Способ удаления диэлектрика лазерным излучением с проводников и выводов печатной платы

Авторы патента:

H05K3/28 - нанесение неметаллического защитного покрытия

Владельцы патента RU 2498543:

Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко (ОАО "ЭЛАРА") (RU)

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении печатных плат. В заявленном способе на диэлектрическом основании печатной платы формируют проводники и выводы. Со стороны проводников ее покрывают защитным слоем, оставляя область проводников и выводов, свободную от него. Далее их соединяют с металлической пластиной посредством пайки, после чего воздействуют на диэлектрическое основание лазерным излучением. Затем отделяют металлическую пластину от проводников и выводов печатной платы, например, с помощью направленного потока нагретого воздуха. Техническим результатом является обеспечение возможности удаления диэлектрика лазерным излучением с проводников и выводов печатной платы в любом ее месте при сохранении их целостности и без использования дополнительных защитных материалов, а также обеспечение возможности формирования свободной области с удаленным слоем диэлектрика сложной геометрической формы, выполненной с высокой точностью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении печатных плат, в частности, для удаления диэлектрика с их электрических проводников и выводов. Проблема удаления диэлектрика актуальна также в случае обработки фольгированных диэлектриков с целью получения глухих отверстий. При этом отверстия должны быть выполнены в диэлектрике таким образом, чтобы не повредить фольгу. Изобретение может найти применение на предприятиях радио - и электронной промышленности.

Чаще всего диэлектрики с проводников и выводов удаляются методами химического и плазменно-химического травления (ПХТ). Следует заметить, что при травлении получение отверстий сложной геометрической формы (например, овальной, Г- или П-образной и т.п.) в большинстве случаев невозможно. К тому же эти методы обладают рядом других недостатков - высокая трудоемкость и стоимость, длительный технологический цикл. Эти технологии требуют организации специализированного производства, приобретения дорогостоящего оборудования и соблюдения строгих мер экологической безопасности. При химическом травлении используются щелочи, в большинстве случаев нагретые до 130°C, которые по окончании технологического процесса требуют утилизации.

Одним из самых перспективных методов удаления диэлектриков с проводников и выводов является их испарение с помощью лазерного излучения (ЛИ). Для этих целей в промышленности и в исследованиях, как правило, используются лазеры УФ-диапазона или CO₂-лазеры.

Известен способ прошивки отверстий, выбранный в качестве аналога, патент РФ №2012464, B23K 26/00, опубл. 15.05.1994, в котором вокруг зоны обработки материала, идентичной размеру отверстия, осуществляют обжим обрабатываемой детали с целью недопущения повреждения фольги. Механизм для закрепления платы на предметном столе выполнен в виде спирального индуктора, смонтированного с возможностью взаимодействия с источником питания в виде высоковольтного конденсатора низкой индуктивности. Способ лазерной прошивки отверстий заключается в том, что в закрепленной на предметном столе печатной плате с помощью лазера, направленного перпендикулярно к поверхности платы, импульсным излучением прошивают отверстие. Одновременно с подачей импульсного лазерного излучения на плату воздействуют импульсным магнитным полем высокой напряженности для ее фиксации.

Недостатками способа являются сложность конструкции механизма закрепления платы, необходимость использования дополнительных устройств, в том числе устройств обратной связи, сложности их настройки, синхронизации, а также низкая производительность процесса при изготовлении большого количества отверстий. К тому же воздействие на плату импульсным магнитным полем высокой напряженности может привести к деформации платы и впоследствии к браку. Данный способ позволяет получить только простые цилиндрические отверстия. Отверстия сложной геометрической формы с высокой точностью по этой технологии выполнить проблематично.

Известен способ, выбранный в качестве прототипа, по патенту США №6060683, B23K 26/00, опубл. 09.05.2000, в котором посредством импульсного лазерного излучения производится селективное снятие слоя диэлектрика с печатной платы. Она представляет собой диэлектрическое основание, на которое нанесены проводники, покрытые сверху защитной диэлектрической пленкой. Область, подвергающаяся воздействию лазерного излучения, отделена от других областей валиком из материала, нечувствительного к ЛИ. Проводники для предотвращения разрушения вследствие ошибочного попадания ЛИ покрываются дополнительной защитной лентой.

