ES2217952B1 - Procedimiento para la fabricacion de placas de circuito impreso con espacios entre pistas protegidos. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de placas de circuito impreso con espacios entre pistas protegidos.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de placas de circuito impreso con espacios entre pistas protegidos. Comprende los pasos de: a) disponer un substrato dieléctrico (1) con al menos una plancha (2) electroconductora unida por adhesivo (8) a al menos una de sus caras; b) eliminar zonas de dicha plancha (2) por fresado químico selectivo para proporcionar unas pistas (5) electroconductoras unidas al substrato (1) y separadas por espacios entre pistas (6); c) aplicar y endurecer por radiación un material electro aislante de relleno (7) para llenar dichos espacios entre pistas (6) cubriendo las pistas (5); d) aplicar un tratamiento de abrasión para conseguir unas superficies superiores enrasadas (3) del material de relleno (7) y de las pistas (5); y e) enfriar, después del paso c) y durante el paso d), la placa de circuito impreso para descender la temperatura del material de relleno (7) por debajo de su temperatura de transición vítrea.
Description
Procedimiento para la fabricación de placas de
circuito impreso con espacios entre pistas protegidos.
La presente invención concierne a un
procedimiento para la fabricación de placas de circuito impreso con
los espacios existentes entre las pistas electro conductoras
protegidos por un material aislante resinoso de relleno, curado, y
con unas superficies superiores de las pistas y del material de
relleno enrasadas.
En placas de circuito impreso dedicadas a
circuitos de potencia, las pistas electroconductoras, las cuales
son típicamente de cobre, tienen un grosor o espesor
considerablemente grande para permitir las elevadas intensidades de
corriente (del orden de varios amperios) que por ellas circulan, sin
calentarse más allá de un umbral predeterminado. Además, son
necesarios unos espacios de separación entre pistas suficientemente
grandes como para evitar la ocurrencia de arcos eléctricos. Las
pistas son obtenidas convencionalmente por fresado químico de una
plancha de cobre adherida a un substrato dieléctrico, y en tal
proceso el material de las pistas queda expuesto en la parte
superior y en los cantos laterales de las pistas y por ello con
riesgo de sufrir corrosión. Usualmente, en la superficie exterior
de las pistas se aplica posteriormente una capa de máscara de
reserva resistente a soldadura (para facilitar la instalación
ulterior de componentes por soldadura de ola) que también actúa como
protección contra la corrosión. Sin embargo, en algunas
aplicaciones, como por ejemplo, en placas de circuito impreso
instaladas en vehículos a motor, existen unas condiciones
ambientales adversas tales como humedad, atmósfera salina y
vibraciones o cargas mecánicas, entre otras, que aumentan en gran
medida el riesgo de corrosión en el material expuesto de los cantos
laterales de las pistas.
El solicitante ha desarrollado unas cajas de
interconexión para automoción para aplicaciones de potencia en
donde se utilizan circuitos impresos con un espesor superior a 200
micras y típicamente del orden de 400 micras. Se pueden citar así
las patentes ES-A-2 021 545,
ES-A-2 124 177,
ES-A-2 071 540 y
ES-A-2 140 310.
La solicitud de patente internacional publicada
WO 97/16056 expone un relleno de resina para una placa de circuito
impreso multicapa, en la que dicho relleno de resina se dispone en
los rebajes o entrantes existentes en la superficie de la placa de
circuito impreso o en los orificios pasantes previstos en la misma.
En esta patente se cita como antecedente un método descrito en la
JP-A-63-137499
publicada en 1986, consistente en usar como material de relleno una
pasta de resina epoxi cuya viscosidad es ajustada a un valor
adecuado para su aplicación por dilución previa con un
disolvente.
