DE4335879A1 - Anordnung zur Qualitätskontrolle und -überwachung von durchkontaktierten Mehrlagen-Leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Derartige Anordnungen werden für Mehrlagenschaltungen (sog. Multilayerplatinen) in elektrischen und elektroni­ schen Geräten und Anlagen benötigt, um eine zuverlässige Kontrolle der uneingeschränkten Funktionsbereitschaft der Leiterplatten zu ermöglichen.

Eine solche Qualitätskontrolle ist sowohl als Fertigungs- Endkontrolle nach der Herstellung der gebohrten Leiter­ platten als auch als Eingangskontrolle jeweils vor weite­ ren Schritten einer Durchkontaktierung des Multilayers sinnvoll.

Darüber hinaus ist sie in bestirnten Anwendungsgebieten der Multilayer als laufende Überwachung während des Be­ triebes sinnvoll, um Leitungsunterbrechungen infolge Kor­ rosion, thermischer Überbeanspruchung in Bereichen der Durchkontaktierung o. ä. sofort zu erfassen, um daraus re­ sultierende weitere Schäden infolge Überbeanspruchung von Bauteilen oder fehlerhafter Funktionsweise zu vermeiden.

Mehrlagenschaltungen oder Multilayer werden heute größten­ teils schrittweise durch zusammenfügen von Kupferfolien und isolierschichten durch Laminieren hergestellt, wobei üblicherweise zunächst einzelne Schichtgruppen (Zwischen­ laminate) hergestellt werden und aus diesen schließlich die Mehrlagen-Leiterplatte mit der erforderlichen Gesamt­ zahl von Schichten aufgebaut wird.

Der Gesamtaufbau nach dem stand der Technik wird unter Be­ zugnahme auf Fig. 2 erläutert.

Zunächst wird für eine Mehrlagen-Leiterplatte 1 eine Energiekern-Grundbaugruppe 2 aus mehreren Prepreg-Lagen durch beidseitiges Auflaminieren einer relativ dicken Kup­ ferfolie und Ausführen eines subtraktiven Ätzprozesses, in dem die Kupferfolie in allen nicht mit einem Photoresist bedeckten Bereichen abgeätzt und so die gedruckte Schal­ tung gebildet wird, hergestellt.

Dieser Energiekern 2 dient als Grundlage für den Aufbau von Signalebenen 3 durch wiederholtes Auflaminieren von weiteren Lagen Prepreg und (wesentlich dünnerer) Kupferfo­ lie, die wieder auf dem Weg über eine Resistmaskenbelich­ tung strukturiert wird, wobei nach der Belichtung durch semiadditives Verkupfern im Kupferbad auf die beim Entwic­ keln freigelegten Abschnitte - je nach Verweildauer - zu­ sätzliches Kupfer aufgewachsen wird. Die dabei entstehen­ den (verstärkten) Leiterzüge 3a, 3b werden mit einer Zinn- Bedeckung zusätzlich geschützt, und dann wird nach Entfer­ nung der Fotoresistmaske die Kupferfolie auf der gesamten Fläche mit Ausnahme der verstärkten und durch die Zinn­ schicht geschützten Bereiche 3a, 3b entfernt.

Auf diese Weise werden in den Leiterzügen an den für die spätere Kontaktierung von Bauelementen oder die Durchkon­ taktierung der einzelnen Ebenen vorgesehenen Stellen auf den außenliegenden Oberflächen 1a, 1b des Laminats 1 auch sogenannte Restringe 4a, 4b, d. h. Bereiche mit kreis- oder ellipsenförmig vergrößerter Breite und größerer Dicke als die eigentlichen Leiterzüge, ausgebildet. Die größere Dicke der Restringe wird u. U. auch in einem speziellen Resist-Ätz-Schritt realisiert.

Die Restringe erfüllen dienen zur Sicherstellung eines gu­ ten Kontakts zwischen der leitenden Innenbeschichtung der Wandungen der später zu erzeugenden Durchkontaktierungs- Löcher und den damit jeweils verbundenen Leiterzügen in der Ebene der Leiterplatte, auch bei geringfügiger Fehl­ ausrichtung zwischen Löchern und Leiterzügen.

Zur Bildung von Durchkontaktierungsbereichen werden über­ all dort, wo Löcher zur Verbindung von Signalebenen ent­ stehen sollen, - etwa mittels einer Mehrspindel-Bohr­ vorrichtung oder Laserstrahlen - Bohrungen 5 in das Lami­ nat 1 eingebracht und anschließend die Wandungen 5a dieser Bohrungen 5 mit einer innen-Verkupferung 6 versehen.

