Способ изготовления многослойных печатных плат

Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл,з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Н 05 К 3/36 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХПЛАТ Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении многослоиных коммутационных печатных плат, применяемых в радиоэлектронной и 5 электронно-вычислительной технике,Известен способ изготовления многослойных печатных плат, включающий нанесение на двухсторонний фольгированный диэлектрик маскирующего покры тия, 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 1.Недостатками данного способа явля ются повышенная трудоемкость изготовления многослойных печатных схем изэа большого количества впаиваемых Фиксирующих стержней, их низкая надежность, обусловленная большим коли чеством паек и увеличенной толщиной паек, невозможность автоматизировать процесс изготовления, трудности создания универсальной технологической оснастки. ЗО Известен также способ изготовления многослойных печатных плат, включающий выполнение фиксирующих отверстий в отдельных пластинах (фольгированном диэлектрике), форМирование рисунка соединительных проводников и контактных площадок гальваническим осаждением металла, нанесение на контактные площадки металлоэпоксидной композиции, совмещение пластин по отверстиям, их соединение по контактным площадкам под давлением при повышенной температуре 21.При таком способе необходимо введение специальной операции для формирования дополнительного элемента, например, сквозного металлизированного отверстия или перемычки для кому- мутации частей печатной схемы, расположенных на. противоположных сторонах диэлектрической основы. Перемычки и сквозные металлизированные отверстия, предусматриваемые способом, ненадежны. На переходах плата-метал- лизированное отверстие образуются концентрации напряжения, поэтому здесь имеют место разрывы в проводящем слое при механических нагрузках. Другая причина ненадежности коммутации, получаемой по данному способу, заключаИз 5 цты алюмици 51 тГ)51 Рцс О, 2 -О, 3 мм вь 1 рубают пластины с техцологи 1 ским припуском ио периметру Одновременно с вырубкой осуществляютстробивку фиксирующих отверстий, 5 Полученные пластины обезжиривают,промывают и сушат перед нанесениемфоторезиста, который наносится с двухсторон пластины. Экспонирование ипроявление осуществляют также с двухсторон одновременно, После этих операций на пластине имеется рисунок контактных площадок и технологическаякромка на весь технологический припуск, не защищенные фоторезистом.Перед операцией гальванического нара щивания пластину обрабатывают в смеси кислот: азотной и плавиконой дляснятия окисной пленки. Гальваническоепокрытие включает нанес. ение меди толщиной около 60 мкм и поверх ц нике лл толщиной 5-1.0 мкм, После удаленияфоторезиста на пластиц имются выступающие контактные площадки и технологическая кромка. тся в том, что ири избыточном данлции н процесс.е сборки шарики могутпродавить слой фольги, что приведетк нарушению коммутации в схеме, Вконтактах, получаемых по данному способу, образуется боль 5 ое переходноесопротивление, так как технологически трудно изготовить совершенно одинаковые металлические сферическиечастицы,Целью изобретения является понышение надежности межсоединений печатных плат.Поставленная цель достигается тем,что в способе изготовления многослойных печатных плат, нключающемвыполнение фиксирующих отнерстий вотдельных пластинах, формирование цаповерхности пластин контактных площадок путем селективного гальванического осаждения металла, формированиерисунка соединительных проводников,совмещение пластин по Фиксирующимотверстиям и соединение их по контактным площадкам, формирование рисунка соединительных проводников проводят путем поверхностного и глубокого анодирования пластин, а соединение пластин по контактным площадкамосуществляют холодной снаркой поддавлением, после чего пакет пластингерметизируют по торцовым поверхностям пайкой.Для изготовления многослойныхпечатных плат по данному способу могут быть применены анодируемыеметаллы: алюминий, тантал, титан, ниобий, гафний.35Схема реализации способа представлена на чертеже. Многослойная печатная плата изготавливается из отдельных металлических пластин-заготовок, которые подвергаются обработке одновременно. Вначале в пластинах 1 формйруются фиксирующие отверстия 2, необходимые для совмещения печатных плат в пакете 45 Затем на пластинах формируется защитный рисунок контактных площадок путем нанесения Фоторезиста 3, например, методом фотолитографии. Затем формируются контактные площадки 50 .4 и технологическая кромка,5 путем селективного гальванического осаждения металла. После этого проводится понерхностное анодирование пластин для получения тонкого поверхностного слоя 6 окиси мЕталла. Затем методом глубокого анодирования формируются проводники 7 и изолирующие области 8 окиси металла. Гооные печатные платы совмещаются по фиксирующим отверстиям 2 и соединяются механически 60 и электрически холодной сваркой под давлением. После этого пакет печатных плат герметизируется йо торцовым поверхностям пайкой.