DE1815202A1

DE1815202A1 - Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Schaltungskarten

Info

Publication number: DE1815202A1
Application number: DE19681815202
Authority: DE
Inventors: Ryan Robert James
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1967-12-26
Filing date: 1968-12-17
Publication date: 1969-12-04
Also published as: GB1256526A; US3606677A; FR1603648A

Description

59 672

US Serial Number 693 672
filed Dez. 26, 1967

Anmelder: Radio Corporation 6676-68

of America Sch/eak

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG MEHRSCHICHTIGER SCHALTUNGSKARTEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Schaltungskarten mit Durchgangslöchern, bei welchem mindestens zwei Trägerkarten mit Durchgangslöchern so ausgerichtet werden, daß die Durchgangslöcher in der gewünschten Weise fluchten.

Die moderne Sandwich-Bauweise erfordert mehrlagige gedruckte Verbindungsmueter mit sehr dünnen Leitungen und genau bestimmten Widerständen, wobei enge Toleranzen einzuhalten sind. Beispielsweise benötigt man in der Computertechnik häufig genau hergestellte gedruckte Schaltungsverbindungen mit mehrfachen Kartenebenen für Masse-, Spannungszuführungs- und Schaltungsverbindungen, welche Leitungen enthalten^ welche 0,25 - 0,05 n breit sind und einen Abstand von nur 0,125 mm haben. Die Impedanzen zwischen der Schaltung und Masse müssen oft innerhalb Toleranzen von - 6 i» genau sein. In Zukunft wird man sogar noch feinere Schaltungemuster, noch größere Zuverlässigkeit und noch höhere Packungedichten benötigen. Es kann auch notwendig werden, mehrere Schaltungselemente, die aus verschiedenen Materialien bestehen, bündig in einer Schaltungskarte zu montieren. Ein Beispiel für einen solchen Aufbau sind integrierte geschichtete Ferritspeicher mit

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ORIGINAL INSPECTED

Schreib- und Leseveretärkern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung von geschichteten Schaltungskarten mit fluchtenden löchern, ohne daß bei der Verbindung die Löcher verklebt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine in ihrem Fluß gesteuerte Klebstoffschicht sswischen den Karten derart angeordnet wird, daß in der Klebstoffschicht löcher in Ausrichtung mit den Kartenlöchern gebildet werden, und daß die Karten und die Klebstoffschicht zur Bildung der gewünschten mehrlagigen Karte zusammengefügt werden, wobei die Durchgangslöcher nach dem Verkleben ^ vom Klebstoff unbeeinflußt bleiben. '

Bei der Erfindung werden mindestens zwei solcher Träger mit Durchgangslöchern unter Verwendung der in ihrem Fluß gesteuerten Klebstoffschicht zusammengefügt. Infolge der Steuerung des Klebstofflußes bleiben die Durchgangslöcher nach dem Verkleben erhalten, so daß durch sie hindurch später Verbindungsleiter plattiert werden können, welche die notwendingen Schaltungsverbindungen zwischen den Oberflächen der Karten herstellen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen die ä

Fig. 1-4 einzelne Verfahrensschritte bei der Durchführung der Erfindung anhand von Querschnittszeichnungen.

Fig.1 veranschaulicht ein Herstellungsverfahren für eine doppelseitige Schaltungskarte mit plattierten Durchgangslöchem unter Verwendung einer additiven Aufbautechnik mit negativem Schaltungsmuster.

Die dargestellte dielektrische Trägerkarte 10 wird entsprechend der gewünschten Anordnung der plattierten Durchgangslöcher gestanzt, gebohrt oder geätzt. Die freiliegen-

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den Oberflächen der Karte 10 werden dann durch ein !einigungsverfahren und eine chemische oder physikalische Behandlung zur Verbesserung des Anhaftens der Schaltung vorbereitet.

