ES2261987T3

ES2261987T3 - Metodo para la aplicacion controlada de chorro de tinta de polimeros para el aislamiento y/o proteccion de circuitos impresos.

Info

Publication number: ES2261987T3
Application number: ES03775811T
Authority: ES
Inventors: Cesare Fumo; Jozef Vodopivec
Original assignee: New System SRL
Current assignee: New System SRL
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: CN100482040C; US20050263875A1; EP1563720A1; ITUD20020238A1; CN1711810A; KR20050053792A; US8236373B2; DE60304491T2; EP1563720B1; DE60304491D1; KR101051854B1; WO2004045261A1; ATE322805T1; DK1563720T3

Abstract

Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos, caracterizado por el hecho de que incluye al menos las fases siguientes: - realización de al menos una primera pasada del contorno de delimitación del diseño para hacer un diseño de delimitación elevado o estratificación, creando un contorno/perfil de delimitación del diseño del circuito, ligeramente elevado, para definir/delimitar previamente dicho diseño de la tarjeta impresa (1) ; - realización de al menos una pasada de recubrimiento/rellenado posterior de la superficie del contorno/perfil elevado (2) , es decir, en la superficie delimitada por dicha línea de contorno de delimitación con el mismo material que la primera pasada.

Description

Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de polímeros para el aislamiento y/o protección de circuitos impresos.

Esta invención se refiere a un método para la aplicación controlada de chorros de tinta de polímeros para el aislamiento y/o protección de circuitos impresos, según el preámbulo de la reivindicación principal.

Campo técnico

El método encuentra aplicación particular y útil en los procesos de producción de tarjetas electrónicas con circuito impreso.

Estado de la técnica

Actualmente se conocen varios métodos de producción de tarjetas electrónicas con circuito impreso.

Se hace particular referencia aquí a las tarjetas de una hoja de material plástico, por ejemplo plástico reforzado con fibra de vidrio, con una capa de material electroconductor colocado en la superficie, tal como, por ejemplo, cobre, dichas hojas siendo más tarde cortadas con la dimensión y perfil de la tarjeta deseada.

-: La superficie de cobre es luego sometida, usando técnicas diferentes (revestimiento de cortina, pulverización, etc.), a la deposición del diseño de circuito impreso.

-: Posteriormente la superficie externa expuesta de la capa de cobre es eliminada, por ejemplo, con un procedimiento químico para obtener el circuito electrónico impreso.

-: Seguido de la separación, es decir la eliminación de la protección del diseño previamente depositado en la placa impresa (tarjeta).

-: Finalmente se extiende una capa polimérica aislante protectora.

Esta deposición de la capa polimérica aislante protectora en la tarjeta o placa impresa se realiza con técnicas diferentes, generalmente pulverización o revestimiento de cortina.

La extensión de la capa sobre una superficie escalonada/grabada (el nivel de la placa impresa es superior al nivel de la superficie de plástico de la tarjeta por un valor de la capa de cobre de aprox. 45 micras) conlleva la necesidad de aplicar una capa aislante protectora sustancial, de lo contrario las esquinas de las líneas conductoras del circuito pueden quedar expuestos y en consecuencia hacer la tarjeta defectuosa.

El espesor de protección total implica en consecuencia una deposición máxima de 60 micras con gasto de material evidente.

El resultado obtenido de las tarjetas no es, sin embargo, siempre de la calidad y precisión máxima, debido al desbordamiento inevitable del material líquido depositado.

El desbordamiento es además inevitable porque el metal no es tan absorbente como el papel y a pesar de la porosidad del material plástico, ésta no es tan alta como la del papel y por esta razón es muy difícil obtener contornos bien definidos.

Además, estos materiales aislantes y protectores son caros.

También se conoce el sistema para cubrir y proteger las tarjetas mediante serigrafía. No obstante, este método es muy lento, conlleva el uso de bastante material y no permite obtener la calidad y precisión adecuada.

