RU2038709C1 - Multiple layer printed circuit board - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: surface of flexible base is covered with foil. Picture with wires and contact places which structure is ridge- shaped and which are arranged in rows and columns is made on this surface. All contact places on base are connected to single electric circuit. Bases are joined to a packet, each bases is separated with dielectric spacer which have holes in points where contact places are made. Bases in packet are arranged so that ridge-shaped structures of contact places are turned at angle 90 to one another. Packet with all bases with dielectric spacers is positioned to rigid support. Packet of bases can be produced by flopping single base. Shape of produced contact places and their relative position should provide reliable electric contact. EFFECT: increased functional capabilities. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к изготовлению многослойных печатных плат. The invention relates to radio engineering, in particular the manufacture of multilayer printed circuit boards.

Известно техническое решение, в котором на диэлектрической подложке с медной фольгой формируют рисунок проводников и контактных площадок. Затем полученные таким образом однослойные печатные платы собирают в пакет и прессуют. Получают многослойную печатную плату, у которой контактные площадки расположены на верхней подложке или выведены на боковые поверхности многослойной платы в виде ламелей. Для того, чтобы подключить такую плату в общий блок установки, требуются дополнительные операции пайка, сварка и т.д. A technical solution is known in which a pattern of conductors and pads is formed on a dielectric substrate with a copper foil. Then, the single-layer printed circuit boards thus obtained are collected in a bag and pressed. A multilayer printed circuit board is obtained, in which the contact pads are located on the upper substrate or are displayed on the side surfaces of the multilayer board in the form of lamellas. In order to connect such a board to a common installation unit, additional soldering, welding, etc. operations are required.

Современный уровень техники требует от конструкции печатных плат повышенную надежность, наименьшую стоимость и простоту в изготовлении. The current level of technology requires from the design of printed circuit boards increased reliability, lowest cost and ease of manufacture.

Наиболее близкой к предлагаемой является многослойная печатная плата, содержащая диэлектрические подложки из полиимида с расположенным на поверхности подложки рисунком схемы проводников и контактных площадок. Подложки в пакете разделены диэлектрической прокладкой с отверстиями. Контактные площадки имеют форму квадрата. Closest to the proposed one is a multilayer printed circuit board containing dielectric substrates of polyimide with a circuit diagram of conductors and contact pads located on the surface of the substrate. The substrates in the bag are separated by a dielectric gasket with holes. The pads are square.

Однако в этой плате для надежного электрического соединения контактных площадок требуется дополнительная операция вакуумной пайки мягкими припоями, что усложняет изготовление платы и повышает ее стоимость. При этом размеры контактной площадки меньше размера отверстия в диэлектрической прокладке, что снижает надежность контактирования противолежащих контактных пар из-за рассовмещения слоев в процессе сборки платы. Кроме того, надежность контактирования в данной плате недостаточна из-за сплошной металлизации контактной площадки, что повлечет к контактированию только в одной точке при совмещении слоев. However, in this board for reliable electrical connection of the contact pads, an additional operation of vacuum soldering with soft solders is required, which complicates the manufacture of the board and increases its cost. In this case, the dimensions of the contact pad are smaller than the size of the hole in the dielectric gasket, which reduces the reliability of contacting the opposite contact pairs due to the misregistration of the layers during the assembly of the board. In addition, the reliability of contacting in this board is insufficient due to the continuous metallization of the contact area, which will lead to contacting at only one point when combining the layers.

Широкое распространение получили клавишные переключатели на основе многослойных печатных плат. Известная многослойная плата не может быть использована для этих целей из-за недостаточной надежности контактирования противолежащих в соседних слоях контактных площадок по вышеперечисленным причинам. Widespread keyboard switches based on multilayer printed circuit boards. The well-known multilayer board cannot be used for these purposes due to the insufficient reliability of contacting opposing contact pads in adjacent layers for the above reasons.

В основу изобретения положена задача создания такой многослойной печатной платы, которая позволит получить надежные электрические контакты при изготовлении клавишных переключателей. The basis of the invention is the task of creating such a multilayer printed circuit board, which will allow you to get reliable electrical contacts in the manufacture of key switches.

