DE112011101132T5

DE112011101132T5 - Verbessertes Rückbohren von mehrlagigen Schaltkreisplatinen

Info

Publication number: DE112011101132T5
Application number: DE112011101132T
Authority: DE
Inventors: Cheuk Ping Lau
Original assignee: Flextronics AP LLC
Current assignee: Multek Technologies Ltd San Jose Us
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2013-01-03
Also published as: CN102835196B; WO2011126646A3; WO2011126646A2; TW201206276A; US8302301B2; CN102835196A; US20110240348A1; TWI473548B; US20130025919A1; US9433084B2

Abstract

Verfahren zum Rückbohren von gedruckten Schaltkreisplatinen (PCBs), um Durchgangsblindleitungen zu entfernen, und zugehörige Vorrichtungen. Das Verfahren kann das Entfernen einer Durchgangsblindleitung durch eine Kombination des Rückbohrens und chemischen Ätzens aufweisen. Das Rückbohren kann eine Maskenschicht von der Durchgangsblindleitung entfernen. Abschnitte einer darunterliegenden Schicht können in dem Bereich der Durchgangsblindleitung verbleiben, nachdem das Rückbohren abgeschlossen ist. Die verbleibenden Abschnitte der darunterliegenden Schicht können in einem nachfolgenden Ätzprozess entfernt werden, um dadurch die Durchgangsblindleitung von der PCB zu entfernen. Während der Rückbohrschritt für den begrenzten Zweck des Entfernens der äußeren Schicht verwendet werden kann, und Teile der darunterliegenden Schicht, die in dem Durchgang verbleiben, toleriert werden können, muss der Durchmesser der Rückbohrung nicht so groß sein wie beim traditionellen Rückbohren, bei welchem sichergestellt werden muss, dass alle Schichten innerhalb des Durchganges vollständig entfernt werden.

Description

HINWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der U. S.-Provisional Anmeldung Nr. 61/319,371 mit dem Titel: „RÜCKBOHREN VON MEHRLAGIGEN GEDRUCKTEN SCHALTKREISPLATINEN”, eingereicht am 31. März 2010 gemäß 35 U. S. C. 119, wobei der Inhalt jener Anmeldung durch diese Bezugnahme hier vollständig aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Typischerweise enthält eine gedruckte Schaltkreisplatine (PCB) eine Mehrzahl von Durchgängen, die jeweils eine leitfähige Bahn auf einer Schicht der PCB zu einer oder mehreren leitfähigen Bahnen auf einer oder mehreren anderen Schichten der PCB elektrisch verbinden. Einige Durchgänge können so miteinander verbunden sein, dass ein Abschnitt des Durchganges nicht entlang einer leitfähigen Bahn der PCB verläuft. Wenn beispielsweise ein Durchgang zwei innere Schichten bzw. Ebenen der PCB verbindet, wird der Abschnitt des Durchganges, der sich von der am weitesten außenliegenden der inneren Schichten zu einer Oberfläche der PCB erstreckt, als Blindleitung bezeichnet. Die Blindleitungen von Durchgängen erfüllen keine sinnvolle Funktion in dem Schaltkreis der PCB und können eine Signalstörung und/oder andere Probleme verursachen.
Das Rückbohren ist eine Technik, die verwendet wird, um eine Blindleitung zu entfernen. Das Rückbohren verwendet Bohrtechnik mit kontrollierter Tiefe, um die unerwünschte leitfähige Beschichtung in dem Bereich der Blindleitung des Durchganges zu entfernen. Typischerweise wird der Blindleitungsbereich des Durchganges entfernt unter Verwendung eines Bohrers, dessen Durchmesser größer ist als der des Bohrers, welcher verwendet wurde, um die ursprüngliche Durchgangsbohrung zu erzeugen. Während ein solches Rückbohren viele der mit Durchgangsblindleitungen verknüpften Probleme beseitigen mag, so erzeugt doch der größere Bohrer eine Bohrung, die größer ist als der ursprüngliche Durchgang, was in negativer Weise (i) die Freiraum- bzw. Abstandserfordernisse für Signalbahnen für jede Schicht beeinflusst, durch welche die rückgebohrte Bohrung hindurchverläuft, und (ii) den minimalen Abstand von Durchgang zu Durchgang.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einem Aspekt weist ein Verfahren zum Rückbohren eines Durchganges einer gedruckten Schaltkreisplatine (PCB) das Bohren eines Durchgangsloches durch die PCB auf, um den Durchgang zu bilden, wobei der Durchgang einen ersten Durchmesser und eine innere Oberfläche hat, und Abscheiden einer ersten Schicht aus einem ersten Material auf der inneren Oberfläche. Das Verfahren weist weiterhin auf, dass nach dem Abscheiden der ersten Schicht eine zweite Schicht eines zweiten Materials auf der ersten Schicht abgeschieden wird, die sich auf der inneren Oberfläche befindet. Nach dem Abscheiden der zweiten Schicht weist das Verfahren das Rückbohren eines Abschnitts des Durchganges auf, so dass die zweite Schicht von dem Abschnitt entfernt wird, und so dass zumindest ein Teil der ersten Schicht in dem Abschnitt verbleibt, woraufhin zumindest der Teil der ersten Schicht, der in dem ersten Abschnitt verblieben ist, chemisch entfernt wird.
