DE19618254A1 - Multi-layer circuit manufacturing method - Google Patents
Multi-layer circuit manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfah ren zur Herstellung eines Multilayers nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a method ren for the production of a multilayer according to the Oberbe handle of claim 1.
Leiterplatten bilden die Grundlage für elektronische Schaltungen, wie sie in allen Bereichen der Technik eingesetzt werden. Dabei geht der Trend zu sogenannten Multilayer- (Mehrlagenschaltungs-) Platinen mit stetig zunehmender Lagenzahl, die eine kompakte, platzsparende Bauweise ermöglichen. Durch den Einsatz von Multilayer- Platinen wird eine Erhöhung der Integrationsdichte er reicht. Mehrfachlagen und feine Strukturen sind Voraus setzung für eine Miniaturisierung in der Elektronik.Printed circuit boards form the basis for electronic Circuits like those in all areas of technology be used. The trend is towards so-called Multilayer (multilayer circuit) boards with steady increasing number of layers, which is a compact, space-saving Allow construction. By using multilayer Circuit boards will increase the integration density enough. Multiple layers and fine structures are ahead setting for miniaturization in electronics.
Während die Multilayer-Fertigung selbst heutzutage
weitgehend automatisiert ist, basiert der sogenannte
Registriervorgang (d. h. die Arbeitsgänge Positionierung
und Fixieren der einzelnen Schichten vor dem eigent
lichen Preßvorgang) auf kosten- und zeitintensiven
manuellen Prozeßschritten. Nach dem Stand der Technik
läuft die Multilayer-Fertigung wie folgt ab:
Zunächst werden die Innenlagen-Einzelschichten ge
fertigt. Anschließend folgen die Schritte Vermes
sung und Stanzen der Durchbrüche zum Ausrichten der
einzelnen Lagen. In einem dritten Prozeßschritt
werden die unter dem Terminus PREPREG bekannten
Zwischenlagen-Klebeschichten aufgetragen. Zum Aus
richten der Einzelschichten werden diese schließ
lich mit Hilfe von sogenannten Fixierstäben über
die zuvor gestanzten Durchbrüche ausgerichtet. Den
Abschluß der Multilayer-Fertigung bildet dann das
Verpressen, wobei der Kunststoff auf etwa 200 Grad
erwärmt wird und die Einzelschichten sich untrenn
bar miteinander verbinden.While multilayer production itself is largely automated nowadays, the so-called registration process (ie the steps of positioning and fixing the individual layers before the actual pressing process) is based on costly and time-consuming manual process steps. According to the state of the art, multilayer production runs as follows:
First, the inner layer individual layers are manufactured. This is followed by the steps of measuring and punching the openings to align the individual layers. In a third process step, the intermediate layer adhesive layers known under the term PREPREG are applied. To align the individual layers, these are finally aligned with the aid of so-called fixing rods over the previously punched openings. The conclusion of the multilayer production then forms the pressing, whereby the plastic is heated to about 200 degrees and the individual layers bond inseparably.
An dieser Stelle soll ergänzend noch angemerkt werden, daß für die einwandfreie Funktion eines Multilayers die paßgenaue Positionierung der Innenlagen von entschei dender Bedeutung ist.At this point it should also be noted that for the proper functioning of a multilayer precise positioning of the inner layers by entschei meaning.
Ein Problempunkt der bekannten beziehungsweise üblichen Fertigungstechnologie ist die erreichbare Genauigkeit, die durch das vorhandene Spiel zwischen den gestanzten Durchbrüchen und den Fixierstiften, sowie durch die er reichbare Ausrichtgenauigkeit beim Stanzen selbst beeinflußt und damit gegebenenfalls beeinträchtigt ist. Desweiteren besteht ein Problem bekanntermaßen in der nicht unerheblichen Verwechslungsgefahr der einzelnen Innenlagen, da diese ja manuell paketiert werden. Ein entscheidender Nachteil des heute üblichen Verfahrens ist jedoch auch darin zu sehen, daß die notwendige Fer tigungszeit infolge der manuellen Arbeitsschritte die Multilayer-Fertigung stark beeinträchtigt.A problem point of the known or usual Manufacturing technology is the attainable accuracy, through the existing play between the punched Breakthroughs and the locating pins, as well as through which he Reachable alignment accuracy when punching itself influenced and thus possibly impaired. Furthermore, there is a known problem in the not insignificant risk of confusion of the individual Inner layers, since these are packaged manually. On decisive disadvantage of the procedure common today can also be seen in the fact that the necessary Fer time due to the manual work steps Multilayer manufacturing severely affected.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufga be besteht darin, ein Verfahren zur automatisierten Re gistrierung und Fixierung der einzelnen Lagen eines Multilayers zu entwickeln, bei dem die genannten Pro blemen eliminiert sind. The problem underlying the present invention be is a process for automated re registration and fixation of the individual layers of a To develop multilayers in which the aforementioned Pro blemishes are eliminated.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch die im Patentan spruch 1 angegebene Vorgehensweise gelöst.The aforementioned task is accomplished by the in Patentan Proceed 1 specified solution.
