RU2386225C2 - Method of making printed circuit boards with built-in resistors - Google Patents
Method of making printed circuit boards with built-in resistors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386225C2 RU2386225C2 RU2008125209/09A RU2008125209A RU2386225C2 RU 2386225 C2 RU2386225 C2 RU 2386225C2 RU 2008125209/09 A RU2008125209/09 A RU 2008125209/09A RU 2008125209 A RU2008125209 A RU 2008125209A RU 2386225 C2 RU2386225 C2 RU 2386225C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistors
- built
- printed circuit
- photomask
- circuit boards
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии изготовления печатных плат и может быть использовано в электротехнической, радиотехнической, электронной промышленности и приборостроении при изготовлении двусторонних печатных плат.The invention relates to the technology of manufacturing printed circuit boards and can be used in the electrical, radio, electronics and instrumentation in the manufacture of double-sided printed circuit boards.
Известен способ изготовления печатной платы с теплоотводом, при котором на основание печатной платы, выполненное из алюминиевой пластины, осаждают на вакуумных распылительных установках изоляционный слой из системы Al-O-N и токопроводящий слой, наносят фотомаску, гальванически усиливают толщину токопроводящего слоя, удаляют фотомаску и дифференциальным травлением формируют проводящий рисунок [1].A known method of manufacturing a printed circuit board with a heat sink, in which an insulation layer from the Al-ON system and a conductive layer is deposited on a printed circuit board base made of an aluminum plate, vacuum mask is applied, a photomask is applied, the thickness of the conductive layer is galvanically increased, and the photomask is removed by differential etching form a conductive pattern [1].
Недостатками описанного способа являются: отсутствие сведений о возможности получения печатных плат с металлизированными отверстиями и возможности получения встроенных резисторов.The disadvantages of the described method are: the lack of information about the possibility of obtaining printed circuit boards with metallized holes and the possibility of obtaining built-in resistors.
Известен также способ изготовления печатных плат с встроенными резисторами, при котором в печатных платах, выполненных из материала FR4-ML, формируют отверстия, которые заполняют резистивной пастой, причем резистивная паста образует контакт с электрическими слоями печатной платы [2].There is also a known method of manufacturing printed circuit boards with built-in resistors, in which holes are formed in printed circuit boards made of FR4-ML material, which are filled with resistive paste, and the resistive paste forms contact with the electrical layers of the printed circuit board [2].
Недостаток способа в плохой теплопроводности FR4-ML и перегреве резисторов, находящихся в замкнутом объеме.The disadvantage of this method is the poor thermal conductivity of FR4-ML and overheating of resistors in a closed volume.
Таким образом, на основании двух источников [1, 2] можно говорить о возможности изготовления печатных плат с встроенными резисторами на основе использования в качестве основания печатной платы металлической пластины с последующим покрытием поверхности платы и стенок отверстия изоляционным слоем, нанесении токопроводящего слоя на поверхность платы и стенки монтажных отверстий и формировании проводящего рисунка схемы.Thus, on the basis of two sources [1, 2], one can talk about the possibility of manufacturing printed circuit boards with built-in resistors based on the use of a metal plate as the base of the printed circuit board, followed by coating the surface of the board and hole walls with an insulating layer, applying a conductive layer to the surface of the board and wall mounting holes and the formation of a conductive pattern drawing.
В основу изобретения положена задача создания способа изготовления печатных плат со встроенными резисторами, который позволил бы увеличить мощность теплового рассеяния встроенных в печатные платы резисторов, а также улучшить отвод тепла от элементов, монтируемых на печатной плате.The basis of the invention is the creation of a method of manufacturing printed circuit boards with built-in resistors, which would increase the heat dissipation power of the resistors built into the printed circuit boards, as well as improve heat dissipation from elements mounted on the printed circuit board.
Поставленная задача решается тем, что в качестве изоляционного слоя используют нитрид алюминия, встроенные резисторы размещают в отверстиях с нанесенным изоляционным слоем нитрида алюминия на стенках отверстий, а токопроводящий слой осаждают также на торцы встроенных резисторов.The problem is solved in that aluminum nitride is used as an insulating layer, built-in resistors are placed in holes with an applied aluminum nitride insulating layer on the walls of the holes, and the conductive layer is also deposited on the ends of the built-in resistors.
