DE1772976A1

DE1772976A1 - Fotomechanisches Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten

Info

Publication number: DE1772976A1
Application number: DE19681772976
Authority: DE
Inventors: Horst Ringer
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1968-07-30
Filing date: 1968-07-30
Publication date: 1971-08-12

Description

Fotomechanisches Verfahren von Leiterplatten zur Heratellunf- Die Erfindung betrifft ein fOto?!lechani sches Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit durchkaschierten Bohrungen: Solche Leiterplatten sind auch unter der Bezeich-. nung "gedruckte Schaltungen" bekannt und werden in elektrotechnischen Geräten seit langem verwendet. Sie dienen als Träger von Transistoren, Widerständen und anderen Schaltungselementen. Die Erfindung betrifft insbesondere doppelseitig beschichtete Leiterplatten, bei denen Leiterbahnen der einen Seite mit Leiterbahnen der anderen Seite durch die Platte hindurch leitend verbunden sind. Die Platten haben dazu Böhrungen, deren Wandungen ebenfalls . mit einem leitenden Material beschichtet (kaschiert) sind, .so daß diese Schicht die leitende Verbindung, zwischen den vorgenannten Leiterbahnen zu beiden Seiten darstellt! Die Leiterschicht in der Bohrung darf daher nicht unterbrochen sein. Außerdem dienen solche Bohrungen als sogenannte Lötstützpunkte zum Anlöten der Schaltungselemente. Auch zum Herstellen einwandfreier Lötstellen ist eine ununterbrochen durchgehende Innenbeschichtung der Bohrung erforderlich. Das durch die Erfindung verbesserte, an sich bekannte . Herstellverfahren geht aus von zweiseitig mit Metall kaschierten Platten, beispielsweise kupferkaschierten Epoxydharzplatten. Die erforderlichen Bohrungen sind, in diese Platten schon eingebracht und die Wandungen der Bohrungen durchgehend kaschiert in vorhergehenden Verfahrensschritten, die an sich ebenfalls benannt sind und daher hier keiner näheren Erläuterung bedürfen. Nun muß die Kupferschicht zu beiden Seiten stellenweise abgeätzt werden, so daß nur noch das im wesentlichen aus den Leiterbahnen bestehende Flächenmuster bestehen bleibt. Man beschichtet dazu die ganze Platte mit einer lichtempfindlichen Lackschicht, belichtet diese mit dem Flächenmuster und löst den Zack anschließend an den belichteten Stellen in einem geeigneten Lösungsbad ab. Dabei ist jedoch, wie sich aus dem Ausführungsbeispiel noch im einzelnen ergeben wird, unbedingt darauf zu achten, daß die lichtempfindliche Schicht nur auf die ebenen Flächen der Platten, nicht aber auf die Wandungen der Bohrungen aufgebracht wird. Das erkl<jrt sich kurz so: Nur diese ebene Schicht erreicht das auftreffende Licht quer zur Schichtfläche, nur sie wird daher durchbelichtet und kann später abgelöst werden. Eine eventuelle Lackbeschichtung auf der Wandung der Bohrungen wird dagegen von den Lichtstrahlbn in Schichtrichtung beaufschlagt, das Licht kann die Schicht nicht durchdringen und daher gibt es keine Möglichkeit, die Beschichtung der Bohrungswand unter Beibehaltung der Beschichtung an einer anderen Stelle mit einem Lösungsbad abzulösen. Auch bilden sich in der Regel an den Bohrungsrändern Verdickungen der lichtempfindlichen Schicht, die ebenfalls nicht durchbelichtet werden können. Es kommt also darauf an, den aufzutragenden, lichtempfindlichen Lack nicht in die Bohrungen eindringen zu lassen. Mit Lackauftragsverfahren wie Dcstreichen, Tauchen, Schleudern und Spritzen ist dies nicht möglich. Auch das Bewalzen oder Bedrucken mit Lack hat stets die Bildung von Tropfen oder kleineren Lackansammlungen an den Rändern der Bohrungen zur folge. Erfindun&sgemäß wird daher vorgeschlagen, daß diese) lichtempfindliche Schicht, auf welche das später auszuätzende Flächenmuster zunächst foto-raf fisch übertrac;eri werden soll, mittels eines elektrostatischen Lackierverfahrens aufgebracht wird. Elektrostatische Lackierverfahren sind an sich seit längerer Zeit für Lacke aller Art bekannt. Diese Verfahren eignen sich zum Aufbringen einer gleichrnißig dicken Lachschicht insbesondere auf perforierten Flächen, Drahtwerk und ähnlichen Teilen und wurden seit la"-,Jem mit besonderer Sorgfalt und gute:: Erfolg daraufhin entwickelt, die Lackschicht auch in kleinste Poren und Ritzen eindringen zu lassen. Die Erfindung stellt sich .insofern gerade die entgegengesetzte Aufgabe, nämlich die Schicht in die kleiner: Bohrungen nicht eindringen zu lassen. Es war daher nicht zu erwarten, daß es mit dem elektrostatischer. Verfahren gelingen würde, die Bohrungen der kupferkaschierten Platten gemäß der Erfindung so vollkommen lackfrei zu halten. Es bestand daher auch gar kein Anl.aß, das neue und im Aufwand relativ teure Lackierverfahren für den Fotolackauftrag bei Leiterplatten einzusetzen. Der Vorteil bezüglich Arbeitszeitersparnis und (#ualitütsverbesseru_ng ist jedoch nach Kenntnis dieses Nebeneffektes des elektrostatischen Lackierverfahrens ganz erheblich. Es ist nun nicht mehr notwendig, die Bohrungen nach dem Lackauftrag eigens mechanisch zu sUubern; gleichzeitig ist die Sicherheit bezüglich einer einwandfreien Durchmetallisierung der Bohrung erheblich gestiegen.
