DE19625386A1 - Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Herstellung von Leiterplatten zur elektrischen Ver­ bindung von Bauelementen werden üblicherweise subtraktive Verfahren eingesetzt. Dabei wird als Ausgangsmaterial bei­ spielsweise ein sogenannter Kern, der aus einer beidseitig mit Kupfer kaschierten, glasfaserverstärkten Epoxidharzplatte besteht, verwendet. Die Dicke des ganzflächigen Kupfers liegt häufig zwischen 18 und 35 µm. Auf diese Platte wird positiv mit einer Ätzresistfarbe das Leiterbild im Siebdruckverfahren aufgebracht. Die so präparierte Platte wird mittels Chemi­ kalien sauer abgeätzt. Bei diesem Vorgang wird an den Be­ reichen, an denen sich keine Leiter befinden sollen und die daher nicht mit Ätzresistfarbe abgedeckt sind, die Kupfer­ kaschierung entfernt. Lediglich etwa 20% der Kupferschicht werden für die elektrischen Leiter genutzt. Die verbleibenden 80% des Kupfers sind in den Ätzchemikalien gelöst und können nur durch aufwendige Wiederaufbereitung zurückgewonnen wer­ den. Subtraktive Verfahren sind daher zwangsläufig mit hohen Kosten für Umweltschutz verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte zu finden, bei welchem auf ein derartiges subtraktives Verfahren zur Bildung der Leiter ver­ zichtet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das neue Verfahren der ein­ gangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 genannten Merkmale auf. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens angegeben.

Das neue Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte hat den Vorteil, daß die Leiter positiv auf einen Träger aufgebracht werden und nicht in einem subtraktiven Verfahren das leitende Material an den Stellen, an denen keine Leiter verbleiben dürfen, entfernt werden muß. Dadurch wird bereits mit der Menge leitenden Materials, die tatsächlich zur Ausbildung der Leiter erforderlich ist, das Leiterbild erstellt und es wird nur so viel Material eingesetzt, wie auch auf der fertigen Leiterplatte vorhanden ist. Schadstoffe, die bei subtraktiven Verfahren immer entstehen, fallen bei dem neuen Verfahren in erheblich verminderter Menge an. Damit entfällt auch ein Großteil des Aufwands für die Schadstoffbeseitigung.

Das neue Verfahren ist sowohl für elektrische als auch für optische Leiterplatten einsetzbar. Im Falle elektrischer Leiterplatten wird als Träger ein elektrisch isolierendes Material verwendet und in die Vertiefungen eine elektrisch leitende Paste eingebracht. Für optische Leiterplatten wird ein optisch isolierendes Material verwendet, d. h. ein Mate­ rial, das für die jeweilige Lichtfrequenz undurchlässig ist. Die Lichtleiter werden beispielsweise mit einer lichtleiten­ den Kunststoffpaste gebildet.

Anhand der Figuren, in denen verschiedene Phasen einer Lei­ terplattenherstellung dargestellt sind, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher er­ läutert.

In den Figuren werden für gleiche Teile in den verschiedenen Herstellungsphasen gleiche Bezugszeichen verwendet. Sie sind nicht maßstabsgetreu, d. h., Schichten, die in den Figuren gleiche Abmessungen besitzen, können diesbezüglich bei realen Leiterplatten stark voneinander abweichen.

Fig. 1 zeigt einen Träger, der aus einer mit einer Isolier­ folie 1 beschichteten, glasfaserverstärkten Epoxidharz­ platte 2 besteht.

Zur Herstellung einer flexiblen Leiterplatte kann diese glas­ faserverstärkte Epoxidharzplatte 2 ohne weiteres durch einen vorzugsweise dehnungsfesten Folienträger ersetzt werden. So­ fern bereits die Isolierfolie 1 oder die Epoxidharzplatte 2 günstige Fertigungseigenschaften aufweist, kann auch völlig auf die zusätzliche Schicht 2 bzw. 1 verzichtet werden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, werden in der Isolierfolie 1 Ver­ tiefungen 3, 4 und 5 als Depots für eine Leiterpaste erzeugt. Geeignete Verfahren hierfür sind beispielsweise Ätzen, Foto- oder Laserstrukturieren. Bei den beiden erstgenannten Ver­ fahren ist zuvor ein Film auf die Oberfläche der Isolierfolie aufzutragen, der an den Stellen, an denen keine Vertiefungen erzeugt werden sollen, ätzresistent bzw. lichtundurchlässig ist. Das Fotostrukturieren setzt die Verwendung lichtempfind­ licher Kunststoffe für die Isolierfolie 1 voraus. Für das Laserstrukturieren oder -schneiden ist kein derartiger Film erforderlich, da der Laser rechnergesteuert abgelenkt werden kann, so daß er nur die Bereiche der Vertiefungen 3, 4 und 5 überstreicht. Bei gröberen Strukturen ist auch ein Form­ stempel zum Einprägen der Vertiefungen 3, 4 und 5 geeignet.

