DE19634371A1 - Verfahren zur Herstellung flexibler Leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung flexibler Leiterplatten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 0 019400 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Träger- Chassis für gedruckte Schaltungen bekannt. Dabei sind Perforationslinien auf der Platine vorgesehen, die nicht von Leiterbahnen gekreuzt werden und entlang denen die Platine in einzelne Bruckstücke gebrochen wird, um die Bruchstücke nach der Bestückung besser um die Bildröhre plazieren zu können. Elektrische Verbindungen zwischen den einzelnen Bruchstücken der Platine erfolgen mittels Kabel.

Dabei ist von Nachteil, daß die Verbindungskabel zwischen den einzelnen Bruchstücken der Platinen einen erheblichen Zusatzaufwand verursachen, da häufig eine Vielzahl von Verbindungsleitungen erforderlich sind.

Aus der DE 29 14 336 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung starrflexibler Leiterplatten bekannt, bei dem starre und flexible Einzellagen von Leiterplatten miteinander verpreßt werden. Anschließend werden Bereiche der starren Einzellagen ausgeschnitten, wodurch in diesen Bereichen die Leiterplatte flexibel wird. Hierfür werden Schlitze im unkaschierten Rohmaterial eingefräst.

Dabei ist von Nachteil, daß ein Verpressen von zwei Material lagen und ein besonders genaues Fräsen der Schlitze erforderlich ist, um die Leiterbahnen nicht in ihrer Dicke zu reduzieren.

Aus der US 3,346,415 ist bekannt, eine starre und voll bestückte Leiterplatte, welche sich aus einer flexiblen Komponente, beispielsweise Fiberglasgewebe, und einer starren Komponente, beispielsweise Epoxydharz, zusammensetzt, in bestimmten Bereichen flexibel auszugestalten. Hierfür werden die Bereiche, die flexibel ausgestaltet werden sollen, heißer, konzentrierter Schwefelsäure ausgesetzt, wodurch sich die starre Komponente aus der flexiblen Komponente löst. Anschließend werden die derart flexibel ausgestalteten Bereiche der Leiterplatte wunschgemäß geformt. Danach werden diese Bereiche durch geeignetes Material wieder verstärkt.

Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß die voll bestückte Leiterplatte zumindest teilweise heißer, konzentrierter Schwefelsäure ausgesetzt werden muß. Dadurch werden die auch weitere Materialien der Platine, beispielsweise Metalle und Metallegierungen, angegriffen. Weiterhin besteht das Problem der Entsorgung der mit Epoxydharz versetzten Schwefelsäure.

Auch aus der EP 0 126 856 B1 der Anmelderin ist ein Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten mit starren und flexiblen Bereichen bekannt. Dabei wird eine unkaschierte oder einseitig kaschierte Basisplatte an den Randzonen der vorgesehenen flexiblen Bereiche durch Aneinanderreihen von Durchbrüchen perforiert. Anschließend wird eine metallkaschierte flexible Folie auf die Leiterplatte aufgeklebt, wobei die als flexibel vorgesehenen Bereiche nicht verklebt werden. Danach erfolgt die bekannte Weiterverarbeitung der Basisplatte mit aufgeklebter Folie nach den bisher bekannten Verfahren zur Leiterbahnbildung, Lochung, Konturstanzung, Bestückung mit Bauteien, Verlötung etc. Schließlich werden durch leichtes Biegen an den Perforationslinien die starren von den flexiblen Bereichen der komplett aufgebauten Leiterplatte abgebrochen, so daß nur noch die flexible Folie die starren Bereiche verbindet.

Dabei ist von Nachteil, daß durch die flexible Folie nur noch eine geringe mechanische Stabilität gegeben ist. Weiterhin kann eine unerwünschte Verschiebung bzw. Dehnung der Leiterbahnen beim Biegeprozeß erfolgen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden. Weiterhin sollen die Leiterplatten möglichst kostengünstig produziert werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß werden bei der Herstellung von starren Leiterplatten mit flexiblen Bereichen in den Bereichen, in denen die Leiterplatten flexibel sein sollen, mehrere Rillen vorgesehen, die die Materialstärke des Trägermaterials, auf dem die Leiterbahnen aufgebracht sind, wesentlich verringern bzw. das Trägermaterial durchtrennen. Die Rillen sind dabei parallel zu einer imaginären Biegekante angeordnet, um die die Leiterplatte im flexiblen Bereich gebogen werden soll.

Das Verfahren nach Anspruch 1 weist den Vorteil auf, daß nicht das gesamte Trägermaterial im Biegebereich entfernt wird. Dadurch wird die mechanische Stabilität des flexiblen Bereichs erhöht und die Leiterbahnen bleiben durch das Trägermaterial fixiert. Weiterhin bleibt die Rückseite der Leiterbahnen im wesentlichen gegen äußere Einflüsse durch das Trägermaterial geschützt. Dadurch kann sich bei einer Schwallbadlötung an der Unterseite der Leiterbahnen praktisch kein Zinn festsetzen. Außerdem kann der Arbeitsgang, bei dem das Trägermaterial entfernt wird, weniger genau ausgeführt werden, als wenn das Trägermaterial im Biegebereich beispielsweise vollständig entfernt würde. Der Querschnitt der Leiterbahnen kann aufgrund der nur teilweisen Entfernung des Trägermaterials nicht beeinflußt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei dem Biegevorgang keine Verschiebung der Leiterbahnen stattfinden kann.

Die Merkmale der Ansprüche werden im folgenden an exemplarischen Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind keine erschöpfende Aufzählung der erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmöglichkeiten, sondern haben nur beispielhaften Charakter. Die Merkmale der Ansprüche können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander benutzt werden.

