DE3518919C2 - - Google Patents

Description

Eine Schwierigkeit beim Herstellen einer mehrlagigen, gedruckten Leiterplatte besteht in der exakten Aus­ richtung der Leiterbilder der verschiedenen Lagen zu­ einander. 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 bekannten sogenannten Pin-Laminieren erfolgt die Ausrich­ tung 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 einge­ setzt werden. Dann werden als klebfähige, isolierende Zwischenlagen gelochte Prepregs auf die eine Seite oder beide Seiten der Kernlage und zum Abschluß je­ weils eine gelochte Kupferfolie aufgebracht. Der auf diese Art und Weise gebildete Stapel wird dann zwischen oberen und unteren gelochten Preßflächen unter gleich­ zeitiger Zufuhr von Wärme verpreßt. Nach Entfernen der durch das aus den Prepregs herausgedrückte Harz ver­ schmutzten Stifte wird das Laminat unter Verwendung der Paßlöcher auf einer NC-Maschine für das spätere Durchkontaktieren und für die Anschlüsse der einzu­ setzenden Bauelemente durchbohrt. Nach dem anschlie­ ßenden Durchkontaktieren der Bohrlöcher werden wieder Paßstifte in die Paßlöcher eingebracht, um lage­ richtig die mit einer fotosensitiven Schicht (Folie oder Lack) überzogene Kupferfolie mit einem Leiterbild zu belichten.

Dieses Pin-Laminierverfahren ist arbeitsaufwendig. Hin­ zu kommt, daß der Hersteller von Leiterplatten für ver­ schiedene 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 Viel­ zahl von unterschiedlichen Preßblechen für die Ferti­ gung von verschiedenen Leiterplatten bereitstellen muß.

Um diesen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, wird seit längerem ein optisches Justierverfahren prakti­ ziert. Bei diesem Verfahren werden auf die Kernlage optische Justiermarken, z. B. Fadenkreuze oder Ringe, durch Belichten der fotosensitiven Schicht und anschlie­ ßendes Abätzen der nicht abgedeckten Kupferfolie aufge­ bracht. Diese Markierungen dienen als optische Referenz­ marke bei der Ausrichtung der Platten in der Bohrma­ schine. Damit beim Verpressen der im Bereich der Mar­ kierungen gelochten Prepregs und Kupferfolien die Mar­ kierungen nicht durch das aus den Prepregs beim Ver­ pressen herausgedrückte Harz zugedeckt werden, können die Markierungen durch in die Löcher der Prepregs und der Kupferfolie eingesetzte Plättchen abgedeckt werden (DE-OS 29 17 472; DE-OS 31 44 849).

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.

Bei einem anderen Laminierverfahren, dem sogenannten Maß-Laminieren, erfolgt das Verpressen der einzelnen Lagen ohne in Paßlöcher als Bezugslöcher für spätere Verfahrensschritte dienende eingesetzte Stifte und unter Verwendung auch diese Bezugslöcher überdeckender Kupferfolien. Eine Schwierigkeit bei diesem Verfahren besteht darin, ausfließendes Harz von den offenen Bezugslöchern fernzuhalten (Elektro-Anzeiger, 36. Jahrgang, 1983, Nr. 22, Seite 29 bis 36; ELEKTRONIK, 1980, Heft 24, Seite 57 bis 60).

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 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 solche elastische Stopfen eingesetzt werden, daß sie die Ränder dieser Paßlöcher beim Verpressen gegen Harzfluß schützen, und daß die Stopfen nach dem Verpressen entfernt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird von dem Vorteil der hohen Genauigkeit der Ausrichtung mittels Paßlöchern und Paßstiften Gebrauch gemacht, wobei jedoch die beim optischen Ausrichten auftretenden, für die Ungenauigkeit verantwortlichen Einflüsse vermieden werden. Die ela­ stischen Stopfen sorgen dafür, daß kein Klebstoff an die Ränder der Paßlöcher gelangen kann. Das gummiela­ stische Material der Stopfen und die Form der Stopfen kann so gewählt werden, daß die Stopfen beim Verpressen die Ränder der Paßlöcher sicher gegen Harzfluß abschir­ men, nicht aber die Paßlöcher aufweiten. Da keine Paß­ löcher 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 Harz­ flusses der Stopfen mit ausreichendem Druck auf die Rand­ bereiche des zugehörigen Paßloches gedrückt wird, wo­ durch 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 Kern­ lage gebildeten Paßlöcher bei ihrer wiederholten Ver­ wendung zum Ausrichten vor mechanischen Beschädigungen zu schützen, sieht eine weitere Ausgestaltung der Er­ findung vor, daß nach dem Verpressen die Folie im Be­ reich 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 Ent­ fernen des Klebemittels mittels eines Kronenbohrers mit zentrischem Führungszapfen erfolgt, der beim Boh­ ren in ein zentrisches Loch in dem eingesetzten Stopfen eingreift. Nach Entfernen des Stopfens können die Paß­ löcher bei eingesetzten, insbesondere eine Antihaftfläche aufweisenden Paßstiften mit einer temperaturbestän­ digen Vergußmasse und eventuell zusätzlichen Paßschei­ ben verstärkt werden. Eine solche Verstärkung empfiehlt sich immer dann, wenn bei der Herstellung einer viella­ gigen Leiterplatte die Paßlöcher häufig benutzt werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Leiter­ platten beliebig vieler Lagen herstellen. Sobald näm­ lich das weitere Leiterbild fertiggestellt ist, kann nach Einsetzen gleichartiger elastischer, temperatur­ beständiger Stopfen in die Paßlöcher mindestens auf das eine Leiterbild eine insbesondere lochlose, leitfähige Folie mit einer im Bereich der Paßlöcher Löcher aufwei­ senden, isolierenden, klebfähigen Zwischenlage (Prepreg) aufgepreßt werden, wobei nach dem Freilegen der Paß­ löcher 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, an­ dererseits Leiterplatten mit Paßlöchern verschiedener Größe den Abnehmern zur Verfügung zu stellen. Gemäß diesem Erfindungsvorschlag werden die Paßlöcher derart aufgebohrt, 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. Entspre­ chend den Wünschen des Abnehmers läßt sich der Durch­ messer des Paßloches wählen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 die einzelnen, zu einer mehrlagigen Lei­ terplatte 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 Quer­ schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2,

