AT398876B - Zwei- oder mehrlagige leiterplatte - Google Patents

Description

AT 398 876 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine zwei- oder mehrlagige Leiterplatte, die eine Trägerplatte und ein mit der Trägerplatte an einer Seite derselben verbundenes erstes Leiterbahnenmuster aufweist und bei der mit der Trägerplatte an der Seite des ersten Leiterbahnenmusters über eine aus einem Klebermaterial bestehende, in einem Preßvorgang unter Erwärmung und Druck mit der Trägerplatte verbundene Kleberschicht ein zweites Leiterbahnenmuster verbunden ist, wobei in der Kleberschicht mindestens ein Durchgang vorgesehen ist, der zu einem Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters führt und dessen Querschnittsfläche in Draufsicht auf die Leiterplatte zur Gänze innerhalb eines geschlossenen Flächenberei-ches des Lötabschnittes des ersten Leiterbahnenmusters liegt und an den ein Lötabschnitt des zweiten Leiterbahnenmusters heranreicht und über den der Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters mit dem Lötabschnitt des zweiten Leiterbahnenmusters mittels einer Lötverbindung elektrisch verbindbar ist, und bei der an der Seite des zweiten Leiterbahnenmusters eine Lötstoppschicht angebracht ist, wobei in der Lötstoppschicht korrespondierend zu dem Durchgang in der Kleberschicht ein weiterer Durchgang vorgesehen ist, innerhalb von dessen Querschnittsfläche in Draufsicht auf die Leiterplatte sowohl die Querschnittsfläche des Durchganges in der Kleberschicht als auch zumindest ein Teil eines geschlossenen Flächenbereiches des Lötabschnittes des zweiten Leiterbahnenmusters liegen und dessen Querschnittsfiäche von einer dieselbe durchquerenden Teilungslinie in zwei im wesentlichen gleiche Form und gleichen Flächeninhalt aufweisende Flächenbereiche teilbar ist.

Eine solche Leiterplatte gemäß der im ersten Absatz angeführten Gattung wurde als Ergebnis von Untersuchungen erhalten, die bei der Anmelderin im Zuge der Entwicklung einer solchen Leiterplatte durchgeführt wurden. Bei dieser Leiterplatte weist jeder weitere Durchgang in der Lötstoppschicht eine kreisförmige Querschnittsfläche auf, wobei der von einem solchen weiteren Durchgang umrandete Lötabschnitt des zweiten Leiterbahnenmusters eine kreisringförmige Querschnittsfläche aufweist, weshalb dieser üblicherweise als Lötauge bezeichnet wird, und der von dem Lötauge umrandete Durchgang in der Kleberschicht und der über diesen Durchgang für die Lötverbindung zugängliche Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen, weshalb letzterer üblicherweise als Lötland bezeichnet wird. Es hat sich gezeigt, daß kreisförmige Lötabschnitte und kreisringförmige Lötabschnitte aufgrund ihrer unterschiedlichen Form ein unterschiedliches Lötverhalten aufweisen, beispielsweise im Hinblick auf ein gleichmäßiges Verteilen von flüssigem und daher hohe Oberflächenspannungen aufweisenden Lötzinn über die gesamten Lötabschnitte. Außerdem hat sich gezeigt, daß die für eine Lötverbindung zur Verfügung stehenden Flächeninhalte der Lötländer und der Lötaugen zumeist unterschiedlich groß sind. Außerdem hat sich im Zuge von weiteren Untersuchungen von solchen Leiterplatten herausgestellt, daß beim Verbinden der Kleberschicht mit der Trägerplatte, was in einem Preßvorgang unter Erwärmung und Druck erfolgt, im Übergangsbereich zwischen einem kreisringförmigen Lötauge und dem von diesem Lötauge umrandeten Lötland die Kleberschicht infolge ihrer Erwärmung und Erweichung relativ häufig unterhalb des Lötauges von dem kreisringförmigen Lötauge in radialer Richtung zu dem Lötland hin austritt und daß auf diese Weise zwischen dem Lötauge und dem Lötland eine aus Klebermaterial bestehende kreisringförmige Lötbarriere entsteht, die die Tendenz hat, das flüssige Lötzinn zwischen dem Lötauge und dem Lötland zu teilen, was aufgrund der hohen Oberflächenspannungen des flüssigen Lötzinns, die einer solchen Teilung entgegenwirken, aber zur Folge hat, daß das Lötzinn sich jeweils nur an eine Seite bezüglich der Lötbarriere begibt. Aufgrund der ein unterschiedliches Lötverhalten bewirkenden ungleichen Formen und der unterschiedlich großen für eine Lötverbindung zur Verfügung stehenden Flächeninhalte der Lötaugen und der Lötländer sowie des gegebenenfalls zusätzlichen Vorliegens der durch das ausgetretene Klebermaterial gebildeten Lötbarriere kommt es relativ häufig dazu, daß bei einem Lötvorgang, beispielsweise bei einem üblichen industriellen Wellenlötvorgang, keine elektrisch leitenden Lötverbindungen zwischen den Lötaugen und den Lötländern entstehen, weil das noch flüssige Lötzinn stets zu jenem von den beiden elektrisch miteinander zu verbindenden, aber unterschiedliche Formen und unterschiedlich große Flächeninhalte aufweisenden und gegebenenfalls von einer Lötbarriere voneinander getrennten Lötabschnitten hingedrängt wird, der den größeren Flächeninhalt aufweist, so daß der andere Lötabschnitt mit dem kleineren Flächeninhalt von Lötzinn zwar benetzt wird, dies aber nur mit einem derart dünnen Lötzinnfilm, daß aufgrund einer vorhandenen Lötbarriere oder aufgrund eines geringfügigen Niveauunterschiedes zwischen den miteinander zu verbindenden Lötabschnitten keine elektrische Lötverbindung zwischen den Lötabschnitten, also den Lötaugen und den Lötländern, erhalten wird. Solche schlechten Lötverbindungen sind selbstverständlich unerwünscht und nachteilig, da sie zur Folge haben, daß entweder die Leiterplatte als unbrauchbar ausgeschieden werden muß, wenn die schlechten Lötverbindungen nicht gefunden werden können, oder die Leiterplatte nachträglich durch Nachlöten repariert werden muß, was nachteiligerweise einen zusätzlichen und teuren Aufwand darstellt.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die vorstehend angeführten Schwierigkeiten zu vermeiden und eine Leiterplatte der im ersten Absatz angeführten Gattung in der Weise verbessert auszubilden, daß 2