Por el modelo de utilidad
ES-A-1033401 se conoce una placa de
circuito impreso aplicable a circuitos de potencia que comprende un
substrato laminar dieléctrico, unas pistas electroconductoras, de
un grosor del orden de 400 \mum, aplicadas a dicho substrato y
unos espacios de separación entre dichas pistas, donde los bordes o
cantos de las pistas están recubiertos por una tinta dieléctrica
que las protege de los efectos corrosivos en ambientes húmedos y/o
salinos y que incrementa el coeficiente dieléctrico entre pistas
adyacentes. Esta tinta dieléctrica actúa además como una máscara de
reserva resistente a soldadura para facilitar la instalación de
componentes por soldadura de ola. La tinta dieléctrica puede ser
aplicada por pulverizado, por cortina, por rodillo o por métodos
serigráficos, y, con referencia a los dibujos que la acompañan, se
aprecia como la tinta dieléctrica llena por completo los espacios
entre pistas y además cubre las pistas. Aunque en este modelo de
utilidad no se indica, la Fig. 2 de sus dibujos muestra que no se
consigue una superficie exterior del circuito completamente plana,
sino que aparecen unas depresiones en correspondencia con las zonas
rellenas con tinta dieléctrica.
La solicitud de modelo de utilidad
ES-A-1051902, con prioridad de la
solicitud de patente en Alemania DE-10121673.4, da a
conocer una placa de circuito impreso compuesta de un substrato
laminar dieléctrico, unas pistas electroconductoras aplicadas a
dicho substrato y unos espacios de separación entre dichas pistas.
El grosor de las pistas es apreciablemente mayor de 100 \mum y
los citados espacios entre pistas están rellenos con un material
dieléctrico endurecido por radiación térmica o ultravioleta que
tiene la mayor adhesión posible a las pistas, al substrato y a una
máscara resistente a soldadura aplacada a la placa de circuito
impreso, de manera que ésta impreso presenta una superficie
superior esencialmente plana, sin interrupciones o depresiones.
Este último documento no aporta información
acerca de las particularidades del procedimiento de aplicación del
material de relleno, y una experimentación con cualquiera de las
técnicas de aplicación conocidas constata que se produce una
deposición de material de relleno encima de las pistas además de
entre las pistas. Por consiguiente, para obtener la mencionada
superficie superior esencialmente plana, sin interrupciones o
depresiones, incluyendo las superficies superiores enrasadas de las
pistas y del material de relleno, es necesario realizar una
operación para retirar el material de relleno de encima de las
pistas. Una tal operación puede realizarse, por ejemplo, por
abrasión mediante muelas, rodillos o cepillos abrasivos a
continuación de una etapa de curado o endurecimiento del material
de relleno por radiación térmica o ultravioleta.
Sin embargo, esta operación de abrasión que
afecta a la cara exterior o vista de las pistas electro
conductoras, produce una elevación de la temperatura de las pistas
y del material de relleno, la cual ya es relativamente elevada a
consecuencia de la citada etapa de curado, tras finalizar la misma,
pudiendo fácilmente superar la temperatura de transición vítrea del
material de relleno. Cuando esto ocurre, el material de relleno se
degrada, cambia su estructura interna, y pierde algunas de sus
características esenciales, como por ejemplo, elasticidad y poder
adhesivo, volviéndose quebradizo y tendente a desunirse de las
pistas y del substrato. Por otro lado, interesa que el material de
relleno tenga una baja temperatura de transición vítrea puesto que
cuanto más baja es ésta, más elástico y adherente es el material de
relleno. Esto significa que el umbral de temperatura que no se debe
superar es relativamente bajo, lo que está en contradicción con la
necesidad de efectuar una operación de abrasión y con el aumento de
temperatura que ésta conlleva.
El citado proceso de pulido mecánico ocasionará
también una fatiga térmica del Cu de las pistas electro
conductoras, debilitando en parte su adherencia al substrato.
Ha de tenerse en cuenta, además, que dicho
aumento de la temperatura junto al que se producirá durante la
ulterior soldadura de componentes a las pistas, y en general ante
cualquier exposición del circuito impreso a una fuente de calor,
ocasionará una diferente expansión en el material de relleno y en el
material electroconductor de las pistas a causa de sus diferentes
coeficientes de dilatación térmica, lo que producirá presiones
sobre los cantos laterales de las pistas que se traducirán en un
esfuerzo de cizalladura que afectará a la capa de material adhesivo
que convencionalmente une las pistas al substrato. Tal esfuerzo
puede llevar a un desprendimiento de las pistas del substrato
durante la etapa de abrasión o en un momento posterior.
