DE3728337C2

DE3728337C2 -

Info

Publication number: DE3728337C2
Application number: DE19873728337
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Goerlitz Computerbau 5400 Koblenz De GmbH
Current assignee: Goerlitz Computerbau 5400 Koblenz De GmbH
Priority date: 1987-08-25
Filing date: 1987-08-25
Publication date: 1990-02-01
Also published as: DE3728337A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hertellung von Leiterplatten nach der Subtraktivtechnik und der Verwendung eines photopositiven Lackes.The invention relates to a method for the production of Printed circuit boards based on subtractive technology and Use of a photopositive varnish.

Aus der DE-OS 29 26 336 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach der sogenannten Photoresist-Ätztechnik bekannt, bei dem zunächst die gesamte elektrisch leitende Oberfläche eines aus einem isolierenden Träger und einer elektrisch leitenden Schicht bestehenden Schichtenverbundes entweder mit einem negativen oder einem positiven Resistmaterial beschichet wird. Dann wird entweder ein negativer oder ein positiver Film in der richtigen Ausrichtung relativ zu der Photoresistschicht bereitgestellt, wonach die Photoresistschicht durch den Film hindurch belichtet wird. Sodann wird die Photoresistschicht in einem mehrstufigen Verfahren entwickelt, so daß diejenigen Bereiche der metallisch leitenden Schicht, welche entfernt werden müssen, freigelegt werden. Hiernach wird das freigelegte Kupfer chemisch weggeätzt, und die noch verbliebenen Reste der Photoresistmaske werden entfernt.From DE-OS 29 26 336 a method for Production of printed circuit boards according to the so-called Photoresist etching technique known, in which the first entire electrically conductive surface one from one insulating support and an electrically conductive Layer existing layer composite either with a negative or a positive resist material is coated. Then either a negative or a positive film in the right orientation relative to the photoresist layer, after which the Exposed photoresist layer through the film becomes. Then the photoresist layer in one multi-stage process developed so that those Areas of the metallic conductive layer which must be removed, exposed. After that will the exposed copper is chemically etched away, and the others Remaining residues of the photoresist mask are removed.

Es ist aus der Praxis bereits seit längerem bekannt, zur Herstellung von Leiterplatten einen Rechner zu verwenden. Der Einsatz des Rechners hat sich bislang an sich immer darauf beschränkt, die elektrischen Schaltungen zu entflechten. Das heitß, von einem Konstrukteur wurde ein Schaltplan entwickelt. Dem Rechner wurden dann die zur Realisierung des Schaltplanes erforderlichen Bauteile bekanntgegeben und darüber hinaus die Verdrahtung der einzelnen Bauteilanschlüsse. Die Aufgabe des Computers bestand darin, ein Layout für die Verdrahtung zu entwerfen, das geeignet ist, auf eine Leiterplatte übertragen zu werden.It has long been known from practice for Manufacture of printed circuit boards using a computer use. The use of the computer has so far always limited to the electrical To unbundle circuits. That is, from one A circuit diagram was developed for the designer. The The computers were then used to implement the Circuit diagram required components announced and in addition, the wiring of each Component connections. The task of the computer existed in designing a layout for the wiring that is suitable to transfer to a circuit board will.

Während die Layouts noch in der Regel bei dem Unternehmen erstellt werden, das die elektrische Schaltung entwickelt, müssen die nachfolgenden Bearbeitungen in der Regel außer Haus vorgenommen werden. Von dem Layout müssen nämlich Filme hergestellt werden, die zur gezielten Belichtung fotolackbeschichteter Leiterplatten dienen. Diese Anfertigung der Filme dauert eine gewisse Zeit, so daß der Entwickler einer elektrischen Schaltung diese Schaltung häufig erst nach mehreren Wochen ausprobieren kann.While the layouts are usually at the Company that creates the electrical Circuit developed, the following must Processing is usually done outside the home will. Films have to be made from the layout be used for targeted exposure Serve photoresist-coated circuit boards. These The making of the films takes a certain amount of time, so that the developer of an electrical circuit this Often try switching only after several weeks can.

