DE3822071C2 - Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen starr-flexiblen Leiterplatten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung von mehrlagigen starr-flexiblen Leiterplatten, bei dem starre Leiterplatten, die einem Durchkontak­ tierverfahren unterworfen wurden, vollständig entlang oder auf beiden Oberflächen einer flexiblen Leiterplatte angeord­ net werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen starr-flexiblen Leiterplatten, bei dem Abschnitte von beiden Oberflächen einer oder mehrerer flexibler Leiterplatten gegenseitig luftdicht mit kupferbeschichteten Platten verklebt werden, wodurch ein Schaltungssubstrat gebildet wird, das an einem Abschnitt starr-flexibel ist, und wodurch es möglich wird, kontinuierlich Durchkontaktierverfahren und Schaltungsmusterbildung am starr- flexiblen Abschnitt auszuführen, ohne irgendwelche nachteiligen Einflüsse auf das flexible Schaltungssubstrat auszuüben.

Es wird ein mehrschichtiges starr-flexibles Substrat, das mit einem steifen Schaltungssubstrat entlang eines Teiles seines flexiblen Schaltungssubstrats versehen ist, verwendet, um die Bauteile-Packungsdichte zu verbessern und die Verbindung mit externer Ausrüstung zu erleichtern. Ein mehrschichtiges starr-flexibles Schaltungssubstrat dieser Art wird allgemein durch folgende Verfahrensschritte hergestellt:

• - Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrats und eines starren Schaltungssubstrats,
• - Verkleben des starren Schaltungssubstrats mit dem Ab­ schnitt des flexiblen Schaltungssubstrats, welcher mehrschichtig gemacht werden soll, und
• - Bildung eines vorbestimmten sich auf einem starr-flexiblen Abschnitt befindenden Abschnitts zur gegenseitigen leiten­ den Verbindung zwischen dem flexiblen Schaltungssubstrat und dem starren Schaltungssubstrat.

Die jedoch durch die Benutzung von individuell hergestelltem flexiblen Schaltungssubstrat und starrem Schaltungssubstrat wie oben beschrieben erhaltenen mehrschichtigen Schal­ tungssubstrate haben jedoch ihre Nachteile. Auf den Einrich­ tungen zur leitenden Verbindung beim starr-flexiblen Abschnitt, der zwischen dem flexiblen Schaltungssubstrat und dem steifen Schaltungssubstrat gebildet ist, sind zahlreiche Einschrän­ kungen nötig, und dieses Verfahren kann ein Ziel, was die Produktion eines mehrschichtigen starr-flexiblen Schaltungssubstrats mit hoher Zuverlässigkeit und einer hohen Packungsdichte betrifft, nicht voll befriedigen.

Es ist deshalb wünschenswert, hochzuverlässige, miniaturi­ sierbare Einrichtungen zur Durchgangsleitungsverbindung an dem starr-flexiblen Abschnitt, der durch das Verkleben des flexiblen Schaltungssubstrats mit dem starren Schaltungssubstrat ge­ bildet wird, zu verwenden. Gebräuchliche Verfahren sind je­ doch durch die Anwendung eines Maskenverfah­ rens zum Kontaktieren kompliziert. Deshalb müssen während der Produktionsschritte Maßnahmen getroffen werden, damit nicht nachteilige Einflüsse auf den flexiblen Abschnitt allein ausgeübt werden.

Im oben beschriebenen Zusammenhang offenbart die japanische Patentveröffentlichung Nr. 12400/1986 ein Verfahren zur Her­ stellung eines mehrschichtigen starr-flexiblen Schaltungssubstrats, welches benutzt werden kann, ein flexibles Schaltungssub­ strat und ein starres Schaltungssubstrat vollständig und partiell zu laminieren, während die nötige Leitfähigkeit zwischen Schaltungsmustern innerhalb der laminierten Struk­ tur aufeinanderfolgend entsprechend der Verwendung einer partiellen mehrschichtigen Struktur durch eine Reihe von Herstellungsschritten erreicht wird.