Fig. 4 den Gegenstand gemäß Fig. 2 in der Dar­ stellung der Fig. 2 während des Ver­ pressens,

Fig. 5 den Gegenstand gemäß Fig. 2 in der Dar­ stellung der Fig. 2 nach dem Verpressen während des Entfernens der leitfähigen Folie und eines Teils des ausgequetschten Klebemittels im Bereich des Paßloches mit­ tels 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 Ver­ pressen,

Fig. 9 den Gegenstand gemäß Fig. 7 und 8 beim Entfernen der leitfähigen Folie und eines Teils des ausgequetschten Klebemittels im Bereich des Paßloches mittels eines Kro­ nenbohrers und

Fig. 10 eine sechslagige Leiterplatte im Aus­ schnitt 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, iso­ lierende 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 Stop­ fen 15 mit einer äußeren Ringnut 16 und einem Zentrierloch 17 aus z. B. Silikon-Kautschuk eingesetzt (Fig. 2). Die Ring­ nut 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 ge­ ben, so daß der Druck auf die Ränder des Paßloches 2 nicht zu groß wird. Außerdem dient das Zentrierloch 17 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 mehr­ schichtigen Zwischenlage 5, 6 sind so gewählt, daß im nicht komprimierten Zustand ein Ringspalt besteht. Die Höhe des Stopfens 15 entspricht etwa der Höhe des unver­ preßten 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 ungeloch­ ten 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 ausge­ drückten Epoxidharzes 20, 21 läßt sich mit einem Kronen­ bohrer 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 Paß­ scheiben 37, 38 ausgefüllt werden, wobei in die Paß­ bohrung 2 ein Paßstift 26 mit einer Antihaftoberfläche eingesetzt ist.

Nach Entfernen des Stopfens 15 kann das vierlagige La­ minat 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 die zweilagige 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 An­ tihaftoberfläche eingesetzt ist.

Nach Entfernen des Stopfens 15 kann das vierlagige La­ minat mit oder ohne verstärkte Paßlöcher 2, 3 den wei­ teren 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 Leiter­ platte 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 ungeloch­ ten 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 Fig. 7 bis 9 eine im Bereich des Paßloches 2 unverstärkte Kernlage darge­ stellt ist, wird in der Praxis ein entsprechend Fig. 6 verstärktes Paßloch 2 benutzt.

Um am Ende des Fertigungsprozesses Paßlöcher zu erhal­ ten, deren Höhe gleich der Höhe der mehrlagigen Leiter­ platte ist, kann das Paßloch 2 als Führung beim Aufboh­ ren auf einen größeren Durchmesser dienen. Dieses Auf­ bohren 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 Dicke der mehrlagigen Leiterplatte als neues Paßloch zur Verfügung.

Claims (9)

1. Verfahren zum 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 (Prepreg) aufgepreßt wird und bei dem nach dem Verpressen aus der leitfähigen Folie in Fotoätztechnik unter Verwendung der Paßlöcher und Paßstifte ein Leiterbild gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verpressen in die Paßlöcher (2, 3, 4) der Kernlage (1) solche elastische Stopfen (15) eingesetzt werden, daß sie die Ränder dieser Paßlöcher (2, 3) beim Vorpressen gegen Harzfluß schützen, und daß die Stopfen (15) nach dem Verpressen entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als leitfähige Folie (7, 8) eine ungelochte Folie ver­ wendet wird, die beim Verpressen von einer ungelochten Preßplatte (18, 19) abgedeckt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 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. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verpressen die Folie (7, 8) im Bereich eines jeden Stopfens und das beim Ver­ pressen aus der klebfähigen Zwischenlage (5, 6) in den Bereich um den Stopfen (15) verdrängte Klebemittel (20, 21) (Epoxidharz) mindestens teilweise entfernt wird.

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. 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. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vergußmasse (24) Paßscheiben (37, 38) einge­ bettet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 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 loch­ lose, 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. 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.