Патент на изобретение №2324307

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству радиоэлектронной аппаратуры, а именно технологии изготовления печатных плат. Технический результат – сокращение сроков изготовления печатных плат, удешевление стоимости их изготовления. Достигается тем, что в способе изготовления печатных плат, включающем операции: сверления отверстий в диэлектрической заготовке, подготовку ее поверхности, осаждение металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий производится разложением паров металлов карбонилов первой группы, например, таких, как Cu₂(СО)₆, CuCO, Cu(СО)₂, Cu(СО)₃ и других из этой группы, исходя из их химических свойств, в вакууме 1·10^-1 мм ртутного столба. Или технологический процесс ведется в водороде, азоте или аргоне, а эти газы используются в качестве носителей и переносятся из испарителя в реактор, в котором помещены заготовки печатных плат. При этом технологический процесс осаждения металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий идет последовательно по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы, под давлением через сопла картриджа подающей головки происходит испарение исходного металла карбонила первой группы, нагретого до необходимой для этого температуры, движение и подвод паров к нагретым заготовкам печатных плат, при температуре которых происходит термическая диссоциация паров, адсорбционно-десорбционные акты на заготовках печатных плат, образование зародышей и осаждение металла до необходимой толщины, в результате чего на диэлектрической заготовке создается рисунок печатной платы. Предложен также вариант способа изготовления печатной платы, включающий операции сверления отверстий в диэлектрической заготовке, подготовку ее поверхности, при этом осаждение металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий происходит в лазерном воспроизводящем устройстве, к которому электрически притягиваются частички металла, а электризация частичек металла производится с помощью лазера по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к производству радиоэлектронной аппаратуры, а именно технологии изготовления печатных плат.

Известен субстрактивный процесс изготовления печатных плат, включающий получение фотошаблонов, процесс сверления отверстий, нанесение сухопленочного резиста, экспонирование, проявление, процессы химической и гальванической металлизации, осветления и оплавления сплавом олово-свинец, удаление резиста, травление [1].

К недостаткам этого процесса относятся: высокая стоимость самого фольгированного стеклотекстолита. В данный процесс изготовления печатных плат входят большое число таких операций, как обезжиривание, промывка в воде, нанесение резиста, экспонирование, проявление, меднение, удаление резиста, травление. Технологическим процессом необходимо управлять и поддерживать в заданных пределах состав электролита, плотность тока и другие параметры процесса. Кроме того, нанесение, а затем удаление слоев меди с заготовки печатной платы связано с загрязнением окружающей среды, требующим очистных сооружений.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления печатных плат, включающий операции сверления отверстий в диэлектрической заготовке, подготовки ее поверхности, одновременного осаждения металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий, формирование рисунка печатной платы из фоторезиста, удаление фоторезиста и стравливания металла с пробельных мест, осаждение металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий производится разложением паров металлов карбонилов первой группы, например, таких, как Cu₂(СО)₆, CuCO, Cu(CO)₂, Cu(СО)₃ и других из этой группы, исходя из их химических свойств, в вакууме 1·10^-1 мм ртутного столба, или технологический процесс ведется в водороде, азоте или аргоне, а эти газы используются в качестве носителей и переносятся из испарителя в реактор, в котором помещены заготовки печатных плат, при этом технологический процесс осаждения металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий идет последовательно: испарение исходного металла карбонила первой группы, нагретого до необходимой для этого температуры, движение и подвод паров к нагретым заготовкам печатных плат, при температуре которых происходит термическая диссоциация паров, адсорбционно-десорбционные акты на заготовках печатных плат, образование зародышей и осаждение металла до необходимой толщины [2].

Однако при данном способе изготовления печатной платы требуется формирование рисунка печатной платы из фоторезиста, удаление фоторезиста и стравливание металла с пробельных мест печатной платы. В данном способе изготовления печатных плат также требуется удаление меди с заготовок печатных плат, что связано с загрязнением окружающей среды, требующим очистных сооружений, что является неблагоприятным фактором.

Задача изобретения – сокращение сроков изготовления печатных плат, удешевление стоимости их изготовления.

Способ изготовления печатных плат, включающий операции сверления отверстий в диэлектрической заготовке, подготовку ее поверхности, осаждение металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий производится разложением паров металлов карбонилов первой группы, например, таких, как Cu₂(CO)₆, CuCO, Cu(СО)₂, Cu(СО)₃ и других из этой группы, исходя из их химических свойств, в вакууме 1·10^-1 мм ртутного столба, или технологический процесс ведется в водороде, азоте или аргоне, а эти газы используются в качестве носителей и переносятся из испарителя в реактор, в котором помещены заготовки печатных плат, при этом технологический процесс осаждения металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий идет последовательно по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы, под давлением через сопла картриджа подающей головки происходит испарение исходного металла карбонила первой группы, нагретого до необходимой для этого температуры, движение и подвод паров к нагретым заготовкам печатных плат, при температуре которых происходит термическая диссоциация паров, адсорбционно-десорбционные акты на заготовках печатных плат, образование зародышей и осаждение металла до необходимой толщины, в результате чего на диэлектрической заготовке создается рисунок печатной платы.

Предложен также вариант способа изготовления печатных плат, включающий операции сверления отверстий в диэлектрической заготовке, подготовку ее поверхности, причем осаждение металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий происходит в лазерном воспроизводящем устройстве, к которому электрически притягиваются частички металла, а электризация частичек металла производится с помощью лазера по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы.

