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DE2811150A1 - Printed circuit board mfr. - from prepregs coating metal carrier with plastic coated through holes - Google Patents

Printed circuit board mfr. - from prepregs coating metal carrier with plastic coated through holes

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DE2811150A1
DE2811150A1 DE19782811150 DE2811150A DE2811150A1 DE 2811150 A1 DE2811150 A1 DE 2811150A1 DE 19782811150 DE19782811150 DE 19782811150 DE 2811150 A DE2811150 A DE 2811150A DE 2811150 A1 DE2811150 A1 DE 2811150A1
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Germany
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metal
prepregs
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printed circuit
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DE19782811150
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Inventor
Rainer Burger
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Von Roll Isola GmbH
Original Assignee
Felten and Guilleaume Carlswerk AG
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Publication date
Application filed by Felten and Guilleaume Carlswerk AG filed Critical Felten and Guilleaume Carlswerk AG
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Abstract

Printed circuit boards are produced by coating a metal carrier sheet on both sides with prepregs, applying the conductor racks and completing the through holes. The holes are enlarged by etching in the metal carrier and the space is filled by an insulating plastics layer of constant thickness. A metal carrier is cleaned and roughened before the layers of prepregs are applied. A pressed-on copper foil is etched to leave the conductor tracks under a mask. Etching also widens the bore of the holes which are produced and the wider section is filled up by an electrophoretically applied plastics layer. After removal of the mask, the connecting wires can be inserted from the bottom and soldered to the tracks. Coating is of uniform thickness, free from porosity of oxide layers which can be applied without major capital investment.

Description

Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit MetalleinlageProcess for the production of printed circuit boards with a metal insert

Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit Metalleinlage.Description: The invention relates to a method of manufacture of printed circuit boards with a metal insert.

Bekannt ist ein Basismaterial zur Herstellung gedruckter Schaltungen unter Verwendung bekannter stromloser Metallabscheidungsverfahren auf mit einem Katalysator versehenen Oberflächenbezirken, wobei als elektrisch leitendes Basismaterial Metalle verwendet werden, bei dem das Basismaterial aus einem oxydierbaren Metall, dessen Oxyd einen elektrischen Leitwert der Größenordnung von Halbleitern oder Nichtleitern besitzt, vorzugsweise aus Aluminium besteht und das nach der formgebenden Bearbeitung, so wie nach dem Einbringen der für die Bauteilaufnahme vorgesehenen Löcher, mit einer aus thermischem, chemischem oder anderweitigem Wege elektrisch isolierenden Oxydschicht auf den Oberflächen, insbesondere in den Löchern versehen wird, vorzugsweise das Aluminiumbasismaterial in bekannter Weise anodisch oxydiert wird (DE-OS 25 46 301).A base material for the production of printed circuits is known using known electroless metal deposition techniques on with a Catalyst-provided surface areas, with as an electrically conductive base material Metals are used in which the base material consists of an oxidizable metal, its oxide has an electrical conductivity of the order of magnitude of semiconductors or non-conductors possesses, preferably consists of aluminum and that after the shaping processing, as well as after making the holes provided for the component mounting one that is electrically insulating from a thermal, chemical or other means Oxide layer is provided on the surfaces, in particular in the holes, preferably the aluminum base material is anodically oxidized in a known manner (DE-OS 25 46 301).

Basismaterialien mit einer Isolierschicht aus Metalloxyden haben eine Reihe von Nachteilen. Die Dicke der wirtschaftlich erzeugbaren Oxydschicht liegt bei etwa 0,02 mm. Ferner kommt es an den Ubergangsstellen von den Lochwandungen zur Substratebene meist zu unterschiedlichen Schichtdicken, so daß hier das Isoliervermögen undefiniert wird. Darüberhinaus bilden sich in der Oxydschicht häufig feine Poren, die beim nachträglichen Aufbringen der Leiterbahnen vom Elektrolyten unterwandert werden und somit zu Ausfällen führen. In der DE-OS 25 46 301 wird deshalb vorgeschlagen, die Oxydschicht mit einer zusätzlichen Lackierung zu versehen. Das bedeutet einen weiteren Arbeitsgang und zusätzliche Kosten.Base materials with an insulating layer of metal oxides have one Number of disadvantages. The thickness of the economically producible oxide layer is at about 0.02 mm. It also occurs at the transition points from the hole walls to the substrate level mostly to different layer thicknesses, so that here the insulating capacity is undefined. In addition, fine pores often form in the oxide layer, which the electrolyte infiltrates when the conductor tracks are subsequently applied and thus lead to failures. In DE-OS 25 46 301 it is therefore proposed the To provide the oxide layer with an additional coating. That means another Operation and additional costs.

Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen mit Stanzblech zur Bildung einer Bahn aus Metall trägern mit Lochmustern, wobei der Metallträger mit einer Schicht aus dielektrischem Material überzogen wird, das dielektrische Material mit einer Schicht aus einem Haftmittel zur Vorbereitung der Bildung von Leitermustern und von durch die Löcher führenden Verbindungen durch Metallisierung überzogen wird, die Schicht aus dem Haftmittel in selektiver Weise mit einem Resist zur Bildung der Leitermuster überzogen wird und die Leitermuster und die durch; gehenden Löcher chemisch mit Leitermaterial plattiert werden, bei dem der dielektrische Überzug dadurch gebildet wird, daß der Metallträger und die die Löcher bildenden Wände elektrostatisch mit Pulver beschichtet werden und daß der dielektrische Pulverüberzug zum elektrischen Isolieren des Metallträgers und der Öffnungen geschmolzen wird (DE-OS 25 15 875).A method for producing printed circuits is also known with punched sheet to form a web of metal carriers with hole patterns, wherein the metal support is covered with a layer of dielectric material which dielectric material with a layer of an adhesive to prepare the Formation of conductor patterns and of connections leading through the holes Metallization is coated on the layer of adhesive in a selective manner is coated with a resist to form the conductor pattern and the conductor pattern and the through; going holes are chemically plated with conductor material which the dielectric coating is formed by the metal support and the the walls forming the holes are electrostatically coated with powder and that the dielectric powder coating for electrically insulating the metal substrate and the openings is melted (DE-OS 25 15 875).

Auch dieses Verfahren hat bedeutsame Nachteile. Die stark unterschiedliche elektrische Feldverteilung beim elektrostatischen Pulverbeschichten, insbesondere an den Lochausschnitten, führt zu unterschiedlichen Schichtdicken, insbesondere an den Ubergangsstellen und auf den Lochwandungen. Die dünnste Stelle der Beschichtung muß aber den elektrischen Anforderungen an das Isoliervermögen standhalten können. Es muß also an vielen Stellen, insbesondere auf den Flächen des Metallträgers, eine unnötig dicke Beschichtung aufgebracht werden. Ferner erfordert die Anwendung der elektrostatischen Pulverbeschichtung in der Fertigung erhebliche Investitionen.This method also has significant disadvantages. The very different electric field distribution in electrostatic powder coating, in particular at the hole cutouts, leads to different layer thicknesses, in particular at the transition points and on the perforated walls. The thinnest part of the coating but must be able to withstand the electrical requirements on the insulating capacity. So it must in many places, especially on the surfaces of the metal support, a unnecessarily thick coating are applied. Furthermore, the application of the electrostatic powder coating in manufacturing significant investment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung von Basismaterial zu schaffen, mit dem eine gleichmäßig dicke und porenfreie Beschichtung auf Metallträgern mit großer Sicherheit hergestellt werden kann und das ohne größere Investitionen auf vorhandenen Einrichtungen für die Herstellung gedruckter Schaltungen angewendet werden kann.The invention is based on the object of a method for the production of base material to create a uniformly thick and pore-free coating can be produced on metal supports with great certainty and without major ones Investments in existing printed circuit manufacturing facilities can be applied.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf ein Metallblech beidseitig isolierende Schichten aus Kunststoff aufgepreßt oder aufgeklebt werden, darauf die Leiterbahnen aufgebracht und die Löcher für die Anschlußleiter der Bauteile hergestellt werden, daß diese Löcher im Metallblech durch Ätzen vergrößert werden, und die Wandungen der Löcher im Metallblech elektrophoretisch mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffschicht konstanter Dicke bedeckt werden.This object is achieved according to the invention in that on a metal sheet insulating layers made of plastic are pressed or glued on on both sides, then applied the conductor tracks and the holes for the connecting conductors of the components be made so that these holes in the metal sheet are enlarged by etching, and the walls of the holes in the sheet metal electrophoretically with an electrically insulating plastic layer of constant thickness are covered.

Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.Refinements of the inventions are given in claims 2 to 6.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit geringem Aufwand an Neuinvestitionen und unter weitestgehender Verwendung der bekannten Techniken ein vielseitig anwendbares Basismaterial für gedruckte Schaltungen mit Metallträger hergestellt werden kann, das mit großer Sicherheit und guter Reproduzierbarkeit ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweist.The advantages achieved with the invention are in particular: that with little investment in new investments and with the greatest possible use the known techniques a versatile base material for printed circuits can be produced with a metal carrier, with great reliability and good reproducibility has excellent electrical properties.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Die Fig. 1 bis 6 das Basismaterial mit Metallträger im Querschnitt in den verschiedenen Stufen der Behandlung, Fig. 7 ein Basismaterial im Querschnitt mit zusätzlicher Haftvermittlerschtcht.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. They show: FIGS. 1 to 6 the base material with metal support in cross section in the various stages of treatment, Fig. 7 shows a base material in cross section with an additional adhesive layer.

