RU2025058C1

RU2025058C1 - Technological backing for manufacture of multilevel thick-film printed circuit boards

Info

Publication number: RU2025058C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Шишлова; В.Г. Грацинский
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский технологический институт"
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: electronics. SUBSTANCE: invention relates to method of gauze-graphical printing. Technological backing used for matching of masks of dielectric and conductive layers with working substrate of printed circuit board has stationary reference marks of two types on transparent base which enables productivity of process of manufacture of PCBs to be accelerated. Thickness of base of technological backing is bigger than that of working substrate by value of gap between mask and working substrate. EFFECT: enhanced productivity. 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к технологии изготовления печатных плат, преимущественно многоуровневых толстопленочных печатных плат, изготавливаемых методом сеткографической печати на керамических подложках. The invention relates to electronics, in particular to a technology for the manufacture of printed circuit boards, mainly multilevel thick-film printed circuit boards, produced by the method of mesh printing on ceramic substrates.

Известно изготовление печатных плат методом сеткографической печати (М. Топфер "Микроэлектроника толстых пленок". М.: Мир, 1973, с.102), включающий совмещение сетчатого трафарета с рисунком на контрольной подложке (выполненной из непрозрачного материала), путем относительного перемещения трафарета и контрольной подложки, замены контрольной подложки на рабочую плату и нанесения на нее рисунка через трафарет. It is known to manufacture printed circuit boards by the method of screen printing (M. Topfer "Microelectronics of Thick Films". M: Mir, 1973, p. 102), including combining a mesh screen with a pattern on a control substrate (made of opaque material), by relative movement of the screen and control substrate, replacing the control substrate with a working board and drawing a pattern on it through a stencil.

Однако известный способ имеет недостаточную производительность труда и большой расход материалов, так как вследствие непрозрачности контрольной подложки и трафарета совмещаемые рисунки плохо просматриваются и необходимо сделать несколько пробных нанесений пастой при каждом совмещении. Поэтому сам метод совмещения, применяемый в данном способе - "Метод проб и ошибок", очень трудоемок и ведет к большому расходу материалов. However, the known method has insufficient labor productivity and high consumption of materials, because due to the opacity of the control substrate and the stencil, the combined patterns are poorly visible and it is necessary to make several test applications with paste at each combination. Therefore, the combination method used in this method, the “Trial and Error Method”, is very laborious and leads to a large consumption of materials.

Известен также способ изготовления печатных плат (авт. св. N 437257, кл. Н 05 К 3/12, 1974 г.; прототип), в котором для изготовления печатных плат используется два вида вспомогательных технологических средств - прозрачная технологическая планка и непрозрачная контрольная подложка с нанесенными реперными знаками. There is also a known method of manufacturing printed circuit boards (ed. St. N 437257, class N 05 K 3/12, 1974; prototype), in which two types of auxiliary technological means are used for the manufacture of printed circuit boards - a transparent technological strip and an opaque control substrate with printed reference marks.

Согласно этому способу между сетчатым трафаретом и контрольной подложкой закрепляют неподвижно относительно трафарета прозрачную технологическую пленку, наносят на нее рисунок через сетчатый трафарет, совмещают полученный рисунок с реперными знаками рисунка на контрольной подложке, после чего удаляют технологическую пленку, заменяют контрольную подложу на рабочую и производят печать. According to this method, between the mesh stencil and the control substrate, the transparent technological film is fixed motionless relative to the screen, the drawing is applied to it through the mesh screen, the resulting pattern is combined with the reference marks on the control substrate, then the process film is removed, the control substrate is replaced with a working one and printing is made .

С применением в данном способе вспомогательных средств, какими являются прозрачная пленка и непрозрачная контрольная подложка с нанесенными реперными знаками, возрастает производительность процесса изготовления печатных плат, поскольку вследствие прозрачности технологической пленки становятся видимыми совмещаемые рисунки - рисунок, перенесенный с трафарета на пленку, и рисунок на непрозрачной контрольной подложке. With the use of auxiliary means in this method, such as a transparent film and an opaque control substrate with printed reference marks, the productivity of the printed circuit board manufacturing process increases, since due to the transparency of the technological film, matching patterns become visible - a pattern transferred from the stencil to the film and an opaque pattern control substrate.