Alternativ können die Durchkontaktierungsbereiche auch auf andere Weise unter Einschluß eines Fotoätzverfahrens er­ zeugt werden.

Dabei wird auf der äußeren Lage 1a, 1b der Mehrlagenstruk­ tur zuerst durch den Fotoätzschritt an den für die Löcher vorgesehenen Stellen die Kupferfolie entfernt, dann werden mittels Laser die Bohrungen 5 eingebracht, und schließlich werden in einem weiteren Fotoätzschritt und durch semiad­ ditives Verkupfern Signalleitungen 3c erzeugt und dabei gleichzeitig die Bohrungs-Wandungen 5a verkupfert.

Bei diesen Verfahren besteht - wie in Fig. 3(a) und (b) schematisch skizziert - die Möglichkeit von Fehlausrich­ tungen der Bohrungen 5 mit ihrer Innenwand-Beschichtung 6 gegenüber den Restringen 4a, 4b bzw. der Bohrungen 5 ge­ meinsam mit den Restringen 4a, 4b gegenüber den Leiterzü­ gen 3c, 3d infolge unkorrekter Positionierung des Laminats 1 in aufeinanderfolgenden prozeßschritten mit der Folge, daß kein hinreichender Kontakt zwischen den einzelnen Leitbahnabschnitten - insbesondere zwischen der Innenwand­ beschichtung und dem eigentlichen Leiterzug - besteht, al­ so die Durchkontaktierung stellenweise von Anfang an un­ terbrochen ist oder die akute Gefahr von Unterbrechungen infolge - auch schon geringfügiger - Korrosion im Betrieb besteht.

Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer Qualitätsprü­ fung nach der Fertigung oder schon einer relevanten Ferti­ gungsstufe und/oder Überwachung der Mehrlagen-Leiter­ platten während des Betriebes unter besonderer Berücksich­ tigung der Durchkontaktierungsbereiche.

Bei den bekannten, speziell für die Prüfung von Leiterzü­ gen auf einer Ebene einer Leiterplatte vorgesehenen Leiterplatten-Prüfgeräten dominiert derzeit die optische Überprüfung.

So wird bei einem Vergleich mit einem Standard abwechselnd im steroskopischen Strahlengang der Prüfling und dann der Standard dargeboten, wie es beispielsweise in der DE-OS 25 30 750 beschrieben ist.

Bekannt ist aus DE-OS 35 40 100 auch eine rechnergestützte Prüfung von Leiterplatten mittels der optischen Design- Rule-Prüfung auf funktionelle Fehler.

Aus DD-PS 2 37 382 ist weiterhin bekannt, daß ausgangssei­ tig mit einem Bus und eingangsseitig mit einem Geber ge­ koppelte Eingangsschaltkreise zur Messung des Gebersignals und zur Überwachung benutzt werden.

Aus DE-OS 28 21 821 ist schließlich bekannt, das vollstän­ dige Vorhandensein einer Anzahl von Baugruppen in einer Schaltung mittels eines einerseits auf einer Leiter­ plattenseite als Leiterbahn oder Drahtbrücke und anderer­ seits auf der Leiterplatteneinschubseite (Steckerseite) vorgesehenen, jede Baugruppe passierenden, unter Einschluß vorhandener, normaler Leiterbahnzüge vorgegebenen Strom­ pfades zu überwachen.

Diese Lösungen sind für die Prüfung von Mehrlagenschaltun­ gen mit den oben beschriebenen Merkmalen hinsichtlich der erwähnten möglichen Fehler nicht geeignet.

Bei einer Anwendung der letztgenannten Lösung wäre insbe­ sondere in keiner Weise gesichert, daß bei einer Abwei­ chung der Lage der Bohrungen oder einem sonstigen - etwa durch Korrosion bedingten - Fehler gerade der zur Prüfung vorgegebene Strompfad unterbrochen wird.

Aufgrund der Bohrungstoleranzen, der Toleranzen in den Abmessungen der Restringe und vor allem des Versatzes ein­ zelnen Ebenen gegeneinander bei deren Schichtung kann es zu Unterbrechungen im Bereich der Durchkontaktierungen kommen, die nicht notwendig zu Unterbrechungen gerade des zur Prüfung vorgegebenen Strompfades führen und daher bei der Prüfung unentdeckt blieben. Andererseits reagiert das Verfahren natürlich (wie primär beabsichtigt) auch auf das Fehlen einer Baugruppe bei intaktem Multilayer, d. h. die Fehlermeldung ist unspezifisch hinsichtlich der Leiter­ plattenfunktion.

