[go: up one dir, main page]

RU2312474C2 - Precision flexible loop and method for high density assembly of electronic device using such loops - Google Patents

Precision flexible loop and method for high density assembly of electronic device using such loops Download PDF

Info

Publication number
RU2312474C2
RU2312474C2 RU2005122151/09A RU2005122151A RU2312474C2 RU 2312474 C2 RU2312474 C2 RU 2312474C2 RU 2005122151/09 A RU2005122151/09 A RU 2005122151/09A RU 2005122151 A RU2005122151 A RU 2005122151A RU 2312474 C2 RU2312474 C2 RU 2312474C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
contact areas
loops
contact
assembly
Prior art date
Application number
RU2005122151/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005122151A (en
Inventor
Геннадий Андреевич Блинов (RU)
Геннадий Андреевич Блинов
Александр Михайлович Грушевский (RU)
Александр Михайлович Грушевский
Сергей Николаевич Семенин (RU)
Сергей Николаевич Семенин
Original Assignee
Геннадий Андреевич Блинов
Александр Михайлович Грушевский
Сергей Николаевич Семенин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Геннадий Андреевич Блинов, Александр Михайлович Грушевский, Сергей Николаевич Семенин filed Critical Геннадий Андреевич Блинов
Priority to RU2005122151/09A priority Critical patent/RU2312474C2/en
Publication of RU2005122151A publication Critical patent/RU2005122151A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312474C2 publication Critical patent/RU2312474C2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/2612Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
    • H01L2224/26152Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers being formed on an item to be connected not being a semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/26175Flow barriers

Landscapes

  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Abstract

FIELD: engineering of flexible multilayer electronic boards (loops) for assembly of microelectronic equipment.
SUBSTANCE: in accordance to the invention, as substrate material, polyimide, polyether and fluoroplastic films are used. Polyimide film substrates make it possible to achieve high thermal stability of loops and allow usage of different methods of assembly, including welding and soldering, and fluoroplastic films are most usable for making loops based on them for assembly of UHF circuits, due to low losses in UHF frequency range and possible constant wave resistance of loops which connect UHF modules and devices. Structure and placement of contact areas, meant for assembly of electronic components or connection of loop to other devices or electronic boards, and also materials and covers, used for forming aforementioned contact areas, must also provide for high density inter-cell connection in electronic equipment. To that end, contact areas are positioned on the other side of flexible substrate and connected to working conductors via through metallized apertures in the substrate. External sides of contact areas are tin-plated, for example, covered in layer of tin-bismuth alloy, onto the surface of contact areas which is adjacent to substrate, a layer of material is applied to prevent spreading of soldering alloy, chromium for example, and connection of contact areas of loop to contacts of electronic devices is realized by welding-soldering using double electrode tool for micro-mounting, brought to contact with the other surface of contact area via through aperture in the film positioned above the contact area.
EFFECT: manufacture of flexible electronic board, wherein the gap between adjacent conductors does not exceed 20 micrometers, making it possible to ensure placement density of components and contact areas for assembly thereof, approaching contact placement density of modern VLSI circuits.
2 cl, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области создания гибких многослойных печатных плат (шлейфов) для монтажа микроэлектронной аппаратуры.The invention relates to the field of creating flexible multilayer printed circuit boards (loops) for the installation of microelectronic equipment.

Решаемая техническая задача заключается в изготовлении гибкой печатной платы, у которой зазор между соседними проводниками не превышает 20 мкм, что позволяет обеспечить плотность размещения компонент и контактных площадок для их монтажа, приближающуюся к плотности расположения выводов современных СБИС.The technical problem to be solved is the manufacture of a flexible printed circuit board in which the gap between adjacent conductors does not exceed 20 μm, which allows for a density of components and contact pads for their installation, approaching the terminal density of modern VLSI terminals.

1. Известны технические решения, например способ изготовления многослойных печатных плат (патент РФ №95108852), в соответствии с которым используют две подложки: фольгированную и гибкую фольгированную полиимидную. На их поверхностях формируют рисунок проводников и контактных площадок. В полиимидной подложке протравливают сквозные отверстия под межсоединения, заполняют их припоем, посредством которого осуществляют соединение обеих подложек. Способ достаточно прост, не требует высококвалифицированного персонала, но не позволяет получить плотный монтаж, так как использование пайки не исключает растекание припоя и не позволяет получить зазора между проводниками меньше 150 мкм.1. Known technical solutions, for example, a method of manufacturing multilayer printed circuit boards (RF patent No. 95108852), in accordance with which two substrates are used: foil and flexible foil polyimide. On their surfaces form a pattern of conductors and pads. Through holes for etching are etched in the polyimide substrate, filled with solder, through which both substrates are connected. The method is quite simple, does not require highly qualified personnel, but does not allow for tight installation, since the use of soldering does not exclude the spreading of solder and does not allow to obtain a gap between conductors of less than 150 microns.

