Способ электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы и способ изготовления электрода для способа его осуществления

Номер патента: 946873

Авторы: Иоффе, Шавырин

ZIP архив

Текст

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик946873(51) М. К В 23 Р 1/04// В 23 Р 1/12 Государственный комитет Опубликовано 30.07.82. Бюллетень28Дата опубликования описания 05.08.82(53) УДК 621.9. .047 (088.8) по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ФОРМИРОВАНИЯ ПЛОСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧАТНОИ СХЕМЫ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение стносится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки металлов и может быть использовано для электрохимического формирования плоских элементов печатных схем плат, широко применяемых в приборостроении.Известен способ электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы в электропроводящем материале печатной платы путем анодного растворения электропроводящего материала открытых участков платы и протекания в нем технологического тока при экранировке остального поля платы изоляционными участками электрода-инструмента, выступающими над рабочими участками на величину межэлектродного зазора и контактирующими с обрабатываемой поверхностью платы. Электрод- инструмент может быть плоской формы или в случае реализации движения обката цилиндрической.Известен способ изготовления электрода-инструмента для осуществления способа электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы в электропроводящем материале печатной платы, включающий выполнение проводящих рабочих участков и экранирующих изоляционных участков с обеспечением между ними требуемого из условий сохранения в процессе обработки межэлектродного зазора перепада высот.Рисунок может быть образован на мягкой пластине или фольге из металла с частью внешней поверхности, снятой на определенную глубину, причем такие полости запол нены заранее подобранным диэлектрическимматериалом, например изолирующей смолой 1.Однако известный способ электрохимического формирования печатных схем обеспечивает недостаточно высокую точность изготовления печатных схем из-за невозможности точного изготовления электрода-инструмента по причине сложной технологии изготовления и большой вероятности возникновения в процессе формирования коротких 20 замыканий между проводящей поверхностьюэлектрода-инструмента и платы из-за имеющих место случаев отслоения одного из формоооразуемого элемента печатной схемы во время ее проработки.5 10 1 г 20 вс. отл 5 Цель изобретения - повышение точности изготовления печатных схем, а также повышение стабильности процесса формирования.Поставленная цель достигается тем, что процесс формирования ведут электродом-инструментом, в котором рабочие участки выполнены в виде закрепленных в изоляционных выступающих участках проводников с шагом, большим диаметра проводников и меньшим расстояния, при котором общая площадь зоны действия всех проводников не меньше общей площади открытых участков платы и пропускают поочередно технологический ток через каждый проводник в течение времени, необходимого до полного растворения открытых участков платы в зоне действия каждого проводника.В целях увеличения производительности обработки в случае использования плоского электрода-инструмента формирование печатной схемы ведут, по крайней мере, с двух сторон проводящего материала платы от ее противоположных краев к середине, посредством подвода к середине положительного полюса источника технологи .еского тока и поочередного попарного подсоединения симметрично расположенных по отношению к середине платы проводников к отрицательному полюсу, переходя от наиболее удаленных проводников к расположенным в середине.В процессе изготовления электрода-инструмента изготавливают знак с рабочими отверстиями по форме экранирукгщих участков электрода и технологическими отверстиями под проводники, перпендикулярно расположенными к рабочим отверстиям, закрепляют в технологических отверстиях проводники с условием, чтобы их концы выходили за пределы знака, устанавливают знак с проводниками с зазором в литьевой форме, заливают в литьевую форму жидкую изоляционную массу, а после затвердевания массы удаляют знак, оставляя проводники в выступах затвердевшегс изоляционного основания.