DE4231180A1 - Verfahren zur Erzeugung von Justierstrukturen für Leiterplatten und Justierstruktur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Justierstrukturen für Leiterplatten, bei dem auf der Lei­ terplatte ein metallischer Justierbereich und eine zuge­ ordnete strukturierte Lötstoppmaske aufgebracht werden, sowie eine danach erzeugte Justierstruktur.

Bei der Fertigung elektronischer Baugruppen hat die Ober­ flächenmontierung von Bauelementen gegenüber der Kontakt­ lochmontierung von Bauelementen eine wesentliche Bedeutung erlangt. Die höhere Packungsdichte oberflächenmontierter Bauelemente (SMC, Service Mount Components) auf gedruckten Leiterplatten (PCB, Printed Circuit Boards) erfordert re­ duzierte Abstände zwischen den Bauelementen sowie kleine­ rer Abmessungen der Lötpunkte und deshalb eine höhere An­ zahl von Lötpunkten auf jeder Leiterplatte.

Die gegenwärtig mit Abstand am weitesten verbreitete Tech­ nik bei der Verarbeitung hochpoliger integrierter Schalt­ kreise ist die Lotpastentechnik. Dabei wird auf Lötpads, beispielsweise einer auf der Leiterplatte aufgebrachten leitfähigen Kupferkaschierung, durch Siebdruck oder Matri­ zendruck Lotpaste aufgebracht.

Aus Patent Abstracts of Japan, Vol. 14, No. 336 (E-953) |4279|, 19. Juli 1990 ist bekannt, zwischen den Lötpunkten (Lötpads) eine Lötstoppmaske aufzubringen. Die Lötstopp­ maske spart Bereiche aus, in denen die Lotpaste aufgetra­ gen und später mit den Bauelementen durch Aufschmelzen der Lotpaste verbunden wird.

Für die Justierung der Leiterplatten, z. B. beim Lotpasten­ auftrag oder der Bauelementebestückung sind Justiermarken erforderlich. Mit Hilfe dieser Justierstrukturen kann bei jedem Arbeitsgang die genaue Lage der Leiterplatte und da­ mit die Lage der metallischen Kontaktbereiche bzw. der Lötpunkte bestimmt werden. Die Lagebestimmung erfolgt mit an sich bekannten Erkennungssystemen. Üblicherweise erfas­ sen die Erkennungssysteme die Lage der metallischen Ju­ stierbereiche bzw. der Justiermarken. Eine auf der Leiter­ platte neben den metallischen Kontaktbereichen und metal­ lischen Justierbereichen aufgebrachte Lötstoppmaske muß deshalb Aussparungen aufweisen, die den metallischen Ju­ stierbereichen zugeordnet sind.

Beim Auftrag einer Lötstoppmaske auf eine mit metalli­ schen, insbesondere Kupfer-Bereichen versehene Leiterplat­ te ergibt sich in der Praxis ein mehr oder minder großer Versatz zwischen den metallischen Bereichen und den Fen­ stern der Lötstoppmaske. Besonders beim Bestücken der Lei­ terplatte mit hochpoligen integrierten Schaltkreisen, die ein feines Anschlußraster aufweisen, führt dieser Versatz zu einem vermehrten Ausschuß durch Fehlbestückung.

Fig. 2 zeigt eine Leiterplatte 1 mit metallischen Kon­ taktbereichen 2 und einem metallischen Justierbereich 4. Den metallischen Bereichen ist eine strukturierte Löt­ stoppmaske zugeordnet. Die Lötstoppmaske ist dabei derart strukturiert, daß Fenster 3 den metallischen Kontaktberei­ chen 2 und ein Fenster 5 dem metallischen Justierbereich 4 zugeordnet sind. Eingezeichnet ist ein Versatz der Fenster der Lötstoppmaske zu den metallischen Bereichen auf der Leiterplatte. Die Mitte der kreuzförmigen metallischen Ju­ stiermarke 4 zur Mitte des Kontaktbereichs 2a ist mit a bezeichnet. Um sicher zu sein, daß der metallische Ju­ stierbereich 4, der im Ausführungsbeispiel kreuzförmig ausgebildet ist, durch das Erkennungssystem erfaßt werden kann, zeigt das Fenster 5 der Lötstoppmaske eine ebenfalls kreuzförmige, aber stark vergrößerte Struktur. Auch bei einem Versatz der Lötstoppmaske liegt der metallische Ju­ stierbereich für eine sichere Erkennung innerhalb des Fen­ sters zumindest größtenteils der Lötstoppmaske.

Wesentlich bei der Bestückung mit Bauelementen ist bei ei­ ner Leiterplatte gemäß Fig. 2 das Maß a zwischen der me­ tallischen Justiermarke und dem metallischen Kontaktbe­ reich. Bei einem Versatz der Lötstoppmaske gegenüber den metallischen Kontaktbereichen werden insbesondere hoch­ polige integrierte Schaltkreise mit feinem Anschlußraster deshalb oft nicht in die Öffnung 3 der Lötstoppmaske ge­ setzt, sondern auf der Lötstoppmaske selbst, nämlich auf den Bereich oberhalb der metallischen Kontaktbereiche 2. Eine Lötverbindung zwischen den Anschlußpolen des inte­ grierten Schaltkreises und dem metallischen Kontaktbereich ist dann entweder überhaupt nicht möglich oder aber fehlerhaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, die zu einem geringeren Ausschuß bei der Be­ stückung von Leiterplatten führt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie eine Fehljustierung bei der Bestückung von Leiterplatten mit Bauelementen weitgehend ausschließt. Die für die Bestückung zu erken­ nende metallische Justiermarke bewegt sich mit den Fen­ stern der Lötstoppfolie mit, so daß ein Versatz zwischen einem metallischen Kontaktbereich und der Lötstoppmaske zumindest teilweise mitberücksichtigt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung mit einer erfindungsgemäßen Ju­ stierstruktur und