2. Наиболее близким аналогом предлагаемой конструкции шлейфа может служить описанная в патенте WO 2004/066694 конструкция и способ изготовления печатной платы. Способ обеспечивает изготовление печатной платы, имеющей гибкую пленочную подложку с прецизионным рисунком проводников, и предусматривает соединение с подложкой платы со стороны ее проводников при помощи промежуточного органического слоя упрочняющего листового материала, которому затем может быть придана нужная форма таким образом, чтобы упрочняющий материал оставался только на свободных от точек монтажа участках платы. Недостатком такой конструкции платы и способа ее изготовления является большое количество операций, относительно невысокая надежность и плохая ремонтопригодность, так как при повторном монтаже электронных компонент участки упрочняющего материала легко могут быть повреждены.2. The closest analogue of the proposed loop design can be described in the patent WO 2004/066694 design and method of manufacturing a printed circuit board. The method provides the manufacture of a printed circuit board having a flexible film substrate with a precision pattern of conductors, and provides for connection to the substrate of the board on the side of its conductors using an intermediate organic layer of reinforcing sheet material, which can then be shaped so that the reinforcing material remains only on board-free areas of the board. The disadvantage of this design of the board and the method of its manufacture is a large number of operations, relatively low reliability and poor maintainability, since during the re-installation of electronic components, sections of the reinforcing material can easily be damaged.

Для увеличения надежности, повышения плотности упаковки, увеличения производительности при изготовление электронных приборов предлагается использовать гибкие шлейфы на основе подложки из полиимидной пленки и системы проводников с контактными площадками, расположенных на подложке.To increase reliability, increase packing density, increase productivity in the manufacture of electronic devices, it is proposed to use flexible cables based on a substrate from a polyimide film and a system of conductors with contact pads located on the substrate.

К техническим требованиям на соединительные шлейфы для монтажа можно отнести следующее:The technical requirements for connecting loops for installation include the following:

- минимальный шаг между проводниками и контактными площадками;- minimum pitch between conductors and pads;

- обеспечение минимальной задержки сигналов за счет сокращения длины соединительных проводников;- ensuring minimum signal delay by reducing the length of the connecting conductors;

- обеспечение идентичности и стабильности паразитных емкостей, индуктивностей и волнового сопротивления системы проводников за счет повышения точности выдерживания размеров и расположения системы проводников и контактных площадок при изготовлении;- ensuring the identity and stability of parasitic capacitances, inductances and wave impedance of the conductor system by increasing the accuracy of maintaining the size and location of the conductor system and pads during manufacture;

- обеспечение надежности и долговечности соединений, формируемых одним из известных методов пайки, сварки или других;- ensuring the reliability and durability of the joints formed by one of the known methods of soldering, welding or others;

- устойчивость к многократным перегибам;- resistance to repeated excesses;

- возможность применения автоматизированных методов проектирования и изготовления;- the possibility of using automated design and manufacturing methods;

- исключение возможности появления закороток за счет исключения растекания припоя при монтаже электронных приборов с помощью шлейфов;- elimination of the possibility of short circuits due to the exclusion of the spreading of solder during the installation of electronic devices using cables;

- высокая ремонтопригодность, легкий доступ к отдельным выводам при проведении регулировки и контроля;- high maintainability, easy access to individual findings during adjustment and control;

- стабильность линейных размеров при производстве и эксплуатации, высокая механическая прочность, устойчивость к разрыву в широком диапазоне температур.- stability of linear dimensions during production and operation, high mechanical strength, tensile strength in a wide temperature range.

Поставленная техническая задача решается тем, что в качестве материала подложки используют полиимидные, полиэфирные и фторопластовые пленки.The stated technical problem is solved by the fact that polyimide, polyester and fluoroplastic films are used as the substrate material.

Подложки из полиимидной пленки позволяют достичь высокой термостабильности шлейфов и допускают использование разных методов монтажа, в том числе сварки и пайки, а фторопластовые пленки наиболее пригодны для использования шлейфов на их основе для монтажа СВЧ-схем, так как обладают небольшими потерями в СВЧ-диапазоне частот и позволяют добиться постоянного волнового сопротивления шлейфов, соединяющих СВЧ-модули и приборы.Polyimide film substrates can achieve high thermal stability of the cables and allow the use of various installation methods, including welding and soldering, and fluoroplastic films are most suitable for using cables based on them for mounting microwave circuits, since they have small losses in the microwave frequency range and make it possible to achieve constant wave impedance of loops connecting microwave modules and devices.

