Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges für eine Leiterplatte, Halbzeug und Leiterplatte
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von Leiterplatten.
Die zunehmende Vielfalt elektronischer Baugruppen, die mit Hilfe von Leiterplatten geschaf- fen werden, stellt hohe Anforderungen an die Komplexität und Variabilität der verwendeten Leiterplatten. Es besteht zunehmend Bedarf für Leiterplatten, die Leiterbahnen mit unterschiedlichen Leiterbahnendicken aufweisen. Leiterbahnen mit sich unterscheidenden Leiterbahnendicken erweitern die Bestückungsmöglichkeiten der Leiterplatten.
Bei bekannten Verfahren wird zum Herstellen der unterschiedlichen Leiterbahndicken zu- sätzliches Leiterbahnmaterial auf einen Teil vorhandener Leiterbahnen, die ursprünglich eine einheitliche Dicke aufweisen, galvanisch aufgebracht. Bei dem Leiterbahnmaterial handelt es sich üblicherweise um Kupfer. Infolge des galvanischen Aufbringens des zusätzlichen Leiterbahnmaterials entstehen auf der zu bestückenden Oberfläche der Leiterplatte Unebenheiten, so daß die für die Bestückung gewünschte Planarität der Leiterplattenoberfläche verloren geht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs für Leiterplatten und einer Leiterplatte zu schaffen, welches (welche) das Ausbilden einer plana- ren Bestückungsoberfläche ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs für Leiterplatten mit Leiterbahnen unterschiedlicher Dicke gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Vorsehen eines Substrats mit einer Metallschicht; Ausdünnen der Metallschicht im Bereich einer Oberfläche auf einer Vorderseite der Metallschicht zum Ausbilden eines Teilbereichs für Leiterbahnen mit einer ersten Metallschichtdicke und eines anderen Teilbereichs für Leiterbahnen mit einer zweiten Metallschichtdicke, wobei die erste Me- tallschichtdicke kleiner als die zweite Metallschichtdicke ist; und Ausbilden einer im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche auf der Vorderseite des Substrats mit Hilfe des Aufbringens einer Isoliersubstratschicht auf der Metallschicht, welche den Teilbereich für Leiterbahnen mit der ersten Metallschichtdicke und den anderen Teilbereich für Leiterbahnen mit der zweiten Metallschichtdicke jeweils zumindest teilweise bedeckt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das so geschaffene Halbzeug zum Herstellen einer Leiterplatte verwendet.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Leiterplatte mit mehreren Leiterbahnen unterschiedlicher Dicke geschaffen, wobei eine Höhe der mehreren Leiterbahnen unter- schiedlicher Dicke, in welcher sich die mehreren Leiterbahnen oberhalb einer von einer Isoliersubstratschicht gebildeten, äußeren Oberfläche erstrecken, für alle der mehreren Leiterbahnen im wesentlichen gleich ist.
Ein wesentlicher Vorteil, welcher sich mit der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ergibt, besteht darin, daß ein Halbzeug hergestellt wird, daß einerseits Bereiche für Leiterbah- nen mit unterschiedlicher Dicke aufweist, andererseits jedoch über eine äußere Oberfläche verfügt, die beim Verwenden des Halbzeugs zum Herstellen einer Leiterplatte trotz der Schaffung von Leiterbahnen mit unterschiedlicher Dicke beim Strukturieren das Ausbilden einer planaren Bestückungsfläche ermöglicht. Dieses wird dadurch erreicht, daß auf die ausgedünnte und deshalb unebene Oberfläche auf der Vorderseite des verwendeten Substrats die Substratschicht aufgebracht wird. Die zur ausgedünnten Oberfläche entgegengesetzte Oberfläche der Metallschicht des Halbzeugs ist eben und steht für das Strukturieren der Leiterbahnen zur Verfügung. Die hierbei geschaffenen Bereiche für Leiterbalmstrukturen weisen oberhalb der Substratschicht des Halbzeugs eine gleiche Höhe auf, erstrecken sich jedoch mit unterschiedlichen Tiefen in die Substratschicht des Halbzeugs hinein, so daß Bereiche für Lei- terbahnstrukturen mit verschiedenen Dicken entstehen.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß Abschnitte der Oberfläche auf der Vorderseite der Metallschicht, welche durch die Isoliersubstratschicht bedeckt werden, vor dem Aufbringen der Isoliersubstratschicht zum Verbessern der Haftung der Isoliersubstratschicht oberflächenbehandelt werden. Hierdurch werden die Eigenschaften des Halb- zeugs, insbesondere eine ausreichende Festigkeit, für die weitere Verarbeitung verbessert.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, daß die Abschnitte der Oberfläche auf der Vorderseite der Metallschicht einer Behandlung zum Aufrauhen der Oberfläche ausgesetzt werden. Auf diese Weise wird die Haftung der Isoliersubstratschicht wirksam verbessert.
