DE10248112B4

DE10248112B4 - Verfahren zur Herstellung von gedruckten elektrischen Schaltungen

Info

Publication number: DE10248112B4
Application number: DE10248112A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Koch
Original assignee: Ruwel AG
Current assignee: Schoeller Electronics Systems GmbH
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2022-10-16
Also published as: DE10248112A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten (1), mit mehreren Einzellagen (2, 3), mit mindestens einem Klebemedium und mit mindestens einem Leiterbild, wobei die Einzellagen (2, 3) mittels des Klebemediums miteinander verklebt werden und wobei nach dem Verkleben der Einzellagen (2, 3) aus mindestens einer starren Einzellage (2) mindestens ein vorgegebener Bereich (6) entfernt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Entfernung des vorgegebenen Bereichs (6) mindestens einer starren Einzellage (2) eine Nut (19) durch automatisches Z-Achsen kontrolliertes Fräsen hergestellt wird,
wobei das Signal zur Steuerung des Fräsens der Nut (19) direkt beim Fräsen durch elektrisches Abtasten eines Bereichs einer Einzellage (3) von der Leiterplatte (1) genommen wird,
indem das Signal zur Steuerung der Nuttiefe durch einen elektrischen Kontakt der Spitze des Werkzeugs (11) mit einer in der Leiterplatte (1) ausgebildeten elektrisch leitenden Kontaktlage (15) erzeugt wird, so daß die Nuttiefe beim Fräsen fortlaufend kontrolliert und automatisch nachgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten, mit mehreren Einzellagen, mit mindestens einem Klebemedium und mit mindestens einem Leiterbild, wobei die Einzellagen mittels des Klebemediums miteinander verklebt werden und wobei nach dem Verkleben der Einzellagen aus mindestens einer starren Einzellage mindestens ein vorgegebener Bereich entfernt wird.

Schon seit vielen Jahrzehnten werden gedruckte elektrische Schaltungen beispielsweise in elektrischen Geräten und in Kraftfahrzeugen zur elektronischen Regelung und Steuerung eingesetzt. Es handelt sich hierbei üblicherweise um starre Leiterplatten, die einerseits diskrete Bauelemente und hochintegrierte Bausteine elektrisch miteinander verbinden und andererseits als Träger derselben fungieren. Die Leiterplatten bestehen zumeist aus einer oder mehreren Einzellagen von glasfaserverstärkten, ausgehärteten Epoxidharzplatten, die zur Ausbildung von Leiterbahnen bzw. Leiterbildern ein- oder beidseitig kupferkaschiert sind. Bei mehrlagigen Leiterplatten sind die einzelnen Ebenen bzw. die auf den Einzellagen angeordneten Leiterbahnen durch metallisierte Bohrungen in der Leiterplatte miteinander elektrisch verbunden.

Seit ca. 30 Jahre werden neben rein starren Leiterplatten auch gedruckte Schaltungen eingesetzt, die nebeneinander starre und flexible Bereiche aufweisen; sogenannte starr-flexible Leiterplatten. Durch das Vorsehen von flexiblen Bereichen kann eine größere Anzahl von starren Leiterplatten in nahezu jeder gewünschten räumlichen Anordnung ohne Steckerleisten oder Verdrahtungen mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden. Darüber hinaus bieten die flexiblen Bereiche die Möglichkeit, mehrere starre Leiterplattenbereiche so "übereinander zu falten", daß eine große Leiterplattenfläche und damit auch eine Vielzahl von auf den Leiterplatten angeordneten diskreten Bauelemente auf einem relativ kleinen Raum untergebracht werden können. Die flexiblen Bereiche bestehen normalerweise aus dünnen Polyimidfolien, die ebenfalls ein- oder beidseitig kupferkaschiert sind.