EP0930641A (SEIKO EPSON CORP) describe un método de formación de un motivo y aparato de producción de un sustrato.

En este documento (columna 15, línea 40 - columna 16, línea 20) se describe el uso de "...márgenes de conformación - en forma de diques - que inhiben el derramamiento de fluido cerca de la región que forma el motivo como una acción físico-química, ...". El sistema sugerido usa, en una única acción de impresión de avance (Fig. 10), la formación de ambos márgenes (706) con un primer aparato de tratamiento (306), inmediatamente seguido de un cabezal de impresión por chorro de tinta (2) que eyecta gotitas del fluido de tinta (11-12) dentro de la región de conformación del motivo delimitada por dichos márgenes (706). Posteriormente se usa una extracción de material fotorresistente por plasma, mordentado, u otro método para la eliminación del margen. El material del margen (poliamidas, resinas acrílicas, resinas epoxi y similares) es conceptualmente diferente al de las gotitas de tinta siguientes
12.

Esta solución tiene la desventaja de usar:

-: dos aparato de deposición, uno seguido del otro (306, 2);

-: dos materiales diferentes, un para los márgenes (706) y uno para el objetivo principal de la impresora, es decir la tinta líquida (12);

-: un cabezal adicional para la eliminación del margen, tras la fijación del motivo (línea 18-19, columna 16), o un aparato de tratamiento siguiente (310) por frotamiento, devolviendo las porciones derramadas a los confines de la región de conformación del motivo y formando un motivo 15 de una anchura específica (línea 41 a 53 de la columna 16).

Objetivo de la presente invención

El objetivo de la presente invención es aumentar la calidad del producto mediante una tecnología de mayor precisión disminuyendo además considerablemente la cantidad de material polimérico protector y aislante y reduciendo así significativamente los costes de producción.

Otro objetivo de esta invención es reducir el tiempo de producción mejorando simultáneamente la calidad del producto.

Resumen de la invención

El problema es resuelto con un método para la aplicación controlada de chorros de tinta de polímeros para aislar y/o proteger circuitos impresos según la parte caracterizadora de la reivindicación principal.

En consecuencia, usando una primera deposición de un contorno de delimitación (deposición estratificada) para contornear o confinar o perfilar o delimitar las superficies de deposición antes de proceder a la deposición de la capa sobre la superficie concernida de manera que ésta última esté delimitada por la primera deposición de estratificación.

Las subreivindicaciones constituyen formas de realización preferidas.

Ventajas

Gracias al sistema del contorno de delimitación preventivo del diseño que debe ser cubierto se obtiene la gran ventaja de poder añadir límites marginales que permiten contener la sucesiva capa de deposición para prevenir que se salga fuera de dichas líneas de delimitación previamente depositadas, obteniendo así una precisión absoluta y un espesor mínimo preciso.

El resultado será un producto de una mejor calidad final con una cantidad considerablemente inferior de material usado, como se explicará a continuación. Naturalmente, la operación de contornear delimitando el diseño, es una deposición de estratificación mediante una sucesión de chorros en forma de punto lineales obtenibles con la calibración adecuada de rapidez de polimerización, fluidez y viscosidad del material, usando una sección de deposición semicircular o en todo caso al menos casi semicircular, con una altura del borde en consecuencia que es normalmente calibrado a 15 micras. De esta manera el depósito del relleno posterior entre los bordes de las líneas de delimitación será contenido sin ningún peligro de desbordamiento en esta pista de delimitación previamente aplicada.

Descripción de una forma de realización preferida

La invención es ahora descrita con la ayuda de los dibujos anexos que ilustran en una sección transversal esquemática una parte de una tarjeta con circuito impreso en el caso específico concernido, en una vista aumentada, con dos líneas conductoras eléctricas.

Todos los depósitos se hacen mediante un sistema de chorro por píxel, es decir, con el denominado sistema de chorro de tinta donde, por el contrario, la tinta es pulverizada en píxeles (gotitas puntiformes) sobre dicho material polimérico aislante para la protección y/o aislamiento.