Die PCB kann eine Mehrzahl von Schichten aus glasverstärktem Epoxidlaminat aufweisen. Das Abscheiden der ersten Schicht kann das elektrische Verbinden mit ersten und zweiten leitfähigen Abschnitten der ersten Schicht aufweisen. Die ersten und zweiten leitfähigen Abschnitte können entlang der Länge des Durchganges an unterschiedlichen Positionen der PCB liegen (beispielsweise können die ersten und zweiten leitfähigen Abschnitte leitfähige Bahnen sein, die zwischen den Schichten der PCB angeordnet sind). In einer Ausführungsform kann der erste Durchmesser weniger als 11 mil (weniger als 11 Tausendstel Zoll) (2,8 mm) betragen. In einer Ausführungsform kann das Rückbohren einen zweiten Durchmesser haben, der geringer als der erste Durchmesser zuzüglich 5 mil (0,13 mm) ist. In einer weiteren Ausführungsform kann der zweite Durchmesser weniger als der erste Durchmesser plus 3 mil (0,076 mm) betragen. In einer weiteren Ausführungsform kann der zweite Durchmesser der gleiche oder geringer sein als der erste Durchmesser.
In einer Anordnung kann das erste Material Kupfer aufweisen, und das zweite Material kann Zinn aufweisen. Der Schritt des chemischen Entfernens kann durchgeführt werden mit einem Ätzmittel, welches so verwendbar ist, dass es das erste Material mit einer ersten Geschwindigkeit (Ätzrate) und das zweite Material mit einer zweiten Ätzrate ätzt. Die erste Ätzrate kann größer als die zweite Ätzrate sein und dadurch beispielsweise das selektive Entfernen von Abschnitten des ersten Materials mithilfe des Ätzmittels aufweisen. Das Verfahren kann aufweisen, dass nach dem Schritt des chemischen Entfernens die Durchgangsbohrung von Durchgangshindernissen freigehalten wird. Das Verfahren kann das Entfernen der gesamten zweiten Schicht von der inneren Oberfläche aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein PCB ein erstes Substrat, eine Mehrzahl von Durchgängen durch das erste Substrat, eine erste Plattierungsschicht und eine zweite Plattierungsschicht auf. Das erste Substrat weist erste und zweite nahezu parallele Flächen auf, wobei der Trennabstand zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche eine Dicke des ersten Substrates definiert. Das erste Substrat weist eine Mehrzahl von zusammenlaminierten Schichten auf. Die Mehrzahl von Durchgängen erstreckt sich von der ersten Oberfläche durch das erste Substrat bis zur zweiten Oberfläche. Die Länge des ersten Durchganges von der Mehrzahl von Durchgängen erstreckt sich von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche, und der erste Durchgang umfasst erste und zweite Abschnitte entlang dieser Länge.
Die erste Plattierungsschicht bedeckt den gesamten ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt zumindest teilweise. Die zweite Plattierungsschicht bedeckt die gesamte erste Plattierungsschicht des ersten Abschnittes, während der zweite Abschnitt von der zweiten Plattierungsschicht freibleibt. Die chemische Zusammensetzung der ersten Plattierungsschicht unterscheidet sich von der chemischen Zusammensetzung der zweiten Plattierungsschicht. Eine solche Ausgestaltung entspricht beispielsweise einer Stufe eines Herstellungsverfahrens, bei welchem die zweite Plattierungsschicht durch Rückbohren von dem zweiten Abschnitt vollständig entfernt worden ist, und ermöglicht damit, dass jegliche Teile der ersten Schicht, die in dem zweiten Abschnitt verbleiben, durch ein Ätzmittel entfernt werden.
In einer Ausführungsform kann eine erste Plattierungsschicht ein erstes leitfähiges Element, welches zwischen den ersten und zweiten Schichten der Mehrzahl von Schichten angeordnet ist, mit einem zweiten leitfähigen Teil elektrisch verbinden, welches an einer Position angeordnet ist, die nicht zwischen den ersten und zweiten Schichten liegt. Ein von Hindernissen freier Durchgang kann durch den ersten Abschnitt und durch den zweiten Abschnitt verlaufen. Die erste Plattierungsschicht kann Kupfer, und die zweite Plattierungsschicht kann Zinn aufweisen.
Nach einem anderen Aspekt weist eine PCB ein erstes Substrat, eine Mehrzahl von Durchgängen, die sich durch das erste Substrat erstrecken, auf, und eine Plattierung, welche die Gesamtheit eines ersten Abschnittes der Länge eines ersten Durchganges aus der Mehrzahl von Durchgängen abdeckt, während ein zweiter Abschnitt der Länge des ersten Durchganges von der Plattierung frei ist. Das erste Substrat weist erste und zweite Oberflächen auf, die näherungsweise parallel zueinander sind, und der Abstand zwischen diesen definiert eine Dicke des ersten Substrates. Das erste Substrat weist eine Mehrzahl von zusammenlaminierten Schichten auf. Der Durchmesser des zweiten Abschnittes beträgt weniger als 5 mil mehr als der Durchmesser des ersten Abschnittes. Die Plattierung verbindet ein erstes leitfähiges Teil, welches zwischen den ersten und zweiten Schichten der Mehrzahl von Schichten angeordnet ist, elektrisch mit einem zweiten leitfähigen Teil, welches an einer Stelle angeordnet ist, die nicht zwischen den ersten und zweiten Schichten liegt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer PCB vor dem Bohren.
