RU2468549C1 - Formation method of electroconductive tracks on substrate - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: dispersion is obtained by mixing brazing paste with filler from metal powder, the electric conductivity of which is higher than electric conductivity of brazing alloy in brazing paste, and diluter is added to increase dispersion fluidity in the amount providing the possibility of applying to the substrate of dispersion layer of the required thickness, and dispersion heating is performed by means of laser with emissive power providing evaporation of organic component parts of brazing paste in dispersion layer and brazing of filler particles.

EFFECT: electric resistance of electroconductive tracks is received; those tracks are obtained by application to the substrate surface of dispersion layer representing brazing paste; local heating of dispersion in the places corresponding to the pattern of electroconductive tracks till adhesion of dispersion with substrate surface; removal of unused dispersion from the substrate surface.

3 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области электроники и радиотехники и предназначено для использования в производстве печатных и коммутационных плат и приборов на их основе при формировании электропроводящих дорожек на поверхности подложки.The present invention relates to the field of electronics and radio engineering and is intended for use in the manufacture of printed and circuit boards and devices based on them when forming electrically conductive tracks on the surface of the substrate.

Известен способ формирования электропроводящих дорожек при изготовлении печатных плат, заключающийся в удалении медной фольги с помощью операции химического травления [1].A known method of forming electrically conductive tracks in the manufacture of printed circuit boards, which consists in the removal of copper foil using the operation of chemical etching [1].

Недостатком этого способа является трудоемкость изготовления, а также отходы химикатов после травления, приводящие к загрязнению окружающей среды.The disadvantage of this method is the complexity of manufacturing, as well as waste chemicals after etching, leading to environmental pollution.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является патент России №2249311 от 27.03.2003 г.[2]. Данным патентом предлагается формировать электропроводящие дорожки путем нанесения на поверхность платы слоя паяльной пасты; локального прогрева паяльной пасты в местах, соответствующих рисунку будущих электропроводящих дорожек, с расплавлением в этих местах паяльной пасты до сцепления с платой; удаления неиспользованной паяльной пасты с поверхности платы.Closest to the proposed invention is the patent of Russia No. 2249311 dated 03/27/2003 [2]. This patent proposes to form electrically conductive tracks by applying a layer of solder paste to the surface of the board; local heating of the solder paste in places corresponding to the pattern of future electrically conductive tracks, with the melting of the solder paste in these places until it engages with the circuit board; removing unused solder paste from the surface of the board.

Недостатком изложенного способа является то, что электрическое сопротивление дорожек, выполненных из припоя, будет много больше по сравнению с медными дорожками. Ниже в таблице представлены удельные сопротивления некоторых металлов и припоев.The disadvantage of the above method is that the electrical resistance of the tracks made of solder will be much larger compared to copper tracks. The table below shows the resistivities of some metals and solders.

Марка материалаMaterial grade Удельное электрическое сопротивление × 10⁸ Ом·мElectrical resistivity × 10 ⁸ Ohm · m СереброSilver 1.61.6 МедьCopper 1.71.7 ОловоTin 12.012.0 СвинецLead 20.820.8 ПОС 61PIC 61 14.314.3 ПОС 40Pic 40 15.915.9 ПСр 2,5PSR 2.5 22.022.0 ПСР i,5PSR i, 5 16.716.7

Из таблицы видно, что удельное электрическое сопротивление припоев, основное содержание которых - олово и свинец, почти на порядок больше, чем у серебра и меди. Электропроводящие дорожки на плате могут иметь значительную длину и задача уменьшения их электросопротивления имеет существенное значение.The table shows that the electrical resistivity of solders, the main content of which is tin and lead, is almost an order of magnitude greater than that of silver and copper. The conductive paths on the board can be of considerable length and the task of reducing their electrical resistance is essential.

Технический результат: предлагаемым изобретением решается задача уменьшения электросопротивления электропроводящих дорожек, а также улучшения технологичности процесса их формирования.Effect: the invention solves the problem of reducing the electrical resistance of the conductive paths, as well as improving the manufacturability of the process of their formation.

Для достижения указанного технического результата предлагается следующий способ формирования электропроводящих дорожек.To achieve the specified technical result, the following method of forming electrically conductive tracks is proposed.

1. Приготавливается дисперсия, состоящая из паяльной пасты и заполнителя в виде металлического порошка, электропроводность которого выше электропроводности припоя в паяльной пасте. В качестве такого заполнителя может быть, например, порошок меди, серебра или других металлов или сплавов, температура плавления которых выше температуры плавления припоя в паяльной пасте. Дисперсию приготавливают путем смешивания паяльной пасты, заполнителя и разбавителя и размешиванием их до равномерной консистенции. Соотношение заполнителя и паяльной пасты в дисперсии определяется из того условия, что при нагреве дисперсии органические составляющие паяльной пасты испарятся, а припой расплавится и заполнит пространство между частицами заполнителя. Из этого условия соотношение масс паяльной пасты и металлического порошка в дисперсии может быть порядка 1:1. Разбавитель добавляется для увеличения текучести дисперсии в количестве, дающем возможность нанесение на подложку слоя дисперсии необходимой толщины.1. A dispersion is prepared consisting of solder paste and a filler in the form of a metal powder, the electrical conductivity of which is higher than the electrical conductivity of solder in the solder paste. As such a filler may be, for example, a powder of copper, silver or other metals or alloys whose melting point is higher than the melting point of the solder in the solder paste. The dispersion is prepared by mixing solder paste, filler and diluent and stirring them to a uniform consistency. The ratio of the filler to the solder paste in the dispersion is determined from the condition that when the dispersion is heated, the organic components of the solder paste evaporate and the solder melts and fills the space between the filler particles. From this condition, the ratio of the masses of solder paste and metal powder in the dispersion may be of the order of 1: 1. The diluent is added to increase the fluidity of the dispersion in an amount that makes it possible to apply a dispersion layer of the required thickness to the substrate.

