RU2600113C2

RU2600113C2 - Method for manufacturing printed circuit boards

Info

Publication number: RU2600113C2
Application number: RU2014102895/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иосифович Бусько
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2016-10-20
Also published as: RU2014102895A

Abstract

FIELD: radio engineering and electronics.

SUBSTANCE: invention relates to electronics and radio engineering and is intended for use in production of printed circuit boards and instruments. Proposed method of making printed-circuit boards on the time of the metal substrate using electroplated photolithography depositing top copper layer and layer of precision mounting transition contact elements. Then formed elements level with upper end of transient contact elements are applied electro-conductive thermoplastic material and plated by increasing the second switching layer. On completion of formation of all layers of the board melted thermoplastic material, and is placed into its place thermosetting dielectric, time is then separated metal substrate from finished printed circuit board.

EFFECT: simplified technology of manufacturing of printed circuit boards and reduced labor intensity, as well as reduced losses of metal.

1 cl

Description

Изобретение относится к области электроники и радиотехники и предназначено для использования в производстве печатных плат и приборов.The invention relates to the field of electronics and radio engineering and is intended for use in the manufacture of printed circuit boards and devices.

Известен способ (Патент РФ №2336668, Н05К 3/00, 2008), где проводят фрезерование рельефного изображения схемы в виде углублений в диэлектрическом основании заготовки, металлизацию углублений путем последовательного нанесения химического и электрохимического слоев меди, сплава олово-свинец, экранирующего вещества, избирательного травления слоев металла и удаления экранирующего вещества и повторяющегося варьирования подобных операций до получения необходимой структуры, заканчивая оплавлением и пропиткой печатной платы.The known method (RF Patent No. 2336668, H05K 3/00, 2008), where they perform milling of the relief image of the circuit in the form of recesses in the dielectric base of the workpiece, metallization of the recesses by successive deposition of chemical and electrochemical layers of copper, a tin-lead alloy, a screening agent, selective etching of metal layers and the removal of shielding material and the repeated variation of such operations to obtain the necessary structure, ending with fusion and impregnation of the printed circuit board.

Указанный способ изготовления печатных плат при хорошем качестве плат отличается высокой сложностью и трудоемкостью процесса и невозможностью изготовления слоев более двух. Механическое фрезерование в диэлектрической заготовке изображения электрической схемы требует применения высокоточного дорогостоящего оборудования. Способ включает операции химического травления металлических слоев, что приводит к накоплению вредных отходов и к необходимости их обезвреживания и утилизации.The specified method of manufacturing printed circuit boards with good quality boards is characterized by high complexity and laboriousness of the process and the inability to manufacture layers of more than two. Mechanical milling in a dielectric blank of an electric circuit image requires the use of high-precision expensive equipment. The method includes the operation of chemical etching of metal layers, which leads to the accumulation of harmful waste and the need for their disposal and disposal.

Известен способ (Патент РФ №2072122, H05K 3/02, 1997), взятый за прототип, в котором на временную металлическую подложку последовательно наносят адгезионный слой сложного состава и металлическую фольгу, формируют в фольге рисунок схемы, переносят и закрепляют рисунок схемы на диэлектрическом основании, формируют рисунок схемы лазерным лучом, а закрепление рисунка схемы на диэлектрическом основании проводят путем нанесения на его поверхность в местах расположения элементов схемы еще одной адгезионной композиции другого сложного состава.The known method (RF Patent No. 2072122, H05K 3/02, 1997), taken as a prototype, in which an adhesive layer of a complex composition and a metal foil are successively applied to a temporary metal substrate, a circuit pattern is formed in the foil, the circuit pattern is transferred and fixed on a dielectric base form a pattern with a laser beam, and fixing the pattern on a dielectric base is carried out by applying another adhesive composition of another complex composition to the surface of the circuit in the locations of the circuit elements.

Недостатком данного способа является использование металлической фольги в качестве исходного материала, применение двух различных по составу адгезионных композиций, использование сложного и дорогостоящего лазерного оборудования, а также невозможность изготовления числа слоев рисунка схемы больше одного. При этом необходимо отметить потери металла в процессе удаления части медной фольги с пробельных мест, так как занимаемая элементами рисунка площадь всегда меньше площади пробельных мест.The disadvantage of this method is the use of metal foil as a starting material, the use of two adhesive compositions with different compositions, the use of complex and expensive laser equipment, and the inability to produce the number of layers of the pattern of the scheme is more than one. In this case, it is necessary to note the loss of metal in the process of removing part of the copper foil from whitespace, since the area occupied by the elements of the picture is always less than the space of whitespace.