Ergeben sich dann noch Änderungen in der elektrischen Schaltung, so muß die gesamte Prozedur wiederholt werden, was eine erhebliche Verzögerung der Entwicklung von Leiterplatten zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Betriebsgeheimnisse, nämlich die neu entwickelte Schaltung, Drittfirmen bekannt werden können, wenn sie zur Anfertigung eines Filmes außer Haus gegeben werden.Then there are still changes in the electrical Circuit, the whole procedure must be repeated be what a significant lag in development of printed circuit boards. Another disadvantage is that trade secrets, namely the new developed circuit, third party companies become known can when they are making a movie out of the house are given.

Es ist aus der deutschen Zeitschrift "Elektronik", 10. Ausgabe, 15. Mai 1987, Seite 171 ff. auch eine Vorrichtung bekannt, mit der Prototypen von Leiterplatten hergestellt werden können. Es handelt sich hier um ein rechnergesteuertes Fräswerk, welches die Leiterbahnen aus einer kupferbeschichteten Leiterplatte herausfräst. Abgesehen davon, daß mit dem Fräser jede Leiterbahn zweimal abgefahren werden muß, also in einer Negativgravur, neigt der Fräser dadurch, daß zwei unterschiedliche Materialien, nämlich Kupfer und glasfaserverstärkter Kunststoff, gefräst werden muß, leicht zum Verschmieren. Darüber hinaus ist ein solches Fräswerk verhältnismäßig teuer.It is from the German magazine "Elektronik", 10. Issue, May 15, 1987, page 171 ff Device known with the prototype of Printed circuit boards can be manufactured. It is about here a computer-controlled milling machine, which the Conductor tracks made from a copper-coated circuit board milled out. Apart from the fact that with the router each Trace must be traveled twice, i.e. in a negative engraving, the cutter tends in that two different materials, namely copper and glass fiber reinforced plastic, must be milled, easy to smear. Beyond that is one Milling machine relatively expensive.

Aus der DE-OS 30 47 884 ist auch bereits ein Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten bekannt geworden, bei dem auf ein elektrisch isolierendes Substrat unmittelbar mit Hilfe eines computergesteuerten Tintenstrahldruckers ein elektrisch leitendes Material in Form der Leiterbahnen aufgespritzt wird. Da jedoch das Ausspritzen eines elektrisch leitfähigen Materials, das etwa auf Temperaturen zwischen 60° C und 250° C aufgeheizt werden muß, mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist, hat dieses Verfahren sich bisher in der Praxis noch nicht durchsetzen können.DE-OS 30 47 884 is already a process for the manufacture of printed circuit boards, at directly onto an electrically insulating substrate with the help of a computer controlled inkjet printer an electrically conductive material in the form of Conductor tracks is sprayed on. However, since that Ejecting an electrically conductive material that heated to temperatures between 60 ° C and 250 ° C must be associated with considerable difficulties is, this method has so far still in practice cannot enforce.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß auf preisgünstige Art und Weise das Erstellen von Prototypen für geätzte Leiterplatten möglich ist, ohne daß hierfür Filmnegative erstellt werden müssen.The invention is therefore based on the object Procedures of the type mentioned in the beginning improve that in an inexpensive way Prototype etched circuit boards is possible without creating film negatives Need to become.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:This object is achieved by the following Process steps solved:

a) Aufbringen eines photopositiven ätzfesten Lackes auf das Cu-kaschierte Substrat,a) applying a photo-positive, etch-resistant lacquer the Cu-clad substrate,
b) selektives Aufbringen einer Abdeckflüssigkeit mittels eines durch einen Rechner entsprechend einem erstellten Leiterbahnen-Layout angesteuerten Tintenstrahldruckers,b) selective application of a covering liquid by means of one created by a computer corresponding to one Printed circuit layout controlled inkjet printer,
c) ganzflächiges Belichten des Substrats,c) full-area exposure of the substrate,
d) Entfernen des belichteten photopositiven Lackes, undd) removing the exposed photopositive varnish, and
e) Abätzen des freiliegenden Kupfers.e) etching of the exposed copper.