2 ist eine schematische Darstellung der PCB nach 1 nach dem Bohren.
3 ist eine schematische Darstellung der PCB nach 1 nach dem Plattierungsvorgang.
4 ist eine schematische Darstellung der PCB nach 1 nach dem Aufbringen einer Ätzmaskenschicht.
5a bis 5c sind schematische Darstellungen der PCB nach 1 nach dem Rückbohren.
6 ist eine schematische Darstellung der PCB nach 5c nach einem Ätzvorgang.
7 ist eine schematische Darstellung der PCB nach 5c, nachdem die Ätzmaskenschicht entfernt worden ist.
8 ist eine Draufsicht von oben, welche die PCB nach 7 schematisch verdeutlicht.
GENAUE BESCHREIBUNG
An der Erfindung können verschiedene Modifikationen und alternative Ausgestaltungen vorgenommen werden, wobei in den Zeichnungen beispielhaft einige Ausführungsformen derselben dargestellt und beschrieben sind. Es versteht sich jedoch, dass dieses nicht die Erfindung auf die speziell offenbarte Form beschränken soll, sondern stattdessen soll die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen umfassen, welche in den Schutzumfang und Geist der Erfindung fallen.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen können PCBs in verschiedenen Herstellungsstufen und damit zusammenhängende Verfahren zur Herstellung von PCBs umfassen. Beispielsweise weist ein Verfahren zum Entfernen einer Durchgangsblindleitung durch eine Kombination von Rückwärtsbohrung und chemischem Ätzen das Rückbohren des Durchganges auf, um eine Maskenschicht von der Durchgangsblindleitung zu entfernen. Abschnitte einer darunterliegenden Schicht (z. B. einer leitfähigen Schicht, die verwendet wird, um leitfähige Pfade zu bilden), können, nachdem das Rückbohren abgeschlossen ist, in dem Bereich der Durchgangsblindleitung verbleiten. Die verbleibenden Abschnitte der darunterliegenden Schicht können in einem anschließenden Ätzprozess entfernt werden, wodurch die Durchgangsblindleitung von der PCB entfernt wird. Der Schritt des Rückbohrens kann verwendet werden für den begrenzten Zweck des Entfernens der äußeren Schicht, und es können Teile der darunterliegenden Schicht, die in dem Durchgang verbleiben, toleriert werden. Der Durchmesser der Rückbohrung muss nicht so groß sein wie beim traditionellen Rückbohren, wobei alle Schichten innerhalb des Durchganges vollständig und sicher entfernt werden müssen. Die PCBs und die zugehörigen Verfahren, die hier beschrieben wurden, erlauben daher kleinere Rückbohrdurchmesser und damit engere Freiräume zwischen rückgebohrten Durchgängen und den umgebenden Strukturen gegenüber dem traditionellen Rückbohren.
1 veranschaulicht einen Querschnitt einer Ausführungsform einer PCB 100, die eine Mehrzahl von Schichten 101a–101d aufweist, welche zusammenlaminiert sind. Auch wenn hier vier Schichten dargestellt sind, kann irgend eine geeignete Anzahl von Schichten verwendet werden, um die PCB 100 zu bilden. Leitfähige Bahnen, wie zum Beispiel die Leiterbahn 102a, 102b und die Leiterbahn 103a, 103b können an verschiedenen Stellen zwischen den verschiedenen Schichten der Mehrzahl von Schichten 101a–101d angeordnet sein. Die PCB 100 weist eine obere Fläche 104 und eine untere Fläche 105 auf. In dem hier verwendeten Sinne werden Begriffe, wie zum Beispiel „obere” und „untere”, verwendet, um die verschiedenen Anordnungen unterschiedlicher Abschnitte der PCB 100 zu beschreiben, wie sie in den beigefügten Figuren dargestellt sind. in der tatsächlichen Verwendung kann die PCB 100 in irgend einer geeigneten Ausrichtung angeordnet werden. Die PCB 100 kann aus irgend einem geeigneten Material, beispielsweise einem glasverstärkten Epoxidlaminat aufgebaut sein, wie zum Beispiel FR-4.
In dem beispielhaften Verfahren der Herstellung der PCB 100, wie sie in den 1 bis 7 dargestellt ist, ist es beabsichtigt, leitfähige Bahnen 100a, 102b mit leitfähigen Bahnen zu verbinden, die auf der oberen Fläche 104 der PCB 100 und der unteren Fläche 105 der PCB angeordnet sind. Außerdem ist es bei dem Herstellungsverfahren und der PCB 100, wie sie in den 1 bis 7 dargestellt ist, erwünscht, leitfähige Bahnen 103a und 103b mit leitfähigen Bahnen zu verbinden, die an der unteren Fläche 105 der PCB 100 angeordnet sind. Dementsprechend ist eine Verlängerung eines plattierten Durchganges, die sich von der leitfähigen Bahn 103a aus nach oben erstreckt, eine unerwünschte Blindleitung.