Технической задачей заявляемого способа является снижение трудоемкости и упрощение технологии за счет отказа от использования сложного и дорогостоящего технологического оборудования, а также снижение потерь металла за счет применения аддитивной технологической схемы изготовления печатных плат.The technical task of the proposed method is to reduce the complexity and simplification of the technology due to the rejection of the use of complex and expensive technological equipment, as well as the reduction of metal losses through the use of an additive technological scheme for the manufacture of printed circuit boards.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе изготовления печатных плат, включающем нанесение на временную металлическую подложку металлических и диэлектрических слоев, причем на металлической подложке формируют диэлектрический слой фоторезиста в виде негативного рисунка прецизионного верхнего монтажного слоя печатной платы, в пробельные места подложки гальваническим путем осаждают прецизионный верхний монтажный слой меди, наносят диэлектрический слой фоторезиста в виде негативного рисунка переходных контактных элементов и гальваническим путем осаждают переходные контактные элементы, удаляют оба слоя фоторезиста, а на освободившееся место наносят слой электропроводящего термопластичного материала вровень с верхним окончанием переходных контактных элементов, формируют изолирующий негативный рисунок второго слоя и гальванически осаждают второй слой в пробельные места, операции нанесения контактных слоев и последующих слоев рисунка схемы повторяют нужное число раз, по завершении формирования слоев термопластичный электропроводящий материал удаляют, а освободившееся пространство заполняют термореактивным диэлектриком, а временную металлическую подложку отделяют от готовой печатной платы.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in a method for manufacturing printed circuit boards, comprising applying metal and dielectric layers to a temporary metal substrate, the dielectric layer of the photoresist being formed on the metal substrate in the form of a negative pattern of the precision upper mounting layer of the printed circuit board, and they are deposited in galvanic paths of the substrate precision upper mounting layer of copper, a photoresist dielectric layer is applied in the form of a negative pattern of transition contact ele coping and galvanically precipitating transition contact elements, remove both layers of the photoresist, and apply a layer of electrically conductive thermoplastic material to the vacant spot flush with the upper end of the transition contact elements, form an insulating negative pattern of the second layer and galvanically deposit the second layer in the gap places, operations of applying contact layers and subsequent layers of the circuit drawing, repeat the desired number of times, upon completion of the formation of layers of thermoplastic electrically conductive material Dahl, and vacant space is filled with a thermoset dielectric and temporary metal substrate is separated from the finished printed circuit board.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример №1Example No. 1

На полированной подложке из титана методом фотолитографии формируют негативный рисунок верхнего прецизионного слоя схемы. В пробельные места гальваническим методом осаждают верхний прецизионный слой меди 10 мкм. Методом фотолитографии формируют негативный рисунок переходных контактных элементов. В пробельные места гальванически осаждают слой меди 20 мкм переходных контактных элементов. После этого удаляют оба слоя фоторезиста, а на освободившееся место наносят слой электропроводящего термопластичного материала, состоящего из парафина, полиэтиленового воска и графита, вровень с верхним окончанием контактных элементов. Затем формируют изолирующий негативный рисунок фоторезиста и гальванически осаждают в пробельные места слой меди 35 мкм, образующий второй коммутационный слой платы, и удаляют фоторезист. Далее операции повторяют необходимое число раз в зависимости от сложности электрической схемы. После этого выплавляют электропроводящий термопластичный материал при температуре 200°C, а освободившееся место заполняют термореактивным эпоксидным компаундом. Отделяют готовую печатную плату от временного металлического основания путем нагрева до температуры 200°C и резкого охлаждения.A negative pattern of the upper precision layer of the circuit is formed on a polished titanium substrate by photolithography. An upper precision copper layer of 10 μm is precipitated into the spaces by galvanic method. A negative pattern of transition contact elements is formed by photolithography. A layer of copper of 20 microns of transition contact elements is galvanically deposited in the gaps. After that, both layers of the photoresist are removed, and a layer of electrically conductive thermoplastic material, consisting of paraffin, polyethylene wax and graphite, is flush with the upper end of the contact elements. Then, an insulating negative pattern of the photoresist is formed and a 35 μm copper layer, forming the second switching layer of the board, is galvanically deposited in the spaces and the photoresist is removed. Next, the operations are repeated as many times as necessary, depending on the complexity of the electrical circuit. After that, the electrically conductive thermoplastic material is melted at a temperature of 200 ° C, and the vacant space is filled with a thermosetting epoxy compound. The finished printed circuit board is separated from the temporary metal base by heating to a temperature of 200 ° C and quenching.

