DE19900912A1

DE19900912A1 - Platinenfertigung ohne Bohren

Info

Publication number: DE19900912A1
Application number: DE1999100912
Authority: DE
Inventors: Christian Gaertner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2000-07-20

Abstract

Bei der Herstellung von Leiterplatten im Ätzverfahren müssen nach dem Ätzen die für das Befestigen der Bauteile notwendigen Löcher in die Platine hineingebohrt werden. Durch diese Erfindung wird es ermöglicht, Leiterplatten herzustellen, ohne Bohren zu müssen. DOLLAR A Verwendung von vorgestanzten Platinen (nach Patentanspruch 1) DOLLAR A Es wird eine vorgestanzte Platine verwendet, in deren Bohrungen sich ein weicher Füllstoff befindet. Auf diesem Trägermaterial ist ein oder beidseitig eine Kupferschicht befestigt. DOLLAR A Nach dem Ätzen der Leiterbahnen werden die Kontakte der Schaltbausteine an gewünschter Stelle in das weiche Füllmaterial gedrückt; das Bohren entfällt. Ein Füllmaterial ist deswegen notwendig, da Leiterbahnen, die nicht über Bohrungen verlaufen, sonst beschädigt werden können. DOLLAR A Verwendung von zweilagigen Platinen (nach Patentanspruch 2) DOLLAR A Es wird eine vorgestanzte Platine verwendet. Auf diese vorgestanzte Platine wird ein weiteres, sehr dünnes Trägermaterial befestigt, das auf seiner Oberfläche mit einer leitenden Schicht überzogen ist. DOLLAR A Nach dem Ätzen der Leiterbahnen können Löcher dadurch hergestellt werden, daß man mit einem spitzen Gegenstand das sehr dünne Trägermaterial durchsticht. Das Bohren entfällt auch bei dieser Variante.

Description

Stand der Technik

Eine wirtschaftliche und häufig angewendete Möglichkeit ist das Herstellen von Leiterbahnen durch Belichten und anschließendem Ätzen. Bei diesem Verfahren werden Platinen (→ Fig. 3, (3)) verwendet, die ein- oder beidseitig mit einer Kupferschicht (→ Fig. 3, (2)) überzogen sind. Diese Platine wird mit einem photoempfindlichen Lack (→ Fig. 3, (1)) beschichtet.

Die Platine wird nun mit einem UV-Gerät belichtet. Auf die Platine selber wird eine Folie aufgelegt, auf welcher die gewünschten Leiterbahnen abgebildet sind. Überall dort, wo die Photoschicht vor dem UV-Licht durch den schwarzen Folienaufdruck geschützt wurde (Fig. 4, (1)), bleibt nach dem Entwickeln der Verlauf der gewünschten Leiterbahnen übrig.

In einem anschließenden Ätzbad (z. B. mit Eisen-III-Chlorid) wird die Kupferschicht (Fig. 4, (2)) weggeätzt. Unter den unbelichteten Stellen (Fig. 4, (1)) wird die Kupferschicht vor dem Wegätzen geschützt.

Auf diese Weise erhält man unter der verbleibenden Lackschicht (Fig. 5, (2)) die gewünschten Leiterbahnen (Fig. 5, (1)). Der übrige Photolack (Fig. 5. (2)) kann nun durch erneutes Belichten (ohne Abdeckfolie) und Entwickeln oder durch Abwischen entfernt werden.

Nachdem die Leiterbahnen hergestellt wurden, werden die elektronischen Bauteile auf der Platine befestigt. Bausteine, die auf der Oberfläche der Platine befestigt werden (sogenannte SMD-Bausteine) können durch einfaches Anlöten aufgebracht werden. Andere Bausteingruppen müssen dagegen im Durchsteckverfahren befestigt werden. Dabei werden an den gewünschten Stellen Löcher in die Platine gebohrt, in welche die Kontakte der Bausteine oder Bausteinhalterungen festgelötet werden. Dieses Bohren ist jedoch sehr zeitaufwendig und teuer, da der Verschleiß der sehr dünnen Bohrer sehr hoch ist. Deswegen suchte ich nach einer Alternative, die das Bohren erleichtern oder überflüssig machen konnte.

