DK148250B - Fremgangsmaade til fremstilling af kredsloebsplader med stive og fleksible omraader - Google Patents

Description

148250 i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af kredsløbsplader med ledermønster eller -mønstre i et eller flere planer og med stive og fleksible områder ved dannelse af forbindelser mellem stive og fleksible enkeltlag under udskæring 5 eller anden fjernelse af midlertidige stive lag i de fleksible områder, idet de i de fleksible kredsløbspladeområder fra begyndelsen værende dele af de stive lag fjernes i senere arbejdsgang.

Til fremstilling af kredsløbsplader som trykte kredsløb med 10 stive og fleksible områder er det fra DK-patentansøgning nr.

5466/77 (fremlagt som nr. 142.475) allerede kendt først at fremstille stive kredsløbsplader tillige med fleksible kredsløb og derefter sammensætte disse til en af stive og fleksible områder bestående kredsløbsplade. Dette medfører ikke alene 15 en kostbar fremstillingsmetaode, men den har også den tungtvejende ulempe, at de således fremstillede kredsløbsplader ved viderebearbejdning, som f.eks. bestykning og lodning, ikke udgør nogen mekanisk enhed, hvilket gør disse arbejdsgange overordentligt komplicerede.

20 I ovennævnte DK-patentansøgning nr. 5466/77 er det også allerede foreslået at fremstille kredsløbsplader med stive og fleksible områder ved sammenpresning af stive og fleksible enkeltlag ved hjælp af i den færdige kredsløbsplades fleks-sible områder udsparede forbindelseslag, som såkaldte "pre-25 pregs", på en sådan måde, at det ene eller begge ydre lag af stift materiale langs skillelinien eller -linierne mellem fleksibelt og stift område først før sammenpresningen forsynes med noter på hvad der i det færdige kredsløb udgør indersiden, og efter sammenpresningen forsynes med noter 30 på ydersiden, og at områderne mellem noterne på et senere tidspunkt, f.eks. efter bestykning og lodning, brækkes ud.

Ved denne kendte fremgangsmåde har det vist sig særlig uheldigt, at de ydre lag før sammenpresningen skal forsynes med en f.eks. til den halve materialetykkelse svarende not, 2

1A 8 2 5 O

og at. efter færdiggørelsen af kredsløbspladen skal der derefter udefra dannes en tilsvarende not for at gøre det muligt at fjerne det stive materiale fra de fleksible områder. Dette udgør ikke alene en kostbar fremstillingsmåde, 5 men dersom fordelen ved en under bestykningen og loddeope-rationen stiv kredsløbspladeenhed skal skunne opnås, er det c også nødvendigt, at den anden not-operation først udføres efter bestykningen og lodningen, og altså ikke mere udføres som en del af fremstillingen af kredsløbspladen, men skal 10 udføres af kredsløbspladens bruger.

Det er derfor i ovennævnte DK-patentansøgning nr. 5466/77 allerede foreslået at danne noter udefra på en sådan måde, at de stive, ydre lag ikke gennemskæres fuldstændigt, og således forbliver den del af det eller de stive, ydre lag, 15 der befinder sig over den fleksible del, forbundet med den stive kredsløbsdel gennem bro-områder eller et tyndt tilbageblivende lag af yderlagene.

Efter bestykning og lodning bliver da den del af det eller de stive lag, der dækker det fleksible kredsløbsområde, ad-20 skilt ved afbrækning af bro-områderne eller det tilbageblivende lag og fjernet.

For at kunne afbrække forbindelsesstykkerne eller de tilbageværende materialelag er det nødvendigt at udøve en knækpåvirkning på materialet. Heraf følger også uundgåeligt en 25 uønsket knækpåvirkning af det fra det stive ind i det fleksible kredsløbsområde ragende ledermønster, hvilket giver anledning til overspændinger og til mekaniske og elektriske fejl ved fabrikationen og fremfor alt ved senere brug.

Det er opfindelsens formål at anvise en fremgangsmåde til 30 på simpel og økonomisk vis at fremstille kredsløbsplader med stive og fleksible områder, der er fri for de ovenfor anførte ulemper.