Derartige starr-flexible Leiterplatten werden gewöhnlich aus übereinander liegenden starren und flexiblen Einzellagen aufgebaut, die sich über die gesamte Schaltung erstrecken und mit Hilfe von Verbundfolien miteinander verklebt und verpreßt sind. Es handelt sich hierbei um unbiegsame (z. B. glasfaserverstärktes Epoxidharz) und biegsame Isolationsträger (z. B. Polyimidfolie) mit ein- oder zweiseitigen Kupferkaschierungen, in die die Leiterbahnen geätzt werden. Die Form der starren Lagen legt den starren Teil der Leiterplatten fest. Die flexiblen Bereiche der Leiterplatten werden dadurch hergestellt, daß man in diesen Bereichen ein Teilstück der starren Lagen in mehreren Verfahrensschritten entfernt.

Aus der DE 41 03 375 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung starr-flexibler Leiterplatten bekannt, bei dem vor dem Laminieren der Einzellagen zur Gesamtschaltung aus der starren Einzellage ein Teilstück ausgestanzt wird, das entsprechend der Größe und der gewünschten Position des flexiblen Bereichs angeordnet ist. Dieses Teilstück der starren Einzellage wird anschließend möglichst paßgenau wieder in die Einzellage eingesetzt, wobei das Teilstück innenseitig mit einer Trennschicht versehen ist, so daß es in den nachfolgenden Verfahrensschritten nicht mit der Verbundfolie verklebt. Nach dem Laminieren muß das Teilstück während des weiteren Fertigungsprozesses hermetisch abgedeckt werden, um Metallisierungen auf dem flexiblen Bereich und dem Übergang zum starren Bereich zu verhindern. Diese Abdeckung ist aufwendig und teuer, wobei trotz großer Sorgfalt Beschädigungen auftreten können, die zu einem irreparablen Fehler führen, so daß die betroffene Leiterplatte nicht mehr verwendet werden kann.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung starr-flexibler Leiterplatten ist aus der DE-AS 26 57 212 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird vor dem Verpressen der Einzellagen in den starren Außenlagen auf der der flexiblen Innenlage zugewendeten Seite entlang der Trennungslinie von starrem und flexiblem Bereich der Leiterplatte eine Nut (Vornut) hergestellt, wobei die Nuttiefe so gewählt wird, daß die Außenseite der starren Lagen unverletzt bleibt. Die Verbundfolie, mit deren Hilfe die Einzellagen verklebt werden, wird über dem flexiblen Bereich der Schaltung ausgeschnitten, so daß ein Verkleben der starren Außenlage über dem zukünftigen flexiblen Bereich nicht erfolgt. Zusätzlich werden häufig Trennfolien eingelegt, die ein Fließen der Verbundfolien beim Verpressen verhindern. Nach dem Verkleben der Einzellagen und nach dem Ausbilden der Leiterbilder auf den Außenlagen wird dann zur Herstellung des flexiblen Bereichs von der Außenseite der starren Lage entlang der Trennungslinie von starrem und flexiblem Bereich der Schaltung eine weitere Nut (Hauptnut) gefräst, wobei diese Nut und die zuvor bereits ausgebildete Vornut zueinander ausgerichtet sind, so daß das ausgefräste Teilstück aus der starren Einzellage entfernt werden kann.

Dieses Verfahren, das auch als Snap-out-Technik bezeichnet wird, hat den Vorteil, daß bei der zweiten Nut (Hauptnut) aufgrund der an der Innenseite bereits vorhandenen Vornut die Nuttiefe so eingestellt werden kann, daß eine Beschädigung der flexiblen Lage relativ sicher ausgeschlossen wird. Dies ist deshalb besonders wichtig, da die aus Polyimidfolie bestehende flexible Einzellage relativ teuer ist. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß die Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten aufgrund der zahlreichen Verfahrensschritte sehr zeitaufwendig und damit kostenintensiv ist. Darüber hinaus ist das manuelle Einstellen der Nuttiefen fehleranfällig und bedarf häufig mehrerer Korrekturschritte.