2 zeigt die PCB 100, nachdem die ersten und zweiten Löcher 201, 202 durchgebohrt wurden. Die ersten und zweiten Löcher 201, 202 sind durch entsprechende Flächen in den leitfähigen Bahnen 102a, 102b, 103a und 103b zur Vorbereitung der Erzeugung elektrischer Verbindungen gebohrt worden. Die erste Bohrung 201 kann einen ersten Bohrungsdurchmesser 203 haben. Der erste Bohrungsdurchmesser 203 kann beispielsweise 10 mil (10/1.000 Zoll – 0,25 mm) betragen. Die zweite Bohrung 202 kann denselben Durchmesser wie die erste Bohrung 201 haben, oder sie kann irgend einen anderen geeigneten Durchmesser aufweisen.
3 zeigt die PCB 100, nachdem sie mit einer leitfähigen Schicht 301 (z. B. Kupfer) plattiert worden ist. Wie dargestellt, bedeckt die leitfähige Schicht 301 alle freiliegenden Oberflächen der PCB 100 einschließlich der Innenflächen der ersten und zweiten Bohrung 201, 202. Es versteht sich, dass die in 3 dargestellte leitfähige Schicht 301 sämtliche Leiterbahnen 102a, 102b, 103a und 103b elektrisch miteinander verbindet, welche sich mit den ersten und zweiten Bohrungen 201, 202 schneiden. In dieser Hinsicht wird in der ersten Bohrung 201 ein gewünschter Verbindungsabschnitt 302 der Leiterbahn 301 in einem unteren Abschnitt 303 der ersten Bohrung 201 gebildet, und eine Durchgangsblindleitung 304 wird in einem oberen Abschnitt 305 der ersten Bohrung 201 gebildet. Der gewünschte Verbindungsabschnitt 302 erstreckt sich von der Leiterbahn 103a herab zu der unteren Fläche 105 der PCB 100. Der Blindleitungsabschnitt 304 des Durchganges erstreckt sich von der Leiterbahn 103a nach oben zu der oberen Fläche 104.
Nach dem Abscheiden der Leiterbahn 301 kann eine erste Maskenschicht 306 in Bereichen, wo anschließend die leitfähige Schicht 301 von der PCB 100 entfernt werden soll, auf die leitfähige Schicht 301 aufgebracht werden. Die erste Maskenschicht 306 kann unter Verwendung irgend eines geeigneten Verfahrens gebildet werden, welches für Fachleute auf dem Gebiet bekannt ist (z. B. unter Verwendung einer photographischen Methode). Die erste Maskenschicht 306 kann aus irgend einem geeigneten Material bestehen.
4 zeigt die PCB 100, nachdem eine Ätzmaskenschicht 401 auf der PCB 100 abgeschieden und die erste Maskenschicht 306 entfernt worden ist. Demnach liegt die Ätzmaskenschicht 401 oben auf der leitfähigen Schicht 301 in einem Muster, welches das Negativ des Musters der ersten Maskenschicht 306 ist. Dementsprechend deckt die Maskenschicht 401 diejenigen Abschnitte der leitfähigen Schicht 301 ab, die auf der PCB 100 verbleiben sollen. Die Ätzmaskenschicht 401 kann beispielsweise Zinn aufweisen. Zinn kann verwendet werden wegen seiner Fähigkeit, an Kupfer zu haften und dem Ätzen mit einem Kupferätzmittel zu widerstehen.
5a zeigt die PCB 100, nachdem die Durchgangsblindleitung 304 durch Bohrungen entlang der ersten Bohrung 201 durch die obere Fläche 104 bis zu einer kontrollierten Tiefe rückgebohrt wurde. Die kontrollierte Tiefe wird so ausgewählt, dass der rückgebohrte Abschnitt 501 sich nicht unterhalb der Leiterbahn 103a erstreckt, und der gewünschte Verbindungsabschnitt 302 bleibt elektrisch mit der Leiterbahn 103a verbunden. In der Ausführungsform gemäß 5a war der Bohrer für das Rückbohren der Durchgangsblindleitung 304 in seinem Durchmesser etwas kleiner als der ursprüngliche Durchmesser der ersten Bohrung 203. Demnach verbleibt ein Teil der leitfähigen Schicht 301 in dem Bereich des oberen Abschnittes 305. Jedoch ist die gesamte Ätzmaskenschicht 401 von dem oberen Abschnitt 305 entfernt worden und ermöglicht damit ein nachfolgendes Ätzen der leitfähigen Schicht 301, um die Gesamtheit der leitfähigen Schicht 301 von dem oberen Abschnitt 305 zu entfernen.
