DE3518919A1 - Verfahren zum herstellen von mehrlagigen gedruckten leiterplatten in einzel-, zuschnitt- (nutzen) oder tafelformat - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von mehrlagigen,
• gedruckten Leiterplatten in Einzel-, Zuschnitt- ( Nutzen -) oder Tafelformat Eine Schwierigkeit beim Herstellen einer mehrlagigen, gedruckten Leiterplatte besteht in der exakten Ausrichtung der Leiterbilder der verschiedenen Lagen zueinander. Nur wenn die Leiterbilder exakt zueinander ausgerichtet sind, ist gewährleistet, daß die Leiter-bzw. Anschlußflächen der verschiedenen Leiterbilder lagegenau durchbohrt und weiterverarbeitet werden können.
• Beim sogenannten Pin-Laminieren erfolgt die Ausrichtung der einzelnen Leiterbilder in der Weise, daß in Paßlöcher der Kernlage, die exakt zu den Paßlöchern ausgerichtet auf einer Seite, in der Regel aber auf beiden Seiten, ein Leiterbild trägt, Paßstifte einige setzt werden. Dann werden als klebfähige, isolierende Zwischenlagen gelochte Prepregs auf die eine Seite oder beide Seiten der Kernlage und zum Abschluß jeweils eine gelochte Kupferfolie aufgebracht. Der auf diese Art und Weise gebildete Stapel wird dann zwischen oberen und unteren gelochten Preßflächen unter gleichzeitiger Zufuhr von Wärme verpeßt. Nach Entfernen der durch das aus den Prepregs herausgedrückte Harz verschmutzten Stifte wird das Laminat unter Verwendung der Paßlöcher auf einer NC-Maschine für das spätere Durchkontaktieren und für die Anschlüsse der einzusetzenden- Bauelemente durchbohrt, Nach dem anschließenden Durchkontaktieren in den Bohrlöchern werden wieder Paßstifte in die Paßlöcher eingebracht, um lagerichtig die mit einer fotosensitiven Schicht (Folie oder Lack) überzogene Kupferfolie mit einem Leiterbild zu belichten, Dieses Pin-Laminierverfahren ist arbeitsaufwendig. Hinzu kommt, daß der Hersteller von Leiterplatten für verschiedene Abnehmer, die nach individuellen Bedürfnissen die Lage der Paßlöcher vorgeben, Preßbleche verwenden muß, die Löcher für Paßstifte mit entsprechender Lage haben. Das bedeutet, daß dieser Hersteller eine Vielzahl von unterschiedlichen Preßblechen für die Fertigung der verschiedenen Leiterplatten bereitstellen muß.
• Um-diesen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, wird seit längerem ein optisches Justierverfahren praktiziert. Bei diesem Verfahren werden auf die Kernlage optische Jus-Liermarken, z.B. Fadenkreuze oder Ringe, durch Belichten der fotosensitiven Schicht und anschließendes Abätzen der nicht abgedeckten Kupferfolie aufgebracht. Diese Markierungen dienen als optische Referenzmarke bei der Ausrichtung der Platten in der Bohrmaschine. Damit beim Verpressen der im Bereich der Markierungen gelochten Prepregs und Kupferfolien die Markierungen nicht durch das aus den Prepregs beim Verpressen herausgedrückte Harz zugedeckt werden, können die Markierungen durch in die Löcher der Prepregs und der Kupferfolie eingesetzte Plättchen abgedeckt werden (DE-OS 2 917 472; DE-OS 3 144 849).
• Es hat sich nun gezeigt, daß auch diese optischen Ausrichtverfahren nicht mehr den zunehmenden Anforderungen an die Deckungsgenauigkeit der verschiedenen Leiterbilder, insbesondere bei sehr vielen übereinanderliegenden Leiterbildern, genügen.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer mehrlagigen, gedruckten Leiterplatte zu schaffen, das ein sehr genaues Ausrichten auch einer großen Anzahl von übereinander angeordneten Leiterbilder ermöglicht.
• Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Herstellen einer mehrlagigen, gedruckten Leiterplatte aus, bei dem auf die eine ein Leiterbild tragende Seite oder auf beide jeweils ein Leiterbild tragende Seiten der Paßlöcher aufweisenden Kernlage eine leitfähige Folie, zusammen mit einer im Bereich der Paßlöcher Löcher aufweisenden, isolierenden, klebfähigen Zwischenlage (Prepreg) aufgepreßt wird und bei dem nach dem Verpressen und insbesondere dem danach stattfindenden Durchbohren und Durchkontaktieren aus der leitfähigen Folie in Fotoätztechnik, unter Verwendung der Paßlöcher und Paßstifte ein weiteres Leiterbild gebildet wird.
• Bei diesem Verfahren besteht die Erfindung darin, daß vor dem Verpressen in die Paßlöcher der Kernlage elastische Stopfen eingesetzt werden, die die Ränder dieser Paßlöcher abdecken und daß die Stopfen beim Yerpressen eingesetzt bleiben.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird von dem Vorteil der hohen Genauigkeit der Ausrichtung mittels Paß löchern und Paßstiften Gebrauch gemacht, wobei jedoch die beim optischen Ausrichten auftretenden, für die Ungenauigkeit verantwortlichen Einflüsse vermieden werden. Die elastischen Stopfen sorgen dafür, daß kein Klebstoff an die Ränder der Paßlöcher gelangen kann. Das gummielastische Material der Stopfen und die Form der Stopfen kann so gewählt werden, daß die Stopfen beim Verpressen die Ränder der Paßlöcher sicher gegen Harz fluß abschirmen, nicht aber die Paßlöcher aufweiten. Da keine Paßlöcher nach optischer Ausrichtung aufgebohrt werden müssen, besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch nicht die Gefahr der ungenauen Positionierung der Paßlöcher.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise als leitfähige Folie eine ungelochte Folie verwendet, die beim Verpressen von einer ungelochten Preßplatte abgedeckt wird. Das hat den Vorteil, daß die Preßbleche nicht durch ausgepreßtes Harz verschmutzt werden.
• Der Stopfen unter der Folie läßt sich leicht auffinden, wenn dessen Höhe im nicht komprimierten Zustand etwa gleich der Dicke der unverpreßten Lagen aber größer als die Dicke der verpreßten Lagen ist. In diesem Fall wölbt sich die Folie im Bereich des Stopfens etwas auf.
• Ein Stopfen mit dieser Höhe hat den weiteren Vorteil, daß vom Beginn des Verpressens und bei Beginn des Harzflusses der Stopfen mit ausreichendem Druck auf die Randbereiche des zugehörigen Paßloches gedrückt wird, wodurch das Eintreten von Harz sicher vermieden wird.
• Nach dem Entfernen der Stopfen können die Paßbohrungen zur Aufnahme von Paßstiften auf einer NC-Bohrmaschine benutzt werden, um lagerichtig die Durchbohrungen des Laminates vorzunehmen. Weiter können die Paßlöcher für das Belichten der fotosensitiven Schicht des Laminats mit einem weiteren Leiterbild oder anderen Ausricht- zwecken verwendet werden. Um die allein in der Kernlage gebildeten Paßlöcher bei ihrer wiederholten Verwendung zum Ausrichten vor mechanischen Beschädigungen zu schützen, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß nach dem Verpressen die Folie im Bereich eines jeden Stopfens und das beim Verpressen aus der klebfähigen Zwischenlage in den Bereich um den Stopfen verdrängte Klebemittel (Epoxidharz) mindestens teilweise entfernt wird, wobei vorzugsweise das Entfernen des Klebemittels mittels eines Kronenbohrers mit zentrischem Führungszapfen erfolgt, der beim Bohren in ein zentrisches Loch in dem eingesetzten Stopfen eingreift. Nach Entfernen des Stopfens könen di#aßlöcher bei eingesetzten, inbesondere eine Antihaftfläche aufweisenden Paßstiften mit einer temperaturbeständigen Vergußmasse und eventuell zusätzlichen Paßscheiben verstärkt werden. Eine solche Verstärkung empfiehlt sich immer dann, wenn bei der Herstellung einer viellagigen Leiterplatte die Paßlöcher häufig benutzt werden.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Leiterplatten beliebig vieler Lagen herstellen. Sobald nämlich das weitere Leiterbild fertiggestellt ist, kann nach Einsetzen gleichartiger elastischer, temperaturbeständiger Stopfen in die Paßlöcher mindestens auf das eine Leiterbild eine insbesondere lochlose, leitfähige Folie mit einer im Bereich der Paßlöcher Löcher aufweisenden, isolierenden, klebfähigen Zwischenlage (Prepreg) aufgepreßt werden, wobei nach dem Freilegen der Paßlöcher und Entfernen der Stopfen, unter Verwendung der gegebenenfalls verstärkten Paßlöcher und der Paßstifte in Fotoätztechnik aus der weiteren Folie ein Leiterbild gebildet wird.
• Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es möglich, einerseits rationell die Leiterplatten im Einzel-, Nutzen~ oder Tafelformat zu fertigen, andererseits Leiterplatten mit Paßlöchern verschiedener Größe den Abnehmern zur Verfügung zu stellen. Gemäß diesem Erfindungsvorschlag werden die Paßlöcher derart auf gebohrt, daß deren Lochwand von allen Lagen der Leiterplatte gebildet wird, wobei die kleinen Paßlöcher zur Führung eines Mittelzapfens eines Bohrers dienen.
• Mit diesen Merkmalen ist es möglich, strapazierfähige Paßlöcher höchster Genauigkeit herzustellen. Entsprechend den Wünschen des SMnehmers läßt sich der Durchmesser des Paßloches wählen.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen Fig. 1 die einzelnen, zu einer mehrlagigen Leiterplatte zu verpressenden Lagen, Fig. 2 eine mehrlagige Leiterplatte im Bereich eines Paßloches vor dem Verpressen im Axialschnitt durch ein Paßloch, Fig. 3 den Gegenstand gemäß Fig. 2 im Querschnitt nach der Linie A - S der Fig. 2, Fig. 4 den Gegenstand gemäß Fig. 2 in der Darstellung der Fig. 2 während des Verpressens, Fig. 5 den Gegenstand gemäß Fig. 2 in der Darstellung der Fig. 2 nach dem Verpressen während des Entfernens der leitfähigen Folie und eines Teils des ausgequetschten 1#lebemittels im Bereich des Paßloches mitziels eines Kronenbohrers, Fig. 6 den Gegenstand gemäß Fig. 5 während des Verstärkens der Paßlöcher, Fig. 7 einen Ausschnitt aus einer viellagigen Leiterplatte gemäß Fig. 5 oder 6 mit zwei weiteren Lagen vor dem Verpressen, Fig. 8 den Gegenstand gemäß Fig. 7 beim Verpressen, Fig. 9 den Gegenstand gemäß Fig. 7 und 8 beim Entfernen der leitfähigen Folie und eines Teils des ausgequetschten Klebemittels im Eereich des Paßloches mittels eines Kronenbohrers und Fig. 10 eine sechslagige Leiterplatte im Ausschnitt im Bereich eines Paßloches während des Aufbohrens.
• Bei der Leiterplattenfertigung wird auf eine Kernlage 1, die beidseitig ein Leiterbild trägt und Paßlöcher 2, 3 sowie ein Kennloch 4 aufweist, eine klebfähige, isolierende Zwischenlage 5, 6 und eine Kupferfolie 7, 8 aufgebracht. Die Zwischenlagen (Prepregs) 5, 6 weisen mit den Löchern 2 bis 4 deckungsgleiche Löcher 9 bis 14 auf, die aber einen größeren Durchmesser haben.
