CH639516A5

CH639516A5 - CIRCUIT BOARD ASSEMBLED WITH COMPONENTS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF.

Info

Publication number: CH639516A5
Application number: CH1025878A
Authority: CH
Inventors: Fritz Stahl
Original assignee: Kollmorgen Tech Corp
Priority date: 1978-02-28
Filing date: 1978-10-03
Publication date: 1983-11-15
Also published as: GB2026918B; NL7810034A; NL185051C; FR2418606A1; GB2026918A; NL185051B; FR2418606B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf bestückte Leiterplatten, der 35 im Gattungsteil des unabhängigen Patentanspruchs genannten Art und auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger Leiterplatten gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 5. The invention relates to assembled printed circuit boards of the type mentioned in the preamble of the independent claim and to a method for producing such printed circuit boards according to the preamble of independent claim 5.

Derartige Leiterplatten werden seit langer Zeit hergestellt 40 und verwendet. Zu ihrer Anfertigung geht man in der Regel von einer auf einer Plattenseite mit einer Kupferfolie kaschierten Isolierstoffplatte, beispielsweise eine Phenol- oder Epoxydharz-Pressstoffplatte, aus. Auf der kupferkaschierten Seite wird ein dem gewünschten Leitermuster entsprechender Mas-45 kendruck aus gegenüber Kupferätzmitteln resistentem Material aufgebracht, das Kupfer in den frei liegenden Bezirken weggeätzt und anschliessend die aufgedruckte Maskenschicht entfernt. Die derart auf einer Seite mit dem Leitermuster versehene Leiterplatte wird zur Aufnahme der 50 Bauteile-Anschlussdrähte an im Leiterzugmuster mit Lötaugen versehenen Stellen mit Lochungen versehen. Anschliessend wird die Leiterplatte mit den Bauelementen bestückt. Um eine Lötverbindung zwischen Bauelement-Anschlussdraht und Lötauge des zugehörigen Leiterzuges herzustellen, ist es erforder-55 lieh, die Bestückung so vorzunehmen, dass die Anschlussdrähte von der leiterzugfreien Plattenseite in die jeweils zugeordneten Löcher eingeführt und in einem Massenlötvor-gang durch Inkontaktbringen der die Leiterzüge tragenden Plattenseite mit einem Lötzinnbad, beispielsweise mittels einer bo Schlepplötbad- bzw. einer Lötwelleneinrichtung mit den Leiterzügen bzw. deren Lötaugen elektrisch und mechanisch verbunden werden. Such circuit boards have long been manufactured 40 and used. To manufacture them, it is generally assumed that an insulating material plate, for example a phenolic or epoxy resin pressed material plate, is laminated on one side of the plate with a copper foil. On the copper-clad side, a mask print made of material resistant to copper etchants, corresponding to the desired conductor pattern, is applied, the copper is etched away in the exposed areas and then the printed mask layer is removed. The printed circuit board provided with the conductor pattern on one side is provided with perforations to accommodate the 50 component connecting wires at locations provided with soldering eyes in the conductor pattern. The circuit board is then populated with the components. In order to establish a soldered connection between the component connecting wire and the soldering eye of the associated conductor track, it is necessary to carry out the assembly so that the connection wires are inserted from the board-free board side into the respectively assigned holes and in a mass soldering process by bringing the conductor tracks into contact load-bearing plate side with a solder bath, for example by means of a bo soldering solder bath or a soldering wave device with the conductor lines or their pads are electrically and mechanically connected.

Bei dem Lötvorgang wird nicht nur das Lötauge, sondern auch das ganze Leiterzugmuster mit Lötzinn überzogen. Dies 65 bedingt nicht nur einen funktionsmässig nutzlosen Mehrverbrauch an Lötzinn, sondern führt oft zur Lötbrückenbildung zwischen benachbarten Leiterzügen. Insbesondere mit der aus der Verkleinerung der Bauelemente resultierenden Notwen During the soldering process, not only the soldering eye, but also the entire conductor pattern is coated with solder. This not only results in a functionally useless additional consumption of solder, but often leads to the formation of solder bridges between adjacent conductor tracks. In particular with the necessities resulting from the downsizing of the components

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digkeit, die Leiterzugdichte zu erhöhen und damit die Abstände zwischen Leiterzügen bzw. diesen und den Lötaugen zu verringern, tritt bei ungeschützten Leiterzügen die Gefahr der Lotbrückenbildung und damit von Kurzschlüssen in vermehrtem Masse auf. Daher war es erforderlich, die Leiterzüge durch Aufdruck einer lötbeständigen Schutzschicht, der Lötmaske, abzudecken, die lediglich die Lötaugen frei lässt. Lötmasken werden entweder im Siebdruck oder, bei sogenannten Feinleiterplatten mit stark verringerten Abständen zwischen den Leiterzügen, im Lichtdruck aufgebracht. Sie erfüllen zwar ihren Zweck, führen aber zur Verteuerung und Komplizierung der Leiterplattenherstellung und zu erhöhtem Fertigungsaus-schuss. If the conductor tracks are unprotected, there is an increased risk of solder bridges forming and thus of short circuits to an increasing extent. It was therefore necessary to cover the conductor tracks by printing on a solder-resistant protective layer, the solder mask, which only leaves the solder eyes free. Soldering masks are applied either by screen printing or, in the case of so-called fine printed circuit boards with greatly reduced distances between the conductor lines, by light printing. Although they serve their purpose, they lead to an increase in the price and complication of the circuit board production and to an increased production scrap.