AT 398 876 B bei einem Lötvorgang stets eine einwandfreie Lötverbindung über einen Durchgang in der Kleberschicht zwischen einem Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters und einem Lötabschnitt des zweiten Leiterbahnenmusters erhalten wird. Hiefür ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Durchganges in der Kleberschicht und einer von den beiden an die Teilungslinie angrenzenden Flächenbereichen der Querschnittsfläche des weiteren Durchganges in der Lötstoppschicht im wesentlichen deckungsgleich liegen und daß der andere von den beiden an die Teilungslinie angrenzenden Flächenbereichen der Querschnittsfläche des weiteren Durchganges in der Lötstoppschicht zur Gänze innerhalb des geschlossenen Flächenbereiches des Lötabschnittes des zweiten Leiterbahnenmusters liegt. Hiedurch ist auf besonders einfache Weise erreicht, daß die für eine Lötverbindung zur Verfügung stehenden Flächeninhalte der elektrisch miteinander zu verbindenden Lötabschnitte des ersten und zweiten Leiterbahnenmusters praktisch genau gleich groß sind und weiters diese Lötabschnitte praktisch auch genau dieselbe Flächenform und damit gleiches Lötverhalten aufweisen, was zur Folge hat, daß stets eine einwandfreie Lötverbindung über einen Durchgang in der Kleberschicht zwischen einem Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters und einem Lötabschnitt des zweiten Leiterbahnenmusters erreichbar ist. Eine solche einwandfreie Lötverbindung ist auch für den Fall erhaltbar, daß zwischen den beiden Lötabschnitten eine durch Austritt des Klebermaterials der Kleberschicht gebildete, entlang der Teilungslinie durch die Querschnittsfläche des weiteren Durchganges in der Lötstoppschicht verlaufende Lötbarriere vorhanden ist, weil die Lötbarriere bei einem Lötvorgang das noch flüssige Lötzinn stets immer nur in zwei gleich große und gleich geformte Lötzinnbereiche teilen könnte, jedoch nicht in ungleich große und ungleich geformte Lötzinnbereiche, was bei der als Ergebnis der früheren Untersuchungen erhaltenen Leiterplatte den nachteiligen Effekt zur Folge hat, daß das gesamte Lötzinn zufolge seiner hohen Oberflächenspannung sich in den jeweils flächenmäßig größeren Lötabschnitt hineinbegibt. Da bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte bei einem Lötvorgang eine Trennung des flüssigen Lötzinns in nur zwei gleich große und gleich geformte Lötzinnbereiche möglich wäre, ist erreicht, daß das flüssige Lötzinn über die beiden miteinander zu verlötenden Lötabschnitte gleichmäßig verteilt bleibt und daß bei dem den Lötvorgang abschließenden Abkühlvorgang das gleichmäßig verteilte Lötzinn mit der gleichen Intensität in Richtung auf die gegebenenfalls vorhandene Lötbarriere hin wirkt, so daß im Zuge des Erstarrens des Lötzinns über die Lötbarriere hinweg eine einwandfreie Lötzinnverbindung erhalten wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte die Lötverbindungen zwischen den Lötabschnitten einfach und einwandfrei auf visuelle Weise überprüfbar sind, weil nur zu prüfen ist, ob eine über die Teilungslinie durch die Querschnittsfläche eines weiteren Durchganges in der Lötstoppschicht hindurchgehende Lötverbindung besteht.

Die Teilungslinie durch die Querschnittsfläche eines weiteren Durchganges kann einen S-förmigen Verlauf aufweisen. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Teilungslinie durch eine Gerade gebildet ist und der Durchgang in der Kleberschicht in Draufsicht auf die Leiterplatte eine mit der Geraden im wesentlichen deckungsgleich liegende geradlinige Begrenzung aufweist. Dies ist im Hinblick auf eine möglichst einfache Ausbildung des Durchganges durch die Kleberschicht vorteilhaft.

Der Durchgang in der Kleberschicht kann beispielsweise eine quadratförmige, rechteckförmige oder dreieckförmige Querschnittsfläche aufweisen, wobei dann der weitere Durchgang in der Lötstoppschicht dementsprechend eine rechteckförmige, quadratförmige oder rhombusförmige Querschnittsfläche aufweisen kann. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der weitere Durchgang in der Lötstoppschicht eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweist und der Durchgang in der Kleberschicht eine halbkreisförmige Querschnittsfläche aufweist. Eine solche Ausbildung hat sich im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Verteilung des zur Bildung einer Lötverbindung vorhandenen flüssigen Lötzinnes bei einem Lötvorgang als sehr vorteilhaft erwiesen.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn ein in Draufsicht auf die Leiterplatte von der Teilungslinie durch die Querschnittsfläche des weiteren Durchganges in der Lötstoppschicht durchsetztes Loch vorgesehen ist und das Loch durch den Lötabschnitt des zweiten Leiterbahnenmusters, die Kleberschicht, den Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters und die Trägerplatte hindurchgeht. Auf diese Weise ist mit absoluter Sicherheit gewährleistet, daß im Bereich des Loches, das durch den Lötabschnitt des zweiten Leiterbahnenmusters, die Kleberschicht, den Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters und die Trägerplatte hindurchgeht und das daher zwingend erst nach dem Preßvorgang zum Verbinden der Kleberschicht mit der Trägerplatte angebracht wurde, kein ausgetretenes Klebermaterial vorhanden ist, so daß in diesem Bereich mit absoluter Sicherheit überhaupt keine Lötbarriere vorliegt und folglich die Bildung einer einwandfreien Lötverbindung zwischen den beiden Lötabschnitten des ersten Leiterbahnenmusters und des zweiten Leiterbahnenmusters praktisch absolut sicher ist.

