DE10205592A1

DE10205592A1 - Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs für Leiterplatten

Info

Publication number: DE10205592A1
Application number: DE2002105592
Authority: DE
Inventors: Udo Bechtloff; Johannes Schauer
Original assignee: KSG LEITERPLATTEN GmbH
Current assignee: Ksg De GmbH
Priority date: 2002-02-11
Filing date: 2002-02-11
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: DE10205592B4; WO2003069966A1; AU2003205619A1

Abstract

Vefahren zum Herstellen eines Halbzeugs (30) für Leiterplatten mit Leiterbahnen unterschiedlicher Dicke. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Vorsehen eines Substrats (1) mit einer Metallschicht (2); Ausdünnen der Metallschicht (2) im Bereich einer Oberfläche (3) auf einer Vorderseite (4) der Metallschicht (2) zum Ausbilden eines Teilbereichs (5) mit einer ersten Metallschichtdicke und eines anderen Teilbereichs (6) mit einer zweiten Metallschichtdicke, wobei die erste Metallschichtdicke kleiner als die zweite Metallschichtdicke ist; und Ausbilden einer im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche auf der Vorderseite (4) des Subtrats (1) mit Hilfe des Aufbringens einer Substratschicht (7) auf der Metallschicht (2), welche den Teilbereich (5) mit der ersten Metallschichtdicke und den anderen Teilbereich (6) mit der zweiten Metallschichtdicke jeweils zumindest teilweise bedeckt.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von Leiterplatten.

Die zunehmende Vielfalt elektronischer Baugruppen, die mit Hilfe von Leiterplatten geschaffen werden, stellt hohe Anförderungen an die Komplexität und Variabilität der verwendeten Leiterplatten. Es besteht zunehmend Bedarf für Leiterplatten, die Leiterbahnen mit unterschiedlichen Leiterbahnendicken aufweisen. Leiterbahnen mit sich unterscheidenden Leiterbahnendicken erweitern die Bestückungsmöglichkeiten der Leiterplatten.

Bei bekannten Verfahren wird zum Herstellen der unterschiedlichen Leiterbahndicken zusätzliches Leiterbahnmaterial auf einen Teil vorhandener Leiterbahnen, die ursprünglich eine einheitliche Dicke aufweisen, galvanisch aufgebracht. Bei dem Leiterbahnmaterial handelt es sich üblicherweise um Kupfer. Infolge des galvanischen Aufbringens des zusätzlichen Leiterbahnmaterials entstehen auf der zu bestückenden Oberfläche der Leiterplatte Unebenheiten, so daß die für die Bestückung gewünschte Planarität der Leiterplattenoberfläche verloren geht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs für Leiterplatten und einer Leiterplatte zu schaffen, welches (welche) das Ausbilden einer planaren Bestückungsoberfläche ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs für Leiterplatten mit Leiterbahnen unterschiedlicher Dicke gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Vorsehen eines Substrats mit einer Metallschicht; Ausdünnen der Metallschicht im Bereich einer Oberfläche auf einer Vorderseite der Metallschicht zum Ausbilden eines Teilbereichs mit einer ersten Metallschichtdicke und eines anderen Teilbereichs mit einer zweiten Metallschichtdicke, wobei die erste Metallschichtdicke kleiner als die zweite Metallschichtdicke ist; und Ausbilden einer im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche auf der Vorderseite des Substrats mit Hilfe des Aufbringens einer Substratschicht auf der Metallschicht, welche den Teilbereich mit der ersten Metallschichtdicke und den anderen Teilbereich mit der zweiten Metallschichtdicke jeweils zumindest teilweise bedeckt.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das so geschaffene Halbzeug zum Herstellen einer Leiterplatte verwendet.