In einer gegenüber der 5a alternativen Ausführungsform zeigt 5b die PCB 100, nachdem die Durchgangsblindleitung 304 unter Verwendung eines Bohrers rückgebohrt worden ist, der gleich dem Durchmesser 203 der ersten Bohrung ist. In einer solchen Ausführungsform kann aufgrund der möglichen Fehlausrichtung zwischen dem Bohrer, der für das Rückbohren verwendet wurde, und dem, der für die erste Bohrung 201 verwendet wurde, ein Teil des Materials der leitfähigen Schicht 301 in der ersten Bohrung 201 und entlang des oberen Abschnittes 305 derselben entlang einer Oberfläche 502 des oberen Abschnittes 305 verbleiben. Jedoch ist die gesamte Ätzmaskenschicht 401 von dem oberen Abschnitt 305 entfernt worden und ermöglicht damit ein anschließendes Wegätzen der leitfähigen Schicht 301, um das verbleibende Material der leitfähigen Schicht 301, welches entlang des oberen Abschnittes 305 angeordnet ist, vollständig zu entfernen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform veranschaulicht 5c die PCB 100, nachdem die Durchgangsblindleitung 303 unter Verwendung eines Bohrers rückgebohrt wurde, der in seinem Durchmesser geringfügig größer ist als der Bohrer, der zum Erzeugen der ersten Bohrung 201 verwendet wurde. In dieser Ausführungsform hat der Rückbohrvorgang einen Teil des Materials von den ersten 101a- und den zweiten 101b-Schichten der PCB 100 entfernt. Eine Fehlausrichtung zwischen dem Bohrer, der für das Rückbohren verwendet wurde, und demjenigen, der für die erste Bohrung 201 verwendet wurde, kann jedoch zu einem bezüglich der ersten Bohrung 201 nicht korrekt ausgerichteten rückgebohrten Abschnitt führen, so dass ein Teil der leitfähigen Schicht 301 entlang des oberen Abschnittes 305 derselben entlang einer Oberfläche 503 des oberen Abschnittes 305 noch innerhalb der ersten Bohrung 201 verblieben sein kann. Jedoch ist die gesamte Ätzmaske 401 aus dem oberen Abschnitt 305 entfernt worden, was es ermöglicht, dass ein nachfolgendes Ätzen der leitfähigen Schicht 301 die Gesamtheit jeglichen Materials der leitfähigen Schicht 301 entfernt, die entlang des oberen Abschnittes 305 angeordnet ist.
Eine oder mehrere Schutzschichten können während des Rückbohrvorganges zeitweise über den oberen und/oder Flächen 104, 105 der PCB 100 angeordnet werden. Die Schutzschichten können dazu dienen, die Ätzmaskenschicht 401 vor Kratzern zu schützen, die während des Vorgangs des Rückbohrens und der dazugehörigen Handhabung der PCB 100 auftreten könnten. Beispielsweise können Phenolbahnen von 0,2 mm während des Rückbohrvorganges über den oberen und unteren Flächen 104, 105 angeordnet werden. Um das Werkzeug für die Rückbohrung auszurichten, kann ein Röntgenstrahlbohrsystem verwendet werden. Nach dem Rückbohren kann die PCB 100 den Schritt eines Hochdruckspülens durchlaufen, um jegliches Material zu entfernen, welches die Durchgänge blockieren könnte (beispielsweise welches von dem Rückbohrvorgang stammen könnte).
Nachdem das Rückbohren durchgeführt worden ist, wie es in den 5a, 5b oder 5c dargestellt ist, kann ein nächster Schritt des Herstellungsvorganges darin bestehen, dass die PCB 100 einem Ätzmittel ausgesetzt wird, welches in der Lage ist, gezielt die leitfähige Schicht 301 zu ätzen bzw. wegzuätzen. Unter Verwendung der PCB gemäß 5c als Beispiel kann die PCB 100 gemäß der Ausführungsform nach 5c, nachdem sie einem solchen Ätzmittel ausgesetzt war, so erscheinen, wie sie in 6 dargestellt ist. Die Bereiche, die zuvor von der ersten Maskenschicht 306 besetzt waren, sind dem Ätzmittel ausgesetzt worden, und dementsprechend ist die leitfähige Schicht 301 von diesen Bereichen, wie zum Beispiel den Bereichen 601 und 602 entfernt worden. Weiterhin ist dort, wo die Ätzmaskenschicht 401 während des Rückbohrens entfernt wurde, jegliches freiliegende Material der leitfähigen Schicht 301 innerhalb des oberen Abschnittes 305 entfernt worden, so dass dadurch die Blindleitung 304 vollständig aus dem oberen Abschnitt 305 entfernt wurde.
Der nächste Schritt kann darin bestehen, die Ätzmaskenschicht 401 zu entfernen und damit die PCB 100 herzustellen, wie sie in 7 dargestellt ist. Die erste Bohrung 201 weist den oberen Abschnitt 305 frei von jeglichem Material der leitfähigen Schicht 301 auf. Zusätzlich weist die erste Bohrung 201 den gewünschten Verbindungsabschnitt 302 auf, welcher einen Teil der leitfähigen Schicht 301 enthält, welcher die Leiterbahn 103a, die Leiterbahn 103b und den Abschnitt der leitfähigen Schicht 301 umfasst, die auf der unteren Fläche 105 angeordnet ist.
Ein beträchtlicher Vorteil gegenüber dem traditionellen Rückbohren liegt darin, dass das hier beschriebene Rückbohren das vollständige Entfernen der leitfähigen Schicht 301 nicht sicherstellen muss. Das Rückbohren muss nur die Ätzmaskenschicht 401 entfernen und ermöglicht dadurch, dass ein relativ kleinerer Bohrer für das Rückbohren verwendet wird. Konsequenterweise kann der hier beschriebene Rückbohrvorgang so ausgeführt werden, dass weniger Oberfläche der PCB 100 verwendet wird als bei dem traditionellen Rückbohrvorgang.