Verwendung von vorgestanzten Platinen (Patentanspruch 1) a) Die Idee

Mein Ansatz zielt daraufhin ab, die Vorteile von vorgestanzten Trägerplatinen, die beim Handverdrahten verwendet werden, mit der schnellen Herstellung durch Einsatz der Ätztechnik zu verbinden. Ich entschied mich dazu, eine vollkommen neue Platinenart herzustellen. Das Bohren versuche ich dadurch zu umgehen, daß ich das vorgestanzte Platinenmaterial an vordefinierten Stellen durch eine weiche Füllmasse ersetzte, so daß die Kontakte in dieses weiche Füllmaterial hineingedrückt werden können. Eine Füllmasse ist deswegen notwendig, da sonst Leiterbahnen, die über die Bohrungen verlaufen, nicht genügend halt hätten und brechen könnten.

b) Herstellung von solchen Platinen

Als Basismaterial verwende ich Perinax-Platinen (Fig. 6, (2)). Diese Platinen sind im Handel erhältlich und sind mit einem standardmäßigem Lochraster von 2,54 mm versehen. Die Bohrungen (Fig. 6, (1)) haben einen Durchmesser von 1 mm. Die Platinen sind in verschiedenen Größen erhältlich.

c) Auswahl des Füllstoffes

Bei der Auswahl des Füllstoffes müssen einige Eigenschaften erfüllt sein. Zum einen ist es notwendig, daß der Füllstoff säurebeständig ist, damit er beim Säurebad nicht beschädigt wird. Außerdem darf dieser Füllstoff nicht porös sein, da er sich im Laufe der Zeit nicht abnutzten darf. Darüber hinaus muß dieser Füllstoff weich sein, damit sich die Kontakte in die Bohrungen leicht hineindrücken lassen. Acryl- oder Silicondichtmasse erwies sich als gut geeignet.

In diese vorgestanzten Löcher der Platine (Fig. 7, (2)) bringe ich diesen weichen (säurebeständigen) Acryl- oder Silicon-Füllstoff (Fig. 7, (1)). Dieses Füllmaterial kann sehr schnell und sauber mit einer Spachtel in die Löcher gebracht werden. Eventuell auf der Oberfläche zurückbleibende Reste können mit einem scharfen Messer entfernt werden.

d) Aufbringen der leitfähigen Schicht

Auf diese Platine (Fig. 8, (3)) wird ein- oder beidseitig eine 35 µm dicke Kupferschicht (Fig. 8, (1)) aufgeklebt und anschließend im heimischen Backofen bei etwa 150°C laminiert.

In dieser Form kann diese Platine nun verkauft werden. Ein wichtiger Vorteil ist außerdem, daß sich für den Kunden (außer daß er nun auf das Bohren verzichten kann, da die Bauteile in die Füllmasse (Fig. 8, (2)) hineingedrückt werden) bei der Weiterverarbeitung nichts ändert; er kann also auf bestehende Ausrüstung zurückgreifen. Die Herstellung von elektronischen Schaltungen erfolgt also wie gewohnt. Zwar muß ein bestimmtes Lochraster eingehalten werden, in dem die Bauteile befestigt werden dürfen, jedoch kann dies von den meisten Layout-Editoren ohne Nachteil berücksichtigt werden.

Eventuell kann nun noch eine photoempfindliche Schicht aufgesprüht werden. Diese wird dann durch eine aufgeklebte schwarze Schutzfolie vor Sonneneinstrahlung geschützt.

Verwendung von zweilagigen Platinen (Patentanspruch 2) a) Die Idee

Mein Ansatz zielt auch bei dieser Möglichkeit daraufhin ab, die Vorteile von vorgestanzten Trägerplatinen, die beim Handverdrahten verwendet werden, mit der schnellen Herstellung durch Einsatz der Ätztechnik zu verbinden. Anstatt einer Füllmasse wird auf eine vorgestanzte Platine ein sehr dünnes, stabiles Trägermaterial (z. B. eine Folie oder eine weitere, sehr dünne Platine) mit einer leitenden Schicht aufgeklebt. Diese Trägermaterial schützt die über die vorgestanzten Löcher laufenden Bahnen vor dem Brechen oder sonstigen Beschädigungen. Die eigentlichen Löcher werden nun mit einem spitzen Gegenstand erzeugt.

b) Herstellung von solchen Platinen

Als Basismaterial verwende ich auch diesesmal vorgestanzte Perinax-Platinen (Fig. 9, (2)). Diese Platinen sind im Handel erhältlich und sind mit einem standardmäßigem Lochraster von 2,54 mm versehen. Die Löcher (Fig. 9, (1)) haben einen Durchmesser von 1 mm. Die Platinen sind in verschiedenen Größen erhältlich.

