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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gedruckter
Schaltungsplatten mit metallisierten Durchführungs- und Verbindungslöchern. Sie
befaßt sich im besonderen mit dem Problem des Durchkontaktierens bei der Herstellung
von Zwei-und Mehrlagenverdrahtungen.
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Es ist ein Verfahren zum Herstellen von durchplattierten Löchern bekannt,
bei dem ein umgekehrtes Schema aufgedruckt wird, das die Umgebung des Loches frei
von der Druckmasse läßt, die gegen die Plattierung schützt. Dann wird ein Metall-
oder Kohlefilm innerhalb des Lochausschnittes aufgestäubt, der die Leitfähigkeit
herstellt. In einem Elektrolysebad wird dann das Innere des Loches ebenso wie die
freie Kupferfolie mit dem auszuplattierenden Metall überzogen. Anschließend daran
wird die Druckmasse entfernt und das nicht gebrauchte Kupfer weggeätzt, wobei wiederum
die vorher niedergeschlagene Plattierung gegen das Atzen schützt. Die elektrolytisch
niedergeschlagene ösenartige Verbindung verbleibt dann in dem Loch.
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In der deutschen Auslegeschrift 1142 926 wird ein Verfahren zur Herstellung
gedruckter Schaltungsplatten mit metallisierten Bohrungen zum Anschluß von Schalt-
oder Verbindungselementen oder zur Verbindung zweier auf verschiedenen Seiten der
Schaltplatte verlaufenden Leiterbahnen beschrieben, bei dem zunächst die einer gewünschten
Schaltung zugeordneten Lochkombinationen in eine einseitig oder beidseitig mit Metall
belegte Isolierstoffplatte gebohrt werden, anschließend die Lochwandungen metallisiert
werden und danach die Lochwandungen durch ein bei der später erfolgenden Atzung
nicht angreifbares Mittel abgedeckt und das Leiterbild auf der Isolierstoffplatte
aufgebracht wird. Die Abdeckung der Lochwandungen kann dabei in der Weise erfolgen,
daß die Bohrungen mit der gleichen Masse, die zum Ausdrucken des Leiterbildes verwendet
wird, ausgefüllt werden. Dies macht es erforderlich, daß in einem weiteren Arbeitsgang
die Masse wieder aus den Bohrungen entfernt werden muß.
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Ein anderes Verfahren, eine gedruckte Schaltungsplatte herzustellen,
die elektrische Verbindungsleitungen aufweist, die sich durch die Platten erstrecken,
besteht darin, in den entsprechend angeordneten Öffnungen Metallstifte einzusetzen.
Ein solches Verfahren, wie es beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1152
455 bekannt ist, ist für Mehrlagenverdrahtungen ungeeignet.
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In der amerikanischen Zeitschrift »Electronic Packaging and Produetion«
vom Mai 1966 wird ein Verfahren mit einer Nur-Loch-Plattierung beschrieben. Danach
wird auf einer kupferbelegten Platte eine Schutzbeize aufgebracht, anschließend
werden die Löcher gebohrt und nach weiteren Zwischenschritten, wie einer Metallisierung
der gesamten Platte und einer galvanischen Verstärkung der Löcher, erfolgt der Druck
des gewünschten Schaltkreises. Bei der Plattierung der Löcher entsteht um diese
herum eine kranzförmige Erhebung, die in einem zusätzlichen Verfahrensschritt mit
Hilfe von Sand entfernt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein gegenüber diesen bekannten Verfahren
zur Herstellung von durchkontaktierten Schaltungsplatten wesentlich einfacher und
unkompliziert zu handhabendes Verfahren zu schaffen. Gemäß der Erfindung werden
bei einem Verfahren eingangs genannter Art mit einer fertig geätzten Konfiguration
versehene Platten zunächst an ihren Außenseiten stromlos verkupfert, danach wird
eine Galvanikabdeckung gleichmäßig auf den Außenflächen der Platten aufgebracht,
und anschließend werden die durch die Konfiguration vorgegebenen Lochanordnungen
gebohrt, die Lochwände werden chemisch verkupfert und danach galvanisch verstärkt,
und anschließend werden zunächst die Galvanikabdeckung und dann die chemische Kupferschicht
von den Außenflächen der Platte entfernt, und danach erfolgt eine galvanische Metallisierung
der Löcher und Leiterbahnen.
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Da bei diesem Verfahren das Bohren bei bereits fertig geätzten Konfigurationen
erfolgt, d. h. für die Bohrungen genaue Ansatzpunkte gegeben sind, ist hierbei eine
genaue Lage der Bohrungen gewährleistet, ein Vorteil, dem insbesondere bei Mehrlagenverdrahtungen
große Bedeutung zukommt. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß
Außenflächen und Lochwandungen in getrennten Arbeitsgängen metallisiert werden.
Die Außenflächen sind bereits vor dem Bohren kupferkaschiert und zum Schutz gegen
eine zusätzliche Metallauflage mit einem Schutzlack bestrichen. Die Schichtdicke
an den Lochwänden kann nunmehr nach Wunsch ausgelegt werden; ebenso ist die Art
des Materials auf diese Weise frei wählbar. Ferner vermeidet man hierbei die Verwendung
einer Metallabdeckung, wie Gold, Zinn od. ä. als Ätzreserve, sowie die Verwendung
von Siebdrucklacken zur einwandfreien Galvanikabdeckung, mit denen nur schwer feinere
Konfigurationen herstellbar sind. Von Vorteil ist weiterhin, daß das erfindungsgemäße
Verfahren im Vergleich zu Fertigungsverfahren, bei denen zunächst die Bohrungen
angebracht werden und danach die einzelnen Schritte zur Herstellung der gedruckten
Platte erfolgen, eine lange dauernde und nicht exakt durchführbare Belichtung der
Lochwandungen vermeidet. Auch läßt sich die Schwierigkeit umgehen, den bei Verwendung
von Fotolack an den Lochwandungen ausgehärteten Fotolack nach dem Atzen entfernen
zu müssen, was nur schwer und meist nicht ganz sauber gemacht werden kann und somit
für eine spätere Lötung schlechte Voraussetzungen schafft.