Das Verfahren dieses Standes der Technik schließt folgende Schritte ein:

• - Herstellung von vorbestimmten Durchgängen auf einem Ba­ sisfilm zur Bildung eines flexiblen Schaltungssubstrats,
• - Anwendung eines Durchkontaktierverfahrens auf die Durch­ gänge,
• - Bildung eines vorbestimmten Schaltungsmusters auf einer der Oberflächen des Films in Verbindung mit den Durchgän­ gen,
• - Aufbringen einer Klebeschicht auf einen Mehrschichtenbe­ reich des Schaltungsmusters, und
• - Auflaminieren eines starren Substrats auf das Schaltungs­ muster, welches Substrat mit Trenndurchgängen entlang einer korrespondierenden Grenzlinie zwischen dem Mehr­ schichtbereich und einem Nichtmehrschichtbereich ausge­ rüstet ist, zum Ausrichten des starren Substrats.

Als nächstes wird ein Harz in die Durchgänge des starren Substrats gebracht und nach Abschließen eines Ausbohrvorgan­ ges von einigen Durchgängen in der Mehrschichtregion des starren Substrats und nach dem Ausführen des Durchkontak­ tierverfahrens in Verbindung mit den Durchgängen, werden verschiedene andere nötige Schaltungsmuster auf der vorderen Oberfläche des Mehrschichtenbereiches des steifen Substrats und auf der anderen Oberfläche des Basisfilms in Verbindung mit den Durchgängen gebildet.

Schließlich wird das das flexible Schaltungssubstrat und das starre Schaltungssubstrat enthaltende laminierte Element in einer vorbestimmten Form ausgestanzt, die durch den Mehr­ schichtbereich und den Nichtmehrschichtbereich, der die Kle­ beschicht nicht hat, definiert wird, während das laminierte Element beide Endabschnitte der Durchgänge kreuzt, in die das Harz schon gepackt ist, wodurch das starre Substrat im Mehrschichtbereich freigesetzt wird. Entsprechend ist es möglich, durch mehrere Schritte ein mehrschichtiges starr-flexibles Schaltungssubstrat herzustellen, das einen Mehr­ schichtbereich aufweist, der flexible und starre Substrate umfaßt und zwischen ihren vorher festgelegten Schaltungs­ mustern, und einem Nichtmehrschichtbereich, der nur aus dem flexiblen Schaltungssubstrat besteht, eine Durchgangsleitung besitzt.

Bei der obigen Herstellungsmethode ist der Verfahrensschritt des Einbringens des Harzes in die Trenndurchgänge, die ent­ lang der korrespondierenden Grenzlinie zwischen dem Mehr­ schichtbereich und dem Nichtmehrschichtbereich auf dem starren Substrat geformt werden, notwendig, und nachdem das Harz eingebracht ist, muß ein Schritt zur ausreichenden Reinigung des mit Harz versehenen Bereiches ausgeführt werden. Dieser Verfahrensschritt macht die Herstellungsschritte kompli­ ziert. Da die Durchkontaktierschicht, welche ursprünglich unnötig ist, auf dem Schaltungsmuster auf der Seite des fle­ xiblen Schaltungssubstrats haftet, verringert sich die Fle­ xibilität dieses flexiblen Schaltungssubstrats auf seinem flexiblen Abschnitt. Da dieses Verfahren außerdem vor­ schlägt, die mehrschichtige starr-flexible Schaltung, die mit dem flexiblen Schaltungssubstrat und dem lokal auf die erstere auflaminierten starren Schaltungssubstrat versehen ist, durch kontinuierliche Herstellungsschritte zu produzieren, kann ein flexibles Schaltungssubstrat, das vorgefertigt wurde, nicht benutzt werden und die Herstellungskosten kön­ nen in Abhängigkeit von der Form bzw. Gestalt des Produkts höher werden.

Es ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von starre und flexible Bereiche aufweisenden Leiterplatten bekannt (DE-PS 26 57 212). Bei diesem Verfahren werden flexible Schaltungssubstrate zwischen starren Außenlagen verklebt und die starren Außenlagen in den Bereichen, die die flexiblen Abschnitte bilden sollen, längs der Trennlinien entfernt. Zur Erleichterung der Entfernung werden längs der Trennlinien Nuten hergestellt.