Auf diese Platine (Fig. 10, (2)) wird nun das Trägermaterial (Fig. 10, (3)) befestigt, auf welchem wiederum die leitende Schicht (Fig. 10, (1)) aufgebracht wird.

In dieser Form kann diese Platine nun verkauft werden. Der Vorteil ist außerdem, daß sich für den Kunden (außer daß er nun auf das Bohren verzichten kann, da die Löcher mit einem spitzen Gegenstand erzeugt werden) bei der Weiterverarbeitung nichts ändert; er kann also auf bestehende Ausrüstung zurückgreifen. Die Herstellung von elektronischen Schaltungen erfolgt also wie gewohnt. Zwar muß ein bestimmtes Lochraster eingehalten werden, in dem die Bauteile befestigt werden dürfen, jedoch kann dies von den meisten Layout-Editoren ohne Nachteil berücksichtigt werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Platine zur Herstellung elektronischer Leiterplatten in Seitenansicht nach Patentanspruch 1.
(1) Trägermaterial der Platine mit Bohrungen
(2) leitende Schicht, die sich auf dem Trägermaterial befindet
(3) Füllstoff in den Bohrungen des Trägermaterials

Fig. 2 Eine Platine zur Herstellung elektronischer Leiterplatten in Seitenansicht nach Patentanspruch 2.
(1) erste Lage der Trägerplatine mit Bohrungen
(2) zweite Lage der Trägerplatine
(3) leitende Schicht auf der zweiten Lage der Trägerplatine

Fig. 3 Eine herkömmliche Platine nach dem Stand der Technik mit Kupferauflage und photoempfindlichem Lack.
(1) photoempfindlicher Lack
(2) 35 µm dicke Kupferschicht
(3) 1 mm starke Trägerplatine aus Epoxidharz

Fig. 4 Eine herkömmliche Platine mit Kupferauflage und photoempfind lichem Lack nach der Entwicklung.
(1) unbelichtete Stellen
(2) 35 µm dicke Kupferschicht
(3) 1 mm starke Trägerplatine aus Epoxidharz

Fig. 5 Eine herkömmliche Platine mit Kupferauflage und photoempfind lichem Lack nach der Entwicklung und nach dem Ätzvorgang.
(1) Leiterbahnen
(2) übriggebliebene Lackschicht
(3) 1 mm starke Trägerplatine aus Epoxidharz

Fig. 6 Eine herkömmliche, vorgestanzte Platine.
(1) Bohr-/Stanzlöcher
(2) Platine mit Bohrungen

Fig. 7 Eine vorgestanzte Platine, die in ihren Löchern einen Füllstoff enthält.
(1) weiche Füllmasse
(2) Platine mit Bohrungen

Fig. 8 Eine vorgestanzte Platine, die in ihren Löchern einen Füllstoff enthält und mit einer leitenden Schicht überzogen ist.
(1) Aufgeklebte Kupferschicht
(2) weiche Füllmasse
(3) Platine mit Bohrungen

Fig. 9 Eine herkömmliche, vorgestanzte Platine.
(1) Bohrungen
(2) Trägerplatine

Fig. 10 Eine vorgestanzte Platine mit einem dünnen Trägermaterial und. dort aufgetragener Kupferschicht.
(1) Kupferschicht
(2) Plätine mit Bohrungen
(3) dünnes Trägermaterial

Claims

1. Platine zur Herstellung elektronischer Leiterplatten, auf deren Trägermaterial (→ Fig. 1, (1)) sich eine leitende Schicht (→ Fig. 1, (2)) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial der Platine Bohrungen aufweist, die mit Füllstoff (→ Fig. 3, (3)) ausgefüllt sind.

2. Platine zur Herstellung elektronischer Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatine aus zwei Lagen besteht, wobei die erste Lage eine Platine mit Bohrungen (→ Fig. 2, (1)) ist und die zweite Lage (→ Fig. 2, (2)), welche auf ihrer Oberfläche mit einer leitenden Schicht (→ Fig. 2, (3)) überzogen ist, mit oder ohne weitere Zwischenlage auf der ersten befestigt ist oder befestigt werden kann.