Besonders problematisch ist das zuvor beschriebene Verfahren, wenn mehrlagige Leiterplatten hergestellt werden sollen, da sich durch die Vielzahl der einzelnen Lagen und der auf den Einzellagen ausgebildeten Leiterbilder eine relativ stark strukturierte Oberfläche der Leiterplatte ergibt. Wird nun eine derartige mehrlagige Leiterplatte mit Hilfe eines Niederhalters auf einem Maschinentisch eingespannt, so können durch den Niederhalter die tieferliegenden Bereiche der Leiterplattenoberfläche nicht erfaßt werden. Die Einstellung der Nuttiefe bzw. Frästiefe erfolgt jedoch relativ zur Position des Niederhalters, so daß die gewählte Frästiefe nicht für alle Bereiche der Leiterplatte ausreichend ist. An einigen Stellen kommt es somit nicht zu einer Verbindung von Vornut und Hauptnut, so daß an diesen Stellen das zu entfernende Teilstück nicht ohne eine Nachbearbeitung aus der starren Lage herausgenommen werden kann. Wird andererseits die eingestellte Frästiefe entsprechend der Täler der strukturierten Leiterplattenoberfläche eingestellt, so kommt es in anderen Bereichen zu einer Beschädigung der flexiblen Einzellage, da dann die Nuttiefe zu groß wird.

Die zuvor beschriebenen Probleme, die bei der Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatte auftreten, treten entsprechend auch dann auf, wenn eine mehrlagige, rein starre Leiterplatte mit einzelnen, tieferliegenden Bereichen, d. h. Bereiche mit einer geringeren Leiterplattendicke, hergestellt werden sollen. Die tieferliegenden Bereiche werden dabei zur Aufnahme und zum Kontaktieren von Bauelementen, beispielsweise Prozessoren, verwendet. Auch bei derartigen Multilayer-Leiterplatten müssen in einzelnen Bereichen die starren Einzellagen in mehreren Verfahrensschritten entfernt werden.

Aus der US 4,931,134 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer starr-flexiblen Leiterplatte, bei der ein vorgegebener Bereich einer starren Einzellage dadurch entfernt wird, daß eine Nut durch automatisches Z-Achsen kontrolliertes Lasern hergestellt wird. Zur Gewährleistung der vorgegebenen Nuttiefe sind bei dem bekannten Verfahren den Laserstrahl reflektierende Streifen innerhalb der Leiterplatte angeordnet. Hierfür ist mindestens ein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich.

Aus der DE 40 06 063 A1 ist eine Leiterplatte zur Aufnahme elektronischer Bausteine bekannt, bei der ein vorbestimmter Teil einer mit einer Substratschicht vereinigten Metallschicht freigelegt ist. Hierzu ist es zunächst erforderlich, zwischen der Substratschicht und der Metallschicht eine Maske anzuordnen, die mit ihren Abmessungen dem freizulegenden Teil entspricht. Anschließend wird entsprechend der US 4,931,134 mittels eines Laserstrahls eine Nut in der Substratschicht hergestellt.

Aus der DE 31 19 884 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten bekannt, bei dem zur Entfernung eines vorgegebenen Bereichs einer starren Einzellage von der freien Oberfläche der starren Lage her Nuten eingeschnitten werden, wobei jedoch die Nuttiefe von Hand eingestellt werden muß. Die Genauigkeit des Ausschneidens des vorgegebenen Bereichs der starren Einzellage hängt somit von der Genauigkeit der Einstellung der Nuttiefe sowie von der Ebenheit der Oberfläche der Leiterplatte ab.

Die DE 100 40 303 A1 und die JP 07 015 147 A offenbaren ein Verfahren zum definierten Tiefenbohren von Sacklöchern in mehrlagigen Leiterplatten.

Im Unterschied zu dem erfindungsgemäßen Verfahren soll bei den bekannten Verfahren somit kein vorgegebener Bereich einer starren Einzellage entfernt werden.

Die US 5,376,759 offenbart eine mehrschichtige, rein starre Leiterplatte, und somit keine starr-flexible Leiterplatte. Die mehrschichtige Leiterplatte besteht aus einer geschichteten Anordnung von zwei äußeren leitenden Schichten, mehreren elektrisch leitenden Signalschichten und zwischen den leitenden Schichten und den Signalschichten angeordneten Isolierschichten, wobei die mehrschichtige Leiterplatte auf jeder Kante eine leitende Kantenabschirmschicht aufweist. Hierdurch sollen elektromagnetische Emissionen der Leiterplatte verringert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes Verfahren zur Herstellung von gedruckten elektrischen Schaltungen mit mehreren Einzellagen zur Verfügung zu stellen, mit dem starr-flexible Leiterplatten oder mehrlagige Leiterplatten in einfacher und wirtschaftlicher Weise hergestellt werden können.