Descripción de las figuras

Fig. 1 representa la primera fase de deposición del borde del diseño de la placa impresa en la capa de cobre de la tarjeta (contorno de delimitación del diseño).

Fig. 2 representa la segunda fase de relleno con el material protector y de aislamiento del diseño de la placa impresa.

Fig. 3 representa la fase de grabado, es decir la fase de eliminación de la capa de cobre que no concierne el diseño de la placa impresa, exponiendo el material de soporte subyacente de la tarjeta, es decir el plástico reforzado con fibra de vidrio.

Fig. 4 representa la fase de separación, es decir la fase de eliminación de la capa protectora colocada sobre la superficie del diseño de la placa impresa electroconductora (cobre) dejada en la superficie de material plástico (plástico reforzado con fibra de vidrio) constituyendo la base o cuerpo de soporte de la tarjeta.

Fig. 5 representa la repetición de la fase de aplicar el contorno de delimitación del diseño (delimitación/estratifica-
ción) para la aplicación de la cubierta/capa protectora y aislante definitiva (primera fase de delimitación/estratificación de la pasada de dos fases) de las superficies conductoras que sobresalen de la placa impresa a aislar sobre la parte superior.

Fig. 5A representa una variante a la fase de la Fig. 5 donde, por superposiciones posteriores de líneas de delimitación, se forma una estratificación del borde de la línea de delimitación mediante píxeles desde la base subyacente de material plástico. En este caso, los lados de los estratos conductores del circuito ya han sido aislados previamente.

Figs. 6 y 6a representan respectivamente la fase de relleno siguiente al rellenado/cubrimiento de la superficie conductora entre el contorno de delimitación o líneas de delimitación del diseño de estratificación precedente, en el primer caso aislando la superficie superior y en el segundo caso proporcionando el aislamiento completo de los conductores también en su lado.

Fig. 7 representa la fase de deposición final de la superficie de material plástico más baja de la tarjeta entre los conductores, donde se produce el aislamiento y la protección de los lados para la adherencia superficial (cohesión) del líquido aislante protector que se eleva sobre los lados del conductor, protegiéndolos, hasta hacer contacto con la protección superior.

Fig. 7A representa la misma fase que en la Fig. 7 pero donde ya se ha hecho el aislamiento y la protección de los lados de los conductores y donde debe ser aplicada la capa de cobertura como protección de la base con un espesor mínimo, aunque esto también puede ser completamente obviado.

Descripción detallada de las figuras

Con referencia a las figuras, se observa que:

-: "P" indica el cuerpo de la tarjeta en material plástico tal como, por ejemplo, plástico reforzado con fibra de vidrio;

-: "Cu" indica la capa de cobre electroconductor colocada en la superficie;

-: "C" indica la capa de cobre que queda después del grabado, que define el circuito impreso electrónico conductor;

-: 1 indica la línea doble (estratificación/línea de delimitación/pista de delimitación) que define el borde o perfil del diseño aumentado aproximadamente 15 micras;

-: 2 indica la deposición de la capa de aislamiento y/o protección en la superficie del material conductor;

-: 3 indica la capa de material protector aplicado en el material plástico de la tarjeta entre los conductores (contornos de delimitación).

Por motivos puramente indicativos, se indican abajo las dimensiones superficiales de las distintas capas y materiales:

-: tarjeta "P" (por ejemplo, plástico reforzado con fibra de vidrio) unos pocos milimetros;

-: espesor de la capa de material metálico conductor (Cobre=Cu): 45 micras;

-: altura de pixel y anchura del polímero de protección sobre la capa conductora: 15 micras;

-: altura de la capa de polímero protector en la superficie de material plástico: 5 micras.