Недостатки прототипа: использование диэлектрического защитного материала требует отдельного сложного устройства для его нанесения, при этом нанесение и сушка материала существенно удлиняют технологический цикл. После воздействия ЛИ необходимо удаление дополнительных защитных материалов с проводников, что может потребовать введения дополнительных технологических процессов. Использование в конструкции защитного от ЛИ материала, обладающего своими габаритными размерами, делает невозможным выполнение отверстий высокой точности.

Техническим результатом заявляемого решения является возможность удаления диэлектрика лазерным излучением с проводников и выводов печатной платы в любом ее месте при сохранении их целостности и без использования дополнительных защитных материалов. Дополнительным техническим результатом является возможность формирования свободной области (с удаленным слоем диэлектрика) сложной геометрической формы, выполненной с высокой точностью.

Технический результат достигается тем, что в способе удаления диэлектрика лазерным излучением с проводников и выводов печатной платы, заключающемся в том, что на диэлектрическом основании печатной платы формируют проводники и выводы, далее ее со стороны проводников покрывают защитным слоем, после чего воздействуют на диэлектрическое основание лазерным излучением, в процессе покрытия печатной платы защитным слоем оставляют область проводников и выводов свободную от него, затем соединяют их с металлической пластиной посредством пайки и далее воздействуют на диэлектрическое основание лазерным излучением, после чего отделяют металлическую пластину от проводников и выводов печатной платы. Отделение проводников и выводов печатной платы от металлической пластины могут осуществлять с помощью направленного потока нагретого воздуха.

Фиг.1 - печатная плата с выводами в «окнах», с которых удален слой диэлектрика, в разрезе, где:

1 - металлическая пластина (алюминий);

2 - гальваническое покрытие (олово-висмут);

3 - печатная плата;

4 - диэлектрическое основание (полиимид);

5 - медная фольга;

6 - дорожки;

7 - проводники и выводы;

8 - паяльная маска;

9 - свободная область ("окно") с удаленным слоем диэлектрика в паяльной маске 8;

10 - слой припоя;

11- источник лазерного излучения.

Прямыми стрелками показано рассеивание тепла в окружающее пространство через металлические детали. Фигурными стрелками показано испарение диэлектрика.

На металлической пластине 1 (например, из алюминия АМг6), имеющей гальваническое покрытие 2 (например, олово-висмут), обеспечивающее паяемость, установлена печатная плата 3 с диэлектрическим основанием 4 (например, из полиимида), покрытым медной фольгой 5 (в качестве фольгированного диэлектрика может быть использован Pyralux® AP ф.DuPont Kapton®). На медной фольге 5 печатной платы 3, например, травлением сформированы дорожки 6, проводники и выводы 7. Печатная плата 3 покрыта сверху паяльной маской 8, за исключением выполненных в ней «окон» 9. Проводники и выводы 7, расположенные в «окнах» 9, облужены слоем 10 припоя и припаяны к гальваническому покрытию 2 металлической пластины 1, например, посредством инфракрасной пайки (в частности, с помощью паяльно-ремонтной станции ERSA) с использованием, например, флюс-крема FMKANC 32-005. Воздействие на диэлектрическое основание 4 осуществляется источником 11 лазерного излучения.

Способ удаления диэлектрика с проводников и выводов 7 печатной платы 3 с помощью лазерного излучения осуществляется следующим образом.

Посредством инфракрасной пайки к гальваническому покрытию 2 металлической пластины 1 припаивают слоем 10 припоя проводники и выводы 7 печатной платы 3.

На диэлектрическое основание 4 в области «окон» 9 в паяльной маске 8 от источника 11 лазерного излучения (например, импульсный волоконный иттербиевый лазер с диодной накачкой LG Designer) воздействуют лазерным излучением.

