ES2350804T3 - Proceso de producción de circuitos impresos en los que se sueldan componentes electrónicos sin hilo conductor. - Google Patents

Proceso de producción de circuitos impresos en los que se sueldan componentes electrónicos sin hilo conductor. Download PDF

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Abstract

Proceso de producción de circuitos impresos en el que se sueldan componentes electrónicos (A) sin hilo conductor, que comprende las siguientes operaciones: a) - perforación de un soporte (10) para obtener una serie de orificios (30) en todos los puntos de soldadura del componente electrónico (A); b) - laminación del soporte (10) sólo en una (10a) de las dos caras (10a y 10b), que se cubre completamente y uniformemente con una capa de cobre o de otro material conductor (20), que cubre y cierra la abertura de todos los orificios (30); c) - realización de circuitos (C) en la cara (10a) del soporte (10) cubierta con la capa conductora, caracterizado por el hecho de que la operación c) es seguida por la siguiente operación: d) - perforación de orificios más pequeños (40) dentro de los orificios (30) en la capa conductora (20), realizados con punzones y troqueles para obtener un orificio cónico embutido (400), cuyo borde (400a) se pliega hacia la cara no laminada (10b) del soporte (10), de tal manera que cubra las paredes internas (30a) del orificio (30) del soporte, y e) - soldadura por ola del componente electrónico (A) situado en la cara no laminada (10b) del soporte (10), por medio de una aleación de soldadura (S) que fluye a través de los orificios pequeños (40) de la capa conductora (20).