Es zeigt:

Fig. 1 einen vergrößerten Ausschnitt des Querschnitts einer Leiterplatte,

Fig. 2 die Leiterplatte aus Fig. 1, nachdem diese gebogen wurde und

Fig. 3 eine Leiterplatte, bei der die Leiterbahnen auf der Krümmungsinnenseite liegen.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Leiterplatte LP mit einem Biegebereich B, in dem Rillen R vorgesehen sind. Dabei dürfen im Biegebereich B nur auf der den Rillen R gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte LP Leiterbahnen L vorgesehen sein.

Zur Herstellung der Leiterplatte LP werden die bekannten Verfahren angewendet. Im Hinblick auf die Ausgestaltung eines Biegebereichs B ist lediglich beim Layout der Leiterplatte LP darauf zu achten, daß im Biegebereich B nur auf einer Seite Leiterbahnen L vorgesehen sind. Sonstige spezielle Verfahrensschritte während der Herstellung sind nicht erforderlich.

Die Rillen R werden vorzugsweise vor der Bestückung der Leiterplatte LP in deren Trägermaterial T eingefräst. Alternativ besteht die Möglichkeit die Rillen R durch andere bekannte Verfahren, z. B. der Kerbtechnik, in das Trägermaterial T einzubringen. Dieser Arbeitsgang kann aber auch zu einem anderen Zeitpunkt durchgeführt werden, da die Leiterplatte LP auch nach Fräsung der Rillen R mechanisch relativ stabil bleibt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen bei dem Fräsvorgang der Rillen R können diese in der Tiefe geringfügige Unterschiede aufweisen. Dies stellt jedoch keine wesentliche Beeinträchtigung der Stabilität der Leiterplatte LP insgesamt dar.

Vorzugsweise sind die Rillen R, wie in Fig. 1 dargestellt, dreieckförmig ausgestaltet, sie können aber jede beliebige Form aufweisen. Insbesondere besteht die Möglichkeit, daß die Rillen eine rechteckförmige oder runde Kontur aufweisen. Vorzugsweise werden 5 bis 7 Rillen R im Biegebereich B eingefräst, um eine definierte Krümmung zu realisieren. Durch Veränderung der Anzahl der Rillen R und/oder der Menge des weggefrästen Trägermaterials T kann die Krümmung verändert werden.

Als letzter Arbeitsgang erfolgt das Biegen der Leiterplatte LP. Hierbei kann diese so gebogen werden, daß die Leiterbahn L sich an der Innenseite oder an der Außenseite der entstehenden Krümmung befindet. Befindet sich die Leiterbahn an der Innenseite, ist es vorteilhaft, wenn die Rillen R eine runde Kontur aufweisen, da im Gegensatz zu einer eckigen Kontur dadurch kein Ansatz für einen Riß vorhanden ist,wie dies bei einer dreieckigen oder rechteckigen Kontur in deren Ecken der Fall ist.

Befindet sich die Leiterbahn L an der Außenseite der Krümmung, wie in Fig. 2 dargestellt, ist eine dreieckige Kontur der Rillen R vorteilhaft. Bei einer dreieckigen Kontur wird gerade so viel Trägermaterial T ausgefräst, wie nach dem Biegevorgang aufgrund der Krümmung nicht mehr benötigt wird. Das Trägermaterial T der Leiterplatte LP stößt dadurch flächig zusammen, wodurch die Rillen R geschlossen werden.

Durch das Zusammenstoßen der Flanken der dreieckigen Kontur der Rillen R besteht die Möglichkeit, daß die Oberfläche der dreieckigen Rillen R mit Klebstoff versehen wird. Damit erfolgt automatisch am Ende des Biegevorgangs ein Klebevorgang, bei dem die gebogene Form der Leiterplatte LP durch eine Klebung fixiert wird.

Wird die Leiterplatte LP, wie in Fig. 3 dargestellt, in die andere Richtung gebogen, befinden sich die Leiterbahnen L an der Innenseite der Krümmung. Dadurch wird die Gefahr vermieden, daß die Leiterbahnen L beim Biegevorgang gestreckt und damit die Dicke der Leiterbahnen L verringert wird oder die Leiterbahnen L Risse bekommen. Dies könnte zu einem erhöhten elektrischen Widerstand der Leiterbahnen L führen. Vorzugsweise weisen die weggefrästen Rillen R im Trägermaterial T eine runde Kontur auf, um eine Rißbildung im Trägermaterial T zu vermeiden.

Die Tiefe der Rillen R im Trägermaterial T wird abhängig von der erforderlichen mechanischen Stabilität der Leiterplatte LP gewählt. Dadurch geht bei der Bestimmung der Tiefe der Rillen R auch die Dicke der Leiterbahnen L ein.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung flexibler Leiterplatten, bei dem in einem Biegebereich (B) der Leiterplatte (LP) auf einer der flächigen Seiten keine Leiterbahnen (L) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in das Trägermaterial (T) der Leiterplatte (LP) im Biegebereich (B) auf der leiterbahnfreien Seite der Leiterplatte (LP) eine oder mehrere Rillen (R) eingebracht werden und daß die Leiterplatte (LP) im Längsverlauf der Rillen (R) gebogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder mehreren Rillen (R) das Trägermaterial (T) nicht vollständig durchdringen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (R) eine dreieckförmige, rechteckförmige oder runde Kontur aufweisen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Flanken der Rillen (R) Klebstoff aufgetragen wird, wodurch die gebogene Form fixiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (R) in das Trägermaterial (T) gefräst werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial (T) Composite Laminat Basismaterial, glasfaserverstärktes Epoxyd Papierlaminat, Phonolharz Hartpapier, Epoxydharz Hartpapier, Epoxydharz Glashartgewebe oder ein Trägermaterial auf Polyesterbasis verwendet wird.