In diesem Zusammenhang hat sich weiters als vorteilhaft erwiesen, wenn das Loch bezüglich einer durch eine Gerade gebildeten Teilungslinie durch die Querschnittsfläche des weiteren Durchganges in der 3

AT 398 876 B Lötstoppschicht spiegelsymmetrisch liegt. Dies ist im Hinblick auf ein möglichst unproblematisches und einfaches Anbringen des Loches und insbesondere im Hinblick auf eine möglichst gleiche Form und einen möglichst gleich großen Flächeninhalt der elektrisch miteinander zu verbindenden Lötabschnitte des ersten Leiterbahnenmusters und des zweiten Leiterbahnenmusters vorteilhaft.

Weiters hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters, zu dem der Durchgang in der Kleberschicht führt, in seinem von dem Durchgang umrandeten Bereich gegenüber seinem von der Kleberschicht überdeckten Bereich zumindest partiell in Richtung zu dem zweiten Leiterbahnenmuster hin gewölbt ausgebildet ist. Auf diese Weise ist erreicht, daß die über eine Lötverbindung miteinander zu verbindenden Lötabschnitte des ersten und zweiten Leiterbahnenmusters zumindest größtenteils zusätzlich auch noch in demselben Niveaubereich liegen, was im Hinblick auf die Bildung einer einwandfreien Lötverbindung zwischen diesen beiden Lötabschnitten besonders vorteilhaft ist, weil die beiden Lötabschnitte von dem noch flüssigen Lötzinn gleich gut erreichbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vier in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt sein soll. Die Fig. 1 zeigt in einem Querschnitt einen Teil einer Trägerplatte einer erfindungsgemäßen zweilagigen Leiterplatte, wobei an der Trägerplatte ein erstes Leiterbahnenmuster angebracht ist. Die Fig.2 zeigt in einem Querschnitt einen Teil eines Laminates aus einer Kupferschicht und einer Kleberschicht, das bei der Herstellung der erfindungsgemäßen zweilagigen Leiterplatte verwendet wird. Die Fig.3 zeigt in einem Querschnitt einen Teil des Laminates gemäß Fig.2, wobei in dem Laminat halbkreisförmige Löcher als Durchgänge durch die Kupferschicht und die Kleberschicht angebracht sind. Die Fig.4 zeigt in einer Draufsicht den Teil des Laminates gemäß Fig.3. Die Fig.5 zeigt in einem Querschnitt den Teil der mit dem ersten Leiterbahnenmuster versehenen Trägerplatte gemäß Fig.1 und den Teil des auf die Trägerplatte an der Seite des ersten Leiterbahnenmusters aufgelegten, mit den halbkreisförmigen Durchgängen versehenen Laminates gemäß Fig.3, die übereinanderliegend in eine schematisch durch einen Pressentisch und einen Pressenbären angedeutete Presse eingelegt sind. Die Fig.6 zeigt in einem Querschnitt einen Teil eines nach einem Preßvorgang in der Presse erhaltenen Zwischenproduktes, wobei das mit den halbkreisförmigen Durchgängen versehene Laminat mit der Trägerplatte verbunden ist. Die Fig.7 zeigt in einem Querschnitt einen Teil eines aus dem Zwischenprodukt gemäß Fig.6 erhaltenen weiteren Zwischenproduktes, das ein aus der Kupferschicht des Laminates herausgebildetes zweites Leiterbahnenmuster aufweist. Die Fig.8 zeigt in einem Querschnitt einen Teil eines aus dem Zwischenprodukt gemäß Fig.7 erhaltenen weiteren Zwischenproduktes, bei dem an der mit dem zweiten Leiterbahnenmuster versehenen Seite eine Lötstopplackschicht vorgesehen ist, in der korrespondierend zu den halbkreisförmigen Durchgängen in dem Laminat weitere Durchgänge vorgesehen sind, die hiebei kreisförmig ausgebildet sind. Die Fig.9 zeigt in einem Querschnitt einen Teil einer aus dem Zwischenprodukt gemäß Fig.8 erhaltenen unbestückten zweilagigen Leiterplatte, bei der im Bereich der Durchgänge bzw. weiteren Durchgänge je ein die Trägerplatte durchsetzendes Loch vorgesehen ist. Die Fig.10 zeigt in einer Draufsicht den Teil der unbestückten Leiterplatte gemäß Fig.9. Die Fig.11 zeigt in einem Querschnitt einen Teil einer bestückten, also endgültig fertiggestellten zweilagigen Leiterplatte, wobei in den Durchgängen bzw. weiteren Durchgängen Lötverbindungen vorgesehen sind. Die Fig.12 zeigt auf analoge Weise wie die Fig.10 einen Teil einer unbestückten Leiterplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fig.13 zeigt analog wie die Figuren 10 und 12 einen Teil einer unbestückten Leiterplatte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fig.14 zeigt analog wie die Figuren 10, 12 und 13 einen Teil einer unbestückten Leiterplatte gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Darstellung in den Figuren 1 bis 14 ist in einem gegenüber der natürlichen Größe etwa zehnfach vergrößertem Maßstab vorgenommen, wobei aber die Schichtdicken in einem noch größeren Maßstab dargestellt sind, um eine möglichst hohe Deutlichkeit der Zeichnung zu erreichen.

Die Figuren 9, 10 und 11 zeigen einen Teil einer erfindungsgemäßen zweilagigen Leiterplatte 1, wobei in den Figuren 9 und 10 die Leiterplatte in ihrem unbestückten Zustand und in Fig.11 in ihrem bestückten und gelöteten, also endgültig fertiggestellten Zustand dargestellt ist. Anhand der Figuren 1 bis 11 werden nachfolgend die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung der Leiterplatte 1 gemäß den Figuren 9 bis 11 beschrieben.

