СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
METHOD FOR MANUFACTURING PRINTED CIRCUIT BOARDS

Изобретение относится к области электроники и радиотехники и предназначено для использования в производстве печатных плат и приборов.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример №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.
Пример №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.
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.
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.