Ein wesentlicher Vorteil, welcher sich mit der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ergibt, besteht darin, daß ein Halbzeug hergestellt wird, daß einerseits Leiterbahnen mit unterschiedlicher Dicke aufweist, andererseits jedoch über eine äußere Oberfläche verfügt, die beim Verwenden des Halbzeugs zum Herstellen einer Leiterplatte trotz der Schaffung von Leiterbahnen mit unterschiedlicher Dicke beim Strukturieren der Leiterbahnen das Ausbilden einer planaren Bestückungsfläche ermöglicht. Dieses wird dadurch erreicht, daß auf die ausgedünnte und deshalb unebene Oberfläche auf der Vorderseite des verwendeten Substrats die Substratschicht aufgebracht wird. Die zur ausgedünnten Oberfläche entgegengesetzte Oberfläche der Metallschicht des Halbzeugs ist eben und steht für das Strukturieren der Leiterbahnen zur Verfügung. Die hierbei geschaffenen Leiterbahnstrukturen weisen oberhalb der Substratschicht des Halbzeugs eine gleiche Höhe auf, erstrecken sich jedoch mit unterschiedlichen Tiefen in die Substratschicht des Halbzeugs, so daß Leiterbahnstrukturen mit verschiedenen Dicken entstehen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß Abschnitte der Oberfläche auf der Vorderseite der Metallschicht, welche durch die Substratschicht bedeckt werden, vor dem Aufbringen der Substratschicht zum Verbessern der Haftung der Substratschicht oberflächenbehandelt werden. Hierdurch werden die Eigenschaften des Halbzeugs, insbesondere eine ausreichende Festigkeit, für die weitere Verarbeitung verbessert.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, daß die Abschnitte der Oberfläche auf der Vorderseite der Metallschicht einer Behandlung zum Aufrauhen der Oberfläche ausgesetzt werden. Auf diese Weise wird die Haftung der Substratschicht wirksam verbessert.

Ein zum Erzeugen von Leiterplatten bevorzugtes Halbzeug wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch gebildet, daß als Substrat mit der Metallschicht eine Metallfolie verwendet wird.

Um ein Halbzeug für eine Leiterplatte auf Kupferbasis herstellen zu können, kann bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Metallfolie eine Kupfer-Folie ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, daß die Substratschicht ein formbares Material umfaßt, und das zum Ausbilden der im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche auf der Vorderseite des Substrats die das formbare Material umfassende Substratschicht mit dem Substrat verpreßt wird, so daß ein Teil des formbaren Materials in einen Raum oberhalb des anderen Teilbereichs mit der zweiten Metallschichtdicke gepreßt wird. Hierdurch ist es möglich, auch bei Halbzeugen, die eine Vielzahl von Teilbereichen mit verschiedenen Metallschichtdicken aufweisen, Oberflächen zu schaffen, die eine Verwendung des Halbzeugs zum Herstellen von Leiterplatten ermöglichen. Das formbare Material dringt hierbei in die Räume oberhalb der Teilbereiche mit der geringeren Metallschicht ein und füllt diese im wesentlichen vollständig aus, so daß das Halbzeug die Anforderungen hinsichtlich der mechanischen und elektrischen Eigenschaften für eine Leiterplatte erfüllt.

Bei einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung ist die Schaffung der im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche auf der Vorderseite des Substrats auf einfache Weise und mittels bekannter Technologien dadurch ermöglicht, daß als Substratschicht eine Klebefolie auf Basis eines mit unausgehärtetem Epoxidharz getränkten Glasgewebes verwendet wird.

Zum Verpressen der Substratschicht mit dem Substrat wird zweckmäßig ein Preßmittel auf einer von dem Substrat abgewandten Seite der Substratschicht angewendet, so daß die zum Ausbilden einer ausreichenden Haftung der Substratschicht ausgeübt werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, daß die Metallschicht zum Ausdünnen im Bereich der Oberfläche auf der Vorderseite geätzt wird. Hierdurch ist es möglich, die übliche Ätztechnik in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung des Halbzeugs zu nutzen.