Ein zum Erzeugen von Leiterplatten bevorzugtes Halbzeug wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch gebildet, daß als Substrat mit der Metallschicht eine Metallfolie verwendet wird.
Um ein Halbzeug für eine Leiterplatte auf Kupferbasis herstellen zu können, kann bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Metallfolie eine Kupfer-Folie ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, daß die Isoliersubstratschicht ein formbares Material umfaßt, und das zum Ausbilden der im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche auf der Vorderseite des Substrats die das formbare Material umfassende Isolier- substratschicht mit dem Substrat verpreßt wird, so daß ein Teil des formbaren Materials in einen Raum oberhalb des anderen Teilbereichs mit der zweiten Metallschichtdicke gepreßt wird. Hierdurch ist es möglich, auch bei Halbzeugen, die eine Vielzahl von Teilbereichen mit verschiedenen Metallschichtdicken aufweisen, Oberflächen zu schaffen, die eine Verwendung des Halbzeugs zum Herstellen von Leiterplatten ermöglichen. Das formbare Material dringt hierbei in die Räume oberhalb der Teilbereiche mit der geringeren Metallschicht ein und füllt diese im wesentlichen vollständig aus, so daß das Halbzeug die Anforderungen hinsichtlich der mechanischen und elektrischen Eigenschaften für eine Leiterplatte erfüllt.
Bei einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung ist die Schaffung der im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche auf der Vorderseite des Substrats auf einfache Weise und mittels be- kannter Technologien dadurch ermöglicht, daß als Isoliersubstratschicht eine Klebefolie auf Basis eines mit unausgehärtetem Epoxidharz getränkten Glasgewebes verwendet wird.
Zum Verpressen der Isoliersubstratschicht mit dem Substrat wird zweckmäßig ein Preßmittel auf einer von dem Substrat abgewandten Seite der Isoliersubstratschicht angewendet, so daß die zum Ausbilden einer ausreichenden Haftung der Isoliersubstratschicht ausgeübt werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, daß die Metallschicht zum Ausdünnen im Bereich der Oberfläche auf der Vorderseite geätzt wird. Hierdurch ist es möglich, die übliche Ätztechnik in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung des Halbzeugs zu nutzen.
Beim Herstellen einer Leiterplatte unter Verwendung des Halbzeugs wird das Halbzeug zweckmäßig mit wenigstens einer weiteren Substratschicht verpreßt, wobei die im wesentlichen ebene äußere Oberfläche auf der Vorderseite des Substrats der wenigstens einen weiteren Substratschicht beim Verpressen zugewandt ist. Auf diese Weise steht die Rückseite des Substrats, welche planar ist, zum Strukturieren von Leiterbahnen zur Verfügung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1A eine schematische Darstellung eines Substrats mit einer Metallschicht von der Seite; Figur IB das Substrat nach Figur 1 A mit ausgedünnter Metallschicht;
Figur IC eine schematische Darstellung einer Substratschicht von der Seite;
Figur 1D eine schematische Darstellung eines Halbzeugs mit dem Substrat nach Figur
IB und aufgebrachter Substratschicht nach Figur IC von der Seite;
Figur 1E eine schematische Darstellung einer Leiterplatte auf Basis des Halbzeugs nach Figur 1D von der Seite;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Mehrlagenleiterplatte nach dem Verpressen unter Verwendung des Halbzeugs nach Figur 1D; und
Figur 3 die Mehrlagenleiterplatte nach Figur 2 nach dem Strukturieren von Leiterbahnen.
Die Figuren 1A und IB zeigen eine schematische Darstellung eines Substrats 1 mit einer Metallschicht 2 in einem Ausgangszustand und nach einem Ausdünnen der Metallschicht 2 in einer Seitenansicht. Bei dem Substrat 1 handelt es sich beispielsweise um eine Kupfer-Folie. Zum Ausdünnen wird die Metallschicht 2 im Bereich einer Oberfläche 3 auf einer Vorderseite 4 mittels Ätzens bearbeitet, so daß Teilbereiche 5 mit einer ersten Metallschichtdicke und Teilbereiche 6 mit einer zweiten Metallschichtdicke geschaffen werden, wobei die erste Metallschichtdicke geringer als die zweite Metallschichtdicke ist.