El objetivo de la presente invención es aportar
un procedimiento para la fabricación de placas de circuito impreso
con espacios entre pistas protegidos mediante un material de
relleno que evite los anteriormente descritos inconvenientes
producidos por un calentamiento excesivo en una etapa de abrasión y
proporcionando unas buenas características de rigidez dieléctrica y
resistencia de aislamiento.
Otro objetivo de la invención es el de poder
integrar sobre el circuito producido, en el que no existen
desniveles entre pistas y substrato, componentes electrónicos
mediante la tecnología de montaje superficial (SMT), y como
consecuencia, disponer de un circuito en el que se combinan potencia
y electrónica.
Otro objetivo de la invención es el de
posibilitar obtener unos circuitos impresos con un espesor de la
pista electro conductora superior a 200 micras y con una distancia
entre dichas pistas inferior a la convencional (al quedar rellenada
por una sustancia dieléctrica), y en general con una distancia
mínima inferior a 0,9 mm lo que ofrece la posibilidad de montar una
mayor diversidad de componentes electrónicos y entre ellos
componentes electrónicos del tipo "fine pitch".
El anterior y otros objetivos se consiguen, de
acuerdo con la presente invención, aportando un procedimiento para
la fabricación de placas de circuito impreso con espacios entre
pistas protegidos, del tipo que comprende, como es convencional,
los pasos de:
- a)
- disponer una placa inicial compuesta por un substrato en forma de una placa de un material dieléctrico con dos caras, y al menos una plancha de un material electroconductor unida mediante una capa de adhesivo a al menos una de dichas caras del substrato;
- b)
- eliminar por un procedimiento de fresado químico selectivo con foto- reserva unas zonas de dicha plancha para proporcionar unas pistas de dicho material electroconductor unidas a dicho substrato y separadas por unos espacios entre pistas;
- c)
- aplicar sobre dicho substrato y pistas un material electro aislante resinoso de relleno para llenar dichos espacios entre pistas cubriendo las pistas, y endurecer dicho material de relleno por radiación térmica o ultravioleta; y
- d)
- aplicar un tratamiento de abrasión sobre el material de relleno y parte superior de las pistas para conseguir unas superficies superiores enrasadas del material de relleno y de las pistas,
estando el procedimiento
caracterizado porque comprende el paso adicional
de:
- e)
- después del paso c) y durante el paso d), someter la placa de circuito impreso a un enfriamiento para efectuar un descenso de la temperatura en el material de relleno hasta por debajo de su temperatura de transición vítrea y manteniéndola así, preferentemente en todo momento.
El procedimiento de la invención tiene especial
aplicación en placas de circuito impreso dedicadas a circuitos de
potencia, especialmente en el sector de la automoción, en las que
las pistas son de cobre y tienen un grosor de 210 \mum a 400
\mum para resistir intensidades elevadas sin calentarse
excesivamente durante el uso, mientras que la mencionada capa de
adhesivo que las une al substrato tiene una fuerza de adherencia de
al menos 6 N/mm, y preferiblemente de 8 N/mm o más que garantiza
una estabilidad de la unión. El material de relleno dispuesto en
las zonas entre pistas es una resina bicomponente o monocomponente,
endurecible por radiación ultravioleta, y con una temperatura de
transición vítrea T_{g} (obtenida mediante análisis
termomecánico) comprendida entre 40ºC y 130ºC, si bien, tal como se
ha apuntado más arriba, una temperatura de transición vítrea baja,
de alrededor de aproximadamente 40ºC, es preferible. Dado que en el
paso c) de endurecimiento del material de relleno la temperatura de
la placa puede llegar hasta aproximadamente 80ºC, dicho descenso de
la temperatura en el material de relleno se efectúa para llevar el
material de relleno desde los aproximadamente 80ºC a la salida del
paso c) a unos aproximadamente 30ºC al inicio del paso d) de
abrasión, para una temperatura de transición vítrea del material de
relleno de aproximadamente 40ºC.
Para producir dicho enfriamiento se podrán
utilizar diferentes metodologías tales como la circulación de aire
enfriado a través de la zona operativa.
