DE4002025C2 - Leiterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Leiterplatten mit Leiterbelägen in mehreren Ebenen und Durchkontaktierungen, gemäß dem Oberbegriff das Patentanspruchs 1. Eine Leiterplatte dieser Gattung ist aus der US-PS 47 87 853 bekannt.

Es gibt Leiterplatten, die über ihre Dicke mehrere Ebenen von Leiterbelägen aufweisen, die Schichten für Stromversorgungs- und Massepotential und Schichten mit Leiterbahnen für Signale umfassen. Die verschiedenen Beläge stehen in elektrischer Verbindung mit bestimmten Kontaktstiften, die mit der Leiterplatte zusammenwirken, haben andererseits aber keine solche Verbindung mit anderen Exemplaten der Kontaktstifte. Die Stifte sind vollständig durch Löcher oder Bohrungen hindurchgeführt, die sich in der Schaltungsplatte befinden und über die gesamte Dicke der Platte denselben Durchmesser haben.

Bei der Leiterplatte nach der eingangs erwähnten US-PS befinden sich die Leiterbeläge ausschließlich auf den beiden äußeren Oberflächen der Platte, und die Durchkontaktierungen sind gebildet mittels Durchgangsbohrungen, deren Wandungen leitend beschichtet sind und die zur einen Plattenoberfläche hin einen größeren Durchmesser (also im Effekt eine Senkbohrung zur Aufnahme von Stiften) und zur anderen Plattenoberfläche hin einen kleineren Durchmesser haben, damit auf dieser anderen Oberfläche eine größere Packungsdichte von Leiterbahnen möglich ist. Hierbei sind nur einige Exemplare der stiftaufnehmenden größeren Bohrungen überhaupt Durchgangslöcher, bei den anderen handelt es sich um Blindbohrungen.

Aus der US-PS 31 93 789 ist ein durch Schrauben zusammengehaltener Aufbau aus mehreren übereinandergeschichteten leitertragenden Platten und einer Deckplatte bekannt, worin die Platten miteinander fluchtende Bohrungen haben, die massive leitende Körper enthalten, um Kontakte von Platte zu Platte herzustellen. In den Bohrzungen der Deckplatte sind diese Körper als nach oben offene Steckbuchsen ausgebildet, die dadurch am Herausfallen gehindert werden, daß sie in einem verbreiterten unteren Bereich der sich nach oben wieder verengenden Deckplattenbohrung sitzen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine in mehreren Ebenen mit Leitern belegte Leiterplatte so auszubilden, daß der für die Leiterbälge verfügbare Gesamtflächenbereich maximal ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß in allen leiterbelegten Ebenen mehr Flächenraum für die Leiterbälge bleibt. Dies erlaubt eine höhere Packungsdichte von Leiterbahnen und/oder eine Vergrößerung der effektiven Leiterbreite sowohl von signalführenden Leiterbahnen als auch von Stromversorgungs- bzw. Masseschichten, mit denen verschiedene Ebenen der Platte belegt sein können.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform steht eine breite Senkbohrung in einer Deckplatte in Verbindung mit einer Durchgangsbohrung kleineren Durchmessers, die durch den die Leiterbeläge enthaltenden unteren Teil des Plattenaufbaues geht, und an den äußeren Oberflächen des Plattenaufbaus sind um beide Bohrungen herum Anschlußflächen vorgesehen. Über die Durchkontaktierungen, die übereinanderliegende Beschichtungen aus stromlos aufgebrachtem Kupfer und aus Elektrolytkupfer aufweisen, wird eine leitende Verbindung über eine Anschlußfläche, die Senkbohrung, die Durchgangsbohrung und die andere Anschlußfläche geschaffen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt; Aufbau, Herstellung und Betrieb dieser Ausführungsform werden nachstehend als Beispiel beschrieben:

Fig. 1 zeigt schematisch den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Leiterplatte;

Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil der Unterplatte in der Ansicht eines Schnittes in einer Ebene, die sich durch Leiterbahnen in der Platte erstreckt.

Die in den Figuren dargestellte Leiterplatte, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist, enthält eine "mehrschichtige" Leiterplatte 12 und eine stiftaufnehmende Deckplatte 14, die über eine Prepreg-Schicht 16 mit der Leiterplatte 12 verbunden ist.

Durch die Leiterplatte 12 verlaufen in verschiedenen Ebenen, die in Richtung der Plattendicke übereinanderliegen, verschiedene weitere Systeme aus leitenden Belägen, und zwar in einer ersten Ebene eine Vielzahl von Leiterbahnen 18, in einer zweiten Ebene eine das Stromversorgungspotential führende Schicht 20, in einer dritten Ebene eine das Massepotential führende Schicht 22 und in einer vierten Ebene wiederum eine Vielzahl von Leiterbahnen 24. Die "Stromversorgungsschicht" 20 ist elektrisch mit einer Bohrung 26 (lichter Durchmesser etwa 0,5 mm) verbunden, und zwar über eine stromlos aufgebrachte Kupferbeschichtung 28 und eine elektrolytische Kupferbeschichtung 30. Die "Masseschicht" 22 ist in ähnlicher Weise mit einer Bohrung 27 verbunden. Die Leiterbahnen 18 und 24 sind ebenfalls in ähnlicher Weise mit anderen derartigen Bohrungen (nicht dargestellt) verbunden. Die Beschichtung 30 erstreckt sich auch über die Bodenwandung und die zylindrische Wandung einer Senkbohrung 32 und bildet die äußeren Teile oberer und unterer Anschlußflächen 34 bzw. 36. Die Senkbohrungen 32 (lichter Durchmesser etwa 1 mm) dienen zur Aufnahme von Stiften 38, von denen nur einer in seiner Position in Fig. 1 dargestellt ist.