Das Substrat 1 mit der ausgedünnten Metallschicht 2 wird anschließend gemäß Figur 1D mit einer Isoliersubstratschicht 7 verbunden, die in Figur IC in einem Ausgangszustand gezeigt ist. Die Isoliersubstratschicht 7 wird auf die Oberfläche 2 auf der Vorderseite 4 der Metall- schicht 2 aufgepreßt. Die Isoliersubstratschicht 7, welche beispielsweise eine Klebefolie auf
Basis von mit unausgehärtetem Epoxidharz getränktem Glasgewebe („Prepregs") ist, wird beim Aufpressen verformt, so daß Räume 8 im Bereich der Teilbereiche 5 mit der ersten Schichtdicke ausgefüllt werden. Beim Verpressen werden das Substrat 1 und die Isoliersubstratschicht 7 mit Hilfe von Preßblechen 9, 10 zusammengedrückt, die auf einer Vorderseite 11 und einer Rückseite 12 aufgesetzt werden. Die Preßbleche 9, 10 werden nach dem Verpressen wieder entfernt. Die in Figur 1D zwischen den Preßblechen 9, 10 dargestellte Anordnung aus Isoliersubstratschicht 7 und Metallschicht 2 bildet ein Halbzeug 13 für die Leiterplattenherstellung mit Bereichen 14 für Leiterbahnen mit einer ersten Leiterbahndicke und Bereichen 15 für Leiterbahnen mit einer zweiten Leiterbahndicke, die von der ersten Leiter- bahndicke verschieden ist.
Das Halbzeug 13 wird für die Herstellung einer Leiterplatte 16 gemäß Figur 1E bearbeitet. Hierbei wird zum Ausbilden von Leiterbahnen 17, 18 unterschiedlicher Dicke die Metallschicht 2 strukturiert, beispielsweise mittels Ätzens. Die Höhe, mit der sich die Leiterbahnen 17, 18 über eine äußere, von der Isoliersubstratschicht 7 gebildete Oberfläche 19 der Leiter- platte 16 erheben, ist jedoch für die Leiterbahnen 17, 18 im wesentlichen gleich.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Leiterplatte 20 unter Verwendung des Halbzeugs 13 von der Seite. Die Leiterplatte 20 ist eine Mehrlagenleiterplatte, welche neben der Metallschicht 2 des Halbzeugs 13 weitere Leiterbahnschichten 21, 22 und 23 und weitere Substratschichten 24, 25 aufweist. Die Anordnung aus der Leiterbahnschicht 23 und der wei- teren Substratschicht 25 ist in gleicher Weise wie das Halbzeug 13 gebildet. Zum Herstellen der Leiterplatte 20 können bekannte Technologien genutzt werden, beispielsweise die Ten- ding-Technologie oder die Metall-Resist-Strip-Technik. Die in Figur 2 gezeigte Verwendung des Halbzeugs 30 für eine Mehrlagenleiterplatte ist beispielhaft. Das Halbzeug 13 kann für Leiterplatten beliebiger Art genutzt werden, die ein oder mehrere Leiterbahnschichten unter- schiedlicher Dicke umfassen.
Die Leiterplatte 20 wird zum Ausbilden von Leiterbahnen in der Metallschicht 2 strukturiert, beispielsweise mittels Ätzens, so daß Leiterbahiistrukturen gebildet werden wie dies in Figur 3 schematisch dargestellt ist. Es entstehen auf diese Weise Leiterbahnen 26, 27 mit unterschiedlicher Dicke. Die Höhe, mit der sich die Leiterbahnen 26, 27 über eine äußere, von der Isoliersubstratschicht 7 gebildete Oberfläche 28 der Leiterplatte 20 erheben, ist jedoch für die Leiterbahnen 26, 27 im wesentlichen gleich.- Auf diese Weise ist eine für die Bestückung der Leiterplatte 20 mit elektronischen Bauelementen geeignete planare Oberfläche 29 geschaffen.
Die Leiterbahnen 26, 27 sind in den Figuren 2 und 3 zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung vergrößert dargestellt, weisen bei üblichen Leiterplatten beispielsweise Dicken von etwa 18 μm bis 35 μm bzw. etwa 400 μm auf. Das beschriebene Verfahren ermöglicht das Ausbilden sehr feiner Leiterbahnstrukturen mit einer Leiterzugbreite von beispielsweise 120 μm.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.