DE102005063278A1

DE102005063278A1 - Stanzvorrichtung, insbesondere für Leiterplatten, sowie Stanzverfahren

Info

Publication number: DE102005063278A1
Application number: DE200510063278
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-07-05
Also published as: WO2007077181A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Stanzvorrichtung, insbesondere für Leiterplatten (11), mit einem mindestens einen Stempel (13) umfassenden Oberteil (12) und einem Unterteil (15) umfassend eine Halteplatte (16) mit wenigstens einer Schnittbuchse (17) als Stanzvorlage, wobei das zu stanzende Element zwischen dem Oberteil (12) und dem Unterteil (15) angeordnet ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Schnittbuchse (17) als Schnittfolie (18) ausgebildet ist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein Stanzverfahren, insbesondere zur Herstellung von in der Leiterplattentechnik eingesetzten Keramikfolien (19).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Stanzvorrichtung, insbesondere für Leiterplatten, sowie einem Stanzverfahren nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Das Stanzen von Leiterplatten, insbesondere aus Kunststoff sowie Keramikfolien, ist ein klassisches Fertigungsverfahren zur Erzeugung von Kontaktöffnungen, Durchkontaktierungen (so genannten μ-Vias) sowie von Innen- und Außenkonturen bei hohen Stückzahlen. Insbesondere wird damit eine kostengünstige und rationelle Fertigung bereitgestellt. Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung der Bauteile und der damit verbundenen Zunahme von Anforderungen an die Positionsgenauigkeit von μ-Vias ist das Single-Stanzverfahren nur mehr bedingt einsetzbar. Ein Durchmesser von Kontaktöffnungen bzw. Durchkontaktierungen in den Leiterplatten bewegt sich heutzutage im Mikrometer-Bereich. Derartige Durchkontaktierungen bzw. Sacklöcher werden auch noch als μ-Vias (bzw. Mikrovias) bezeichnet. Solche Vias sind einerseits zur Unterstützung eines vertikalen Wärmetransports von den auf der Oberseite der Trägerplatte ange ordneten elektronischen Leistungsbauelementen zur Unterseite vorgesehen. Derartige thermische Durchkontaktierungen (bzw. thermische vias) sind als kleine Löcher oder Sacklöcher ausgebildet, die zur Wärmeleitung genutzt werden können. Andererseits können die Durchkontaktierungen zur elektrischen Verbindung von auf den auf der Oberseite der Leiterplatte angeordneten Bauelementen einer Schaltungsanordnung und einer dort aufgebrachten metallischen Leiterbahnstruktur zu deren Unterseite vorgesehen sein (so genannte elektrische vias).

Herkömmliche Clusterwerkzeuge sind bei Stempeldurchmessern von etwa 80 μm und Rasterabständen im Bereich von 240 μm nicht mehr herstellbar, da Schnittbuchsen nicht mehr in dieses Raster integrierbar sind. Aus diesem Grund werden μ-Vias heutzutage oft in Lasertechnik hergestellt.

Vorteile der Erfindung

Eine erfindungsgemäße Stanzvorrichtung, insbesondere für Leiterplatten, umfasst ein Oberteil mit mindestens einem Stempel und ein Unterteil mit einer Halteplatte sowie wenigstens einer Schnittbuchse als Stanzvorlage, wobei das zu stanzende Element zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet ist, und wobei die Schnittbuchse als Schnittfolie ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise können dadurch, dass anstelle der Schnittbuchse die Schnittfolie eingesetzt wird, Stempeldurchmesser sowie Rasterabstände in den erforderlichen Mikrometer-Dimensionen erzielt werden. Insbesondere eignet sich die Stanzvorrichtung zum Stanzen von Keramikhybrid-Leiterplatten, insbesondere Keramikfolien (LTCC-Tapes bzw. Low Temperature Cofired Ceramics), mit welchen komplexe dreidimensionale elektrische Schaltungen realisiert werden können. Somit kann vorteilhafterweise die kostengünstige und rationelle Fertigung von Leiterplatten mittels Stanzvorrichtungen weiterhin eingesetzt werden.