Es ist noch besonders darauf,hinzuweisen, daß sich der angestrebte Erfolg insbesondere .bei rein elektrostatischen Lackierverfahren einstellt, das heißt, bei solchen Verfahren, bei denen die einzelnen Aerosole (Lackpartikelchen) ausschließlich aufgrund der Wirkung des elektrischen Feldes von der Sprühelektrode@abgelöst und zum Werkstück hinbefördert werden. Eine hilfsweise mechanische Zerstäubung, beispielsweise durch Sprühscheiben öder durch Druckluftzerstäubung, kann sich störend auswirken, weil dabei d.-ie Aerosole@trotz der bestehenden elektrischen Feldverhältnisse in die Bohrungen der Leiterplatten hineingeschleudert werden können Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert und mit dem bisher geübten Herstellungsverfahren verglichen werden. Fg. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Bruchstück einer fertigen Leiterplatte, Fig. 2 bis 6 zeigt das bisher geübte,llers,tellungsverfahren ohne elektrostatische Lackierung, und Fig. 7 bis 11 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen einzelnen Schritten.
In Fig. 1 ist der Plattengrundkörper aus Epoxydharz mit 1 bezeichnet. Von den vielen und meist-sehr verschlungenen Leiterbahnen ist eine herausgegriffen und mit 2 bezeichnet.. Sie endet in einem Ring 3, der eine Bohrung umschließt. Der Durchmesser solcher Bohrungen liegt in der Größenordnung von 0,5 mm bis 1,5 mm. Die Leiterbahn, der. Ring und die Wandung 4 der Bohrung bestehen aus einer unteren Kupferschicht 5 und einer darauf liegenden Zinnschicht 6. Die Zinnschicht hat im übrigen die Aufgabe, den Lötvorgang an einem solchen Lötstützpunkt zu erleichtern. Auf der Unterseite der Platte befindet sich ebenfalls ein Ring 7, von dem "ebenfalls eine hier allerdings nicht sichtbare@Leitungsbahn ausgehen kann. In den f o#nden Figuren werden die einzelnen Schritte des Herstellverfahrens an einem Ausschnitt 8 aus Fig. 1 einzeln dargestellt. Ftg. 2 zeigt zunächst die kupferkaschierte Platte in ihrem Ausgangszustand bei Beginn des Verfahrens. Die Kupferschicht 5 beschrl'inkt sich nicht nur auf die Bohrungsinnenseite und den Ringbereich um die Bohrung, sondern bedeckt die ganze Plattenfläche. Auf die ganze Fläche ist sodann eine lichempfindliche Lackschicht 9 nach einßm nicht elektrostatischen Verfahren aufgebracht, wobei sich an der Kante eine Ansammlung 12 gebildet hat, welche auch in die Bohrung hineinragt. Eine Schablone 10 soll schematisch andeuten, daß bei der Belichtung die ultravioletten Lichtstrahlen 11 nur die Bereiche 2 und 3 der lichtempfindlichen Schicht treffen. . Fig: 3 zeigt die Situation nach dem Entwickeln und Herauslösen des belichteten Teiles der Lackschicht. Der Bereich um die Bohrung, ist frei, die Lackansammlung 12 am oberen Bohrungsrand blieb jedoch bestehen. Nach der notwendigen Reinigung wird nun das Werkstück galvanssch verzinnt, wobei sich auf die blanken. Kupferflächen die Zinnschicht 6 legt. Dies zeigt Fig. 4. Wo Reste des lichtempfindlichen Lackes verblieben sind, setzt sich kein Zinn ab.
Fig. 5 zeigt das Werkstück nach dem Ablösen der nichtbelichteten Teile der Lackschicht mit einem anderen Lösungsmittel. Das Werkstüc ko;amt jetz in ein Ätzb5.j.d, welches die Kupferschicht, soweit sie nicht verzinnt ist, entfernt. Das Ergebnis zeigt Fig. E. Im oberen Teil der Bohrung ist das Kupfer an einem schmalen Bereich, der von der Lackansammlung 12 bedeckt war, weggefressen, so daß die Zeitungsverbindung von der einen Seite der Platte zur-anderen unterbrochen ist. Dies vermeidet die Erfindung durch den exakteren Lackauftrag, wie aus den Figuren ? - 11 zu ersehen ist.
Gemäß Fig. 7 wurde die lichtempfindliche Lackschicht 9 erfindungsgemäß elektrostatisch aufgebracht, die Schicht endet genau am Rand der Bohrung. Die Schicht wird nun wie bei Fig. 2 belichtet und der belichtete Bereich ausgelöst. Dies zeigt Fig. B. Fig. 9 zeigt eine durchgehende Zinnschicht auf den blanken Kupferstellen und Fig. 10 zeigt die Situation nach dem Entfernen der lichtempfindlichen Schicht 9. Fig. 11 endlich zeigt das gewünschte Ergebnis: Wie in Fig. 1 ist sowohl die Bohrungswandung a7.!#, auch der Ringbereich um die Bohrung durchgehend und fehlerfrei mit Kupfer und Zinn beschichtet.

Claims

Patentanspruch Fotomechanisches.Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit durchkaschierten Bohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Schicht (9), auf welche da? später auszuätzende Flächenmuster zunächst fotografisch übertragen werden soll,, mittels eines elektrostatischen Lackierverfahrens aufgebracht wird.