Сопоставительный анализ заявленных решений с прототипом показывает, что заявленные способы отличаются от известного тем, что в заявленных способах технологический процесс осаждения металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий идет последовательно, по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы, через сопла картриджа подающей головки или посредством электризации частичек металла с помощью лазера.

В прототипе происходит формирование рисунка печатной платы из фоторезиста, удаление фоторезиста и стравливание металла с пробельных мест, данные операции отсутствуют в заявленных способах изготовления печатных плат.

Данные способы изготовления печатных плат осуществляется следующим образом: по интегрированной системе автоматического проектирования (САПР), например САПР РСАД (одной из версий) создаются: электрическая принципиальная схема, сборочный чертеж печатного узла (например, файл с расширением РСВ), файл управляющих программ для станков с числовым программным управлением и файл рисунка печатной платы:

По одному способу – на диэлектрической заготовке, на станке с числовым программным управлением, по управляющей программе, сверлят монтажные отверстия под выводы электрорадиоэлементов и межслойные переходные отверстия, далее заготовку помещают в реактор, нагревают ее до определенной температуры, где из испарителя, по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы, под давлением через сопла картриджа подающей головки пары металлов карбонилов первой группы, таких, как Cu₂(CO)₆, CuCO, Cu(CO)₂, Cu(СО)₃ в среде водорода, азота или аргона, переносятся в реактор, в котором помещены заготовки печатных плат, где происходит термическая диссоциация паров, адсорбционно-десорбционные акты на заготовках печатных плат, образование зародышей и осаждение металла до необходимой толщины, в результате чего на диэлектрической заготовке создается рисунок печатной платы, далее по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы, через сопла подающей головки, например, методом распыления наносится жидкая паяльная маска Carapace ЕМР110 LG.

По другому способу на диэлектрической заготовке, на станке с числовым программным управлением по управляющей программе сверлят монтажные отверстия под выводы электрорадиоэлементов и межслойные переходные отверстия, производят подготовку поверхности заготовки, например, заготовку покрывают полиуретановым покрытием SL1301N, затем заготовку помещают в лазерное воспроизводящее устройство, где по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы происходит осаждение металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий со специального устройства, к которому электрически притягиваются частички электризующей смеси, состоящей, например, из электризующего порошка хромоникелевой стали, а электризация порошка производится с помощью лазера, при нагревании заготовки происходит отверждение покрытия и спекание осажденного металла – рисунка печатной платы в диэлектрическую заготовку, затем гальваническим или химическим способом дополнительно производится осаждение металла на рисунок печатной платы, монтажные и межслойные переходные отверстия, например меди, далее по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы с распыляющего устройства методом электростатического распыления наносится паяльная маска, например, паяльная маска Carapace EMP110 LG.

Технико-экономический эффект данного способа изготовления печатных плат заключается:

1. В удешевлении способа получения печатных плат, в предлагаемых способах используется диэлектрическая заготовка, например стеклотекстолит, а не более дорогой фольгированный стеклотекстолит, отсутствуют такие трудоемкие операции, как нанесение фоторезиста, экспонирование, проявление, удаление фоторезиста, травление и т.д.

2. В уменьшении сроков изготовления печатных плат.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1. П.Лунд. Прецизионные печатные платы. Конструирование и производство. Москва, Энергоатомиздат, 1983.

2. Патент №99113156/09, кл. 7 Н05К 3/18, 1999 г. (прототип).

3. Паяльная маска Carapace EMP110 LG. Информационный бюллетень. Поверхностный монтаж №3 (20), август 2002 г. Предприятие OSTEC.

Формула изобретения

1. Способ изготовления печатной платы, включающий операции сверления отверстий в диэлектрической заготовке, подготовку ее поверхности, осаждения металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий, производится разложением паров металлов карбонилов первой группы, например таких, как Cu₂(СО)₆, CuCO, Cu(СО)₂, Cu(СО)₃ и других из этой группы, исходя из их химических свойств, в вакууме 1·10^-1 мм рт.ст. или технологический процесс ведется в водороде, азоте или аргоне, а эти газы используются в качестве носителей и переносятся из испарителя в реактор, в котором помещены заготовки печатных плат, отличающийся тем, что технологический процесс осаждения металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий идет последовательно по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы, через сопла картриджа подающей головки происходит испарение исходного металла карбонила первой группы, нагретого до необходимой для этого температуры, движение и подвод паров к нагретым заготовкам печатных плат, при температуре которых происходит термическая диссоциация паров, адсорбционно-десорбционные акты на заготовках печатных плат, образование зародышей и осаждение металла до необходимой толщины, в результате чего на диэлектрической заготовке создается рисунок печатной платы.

2. Способ изготовления печатной платы, включающий операции сверления отверстий в диэлектрической заготовке, подготовку ее поверхности, отличающийся тем, что осаждение металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий происходит в лазерном воспроизводящем устройстве, к которому электрически притягиваются частички металла, а электризация частичек металла производится с помощью лазера по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы.

3. Способ изготовления печатных плат по п.1 или 2, отличающийся тем, что далее производят дополнительную металлизацию рисунка печатной платы и стенок отверстий.

4. Способ изготовления печатной платы по п.1, отличающийся тем, что по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы через сопла картриджа подающей головки наносится защитное покрытие паяльной маской.

5. Способ изготовления печатной платы по п.2, отличающийся тем, что по командам из компьютера в соответствии с рисунком печатной платы в лазерном воспроизводящем устройстве с распыляющего устройства электростатическим распылением наносится защитное покрытие паяльной маской.