Sollte die nach dem Ätzvorgang über den stehengebliebenen Leiterbahnen vorliegende Photoresistschicht bzw. die gegebenenfalls noch darüber vorhandene Tinte stören, so können diese anschließend noch durch entsprechende Wasch- oder Entwicklerflüssigkeit entfernt werden.If after the etching process over the stopped conductor tracks present Photoresist layer or the one above it if necessary existing ink can then interfere still with appropriate washing or developer liquid be removed.

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist verblüffend einfach und verringert die Kosten bei der Herstellung von Leiterplattenprototypen beträchtlich. Es ist nicht mehr erforderlich, daß das Unternehmen, das die Entwicklung der elektrischen Schaltung betreibt, Aufträge zur Anfertigung von Filmnegativen außer Haus vergibt. Der gesamte Verfahrensschritt der Herstellung eines entsprechenden Filmnegativs ist somit eingespart. Ein Tintenstrahdrucker ist andererseits im Vergleich zu einem Fräsbohrwerk wesentlich preiswerter. Die noch von Hand auszuführenden Ätzarbeiten sind problemlos von dem die Schaltung entwickelnden Unternehmen auszuführen, da sie bis auf eine Ätz- und eine Entwicklerlösung keinerlei weiteren Hilfsmittel bedürfen.The procedure described above is astounding simple and reduces manufacturing costs of PCB prototypes considerably. It is not more required that the company that runs the Development of the electrical circuit Orders for the production of film negatives out of house awards. The entire manufacturing process step a corresponding film negative is thus saved. An inkjet printer, on the other hand, is compared to a milling boring machine much cheaper. The still from Etching work to be carried out by hand is no problem to execute the circuit developing company because except for an etching and a developer solution no further aids are required.

Anstelle eines üblichen Tintenstrahldruckers kann es auch von Vorteil sein, einen Festtintendrucker zu verwenden. Bei diesem Drucker wird feste Tinte auf etwa 120° C erwärmt und dann durch Düsen aufgespritzt. Der Vorteil bei diesem Drucker liegt darin, daß die Tinte unmittelbar nach Auftreffen auf die Verbundschicht trocknet, da die Kupferschicht die in dem Tintentropfen befindliche Wärme sofort ableitet. D. h., daß bei diesem Verfahren die Platine sofort nach Aufdrucken des Leiterplatten-Layouts weiterbehandelt werden kann.Instead of a common inkjet printer, it can also be beneficial to have a solid ink printer too use. With this printer, solid ink is about Heated 120 ° C and then sprayed through nozzles. The The advantage of this printer is that the ink immediately after hitting the composite layer dries because the copper layer in the drop of ink dissipates any heat immediately. That is, in this Move the board immediately after printing the PCB layouts can be further processed.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert.In the following an embodiment is based on a Drawing explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Ansicht einen Rechner 1, der über ein Kabel 2 mit einem Terminal 3 und einem Graphikbildschirm 4 verbunden ist.The single figure shows a schematic view of a computer 1 , which is connected via a cable 2 to a terminal 3 and a graphics screen 4 .

Weiterhin ist der Rechner 1 über das Kabel 2 auch mit einem Tintenstrahldrucker 5 verbunden.Furthermore, the computer 1 is also connected to an inkjet printer 5 via the cable 2 .

Der in der Zeichnung dargestellte Tintenstrahldrucker 5 ist nach Art eines sogenannten Tischplotters ausgebildet. Das heißt, er besitzt eine Druckkopf 6, der in einer Y-Führung 7 in Y-Richtung verschieblich gelagert ist. Die Y-Führung 7 selbst ist in zwei seitlich am Rand des Tintenstrahdruckers angeordneten X-Führungen 8 in Y-Richtung verschieblich gelagert. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Tintenstrahldrucker 5 mit einem Festtinten-Druckkopf. Solche Festtinten-Druckköpfe sind bereits bekannt. Sie werden z. B. mit dem sogenannten "Solid Ink Printer" (Si 480) von der Firma Dataproducts GmbH auf dem Markt angeboten.The inkjet printer 5 shown in the drawing is designed in the manner of a so-called table plotter. This means that it has a printhead 6 which is mounted in a Y guide 7 so that it can move in the Y direction. The Y guide 7 itself is slidably mounted in two X guides 8 arranged laterally on the edge of the inkjet printer in the Y direction. The embodiment shown here is an inkjet printer 5 with a solid ink print head. Solid ink printheads of this type are already known. You will e.g. B. with the so-called "Solid Ink Printer" (Si 480) from Dataproducts GmbH on the market.