Die zuvor genannte Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß zur Entfernung des vorgegebenen Bereichs mindestens einer starren Einzellage eine Nut durch automatisches Z-Achsen kontrolliertes Fräsen hergestellt wird, wobei das Signal zur Steuerung des Fräsens der Nut direkt beim Fräsen durch elektrisches Abtasten eines Bereichs einer Einzellage von der Leiterplatte genommen wird, indem das Signal zur Steuerung der Nuttiefe durch einen elektrischen Kontakt der Spitze des Werkzeugs mit einer in der Leiterplatte ausgebildeten elektrisch leitenden Kontaktlage erzeugt wird, so daß die Nuttiefe beim Fräsen fortlaufend kontrolliert und automatisch nachgestellt wird.

Wie im Stand der Technik, soll auch beim erfindungsgemäßen Verfahren ein bestimmter vorgegebener Bereich einer oder mehrerer starrer Lagen entfernt werden. Hierzu ist die Ausbildung einer Nut in der starren Lage erforderlich, wobei die Nut der Außenkontur des zu entfernenden Bereichs entspricht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entfällt zunächst der Arbeitschritt bzw. die Arbeitsschritte, die mit der Herstellung der Vornut verbunden sind. Dadurch, daß erfindungsgemäß die Nut durch automatisches Z-Achsen kontrolliertes Fräsen hergestellt wird, ist die Nuttiefe den tatsächlichen Gegebenheiten angepaßt. Das Signal zur Steuerung des Fräsens der Nut wird dabei direkt beim Fräsen von der gedruckten elektrischen Schaltung genommen. Die Nuttiefe wird somit weder manuell eingestellt noch wird sie zu Beginn des Arbeitsschrittes nur einmal eingelesen, sondern die Nuttiefe wird beim Fräsen fortlaufend kontrolliert und nachgestellt.

Erfindungsgemäß wird zur Steuerung der Nuttiefe ein elektrisches Signal verwendet, das durch einen elektrischen Kontakt der Spitze des Fräsers mit einer in der gedruckten elektrischen Schaltung ausgebildeten elektrisch leitenden Kontaktlage erzeugt wird. Immer dann, wenn die Spitze des Fräsers auf die beispielsweise durch eine Kupferschicht gebildete Kontaktlage trifft, wird somit ein elektrisches Signal erzeugt, das anzeigt, daß die gewünschte Tiefe erreicht worden ist. Der Vortrieb des Fräsers in Richtung der Z-Achse wird dann unverzüglich gestoppt. Dadurch wird eine Beschädigung der sich unterhalb der Kontaktlage befindenden Einzellage, beispielsweise einer flexiblen Polyimidfolie, zuverlässig verhindert. Gleichzeitig ist jedoch gewährleistet, daß die Nut stets die erforderliche Tiefe aufweist, so daß auch bei einer starken Struktur der Leiterplattenoberfläche ein zu entfernender Bereich vollständig freigefräst wird.

Dadurch, daß der Fräser bzw. die Spindel das Signal zur Steuerung direkt von der Leiterplatte bekommt, wird außerdem eine Ausdehnung der Spindel bzw. des Fräsers in Richtung der Z-Achse, beispielsweise aufgrund von Erwärmung, automatisch kompensiert. Ebenso werden Beschädigungen aufgrund einer falschen manuellen Tiefeneinstellung ausgeschlossen und es werden die Rüstzeiten zum Einspannen der Leiterplatten auf dem Arbeitstisch verringert, da ein manuelles Kontrollieren und gegebenenfalls Korrigieren der Nuttiefe entfällt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt nach einem elektrischen Kontakt der Spitze des Fräsers mit der Kontaktlage ein automatischer Rückhub des Fräsers entlang einer einstellbaren kurzen Vorschubstrecke und schließlich wiederum ein automatisches Absenken des Fräsers, bis die Spitze des Fräsers erneut auf die Kontaktlage trifft. Durch die zyklische Wiederholung dieser Verfahrensschritte entsteht ein etwa dreiecks- oder sägezahnförmiger Oberflächenverlauf längs des Fräsweges. Da die Spitze des Fräsers bei jedem Vorhub immer wieder genau bis zur Kontaktlage abgesenkt wird, wird bei dieser Art des "Kontaktfräsens" auch bei einer stark strukturierte Oberfläche einer Leiterplatte stets die jeweils erforderliche Nuttiefe bzw. Frästiefe automatisch eingestellt.