Конструкция и размещение контактных площадок, предназначенных для монтажа электронных компонент или подключения шлейфа к другим приборам или печатным платам, а также используемые при их формировании материалы и покрытия, также должны позволить осуществлять высокоплотное межячеечное соединение в электронной аппаратуре.The design and placement of pads intended for mounting electronic components or connecting a cable to other devices or printed circuit boards, as well as the materials and coatings used in their formation, should also allow for high-density intercell connection in electronic equipment.

Для этого контактные площадки размещают на другой стороне гибкой подложки и соединяют с рабочими проводниками через сквозные металлизированные отверстия в подложке. Наружные стороны контактных площадок облуживают, например покрывают слоем сплава олово-висмут, на прилегающую к подложке поверхность контактных площадок наносят слой материала, предотвращающего растекание припоя, например хрома, а соединение контактных площадок шлейфа с выводами электронных приборов осуществляют сваркой-пайкой с помощью сдвоенного электрода инструмента для микромотажа, подводимого к другой поверхности контактной площадки через находящееся над ней сквозное отверстие в пленке.For this, the contact pads are placed on the other side of the flexible substrate and connected to the working conductors through the through metallized holes in the substrate. The outer sides of the contact pads are tin-coated, for example, coated with a tin-bismuth alloy layer, a layer of material preventing the spreading of solder, such as chromium, is applied to the surface of the contact pads adjacent to the substrate, and the connection of the contact pads of the cable with the terminals of electronic devices is carried out by soldering using a double electrode of the tool for micromotage supplied to the other surface of the contact area through a through hole in the film located above it.

Пример 1.Example 1

Для проверки применимости различных полимерных материалов для подложек гибких шлейфов были изготовлены и исследованы опытные образцы таких изделий. Результаты испытаний приведены в таблице 1.To test the applicability of various polymeric materials for flexible loop substrates, prototypes of such products were manufactured and investigated. The test results are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Параметры пленокFilm Options Материал пленокFilm material ПолиэтилентерефталатPolyethylene terephthalate ФторопластFtoroplast ПолиимидPolyimide Прочность на растяжение, Н/м2 Tensile strength, N / m 2 160160 200200 17501750 Удлинение при разрыве, %Elongation at break,% 100one hundred 175175 7070 Модуль упругостиElastic modulus 3,5×104 3.5 × 10 4 3,l×l04 3, l × l0 4 3×104 3 × 10 4 Рабочая температураWorking temperature 373 К373 K 500 К500 K 673 К673 K Температура плавленияMelting temperature 533 К533 K 553 К553 K Деструкция выше 673 КDestruction above 673 K Относительная диэлектрическая проницаемостьRelative permittivity 3,53,5 2,12.1 3,23.2 Тангенс угла диэлектрических потерь (на частоте 1 кГц)Dielectric loss tangent (at 1 kHz) 3×10-2 3 × 10 -2 1×l0-3 1 × l0 -3 3×10-3 3 × 10 -3 Электрическая прочностьDielectric strength 295×106 В/м295 × 10 6 V / m 150×106 B/м150 × 10 6 B / m 276×106 В/м276 × 10 6 V / m

Как видно из таблицы, наиболее прочным и термостойким материалом является полиимид, поэтому он в наибольшей степени подходит для изготовления шлейфов для низкочастотной аппаратуры. Для работы на высоких частотах лучше использовать фторопласт, так как он имеет меньшее значение диэлектрической проницаемости и значительно меньшие потери.As can be seen from the table, the most durable and heat-resistant material is polyimide, so it is most suitable for the manufacture of loops for low-frequency equipment. To work at high frequencies, it is better to use fluoroplastic, since it has a lower dielectric constant and significantly lower losses.

