DE10131514C1

DE10131514C1 - Verfahren zur Herstellung von doppelseitigen Einzelleiterplatten in Nutzenfertigung

Info

Publication number: DE10131514C1
Application number: DE2001131514
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Wilke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2021-07-03

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung beidseitig gedruckter Leiterplatten (21) werden auf einen Sammelträger (20) sowohl auf dessen Oberseite als auch auf dessen Unterseite sowohl vorderseitige Muster (13) des Leiterverlaufs und/oder der Bauteileverteilung als auch rückseitige Muster (14) der Leiterplatte (21) aufgebracht. Dabei können die Unterseite und die Oberseite des Sammelträgers (20) in der Verteilung, Anordnung und Ausrichtung der Muster (13, 14) in der Aufsicht auf die jeweilige Seite zueinander identisch ausgebildet werden. Hierdurch können Ober- und Unterseite des Sammelträgers (20) mit denselben Werkzeugen bearbeitet werden. In entsprechender Weise kann bei der Herstellung mehrschichtiger Leiterplatten vorgegangen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von doppelseitigen Einzelleiterplatten in Nutzenfertigung.

Es ist bekannt, mehrere einander identische Einzelleiterplatten gleichzeitig herzustellen, indem auf einen Nutzen Leitungen und Bauteile derart aufgebracht werden, dass mehrfach das Leitermuster der Einzelleiterplatte erzeugt wird. Hiernach und gegebenenfalls nach diversen Einrichtungs- und/oder Testvorgängen wird das Nutzen in die einzelnen Leiterplatten zerteilt. Für die Herstellung von Einzelleiterplatten mit einem vorderseitigen und einem hiervon verschiedenen rückseitigen Muster des Leiterverlaufs und/oder der Bauteileverteilung ist es bekannt, zunächst zum Beispiel die Oberseite des Nutzens mehrfach mit dem vorderseitigen Leitermuster der Einzelleiterplatte zu versehen, das Nutzen zu wenden und anschließend seine Unterseite mehrfach mit den Leitungen und Bauteilen im rückseitigen Leitungsmuster auszustatten. Dabei sind die vorderseitigen und rückseitigen Muster derart zu positionieren, dass sie paarweise genau aufeinanderliegen. Bei dieser Vorgehensweise sind die Werkzeuge, wie Schablonen, Drucksiebe, Testadapter, Stempel, Masken und/oder Filme zwischen der Bearbeitung der Oberseite und der Bearbeitung der Unterseite des Sammelträgers zu wechseln oder anzupassen.

Aus der DE 197 12 879 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von einseitigen Einzelleiterplatten in Nutzenfertigung bekannt, bei dem eine Vielzahl von mit gleichartigen Leitermustern versehenen Einzelleiterplatten als Teil eines gemeinsamen Nutzens mit elektronischen Bauteilen bestückt wird und anschließend vom Nutzen vereinzelt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Einzelleiterplatten auf dem Nutzen abwechselnd gegensinnig ausgerichtet nebeneinander und beabstandet vom Rand des Nutzens liegen. Durch eine mäanderförmige Spaltung des Nutzens werden Teilnutzen gebildet, auf denen die Leiterplatten um mindestens eine Leiterplattenbreite beabstandet und gleichsinnig ausgerichtet liegen. Die beiden Teilnutzen haben dann eine kammartige Form, die die weitere Bestückung der Einzelleiterplatten vereinfachen soll. Eine Vereinfachung der Herstellung von doppelseitigen Einzelleiterplatten ist hierdurch nicht gegeben.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem der Bearbeitungs- und Werkzeugaufwand erheblich reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem

a) auf jede Seite (Ober-/Unterseite) des Nutzens jeweils Leiterstrukturen aufgebracht werden, die mindestens ein vorderseitiges Leitermuster und in gleicher Anzahl mindestens ein rückseitiges Leitermuster der herzustellenden Einzelleiterplatte aufweisen, wobei
- - die Ober- und Unterseite des Nutzens in Draufsicht gesehen in Anordnung und Ausrichtung der Leitermuster identisch sind,
- - sich jeweils ein vorseitiges und rückseitiges Leitermuster in einer zur Nutzenebene senkrechten Projektion überdecken, wobei die einander überdeckenden Leitermuster zueinander stets dieselbe Orientierung aufweisen,
und
b) die Einzelleiterplatten aus dem Nutzen herausgetrennt werden.