Det angivne formål opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangs- 148250 3 måde af den indledningsvis angivne art, ved a) at før der dannes forbindelse mellem stive og fleksible enkeltlag gennemskæres det eller de stive lag fuldstændigt ved skillelinien eller skillelinierne mellem stive 5 og fleksible kredsløbspladeområder til dannelse af skillefuger, b) at den eller de ydersider, der ikke er dannet af fleksibelt lagmateriale, bedækkes og forbindes med en folie henholdsvis folier, der i det mindste i overgangsområdet 10 mellem stive og fleksible kredsløbsdele ikke har noget kredsløbsmønster, c) at det eller de stive og fleksible lag tillige med folien eller folierne derpå forbindes til et laminat, og d) at folien eller folierne på et senere tidspunkt opskæres 15 langs skillelinien eller -linierne.

Herved opnås, at den samlede kredsløbsplade forbliver stiv, så længe der på den skal udføres operationer, der forudsætter, at hele pladen er stiv, hvorefter den kan opdeles i stive og fleksible områder uden nogen form for overbelastning af pla-20 dens enkelte områder.

EFn hensigtsmæssig udførelsesform for fremgangsmåden er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at indbyrdes rumligt adskilte kredsløbsdele, der skal være stive i den færdige kredsløbsplade, efter udsparing af skillelinierne mellem stive og flek-25 sible kredsløbsområder ved hjælp af bro-områder holdes forbundet med hinanden eller med stive hjælpeområder, der ikke findes i den færdige kredsløbsplade, og således positionsfikse-res stift under fremstillingen og eventuel efterfølgende bearbejdning af kredsløbspladen, idet de nævnte bro-områder 30 fjernes eller knækkes i en senere arbejdsgang. Da områderne ud for skillelinierne kan forblive fuldkommen fri for broområder, sker der ved bortbrækning af bro-områderne heller ingen knækbelastning af ledermønster og/eller fleksibelt materiale.

Hensigtsmæssigt dannes forbindelsen mellem lagene på i og for 148250 4 sig kendt måde ved indvirkning af varme og tryk, idet der som regel benyttes forbindelsesfolier, f.eks. de såkaldte "pre-pregs", som i de til den færdige kredsløbsplades fleksible dele svarende områder er forsynet med udsparinger.

5 Som foliemateriale har formstoffolier, som f.eks. polyimid-eller polyesterfolier, vist sig særlig egnet. Der kan imidlertid også ifølge opfindelsen anvendes metal-, fortrinsvis kobberfolier tillige med metal-, f.eks. kobber-kacherede formstoffolier.

10 Efter at enkeltlagene er blevet forbundet indbyrdes og med afstivningsfolien eller -folierne foreligger der en i sig selv praktisk taget stiv enhed, som under transport eller videreforarbejdning kan tåle alle belastninger af overgangs-stederne mellem fleksible og stive kredsløbsdele tillige med 15 øvrige påvirkninger. Endvidere kan de stive enheder på simpel . måde svarende til almindelige stive kredsløbsplader bestyk-kes med komponenter og viderebearbejdes på alle sædvanlige måder, f.eks. ved masselodningsmetoder, såsom dyppelodning.

Til færdiggørelse af den af fleksible og stive områder be-20 stående kredsløbsplade bliver endelig folien eller folierne opskåret langs skillelinierne mellem områderne, hvorpå den eller de derunder liggende dele af af det eller de stive enkeltlag på simpel måde. fjernes ved hævning.

Opskæringen udføres hensigtsmæssigt med en manuelt ført el-25 ler maskinelt arbejdende skæreindretning, f.eks. med en i snitdybde på passende måde begrænset skærekniv. Da kun folietykkelsen skal gennemskæres, og der under dette i områderne for skillelinierne ikke befinder sig noget materiale i de stive lag, behøves der kun ukomplicerede foranstaltninger 30 for med sikkerhed at undgå beskadigelse af de fleksible kredsløbspladedele.

Heller ikke ved skæreoperationen optræder der knækbelastninger eller andre påvirkninger af ledermønsteret eller af det flek- 5 148250 sible materiale i overgangsområdet mellem stive og fleksible områder af kredsløbspladen.

