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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
zumindest einer Leiterplatte aus einer Folie aus elektrisch leitfähigem
Material und einer Trägerfolie.
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Aus
der
DE 691 17 381
T2 sind eine Mehrschichtleiterplatte und ein Verfahren
zu ihrer Herstellung bekannt. Gedruckte Leiterplatten mit hoher Dichte
sind typischerweise aus mehreren elektrisch leitfähigen
Schichten, die mittels Schichten aus dielektrischem Material getrennt
werden, konstruiert. Einige der leitfähigen Schichten können
als Stromversorgungs- und Masseebenen verwendet werden, während
andere leitfähige Schichten für elektrische Signalverbindungen
zwischen integrierten Schaltungschips oder anderen elektronischen
Bauteilen strukturiert sind. Für elektrische Zwischenverbindungen
zwischen leitfähigen Schichten werden dazwischen liegende
Schichten aufgebohrt. Die elektrischen Zwischenverbindungen werden
auch als Durchkontakte oder Durchkontaktierungen bezeichnet. Ein
elektrischer Kontakt zwischen den Schichten wird mittels eines Beschichtungsverfahrens
hergestellt, das bedeutet, dass eine eine Bohrung umgebende Wandfläche
mit Kupfer beschichtet wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren und
eine einfache Vorrichtung zur Herstellung zumindest einer Leiterplatte
anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst.
Dabei sind folgende Verfahrensschritte angewandt: Teile der Folie
aus elektrisch leitfähigem Material werden aus der Folie
entfernt, die Folie aus elektrisch leitfähigem Material
wird an der Trägerfolie angeordnet und weitere Teile werden aus
der Folie aus elektrisch leitfähigem Material und der Trägerfolie
entfernt. In einem ersten Verfahrensschritt werden Teile der Folie
aus elektrisch leitfähigem Material aus der Folie entfernt.
Dabei entsteht eine Struktur aus Leiterbahnen und Ausnehmungen. Die
Leiterbahnen sind so strukturiert, dass diese mittels Stegen aneinander
gehalten sind. Danach wird die Folie aus elektrisch leitfähigem
Material an der Trägerfolie angeordnet. Die Trägerfolie
ist aus einem dielektrischen Material. Beide Folien gemeinsam bilden
eine Leiterplatte aus, sind vorzugsweise rechteckförmig
und mit einer ihrer flächengrößten Seiten einander
zugewandt aneinander angeordnet. Idealerweise sind die beiden Folien
der Leiterplatte gleich lang und gleich breit und schließen
bündig mit ihren Rändern ab. Die Dicke beider
Folien wird von dielektrischen Eigenschaften der Trägerfolie
und von elektrischen Eigenschaften der Folie aus elektrisch leitfähigem
Material bestimmt. Die Stege der Folie aus elektrisch leitfähigem
Material und die darunter angeordneten Teile der Trägerfolie
werden entfernt. Somit sind die Leiterbahnen untereinander frei
und isoliert und die Trägerfolie hält die freien
Leiterbahnen an ihrem vorbestimmten Ort. Des weiteren werden Teile beider
Folien entfernt, um Ausnehmungen in der Leiterplatte zu schaffen.
Durch diese Ausnehmungen hindurch sind unterhalb dieser Leiterplatte
angeordnete weitere Leiterplatten erreichbar.
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In
vorteilhafter Weise werden zumindest eine zweite Folie aus elektrisch
leitfähigem Material und eine zweite Trägerfolie
an der Folie aus elektrisch leitfähigem Material und der
Trägerfolie angeordnet. Mit anderen Worten werden zwei
Leiterplatten übereinander geschichtet und somit eine Mehrschichtleiterplatte
hergestellt. Die Folien aus elektrisch leitfähigem Material
werden mittels der dielektrischen Trägerfolien getrennt.
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In
einfacher Weise sind Teile der Folie beziehungsweise der Leiterplatte
mittels eines Lasers entfernbar. Der Laser arbeitet verschleißfrei,
so dass eine Massenfertigung mit immer identischen Teilen gewährleistet
ist. Andere Trennvorgänge sind Stanzen und Fräsen.