Ein weiterer, wesentliche Nachteil der vorstehend beschriebenen bestückten Leiterplatten ist das relativ häufige Auftreten von unzuverlässigen, sogenannten «kalten» Lötstellen. Hier wird eine aufwendige Kontrolle und Nachbearbeitung der bestückten Leiterplatten nach dem Lötvorgang erforderlich. Es hat sich gezeigt, dass trotz sorgfältiger Prüfung das Auftreten von Lötstellen-Defekten beim späteren Betrieb nicht mit Sicherheit vermieden werden kann. Zusätzlich neigen derartige Leiterplatten beim Bestückungsvorgang zum Beschädigen der Lötaugen. Another major disadvantage of the assembled printed circuit boards described above is the relatively frequent occurrence of unreliable, so-called “cold” solder joints. Here, a complex inspection and post-processing of the printed circuit boards after the soldering process is required. It has been shown that despite careful examination, the occurrence of solder joint defects cannot be avoided with certainty during later operation. In addition, such circuit boards tend to damage the pads during the assembly process.

Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Verbesserung der Lötstellenqualität von Leiterplatten auszugehen, die ein auf einer Plattenseite angebrachtes Leiterzugmuster aufweisen und deren Lochungen zur Aufnahme der Bauteile-Anschlussdrähte eine Lochungswand besitzen, die mit einer Metallschicht versehen ist, die mit den jeweils zugehörigen Leiterzügen elektrisch und mechanisch verbunden ist. Geht man von einseitig kupferkaschiertem Pressschichtstoff aus, so werden beispielsweise nach bekannten Verfahren die Lochungswände mittels stromloser Metallisierung allein oder zusammen mit galvanischer Metallabscheidung mit einer Metallschicht versehen. Dies führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Lötstellenqualität, da nunmehr beim Lötvorgang nicht nur eine Verbindung zwischen Lötauge und Anschlussdraht des Bauteiles hergestellt, sondern gleichzeitig der Zwischenraum zwischen Anschlussdraht und Metallschicht mit dem Lot ausgefüllt wird. It has already been proposed to improve the quality of the solder joints from circuit boards which have a conductor pattern attached to one side of the board and whose perforations for receiving the component connecting wires have a perforation wall which is provided with a metal layer which is electrically and mechanically connected to the associated conductor tracks connected is. If one assumes copper-laminated pressed laminate on one side, then, for example, the perforated walls are provided with a metal layer using electroless metallization alone or together with galvanic metal deposition according to known methods. This leads to a significant improvement in the quality of the soldered joints, since now, during the soldering process, not only is a connection made between the soldering eye and the connecting wire of the component, but at the same time the gap between the connecting wire and the metal layer is filled with the solder.

Derartige Leiterplatten weisen jedoch gleichzeitig eine wesentlich verstärkte Tendenz zur Lotbrückenbildung auf, so dass das Anbringen einer Lötmaske mit deren zusätzlichen Kosten und verfahrenstechnischen Nachteilen erforderlich ist. Die notwendige, genaue Orientierung der aufgebrachten Lötmasken zum Leiterzug- und Lochmuster stellt hohe Anforderungen an den Vorgang zum Aufbringen der Lötmaske, da sichergestellt werden muss, dass einerseits alle Lötaugen und Lochungswände vollkommen frei von Maskenmaterial bleiben, andererseits aber alle Leiterzüge vollkommen und zuverlässig abgedeckt sind. Gelingt dies nicht, so tritt einerseits eine bis zur Unbrauchbarkeit führende Verschlechterung der Lötverbindung auf, während andererseits die Brückenbildung nicht verhindert wird. Such printed circuit boards, however, at the same time have a significantly increased tendency to form solder bridges, so that the attachment of a solder mask with its additional costs and procedural disadvantages is necessary. The necessary, precise orientation of the solder masks applied to the conductor pattern and hole pattern places high demands on the process for applying the solder mask, since it must be ensured that on the one hand all soldering eyes and perforation walls remain completely free of mask material, but on the other hand that all conductor paths are completely and reliably covered . If this is unsuccessful, the solder joint deteriorates to the point of being unusable, while on the other hand bridging is not prevented.