Da also der Leiterverlauf und die Bauteileverteilung auf Ober- und Unterseite des Sammelträgers einander identisch sind, kann für die Bearbeitung beider Seiten dasselbe Werkzeug verwendet und eine erhebliche Zeitersparnis erreicht werden. Der Begriff Werkzeug umfasst hier sowohl körperliche Gegenstände als auch gegebenenfalls zum Einsatz kommende Software, z. B. zur Steuerung von Geräten.

Die vorgenannte Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit n-Schichten (Mehrlagenleiterplatten) mit voneinander verschiedenen Leitermustern (1 - n) gelöst, bei dem

a) auf jede Lage 1 bis n eines n-lagigen Nutzens die Leiterstrukturen derart aufgebracht werden, dass folgende Maßgaben erfüllt sind:
- a) Die Lagen x und n + 1 - x, mit x ∈ IN und 1 ≦ x ≦ n/2 bzw. (n - 1)/2 weisen jeweils sowohl mindestens ein Leitermuster der Leiterplattenschicht x als auch in gleicher Anzahl mindestens ein Leitermuster der Leiterplattenschicht n + 1 - x auf,
- b) die Lagen x und n + 1 - x sind in Aufsicht auf die jeweilige Lage gesehen in Anordnung und Ausrichtung der Leitermuster einander identisch,
- c) die Lagen x und n + 1 - x können mit der Rückseite zueinander derart in Deckung gebracht werden, dass jeweils ein Leitermuster der Schicht x und ein auf der anderen Lage befindliches Leitermuster der Schicht n + 1 - x in einer zur Nutzenebene senkrechten Projektion einander überdecken, wobei die einander überdeckenden Leitermuster zueinander stets dieselbe Orientierung aufweisen,
b) die Lagen werden in der Reihenfolge ihrer Nummerierung 1 bis n in der in a) bb) beschriebenen Weise einander überdeckend zusammengelegt, und
c) die mehrlagigen Einzelleiterplatten werden aus dem Nutzen herausgetrennt.

Somit sind jeweils zwei Lagen eines Nutzens einander identisch im Leitungsverlauf und/oder in der Bauteileverteilung und können daher mit demselben Werkzeug bearbeitet werden, was den Zeit- und Kostenaufwand erheblich reduziert.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so ausgeführt werden, dass die Anzahl der Schichten gerade ist und die beiden mittleren Lagen des Nutzens durch die beiden Seiten einer einstückigen Grundplatte gebildet werden. Zur Herstellung der beiden mittleren Lagen wird somit zunächst die Oberseite und nach dem Wenden die Unterseite der Grundplatte mit Leitern und/oder Bauteilen versehen, wobei für beide Seiten dasselbe Werkzeug verwendbar ist.

Die Leitungen und/oder Bauteile können vor dem Heraustrennen der einzelnen Leiterplatten weiteren Behandlungsschritten unterzogen werden. Die oben beschriebenen Vorteile der durch die erfindungsgemäße Anordnung der Leitermuster auf dem Nutzen gegebenen Identität der Ansichten der Oberseite und der Unterseite des Nutzens bleiben auch für weitere Behandlungsschritte erhalten. Welche Werkzeuge auch benutzt werden; sie können für beide Seiten des Sammelträgers ohne Veränderung eingesetzt werden.

Die weiteren Behandlungsschritte können einen Test der Leitungen und/oder Bauteile umfassen. Derselbe Testadapter kann für beide Seiten ohne Veränderung verwendet werden. Entsprechendes gilt für Tools zum Einrichten, wenn die weiteren Behandlungsschritte die Einrichtung von aus den Leitungen und/oder Bauteilen bestehenden Schaltungen umfassen. Das Einrichten kann z. B. auch ein Programmieren einzelner Schaltungsbausteine umfassen. Die hierfür vorgesehenen Kontaktierungselemente müssen nicht nach Bearbeitung der Oberseite für die Unterseite gewechselt oder verändert werden.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Figuren erläutert, wobei sich die Fig. 1a und 1b, 3 sowie 4a bis 4d auf den vorbekannten Stand der Technik beziehen.

Es zeigt schematisch:

Fig. 1a die Oberseite eines Nutzens zur Herstellung von sechs Einzelleiterplatten gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 1b die Unterseite des Nutzens gemäß Fig. 1,

Fig. 2a die Oberseite eines Sammelträgers zur Herstellung von sechs Einzelleiterplatten nach der diesseitigen Erfindung,

Fig. 2b die Unterseite des Nutzens gemäß Fig. 2a,

Fig. 3 in stark vereinfachter und vergrößerter Seitenansicht den Aufbau einer 4- schichtigen Leiterplatine gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 4a die Anordnung von vier verschiedenen Mustern von Leiterverläufen in den vier Schichten einer 4-schichtigen Einzelleiterplatte,

Fig. 4b die 4 Schichten gemäß Fig. 4a übereinander gelegt in Durchsicht,

Fig. 4c die oberste Leiterschicht in der Aufsicht von oben (T) und die unterste Leiterschicht in der Aufsicht von unten (B),

Fig. 4d die einzelnen Leiterschichten mit ihren Grundkörpern beim Zusammensetzen der Lagen des Nutzens,

Fig. 5a-5d die Anordnung der 4 Leitermuster nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in den Darstellungen entsprechend zu den Fig. 4a bis 4d.

In Fig. 1a und 1b ist ein Nutzen 11 gemäß dem Stand der Technik dargestellt, in Fig. 1a mit Blick auf dessen Oberseite und in Fig. 1b mit Blick auf dessen Unterseite. Auf dem Nutzen 11 sind bereits die Leitungen und Bauteile für sechs Einzelleiterplatten 12 aufgebracht, wobei die Oberseite in Fig. 1a die vorderseitigen Leitermuster 13 der Bauteileverteilung und die Unterseite in Fig. 1b die rückseitigen Leitermuster 14 der Leiterplatten 12 aufweist. Da sich das vorderseitige Leitermuster 13 vom rückseitigen Leitermuster 14 unterscheidet, mussten für das Anbringen der Leitungen und Bauteile auf beiden Seiten unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt oder die Werkzeuge zum Wechsel der Seiten verändert werden. Auch anschließende Bearbeitungsschritte, z. B. Testgänge oder Einrichtvorgänge, mussten an die unterschiedlichen Seiten angepasst werden.

In Fig. 2a ist die Oberseite und in Fig. 2b die Unterseite eines Nutzens 20 gezeigt. Der Nutzen 20 umfasst wiederum sechs Einzelleiterplatten 21. Diesmal wurden jedoch sowohl auf die Oberseite gemäß Fig. 2a als auch auf die Unterseite gemäß Fig. 2b sowohl vorderseitige Leitermuster 13 als auch rückseitige Leitermuster 14 aufgebracht. In der Aufsicht auf die Ober- bzw. die Unterseite ist die Anordnung und Ausrichtung der einzelnen Leitermuster 13 und 14 jeweils identisch. Damit ist ersichtlich, dass zum Drucken der Ober- und der Unterseite dasselbe Werkzeug verwendet werden kann. Zwischen der Bearbeitung der Ober- und der Unterseite braucht der Nutzen 20 lediglich um die mit A gekennzeichnete Achse gedreht zu werden. Hiernach überdecken sich paarweise die vorderseitigen Leitermuster 13 und die rückseitigen Leitermuster 14, so dass aus dem Nutzen 20 die fertigen Einzelleiterplatten 21 herausgeschnitten werden können.

Fig. 3 zeigt stark vergrößert und vereinfacht schematisch in Seitenansicht den ausschnittsweise Aufbau eines 4-lagigen Nutzens 30, wie es bereits aus dem Stand der Technik zur Herstellung mehrerer einander identischer Einzelleiterplatten bekannt ist. Eine Lage ist durch die mit Leiterelementen 31 und/oder Bauteilen zu bestückende Fläche einer Grundplatte G1 bis G4 gegeben. Zur Herstellung des Nutzens 30 werden zunächst auf die Grundplatten G1 bis G4 die für Leiterschichten S1 bis S4 zugehörigen Leiterelemente 31 sowie gegebenenfalls die hier nicht dargestellten Bauteile aufgebracht. In jeder Leiterschicht S1 bis S4 sind einander entsprechende Schichten mehrerer einzelner, hier nicht gesondert dargestellter Einzelleiterplatten zusammengefasst. Anschließend werden die einzelnen Lagen derart aufeinander geschichtet, dass die beiden mittleren Grundplatten G2 und G3 mit ihren Rückseiten gegeneinander liegen. Alternativ könnte für die Leiterschichten S2 und S3 auch eine gemeinsame Grundplatte verwendet werden, die dann beidseitig mit Leiterelementen 31 versehen würde. Auf die Leiterschicht S2 wird dann die Grundplatte G1 und auf die Leiterschicht S3 die Grundplatte G4 aufgesetzt.

Die Fig. 4a bis 4d beziehen sich ebenfalls auf den Stand der Technik und zeigen, wie für die Herstellung von vier zueinander identischen, 4-schichtigen Einzelleiterplatten die zueinander unterschiedlichen Leitermuster 1 bis 4 der vier Schichten in einem Nutzen 30 (Fig. 3) in vorbekannter Weise angeordnet werden.

Fig. 4a zeigt die Anordnung in aufgefächerter Form, wobei die Grundkörper G1 bis G4 (Fig. 3) hier nicht dargestellt sind. Die Leiterschicht S1 gehört zur obersten Lage und die Leiterschicht S4 zur untersten Lage des Nutzens 30. Die Leiterschicht S1 enthält vierfach das Leitermuster 1, die Leiterschicht S2 vierfach das Leitermuster 2 u. s. w. Da sich somit die einzelnen Leiterschichten unterscheiden, werden für jede Lage gesonderte Werkzeuge zu ihrer Herstellung und auch zur weiteren Bearbeitung benötigt.

Die Leiterschichten S1 bis S4 sind in Fig. 4a in einer solchen Orientierung dargestellt, wie sie im zusammengesetzten Nutzen 30 (Fig. 3) gegeben ist. D. h., dass in Fig. 4a die Leiterschichten S3 und S4 von hinten, d. h. in der Durchsicht betrachtet werden. Wären die Grundplatten G3 und G4 dargestellt, würden sie die Leiterschichten S3 und S4 verdecken. Daraus folgt, dass in Fig. 4a die Leiterschichten S3 und S4 und damit die Leitermuster 3 und 4 spiegelbildlich zu sehen sind.

Fig. 4b zeigt die übereinander liegenden Leiterschichten S1 bis S4 in Durchsicht. In Fig. 4c ist das Paket der zusammengesetzten Leiterschichten S1 bis S4 ohne Durchsicht durch die Leiterschichten S1 und S4 in der Aufsicht von oben (T) sowie von unten (B) dargestellt. Die Darstellung B zeigt also 4-fach das Leitermuster 4, so wie es mit Blick auf die Leiterschicht S4 erscheint und auf die zugehörigre Grundplatte G4 aufgebracht wird. Die hier nicht gesondert dargestellte Grundplatte G4 befindet sich in der Perspektive gemäß B also hinter der Leiterschicht S4.

Fig. 4d verdeutlicht nochmals die Art und Weise des Zusammensetzens der einzelnen Leiterschichten S1 bis S4 zusammen mit den Grundplatten G1 bis G4. Zu beachten ist, dass in Fig. 4d die Leiterschichten S3 und S4 in schräger Aufsicht, d. h. nicht spiegelbildlich dargestellt sind, obwohl die Zahlenangaben in Spiegelschrift sind. Letzteres ist eine Konsequenz der Darstellung in Fig. 4a, die die Leiterschichten S3 und S4 spiegelbildlich wiedergibt.

Die Fig. 5a bis 5d beziehen sich auf das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren. Die Fig. 5a bis 5d unterscheiden sich von den Fig. 4a bis 4d lediglich durch die Anordnung der Leitermuster 1 bis 4 in den Leiterschichten S1 bis S4. Aus dieser anderen Anordnung heraus ergibt sich die Möglichkeit eines vereinfachten Herstellungsverfahrens. Insbesondere aus Fig. 5d ergibt sich, dass die Leiterschichten S1 und S4 zueinander identisch sind. Das gleiche gilt für die Leiterschichten S2 und S3. Die 1. und 4. Lage des nicht gesondert dargestellten Nutzens können somit mit denselben Vorgängen hergestellt werden. Gleiches gilt selbstverständlich für die 2. und 3. Lage.

Da die Leiterschichten S1 und S4 im Nutzen jeweils sowohl das Leitermuster 1 als auch das Leitermuster 4 aufweisen und die Leiterschichten S2 und S3 jeweils sowohl das Leitermuster 2 als auch das Leitermuster 3, liegen im fertigen Nutzen vier 4-schichtige Leiterplatten vor, von denen jeweils zwei im Nutzen in entgegengesetzter Richtung orientiert sind. Dies wird in Fig. 5b in der Durchsichtdarstellung der zusammengesetzten Leiterschichten S1 bis S4 deutlich. Dreht man das in Fig. 5b dargestellte Paket um 180° um die mit A gekennzeichnete Achse, erhält man wiederum die gleiche Ansicht.

Bezugszeichenliste

11

Nutzen

12

Einzelleiterplatte

13

Vorderseitiges Leitermuster

14

Rückseitiges Leitermuster

20

Nutzen

21

Einzelleiterplatte

30

4-lagiges Nutzen

31

Leiterelement
G1 Grundplatte 1
G2 Grundplatte 2
G3 Grundplatte 3
G4 Grundplatte 4
S1 Leiterschicht 1
S2 Leiterschicht 2
S3 Leiterschicht 3
S4 Leiterschicht 4

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von doppelseitigen Einzelleiterplatten in Nutzenfertigung bei dem

a) auf jede Seite (Ober-/Unterseite) des Nutzens (20) jeweils Leiterstrukturen aufgebracht werden, die mindestens ein vorderseitiges Leitermuster (13) und in gleicher Anzahl mindestens ein rückseitiges Leitermuster (14) der herzustellenden Einzelleiterplatte aufweisen, wobei

- die Ober- und Unterseite des Nutzens (20) in Draufsicht gesehen in Anordnung und Ausrichtung der Leitermuster (13, 14) identisch sind,
- sich jeweils ein vorseitiges und rückseitiges Leitermuster (13, 14) in einer zur Nutzenebene senkrechten Projektion überdecken, wobei die einander überdeckenden Leitermuster (13, 14) zueinander stets dieselbe Orientierung aufweisen,
und
- a) die Einzelleiterplatten aus dem Nutzen (20) herausgetrennt werden.

2. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit n Schichten (Mehrlagenleiterplatten) mit voneinander verschiedenen Leitermustern (1 bis n), bei dem

a) auf jede Lage 1 bis n eines n-lagigen Nutzens die Leiterstrukturen derart aufgebracht werden, dass folgende Maßgaben erfüllt sind:
- a) Die Lagen x und n + 1 - x, mit x ∈ IN und 1 ≦ x ≦ n/2 bzw. (n - 1)/2, weisen jeweils sowohl mindestens ein Leitermuster der Leiterplattenschicht x als auch in gleicher Anzahl mindestens ein Leitermuster der Leiterplattenschicht n + 1 - x auf,
- b) die Lagen x und n + 1 - x sind in Aufsicht auf die jeweilige Lage gesehen in Anordnung und Ausrichtung der Leitermuster einander identisch,
- c) die Lagen x und n + 1 - x können mit der Rückseite zueinander derart in Deckung gebracht werden, dass jeweils ein Leitermuster der Schicht x und ein auf der anderen Lage befindliches Leitermuster der Schicht n + 1 - x in einer zur
b) die Lagen werden in der Reihenfolge ihrer Nummerierung 1 bis n in der in a) bb) beschriebenen Weise einander überdeckend zusammengelegt, und
c) die mehrlagigen Einzelleiterplatten werden aus dem Nutzen herausgetrennt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schichten gerade ist und die beiden mittleren Lagen des Nutzens durch die beiden Seiten einer einstückigen Grundplatte gebildet werden.