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Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der F i g. 1 bis 7 näher erläutert.
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Ausgangsbasis, gleichgültig ob für Zwei- oder Mehrlagenverdrahtungen,
sind Platten 1, die noch nicht gebohrt sind, aber an ihren Außenseiten bereits die
fertig geätzte Konfiguration 2 aufweisen. Ist von vornherein bekannt, daß die Leiterbahnen
einen mechanischen Schutz und einen Korrosionsschutz erhalten, so wird die Platte
erst in flüssiges Epoxydharz getaucht und anschließend getrocknet. Im weiteren Verlauf
wird die Platte chemisch verkupfert, wobei der erzeugte Metallüberzug 3 etwa 0,5
um dick ist (F i g. 1).
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Diese dünne Kupferschicht 3 wird anschließend mit einem galvanikfesten
Lack 4, welcher in getrocknetem Zustand eine abziehbare Haut bildet, ein solcher
Lack ist im Handel erhältlich, abgedeckt (F i g. 2). Es handelt sich hier um keinen
Fotolack. Er kann deshalb ohne besonderen Schutz gegen UV-Licht verarbeitet werden.
Der vorgeschlagene Lack kann mit einem Pinsel aufgetragen werden. Er ist in seiner
Anwendung vollkommen unproblematisch.
Selbst bei ungleichmäßigem
Auftrag verläuft der Lack zu einer einwandfrei zusammenhängenden Schicht, die gut
haftend die Konturen der Außenseiten bedeckt.
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Die Platten werden erst anschließend, nachdem die Abdeckschicht trocken
ist, gebohrt (F i g. 3). Das Bohren ist hierbei in einfacher Weise möglich, da durch
die bereits fertige Konfiguration die Ansatzpunkte für die Bohrungen 5 schon gegeben
sind. Sollte auf einer Leiterplatte ein Leiter elektrisch unterbrochen sein, so
kann vor dem folgenden Arbeitsgang die Platte repariert werden. Hierzu ist lediglich
an den zu reparierenden Stellen der Galvanikabdecklack zu entfernen.
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Im weiteren Verlauf des Verfahrens wird die Platte nochmals chemisch
verkupfert (F i g. 4). Dabei werden nun die Lochwände mit einer dünnen Kupferschicht
6 überzogen und eine leitende Verbindung zu der vorhandenen Kupferschicht unter
der Abdeckung hergestellt. Da an die Bohrungen infolge der Kontaktaugen immer eine
dünnere Kupferschicht angrenzt, ist in jedem Fall ein sicher leitender Obergang
zu erreichen. Im allgemeinen schlägt si,;h auf der Lackabdeckung kein Kupfer nieder.
Sollte es vereinzelt doch vorkommen, kann diese Schicht leicht abgewischt werden,
da auf dem Lack das chemisch abgeschiedene Kupfer kaum haftet.
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Der nächste Schritt ist die galvanische Verstärkung 7 der Kupferschicht
an den Lochwänden (F i a. 5). Die Lackabdeckung wird hierfür etwas ausgespart, so
daß die darunterliegende Kupferschicht mit der Elektrode des Galvanikbades verbunden
werden kann. Der Strom kann von der Elektrode über die abgedeckte Kupferschicht
3 an den Außenseiten zu der Kupferschicht 6 an den Lochwänden fließen. An den abgedeckten
Außenflächen kann keine Galvanisierung stattfinden. Die Schichtdicke an den Lochwänden
kann nach Wunsch ausgelegt werden. Auch die Art der Oberfläche, ob Kupfer. Zinn,
Silber, Gold od. ä., ist auf diese Weise frei wählbar.
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Die Leiterbahnen auf der Bauteileseite können mit einem metallischen
Oxydationsschutz versehen werden. Hierzu ist es notwendig, daß die Galvanikabdeckung
von der Bauteileseite abgezogen und die dünne chemische Kupferschicht entfernt wird.
Die so vorbehandelte Platte kann nun galvanisch metallisiert werden, wobei die Lochwandungen
und die Leiterbahnen in gleicher Weise galvanisiert werden.
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Ist die Galvanisierung der Lochwandungen abgeschlossen, wird die Abdeckung
4 wieder entfernt (F i g. 6). Dabei erweisen sich die Eigenschaften des Lackes besonders
günstig. Dieser bindet sich beim Trocknen zu einer Haut, welche rückstandslos und
leicht abgezogen werden kann. Eventuelle Rückstände lassen sich in Aceton oder einer
Verdünnungslösung leicht auflösen.
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Zum Schluß wird die Platte von der 0,5 um dicken chemischen Kupferschicht
3 an den Außenflächen befreit (F i g. 7). Dies kann entweder mechanisch, durch Bürsten
mit Quarzmehl oder chemisch, durch Tauchätzen in Kupfer(II)-Chlorid od. ä. erfolgen.
Beim Tauchätzen ist die etwa 0.5 um dicke Kupferschicht nach maximal 5 Sekunden
entfernt. Alle wesentlich dickeren Kupferschichten, wie Leiterbahnen und Lochwände,
bleiben bei dieser kurzzeitigen Einwirkung der Ätze unverändert. Nach der Entfernung
der dünnen Kupferschicht ist die Durchkontaktierung und damit- die Platte fertiggestellt.