Um diesen ausschussträchtigen und relativ kostspieligen Vorgang zu vermeiden, wurde auch bereits vorgeschlagen, das Leiterzugmuster völlig mit einer Lötmaskenschicht zu überziehen, vgl. DB PS 2014104. Mit diesem Vorschlag wird zwar die Schwierigkeit der genauen Ausrichtung des Maskenbildes zum Leiterzugmuster vermieden. Da die Maske jedoch vor dem Herstellen der Lochungen aufgebracht wird, ist ein aufwendiger Metallisierungsprozess erforderlich, um sicherzustellen, dass die Dicke der Maskenschicht überbrückt und ein mechanisch und elektrisch sicherer Kontakt zu jeweils der Metallschicht zugeordneten Leiterzug hergestellt wird, der auch unter Temperatur- und mechanischen Belastungen voll erhalten bleiben muss. Zur Verbesserung des Lötverhaltens und als Kompensation dafür, dass der Bauelement-Anschlussdraht wegen Wegfalls eines Lötauges nur noch mit der Stirnfläche des Leiterzuges und der Metallschicht verbunden ist, werden besondere Metallisierungsverfahren notwendig, die so beschafffen sind, dass im Verlauf des Metallisierungsvorganges Ersatz-Lötaugen auf der Lötmaskenschichtoberfläche ausgebildet werden. Abgesehen davon, dass solche Verfahren und die zugehörigen Bäder schwierig zu steuern sind, können derartige Leiterplatten weder vor noch nach dem Bestücken in für den praktischen Betrieb geeigneter Weise auf ihre Funktionstüchtigkeit geprüft werden. In order to avoid this expensive and relatively expensive process, it has already been proposed to completely coat the conductor pattern with a solder mask layer, cf. DB PS 2014104. This proposal avoids the difficulty of precisely aligning the mask image with the conductor pattern. However, since the mask is applied before the perforations are made, a complex metallization process is required to ensure that the thickness of the mask layer is bridged and a mechanically and electrically safe contact is made with the conductor strip associated with the metal layer, even under temperature and mechanical conditions Loads must be fully preserved. In order to improve the soldering behavior and to compensate for the fact that the component connecting wire is only connected to the end face of the conductor track and the metal layer due to the elimination of a soldering eye, special metallization processes are necessary which are designed in such a way that replacement solder eyes appear during the metallization process of the solder mask layer surface are formed. Apart from the fact that such methods and the associated baths are difficult to control, such functional boards cannot be tested for their functionality either before or after they are fitted in a manner suitable for practical operation.

Mit dem schnellen Vordringen von Kleinstbauelementen und damit der Notwendigkeit hoher Leiterdichte auf den Leiterplatten bot sich zunächst der Weg der Bestückung von Leiterplatten an, die auf beiden Seiten Leiterzüge tragen und deren Lochungen mit einer Metallschicht versehen sind, wobei wiederum die mit dem Lot in Verbindung kommende Seite mit einer Lötmaske versehen werden muss, um so eine Lotbrük-kenbildung zu vermeiden. Derartige bestückte Leiterplatten weisen eine hervorragende Lötstellenqualität auf, sind jedoch aufwendig in ihrer Herstellung und somit kostspielig. With the rapid advance of small components and thus the need for high conductor density on the printed circuit boards, the first option was to populate printed circuit boards that have conductor tracks on both sides and whose perforations are provided with a metal layer, the one that comes into contact with the solder Side must be provided with a solder mask in order to avoid solder bridging. Such printed circuit boards have an excellent solder joint quality, but are complex to manufacture and therefore expensive.

Die mit der Feinleiterplattentechnik möglich gewordene hohe, auf einer Leiterplattenseite unterbringbare Leiterzugdichte, würde es in einer Vielzahl von Fällen, insbesondere beispielsweise im Rundfunk- und Fernsehsektor, gestatten, mit auf nur einer Leiterplattenseite unterbringbaren Leiterzügen trotz Kleinstbauteilen auszukommen. Werden jedoch derartige einseitig mit einem Leiterzugmuster versehene Platten mit ihren zwangsläufig geringen Abständen zwischen den Leiterzügen und diesen und den Lötaugen massengelötet, so steht deren weiterer Verwendung als schwerwiegender Nachteil die starke Tendenz zur Lotbrückenbildung, verbunden mit unzureichender Lötstellenqualität, entgegen. Letzteres kann in bekannter Weise durch Verwenden von Lochungen mit metallisierten Wandungen vermieden werden, was jedoch zu einer noch verstärkten Neigung zur Lotbrückenbildung führt und damit das Aufbringen von Lötmasken praktisch unvermeidbar macht. Deren Herstellung ist jedoch bei Feinleiterplatten im Hinblick auf Genauigkeit der Ausrichtung einerseits und der Schärfe der Konturen andererseits kostspielig und schwierig und damit für zahlreiche Anwendungsbereiche aus wirtschaftlichen Gründen ausgeschlossen. The high conductor path density made possible by fine circuit board technology, which can be accommodated on one side of the circuit board, would make it possible in a large number of cases, in particular, for example, in the radio and television sector, to make do with conductor lines which can be accommodated on only one side of the circuit board, despite the smallest components. However, if such plates provided with a conductor pattern on one side and their inevitably small distances between the conductor lines and these and the soldering eyes are mass-soldered, their further use as a serious disadvantage is opposed by the strong tendency to form solder bridges, combined with inadequate solder joint quality. The latter can be avoided in a known manner by using perforations with metallized walls, but this leads to an even greater tendency to form solder bridges and thus makes the application of solder masks practically unavoidable. However, the production of fine circuit boards is costly and difficult with regard to the accuracy of the alignment on the one hand and the sharpness of the contours on the other hand and is therefore ruled out for numerous application areas for economic reasons.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und in einfacher und wirtschaftlicher Weise Leiterplatten vorzugeben, die frei von Lotbrücken beziehungsweise sonstiger Schlussbildung sind und Lötstellen von ausgezeichneter Qualität aufweisen. The present invention is therefore based on the object to remedy this situation and to specify in a simple and economical manner printed circuit boards which are free from solder bridges or other closure formation and have solder joints of excellent quality.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einer Leiterplatte durch die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht. This object is achieved according to the invention in the case of a printed circuit board by the features specified in the characterizing part of independent patent claim 1.