При этом происходит испарение диэлектрика со стороны проводников и выводов 7. Тепло, выделяемое при его испарении, отводится из области обработки через обладающие хорошей теплопроводностью гальваническое покрытие 2 и облуженные слоем 10 припоя (например, припой ПОС-61) проводники и выводы 7. Попадая в металлическую пластину 1, оно рассеивается в окружающее пространство. Таким образом решается задача эффективного отведения тепла через металлическую пластину 1. При этом также обеспечивается тепловой режим, при котором минимизируется образование карбонизованного остатка (сажа, уголь и т.п.), обеспечивается допустимый уровень теплового воздействия на проводники и выводы и исключается коробление. Благодаря высокой теплопроводности металлических проводников и выводов, а также металлической пластины продукты горения диэлектрика (карбонизированный остаток) удаляются практически полностью.

После воздействия ЛИ печатная плата 3 отделяется от металлической пластины 1 направленным потоком горячего воздуха, который формируется промышленным термофеном (например, промышленным термофеном BOSH). Далее проводники и выводы 7 с испаренным с них диэлектриком промываются традиционными для отрасли промывочными средствами (например, спирто-нефрасовой жидкостью) для удаления продуктов горения диэлектрика.

Диаметр пятна лазерного излучения составляет 35…50 мкм, что позволяет получить на печатной плате свободную от диэлектрика область сложной геометрической формы, выполненную с высокой точностью. Это обеспечивает, в частности, возможность получения глухих отверстий в любом ее месте, не повреждая фольги проводников и выводов.

Благодаря использованию полуфабрикатов из серийно выпускаемых материалов, а именно заготовки печатной платы из фольгированного полиимида, реализация данного способа не требует разработки сложных технологических процессов, связанных с приобретением дополнительного оборудования, что существенно уменьшает стоимость печатной платы и позволяет изготовить ее в рамках сборочного производства приборостроительного предприятия. При этом исключается необходимость применения дополнительных материалов для защиты проводников и выводов от воздействия лазерного излучения.

Применение в одном изделии различных методов лучевых технологий (инфракрасная пайка и обработка импульсным лазерным излучением), обеспечивают минимальное количество ручного труда, что существенно уменьшает трудоемкость.

В частном случае в виде печатной платы может быть использован гибкий шлейф.

В настоящее время способ апробирован на приборостроительном предприятии и экспериментально подтверждена его реализуемость с достижением заявленного технического результата, разработана конструкторская документация, изготовлен опытный образец.

1. Способ удаления диэлектрика лазерным излучением с проводников и выводов печатной платы, заключающийся в том, что на диэлектрическом основании печатной платы формируют проводники и выводы, далее ее со стороны проводников покрывают защитным слоем, после чего воздействуют на диэлектрическое основание лазерным излучением, отличающийся тем, что в процессе покрытия печатной платы защитным слоем оставляют область проводников и выводов свободную от него, затем соединяют их с металлической пластиной посредством пайки и далее воздействуют на диэлектрическое основание лазерным излучением, после чего отделяют металлическую пластину от проводников и выводов печатной платы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение проводников и выводов печатной платы от металлической пластины осуществляют с помощью направленного потока нагретого воздуха.

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Способ формирования защитного покрытия и состав для покрытия // 2454842

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в способе формирования защитных покрытий электронных компонентов, размещенных на плате с использованием предложенного состава для такого покрытия.

Способ защиты полиимидных материалов при травлении // 2447628

Изобретение относится к способам защиты полиимидных материалов при травлении, применяющихся при конструировании радиоэлектронной аппаратуры для самолето- и вертолетостроения, в частности к способу производства полупроводниковых систем, изготавливаемых на основе полиимида, например гибких печатных плат с открытыми выводами.

Защитное покрытие для печатных плат // 2377266

Изобретение относится к защитному покрытию для печатных плат, полученному путем нанесения с последующей сушкой на поверхности печатной платы эпоксиуретанового или эпоксидного лака, или лака на основе кремнийорганического соединения, отличающемуся тем, что для придания ему биологической стойкости, сохраняющейся после нагревания, в состав лака введена биоцидная добавка Биоцик Т при следующем весовом соотношении: лак эпоксиуретановый или эпоксидный, или лак на основе кремнийорганического соединения - (98,5-99,5)%; биоцидная добавка - (0,5-1,5)%.