Для этого в предлагаемой конструкции многослойной печатной платы контактные площадки на соседних противолежащих слоях на поверхности подложки расположены рядами и столбцами, выполнены в виде гребенчатой структуры, повернутой друг к другу на 90^о, размеры контактных площадок больше размера отверстия в диэлектрической прокладке, размещенной между слоями платы, и составляют 110-150% от диаметра отверстия.To do this, the proposed construction of the multilayer printed circuit board contact pads at adjacent opposing layers on the substrate surface are arranged in rows and columns, are formed as interdigitated, rotated to one another at ^90, the size of contact pads over-sized hole in the dielectric strip, arranged between the layers of board , and make up 110-150% of the diameter of the hole.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить надежный электрический контакт при использовании многослойной печатной платы указанной конструкции. The proposed technical solution allows to obtain reliable electrical contact when using a multilayer printed circuit board of this design.

На фиг. 1 изображен общий вид платы; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 подложка с рисунком проводников и контактных площадок, расположенных рядами и столбцами на поверхности подложки; на фиг.4 подложка до разделения с контактными площадками, гребенчатая структура которых повернута на 90^о; на фиг.5 фрагмент контактной площадки.In FIG. 1 shows a general view of the board; in Fig.2 node I in Fig.1; figure 3 the substrate with the pattern of conductors and pads arranged in rows and columns on the surface of the substrate; figure 4 the substrate before separation with the contact pads, the comb structure of which is rotated 90 ^about ; figure 5 fragment of the contact pad.

На поверхности фольгированного эластичного пленочного материала (полиимида марки ФПМ) толщиной 20-40 мкм формируют методом фотолитографии рисунок схемы проводников 1 и контактных площадок 2. Контактные площадки 2 имеют гребенчатую структуру 3 и расположены на поверхности подложки 4 из полиимида рядами 5 и столбцами 6. Расстояние между рядами 5 и столбцами 6 равно не менее 10-12 мм и было получено эмпирически для обеспечения подложкой электрического контакта при механическом сжатии слоев усилием пальца руки. Все контактные площадки 2 на поверхности подложки 4 соединены в заготовке 7 единой электрической цепью, что позволяет в процессе изготовления нанести защитное гальваническое покрытие, которое будет надежно защищать печатную плату в процессе эксплуатации. Геометрические размеры диаметра отверстия в прокладке были получены эмпирически и составили 7-10 мм. Диэлектрические промежутки 8 в гребенчатой структуре составляют 100-150 мкм и выбраны из соображений надежности контактирования при механическом сжатии и диэлектрической прочности при напряжении до 100 В. Подложку со сформированным рисунком проводников и контактных площадок, расположенных по поверхности подложки в виде рядов и столбцов, гальванически покрывают защитным слоем никель-олова толщиной 20-40 мкм в стандартном электролите. A pattern of conductors 1 and contact pads 2 is formed by photolithography on the surface of a foil elastic film material (FPM brand FPM) with a thickness of 20-40 μm. The contact pads 2 have a comb structure 3 and are located on the surface of a polyimide substrate 4 in rows 5 and columns 6. Distance between rows 5 and columns 6 is not less than 10-12 mm and was empirically obtained to provide the substrate with electrical contact during mechanical compression of the layers with the force of a finger. All contact pads 2 on the surface of the substrate 4 are connected in the workpiece 7 by a single electric circuit, which allows the protective coating to be applied during the manufacturing process, which will reliably protect the printed circuit board during operation. The geometric dimensions of the diameter of the hole in the gasket were obtained empirically and amounted to 7-10 mm. The dielectric gaps 8 in the comb structure are 100-150 μm and are selected for reasons of contact reliability during mechanical compression and dielectric strength at voltages up to 100 V. A substrate with a pattern of conductors and contact pads arranged along the surface of the substrate in the form of rows and columns is galvanically coated a protective layer of nickel-tin with a thickness of 20-40 microns in a standard electrolyte.