Wie in Fig. 2 zu erkennen, verlaufen zwischen den Bohrungen 26 und 27 drei Leiterbahnen 18 (die um die Bohrungen herumlaufenden Metallisierungen 28 und 30 sind in der Fig. 2 schematisch jeweils als ein einziger, die betreffende Bohrung umgebender Ring dargestellt).

Bei der Herstellung der bevorzugten Ausführungsform wird die Leiterplatte 12 mittels herkömmlicher Verfahren gefertigt, indem Kunststoff (schwer entflammbares Epoxymaterial) und leitende Schichten zu einer Einheit laminiert werden, mit einer Kupferschicht darunter. Dieses Laminat wird dann über eine etwa 0,5 mm dicke Schicht 16 aus Epoxy-Prepreg mit der Deckplatte 14 zusammengeschichtet, die in diesem Stadium der Herstellung einen Kupferüberzug trägt. Dann werden durch den gesamten Schichtaufbau Löcher gebohrt, deren Durchmesser dem unplattierten Durchmesser der Bohrungen 26 und 27 entspricht. Anschließend werden in die Deckplatte 14 Löcher mit einem Durchmesser entsprechend den unplattierten Senkbohrungen 32 gebohrt. Der gesamte Aufbau wird dann stromlos verkupfert, so daß sich diese Verkupferung über die auf beiden Seiten befindlichen Kupferschichten, die gesamten Oberflächen der Senkbohrungen 32 und Löcher 26 und 27 und die Lochoberfläche am Prepreg 16 zieht. Dieselben Zonen werden anschließend elektrolytisch verkupfert. Die äußeren Oberflächen werden dann geätzt, um rings um die Bohrungen 26, 27 und 32 Lötaugen stehenzulassen, die eine durch drei Schichten gebildete Dicke haben, entsprechend dem ursprünglichen Kupferüberzug plus der stromlosen Kupferplattierung plus der letzten elektrolytischen Kupferplattierung.

Da die Bohrungen in der Leiterplatte 12 verminderte Abmessung haben, kann eine größere Anzahl von Leiterbahnen zwischen jeweils zwei Bohrungen Platz finden. Außerdem können die Stromversorgungs- und die Masseschicht eine größere effektive Leiterbreite aufweisen.

Weitere Vorteile sind ein Auskommen mit weniger Ebenen für leitende Wege (weil mehr Leiterbahnen pro Ebene untergebracht werden können), verminderte Kapazität, größere Flexibilität im Design der Leiterbahnen und die Möglichkeit, mit kürzeren Leiterbahnlängen auszukommen.

Außerdem werden die Möglichkeiten verbessert, Impedanzen in wünschenswerter Weise an Bauteile auf der Schaltungsplatte anzupassen.

Neben der vorstehend beschriebenen dargestellten Ausführungsform sind auch andere Ausgestaltungen der Erfindung möglich. So können zwei Deckplatten vorgesehen werden, jeweils eine auf jeder Seite der Unterplatte, um Stifte auf beiden Seiten aufnehmen zu können. Einige der kleineren Bohrungen (Durchgänge oder "Vias") können auch blind sein, um zu vermeiden, daß sie mit unter ihnen liegenden Leiterebenen (Masseleiter, Stromversorgungsleiter oder Signalleiterbahnen) ins Gehege kommen.

Über die in seitlicher Richtung elektrisch übertragenden Teile der gedruckten Schaltungsplatte, wie etwa die Leiterplatte 12, können zwischen den Löchern auch mehr Leiterbahnen angeordnet werden, z. B. fünf Bahnen einer Breite von jeweils etwa 0,1 mm.

Claims (4)

1. Leiterplatte mit Leiterbelägen, die sich in verschiedenen Ebenen im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Platte erstrecken, und Durchkontaktierungen in Form von durchgehend leitend beschichteten Wandungen von Bohrungen, die Ankontaktierungen mit ausgewählten Leiterbelägen haben und deren jede im Bereich der einen Oberfläche einen zur Aufnahme eines Kontaktstiftes ausgelegten Teil hat, dessen Querschnitt größer als der übrige Teil ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche größeren Durchmessers der Durchgangsbohrungen (26, 27) in mindestens einer separaten auflaminierten Deckplatte (14) gebildet sind.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbeläge (18, 20, 22, 24) in den verschiedenen Ebenen im Inneren der Leiterplatte zwischen deren Oberflächen liegen und dort den Teil kleineren Außendurchmessers ausgewählter Durchkontaktierungen (28, 30) kontaktieren.

3. Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbeläge (18, 20, 22, 24) in den verschiedenen Ebenen eine erste Vielzahl von Leiterbahnen (18), eine zweite Vielzahl von Leiterbahnen (24), eine Stromversorgungsschicht (20) bzw. eine Masseschicht (22) bilden.

4. Leiterplatte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Wandungen der Bohrungen (26, 27) aus Elektrolytverkupferung (30) auf stromlos aufgebrachtem Kupferbelag (28) besteht.