Einige der bekannten Lösungen sind aufwendig, und sie ge­ statten nur die Fertigungs-Endkontrolle bzw. die Kontrolle bei Wareneingang, aber keine Überwachung der Leiterplatte während des Betriebes.

Vor allem sind sie jedoch nicht für die Prüfung von Multi­ layer-Leiterplatten einsetzbar.

Es sind Lösungen zur schnellen und einfachen Kabel- bzw. Leitungsprüfung bekannt, bei denen entweder eine Überwa­ chung des ohmschen Widerstandes erfolgt oder bei denen während des Betriebes kapazitiv ein Signal in das Kabel eingespeist und ausgekoppelt wird.

So ist aus DD-PS 1 39 307 eine entsprechende Anordnung zur Ortung von Drahtbrüchen in plastisolierten Einzeladern be­ kannt. Diese Lösung ist jedoch hochspezifisch auf die Qua­ litätsüberwachung während des Herstellens einer isolierten Kabels zugeschnitten.

Bei einer ähnlichen Lösung nach DD-PS 2 18 191 werden Ka­ belmantel und Kabelader, welche kapazitiv am Kabelende miteinander gekoppelt sind, am Kabelanfang überwacht. Eine derartige kapazitive Kopplung verursacht jedoch auch eine Übertragung von Störungen, was einer Anwendung bei der Leiterplattenüberwachung im Wege steht.

Aus DE 41 13 606 01 ist es bekannt, zur Prüfung und lau­ fenden Überwachung von (ebenen) Leiterplatten einen zu­ sätzlichen Leiterzug auf diese aufzubringen, der dünner als die Funktions-Leiterbahnen ausgebildet ist, in diesen an einem Einspeisepunkt ein Signal einzuspeisen und an ei­ nem Rücklesepunkt einer den dünneren Leiter enthaltenden Kontrollschleife das abgenommene Signal mit dem eingespei­ sten zu vergleichen.

Weist der dünne Leiterzug - insbesondere infolge zu inten­ siven oder ausgedehnten Ätzens oder mechanischer Beschädi­ gung - einen Fehler auf, weicht das abgenommene vom einge­ speisten Signal ab, und dieser Umstand wird als negatives Prüfergebnis hinsichtlich der Funktionssicherheit der Lei­ terplatte als Ganzes verwendet.

Diese Lösung ist nicht für die Prüfung von Durchkontaktie­ rungsbereichen in Multilayern geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die eine einfache und schnelle Funktionskontrolle von Durchkontaktierungen sowohl bei der Fertigung als auch bei der Betriebsüberwachung von Mehrla­ genschaltungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß, wenn auf den einzelnen Leitbahnebenen der Mehrlagenschaltung spezielle Prüf-Restringe mit verringerten Abmessungen aufgebracht und mit Prüf-Leitbahnen zu Kontrollschleifen verbunden sind, in die an einem Einspeisepunkt ein Signal einge­ speist und aus denen an einem Rücklesepunkt das dort an­ stehende Signal abgenommen und mit dem eingespeisten Si­ gnal verglichen wird, ein Qualitätstest der Multilayer- Platine nach Bohr- und Durchkontaktierschritten ebenso wie eine laufende Betriebskontrolle möglich ist, da sich Posi­ tionsverschiebungen der einzelnen Lagen gegeneinander oder von Bohrungssätzen gegenüber der Platine ebenso wie Korro­ sionsvorgänge zuerst in den Bereichen der Prüf-Restringe mit den verringerten Abmessungen als unzulässige Quer­ schnittsverringerungen oder Unterbrechungen auswirken und sich diese in Abweichungen des in die Kontrollschleife eingespeisten vom ausgelesenen Signal manifestieren wer­ den.

Wenn die verringerte geometrische Abmessung sich in radia­ ler und/oder axialer Richtung des Bohrlochs erstreckt, das von dem Restring umgeben ist, werden Fehler bei einer geo­ metrischen Ungenauigkeit der Anbringung der mechanischen Bohrung in jeder radialen Richtung mit gleicher Empfind­ lichkeit erfaßt, insbesondere, wenn die geometrische Ab­ messung bei einem in seiner Sollposition befindlichen Bohrloch um dieses herum einen im wesentlichen konstanten Wert aufweist. Die willkürliche Verringerung der geometri­ schen Abmessung kann dabei auch in einer Verringerung der Materialdicke des Restrings bestehen, wodurch zwar zu­ nächst eine sichere Kontaktierung bewirkt wird, aber sol­ che zeitabhängigen Beeinträchtigungen, welche eine Ver­ ringerung der Beschichtungsdicke bewirken, signalisiert werden, bevor sie sich auf Restringe mit nicht entspre­ chend verminderten geometrischen Abmessungen auswirken.

