DE3013667C2

DE3013667C2 - Leiterplatte und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE3013667C2
Application number: DE3013667A
Authority: DE
Inventors: Horst 8011 Hohenkirchen Hoffmann
Original assignee: WILHELM RUF KG 8000 MUENCHEN DE
Current assignee: WILHELM RUF KG 8000 MUENCHEN DE
Priority date: 1980-04-09
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE3013667A1; IT8121004A0; YU92781A; FR2480553B1; GB2073957A; FR2480553A1; YU42393B; US4440823A; YU95683A; IT1137522B; IT8121004A1; GB2073957B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte und auf ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Leiterplatte mit einer Grundplatte und einer darüberliegenden Kupferschicht in Form von Leiterbahnen bzw. ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten, bei dem auf eine kupferkaschierte Grundplatte ein ätzfester Lack in Form von gewünschten Leiterbahnen aufgebracht wird und nach dem Aushärten des ätzfesten Lackes die nicht mit dem ätzfesten Lack bedeckte Kupferschicht weggeätzt wird.

Derartige Leiterplatten bzw. ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten ist allgemein bekannt. Als Aüsgarigsmäterial wird üblicherweise eine kupferkaschierte Grundplatte Verwendet, die beispielsweise aus Hartpapier besteht, Mittels Siebdruck, Aufspritzen usw. wird dann ein ätzfester Lack auf die kupferschicht aufgebracht, der die Form der gewünschten Leiterbahnen einnimmt. Auch sind photographische Verfahren

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65 bekannt, bei denen der Ätzlack die Kupferschicht vollständig bedeckt Der Ätzlack ist photoempfindlich und wird nach Belichtung durch eine den Leiterbahnen entsprechende Maske entwickelt, wobei der Ätzlack beim Entwickeln an den Stellen entfernt wird, an denen später bei dem Ätzvorgang das Kupfer entfernt werden soll.

Es ist auch bekannt, auf eine nicht-kaschierte Grundplatte mittels Siebdruck oder sonstiger Verfahren einen elektrisch leitenden Lack (sogen. Widers*andslack bzw. Leitlack) aufzubringen. Derartige Lacke sind im Handel frei erhältlich. Diese Leitlacke weisen den Nachteil auf, daß sie nicht lötfähig sind, so daß sie zur Herstellung von Leiterplatten, die anschließend mil elektrischen Bauteilen bestückt werden sollen, nicht anwendbar sind, es sei denn die Bauteile werden aufgenietet, was relativ aufwendig ist. Ein weiteres, Problem des Leitlackes liegt in seinem verhältnismäßig hohen spezifischen elektrischen Widerstand gegenüber Leiterbahnen aus Kupfer.

Bei den eingangs erwähnten, kupferkaschierten Leiterbahnplatten tritt hingegen das Problem auf, daß nach dem Ätzvorgang der Ätzlack entfernt werden muß, damit die Leiterbahnen lötfähig werden. Weiterhin oxydiert die von dem Ätzlack befreite Kupferschicht relativ schnell, so daß vor dem Löten das Kupfer entoxydiert werden muß.

Für viele Anwendungsfälle ist es wünschenswert, bestimmte Schaltfunktionen auf der Leiterplatte auszuführen, indem z. B. ein beweglicher, elektrisch leitender Kontakt mit einer bestimmten Stelle einer Leiterbahn in Berührung gebracht wird oder indem benachbarte Leiterbahnen durch einen beweglichen elektrischen Kontakt miteinander verbunden werden. Da das Kupfer relativ leicht oxydiert, mußte die Leiterbahn zumindest an den Kontaktpunkten mit nicht-oxydierenden. elektrisch leitenden Materialien beschichtet werden, wie z. B. mit Gold. Silber oder Nickel, was galvanisch durchgeführt wurde. Um eine solche galvanische Beschichtung durchführen zu können, muß die zu beschichtende Struktur elektrisch zusammenhängend sein, was bei den meisten Leiterbahnplatten nicht der Fall ist. Wollte man aus Kostengninden nur die Kontaktpunkte mit dem Kontaktmaterial, wie z. B. Gold, beschichten, so mußten in einem weiteren Arbeitsvorgang bestimmte Teile der Leiterbahnen mit einem Material abgedeckt werden, das gegenüber dem Galvanik-Bad resistent war. Dies erforderte weitere Arbeitsschritte sowie die Anfertigung entsprechender Masken.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß bei vereinfachter und verbilligter Herstellung der Leiterplatten ein niedrigerer elektrischer Widerstand der Leiterbahnen sowie zuverlässig arbeitende Schaltkontaktpunkte erzielt werden. Weiterhin soll eine diesen Forderungen genügende Leiterplatte geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der ätzfeste Lack elektrisch leitend ist. In vorteilhafter Weise wird ein Widerstandslack oder ein Leitlack als ätzfester Lack verwendet, der auf der Kupferoberfläche der Grundplatte verbleibt. Da der elektrisch leitende Lack parallel zu den Kupfefiehefbahnen liegt, wird der elektrische Widerstand der gesamten Leiterbahn beträchtlich reduziert. Ein wesenl· Iicher Vorteil des elektrisch leitenden Lackes liegt darin, daß er nicht bzw. nur in sehr geringem Maße oxydiert,