Ebenfalls bekannt ist es (DEZ: Feinwerktechnik und Meßtech­ nik, Heft 7, 1976, Seite 317-320), an den Trennlinien Schlitze einzufräsen.

Weiterhin ist es bekannt (Handbuch der Leiterplattentechnik, Seite 133), bei der maschinellen Lötung von Leiterplatten Kontaktstellen so abzudecken, daß an diesen Stellen beim Lötprozeß kein Lötzinn angenommen wird. Dies kann mit Hilfe von abziehbaren Lötstopplacken geschehen, die sich nach dem Lötvorgang durch einfaches Abziehen entfernen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen starr-flexiblen Leiterplatten zur Verfügung zu stellen, bei dem das Einwirken von Prozeßlösun­ gen, die bei den Leiterstrukturierungs- bzw. Durchkontaktie­ rungsprozessen erforderlich sind, auf die flexiblen Bereiche zuverlässig verhindert werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die auf den kupferbeschichteten Platten ausgebildeten Trenn­ mittel bestehen aus engen langen Durchgangsöffnungen oder Rillen. Wenn Durchgangsöffnungen zur Trennung verwendet wer­ den, wird ein festgelegtes Durchkontaktierverfahren ange­ wandt, während ein geeignetes Maskenelement auf der kupferbeschichteten Platte inklusive der Durchgangsöffnungen angeordnet ist.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausfüh­ rungsformen in Verbindung mit den Unteransprüchen und den Zeichnungen. Dabei können die Merkmale für sich allein oder auch in Kombination miteinander verwirklicht sein.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht, wobei die kupferbeschichteten Platten mit beiden Oberflächen eines flexiblen Schal­ tungssubstrats in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verklebt sind;

Fig. 2 zeigt die Ausführungsform von Fig. 1 in der Aufsicht;

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht, mit der Anordnung einer Maskenschicht auf der kupferbeschichte­ ten Platte;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die zeigt, wo das vorbestimmte Durchkontaktierverfahren und das Verfahren zur Bildung des Schaltungsmusters auf einen starr-flexiblen Abschnitt durch Verwendung einer Maskenschicht, wie sie in Fig. 3 ge­ zeigt ist, angewandt werden;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die ein mehrschichtiges starr-flexibles Schaltungssubstrat zeigt, das durch ein Stanzverfahren erhalten wurde.

In Bezug auf die Zeichnungen kann eine flexible Schaltungs­ substratplatte im wesentlichen und ausreichend eine einzelne Platte sein, aber dort wo die Beschreibung die Handhabung von großen Mengen an Informationssignalen beschreibt, kön­ nen, wie dargestellt, zwei flexible Schaltungssubstratplat­ ten 1 und 2 benutzt werden. Eine Vielzahl von flexiblen Schaltungssubstraten vom Ein- oder Doppeloberflächentyp kann vorher auf übliche Weise auf diesen flexiblen Schaltungssub­ stratplatten 1, 2 gebildet werden. Kupferbeschichtete Plat­ ten 3, 4 zur Bildung eines starren Schaltungssubstrats wer­ den auf die äußeren Oberflächen der zwei flexiblen Schal­ tungssubstratplatten 1, 2, welche laminiert sind, angeord­ net, so daß eine Kupferfolienschicht auf jeder äußeren Ober­ fläche positioniert ist. Die kupferbeschichteten Platten 3, 4 werden durch Klebeschichten 8 aus Kleber mit Plattenregio­ nen, die durch schräge Linien dargestellt sind, verklebt und dabei wird ein flexibler Abschnitt 7 jedes flexiblen Schal­ tungssubstrats, wie es ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist, ausgeschlossen. In Übereinstimmung mit dieser Klebemethode sind die zwei flexiblen Schaltungssubstratplatten 1 und 2 in dem Bereich geklebt, in dem sie durch die kupferbeschichte­ ten Platten 3, 4 zur Bildung des steifen Schaltungssubstrats an ihrem starr-flexiblen Abschnitt 6 und in ihrem übrigen Bereich ab­ gedichtet sind, ohne daß der flexible Abschnitt 7 des fle­ xiblen Schaltungssubstrats verklebt ist.