Description

La presente solicitud de patente se refiere a un proceso de producción de circuitos impresos sobre los que se sueldan componentes electrónicos sin hilo conductor situados en la cara opuesta con respecto a la cara del circuito impreso.
Se entiende que la protección se extiende también al circuito obtenido con el proceso de la invención.
El proceso de acuerdo con la invención es especialmente ventajoso cuando el soporte en el que se imprime el circuito consiste en una fina capa de material no conductor, como por ejemplo poliamida (PI), poliéster (PET), polietileno naftalato (PEN), película de fluoruro de polivinilo (Tedlar), o películas comercializadas con las marcas comerciales MYLAR®, KAPTON®, TEDLAR®, TEFLÓN®. El citado tipo de circuitos impresos se ve perjudicado por el problema de realizar conexiones eléctricas entre la cara en la que se imprimen las pistas de cobre y la cara opuesta del soporte en el que se sueldan los componentes electrónicos sin hilo conductor.
Las dichas conexiones requieren inevitablemente perforar orificios en el soporte en todos los puntos de soldadura de los componentes electrónicos; sin embargo, esta simple operación de perforación no garantiza la fijación segura de los componentes electrónicos por medio de gotas de estaño.
Debe reseñarse que en este tipo de aplicación industrial el proceso de soldadura más común se define técnicamente como "soldadura por ola total" o "soldadura por ola selectiva".
A fin de realizar la soldadura por ola, el soporte debe prepararse adecuadamente por medio de tres operaciones diferentes: la primera operación consiste en laminar ambas caras del soporte con hojas de cobre o cualquier otro material conductor, la segunda operación consiste en perforar el soporte laminado, y la tercera operación consiste en metalizar los orificios perforados en el soporte de laminado.
La tercera operación de metalización se utiliza para hacer las conexiones eléctricas en cada orificio, cuyas paredes están cubiertas con un material conductor, generalmente cobre, para favorecer el flujo de la gota de estaño a través y sobre el orificio durante el proceso de soldadura por ola del componente electrónico.
Debe reseñarse que la operación de metalización se lleva a cabo por medio de un proceso galvánico que implica altos costos y tiempos de operación largos, así como graves problemas ambientales, debido a los factores de contaminación que se asocian generalmente con la mayoría de procesos químicos.
GB 2 172 441 describe una tarjeta de circuito impreso por una sola cara que comprende dos orificios pasantes, un patrón conductor que cubre los orificios pasantes y unos componentes electrónicos montados en la superficie posterior del sustrato, en posición sobre los orificios pasantes.
El boletín de divulgación técnica IBM vol. 34, n. 3, "INTEGRATED TEST VIA AND PAD DESIGN" describe una tarjeta de circuito con unos componentes montados en superficie para ser montados en sustratos dieléctricos en las zonas de contacto en los niveles subordinados en la estructura dieléctrica de los sustratos.
JP 57 018347 describe una tarjeta de circuito donde se forman unos orificios en la película aislante y se forman unos patrones de electrodos con láminas de cobre en la cara posterior de la película.
US 6.414.382 describe un dispositivo semiconductor que no requiere aplicar antisoldadura a la superficie.
El propósito de la presente invención es reducir costos, tiempos de operación y contaminación del proceso de producción de un tipo específico de circuitos impresos (preferentemente en soportes delgados), en los que se sueldan los componentes electrónicos sin hilo conductor situados en la cara opuesta con respecto a la cara del circuito impreso.
El dicho propósito se ha logrado mediante el proceso de la invención, que elimina completamente el proceso de metalización caro, largo y contaminante, y utiliza el proceso de laminación sólo en una cara del soporte, con el consiguiente ahorro de cobre.
De acuerdo con el proceso de la invención, el soporte se perfora antes - y no después – de la laminación de tal manera que la capa de cobre utilizada para cubrir el soporte durante la laminación (realizada en una sola cara) cubra la abertura de todos los orificios que han sido previamente perforados en los puntos de soldadura de los componentes electrónicos.
De acuerdo con el proceso de la invención, se realiza una segunda operación de perforación con punzones para perforar orificios más pequeños en la capa de cobre dentro de los orificios que se perforaron en el soporte.
Durante el proceso de soldadura por ola de los componentes electrónicos los orificios más pequeños favorecen el paso del flujo de estaño, que va a través y sobre los orificios hasta que llega y suelda cada componente electrónico ubicado en la cara opuesta del soporte con respecto a la cara en la que se introduce el estaño en los dichos orificios.
Para mayor claridad la descripción del proceso de la invención continúa con respecto a los dibujos adjuntos, que solo tienen fines ilustrativos, y no en un sentido limitativo, de manera que:
-las figuras 1 a 4 ilustran algunas fases operativas de un proceso de producción de circuitos impresos de acuerdo con la técnica conocida; -las figuras 5 a 12 ilustran algunas fases operativas del proceso de la invención.
Con respecto a las figuras 1 a 4, esta descripción continúa ilustrando las diferentes fases operativas de la técnica que se utiliza actualmente para producir circuitos impresos en los que se sueldan unos componentes electrónicos sin hilo conductor situados en la cara opuesta con respecto a la cara de impresión del circuito. La técnica actual prevé la siguiente secuencia de operaciones:
-Laminación del soporte (1) en ambas caras (1 a y 1 b), que están completamente y uniformemente cubiertas con una capa de cobre (2) o de otro material conductor, como se muestra en la fig. 2; -Perforación del soporte laminado para obtener una serie de orificios (3) en todos los puntos de soldadura de los componentes electrónicos; -Realización de circuitos por medio de fotograbado o de otro proceso conocido adecuado; -Metalización de los orificios (3), por medio de un proceso galvánico, cubriendo las paredes (3a) con una capa de material conductor (4) responsable de la conexión eléctrica entre las dos partes (1 a y 1 b) del soporte (1), como se muestra en la fig. 4.
Esta descripción continúa ilustrando las distintas operaciones del proceso de la invención, con respecto a las figuras 5 a 10:
a) - perforación del soporte (10) para obtener una serie de orificios (30) en todos los puntos de soldadura de los componentes electrónicos, como se muestra en la fig. 6; b) - laminación del soporte (10) sólo en una (10a) de las dos caras (10a y 10b), que se cubre completamente y uniformemente con una capa de cobre o de otro material conductor (20), que cubre y cierra la abertura de todos los orificios (30), como se muestra en la fig. 7; c) - realización de circuitos (C) en la cara (10a) del soporte (10), como se muestra en la fig. 8; d) - perforación de orificios más pequeños (40) dentro de los orificios (30) en la capa de cobre (20), como se ilustra en la fig. 9, que muestra que los bordes (40a) de los orificios pequeños (40) se pliegan hacia adentro de los orificios más grandes (30).
Después de preparar el soporte (10), el componente electrónico se suelda colocándolo en el orificio (30), como se muestra en la fig. 10.
Las figuras 11 a 12 muestran gráficamente el proceso de soldadura por ola del componente electrónico (A) con el soporte (10).
Las figuras 11 y 12 muestran que durante el proceso de soldadura por ola del componente electrónico (A), el estaño (S) fluye a través de los orificios pequeños
(40) hasta que llega y suelda el componente electrónico (A) situado en la cara (10b) del soporte (10) frente a la cara (10a) con los circuitos (C).
De acuerdo con una forma de realización diferente del proceso de la invención, la operación de perforación d) se realiza con unos punzones y unos troqueles para obtener un orificio embutido (400), cuyo borde (400a) se pliega hacia la cara no laminada (10b) del soporte (10).
Esta versión de la forma de realización es ventajosa en caso de soportes
(10) que no son delgados y rígidos, como se ilustra en la fig. 13, que muestra cómo los bordes plegados (400a) cubren internamente las paredes laterales (30a) del orificio (30).
Si el proceso de soldadura de los componentes electrónicos (A) se realiza con pasta de soldadura (P) en lugar de soldadura por ola, la citada operación d) no es necesaria.
En este caso, que no es parte de la presente invención, la operación d) se sustituye por la siguiente operación:
d1) depositar una dosis de pasta de soldadura conductora (P) dentro de los orificios (30), como se muestra en la fig. 14.
De acuerdo con una técnica conocida, la dicha pasta (P) se somete al proceso de horno de REFLUJO en el que la pasta se derrite y suelda el componente (A).

