СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ГИБКО-ЖЕСТКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПЛАТ
METHOD OF MAKING MULTILAYER FLEXIBLE-RIGID INTEGRATED BOARDS

Изобретение относится к радиоэлектронике, электронной аппаратуре как специального, так и бытового назначения, в частности к изготовлению многокристальных модулей, больших гибридных интегральных схем, многослойных печатных плат, гибких шлейфов.
Известен способ изготовления многослойных печатных плат [1], включающий формирование отверстий в фольгированном с одной стороны полиимиде методом травления со стороны полиимида, их металлизацию, сборку наружных, внутренних слоев и склеивающих прокладок в пакет, прессование пакета под действием температуры, формирование сквозных отверстий методом сверления, одновременную металлизацию отверстий в наружных слоях и в пакете, формирование рисунка проводников наружных слоев методом осаждения металлического покрытия в вакууме.
Недостаток данного способа в том, что изготовление отверстий в слоях платы двумя методами (травлением и сверлением), а также применение склеивающих прокладок и прессование слоев увеличивает трудоемкость и себестоимость изготовления многослойной печатной платы.
Известен также способ изготовления многослойных интегральных схем и многослойных печатных плат с применением полимерной подложки [2], включающий формирование двусторонних плат с электропереходами через металлизированные отверстия и изготовление в определенных местах на смежных сторонах плат контактных площадок без отверстий, электрически соединенных с проводниками схемы. При необходимости изготавливают диэлектрические прокладки с отверстиями под соединение этих контактных площадок, наносят припой, собирают двухсторонние платы на клее в пакет, самостоятельно или на жестком основании, нагревают и прессованием получают многослойную печатную плату.
Способ характеризуется большой трудоемкостью, длительностью технологического формирования слоев многослойной печатной платы и высокой себестоимостью ее изготовления.
Наиболее близким к заявленному изобретению по техническому решению является способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем [3]. Сущность способа изготовления прототипа состоит в следующем: на заготовке из гибкой лакофольговой ленты типа ДЛ-ПМ2 25 (35) (ЫУО.037.102 ТУ) методом фотолитографии формируют однослойную структуру с топологическим рисунком одного проводникового слоя многослойной платы. Этим же способом вытравливают окна в диэлектрическом слое. Для межуровневой электрической коммутации и механического соединения нескольких проводниковых слоев многослойной платы между собой используют методы термокомпрессионной сварки, или микросварки, или пайки.
Данный способ-прототип имеет следующий недостаток. Электрическое коммутирование и механическое скрепление проводниковых слоев многослойной платы между собой осуществляется методом последовательной микросварки и зависит от производительности сварочного оборудования, что сказывается на трудоемкости и себестоимости изготовления многослойных плат.
Сущность предлагаемого изобретения: в едином технологическом цикле методом фотолитографии формируют развертку топологического рисунка всех слоев гибкой части многослойной платы. В этом же технологическом цикле формируют проводниковые элементы, предназначенные для осуществления межслойного электрического контактирования из материала проводниковых слоев. Далее развертку слоев гибкой части многослойной интегральной платы складывают в виде конверта, во внутреннюю часть которого устанавливают жесткую часть интегральной платы со сформированным топологическим рисунком.
Обеспечение электрического контакта слоев гибкой и жесткой части интегральной платы осуществляется, например, методами микросварки, сваркопайки или склеиванием электропроводными клеями через отверстия, сформированные в диэлектрическом слое за одну технологическую операцию. В необходимых случаях для дополнительного механического скрепления слоев многослойной платы применяют полиимидный лак АД-9103 с его дальнейшей имидизацией. Для этих целей также можно использовать фоторезисты, клеевые пленки или клеи. В качестве материала гибкой части многослойной платы применяется двухсторонняя лента ДЛ-ПМ2 25 (35) ЫУ0.037.102 ТУ, в качестве материала жесткой части платы могут быть использованы, например, керамика ВК-100, ВК-94, анодированный алюминий, медь.