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In
einfacher Weise sind die Folien mittels einer Klebstoffbeschichtung
aneinander angeordnet. Werden die Folien übereinander gelegt
und aneinander gepresst, so verkleben die Folien beziehungsweise
die Leiterplatten miteinander. Die Klebstoffbeschichtung ist in
vorteilhafter Weise an der Trägerfolie angeordnet.
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Die
Vorrichtung zur Herstellung zumindest einer Leiterplatte aus einer
Folie aus elektrisch leitfähigem Material und einer Trägerfolie
ist dadurch gekennzeichnet, dass Teile der Folie aus elektrisch
leitfähigem Material mittels einer Trennvorrichtung aus der
Folie entfernbar sind, die Folie aus elektrisch leitfähigem
Material auf der Trägerfolie anordbar ist und weitere Teile
aus der Folie aus elektrisch leitfähigem Material und der
Trägerfolie mittels einer weiteren Trennvorrichtung entfernbar
sind.
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In
vorteilhafter Weise ist sowohl die Folie aus elektrisch leitfähigem
Material als auch die Trägerfolie als Folienstreifen von
einer Rolle abwickelbar. Flexible Leiterplattenstreifen, also eine
Vielzahl von Leiterplatten sind aus Folienstreifen herstellbar,
die von Rollen abwickelbar sind. Das Verfahren und die Vorrichtung
eignen sich zur Massenherstellung starrer und flexibler Leiterplatten.
Die Leiterplatten können sowohl parallel als auch seriell
hergestellt werden. Möglich ist auch eine Herstellung,
bei der die Leiterplatten parallel und seriell angeordnet sind.
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In
vorteilhafter Weise ist die Folie aus elektrisch leitfähigem
Material über eine Umlenkrolle der Trennvorrichtung zuführbar.
Wird die Folie als Folienstreifen von einer Spule abgewickelt, so
garantiert die Umlenkrolle eine ebene Zuführung und einen
ebenen Durchlauf durch die Trennvorrichtung.
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In
einfacher Weise ist die Trägerfolie, die eine Klebstoffbeschichtung
aufweist, mittels einer weiteren Umlenkrolle an die Folie aus elektrisch
leitfähigem Material anpressbar. Dabei werden die Trägerfolie
und die Folie aus elektrisch leitfähigem Material miteinander
verklebt.
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In
vorteilhafter Weise sind die Leiterplatten als starre oder flexible
Leiterplatten herstellbar. Die Trägerfolien der starren
Leiterplatten basieren auf Glasfasermatten, die mit einem Epoxidharz
getränkt sind. Als Folie aus elektrisch leitfähigem
Material wird eine Kupferfolie verwendet.
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In
vorteilhafter Weise dienen Randabschnitte der Leiterplatte beziehungsweise
der Leiterplattenstreifen als Schutz bei der Herstellung und bei
einem Transport.
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Zum
besseren Verständnis der Erfindung sind nachfolgend Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen
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1A eine
Vorrichtung eingerichtet zur Herstellung eines strukturierten flexiblen
Leiterplattenstreifens aus einem Kupferfolienstreifen und einem
Trägerfolienstreifen in schematischer Darstellung,
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1B den
strukturierten flexiblen Leiterplattenstreifen in Draufsicht,
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2 die
Vorrichtung eingerichtet zur Herstellung eines strukturierten flexiblen
Mehrschichtleiterplattenstreifens unter Verwendung des Leiterplattenstreifens
in schematischer Darstellung,
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3A eine
strukturierte flexible Mehrschichtleiterplatte mit zwei Kupferfolien
und zwei dielektrischen Trägerfolien in Explosionsdarstellung,
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3B die
strukturierte flexible Mehrschichtleiterplatte mit den zwei Kupferfolien
und den zwei dielektrischen Trägerfolien in Seitenansicht
und
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3C die
strukturierte flexible Mehrschichtleiterplatte mit den zwei Kupferfolien
und den zwei dielektrischen Trägerfolien in Draufsicht.