Zum Bewerkstelligen des Signalvergleichs dient eine Schal­ tungsanordnung zur Kontrollschleifenüberwachung, die aus einem Widerstandsmeßgerät (Ohmmeter) bzw. mindestens einem Treiber und mindestens einer Empfangsstufe sowie einer Auswerteschaltung mit Einrichtung zur Ausgabe eines Feh­ lersignals bei ungenügender Übereinstimmung des Meßsignals mit dem Testsignal besteht
Die wichtigste Ausgestaltung des Erfindungsgedankens hin­ sichtlich der konkreten Wahl derjenigen geometrischen Ab­ messung, die bei dem bzw. den Prüf-Restring(en) geringer gewählt wird als bei den übrigen ("Funktions-")Restringen, besteht darin, daß der Restring in der Kontrollschleife einen kleineren Durchmesser aufweist als die übrigen Rest­ ringe auf der Mehrlagen-Leiterplatte.

Speziell für die Qualitätskontrolle hinsichtlich der Ätz­ prozesse bei der Herstellung der Leiterplatte sowie für die Überwachung in Bezug auf Korrosionsvorgänge im Betrieb kann es aber auch zweckmäßig sein, daß der Restring in der Kontrollschleife eine geringere Dicke aufweist als die übrigen Restringe auf der Mehrlagen-Leiterplatte.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Kontrollschleife in jeder von ihr berührten Ebene der Mehrlagen-Leiterplatte einen Restring mit einer jeweils ge­ ringeren geometrischen Abmessung als die übrigen Restringe aufweist.

Alternativ dazu ist es aber auch möglich, nur in bestimm­ ten, besonders fehlergefährdeten Ebenen (im Hinblick auf Korrosionserscheinungen etwa auf den äußeren Lagen) Prüf- Restringe vorzusehen.

Zur differenzierteren, über "Defekt/Nicht-defekt"-Aussagen hinausgehenden Prüfung eignet sich besonders eine Ausge­ staltung, bei der zwischen verschiedenen Ebenen der Mehrlagen-Leiterplatte mehrere Kontrollschleifen gebildet sind, derart, daß ein in einer bestimmten Ebene eingespei­ stes Testsignal mit in verschiedenen anderen Ebenen abge­ nommenen Meßsignalen verglichen werden kann.

Dem gleichen Zweck dient auch eine Ausgestaltung, bei der verschiedene Kontrollschleifen gebildet sind, die jeweils Restringe einer in vorgegebener Abstufung zu den anderen Kontrollschleifen gewählten Abmessung umfassen. So können etwa eine Kontrollschleife 1 mit um 0,1 mm unter dem nor­ malen Durchmesser liegendem Restringdurchmesser, eine Schleife 2 mit um 0,2 in verringertem Restringdurchmes­ ser, eine Schleife 3 mit um 0,3 mm verringertem Durchmes­ ser usw. gebildet sein. Die Feststellung, welche der Kon­ trollschleifen unterbrochen sind, ermöglicht dann eine Aus­ sage über die Größe des Versatzes der Ebenen.

Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung und Verschaltung von Prüf-Restringen auf den verschiedenen Ebenen des Mul­ tilayers, die zunächst eine schnelle und einfache Aussage ermöglicht, ob überhaupt ein Defekt vorliegt, und die bei Fall eines Defekts anschließend dessen Lokalisierung er­ laubt.

Im Normalfall wird die Erfindung bevorzugt so ausgeführt werden, daß sämtliche Ebenen der Mehrlagen-Leiterplatte von mindestens einer Kontrollschleife mit einem oder meh­ reren Prüf-Lötauge(n) in der entsprechenden Ebene erfaßt werden.

Für Sonderfälle kann es aber auch ausreichen, nur vorbe­ stimmte Ebenen - etwa die äußeren Lagen der Gesamtstruktur und/oder diejenigen der Zwischenlaminate mit Prüf-Lötaugen zu versehen und in Kontrollschleifen einzubeziehen.

Aus Gründen der Vereinfachung und damit kostengünstigeren Realisierung der Anordnung bietet es sich an, die Schal­ tung zur Kontrollschleifenüberwachung insgesamt auf einer Ebene der Mehrlagen-Leiterplatte zu bilden und in jede Kontrollschleife mindestens zwei Durchkontaktierungs- Bereiche einzuschließen.