Die Fig.1 zeigt einen Teil einer Trägerplatte 2 für die zweilagige Leiterplatte 1, die in ihrem endgültig fertiggestellten Zustand in Fig.11 teilweise dargestellt ist. Die Trägerplatte 2, die eine Dicke von etwa 1,6mm aufweist, besteht im wesentlichen aus einem Basismaterial, das durch ein Laminat aus mit Harz getränkten Papierlagen gebildet ist. Dieses Laminat weist an seiner Oberseite eine in Fig.1 und auch in den weiteren Figuren nicht dargestellte Kleberschicht auf, die zum Festhalten einer durchgehenden Kupferfolie an dem die Trägerplatte 2 bildenden Laminat dient. Aus dieser Kupferfolie, die eine Dicke von 35um aufweist, kann auf bekannte Weise mit einem sogenannten Subtraktiwerfahren, wie einem Siebdruckverfah- 4

AT 398 876 B ren oder einem Photoätzverfahren, ein erstes Leiterbahnenmuster 3 herausgebildet werden. Das Anbringen des ersten Leiterbahnenmusters 3 an einer hiebei dann kupferfolienlosen Trägerplatte 2 kann auch auf andere Weise erfolgen, beispielsweise mit einem sogenannten Additivverfahren. Von dem ersten Leiterbahnenmuster 3 sind in Fig.1 zwei kreisförmige Lötländer 4 und 5, von denen zwei in Fig.1 nicht sichtbare, jedoch in Fig.10 dargestellte Leiterbahnen 6 und 7 wegführen, sowie drei weitere Leiterbahnen 8, 9 und 10 dargestellt.

Die Fig.2 zeigt einen Teil eines Laminates 11 aus einer Kupferschicht 12 und einer Kleberschicht 13. Die Kupferschicht 12 ist dabei durch eine Kupferfolie gebildet, die eine Dicke von 35um aufweist. Unter einem Laminat ist hier ein aus mindestens zwei miteinander verbundenen Schichten bestehendes Produkt zu verstehen, bei dem das Verbinden der Schichten nicht durch einen Laminiervorgang erfolgen muß. sondern auch auf andere Weise erfolgen kann, beispielsweise durch Aufträgen eines Klebers auf die Leiterschicht. An der Unterseite der Kupferfolie 12 ist auf dieselbe die Kleberschicht 13 aufgebracht, die eine Dicke von etwa 40um aufweist. Die Kleberschicht kann aber auch eine Dicke zwischen 10um und 70wm aufweisen. Die Kleberschicht 13 besteht aus einem Klebermaterial, das in einem bestimmten Temperaturbereich eine höhere Härte aufweist als zumindest der an das erste Leiterbahnenmuster angrenzende Bereich der in Fig.1 dargestellten Trägerplatte 2, mit der die Kleberschicht 13 in einem Preßvorgang unter Erwärmung und Druck verbunden werden soll. Im vorliegenden Fall ist das Klebermaterial der Kleberschicht 13 durch einen Acrylatkleber gebildet, dessen Polymerisationsgrad so gewählt ist, daß er eine möglichst hohe Glasübergangstemperatur bzw. Erweichungstemperatur aufweist, also bei niedrigeren Temperaturen relativ hart ist.

Im Zuge der Herstellung der Leiterplatte 1 gemäß den Figuren 9 bis 11 wird das Laminat 11 gemäß Fig.2 mit Durchgängen 14 und 15 versehen, die auf einfache Weise in einem Stanzvorgang angebracht werden. Die Durchgänge 14 und 15 weisen im vorliegenden Fall eine halbkreisförmige Querschnittsfläche auf und gehen sowohl durch die Kupferschicht 12 als auch durch die Kleberschicht 13 hindurch. Die Lage der Durchgänge 14 und 15 ist so gewählt, daß in Draufsicht auf die Trägerplatte 2 die Zentren 4a und 5a der Lötländer 4 und 5 durch die geradlinigen Begrenzungen 16 und 17 der Durchgänge 14 und 15 hindurchgehen. Von dem mit den Durchgängen 14 und 15 versehenen Laminat 11 ist ein Teil in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Wie aus den Figuren 1, 3 und 4 ersichtlich ist, ist der Radius der halbkreisförmigen Durchgänge 14 und 15 etwas kleiner gewählt als der Radius der Lötländer 4 und 5.

In weiterer Folge wird bei der Herstellung der Leiterplatte 1 gemäß den Figuren 9 bis 11 das mit den Durchgängen 14 und 15 versehene Laminat 11 gemäß Fig.3 auf die Oberseite der mit dem ersten Leiterbahnenmuster 3 versehenen Trägerplatte 2 gemäß Fig.1 aufgelegt, und zwar in der Weise, daß die Zentren 4a und 5a der Lötländer 4 und 5 durch die geradlinigen Begrenzungen 16 und 17 der Durchgänge 14 und 15 hindurchgehen, wie dies in Fig.5 dargestellt ist. Der aus der Trägerplatte 2 samt dem ersten Leiterbahnenmuster 3 und dem Laminat 11 bestehende Stapel wird in eine Presse 18 eingelegt, von der schematisch ein Pressentisch 19 und ein Pressenbär 20 dargestellt sind. In der Presse 18 werden die Trägerplatte 2 und das Laminat 11 gegenüber einander genau positioniert, so daß die Querschnittsflächen der Durchgänge 14 und 15 zur Gänze innerhalb der geschlossenen Lötländer 4 und 5 liegen. In der Praxis werden zwischen dem Pressentisch 19 und der Unterseite der Trägerplatte 2 und zwischen dem Pressenbären 20 und der Oberseite der Kupferfolie 12 jeweils Papierlagen eingefügt, die aber in Fig.5 der. Einfachheit halber nicht dargestellt sind und die zum Ausgleich von Unebenheiten dienen und durch die gewährleistet ist, daß sowohl der Pressentisch 15 als auch der Pressenbär 16 satt auf die mit ihnen jeweils zusammenwirkenden Leiterplattenbereiche einwirken. In weiterer Folge werden der Pressenbär 20 und der Pressentisch 19 aufeinander zu bewegt und anschließend beheizt, um die Kleberschicht 13 in einem Preßvorgang unter Erwärmung und Druck mit der Trägerplatte 2 zu verbinden.

