способ изготовления печатных плат для светодиодов

Формула изобретения

Способ изготовления печатных плат, основанный на фотохимическом методе, отличающийся тем, что проводят первое сверление технологических базовых отверстий, затем на базовой заготовке формируют токопроводящий рисунок электрической схемы последовательно методом фотолитографии с использованием слоя щелочнопроявляемого фоторезиста, затем проявляют рисунок печатной платы, защищают торцы и открытые места алюминийжидким фоторезистом и проводят травление, после чего удаляют щелочнопроявляемый фоторезист и наносят жидкую паяльную маску, затем наносят припой, например ПОС-63, проводят второе сверление конструктивных отверстий, а в качестве заготовок - базового материала - печатных плат предпочтительно применяют структуру медь-диэлектрик-алюминий, причем медное покрытие предназначено для размещения силовых элементов, например светодиодов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к различным объектам электроники, а именно к изготовлению печатных плат, например, для светодиодов и источников питания, вообще силовых элементов.

Общеизвестны одно- и двусторонние печатные платы (ПП) из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса, и способ их изготовления, см. ГОСТ 23864-79.

Недостатком этих и подобных печатных плат является низкая теплопроводность печатных проводников, т.к. эти платы предназначены для ЭРЭ и ИМС с малым токопотреблением, поэтому для размещения на них, например, светодиодов, они не пригодны, т.к. светодиоды в силу их высокого КПД выделяют большое количество тепла.

Известен «Способ изготовления печатных плат», см. патент РФ № 2282319, который состоит из последовательного нанесения на металлическую пластину с переходными отверстиями двухслойного диэлектрического покрытия, состоящего из оксида алюминия (оксида меди) и оксида хрома, и двухслойного электропроводящего металлического покрытия, состоящего из меди и никеля. Причем аксидоалюминиевое и оксидомедное покрытия получают гальванически, а оксидохромовое и электропроводящее металлическое покрытие получают из газовой фазы путем термораспада металлорганических соединений (МОС). Технический результат - способ позволяет получать хорошо паяемые печатные платы с устойчивыми техническими характеристиками, имеющие диэлектрическое покрытие с величиной пробивного напряжения 560<U<600 B и удельным электросопротивлением p>1·10¹² Ом·см.

Недостаток: низкая теплоотдача.

Известен «Способ изготовления печатных плат», см. патент РФ № 2396738, в этом способе изготовления печатных плат из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита на металлическую фольгу наносят высокотемпературную органическую пленку, сверлят «глухие» и сквозные переходные отверстия диаметром менее 100 мкм и наносят на их внутреннюю поверхность электропроводящее никелевое, или кобальтовое, или медное покрытие путем термораспада карбонилов этих металлов, после чего снимают органическую защитную пленку и лазерным лучом или механическим фрезерованием, или фотолитографией на обеих сторонах медной фольги получают электропроводящие схемы, которые вместе с внутренним покрытием переходных отверстий защищают металлорезистом на основе Вуда, или Розе, или олово-свинец. Для получения многослойных печатных плат склеивают между собой последовательно две и более односторонние печатные платы слоем полимера со стороны электропроводящих схем.

Недостатком этого способа является также низкая теплоотдача, в силу чего он не может быть применен для размещения на ПП светодиодов.

Известен «Способ изготовления печатных плат», см. патент РФ № 2323555 - прототип.

В данном способе изготовления печатной платы формируют на диэлектрическом основании токопроводящий рисунок электрической схемы последовательно методом фотолитографии с получением слоя металлорезиста, перфорируют диэлектрическое основание с получением сквозных отверстий на заданных участках и наносят металлосодержащее покрытие гальваническим методом. После чего проводят защиту слоя токопроводящего покрытия и удаление покрытия с несанкционированных участков, соответствующих фотолитографической схеме, методом химического травления. Окончательно оплавляют контактные площадки. При этом в качестве травителя для химического травления используют растворы хлорной меди, в качестве неудаляемого слоя металлорезиста используют сплав олово-висмут, полученный из электролита на основе солей олова и висмута с блескообразующей добавкой гальваническим методом при плотности тока 1-6 А/дм ². В качестве блескообразующей добавки используют «ЭКОМЕТ-Л6».

Недостатком данного способа является также низкая теплоотдача и к тому же низкая технологичность изготовления ПП.

Технической задачей изобретения является повышение теплоотдачи ПП для возможности применения на них силовых ЭРЭ и ИМС, светодиодов, также повышение технологичности изготовления рисунка (топологии) ПП.