In den Figuren 1 bis 7 ist der Metallträger der gedruckten Schaltung mit 1 bezeichnet. Er wird vor der Weiterbehandlung chemisch oder mechanisch gereinigt und/oder aufgerauht. Der Metallträger 1 wird dann mit den für die Herstellung von Schichtstofftafeln bekannten Prepregs 2 belegt, die in einer ebenfalls für die Herstellung von Schichtstofftafeln bekannten Presse unter der Einwirkung von Druck und Wärme gehärtet und mit der Oberfläche des Metallträgers 1 verklebt werden. Prepregs 2 bestehen aus Trägerstoffen, wie Glasgewebe oder Papier, das auch ein aromatisches Polyamidpapier sein kann, die mit härtbaren Kunstharzen, wie Phenolharz und/oder Epoxydharz, imprägniert und bis zum B-Zustand getrocknet werden.In Figures 1 to 7 is the metal support of the printed circuit denoted by 1. It is cleaned chemically or mechanically before further treatment and / or roughened. The metal carrier 1 is then with the for the production of Laminate panels known prepregs 2 occupied, which in a likewise for the production from laminate panels known press under the action of pressure and heat cured and bonded to the surface of the metal substrate 1. Prepregs 2 consist of carrier materials, such as glass fabric or paper, which is also an aromatic Polyamide paper can be made with curable synthetic resins, such as phenolic resin and / or Epoxy resin, impregnated and dried to B-stage.

In Fig. 1 ist als Beispiel für die Anwendung des anmeldungsgemäßen Verfahrens ein Basismaterial dargestellt, bei dem auf einer Seite für die Herstellung vDn gedruckten Schaltungen nach dem Subtraktivverfahren eine Kupferfolie 3 aufgepreßt und verklebt wurde. Es ist ersichtlich, daß das genannte Verfahren auch für die Herstellung zweiseitigen gedruckten Schaltungen und auch für mehrschichtige Schaltungen angewendet werden kann.In Fig. 1 is an example of the application of the application Process shown a base material in which on one side for the production A copper foil 3 is pressed onto the printed circuits using the subtractive method and was glued. It can be seen that the aforementioned method can also be used for Manufacture of double-sided printed circuits and also for multilayer circuits can be applied.

In Fig. 2 ist das gleiche Basismaterial mit einem eingearbeiteten Loch 5 für die Aufnahme von Bauelementen und mit einer aufgebrachten Schutzschicht 10 für die Herstellung der Leiterbahnen, ebenfalls im Querschnitt, dargestellt. Fig. 3 zeigt die gleiche Stelle, nach dem Abätzen der nicht für die Leiterbahnen 4 benötigten Kupferschicht 3, wobei gleichzeitig die Lochwandungen 8 des Metallträgers 1 durch Ätzen erweitert wurden. In Fig. 4 sind die erweiterten Lochwandungen 8 mit einer elektrophoretisch aufgebrachten, gleichmäßig dicken, elektrisch isolierenden Kunststoffschicht 9 bedeckt.In Fig. 2 is the same base material with an incorporated Hole 5 for receiving components and with an applied protective layer 10 for the production of the conductor tracks, also shown in cross section. Fig. 3 shows the same point, after the etching off of the not for the conductor tracks 4 required copper layer 3, at the same time the hole walls 8 of the metal carrier 1 have been expanded by etching. In Fig. 4, the enlarged hole walls 8 are with an electrophoretically applied, uniformly thick, electrically insulating Plastic layer 9 covered.

In Fig. 5 ist die gleiche Stelle nach dem Entfernen der Schutzschicht 10 auf den Leiterbahnen 4 dargestellt. Fig. 6 zeigt diese Stelle mit einem Bauteil 7, dessen Anschluß-Drähte oder -Kontakte 6 mit der Leiterbahn 4 verlötet sind.In Fig. 5 is the same place after removing the protective layer 10 shown on the conductor tracks 4. Fig. 6 shows this point with a component 7, the connecting wires or contacts 6 of which are soldered to the conductor track 4.