Bei dem Preßvorgang wird auf die zwischen dem Pressentisch 19 und dem Pressenbären 20 liegenden Leiterplattenteile ein maximaler Druck von etwa 100 bar ausgeübt, und es werden, wie bereits vorstehend erwähnt, sowohl der Pressentisch 19 als auch der Pressenbär 20 beheizt, wobei das Beheizen so lange erfolgt, bis eine maximale Arbeitstemperatur von etwa 150° Celsius erreicht ist. Auf diese Weise kommt es auch zu einer Erwärmung der Trägerplatte 2 sowie deren nicht dargestellter Kleberschicht und der Kupferschicht 12 sowie der mit dieser verbundenen Kieberschicht 13. Aufgrund der Tatsache, daß die Kleberschicht 13 aus einem Klebermaterial besteht, das in einem bestimmten Temperaturbereich eine höhere Härte aufweist als der an das erste Leiterbahnenmuster 3 angrenzende Bereich der Trägerplatte 2, wird im Zuge des Ablaufes des Preßvorganges das erste Leiterbahnenmuster 3 ausschließlich in seinem von der Kleberschicht 13 überdeckten Bereich von der während eines bestimmten Zeitbereiches innerhalb der Gesamtdauer des Preßvorganges gegenüber dem an das erste Leiterbahnenmuster 3 angrenzenden Bereich der Trägerplatte 2 noch härteren Kleberschicht 13 in die Trägerpiatte 2 hineingedrückt, so daß bei der fertiggestellten Leiterplatte 1 gemäß Fig.11 das erste Leiterbahnenmuster 3 in seinem von der 5

AT 398 876 B

Kleberschicht 13 überdeckten Bereich infolge des Preßvorganges von der Kleberschicht 13 in die Trägerplatte 2 vollständig hineingedrückt ist. Das vorerwähnte Hineindrücken erfolgt nur dort, wo das erste Leiterbahnenmuster 3 tatsächlich von der Kleberschicht 13 überdeckt ist. Deshalb ist in jenen Bereichen, in denen keine Kleberschicht 13 vorhanden ist, also an den Stellen der Durchgänge 14 und 15, das erste Leiterbahnenmuster 3 in die Trägerpiatte 2 nicht hineingedrückt, weshalb von den Lötländern 4 und 5 nur die von der Kleberschicht 13 überdeckten äußeren halbkreisringförmigen Abschnitte in die Trägerplatte 2 hineingedrückt sind, jedoch die zentral gelegenen halbkreisförmigen Abschnitte gegenüber diesen halbkreisringförmigen Abschnitten erhaben liegen. Während des Preßvorganges und infolge des hiebei aufgebrachten hohen Druckes und der erfolgenden hohen Erwärmung von sowohl der Trägerplatte 2 und auch der Kleberschicht 13 und aufgrund der hiebei als Freistellungen wirksamen Durchgänge 14 und 15 und der sich dadurch ergebenden unterschiedlichen Preßdruckverhältnisse zwischen der Trägerpiatte 2 und dem Bereich der Durchgänge 14 und 15 in dem Laminat 11 einerseits und dem übrigen Bereich des Laminates 11 andererseits werden die unterhalb der zentralen halbkreisförmigen Abschnitte der Lötländer 4 und 5 liegenden Bereiche der Trägerplatte 2 gegenüber den übrigen Bereichen der Trägerplatte 2 angehoben, was zur Folge hat, daß die zentralen halbkreisförmigen Abschnitte der Lötländer 4 und 5 praktisch bis in den Niveaubereich der Kupferfolie 12 angehoben bzw. hochgewölbt werden. Die gewölbt ausgebildeten Lötländer 4 und 5 sind im vorliegenden Fall im wesentlichen tellerförmig geformt; sie können aber auch eine kuppelförmige Ausbildung aufweisen. Nach Erreichen der gewünschten Arbeitstemperatur von etwa 150° Celsius wird diese für eine bestimmte Zeitspanne aufrechterhalten, wonach dann ein Abkühlen des Pressentisches 19 und des Pressenbären 20 erfolgt, währenddessen aber der Druck aufrechterhalten bleibt, um ein Verwerfen des Leiterplatten-Zwischenproduktes zu vermeiden. Durch den Preßvorgang wird zwischen der Kleberschicht 13 und der Trägerplatte 2 eine Klebeverbindung erhalten.

Das als Ergebnis nach Beendigung des Preßvorganges erhaltene Zwischenprodukt ist teilweise in Fig.6 dargestellt. Wie aus Fig.6 ersichtlich ist, ist das erste Leiterbahnenmuster 3 in seinem von der Kleberschicht 13 überdeckten Bereich infolge des Preßvorganges von der Kleberschicht 13 vollständig in die Trägerplatte 2 hineingedrückt. Die übrigen Bereiche des ersten Leiterbahnenmusters 3, also die unbedeckten Bereiche der Lötländer 4 und 5 sind zur der Kupferfoiie 12 hin gewölbt ausgebildet. Wie aus Fig.6 weiters ersichtlich ist, führen die halbkreisförmigen Durchgänge 14 und 15 zu den gewölbt ausgebildeten Bereichen der Lötländer 4 und 5, die hiebei Lötabschnitte des ersten Leiterbahnenmusters 3 bilden. Die Querschnittsflächen der halbkreisförmigen Durchgänge 14 und 15 liegen in Draufsicht auf die Leiterplatte zur Gänze innerhalb der geschlossen Fläche der Lötländer 4 und 5, wie dies aus Fig.6 und insbesondere aus Fig.10 ersichtlich ist.