Es ist aber auch möglich, daß jede Kontrollschleife zumin­ dest mit jeweils einem zugehörigen Treiber und einer zuge­ hörigen Empfangsstufe verbunden ist.

Eine weitere Ausgestaltung, die insbesondere dann vorteil­ haft sein kann, wenn bei einer mittels der zu überwachen­ den Mehrlagen-Leiterplatte zu realisierenden Mehrlagen­ schaltung ohnehin nach Kundenspezifikationen speziell ge­ fertigten Schaltungen eingesetzt werden, besteht darin, daß die mit mindestens einer Kontrollschleife verbundene Schaltung zur Kontrollschleifenüberwachung in einer inte­ grierten Funktionsschaltung auf der Mehrlagen-Leiterplatte enthalten ist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung erge­ ben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von Ausfüh­ rungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zei­ gen:

Fig. 1 das grundsätzliche Schaltschema einer Ausführung der Erfindung,

Fig. 2 eine Prinzipskizze des Aufbaus einer Mehrlagen- Leiterplatte im Querschnitt,

Fig. 3 (a) und (b) schematische Darstellungen zur Verdeut­ lichung des Problems der Fehlausrichtung zwischen den Durchkontaktierungs-Bohrungen und Leiterbahnzügen bei ei­ ner Mehrlagen-Leiterplatte,

Fig. 4 (a) bis (c) schematische Querschnitts-Darstellungen der Durchkontaktierungs-Bereiche von Mehrlagen-Leiter­ platten nach Ausführungsformen der Erfindung und

Fig. 5 eine perspektivisch angelegte Prinzipskizze einer Mehrlagenschaltung mit Ausführungsformen der Erfindung.

In Fig. 1 ist die Schaltungsanordnung zur Kontrollschlei­ fenüberwachung für eine Mehrlagen-Leiterplatte 1 mit einer Kontrollschleife gemäß Fig. 5 dargestellt.

Ein Testsignal T wird über einen Treiber 8 an einen Ein­ speisepunkt 9 angelegt und gelangt über eine Kontroll­ schleife 7, 7′ der Mehrlagen-Leiterplatte 1 als Meßsignal M zu einem Rücklesepunkt 10.

Der Rücklesepunkt 10 ist mit dem Eingang einer Empfangs­ stufe 11 und über einen Widerstand R mit der Speisespan­ nung Uc verbunden, und die Ausgänge des Treibers 8 und der Empfangsstufe 11 sind mit einer Auswertungsschaltung 12 verbunden. Diese Schaltungsanordnung befindet sich auf ei­ ner der beiden äußeren Ebenen 1a, 1b der Leiterplatte 1.

Bei (in Fig. 3 nicht dargestellten Abwandlungen) ist der Rücklesepunkt mit dem Einspeisepunkt einer weiteren Kon­ trollschleife verbunden, und deren Rücklesepunkt ist mit der Empfangsstufe verbunden, oder jeder Kontrollschleife ist ein jeweils eigener Treiber und eine eigene Empfangs­ stufe zugeordnet.

Als Testsignal T wird ein Gleichstrom- oder Wechselstrom­ signal bzw. ein Gleichstromsignal mit überlagertem Wech­ selstrom-Signal eingesetzt.

Bei einer Gleichstromsignaleinspeisung soll die Kontroll­ schleife als eine Masseleiterbahn ausgebildet sein. Bei Low-Pegel am Einspeisepunkt 9 kann der Pegel am Rücklese­ punkt 10 durch den Widerstand R zur Speisespannung U_c = +5 V auf einem definierten Niveau gehalten werden, falls eine Unterbrechung der Kontrollschleife infolge Überschreitung der - durch den Durchmesser des Prüf-Rest­ ringes vorgegebenen - höchstzulässigen Fehlausrichtung zwischen den Bohrungen und den Leitbahnen vorliegt.

Bei einer Fertigungskontrolle oder einer Wareneingangskon­ trolle wird dann High-Pegel am Rücklesepunkt 10 gemessen, und die Auswertungsschaltung 12 stellt eine Unterbrechung der Kontrollschleife 7 (bzw. 7′) fest und gibt ein Fehler­ signal F aus.

In einer Abwandlung kann zu einer Gleichstromeinspeisung mit überlagertem Wechselstromsignal oder zu einer Wechsel­ stromeinspeisung, vorzugsweise zu Rechteckimpulsen niedri­ ger Frequenz übergegangen werden.