Для решения этой задачи предлагается способ изготовления печатных плат, основанный на фотохимическом методе, отличающийся тем, что проводят первое сверление технологических базовых отверстий, затем на базовой заготовке формируют токопроводящий рисунок электрической схемы последовательно методом фотолитографии с использованием слоя фоторезиста, затем проявляют рисунок печатной платы, защищают торцы и открытые места алюминий жидким фоторезистом и проводят травление, после чего удаляют щелочнопроявляемый фоторезист и наносят жидкую паяльную маску, затем наносят припой, например, ПОС-63; проводят второе сверление конструктивных отверстий; в качестве заготовок - базового материала - печатных плат применяют структуру медь-диэлектрик-алюминий, причем медное покрытие предназначено для размещения силовых элементов, например, светодиодов; травление проводят в составе: медь хлористая двухводная, аммоний хлористый, кислота соляная в количестве 50-135 г/л, 30-80 г/л, 50-60 г/л соответственно, причем корректирование раствора производят по результатам анализа.

Способ характеризуется следующими последовательностями операций (применительно к одной заготовке ПП). На заготовке ПП проведем первое сверление технологических отверстий с их зачисткой и удалением заусенец.

Подготавливают поверхность заготовок перед нанесением фоторезиста для чего: проводят активирование и обезжиривание поверхности, т.е. химической подготовки раствором смеси серной и муравьиной кислот и моющего средства, например, "Fairu" в определенной консистенции (соотношении).

Наносят органический фоторезист на заготовку ПП, выдерживают заготовку при неактивном освещении, монтируют рабочие фотошаблоны с заготовками ПП, экспонируют, демонтируют фотошаблоны и выдерживают заготовку ПП при неактивном освещении до полной полимеризации фоторезиста. Проявляют рисунок ПП в растворе из кальцинированной соды и пеногасителя, после чего промывают, сушат, проверяют качество проводящего рисунка ПП и ретушируют дефекты (при необходимости).

После чего проводят травление в растворе из меди двухлористой, аммония хлористого и соляной кислоты (процентное соотношение 50-135, 20-80, 50-60 все г/л соответственно). После чего ПП промывают в проточной холодной воде. Затем удаляют фоторезист в растворе водного 25% аммиака и промывают ПП, сушат и проводят контроль печатных проводников, контактных площадок и концевых контактных площадок на царапины, на протравы и пр.

Подготавливают поверхность ПП перед нанесением жидкой паяльной маски для чего ее обрабатывают раствором, состоящим из серной кислоты, муравьиной кислоты и моющего средства "Fairu" в соотношении 26-30 г/л, 10-15 г/л, 0,5-1,0 мл/л соответственно, после чего ПП промывают холодной проточной водой и сушат.

Затем наносят защитную двухкомпонентную паяльную маску на медную сторону заготовки ПП, маска состоит из резиста, отвердителя и растворителя универсального (700 г, 300 г и 30 мл соответственно) и выдерживают при комнатной температуре 5-10 мин, сушат в сушильной печи 30-35 мин при t=75-80°C, дают остыть. После чего ПП экспонируют, перед этим монтируют рабочие фотошаблоны с заготовкой ПП в установке экспонирования. После экспонирования демонтируют фотошаблоны и заготовку ПП, проявляют защитную паяльную маску в комплексе модулей проявления в растворе соды кальцинированной и непогасителе (в соотношении 9-12 и 0,8-1,0 г/л соответственно), промывают, сушат и проводят термическое дубление в течение 90 мин.

Затем наносят припой ПОС-63 на ПП. Перед этим проводят химическую подготовку ПП, для чего ее подтравливают в растворе из персульфата аммония и серной кислоты (в соотношении 10-20 г/л и 3-5 мл/л соответственно), в течение 0,3-2 мин, промывают в холодной воде, сушат при t=50-70°C в течение 0,5-2 мин. Проводят лужение проводящего рисунка припоем ПОС-63 для чего: последовательно наносят флюс активный для лужения, наносят припой на поверхность ПП на установке горячего лужения.

После этого проводят второе конструктивное сверление на станке ЧПУ по программе и фрезерование по программе фрезерования по требованию заказчика, заложенной также в станок ЧПУ.

После окончания вышеизложенных операций проводят контроль ПП на соответствие ГОСТ 23752-79 и требований заказчика.

Таким образом, применение ПП медь-диэлектрик-алюминий позволяет повысить теплопроводность (теплоотдачу ПП) в несколько десятков раз по сравнению со стандартными ПП, например, с фольгированным текстолитом. Также важным моментом является применение второго сверления после выполнения всех химических операций, что позволяет упростить технологический процесс с повышением качества конечной продукции.