На фиг. 1 изображена схема спосооа электрохимического формирования печатных схем цилиндрическим электродом; на фиг. 2 - схема расположения проводников в случае цилиндрического электрода; на фиг. 3 - схема расположения проводников в случае плоского электрода; на фиг. 4 схема ускоренной обработки печатных схем в случае плоского электрода; на фиг. 5 изображен знак, устанавливаемый в литьевую форму для залиеки горячим ц 1 ликером или пластмассой; на фиг. 6 - плоский электрод- инструмент для электрохимического формирования плоских элементов печатных схем.Электрод 1 в виде цилиндра (фиг. ) или плоский (фиг. 6) изготовлен из диэлектрического материала, например, кера 75 30 35 40 4 50 55 мики или пластмассы, Г 1 о периферии электро. да 1 располагают выступы 2, соответствующие рисунку проводников 3 печатной платы 4, формируемые из фольги 5. С торца электрода 1 через выступы 2 проведены отверстия 6 на всю высоту электрода 1. В отверстия 6 установлены проволочки (проводники) 7, подключенные к коллектору 8 (для плоского электрода к распределителю 8), к которому через щетку 9 отрицательным полюсом подключен источник 10 технологического тока, другой в положительный полюс источника 1 О через токоподвод 11 подключен к фолые 5 печатной платы 4. В зону обработки от системы подачи электролита 12 подается электролит 3Проволочки 7 (фиг. 2 и 3) устанавливают в цилиндрический и плоский электрод 1 па расстоянии т от фолыированной поверх - ности 5 печатной плать; 4 с шагом . Поверхность 14 выступов 2 располагают на фолы.ированной поверхности 5, и выступы 2 имеют высоту Н. Сечение проволочек 7 может иметь различный профи.ть: круг, квадрат и т. д.Электрод 1 изготавливают оглигихоЙ в литьевой форме из к рамики, пластмассы или другого диэлект ического материала. При этом в литьевую орму устанавливается знак (фиг. 5), сост ящий из пластмассы 15, в которой провед(ны каналы 16, соответствующие конфигурации проводников печатной схемы. Через (боковую поверхность 1 пласгины 15 пара(тлетьно плоскости, в которой расположена )опология каналов 16, проведены ряды отвсстий 18, в которые устапавлиьают проволоочки 7. Пластину 5 изготавливают из мат 1 риала, например алюминияя, легко удатяем 9 го химическим т равлением или выплавляемого при нагреДля цилиндрического электрода ичием является то, что зчак изготавливают цилиндрическим в виде трубы.Знак устанавлива 1 от в литьевую форму, которую заливают горячим шликером (керамическое основание) или заполняют пласт массой. После затвердевания электрода-инструмента из пластмассы или керамики последний со знаком вынимают из литьевой формы. При этом, так как:шак имеет вг ртикальные стенки у каналов 16 (без уклона) и проволочки 7, составляющие монолитное соединение с основанием 19 электрода 1, то снять знак для повторного использования невозможно.Если основание 19 электрода-инструмента 1 изготавливают из керамики, то последний подвергают отжигу, который включает удаление связки (пластификатора) и спекание керамического материала. Удаление связки представляет определенные трудности, связанные с термопластичностью литейного гцликера, которая может вызвать растекание и деформацию деталей при нагрева 946873пластину 15 из электрода-инструмента 1 удаляют, например, химическим вытравливанием, при этом проволочки 7 лслдют из материала, который химически не травится в применяемом растворе.После удаления пластины 15 получаем электрод 1 (фиг. 6), содержащий проводники 7, выступающие по длине за основание 19 и выступы 2 на расстоянииот поверхности 14. Причем, рабочая поверхность проводников 7 располагается на расстоянии 20 25 от поверхности 14 выступов 2 и может отстоять от этой поверхности во всем диапазоне высоты выступов 2, т. е. О) . Н.Проволочки 7 выполняют функции токо- подвода анодного тока растворения при электрохимической обработке печа-.