Способ изготовления многослойных печатных плат Советский патент 1980 года по МПК H05K3/36 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ

ПЛАТ

1

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении многослойных коммутационных печатных плат, применяемых в радиоэлектронной и электронно-вычислительной технике.

Известен способ изготовления многослойных печатных плат, включающий нанесение на двухсторонний фольгиро.ванный диэлектрик маскирующего покрытия, получение топологии рисунка проводников и контактных площадок путем травления фольги, получение соединений между слоями гальваническим наращиванием металла в переходных отверстиях. Двухсторонние печатные схемы разделяют тонкими прокладками и в переходные отверстия впаивают фиксирующие стержни .

Недостатками данного способа являются повышенная трудоемкость изготовления многослойных печатных схем изза большого количества впаиваемых фиксирующих стержней, их низкая надежность, обусловленная большим количеством паек и увеличенной толщиной паек, невозможность автоматизировать процесс изготовления, трудности создания универсальной технологической оснастки.

Известен также способ изготовления многослойных печатных Iплат, включающий выполнение фиксирующих отверстий в отдельных пластинах (фольги5 рованном диэлектрике , формирование рисунка соединительных проводников и контактных площадок гальваническим осаждением металла, нанесение на контактные площадки металлоэпоксидной 10 композиции, совмещение пластин по

отверстиям, их соединение по контактным площадкам под давлением при повышенной температуре 2 .

При таком способе необходимо дение специальной операции для формирования дополнительного элемента, например, сквозного металлизированного отверстия или перемычки для комумутации частей печатной схемы, расположенных на противоположных сторонах диэлектрической основы. Перемычки и сквозные металлизированные отверстия, предусматриваемые способом, ненадежны. На переходах плата-метал25 лизированное отверстие образуются концентрации напряжения, поэтому здесь имеют место разрывы в проводящем слое при механических нагрузках. Другая причина ненадежности коммутации, по30 пучаемой по данному способу, заключаотся п том, что при избыточном давлер|ии в процсч:се сборки шарики мотнут продавить слой фольги, что приведет к нарушению коммутации в схеме. Б контактах,получаемых по данному способу, образуется большое переходное сопротивление, так как технологически трудно изготовить совершенно одинаковые металлические сферические частицы.

Целью изобретения является повышение надежности межсоединений печатных плат.

Поставленная цель достигается тем что в способе изготовления многослойных печатных плат, включающем выполнение фиксирующих отверстий в отдельных пластинах, формирование на поверхности пластин контактных площадок путем селективного гальванического осаждения металла, формирование рисунка соединительных проводников, совмещение пластин по фиксирующим отверстиям и соединение их по контактным площадкам, формирование рисунка соединительных проводников про водят путем поверхностного и глубокого анодирования пластин, а соединение пластин по контактным площадкам осуществляют холодной сваркой под давлением, после чего пакет пластин герметизируют по торцовым поверхностям пайкой.

Для изготовления многослойных печатных плат по данному способу могут быть применены анодируемыеметаллы: алюминий, тантал, титан, ниобий, гафний.

Схема реализации способа представлена на чертеже.

Многослойная печатная плата изготавливается из отдельных металлических пластин-заготовок,, которые подвергаются обработке одновременно. Вначале в пластинах 1 формируются фиксирующие отверстия 2, необходимые для совмещения печатных плат в пакет Затем на пластинах формируется защитный рисунок контактных площадок путем нанесения фоторезиста 3, например, методом фотолитографии. Затем формируются контактные площадки 4 и технологическая кромка,5 путем селективного гальванического осаждения металла. После этого проводится поверхностное анодирование пластин для получения тонкого поверхностного слоя 6 окиси металла. Затем методом глубокого анодирования формируются проводники-7 и изолирующие области 8 окиси металла. Готовые печатные платы совмещаются по фиксирующим отверстиям 2 и соединяются механически и электрически холодной сваркой под давлением. После этого пакет печатных плат герметизируется по торцовым поверхностям пайкой.

Пример осуществления способа.

И . ленты алюминия толшинои 0, 20,3 глм вырубают пластины с технологическим припуском по периметру. ОдрюnpoMefiKO с вырубкой осуществляют Ьробивку фиксирующих отверстий. Полученные пластины обезжиривают, промывают и сушат перед нанесением фоторезиста, который наносится с двух сторон пластины. Экспонирование и проявление осуществляют также с двух

торон одновременно. После этих опеаций на пластине имеется рисунок конактных площадок и технологическая .

ромка на весь технологический приуск, не защищенные фоторезистом.Пеед операцией гальванического нараивания пластину обрабатывают в смеи КИСЛОТ: азотной и плавиковой для снятия окисной пленки. Гальваническое окрытие включает нанесение меди толиной около 60 мкм и поверх нее никеля толщиной 5-10 мкм. После удаления фоторезиста на пластине имеются выступающие контактные площадки и технологическая кромка.