Способ формирования защитного покрытия платы с установленными на ней бескорпусными электронными элементами // 2346419

Изобретение относится к электронной технике, а именно к защите бескорпусных электронных элементов, установленных на плате, и направлено на обеспечение защиты от воздействия окружающей среды.

Защитное покрытие для печатных плат // 2329623

Изобретение относится к области электротехники, в частности к лаковым защитным покрытиям на основе эпоксиуретана для печатных плат. .

Способ получения фотошаблонных заготовок // 2305918

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к способу получения фотошаблонных заготовок. .

Защитное покрытие для вч печатных плат // 2298301

Изобретение относится к области электротехники, в частности к радиоэлектронике, и может быть использовано при изготовлении ВЧ печатных плат, применяемых для конструирования радиоэлектронной техники, предназначенной для работы в условиях повышенной влажности и биологической загрязненности.

Способ формирования защитного покрытия электронных элементов // 2296439

Изобретение относится к электронной технике, а именно к герметизации бескорпусных электронных элементов, установленных на плате, и направлено на защиту элементов от воздействия окружающей среды.

Способ изготовления рельефных печатных плат // 2280337

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в технологии изготовления рельефных печатных плат. .

Галогенуглеводородное полимерное покрытие // 2533162

Изобретение относится к полимерным покрытиям, и, более конкретно, к галогенуглеводородному полимерному покрытию для электрических устройств. Технический результат - предотвращение окисления или коррозии металлических поверхностей, могущих помешать формированию прочных паяных соединений или могущих сократить срок службы таких соединений. Достигается тем, что печатная плата (PCB) включает подложку, включающую изоляционный материал. PCB дополнительно включает множества электропроводных печатных дорожек, присоединенных по меньшей мере к одной поверхности подложки. PCB дополнительно включает многослойное покрытие, осажденное по меньшей мере на одной поверхности подложки. Многослойное покрытие покрывает по меньшей мере часть множества электропроводных печатных дорожек и включает по меньшей мере один слой из галогенуглеводородного полимера. PCB дополнительно включает по меньшей мере один электрический компонент, соединенный паяным соединением по меньшей мере с одной электропроводной печатной дорожкой, причем паяное соединение припаивают через многослойное покрытие так, что паяное соединение примыкает к многослойному покрытию. 2 н. и 37 з.п. ф-лы, 18 ил.

Процесс нанесения покрытия на металл и электронное устройство для применения в морских условиях и других окружающих средах // 2539694

Изобретение относится к способу нанесения конформного покрытия на электронное устройство, содержащему: (A) нагревание соединения конформного покрытия, содержащего париленовое соединение конформного покрытия для покрытия электронных схем или компонентов, которые чувствительны к влаге, для образования газообразных мономеров соединения конформного покрытия, (B) объединение нитрида бора с газообразными мономерами, и (C) контактирование поверхности электронного устройства с газообразными мономерами и нитридом бора при условиях, при которых на по меньшей мере части поверхности формируется конформное покрытие, содержащее соединение конформного покрытия и нитрид бора и придающее по меньшей мере этой части поверхности водостойкость. Использование настоящего способа позволяет наносить конформные покрытия таким образом, что расширяет сферу их применения. 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Способ резки длинномерного печатного кабеля // 2551368

Изобретение относится к области изготовления длинномерных печатных кабелей с термопластичной лаковой или пленочной изоляцией. Технический результат - обеспечение качественного продольного реза в межпроводниковом зазоре без нарушения целостности боковой изоляции на вырезаемых печатных кабелях, а также снижение брака, трудоемкости и себестоимости производства. Достигается тем, что в способе продольной резки печатного кабеля предварительно рулонная заготовка изолируется, далее в межпроводниковом зазоре формируют технологическую прорезь, в которую вводят режущий элемент. Затем подают на него питание, выводя на заданный температурный режим, после чего осуществляют перемещение нагретого режущего элемента вдоль продольной оси печатного кабеля. 3 з.п. ф-лы.