so daß er ohne zusauiii-he Maßnahmen, wie galvanisches Beschichten mit Edelmetallen, auch an Schaltkontaktpunkten verwendet werden kann. Zusätzlich entfallen gegenüber dem bekannten Herstellungsverfahren die Arbeitsschritte des Entfemens des Ätzlackes sowie des Entoxydierens der freigelegten Leiterbahn. Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß die auf eine kupferkaschierte Leiterplatte aufgetragenen Leiterbahnen aus Widerstrndslack zunächst einer physikalischen Trocknung unterworfen werden, danach der Ätzvorgang erfolgt und als letzter Arbeitsschritt die Widerstands- und/oder Isolierschichten eine volle thermische Aushärtung (Polymerisation) erfahren.

Wenn auf der Leiterplatte auch elektrische bzw. elektronische Bauelemente aufgelötet werden sollen, so wird nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung im Bereich der Lötpunkte an den Leiterbahnen ein ätzfester, leicht löslicher Ätzlack auf die kupferkasehierte Grundplatte anstelle des elektrisch leitenden Lackes aufgebracht Dies erfolgt in einem gesonderten Arbeitsschritt. Nach Entfernen dieses Ät7lackes liegt die leicht lötbare Kupferschicht frei. Aus der Kombination dieser beiden Drucke ergib' sich der weitere Vorteil, daß bei entsprechender Ausführung der Layouts dieser beiden Drucke der oft nötige Lötstopdruck entfallen kann.

In vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung von Mehrlagen-Leiterplatten anwendbar, bei dem an Kreuzungsstellen der Leiterbahnen nach dem Herstellen einer ersten Leiterbahnschicht ein Isolierlack aufgebracht wird, und anschließend im Bereich des Isolierlackes ein Widerstandslack in Form von Leiterbahnbrücken aufgebracht wird. Hierbei werden erfindungsgemäß die Leiterbahnen alier Schichten bzw. Ebenen, mit Ausnahme der Kreuzungsstellen, in dem ersten Schritt mit dem ätzfesten, elektrisch leitenden Lack beschichtet. Selbstverständlich können auch hier, wie oben beschrieben, Lötpunkte vorgesehen sein.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Leiterplatte weist somit über den Leiterbahnen aus Kupfer einen elektrisch leitenden Lack auf. Dies hat die Vorteile, daß der elektrische Widerstand der Leiterbahnen durch die Parallelschaltung der Kupferschichten und der Schicht aus elektrisch leitendem Lack beträchtlich herabgesetzt ist und daß keim» zusätzlichen Maßnahmen für Schaltkontaktpunkte getroffen werden müssen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren ausführlicher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht einer Leiterplatte nach der Erfindung:

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte mit einer Kreuzungsstelle und

Fig.3 einen Schnitt längs der Linie FII-III der Fig.Z Einander entsprechende Teile in den einzelnen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 wigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte. Eine Grundplatte 1 aus elektrisch nicht-leitendem Material, wie z.B. Hartpapier, ist mit einer Kupferschicht 2 kaschiert An Stellen der gewünschten Leiterbahnen ist eine Schicht aus ätzfestem, elektrisch leitendem Lack 3, beispielsweise mittels Siebdrucktechnik aufgebracht Eine Leiterplatte wird in folgenden Schritten hergestellt: Auf die mit der Kupferschicht 2 kaschierte Grundplatte 1 wird an den Stellen der gewünschten Leiterbahnen eine Schicht aus ätzfestem, elektrisch leitendem Lack 3 aufgedruckt Nach Trocknung des Lackes 3 wird die nicht von dem Lack 3 bedeckte Kupferschicht 2 in einem Ätzbad weggeätzt, so daß nur das von dem Lack 3 bedeckte Kupfer auf der Grundplatte 1 bestehen bleibt. Anschließend erfolgt eine volle thermische Aushärtung des Lackes 3, die zu einer Polymerisation führt.