Im Druckkopf 6 wird die in einer Patrone befindliche feste Tinte bei einer Temperatur von ca. 120° C geschmolzen und anschließend durch winzige Düsen herausgeschleudert. Mit solchen Plottdruckern läßt sich eine ausreichende Auflösung erreichen.In the print head 6 , the solid ink in a cartridge is melted at a temperature of approx. 120 ° C. and then ejected through tiny nozzles. Adequate resolution can be achieved with such plotter printers.

Bei dem Rechner kann es sich um einen sogenannten Personalcomputer handeln, der mit gängigen CAD-Programmen ausgerüstet ist, die zur Erstellung von Leiterplatten-Layouts bereits bekannt sind.The computer can be a so-called personal computer trade that is equipped with common CAD programs is used to create circuit board layouts are already known.

Programme zur Ansteuerung von Plottern nach einem erstellten Leiterplatten-Layout sind ebenfalls bereits bekannt (vgl. deutsche Zeitschrift "Elektronik", 10. Ausgabe, 15. Mai 1987, Seite 171 ff.).Programs for controlling plotters after a created one Circuit board layouts are also already known (see German magazine "Electronics", 10th edition, May 15, 1987, page 171 ff.).

Im folgenden wird das Verfahren beispielhaft näher beschrieben.The following is an example of the method described in more detail.

Auf dem Rechner 1 wird über das Terminal 3 die entwickelte elektrische oder elektronische Schaltung unter Angabe der verwendeten Bauteile und der zu erfolgenden Verdrahtung eingegeben. Der Rechner 1 entflechtet die Schaltung und entwirft ein sogenanntes Leiterbahnen-Layout, das auf dem Graphikbildschirm 4 angezeigt oder über einen nicht dargestellten Drucker ausgedruckt werden kann. Mit dieser an sich bekannten Druckeransteuerung wird der Tintenstrahldrucker 5 angesteuert.The developed electrical or electronic circuit is entered on the computer 1 via the terminal 3 , stating the components used and the wiring to be carried out. The computer 1 unbundles the circuit and designs a so-called circuit layout, which can be displayed on the graphics screen 4 or printed out using a printer, not shown. The inkjet printer 5 is controlled with this known printer control.

Zuvor wird auf den Zeichentisch des Tintenstrahldruckers 5 eine Substratplatte 9 aufgelegt. Die Substratplatte 9 ist auf ihrer nach oben weisenden Seite mit Kupfer beschichtet, wobei die Kupferschicht durch einen fotopositiven Resistlack, also einen ätzfesten Lack, abgedeckt ist.A substrate plate 9 is previously placed on the drawing table of the inkjet printer 5 . The substrate plate 9 is coated with copper on its upward-facing side, the copper layer being covered by a photo-positive resist lacquer, that is to say an etch-resistant lacquer.

Nachdem der Druckbefehl gegeben ist, zeichnet der Druckkopf 6 unter entsprechender Ansteuerung durch den Rechner das Leiterbahnen-Layout auf die kupferbeschichtete Oberseite der Substratplatte 9. Genauer gesagt wird die erwärmte und dadurch verflüssigte Festtinte auf die Substratplatte entsprechend der gewünschten Leiterbahnen aufgespritzt.After the print command has been given, the print head 6 draws the conductor track layout on the copper-coated upper side of the substrate plate 9 with appropriate control by the computer. More specifically, the heated and thereby liquefied solid ink is sprayed onto the substrate plate in accordance with the desired conductor tracks.