Nach dem Entfernen der leitfähigen Schicht 301 von dem oberen Abschnitt 305 kann die Verarbeitung der PCB 100 unter Verwendung irgendwelcher geeigneter Vorgänge fortgesetzt werden.
8 ist ein schematisches Diagramm mit der Draufsicht von oben, welches den Abstand zwischen einem ersten Durchgang 801 und einem zweiten Durchgang 802 zeigt, die gemäß den hier beschriebenen Methoden erzeugt wurden. Die ersten und zweiten Durchgänge 801, 802 umfassen erste und zweite Durchgangsbohrungen 803 bzw. 804. In den ersten und zweiten Durchgängen 801, 802 sind erste bzw. zweite Verbindungsabschnitte 805, 806 angeordnet, welche zwei oder mehr Leiterbahnen der PCB elektrisch verbinden. Jede der Durchgangsbohrungen 803, 804 ist mit einem Bohrer rückgebohrt worden, der einen größeren Durchmesser hatte als die Durchgangsbohrungen 803, 804, um entsprechende rückgebohrte Abschnitte 807, 808 herzustellen.
In der beispielhaften Ausführungsform nach 8 beträgt der Mittenabstand der ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 802, 803 39,4 mil (1 mm). Ein solcher Mittenabstand kann so verwendet werden, dass die Durchgänge in einem Abstand angeordnet sind, der zu dem Abstand zwischen Verbindungselementen eines bestimmten Bauteiles passt. Beispielsweise beträgt ein üblicher Abstand für elektronische Bauteile unter Verwendung einer Kugelgitteranordnung (ball grid array – BGA) 1 mm. Demnach kann die Ausführungsform nach 8 auf die Verbindung einer BGA-Einrichtung anwendbar sein, bei welcher individuelle Kugeln bzw. Kügelchen der BGA sich mit den Durchgängen der Ausführungsform nach 8 ausrichten und anschließend mit diesen verbunden werden.
Die ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 802, 803 haben jeweils einen Durchmesser von 10 mil, und die rückgebohrten Abschnitte 807, 808 haben jeweils 14 mil Durchmesser. Der minimale nominelle Abstand zwischen den rückgebohrten Abschnitten 807, 808 ist demnach 25,4 mil. Außerdem sind in 8 erste und zweite Bahnen 809, 810 dargestellt. Jede Bahn hat eine Breite von 4 mil, und die Bahnen 809, 810 sind 4 mil voneinander beabstandet. Die Bahnen 809, 810 und der Abstand dazwischen nehmen also 12 mil der zwischen den rückgebohrten Abschnitten 807, 808 vorliegenden 25,4 mil in Anspruch und hinterlassen damit 13,4 mil Freiraum zwischen den rückgebohrten Abschnitten 807, 808 und den Bahnen 809, 810. Damit beträgt der nominelle Abstand zwischen dem ersten rückgebohrten Abschnitt 807 und der ersten Bahn 809 6,7 mil, und der nominelle Abstand zwischen dem zweiten rückgebohrten Abschnitt 808 und der zweiten Bahn 810 beträgt ebenfalls 6,7 mil.
In einer anderen Ausführungsform kann der rückgebohrte Abschnitt 12 mil Durchmesser haben. In einer solchen Ausführungsform kann der nominelle Abstand zwischen den rückgebohrten Abschnitten und den Bahnen 809, 810 7,7 mil betragen. In einer weiteren Ausführungsform kann der rückgebohrte Abschnitt 10 mil Durchmesser haben, was zu dem nominellen Abstand zwischen rückgebohrten Abschnitten und den Bahnen 809, 810 von 9,7 mil führt. Das Bohren in einer solchen Ausführungsform kann ähnlich einem Räumungsvorgang sein, um die Ätzmaskenschicht 401 aus dem oberen Abschnitt 315 zu entfernen. Es kann auch irgend ein anderer geeigneter Rückbohrdurchmesser verwendet werden.
Bekannte Rückbohrtechniken, bei welchen das Rückbohren erforderlich ist, um das gesamte leitfähige Material der Durchgangsblindleitung zu entfernen, erfordern größere Rückbohrabschnitte, wie zum Beispiel 16 mil. In der Ausführungsform der 8 würde eine 16 mil-Rückbohrung den Freiraum zwischen der rückgebohrten Bohrung zu der Bahn auf 5,7 mil reduzieren. Das Risiko, dass das Rückbohren die Bahnen 809, 810 durchschneidet, ist mit einem Freiraum von 5,7 mil im Vergleich zu den Ausführungsformen der 8 beträchtlich größer, wo der Freiraum 6,7 mil beträgt. Die Ausführungsform der 8 bedeutet daher eine beträchtliche Verbesserung und ermöglicht es, dass rückgebohrte Bohrungen in Durchgängen vorgenommen werden, die für das Verbinden von BGA-Einrichtungen mit einem Wiederholabstand von 39,4 mil (1 mm) verwendet werden.