Preferiblemente, el paso c) de aplicar el
material de relleno se efectúa a continuación del paso b) sin pulir
irregularidades en las aristas, cantos o bordes creados en las
pistas por el fresado químico, como es habitual en los
procedimientos del estado de la técnica, puesto que tales
irregularidades cooperan en una buena adhesión del material de
relleno a las pistas. Las superficies superiores enrasadas de las
pistas y el material de relleno obtenidas mediante el
procedimiento de la invención facilitan en gran medida un paso
adicional f), convencional, de aplicar por un procedimiento de
impresión selectiva una máscara resistente a soldadura sobre zonas
seleccionadas de dichas superficies superiores enrasadas y
endurecerla por radiación térmica o ultravioleta. El grosor o
espesor de dicha máscara resistente a soldadura es preferiblemente
de 21 \mum a 30 \mum.
También debido al fresado químico, los cantos
laterales o flancos de las pistas no son perpendiculares al
substrato, por lo que la anchura de los espacios entre pistas
varía con la distancia al substrato. En las placas obtenidas por el
procedimiento de la invención, la anchura media de dichos espacios
entre pistas oscila de 0,3 mm a 0,5 mm para un grosor de las pistas
de 210 \mum a de 0,5 mm a 1,0 mm para un grosor de las pistas de
400 \mum, aunque para pistas de 400 \mum de grosor se prefiere
una anchura media de los espacios entre pistas de 0,8 mm a 1,0 mm.
Ello hace posible el montaje de componentes con un paso (distancia
entre elementos de conexión) inferior a 0,9 mm.
El material de relleno puede ser una resina
acrílica o una resina epoxi con una densidad de aproximadamente
1,35 g/cm^{3} y una viscosidad, en el momento de su aplicación,
que oscila de 14500 mPas a 20000 mPas para un grosor de las pistas
de 400 p.m a de 26000 mPas a 30000 mPas para un grosor de las
pistas de 210 \mum.
Las anteriores y otras características y ventajas
se comprenderán mejor a partir de la siguiente descripción
detallada de un ejemplo de realización del procedimiento de acuerdo
con la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, en
los que:
la Fig. 1 es una vista esquemática en sección
transversal ampliada de una placa inicial de una sola cara a partir
de la cual se lleva a cabo un primer ejemplo de realización del
procedimiento de la presente invención;
la Fig. 2 es una vista esquemática en sección
transversal ampliada de la placa de la Fig. 1 a partir de la cual
se han obtenido las pistas electroconductoras;
la Fig. 3 es una vista esquemática en sección
transversal ampliada que muestra los espacios entre pistas de la
placa de la Fig. 2 repletos con un material de relleno;
la Fig. 4 es una vista esquemática en sección
transversal ampliada que muestra unas superficies superiores
enrasadas de las pistas y el material de relleno obtenidas por
abrasión de la placa de la Fig. 3;
la Fig. 5 es una vista esquemática en sección
transversal ampliada que muestra una capa de máscara resistente a
soldadura aplicada sobre zonas seleccionadas de las superficies
enrasadas de la placa de la Fig. 4; y
la Fig. 6 es una vista esquemática en sección
transversal ampliada de una placa de circuito impreso de doble cara
con los espacios entre pistas protegidos obtenida mediante un
segundo ejemplo de realización del procedimiento de la presente
invención.
Haciendo referencia en primer lugar a la Fig. 1,
en ella se muestra una placa inicial utilizada como material de
partida para la realización de una placa de circuito impreso de una
cara con espacios entre pistas protegidos mediante un primer
ejemplo de realización del procedimiento de acuerdo con la presente
invención. La placa inicial mostrada en la Fig. 1 es de un tipo
convencional, de una sola cara, y está compuesta por un substrato 1
en forma de una placa laminar de un material dieléctrico, con dos
caras principales, y una plancha 2 de un material electroconductor
unida mediante una capa de adhesivo 8 a una de dichas caras del
substrato 1. Un segundo ejemplo de realización del procedimiento de
la presente invención, descrito brevemente más abajo con relación a
la Fig. 6, es igualmente útil para la fabricación de placas de
circuito impreso de doble cara con espacios entre pistas
protegidos. En este segundo ejemplo de realización se utiliza una
placa inicial de doble cara (no mostrada), también convencional,
compuesta por un substrato similar al arriba descrito pero con dos
planchas electroconductoras, cada una adherida a una respectiva de
las dos caras principales del substrato. Tanto en uno como en otro
caso, el substrato puede ser cualquiera de los materiales
dieléctricos usados comúnmente para ello en el sector, como por
ejemplo los denominados FR2, FR3, FR4, CEM1, CEM 2, o CEM 3 y
dicha(s)
plancha(s) electroconductora(s) 2 es/son preferiblemente de cobre y tiene(n) un grosor adecuado para proporcionar pistas de un grosor de 210 p.m a 400 \mum, aptas para circuitos de potencia. La mencionada capa de adhesivo 8 tiene una fuerza de adherencia de al menos 6 N/mm, y preferiblemente de no menos de 8 N/mm, con el fin de resistir esfuerzos a cizalladura producidos por presiones sobre los cantos laterales de las futuras pistas debidos a posteriores pasos del procedimiento de la invención descritos más abajo.
