Печатная плата с внутренним монтажом элементов и способ ее изготовления



Печатная плата с внутренним монтажом элементов и способ ее изготовления
Печатная плата с внутренним монтажом элементов и способ ее изготовления

Владельцы патента RU 2639720:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") (RU)

Изобретение относится к области изготовления электронной аппаратуры с применением многослойных печатных плат (МПП). Технический результат - создание конструкции печатной платы (ПП) с встроенными активными и пассивными бескорпусными электро-радиоизделиями (ЭРИ), не подвергающимися воздействию высоких температур и давления, позволяющей устанавливать ЭРИ высотой в сотни микрон и, как следствие, повышенной емкости и мощности. Достигается тем, что конструкция ПП включает одно- или многослойное основание и трассировочный набор (ТН), изготовленные из стеклотекстолита фольгированного и препрега, при этом высота слоев ТН превышает высоту наибольшего бескорпусного ЭРИ не менее чем на 0,2 мм. В МПП имеются одна или несколько полостей, внутри которых на топологии установлены и герметизированы безусадочным компаундом бескорпусные ЭРИ, которые сопрягаются металлизированными отверстиями с корпусированными ЭРИ на обороте основания и верхнем слое ТН. При изготовлении ПП в ТН создаются технологические окна. При сборке МПП последовательно выкладываются сначала слои основания, а затем слои ТН с последующим прессованием, после которого создаются металлизированные отверстия. Корпусированные ЭРИ устанавливаются с одной или двух сторон МПП после полного отверждения безусадочного компаунда. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области изготовления электронной аппаратуры с применением многослойных печатных плат.

Аналог описан в справочнике «Печатные платы» под редакцией К.Ф. Кумбаза. Кн. 1, 2011, стр. 98-99, где описаны конструкции встраиваемых резисторов и конденсаторов, которые получают с помощью фотолитографии на слое фольгированного диэлектрика, с последующей напрессовкой на него слоя фольгированного диэлектрика с топологией и организацией на нем переходных металлизированных отверстий для соединений с выводами встроенных элементов.

Недостатком этой конструкции являются ограниченные значения сопротивления резисторов, находящиеся в пределах от 20 до 300 Ом, а также ограничения по емкости конденсаторов до 500 ПФ.

Второй аналог описан в научно-практическом журнале «Вектор» за ноябрь 2013 г., № 4, стр. 18 в статье «Встраивание компонентов в печатные платы и подложки - ситуация и тенденции на общемировых рынках». Автор Ф. Плонски, где приведена конструкция печатной платы (ПП) со встроенным кристаллом и пассивным элементом, в которой на основание в виде слоя печатной платы установлены кристалл и пассивный элемент с выводами, направленными вверх. Плата состоит из нескольких слоев с топологией, в каждом из них, а также в склеивающих прокладках выполнены отверстия по размерам устанавливаемых элементов, которые напрессовываются на основание с установленными элементами. Далее следуют сверление отверстий, их металлизация, обеспечивающая соединение элементов топологии и выводов установленных элементов, и получение топологии внешних слоев.

Недостатком технологии является то, что встраиваемая элементная база подвергается при прессовании воздействию высоких температур (170°С±5°С) и давлению порядка 25-30 кг/см2 в течение не менее 2,5 часов, притом, что не вся номенклатура применяемых элементов выдерживает температуру выше 125°С (максимальная рабочая температура по ТУ), в результате возникает вероятность получения производственного брака.

Прототип приведен в патенте RU 2571880 с приоритетом от 30.01.2015 г. В патенте описан способ монтажа микроэлектронных компонентов, в котором для основания используют металлическую круглую пластину, в которой по заданным координатам формируют отверстия (технологические окна) под бескорпусные кристаллы, на одну из поверхностей металлической круглой пластины натягивают липкую ленту, липкой стороной внутрь пластины, бескорпусные кристаллы устанавливают по заданным координатам контактными площадками на поверхность липкой ленты, затем герметизируют, отделяют липкую ленту, наносят полиимидный фотолак, формируют отверстия в полиимидном фотолаке - вскрывают окна ровно над контактными площадками и выводами бескорпусного кристалла, проводят коммутацию методом вакуумного напыления металлов через тонкую съемную маску или фотолитографией после вакуумно-плазменного осаждения металлов из трех слоев послойно, затем наносят второй слой диэлектрика, формируют в нем окна, наносят последний слой металлизации, формируют коммутацию с контактными площадками, затем устанавливают чип компоненты.

Недостатком прототипа является то, что технология предполагает использование дорогостоящего технологического оснащения и неосуществима на стандартном оборудовании для изготовления печатных плат, помимо этого температура при задубливании достигает 300°С, что делает невозможным применение низкотемпературных кристаллов.