Die Karte 10 wird dann durch Überziehen der freiliegenden Oberflächen mit einem Katalysatormaterial 12 für eine stromlose Ablagerung vorbereitet. Hierzu werden alle freien Oberflächen der Trägerkarte 10 einem Bad ohne Anwendung äußerer Stromquellen während einer Zeitdauer ausgesetzt, die zur Bildung einer leitenden Grundschicht H ausreicht, welche nachfolgend eine Elektroplattierung erhält, beispielsweise kann unter Verwendung üblicher stromloser Bäder eine Kupfergrundschicht von 0,25 o/oo Dicke während einer Niederschlagszeit von etwa 10 Minuten abgelagert werden. Pur manche Schaltungen, insbesondere solche, die hohe Ströme führen, kann eine dünne elektroplattierte Schicht von 1,25 U bis 2,5 u Dicke unter Verwendung eines üblichen Plattierungsbades auf der stromlos plattierten Schicht abgelagert werden. Unter Verwendung üblicher Druckverfahren wird dann auf jeder Seite der dünnplattierten Trägerkarte ein Negativ-Maskenmuster 16 der gewünschten Schaltung aufgedruckt. Die dünnplattierte Oberfläche muß gegen das Elektroplattierbad isoliert werden, damit während des Elektroplattierungssehrittes ein Aufwachsen der Schaltung an den nicht dafür bestimmten Stellen vermieden wird.

Danach läßt man die Schaltung 18 auf die gewünschte Leitungsdicke aufwachsen, wozu sich fast jedes bekannte Elektroplattierverfahren eignet, dessen Wahl sich nach der Trägerkarte, dem gewünschten Metall und den Schaltungserfordernissen richtet. Das Negativ-Maskierungsmuster 16 wird dann in einer geeigneten Lösung abgewaschen und abgespült. Nach seiner Entfernung wird die dünne anfängliche Leitungsschicht 14_f welche noch freiliegt, durch die Flammenätzung entfernt.

Wenn überhaupt kein Ätzschritt erfolgen soll, dann kann die

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-A-

•anfangliche stromlos gelagerte Schicht H nach dem Aufbringen des Negativ-Maskenmusters ausgebildet werden. In diesem Fall ist es wichtig, daß die gawfthl-fco Druckfarbe so gewählt wird, daß sie durch die nachfolgenden Plattierungsschritte keine Metallablagerung an sich zieht.

In beiden Fällen wird die gewünschte Schaltung auf Teilen der Trägerkarte abgelagert, die nicht vorher durch Photoresistlösung oder !Druckfarbe abgedeckt worden waren. Dadurch ergibt sich der zusätzliche Vorteil eines Schutzes gegen Schaltungsverunreinigung, die nämlich auftreten kann, wenn vorher bestehende Schichten dieses Materials nicht vollständig vor der Ablagerung bzw. dem Aufwachsen der Schaltung entfernt werden.

Bei der Herstellung mehrlagiger gedruckter Schaltungskarten durch Zusammenschichten von zwei oder mehr Einzelkarten mit offenen Durchgangslöchern wird nach der Erfindung ein Klebstoff verwendet, dessen physikalische Eigenschaften während des Zusammenschichtungsprozesses steuerbar sind. Der Klebstoff soll während des Zusammenschichtungsdruckes und -temperatur genügend fließfähig sein, um einen engen Kontakt zwischen benachbarten Schaltungskarten zu gewährleisten,. der für eine gute Verbindung notwendig ist. Gleichzeitig soll der Klebstoff so zäh sein, daß er nicht in die Bereiche der Durchgangslochverbindungen der Schaltungskarten fließt. Die Zähigkeit läßt sichdurch eine genaue Steuerung des Zusammenschichtungsschrittes, dh. Temperatur, Druckzeit oder durch besondere Klebstoffmischungen bestimmen.

Beispielsweise läßt sich ein gesteuertes Klebstoffließen während des Schichtungsprozesses mit Hilfe eines Zweikomponentenklebers erreichen, wobei eine Harzkomponente eine relativ niedrige Aushärtetemperatur zur Erhöhung der Viskosität des Klebstoffes hat, während das andere Harz bei

4 Ji a f\ ^ / ;i /./, h? ρ

einer relativ hohen Temperatur zur Bewirkung der gewünschten Klebverbindung aushärtet; das Zusammenschichten erfolgt dann bei der niedrigeren Härtetemperatur.

Insbesondere kann ein Klebstoff mit einem Doppelfunktions-Hochtemperatur- Epoxyharz verwendet werden; alternativ eignet sich eine Klebstoffmischung, welche ein Doppelfunktions-Hochtemperatur-Bpoxyharz und ein Mehrfunktions-Niedertemperatur-Epoxydisiertes Novolakharz wie Phenolformaldehydkondensat. In Tabelle 1 sind vier Beispiele verschiedener Klebstoffe dieser Art angeführt.