Beim Herstellen einer Leiterplatte unter Verwendung des Halbzeugs wird das Halbzeug zweckmäßig mit wenigstens einer weiteren Substratschicht verpreßt, wobei die im wesentlichen ebene äußere Oberfläche auf der Vorderseite des Substrats der wenigstens einen weiteren Substratschicht beim Verpressen zugewandt ist. Auf diese Weise steht die Rückseite des Substrats, welche planar ist, zum Strukturieren von Leiterbahnen zur Verfügung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1A eine schematische Darstellung eines Substrats mit einer Metallschicht von der Seite;
Fig. 1B das Substrat nach Fig. 1A mit ausgedünnter Metallschicht;
Fig. 1C eine schematische Darstellung einer Substratschicht von der Seite;
Fig. 1D eine schematische Darstellung eines Halbzeugs mit dem Substrat nach Fig. 1B und aufgebrachter Substratschicht nach Fig. 1C von der Seite;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Mehrlagenleiterplatte nach dem Verpressen unter Verwendung des Halbzeugs nach Fig. 1D; und
Fig. 3 die Mehrlagenleiterplatte nach Fig. 2 nach dem Strukturieren von Leiterbahnen.
Die Fig. 1A und 1B zeigen eine schematische Darstellung eines Substrats 1 mit einer Metallschicht 2 in einem Ausgangszustand und nach einem Ausdünnen der Metallschicht 2 in einer Seitenansicht. Bei dem Substrat 1 handelt es sich beispielsweise um eine Kupfer-Folie. Zum Ausdünnen wird die Metallschicht 2 im Bereich einer Oberfläche 3 auf einer Vorderseite 4 mittels Ätzens bearbeitet, so daß Teilbereiche 5 mit einer ersten Metallschichtdicke und Teilbereiche 6 mit einer zweiten Metallschichtdicke geschaffen werden, wobei die erste Metallschichtdicke geringer als die zweite Metallschichtdicke ist.
Das Substrat 1 mit der ausgedünnten Metallschicht 2 wird anschließend gemäß Fig. 1D mit einer Substratschicht 7 verbunden, die in Fig. 1 C in einem Ausgangszustand gezeigt ist. Die Substratschicht 7 wird auf die Oberfläche 2 auf der Vorderseite 4 der Metallschicht 2 aufgepreßt. Die Substratschicht 7, welche beispielsweise eine Klebefolie auf Basis von mit unausgehärtetem Epoxidharz getränktem Glasgewebe ("Prepregs") ist, wird beim Aufpressen verformt, so daß Räume 8 im Bereich der Teilbereiche 5 mit der ersten Schichtdicke ausgefüllt werden. Beim Verpressen werden das Substrat 1 und die Substratschicht 7 mit Hilfe von Preßblechen 9, 10 zusammengedrückt, die auf einer Vorderseite 11 und einer Rückseite 12 aufgesetzt werden. Die Preßbleche 9, 10 werden nach dem Verpressen wieder entfernt. Der in Fig. 1D dargestellte Aufbau bildet ein Halbzeug 30 für die Herstellung von Leiterplatten.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Leiterplatte 20 unter Verwendung des Halbzeugs 30 von der Seite. Die Leiterplatte 20 ist eine Mehrlagenleiterplatte, welche neben der Metallschicht 2 des Halbzeugs 30 weitere Leiterbahnschichten 21, 22 und 23 und weitere Substratschichten 24, 25 aufweist. Die Anordnung aus der Leiterbahnschicht 23 und der weiteren Substratschicht 25 ist in gleicher Weise wie das Halbzeug 30 gebildet. Zum Herstellen der Leiterplatte 20 können bekannte Technologien genutzt werden, beispielsweise die Tending-Technologie oder die Metall-Resist-Strip-Technik. Die in Fig. 2 gezeigte Verwendung des Halbzeugs 30 für eine Mehrlagenleiterplatte ist beispielhaft. Das Halbzeug 30 kann für Leiterplatten beliebiger Art genutzt werden, die ein oder mehrere Leiterbahnschichten umfassen.
Die Leiterplatte 20 wird zum Ausbilden von Leiterbahnen in der Metallschicht 2 strukturiert, beispielsweise mittels Ätzens, so daß Leiterbahnstrukturen gebildet werden wie dies in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Es entstehen auf diese Weise Leiterbahnen 26, 27 mit unterschiedlicher Dicke. Die Höhe, mit der sich die Leiterbahnen 26, 27 über eine äußere von der Substratschicht 7 gebildete Oberfläche 28 der Leiterplatte 20 erheben, ist jedoch für die Leiterbahnen 26, 27 im wesentlichen gleich. Auf diese Weise ist eine für die Bestückung der Leiterplatte 20 mit elektronischen Bauelementen geeignete planare Oberfläche 29 geschaffen.
Die Leiterbahnen 26, 27 sind in den Fig. 2 und 3 zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung vergrößert dargestellt, weisen bei üblichen Leiterplatten beispielsweise Dicken von etwa 18 µm bis 35 µm bzw. etwa 400 µm auf. Das beschriebene Verfahren ermöglicht das Ausbilden sehr feiner Leiterbahnstrukturen mit einer Leiterzugbreite von beispielsweise 120 µm.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs (30) für Leiterplatten mit Leiterbahnen unterschiedlicher Dicke, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- Vorsehen eines Substrats (1) mit einer Metallschicht (2);

