Способ изготовления печатных плат

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам изготовления печатных плат, применяющихся при сборке радиоэлектронной аппаратуры для самолето- и космостроения. Способ изготовления печатных плат состоит из избирательного вытравливания отдельных участков металлической фольги, например медной, приклеенной на основу диэлектрика, создания электропроводящего рисунка радиотехнической схемы, гальванического нанесения резистивного покрытия из сплава олово-свинец, олово-висмут или облуживания легкоплавким сплавом Вуда и вакуумной термообработке при температуре 80-160^oС и остаточном давлении 1•10^-1-1•10^-2 мм рт. ст. в течение 20-60 мин. Техническим результатом предложенного способа является увеличение срока службы радиотехнических схем.

Изобретение относится к способам изготовления печатных плат, применяющимся при сборке (конструировании) радиоэлектронной аппаратуры для самолето- и космостроения.

Известны способы изготовления печатных плат в виде металлического рисунка на диэлектрической основе путем химического избирательного вытравливания отдельных участков медной фольги, приклеенной на основу диэлектрика. Участки фольги, составляющие нужный электропроводящий рисунок радиотехнической схемы, защищают от воздействия травильного раствора стойким к нему покрытием [Федулова А.А., Котов Е.А., Явич Э.П. Многослойные печатные платы. М.: Сов. радио. 1977, 278 стр.]. После вытравливания и удаления резистивного органического слоя полученная радиотехническая схема облуживается легкоплавкими сплавами (например, олово-свинец, сплавы Вуда или Розе и др.). Экспериментально установлено, что в этом случае наблюдается плохая адгезия защитного легкоплавкого покрытия к медным дорожкам, его отслаивание и, как следствие, значительное уменьшение срока службы печатных плат. При изготовлении рисунка наблюдается боковое подтравливание проводящих дорожек, а следовательно, получаются неравномерные по толщине и ширине проводящие дорожки, что также отрицательно сказывается на продолжительности срока службы печатных плат.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления печатных плат, описанный в ГОСТ 23770-79 "Платы печатные. Типовые технологические процессы химической и гальванической металлизации". Согласно этому стандарту технологический процесс химической и гальванической металлизации печатных плат должен выполняться по схеме: - подготовка поверхности; - сенсибилизация и активация; - химическое меднение; - гальваническое меднение; - гальваническое осаждение сплавов (олово-свинец).

Экспериментально установлено, что печатные платы, изготовленные согласно ГОСТ 23770-79, не имеют отслаивания легкоплавкого сплава олово-свинец от медной основы. Однако установлено, что покрытия электролитической медью и сплавом олово-свинец являются пористыми. Микроскопические исследования с увеличением в 250-300 раз шлифов показало в покрытиях наличие пор разного диаметра (сквозных и не сквозных), заполнение пор покрытия продуктами электролиза, образование неустойчивых гидридов, наводораживание [Металлизация неметаллических материалов и проблемы промышленной гальванопластики. М., 1990 г., стр. 48-55].

Указанные выше недостатки приводят к уменьшению срока службы радиотехнических схем на печатных платах, особенно в условиях эксплуатации, сопровождающихся повышенными температурами, влажностью, вибрацией, так как наличие пор, особенно сквозных, содержащих продукты электролиза и водород, является причиной образования гальванических пар медь - сплав олово-свинец.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение срока службы радиотехнических схем печатных плат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем избирательное вытравливание отдельных участков медной фольги, приклеенной на основу диэлектрика, создания электропроводящего рисунка радиотехнической схемы, гальванического нанесения резистивного покрытия из сплава олово-свинец, олово-висмут или облуживание сплавом Вуда, после гальванического осаждения сплава олово-свинец, олово-висмут или облуживания печатных плат их подвергают вакуумной термообработке при температуре 80-160^oС и остаточном давлении 1•10^-1-1•10^-2 мм рт. ст. в течение 20-60 минут.

Пример 1. Стеклотекстолитовая плата с медными радиотехническими дорожками и нанесенным гальваническим путем покрытием меди толщиной 28 мкм, а затем сплава, состоящего из олова 61% и свинца 39%, содержащая среднее число пор разного диаметра 5 на 1 мм², выдерживалась в течение 30 минут при температуре 100^oС и остаточном давлении 10^-2 мм рт. ст. После остывания платы при осмотре под микроскопом сквозных пор не обнаружено [Контроль пористости покрытия определяли по ГОСТ 9.302-79].

Пример 2. Аналогично полученная плата выдерживалась при температуре 80^oС и давлении 1•10^-1 мм рт. ст. в течение 60 минут. После остывания количество сквозных пор составило 1 на 1 мм².

Пример 3. Аналогично полученная плата выдерживалась при температуре 160^oС и давлении 0,5•10^-2 мм рт. ст. в течение 20 минут. После остывания сквозных пор не обнаружено.

Пример 4. Плату выдерживали при температуре 60^oС и давлении 1•10^-2 мм рт. ст. в течение 60 минут. После остывания установлено, что количество сквозных пор не изменилось.

Пример 5. Плату выдерживали при температуре 200^oС и давлении 0,5•10^-2 мм рт. ст. в течение 15 минут. При этих условиях наблюдается испарение верхнего слоя, состоящего из олова и свинца.

Давление более 1•10^-1 мм рт. ст. в указанном интервале температур не приводит к уменьшению сквозных пор и удалению продуктов гидролиза.

Давление менее 1•10^-2 мм рт. ст. нецелесообразно, так как требует наличия диффузионного насоса, что усложняет сам процесс, но не влияет на уменьшение времени выдерживания в вакуумной камере, наблюдается испарение верхнего покрытия сплавом олово-свинец при более низких температурах (менее 80^oС).

Время выдержки менее 20 минут недостаточно для ликвидации сквозных пор. Выдерживание более 60 минут нецелесообразно, так как удлиняет сам процесс.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет получать печатные платы, не содержащие в токопроводящих дорожках сквозных пор, удалять из последних продукты гальваники, избежать электрокоррозии при эксплуатации, а следовательно, увеличить срок службы печатных плат.

Формула изобретения

Способ изготовления печатных плат, включающий избирательное вытравливание отдельных участков медной фольги, приклеенной на основу диэлектрика, создание электропроводящего рисунка радиотехнической схемы, гальваническое нанесение резистивного покрытия из сплава олово - свинец, олово - висмут или облуживание сплавом Вуда, отличающийся тем, что после гальванического осаждения сплава олово - свинец, олово - висмут или облуживания печатных плат их подвергают вакуумной термообработке при температуре 80-160^oС и остаточном давлении 1•10^-1-1•10^-2 мм рт. ст. в течение 20-60 мин.