Хотя данная технология является более производительной, чем (М.Топфер "Микроэлектроника толстых пленок" М.: Мир, 1973, с.102), и позволяет более экономно расходовать материалы, чем в случае использования "Метода проб и ошибок", недостаток ее в том, что она предполагает дополнительный расход паст при совмещении рисунков трафарета и контрольной подложки, поскольку для переноса изображения рисунка трафарета на прозрачный носитель - прозрачную пленку делается пробное предварительное нанесение рисунка перед операцией совмещения с непрозрачной контрольной подложкой. Although this technology is more productive than (M.Topfer "Microelectronics of Thick Films" M .: Mir, 1973, p.102), and allows more economical use of materials than in the case of the "Trial and Error Method", its disadvantage is the fact that it involves an additional consumption of pastes when combining the patterns of the stencil and the control substrate, since to transfer the image of the pattern of the stencil to a transparent carrier - a transparent film, a preliminary preliminary drawing of the pattern is done before the operation of combining with an opaque Troll substrate.

Цель изобретения - экономия материалов и повышение производительности процесса изготовления многоуровневых толстопленочных печатных плат. The purpose of the invention is the saving of materials and increasing the productivity of the manufacturing process of multi-level thick-film printed circuit boards.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления многоуровневых толстопленочных печатных плат в качестве кондуктора берут контрольную плату, выполненную с негативными и позитивными реперными знаками, соответствующими реперными знакам рисунков трафаретов диэлектрических и проводниковых слоев, повторяющую по форме рабочую плату, а по толщине превышающую ее на величину зазора между сетчатым трафаретом и рабочей платой, и перед нанесением рисунка очередного слоя на рабочую плату контактно совмещают в проходящем свете обратные по изображению реперные знаки трафарета и контрольной платы до образования однородного на просвет знака. This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing multi-level thick-film printed circuit boards, a control board is used as a conductor, made with negative and positive reference signs corresponding to the reference signs of the patterns of the stencils of the dielectric and conductive layers, repeating the shape of the working board, and the thickness exceeding it by the gap between the mesh stencil and the working board, and before applying the next layer to the working board, contact in the transmitted light contact nye on image fiducials of the stencil and the control board until a uniform mark on a gleam.

Отличительные от прототипа признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "новизна". Distinctive features from the prototype features provide the claimed technical solution according to the criterion of "novelty."

Известны технические решения, в которых при изготовлении многоуровневых толстопленочных печатных плат используют непрозрачные кондуктор - контрольную подложку (М.Топфер "Микроэлектроника толстых пленок" М.: Мир, 1973, с. 102) и совмещают слои схемы с помощью "метода проб и ошибок", однако данный способ не обеспечивает необходимой производительности труда и экономии материалов, которые достигаются в заявляемом решении за счет использования в качестве кондуктора контрольной платы, выполненной с негативными и позитивными реперными знаками, соответствующими реперным знакам рисунков трафаретов диэлектрических и проводниковых слоев, повторяющую по форме рабочую плату, а по толщине превышающую ее на величину зазора между сетчатым трафаретом и рабочей платой, с помощью которой контактно поочередно совмещают обратные к изображению контрольной платы знаки проводниковых или диэлектрических трафаретов перед нанесением рисунка очередного слоя. Known technical solutions in which the manufacture of multi-level thick-film printed circuit boards use an opaque conductor - a control substrate (M.Topfer "Microelectronics of thick films" M .: Mir, 1973, p. 102) and combine the layers of the circuit using the "trial and error method" , however, this method does not provide the necessary labor productivity and material savings, which are achieved in the claimed solution through the use as a conductor of the control board, made with negative and positive reference marks, with corresponding to the reference marks of the patterns of the stencils of the dielectric and conductive layers, repeating the shape of the working board, and the thickness exceeding it by the amount of the gap between the mesh stencil and the working board, with which the signs of the conductive or dielectric stencils opposite to the image of the control board are contacted alternately before applying the drawing the next layer.

Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия". This allows us to conclude that it meets the criterion of "significant differences".

Предлагаемый способ поясняется фиг.1, 2, 3, 4. The proposed method is illustrated in figures 1, 2, 3, 4.