Wie aus Fig.7 ersichtlich ist, wird in weiterer Folge bei der Herstellung der Leiterplatte 1 gemäß den Figuren 9 und 11 aus der Kupferschicht 12 ein zweites Leiterbahnenmuster 21 herausgearbeitet, was beispielsweise ebenfalls in einem Siebdruckverfahren oder auch in einem Photoätzverfahren erfolgen kann. Von dem zweiten Leiterbahnenmuster 21 sind in Fig.7 zwei Lötaugen 22 und 23, von denen zwei in Fig.7 nicht sichtbare, jedoch in Fig.10 dargestellte Leiterbahnen 24 und 25 wegführen, sowie vier weitere Leiterbahnen 26, 27, 28 und 29 dargestellt. Die LÖtaugen 22 und 23 weisen in diesem Fall eine kreisförmige Aussenbegrenzung auf und sind in ihrem Inneren mit einem halbkreisförmigen Augenbereich versehen, der durch die Durchgänge 14 und 15 gebildet ist. Die äußere kreisförmige Begrenzung der Lötaugen 22 und 23 liegt konzentrisch zu den Lötländern 4 und 5, wobei der äußere Durchmesser der Lötaugen 22 und 23 größer gewählt ist als der äußere Durchmesser der Lötländer 4 und 5. Die Lötaugen 22 und 23 reichen an die Durchgänge 14 und 15 heran und umranden diese zur Gänze. Die Lötaugen 22 und 23 bilden hiebei Lötabschnitte des zweiten Leiterbahnenmusters 21.

Es sei erwähnt, daß das in Fig.7 teilweise dargestellte Zwischenprodukt in ähnlicher Form auch auf andere Weise erhalten werden kann, nämlich dadurch, daß ein mit einer Kunststoffzwischenschicht zwischen der Kupferschicht und der Kleberschicht versehenes Laminat nicht nur mit Durchgängen versehen wird, sondern daß aus der Kupferschicht dieses Laminates bereits auch das zweite Leiterbahnenmuster herausgearbeitet wird und daß erst nachfolgend der dann das zweite Leiterbahnenmuster tragende Schichtaufbau aus der Kunststoffzwischenschicht und der Kleberschicht in einem Preßvorgang mit der Trägerplatte 2 verbunden wird.

In weiterer Folge wird bei der Herstellung der Leiterplatte 1 gemäß den Figuren 9 bis 11 das in Fig.7 teilweise dargestellte Zwischenprodukt an der Seite des zweiten Leiterbahnenmusters 21 mit einer Lötstopplackschicht 30 versehen, was ebenfalls in einer üblichen Technik erfolgt. Ein Teil des mit einer Lötstopplackschicht 30 versehenen Zwischenproduktes ist in Fig.8 dargestellt. Wie aus Fig.8 ersichtlich ist, sind in der Lötstopplackschicht 30 korrespondierend zu den Durchgängen 14 und 15 weitere Durchgänge 31 und 32 vorgesehen. Die weiteren Durchgänge 31 und 32 weisen in Draufsicht auf die Leiterplatte in diesem Fall eine kreisförmige Querschnittsfläche auf. Somit weisen die weiteren Durchgänge 31 und 32 6

AT 398 876 B eine Querschnittsfläche auf, die in Draufsicht auf die Leiterplatte in zwei bezüglich einer geradlinigen Teilungslinie, also einer Symmetrielinie 33 und 34, gleiche Form und gleichen Flächeninhalt aufweisende, spiegelsymmetrische Flächenbereiche teilbar ist. Die Zentren 31a und 32a der weiteren Durchgänge 31 und 32 in der Lötstopplackschicht 30 fallen mit den Zentren 4a und 5a der Lötländer 4 und 5 und mit den Zentren der Lötaugen 22 und 23 zusammen, wie dies aus Fig.8 ersichtlich ist. Der Radius der weiteren Durchgänge 31 und 32 in der Lötstopplackschicht 30 ist praktisch gleich groß wie der Radius der halbkreisförmigen Durchgänge 14 und 15 in der Kleberschicht 13 und in den Lötaugen 22 und 23 gewählt. Innerhalb von den Querschnittsflächen der weiteren Durchgänge 31 und 32 in der Lötstopplackschicht 30 liegen sowohl die Querschnittsfläche der Durchgänge 14 und 15 in der Kleberschicht 13 und in den Lötaugen 22 und 23 als auch zumindest ein Teil der geschlossenen Fläche der Lötaugen 22 und 23 des zweiten Leiterbahnenmusters 21.

Wie aus Fig.8 und insbesondere aus Fig.10 ersichtlich ist, liegen nunmehr die Querschnittsfläche jedes Durchganges 14 bzw. 15 in der Kleberschicht 13 und einer von den beiden an die Teilungslinie 33 und 34 angrenzenden spiegelsymmetrischen Flächenbereichen der Querschnittsfläche jedes weiteren Durchganges 31 bzw. 32 in der Lötstopplackschicht 30 deckungsgleich. Weiters liegt der andere von den beiden an die Trennungslinie 33 und 34 angrenzenden spiegelsymmetrischen Flächenbereichen der Querschnittsfläche jedes weiteren Durchganges 31 bzw. 32 in der Lötstopplackschicht 30 zur Gänze innerhalb des geschlossenen Flächenbereiches jedes Lötauges 22 bzw. 23 des zweiten Leiterbahnenmusters 21. Wie bereits erwähnt, weist hiebei jeder weitere Durchgang 31 bzw. 32 in der Lötstopplackschicht 30 eine kreisförmige Querschnittsfläche auf und weist jeder Durchgang 14 bzw. 15 in der Kleberschicht 13 eine halbkreisförmige Querschnittsfläche auf.