Es ist ersichtlich, daß an Stelle der Kupferfolie 3 auch andere Metallfolien, beispielsweise aus Nickel oder Aluminium verwendet werden können. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, den Metallträger 1 statt mit Prepregs 2 mit härtbaren, auch mit Kleber beschichteten Kunststoff-Folien, beispielsweise aus Polyäthylenterephtalat, Polyimid oder Polyhydantoin, zu verpressen. Als flächenhafte Isolierstoffe können auch Kombinationen der vorstehend genannten Materialien verwendet werden. Für die Herstellung von gedruckten Schaltungen nach dem Additiv-Verfahren können die Kleber auch paladiumgefüllt sein. In Fig. 7 ist ein solches Basismaterial dargestellt, das mit einem Kleber 11 beschichtet ist. Für die genannten Einsatzzwecke können als flächenartige Isolierstoffe auch W-härtbare Lötstop-Folien und Uv-härtbare Atzresistfolien zum Einsatz kommen.It can be seen that instead of the copper foil 3, other metal foils, for example nickel or aluminum can be used. It still exists the possibility of the metal carrier 1 instead of prepregs 2 with curable, also with Adhesive-coated plastic films, for example made of polyethylene terephthalate, Polyimide or polyhydantoin. As sheet-like insulating materials combinations of the aforementioned materials can also be used. For the Manufacturing of printed circuits using the additive process the glue can also be filled with palladium. In Fig. 7 is such a base material shown, which is coated with an adhesive 11. For the stated purposes W-curable solder stop foils and UV-curable foils can also be used as sheet-like insulating materials Etching resist foils are used.

Eine eventuelle Nachbehandlung der Kunststoffschichten 9 auf den Lochwandungen 8 vor dem Einsetzen der Bauteile 7 hängt von der Art des für die elektrophoretische Abscheidung benutzten Kunststoffes ab. Es kann ein einfacher Trockenvorgang in Frage kommen, es sind aber auch kombinierte Sinter- und/oder Härtungs- Vorgänge möglich.Any post-treatment of the plastic layers 9 on the hole walls 8 before inserting the components 7 depends on the type of for the electrophoretic Deposition of used plastic. There may be a simpler drying process in question come, but combined sintering and / or hardening processes are also possible.

Claims (6)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit Metalleinlage, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf ein Metallblech (1) beidseitig isolierende Schichten (2) aus Kunststoff aufgepreßt oder aufgeklebt werden, darauf die Leiterbahnen (4) aufgebracht und die Löcher (5) für die Anschlußleiter (6) der Bauteile (7) hergestellt werden, daß diese Löcher (5) im Metallblech (1) durch Atzen vergrößert werden, und die Wandungen (8) der Löcher (5) im Metallblech (1) elektrophoretisch mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffschicht (9) konstanter Dicke bedeckt werden. Claims: 1. Process for the production of printed circuit boards with Metal insert that is not shown on a sheet of metal (1) Insulating layers (2) made of plastic pressed on or glued on on both sides are, then applied to the conductor tracks (4) and the holes (5) for the connecting conductors (6) of the components (7) are made so that these holes (5) in the metal sheet (1) are enlarged by etching, and the walls (8) of the holes (5) in the sheet metal (1) Electrophoretically more constant with an electrically insulating plastic layer (9) Thick to be covered. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z # i c h n e t, daß die isolierenden Schichten (2) aus aufgepreßten Prepregs bestehen. 2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z # i c h n e t that the insulating layers (2) consist of pressed prepregs. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die isolierenden Schichten (2) aus aufgeklebten Kunststoff-Folien bestehen. 3. The method of claim 1, d a du r c h g e k e n nz e i c h n e t that the insulating layers (2) consist of glued-on plastic films. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e l c h n e t, daß die Leiterbahnen (4) aus aufgepreßten oder aufgeklebten Metallfolien (3) herausgearbeitet werden. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e It is not shown that the conductor tracks (4) are made of pressed or glued on Metal foils (3) are worked out. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z ei ohne t, daß die Leiterbahnen (4) im Additiv- oder Semi- Additiv-Verfahren auf einer zusätzlich aufgebrachten aufschließbaren, gegebenenfalls katalysierten Haftvermittlerschicht (11) hergestellt werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e No information without t that the conductor tracks (4) in the additive or semi-additive process on an additionally applied digestible, optionally catalyzed Adhesion promoter layer (11) are produced. 6. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Dicke der Kunststoffschicht (9) so gewählt wird, daß der vor dem Ätzen vorhandene Durchmesser der Löcher (5) wiederhergestellt wird.6. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the thickness of the plastic layer (9) is chosen so that the before Etching the existing diameter of the holes (5) is restored.
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