plancha(s) electroconductora(s) 2 es/son preferiblemente de cobre y tiene(n) un grosor adecuado para proporcionar pistas de un grosor de 210 p.m a 400 \mum, aptas para circuitos de potencia. La mencionada capa de adhesivo 8 tiene una fuerza de adherencia de al menos 6 N/mm, y preferiblemente de no menos de 8 N/mm, con el fin de resistir esfuerzos a cizalladura producidos por presiones sobre los cantos laterales de las futuras pistas debidos a posteriores pasos del procedimiento de la invención descritos más abajo.
Pasando a la Fig. 2, en ella se muestra el
resultado de un paso convencional consistente en eliminar por un
procedimiento de fresado químico selectivo unas zonas de dicha
plancha 2 para proporcionar unas pistas 5 de dicho material
electroconductor unidas a dicho substrato 1 por la citada capa de
adhesivo 8 y separadas por unos espacios entre pistas 6. El citado
procedimiento de fresado químico es bien conocido en el estado de la
técnica, por lo que no se ha ilustrado, e implica según un posible
ejemplo de ejecución cepillar la superficie de la plancha de cobre,
aplicar sobre la misma una capa de resina de reserva
foto-sensible, exponer de manera selectiva zonas de
la capa de resina a una fuente de luz por medio de un cliché con la
configuración de las pistas 5, revelar la capa de resina
foto-sensible para eliminar de la misma unas zonas
correspondientes a los citados espacios entre pistas 6 y someter la
placa inicial así preparada a un baño químico para corroer y
eliminar aquellas zonas de la plancha de cobre 2 no protegidas por
la resina de reserva foto-sensible. Con ello se
obtiene una placa de circuito impreso como la mostrada
esquemáticamente en la Fig. 2, la cual, después de un lavado, se
somete preferiblemente a una comprobación eléctrica para desechar
aquellas placas que fueran defectuosas.
Es importante señalar que el anterior
procedimiento de fresado químico no proporciona unos bordes,
flancos o cantos laterales 10 de las pistas 5 planos,
perpendiculares al substrato 1, tal como a menudo son representados
esquemáticamente, sino que dichos flancos 10 tienen una superficie
rugosa y, vistos en sección transversal como en la Fig. 2,
presentan un perfil curvado cóncavo con la parte más ancha de las
pistas 5 situada junto al substrato 1 y la parte más estrecha cerca
de su superficie exterior superior. En concordancia, los espacios
entre pistas 6 están limitados lateralmente por unas superficies de
perfil curvado convexo y tienen su parte más estrecha junto al
substrato 1 y su parte más ancha cerca de su parte exterior.
Preferiblemente, la anchura media mínima de
dichos espacios entre pistas 6 oscila desde 0,3 mm a 0,5 mm para un
grosor de las pistas de 210 \mum hasta de 0,5 mm a 1,0 mm para un
grosor de las pistas de 400 \mum. Para un grosor de las pistas 5
de 400 \mum es más preferible que la anchura media de dichos
espacios entre pistas 6 sea de 0,8 mm a 1,0 mm
A continuación, y tal como muestra la Fig. 3,
sobre la placa de circuito impreso compuesta por el substrato 1 y
las pistas 5 se aplica un material de relleno 7, aislante,
resinoso, para llenar los espacios entre pistas 6. El material de
relleno 7 es curado o endurecido a continuación por radiación
térmica o ultravioleta, dependiendo de la composición del mismo.