Bevorzugt ist Schnittfolie aus Metall oder Kunststoff gefertigt. In einer günstigen Weiterbildung ist die Schnittfolie bei einem ersten Stanzhub herstellbar. Dies hat den Vorteil, dass genau das Stanzbild des Stempels abgebildet wird. Fertigungstoleranzen zwischen dem Oberteil und dem Unterteil können somit günstigerweise eliminiert werden.

Bei einem erfindungsgemäßen Stanzverfahren wird anstelle der Schnittbuchse eine Schnittfolie verwendet, womit Rastermaße im Mikrometerbereich hergestellt werden können, was insbesondere bei der Leiterplattenherstellung relevant ist. Bevorzugt kann bei einem ersten Stanzhub das Stanzbild des Stempels auf der Schnittfolie abgebildet werden, wodurch Stanzbuchsen in der Schnittfolie entstehen. Nach Herstellung der Stanzbuchsen kann dann die gestanzte Schnittfolie als Stanzvorlage für die Keramikfolie verwendet wird, womit die eigentliche Stanzung der Keramikfolien beginnt.

Mit der vorgeschlagenen Stanzvorrichtung kann ein Vielfaches der Stanzkapazitäten erzielt werden im Vergleich zu den so genannten „Single-Punch-Konzepten" nach dem Stand der Technik.

Zeichnungen

Weitere Ausführungsformen, Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in Ansprüchen, ohne Beschränkung der Allgemeinheit aus nachfolgend anhand von Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Im Folgenden zeigen:
1a, b schematisch eine Stanzvorrichtung nach dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung (1a) sowie in einer perspektivischen Explosionsdarstellung (1b); und
2a, b, c, d schematische Darstellung einzelner Arbeitsschritte eines erfindungsgemäßen Stanzverfahrens mittels einer bevorzugten Ausführungsform einer Stanzvorrichtung in chronologischer Reihenfolge.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Stanzvorrichtung 10 nach dem Stand der Technik gezeigt, wobei 1a eine Schnittdarstellung zeigt und 1b eine perspektivische Explosionsdarstellung. Die Stanzvorrichtung 10 umfasst einen Oberteil 12 und einen Unterteil 15, wobei zwischen dem Oberteil 12 und dem Unterteil 15 das zu stanzende Element angeordnet ist, das in 1 als Leiterplatte 11 ausgebildet ist. Das Oberteil 12 der Stanzvorrichtung 10 umfasst einen Stempel 13 mit einem als Stanznadel 14 ausgebildeten Stanzwerkzeug, die entlang einer Stanzrichtung 20 hin- und herbewegbar ist. Der Stempel 13 ist innerhalb einer Führungsplatte 21 angeordnet. Die eigentliche Führung der Stanznadel 14 erfolgt innerhalb einer Stripperbuchse 22, die in einer mit der Führungsplatte 21 verbundenen Stripperplatte 23 angeordnet ist. Ein Unterteil 15 der Stanzvorrichtung 10 umfasst eine Halteplatte 16 mit wenigstens einer Schnittbuchse 17 als Stanzvorlage. Gemäß der Stanzvorlage wird während des Stanzvorgangs ein von der Schnittbuchse 17 vorgegebenes Stanzbild auf das zu stanzende Element 11 übertragen. Stanzabfälle können über einen Auslass 25 abgegeben werden, wobei zur Unterstützung bzw. Beschleunigung der Entsorgung über einen Kanal 28 Luft in einen Auslassbereich 29 eingeblasen werden kann, wobei eine Strömungsrichtung der Luft mit einem Pfeil dargestellt ist. Ein Durchmesser 27 der Schnittbuchse 17 beträgt etwa mindestens 3000 μm. Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung von Bauteilen in der Leiterplattentechnik sind die herkömmlichen Stanzvorrichtungen mit derartigen Rasterabständen nicht mehr einsetzbar.
In 1b ist eine gestanzte Leiterplatte 11 gezeigt mit Stanzlöchern 24, die entsprechend einem vorgegebenen Schnittmuster der Schnittbuchsen 17 in der Halteplatte 16 entspricht und mittels der in dem Oberteil 12 angeordneten Stanznadeln 14 gestanzt worden sind.
Die 2a bis 2d zeigen einzelne Arbeitsprozesse eines erfindungsgemäßen Stanzverfahrens mittels einer bevorzugten Ausführungsform einer Stanzvorrichtung 10 in chronologischer Reihenfolge.
Der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung entspricht jenem in 1, so dass zur Meldung von Wiederholungen darauf verwiesen wird. Gleiche Elemente sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu 1 ist jedoch die Schnittbuchse 17 als Schnittfolie 18 ausgebildet, die das Stanzbild vorgibt.
Der Einbau von Niederhaltern 26 vermeidet die so genannte Hofbildung um Löcher und Schlitze, wobei eine Niederhaltekraft je nach Material der zu stanzenden Elemente ausgelegt wird. Stanzreste werden über einen Auslass 25 entsorgt.
2a zeigt eine Stanzvorrichtung 10 in einer inaktiven Position vor dem ersten Stanzvorgang, wobei die Schnittfolie 18 noch als unbearbeiteter Rohling zwischen dem Oberteil 12 und dem Unterteil 15 angeordnet ist. In 2b ist eine Situation nach einem ersten Stanzhub dargestellt, wobei die Schnittfolie 18 hergestellt wird. Bei dem ersten Stanzhub wird das Stanzbild des Stempels 13 auf der Schnittfolie 18 abgebildet.
Die so gefertigte Schnittfolie 18 wird in 2c als Stanzvorlage für die Keramikfolie 19 verwendet. In 2c ist die Situation während eines Stanzvorgangs der Keramikfolie 19 gezeigt, wobei die Schnittfolie 18 anstelle der Schnittbuchse 17 (1) verwendet wird.
In 2d ist ein Modul der Keramikfolie 19 entsprechend der von der Schnittfolie 18 vorgegebenen Stanzvorlage fertig gestanzt und um ein Raster in Pfeilrichtung verschoben. In Serienfertigung ist ein zweites Modul der Keramikfolie 19 zwischen dem Oberteil 12 und dem Unterteil 15 der Stanzvorrichtung 10 angeordnet und wird für den nächsten Stanzvorgang vorbereitet.