Формирование проводящего рисунка схемы осуществляют путем нанесения фотомаски, гальванического усиления толщины проводящего слоя, осаждения защитного металлорезиста, удаления фотомаски и травления проводящего слоя с пробельных мест, либо сначала усиливают гальванически токопроводящий слой, наносят фотомаску на контактные площадки, проводники и места расположения торцов встроенных резисторов, вытравливают токопроводящий слой с пробельных мест, удаляют фотомаску, наносят защитную паяльную маску и облуживают контактные площадки и стенки монтажных отверстий.Formation of the conductive pattern of the circuit is carried out by applying a photomask, galvanically enhancing the thickness of the conductive layer, depositing a protective metal resist, removing the photomask and etching the conductive layer from the gap places, or first galvanically conductive layer is reinforced, the photomask is applied to the contact pads, conductors and the locations of the ends of the built-in resistors, the conductive layer is etched from whitespace, the photomask is removed, a protective solder mask is applied and the contact pads and Enki mounting holes.
На чертеже показана схема изготовления двусторонних печатных плат по предлагаемому способу, которая имеет два варианта формирования проводящего рисунка схемы. Тонкими линиями изображено то, что совпадает с прототипом или аналогом, а толстыми линиями - отличающиеся операции и сечения.The drawing shows a diagram of the manufacture of double-sided printed circuit boards according to the proposed method, which has two options for forming a conductive pattern. Thin lines depict what coincides with the prototype or analogue, and thick lines represent different operations and sections.
Процесс изготовления двусторонних печатных плат по предлагаемому способу включает следующие операции: получение заготовки 1, сверление монтажных отверстий и отверстий под встроенные резисторы 2, нанесение слоя нитрида алюминия 3, заполнение отверстий резистивной пастой для формирования встроенных резисторов 4, нанесение на поверхность штаты, торцы встроенных резисторов и стенки монтажных отверстий токопроводящего слоя 5, нанесение защитного рисунка 6, гальваническое наращивание токопроводящего слоя 7, нанесение защитного металлорезиста травления 8, удаление защитного рисунка и токопроводящего слоя с пробельных мест 9, гальваническое наращивание токопроводящего слоя 10, нанесение защитного рисунка на токопроводящий слой 11, вытравливание токопроводящего слоя с пробельных мест и удаление защитного рисунка 12, нанесение защитной маски под пайку 13, облуживание контактных площадок 14.The manufacturing process of double-sided printed circuit boards according to the proposed method includes the following operations: obtaining a
Пример процесса изготовления двусторонних печатных плат со встроенными резисторами реализуется в следующей последовательности. Из листов металла с высокой теплопроводностью, например меди марки М0, на операции 1 нарезаются заготовки 15 нужного размера. В заготовках в соответствии с чертежом платы на операции 2 сверлятся монтажные отверстия 16 и отверстия под встроенные резисторы 17. Затем на операции 3 на поверхность заготовки с просверленными отверстиями осаждается слой нитрида алюминия 18 толщиной 3…5 мкм методом реактивного ВЧ-магнетронного распыления на установке вакуумного напыления УРМЗ.297.014. Слой нитрида алюминия обладает высокими диэлектрическими свойствами: удельное сопротивление RS=1014 Ом·см [3] и высокой теплопроводностью . Это позволяет эффективно отводить тепло от резистора в металлическое основание 15.An example of the manufacturing process of double-sided printed circuit boards with integrated resistors is implemented in the following sequence. From sheets of metal with high thermal conductivity, for example, M0 grade copper, in
На операции 4 отверстие 17, стенки которого покрыты слоем нитрида алюминия, заполняют резистивной пастой 19. Формируется резистор, сопротивление которого согласно [2] вычисляется по формулеIn operation 4, the
где Н - толщина металлического основания, мм;where H is the thickness of the metal base, mm;
D - диаметр отверстия, мм;D is the diameter of the hole, mm;
ρ - удельное сопротивление резистивной пасты, Ом·мм;ρ is the resistivity of the resistive paste, Ohm · mm;
π=3,14 - константа.π = 3.14 is a constant.