Das Verfahren kennzeichnet sich durch die Merkmale im unabhängigen Patentanspruch 5. The method is characterized by the features in independent claim 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Advantageous refinements result from the dependent claims.

Im folgenden werden Verfahren zur Herstellung der erfin-dungsgemässen, bestückten Leiterplatten beispielhaft beschrieben. In the following, methods for producing the assembled printed circuit boards according to the invention are described by way of example.

Beispiel 1 example 1

Eine Basisplatte aus einem Phenolpapier-Schichtpressstoff ist auf einer Seite mit einer Haftvermittlerschicht versehen. Nach dem Herstellen der für die Anschlüsse der Bauelemente bestimmten Lochungen wird die Platte in bekannter Weise für die stromlose Metallabscheidung vorbereitet und beispielsweise mit einer Lösung eines Zinn-Palladium-Chlorid-Komplexes katalytisch sensibilisiert, um in einem ohne äussere Stromzufuhr arbeitenden Metallisierungsbad die Haftvermittlerschicht ebenso wie die Lochwandungen mit einer dünnen, A base plate made of a phenolic paper laminate is provided with an adhesive layer on one side. After producing the perforations intended for the connections of the components, the plate is prepared in a known manner for electroless metal deposition and, for example, catalytically sensitized with a solution of a tin-palladium-chloride complex in order to apply the adhesion promoter layer in a metallization bath without external power supply, as well the perforated walls with a thin,

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vorzugsweise 1 bis 6 ja. starken Metallschicht, vorzugsweise einer duktilen Kupferschicht, zu versehen. Etwa vorhandene, lose haftende Metallabscheidungen auf der nicht im Haftvermittler beschichteten Seite der Platte werden durch Bürsten oder in anderer, geeigneter Weise entfernt. preferably 1 to 6 yes. strong metal layer, preferably a ductile copper layer. Any loosely adhering metal deposits on the side of the plate which is not coated in the adhesion promoter are removed by brushing or in another suitable manner.

Anschliessend wird das Negativ des gewünschten Leiterzugmusters in Maskenform vermittels Sieb- oder Lichtdruck oder eines anderen bekannten Verfahrens aufgebracht, um anschliessend die Leiterzüge zugleich mit der Lochwandmetallisierung durch galvanische Metallabscheidung in der gewünschten Dicke aufzubauen. Vorzugsweise wird hierzu eine Kupferschicht von 20 bis 40 u abgeschieden. Anstelle galvanischer Metallabscheidung kann in gleicher Weise der Aufbau der Leiterzüge ebenso wie die Lochwandmetallisierung vermittels stromloser Metallabscheidung, vorzugsweise Abscheiden einer duktilen Kupferschicht entsprechender Dicke, erzielt werden. The negative of the desired conductor pattern is then applied in mask form by means of screen or light printing or another known method, in order to subsequently build up the conductor paths in the desired thickness at the same time as the perforated wall metallization by means of galvanic metal deposition. For this purpose, a copper layer of 20 to 40 μ is preferably deposited. Instead of galvanic metal deposition, the construction of the conductor tracks as well as the perforated wall metallization can be achieved in the same way by means of electroless metal deposition, preferably deposition of a ductile copper layer of appropriate thickness.

Anschliessend wird die Maskenschicht entfernt und die dadurch freiliegende dünne, stromlos aufgebrachte Metallschicht zwischen den Leiterzügen in bekannter Weise entfernt. Dies gelingt beispielsweise in einfacher Form durch Einwirkung eines Ätzmittels für einen Zeitraum, der ausreicht, um die dünne Metallschicht restlos zu entfernen, ohne dass gleichzeitig die Dicke der Leiterzüge in unzulässiger Weise verringert wird. The mask layer is then removed and the thin, electrolessly applied metal layer that is exposed as a result between the conductor tracks is removed in a known manner. This is achieved, for example, in a simple form by the action of an etchant for a period of time sufficient to remove the thin metal layer completely, without at the same time reducing the thickness of the conductor tracks in an impermissible manner.

Die in bekannter Weise durch Umrissstanzen und andere Arbeitsgänge fertiggestellte Platte wird sodann von der die Leiterzüge des Leiterzugsmusters tragenden Plattenseite her vermittels automatischer Bestückungseinrichtungen oder von Hand mit den Bauelementen bestückt, so dass die Anschlussdrähte der Bauelemente zumindest geringfügig über die Ebene der Lochränder auf der von Leiterzügen freien Plattenseite hinausreichen. Die so vorbereitete Platte wird vorzugsweise einem Massenlötvorgang, beispielsweise einer Tauchschlepp-Lötvorrichtung, unterzogen. Die in das Lötmetallbad reichenden Anschlussdrahtenden der Bauelemente bewirken den für den einwandfreien Wärmetransport notwendigen Kontakt mit dem heissen Lot, so dass dieses zwischen Anschlussdraht und dem Metallbelag der Lochwandung aufsteigt, den Zwischenraum zwischen beiden ausfüllt und vorzugsweise auf der zugeordneten Leiterzugoberfläche auf der gegenüberliegenden Plattenseite in lötaugenähnlichen Bereichen geringer Ausdehnung einen Lotbelag bildet. The plate, which is finished in a known manner by means of punching and other operations, is then fitted with the components from the side of the plate carrying the conductor tracks of the conductor pattern using automatic assembly devices or by hand, so that the connecting wires of the components are at least slightly above the level of the hole edges on the conductor tracks extend the free side of the plate. The plate prepared in this way is preferably subjected to a bulk soldering process, for example an immersion drag soldering device. The connecting wire ends of the components reaching into the solder bath cause the contact with the hot solder necessary for proper heat transfer, so that it rises between the connecting wire and the metal coating of the hole wall, fills the space between the two, and preferably on the assigned conductor surface on the opposite side of the board in solder-like form Areas of small expansion forms a solder coating.

