DE2606584A1 - Through-plated holes for printed circuit boards - produced by revolving substrate over evaporators with specified geometry - Google Patents

Abstract

The through bores of printed circuit boards are plated in a receiver at a distance h from the bottom edge of the board to the surface of the evaporator. The board is revolved around its axis at right angles to the through bores. The evaporator extends on all sides by the distance h multiplied by the diameter of the bore d, divided by the length 1 of the bore. This produces evenly plated through holes even if the bores have a diameter of 1.5 mm and a ratio of hole length to hole diameter of 0.5 to 20.

Description

Einrichtung zur gleichmäßigen Beschichtung der Wände von durchgehenden Bohrungen mittels Vakuumbedampfung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur gleichmäßigen Beschichtung der T3ände von durchgehenden Behrungen mittels Vakuumbedampfung. Derartige Anwendungsfälle treten z. B. auf, wenn bei Ein- oder LIehrebenenleiterplatten die Bohrungen zum Zwecke der Durchkontaktierung und besseren Lötbarkeit beim Einlöten von Bauelementen mit einer durchgängigen und gleichmäßigen Metalischicht belegt werden. Bei anderen Anwendungen sind kleine Metallhülsen zum Zwecke des Xorrosionsschutzes innen mit dünnen organischen Schichten bzw, mit Schichten aus Quarz oder Metalloxyden zu versehen.Device for uniform coating of the walls of continuous Bores by means of vacuum vapor deposition The invention relates to a device for uniform Coating of the T3 ends of continuous bores by means of vacuum vapor deposition. Such Use cases occur e.g. B. on, if the single or LIehrebenen PCBs Holes for the purpose of through-hole plating and better solderability when soldering in of components covered with a continuous and even metal layer will. In other applications, small metal sleeves are used to protect against corrosion inside with thin organic layers or with layers of quartz or metal oxides to provide.

Bei bekannten Verfahren wird die Verdampferquelle direkt in die Bohrung eingebracht, z. B. in Drahtforn, wobei der Draht mittels UZiderstandserviärmung erwärmt und danach verdampft wird. Diese lösung hat jedoch den Nachteil, daß sie sehr aufwendig ist, da für jede Bohrung ein gesonderter Verdampfer erforderlich ist. Des weiteren ist diese Einrichtung nur für relativ große Bohrungen verwendbar.In known methods, the evaporation source is placed directly in the bore introduced, e.g. B. in wire form, the wire by means of UZiderstanderviärmung is heated and then evaporated. However, this solution has the disadvantage that it is very expensive, since a separate evaporator is required for each hole is. Furthermore, this device can only be used for relatively large bores.

Zur Beschichtung von Bohrungswandungen mit kleinem Durchmesser sind Einrichtungen bekannt, bei denen das Substrat in Form von Schüttgut in einer Trommel um oder über einer Verdampferquelle im Rezipienten rotiert. Die Substrate verändern dabei ständig unkontrolliert ihre tage gegenüber der Verdampferquelle und so kann das verdampfte Material auch in die Bohrungen gelangen und dort an den Wandungen kondensieren. Bei dieser kathode werden die Bohrungswandungen auch weitestgehend bedampft, jedoch ist die Gefahr, daß einzelne Stellen nicht oder nur schlecht bedampft werden und daß die Schichtdicke unterschiedlich ist, sehr groß.For coating bore walls with a small diameter Devices known in which the substrate in the form of bulk material in a drum rotates around or above an evaporator source in the recipient. Change the substrates while constantly uncontrolled your days in relation to the evaporator source and so can the evaporated material also get into the bores and there on the walls condense. With this cathode, the bore walls are also largely steamed, but there is a risk that individual places are not steamed or only poorly steamed and that the layer thickness is different, very large.

In einer weiteren Veröffentlichung wird beschrieben, daß die löcher über einer Verdampferquelle so bewegt werden, daß alle Stellen der Bohrungen abwechselnd in die Strahlrichtung der Verdampferquelle gelangen. Eine konkrete Losung dazu ist jedoch nicht angegeben.Another publication describes that the holes be moved over an evaporator source so that all locations of the holes alternate get in the beam direction of the evaporator source. A concrete solution to this is but not specified.