Um die später erfolgende Trennung durch Stanzen zu erleich­ tern, werden schmale längliche Durchgangsöffnungen 5 auf den Positionen der kupferbeschichteten Platten 3, 4 ausgebildet, welche mit der Grenze zwischen dem flexiblen Abschnitt 7 und dem starr-flexiblen Abschnitt 6 jedes flexiblen Schaltungssubstrats korrespondieren. Diese Durchgangsöffnungen bilden die Trenn­ mittel. Wenn als Trennmittel die Durchgangsöffnungen 5 ange­ wendet werden, wird eine Maskenschicht 9, welche einen ab­ ziehbaren Plastikfilm oder etwas ähnliches umfaßt, auf der oberen Oberfläche inklusive den Durchgangsöffnungen 5 ausge­ bildet, und zwar in der Weise, daß die Abschnitte 10 zur Schaltungsmusterausbildung jeder kupferbeschichteten Platte 3, 4, die mit den starr-flexiblen Abschnitten 6, wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, korrespondieren, freigelassen werden. Nachdem nichtelektrolytisches Kontaktieren für Durchgangs­ leitungen 11 zwischen jedem flexiblen Schaltungssubstrat und jeder kupferbeschichteten Platte 3, 4, wie es für diese Abschnitte 6 nötig ist, angewandt wird, werden die not­ wendigen Schaltungsmuster durch Ätzen auf jeder kupferbe­ schichteten Platte 3, 4 ausgebildet, um die Abschnitte 6 in Verbindung mit den Durchgangsleitungen 11 auszubilden. Nachdem die Maskenschicht 9 entfernt ist, wird entlang den äußeren Profillinien 6A, 7A (dargestellt durch gestrichelte Linien) der Abschnitte 6 und der flexiblen Abschnitte 7 ein Stanzvorgang ausgeführt, und zwar in der Weise, daß sich beide Enden von jeder Durchgangsöffnung 5 schneiden. Es ist deshalb möglich, eine starr-flexible mehrschichtige Schaltplat­ te zu erhalten, die aus dem flexiblen Abschnitt 7, bei dem die flexiblen Schaltungssubstrate 1A, 2A nicht miteinander verklebt sind, und einem starr-flexiblen Abschnitt 6, der das steife Schaltungssubstrat nur an jeder Oberfläche an beiden Enden des flexiblen Abschnitts 7 besitzt, besteht. Die nicht benö­ tigten Abschnitte der kupferbeschichteten Platten 3, 4, wel­ che am flexiblen Abschnitt 7 des flexiblen Schaltungssub­ strats 1A, 2A positioniert sind, lösen sich auf natürliche Weise beim oben beschriebenen Stanzprozeß ab.

Die oben beschriebene Ausführungsform verwendet ein Verfah­ ren, in dem Durchgangsöffnungen 5 in kupferbeschichteten Platten 3, 4 als Trennmittel zum Stanzen gebildet werden. In Übereinstimmung mit diesen Trennmitteln, die die Durchgangs­ öffnung 5 benutzen, wird die Maskenschicht 9 auf den Ab­ schnitten inklusive den Durchgangsöffnungen 5 der kupfer­ beschichteten Platten 3, 4 in der Weise angeordnet, daß der Abschnitt 10 zur Schaltungsmusterbildung übrig gelassen wird.

In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann vor­ her entlang der äußeren Profillinie 7A auf dem flexiblen Abschnitt jedes auf jedem flexiblen Schaltungssubstrat 1, 2 gebildeten flexiblen Schaltungssubstrats ein teilweises Stanzen durchgeführt werden. In der Struktur, in der die Schaltungsmuster auf beiden Oberflächen des starren Schal­ tungssubstrats beim starr-flexiblen Abschnitt 6 gebildet werden, ist es möglich, das Schaltungsmuster auf der Seite, die der fle­ xiblen Schaltungssubstratplatte 1, 2 auf ihrer kupferbe­ schichteten Platte gegenüberliegt, vorher auszubilden, bevor der Klebeschritt der flexiblen Schaltungssubstratplatte 1, 2 mit jeder kupferbeschichteten Platte 3, 4 ausgeführt wird.