Das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten mit mindestens einer starren und mindestens einer flexiblen Einzellage geeignet, bei denen im flexibel gewünschten Bereich der Leiterplatte mindestens ein vorgegebener Bereich einer starren Einzellage entfernt werden muß. Durch das zuvor beschriebene "Kontaktfräsen" wird eine Beschädigung der flexiblen Einzellage, die in der Regel aus einer relativ teuren Polyimidfolie besteht, verhindert, so daß die Ausschußanzahl beim Herstellen derartiger starr-flexibler Leiterplatten deutlich reduziert wird.

Bei einer derartigen starr-flexiblen Leiterplatte, bei der die Einzellagen jeweils mindestens ein Leiterbild aufweisen und mittels mindestens eines Klebemediums miteinander verklebt sind und bei der zur Verbindung der Leiterbilder der flexiblen Einzellage mit der starren Einzellage in der Leiterplatte durchkontaktierte Bohrungen ausgebildet sind, ist vorzugsweise vorgesehen, daß eine Innenlage mindestens einseitig eine elektrisch leitfähige Kontaktlage aufweist, die elektrisch leitend mit einem elektrisch leitfähigen Bereich der Außenfläche der Leiterplatte verbunden ist, wobei die Kontaktlage im flexiblen Bereich der Leiterplatte auf mindestens einer Seite mindestens einer flexiblen Einzellage angeordnet ist, und wobei die Kontaktlage durch eine Kupferfläche gebildet ist, die über Leiterbahnen mit dem elektrisch leitfähigen Bereich des Randes der Leiterplatte verbunden ist.

Durch die Anordnung der elektrisch leitfähigen Kontaktlage und die elektrisch leitende Verbindung dieser Kontaktlage mit einer Außenfläche der Leiterplatte wird eine Leiterplatte zur Verfügung gestellt, bei der das zuvor beschriebene Verfahren des "Kontaktfräsens" besonders einfach angewendet werden kann.

Die elektrisch leitfähige Kontaktlage ist dabei im flexiblen Bereich der Leiterplatte auf mindestens einer Seite einer flexiblen Einzellage angeordnet. Die Kontaktlage befindet sich somit in dem Bereich der Leiterplatte, der nach dem Entfernen eines Teils der starren Einzellage den flexiblen Bereich der Leiterplatte bildet. Durch eine entsprechende Wahl der Dicke der Kontaktlage wird gleichzeitig ein Schutz der darunterliegenden flexiblen Einzellage sichergestellt, so daß die flexible Einzellage beim "Anfräsen" der Kontaktlage nicht beschädigt wird. Hierfür ist jedoch eine so geringe Dicke der Kontaktlage ausreichend, daß beim Herausnehmen des ausgefrästen Teils der starren Einzellage die Kontaktlage ebenfalls entfernt wird, auch wenn die Kontaktlage – gewollt – beim Fräsen nicht vollständig durchtrennt wird.

In der Regel werden Leiterplatten, die eine Fläche von einigen 10 cm² bis einigen 100 cm² aufweisen nicht einzeln hergestellt, sondern es sind eine Mehrzahl derartiger Leiterplatten nebeneinander in einer starren Platte angeordnet, die allgemein als Nutzen bezeichnet wird. Ein derartiger Nutzen weist typischerweise eine quadratische oder rechteckige Fläche mit Seitenlängen von beispielsweise 40 bis 80 cm auf. Aus einem derartigen Nutzen können dann typischerweise 20 bis 30 fertig hergestellte Leiterplatten ausgestanzt werden. Der Vorteil der Verwendung derartiger Nutzen im Vergleich zur Verwendung einzelnen Leiterplatten bei der Herstellung besteht darin, daß die Nutzen einfacher auf einem Arbeitstisch eingespannt werden können und mit einer Einspannung nacheinander mehrere Leiterplatten hergestellt werden können.