Entsprechend Fig. 3 wird in die Vertiefungen eine Leiter­ paste zur Ausbildung von Leitern 6, 7 und 8 eingebracht. Bei einer Leiterplatte für elektrische Anwendungen wird eine elektrisch leitende Paste, beispielsweise eine Paste mit Partikeln eines Metalls, z. B. Kupfer, oder von Metallegie­ rungen, verwendet. Für optische Leiterplatten werden licht­ leitende Materialien eingesetzt, beispielsweise eine licht­ leitende Kunststoffpaste. Das Einbringen der Paste kann in einem Gießverfahren bei geringer Viskosität der Paste er­ folgen, wobei ein Pastenüberschuß gegebenenfalls mit einem Rackel abzuziehen ist. Die Vertiefungen 3, 4 und 5 können aber auch in dosierter Weise mit einem Dispenser ausgefüllt werden.

Für weitere Lagen wird, wie in Fig. 4 gezeigt, eine weitere Isolierfolie 9 als weiterer Träger auf die im vorherigen Schritt fertiggestellte Lage aufgelegt.

Auch in der Folie 9 werden gemäß Fig. 5 Vertiefungen 10, 11 und 12 für Leiter der weiteren Lage erzeugt. Eine Öffnung 13, welche die Isolierfolie 9 völlig durchdringt, dient zur Durchkontaktierung von Leitern verschiedener Lagen. Bei Er­ zeugen der Vertiefungen durch Ätzen oder Fotostrukturierung kann die Öffnung 13 durch einen zusätzlichen Schritt, bei Laserstrukturieren durch eine längere Verweilzeit des Lasers erzeugt werden.

In die nun geschaffenen Vertiefungen 10 . . . 12 und Öffnung 13 wird wiederum Leiterpaste zur Ausbildung von Leitern 14, 15 und 16 sowie einer Verbindung 17 zwischen den Leitern 15 und 7 eingebracht, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Damit wurde eine zweite Lage von Leitern geschaffen.

Auch diese Lage wird gemäß Fig. 7 mit einer Isolierfolie 18 abgedeckt.

In der Folie 18 werden entsprechend Fig. 8 Vertiefungen 19, 20 und 21 erzeugt. Da die Isolierfolie 18 die oberste Lage der Leiterplatte bildet, dienen nun die Vertiefungen 19 . . . 21 als Depots für Lot, das zum Anlöten der Bauelemente­ anschlüsse an elektrische Leiter erforderlich ist. Eine Öff­ nung 22, die auf ähnliche Weise wie die Öffnung 13 (Fig. 5) einer inneren Lage erzeugt wurde, stellt die Verbindung des Lotdepots 20 zum darunterliegenden Leiter 15 dar.

Obwohl in dem Ausführungsbeispiel lediglich die Herstellung einer Leiterplatte mit zwei Lagen elektrischer Leiter auf ei­ ner Seite eines Trägers beschrieben wurde, ist die Erfindung ohne Einschränkung auch zur Herstellung von Leiterplatten beliebiger Lagenanzahl sowie mit Leiterlagen auf beiden Sei­ ten eines Trägers anwendbar.

Je nach Art der verwendeten Leiterpaste wird diese durch Wärmeeinwirkung in einem Ofen oder durch Bestrahlung, nachdem sie in die jeweiligen Vertiefungen eingebracht wurde, aus­ gehärtet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte zur Aufnahme und elektrischen oder optischen Verbindung von Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung von Leitern (6, 7, 8; 14, 15, 16) zumindest einer Lage der Leiterplatte Vertiefungen (3, 4, 5; 10, 11, 12) in einem isolierenden Träger (1, 9) erzeugt werden, in die eine Leiterpaste ein­ gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine flexible Folie ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Platte aus glasfaserverstärktem Epoxid­ harz ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1, 2) eine mit Folie (1) beschichtete Platte (2) aus glasfaserverstärktem Epoxidharz ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung von ersten Leitern auf der Oberseite und von zweiten Leitern auf der Unterseite des isolierenden Trägers Vertiefungen in der Ober- bzw. Unterseite erzeugt werden, die an den Stellen, an denen Verbindungen zwischen ersten und zweiten Leitern auszubilden sind, den Träger durchdringen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet,

• - daß zur Ausbildung weiterer Leiter (14, 15, 16) in zumin­ dest einer weiteren Lage Vertiefungen (10, 11, 12) in einem weiteren Träger (9) auf der der einen Lage abgewandten Seite erzeugt werden, die an den Stellen, an denen Verbin­ dungen (17) zu den Leitern (7) der einen Lage auszubilden sind, den weiteren Träger (9) durchdringen, und
• - daß in diese Vertiefungen (10, 11, 12, 13) ebenfalls eine Leiterpaste eingebracht wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß Lotdepots (19, 20, 21, 22) als außenliegende Vertiefungen in einem Träger (18) aus­ gebildet werden, die diesen zur Verbindung mit benachbarten elektrischen Leitern (15) durchdringen.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Herstellung einer Mehrlagenleiterplatte mehrere Träger (1, 2, 9, 18) miteinander verpreßt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Leiterpaste durch Wärme­ einwirkung gehärtet wird.