Tabelle 1 Klebstoff No.: 11 2 1 Dicyandiamid (DCD) 0.36 Oj639 g 1.197 1.755

Dimethylacetamid (DMAc) 12 ecm 12 ecm 12 ecm 12 ecm Oarbitolazetat 14 com 14 ecm 14 ecm 14 ecm

Union Carbid BHE-ÄIO 30 g 27 g 21 g 15 g (Doppelfunktion)

Union Carbid EHB-0100 0 3g 9 g 15 g (Mehrfachfunktion

Benzyldimethylamin (BDMA) 1 ecm 1 ecm 1 ecm 1 ecm (.15 g/cc in Carbitοlazetat)

Probeteste haben gezeigt, daß ein Glasharz von 0,2 mm mit einer Klebstoffschicht von 0,05 mm übersogen werden und bei einer Temperatur von 144 Grad Celsius teilweise auegehärtet und bei 170 Grad Celsius und einem Druck von etwa 7 at mit zufriedenstellendem Ergebnis schichtgeklebt werden kann. Die entsprechenden Vorhärteeigenschaften sind in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Klebstoff Verhältnis des Doppel- Miniaale Aus- Brauchbarer funktionsharzes sum härtetemp bei Vorhärte-Mehrfachfunktionsharz 144 C f.gesteu- zeitbereich

—___ ««_■_——___«_--_-— erten Harzfluß _

T 100 - 0 2 Stunden 2-3 Std.

2 90-10 45 Minuten 45-75 Min.

3 70-30 20 Minuten 20-60 Min.

4 50-50 12 Minuten 12-45 Min.

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Grlaa-Epoxy-Proben,dle in der vorstehenden Welse schichtverklebt sind, zeigen gute Klebeigenschaften, und der Klebstoff 1st nicht in Durchgangslöcher geflossen, welche in der Schichtung mit 1mm Durchmesser ausgebildet waren.

Die beschriebenen und in Tabelle 1 angeführten Klebstoffe können durch Auflösen von Dicyandiamid in Dimethylacetarn1d und Carbitolazetat unter Zufügung der Harze und Umrühren mit einem magnetischen Rührer hergestellt werden, bis das gesamte Harz aufgelöst ist, zu diesem Zeitpunkt wird dann das Carbitolazetat zugefügt.

Ein bedeutender Vorteil dieser Mischharze liegt darin, μ daß die Erhärtung des stärker reagierenden Mehrfunktionsharzes ohne schon ein nennenswertes Aushärten des weniger aktiven Doppelfunktionsharzes einen recht wenig kritischen Aushärtungszyklus ergibt. Auch wird die vollständige Auehärtungsdauer dünner Schichten in bereits teilweise ausgehärtetem Zustand verlängert. Mischharz-Klebstoffe können so hergestellt werden, daß sie die gewünschten Aushärtungsund Schichtklebzyklen durch die Änderung der Art und des Verhältnisses der Harzkomponenten zeigen.

Andere reagierende Anteile wie Phenolverbindungen, Polyamide oder Polysulfide können zur Bildung von Mischharzklebstoffen, deren Fluß sich steuern läßt, verwendet wer- | den. Polyamide und Polysulfide führen zu einem flexibleren Klebstoff, der eine verbesserte Klebfestigkeit hat und andere erwünschte Eigenschaften zeigt. Verdicker, wie Sandstaub, können den Klebstoffmischungen zur Steuerung des Fließens ohne Beeinflußung der Aushärtezeit beigegeben werden.

Figur 2 zeigt die Schritte bei der Bildung einer mehrlagigen Schaltungskarte unter Verwendung dreier doppelseitiger Karten 20 mit plattierten Durchgangslöchern 22, die entsprechend dem anhand von Figur 1 erläuterten Ver-

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fahren hergestellt sind und mit Klebstoff beschichteten dielektrischen Trägerkarten 30 zusammengeschichtet sind, wobei der Klebstoff von der oben erwähnten Art ist. Die in Figur 2 veranschaulichten Verfahrensschritte sind die folgenden:

Die den Klebstoff tragenden Trägerkarten 30 werden gestanzt oder gebohrt, so daß Löcher 23 entstehen, die in der gewünschten Weise mit den durch die Verbindungslöcher

22 der doppelseitigen Karten 20 hindurchplettierten Löchern fluchten. Andererseits kann der Klebstoff in gesteuertem. Fluß auch unmittelbar auf die ebenen Oberflächen der doppeln seitigen Karten in einem Aufroll-Oberzug oder durch Drucktechniken aufgebracht werden. Man muß allerdings dafür Sorge tragen, daß die Durchgangslöcher frei bleiben.