В процессе изготовления многоуровневых толстопленочных плат по предлагаемому способу на основании 16 с помощью колонн 17 укрепляют неподвижно рамку с сеткографическим трафаретом 19, на котором изготовлен рисунок топологии для печати диэлектрического или проводникового слоя с соответствующими знаками совмещения. In the manufacturing process of multi-level thick-film boards according to the proposed method, a frame with a stenographic stencil 19 is fixed on the base 16 using the columns 17, on which a topology drawing is made for printing a dielectric or conductor layer with the corresponding alignment marks.

В гнездо держателя плат 22 укладывают контрольную плату 25, изображенную на фиг.1, выполненную из прозрачного материала, в четырех углах которой нанесены стационарные реперные знаки в виде крестов, имеющих светлопольное изображение 2, 3 и темнопольное изображение 5, 6. A control board 25, shown in FIG. 1, made of a transparent material, in the four corners of which are fixed reference marks in the form of crosses with a bright-field image 2, 3 and a dark-field image 5, 6, are placed in the socket of the card holder 22.

Светлопольные знаки расположены на линии базирования (диагонали) 4, а темнопольные на диагонали 7. При наблюдении светлопольных знаков совмещения оператор наблюдает их по направлению 8, а темнопольные смотрятся по направлению 9. Поля зрения одной установки микроскопа обозначают поз. 10, 11, а второй установки - поз.12, 13. Bright field signs are located on the baseline (diagonal) 4, and dark field on the diagonal 7. When observing bright field alignment signs, the operator observes them in direction 8, and dark field signs look in direction 9. The field of view of one microscope setting is indicated by pos. 10, 11, and the second installation - pos. 12, 13.

Контрольную плату устанавливают в гнездо так, что ее верхняя поверхность касается трафарета, это дает возможность наблюдать знаки 2, 3, 5, 6 в одной фокальной плоскости, объективов 20, 21 двупольного микроскопа, с помощью которого производят совмещение реперых знаков трафарета и контрольной платы. The control board is installed in the slot so that its upper surface touches the stencil, this makes it possible to observe signs 2, 3, 5, 6 in the same focal plane, lenses 20, 21 of a two-field microscope, by which the reference signs of the stencil and the control board are combined.

Производят подсветку лампочками 26 и с помощью микроскопа в проходящем свете производят совмещение контрастных знаков трафарета и контрольной платы, перемещая столик с укрепленной в нем контрольной платой с помощью микрометрических винтов 27, 28. The lamps 26 are illuminated and the contrast signs of the stencil and the control board are combined in transmitted light using a microscope, moving the table with the control board strengthened in it using micrometric screws 27, 28.

После достижения совмещения держатель плат выдвигают из-под трафарета 19 по направляющим 29 с помощью роликов 30. Контрольную технологическую плату 25 заменяют на рабочую плату 24, при этом уровень ее плоскости печати находится на расстоянии "в" от сеткографического трафарета. Держатель плат пододвигают под трафарет до упора и производят печать серии плат. После того как на подложки напечатают и вожгут рисунок проводникового слоя, на установке печати меняют трафарет с рисунком проводникового слоя 19 на трафарет с рисунком диэлектрического слоя. В гнездо держателя плат 22 укладывают контрольную плату 25, производят совмещение реперных знаков трафарета с рисунком диэлектрического слоя с соответствующими, контрастными им, реперными знаками контрольной платы. After alignment is achieved, the card holder is pulled out from under the stencil 19 along the guides 29 using the rollers 30. The control technological board 25 is replaced with a working board 24, while the level of its printing plane is at a distance of "c" from the screen stencil. The card holder is pushed under the stencil until it stops and a series of cards are printed. After the pattern of the conductive layer is printed and burned onto the substrates, the stencil with the pattern of the conductive layer 19 is changed to the stencil with the pattern of the dielectric layer on the printing unit. A control board 25 is laid in the nest of the circuit board holder 22, the reference marks of the stencil are combined with the pattern of the dielectric layer with the corresponding, opposite, reference marks of the control board.

При совмещении заменяют поля зрения микроскопа 10, 11 на поля зрения 12, 13 поворотом микроскопа по оси вращения 14, так что база совмещения 15 при повороте микроскопа остается неизменной. When combining, replace the field of view of the microscope 10, 11 with the field of view 12, 13 by rotating the microscope along the axis of rotation 14, so that the base of alignment 15 remains unchanged when the microscope is rotated.