Die so hergestellten Lötverbindungen sind von ausserge-wöhnlicher Zuverlässigkeit, so dass sich der Aufwand für Lötstellenkontrolle bzw. Nacharbeit erübrigt oder zumindest weitgehend verringert und gleichzeitig die Ausschussmengen drastisch herabgesetzt werden. Die erzielte hohe mechanische Festigkeit der Lötverbindungen bewirkt grosse Betriebssicherheit der erfindungsgemässen, bestückten Leiterplatten selbst unter ungünstigen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise unter Belastung durch Vibration. The solder connections produced in this way are of exceptional reliability, so that the effort for checking the soldering points or rework is unnecessary or at least largely reduced and at the same time the rejects are drastically reduced. The achieved high mechanical strength of the soldered connections brings about great operational reliability of the assembled printed circuit boards according to the invention even under unfavorable operating conditions, such as, for example, under vibration.

Diese Platten werden paarweise so der galvanischen oder stromlosen Metallabscheidung zum Aufbau der Leiterzüge und der Metallschicht auf der Lochungswand unterzogen, These plates are subjected to galvanic or electroless metal deposition in pairs to build up the conductor tracks and the metal layer on the perforated wall,

dass die nicht mit Leiterzügen zu versehenden Seiten von jeweils zwei Platten aufeinander gelegt bzw. einander zugekehrt in die Metallisierungsbadlösung gebracht werden. that the sides not to be provided with conductor tracks are placed on top of each other by two plates or brought into the metallization bath solution facing each other.

Beispiel 2 Example 2

Es wird von einem Material für die Basisplatte ausgegangen, das - ebenso wie die auf einer Seite desselben angebrachte Haftvermittlerschicht - einen Stoff enthält, der auf die stromlose Metallabscheidung katalytisch wirkt, so dass sich bei der Bearbeitung nach Beispiel 1 der Katalysierungsschritt erübrigt und so eine weitere Vereinfachung des Herstellvorgang erzielt wird. It is assumed that a material for the base plate, which - like the adhesion promoter layer attached to one side of it - contains a substance that has a catalytic effect on the electroless metal deposition, so that the catalyzing step is unnecessary in the processing according to Example 1 and thus a further step Simplification of the manufacturing process is achieved.

Beispiel 3 Example 3

Als Ausgangsmaterial für die Basisplatte dient ein Epoxydharzpressstoff, der ebenso wie die auf einer Seite aufgebrachte Haftvermittlerschicht einen Stoff enthält, der katalytisch auf die stromlose Metallabscheidung wirkt. Nach dem Herstellen des Lochmusters wird das Negativ des gewünschten Leiterzugmusters, beispielsweise im Lichtdruckverfahren angebracht. Die Platte wird sodann, nach entsprechender Vorbehandlung der Haftvermittlerschicht in einem Oxydationsmittel zum Herstellen einer mikroporösen Oberfläche, in ein stromlos duktiles Kupfer abscheidendes Bad gebracht und dort für einen Zeitraum belassen, der ausreicht, um die Leiterzüge und die Metallschicht in der gewünschten Dicke aufzubauen. Je nach Wahl des Maskenmaterials wird die Maskenschicht nach Beendigung der Metallabscheidung entweder entfernt oder aber, vorzugsweise, auf der Platte belassen. Anschliessend wird die Rückseite mit dem gewünschten Informationsaufdruck versehen. Sodann wird von der die Leiterzüge tragenden Seite her die Bestückung mit den Bauelementen vorgenommen, um anschliessend die Lötverbindungen nach einem der bekannten Massenlötverfahren von der von Leiterzügen freien Seite her herzustellen. An epoxy resin molding material is used as the starting material for the base plate, which, like the adhesive layer applied to one side, contains a material that has a catalytic effect on the electroless metal deposition. After the hole pattern has been produced, the negative of the desired conductor pattern is applied, for example in the light printing process. The plate is then, after appropriate pretreatment of the adhesion promoter layer in an oxidizing agent to produce a microporous surface, placed in an electroless ductile copper-depositing bath and left there for a period sufficient to build up the conductor tracks and the metal layer in the desired thickness. Depending on the choice of mask material, the mask layer is either removed after the metal deposition has ended or, preferably, left on the plate. The back is then printed with the desired information. The components with the components are then carried out from the side carrying the conductor tracks, in order to subsequently produce the soldered connections by one of the known mass soldering processes from the side free of conductor tracks.

