RU2069456C1

RU2069456C1 - Printed circuit board

Info

Publication number: RU2069456C1
Application number: RU94039450A
Authority: RU
Inventors: Виктор Константинович Любимов; Валерий Анатольевич Бражник; Анатолий Андреевич Копылов; Владимир Иванович Кононенко; Алексей Алексеевич Шлыков
Original assignee: Виктор Константинович Любимов; Валерий Анатольевич Бражник; Анатолий Андреевич Копылов; Владимир Иванович Кононенко; Алексей Алексеевич Шлыков
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1996-11-20
Also published as: RU94039450A

Abstract

FIELD: radio engineering, in particular, manufacture of printed circuit boards on metal substrates and can be used in ratio engineering and instrumentation engineering. SUBSTANCE: printed circuit board uses an anodized dielectric substrate and a resistive layer and lands positioned on its surface. The novelty is in the fact that the substrate thickness equals 0.8 to 0.05 mm, substrate anode layer equals 80 to 100 um, and the resistive layer is made of cermet and its thickness h is selected from relationship: $$$, um, where: Uoper. - operating voltage, V; $$$ - surface resistivity of resistive layer, $$$, K- coefficient equal to 180 to 250 $$$. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к изготовлению печатных плат на металлических подложках, и может быть использовано в радиотехнике и приборостроении. The invention relates to electronics, in particular to the manufacture of printed circuit boards on metal substrates, and can be used in radio engineering and instrumentation.

Известна печатная плата, содержащая диэлектрическую подложку с расположенными на ее поверхности резисторами и рисунком проводников и контактных площадок [1]
В известной печатной плате диэлектрические подложки выполняются из стеклотекстолита, полиимида и т.д. При выполнении плат на таких подложках невозможно получить надежную работу схемы при рассеивании на проводниках токов больших мощностей.A known printed circuit board containing a dielectric substrate with resistors located on its surface and a pattern of conductors and contact pads [1]
In a known printed circuit board, dielectric substrates are made of fiberglass, polyimide, etc. When performing boards on such substrates, it is impossible to obtain reliable operation of the circuit when dissipating high power currents on conductors.

Известна печатная плата, содержащая подложку, выполненную из анодированного алюминия с расположенными на ее поверхности резисторами и рисунком проводников и контактных площадок [2]
Печатные платы на анодированных подложках позволяют получать схемы, работающие при больших мощностях без растрескивания материала подложки.A known printed circuit board containing a substrate made of anodized aluminum with resistors located on its surface and a pattern of conductors and pads [2]
Printed circuit boards on anodized substrates make it possible to obtain circuits operating at high powers without cracking the substrate material.

Задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в создании печатной платы, которая позволяет обеспечить надежную работу при прохождении и рассеивании на проводниках токов больших мощностей. The problem to be solved in the present invention is to create a printed circuit board, which allows for reliable operation during passage and dissipation of high power currents on conductors.

Поставленная задача решалась путем выбора соответствующего материала, из которого выполнены резистивный слой и рисунок схемы при одновременном упрощении технологии изготовления платы и повышении надежности ее работы. The problem was solved by selecting the appropriate material from which the resistive layer and the circuit pattern are made while simplifying the manufacturing technology of the board and increasing the reliability of its operation.

Поставленная техническая задача решалась следующим образом. На подложку из алюминия с аннодированным слоем Al₂O₃ методом вакуумно-термического осаждения наносится слой кермета. Толщина резистивного слоя рассчитывается следующим образом.The technical task was solved as follows. A cermet layer is deposited on an aluminum substrate with an anodized Al ₂ O ₃ layer by vacuum thermal deposition. The thickness of the resistive layer is calculated as follows.

(1)
где h толщина резистивного слоя, мкм,
U_раб. рабочее напряжение, B,
ρ_s удельное поверхностное сопротивление резистивного слоя, [Ом/□],,
K коэффициент, определяемый заданной мощностью и требуемой эффективностью рассеяния, [Вт•□/мкм],.

(one)
where h is the thickness of the resistive layer, microns,
U _slave. operating voltage, B,
ρ _s surface resistivity of the resistive layer, [Ohm / □] ,,
K is a coefficient determined by a given power and the required dissipation efficiency, [W • □ / μm] ,.