Способ заливки изделий радиоэлектронной аппаратуры пеноматериалами // 2556016

Изобретение относится к области герметизации изделий радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для заливки изделий радиоэлектротехнического назначения, например антенных излучателей, размещенных на летательных аппаратах. Технический результат - расширение диапазона рабочих температур заливаемых изделий, снижение водопоглощения, отсутствие отслаивания пеноматериала от демпфирующего подслоя герметика. Достигается тем, что в способе заливки изделий радиоэлектронной аппаратуры заливочной композицией пеноматериала проводят подготовку форм для заливки, подготовку изделий к заливке с нанесением демпфирующего подслоя герметика, сборку изделий с формами для заливки, заливку изделий и отверждение. При этом на поверхность изделия наносят адгезионный подслой, сушат при температуре (25±10)°C 40-50 мин, затем наносят на поверхность адгезионного подслоя демпфирующий подслой герметика, сушат при температуре (25±10)°C не менее 24 ч, готовят композицию пеноматериала следующего состава, в мас.ч.: Эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) 75÷85 Этилсиликат-40 (ГОСТ 26371-84) 4,0÷4,5 Ацетон (ГОСТ 2768-84) 0,15÷0,17 Смесь триглицидиловых эфиров Полиоксипропилентриола Лапроксид 703 (ТУ 2226-029-10488057-98) и Лапроксид 301Б (ТУ 2226-337-10488057-97) в соотношении 4:1 53÷61 Пенорегулятор Пента-483 (ТУ 2483-026-40245042-2004) 1,5÷1,7 Отвердитель АФ-2 (ТУ 2494-052-00205423-2004) 30÷40 Жидкость кремнийорганическая Пента-804 (ТУ 2229-013-40245042-00) 3,5÷5,0 Катализатор К-1 марки А (ТУ 6-02-1-011-89) 1,5÷1,7 затем на демпфирующий подслой герметика наносят слоем толщиной 1-1,5 мм заливочную композицию пеноматериала, сушат при температуре (25±10)°C - 24 ч, собирают изделие в форму для заливки и заливают композицией вышеуказанного состава, отверждают при температуре (25±10)°C - 24 ч, извлекают изделие из формы для заливки и отверждают при температуре 100°C - 1-1,5 ч, затем при температуре 150°C - 6-7 ч, охлаждают до температуры (25±10)°C.

Печатные платы // 2563978

Изобретение относится к изделиям, включающим печатные платы с нанесенным на них галогенуглеводородным полимерным покрытием. Технический результат - предотвращение окисления токопроводящих дорожек заготовки печатной платы и (или) иного повреждения под воздействием окружающей среды, например, коррозии. Достигается тем, что на поверхности печатной платы, на которой выполняют локализованное паяное соединение, расположено сплошное или несплошное покрытие из композиции, включающей более одного фторуглеводородного полимера, с толщиной слоя от 1 нм до 10 мкм. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 15 ил.

Подлежащая ламинированию основа и способ изготовления подлежащей ламинированию основы для электронных карт и этикеток // 2564103

Изобретение относится к картам и, в частности, к подлежащим ламинированию основам карт (например, смарт-карт, идентификационных карт, кредитных карт, банковских карт с наименованием некоммерческой организации, связанной с банком-эмитентом и т.д.) и способу выполнения таких подлежащих ламинированию основ. Технический результат - создание подлежащей ламинированию основы, которая может быть самостоятельным продуктом, обеспечивающим возможность его поставки в компании-производители карт для включения в различные электронные карты. А также создание подлежащей ламинированию основы, способной к внедрению в электронные карты посредством обычного оборудования для производства карт, где печатные оверлеи и ламинат могут быть нанесены на подлежащую ламинированию основу. Достигается тем, что подлежащая ламинированию основа содержит электронный элемент или неэлектронный элемент, нижний покрывающий лист, верхний покрывающий лист и слой полимерного термореактивного материала между верхним и нижним покрывающими листами. Подлежащую ламинированию основу можно использовать при изготовлении карт, используя обычное оборудование для нанесения верхнего и нижнего накладных слоев на подлежащую ламинированию основу. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ снижения ползучей коррозии // 2573583