Подбором толщины металлического основания Н, диаметра отверстия D и удельного сопротивления резистивной пасты ρ можно в широких пределах варьировать значение получаемого сопротивления.By selecting the thickness of the metal base N, the hole diameter D and the resistivity of the resistive paste ρ, the value of the obtained resistance can be varied over a wide range.
При формировании резистора в отверстиях основания, выполненного из стеклотекстолита марки FR-4, как заявлено в [2], теплопередача от резистора в материал основания будет плохой, так как коэффициент теплопередачи равен . В то же время у нитрида алюминия , а у металлического основания из меди . Поэтому резисторы, размещенные в отверстиях основания из металла, могут рассеивать большую мощность, обеспечивая высокую теплонапряженность печатной платы.When forming a resistor in the holes of the base made of FR-4 fiberglass, as stated in [2], the heat transfer from the resistor to the base material will be poor, since the heat transfer coefficient is . At the same time, aluminum nitride , and at the metal base of copper . Therefore, resistors located in the holes of the base of the metal can dissipate a lot of power, providing high thermal stress of the printed circuit board.
Для обеспечения электрического контакта с элементами рисунка печатной платы на поверхность печатной платы, стенки монтажных отверстий 16 и торцы резистора 19 на операции 5 осаждают пленку меди 20 на установке вакуумного напыления УРМЗ.297.014 методом реактивного ВЧ-магнетронного распыления. Толщина пленки 5…8 мкм. Она усиливается за счет гальванического наращивания токопроводящего слоя 21 до толщины 25…30 мкм. С помощью фоторезиста формируется защитный рисунок 22, который защищает слой меди в процессе травления меди с пробельных мест, либо который оставляет открытыми участки для гальванического осаждения меди и наращивания защитного металлорезиста травления 23.To ensure electrical contact with the elements of the printed circuit board image on the surface of the printed circuit board, the walls of the
Удаляют защитный рисунок 22 и производят травление токопроводящего слоя 20 с тех мест, которые не защищены слоем металлорезиста 23, или сначала стравливают токопроводящие слои 20 и 21 на пробельных местах, не защищенных защитным рисунком 22. Потом наносят защитную маску под пайку 24. Контактные площадки покрывают финишным покрытием 25, обеспечивая хорошую паяемость печатной платы.The protective figure 22 is removed and the
Проверка способа осуществлялась с использованием базового (типового) технологического оборудования для изготовления двусторонних печатных плат, двух установок вакуумного напыления УРМЗ.297.014, реализующих метод реактивного ВЧ-магнетронного распыления, для реализации операций 3 и 5 и установки дозированной подачи резистивной пасты для операции 4.Testing of the method was carried out using basic (standard) technological equipment for the manufacture of double-sided printed circuit boards, two vacuum deposition units URMZ.297.014, which implements the method of reactive RF magnetron sputtering, for
Для эксперимента была выбрана плата с металлическим основанием из меди толщиной 2,0 мм с монтажными отверстиями диаметром 0,8 мм и отверстиями под резисторы диаметром 0,4 мм. Класс точности печатных плат соответствовал 3-4 классу. Размер печатных плат не превышал 130Ч130 мм и ограничивался размером места расположения мишени.For the experiment, a board with a metal base of copper 2.0 mm thick with mounting holes with a diameter of 0.8 mm and holes for resistors with a diameter of 0.4 mm was chosen. The accuracy class of printed circuit boards corresponded to 3-4 class. The size of the printed circuit boards did not exceed 130 × 130 mm and was limited by the size of the location of the target.
После загрузки платы в установку напыления УРМЗ.297.014 производили осаждение нитрида алюминия на всю поверхность платы и стенки отверстия толщиной 3…5 мкм. Толщину измеряли в процессе напыления частотным методом.After loading the board into the deposition unit URMZ.297.014, aluminum nitride was deposited on the entire surface of the board and the hole wall with a thickness of 3 ... 5 μm. Thickness was measured during the spraying process using the frequency method.