Bei einer derartigen Anordnung einer Mehrzahl von Leiterplatten nebeneinander in einer starren Platte, wobei die einzelnen Leiterplaten nach dem Verkleben der Einzellagen und dem Aufbringen der Leiterbilder auf die Einzellagen aus der Platte ausgeschnitten oder ausgestanzt werden, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die einzelnen Kontaktlagen der Leiterplatten elektrisch leitend mit der Außenfläche, insbesondere mit dem Rand der Platte verbunden sind.

Bei einer derartigen starren Platte kann das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren nun dadurch angewendete werden, daß der elektrisch leitende Rand der Platte, der mit den einzelnen Kontaktlagen elektrisch leitend verbunden ist, mit dem Arbeitstisch einer Fräs- oder Bohrmaschine, beispielsweise mit Hilfe von Spannpilzen, elektrisch verbunden wird. Über den Arbeits tisch wird dann wiederum der elektrische Kontakt zur Spitze des Fräsers bzw. Bohrers hergestellt. Weist der Arbeitstisch mehrere Spindeln mit mehreren Fräsern auf, so können die einzelnen Fräser unabhängig voneinander angesteuert werden, wodurch die benötigte Zeit zum Fräsen eines Nutzens mit mehreren Leiterplatten weiter reduziert werden kann.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verweisen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Schnittdarstellung einer Leiterplatte bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren,
2 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Leiterplatte bei dem bekannten und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren,
3 eine schematische Schnittdarstellung einer mehrlagigen Leiterplatte zur Erläuterung des bekannten und des erfindungsgemäßen Verfahrens und
4 ein Diagramm zur Darstellung der Z-Achsensteuerung eines Fräsers beim erfindungsgemäßen Verfahren.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer starr-flexiblen Leiterplatte 1 dargestellt, die aus zwei starren Einzellagen 2 und einer zwischen den beiden starren Einzellagen 2 angeordneten flexiblen Einzellage 3 besteht. Die flexible Einzellage 3 ist mit den beiden starren Einzellagen 2 mit Hilfe jeweils eines als Verbundfolie 4 ausgebildeten Klebemediums verklebt und verpreßt. Die starren Einzellagen 2 bestehen in der Regel aus einem glasfaserverstärktem Epoxidharz während die flexible Einzellage 3 aus einer Polyimidfolie besteht. Sowohl die starren Einzellagen 2 als auch die flexible Einzellage 3 können ein- oder zweiseitige Kupferkaschierungen 5 aufweisen.
Zur Herstellung der starr-flexiblen Leiterplatte 1 wird nun ein bestimmter Bereich 6 aus der starren Einzellage 2 herausgefräst. Hierzu wird im Stand der Technik, wie er in 1a dargestellt ist, vor dem Verkleben und Verpressen der starren Einzellagen 2 mit der flexiblen Einzellage 3 entlang der Trennungslinie vom starren Bereich 7 zum flexiblen Bereich 8 der Leiterplatte 1 eine Vornut 9 von der Innenseite in die starre Einzellage 2 gefräst. Die Verbundfolie 4, mit deren Hilfe die Einzellagen 2, 3 verklebt werden, ist über dem flexiblen Bereich 8 bzw. dem zu entfernenden Bereich 6 der Leiterplatte 1 ausgeschnitten, so daß kein Verkleben des Bereichs 6 mit der Verbundfolie 4 erfolgt. Zusätzlich wird eine Trennfolie 10 eingelegt, die ein Fließen der Verbundfolie 4 vor den Bereich 6 beim Verpressen verhindert.
Nach dem Verkleben der Einzellagen 2, 3 wird mit Hilfe eines hier schematisch dargestellten Fräsers 11 die Hauptnut 12 entlang der Trennungslinie vom starren Bereich 7 zum flexiblen Bereich 8 der Leiterplatte 1 in die starre Einzellage 2 gefräst. Da zwischen dem Fräsen der Vornut 9 und dem Fräsen der Hauptnut 12 ein Umspannen der Leiterplatte 1 auf dem Maschinentisch 13 einer Fräs- bzw. Bohrmaschine erforderlich ist, tritt häufig ein Versatz zwischen der Hauptnut 12 und der Vornut 9 auf, der hier jedoch zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt ist. Dennoch besteht die Gefahr, daß der Versatz so groß ist, daß sie die Vornut 9 und die Hauptnut 12 nicht berühren, so daß der Bereich 6 nicht ohne weiteres herausgenommen werden kann.