Proceso

a): Estratificación o delimitación o contorno o línea de delimitación: El perfil del diseño de la placa impresa en el conductor (Cu) es depositado mediante impresión con sucesivos chorros puntiformes o píxeles (1), de tal manera que se forme una línea de contorno aumentado de aproximadamente 15 micras, que polimeriza inmediatamente (Fig. 1);

b): Rellenado: El perfil es rellenado con un depósito de relleno (2), con la misma impresora, cubriendo las superficies internas dentro del contorno de la línea de delimitación precedente (1) Fig. 2.

c): Grabado: se provee la eliminación de la capa de cobre no influenciada por el diseño de circuito, es decir entre el contorno del diseño del circuito (Fig. 3);

d): Separación: después sigue la eliminación de la capa protectora aplicada antes del grabado, exponiendo así el conductor del circuito (C) Fig. 4:

e): Estratificación o delimitación o contorneado con la línea de delimitación: Aplicación del contorno de delimitación del diseño (1) a lo largo de los bordes del circuito conductor (C), Fig. 5' 5A;

f): Protección del conductor: Extensión de la capa de aislamiento protectora (2) en la superficie del circuito conductor (C), entre dichos bordes/líneas de delimitación (1), Figs. 6' 6A;

g): Recubrimiento final (3) de la superficie de plástico no conductora de la tarjeta (P).

De esta manera es posible ahorrar una cantidad significante de material que es notoriamente muy caro y a la vez obtener mejor calidad y precisión, evitando el desbordamiento del polímero aplicado.

Ventajosamente, el espesor del depósito del perfil se encuentra en el intervalo de 10 y 20 micras, preferiblemente 15 micras.

Más ventajosamente, la altura del circuito impreso se encuentra en el intervalo de 30-60 micras, preferiblemente alrededor de 45 micras, para lo cual un depósito repetido sobre los lados de los bordes implicaría tres depósitos para cubrir los lados y un cuarto para sobresalir del recubrimiento de la superficie superior.

Incluso más ventajosamente, el espesor de relleno de los espacios entre dichos circuitos impresos se encuentra en el intervalo de 3 a 7 micras, preferiblemente 5 micras.

El método, según la reivindicación principal, se realiza rápidamente con una polimerización/endurecimiento rápido del material de modo que sobresalga/aumente en espesor, la polimerización/endurecimiento siendo suficientemente rápido para formar una barrera/delimitación contra el líquido de las capas de deposición de relleno posterior entre éstas.

Ventajosamente la deposición de estas líneas de contorneado de delimitación se realiza de tal manera que formen una barrera para la deposición siguiente, para evitar el desbordamiento y para contener la capa de relleno posterior entre éstas.

Es evidente que la perfilación (contorno de delimitación) según el perfil del diseño de la parte electroconductora que, según las características de la reivindicación principal, sobresale/se eleva más o menos de la superficie, debe primero ser polimerizada o al menos parcialmente endurecida antes del relleno entre estas "líneas de delimitación" con una fase posterior de relleno, esta última estando exactamente definida entre los bordes de la deposición de la línea de contorno de delimitación precedente.

De esta manera la deposición del relleno no podrá exceder/desbordar dichas líneas de contorno de delimitación ya polimerizadas/endurecidas.

Claims

1. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos, caracterizado por el hecho de que incluye al menos las fases siguientes:

-: realización de al menos una primera pasada del contorno de delimitación del diseño para hacer un diseño de delimitación elevado o estratificación, creando un contorno/perfil de delimitación del diseño del circuito, ligeramente elevado, para definir/delimitar previamente dicho diseño de la tarjeta impresa (1);

-: realización de al menos una pasada de recubrimiento/rellenado posterior de la superficie del contorno/perfil elevado (2), es decir, en la superficie delimitada por dicha línea de contorno de delimitación con el mismo material que la primera pasada.

2. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que se realizan las fases siguientes empezando por una tarjeta que incluye una capa superior metálica electroconductora (Cu) colocada en un soporte hecho de material plástico (P):

a): deposición de un material polimérico que endurece inmediatamente, linealmente por puntos, mediante una impresora de chorro de tinta, para formar una delimitación/perfil de contorno de delimitación del diseño del circuito para formar una delimitación (1);

b): rellenado del diseño de dicho circuito impreso en una pasada posterior de recubrimiento, para cubrir completamente el diseño de la superficie concernida con material protector (2);

c): eliminación de la capa de material conductor (Cu) dejada expuesta por el recubrimiento precedente (1-2);

d): eliminación de dicha capa de recubrimiento de dicho diseño (1-2) dejando expuesta la superficie conductora del circuito impreso (C) en la tarjeta (P);

e): deposición punto a punto de un material polimérico aislante protector, mediante una impresora de chorro de tinta, para formar la línea de contorno de delimitación/perfil de la superficie de la tarjeta impresa (C) y eventualmente proteger los lados;

f): rellenado de la superficie conductora superior aún expuesta (2) de dicha tarjeta impresa (C) dejada expuesta por dichas líneas de delimitación (1) en una pasada sucesiva de relleno/recubrimiento.

3. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de tarjetas con circuito impreso según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que se realiza otra pasada para la protección (3) de la superficie de la tarjeta, dejada libre por la presencia de dicho circuito impreso (P).

4. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que dicha pasada de protección de la superficie de tarjeta dejada libre por dicho circuito impreso (3) se realiza con la deposición de un espesor de polímero inferior a 7 micras.

5. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que dicha pasada de protección de la superficie de tarjeta dejada libre por dicho circuito impreso (3) se realiza con una deposición de un espesor en el intervalo de aproximadamente 5 micras.

6. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado por el hecho de que el espesor de la elevación de dicha línea de contorno de delimitación/ delimitación (1) está en el intervalo de 5 a 20 micras.

7. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado por el hecho de que el espesor de la elevación de dicha línea de contorno de delimitación (1) está en el intervalo de aproximadamente 15 micras.

8. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado por el hecho de que dicha línea de contorno de delimitación (1) se realiza con más pasadas con el objetivo de cubrir los bordes libres que sobresalen del circuito impreso conductor (C) respecto a la base de la tarjeta

\hbox{(P)
mediante la  superposición de líneas de delimitación por
puntos.}

9. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según la reivindicación precedente, caracterizado por el hecho de que el número de pasadas de líneas de contorno de delimitación es de al menos dos, una sobre la otra (1).

10. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el número de pasadas de líneas de contorno de delimitación es de al menos tres, una encima de la otra (1).

11. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el número de pasadas de líneas de contorno de delimitación es de cuatro, una encima de la otra (1).

12. Método para la aplicación controlada de chorro de tinta de material polimérico para el aislamiento y/o la protección de circuitos impresos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el material de las líneas de contorno de delimitación depositado (1) es principalmente de tipo de polimerización/ endurecimiento rápido para que endurezca al menos parcialmente:

-: formando una línea elevada de barrera en el borde del diseño del conductor/circuito conductor;

-: el tiempo para el endurecimiento de dichas barreras siendo inferior al tiempo requerido para la siguiente pasada de rellenado/recubrimiento de la superficie interna.

13. Tarjeta con circuito impreso realizada usando el método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes e incluyendo un estrato/capa de protección polimérica aplicada por puntos de chorro de tinta, respectivamente diferenciados:

-: en el espesor de elevación en el intervalo de aproximadamente 15 micras en sus lados y en la superficie superior del circuito impreso conductor (C-1-2) y

-: en el intervalo de espesor de aproximadamente 5 micras en la superficie restante (P-3);

-: la capa de recubrimiento o aislamiento (1-2) estando constituida por una línea de contorno de delimitación para la protección y el aislamiento en forma de delimitación/limitación lineal (1) y una capa interna, aislante, protectora de relleno (2) estando aplicada entre dicha línea de contorno de delimitación, elevándose/sobresaliendo de dicha superficie (1).