• Vor dem Verpressen werden in die Paßlöcher 2,3, 4 StopS~ fen 15 mit einer äußeren Ringnut 16 und einemzentrierloch 17 aus z.B. Silikon-Kautschuk eingesetzt (Fig. 2). Die Ringnut 16 hat die Aufgabe, den Stopfen 15 in seiner Lage zu fixieren und die Ränder des Paßloches 2 beidseitig zu übergreifen. Das Zentrierloch 17 die Aufgabe, dem elastischen Material eine Ausweichmöglichkeit zu geben, so daß der Druck auf die Ränder des Paßloches 2 nicht zu groß wird. Außerdem dient das Zentrierloch Tl der Führung von Bohrern, wie später noch im einzelnen zu beschreiben sein wird. Die Abmessungen des Stopfens 15 und die Durchmesser der Löcher 9, 10, 11, 12 der mehrschichtigen Zwischenlage 5, 6, sind so gewählt, daß im nicht komprimierten Zustand ein Ringspalt besteht. Die Höhe des Stopfens 15 entspricht etwa der Höhe des unverpreßten Laminates. Das Verpressen unter gleichzeitiger Wärmezufuhr erfolgt zwischen ungelochten Preßblechen 18, 19 (Fig, 4). Beim Verpressen gelangt Epoxidharz 20, 21 aus den Zwischenlagen 5, 6 in die Ringräume zwischen dem Stopfen 15 und den Rändern der Löcher 8, 10. Durch die den Lochrand des Paßloches 2 übergreifenden Teile des Stopfens 15 wird jedoch verhindert, daß Epoxidharz bis zum Rand des Paßloches 2 gelangen kann.
• Nach Entfernen der Preßbleche 18, 19 entspannt sich der elastische Stopfen 15 und wölbt die ungelochten Folien 7, 8 leicht auf. An diesen Aufwölbungen ist die Lage der Paßlöcher also leicht zu erkennen.
• Die beidseitigen Folien 7, 8 und ein Teil des ausgedrückten Epoxidharzes 20, 21 läßt sich mit einem Kronenbohrer 22 leicht entfernen, der mit einem Mittelzapfen 23 in dem Zentrierloch 17 des Stopfens 15 geführt wird (Fig. 5).
• Um das Paßloch 2 für weitere Arbeitsgänge zu verstärken, kann der Bereich um das Paßloch 2 mit einer Vergußmasse aus hitzebeständigem Material 24, 25 und eventuell Paßscheiben 37, 38 ausgefüllt werden, wobei in die Paßbohrung 2 ein Paßstift 26 mit einer Antihaftoberfläche eingesetzt ist.
• Nach Entfernen des Stopfens 15 kann das vierlagige Laminat mit verstärkten Paßlöchern oder ohne verstärkte Paßlöcher 2, 3, 4 den weiteren Bearbeitungsgängen, wie Durchbohren und Belichten, mit weiteren Leiterbildern zugeführt werden. Die dann fertiggestellte vierlagige Leiterplatte läßt sich zu einer sechslagigen oder noch mehrlagigen Leiterplatte in gleicher Art und Weise wie diCzweilagige Leiterplatte zur vierlagigen Leiterplatte erweitern.
• Um das Paßloch 2 für weitere Arbeitsgänge zu verstärken, kann der Bereich um das Paßloch 2 mit einer Vergußmasse aus hitzebeständigem Material 24, 25 ausgefüllt werden, wobei in die Paßbohrung 2 ein Paßstift 26 mit einer Antihaftoberfläche eingesetzt ist.
• Nach Entfernen des Stopfens 15 kann das vierlagige Laminat mit oder ohne verstärkte Paßlöcher 2, 3 den weiteren Bearbeitungsgängen, wie Durchbohren und Belichten, mit weiteren Leiterbildern zugeführt werden. Die dann fertiggestellte vierlagige Leiterplatte läßt sich zu einer sechslagigen oder noch mehrlagigen Leiterplatte in gleicher Art und Weise wie die zweilagige Leiterplatte zur vierlagigen Leiterplatte erweitern.
• Bei der Erweiterung zur sechslagigen Leiterplatte wird wieder ein Stopfen 27 eingesetzt und auf beide Seiten werden mit isolierenden, klebfähigen Zwischenlagen 28, 29 leitfähige Folien 30, 31 aufgebracht (Fig. 7). Das derart aufgebaute Substrat wird dann zwischen ungelochten Preßblechen 32, 33 verpreßt (Fig. 8). Mittels eines Kronenbohrers 34 kann die Folie und ein Teil des Epoxidharzes im Bereich des Paßloches 2 entfernt werden.