Die Erfindung hat den Zweck, die Nachteile des Standes der Technik auszuschalten und gleichmäßig bedampfte Bohrungen zu erhalten.The purpose of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art switch off and get evenly vaporized holes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, die ein gleichmäßiges Bedampfen von Bohrungen mit einem Durchmesser von 5 1,5 mm und einem Verhältnis von Bohrungslänge zu Bohrungsdurchmesser von 0»5 bis etwa 20 gestattet.The invention is based on the object of developing a device uniform vapor deposition of bores with a diameter of 5 1.5 mm and a ratio of bore length to bore diameter from 0 »5 to about 20 allowed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bohrung über dem Verdampfer derart gedreht wird daß sich die Bohrungsachse rechtwinklig zur Verdampferoberfläche dreht und daß der Verdampfer um das Zaß h.d x # 2 i größer ist als der Abstand der am entferntestcn gegenüberliegenden Bohrungswandungen.According to the invention the object is achieved in that the bore over the evaporator is rotated in such a way that the bore axis is perpendicular to the evaporator surface rotates and that the evaporator is greater than the distance of the Zaß h.d x # 2 i at the most distant opposite bore walls.

Dabei ist h der Abstand der Oberfläche des Verdampfers bis zur Unterkante des Substrates in paralleler tage d der Durchmesser der Bohrung und l die Länge der Bohrung.Here, h is the distance from the surface of the evaporator to the lower edge of the substrate in parallel days d is the diameter of the hole and l the length the hole.

Die Gesamtlänge des Verdampfers ergibt sich dann mit h.d V = M + d + 2 , 1 wobei M der Mittenabstand der beiden entferntesten Bohrungen ist. In diesem Ball haben die Bohrungen gleichen Durchmesser, anderenfalls muß der Mittelwert der Durchmesser für d angesetzt werden.The total length of the evaporator is then obtained with h.d V = M + d + 2, 1 where M is the center-to-center distance of the two most distant holes. In this Ball, the holes have the same diameter, otherwise the mean value must be the Diameter for d can be assumed.

Durch diese Vergrößerung des Verdampfers wird erreicht, daß auch die letzte Bohrung noch voll im Strahlbereich des Verdampfers liegt. Bei.einseitiger Bedampfung nimmt die bei der Bedampfung irondensierte Schichtdicke in zunehmender Tiefe ab. Wenn oie Bohrung Jedoch eedreht wird, kompensiert sich diese unterschiedliche Schichtdicke wieder. In Fig. n ist die Schichtdickenverteilung bei einseitiger Bedampfung ohne Drehung dargestellt. Wird die Bohrung jedoch gedreht, sodaß von beiden Seiten aus eine Bedampfung erfolgt, dann ergibt sich die Schichtdickenverteilung mie ia Fig. 2.This enlargement of the evaporator ensures that the last hole is still fully in the jet area of the evaporator. With. One-sided Vapor deposition increases the layer thickness irondensed during vapor deposition Depth. However, if the bore is rotated, it will be compensated differently Layer thickness again. In Fig. N is the layer thickness distribution with one-sided vapor deposition shown without rotation. If the hole is rotated, however, so from both sides from a vapor deposition, then the layer thickness distribution results mie ia Fig. 2.

Je nach dem Verhältnis von lid ergibt sich, wie in Fig. 2 dargestellt, in der Bohrungsmitte eine Schichtdicke von etwa 90 % bei l/d = 1 gegenüber der Schichtdicke an den Banten, die etwa gleich der Schichtdicke auf der Substratoberfläche ist, bis etwa 80 s bei l/d = 4.Depending on the ratio of lid, as shown in Fig. 2, in the middle of the hole a layer thickness of about 90% at l / d = 1 compared to the layer thickness at the edges, which is approximately equal to the layer thickness on the substrate surface, up to about 80 s at l / d = 4.

Das sind gegenüber dem bekannten Stand der Technik sehr gute Werte, die nur durch die erfindungsgemäße Vergrößerung des Verdampfers erzielt werden.These are very good values compared to the known state of the art, which can only be achieved by enlarging the evaporator according to the invention.

Bei der Massenbedampfung ist es oft erforderlich, eine größere Anzahl von Substraten in einer Charge zu bedampfen, d. h., es muß ein Ltagazin vorhanden sein. Vorteilhaft hat sich dabei eine Einrichtung gezeigt, die gegliedert in viele einzelne Substratträger rings um den Verdampfer angeordnet ist und die Substrate nacheinander in die erfindungsgemäße Position über den Verdampf er bringt. Die Bewegung der einzelnen Substrate gegenüber dem Verdampfer ist dabei planetenartig. Bei dieser kreisförmigen Anordnung der Substrate um den Verdampfer ergibt sich ein weiterer Vorteil für die Erfindung. Dadurch, daß die Substrate unterschiedliche lagen gegenüber dem Verdampfer einnehmen, wird kein Flächenverdampfer benötigt, sondern nur ein rinienverdampfes, wobei dieser Linienverdampfer rechtwinklig gegenüber der Drehrichtung der Substrate angeordnet ist.In the case of mass vapor deposition, it is often necessary to have a larger number to vaporize substrates in one batch, d. that is, a magazine must be available be. A device that is divided into many has been shown to be advantageous individual substrate carrier is arranged around the evaporator and the substrates one after the other in the position according to the invention via the evaporator he brings. The movement of the individual substrates in relation to the evaporator is like a planet. At this circular arrangement of the substrates around the evaporator results in another Advantage for the invention. Because the substrates faced differently take the evaporator, no surface evaporator is required, just one rinienverdampfes, this line evaporator at right angles to the direction of rotation the substrates is arranged.