Die Klebstoffschichten 30 werden dann zwischen die doppelseitigen Karten 20 geschichtet, wobei sämtliche Löcher 22,

23 genau ausgerichtet sind, und dann in einer Schichtpresse unter gesteuerten Temperatur-, Druck- und Zeitbedingungen schichtverklebt; diese Parameter sind von den verwendeten Materialien abhängig. Anschließend wird die Schichtanordnung aus der Presse herausgenommen und kann abkühlen.

Die endgültigen Schaltverbindungen der Karte werden durch Plattieren über die isolierende Klebstofftrennschicht hinweg in den Durchgangslöchern unter Verwendung stromloser und/oder von Blektroplattierungsverfahren ausgebildet. Dies kann auf irgendeine Weise geschehen. Beispielsweise könnte der vollständige Schichtaufbau mit einer Schicht stromlos abgelagerten Kupfers überzogen werden; die äußeren Trägeroberflächen werden mit einem für die Plättierung undurchlässigen und widerstandsfähigen Material überzogen, wobei die Durchgangslöcher freibleiben\ unter Verwendung von Elektropldtierungsverfahren werden dann die Durchgangslöcher aufplätiert; dann wird das gegen die Platfcierung widerstandsfähige Material abgezogen; und schließlich wird

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der gesamte Aufbau einer Flammenätzmtg unterworfen, sodaß die anfangs aufgebrachte Kupferschicht entfernt wird. Wenn es als wünschenswert angesehen wird, kann gleichzeitig mit der Plattierung der Durchgangslöcher auf den äußeren Oberflächen des Schichtaufbaues die Leitungsverdrahtung aufgebracht werden.

Eine ins Einzelne gehende Beschreibung dieses in Verbindung mit Figur 2 besprochenen Verfahrens ist im nachfolgenden Beispiel 1 gegeben:

BEISPIEL 1

Mehrlagige Schaltungskarten, die durch Schichtung doppelseitiger Schaltungskarten unter Verwendung eines aus einem einzigen Harz bestehenden flußgesteuerten Klebstoffes hergestellt sind.

Kartenmaterial:

Typ XXXP Phenolic 0,38 mm dick überzogen mit Shipley 200 ΤΪ primer;
Pließgesteuerter Klebstoff Ho. 25456-69-H:

10 gr.Bakelite EBEA-2011 Epoxyharz (Union Carbide)

(7036 Harz aufgelöst in Carbitol Azetat); 0,8 com Dicyandiamid in Dimethylformamid (0,28 g Dicyandiamid);

0,022 g Benzyldimethylamin; 0,07 ecm Sllan A-1100 (Union Carbide); 0,5 g Cabosil;

a) Zwei Blätter rm 0,38 mm dick, werden auf beiden Seiten mit einer 0,025 bis 0,075 mn dicken Schicht in Form eines trockenen films des obenerwähnten Klebstoffes bedeckt und während 50 bis 60 Minuten bei 121 Grad Celsius teilweise ausgehärtet.

b) In die Klebstoffbesehichteten Blätter und drei unbeschich-

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tete Blätter XXXP werden 1 mm-Löcher an den vorbestimmten Stellen hineingestanzt.

c) Aus den unbeschichteten Blättern werden unter Verwendung des anhand von Figur 1 beschriebenen Verfahrens drei doppelseitige Schaltungskarten mit plattierten Durchgangslöchern hergestellt.

d) Die doppelseitigen Schaltungskarten werden abwechselnd mit den Klebstoffbeschichteten" Blättern unter Verwendung einer Schichtungslehre, mit Ausrichtstiften zusammengesteckt, so daß alle Durchgangslöcher fluchten; die Klebstoffbeschichteten Blätter sind dabei innerhalb des Stapele angeordnet. Sin dünnes Blatt Siliconharz oder anderen nachgiebigen Materials zum Druckausgleich während des Schichtverklebens in die Lehre getan. Dieser Schichtaufbau wird dann bei 7 bis 14 Atmosphären und 171 Grad Celsius 30-60 Minuten lang in einer geheizten Plattenschichtpresse verklebt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt.

e) Die Außenflachen des Schichtaufbaues und die freiliegenden Oberflächen der löcher werden, wie bereits beschrieben, vorbehandelt und stromlos mit einer dünnen Kupferschicht überzogen. Dann wird über die stromlos aufgebrachten Schichten eine Abdeckfarbe aufgebracht, welche das Innere der Durchgangslöcher freiläßt. Die Löcher werden dann zur Fertigstellung der Verbindungen zwischen den doppelseitigen Karten elektroplattiert. Dann wird die Abdeckfarbe entfernt und die dünne freiliegende, stromlos aufplsttierte Schicht durch Funkenätzung entfernt.

