Способ соединения печатных плат

)5 Н 05 К 13/06 ЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТО адиоэлвктсвяэь, 1986,кл. Н 01 1. ПЕЧАТНЫХ электронной вано при соил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И(57) Изобретение относится ктехнике и может быть использо Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при создании гибридных и вакуумных интегральных схем. а также в производстве микроэлектроннойй аппаратуры.Цель изобретения - повышение технологичности процесса, точности совмещения плат и герметичности их соединения,Данный способ включает наложение плат одна на другую, совмещение их топо- логических структур посредством сопряжения углублений, выполненных в платах с размещенными в них объемными элементами, прижим плат одна к другой с деформацией объемных элементов и взаимное неразьемное скрепление плат,На фиг.1 приведена иллюстрация способа неразъемного соединения двух пластин, между которыми образован особый (специальный) объем; на фиг. 2 - б объемный здании гибриных схем, а таэлектронной аповышение тености совмещсоединения -ния плат однтопологическипряжения углутах, с размеэлементами, ис деформациеимного нераз дных и вакуумных интегралькже при производстве микроппаратуры, Цель изобретения - хнологичности процесса, точения плат и герметичности их достигается за счет наложеой на другую, совмещения их х структур посредством соблений, выполненных в площенными в них обьемными рижима плат одной и другой й обьемных элементов и взаъемного скрепления плат. 18 элемент, варианты; на фиг, 7 - 18 соединительное устройство, варианты.аюйДля соединения по данному способу в пластинах 1 выполнены полости 2 симметричного поперечного сечения, в которых размещают объемные элементы 3 в форме О тороида, Элемент 3 имеет замкнутую в со- О вмещаемых пластинах ко фигурацию, адек- Я ватную замкнутой ф .ме полости 2.Материалы пластин 1 и элементов 3 выбраин взаимна диффундирующими, пазтаму р при замкнутой конфигурации полости 1 и1элемента 3 образующийся диффузионный слой не тЬлько обеспечивает неразьемную фиксацию положения пластин 1, но и создает герметизацию специально сформированного внутреннего объема 4. Обьемные элементы 3 размещают в полостях 1 таким образом, что их продольные оси симметрии 5 лежат в продольных плоскостях (поверх 1669020ностях) симметрии 6 совмещенных полостей 2.Полости 2 могут быть выполнены прямоугольного поперечного сечения с глубиной, превышающей радиус, и шириной,меньшей диаметра объемного элемента 3 (фиг. 7). При размещении в,смежных полостях 2 объемных элементов 3 автоматически совмещаются положения продольной оси симметрии 5 каждого элемента 3 с продольной плоскостью симметрии 6 соответствующей полости 2, разделенной зазором 8. Воздействие давления Р, ортогонального соединяемым плоскоСтям, и нагрева вызывает пластическую деформацию периферийных областей элементов 3, уменьшение величины зазора 8 и последующее образование диффузионных слоев 7 в зонах сжатия и контакта соответствующих материалов (фиг.8), Посредством соединительного устройства осуществлена нераэъемная точная взаимная фиксация пластин 1.Если при неизменности редыдущих соотношений изменить только глубину полостей 2 и выполнить ее меньшей радиуса элемента 3 (фиг,9), это приведет к тому, что элемент 3 под давлением Р будет дополнительно деформирован вдоль верхней и нижней образующихся (фиг.10). где дополнительно возникнут соответствующие диффузионные слои 7, кроме диффузионных слоев в окрестностях зазора 8,Полости 2 Ч-образного поперечного сечения в каждой пластине(фиг,11) обеспечивают их совмещение и после воздействия нагрева и давления Р точную неразъемную фиксацию посредством диффузионных слоев 7, образующихся в зонах пластической деформации объемного элемента 3 (фиг. 12), при этом величина зазора 8 может быть сведена к нулю.Комбинация смежных полостей 2 различных по форме поперечных сечений, например (фиг,13) прямоугольного и Ч-образного, обеспечивает совмещение пластин 1 и их точную нераэъемную фиксацию без зазора 8 посредством диффузионных слоев 7 (фиг.14), образующихся после воздействия нагрева и давления Р,Полости 2 в соединяемых пластинах 1 могут быть выполнены также сквозными (фиг, 17 и 18). В этом случае этапы совмещения пластин и их фиксации аналогичны описанным на фиг. 7 и 8.