Erfindungsgemäss bestückte Leiterplatten können auch von einseitig kupferkaschiertem Material ausgehend angefertigt werden. Printed circuit boards equipped according to the invention can also be produced starting from one-sided copper-clad material.

Beispiel 4 Example 4

Eine Epoxydharzpapier-Schichtpressstoffplatte, die einseitig mit einer Kupferfolie kaschiert ist, wird zunächst mit dem Lochmuster versehen. Anschliessend wird in bekannter Weise, beispielsweise durch Einbringen in eine Badlösung eines Zinn-Palladium-Chlorid-Komplexes für die stromlose Kupfer-abscheidung katalysiert und eine dünne Kupferschicht stromlos abgeschieden. Dann wird eine dünne, stromlos abgeschiedene Kupferleitschicht aufgebracht und die Oberfläche mit dem Negativ des gewünschten Leiterzugmusters bedruckt, um so eine galvanikfeste Maskenschicht herzustellen. Sodann wird zunächst eine Kupferschicht gewünschter Dicke aufgebracht und anschliessend die Maskenschicht entfernt. An epoxy resin paper laminate, which is laminated on one side with a copper foil, is first provided with the hole pattern. The catalyst is then catalyzed in a known manner, for example by introducing it into a bath solution of a tin-palladium chloride complex, for electroless copper deposition and a thin copper layer is electrolessly deposited. A thin, electrolessly deposited copper conductive layer is then applied and the surface printed with the negative of the desired conductor pattern in order to produce a galvanic-resistant mask layer. Then a copper layer of the desired thickness is first applied and then the mask layer is removed.

Nunmehr wird ein lichtempfindlicher Film aufgebracht und durch eine Vorlage belichtet und entwickelt. Dann werden die gewünschten Leiterzüge ebenso wie die Öffnungen der Lochungen abgedeckt, während die nicht für die Leiterzüge bestimmte Kupferfläche frei liegt. Schliesslich wird durch Sprühätzen von der die Kupferschicht tragenden Seite her das offenliegende Kupfer zwischen den Leiterzügen entfernt und abschliessend die aus dem entwickelten lichtempfindlichen Film bestehende Maskenschicht abgelöst. Nach der Fertigstellung der Leiterplatte in bekannter Weise wird diese von der die Leiterzüge des Leitermusters tragenden Seite her mit den Bauelementen bestückt, wobei die Anschlussdrähte der Bauelemente zumindest geringfügig über die Lochränder auf der von Leiterzügen freien Seite der Platte herausragen. Anschliessend werden, wie zuvor beschrieben, die Lötverbindungen von der von Leiterzügen des Leitermusters freien Seite aus hergestellt. Now a photosensitive film is applied and exposed and developed through a template. Then the desired conductor tracks as well as the openings of the perforations are covered, while the copper surface not intended for the conductor tracks is exposed. Finally, the exposed copper between the conductor tracks is removed from the side carrying the copper layer by spray etching, and finally the mask layer consisting of the developed light-sensitive film is removed. After completion of the printed circuit board in a known manner, it is equipped with the components from the side carrying the conductor tracks of the conductor pattern, the connecting wires of the components protruding at least slightly beyond the hole edges on the side of the board free of conductor tracks. Then, as described above, the solder connections are made from the side free of the conductor tracks of the conductor pattern.

Allgemein zeichnen sich solcherart hergestellte Leiterplatten noch durch ausgezeichnete Reparaturfähigkeit aus. In general, printed circuit boards manufactured in this way are still distinguished by excellent repairability.

Anhand der Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Leiterplatte erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the printed circuit board according to the invention are explained below with the aid of the drawing. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Leiterplatte zum Teil im Schnitt, 1 is a perspective view of a circuit board, partly in section,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer ähnlichen Leiterplatte wie in Fig. 1, jedoch mit einem andern Leitermuster, FIG. 2 is a perspective view of a circuit board similar to that in FIG. 1, but with a different conductor pattern,

Fig. 3 eine Schnittansicht durch eine Leiterplatte in ver-grössertem Massstab mit einem im Seitenriss dargestellten Bauelement, dessen Anschlusselement durch ein Loch mit Fig. 3 is a sectional view through a circuit board on an enlarged scale with a component shown in side view, the connection element through a hole with

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metallisierter Seitenwand hindurchgesteckt ist, und das ganze befindet sich über einem Lötbad, metallized side wall is inserted, and the whole is over a solder bath,

Fig. 4 die Anordnung gemäss Fig. 3 im eingetauchten Zustand des Anschlusselementes und den Hohlraum im Loch, zum Teil mit Lötzinn angefüllt, 4 shows the arrangement according to FIG. 3 in the immersed state of the connection element and the cavity in the hole, partly filled with solder,

Fig. 5 dieselbe Seitenansicht wie in den vorangehenden Fig. 3 und 4 mit eingelötetem Anschlusselement eines Bauelementes, und 5 shows the same side view as in the preceding FIGS. 3 and 4 with a soldered connection element of a component, and

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer bestückten und verlöteten Leiterplatte, die mit verschiedenen elektrischen und elektronischen Komponenten bestückt ist. Fig. 6 is a perspective view of an assembled and soldered circuit board, which is equipped with various electrical and electronic components.

In der Zeichnung ist eine bedruckte Leiterplatte 1 auf nur einer Seite, nämlich der Montageseite 8, mit Leiterzügen 2 gemäss eines Verdrahtungsmusters dargestellt. Die Verbindungspunkte zwischen den Leiterzügen sind durch Löcher 9 charakterisiert, und die Lochungswände sind mit einer Metallschicht 3 bedeckt. Die Seite 7 der Leiterplatte 1, die gegenüber der mit Leiterzügen versehenen Seite 8 ist, weist keinerlei elektrische Leitwege auf, und die Aussenfläche der Metallschicht 3 an den Lochungswandungen fluchtet mit der Oberfläche 7, ohne dass dort eine Art Kragen ausgebildet wäre. Die Leiterzüge 2 können durch Druckverfahren hergestellt sein, und die Lochungswandungen können daraufhin metallisiert werden, oder die Leiterzüge 2 können aufgezeichnete Leiter sein, die gleichzeitig mit den Lochungswandungen metallisiert werden können. In the drawing, a printed circuit board 1 is shown on only one side, namely the assembly side 8, with conductor tracks 2 according to a wiring pattern. The connection points between the conductor tracks are characterized by holes 9, and the perforation walls are covered with a metal layer 3. The side 7 of the printed circuit board 1, which is opposite the side 8 provided with conductor tracks, has no electrical routing whatsoever, and the outer surface of the metal layer 3 on the perforation walls is flush with the surface 7 without a type of collar being formed there. The conductor tracks 2 can be produced by printing processes and the perforation walls can then be metallized, or the conductor tracks 2 can be recorded conductors which can be metallized at the same time as the perforation walls.

Gemäss Fig. 3 sind die Anschlusselemente 5 einer elektronischen Komponente 6 auf die Leiterplatte 1 aufgesetzt, so dass das Ende des Drahtes 5 frei von der Seite 7 der Leiterplatte 1, die frei von Leiterzügen ist, hervorsteht. According to FIG. 3, the connection elements 5 of an electronic component 6 are placed on the printed circuit board 1, so that the end of the wire 5 protrudes freely from the side 7 of the printed circuit board 1, which is free of conductor tracks.

Wie am besten aus Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, wird das Ende des Drahtes 5 in ein Bad 4 aus geschmolzenem Lot eingetaucht, und das Lot fliesst um den Draht 5 innerhalb des Hohlraumes des Loches 9 nach oben und füllt mit einer Menge Lot 4a diesen Hohlraum zwischen der metallisierten As best seen in FIGS. 4 and 5, the end of the wire 5 is immersed in a bath 4 of molten solder and the solder flows up around the wire 5 within the cavity of the hole 9 and fills with a lot of solder 4a this cavity between the metallized

Lochungswand und dem Draht 5 und bildet ein Lotauge 4b auf der Montageseite der Leiterplatte 1 (Fig. 5). Somit wird das Löten von der unbestückten Seite 7 aus vorgenommen, derart, dass das freie vorstehende Ende des Drahtes 5 durch s das Lötbad erwärmt wird und das Lot 4 in den Zwischenraum infolge einer Kapillarwirkung hochgezogen wird. Dadurch wird das Loch in der dargestellten Weise ausgefüllt, und das Lot steht etwas über den Metallkragen auf der mit Leiterzügen versehenen Plattenseite vor. Somit fluchtet das Lot 4a wenig-io stens angenähert mit der metallisierten Lochungswand und steht aber auf der Bestückungsseite über die Ebene der Leiterzüge vor. Überschüssiges Lot bleibt ausschliesslich am frei vorstehenden Ende des Drahtes 5 und überfliesst das Gebiet um das Loch herum nicht. Auf der gegenüberliegenden Seite 8 15 der Leiterplatte 1, die die Leiterzüge 2 trägt, befindet sich der grösste Teil des Lotes über dem metallischen Kragen gerade um das Loch 9 herum, weil das Lot 4a von der untern Seite 7 nach oben gezogen wird und auf der Bestückungsseite 8 radial von innen nach aussen fliesst. Die Oberflächenspannung des 20 Lots verhindert, dass das Lot 4b über die Kragenkante auf das umgebende Gebiet der Leiterplattenseite 8 hinunterfliessen kann. Perforation wall and the wire 5 and forms a solder eye 4b on the mounting side of the circuit board 1 (Fig. 5). Thus, the soldering is carried out from the bare side 7 in such a way that the free projecting end of the wire 5 is heated by the solder bath and the solder 4 is pulled up into the interspace as a result of a capillary action. This fills the hole in the manner shown, and the solder protrudes slightly above the metal collar on the side of the plate provided with conductor tracks. Thus, the solder 4a is less or less aligned with the metallized perforated wall and, however, protrudes beyond the level of the conductor tracks on the component side. Excess solder remains only at the freely projecting end of the wire 5 and does not flow over the area around the hole. On the opposite side 8 15 of the circuit board 1, which carries the conductors 2, most of the solder is above the metallic collar just around the hole 9 because the solder 4a is pulled up from the lower side 7 and on the Component side 8 flows radially from the inside to the outside. The surface tension of the 20 solder prevents the solder 4b from flowing down over the collar edge onto the surrounding area of the printed circuit board side 8.