Fig. 2 die bereits beschriebene bekannte Justierstruk­ tur.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Leiterplatte 1 mit einer nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Justierstruktur. Gleiche Elemente wie in Fig. 2 haben gleiche Bezugszeichen. So sind insbesondere die metalli­ schen Kontaktbereiche 2 und die Fenster der Lötstoppmas­ ke 3 mit einem Versatz eingezeichnet. Im Unterschied zur Fig. 2 weist die Justierstruktur jedoch eine metallische Zone 6 auf, die großflächig ist. Im Ausführungsbeispiel ist die metallische Zone 6 rechteckförmig, jedoch sind auch andere Formen möglich. Wesentlich ist, daß die metal­ lische Zone 6 eine Fläche überstreicht, die mindestens dem Bereich des maximal möglichen Versatzes eines Justierfen­ sters 7 in der Lötstoppfolie entspricht.

Das Justierfenster 7 in der Lötstoppfolie ist im Ausfüh­ rungsbeispiel kreuzförmig ausgebildet, jedoch sind auch andere Formen möglich. Im Gegensatz zur Fig. 2 ist das Justierfenster 7 in Verbindung mit dem unter dem Fenster angeordneten erkennbaren metallischen Bereich für die eigentliche Justierung maßgeblich, so daß dieses Fenster in seinen Abmessungen erheblich kleiner sein kann als das Fenster 5 der Fig. 2. In jedem Fall darf das Fenster 7 in seinen Abmessungen nicht größer als der metallische Justierbereich sein, da das Fenster 7 die eigentliche Justiermarke definiert. Wesentlich ist, daß das Fenster 7 zumindest größtenteils innerhalb des Bereichs der metalli­ schen Zone 6 liegt, damit eine Justierung erfolgen kann.

Durch die erfindungsgemäße Justierstruktur wird es mög­ lich, bei der Bestückung mit Bauelementen das Maß b zu verwenden, das den Abstand der Mitte des Justierfensters zur Mitte eines Fensters 3a in der Lötstoppfolie angibt. Da die Mitte des Justierfensters 7 in der Lötstoppfolie aufgrund der großflächig darunter angeordneten metalli­ schen Zone 6 automatisch auch die Mitte des mit der Anord­ nung geschaffenen metallischen Justierbereichs ist, ist für die Bestückung nur noch dieses Maß b maßgebend.

Bei einem Versatz der Lötstoppfolie zu den metallischen Kontaktbereichen 2 bewegt sich die maßgebende Justiermar­ ke, nämlich der metallische Justierbereich unterhalb des Justierfensters 7 in der Lötstoppfolie automatisch immer mit den Öffnungen 3 der Lötstoppfolie mit. Ein Versatz der Lötstoppfolie gegen die metallischen Kontaktbereiche 2 wird deshalb bei der Bestückung mit Bauelementen mitbe­ rücksichtigt. Das bedeutet, daß die Bauelemente tatsäch­ lich im Bereich der Fenster 3 abgesetzt werden, so daß bei einem anschließenden Lötvorgang noch ein sicherer Kontakt der Anschlußpole des integrierten Schaltkreises mit den metallischen Kontaktbereichen 2 möglich ist. Allerdings darf der Versatz nicht so groß sein, daß die Fenster 3 der Lötstoppfolie völlig aus dem Bereich der metallischen Kon­ taktbereiche 2 herausfallen.

Mit der Erfindung ist es deshalb möglich, eine Fehljustie­ rung von Bauelementen bei der Bestückung der Leiterplatte zu verhindern und die Bauelemente in den Fenstern 3 der Lötstoppmaske abzusetzen. Der Ausschuß bei der Bestückung der Leiterplatte wird deshalb wesentlich verringert.

Claims (7)

1. Verfahren zur Erzeugung von Justierstrukturen für Lei­ terplatten, bei dem auf der Leiterplatte ein metallischer Justierbereich und eine zugeordnete strukturierte Löt­ stoppmaske aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallische Zone (6) erzeugt wird, über der die Lötstoppmaske derart strukturiert angeordnet wird, daß ein Justierfenster (7) zumindest größtenteils innerhalb des Bereichs der metallischen Zone (6) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine großflächige metallische Zone (6) erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Justierfenster (7) kreuzförmig strukturiert wird.

4. Justierstruktur für Leiterplatten mit einem auf der Leiterplatte aufgebrachten metallischen Justierbereich und einer zugeordneten strukturierten Lötstoppmaske, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötstoppmaske derart strukturiert über einer me­ tallischen Zone (6) angeordnet ist, daß ein Justierfenster (7) zumindest größtenteils innerhalb des Bereichs der me­ tallischen Zone (6) liegt.

5. Justierstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Zone (6) großflächig ist.

6. Justierstruktur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Zone (6) im wesentlichen aus Kupfer besteht.

7. Justierstruktur nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Justierfenster (7) kreuzförmig strukturiert ist.