Nachdem auf diese Weise das positive Leiterbahnen-Layout auf die Substratplatte 9 aufgebracht wurde, kann die Substratplatte 9 aus dem Drucker 5 herausgenommen werden. Anschließend wird die Substratplatte ca. fünf Minuten mit ultraviolettem Licht belichtet, wodurch der nicht abgedeckte fotopositive Resistlack belichtet wird, während die durch die Festtinte abgedeckten Bereiche 10 der Substratplatte 9 nicht belichtet werden.After the positive conductor tracks layout has been applied to the substrate sheet 9 in this manner, the substrate sheet 9 can be removed from the printer. 5 The substrate plate is then exposed to ultraviolet light for about five minutes, as a result of which the uncovered photopositive resist is exposed, while the regions 10 of the substrate plate 9 covered by the solid ink are not exposed.

Anschließend erfolgt eine Entwicklung der Substratplatte in Ätznatron, genauer in einer lösung von etwa 7 g Ätznatron pro Liter Wasser. Diese Entwicklung bewirkt, daß die Substratplatte 9 nur noch in den Bereichen 10 mit dem ätzfesten Resistlack beschichtet ist.The substrate plate is then developed in caustic soda, more precisely in a solution of about 7 g caustic soda per liter of water. This development means that the substrate plate 9 is only coated with the etch-resistant resist lacquer in the regions 10 .

Hieran anschließend wird die Substratplatte 9 mit Eisen-III-Chlorid geätzt, wodurch die Kupferschicht rund um die Bereiche 10 abgetragen wird.Subsequently, the substrate plate 9 is etched with iron (III) chloride, as a result of which the copper layer around the regions 10 is removed.

Schließlich wird der Fotoresistlack durch eine Lösung aus Ätznatron in stärkerer Konzentration entfernt.Finally, the photoresist is made out by a solution Caustic soda removed in a higher concentration.

Die Substratplatte 9 ist nun mit fertigen Leiterbahnen versehen und bildet somit eine fertige Leiterplatte. Nach Bohrung der Anschlußbohrungen zum Hindurchstecken der Bauteilanschlüsse kann die Leiterplatte 9 bestückt werden. The substrate plate 9 is now provided with finished conductor tracks and thus forms a finished circuit board. After drilling the connection holes for pushing through the component connections, the printed circuit board 9 can be fitted.

Die Vorteile des Verfahrens liegen neben den günstigen Kosten insbesondere in der Direktfertigung der Leiterplatten durch das die Entwicklung der elektrischen Schaltung durchführende Unternehmen. Die Entwicklung einer Leiterplatte erfolgt schneller, so daß der Test der elektrischen Schaltung ebenfalls schneller durchgeführt werden kann.The advantages of the process lie alongside the low cost in particular in the direct production of the printed circuit boards by the Development of electrical circuit implementing companies. A circuit board is developed faster, so the test of the electrical circuit can also be carried out faster.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die elektrische Schaltung, die meist ein Betriebsgeheimnis beinhaltet, nicht mehr außer Haus gegeben werden muß.Another advantage is that the electrical Circuit, which usually contains a trade secret, no longer has to be given away from home.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach der Subtraktivtechnik unter Verwendung eines photopositiven Lackes, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Aufbringen eines photopositiven ätzfesten Lackes auf das Cu-kaschierte Substrat,
b) selektives Aufbringen einer Abdeckflüssigkeit mittels eines durch einen Rechner entsprechend einem erstellten Leiterbahnen-Layout angesteuerten Tintenstrahldruckers,
c) ganzflächiges Belichten des Substrats,
d) Entfernen des belichteten photopositiven Lackes, und
e) Abätzen des freiliegenden Kupfers.

1. Process for the production of printed circuit boards using subtractive technology using a photopositive lacquer, characterized by the following process steps:

a) applying a photo-positive, etch-resistant lacquer to the copper-clad substrate,
b) selective application of a covering liquid by means of an ink jet printer controlled by a computer in accordance with a printed conductor layout,
c) full-area exposure of the substrate,
d) removing the exposed photopositive varnish, and
e) etching of the exposed copper.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tintenstrahldrucker ein Festtintendrucker verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that as an inkjet printer, a solid ink printer is used.