Da durch die erfindungsgemaße vergrößerte Ausführung des Verdampfers auch Verdampfungsmaterial in die Richtung außerhalb des Substrates gelangt, wird vorgeschlagen, daß seitlich vom Verdampfer bis an das Substrat heran Abschirmbleche angebracht werden. Damit ist zwar gewährleistet, daß die letzte Bohrung ebenfalls noch sicher bedampft wird, aber es gelangt kein Verdampfungs material seitlich am Substrat vorbei in den Rezipienten.Because of the enlarged design of the evaporator according to the invention evaporation material also passes in the direction outside the substrate suggested that the side of the evaporator up to the substrate shielding plates be attached. This ensures that the last hole also is still safely steamed, but no evaporation material reaches the side of the Substrate passed into the recipient.

Das Verdampfungsmaterial schlägt sich vielmehr an den Abschirmblechen nieder und kann bei entsprechender Dicke von dort abgeschält und zurückgewonnen werden.Rather, the evaporation material hits the shielding plates and can be peeled off and recovered from there if the thickness is appropriate will.

Der Vorteil der erfinderischen lösung der Aufgabe besteht insbesondere darin, daß mit großer Sicherheit und einfachen Mitteln eine gute und gleichmäßige Be-Bedampfung der Bohrungen mit einem Durchmesser von < 1,5 mm erzielt wird bei einem Verhältnis von^Bohrungslänge zu Bohrungsdurnhmesser von 0,5 bis etwa 20.The advantage of the inventive solution to the problem is in particular in the fact that with great certainty and simple means a good and even one Steaming of the holes with a diameter of <1.5 mm is achieved at a ratio of ^ bore length to bore diameter of 0.5 to about 20.

Nachfolgend soll die Einrichtung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The device is to be described in more detail below using two exemplary embodiments explained.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt: Fig. 3 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem Substrathalter über dem Verdampfer, Fig. 4 die Seitenansicht von Fig. 3, Fi. 5 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit kreisförmig um den Verdampfer angeordnetem Magazin, Fig. 6 die Seitenansicht von Fig. 5.In the accompanying drawing: FIG. 3 shows a device according to the invention with a substrate holder above the evaporator, FIG. 4 shows the side view of FIG. 3, Fi. 5 shows a device according to the invention with a circular arrangement around the evaporator Magazine, FIG. 6 the side view of FIG. 5.

In Fig. 3 ist ein Rezipient 1 dargestellt, in dem eine drehbare Substrathalterung 2 angeordnet ist. In der Substrathalterung 2 ist das Substrat 3 gehaltert. Unterhalb des Substrates 3 ist der Verdampfer 4 angeordnet der im Ausführungsbeispiel flächenhaft aus vielen Einzelverdampfern besteht. Erfindungsgemaß wird der Verdämpfer 4 gegenüber dem Substrat 3 bzw. den löchern 12 so ausgeführt und angeordnet, daß der Verdampfer 4 allseitig um das Maß x über die äußerste Bohrungskante 5 übersteht, also größer ist als der maximale Abstand, der sich gegenüberliegenden äußeren Bohrungskanten 5.In Fig. 3, a recipient 1 is shown in which a rotatable substrate holder 2 is arranged. The substrate 3 is held in the substrate holder 2. Below The evaporator 4 is arranged on the substrate 3 in the exemplary embodiment consists of a large number of individual evaporators. According to the invention, the evaporator 4 with respect to the substrate 3 or the holes 12 designed and arranged so that the evaporator 4 protrudes on all sides by the dimension x over the outermost bore edge 5, is therefore greater than the maximum distance between the opposing outer hole edges 5.

Die Ermittlung des Abstandes x ist in der Beschreibung der Erfindung bereits beschrieben. Die Drehung des Substrates 3, damit die Bedampfung von beiden Bohrungsseiten erfolgen kann, erfolgt um die Achse x. Zur Verhinderung, daß Dampfstrahlen unnütz in den Rezipienten gelangen, sind seitlich Abschirmbleche 6 angeordnet.The determination of the distance x is in the description of the invention already described. The rotation of the substrate 3, thus the vapor deposition of both Drill sides can take place around the axis x. To prevent steam jets To get into the recipient uselessly, shielding plates 6 are arranged laterally.