Wird ein negatives Potential (andere Polarität) gewählt oder ein Pegel zwischen Low- und High-Potential (z. B. von 2 V) eingesetzt, so können Abweichungen von diesem Pegel als Fehler gewertet werden.

Diesem Pegel kann noch ein Wechselstromsignal überlagert werden, um - etwa in Anpassung an unterschiedliche Spezi­ fika der in der Mehrlagenschaltung realisierten Funktions­ schaltungen - verschiedene Polaritäten des High-Pegels zu erzeugen.

Eine Prinzipdarstellung der Kontrollschleife 7 mit je zwei auf der Ober- und der Unterseite 1a, 1b der Leiterplatte 1 angeordneten Restringen 4a, 4a′, 4b, 4b′ verringerten Durchmessers, zwei Verkupferungs-Abschnitten 6, 6′ auf den Wandungen zweier Bohrlöcher 5, 5′ und einem ebenen Leiter­ abschnitt 3d auf der Unterseite 1b in der schematischen Querschnittsdarstellung einer Zweilagenleiterplatte zeigt

Fig. 4a.

In Fig. 4b ist eine Abwandlung für eine Mehrlagen-Leiter­ platte mit Ebenen 2a bis 2d dargestellt, bei der auf den Ebenen 2b, 2c und 2d je ein Abgriff (Rücklesepunkt) 10b, 10c und 10d vorgesehen ist, der mit der Empfangsschaltung 11 verbunden ist oder wahlweise verbunden werden kann und durch ein ebenenweises Durchprüfen des Multilayers 1 und damit die Lokalisierung eines Fehlers hinsichtlich der be­ troffenen Ebene möglich ist.

Hier ist in dem Fall, daß die Restringe zusammen mit den Leitbahnen erzeugt werden, keine Leiterbahnunterbrechung im Durchkontaktierungsbereich schon auf der obersten Ebene möglich, so daß nur die Abgriffe 10b bis 10d benötigt wer­ den.

Werden die Restringe hingegen mit dem Schritt der Innen­ wand-Verkupferung der Bohrungen erzeugt, kann bereits auf der obersten Ebene 2a eine Fehlausrichtung zwischen Rest­ ringen und Leitbahnen mit der Folge einer Unterbrechung im Durchkontaktierungsbereich vorkommen, so daß zur exakten Lokalisierung des Fehlers bereits hier ein Abgriff benö­ tigt wird, der in der Figur gestrichelt dargestellt und mit 10a bezeichnet ist.

In Fig. 4c ist eine Anordnung gezeigt, mit der sowohl das schnelle Durchprüfen des Multilayers auf das Vorhandensein eines Fehlers im Bereich mehrerer Durchkontaktierungen als auch dessen anschließende Lokalisierung, d. h. die genaue Ermittlung der Leitbahnebene mit einem wahrscheinlichen Defekt möglich ist.

In Fig. 4c ist insbesondere ersichtlich, daß Restringe, welche in jeweils einer der Ebenen 2b bis 2d gelegen sind, in jeweils einer Kontrollschleife gelegen sind, welche ausschließlich Restringe mit verminderten geometrischen Abmessungen berührt, die in dieser Ebene gelegen sind.

Dabei sind verschiedene Kontrollschleifen vorgesehen, in der Weise, daß einerseits Restringe, welche in jeweils ei­ ner der Ebenen gelegen sind, sowohl in einer Kontroll­ schleife gelegen sind, welche ausschließlich Restringe mit verminderten geometrischen Abmessungen berührt, die in dieser Ebene gelegen sind, als auch innerhalb einer weite­ ren Kontrollschleife, welche Restringe, umfaßt, die in ei­ ner anderen Ebene gelegen sind (Die jeweils in einer ein­ zigen Ebene gelegenen Bohrungen sind in Fig. 4c jeweils durch benachbarte Durchkontaktierungen erreichbar.).

Andererseits sind wiederum diejenigen Restringe, welche in der anderen Ebenen gelegen sind, wiederum in einer weite­ ren Kontrollschleife gelegen, welche ausschließlich Re­ stringe mit verminderten geometrischen Abmessungen be­ rührt, die in der anderen Ebene gelegen sind (Die in un­ terschiedlichen Ebenen gelegenen Restringe sind in der Ausführung nach Fig. 4c über nicht benachbarte Durchkon­ taktierungen erreichbar.). Sämtliche Kontrollschleifen füh­ ren zur obersten Leiterebene, welche durch entsprechende Kontaktierung von extern her erreichbar sind, um Kontroll­ signale einzuspeisen und abzufragen.

