Способ изготовления плат для гибридных микросборок Российский патент 2024 года по МПК H05K1/00 

Изобретение относится к электротехнике, радиотехнике, электронике и технике СВЧ и может быть использовано в технологии изготовления СВЧ элементов гибридных микросборок.

Увеличение частотного диапазона работы приемо-передающих устройств связи (> 40 ГГц) определяет уменьшение толщины диэлектрика до 200-400 мкм и менее. Кроме того, повышение мощности таких устройств ставит задачу хорошего теплоотвода.

Использование керамических подложек (ВК-9, поликор и др.) для создания на их поверхности полосковых СВЧ элементов при таких толщинах (< 200 мкм) нецелесообразно из-за их хрупкости и нерентабельности их производства.

Решением данной проблемы, в том числе и теплоотвода, является использование металлических оснований с созданием на них диэлектрического слоя, на котором размещаются СВЧ полосковые элементы. Диэлектрический слой может быть сколь угодно малой толщины, а металлическое основание является хорошим теплоотводом, заземлением, а также удобным конструктивным элементом.

Для этой цели оптимально подходит анодированное алюминиевое основание. Диэлектрическое покрытие (Al₂, О₃) имеет хорошие прочностные качества и по электропараметрам полностью удовлетворяет требованиям СВЧ техники. Диэлектрическая проницаемость от 5 до 6,5, минимальные потери tg δ < 10^-3.

Известен способ формирования элементов СВЧ схем на анодированной алюминиевой подложке методом фотолитографии (1 - статья «Анодирование алюминиевых подложек», Сборник трудов XXIV международной конференции, том 4, с. 422-426, 2018 г., Белорусский университет информатики и радиотехники).

Недостатком способа [1] является необходимость изготовления оснастки (фотошаблоны) и использование линейки оборудования для фотолитографии при формировании элементов схемы.

Известен способ (2 - авторское свидетельство СССР №417094 «Способ изготовления пленочных микросхем», зарегистрировано 26.10.1973), при котором изоляционную подложку (керамика, поликор) металлизируют, а затем формируют топологию прорезанием металлизации до диэлектрика, электрически разобщая элементы топологии от основной металлизации и последующего анодного травления этой металлизации.

Недостатком вышеописанного способа [2] является использование изоляционных подложек (керамика, поликор), толщину которых менее 200 мкм изготавливать нецелесообразно из-за механической хрупкости и нерентабельности производства.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является (3 - патент RU 2159521 от 20.11.2000 «Способ изготовления печатной платы»), принятый за прототип, при котором на анодированной подложке в местах соединения с металлической частью (земля) в анодном слое осуществляют высверливание отверстий в изоляционном покрытии до металлического основания печатной платы в местах необходимого заземления рисунка схемы печатной платы, используемых в качестве переходных соединений между металлическим основанием печатной платы и местами заземления рисунка схемы печатной платы, металлизации платы, проведения процесса фотолитографии для формирования элементов схемы.

Недостатком способа-прототипа [3] является необходимость проведения процессов фотолитографии для формирования элементов схемы.

Технической проблемой, на решение которой направлен предлагаемый способ, является изготовление печатной платы высокой надежности за счет обеспечения прочностных свойств анодированного основания и элементов схемы, не подвергающихся воздействию травильных растворов, что обеспечивается исключением процесса фотолитографии при формировании рисунка схемы.

Для решения указанной технической проблемы предлагается способ изготовления плат для гибридных микросборок, включающий анодирование поверхности металлического основания, удаление анодного слоя до металла в местах контактирования элементов платы с металлическим основанием, металлизацию анодированного основания, формирование рисунка схемы.

Согласно изобретению формируют рисунок схемы прорезанием металлизации по замкнутому контуру элемента платы, после чего производят анодное травление пленочной структуры, расположенной вне контура элементов платы.

Технический результат состоит в расширении частотной зоны функционирования гибридных микросборок, обеспечении хорошего теплоотвода и надежного заземления, повышении надежности печатной платы, снижении себестоимости работ за счет отсутствия необходимости проведения работ по формированию топологии методом фотолитографии.

При реализации заявленного способа выполняется следующая последовательность действий:

1. Производят анодирование поверхности металлического основания.

2. Удаляют анодный слой в местах контактирования элементов платы с металлическим основанием.

3. Проводят металлизацию анодированного основания.

4. Формируют рисунок схемы прорезанием металлизации до диэлектрика по замкнутому контуру элементов платы.

5. Проводят анодное травление пленочной структуры, расположенной вне контура элементов платы.

Металлизацию подложки выполняют, например, напылением меди в вакууме с защитой материалами, препятствующими ее окислению (серебро, золото, никель и т.д.). Анодное травление можно выполнять, например, в водном растворе гидроксида натрия (20%) при токе до 40 ампер.

Рисунок схемы формируют прорезанием этой металлизации до анодного слоя, либо до металла при необходимости, тем самым электрически изолируя элементы от основного металлического покрытия.

Затем уже выполняют анодное травление этого покрытия, изолированного от элементов платы.

Формирование рисунка схемы (прорезание) и удаление анодного слоя в местах контактирования с металлическим основанием можно осуществлять лазером на лазерном станке либо фрезерованием на станке с числовым программным управлением (ЧПУ).

Предложенный способ в совокупности позволяет расширить возможности по созданию СВЧ устройств высокого частотного диапазона (> 40 Ггц) за счет тонкого изоляционного анодного окисла, обеспечения хорошего теплоотвода, использования металлической подложки как надежной «земляной» шины; обеспечения высокой надежности за счет повышения прочностных свойств изоляционного анодного слоя и элементов схемы, не подвергающихся воздействию травильных растворов, а также снижением трудоемкости и стоимости работ, что реализуется исключением процесса фотолитографии при формировании элементов схемы.

Изобретение относится к электротехнике, радиотехнике, электронике и технике СВЧ и может быть использовано в технологии изготовления СВЧ элементов гибридных микросборок. Технический результат - расширение частотной зоны функционирования гибридных микросборок, обеспечение хорошего теплоотвода и надежного заземления, повышение качества печатной платы за счет отсутствия необходимости проведения работ по формированию топологии методом фотолитографии. Способ включает анодирование поверхности металлического основания, удаление анодного слоя в местах контактирования элементов схемы с металлическим основанием, металлизацию анодированного основания, формирование рисунка схемы путем прорезания металлизации по замкнутому контуру элементов платы, после чего производят анодное травление пленочной структуры, расположенной вне контура элементов платы.

Способ изготовления плат для гибридных микросборок, включающий анодирование поверхности металлического основания, удаление анодного слоя в местах контактирования элементов платы с металлическим основанием, металлизацию анодированного основания, формирование рисунка схемы, отличающийся тем, что формируют рисунок схемы прорезанием металлизации по замкнутому контуру элементов платы, после чего производят анодное травление пленочной структуры, расположенной вне контура элементов платы.