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Proceso de producción de circuitos impresos en el que se sueldan componentes electrónicos (A) sin hilo conductor, que comprende las siguientes operaciones:
    a) - perforación de un soporte (10) para obtener una serie de orificios (30) en todos los puntos de soldadura del componente electrónico (A); b) - laminación del soporte (10) sólo en una (10a) de las dos caras (10a y 10b), que se cubre completamente y uniformemente con una capa de cobre o de otro material conductor (20), que cubre y cierra la abertura de todos los orificios (30); c) - realización de circuitos (C) en la cara (10a) del soporte (10) cubierta con la capa conductora,
    caracterizado por el hecho de que la operación c) es seguida por la siguiente operación:
    d) - perforación de orificios más pequeños (40) dentro de los orificios (30) en la capa conductora (20), realizados con punzones y troqueles para obtener un orificio cónico embutido (400), cuyo borde (400a) se pliega hacia la cara no laminada (10b) del soporte (10), de tal manera que cubra las paredes internas (30a) del orificio (30) del soporte, y e) - soldadura por ola del componente electrónico (A) situado en la cara no laminada (10b) del soporte (10), por medio de una aleación de soldadura (S) que fluye a través de los orificios pequeños (40) de la capa conductora (20).
  2. 2.
    Proceso de producción de circuitos impresos según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el soporte (10) está hecho de una poliamida fina o película de poliéster.
  3. 3.
    Proceso de producción de circuitos impresos según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el soporte (10) está hecho de una película flexible.
  4. 4. Circuito impreso que comprende: - un soporte (10) proporcionado con unos orificios (30) en todos los puntos de soldadura del componente electrónico (A), -una capa de cobre o de otro material conductor (20) laminada sólo en una
    5 (10a) de las dos caras (10a y 10b) del soporte (10),
    - circuitos (C) realizados en la cara (10a) del soporte (10) cubierta con la capa conductora (20),
    caracterizado porque
    10 dicha capa conductora (20) se proporciona con unos orificios pasantes más pequeños (40) dispuestos dentro de dichos orificios (30) del soporte, dichos orificios pasantes pequeños (40) son orificios cónicos embutidos (400), cuyo borde (400a) se pliega hacia la cara no laminada (10b) del soporte (10), de tal manera que cubra las paredes internas (30a) del orificio (30) del soporte, y
    15 comprendiendo dicho circuito impreso por lo menos un componente electrónico (A) sin hilo conductor situado en la cara no laminada (10b) del soporte (10), y soldado mediante soldadura por ola de una aleación de soldadura (S) que pasa a través de los orificios pequeños (40) de la capa conductora (20).
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