Während oft die Verwendung einer dielektrischen Unterlage zum Halten des Klebstoffes zweckmäßig ist, kann auch eine leitende Unterlage verwendet werden, die als Masseebene oder Abschirmung zwischen den Schichten dienen kann.

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Figur 3 zeigt die Herstellungsschritte eines Mehrlagenaufbaues, bei welchem von einer doppelseitigen Schaltungskarte ausgegangen wird, von der aus unter Verwendung eines fließgesteuerten Klebstoffes zur Bildung eines vollständigen Mehrschichtaufbaues von beiden Seiten aufgebaut wird. Die Verfahr ens schritte sind bei Figur 3 im Einzelnen die folgenden:

Dielektrische Trägerplatten 30, welcher auf einer Seite mit einem fließgesteuerten Klebstoff überzogen sind und unter geeigneten Temperatur- und Zeitbedingungen vorgehärtet sind, werden gestanzt oder gebohrt, so daß Löcher Λ 32 in Ausrichtung mit dem platierten Durchgangsloch 22 innerhalb der doppelseitigen Schaltungskarte 20 und anderweitig gewünschte löcher 34 entstehen.

Die doppelseitige Karte 20 wird dann zwischen die Klebstoff oberflächen 31 des dielektrischen Trägers 30 geschichtet und mit ihm verklebt.

Dann wird ein gewünschtes Leitungsmuster 36 auf der freiliegenden Oberfläche des dielektrischen Trägers ausgebildet, wie es anhand von Figur 1 erläutert ist. Gleichzeitig werden die freien Flächen sämtlicher Löcher 38, seien es Durchgangslöcher 22, 32 oder Sacklöcher 34- auf- I plattiert.

Die vorstehend beschriebenen Schritte können gegebenenfalls wiederholt werden, sodaß eine Schaltungskarte mit der gewünschten Anzahl von Schichten entsteht, wie es beispeilsweise die Figuren 3d und 3 e zeigen. Dieses Verfahren eignet sich ebenso zur Bildung von verdeckten Schichtverbindungen wie für Durchgangsverbindungen. Die verdeckten Verbindungen erlauben mehr als eine einzelne Verbindung an einer Stelle auf der Karte, so daß eine größere Packungsdichte erreichbar ist. Eine Durchführungs-

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verbindung baut sich metallisch in ihrer Dicke bis zur Grundschicht auf, wenn angrenzende Schichten oder Lagen bearbeitet werden. Alle Leitungsverbindungen und Zwischenverbindungen werden von Lage zu Lage mit guter Zuverlässigkeit durchgehend in Kupfer aufgebaut. Jede Verbindungsleitungsschicht und jede Zwischenverbindung kann kann während der Herstellung leicht geprüft und gegebenenfalls einfach repariert oder neu ausgebildet werden. Die Ätzmittel werden nur kurze Zeit angewendet, und es sind keine aufplatfcierten Ätzschutzschichten erforderlich. Das Verfahren ist nicht auf die Zusammensetzung oder Dicke des Trägers beschränkt, auch andere Materialien und Dicken lassen sich leicht in ihren elektrischen und physikalischen Eigenschaften steuern. Die verdeckten Zwischenverbindungen sind wesentlich weniger kritisch als ein Durchgangsloch und erfordern kein genaues Bohren oder Ausrichten.

Eine genauere Beschreibung des in Verbindung mit Figur 3 beschriebenen Verfahrens ist im folgenden Beispiel 2 gegeben:

Beispiel 2

Mehrlagenschaltungskarte, die durch aufeinanderfolgende Schichtverklebung vorgelochter dielektrischer Schichten auf einem doppelseitigen Ausgangsblatt unter Verwendung eines fließgesteuerten 2-Harz-*-klebstoffes und einer zusätzlichen Schaltungsbearb'eitung hergestellt ist.

Kartenmaterial:

Typ Eg-752 GEE-UC (0,2 mm Dicke) glasverstärktes Epoxy (G-10 Grad) Mica Corp.

