Печатная плата

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к изготовлению печатных плат. Сущность изобретения: печатная плата содержит диэлектрическую подложку 1 с рисунком проводников, которые выполнены в виде рамки 2 прямоугольной, круглой, квадратной или пр. формы. В одной из сторон на одном из участков рамки изготавливают перемычку 3 из материала, изменяющего свое электрическое сопротивление в широких пределах под воздействием электрического тока, индуцируемого в рамке. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а в частности к изготовлению печатных плат.

Известна печатная плата, содержащая диэлектрическую подложку с расположенными на ее поверхности проводниками и контактными площадками [1] В известном решении проводники выполнены в соответствии с требованиями электрической схемы и используемой технологии. Печатная плата изготавливается из фольгированного диэлектрика. Обычно используются подложки с толщиной фольги 20-50 мкм, что не позволяет получить платы с высокой степенью точности.

Известна печатная плата, содержащая диэлектрическую подложку с нанесенным на ее поверхности рисунком проводников и резисторов, полученных напылением [ 2 В известном решении не достигается получение резистивных элементов с изменяемым электрическим сопротивлением от 0,1 Ом до 2-10 МОм при прохождении электрического тока, который индуцируется на проводниках печатной платы.

В основу изобретения положена задача создания такой печатной платы, которая при простой конструкции и технологии изготовления, не требующей сложного оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала, обеспечивает изменение электрического сопротивления проводников в широких пределах при прохождении электрического тока, индуцируемого на ее проводниках.

Поставленная задача решается тем, что формируют печатную плату, которая содержит на поверхности диэлектрической подложки проводники, имеющие форму рамки. Причем форма рамки может быть различной круглой, прямоугольной и др. В одной из сторон (на одном из участков) рамки изготавливают перемычку, форма которой определяется областью конкретного применения и может быть прямой или изогнутой, в виде меандра. Для обеспечения изменения сопротивления проводников перемычек в зависимости от электрического тока, индуцируемого на проводниках, проводники (перемычки) выполняют из материала, изменяющего свое электрическое сопротивление под воздействием электрического тока.

Кроме того, в ряде случаев проводники (перемычки) выполняют из слоев тугоплавкого и легкоплавкого металлов. В качестве слоя тугоплавкого металла используют хром и медь, а в качестве легкоплавкого слоя металла используют олово, причем толщина слоев равна 0,01-0,1 мкм и 0,1-0,5 мкм соответственно.

Форма и размеры рамки связаны с формой и размерами сечения сердечника трансформатора, который обеспечивает индуцируемый электрический ток в рамке, а форма и размеры перемычки выбираются в зависимости от удельного сопротивления используемых металлов и от величины электрического тока, индуцируемого в рамке с перемычкой.

Исходя из выбранных размеров рамки и материала перемычки, ее сопротивление можно определить из соотношения: R = (l/d)·f(ρ_i,h_i), ОМ где R сопротивление перемычки, Ом, l,d длина и ширина перемычки, мм, ρ-удельное сопротивление i -го слоя, Ом·мм, h- толщина i-го слоя, мм i может изменяться от 1 до N.

В зависимости от толщины используемых слоев рассчитываются параметры перемычки и получают ее либо прямой формы, либо изогнутой, например, в виде меандра.

При использовании трехслойной структуры, выполненной из последовательно расположенных слоев хрома, меди, олова заданной толщины при прохождении индуцированного электрического тока происходит расплавление олова и его соединение с медью, что приводит к образованию соединения двух металлов в виде отдельных островков на поверхности хрома. Таким образом, после воздействия индуцированного тока рабочим слоем в полученной структуре будет являться хром и он будет определять величину сопротивления. Перемычка может быть изготовлена из материала, представляющего собой твердый электролит, например сульфид меди. При прохождении тока через такую перемычку ее электрическое сопротивление изменяется за счет изменения состава твердого электролита.

На фиг.1, 2 показана конструкция печатной платы, где на поверхности диэлектрической подложки 1 выполнены проводники в виде рамки 2 с перемычкой 3 в одной из сторон рамки 2. На фиг.1 показана перемычка прямой формы, а на фиг. 2 показана перемычка в виде меандра.

Пример 1.

Берут полиимидную пленку марки А толщиной 40 мкм. Поверхность полиимида обрабатывают и напыляют последовательно слой хрома толщиной приблизительно 0,015 мкм (200 Ом/□) и слой меди толщиной 0,3 мкм. Затем наносят фоторезист ФН11С и формируют рисунок проводников в виде рамки: прямоугольной формы со сторонами 7·8 мм или кольца с внешним диаметром 8 мм, ширина проводников рамки составляет 3 мм. На одной из сторон (на участке кольца) рамки формируют перемычку в виде проводника длиной 100 мкм и шириной 100 мкм. После травления металлических слоев и удаления фоторезиста с поверхности подложки на нее химическим методом наносят слой олова толщиной 0,2 мкм. Активное сопротивление перемычки при этом составляет 1 приблизительно Ом.