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In
den verschiedenen Figuren sind ähnliche oder dieselben
Elemente durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
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1A zeigt
eine Vorrichtung 1 zur Massenherstellung einer flexiblen
Leiterplatte 2 oder mehrerer verschiedener flexiblen Leiterplatten 2 mit
einer ersten Aufnahmevorrichtung 3 zur Aufnahme einer ersten
Rolle 4, einer ersten Umlenkrolle 5, einer ersten
Stanzvorrichtung 6, einer zweiten Aufnahmevorrichtung 7 zur
Aufnahme einer zweiten Rolle 8, einer zweiten Umlenkrolle 9,
einer zweiten Stanzvorrichtung 10 und einer dritten Aufnahmevorrichtung 11 zur Aufnahme
einer dritten Rolle 12. Die Rolle 4, 8 und 12 ist
drehbar in der Aufnahmevorrichtung 3, 7 und 11 gelagert.
Von der Rolle 4 ist ein Kupferfolienstreifen 13 abwickelbar,
der über die erste Umlenkrolle 5 der ersten Stanzvorrichtung 6 zuführbar
ist und diese durchläuft. In der ersten Stanzvorrichtung 6 werden Teile
des Kupferfolienstreifens 13 ausgestanzt. Der Kupferfolienstreifen 13 wird
der zweiten Stanzvorrichtung 10 zugeführt und
durchläuft diese. Der Kupferfolienstreifen 13 wird
zwischen den beiden Stanzvorrichtungen 6 und 10 an
einen Trägerfolienstreifen 14 angeklebt. Der Trägerfolienstreifen 14 ist
ein Dielektrikum mit einer einseitigen Klebebeschichtung, an die
der Kupferfolienstreifen 13 angebracht wird. Dazu wird
der Trägerfolienstreifen 14 von der zweiten Rolle 8 abgespult
und mittels der zweiten Umlenkrolle 9 an den Kupferfolienstreifen 13 angepresst.
Der Kupferfolienstreifen 13 und der Trägerfolienstreifen 14 werden
miteinander verklebt und bilden einen Leiterplattenstreifen 15 aus.
Der Leiterplattenstreifen 15 wird der zweiten Stanzvorrichtung 10 zugeführt
und Teile des flexiblen Leiterplattenstreifens 15 werden
ausgestanzt. Nach der Bearbeitung weist der Leiterplattenstreifen 15 eine
Vielzahl gleicher flexibler Leiterplatten 2 oder verschiedener
flexibler Leiterplatten 2 auf. Der flexible Leiterplattenstreifen 15 wird
auf der dritten Rolle 12 aufgewickelt. Jede Leiterplatte 2 weist eine
Kupferfolie 16 und eine Trägerfolie 17 auf.
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1B zeigt
den flexiblen Leiterplattenstreifen 15, der sich aus den
Kupferfolienstreifen 13 und den Trägerfolienstreifen 14 zusammensetzt.
Vorzugsweise sind beide Folienstreifen 13 und 14 als Endlosstreifen 13 und 14 ausgebildet
und weisen eine gleiche Breite auf. Somit schließen die
Endlosstreifen 13 und 14 bündig an ihren
Rändern 21 und 22 ab. Der Kupferfolienstreifen 13 wird
so gestanzt, dass Leiterbahnen 23 entstehen und diese Leiterbahnen 23 mittels
Stegen 24 aneinander und an Randabschnitten 25 des
Kupferfolienstreifens 13 gehalten sind. Nachdem der Trägerfolienstreifen 14 an den
Kupferfoliestreifen 13 angeklebt ist, werden weitere Teile
des Leiterplattenstreifens 15 so entfernt, dass die Leiterbahnen 23 untereinander
frei und isoliert sind und der Trägerfolienstreifen 14 die
freien Leiterbahnen 23 an ihrem vorbestimmten Ort hält. Nach
der Bearbeitung weist der Leiterplattenstreifen 15 eine
Vielzahl gleicher Leiterplatten 2 oder verschiedener flexibler
Leiterplatten 2 auf. Vor der weiteren Verarbeitung des
Leiterplattenstreifens 15, insbesondere vor der Bestückung
der Leiterplatten 2 werden die einzelnen Leiterplatten 2 von
dem Leiterplattenstreifen 15 abgetrennt und die Randabschnitte 25 entfernt.