• Während in der Zeichnung der Figuren 7 bis 9 eine im Bereich des Paßloches 2 unverstärkte Kernlage dargestellt ist, wird in der Praxis ein entsprechend Fig. 6 verstärktes Paßloch 2 benutzt.
• Um am Ende des Fertigungsprozesses Paßlöcher zu erhalten, deren Höhe gleich der Höhe der mehrlagigen Leiterplatte ist, kann das Paßloch 2 als Führung beim Aufbohren auf einen größeren Durchmesser dienen. Dieses Aufbohren kann mittels eines Bohrers 35 erfolgen, der einen zentrischen Führungszapfen 36 für das Paßloch 2 aufweist (Fig. 10). Nach dem Aufbohren steht dann die gesamte Dickc der mehrlagigen Leiterplatte als neues Paßloch zur Verfügung.
• - - Leerseite -

Claims (9)

1. Patentansprüche: 1. Verfahrengum Herstellen von mehrlagigen, gedruckten Leiterplatten'bei dem auf die eine ein Leiterbild tragende Seite oder auf beide jeweils ein Leiterbild tragende Seiten der Paßlöcher aufweisenden Kernlage eine leitfähige Folie, zusammen mit einer im Bereich der Paßlöcher Löcher aufweisenden, isolierenden, klebfähigen Zwischenlage (Prepeg) aufgepreßt wird und bei dem nach dem Verpressen und insbesondere dem danach stattindenden Durchbohren und Durchkontaktieren aus der leitfähigen Folie in Fotoätztechnik unter Verwendung der Paßlöcher und Paßstifte ein weiteres Leiterbild gebildet wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß vor dem Verpressen in diepaßlöcher (2,3,4) der Rernlage (1) elastische Stopfen (15) eingesetzt werden, die die Ränder dieser Paßlöcher (2,3,) abdecken, und daß die Stopfen (15) beim Verpressen eingesetzt bleiben.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß als leitfähigeFolie (7,8) eine ungelochte Folie verwendet wird, die beim Verpressen von einer ungelochten Preßplatte (18,19) abgedeckt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r. c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein Stopfen (15) verwendet wird, dessen Höhe im nicht komprimierten Zustand etwa gleich der Dicke der unverpreßten Lagen (1,5-8), aber größer als die Dicke der verpreßten Lagen (1,5-8) ist.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei#hnet, daß nach dem Verpressen die Folie (7,8) das beim Verpressen aus der klebf#higen Zwischenlage (5,6) in den Bereich um den Stopfen (15) verdrängte Klebemittel (20, 21) (Epoxidharz) mindestens teilweise entfernt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen des Klebemittels (20,21) mittels eines Kronenbohrers (22) mit zentrischem Führungszapfen (23) erfolgt, der beim Bohren in ein zentrisches Loch (17) in den eingesetzten Stopfen (15) eingreift.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Entfernen des Stopfens (15) die Paßlöcher (2,3) bei eingesetzten, insbesondere eine Antihaftoberfläche aufweisenden Paßstiften (26) mit einer Vergußmasse (24, 25) verstärkt werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vergußmasse (24) Paßscheiben (37,38) eingebettet werden.
8. 8, Verfahren nach einem der Ansprüche a bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einsetzen gleichartiger gummielastischer Stopfen in die ggf. verstärkten Paßlöcher (2,3) mindestens auf das eine weitere Leiterbild eine insbesondere lochlose, leitfähige Folie (30,31) mit einer im Bereich der Paßlöcher (2,3) Löcher aufweisenden, isolierenden, klebfähigen Zwischenlage (28,29) aufgepreßt wird, und daß nach dem Freilegen der Paßlöcher (2) und Entfernen der Stopfen (27#) unter Verwendung der Paßlöcher (2,3) und Paßstifte in Fotoätztechnik aus der weiteren Folie (30,31) ein Leiterbild gebildet wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Paßlöcher (2) derart aufgebohrt werden, daß die Ränder der größeren Paßlöcher von allen Lagen der Leiterplatte gebildet werden, wobei das Aufbohren mittels eines Bohrers mit Mittelzapfen erfolgt, der in den kleineren Paßlöchern geführt wird.