Mediante esta operación, dicho material de relleno 7 queda,
Inevitablemente, cubriendo en mayor o menor medida las pistas 5 de
una manera irregular. Ventajosamente, el paso de aplicar el
material de relleno 7 se efectúa sin pulir las aristas, bordes o
cantos laterales 10 creados en las pistas 5 por el proceso de
fresado químico utilizado para su obtención, puesto que las citadas
superficies rugosas y perfiles curvados cóncavos de las pistas
colaboran en proporcionar una mayor adhesión del material de
relleno 7 a las pistas 5.
Un material de relleno 7 adecuado para ser
dispuesto en las zonas entre pistas 6 es una resina bicomponente o
monocomponente, endurecible por radiación ultravioleta, con una
densidad de aproximadamente 1,35 g/cm^{3} y una temperatura de
transición vítrea de 40ºC a 130ºC. Se prefiere una temperatura de
transición vítrea lo más baja posible, por ejemplo de 40ºC a 60ºC,
puesto que esto significa una mayor elasticidad para el material de
relleno 7. La viscosidad óptima para el material de relleno 7 en
el momento de su aplicación varía en función del grosor de las
pistas 5, siendo aconsejable una viscosidad menor cuanto mayor sea
el grosor de las mismas. Así, por ejemplo, una viscosidad adecuada
para un grosor de las pistas de 400 \mum es de 14500 mPas a 20000
mPas, y para un grosor de las pistas de 210 \mum es de 26000 mPas
a 30000 mPas. Las anteriores propiedades y características se
pueden conseguir a partir de una resina acrílica o una resina
epoxi.
La resina empleada se caracteriza además por una
contracción muy baja durante el proceso de curado lo cual minimiza
la pérdida de volumen que ocasiona un perfil cóncavo no deseado
para la planitud requerida. Dicha resina debe poseer una buena
resistencia a un baño de soldadura (facilitando así el proceso
ulterior de montaje de componentes por soldadura por ola).
La resina utilizada ha de posibilitar que el
proceso de curado sea corto, por Ej. del orden de unos 5 a 10
segundos con una aportación de energía de unos 3500
mJ/cm^{2}.
Haciendo ahora referencia a la Fig. 4, en ella se
muestra el resultado de un subsiguiente paso consistente en aplicar
un tratamiento de abrasión sobre el material de relleno 7 y parte
superior de las pistas 5 para rebajarlas ligeramente hasta
conseguir unas superficies superiores enrasadas 3 del material de
relleno 7 y de las pistas 5. Este tratamiento se puede aplicar
fácilmente mediante, por ejemplo, muelas o rodillos abrasivos. Sin
embargo, el trabajo de abrasión a alta velocidad efectuado por los
útiles abrasivos sobre el material de resina de relleno y sobre el
cobre de las pistas genera un calor que eleva la temperatura del
material de relleno 7, el cual llega ya con una temperatura por
encima de la ambiente puesto que procede de la etapa de curado por
radiación. Si el material de relleno 7 es calentado por encima de
su temperatura de transición vítrea puede perder sus propiedades y
características de comportamiento, especialmente su
elasticidad.
Para evitar que esto ocurra, después del paso de
curado o endurecimiento y durante el paso abrasión, se incluye el
paso adicional de someter la placa de circuito impreso a un
enfriamiento para efectuar un descenso de la temperatura en el
material de relleno 7 hasta por debajo de su temperatura de
transición vítrea. La temperatura del material de relleno 7 a la
salida de la etapa de curado es de aproximadamente unos 80ºC e
interesa llevarla por debajo de su temperatura de transición
vítrea, es decir, hasta aproximadamente unos 30ºC para un material
con una temperatura de transición vítrea de aproximadamente 40ºC,
antes del inicio del paso de abrasión y mantenerla aproximadamente
a este nivel durante el mismo. Por consiguiente, el salto térmico
requerido es de aproximadamente 50ºC.
