SE462071B - Moensterkort - Google Patents

Description

462 071 Numera är även s.k. flerlagerkort mycket vanliga.

Dessa innehåller flera kopparskikt med ledningsmönster separerade av isolerande skikt och sammanpressade enligt ovan.

Utveckligen inom elektronikindustrin har under en lång tid gått mot en större komplexitet med allt fler elektroniska komponenter per ytenhet. På senare år har diskussionerna i stor utsträckning rört sig kring begreppet ytmontering, d.v.s. mönsterkort, där komponenterna löds direkt på kopparytan av kortet. Man spar på det sättet mycket utrymme, bl.a. genom att man slipper att borra hål för komponentbenen, vilket skedde tidigare. Ytmontering är mest använt vid flerlagerkort.

Ytmonteringen möjliggör en ökning av packningstätheten med 200-300 %.

Större packningstäthet medför dock en större effektutveckling per ytenhet. Detta leder i sin tur, speciellt för ytmonterade kort, till att termiska problem uppstår.

Ett keramiskt chip (C.C.) har en värmeutvidgningskoefficient (TCE) på ca 7 ppm/°C. Motsvarande värde för koppar är 16 och för glas/epoxilaminat 12-16.

När de ytmonterade komponenterna i form av sådana keramiska chips upphettas, uppstår i lödfogarna en skjuvning, då ju bäraren utvidgas mer än C.C.-kapseln. Denna skjuvning kan sedan leda till sprickbildning i lödfogen eller till att komponenten lossnar helt. I vilket fall som helst minskar kortets livslängd drastiskt.

Man försöker idag komma till rätta med problemet på olika sätt. Dels försöker man hitta andra material för komponenterna än keramik med en för substratet bättre anpassad TCE, dels försöker man på olika sätt minska bärarens värmeutvídgnings- koefficient. 3 462 071 När det gäller det förstnämnda sättet, finns det idag inga kommersiellt användbara material förutom plastkapslar, men med dessa har man problem med lödbarhet och att få helt täta kapslar. När det gäller det sistnämnda sättet har man försökt ersätta glasarmeringen med andra material med lägre TCE, t.ex. kolfiber eller kvarts.

Dessa material orsakar dock problem såsom vattenabsorption, delaminering, borrningssvårigheter m.m.

Genom föreliggande uppfinning har man nu helt överraskande kunnat lösa ovanstående problem med olika värmeutvidgnings- koefficienter hos de ytmonterade keramiska komponenterna och substratet (mönsterkortet). Därvid har man åstadkommit ett mönsterkort innefattande isolerande bärarskikt samt minst ett skikt med ledningsmönster. Mönsterkortet kännetecknas av att det dessutom innefattar minst ett skikt av metallnät av Kovar, Invar, molybden eller volfram.

Nätet är avsett att användas som värmeutvidgningsreducerande skikt, jordplan, och/eller spänningsplan i ett mönsterkort, företrädesvis ett flerlagerkort med en värmeutvidgnings- koefficient av 5-9, företrädesvis 6-8 ppm/°C.

Den eventuella kopparbeläggningen på nätet är lämpligen elektriskt eller kemiskt pläterad. Beläggningen kan om så önskas göras så att mellanrummen mellan nätmaskorna.helt fylls med koppar.

Det är således enligt uppfinningen möjligt att framställa mönsterkort, speciellt flerlagerkort med eftersträvad låg (6-8 ppm/°C) värmeutvidgningskoefficient genom att variera antalet metallnät med lämplig tjocklek i förhållande till antalet prepregskikt med lämplig tjocklek som används för tillverk- ningen av mönsterkortet.

Eftersom mönsterkortet får samma värmeutvidgningskoefficient 462 071 som de keramiska chips som används som ytmonterade komponeter, undviker man ovanstående termiska problem.

Nätet kan enligt uppfinningen tillverkas i en bredd som är anpassad till normala laminatpressar. Vanligen har nätet en bredd av 1 meter och en tjocklek av 50-2000 um, företrädesvis 50-500 um. Eftersom nätet tillverkas kontinuerligt, kan det erhållas i önskad längd i form av rullar.

Nätet kan vara belagt med ett partiellt härdat harts såsom fenolharts, epoxiharts eller polyimid och kan då jämföras med s.k. prepreg av papper eller glasväv belagda med motsvarande typ av harts.

Uppfinningen förklaras närmare i anslutning till nedanstående utföringsexempel, varav exempel 1 avser ett invarnät belagt med epoxiharts och exempel 2 avser ett invarnät belagt med koppar genom elektroplätering.

Exempel 1 Ett nät framställt av invartråd med en tråddiameter av 125 um, vilket hade ett kvadratiskt rutmönster där sidan i rutorna hade längden 200 um, lackerades med ett epoxiharts genom ett doppningsförfarande.

Det lackerade nätet torkades under 5 minuter vid en temperatur av l30°C, varvid ett halvhärdat tillstånd (s.k. B-stage) på hartset erhölls.

Hartshalten hos det erhållna hartsbelagda nätet var 40 viktprocent. Hartset hade då en flytningsgrad av 15 %, en geltid av 150 sek och en härdningsförlust av 0,5 % (enl MIL-P-13949 F).

Ett eller flera sådana lackerade nät kunde sedan tillsammans med ett lämpligt antal epoxihartsimpregnerade glasfibervävsark 5 462 071 och kopparfolieark pressas under förhöjt tryck och förhöjd temperatur till ett laminat för mönsterkortstillverkning med önskad värmeutvidningskoefficient. Under pressningen sluthärdade hartset på sedvanligt sätt.

Exemgel 2 Ett nät framställt av invartråd med en tråddiameter av 100 um, vilket hade ett kvadratiskt rutmönster där sidan i rutorna hade längden 200 um elektropläterades i ett vattenbad med följande Därefter sammansättning: cu2P2o7 ° 4H2o 50 g/1 K4P2O7 240 g/l Tid 85 sek Temp 50°C pH 8,6 Katodströmtäthet 2 A/dmz elektropläterades nätet i följande vattenbad: 125 g/l 70~9/l CuSO4 HZSO4 Katoaströmtäthet 20 A/dmz Tid 12 min Det kopparbelagda nätet pressades mot epoxihartsimpregnerad glasväv.

Vid adhesionstest uppmättes en limfog av 2,8 kN/m.

Claims (6)

462 0 71 PATENTKRAV

1. Mönsterkort innefattande isolerande bärarskikt samt minst ett skikt med ledningsmönster, k ä n n e t e c k - n a t därav att kortet dessutom innefattar minst ett skikt av metallnät av Kovar, Invar, molybden eller volfram.

2. Mönsterkort enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nätet är kopparbelagt.

3. Mönsterkort enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att kopparbeläggningen är elektriskt eller kemiskt pläterad.

4. Mönsterkort enligt något av patentkraven l-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att nätet har en tjocklek av 50-2000 um, företrädesvis 50-500 um.

5. Mönsterkort enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t därav, att nätet är belagt med ett partiellt härdat harts, såsom epoxiharts eller polyimid.

6. Mönsterkort enligt något av patentkraven l-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att nätet används som värmeutvidgningsreducerande skikt, jordplan och/eller spänningsplan, att mönsterkortet har en värmeutvidnings- koefficient av 5-9, företrädesvis 6-8 ppm/°C och att mönsterkortet företrädesvis är ett flerlagerkort.