Заполнение отверстий резистивной пастой производили на установке «ТРАССА-4304». Требуемый диапазон величин сопротивлений резисторов обеспечивался необходимым диаметром отверстия и величиной удельного сопротивления резистивной пасты. Так при диаметре отверстия 0,4 мм и удельном сопротивлении резистивной пасты 25 Ом·мм величина сопротивления резистора будет составлятьThe holes were filled with resistive paste on the TRASSA-4304 installation. The required range of resistor values was provided by the required hole diameter and the resistivity of the resistive paste. So with a hole diameter of 0.4 mm and a resistivity of the resistive paste of 25 Ohm · mm, the resistance value of the resistor will be
Нанесение токопроводящего медного слоя 20 производили на установке вакуумного напыления УРМЗ.297.014. Толщина слоя 5…8 мкм. Контроль осуществлялся в процессе напыления частотным методом.The
Далее платы обрабатывались по всему циклу.Next, the boards were processed throughout the cycle.
Изготовленные печатные платы с встроенными резисторами проверены на соответствие требованиям ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. Общие технические условия» и проконтролированы на стабильность сохранения значений сопротивлений в течение продолжительной эксплуатации при условии 10-кратной перегрузки. Проведенные испытания изготовленных печатных плат подтвердили их высокое качество при сохранении требуемых конструктивно-технологических характеристик.Fabricated printed circuit boards with built-in resistors are tested for compliance with the requirements of GOST 23752-79 “Printed circuit boards. General technical conditions ”and are controlled for the stability of the preservation of resistance values during continuous operation under the condition of 10-fold overload. The tests of the manufactured printed circuit boards confirmed their high quality while maintaining the required structural and technological characteristics.
Использование изобретения дает следующий эффект по сравнению с прототипом: увеличение мощности рассеивания резистора на плате по предложенному техническому решению в 10 раз по сравнению с вариантом размещения резистора в отверстии платы, изготовленной из FR-4, с аналогичными параметрами.Using the invention gives the following effect compared to the prototype: increasing the dissipation power of the resistor on the board according to the proposed technical solution by 10 times compared with the option of placing the resistor in the hole of the board made of FR-4, with similar parameters.
Источники информацииInformation sources
1. Способ изготовления печатной платы с теплоотводом. Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Leiterplatte: Заявка 19641397 A1 Германия, МПК6 H05k 1/05 / Reiter Martino, Wolkers Lutz, Brikholtz Peter; Siemens AG. - №196413974; заявл. 27.9.96; опубл. 2.4.98.1. A method of manufacturing a printed circuit board with a heat sink. Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Leiterplatte: Application 19641397 A1 Germany, IPC 6 H05k 1/05 / Reiter Martino, Wolkers Lutz, Brikholtz Peter; Siemens AG. - No. 196413974; declared 9/9/96; publ. 2.4.98.
2. Внедренные сопротивления в отверстиях печатных плат. Innenlegende Widerstände in Borungen von Leiterplate: Заявка 10015269 A1 Германия, МПК7 H05k 1/16 / Crasser Eduard, Katzir Helmut; Siemens AG - №10015269; заявл. 28.3.2000; опубл. 28.6.2001 (прототип).2. The embedded resistance in the holes of the printed circuit boards. Innenlegende Widerstände in Borungen von Leiterplate: Application 10015269 A1 Germany, IPC 7 H05k 1/16 / Crasser Eduard, Katzir Helmut; Siemens AG - No. 10015269; declared 28.3.2000; publ. 06.26.2001 (prototype).
3. Добрынин А.В., Казаков Н.П., Найда Г.А., Родденежный Е.Н. и др. Нитрид алюминия в электронной технике // Зарубежная электроника. М., Вып.4, 1989, с.44-84.3. Dobrynin A. V., Kazakov N. P., Naida G. A., Roddenezhny E. N. et al. Aluminum nitride in electronic technology // Foreign Electronics. M., Issue 4, 1989, pp. 44-84.
4. Свойства элементов, Ч.2. Химические свойства. Справочник / Антонова Н.Н., Брахнова И.Т., Борисова А.Л. и др. Под ред. Г.В.Самеонова. М. Металлургия, 1976. 384 с.4. Properties of elements, Part 2. Chemical properties. Reference / Antonova N.N., Brakhnova I.T., Borisova A.L. et al. Ed. G.V.Sameonova. M. Metallurgy, 1976.338 s.