In Übereinstimmung mit dem Verfahren zur Herstellung des mehrschichtigen starr-flexiblen Schaltungssubstrats nach der eben be­ schriebenen vorliegenden Erfindung können die kupferbe­ schichteten Platten zur Bildung des steifen Schaltungssub­ strats mit beiden Oberflächen der flexiblen Schaltungssub­ stratplatten, welche vorher so gebildet sind, daß die fle­ xiblen Schaltungssubstratplatten versiegelt sind, verklebt werden und danach kann die Behandlung zur Bildung des Durch­ gangsleiters und die Behandlung zur Bildung des Schaltungs­ musters auf der Seite der steifen Schaltung, welche beim starr- flexiblen Abschnitt benötigt ist, ausgeführt werden. Deshalb kann die vorliegende Erfindung ein teilweise starres, mehr­ schichtiges, flexibles Schaltungssubstrat zur Verfügung stellen, das auf seinem Teil mit einem sehr genauen hoch­ dichten starr-flexiblen Abschnitt ausgerüstet ist und das eine hohe Zuverlässigkeit besitzt, ohne irgendwelche Probleme mit den flexiblen Schaltungssubstraten hervorzurufen wie den flexib­ len Abschnitten während des Kontaktierverfahrens und der Behandlung zur Schaltungsmusterbildung wie es oben beschrieben ist.

Da Stanz- bzw. Schneidtrennmittel, die aus Durchgangsöffnun­ gen bestehen, auf den kupferbeschichteten Plat­ ten zur Bildung des steifen Schaltungssubstrats angeordnet werden, können der starr-flexible Abschnitt und der flexible Ab­ schnitt leicht voneinander getrennt werden ohne jeden zer­ störerischen Einfluß auf das flexible Schaltungssubstrat während des Stanzens bzw. Schneidens der Produkte.

Deshalb ist die vorliegende Erfindung äußerst vorteilhaft als ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen starr- flexiblen Schaltungssubstrats, welches ein steifes Schaltungssub­ strat als Teil eines flexiblen Schaltungssubstrats besitzt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen starr-flexi­ blen Leiterplatten durch folgende Verfahrensschritte:

• - Aufbringen von Klebeschichten/-folien mit ausge­ sparten Flächen im Bereich der späteren flexiblen Teile der starr-flexiblen Leiterplatte auf flexible Leiterplatten (1, 2), die beidseitig mit gewünsch­ ten Leiterstrukturen versehen sind,
• - auf diesem Verbund werden auf jeder Seite kupfer­ kaschierte Basismaterialplatten (starre Lagen) angeordnet, die durchgehende Schlitze/Öffnungen im späteren Übergangsbereich starr/flexibel aufweisen,
• - Verpressen (Laminieren) dieses Verbundes,
• - auf den Außenseiten dieses Preßverbundes wird ein abziehbarer Film, unter Aussparung der später starren Bereiche aufgebracht, wobei jedoch die durchgehenden Aussparungen/Schlitze bedeckt blei­ ben,
• - in den freiliegenden Teilbereichen werden die gewünschten Durchkontaktierungen und Leiterstruktu­ ren gebildet und
• - anschließend wird die Folie abgezogen und längs einer äußeren Konturlinie, die von den starren Teilen, den durchgehenden Schlitzen und den flexi­ blen Bereichen gebildet wird, eine Stanzung vorge­ nommen, wobei die im flexiblen Bereich befindlichen starren Teile herausgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Vielzahl von flexiblen Leiterplatten (1, 2) in ihren Bereichen außerhalb des später flexiblen Bereichs (7) mit jeweils einer der Basismaterialplatten verklebt und laminiert werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vorher ein teilweises Stanz- bzw. Schneidverfahren entlang der äußeren Profillinie durchgeführt wird, die von dem starr-flexiblen Abschnitt (6), den Trennmitteln und den flexiblen Bereichen (7) definiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Basismaterialplatte (3, 4) eine zweifach kupfer­ beschichtete Platte verwendet wird, auf der vorher ein festgelegtes Schaltungsmuster in einem Bereich ausgebil­ det wird, der nach Herstellung des Verbunds dem starr- flexiblen Abschnitt (6) der flexiblen Leiterplatte gegenüberliegt.