Zur Verbindung der Leiterbilder bzw. der Leiterbahnen der flexiblen Innenlage 3 mit den starren Außenlagen 2 der Leiterplatte 1, sind in der Leiterplatte 1 durchkontaktierte Bohrungen 14 ausgebildet.
Im Unterschied zu dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik, bei dem zum Heraustrennen des Bereichs 6 aus der starren Einzellage 2 in einem ersten Verfahrensschritt eine Vornut 9 und in einem weiteren Schritt eine Hauptnut 12 gefräst werden muß, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich ein Fräsvorgang und somit auch nur ein Aufspannvorgang der Leiterplatte 1 auf dem Maschinentisch 13 erforderlich. Um die Nuttiefe beim Fräsen automatisch zu steuern, weist die Leiterplatte 1 eine leitende Kontaktlage 15 auf, die über Leiterbahnen 16 mit dem elektrisch leitfähigen Rand 17 der Leiterplatte 1 verbunden sind. Über Spannpilze 18, mit denen die Leiterplatte 1 auf dem Maschinentisch 13 eingespannt ist, erfolgt eine elektrische Verbindung mit der elektrisch leitfähigen Spitze des Fräsers 11. Wenn nun die Spitze des Fräsers 11 auf die Kontaktlage 15 trifft, so wird ein elektrisches Signal erzeugt, das den Vortrieb des Fräsers 11 in Richtung der Z-Achse stoppt und damit die Nuttiefe steuert.
Eine schematische Darstellung der Z-Achsensteuerung des Fräsers 11 ist in 4 dargestellt. Dabei ist auf der x-Achse die Vorschubstrecke s des Fräsers 11, d. h. die Nutlänge, und auf der y-Achse der Abstand a der Spitze des Fräsers 11 zur Kontaktlage 15 aufgetragen. Kommt die Spitze des Fräsers 11 mit der Kontaktlage 15 in Berührung, so erfolgt ein automatischer Rückhub des Fräsers 11 über eine einstellbare kurze Vorschubstrecke s. Anschließend wird der Fräser 11 wieder automatisch soweit abgesenkt, bis die Spitze des Fräsers 11 erneut mit der Kontaktlage 15 in Berührung kommt, d. h. der Abstand a der Spitze des Fräsers 11 zur Kontaktlage wieder Null wird. Insgesamt entsteht somit der in 4 dargestellte sägezahnförmige Verlauf des Fräsweges. Der frei programmierbare Rückhub liegt dabei jeweils in der Größenordnung von einigen Mikrometern und die jeweilige Vorschubstrecke s beträgt typischerweise einige zehntel Millimeter.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer noch nicht fertigt verpreßten, mehrere Lagen aufweisenden Leiterplatte 1 dargestellt, die ebenfalls zwei starre Lagen 2 und eine dazwischen angeordnete flexible Lage 3 aufweist. Die beiden starren Lagen 2 sind jeweils beidseitig kupferkaschiert und weisen darüber hinaus noch jeweils eine äußere Kupferlage 5 auf, die mittels einer Verbundfolie 4 oder eines Prepregs mit der starren Lage 2 verbunden sind. Die aus einer Polyimidfolie bestehende flexible Lage 3 ist ebenfalls beidseitig kupferkaschiert und weist zwei Verbundfolien 4 auf. Zur Verbindung der so hergestellten starren Lagen 2 mit der flexiblen Lage 3 ist wiederum eine Verbundfolie 4 vorgesehen, wobei die Verbundfolien 4 im Bereich 6, d. h. im flexiblen Bereich 8 der Leiterplatte 1, jeweils eine Aussparung aufweisen. 2a zeigt wiederum eine Leiterplatte, bei dem der Bereich 6 der starren Lage 2 durch das zweistufige Fräsen einer Vornut 9 und einer Hauptnut 12 herausgetrennt wird. Dem gegenüber zeigt 2b das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Nut 19 in einem einzigen Fräsvorgang hergestellt wird, wobei die Nuttiefe durch ein Signal gesteuert bzw. begrenzt wird, das dann anliegt, wenn die Spitze des Fräsers 11 auf die Kontaktlage 15 trifft.