Пример №2Example No. 2

На полированной подложке из нержавеющей стали в соответствии с примером №1 формируют верхний прецизионный слой платы и слой контактных элементов с нанесенным в свободные места термопластичным электропроводящим материалом. На поверхность термопластичного электропроводящего материала наносят изоляционное негативное изображение второго коммутационного слоя гальваностойкой краски методом шелкографии и осаждают гальванический слой меди 25 мкм. Слой краски удаляют и наносят термопластичный электропроводящий материал вровень с верхним уровнем слоя меди. Далее повторяют операции до получения нужного числа коммутационных слоев. Готовую плату отделяют от подложки из нержавеющей стали методом термоудара.On the polished stainless steel substrate in accordance with example No. 1, the upper precision layer of the board and the layer of contact elements with a thermoplastic electrically conductive material deposited in free places are formed. On the surface of the thermoplastic electrically conductive material, an insulating negative image of the second switching layer of the galvanic-resistant paint is applied by silk-screen printing and a galvanic copper layer of 25 μm is deposited. The paint layer is removed and a thermoplastic electrically conductive material is applied flush with the upper level of the copper layer. Next, repeat the operation to obtain the desired number of switching layers. The finished board is separated from the stainless steel substrate by thermal shock.

Как следует из примеров, предлагаемый способ изготовления печатных плат позволяет снизить трудоемкость и существенно упростить технологию изготовления. Особенно этот эффект проявляется при увеличении числа слоев печатных плат. Экономия металла и других ресурсов заключается в применении аддитивного наращивания слоев схемы гальваническим методом. Снижение трудоемкости достигается исключением операций нанесения адгезионных слоев и приготовления адгезионных композиций, а также длительной лазерной обработки слоев плат со сложным рисунком. Упрощение технологии обеспечивается исключением использования сложного технологического оборудования. Исключение применения фольги и изготовление печатных плат аддитивным методом гальванического выращивания элементов схемы приводит к снижению потерь металла не менее чем в два раза, а также к упрощению технологии и снижению трудоемкости.As follows from the examples, the proposed method for the manufacture of printed circuit boards can reduce the complexity and significantly simplify the manufacturing technology. This effect is especially evident when the number of layers of printed circuit boards increases. The saving of metal and other resources is the use of additive build-up of the layers of the circuit by the galvanic method. Reducing the complexity is achieved by eliminating the operations of applying adhesive layers and preparing adhesive compositions, as well as lengthy laser processing of layers of boards with a complex pattern. Simplification of technology is ensured by the use of sophisticated technological equipment. The exclusion of the use of foil and the manufacture of printed circuit boards by the additive method of galvanic growth of circuit elements leads to a reduction in metal losses by at least two times, as well as to simplify the technology and reduce the complexity.

Кроме того, предложенная технология позволяет изготовить прецизионный верхний монтажный слой платы, причем требования прецизионности к последующим слоям резко снижаются при сохранении высокой плотности монтажа в целом. Способ позволяет также увеличить надежность изделий за счет увеличения геометрических размеров переходных контактных элементов и коммутационных проводников в последующих слоях за прецизионным слоем.In addition, the proposed technology makes it possible to manufacture a precision upper mounting layer of the board, and the precision requirements for subsequent layers are sharply reduced while maintaining a high mounting density as a whole. The method also allows to increase the reliability of products by increasing the geometric dimensions of the transition contact elements and switching conductors in subsequent layers behind the precision layer.

Claims

A method of manufacturing printed circuit boards, including applying a dielectric and metal layers to a temporary metal substrate, characterized in that the dielectric layer of the photoresist is formed on the metal substrate as a negative image of the image of the precision upper mounting layer of the printed circuit board, and the precision upper mounting layer is galvanically deposited into the blank spaces of the substrate. copper, apply a dielectric layer of a photoresist in the form of a negative pattern of transition contact elements and galvanic by precipitating the transition contact elements from copper, removing both layers of the photoresist, and applying a layer of electrically conductive thermoplastic material on the vacant spot flush with the upper end of the transition contact elements, form a negative pattern of the second layer of the circuit and galvanically deposit the second copper layer of the circuit pattern, repeat the deposition operations the required number of times, and upon completion of the deposition of layers, the thermoplastic electrically conductive material is removed, the free space from it is filled with thermo reactive dielectric, the finished printed circuit board is separated from the temporary metal substrate.