Выбранная система знаков использует наибольшую из возможных базу совмещения, что повышает точность и производительность совмещения. The selected character system uses the largest possible combination base, which increases the accuracy and performance of the combination.

С этой целью знаки совмещения в виде крестов развернуты относительно координат подложки так, чтобы при наблюдении в микроскоп элементы знаков наблюдались параллельно вертикальной и горизонтальной осям полей зрения, что соответствует наилучшей аккомодации глаза при выполнении совмещения. To this end, alignment marks in the form of crosses are deployed relative to the coordinates of the substrate so that when observed through a microscope, the elements of the marks are observed parallel to the vertical and horizontal axes of the visual fields, which corresponds to the best accommodation of the eye when performing alignment.

После достижения совмещения реперных знаков диэлектрического трафарета с реперными знаками контрольной платы, контрольная плата заменяется на рабочую, далее процесс производится аналогично процессу при печати проводникового слоя. After achieving the combination of the reference marks of the dielectric stencil with the reference marks of the control board, the control board is replaced with a working one, then the process is carried out similarly to the process when printing the conductive layer.

Описываемая контрольная технологическая плата дает возможность непосредственно совмещать контрастные реперные знаки, выполненные на прозрачном основании с соответствующими реперными знаками рисунков диэлектрических и проводниковых трафаретов при использовании сквозной подсветки и выставлять держатель плат в место печати; поскольку реперные знаки на контрольной плате центрированы относительно центра контрольной платы и ее базового угла, а сама она по форме повторяет рабочую плату - это дает гарантию центрирования топологических слоев схемы в нужном, заранее рассчитанном месте рабочей платы. The described control technological board makes it possible to directly combine contrast reference marks made on a transparent base with the corresponding reference marks of dielectric and conductive stencils when using through backlighting and place the card holder in place for printing; since the reference marks on the control board are centered relative to the center of the control board and its base angle, and it repeats the working board in shape - this guarantees the centering of the topological layers of the circuit in the desired, previously calculated location of the working board.

Так как на плате нанесены знаки двух видов - это позволяет изготавливать многоуровневые толстопленочные микросборки. Since there are two types of signs on the board, this allows us to produce multi-level thick-film microassemblies.

Поскольку толщина технологической платы превышает толщину рабочей платы на величину зазора между рабочей платой и трафаретом, в процессе совмещения реперные знаки трафарета и контрольной платы оказываются одновременно в фокальной плоскости двупольного микроскопа. Since the thickness of the technological board exceeds the thickness of the working board by the size of the gap between the working board and the stencil, in the process of combining the reference marks of the stencil and the control board are simultaneously in the focal plane of a bipolar microscope.

Выбранная система знаков позволяет переводить совмещение с одной системы знаков на другую простым поворотом микроскопа вокруг оси вращения. The selected system of signs allows you to translate the combination from one system of signs to another by simply rotating the microscope around the axis of rotation.

В предлагаемом способе отпадает необходимость пробного нанесения и последующего стирания пасты на вспомогательной технологической пленке в момент изготовления толстопленочных печатных плат, а также в креплении и снятии вспомогательной технологической пленки, таким образом возрастает производительность изготовления толстопленочных печатных плат за счет сокращения времени на этих операциях. Кроме того, вследствие исключения операции пробного нанесения рисунка пастой на технологическую пленку экономятся материалы. То есть, данный способ более производителен и экономичен. In the proposed method, there is no need for a trial application and subsequent erasing of the paste on the auxiliary technological film at the time of manufacture of the thick-film printed circuit boards, as well as in the fastening and removal of the auxiliary technological film, thus increasing the production productivity of the thick-film printed circuit boards by reducing the time for these operations. In addition, due to the exclusion of the operation of the test application of the paste to the process film, materials are saved. That is, this method is more productive and economical.

Claims

TECHNOLOGICAL SUPPORT FOR MANUFACTURE OF MULTI-LEVEL THICK-FILM PRINTED BOARDS by means of screen printing, containing a transparent rigid base, the dimensions of which in plan are identical to the dimensions of the working substrate of the board, characterized in that, in order to increase the productivity of the process, two types of stationary reference marks are made in the base one image to another and corresponding reference marks on the stencils of the dielectric and conductive layers of the board, and the thickness of the base exceeds the thickness working substrate by the amount of clearance between the working substrate and the stencil.