Пример 2. Материал подложки и его обработка до формирования рисунка аналогичен примеру 1. Рисунок проводников формируют в виде рамки: прямоугольной формы со сторонами 1·1 мм или кольца с внешним диаметром 1,27 мм; ширина проводника рамки составляет 0,05 мм. Аналогично примеру 1 формируют рисунок перемычки и наносят слой олова. Размеры проводника перемычки составляют длина 0,05 мм, ширина 0,05 мм. При этом активное сопротивление перемычки составляет 1 Ом.

Пример 3. Материал подложки, его обработка и формирование рисунка рамки и перемычки аналогичны примерам 1, 2. Рамка имеет прямоугольную форму размером 10·10 мм или форму кольца с внешним диаметром 13 мм, ширина проводника рамки составляет 5 мм. Перемычка выполнена в виде проводника длиной 30 мм, шириной 150 мкм, а активное сопротивление перемычки равно 200 Ом. Пример 4. Берут подложку из лакофольгового диэлектрика марки ДЛПМ. После активации поверхности наносят фоторезист ФН 11С. Формируют рисунок проводников в виде рамки прямоугольной формы со сторонами 7х8 мм или кольца с внешним диаметром 8 мм. Ширина проводника рамки составляет 3 мм. В одной из сторон рамки формируют зазор шириной 200 мкм. После травления фольги и удаления фоторезиста активируют поверхность. Методом напыления через маску в зазоре рамки формируют перемычку из слоев хрома толщиной 0,015 мкм (200 Ом/□) и меди толщиной 0,2 мкм, а затем химическим способом осаждают слой олова толщиной 0,2 мкм, при этом слой меди растворяется до толщины примерно 0,05 мкм. Активное сопротивление перемычки составляет 2 Ом.

Пример 5. Берут подложку из лакофольгового диэлектрика ФДИ-А 300. После активации поверхности методом фотолитографии с последующим травлением алюминия формируют рисунок в виде окон размером 5·7 мм. В одной из сторон окна формируют зазор шириной 1 мм, в котором формируют перемычку в виде меандра, общая длина которой 10 мм, а число периодов меандра равно 2. Активное сопротивление такой перемычки равно 0,1 Ом.

Таким образом получена печатная плата простой конструкции и технологии изготовления, не требующей сложного оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала, которая обеспечивает изменение электрического сопротивления проводников в широких пределах (опытным путем определено изменение электрического сопротивления в пределах от 0,1-200 Oм до 2-10 МОм) при прохождении электрического тока, индуцируемого на его проводниках. Изложенное выше и определяет технико-экономический эффект предложенного технического решения.

Формула изобретения

1. Печатная плата, содержащая диэлектрическую подложку с рисунком проводников на ее поверхности, отличающаяся тем, что каждый из проводников выполнен в виде рамки и имеет ширину 0,05 5 мм и длину 4 40 мм, причем в одном из участков рамки выполнена перемычка длиной 0,05 30 мм и шириной 50 - 150 мкм из материала, изменяющего электрическое сопротивление при прохождении электрического тока от 0,1 200 Ом до 2 10 МОм.

2. Плата по п. 1, отличающаяся тем, что рамка выполнена из материала, изменяющего электрическое сопротивление при прохождении электрического тока от 0,01 200 Ом до 2 10 МОм.

3. Плата по п.1, отличающаяся тем, что рамка выполнена в виде кольца, причем внешний диаметр кольца составляет 2 10 мм.

4. Плата по п.1 или 2, отличающаяся тем, что рамка выполнена прямоугольной формы с размерами сторон (5 7) · (8 10) мм.

5. Плата по п.1, отличающаяся тем, что перемычка выполнена в виде меандра, причем общая длина перемычки составляет 10 30 мм, а число периодов меандра равно 1 10.

6. Плата по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающаяся тем, что в качестве материала, изменяющего электрическое сопротивление, использованы последовательно расположенные на поверхности подложки слои тугоплавкого и легкоплавкого металлов, причем толщина тугоплавкого слоя составляет 0,01 0,1 мкм, а легкоплавкого 0,1 0,5 мкм.

7. Плата по п.6, отличающаяся тем, что в качестве тугоплавких слоев металла использованы хром и медь, а в качестве легкоплавкого слоя олово, причем толщина слоя хрома составляет 0,01 0,1 мкм, толщина слоя меди 0,01 - 0,1 мкм, и толщина слоя олова 0,1 0,5 мкм.

8. Плата по п.1 или 5, отличающаяся тем, что в качестве материала перемычки, изменяющего электрическое сопротивление при прохождении электрического тока, использованы последовательно расположенные слои тугоплавкого и легкоплавкого металлов, причем толщина тугоплавкого и легкоплавкого металлов составляет 0,01 0,1 мкм, а легкоплавкого 0,1 0,5 мкм.

9. Плата по п. 8, отличающаяся тем, что в качестве тугоплавких слоев металла использованы хром и медь, а в качестве легкоплавкого олово, причем толщина хрома составляет 0,01 0,1 мкм, толщина слоя меди 0,01 0,1 мкм и слоя олова 0,1 0,5 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2