Далее пластины подвергают поверхностному а юдированию с двух сторон в электролитической наине. В качестве электролита применяется серная кислота. При температуре раствора

155 + 24-С и напряжении 12-28 В время анодирования составляет 20-45 мня. . Толщина окисЕЮй пленки, образованной на поверхности пластинЕз, равна 2535 мкм.

Пластины, подвергнутые поверхностному анодированию, пром1)тают горячей водой и сушат. На поверхность наносят с двух сторон фоторезист и экспонируют.. После проявления получается топологический рисунок проводников,

закрытый слоемфоторезиста. Пластину подвергают сквозному анодированию в электролитической ванне. В качестве электролита используют серную кислоту. При температуре раствора O-SPC

и напряжении 80-120 В время анодирования 80-90 мин.

После сквЬзного анодирования плгстины подвергают промывке в горячей воде и сушке. ПолучеЕ1Ные таким обраэом пластины имеют коммутационные проводники, разделенные изолируюгцим слоем окиси и покрытые слоем окиси алюминия. Далее пластины собирают по фиксирующим отверстия.м и соединяют по контактным площадкам холодной сваркой давлением. Усилие давления выбирается при сварке равнЕ ом 10-20 кГ/см, При сварке по контактным площадкам между пластинами образуется микрозазор.

Завершающая операция изготовления многослойной печатной платы - соединение по периметру пластин путем папки по торцовым поверхностям.

Данный способ упрощает тохЕюлогию

изготовления и повЕллает НЛДОЖЕЮСТЬ межсоединений печатных плат за счет следующих факторов. -Уменьшается число технологических операций благодаря- упрощению изготов (пения элементов межсоединения плат. -Проводники в плате и элементы межплатной коммутации по этому спосо бу составляют одно целое, между ними нет резкого перехода, поэтому отсутс вуют механические напряжения, нарушающие коммутацию, и переходное сопротивление. -Способ позволяет изготовить пла ты, работающие при больших плотностях тока, так как: проводящий слой может быть изготовлен любой толщины, поэтому РО может меняться в широких пределах; способ обеспечивает хороший теплоотвод, так как окись металла проводит тепло как сам металл или даже лучше, кроме того, окись металла является лучшим электроизолятором, чем диэлектрическая ос нова печатных плат, поэтому при той толщине электрозащита в платах по да ному способу лучше. -Межсоединения имеют повышенную надежность при действии циклических механических нагрузок за счет действия конструкционного демпфирования. Так как платы,по данному способу соединены механически и электрически только холодной сваркой давлением по контактным площадкам, то при действи циклических механиче ских нагрузок (вибрации) покрытые окисью поверхнос ти плат будут иметь микросмещения друг относительно друга, при этом энергия механических колебаний будет гаситься за счет трения. Так как плата многослойная, то суммарная поверхность, по которой происходит тре ние, достаточно большая, и механичес кая энергия, которая могла бы разрушить межсоединения, гасится, переходя в тепловую, что при хорошем теп лоотводе не ухудшает надежности плат Использование и:зобротонкя no:ino пяет: повысить-надежность мсжсоодннений .печатных плат,особенно для аппаратуры, работающей в условиях ппбрации; уменьшить цикл производства за счет использования параллельнопоследовательного процесса прои:1водства и упрощения отдельных операций; снизить себестоимость и трудоемкость изготовления многослойных печатных плат за счет сокращения длительности процесса; ввидупростоты способ легко может быть автоматизирован, что увеличит эффективность производства и повысит качество изготавливаемой аппаратуры. Формула изобретения Способ изготовления многослойных печатных плат, включающий выполнение фиксирующих отверстий в отдельных пластинах, формирование на поверхнос,ти пластин контактных площадо1с путем релективного гальванического осаждения металла, формирование рисунка соединительных проводников, совмещение пластин по фиксирующим отнюрстиям и соединение их по контактным плоиичдкам, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности межсоединений печатных плат, формирование рисунка соединительных проводников проводят путем поверхностного и глубокого анодирования пластин, а соединение пластин по контактным площадкам осуществляют холодной сваркой под давлением, после чего пакет пластин герметизируют по торцовым поверхностям пайкой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 2106903, кл. Н 05 К 3/00, 05.05.72. 2. Патент СШЛ № 3795047, кл. Н 05 К З/Зб, 05.03.74 (прототип).

«: . ии .r : x :«-:« ; вби ieees .titivisw; ; : воск : и

Об «г геи « « « ;«; гк 5:%;5«Х « ;5«да в

ГУ I/X1 / JЬ ИГХ I

ж в 1жтя{КЯМ йв1 кт пЖ1

ГЛ