Пример 2.Example 2

Для выбора методов и режимов монтажа аппаратуры с помощью гибких шлейфов были изготовлены, смонтированы и испытаны образцы при различных методах контактирования. Результаты испытаний приведены в таблице 2To select the methods and modes of installation of the equipment using flexible cables, samples were manufactured, mounted and tested with various contacting methods. The test results are shown in table 2

Таблица 2table 2 Способ контактированияContact method Прочность соединенияBond strength Количество случаев уменьшения зазора между выводами (закороток)The number of cases of reducing the gap between the conclusions (shorts) Усилие отрыва, НThe separation force, N Метод испытанийTest method Исходное состояние контактных площадок шлейфаThe initial state of the contact pads of the loop 0,890.89 СдвигShift нетno ОдносторонняяSingle sided 0,250.25 ОтрывSeparation нетno контактная сварка сдвоенным электродомdual electrode resistance welding 0,920.92 СдвигShift Сварка косвеннымIndirect welding 0,250.25 ОтрывSeparation 5%5% импульсным нагревомpulse heating 0,950.95 СдвигShift МикропаяльникMicro soldering iron 0,270.27 ОтрывSeparation 10%10% 0,960.96 СдвигShift Примечание: 1. Шаг проводников на подложке был равен 150 мкм. На поверхность контактных площадок, прилегающую к подложке, термическим испарением наносился тонкий слой хрома ЭРХ (ТУ 14-5-76-76).Note: 1. The pitch of the conductors on the substrate was 150 μm. On the surface of the contact pads adjacent to the substrate, a thin layer of ERH chromium was applied by thermal evaporation (TU 14-5-76-76). 2. Прочность на отрыв определялась под углом 90о к поверхности подложки.2. The peel strength was determined at an angle of 90 ° to the substrate surface. 3. Прочность на сдвиг определялась под углом 45о к поверхности подложки.3. The shear strength was determined at an angle of 45 ° to the substrate surface.

Проведенные исследования и испытания показали, что бесфлюсовая импульсная пайка-сварка дает лучшие результаты и исключает появление закороток по сравнению со сваркой косвенным импульсным нагревом и монтажом при помощи микропаяльника, обеспечивая тем самым более плотный монтаж.The studies and tests showed that flux-free pulsed soldering-welding gives better results and eliminates the occurrence of shorts in comparison with welding by indirect pulsed heating and mounting with a micro-soldering iron, thereby ensuring a denser installation.

Областью применения конструкции шлейфа и способа монтажа при помощи таких шлейфов является изготовление печатных плат на гибкой подложке, гибридных интегральных схем, электронных модулей для информационных и СВЧ-систем, медицинской техники (слуховые аппараты, сердечные стимуляторы) и другой аппаратуры, где требуется высокая плотность монтажа и надежность.The scope of the loop design and installation method using such loops is the manufacture of printed circuit boards on a flexible substrate, hybrid integrated circuits, electronic modules for information and microwave systems, medical equipment (hearing aids, cardiac stimulators) and other equipment where high density mounting is required and reliability.

Claims (2)

1. Прецизионный гибкий шлейф, содержащий гибкую подложку, например, из полиимидной пленки, систему сформированных на подложке проводников и связанные контактными площадками, отличающийся тем, что контактные площадки размещены на другой относительно проводников поверхности подложки и соединяются с проводниками через металлизированные отверстия в пленке, а над контактными площадками предусмотрены сквозные отверстия в подложке, размеры которых меньше размеров контактных площадок, но достаточны для прохода наконечника инструмента для микромонтажа.1. A precision flexible cable containing a flexible substrate, for example, of a polyimide film, a system of conductors formed on the substrate and connected by contact pads, characterized in that the contact pads are placed on another surface of the substrate relative to the conductors and are connected to the conductors through metallized holes in the film, and through the pads, through holes are provided in the substrate, the dimensions of which are smaller than the sizes of the pads, but sufficient for the passage of the tool tip for m installation. 2. Способ монтажа электронных приборов с помощью прецизионных гибких шлейфов, содержащих гибкую подложку, например, из полиимидной пленки, систему сформированных на подложке проводников с размещенными на другой стороне подложки контактными площадками, связанными с проводниками через металлизированные отверстия в пленке, отличающийся тем, что наружные стороны контактных площадок шлейфа облуживают, например, покрывают слоем сплава олово-висмут, на прилегающую к подложке поверхность контактных площадок наносят слой материала, предотвращающего растекание припоя, например хрома, и соединяют контактные площадки шлейфа с выводами электронных приборов сваркой-пайкой с помощью сдвоенного электрода инструмента для микромонтажа, подводимого к другой поверхности контактной площадки через находящееся над ней сквозное отверстие в пленке.2. The method of installation of electronic devices using precision flexible cables containing a flexible substrate, for example, from a polyimide film, a system of conductors formed on a substrate with contact pads located on the other side of the substrate connected to the conductors through metallized holes in the film, characterized in that the external the sides of the contact pads of the loop are tin-coated, for example, covered with a tin-bismuth alloy layer, a layer of material is applied to the surface of the contact pads adjacent to the substrate, preventing spreading solder, such as chromium, and connect the contact pads of the cable to the terminals of electronic devices by welding and soldering with the help of a double electrode of a micromount tool supplied to the other surface of the contact pad through the through hole located above it in the film.
RU2005122151/09A 2005-07-13 2005-07-13 Precision flexible loop and method for high density assembly of electronic device using such loops RU2312474C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122151/09A RU2312474C2 (en) 2005-07-13 2005-07-13 Precision flexible loop and method for high density assembly of electronic device using such loops

