NO860986L - Elektrisk krets og fremgangsmaate for dens fremstilling. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en elektrisk krets av den art som er utformet på et isolerende substrat ved selektiv påfør-ing av et passende herdbart elektrisk fluid. En sådan krets kalles i blant en hybridkrets, og det påførte fluid kalles vanligvis en trykkfarge samt velges ut i fra sine elektriske egenskaper. Det kan således være en elektrisk ledende trykkfarge, skjønt motstandsdannende og dielektriske trykkfarger også blir anvendt, alt etter kretsens tilsiktede egenskaper. Under kretsens fremstilling påføres trykkfargen substratets overflate gjennom en passende avskjermet sikt, hvis åpne partier danner et fint maskegitter.

Elektriske trykkfarger for dette formål har hittil vanligvis vært av en type som må innbrennes ved meget høye temperaturer, gjerne ved ca. 850°C, og denne temperatur er påkrevet for å herde trykkfargen til permanent tilstand. På grunn av de høye temperaturer som anvendes her substratet vanligvis vært et ildfast keramikkmaterial, slik som aluminiumoksyd. Bruk av sådanne høye temperaturer, som gjør det nødvendig å anvende meget dyre materialer, er vanligvis uønsket og det har derfor vært foreslått å benytte polymertrykkfarger som herdes ved relativt lave temperaturer, nemlig av størrelseorden 150°C.

Det har imidlertid vist seg meget vanskelig å benytte vanlig loddeteknikk i forbindelse med sådanne trykkfarger med det formål å feste elektriske komponenter til substratet. Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en forbedret elektrisk krets hvor også elektriske komponenter inngår.

Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for å utforme en elektrisk krets på et isolerende substrat, idet fremgangsmåten går ut på at det påføres områder av elektrisk polymertrykkfarge på substratet, hvorpå en elektrisk komponent anbringes i kontakt med trykkfargen mens den fremdeles har en viss grad av fluiditet, og trykkfargen så herdes fullstendig således at den heftes både til substratet og til vedkommende komponent, som derpå fastholdes på plass.

I motsetning til tidligere kjente metoder for fremstilling av elektriske kretser ved selektiv påføring av elektrisk trykkfarge, gjør således trykkfargen her tjeneste som et slags lim som holder komponenten fast på plass, idet herdeprosessen ikke bare anvendes for å bringe trykkfargen til fast tilstand, men

også for å frembringe den binding som tjener til å holde vedkommende elektriske komponent sikkert på plass. Ved denne

prosess unngås behovet for separat og komplisert behandling for å oppnå forbindelse av komponenter til herdede ledende mønstre, slik det tidligere har vært vanlig. Fremgangsmåten er særlig hensiktsmessig i forbindelse med overflatemonterbare komponenter, da sådanne komponenter er blitt mer og mer vanlig i motsetning til de mer tradisjonelle komponenttyper hvor lange

ledere eller tråder føres inn gjennom hull i substratet for å lette feste av komponentene. Når det gjelder overflatemonterbare komponenter er disse vanligvis forsynt med utragende elektriske ledere som er utformet for flateanlegg mot plane elektriske lederbaner. Skjønt komponentene oftest er utført for å festes ved hjelp av varmt loddemiddel, har likevel over-trekket av paladium/sølv som alltid påføres lederne for å lette loddingen, også uventet vist seg å være særlig egnet for å danne en fast hefteforbindelse med en herdende trykkfarge.

Substratet er fortrinnsvis et varmeherdende plastmaterial, mens den anvendte elektriske trykkfarge er en polymertrykkfarge av den art som herdes ved en temperatur i området 150°C. Dette tillater herdeprosessen å finne sted uten risiko for alvorlig skade på elektriske komponenter, som vanligvis er i stand til å motstå denne temperatur under lange tidsperioder uten fare for nedbrytning. Dette forhold står i sterk motsetning til de tidligere anvendte trykkfarger på keramikkbasis og som ble herdet ved temperaturer av størrelse-orden 850°C. Da elektriske komponenter ikke kan motstå varme i nærheten av disse meget høye temperaturer, var det da også nødvendig å fremstille den elektriske krets som en enhet og påføre de enkelte elektriske komponenter etter behov etter at fremstillingen var fullført. Utnyttelse av oppfinnelsens fremgangsmåte tillater imidlertid en meget stor forenkling av fremstillingsprosessen ved at overflødige prosesstrinn kan utelates.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av et utførelseeksempel og under henvisning til den vedføyde tegning, hvis eneste figur viser et snitt gjennom en del av en elektrisk krets.

Kretsen er utformet på et elektrisk isolerende substrat 1 som er utført i støpt plastmaterial, vanligvis et polysulfon, som kan sprøytestøpes til hvilken som helst ønsket form under passende trykk- og temperaturforhold, idet støpeformens temperatur gjerne kan være omkring 95°C, mens materialets temperatur er ca. 395°C og trykket er ca. 1380 bar. Ledende trykkfarger kan påføres plastsubstratet ved anvendelse av en vanlig trykketeknikk med hensiktsmessig avskjermet sikt, hvor en lysfølsom emulsjon spres utover et fint siktgitter for derved å fylle åpne masker. En avbildning tilsvarende det tilsiktede kretsmønster påføres den lysfølsomme emulsjon for å tillate deler av denne og avsettes på plass. Uønskede områder av emulsjonen fjernes så på vanlig måte for å etterlate åpne siktområder som den ledende trykkfarge kan presses gjennom ved hjelp av en presstykke eller en valse.