ных схем. Проволочки 7 располагают достаточно близко к поверхности 14 выступов 2, обеспечивая экономичность электрохимического процесса, а высоту Н выступов 2 делают в несколько миллиметров для обеспечения хорошего протока электрол ита, обеспечивающего обмен, и, как следствие, производительность электрохимического процесса.В связи с тем, что выступы 2 имеют боковые поверхности, перпендикулярные по 35 40 верхности 14, то электрод допускает многократную перегдлифовку поверхности 14 выступов 2, при этом точность электрода 1 сохраняется. В соответствии с этим долговечность электрода возрастает в число раз, равное числу перешлифовок поверхности 14 выступов 2. 45 50 В способе электрохимического формирования плоских элементов печатных схем процесс ведут электродом 1 со вспомогательными участками в виде изоляционных выступов 2, контур которых соответствует проводникам печатной схемы, поверхность 14 вьгступов 2 прижимается к фольге 5 пла 55 нии. Но так как в нашем случае нагрев электрода-инструмента производится с оставленным знаком, то в процессе нагревания связка плавится, идет процесс миграции ее по капиллярам к поверхности (при 100 С удаляется 30 го связки), однако геометрия электрода-инструмента 1 сохраняет форму знака.Окончательное удаление связки производится выжиганием ее при 1000 - 1100 С продолжителыюсти процесса 20 - 40 ч. При го более низкой температуре (температура плавления пластины5) происходит выплавка пластины 15, т. е. ее удаление из электрода 1. Спекание керамического материала о"у. ществляется при окончательном отжиге при 1400 - 1800 С. В случае с керамикой проволоки 7 дел ют из металла или сплава с большой температурой плавления (напримерр, вольфрам, молибден и т. и.).Для пластмассы обжиг не требуется и ты 4 (в случае цилиндрического электродаповерхность 14 Выступов 2 катится по поверхности фольги 5 платы 4). Проволнцкц 7, вмонтированные в выступы 2, экранггруготся в местах цх прохождения через вьгст цы 2 и технологический ток анодного растворения ц технологи есгггй ток ацодного рдстворешгя протекает только между открытой частью проволцка 7 и пробельной поверхностью платы 4. Пргг подаче в зону оордботкц электро. гита3 от системы подачи электролита 2 зона лействия кажлото проводника 7 определяется шагомпроволциков 7 (фцг. 2 и 3). Проводники 7 подсоединяют поочередно к источнику 10 технологцческого тока через коллектор (распределитель В случгге плоского электрода ) 8. Обработка велстся в направлении тгкоггодволя 11, полволяцгего ток к фольге 5.Для повышения производительцостц обработки ггечатных схем обработку можно вести как миниммм с Лвмх сторон в направлении токоподволд 11, расположенного поссрелиггс платы 4 (фиг. 4). Чцсло токополволов 1 к фольге 5 может быть ггсскглг ко и обраоотка будет производиться с двух протггвоположньгх от нцх краев. Общяя зона лсйстВия прОВОлггикОВОпрсдслястс 5 г их распределением вдоль электрола 1 с шагом и расстоянием от повсрхностц 14 вьгстуггов 2, и оольцге илц равна лощади ггробслг ггггх участков печатной и:гдты 4.Учитывая то. что поверхность 14 вг.гстмпов " ггрггкгг;гдкт к гге гдтной гглдтс 4 кдк е случае ц, гоского электрода-ггггструхгг нтд, так ц в с,гучдс ццлцнлрцческого. то лля надежного экрд 1 иОвггнця прОВолггцкОВ 7 гг ГГСК ГЮЧЕГГИ 5 ПО ГТрГВ ГГГВяГИЯ ЦЕЛЕСОООрдЗГГГ плоский электрол прижимать к фгльгс 5 печатцоц платы 4 с усилием, а ццлцнлрцческий электрол 1 целесообразно брать диаметром Оольшим00 мм.Преллагаемый способ ц электрол лля его осуществления прц их практцчсекой реялизаццц ооеспечивяет более высокую точность изготовления печатных схем. Кргче того, злесь обеспсчцвается высокое качество изготовления печггтных схем ц цовышсггная долговечность электрода, тдк кдк црг- цесс изготовления плоских элементов в условиях, когда ток к электроду полволцтся в узколокдльной зоне (к одному вмонтированному В его выступы цроволцику), я Вся остальцая часть электрола изолирована.