Задачей изобретения является разработка конструкции печатной платы, позволяющей установить активные элементы с низкими рабочими температурами и пассивные с большими значениями мощности и емкости, избегая воздействия на элементную базу высоких температур и давления, присущих процессу прессования, при этом иметь возможность устанавливать элементную базу толщиной от единиц до сотен микрон, используя стандартное оборудование для изготовления печатных плат.

Для осуществления поставленной задачи было решено разработать конструкцию печатной платы, выполненную в виде сборки, включающей основание и трассировочный набор, содержащий полости, в которых устанавливаются бескорпусные электро-радиоизделия (ЭРИ).

Схемы 1 и 2 представляют изобретение в разрезе, вид сбоку, в соответствии с которыми изобретение включает:

1 - стеклотекстолит фольгированный;

2 - препрег;

3 - основание;

4 - трассировочный набор (ТН);

5 - бескорпусное ЭРИ;

6 - корпусированное ЭРИ;

7 - безусадочный компаунд;

8 - металлизированное отверстие;

9 - топология;

10 - полость.

Изобретение представляет собой многослойную печатную плату (МПП), изготовленную из стеклотекстолита фольгированного (1) и препрега (2). Основание (3) может быть как многослойным, так и состоять из одного слоя стеклотекстолита фольгированного (1), при этом на верхней стороне основания (3) подготавливается необходимое количество топологий (9) для установки бескорпусных ЭРИ (5). ТН (4) является многослойным и состоит из слоев стеклотекстолита фольгированного (1) и препрега (2), количество и толщина которых определяются в зависимости от высоты наибольшего бескорпусного ЭРИ (5). Высота ТН (4) должна превышать высоту наибольшего бескорпусного ЭРИ (5) не менее чем на 0,2 мм. В ТН (4) создаются технологические окна, количество, расположение и размеры которых повторяют соответствующие показатели топологий (9) на основании (3). При сборке МПП последовательно выкладываются друг на друга сначала слои основания (3), а затем слои ТН (4), после чего они спрессовываются. В результате прессования, имевшиеся в ТН (4) технологические окна закрываются топологиями (9) основания (3) и образуют полости (10), внутри которых монтируются бескорпусные ЭРИ (5). После установки бескорпусных ЭРИ (5) и проведения электроконтроля, полости (10) герметизируются безусадочным компаундом (7). С обеих сторон МПП могут быть установлены корпусированные ЭРИ (6), при этом они могут частично или полностью располагаться на поверхности безусадочного компаунда (7). Для сопряжения ЭРИ применяются металлизированные отверстия, которые проходят насквозь через все слои МПП, а также от основания (3) в полости (10).

Использование стандартного оборудования подразумевает изготовление печатной платы с внутренним монтажом элементов по типовому набору операций, применяемых для изготовления МПП, однако ввиду особенностей конструкции печатной платы с внутренним монтажом элементов технологический процесс ее изготовления предполагает ряд особенностей:

1. В слоях ТН (4) по заданным координатам создаются технологические окна;

2. Нанесение защитной паяльной маски, с последующим экспонированием и проявлением рисунка, помимо оборота основания (3) и верхнего слоя ТН (4), дополнительно осуществляются на топологии (9);

3. После проведения электроконтроля прессованной МПП, в полости (10), на топологии (9), устанавливают бескорпусные ЭРИ (5), с последующей проверкой качества выполненного монтажа и их герметизацией безусадочным компаундом (7).

Размеры платы могут варьироваться от минимальных, порядка 30×30 мм, до стандартных 610×457 мм и фактически ограничены только возможностями используемого оборудования.

Таким образом, изобретение представляет собой:

1. Конструкцию печатной платы с внутренним монтажом элементов, включающую одно- или многослойное основание (3) и трассировочный набор (4), изготовленные из стеклотекстолита фольгированного (1) и препрега (2), при этом высота слоев трассировочного набора (4) превышает высоту наибольшего бескорпусного электро-радиоизделия (5) не менее чем на 0,2 мм, в многослойной печатной плате имеется одна или несколько полостей (10), внутри которых на топологии (9) установлены и герметизированы безусадочным компаундом (7) бескорпусные электро-радиоизделия (5), которые сопрягаются металлизированными отверстиями (8) с корпусированными электро-радиоизделиями (6) на обороте основания (3) и верхнем слое трассировочного набора (4).