Опытным путем установлено, что К 180 250 Вт•□/мкм.. В дальнейшем изобретение подтверждается примером его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых: фиг. 1 изображает конструктивное выполнение печатной платы (вид сверху) с контактными площадками и резистивным слоем, фиг. 2 изображает конструктивное выполнение печатной платы (вид сбоку) с анодированной диэлектрической подложкой, контактными площадками и резистивным слоем. It was experimentally established that K 180 250 W • □ / μm .. In the future, the invention is confirmed by an example of its implementation and the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows a structural embodiment of a printed circuit board (top view) with contact pads and a resistive layer, FIG. 2 shows a structural embodiment of a printed circuit board (side view) with an anodized dielectric substrate, contact pads and a resistive layer.

Печатная плата содержит анодированную диэлектрическую подложку 1, расположенные на ее поверхности резистивный слой 2 и контактные площадки 3. Анодированная диэлектрическая подложка 1 содержит слой алюминия 4 с анодными слоями 5. В качестве анодных слоев 5 может использоваться Al₂O₃, а в качестве резистивного слоя 2 кермет РС 3710 с ρ_s= 100 Ом/□..The printed circuit board contains an anodized dielectric substrate 1, a resistive layer 2 and contact pads located on its surface 3. Anodized dielectric substrate 1 contains an aluminum layer 4 with anode layers 5. Al ₂ O ₃ can be used as anode layers 5, and as a resistive layer 2 cermet RS 3710 with ρ _s = 100 Ohm / □ ..

Для надежной работы печатной платы должно выполняться условие
P_нагр.≈P_раб. < P_пред., (2)
где P_нагр. удельная рассеиваемая мощность нагрева элемента, определяемая по формуле

где P_зад. заданная мощность, Вт,
a расстояние между контактными площадками, мкм,
b ширина элемента, мкм.For reliable operation of the printed circuit board, the condition
P _load ≈P _slave <P _previous , (2)
where P is the _load. specific power dissipation of the heating element, determined by the formula

where P _ass. set power, W
a the distance between the pads, microns,
b element width, microns.

Пример. Берут алюминиевую подложку толщиной 0,8 мм, ее анодируют до толщины 90 мкм, напыляют резистивный слой из сплава РС 3710 толщиной, выбираемой из соотношения (1). При U_раб. 220 B, ρ_s= 100 Ом/□, K = 200 Вт•□/мкм., получим h 2,4 мкм. Затем на резистивный слой вакуумно-термическим методом из W- испарителя наносят слой алюминия толщиной 1,5 2 мкм через контактную маску. В качестве подслоя используют слой ванадия толщиной 0,1 0,2 мкм. Подслой из ванадия осаждают через ту же маску вакуумно-термическим методом. Затем проводят отжиг резистивного слоя при температуре 400 450^oC на воздухе в течение 4 5 мин. В процессе отжига контролируется величина сопротивления. При предельно допустимой мощности P_пред. 20 Вт/см² и заданной мощности P_зад. 200 Вт из соотношения (3), если а 60 мм, b 30 мм, получим P_нагр. 12 Вт/см², т.е. соотношение (2) выполняется, что обеспечивает надежность печатной платы. Таким образом получают печатную плату, которая обеспечивает надежную работу при рассеивании большой мощности.Example. Take an aluminum substrate with a thickness of 0.8 mm, it is anodized to a thickness of 90 μm, a resistive layer of alloy PC 3710 is sprayed with a thickness selected from relation (1). When U _slave. 220 V, ρ _s = 100 Ohm / □, K = 200 W • □ / μm., We get h 2.4 μm. Then, an aluminum layer with a thickness of 1.5 to 2 μm through a contact mask is applied to the resistive layer by a vacuum-thermal method from a W-evaporator. As a sublayer, a vanadium layer with a thickness of 0.1 0.2 μm is used. The vanadium sublayer is precipitated through the same mask by the vacuum-thermal method. Then conduct annealing of the resistive layer at a temperature of 400 450 ^o C in air for 4 to 5 minutes During annealing, the resistance value is controlled. At the maximum permissible power P _before. 20 W / cm ² and a given power P _ass. 200 W from relation (3), if a 60 mm, b 30 mm, we obtain P _load. 12 W / cm ² , i.e. relation (2) is fulfilled, which ensures the reliability of the printed circuit board. Thus, a printed circuit board is obtained which ensures reliable operation with high power dissipation.

Claims

A printed circuit board containing an anodized dielectric substrate and a resistive layer and contact pads located on its surface, characterized in that the thickness of the anode layer of the substrate is 80 100 μm, and the resistive layer is made of cermet and its thickness h is selected from the following ratio

where U is the _slave operating voltage, W,
K coefficient equal to 180 250, W • □ / μm
ρ _s surface resistivity of the resistive layer, Ohm / □,