Die Leiterplatte gemäss Fig. 6 weist nur auf der einen Seite Leiterzüge 2 auf, und auf eben dieser Seite sind auch die Bau-25 elemente 6 angeordnet, während die Unterseite 7 weder Leiterzüge noch Komponenten aufweist. Die Seite 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass die freien Ende der Drähte 5 mehr oder weniger vorstehen und dazu dienen, dass die benötigte Wärmeübertragung vom Lötbad 4 zu den Anschlussstellen gewähr-3o leistet ist. The circuit board according to FIG. 6 has conductor tracks 2 only on one side, and the structural elements 6 are also arranged on this side, while the underside 7 has neither conductor tracks nor components. The side 7 is characterized in that the free ends of the wires 5 protrude more or less and serve to ensure that the required heat transfer from the solder bath 4 to the connection points is ensured.

Die Seite 7 der Leiterplatte, die keinerlei Leiterzüge oder Elemente aufweist, ist vorteilhafterweise mit gedruckter Information, z.B. mit Prüfdaten oder dergleichen versehen, auch kann ein Schema oder dergleichen dort in vorteilhafter Weise 35 dargestellt sein. The side 7 of the circuit board, which has no conductor tracks or elements, is advantageously with printed information, e.g. provided with test data or the like, a diagram or the like can also advantageously be shown there 35.

G G

4 Blatt Zeichnungen 4 sheets of drawings

Claims

639 516

2nd

PATENT CLAIMS

1. Printed circuit board equipped with components with a pattern specifying conductor runs on one side of the printed circuit board and with perforations, the walls of which are provided with a metal layer, and thus form through holes in the printed circuit board which serve to accommodate the connection elements of the components, characterized in that the components ( 6) are arranged on the side (8) of the printed circuit board (1) provided with the conductor tracks (2) of the conductor pattern, and that in each case the cavity of the hole (9) between the metal layer (3) of the perforated wall and the associated connecting element (5) one of the components (6) is filled with solder (4), which reaches through all holes (9) in all cavities from the side (7) of the printed circuit board (1), which has no conductor tracks, in each case over the surface of said side (7) without connecting said connecting elements (5) projecting from the conductor tracks to the metal layer (3).

2. Printed circuit board according to claim 1, characterized in that the solder (4) completely fills the cavity between the connection element (5) and the metal layer (3) and reaching through the hole (9) on the conductor surface, there a soldering area (4b ) of the conductor track concerned (2) covered.

3. Printed circuit board according to claim 1, characterized in that the metal layer (3) ends flush on the side of the plate (7) not covered by the conductor tracks of the conductor pattern.

4. Printed circuit board according to claims 1 to 3, characterized in that the side of the circuit board (7) not covered by conductor tracks (2) of the conductor pattern has an imprint with information about the assembly, operation and / or testing.

5. A method for producing an assembled printed circuit board according to claims 1 to 4, characterized in that starting from a base plate, this is provided with the holes intended for receiving the connection elements of the components, and that the conductor tracks of the conductor pattern are then produced on a plate side and the perforated walls are each provided with the metal layer, and that the components are then attached from the side carrying the conductor tracks of the conductor pattern by inserting the connecting element into the corresponding hole of the perforations on the printed circuit board in such a way that the connecting elements over the edge of the hole on the suffice from the conductor side free board side, and then the solder connections to the individual connection elements of the components are produced by a soldering process from the side of the board side free of conductor lines of the conductor pattern.

6. The method according to claim 5, characterized in that the plate side free of conductor tracks of the conductor pattern is at least printed with test and operating information before being fitted.

7. The method according to claim 5, characterized in that the metal layer (3) is limited to the perforated wall.

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the base plate consists of a laminated material provided on one side with an adhesion promoter layer and is provided with the perforations used to receive the connection elements of the components; and that the adhesion promoter layer as well as the perforation walls are then catalyzed by process steps for producing a microporous surface of the adhesion promoter layer for the electroless metal deposition and that subsequently on the adhesion promoter layer and the perforation walls by metal deposition without an exterior

Power supply a metal coating from 1 to 6 u. is deposited; and that thereupon the surface of the adhesion promoter layer covered with the metal layer is provided with a mask which corresponds to the negative of the desired conductor pattern; and that the conductor tracks are then built up by means of galvanic or electroless metal deposition, and at the same time the metal layer (3) that thickened the perforation wall and then the mask layer and the then exposed, electroless metal layer between the conductor tracks are removed by the action of an etchant.

9. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that a laminate is used as the base plate, which contains a substance which is based on a current

i5 loose metal deposition has a catalytic effect and is equipped with an adhesion promoter layer, which also contains such a substance.

10. The method according to Claims 9, characterized in that after the perforations have been made, the surface of the

20 adhesive layer is provided with a permanent mask layer which corresponds to the negative of the desired conductor pattern; and that the conductor tracks and metal layer are then produced in the perforations by electroless metal deposition.

11. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that a laminated material laminated on one side with copper is used as the base plate and that this is provided on one side with the conductor tracks of the conductor pattern and that the holes for receiving the connecting wires of the components are used be provided with the metal layer.