Технический результат предлагаемого изобретения - уменьшение числа технологических операций и количества фотошаблонов при изготовлении гибких и гибко-жестких многослойных интегральных плат, повышение надежности электрических контактов между слоями многослойной платы, снижение трудоемкости и себестоимости изготовления плат.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем, включающем изготовление жесткой части платы, формирование топологического рисунка проводниковых слоев и межслойных контактов между ними, а также окон в диэлектрических слоях методом фотолитографии, соединение гибкой и жесткой части платы, например, методами микросварки, сваркопайки или склеивания электропроводными клеями через окна в диэлектрических слоях, производят замену дискретных электрических соединений между проводниковыми слоями многослойной платы, на электрические контакты между слоями гибкой части многослойной платы, которые формируют из материала проводниковых слоев методом фотолитографии в едином технологическом цикле изготовления топологического рисунка проводниковых слоев первым фотошаблоном. Вторым фотошаблоном в едином технологическом цикле формируют окна в диэлектрических слоях гибкой части для электрического и механического соединения с жесткой частью платы. Формирование многослойной гибко-жесткой интегральной схемы производят последовательным сложением развертки гибкой части в виде конверта с установкой внутрь жесткой платы, после чего скрепляют все слои платы в единую конструкцию, обеспечивающую технические требования, предъявляемые к многослойным платам.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - повышение надежности электрического контакта между слоями многослойной платы и, соответственно, повышение % выхода годных плат за счет уменьшения количества сварных, паяных и клеевых соединений на плате, а также сокращение количества шаблонов и числа технологических операций при формировании проводниковых и диэлектрических слоев и, соответственно, снижение трудоемкости и себестоимости изготовления платы, а также возможность реализации на ее основе трехмерной конструкции гибко-жесткой платы.
На фиг.1 показана однослойная структура гибкой части многослойной интегральной платы, изготовленная предлагаемым способом.
На фиг.2 показана жесткая часть многослойной интегральной платы, изготовленная по традиционной технологии двухсторонних печатных плат.
На фиг.3-8 показана последовательность изготовления многослойной гибко-жесткой платы по заявленному способу.
На фиг.9 показан поперечный разрез пятислойной и семислойной гибко-жестких плат и способ соединения гибкой и жесткой частей между собой через окна в диэлектрическом слое.
Радиусы закругления гибкой части рассчитаны для жесткой платы толщиной 1 мм. Толщина слоя металлизации и диэлектрического слоя гибкой части 35 мкм;
На фиг.10,а изображена четырехслойная печатная плата, применяемая в разработках предприятия.
На фиг.10,б изображена четырехслойная печатная плата, изготовленная по заявленному способу.
Заявленный способ осуществляется следующим образом.
Методом фотолитографии первым фотошаблоном в едином технологическом цикле формируют топологический рисунок всех проводниковых слоев гибкой части многослойной платы (см. фиг.1), а также во время этого технологического процесса формируют электрические контакты между слоями гибкой части из материала проводниковых слоев.
Вторым фотошаблоном формируют окна в диэлектрических слоях гибкой части для электрического и механического соединения с жесткой частью платы. Жесткую часть многослойной гибко-жесткой платы (см. фиг.2) изготавливают по традиционной технологии двухсторонних печатных плат [4]. Гибкую часть платы закрепляют на технологической оснастке (см. фиг.3), затем размещают жесткую часть платы (см. фиг.4). Последовательно складывают гибкую часть платы в виде конверта, внутри которой установлена жесткая часть многослойной платы (см. фиг.5-8), совмещают слои гибкой и жесткой части и скрепляют их между собой, например, методами микросварки, сваркопайки и т.д. для обеспечения электрического и механического контакта между слоями.
При необходимости для дополнительного механического скрепления слоев между собой наносят полиимидный лак АД-9103 с его дальнейшей имидизацией. Для этих целей также можно использовать фоторезисты, клеевые пленки или клеи.
По заявленному способу был изготовлен аналог четырехслойной печатной платы (см. фиг.10,б), применяемой в разработках предприятия (см. фиг.10,а).
Площадь разработанной гибко-жесткой многослойной платы изготовленной по заявленному способу составила 58% площади, а вес около 72% веса четырехслойной печатной платы применяемой в разработках предприятия.
Предлагаемый способ изготовления в настоящее время находится в стадии промышленного освоения и позволит за счет уменьшения числа технологических операций и количества фотошаблонов, а также замены дискретных электрических соединений между проводниковыми слоями многослойной платы, на электрические контакты между слоями гибкой части многослойной платы, которые формируют из материала проводниковых слоев методом фотолитографии в едином технологическом цикле изготовления топологического рисунка проводниковых слоев, увеличить надежность электрических контактов между слоями многослойной платы и снизить трудоемкость и себестоимость изготовления многослойных гибко-жестких интегральных плат.
Список использованной литературы
1. Патент РФ №2072123, заявка №4904698/07 от 22.01.1991 г. «Способ изготовления многослойных печатных плат».
2. Патент РФ №2186469, заявка №2000122411/09 от 29.08.2000 г. «Способ изготовления многослойных интегральных схем и многослойных печатных плат с использованием полимерной подложки».
3. Патент РФ №2264676, заявка №2004109430/28 от 29.03.2004 г. «Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем».
4. Медведев A.M. Технология производства печатных плат. /A.M.Медведев. - М.: Техносфера, 2005. - 360 с.