Det har vist sig fordelagtigt til folieopskæringen at anvende en laserskærestråle. Særligt fordelagtigt har det vist 5 sig at vælge materiale, der absorberer eller reflekterer i forskellige frekvensområder, og som i form af foliemateriale til opskæring udsættes for laserstrålen, og efter denne gennemskæring indgår som en del af den derunder liggende kredsløbsplade. Ved egnet valg af bølgelængde for skærela-10 seren opnås dermed, at foliemateriale i skillelinieområdet fjernes, uden at der sker en skadelig indvirkning på det derunder liggende lag af ledermønsteret.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 15 fig. 1 skematisk viser en kredsløbsplade i mellemstadiet før opskæringen af folien, set fra oven, fig. 2 er et snit langs linien A-A i fig. 1, fig. 3 skematisk viser folieopskæringsoperationen i snit, fig. 4 viser den færdige kredsløbsplade med stive og flek-20 sible områder, set i snit, og fig. 5 viser en ifølge opfindelsen fremstillet kredsløbsplade med flere planer, hvor der findes to stive lag og tre fleksible lag.

I fig. 1 angiver 1 på en stiv kredsløbspladedel 3a en leder,der 25 fører til et forbindelseshul 9 med metalliseret væg. Derfra fører en leder 2, der forløber dels i den stive og dels i den fleksible kredsløbspladedel, til et forbindelseshul 9a med metalliseret væg i en stiv kredsløbspladedel 3b, og som står i forbindelse med en leder la. De i området for skillelinier-30 ne mellem fleksible og stive kredsløbspladeområder anbragte skillefuger, der strækker sig helt gennem laget 3 af stift materiale, er betegnet med 6 og 6a, se fig. 2. I færdig tilstand befinder det fleksible område 3d af kredsløbspladen sig mellem skillefugerne 6 og 6a. I fig. 2 betegner 3c den del 148250 6 af det stive lag, der af de gennemgående noter 6 og 6a er fuldstændig adskilt fra de dele, der danner de stive kredsløbspladeområder 3a og 3b.

I fig. 2 er en forbindelsesfolie, en såkaldt "prepreg", der 5 overlapper de gennemgående overflader af delene 3a,3b og 3c og skillefugerne 6 og 6a, betegnet med 4, og en i området for delen 3c udsparet forbindelsesfolie er betegnet med 5.

7 betegner det fleksible lag og 2 den fra det stive over det fleksible til det næste stive område forløbende leder 10 på dette. Med 10 er en over de stive og fleksible områder forløbende folie betegnet, og 8 udgør en loddemaske eller isoleringsfolie.

Fig. 3 viser kredsløbspladeenheden i fig. 2 med skematisk illustration af folieopskæringsoperationen, hvor der ses en 15 opskærekniv 40 med et anslag 41, der begrænser snitdybden.

Fig. 4 viser den af de stive områder 3a og 3b og det fleksible område 3d bestående kredsløbsplade, således som den ser ud efter udførelse af folieopskæringssnittet og fjernelsen af den derved løsnede del 3c.

20 Fig. 5 viser en flerlags-kredsløbsplade med stive og fleksible områder. Med 3a,3b og 13a,13b er betegnet områderne for de stive lag med ledere 1,1a og 11,11a, der på sin side over hulvægmetalliseringerne 9 og 9a er forbundet med de fra det stive over det fleksible ind i det næste stive område for-25 løbende ledere 2 og 12. 7, 17 og 27 betegner fleksible lag af isoleringsmateriale, og 4 og 5 tillige med 14 og 15 forbindelseslagene, de såkaldte "prepregs". 10 og 20 udgør de før adskillelsen gennemgående folier, og 8 er loddemasker eller isoleringsfolier.

30 I det følgende beskrives som eksempel skematisk fremstillingen af en af stive og fleksible områder bestående kredsløbsplade med kredsløbsmønster i to planer.

7 148250 1. Tilskæring af de forskellige basismaterialer, nemlig: - et lag af ukacheret, stift bæremateriale, f.eks. et epoxyharpiks-fiberglasvæv, - to lag af en polyimidfolie, f.eks. 50y polyimid ensidigt 5 kacheret med 35y kobber, - to lag af forbindelsesfolier til pålaminering af de fleksible polyamidfolier med f.eks. en tykkelse af 25y. Forbindelsesfolien er udsparet i de fleksible områder.