Finalmente, con referencia a la Fig. 5, después
del paso de nivelación por abrasión y de un cepillado de las
superficies enrasadas 3 obtenidas, el procedimiento comprende el
paso adicional de aplicar una máscara resistente a soldadura 9
sobre zonas seleccionadas de dichas superficies superiores
enrasadas 3 de las pistas 5 y material de relleno 7. Esto se lleva a
cabo por un procedimiento convencional de impresión (no ilustrado)
que incluye imprimir por Ej. por serigrafía, selectivamente una
capa de 21 \mum a 30 \mum de grosor de una resina con unas
buenas características de resistencia a la soldadura de estaño y/o
plomo y endurecerla a continuación por radiación térmica o
ultravioleta. La citada máscara resistente a soldadura 9 forma una
capa protectora sobre la placa de circuito impreso dejando al
descubierto sólo unas pequeñas áreas de la superficies superiores
enrasadas 3 correspondientes a las pistas de cobre 5. En estas
pequeñas áreas descubiertas se procederá a soldar, por ejemplo
mediante el procedimiento convencional de soldadura por ola, los
componentes individuales de la placa de circuito impreso.
Así, tal como muestra la Fig. 5, Una vez
terminada, la placa de circuito impreso obtenida por el primer
ejemplo de realización del procedimiento de la presente invención
comprende un substrato dieléctrico 1 sobre una cara del cual están
fijadas unas pistas electroconductoras 5 mediante una capa de
adhesivo 8, un material de relleno 7 dispuesto en los espacios
entre pistas 6 y una máscara resistente a soldadura 9 sobre unas
superficies superiores enrasadas 3 de las pistas 5 y del material
de relleno 7, en la que sólo están expuestas unas pequeñas áreas
del cobre de la superficie superior enrasada 3 de las pistas 5 las
cuales van a ser cubiertas posteriormente por el material de
soldadura de los componentes, con lo que ninguna superficie de
cobre de las pistas va a quedar desprotegida. Además, para una
mejor protección durante un posible período de almacenamiento antes
de que los componentes sean soldados, la placa de circuito impreso
recibe una capa de recubrimiento de un material orgánico.
En la Fig. 6 se muestra una placa de circuito
impreso de doble cara con los espacios entre pistas 6a, 6b
protegidos obtenida mediante un segundo ejemplo de realización de
la presente invención, el cual comprende los mismos pasos que el
primer ejemplo de realización pero con las siguientes variaciones.
La placa inicial, como se ha apuntado más arriba, comprende un
substrato laminar dieléctrico 1 con dos caras principales sobre las
que están unidas sendas planchas de material electroconductor
mediante respectivas capas de adhesivo 8a, 8b. Mediante proceso de
fresado químico análogo se obtienen pistas 5a, 5b y espacios entre
pistas 6a, 6b sobre ambas caras del substrato 1. A continuación se
efectúan primero los pasos de aplicación del material de relleno
7a, curado, enfriamiento y nivelación por abrasión para la obtención
de las superficies enrasadas 3a sobre una cara de la placa de
circuito impreso, se le da la vuelta, y seguidamente se efectúan
los mismos pasos de aplicación del material de relleno 7b, curado,
enfriamiento y nivelación por abrasión para la obtención de las
superficies enrasadas 3b sobre la otra cara, opuesta, de la placa de
circuito impreso. A continuación, después de la operación de
cepillado de las superficies enrasadas 3a, 3b, se procede a aplicar
y curar la máscara resistente a soldadura 9a sobre una cara de la
placa de circuito impreso, se le da la vuelta, y se procede a
aplicar y curar la máscara resistente a soldadura 9b sobre la otra
cara de la placa de circuito impreso.
A un experto en la materia se le ocurrirán
variaciones y modificaciones sin salirse del alcance de la presente
invención según está definido en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (17)
1. Procedimiento para la fabricación de placas de
circuito impreso con espacios entre pistas protegidos, del tipo que
comprende los pasos de:
- a)
- disponer una placa inicial compuesta por un substrato (1) en forma de una placa de un material dieléctrico con dos caras, y al menos una plancha (2) de un material electroconductor unida mediante una capa de adhesivo (8) a al menos una de dichas caras del substrato (1);
- b)
- eliminar por un procedimiento de fresado químico selectivo con foto-reserva unas zonas de dicha plancha (2) para proporcionar unas pistas (5) de dicho material electroconductor unidas a dicho substrato (1) y separadas por unos espacios entre pistas (6);
- c)
- aplicar sobre dicho substrato (1) y pistas (5) un material electro aislante resinoso de relleno (7) para llenar dichos espacios entre pistas (6) cubriendo las pistas (5), y endurecer dicho material de relleno (7) por radiación térmica o ultravioleta; y
- d)
- aplicar un tratamiento de abrasión sobre el material de relleno (7) y parte superior de las pistas (5) para conseguir unas superficies superiores enrasadas (3) del material de relleno (7) y de las pistas (5),
caracterizado porque
comprende el paso adicional
de:
- e)
- después del paso c) y durante el paso d), someter la placa de circuito impreso a un enfriamiento para efectuar un descenso de la temperatura en el material de relleno (7) hasta por debajo de su temperatura de transición vítrea.
2. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque dichas pistas (5) son
de cobre y tienen un espesor de 210 \mum a 400 \mum.
3. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque dicho descenso de la
temperatura en el material de relleno (7) va de unos aproximadamente
80ºC a la salida del paso c) a unos aproximadamente 30ºC al inicio
del paso d), para una temperatura de transición vítrea del material
de relleno (7) de aproximadamente 40ºC.
4. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque el paso c) de aplicar
el material de relleno (7) se efectúa a continuación del paso b)
sin pulir las aristas, cantos (10) o bordes creados en las pistas
(5) por el fresado químico.
5. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque después del paso d)
comprende el paso adicional f) de aplicar por un procedimiento de
impresión selectiva una máscara resistente a soldadura (9) sobre
zonas seleccionadas de dichas superficies superiores enrasadas (3)
de las pistas (5) y material de relleno (7) y endurecerla por
radiación térmica o ultravioleta.
6. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque dicha capa de
adhesivo (8) tiene una fuerza de adherencia de al menos
\hbox{6 N/mm.} 7. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque dicha capa de
adhesivo (8) tiene una fuerza de adherencia de al menos
\hbox{8 N/mm.} 8. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque el material de
relleno (7) dispuesto en las zonas entre pistas (6) es una resina
bicomponente o monocomponente, endurecible por radiación
ultravioleta, con una temperatura de transición vítrea comprendida
entre 40ºC a 130ºC.
9. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque la temperatura de
transición vítrea del material de relleno (7) está comprendida
entre 40ºC a 60ºC.
10. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 9, caracterizado porque el material de
relleno (7) tiene, en el momento de su aplicación, una viscosidad
que oscila de 14500 mPas a 20000 mPas para un grosor de las pistas
(5) de 400 \mum a de 26000 mPas a 30000 mPas para un grosor de las
pistas (5) de
\hbox{210 \mu m.} 11. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque el material de
relleno (7) tiene una densidad de aproximadamente
\hbox{1,35
g/cm ^{3} .} 12. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque el material de
relleno (7) es una resina acrílica.
13. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque el material de
relleno (7) es una resina epoxi.
14. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque la anchura media de
dichos espacios entre pistas (6) oscila de 0,3 mm a 0,5 mm para un
grosor de las pistas (5) de 210 \mum a de 0,5 mm a 1,0 mm para un
grosor de las pistas (5) de 400 \mum.
15. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 14, caracterizado porque la anchura media de
dichos espacios entre pistas (6) oscila de 0,8 mm a 1,0 mm para un
grosor de las pistas (5) de 400 \mum.
16. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque el grosor de dicha
máscara resistente a soldadura (9) es de 21 \mum a 30
\mum.
\mum.
17. Procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque dicha placa inicial
está compuesta por un substrato (1) en forma de una placa de un
material dieléctrico con dos caras, y dos planchas de un material
electroconductor unidas mediante sendas capas de adhesivo (8a, 8b)
una a cada una de dichas caras del substrato (1), realizándose el
paso b) de fresado químico sobre ambas planchas de material
electroconductor para proporcionar unas pistas (5a, 5b) separadas
por espacios entre pistas (6a, 6b) sobre ambas caras del substrato
(1), y realizándose los subsiguientes pasos c), d), y e) de
aplicación del material de relleno (7a, 7b) y abrasión para
conseguir las superficies superiores enrasadas (3a, 3b), con el
correspondiente enfriamiento, primero sobre una cara de la placa de
circuito impreso y después sobre la otra.
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