Пример осущестнления способа, б 5 Далее пластины подвргают поверхностному ацодцронацию с двух сторон в электролитичГ:кой нацц. В качестве электролита примецяетсл с:ерная кислота. При тмпратур раствора 155+24 С и напряжении 12-28 В врмл анодирования составляет 20-45 миц, Толщина окисцой пленки, сбра:овацной ца поверхности пластицы, равна 25 - 35 мкм.Пластины, подвергнуты тс)врхцостному анодиронацию, промывают горлчей водой и сушат. Ва поверхность цачослт с двух сторон фоторезист и экс:попируют, После проявления получатсл топологический рисуцок проводников, закрытый слоем фоторзиста, Плас.типу подвергают сквозному анодиронанию в электролитической ванне. В качестве электролита используют серную кислоту. При температуре раствора 0-5 ОС и напряжении 80-120 В время ацодирования 80-90 мин.После сквозного анодиронания пл;- тины подвергают промывке в горячей воде и сшке, Полученные таким образом пластины имеют коммутационные проводники, разделенные изолирующим слоем окиси алюминия и покрытые слоем окиси алюминия. Далее пластины собирают по фиксирующим отверстиям и соединяют по контактным площадкам холодной сваркой давлением. Усилие давления выбирается при сварке равным 10-20 кГ/см, При сварке по контактным площадкам между пластинами образуется микрозазор.Завершающая операция изготовления многослойной печатной платы - соединение по периметру пластин путем пайкипо торцовым поверхностям.Данный способ упрощает технологию изготовления и повйае чад;жцостьможсоелицений печатных плат за счетследующих факторов.- Уменьшается число технологическихопераций благодаря упрощению изготов 1 яения элементов межсоединения плат.Проводники в плате и элементымежплатной коммутации по этому спосо 5бу составляют одно целое, между ниминет резкого перехода, поэтому отсутствуют механические напряжения, нарушающие коммутацию, и переходное сопротивление,- Способ позволяет изготовить платы, работающие при больших плотностях тока, так как: проводящий слойможет быть изготовлен любой толщины, поэтому р может менятьсяв широких пределах; способ обеспечиваетхороший теплоотвод, так как окисьметалла проводит тепло как сам ме-талл или даже лучше," кроме того,окись металла является лучшим электроизолятором, чем диэлектрическая основа печатных плат, поэтому при той жетолщине электрозащита в платах по данному способу лучше,Межсоединеция имеют повышеннуюнадежность при действии циклическихмеханических нагрузок за счет действия конструкционного демпфирования.Так как платы.по данному способу соединены механически и электрическитолько холодной сваркой давлением по 30контактным площадкам, то при действиициклических механических нагрузок(вибрации) покрытые окисью поверхности плат будут иметь микросмещениядруг относительно друга, при этомэнергия механических колебаний будетгаситься за счет трения. Так какплата многослойная, то суммарная поверхность, по которой происходит трение, достаточно большая, и механичес Окая энергия, которая могла бы разрушить межсоединеция, гасится, переходя в тепловую, что при хорошем теплоотводе не ухудшает надежности плат. Использование изобретения донцо ляет; повысить надежность межсоодцнений печатных платособенно дпд аппаратуры, работающей в условиях вибрации, уменьшить цикл производства за счет использования параллельно- последовательного процесса производства и упрощения отдельных операций," снизить себестоимость и трудоемкость изготовления многослойных печатных плат за счет сокращения длительности процесса, ввиду простоты способ легко может быть автоматизирован, что увеличит эФфективность производства и повысит качество изготавливаемой аппаратуры,Формула изобретенияСпособ изготовления многослойныхпечатных плат, включающий выполнениефиксирующих отверстий в отдельныхпластинах, формирование ца поверхности пластин контактных площадок путемселективного гальванического осаждения металла, Формирование рисункасоединительных проводников, совмещние пластин по фиксирующим отверстиями соединение их по контактным площадкам, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежности межсоединений печатных плат, формирование рисунка соединительных проводников проводят путем поверхностного иглубокого анодирования пластин, асоединение пластин по контактным площадкам осуществляют холодной сваркойпод давлением, после чего пакет пластин герметизируют по торцовым поверхностям пайкой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции 9 2106903,кл. Н 05 К 3/00, 05.05.72.2. Патент США Р 3795047,кл, Н 05 К 3/36( 05,03,74 (прототип).ПодписноСР 48/26. "Тираж 885ИИПИ Государственного комитетапо делам иэобретений и открытий13035, Москва, 3-35, Раушская наб.,1 иал ППП "Патент , г. Ужгород, ул. П акаэ 93 ВН