In 3 ist schließlich dargestellt, wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch bei einer Leiterplatte 1 mit einer stark strukturierten Oberfläche 20 durch das automatische Z-Achsen kontrollierte Fräsen der Fräser 11 stets die gewünschte Nuttiefe bzw. Frästiefe erreicht. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, das in 3a angedeutet ist, wird die Leiterplatte 1 mit Hilfe eines Niederhalters 21 auf den hier nicht dargestellten Maschinentisch 13 gedrückt. Anschließend wird relativ zur Position des Niederhalters 21 eine gewünschte Nuttiefe bzw. Frästiefe von Hand eingegeben. Für die in 3a links dargestellte Position des Fräsers 11 ist die so eingestellte Frästiefe ausreichend, um eine starre Einzellage 2 wie gewünscht zu durchtrennen. Dagegen ist bei der in 3a rechts dargestellten Position des Fräsers 11 aufgrund des dort durch die stark profilierte Oberfläche 20 der Leiterplatte 1 vor handene Tals 22 die eingestellte Frästiefe viel zu gering, daß die Spitze des Fräsers 11 überhaupt nicht mit der starren Lage 2 in Berührung kommt.
Im Unterschied dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches anhand der 3b dargestellt ist, die Nuttiefe bzw. die Frästiefe automatisch stets so eingestellt, daß die Spitze des Fräsers 11 mit der Kontaktlage 15 in Berührung kommt. Dadurch ist sichergestellt, daß die Nuttiefe so bemessen ist, daß zum einen die starre Einzellage 2 wie gewünscht durchtrennt wird, zum anderen jedoch die darunterliegende flexible Einzellage 3 nicht beschädigt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten (1), mit mehreren Einzellagen (2, 3), mit mindestens einem Klebemedium und mit mindestens einem Leiterbild, wobei die Einzellagen (2, 3) mittels des Klebemediums miteinander verklebt werden und wobei nach dem Verkleben der Einzellagen (2, 3) aus mindestens einer starren Einzellage (2) mindestens ein vorgegebener Bereich (6) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung des vorgegebenen Bereichs (6) mindestens einer starren Einzellage (2) eine Nut (19) durch automatisches Z-Achsen kontrolliertes Fräsen hergestellt wird, wobei das Signal zur Steuerung des Fräsens der Nut (19) direkt beim Fräsen durch elektrisches Abtasten eines Bereichs einer Einzellage (3) von der Leiterplatte (1) genommen wird, indem das Signal zur Steuerung der Nuttiefe durch einen elektrischen Kontakt der Spitze des Werkzeugs (11) mit einer in der Leiterplatte (1) ausgebildeten elektrisch leitenden Kontaktlage (15) erzeugt wird, so daß die Nuttiefe beim Fräsen fortlaufend kontrolliert und automatisch nachgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem elektrischen Kontakt der Spitze des Fräsers (11) mit der Kontaktlage (15) ein automatischer Rückhub des Werkzeugs (11) erfolgt, daß der Rückhub entlang einer einstellbaren kurzen Vorschubstrecke konstant gehalten wird und daß anschließend wiederum ein automatisches Absenken des Werkzeugs (11) erfolgt, bis die Spitze des Werkzeugs (11) erneut mit der Kontaktlage (15) kontaktiert.
Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten (1), nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leiterplatten (1) mindestens eine starre Einzellage (2) und mindestens eine flexible Einzellage (3) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verkleben der Einzellagen (2, 3) aus mindestens einer starren Einzellage (2) mindestens ein vorgegebener Bereich (6) entfernt wird, so daß eine Leiterplatte (1) mit mindestens einem starren Bereich (7) und mindestens einem flexiblen Bereich (8) (starr-flexible Leiterplatten) entsteht.