После получения такой подложки ее вырезают из заготовки и получают платы с рисунком схемы, расположенным на одной стороне подложки. Затем проводят сборку подложек в пакет, располагая между подложками диэлектрическую прокладку 9 с отверстиями 10. Подложки в пакете располагают таким образом, чтобы гребенчатые структуры 3 контактных площадок 2 в пакете были расположены под углом 90^о, что позволяет получить надежный электрический контакт в процессе работы платы.After receiving such a substrate, it is cut out of the workpiece and get boards with a circuit pattern located on one side of the substrate. Then the assembly is carried out in the package substrate, disposing a dielectric substrate between the gasket 9 with the holes in the package 10. The substrates are disposed in such a way that the comb structure 3 contact pads 2 are arranged in the package 90 ^on to provide a reliable electrical contact during operation of the board .

Другим вариантом изобретения является формирование многослойной платы путем изгибания подложки 4 на 180^о в процессе сборки подложек в пакет. Полученный пакет размещают на основании 11.Another embodiment of the invention is the formation of a multilayer board by bending the substrate 4 by 180 ^about in the process of assembling the substrates into a package. The resulting package is placed on the basis of 11.

При нажатии на основание 11 в зоне размещения контактных пар происходит электрическое замыкание противолежащих контактных площадок, за счет их гребенчатой структуры осуществляется одновременное контактирование по нескольким точкам, образованным в перекрытии совмещаемых гребенчатых структур. When you click on the base 11 in the zone of placement of the contact pairs, the opposite contact pads are electrically closed, due to their comb structure, several points formed at the overlap of the comb comb structures are simultaneously contacted.

Надежность клавишного переключателя в предлагаемом техническом решении обеспечивается за счет размера контактной площадки (КП), который больше размера отверстия в диэлектрической прокладке, и при механическом сжатии вся поверхность контактной площадки, расположенная в зоне отверстия, контактирует с противолежащей КП. Таким образом, полученная многослойная печатная плата позволяет обеспечить надежные электрические контакты при изготовлении клавишных переключателей. The reliability of the key switch in the proposed technical solution is ensured by the size of the contact pad (KP), which is larger than the size of the hole in the dielectric gasket, and with mechanical compression, the entire surface of the contact pad located in the hole zone is in contact with the opposite KP. Thus, the resulting multilayer printed circuit board allows you to provide reliable electrical contacts in the manufacture of key switches.

Claims (3)

1. МНОГОСЛОЙНАЯ ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА, содержащая последовательно расположенный пакет из гибких подложек, выполненных из полиимида с рисунком проводников и контактных площадок на одной стороне подложки, и расположенную между ними диэлектрическую прокладку с отверстиями, выполненными в местах расположения контактных площадок и жесткого основания, отличающаяся тем, что толщина подложки из полимида составляет 20 40 мкм, а диаметр отверстия в диэлектрической прокладке равен 7 10 мм, контактные площадки на подложке расположены рядами и столбцами с расстоянием между рядами и столбцами, составляющим 10 12 мм, и имеют гребенчатую структуру, причем размеры контактных площадок составляют по длине и ширине гребенки 110 150% диаметра отверстия в прокладке, а диэлектрические промежутки в гребенчатой структуре равны 100 150 мкм, подложки в пакете расположены симметрично относительно диэлектрической прокладки и рисунок гребенчатой структуры контактной площадки на одной подложке в пакете повернут на 90^o относительно другой подложки.1. MULTI-LAYERED PCB containing a sequentially placed package of flexible substrates made of polyimide with a pattern of conductors and contact pads on one side of the substrate, and a dielectric spacer located between them with holes made in the locations of the contact pads and the hard base, characterized in that the thickness of the polyimide substrate is 20-40 μm, and the diameter of the hole in the dielectric spacer is 7 10 mm, the contact pads on the substrate are arranged in rows and columns with the distance between the rows and columns of 10 12 mm and have a comb structure, and the dimensions of the contact pads are 110 150% of the diameter of the hole in the gasket along the length and width of the comb, and the dielectric gaps in the comb structure are 100 150 μm, the substrates in the bag are symmetrically located relative to the dielectric strip and the pattern of the comb structure of the contact area on one substrate in the package is rotated 90 ^o relative to the other substrate. 2. Плата по п. 1, отличающаяся тем, что подложки в пакете изогнуты на 180^o.2. The board according to claim 1, characterized in that the substrates in the bag are 180 ^° bent. 3. Плата по п.2, отличающаяся тем, что на поверхности изогнутой части подложки расположены проводники. 3. The circuit board according to claim 2, characterized in that conductors are located on the surface of the curved part of the substrate.

Images