5. Лысов В., Кочергин В. Печатные платы с металлическим основанием // Печатный монтаж, №3, 2007, с.23.5. Lysov V., Kochergin V. Printed circuit boards with a metal base // Printed mounting, No. 3, 2007, p.23.
6. Кухлинг X. Справочник по физике. Перевод с нем. под ред. Е.М.Лейкина. М., Мир, 1985, табл.28.6. Kuhling X. Handbook of Physics. Translation from it. under the editorship of E.M. Leikina. M., Mir, 1985, table 28.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008125209/09A RU2386225C2 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | Method of making printed circuit boards with built-in resistors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008125209/09A RU2386225C2 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | Method of making printed circuit boards with built-in resistors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008125209A RU2008125209A (en) | 2009-12-27 |
RU2386225C2 true RU2386225C2 (en) | 2010-04-10 |
Family
ID=41642501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008125209/09A RU2386225C2 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | Method of making printed circuit boards with built-in resistors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386225C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477029C2 (en) * | 2011-01-12 | 2013-02-27 | Евгений Васильевич Савлев | Method for manufacturing printed circuit boards for light diodes |
RU2543518C1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания РМТ"(ООО"РМТ") | Method of production of double-sided printed board |
RU2765105C1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-01-25 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» | Method for manufacturing high-frequency printed circuit boards |
-
2008
- 2008-06-23 RU RU2008125209/09A patent/RU2386225C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛЫСОВ В., КОЧЕРГИН В. Печатные платы с металлическим основанием. Печатный монтаж, 2007, №3, с.23. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477029C2 (en) * | 2011-01-12 | 2013-02-27 | Евгений Васильевич Савлев | Method for manufacturing printed circuit boards for light diodes |
RU2543518C1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания РМТ"(ООО"РМТ") | Method of production of double-sided printed board |
RU2765105C1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-01-25 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» | Method for manufacturing high-frequency printed circuit boards |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008125209A (en) | 2009-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2872391A (en) | Method of making plated hole printed wiring boards | |
CN108990279B (en) | Manufacturing method of PCB back drilling hole | |
TWI657729B (en) | Via in a printed circuit board | |
EP1096838A2 (en) | Nanolaminated thin film circuitry materials | |
JP2005142523A (en) | Method of manufacturing printed circuit board including buried resistor | |
US20060124583A1 (en) | Method for the manufacture of printed circuit boards with plated resistors | |
US10820420B2 (en) | Printed circuit boards with thick-wall vias | |
KR20100065690A (en) | A printed circuit board comprising a plating-pattern buried in via and a method of manufacturing the same | |
RU2386225C2 (en) | Method of making printed circuit boards with built-in resistors | |
KR100752017B1 (en) | Manufacturing Method of Printed Circuit Board | |
US20040245210A1 (en) | Method for the manufacture of printed circuit boards with embedded resistors | |
CN101321436A (en) | Method of producing printed circuit board incorporating resistance element | |
KR20170138220A (en) | High-current transfer methods utilizing the printed circuit board | |
KR102198712B1 (en) | Printed circuit board for improving PIMD characteristics and manufacturing method thereof | |
TW200904281A (en) | Circuit pattern design method using conductive coating paint and printed circuit board | |
KR100593211B1 (en) | Method for manufacturing through hole electrode for wafer | |
US20090283305A1 (en) | Tin-silver compound coating on printed circuit boards | |
RU2307486C1 (en) | Method for manufacturing electronic boards | |
KR20100091368A (en) | Circuit board having the method of coating and coating layer of circuit board | |
RU2395938C1 (en) | Method for manufacturing of printed circuit boards | |
KR100483623B1 (en) | Printed circuit board with buried resistor, preparing and optimizing method for the same | |
US20040079643A1 (en) | Method for manufacturing wiring substrates | |
JP2001230508A (en) | Via hole of strip line structure and its manufacturing method | |
KR101553462B1 (en) | double-sided flexible printed circuit board manufacturing method | |
JP2024011152A (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus of printed wiring board |