Pließgesteuerter Klebstoff No.26367-82-41: 3 g Bakelite ERR-0100 Epoxy-Harz 27 g Bakelite EER-2010 Epoxy-Harz 0,639 g Dicyandiamid

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12 ecm Dimethylformamid 15 ecm Carbitol Azetat
0,15 g Benzyldimethylamin 0,225 ecm Leinöl

a) Die Epoxy-Blätter werden zur Verbesserung der Anhaftfähigkeit der nachfolgenden Überzüge mit einem Dampfstrahl zu einer Feinmattenoberfläche mechanisch aufgerauht.

b) Eine doppelseitige Ausgangsschicht, die als Kernschicht

dient, wird entsprechend der Beschreibung von Figur 1 ^

vorbehandelt. ™

c) Epoxy-Blätter werden mit einem durchgehenden PiIm des fließgesteuerten Klebstoffes überzogen, der nach seinem Antrocknen eine Dicke von 0,025 bis 0,075 mm hat. Der Klebstoff wird dann bei 144 Grad Celsius 20 Hinuten lang teilgehärtet. Dann werden die Blätter gestanzt oder gebohrt, sodaß ein Muster von 0,9 mm Löchern entsteht, welche mit dem Schaltungsmuster der Kernschicht ausgerichtet werden, dann werden die zusammengeschichteten Lagen in einer Lehre mit Ausrichtstiften bei 7 bis 14 Atmosphären und 171 Grad Celsius 5 Hinuten lang schichtgepresst und dann auf Zimmertemperatur abgekühlt.

d) Dann werden auf den äußeren Lagen unter Verwendung der ä anhand von Figur 1 beschriebenen Verfahren die Schaltungen ausgebildet. Zwischen den Schichten werden in den Sacklöchern und den Durchgangslöchern während des Schaltungsaufbaues Zwischenverbindungen ausgebildet.

e) Die Behandlung wird mit der Schichtverklebung zusätzlicher Klebstoffbeschichteter Lagen und Schaltungsaufbauten,wie in den Schritten c und d veranschaulicht ist_#fortgesetzt, bis die gewünschte Anzahl von Lagen erreicht ist. Die endgültigen Isolierschichten werden bei 171 Grad Celsius und 7 bis 14 Atmosphären Druck während 30-60 Minuten bis zum vollen Aushärten aller Klebstoffschichten schichtverklebt. Hit der Herstellung der äußeren Schaltungsschiohten ist die Schaltungskarte fertiggestellt.

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Die in den Beispielen 1 und 2 vorstehend beschriebenen Mehrlagenschaltungskarten werden unter Verwendung fließgesteuerter Klebstoffe hergestellt, die unmittelbar auf die dielektrischen Trägerkarten aufgebracht werden. In einem anderen Verfahren können dünne, nicht getragene fließgesteuerte Klebstoff-Filme oder beiderseitig auf einen dünnen Isolierträgerfilm aufgebrachte Klebstofffilme an Stelle der Klebstoffbeschichteten Blätter verwendet werden. Ein derartiges Beispiel ist nachstehend beschrieben.

BBISPIEI 3

Mehrlagenschaltungskarte, die durch Schichtverkleben doppelseitiger Schaltungskarten unter Verwendung eines beiderseitig auf einen Trägerfilm aufgebrachten, fließgesteuerten Klebstoffs hergestellt sind.

Kartenmaterial:

Thermoplastisches Polysulfonblatt von 0,25 mm Sicke
Klebstoff-Film:

Circuit Materials Co. Typ CMC-X-626 (0,025 mm dicker Polyimid Film, der beiderseitig mit 0,025 mm dicken wärmehärtenden modifiziertem Polyester beschichtet ist).

a) Die Polysulfonblätter werden bei 160 Grad Celsius 3.Minuten lang in Glyzerin erwärmt, dann werden 0,25 mm ran den durch die gewünschte Schaltung bestimmten Stellen eingestanzt. Anschließend werden die gestanzten Polysulfonschichten chemisch behandelt, sodaß das nachfolgend auf plattierte Kupfer besser haftet. Die getragenen Klebstoff-Filme werden ebenfalls mit dem gleichen Lochmuster gestanzt.

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b) Zwei doppelseitige Schaltungskarten werden nach dem anhand von Figur 1 beschriebenen Verfahren behandelt. Von diesen Karten kann beispielsweise auf einer Oberfläche (welche die äußere Lage der Mehrlagenkarte bildet) eine Schaltungsebene und auf der anderen Oberfläche eine Spannungsebene haben. Die andere Karte kann auf einer Oberfläche eine Schaltungsebene und auf der anderen Oberfläche eine Masseebene haben. Alle Lochoberflächen werden während des Schaltungsaufbaues mit Kupfer beschichtet und mit Leitungen zu den Spannungsund Masseebenen verbunden, wo es erforderlich ist.

