RU221441U1

RU221441U1 - Конструкция печатной платы с металло-эпоксидным заполнением переходных отверстий для снижения теплового сопротивления

Info

Publication number: RU221441U1
Application number: RU2023120665U
Authority: RU
Inventors: Евгений Матвеевич Савченко; Алексей Владимирович Вагин; Андрей Анатольевич Пронин; Александр Дмитриевич Першин
Filing date: 2023-08-07
Publication date: 2023-11-07

Abstract

Полезная модель относится к печатным платам и может быть использована в радиоэлектронной промышленности, приборостроении и вычислительной технике. Технический результат - повышение отвода тепла печатной платы от смонтированных на монтажной поверхности платы тепловыделяющих элементов электронной компонентной базы, например, от монолитных интегральных схем. Технический результат достигается тем, что в металлизированной стеклотекстолитовой печатной плате для монтажа монолитной интегральной схемы металлизированные переходные отверстия в месте расположения монтажной площадки заполнены пастой на основе эпоксидной смолы. В отверстиях размещены медные шарики с диаметром, равным диаметру металлизированных отверстий и толщине платы после металлизации отверстий. При этом со сторон монтажных поверхностей к плате присоединена медная фольга. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к печатным платам и может быть использована в радиоэлектронной промышленности, приборостроении и вычислительной технике.

Известна металлизированная печатная плата с заполненными пастой переходными отверстиями (Патент РФ №2619913, опубл. 19.05.2017). Данное техническое решение предотвращает уход припоя в переходные отверстия посадочного места электронной компонентной базы (ЭКБ) с матричным расположением выводов высокой плотности, но не направлено на улучшение теплоотвода, например, от монолитных интегральных схем (МИС).

Известна металлизированная печатная плата с заполненными гальванической медью переходными отверстиями (Балашов И.Ю. Исследование новых технологических операций при изготовлении прецизионных печатных плат // Всероссийская научно-техническая конференция студентов. Студенческая научная весна. Машиностроительные технологии. - 2012. - С. 13). Данное техническое решение направлено на предотвращение ухода припоя в переходные отверстия. Недостатком метода является сложность реализации данного процесса, а именно: длительное время заполнения сквозных переходных отверстий гальванической медью и сложное управление физико-химическим процессом осаждения.

Известны печатные платы, где металлизированные переходные отверстия заполнены эпоксидным полимером, идентичным входящему в состав базовых материалов для изготовления стеклотекстолитовой платы (Обеспечение качества переходных отверстий коммутационной платы с высокой плотностью проводящего рисунка / Ж.А. Миронова, Д.Д. Карягина, Б.В. Владимиров, А.В. Павлов // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. - 2015. - Т. 2, №4. - С. 87-91. - EDN UZETJK). Данное техническое решение предотвращает уход припоя в переходные отверстия при пайке СВЧ МИС, но не направлено на улучшение теплоотвода.

Известны печатные платы с заполненными металлизированными переходными отверстиями герметизирующим составом, а также техническое решение заполнения этих отверстий (The process and pastes for the via hole plugging of HDI PCBs Manfred Suppa Lackwerke Peters GmbH p Co KG, Kempen, Germany, Volume 34, Number 1, 2008, p. 25-31). Данное техническое решение предотвращает уход припоя в переходные отверстия при пайке СВЧ МИС, но не направлено на улучшение теплоотвода.

Ближайшим техническим решением является металлизированная стеклотекстолитовая плата с переходными отверстиями, заполненными пастой на основе эпоксидной смолы, в которой поверхность металлизированной платы на уровне открытой поверхности заполненных пастой отверстий металлизирована медью (Савенко С. Технология и оборудование для заполнения отверстий эпоксидными пастами / С.Савенко // Технологии в электронной промышленности. - 2013. - №7(67). - С. 50-53. - EDN RPZLTH).

Данное техническое решение предотвращает уход припоя в переходные отверстия посадочного места ЭКБ, но не направлено на улучшение теплоотвода от смонтированных на монтажной поверхности платы тепловыделяющих элементов ЭКБ, в т.ч. от МИС, из-за низкого значения теплопроводности эпоксидной смолы.

Техническим результатом полезной модели является повышение отвода тепла печатной платой от смонтированных на монтажной поверхности платы тепловыделяющих элементов ЭКБ, например от МИС.

Технический результат обеспечивается металлизированной стеклотекстолитовой платой с металлизированными переходными отверстиями, заполненными пастой на основе эпоксидной смолы, причем в отверстиях размещены медные шарики, диаметр которых равен толщине платы. Конструкция печатной платы с металло-эпоксидным заполнением переходных отверстий обеспечивает существенное снижение теплового сопротивления платы.

Снижение теплового сопротивления печатной платы происходит за счет размещения в отверстиях шариков из меди, теплопроводность которой приблизительна равна 400 Вт/ м⋅К, в то время как теплопроводность пасты равна 4 Вт/ м⋅К. При выборе размеров отверстия и толщины платы после металлизации отверстий, равных диаметру шариков, обеспечивается максимальное замещение в отверстиях пасты медью.

Конструкция печатной платы иллюстрирована на фигуре, где:

1 - стеклотекстолитовая плата;

2 - медная металлизация поверхности платы;

3 - медь, осажденная при металлизации переходного отверстия;

4 - паста на основе эпоксидной смолы;

5 - медный шарик.

На фигуре представлена стеклотекстолитовая печатная плата для монтажа монолитной интегральной схемы. В плате, в месте расположения монтажной площадки, выполнены переходные отверстия. Толщина платы после металлизации отверстий равна 0,6 мм. Диаметр металлизированных отверстий равен 0,6 мм. Отверстия, с размещенными в них медными шариками с диаметром 0,6 мм, заполнены пастой на основе эпоксидной смолы. Со сторон монтажной поверхности к плате присоединена медная фольга.

Для подтверждения результатов заявляемой полезной модели были проведены сравнения внутреннего теплового сопротивления плат без заполненных переходных отверстий, с заполненными эпоксидной смолой переходными отверстиями и с заполненными эпоксидной смолой переходными отверстиями с размещенными в них медными шариками.

Проверка внутреннего теплового сопротивления плат проводилась на установке измерения теплового сопротивления ИВТС-1 в соответствии с ГОСТ 57967-2017.

Среднеарифметические значения величины внутреннего теплового сопротивления платы от источника тепла с площадью 0,12 см²: без заполнения отверстий - 1,8°С/Вт; с отверстиями, заполненными эпоксидной смолой -1,6°С/Вт; с отверстиями со вставленными медными шариками и заполненными эпоксидной смолой в соответствии с полезной моделью -0,9°С/Вт.

Claims

Металлизированная стеклотекстолитовая печатная плата для монтажа монолитной интегральной схемы с металлизированными переходными отверстиями в месте расположения монтажной площадки, заполненными пастой на основе эпоксидной смолы, в которых размещены медные шарики с диаметром, равным диаметру металлизированных отверстий и толщине платы после металлизации отверстий, при этом со сторон монтажных поверхностей к плате присоединена медная фольга.