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2 zeigt
die Vorrichtung 1 mit geänderter Bestückung.
Der Trägerfolienstreifen 14 auf der zweiten Rolle 8 ist
beidseitig mit einer Klebebeschichtung versehen. Der Kupferfolienstreifen 13 wird
zwischen den beiden Stanzvorrichtungen 6 und 10 auf
einer Seite des beidseitig mit dem Klebstoff beschichteten Trägerfolienstreifens 14 aufgeklebt.
Der Trägerfolienstreifen 14 ist ein Dielektrikum,
also aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, und
mit einer doppelseitigen Klebebeschichtung versehen, anderen einen
Seite der Kupferfolienstreifen 13 angebracht wird. Dazu
wird der Trägerfolienstreifen 14 von der zweiten
Rolle 8 abgespult und über die zweite Umlenkrolle 9 an
den Kupferfolienstreifen 13 angepresst. Der Kupferfolienstreifen 13 und
der Trägerfolienstreifen 14 verkleben miteinander
und bilden gemeinsam einen flexiblen eine äußere
Klebstoffbeschichtung aufweisenden Leiterplattenstreifen 15 aus.
Der flexible eine äußere Klebstoffbeschichtung aufweisende
Leiterplattenstreifen 15 wird der zweiten Stanzvorrichtung 10 zugeführt
und Teile des flexiblen eine äußere Klebstoffbeschichtung
aufweisenden Leiterplattenstreifens 15 werden ausgestanzt.
Danach wird der flexible eine äußere Klebstoffbeschichtung
aufweisende Leiterplattenstreifen 15 einer vierten Rolle 31 zugeführt.
Zwischen der zweiten Stanzvorrichtung 10 und der vierten
Rolle 31 ist eine weitere Aufnahmevorrichtung 32 für
die dritte Rolle 12 mit dem bereits fertig gestellten Leiterplattenstreifen 15 angeordnet.
Der von der dritten Rolle 12 abwickelbare flexible Leiterplattenstreifen 15 ist
mittels einer Umlenkrolle 33 an die zweite mit Klebstoff
beschichtete Seite des flexiblen eine äußere Klebstoffbeschichtung
aufweisenden Leiterplattenstreifens 15 anpressbar.
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Der
flexible Leiterplattenstreifen 15 und der flexible eine äußere
Klebstoffbeschichtung aufweisende Leiterplattenstreifen 15 sind
miteinander verklebt und bilden einen flexiblen Mehrschichtleiterplattenstreifen 34 aus.
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3A, 3B und 3C zeigen
eine flexible Mehrschichtleiterplatte 41 mit zwei Kupferfolien 16,
zwei Trägerfolien 17, vier Feldeffekttransistoren 42,
kurz als MOSFETs bezeichnet, und vier elektrisch leitfähigen
Verbindungsbügeln 43. Die Kupferfolien 16 und
die Trägerfolien 17 sind abwechselnd geschichtet.
Die Feldeffekttransistoren 42 weisen einen Steueranschluss 44,
einen Abzugsanschluss 45 und einen Quellenanschluss 46 auf.
Der Steueranschluss 44 und der Quellenanschluss 46 sind
auf einer Seite des Transistors 42 angeordnet, der Abzugsanschluss 45 auf
der anderen Seite des Transistors 42. Der Transistor 42 ist
mit dem Abzugsanschluss 45 auf der unteren Kupferfolie 16 angeordnet,
die vier elektrisch leitfähigen Verbindungsbügel 43 stellen
einen elektrischen Kontakt zwischen dem Quellenanschluss 46 und
einer Leiterbahn 23 her. Der Steueranschluss 44 ist
nicht belegt. Ausnehmungen 47 innerhalb der oberen drei
Folien 16 und 17 ermöglichen die Bestückung
der Mehrschichtleiterplatte 41 mittels der Feldeffekttransistoren 42 und
der Verbindungsbügel 43.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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