c) Die beiden doppelseitigen Karten werden dann in eine Schichtpresse gegeben, zwischen sie wird eine getragene, vorgestanzte Klebstoffschicht gelegt und sie werden in der Presse ausgerichtet, sodaß die Löcher mit den Ausrichtstiften fluchten. Ein dünnes Blatt aus Siliconharz wird zum Ausgleich des Pressdruckes in die Presse eingelegt und der Aufbau wird bei einer Pressentemperatur von 177 Grad Celsius und einem Druck von 7 bis H Atmosphären 7 Minuten lang gchichtgepresst. Dann wird die Lehre aus der Presse herausgenommen und auf Raumtemperatur abgekühlt, ehe die Schichtplatte herausgenommen wird.

d) Die vollständige Schaltungskarte einschließlich der Oberflächen der inneren Löcher wird dann mit einer Kupferschicht von 1,25 o/oo mm Dicke überzogen, und auf die äußeren Oberflächen wird eine Deckfarbe aufgewalzt. Die Durchgangslöcher werden dann zur Bildung der Verbindungen zwischen den doppelseitigen Schaltungskarten elektroplattiert. Dann wird die Abdeckfarbe entfernt und die dünne freiliegende Kupferschicht durch eine Flammenätzung entfernt.

Mehrlagenschaltungskarten können außer mit organischen Isolierschichten und organischen Klebstoffen auch unter Verwendung anorganischer Klebmaterialien aus einer einseitigen oder doppelseitigen anorganischen Trägerkarte

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hergestellt werden. Ein Beispiel ist summarisch im Folgenden angeführt:

BEISPIEL 4

Materialien:

Keramikträger mit hohem Aluminiumoxydgehalt (A1Si Mag 614 American Lava Corp.)

Glas Frit Verbindungsschicht:

Vitta Corp, Cat No.G1002 Glas-Transfer-Band

a) Es werden perforierte Aluminiumoxydträger mit Durchgangslöchern in den gewünschten Lagen für Zwischenverbindungen und die Ausrichtung hergestellt. Die Löcher werden normalerweise vor dem Brennen in das grüne Keramikmaterial eingestanzt, wobei das Schrumpf maß berücksichtigt wird.

b) Auf dem Aluminiumträger werden nach dem anhand von Figur 1 beschriebenen Verfahren zwei doppelseitige Schaltungen ausgebildet.

c) In die Glas-Transfer-Verbindungsschicht werden in Ausrichtung mit den doppelseitigen Aluminiu_moxydschaltungen Löcher eingestanzt.

d) Die doppelseitigen Karten werden in einer Schichtlehre mit der dazwischenliegenden Glas'-Frit Verbindungsschicht unter Verwendung von Ausrichtstiften angeordnet. Der Aufbau wird dann in einen Ofen gegeben und bei einer maximalen Temperatur von bis zu 850 Grad Celsius unter genügenden Druck für die Verbindung der beiden doppelseitigen Schichten aufgeheizt. Die Heizzeit und die Ofenatmosphäre wird so gewählt, daß der organische Binder der Glasfritte ausbrennt und gleichzeitig eine übermäßige Oxydation der Schaltung bei der hohen Temperatur vermieden wird. Der Aufbau wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt, und die Schichtkarte wird entfernt.

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e) Die gesamte Oberfläche der geschichteten Karte einschließlich der Durchgangslöcher wird mit einer dünnen Metallschicht durch stromlose und/oder Elektroablagerung überzogen. Die äußeren Oberflächen werden mit einer Abdeckfarbe plattiert, und die Durchgangslochverbindungen werden durch Elektroplaitierung fertiggestellt. Dann wird die Abdeckfarbe entfernt und die dünne freiliegende Metallschicht durch Flammenätzung entfernt.

Als eine Variante des obengenannten Beispiels können Doppelschichtschaltungen auf perforierten Aluminiumoxyd- M

trägern unter Verwendung aufgebrannter Dickfilmschaltungen (beispielsweise mit Hilfe von im Siebdruck aufgebrachten Pd-Ag oder Ag-Dickfilmleiterfarben) ausgebildet und wie oben zusammengeschichtet werden. Die endgültigen Schaltungszwischenverbindungen können dann ebenso wie oben erwähnt ohne oder mit Verwendung äußerer Stromquellen aufplatbiert werden.