Den ledende trykkfarge som anvendes er en lavtemperaturherdende trykkfarge og kalles vanligvis polymertrykkfarge. Den er tilgjengelig fra Electro-Science Laboratories Inc., som passende trykkfargetyper som kan være ledende, motstandsdannende eller dielektriske. For å forbedre vedheftingen av trykkfargen til substratet når den herdes, frembringes fortrinnsvis et oppriflet overflateparti på substratet, og denne ruhet kan frembringes i substratet ved det tidspunkt det støpes, eller det kan påføres etter fremstillingen ved hjelp av sandblåsing eller ved bruk av plasmaetsing. Det er sterkt å foretrekke at ruheten støpes inn i plastmaterialet med en gang, da den påkrevede ruhetsgrad da kan fastlegges ved anvendelse av et om- sorgsfult fremstilt støpeverktøy av metall. Støpeverktøyets ruhetsgrad kan da frembringes ved hjelp av en gnisterosjons-teknikk. Alternativt kan ruheten oppnås ved hjelp av kjemisk etsning eller ved sandblåsing. Skjønt den påkrevede ruhetsgrad ikke er kritisk, må den likevel holdes innenfor ganske snevre grenser. Typiske verdier er 33 på VDI-skalaen og 4,5 på RA-skalaen, idet disse to skalaer har et fast innbyrdes sammenheng. Vesentlig mindre ruhetsgrad fører til en betyde-lig svakere binding, mens en vesentlig øket ruhetsgrad kan ødelegge den fine geometriske avgrensningsnøyaktighet som ellers kan oppnås, da det er vanskelig å påføre en meget fin trykkfargelinje, eller omvendt et meget fint gap mellom to trykkfargeområder, hvis trykkfargen påføres en meget grovt bølgende overflate.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse trykkes en elektrisk eller elektronisk komponent 2 eller 3 inn i den flytende overflate av trykkfargen 4 mens denne fremdeles befinner seg i fuktig eller flytende tilstand. Trykkfargen herdes så på vanlig måte ved en temperatur på omkring 150°C mens komponentene holdes i stilling på substratet. Når trykkfargen herdes vil den danne en sterk binding med den oppriflede overflate av substratet 1, samt også tjene til kraftig ved-heftning til de elektriske komponenters koblingsledere 5. Disse ledere er vanligvis av en type utført for å kunne motta påføring av varmt loddemiddel, men det er funnet at over-trekket av paladium/sølv på lederne også er særlig egnet for dannelse av kraftig binding med trykkfargen når den herdes. Det er da unødvendig å feste de elektroniske komponenter til en herdet trykkfarge som separat fremstillingstrinn.

Det vil bemerkes at trykkfargen 4 ikke bare tjener til å holde komponentene 2 og 3 på plass, men har som primær funksjon og fastlegge utforming og geometri for selve kretsen. I visse tilfeller kan da hoveddelen av kretsen utgjøres av et sammen-satt mønster av ledende baner og grener samt også motstander som er dannet ved anvendelse av trykkfarge med passende spesifikk motstand, idet bare noen få ytterligere komponenter monteres på kretsen i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Disse komponenter inngår da som en del av den elektriske krets, som da bare delvis er fastlagt ved det påførte mønster av ledende trykkfarge. Den vedheftede trykkfarge tjener således ikke bare til å feste komponentene til substratet, men også til eventuell sammenkobling av elementene innbyrdes og med andre deler av den elektriske krets. Det har i alle fall vist seg ytterst vanskelig og med hell påføre varmt loddemiddel på en herdet polymertrykkfarge på lignende måte som den enkle påføring av sådant loddemiddel på herdet keramisk trykkfarge. Varmt loddemiddel vil imidlertid raskt skade eller til og med ødelegge polymertrykkfargen, og gjør bruk av mer kom-pliserte prosesser nødvendig for å sikre tilfredsstillende feste av overflatemonterte komponenter.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for utforming av en elektrisk krets på et isolerende substrat, karakterisert ved at områder av elektrisk polymertrykkfarge påføres substratet, hvorpå en elektrisk komponent anbringes i kontakt med trykkfargen mens den ennå til en viss grad befinner seg i flytende tilstand, og trykkfargen herdes således at den hefter både til substratet og til komponenten og derved fastholder komponenten sikkert i til-siktet stilling.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som substrat anvendes et varmeherdende plastmaterial og som elektrisk trykkfarge en polymertrykkfarge av den art som herdes ved en temperatur omkring 150°C.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte polymertrykkfarge påføres oppriflede overflateområder av substratet.

4. Elektrisk krets som omfatter et elektrisk isolerende substrat, karakterisert ved at substratet er påført en herdet elektrisk polymertrykkfarge som utnyttes til å feste en elektrisk komponent til substratet.

5. Elektrisk krets som omfatter et elektrisk isolerende substrat utført i et støpt varmherdende plastmaterial, karakterisert ved at substratet er påført en herdet elektrisk polymertrykkfarge som danner et ønsket krets-mønster, samt en eller flere elektriske komponenter som er festet til substratet gjennom områder av den herdede trykk-f arge.