Hier erstreckt sich die Leitungsführung der Prüfanordnung über so viele Durchkontaktierungsbereiche, wie der Multi­ layer 1 Ebenen hat - im dargestellten Beispiel vier -, wobei auf jeder der Ebenen 2a bis 2d jeweils die einander benachbarten Bohrungs-Innenbeschichtungen 6, 6′, 6′′ und 6′′′ miteinander über die ihnen zugeordneten Restringe 4b, 4b′, 4c′, 4c′′, 4d′′ und 4d′′′ sowie je eine Leitbahn 3b, 3c, 3d verbunden sind.

Die einzelnen Rücklesepunkte befinden sich an den Innen­ wandungen 6, 6′, 6′′ bzw. 6′′′ der Bohrungen 5, 5′, 5′′ und 5′′′.

Die Gesamtprüfung des Multilayers erfolgt durch Rücklesen an der Innenbeschichtung 6′′′, während über die übrigen Rücklesepunkte die Lokalisierung der defekten Multilayer- Ebene bei Nachweis eines Fehlers erfolgen kann.

In Fig. 5 ist ein Multilayer 1 mit einem Funktionsblock 8, 11, 12 aus Treiber 8, Empfangsschaltung 11 und Auswerte­ schaltung 12 mit dem räumlichen Verlauf zweier Kontroll­ schleifen 7 und 7′ mit den Einlesepunkten 9 und 9′ und den Rücklesepunkten 10 und 10′ in perspektivischer Darstellung gezeigt. Es ist ein Leitungsverlauf 7′ mit minimaler Länge sowie ein Verlauf 7 gezeigt, bei dem je zwei zu gegenüber­ liegenden Kanten des Multilayers 1 eng benachbarte Durch­ kontaktierungsbereiche sowie ausgedehnte Leiterzüge auf den einzelnen Ebenen in die Kontrollschleife einbezogen wurden.

Mit der letztgenannten Führung der Kontrollschleife sind insbesondere die Folgen kantennaher Korrosionsprobleme und mechanischer Beanspruchung des Multilayers frühzeitig nachzuweisen.

Außer der Prüf-Anordnung ist schematisch ein Leitungsver­ lauf 14 zwischen einem auf dem Multilayer zentral gelege­ nen Bauelement 13 und einer an der Leiterplatten- Peripherie angeordneten Schaltung 15 mit zwei Durchkontak­ tierungsbereichen 16, 16′ gezeigt.

Die Erfindung ist in ihrer Ausführung nicht auf die vor­ stehend angegebenen Ausführungsbeispiele und deren Abwand­ lungen beschränkt, sondern es ist eine Vielzahl weiterer Ausführungen denkbar, die von der dargestellten Lösung ebenfalls Gebrauch machen.

Claims (19)

1. Anordnung zur Qualitätskontrolle und -überwachung von durchkontaktierten Mehrlagen-Leiterplatten (1), dadurch gekennzeichnet, daß in der Mehrlagen-Leiterplatte (1) mindestens eine Kontrollschleife (7, 7′) gebildet ist, die mindestens ei­ nen Restring (4a bis 4a′′′, 4b, 4b′, 4c′, 4c′′, 4d′′, 4d′′′) mit mindestens einer gegenüber nicht in einer Kontroll­ schleife befindlichen Restringen auf der Mehrlagen-Lei­ terplatte verringerten geometrischen Abmessung aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die geometrische Abmessung sich in radialer und/oder axialer Richtung des Bohrlochs erstreckt, das von dem Restring umgeben ist.

3. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geo­ metrische Abmessung bei einem in seiner Sollposition be­ findlichen Bohrloch (5 bis 5′′′) um dieses herum einen im wesentlichen konstanten Wert aufweist.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ trollschleife zwei sich in unterschiedlichen Ebenen (2a bis 2d) erstreckende ebene Abschnitte (3b bis 3d) sowie einen sich zwischen zwei Ebenen (2a bis 2d) im Bereich der Durchkontaktierung in Bohrlöchern (5 bis 5′′′) erstrecken­ den Abschnitt (6 bis 6′′′) aufweist.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ trollschleife (7, 7′) an einem Einspeisepunkt (9) mit ei­ ner Treiberschaltung (8) als Teil einer Schaltung zur Kon­ trollschleifenüberwachung und an einem Rücklesepunkt (10, 10a bis 10d) mit einer Empfangsstufe (11) verbunden ist, derart, daß am Einspeisepunkt (9) ein Testsignal (T) ein­ gespeist und am Rücklesepunkt (10, 10a bis 10d) ein Meßsi­ gnal (M) abgenommen werden kann.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schaltung zur Kontroll­ schleifenüberwachung eine Auswertungsschaltung (12), deren Eingang mit Ausgängen der Treiberschaltung (8) und der Empfangsschaltung (11) verbunden ist, mit einer Einrich­ tung zur Ausgabe eines Fehlersignals (F) bei ungenügender Übereinstimmung des Meßsignals (M) mit dem Testsignal (T) aufweist.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Restring (4a, 4a′; 4a bis 4a′′′, 4b, 4b′, 4c′, 4c′′, 4d′′, 4d′′′) in der Kontrollschleife (7, 7′) einen kleineren Durchmesser aufweist als die übrigen Restringe auf der Mehrlagen-Leiterplatte (1).