Das mit der Lötstopplackschicht 30 versehene Zwischenprodukt wird an der Seite der Lötstoppiack-schicht 30 mit einem in Fig.8 nicht dargestellten Schutzlack überdeckt, der die Eigenschaft hat, daß er bei einem nachfolgenden Lötvorgang aufgrund der hiebei erfolgenden Erhitzung flüssig wird und als Flußmittel beim Lötvorgang wirkt. Diese Schutzlackschicht erfüllt die Aufgabe, daß die vor einem nachfolgenden Lötvorgang freiliegenden Kupferzonen, wie die Lötaugen 22 und 23 und die Lötländer 4 und 5 vor Oxidation geschützt sind.

In weiterer Folge werden, wie dies aus Fig.9 ersichtlich ist, durch die Lötaugen 22 und 23, die Kleberschicht 13, die Lötländer 4 und 5 und die Trägerplatte 2 hindurchgehende Löcher 35 und 36 erzeugt, was auf einfache und billige Weise in einem Stanzvorgang, aber auch in einem Bohrvorgang erfolgen kann. Die Löcher 35 und 36 dienen als sogenannte Entgasungslöcher, die es ermöglichen, daß bei einem nachfolgenden Lötvorgang durch das dabei erfolgende Erhitzen entstehende Gase, was insbesondere infolge der Anwesenheit des Klebermaterials leicht möglich ist, durch die Trägerplatte 2 hindurch entweichen können. Zusätzlich können diese Löcher auch zur Aufnahme von Bauteilanschlüssen dienen.

In weiterer Folge wird die in den Figuren 9 und 10 zum Teil dargestellte, noch unbestückte Leiterplatte 1 mit Bauteilen bestückt, wobei übliche Bauteile mit Anschlußdrähten an der in Fig.9 unten liegenden Seite der Leiterplatte 1 zu liegen kommen und mit ihren Bauteilanschlüssen durch die hiefür vorgesehenen Löcher 36 hindurchgeführt sind, wobei dann die freien Enden der Bauteilanschlüsse oberhalb der in Fig.7 oben liegenden Oberseite der Leiterplatte 1 enden. Sogenannte SMD-Bauteile werden unmittelbar an der in Fig.9 oben liegenden Oberseite der Leiterplatte 1 gemäß den Figuren 9 und 10 angebracht, was in diesen Figuren aber nicht dargestellt ist.

In weiterer Folge wird zwischen je einem Lötauge 22 bzw. 23 einerseits und je einem Lötland 4 bzw. 5 andererseits eine gewünschte Lötverbindung hergestellt. Dies erfolgt nach der vorstehend erwähnten Bestückung vorzugsweise mit einem üblichen Wellenlötverfahren. Dies bietet den Vorteil, daß die Herstellung der gewünschten Lötverbindungen zwischen den Lötländern und den Lötaugen der beiden Leiterbahnenmuster ohne separate Maßnahmen durch den ohnehin erforderlichen und durchzuführenden Lötvorgang erfolgt, durch den das Verlöten der Bauteilanschlüsse mit den diesbezüglichen Leiterbahnenanschlüssen erfolgt.

In Fig.11 ist ein Teil der endgültig fertiggestellten bestückten Leiterplatte 1 dargestellt, wie sie nach einem vorerwähnten Wellenlötvorgang erhalten wird. Bei dieser Leiterplatte 1 sind die Lötaugen 22 und 23 und die Lötländer 4 und 5 je über eine aus Lötzinn gebildete Lötverbindung 37 und 38 miteinander verbunden, wobei die Lötverbindung 38 zusätzlich die Aufgabe erfüllt, einen Bauteiianschluß 39 eines nicht dargestellten Bauteiles galvanisch sowohl mit dem Lötauge 23 als auch mit dem Lötland 5 zu verbinden.

Bei der Leiterplatte gemäß Fig.11 stehen die Lötverbindungen jeweils mit gleich geformten und mit gleich großen Flächen der über sie verbundenen Lötaugen bzw. Lötländer in elektrischer Verbindung. Dadurch, daß die über die Lötverbindungen miteinander verbundenen Lötflächen im wesentlichen gleiche Formen und gleich große Flächeninhalte aufweisen und praktisch in demselben Niveaubereich liegen, ist auf sehr einfache Weise erreicht, daß diese Lötflächen praktisch stets das gleiche Lötverhalten aufweisen 7

Claims (6)