Figur 4 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrlagenschaltungskarte, bei der feste VerbindungsZwischenstücke durch Aufpiatieren des Kupfers in die Verbindungslöcher vor der sensivierenden Vorbereitung ausgebildet sind. Zur Herstellung der Mehrlagenschaltung nach Figur 4 werden I die Zwischenverbindungslöcher 42 bis zu den Oberflächen des Trägers 40 platiert, in welchen sie vor der Sensivierung dieser Oberflächen 41 ausgebildet sind. Für beste Ergebnisse müssen die auf plattiert en Verbindungsstücke mit der Oberfläche der nachfolgend zusammenzuschichtenden (Jjeitungs) Schaltungskarte bündig gemacht werden, wenn nicht die Plattierung beschränkt und so gesteuert werden soll, daß die leicht unterhalb der Oberflächenlinie aufhören soll. Dieses Verfahren wird in gleicher Weise, wie es bei Figur 3 beschrieben ist, fortgesetzt. Bei dem Fegativdruckverfahren treten bei der Ausbildung der Zwischenverbindungen zwischen den Leitungen und den massiven Metallzwischen-

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stücken keine Schwierigkeiten auf. Zwischenverbindungen mit festen aufplattierten Zwischenstücken sind mit Plattierungsstromdichten bis zu 460 mA/pro Quadratzoll in einem umgerührten Bad mit guten Ergebnissen erzielt worden. Die festen aufplattierten Zwischenstücke gewährleisten eine sehr zuverlässige Zwischenverbindung zwischen den Schichten, wenn sie auch eine verlängerte Plattierungsdauer erfordern.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenschaltungskarten bietet geg'enüber dem bisher verwendeten Verfahren beachtliche Vorteile, u.a.:

a) Die einfache Möglichkeit der Durchführung von Schaltungsprüfungen von Schicht zu Schicht während der Herstellung bei gleichzeitiger leichter Reparaturmöglichkeit, verbesserter Zuverlässigkeit und Ausbeute ;

b) Es liegt keine Beschränkung hinsichtlich der Zahl der Schichten oder nur eine kleine Auswahl von Trägermaterialien vor;

c) Träger verschiedener Dicke und elektrischer Eigenschaften können allein oder in Kombination verwendet werden;

d) Feste, nicht feste, verdeckte und durchgeführte Arten von Zwischenverbindungen können einzeln oder in Kombination ausgeführt werden, sodaß ein Maximum an Flexibilität für die Schaltungsausbildung erreicht wird;

e) Offsetdrucktechniken lassen sich leicht anwenden, sodaß der Vorteil der feinen Linienauflösung bei gleichzeitig guter Steuerung und hoher Produktionsausbeute gegeben ist;

f) Photoresist Techniken werden nicht benötigt;

g) Für die Schaltungsleitungen können verschiedene Metalle verwendet werden;

h) längerdauernde Ätzschritte werden vermieden;

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i) Übliche Behandlungsanlagen lassen sich verwenden, sοdaß zusätzliche Ausgaben für die Ausrüstung nicht notwendig sind.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung mehrlagiger Schaltungskarten mit Verbindungslöchern, bei welchem mindestens zwei Trägerkarten mit Durchgangslöchern ausgebildet und so miteinander ausgerichtet werden, daß die Durchgangs- ^ löcher in der gewünschten Weise fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß ein fließgesteuerter Klebstoff (auf einer Trägerplatte 30) zwischen den Trägerplatten angeordnet wird, daß die Klebstoffschicht mit Löchern in gleicher Ausrichtung ausgebildet wird und daß die Trägerkarten und die Klebstoffschicht zu einem Mehrlagenaufbau schichtverklebt werden, wobei die Durchgangslöcher nach der Verklebung frei von Klebstoff bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer Oberfläche der Trägerkarten ein Leitungsmuster aufgebracht ist. "

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Klebstoff ein erstes Harz mit einer relativ niedrigen Aushärtetemperatur und ein zweites Harz mit einer relativ hohen Aushärtetemperatur enthält.

4· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff harzartig ist und ein Epoxydiertes Niedertemperatur- Mehrfunktions- Phenolformaldehyde Kondensat und ein Hochtemperatur- Zweifunktions- Epoxyharz enthält.

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5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Trägerkarten ein zusätzliches Trägerblatt eingefügt wird, das auf seinem gegenüberliegenden Oberflächen mit dem Harz überzogen ist, und daß das überzogene Trägerblatt mit Löchern in gleicher Ausrichtung ausgebildet ist.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Metallisierungsschritt, durch welchen die Umfangsflächen der Durchgangslöcher zur Bildung einer ununterbrochenen metallisierten Durchgangsverbindung metallisiert werden.

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