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht von Fig. 3, Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. Grundsätzlich liegt die gleiche Anordnung vor, nur daß der einzelne drehbare Substrathalter 2 gegen ein planetenartig bewegtes Magazin 7 mit mehreren Substrathaltern 2 ersetzt ist. Die Funktion der Drehbewegung ist leicht aus der zugehörigen Seitenansicht der Fig. 6 zu ersehen. Das gesamte Vagazin 7 wird über den Zapfen 8 gedreht und stützt sich auf den Rollen 9 ab. Die einzelnen Substrathalter 2 besitzen je ein Kettenrad 10, die in eine feststehende Kette 11 eingreifen. Wird das Magazin 7 gedreht, so rollt das Kettenrad 10 an der feststohenden Kette 11 ab und es entsteht eine planetenartige Bewegung. Begründet durch die Bewegung nehmen die Bohrungen 12 in den Substraten 3 ständig eine andere tage gegenüber dem Verdampfer 4 ein. Somit erübrigt sich das Erfordernis, daß der Verdampfer 4 auch in der Drehrichtung des Magazins 7 vergrößert wird und bei diesem Ausführungsbeispiel braucht der Verdampfer 4 nur als linienverdampfer ausgeführt werden.Fig. 4 shows the side view of Fig. 3, another embodiment is shown in FIG. Basically, the arrangement is the same, only that the individual rotatable substrate holder 2 against a planet-like moving magazine 7 is replaced with several substrate holders 2. The function of the rotary motion is can easily be seen from the associated side view of FIG. The entire Vagazin 7 is rotated over the pin 8 and is supported on the rollers 9. The single ones Substrate holders 2 each have a sprocket 10 that is connected to a stationary chain 11 intervention. If the magazine 7 is rotated, the sprocket 10 rolls on the stationary one Chain 11 and there is a planet-like movement. Justified by the movement take the holes 12 in the substrates 3 constantly a different day from the Evaporator 4 on. Thus, there is no need for the evaporator 4 also is increased in the direction of rotation of the magazine 7 and in this embodiment the evaporator 4 only needs to be designed as a line evaporator.

Claims (3)

PatentansprücheClaims 1. SinrichtunQ zur gleichmäßigen Beschichtung der Wände von durchgehenden Bohrungen (12) mittels Vakuumbedampfung,dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Bohrung (12) im Abstand h plus 1/2 der Bohrungslänge 1 über einem Verdampfer (4) so um eine Achse gedreht wird, daß die Bohrungsachse rechtwinklig zu dieser Drehachse steht, die parallel zum Verdampfer (4) liegt, und daß der Verdampfer allseitig um das =aß: Abstand des Verdampfers von der Unterkante des Substrates (h) mal den Durchmesser der zu bedazapfenden Bohrung (d) durch die Länge der Bohrung (1) über die äußerste Bohrungskante (5) hinausragt.1. SinrichtunQ for the uniform coating of the walls of continuous Bores (12) by means of vacuum vapor deposition, characterized in that the Hole (12) at a distance of h plus 1/2 of the length of the hole 1 above an evaporator (4) is rotated about an axis so that the axis of the hole is perpendicular to this axis of rotation stands, which is parallel to the evaporator (4), and that the evaporator on all sides das = aß: Distance of the evaporator from the lower edge of the substrate (h) times the diameter the hole to be tapped (d) through the length of the hole (1) over the outermost one The edge of the hole (5) protrudes. 2. Einrichtung zur gleichmäßigen Beschichtung der lande von durchgehenden Bohrungen (12) mittels Vakuumbe-Bedampfung, dadurch gekennzeichnett daß die zu beschichtende Bohrung (12) im Abstand h plus 1/2 der Bohrungslänge 1 planetenartig, rechtwinklig über einen Linienverdampfer bewegt wird, der um das Maß: Abstand des Verdampfers von der Unterkante des Substrates (h) mal den Durchmesser der zu bedampfenden Bohrung (d) durch die Länge der Bohrung (1) beidseitig über die äußerste Bohrungskante (5) hinausragt.2. Device for uniform coating of the lands of continuous Bores (12) by means of vacuum vapor deposition, characterized in that the one to be coated Hole (12) at a distance h plus 1/2 of the length of the hole 1 planet-like, right-angled is moved over a line evaporator, which by the measure: distance of the evaporator from the lower edge of the substrate (h) times the diameter of the hole to be vaporized (d) through the length of the hole (1) on both sides over the outermost hole edge (5) protrudes. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezipient (1) durch Abschirmbleche (6) gegenüber dem Verdampfer (4) außerhalb der Linie Verdampfer-(4) zu Substrat (3) abgeschirmt ist.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the recipient (1) through shielding plates (6) opposite the evaporator (4) outside the line evaporator (4) to substrate (3) is shielded.