2. Способ изготовления печатной платы с внутренним монтажом элементов, включающий создание технологических окон, размещение на основании (3) бескорпусных электро-радиоизделий (5), их герметизацию безусадочным компаундом (7), металлизацию отверстий и установку корпусированных электро-радиоизделий (6), при этом в качестве материала применяются стеклотекстолит фольгированный (1) и препрег (2), из которых изготавливаются основание (3) и трассировочный набор (4), в котором создаются технологические окна, количество, расположение и размеры которых повторяют подготовленные на верхнем слое основания (3) топологии (9), с которыми проводятся операции по нанесению защитной паяльной маски, экспонированию и проявлению рисунка, при сборке последовательно выкладываются сначала слои основания (3), а затем слои трассировочного набора (4) с последующим прессованием, после которого создаются металлизированные отверстия (8), проводится электроконтроль, далее внутри полостей (10), на топологии (9), устанавливаются бескорпусные электро-радиоизделия (5), а корпусированные электро-радиоизделия (6) устанавливаются с одной или двух сторон многослойной печатной платы после полного отверждения безусадочного компаунда (7).

Техническим результатом является конструкция печатной платы с встроенными активными и пассивными бескорпусными элементами, не подвергающимися воздействию высоких температур и давления, позволяющая устанавливать элементы высотой в сотни микрон и, как следствие, повышенной емкости и мощности.

1. Конструкция печатной платы с внутренним монтажом элементов, включающая одно- или многослойное основание и трассировочный набор, изготовленные из стеклотекстолита фольгированного и препрега, при этом высота слоев трассировочного набора превышает высоту наибольшего бескорпусного электро-радиоизделия не менее чем на 0,2 мм, в многослойной печатной плате имеется одна или несколько полостей, внутри которых на топологии установлены и герметизированы безусадочным компаундом бескорпусные электро-радиоизделия, которые сопрягаются металлизированными отверстиями с корпусированными электро-радиоизделиями на обороте основания и верхнем слое трассировочного набора.

2. Способ изготовления печатной платы с внутренним монтажом элементов, включающий создание технологических окон, размещение на основании бескорпусных электро-радиоизделий, их герметизацию безусадочным компаундом, металлизацию отверстий и установку корпусированных электро-радиоизделий, отличающийся тем, что в качестве материала применяются стеклотекстолит фольгированный и препрег, из которых изготавливаются основание и трассировочный набор, в котором создаются технологические окна, количество, расположение и размеры которых повторяют подготовленные на верхнем слое основания топологии, с которыми проводятся операции по нанесению защитной паяльной маски, экспонированию и проявлению рисунка, при сборке последовательно выкладываются сначала слои основания, а затем слои трассировочного набора с последующим прессованием, после которого создаются металлизированные отверстия, проводится электроконтроль, далее внутри полостей, на топологии, устанавливаются бескорпусные электро-радиоизделия, а корпусированные электро-радиоизделия устанавливаются с одной или двух сторон многослойной печатной платы после полного отверждения безусадочного компаунда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к изготовлению печатных кабелей. Технический результат – возможность формообразования печатного кабеля с контактными площадками или контактными лепестками в рулоне заготовки для их монтажа в различной аппаратуре, что приведет к снижению массы и габаритов аппаратуры.

Изобретение относится к области гибких печатных кабелей для внутриблочного и межблочного подвижного электромонтажа. Технический результат – создание конструкции печатного кабеля, прочного при боковых механических воздействиях.
Изобретение используется в области электротехники и радиотехники, в частности при технологии изготовления рельефных печатных плат (РПП). Технический результат - изготовление рельефной платы повышенной надежности и термостойкости.

Изобретение относится к резанию материалов и может быть использовано при сверлении отверстий. Прокладочный лист для сверления содержит подложку из металлической фольги и слой, содержащий смоляную композицию, сформированный по меньшей мере на одной поверхности подложки.

Группа изобретений относится к области медицины. Способ содержит: формирование трехмерной основы подложки с диаметром от 6 мм до 16 мм из первого изолирующего материала, трехмерная основа подложки имеет центральную оптическую зону и периферийные зоны, при этом центральная оптическая зона связана с оптической зоной офтальмологического устройства; нанесение проводящей пленки на часть поверхности трехмерной основы подложки с формированием однородного слоя проводящей пленки с толщиной от 0,25 до 1,0 микрона; и формирование обеспечивающего электрическое соединение проводника на периферийных зонах трехмерной основы подложки из проводящей пленки путем лазерной абляции окружающего материала проводящей пленки, внедрение трехмерной подложки с электрическими соединениями в офтальмологическое устройство.

Изобретение относится к технологии нанесения медных токопроводящих структур на поверхность диэлектриков и может быть использовано для создания элементов и устройств микроэлектроники.

