого покрытия наносят пленочную защитную маску. Методом фотолитографии удаляют защитную маску с поверхности электропроводящих дорожек и отверстий и гальваническим способом осаждают медное покрытие толщиной 30 мкм на тонкое никелевое, находящееся на внутренней поверхности отверстий и дорожек электросхемы, а затем металлорезистивное олово-свинец толщиной 5 мкм. Затем удаляют оставшуюся защитную маску и тонкое никелевое покрытие. У полученной рельефной печатной платы дорожки электропроводящей схемы находятся на поверхности стеклотекстолита и с обеих сторон защищены полимерной пленкой, а с поверхности - хорошо паяющимся резистивным покрытием олово-свинец.

Таким образом, при изготовлении предлагаемой рельефной печатной платы стеклотекстолитовая основа не затрагивается, при этом не нарушается капиллярно- пористая структура, поэтому отсутствуют объемные токи утечки. Наличие защитного полимерного покрытия на поверхности стеклотекстолита значительно уменьшает влагопоглощение, пористость, увеличивает адгезию электропроводящих дорожек к основе.

Способ позволяет получать многослойные рельефные печатные платы.

ЛИТЕРАТУРА

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. Алферов А., Богданов Ю. Преимущества двухсторонних рельефных печатных плат. Электронные компоненты. №5. 2001 г.(прототип).

4. Слушков A.M. и др. Устройство для нанесения покрытий в вакууме. Авторское свидетельство №1693895, 1992.

5. Каплин Ю.А. и др. Осаждение кобальтовых покрытий разложением дициклопентадиенилкобальта водородом. Изд. ВУЗ. //сер. Химия и хим. технология. Т.20, №6, 1977, с.944-945.

Изобретение относится к обрасти изготовления рельефных печатных плат, применяемых при конструировании радиоэлектронной техники. Технический результат - для избежания нарушения капиллярно-пористой структуры слоистого стеклопластика, повышения его влагостойкости и надежности создание рельефного рисунка в виде канавок и переходных отверстий, а также их металлизацию проводят после нанесения защитного полимерного покрытия. При этом рельеф электросхемы создают в полимерном покрытии не разрушая стеклотекстолитовую основу. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления рельефных печатных плат, включающий создание рельефного рисунка в виде канавок, переходных отверстий, формирования на внутренней поверхности переходных отверстий и канавок электропроводящего покрытия, отличающийся тем, что перед сверлением переходных отверстий и созданием рисунка электросхемы на поверхность стеклотекстолитовой пластины сначала наносят защитное полимерное покрытие в виде лака или приклеенной пленки, после чего сверлят переходные отверстия и по всей глубине защитного полимерного покрытия создают: фрезерованием лазерным лучом рельеф электросхемы, затем на всю поверхность стеклотекстолитовой пластины, включая внутреннюю поверхность переходных отверстий и канавок электросхемы наносят тонкое электропроводящее покрытие меди или никеля, или молибдена, или кобальта толщиной 3-4 мкм, а поверх него пленочную защитную маску, методом фотолитографии или лазерным лучом удаляют с поверхности рельефа электросхемы и переходных отверстий защитную маску, а на открытые участки тонкого электропроводящего покрытия наносят гальваническим методом сначала электропроводящее медное и металлорезистивное покрытие олово-свинец или олово-висмут, или сплав Розе, затем после удаления оставшейся защитной маски тонкое электропроводящее покрытие стравливают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для установления электрического контакта между крайними электросхемами, находящимися на противоположных сторонах пластины, после нанесения защитного полимерного покрытия перед осаждением тонкого электропроводящего металлического покрытия сверлят сквозные переходные отверстия, а затем на поверхность защитного полимерного покрытия и внутреннюю поверхность переходных отверстий наносят тонкое электропроводящее металлическое покрытие и все выше приведенные операции повторяют.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения многослойных рельефных печатных плат на обе стороны двухсторонней однослойной печатной платы наклеивают полимерную пленку или наносят полимерное или париленовое покрытие, в местах предполагаемого электрического контакта предыдущей и последующей электросхем удаляют защитное полимерное покрытие и на всю поверхность, включая вскрытые места наносят тонкое электропроводящее металлическое покрытие и пленочную защитную маску, затем фотолитографией или лазерным лучом на всю толщину защитной маски формируют рисунок электропроводящей схемы и контактные площадки, после чего на незащищенные места гальваническим методом наносят медные и металлорезистивные покрытия заданной толщины, повторением выше приведенных операций на обеих сторонах пластины получают многослойные рельефные печатные платы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что тонкое электропроводящее покрытие наносят химическим способом или из газовой фазы путем термораспада металлоорганических соединений меди, или никеля, или кобальта, или молибдена.