8 ist eine beispielhafte Ausgestaltung, welche hervorhebt, wie die hier beschriebenen Ausführungsformen die Verwendung von Rückbohrtechniken in PCBs ermöglichen können, bei welchen das Rückbohren zuvor nicht praktisch brauchbar war. Es versteht sich jedoch, dass die Rückbohrtechniken, die hier beschrieben wurden, auch für andere geeignete PCBs verwendet werden können, und nicht auf PCBs beschränkt sind, die Komponenten mit um 1 mm beabstandeten BGA-Komponenten beinhalten. In der Tat können die hier beschriebenen Methoden gegenüber den bekannten Rückbohrtechniken enger gebaute PCBs ermöglichen, wo immer diese realisiert werden.
Während die Erfindung im Einzelnen in den Figuren und der vorstehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, soll eine derartige Darstellung und Beschreibung nur als beispielhaft und nicht beschränkend angesehen werden. Beispielsweise können gewisse Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, mit anderen beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden und/oder auf andere Arten angeordnet werden (beispielsweise können Verfahrensschritte in anderen Reihenfolgen durchgeführt werden). Dementsprechend versteht es sich, dass nur die bevorzugte Ausführungsform und deren Varianten hier dargestellt und beschrieben wurden, und dass Änderungen und Modifikationen, die in dem Geist der Erfindung liegen, geschützt werden sollen.

Claims

Verfahren zum Rückbohren eines Durchganges einer gedruckten Schaltkreisplatine (PCB), wobei das Verfahren aufweist: – Bohren einer Durchgangsbohrung durch die PCB, um den Durchgang zu bilden, wobei der Durchgang einen ersten Durchmesser hat, und wobei der Durchgang eine innere Fläche aufweist, – Abscheiden einer ersten Schicht eines ersten Materials auf der inneren Fläche, – nach dem Abscheiden der ersten Schicht Abscheiden einer zweiten Schicht eines zweiten Materials auf der ersten Schicht auf der inneren Fläche, – nach dem Abscheiden der zweiten Schicht Rückbohren eines Abschnittes des Durchganges, so dass die zweite Schicht aus diesem Abschnitt entfernt ist, und so dass zumindest ein Teil der ersten Schicht noch in dem Abschnitt verbleibt, und – chemisches Entfernen dieses Teils der ersten Schicht, der in dem Abschnitt verblieben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die PCB eine Mehrzahl von Schichten aus glasverstärktem Epoxidlaminat aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abscheiden der ersten Schicht das elektrische Verbinden der ersten Schicht mit ersten und zweiten leitfähigen Abschnitten aufweist, wobei die ersten und zweiten leitfähigen Abschnitte an unterschiedlichen Positionen der PCB entlang der Länge des Durchganges angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Durchmesser weniger als 11 mil beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rückbohren mit einem zweiten Durchmesser erfolgt, der weniger als der erste Durchmesser zuzüglich 5 mil beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rückbohren mit einem zweiten Durchmesser erfolgt, der weniger als der erste Durchmesser zuzüglich 3 mil beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rückbohren mit einem zweiten Durchmesser erfolgt, der kleiner oder gleich dem ersten Durchmesser ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Material Kupfer und das zweite Material Zinn aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des chemischen Entfernens mit einem Ätzmittel durchgeführt wird, das in der Lage ist, das erste Material mit einer ersten Ätzrate wegzuätzen, und in der Lage ist, das zweite Material mit einer zweiten Ätzrate wegzuätzen, wobei die erste Ätzrate größer als die zweite Ätzrate ist.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin aufweist, dass nach dem Schritt des chemischen Entfernens ein hindernisfreier Durchtritt durch den Durchgang aufrecht erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin das Entfernen der gesamten zweiten Schicht von der inneren Oberfläche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die PCB eine Mehrzahl von Schichten aus glasverstärktem Epoxidlaminat aufweist, wobei der erste Durchmesser weniger als 11 mil beträgt, das erste Material Kupfer aufweist, und das Abscheiden einer ersten Schicht das elektrische Verbinden von ersten und zweiten leitfähigen Abschnitten mit der ersten Schicht aufweist, wobei die ersten und zweiten leitfähigen Abschnitte an unterschiedlichen Positionen der PCB entlang der Länge des Durchganges angeordnet sind, wobei das zweite Material Zinn aufweist, das Rückbohren mit einem zweiten Durchmesser erfolgt, der geringer ist oder gleich dem ersten Durchmesser zuzüglich 5 mil, wobei der Schritt des chemischen Entfernens mit einem Ätzmittel durchgeführt wird, welches geeignet ist, das erste Material zu ätzen, und zwar mit einer ersten Ätzrate, während das Ätzmittel das zweite Material mit einer zweiten Ätzrate wegätzt, wobei die erste Ätzrate größer als die zweite Ätzrate ist, und wobei das Verfahren weiterhin das hindernisfreie Aufrechterhalten des Durchtritts durch den Durchgang nach dem Schritt des chemischen Entfernens aufweist.