Настоящее изобретение относится к трафарету для высверливания отверстий. Описан трафарет для высверливания отверстий для применения при обработке многослойного материала, плакированного медью, и многослойной печатной платы, который включает слой, содержащий полимерную композицию, образованный на по меньшей мере одной поверхности металлической несущей фольги, в котором: полимерная композиция содержит от 3 до 30 масс.

Изобретение относится к способу и устройству для неэлектролитической металлизации поверхности подложки путем напыления одного или нескольких окислительно-восстановительных растворов.

Изобретение относится к трафарету для высверливания отверстий. В трафарете на по меньшей мере одной поверхности несущей металлической фольги сформирован слой, включающий полимерную композицию.

Изобретение относится к трафарету для высверливания отверстий. На по меньшей мере одной поверхности металлической несущей фольги образован слой водорастворимой полимерной композиции, включающей водорастворимый полимер, водорастворимый смазочный материал и 2,7-нафталиндисульфонат-3-гидрокси-4-[(4-сульфо-1-нафталин)азо]-тринатриевую соль.

Настоящее изобретение относится к приборостроению, а именно к технологии производства пластичных электронных устройств и межсоединений, которые обладают способностью компенсировать большие деформации (растяжение и сжатие), сохраняя при этом функциональное состояние, и способу получения таких пластичных устройств и межсоединений для технологии производства радиоэлектронных узлов.

Изобретение относится к устройствам радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат - обеспечение требуемой токовой нагрузки до 20 А для сильноточных проводящих слоев многослойной печатной платы, равномерный отвод тепла от области нагрева платы, а также создание улучшенных условий пайки электромонтажных элементов.

Изобретения относятся к способу селективного разделения переходного отверстия в печатной плате для получения электроизоляционного участка между двумя проводящими участками указанного переходного отверстия.

Изобретение предназначено для конструирования и изготовления многослойных печатных плат (ПП) для высокоплотного монтажа поверхностно-монтируемых компонентов (ПМК) с матричным расположением выводов в корпусах типа BGA, CGA.

Изобретение относится к многопроводным гибким электрическим соединениям и может быть использовано для сборки микроэлектронных приборов. Технический результат - улучшение технологичности процесса изготовления гибких шлейфов и процесса последующего соединения элементов микросборок с использованием этих гибких шлейфов.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении печатных плат, применяемых при конструировании радиоэлектронной техники. Технический результат - повышение степени интеграции и снижение массогабаритных показателей ИМС.

Изобретение относится к производству многослойных печатных плат (МПП) с высокой плотностью размещения элементов и может быть использовано при монтаже микросхем с малым шагом.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к технологии производства многослойных печатных плат. Технический результат - улучшение отвода тепла от кристаллов многослойных печатных плат.

Изобретение может быть использовано при изготовлении многослойных печатных плат (МПП) для серийного производства. Технический результат - обеспечение возможности идентификации МПП на всех этапах ее изготовления после операции прессования слоев.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технологии производства многокристальных модулей, микросборок и модулей с внутренним монтажом компонентов. Технический результат - снижение массы и габаритов, уменьшение трудоемкости и повышение надежности электронных узлов.

Изобретение относится к деформируемому устройству и соответствующему способу изготовления для использования в электронном устройстве. Технический результат - конфигурирование электронных компонентов и соединений между компонентами так, чтобы они не были повреждены при деформировании устройства в ответ на усилие, приложенное пользователем.

Изобретение относится к области изготовления электронной аппаратуры с применением многослойных печатных плат. Технический результат - создание конструкции печатной платы с встроенными активными и пассивными бескорпусными электро-радиоизделиями, не подвергающимися воздействию высоких температур и давления, позволяющей устанавливать ЭРИ высотой в сотни микрон и, как следствие, повышенной емкости и мощности. Достигается тем, что конструкция ПП включает одно- или многослойное основание и трассировочный набор, изготовленные из стеклотекстолита фольгированного и препрега, при этом высота слоев ТН превышает высоту наибольшего бескорпусного ЭРИ не менее чем на 0,2 мм. В МПП имеются одна или несколько полостей, внутри которых на топологии установлены и герметизированы безусадочным компаундом бескорпусные ЭРИ, которые сопрягаются металлизированными отверстиями с корпусированными ЭРИ на обороте основания и верхнем слое ТН. При изготовлении ПП в ТН создаются технологические окна. При сборке МПП последовательно выкладываются сначала слои основания, а затем слои ТН с последующим прессованием, после которого создаются металлизированные отверстия. Корпусированные ЭРИ устанавливаются с одной или двух сторон МПП после полного отверждения безусадочного компаунда. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх