DE10136114A1

DE10136114A1 - Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schaltungsträgers

Info

Publication number: DE10136114A1
Application number: DE2001136114
Authority: DE
Inventors: Harald Schenk
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: DE10136114B4

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schaltungsträgers, bei dem ein elektrisch isolierender Träger (1) zunächst auf zumindest einer Seite mit zumindest einem Leiterbild (2) verbunden und nachfolgend auf derselben Seite mit einer elektrisch isolierenden Deckschicht (3) überdeckt wird, die an willkürlich festlegbaren Stellen entfernt wird, um das Leiterbild (2) an diesen Stellen freizulegen, wobei auf der Deckschicht (3) eine unverrückbar daran festgelegte Abschirmmaske (5) erzeugt wird, die zumindest an den Stellen Durchbrechungen (5.1) aufweist und wobei die Deckschicht (3) nachfolgend im Bereich der Durchbrechungen (5.1) vollständig entfernt wird.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schaltungsträgers, bei dem ein elektrisch isolierender Träger zunächst auf zumindest einer Seite mit zumindest einem Leiterbild verbunden und nachfolgend auf derselben Seite mit einer elektrisch isolierenden Deckschicht überdeckt wird, die an willkürlich festlegbaren Stellen entfernt wird, um das Leiterbild an diesen Stellen freizulegen.

Stand der Technik

Ein solches Verfahren ist bekannt. Die Deckschicht kann aus einem Decklack bestehen, der durch ein Druckverfahren auf das Leiterbild aufgebracht wird. Hierbei wird angestrebt, die für eine Kontaktierung benötigten Stellen von vornherein freizuhalten. Eine hinreichend genaue Zuordnung der Struktur des Druckbildes zu der Struktur des Leiterbildes ist äußerst schwierig. Die Stellen müssen daher größer als an sich nötig ausgebildet werden, was während der späteren Verwendung zu unerwünschter Kurzschlußbrückenbildung führen kann.
Es ist ferner bekannt, eine zuvor mit Durchbrechungen versehene Folie nachträglich auf den Schaltungsträger aufzubringen und mit diesem zu verkleben. Auch dabei bestehen erhebliche Schwierigkeiten, eine hinreichend genaue Zuordnung der Durchbrechungen zu dem Leiterbild zu gewährleisten.
Die Durchbrechungen müssen daher auch hierbei größer ausgebildet werden als an sich nötig mit den vorgenannten Folgen.
Es ist ferner bekannt, das Leiterbild des Trägers mit einer kontinuierlich durchgehenden Beschichtung zu versehen und die Beschichtung photolithographisch und ätztechnisch zu behandeln, um Kontaktstellen freizulegen. Die Beschichtung muß dazu aus einer ganz speziellen Zusammensetzung bestehen, die einerseits teuer ist und andererseits nicht die Eigenschaften aufweist, die erforderlich sind, um eine Kurzschlußbrückenbildung während einer langen Verwendungsdauer und unter schwierig zu kontrollierenden thermischen und kritischen chemischen Umweltbedingungen sicher auszuschließen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs angesprochene Verfahren derart weiterzuentwickeln, dass die bisherigen Probleme bei der Positionierung der Kontaktierungsstellen beseitigt werden und eine präzisere gegenseitige Zuordnung der Durchbrechungen zu dem Leiterbild gewährleistet mit dem Ziel, die Kontaktierungsstellen kleiner als bisher auszubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche bezug.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, dass auf der Deckschicht eine unverrückbar daran festgelegte Abschirmmaske erzeugt wird, die zumindest an den Stellen zur späteren Kontaktierung Durchbrechungen aufweist und dass die Deckschicht nachfolgend im Bereich der Durchbrechungen vollständig entfernt wird. Die Abschirmmaske und die Deckschicht können dadurch in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Verwendungszweck hinsichtlich des Werkstoffes und hinsichtlich der Schichtdicke optimal ausgesucht werden. In beiden Hinsichten werden dadurch optimale Eigenschaften erzielt.
Durch die unverrückbare gegenseitige Zuordnung des Schaltungsträgers, der Deckschicht und der Abschirmmaske gelingt es ausgezeichnet, die Kontaktierungsstellen in ganz präziser Weise freizulegen. Die Größe der freizulegenden Stellen kann dadurch reduziert werden, was es erleichtert, die spätere Entstehung von unerwünschten Kurzschlussbrücken zu vermeiden.
Es besteht grundsätzlich die Möglichkeit, eine Deckschicht aus verflüssigtem, polymerem Werkstoff auf den Schaltungsträger aufzubringen und nachfolgend zu verfestigen. Der polymere Werkstoff kann gegebenenfalls zu seiner Verflüssigung erschmolzen werden. Besonders geeignet sind die folgenden Stoffe: Thermoplaste wie PVC, ABS, PVC/ABS-Blends PET, PEN, PPS oder Gießpolyamld und Isolationslacke.
Die Deckschicht kann auch in Gestalt einer Folie auf den Schaltungsträger aufgebracht und nachfolgend verfestigt werden. Dabei kann gegebenenfalls auch die Verwendung eines sekundären Klebers zur Anwendung gelangen, um die Folie mit dem Schaltungsträger zu verbinden. Typische Folien, die für diesen Zweck geeignet sind, bestehen aus PVC, ABS, PVC/ABS-Blends PET, PEN, PPS und PI.
Die Abschirmmaske kann je nach dem zu ihrer Herstellung verwendeten Werkstoff unter Anwendung fotolithographischer und ätztechnischer Methoden beziehungsweise unter Anwendung drucktechnischer und ätztechnischer Methoden erzeugt werden. Besonders geeignet ist zur Bildung der Abschirmmaske eine auf die Deckschicht aufgedampfte Schicht aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer. Die Schichtdicke braucht nur wenige µm 0,05 bis 2 µm zu betragen, typisch sind 0,2 bis 0,6 µm, was es erleichtert, das enthaltene Material an den gewünschten Stellen ätztechnisch zu entfernen um die Maske zu erzeugen.
Die Deckschicht kann bei Verwendung einer Abschirmmaske aus Metall im Bereich der Durchbrechungen unter Anwendung einer Laserstrahlung oder der Plasmaätztechnik entfernt werden. Beide Methoden sind besonders umweltverträglich und sicher in der Handhabung. Die Anwendung der Laserstrahltechnik wird bevorzugt. Sie wird ausgeführt, in dem zumindest ein Laserstrahl zeilenförmig über die Maske hinweggeführt wird, um den Werkstoff der Deckschicht an den gewünschten Stellen zu verdampfen.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die Deckschicht bei Verwendung einer Abschirmmaske aus einem organischen, einer organischen oder metallischen Werkstoff im Bereich der Durchbrechungen unter Anwendung chemischer Verfahren zu entfernen. Auch diese Verfahren lassen sich sicher handhaben und führen im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu einer präzisen Zuordnung der Durchbrechungen zur Struktur des Leiterbildes.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner zur Herstellung eines flächigen Schaltungsträgers geeignet, bei dem ein elektrisch isolierender Träger auf beiden Seiten jeweils mit zumindest einem Leiterbild versehen und das Leiterbild nachfolgend mit einer elektrisch isolierenden Deckschicht überdeckt wird, die an willkürlich festlegbaren Stellen entfernt wird, um zumindest Anschlussstellen des Leiterbildes freizulegen. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass beide Schichten unverrückbar mit jeweils einer Abschirmmaske verbunden werden, die zumindest an den Anschlußstellen Durchbrechungen aufweisen und dass die Deckschichten nachfolgend beidseitig im Bereich der Durchbrechungen vollständig entfernt werden. Soweit dabei z. B. die Laserstrahltechnik zur Anwendung gelangt, besteht auch die Möglichkeit, Durchbrechungen zu erzeugen, die den Träger in seiner Gesamtheit bis zum gegenüberliegenden Leiterbild durchdringen und die so erhaltenen Öffnungen für eine gute Durchkontaktierung zu verwenden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In der beiliegenden Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand von längsgeschnittenen Darstellungen durch einen beispielhaften Schaltungsträger schematisch gezeigt. Die einzelnen Darstellungen werden nachfolgend erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schaltungsträger in längsgeschnittener Darstellung, der auf der Oberseite mit einem festanhaftenden Leiterbild versehen ist,
Fig. 2 den Schaltungsträger nach Fig. 1 mit einer auf dessen Oberseite mittels eines sekundären Klebers aufgebrachten Deckschicht, welche oberseitig mit einer Abschirmmaske abgedeckt ist,
Fig. 3 den Schaltungsträger nach Fig. 2 im Anschluss an die Freilegung der festgelegten Stellen und
Fig. 4 einen Schaltungsträger entsprechend Fig. 3, bei dem der elektrisch isolierenden Träger auf beiden Seiten mit ausgebildeten Leiterbildern versehen ist.
Der in Fig. 1 gezeigte, flächige Schaltungsträger ist an sich bekannt. Er besteht aus einem elektrisch isolierenden Träger 1, der auf der Oberseite mit zumindest einem Leiterbild 2 verbunden ist. Das Leiterbild 2 kann durch unmittelbares Aufdrucken entsprechender Leiterbahnen erzeugt werden oder alternativ hierzu durch einen photolithographischen Ätzprozess, der dazu dient, nicht benötigte Bestandteile aus einer zunächst kontinuierlichen, metallischen Beschichtung des Trägers 1 zu entfernen. Hierdurch lassen sich besonders feine Strukturen erzeugen, was vorteilhaft ist, wenn umfassende Schaltungen auf kleinem Raum realisiert werden sollen.
Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, siehe Fig. 2, den Träger 1 auf der Seite des Leiterbildes 2, mit einer elektrisch isolierenden Deckschicht 3 zu überdecken, die an willkürlich festlegbaren Stellen nachfolgend entfernt wird, um das Leiterbild 2 an diesen Stellen freizulegen. Dazu wird auf der Deckschicht 3 zunächst eine unverrückbar daran festgelegte Abschirmmaske 5erzeugt, die zumindest an den Stellen Durchbrechungen 5.1 aufweist, in deren Bereich die Deckschicht 3 nachfolgend vollständig entfernt wird.
Es besteht die Möglichkeit, eine Deckschicht 3 zu erzeugen, indem verflüssigter, polymerer Werkstoff auf den Schaltungsträger unmittelbar aufgebracht und nachfolgend verfestigt wird. Besonders geeignete Werkstoffe hierfür sind Thermoplaste.
Der polymere Werkstoff kann zur Ausbildung der Deckschicht 3 und deren Befestigung an dem Schaltungsträger in einem einzigen, in sich geschlossenen Arbeitsschritt auch zur Verflüssigung erschmolzen und im Anschluss an seine Aufbringung auf den Träger 1 und das Leiterbild 2 durch Abkühlung in sich verfestigt und mit dem Schaltungsträger verklebt werden.
Die Deckschicht 3 kann auch in Gestalt einer Folie auf den Schaltungsträger aufgebracht und nachfolgend verfestigt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, die Folie unter Verwendung eines sekundären Klebers 7 mit dem Schaltungsträger zu verbinden, wie in Fig. 2 gezeigt. Alternativ besteht die Möglichkeit, eine zumindest einmal erweichbare, thermoplastische Folie zu verwenden und diese zumindest auf der dem Schaltungsträger zugewandten Seite thermisch zu erschmelzen und durch Anwendung von Druckkräften und nachfolgende Abkühlung mit dem Schaltungsträger zu verkleben.
Zur Erzeugung der Abschirmmaske 5 wird die Deckschicht 3 zunächst mit einer kontinuierlich durchgehenden Beschichtung aus einem abschirmenden Werkstoff versehen. Hieraus wird unter Anwendung fotolithographischer und ätztechnischer Methoden beziehungsweise unter Anwendung drucktechnischer und ätztechnischer Methoden die Abschirmmaske 5 erzeugt. Zu diesem Zweck wird die abschirmend wirkende Beschichtung nur im Bereich der freizulegenden Stellen des Leiterbildes 2 vollständig aus der Deckschicht 3 entfernt.
Falls eine Abschirmmaske 5 aus Metall zur Anwendung gelangt, beispielsweise aus Kupfer, welches durch einen Aufdampfungsprozess mit der Deckschicht 3 verbunden ist und eine Schichtdicke von 0,2 bis 0,8 µm aufweist, bevorzugt eine Schichtdicke von 0,3 bis 0,5 µm, besteht die Möglichkeit, die Deckschicht 3 im Bereich der Durchbrechungen 5.1, unter Anwendungen einer Laserstrahlung oder der Plasmaätztechnik zu entfernen. Beide Verfahren lassen sich besonders umweltschonend anwenden. Sie sind zugleich betriebssicherer in der Handhabung.
Falls eine Abschirmmaske 5 aus einem organischen, einem anorganischen oder einem metallischen Werkstoff zur Anwendung gelangt, besteht die Möglichkeit, die Deckschicht 3 im Bereich der Durchbrechungen 5.1 unter Anwendung chemischer Verfahren zu entfernen. Das nach beiden Verfahren erhältliche Resultat ist in Fig. 3 gezeigt. Das Leiterbild 2 ist im Bereich der Kontaktierungsstellen 6 nach oben völlig offen. Sekundäre, elektronische Bauteile können somit an diesen Stellen 6 angebracht und mit dem Leiterbild 2 elektrisch leitend verbunden werden.
Fig. 4 verdeutlicht ein beispielhaftes Verfahrensergebnis, das erhalten wird, wenn der elektrisch isolierende Träger 1 auf beiden Seiten jeweils mit zumindest einem Leiterbild 2 versehen und das Leiterbild 2 nachfolgend mit einer isolierenden Deckschicht 3 überdeckt wird, die an willkürlich festlegbaren Stellen entfernt wird, um zumindest Anschlussstellen 6 des Leiterbildes 2 freizulegen. Die beiden Deckschichten 3 sind unverrückbar mit den beiden - Oberflächen des Schaltungsträgers 1 verbunden sowie mit den beiden Abschirmmasken 5, die zumindest an den Anschlussstellen 6 Durchbrechungen 5.1 aufweisen, wobei die Deckschichten 3 nachfolgend beidseitig im Bereich der Durchbrechungen 5.1 vollständig entfernt werden, um Kontaktierungsstellen der beiden Leiterbilder 2 zu erhalten.
Der grundsätzliche Aufbau des Schaltungsträgers ist auf beiden Seiten gleich. Dieses bedeutet nicht, dass die Schaltungsbilder auf den beiden Seiten identisch ausgebildet sein müssen. Es besteht vielmehr die Möglichkeit, das Leiterbild 2 auf der Unterseite des Schaltungsträgers in Ergänzung zu dem auf der Oberseite vorhandenen Leiterbild 2 zu gestalten und auf diese Weise die insgesamt verfügbar, elektronische Kapazität zu verdoppeln. Dem Wunsch nach einer Verkleinerung elektronischer Geräte kommt dies sehr entgegen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schaltungsträgers, bei dem ein elektrisch isolierender Träger (1) zunächst auf zumindest einer Seite mit zumindest einem Leiterbild (2) verbunden und nachfolgend auf derselben Seite mit einer elektrisch isolierenden Deckschicht (3) überdeckt wird, die an willkürlich festlegbaren Stellen entfernt wird, um das Leiterbild (2) an diesen Stellen freizulegen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Deckschicht (3) eine unverrückbar daran festgelegte Abschirmmaske (5) erzeugt wird, die zumindest an den festgelegten Stellen Durchbrechungen (5.1) aufweist und daß die Deckschicht (3) nachfolgend im Bereich der Durchbrechungen (5.1) vollständig entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (3) aus verflüssigtem, polymerem Werkstoff auf den Schaltungsträger aufgebracht und nachfolgend verfestigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Werkstoff zur Verflüssigung erschmolzen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (3) in Gestalt einer Folie auf den Schaltungsträger (1) aufgebracht und nachfolgend verfestigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie unter Verwendung eines sekundären Klebers (7) mit dem Schaltungsträger (1) verbunden wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmmaske (5) unter Anwendung fotolithographischer und ätztechnischer Methoden erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmmaske (5) unter Anwendung drucktechnischer und ätztechnischer Methoden erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (3), bei Verwendung einer Abschirmmaske (5) aus Metall im Bereich der Durchbrechungen (5, 1) unter Anwendung einer Laserstrahlung oder der Plasmaätztechnik entfernt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (3) bei Verwendung einer Abschirmmaske (5) aus einem organischen, anorganischen oder metallischen Werkstoff im Bereich der Durchbrechungen (5, 1) unter Anwendung chemischer Verfahren entfernt wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schaltungsträgers, bei dem ein elektrisch isolierender Träger (1) auf beiden Seiten jeweils mit zumindest einem Leiterbild (2) versehen und das Leiterbild (2) nachfolgend mit einer isolierenden Deckschicht (3) überdeckt wird, die an willkürlich festlegbaren Stellen entfernt wird, um zumindest Anschlußstellen des Leiterbildes (2) freizulegen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Deckschichten (3) unverrückbar mit jeweils einer Abschirmmaske (5) verbunden werden, die zumindest an den Anschlußstellen Durchbrechungen (5.1) aufweisen und daß die Deckschichten (3) nachfolgend beidseitig im Bereich der Durchbrechungen (5.1) vollständig entfernt werden.