Gedruckte Schaltkreisplatine (PCB), welche aufweist: – Ein erstes Substrat, wobei das erste Substrat eine erste und eine zweite Fläche aufweist, wobei die Flächen näherungsweise parallel zueinander verlaufen, und wobei ein Abstand, welcher die ersten und zweiten Flächen voneinander trennt, eine Dicke des ersten Substrates definiert, wobei das erste Substrat eine Mehrzahl von Schichten aufweist, die zusammenlaminiert wurden, um das erste Substrat zu bilden, – eine Mehrzahl von Durchgängen, die sich von der ersten Fläche durch das erste Substrat zu der zweiten Fläche erstreckt, wobei die Länge eines ersten Durchganges aus der Mehrzahl von Durchgängen sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckt, wobei der erste Durchgang einen ersten Abschnitt entlang dieser Länge und einen zweiten Abschnitt entlang dieser Länge aufweist, – eine erste Plattierungsschicht, die die Gesamtheit des ersten Abschnittes abdeckt, und den zweiten Abschnitt zumindest teilweise abdeckt, und – eine zweite Plattierungsschicht, die die Gesamtheit der ersten Plattierungsschicht, welche die Gesamtheit des ersten Abschnittes abdeckt, abdeckt, wobei die chemische Zusammensetzung der ersten Plattierungsschicht sich von der chemischen Zusammensetzung der zweiten Plattierungsschicht unterscheidet, wobei der zweite Abschnitt frei von der zweiten Plattierungsschicht ist.
PCB nach Anspruch 13, wobei die erste Plattierungsschicht ein erstes leitfähiges Teil, welches zwischen den ersten und zweiten Schichten aus der Mehrzahl von Schichten angeordnet ist, mit einem zweiten leitfähigen Teil elektrisch verbindet, welches an einer Position angeordnet ist, die nicht zwischen den ersten und zweiten Schichten liegt.
PCB nach Anspruch 13, wobei ein behinderungsfreier Durchtritt durch den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt verläuft.
PCB nach Anspruch 13, wobei die erste Plattierungsschicht Kupfer und die zweite Plattierungsschicht Zinn aufweist.
PCB nach Anspruch 13, wobei ein Durchmesser durch das erste Substrat des zweiten Abschnittes weniger als 5 mil größer ist als ein Durchmesser durch das erste Substrat des ersten Abschnittes.
PCB nach Anspruch 13, wobei ein Durchmesser durch das erste Substrat im Bereich des zweiten Abschnittes weniger als 3 mil größer ist als ein Durchmesser durch das erste Substrat im Bereich des ersten Abschnittes.
PCB nach Anspruch 13, wobei ein Durchmesser durch das erste Substrat im Bereich des zweiten Abschnittes nicht größer als der Durchmesser durch das erste Substrat im Bereich des ersten Abschnittes ist.
PCB nach Anspruch 13, wobei die PCB glasverstärktes Epoxidlaminat aufweist, wobei die erste Plattierungsschicht ein erstes leitfähiges Teil, welches zwischen den ersten und zweiten Schichten aus der Mehrzahl von Schichten angeordnet ist, mit einem zweiten leitfähigen Teil elektrisch verbindet, welches an einer Position angeordnet ist, die nicht zwischen den ersten und zweiten Schichten liegt, wobei der zweite Abschnitt frei von jeglichem elektrisch leitfähigen Material ist, wobei ein behinderungsfreier Durchtritt durch den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt verläuft, wobei die erste Plattierungsschicht Kupfer und die zweite Plattierungsschicht Zinn aufweist, und wobei der Durchmesser durch das erste Substrat im Bereich des zweiten Abschnittes weniger als 5 mil größer ist als der Durchmesser durch das erste Substrat im Bereich des ersten Abschnittes.
Gedruckte Schaltkreisplatine (PCB), welche aufweist: – Ein erstes Substrat, wobei das erste Substrat eine erste und eine zweite Fläche aufweist, wobei die Flächen näherungsweise parallel zueinander sind, und wobei die ersten und zweiten Flächen durch einen Abstand voneinander getrennt sind, welcher die Dicke des ersten Substrates definiert, wobei das erste Substrat eine Mehrzahl von zusammenlaminierten Schichten aufweist, um das erste Substrat zu bilden, – eine Mehrzahl von Durchgängen, welche sich durch die erste Oberfläche durch das erste Substrat zu der zweiten Fläche erstrecken, wobei die Länge eines ersten Durchganges aus der Mehrzahl von Durchgängen sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckt, wobei der erste Durchgang einen ersten Abschnitt entlang dieser Länge und einen zweiten Abschnitt entlang dieser Länge aufweist, wobei der Durchmesser des zweiten Abschnittes weniger als 5 mil größer als der Durchmesser des ersten Abschnittes ist, und – eine Plattierung, welche die Gesamtheit des ersten Abschnittes abdeckt, wobei der zweite Abschnitt frei von dieser Plattierung ist, wobei die Plattierung ein erstes leitfähiges Teil, welches zwischen ersten und zweiten Schichten der Mehrzahl von Schichten angeordnet ist, elektrisch mit einem zweiten leitfähigen Teil verbindet, welches an einer Position angeordnet ist, die sich nicht zwischen den ersten und zweiten Schichten befindet.
PCB nach Anspruch 21, wobei der Durchmesser des zweiten Abschnittes um weniger als 3 mil größer als der Durchmesser des ersten Abschnittes ist.
PCB nach Anspruch 21, wobei der Durchmesser des zweiten Abschnittes nicht größer als der Durchmesser des ersten Abschnittes ist.