Предлагаемый способ можно применять также в случаях, если для материала одной или обеих пластин трудно подобрать подходящий материал объемного элемента (по пластичности, диффузионной активности), Тогда используют материал дополни 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тельного тонкого слоя 9 (фиг,15), нанесенного на поверхности полостей 2 и прилежащих поверхностей. Слой 9 должен обладать хорошей адгезией с материалами обеих пластин 1 и диффузионной активностью по отношению к материалу элемента 3 и к материалам пластин 1 (фиг,16).Способ осуществяяется следующим образом,Очищают поверхности совмещаемых полостей 2 пластин 1 и объемных элементов 3 от загрязнений и окислов, применяя вначале химическую обработку (например, обезжиривание четыреххлористым углеродом), а затем вакуумную очистку при одновременном нагреве соединяемых компонентов. Перед вакуумной очисткой соединяемые компоненты размещают в вакуумной сварочной камере, Нижнюю пластину 1 размещают в приспособлении для установки деталей таким образом, что ее полости 2 обращены вверх, а поверхность, смежная с другой пластиной, расположена горизонтально, Объемные элементы 3 размещают в соответствующих полостях данной пластины, например, с помощью микроманипулятора, Совмещают слепым способом верхнюю пластину 1 с нижней пластиной совмещением ее полостей и выступающими над поверхностью частями объемных элементов 3 в следующей, например, последовательности. Взаимно ориентируют соединяемые пластины 1 по внешнему контуру и сближают их смежными поверхностями, Задав угол взаимного наклона пластин в несколько градусов, совмещают полость 2 верхней пластины с частью объемного элемента 3, выступающей из полости нижней пластины. Изменяя в малом диапазоне положение верхней пластины вдоль продольной оси элемента 3, по которому произведено начальное совмещение пластин, проводят полное совмещение по всем элементам 3, о чем свидетельствует однородный зазор между смежными поверхностями пластин и исчезновение при этом возможности их перемещений (колебаний) в плоскости. В сварочной камере создают вакуум порядка 0,5 - 0,7 от температуры плавления самого легкоплавкого материала в системе (обычно это объемные элементы 3). При этом происходит вакуумная очистка контактирующих поверхностей пластин 1 и обьемных элементов, Поддерживая неизменной температуру нагрева Т, прикладывают сжимающее усилие Р, направленное ортогонально их смежным поверхностям, Благодаря этому получают заданную величину зазора 8 между пластинами за счет пластической деформации объемных элементов 3. Величина этого зазора в случае использования полостей 2 прямоугольного сечения зависит от соотношения диаметра элемента 3 и ширины-глубины полости 2, т.е. от соотношения площади сечения объемных элементов Яо.э. и суммарной площади сечения соответствующих смежных полостей Зл, которые устанавливаются путем несложного расчета и корректируются экспериментально. При использовании полостей Ч-образного сечения пластины 1 могутбыть соединены практически без зазора, что достигается при Ь э, Ь.Делают временную выдержку конструкции при заданных Р и Т, при которой происходит процесс взаимной диффузии материалов пластин 1 и объемных элементов 3, в результате чего осуществляется нераэъемное точное соединение компонентов. Отключают нагрев и охлаждают изделие без снятия давления Р с соединяемых пластин. Выгружают иэ сварочной установки изделие с полученным нераэъемным соединением его частей.Формула изобретения5 Способ соединения печатных плат,включающий наложение плат одна на другую, совмещение их топологических структур посредством сопряжения углублений,выполненных в платах, с размещенными в10 них объемными элементами, прижим платодна к другой с деформацией объемных элементов и взаимное неразъемное скрепление плат, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения технологичности процес 15 са, точности совмещения плат и герметичности их соединения, стенки полостей вплатах и соединительные элементы выполнены из взаимно диффундирующих материалов, при этом полости выполнены в виде20 замкнутых канавок, а объемные элементы -в виде торов,1669020 Составитель Н. ШмелевТехред М,Моргентал Корректор М. Демчик дактор Л, Гратил каз 2657 Тираж 471 ВНИИПИ Государственного комите 113035, Москва,, ул. Гагарина, 101 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж 2Фиг. 17 Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СС35, Раушская наб 4/5