Прцмецсцие прсллагяемого сггосгбд исключает чстырналцдть операций, предшествующих травлению, в том числе Изготовление негатива и рабочего шаблона, по;гготовка поверхности платы, сг 5 гтггс зямсеггггсв, нанесение ц сушка фоторезцсторя, фотопечать, получение рисх цкд схемы, термолубление, контроль, ретушь, удаление фоторезистора и т. лКоличество исключенных операций не зависит от метода изготовления платы, т. е. негативного, позитивного или комбинированного, так как все они являются необходимыми и предшествующими операциям получения проводника на плате (рисунка топологии). Топология платы на любом фольгированном диэлектрике образуется непосредственным удалением фольги электрохимическим способом. В этом случае становится возможным высокий уровень механизации и автоматизации процесса. Формообразование печатной платы минует все операции фотолитографии, т. е. получают печатную плату непосредственно с цилиндрического электрода-инструмента электрохимическим способом.Формула изобретения1. Способ электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы в электропроводящем материале печатной платы путем анодного растворения электро- проводящего материала открытых участков платы в условиях подачи электролита в межэлектродный зазор и протекания в нем технологического тока при экранировке остального поля платы изоляционными участками электрода-инструмента, выступающими над рабочими участками на величину межэлектродного зазора и контактирующими с обрабатываемой поверхностью платы, отгичаюигийся тем, что, с целью повыпп.ния точности изготовления, процесс формирования ведут электродом-инструментом, в котором рабочие участки выполнены в виде закрепленных в изоляционных выступающих участках проводников с шагом, большим диаметра проводников и меньшим расстояния, при котором общая площадь зон действия всех проводников не меньше общей площади открытых участков платы, и пропускают поочередно технологический ток через каждый проводник в течение времени, необходимого до полного растворения открытых участков платы в зоне действия каждого проводника.2. Способ по п. 1, от,гичаюгцийея тем, что5с целью увеличения производительности обработки в случае использования плоскогоэлектрода-инструмента, формирование печатной схемы ведут по крайней мере с двухсторон проводящего материала платы от еего противоположных краев к середине, посредством подвода к середине положительного полюса источника технологического токаи поочередного попарного подсоединениясимметрично расположенных по отношениюк середине платы проводников к отрицательному полюсу, переходя от наиболее удаленных проводников к расположенным в середине.3. Способ изготовления электрода-инструмента для электрохимического форми 20 рования плоских элементов печатнои схемыв электропроводящем материале печатнойплаты, включающий: выполнение проводягцих рабочих участков и экранирующих изоляционных участков с обеспечением междуними требуемого перепада высот, отличаюигийся тем, что изготавливают знак с рабочими отверстиями по форме экранирующихучастков электрода и технологическими отверстиями под проводники, перпендикулярно расположенными к рабочим отверстиям,закрепляют в технологических отверстияхпроводники с условием, чтобы их концы выходили за пределы знака, чстанавливаютзнак с проводниками с зазором в литьевойформе, заливают в литьевую форму жидкуюизоляционную массу, а после затвердевания35 массы удаляют знак, оставляя проводникив выступах затвердевшего изоляционногооснования.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Мо 3239441, кл. 204- - 143,1966.ВНИИПИ Госпо делам113035, Москвапиал ППП Пат визель В.Л. Бойкас153венного кретений и35, Раушсг. Ужгоро

Смотреть

Заявка

2974536, 25.08.1980

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Х-5263

ИОФФЕ ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ, ШАВЫРИН ВАДИМ АЛЕКСЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: B23P 1/04

Метки: печатной, плоских, способа, схемы, формирования, электрода, электрохимического, элементов

Опубликовано: 30.07.1982

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-946873-sposob-ehlektrokhimicheskogo-formirovaniya-ploskikh-ehlementov-pechatnojj-skhemy-i-sposob-izgotovleniya-ehlektroda-dlya-sposoba-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ электрохимического формирования плоских элементов печатной схемы и способ изготовления электрода для способа его осуществления</a>

Похожие патенты