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122151/09A RU2312474C2 (en) 2005-07-13 2005-07-13 Precision flexible loop and method for high density assembly of electronic device using such loops

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005122151A RU2005122151A (en) 2007-01-27
RU2312474C2 true RU2312474C2 (en) 2007-12-10

Family

ID=37773118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005122151/09A RU2312474C2 (en) 2005-07-13 2005-07-13 Precision flexible loop and method for high density assembly of electronic device using such loops

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312474C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8971047B2 (en) 2011-09-28 2015-03-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Printed circuit board assembly
RU2604837C2 (en) * 2014-12-16 2016-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of flexible loops producing for micro-assemblies
RU2706213C2 (en) * 2018-05-11 2019-11-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Flexible precision board

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2078487C1 (en) * 1995-05-31 1997-04-27 Вячеслав Вениаминович Салтыков METHOD FOR PRODUCING MULTILAYER PRINTED CIRCUIT BOARDS
WO1998023896A1 (en) * 1996-11-25 1998-06-04 Leo Hatjasalo Method for production of conducting element and conducting element
WO2004066694A1 (en) * 2003-01-23 2004-08-05 Toray Industries, Inc. Member for circuit board, method for manufacturing circuit board, apparatus for manufacturing circuit board

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2078487C1 (en) * 1995-05-31 1997-04-27 Вячеслав Вениаминович Салтыков METHOD FOR PRODUCING MULTILAYER PRINTED CIRCUIT BOARDS
WO1998023896A1 (en) * 1996-11-25 1998-06-04 Leo Hatjasalo Method for production of conducting element and conducting element
WO2004066694A1 (en) * 2003-01-23 2004-08-05 Toray Industries, Inc. Member for circuit board, method for manufacturing circuit board, apparatus for manufacturing circuit board

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8971047B2 (en) 2011-09-28 2015-03-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Printed circuit board assembly
RU2604837C2 (en) * 2014-12-16 2016-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of flexible loops producing for micro-assemblies
RU2706213C2 (en) * 2018-05-11 2019-11-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Flexible precision board

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005122151A (en) 2007-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7874065B2 (en) Process for making a multilayer circuit board
US7253023B2 (en) Multilayer wiring circuit board
US7094060B2 (en) Via providing multiple electrically conductive paths
KR100759004B1 (en) Multi-layer substrate having conductive pattern and resin film and method for manufacturing the same
EP1936682A1 (en) Printed wiring board
CN108882500B (en) Flexible circuit board and manufacturing method thereof
JP2010530644A (en) Method for integrating thin film capacitors into the build-up layer of printed wiring boards
CN103096642A (en) Manufacture method of flexible circuit board
CN111315110A (en) Circuit board and electronic device
JP7291292B2 (en) Additive manufacturing technology (AMT) inverted pad interface
CN101247699A (en) Circuit board with embedded resistor
CN101959376B (en) The manufacture method of multilayer flexible printed wiring plate
RU2312474C2 (en) Precision flexible loop and method for high density assembly of electronic device using such loops
US8841561B1 (en) High performance PCB
US20080151513A1 (en) High-frequency PCB connections that utilize blocking capacitors between the pins
KR101313155B1 (en) Plating Method for PCB and Method for Manufacturing Flexible PCB Using the Same
KR20090025546A (en) Manufacturing method of flexible printed circuit board
JP2012141275A (en) Ceramic substrate for probe card and manufacturing method thereof
TWI850595B (en) Ball bond impedance matching, assembly and method for forming an assembly
Takata et al. Electrical properties and practical applications of liquid crystal polymer flex
KR102088033B1 (en) Method for manufacturing flexible printed circuit board and flexible printed circuit board manufactured by the method
US11432402B2 (en) Flipped-conductor-patch lamination for ultra fine-line substrate creation
JPH01119096A (en) Circuit board with shielding plate therein
JP2006310543A (en) Wiring board and its production process, wiring board with semiconductor circuit element
US12374608B2 (en) Hybrid chip carrier package

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080714