1. AT 398 876 B und daß daher stets einwandfreie Lötverbindungen erhalten werden. Das Erreichen solcher einwandfreier Lötverbindungen wird dabei noch durch die nach dem Preßvorgang zum Verbinden der Kleberschicht mit der Trägerplatte angebrachten Löcher unterstützt bzw. gefördert, weil durch diese Löcher auch für den Fall, daß durch einen Kleberaustritt bei dem Preßvorgang an sich eine Lötbarrierenbildung längs der Teilungslinie durch die weiteren Durchgänge in der Lötstopplackschicht erfolgt ist, diese Lötbarriere im Bereich der nach dem Preßvorgang angebrachten Löcher auf alle Fälle beseitigt ist, so daß mit Sicherheit im Bereich der Löcher je eine von einer Lötbarriere unbehinderte Lötverbindung erhalten wird. Bei der unbestückten Leiterplatte gemäß Fig.12 besteht der Unterschied gegenüber der unbestückten Leiterplatte gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel darin, daß anstelle von Lötaugen halbkreisförmige Lötländer 40 und 41 im zweiten Leiterbahnenmuster 21 vorgesehen sind, von denen Leiterbahnen 42 und 43 wegführen. Bei der unbestückten Leiterplatte gemäß Fig.13 weisen die weiteren Durchgänge 31 und 32 in der Lötstoplackschicht 30 eine quadratische Form auf. Dabei weisen die Lötländer 4 und 5 des ersten Leiterbahnenmusters 3 eine rechteckige Form auf. Das zweite Leiterbahnenmuster 21 weist zur Lötverbindung mit den rechteckigen Lötländern 4 und 5 des ersten Leiterbahnenmusters 21 ebenfalls rechteckige Lötländer 40 und 41 auf. Bei der unbestückten Leiterplatte gemäß Fig.14 sind die weiteren Durchgänge 31 und 32 in der Lötstoplackschicht 30 in einer gegenüber der Lage dieser weiteren Durchgänge bei der unbestückten Leiterplatte gemäß Fig.13 um 45° verdrehten Lage angeordnet. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird zur Herstellung der Leiterplatte ein trägerloses Laminat verwendet, das nur aus einer Kupferfolie und einer an der Kupferfolie angebrachten Kleberschicht besteht. Es kann aber auch ein Laminat mit einer Kunststoffträgerschicht verwendet werden, wobei bei einem solchen Laminat die Kunststoffträgerschicht an einer Seite mit einer Kupferschicht und an der anderen Seite mit einer Kleberschicht versehen ist. Ein solches Laminat hat den Vorteil einer höheren mechanischen Festigkeit, was manchmal erwünscht und vorteilhaft ist. Auch kann eine andere Trägerplatte mit einem anderen Aufbau als in den beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet werden. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Trägerplatte nur an einer Seite mit einem ersten Leiterbahnenmuster versehen, über dem sich ein zweites Leiterbahnenmuster befindet. Die Trägerplatte kann an ihrer zweiten Seite mit einem dritten Leiterbahnenmuster versehen sein, dessen Lötabschnitte mit Lötabschnitten eines vierten Leiterbahnenmusters verbunden sind, das mittels einer weiteren Kleberschicht an der Seite des dritten Leiterbahnenmusters mit der Trägerplatte verbunden ist. Patentansprüche 1. Zwei- oder mehrlagige Leiterplatte, die eine Trägerplatte und ein mit der Trägerplatte an einer Seite derselben verbundenes erstes Leiterbahnenmuster aufweist und bei der mit der Trägerplatte an der Seite des ersten Leiterbahnenmusters über eine aus einem Klebermaterial bestehende, in einem Preßvorgang unter Erwärmung und Druck mit der Trägerplatte verbundene Kleberschicht ein zweites Leiterbahnenmuster verbunden ist, wobei in der Kleberschicht mindestens ein Durchgang vorgesehen ist, der zu einem Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters führt und dessen Querschnittsfläche in Draufsicht auf die Leiterplatte zur Gänze innerhalb eines geschlossenen Flächenbereiches des Lötabschnittes des ersten Leiterbahnenmusters liegt und an den ein Lötabschnitt des zweiten Leiterbahnenmusters heranreicht und über den der Lötabschnitt des ersten Leiterbahnenmusters mit dem Lötabschnitt des zweiten Leiterbahnenmusters mittels einer Lötverbindung elektrisch verbindbar ist, und bei der an der Seite des zweiten Leiterbahnenmusters eine Lötstoppschicht angebracht ist, wobei in der Lötstoppschicht korrespondierend zu dem Durchgang in der Kleberschicht ein weiterer Durchgang vorgesehen ist, innerhalb von dessen Querschnittsfläche in Draufsicht auf die Leiterplatte sowohl die Querschnittsfläche des Durchganges in der Kleberschicht als auch zumindest ein Teil eines geschlossenen Flächenbereiches des Lötabschnittes des zweiten Leiterbahnenmusters liegen und dessen Querschnittsfläche von einer dieselbe durchquerenden Teilungslinie in zwei im wesentlichen gleiche Form und gleichen Flächeninhalt aufweisende Flächenbereiche teilbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Durchganges (14, 15) in der Kleberschicht (13) und einer von den beiden an die Teilungslinie (33, 34) angrenzenden Flächenbereichen der Querschnittsfläche des weiteren Durchganges (31, 32) in der Lötstoppschicht (30) im wesentlichen deckungsgleich liegen und daß der andere von den beiden an die Teilungslinie (33, 34) angrenzenden Flächenbereichen der Querschnittsfläche des weiteren Durchganges (31, 32) in der Lötstoppschicht (30) zur Gänze innerhalb des geschlossenen Fiächenbereiches des Lötabschnittes (22, 23) des zweiten Leiterbahnenmusters (21) liegt. 8 AT 398 876 B
2. 2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungslinie (33, 34) durch eine Gerade gebildet ist und daß der Durchgang (14, 15) in der Kleberschicht (13) in Draufsicht auf die Leiterplatte (1) eine mit der Geraden im wesentlichen deckungsgleich liegende geradlinige Begrenzung (16, 17) aufweist (Fig.10; 12; 13; 14).
3. 3. Leiterplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Durchgang (31, 32) in der Lötstoppschicht (30) eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweist und daß der Durchgang (14, 15) in der Kleberschicht (13) eine halbkreisförmige Querschnittsfläche aufweist (Fig.10; 12).
4. 4. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Draufsicht auf die Leiterplatte (1) von der Teilungslinie (33, 34) durch die Querschnittsfläche des weiteren Durchganges (31, 32) in der Lötstoppschicht (30) durchsetztes Loch (35, 36) vorgesehen ist und daß das Loch (35, 36) durch den Lötabschnitt (22, 23) des zweiten Leiterbahnenmusters (21), die Kleberschicht (13), den Lötabschnitt (4, 5) des ersten Leiterbahnenmusters (3) und die Trägerplatte (2) hindurchgeht (Fig.9,10,11; 12; 13; 14).
5. 5. Leiterplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (35, 36) bezüglich einer durch eine Gerade gebildeten Teilungslinie (33, 34) durch die Querschnittsfläche des weiteren Durchganges (31, 32) in der Lötstoppschicht (30) spiegelsymmetrisch liegt (Fig.10; 12; 13; 14).
6. 6. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötabschnitt (4,5) des ersten Leiterbahnenmusters (3), zu dem der Durchgang (14, 15) in der Kleberschicht (13) führt, in seinem von dem Durchgang (14, 15) umrandeten Bereich gegenüber seinem von der Kleberschicht (13) überdeckten Bereich zumindest partiell in Richtung zu dem zweiten Leiterbahnenmuster (21) hin gewölbt ausgebildet ist (Fig. 6, 7, 8, 9,11). Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 9