- Ausdünnen der Metallschicht (2) im Bereich einer Oberfläche (3) auf einer Vorderseite (4) der Metallschicht (2) zum Ausbilden eines Teilbereichs (5) mit einer ersten Metallschichtdicke und eines anderen Teilbereichs (6) mit einer zweiten Metallschichtdicke, wobei die erste Metallschichtdicke kleiner als die zweite Metallschichtdicke ist; und

- Ausbilden einer im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche auf der Vorderseite (4) des Substrats (1) mit Hilfe des Aufbringens einer Substratschicht (7) auf der Metallschicht (2), welche den Teilbereich (5) mit der ersten Metallschichtdicke und den anderen Teilbereich (6) mit der zweiten Metallschichtdicke jeweils zumindest teilweise bedeckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte der Oberfläche (3) auf der Vorderseite (4) der Metallschicht (2), welche durch die Substratschicht (7) bedeckt werden, vor dem Aufbringen der Substratschicht (7) zum Verbessern der Haftung der Substratschicht (7) oberflächenbehandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der Oberfläche (3) auf der Vorderseite (4) der Metallschicht (2) einer Behandlung zum Aufrauhen der Oberfläche (3) ausgesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat (1) mit der Metallschicht (2) eine Metallfolie verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie eine Kupfer-Folie ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratschicht (7) ein formbares Material umfaßt, und daß zum Ausbilden der im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche auf der Vorderseite (4) des Substrats (1) die das formbare Material umfassende Substratschicht (7) mit dem Substrat (1) verpreßt wird, so daß ein Teil des formbaren Materials in einen Raum (8) oberhalb des Teilbereichs (5) mit der ersten Metallschichtdicke gepreßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratschicht (7) eine Klebefolie auf Basis eines mit unausgehärtetem Epoxidharz getränkten Glasgewebes verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verpressen der Substratschicht (7) mit dem Substrat (1) Preßmittel (9, 10) angewendet werden.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (2) zum Ausdünnen im Bereich der Oberfläche (3) auf der Vorderseite (4) geätzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallschichtdicke in einem Bereich von etwa 18 bis 35 µm liegt, und die zweite Metallschichdicke etwa 400 µm beträgt.

11. Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte (20), wobei ein nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestelltes Halbzeug (30) verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug (30) mit wenigstens einer weiteren Substratschicht (21, 22 bzw. 24, 25) verpreßt wird, wobei die im wesentlichen ebene äußere Oberfläche auf der Vorderseite (4) des Substrats (1) der wenigstens einen weiteren Substratschicht (21, 22 bzw. 24, 25) beim Verpressen zugewandt ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrfachschicht-Leiterplatte (20) gebildet wird.