Dette udføres f.eks. ved skæring efter skabelon eller 10 ved udstansning med et specialværktøj, - et lag af en polyimid-dækfolie ensidigt klæbebelagt til dækning af det fleksible ledermønster. Denne dækfolie er forsynet med udsparinger, der svarer til loddeøerne.

2. Udfræsning af de stive dele. I overgangszonen fra det flek- 15 sible til det stive område af kredsløbspladen indfræses en not. Da noten i passende valgt bredde fuldstændigt gennemtrænger det stive materiale i området for skillelinierne mellem stive og fleksible områder på den færdige kredsløbsplade, kan denne arbejdsgang udføres under 20 lamineringen, f.eks. efter tredie lag, på en CNC-fræser med flere spindler.

3. Rensning af overfladen med methylenchlorid.

4. Laminering i en lamineringspresse.

5. Hærdning i 3 timer ved 120°C.

25 6. Udboring af hulmønsteret, der skal gennempletteres.

4 7. Afgratning og trykvandsrensning.

8. Strømløs forkobring.

9. Fototryk med tosidigt ledermønster.

10. Elektrolytisk kobberplettering efter specifikation.

148250 8 11. Elektrolytisk Sn/Pb-plettering efter specifikation.

12. Fjernelse af fotolaget.

13. Ætsning.

14. Mellemkontrol.

5 15. Pålaminering af en fleksibel dækfolie på den fleksible ledermønsterside.

16. Hærdning i 3 timer ved 120°C.

17. Påtrykning af en loddemaske på loddesiden i de stive områder.

10 18. Konturfræsning. For at holde kredsløbspladen stabil til den senere bearbejdning ved bestykning og lodning bliver der i de stive områder uden for skillelinierne mellem fleksible og stive områder med ledere, der krydser skillelinierne, stående bro-områder, som fjernes i en 15 efterfølgende arbejdsgang.

19. Adskillelse af afstivningsfolien af polyimid med en kniv med begrænset snitdybde og fjernelse af de nu løse, stive lagdele i de fleksible områder.

20. Slutkontrol af den af fleksible og stive dele bestående 20 kredsløbsplade.

Claims (3)

148250 PATENTKRAV.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af kredsløbsplader med ledermønster eller -mønstre i et eller flere planer og med stive og fleksible områder ved dannelse af forbindelser 5 mellem stive og fleksible enkeltlag under udskæring eller anden fjernelse af midlertidige stive lag (3c i fig. 2) i de fleksible områder, idet de i de fleksible kredsløbsplade-områder fra begyndelsen værende dele af de stive lag fjernes i en senere arbejdsgang, kendetegnet ved, 10 a) at før der dannes forbindelse mellem stive og fleksible enkeltlag gennemskæres det eller de stive lag (3 i fig. 2) fuldstændigt ved skillelinien eller skillelinierne mellem stive og fleksible kredsløbspladeområder til dannelse af skillefuger (6,6a i fig. 2), 15 b) at den eller de ydersider, der ikke er dannet af fleksibelt lagmateriale (7), bedækkes og forbindes med en folie henholdsvis folier (10 i fig. 2), der i det mindste i overgangsområdet mellem stive og fleksible kredsløbsdele ikke har noget kredsløbsmønster (2), 20 c) at det eller de stive og fleksible lag tillige med folien eller folierne derpå forbindes til et laminat, og d) at folien eller folierne (10) på et senere tidspunkt opskæres langs skillelinien eller-linierne (6,6a).

2. Fremgangsåde ifølge krav 1, kendetegnet 25 ved, at indbyrdes rumligt adskilte kredsløbsdele (3a,3b), der skal være stive i den færdige kredsløbsplade, efter udsparing af skillelinierne (6,6a) mellem stive (3a,3b) og fleksible (3d) kredsløbsområder ved hjælp af bro-områder holdes forbundet med hinanden eller med stive hjælpeområder (3c), der 30 ikke findes i den færdige kredsløbsplade, og således positions-fikseres stift under fremstillingen og eventuel efterfølgende bearbejdning af kredsløbspladen, idet de nævnte bro-områder fjernes eller knækkes i en senere arbejdsgang.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendeteg-35 net ved, at de forskellige lag og den eller de ydre folier