2. На поверхность платы наносится полимерная подложка в виде жидкого слоя неэлектропроводного полимера.2. A polymer substrate in the form of a liquid layer of a non-conductive polymer is applied to the surface of the board.

3. Производится отверждение полимерной подложки известными методами. Температура разрушения полимерной подложки должна быть выше температуры плавления припоя в дисперсии. Например, если температура плавления припоя ПОС-61 составляет 190°С, то в качестве неэлектропроводного полимера может использоваться полиимидный лак, температура разрушения которого выше температуры плавления припоя и составляет 260°С.3. Curing of the polymer substrate is carried out by known methods. The destruction temperature of the polymer substrate should be higher than the melting temperature of the solder in the dispersion. For example, if the melting point of POS-61 solder is 190 ° C, then polyimide varnish can be used as a non-conductive polymer, the fracture temperature of which is higher than the melting point of the solder and is 260 ° C.

4. На слой подложки по всей поверхности наносится слой дисперсии. Толщина слоя дисперсии определяется из потребной толщины формируемой токопроводящей дорожки.4. A dispersion layer is applied over the entire surface of the substrate layer. The thickness of the dispersion layer is determined from the required thickness of the formed conductive path.

5. Производится сушка этого слоя дисперсии.5. This layer of dispersion is dried.

6. Производится обработка поверхности слоя дисперсии лазером по рисунку будущих электропроводящих дорожек, при этом мощность излучения лазера должна обеспечивать испарение органических составляющих паяльной пасты в слое дисперсии и спаивание частиц заполнителя (см. рис.1).6. The surface of the dispersion layer is treated with a laser according to the pattern of future electrically conductive paths, while the laser radiation power must ensure the evaporation of the organic components of the solder paste in the dispersion layer and solder the aggregate particles (see Fig. 1).

7. Удаление оставшегося слоя дисперсии.7. Removing the remaining dispersion layer.

8. На сформированный первый слой полимерной подложки с электропроводящими дорожками могут быть нанесены и обработаны дополнительные слои указанным выше способом с целью получения многослойной коммутационной структуры.8. On the formed first layer of the polymer substrate with electrically conductive paths, additional layers can be applied and processed in the above manner in order to obtain a multilayer switching structure.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Патент РФ №2109417 от 20.04.1998 г. "Способ изготовления плат печатного монтажа".1. RF patent No. 2109417 dated 04/20/1998, "Method for the manufacture of printed circuit boards."

1. Патент РФ №2249311 от 27.03.2003 г. "Способ изготовления печатных плат"; МПК H05K 3/10.1. RF patent №2249311 dated 03/27/2003, "Method for the manufacture of printed circuit boards"; IPC H05K 3/10.

Claims (3)

1. Способ формирования электропроводящих дорожек на подложке, включающий нанесение на поверхность подложки слоя дисперсии, локальный нагрев дисперсии в местах, соответствующих рисунку электропроводящих дорожек до сцепления дисперсии с поверхностью подложки, удаление неиспользованной дисперсии с поверхности подложки, отличающийся тем, что дисперсию получают путем смешивания паяльной пасты с заполнителем из металлического порошка, электропроводность которого выше электропроводности припоя в паяльной пасте, и добавляют разбавитель для увеличения текучести дисперсии в количестве, дающем возможность нанесения на подложку слоя дисперсии необходимой толщины, а нагрев дисперсии осуществляют лазером с мощностью излучения, обеспечивающей испарение органических составляющих паяльной пасты в слое дисперсии и спаивание частиц заполнителя.1. A method of forming electrically conductive tracks on a substrate, including applying a dispersion layer to the surface of the substrate, local heating of the dispersion in places corresponding to the pattern of the electrically conductive tracks until the dispersion adheres to the substrate surface, removing unused dispersion from the substrate surface, characterized in that the dispersion is obtained by mixing solder pastes with a filler of metal powder, the conductivity of which is higher than the conductivity of the solder in the solder paste, and diluent is added to In order to increase the fluidity of the dispersion in an amount that makes it possible to deposit the dispersion layer of the required thickness on the substrate, and the dispersion is heated by a laser with a radiation power that ensures the evaporation of the organic components of the solder paste in the dispersion layer and the filler particles are soldered. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в составе дисперсии в качестве заполнителя используют порошок меди, серебра или других металлов или сплавов с температурой плавления выше, чем у припоя в паяльной пасте.2. The method according to claim 1, characterized in that the dispersion composition uses a powder of copper, silver or other metals or alloys with a melting point higher than that of the solder in the solder paste as a filler. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение объемов заполнителя и паяльной пасты в дисперсии определяется из того условия, чтобы при нагреве дисперсии жидкий припой заполнил пространство между частицами заполнителя. 3. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the volumes of filler and solder paste in the dispersion is determined from the condition that when the dispersion is heated, a liquid solder fills the space between the particles of the filler.