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Restring (4a, 4a′; 4a bis 4a′′′, 4b, 4b′, 4c′, 4c′′, 4d′′, 4d′′′) in der Kontrollschleife (7, 7′) eine geringere Dicke aufweist als die übrigen Restringe auf der Mehrlagen- Leiterplatte (1).

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ trollschleife (7, 7′) in jeder von ihr berührten Ebene (2a bis 2d) der Mehrlagen-Leiterplatte (1) einen Restring (4a, 4a′; 4a bis 4a′′′, 4b, 4b′, 4c′, 4c′′, 4d′′, 4d′′′) mit einer jeweils geringeren geometrischen Abmessung als die übrigen Restringe auf der jeweiligen Ebene (2a bis 2d) aufweist.

10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen verschiedenen Ebenen (2a bis 2d) der Mehrlagen-Leiter­ platte (1) mehrere Kontrollschleifen (7, 7′) gebildet sind derart, daß ein in einer der Ebenen (2a bis 2d) eingespei­ stes Testsignal (T) mit einem in einer anderen Ebene (2a bis 2d) abgenommenen Meßsignal (M) verglichen werden kann.

11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Restrin­ ge, welche in jeweils einer der Ebenen gelegen sind, in einer Kontrollschleife gelegen sind, welche ausschließlich Restringe mit verminderten geometrischen Abmessungen be­ rührt, die in dieser Ebene gelegen sind.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß verschiedene Kontroll­ schleifen vorgesehen sind, in der Weise, daß einerseits Restringe, welche in jeweils einer der Ebenen gelegen sind, sowohl in einer Kontrollschleife gelegen sind, wel­ che ausschließlich Restringe mit verminderten geometri­ schen Abmessungen berührt, die in dieser Ebene gelegen sind, als auch innerhalb einer weiteren Kontrollschleife gelegen sind, welche Restringe, umfaßt, die in einer ande­ ren Ebenen gelegen sind.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Restringe, welche in der anderen Ebenen gelegen sind, wiederum in einer weite­ ren Kontrollschleife gelegen sind, welche ausschließlich Restringe mit verminderten geometrischen Abmessungen be­ rührt, die in der anderen Ebene gelegen sind.

14. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtli­ che Ebenen (2a bis 2d) der Mehrlagen-Leiterplatte (1) von mindestens einer Kontrollschleife (7, 7′) erfaßt werden.

15. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Kon­ trollschleifen (7, 7′) mit Restringen (4a bis 4a′′#, 4b, 4b′, 4c′, 4c′′, 4d′′, 4d′′′) von innerhalb einer Kontroll­ schleife gleicher, aber gegenüber den übrigen Kontroll­ schleifen um jeweils einen vorgegebenen Betrag abgestufter geometrischer Abmessung vorgesehen sind.

16. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Kontrollschleifenüberwachung insgesamt auf einer Ebene (2a bis 2d) der Mehrlagen-Leiterplatte (1) ge­ bildet ist und jede Kontrollschleife (7, 7′) mindestens zwei Durchkontaktierungs-Bereiche einschließt.

17. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kontrollschleife (7, 7′) mit jeweils einem zugehörigen Treiber (8) und einer zugehörigen Empfangsstufe (11) ver­ bunden ist.

18. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit mindestens einer Kontrollschleife (7, 7′) verbundene Schaltung zur Kontrollschleifenüberwachung in einer inte­ grierten Funktionsschaltung auf der Mehrlagen-Leiterplatte (1) enthalten ist.

19. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein­ speisepunkt (9) sich auf einem ebenen Abschnitt der Kon­ trollschleife (7, 7′) und der Rücklesepunkt (10) sich in einem Durchkontaktierungs-Abschnitt befindet oder umge­ kehrt.