Claims

Stanzvorrichtung, insbesondere für Leiterplatten (11), mit einem mindestens einen Stempel (13) umfassenden Oberteil (12) und einem Unterteil (15) umfassend eine Halteplatte (16) mit wenigstens einer Schnittbuchse (17) als Stanzvorlage, wobei das zu stanzende Element zwischen dem Oberteil (12) und dem Unterteil (15) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittbuchse (17) als Schnittfolie (18) ausgebildet ist.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittfolie (18) bei einem ersten Stanzhub herstellbar ist.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittfolie (18) aus Metall gefertigt ist.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittfolie (18) aus Kunststoff gefertigt ist.
Stanzverfahren, insbesondere zur Herstellung von in der Leiterplattentechnik eingesetzten Keramikfolien (19), mittels einer Stanzvorrichtung (10), wobei die Stanzvorrichtung (10) aus einem einen Stempel (13) umfassenden Oberteil (12) und einem Unterteil (15) mit einer Halteplatte (16) und wenigstens einer als Stanzvorlage dienenden Schnittbuchse (17) in der Halteplatte (16) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Schnittbuchse (17) eine Schnittfolie (18) verwendet wird.
Stanzverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittfolie (18) bei einem ersten Stanzhub hergestellt wird.
Stanzverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem ersten Stanzhub das Stanzbild des Stempels (13) auf der Schnittfolie (18) abgebildet wird.
Stanzverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gestanzte Schnittfolie (18) als Stanzvorlage für die Keramikfolie (19) verwendet wird.