In den F i g. 2 und 3 sind schematisch eine Kreuzungsstelle, eine Lötstelle sowie c<n Kontaktpunkt dargestellt Auf der mit der Kupferschicht λ kaschierten Grundplatte 1 wird in einem ersten Arbeitsschritt der ätzfeste, elektrisch leitende Lack an den Steller der gewünschten Leiterbahnen 3, 9 und 10 aufgebracht Die Leiterbahn 3 enthält einen Schaltpunkt 8 in Form einer Verbreiterung. Eine Lötstelle 7 sowie ein Teil der Leiterbahn 5 an der Kreuzungsstelle werden bei diesem

M Schritt nicht mit dem Lack versehen.

Sofern eine Lötstelle, die üblicherweise eine Bohrung 6 enthält, gewünscht wird, wird nach einer Trocknung in einem zweiten Arbeitsschritt an dieser Stelle ein ätzfester, elektrisch nicht-leitender Lack aufgebracht.

In einem zweiten Schritt wird die nicht von ätzfestem Lack bedeckte Kupferschicht 2 weggeätzt

In einem dritten Schritt wird im Bereich der Kreuzungsstelle eine elektrisch isolierende Schicht 4, beispielsweise mittels Siebdruck, aufgebracht und getrocknet.

In einem vierten Schritt wird das fehlende Stück der Kreuzungsstelle aus elektrisch leitendem Lack 5, beispielsweise ebenfalls mittels Siebdruck, aufgebracht Hierbei überlappen sich die Schichten 5 und 9 bzw. 5 und 10, so daß eine einwandfreie elektrische Verbindung zwischen den Schichten 9 und 10 hergestellt wird. Anschließend kann eine vollständige Aushärtung, die zu einer Polymerisation der Widerstands- und/oder Isolierschichten führt, vorgenommen werden.

Sofern eine Lötstelle vorgesehen ist. wird der ätzfeste, elektrisch nicht-leitende Lack an der Lötstelle 7 entfernt, um diese Stelle für das Löten vorzubereiten. Gegebenenfalls kann auch noch eine Entoxydation an dieser Stelle vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patents nrprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten, bei dem auf eine kupferkaschierte Grundplatte ein ätzfester Lack in Form von gewünschten Leiterbahnen aufgebracht wird und nach dem Aushärten des ätzfesten Lackes die nicht mit dem ätzfesten Lack bedeckte Kupferschicht weggeätzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ätzfeste Lack elektrisch leitend ist.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ätzfeste Lack ein Widerstandslack oder ein Leitlack ist, der auf der Kupferoberfläche der Grundplatte verbleibt.

3. Verfahren nach den Anspiüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die kupferkaschierte Leiterplatte aufgetragenen Leiterbahnen aus einem Widerstandslack zunächst einer physikalischen Trocknung unterworfen werden, danach der Ätzvorgang erfolgt und als letzte Arbeitsfolge die Widerstands- und/oder Isolierschichten eine volle thermische Aushärtung (Polymerisation) erfahren.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Lötpunkten der Leiterbahnen anstelle des ätzfesten, elektrisch leitenden Lackes ein ätzfester, leicht löslicher Ätzlack in einem zusätzlichen Schritt auf die kupferkaschierte Grundplatte aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. zur Herstellung von Mehrlagen-Leiterplatten, bei dem an Kreuzungsstellen der Leiterbahnen nach dem Herstellen einer ersten Leiterbahnschicht ein Isolierlack jufgebracht wird und anschließend im Bereich des Isolierlrckes r.'i elektrisch leitender Lack in Form von Le>«.erbahnbrücken aufgebracht wird, dadurch gekennztichnr, daß der ätzfeste, elektrisch leitende Lack in Form aller Leiterbahnen mit Ausnahme der Kreuzungsstellen aufgebracht wird.

6. Leiterplatte mit einer Grundplatte und einer w darüberliegenden Kupferschicht in Form von Leiterbahnen, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über den Leiterbahnen aus Kupfer Un elektrisch leitender Lack aufgebracht ist.