Изобретение относится к способу снижения ползучей коррозии на печатных платах, к печатным платам с покрытием и к применению специфических полимеров для снижения ползучей коррозии. Технический результат - создание надежного и эффективного способа снижения ползучей коррозии. Достигается тем, что в способе снижения ползучей коррозии печатных плат, где печатная плата содержит подложку, множество электропроводящих дорожек, расположенных на по меньшей мере одной поверхности подложки, припойную маску, покрывающую по меньшей мере первый участок множества электропроводящих дорожек, и финишное покрытие, покрывающее по меньшей мере второй участок множества электропроводящих дорожек, осаждают посредством плазменной полимеризации фторуглеводород на по меньшей мере часть припойной маски и по меньшей мере часть финишного покрытия. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 13 ил., 3 пр., 2 табл.

Гибкий печатный кабель с лаковой изоляцией // 2578209

Изобретение относится к печатным кабелям, а именно к гибким печатным кабелям и может быть использовано при разработке устройств, содержащих подвижные элементы. Технический результат - создание гибкого печатного кабеля с лаковой изоляцией для подвижных электрических цепей с равномерной электрической прочностью изоляции со стороны формообразования печатных проводников при динамических изгибах и высоких напряжениях. Достигается тем, что гибкий печатный кабель с лаковой изоляцией содержит гибкую изоляционную подложку и расположенный на ней хотя бы один печатный проводник, изолированный лаком. Продольные ребра печатного проводника, противолежащие подложке, выполнены скругленными. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Лаковая композиция // 2613915

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к лаковым композициям с высокими электроизоляционными свойствами и низкой влагопроницаемостью, предназначенным для защиты плат печатного монтажа и элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), и может быть использовано в авиастроении, ракетно-космической, машиностроении и других отраслях промышленности. Лаковая композиция содержит полуфабрикат лака и отвердитель. Полуфабрикат лака содержит фторсополимер - продукт сополимеризации мономеров трифторхлорэтилена с алкилвиниловыми и гидроксилвиниловыми эфирами в соотношении 22,4:8,8:8,8, модификатор полиорганосилоксан К-9 марки А , органический растворитель ксилол. В качестве отвердителя лаковая композиция содержит полиизоцианатбиурет, при следующем соотношении компонентов, масс. %: фторсополимер 60-85, модификатор 4-14, отвердитель 5-25, органический растворитель 5-30. Лаковая композиция является композицией холодного отверждения, процесс отверждения которой протекает при температуре (20±2)°C не более 5 ч. Композиция имеет повышенное на 5-10% удельное объемное электрическое сопротивление, повышенные диэлектрические характеристики (диэлектрическая проницаемость (ε) и тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ)) на 15-20% и пониженное водопоглощение более чем в 1,5 раза, имеет высокие адгезионные и физико-механические показатели, обеспечивает формирование качественного лакокрасочного покрытия (однородное, без шагрени, подтеков и шероховатостей). 1 ил., 2 табл., 5 пр.

Электрическая сборка с покрытием // 2620413

Изобретение относится к электрической сборке с конформным покрытием и к способам получения такой электрической сборки. Конформное покрытие получено способом, включающим: (а) плазменную полимеризацию соединения с формулой (I) где R1 обозначает С1-С3 алкильную группу или С2-С3 алкенильную группу, a R2, R3, R4, R5 и R6 независимо обозначают атом водорода, С1-С3 алкильную группу или С2-С3 алкенильную группу, и осаждение полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность сборки; и (b) плазменную полимеризацию фторуглеводорода и осаждение полученного полимера на полимер, полученный на стадии (а). Также описан вариант, в котором сначала осаждают фторуглеводородный полимер, а затем на него осаждают полимер, полученный из соединения формулы (I). Полученное покрытие обладает улучшенными эксплуатационными свойствами. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл., 8 пр.