Mit anderen als im Patentanspruch gebrauchten Worten besteht der Kern der vorliegenden Erfindung darin, ein automatisch arbeitendes System zur vollautomatischen Registrierung und Fixierung von Innenlagen zu einem Preßkern vorzuschlagen, das keinerlei mechanische Re gistrierung erfordert. Die Ausrichtung erfolgt aus schließlich auf der Grundlage von aufbelichteten und anschließend geätzten Referenzpunkten beziehungsweise Passermarken. Das System arbeitet im Durchlaufprinzip mit den Optionen, daß die sortierten Innenlagen und die erforderlichen Prepreglagen manuell oder automatisch (beispielsweise mit Hilfe geeigneter computerunter stützter Handhabungsgeräte) zugeführt werden. Die ein zelnen Lagen (Innenlage oder Prepreglage) werden vom System-Einlauf auf einen Ausrichttisch transportiert und über eine Mittelachse mechanisch in X- und Y-Achse vorausgerichtet. Anschließend werden die Innenlagen zusätzlich mittels eines Bildverarbeitungssystems fein ausgerichtet. Die jeweils erste Innenlage eines Multi layers dient dabei als eindeutige und reproduzierbare Referenz für alle folgenden Innenlagen im Multilayer. Die mit Hilfe eines geeigneten Transportsystems in einer Arbeitsstation (Verbindungs-/Stapelstation) pla zierte Innenlage wird dort mittels Vakuum auf ihrer Arbeitsfläche gehalten. Daran anschließend wird eine Prepreglage eingeführt und auf der vorher im Arbeits bereich plazierten Innenlage abgelegt und punktuell fixiert. Schon während dieses Vorgangs wird - quasi überlappend - bereits die nächste Innenlage über ihre Referenzpunkt optisch ausgerichtet, vom Transportsystem übernommen und auf dem bereits vorhandenen Stapel von Innenlagen und Prepreglagen im Arbeitsbereich posi tionsgenau plaziert. In other words than used in the claim The essence of the present invention is a automatically working system for fully automatic Registration and fixation of inner layers into one Propose press core that no mechanical re registration required. The alignment takes place from finally on the basis of exposed and then etched reference points respectively Registration marks. The system works on a continuous basis with the options that the sorted inner layers and the required prepreg positions manually or automatically (for example with the help of suitable computer supported handling devices) are supplied. The one individual layers (inner layer or prepreg layer) are from System infeed transported to an alignment table and mechanically via a central axis in the X and Y axes prepared. Then the inner layers additionally fine using an image processing system aligned. The first inner layer of a Multi layers serves as clear and reproducible Reference for all the following inner layers in the multilayer. With the help of a suitable transport system in a workstation (connection / stacking station) pla graced inner layer is there by means of vacuum on their Work surface kept. This is followed by a Prepreglage introduced and on the previously working stored in the area of the inner layer and selectively fixed. Already during this process, overlapping - already the next inner layer over yours Reference point optically aligned, from the transport system taken over and on the already existing stack of Inner layers and prepreg layers in the work area posi placed exactly.
Die Innenlagen und Trennlagen werden so - gegebenen falls automatisch - nacheinander der Verbindungsstation zugeführt und hier jeweils mit den bereits gestapelten Lagen verbunden. Abschließend werden die Außenlagen in Gestalt von Kupferfolien aufgebracht, so daß letztend lich ein Multilayer entsteht, dessen Innenlagen alleine aufgrund optischer Ausrichtung und Zuordnung angeordnet sind. Dieser Stapel von Multilayerschichten wird dann in einer geeigneten Preßstation zum fertigen Multilayer verpreßt.The inner layers and separating layers are given in this way if automatic - successively the connecting station fed and here each with the already stacked Layers connected. Finally, the outer locations in Shape of copper foils applied, so that ultimately A multilayer is created, the inner layers of which alone arranged due to optical alignment and assignment are. This stack of multilayer layers is then in a suitable press station for the finished multilayer pressed.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Innenlagen über beidseitig auf gebrachte beziehungsweise aufgeätzte Referenzpunkte po sitioniert werden können. Über geeignete Bild-Verarbei tungsmittel werden beide Seiten der Innenlagen über wacht, so daß eine eindeutige Ausrichtung gewährleistet ist.A particular advantage of the method according to the invention is that the inner layers on both sides brought or etched reference points po can be sitioned. About suitable image processing Both sides of the inner layers are removed guards so that a clear alignment is guaranteed is.
Besondere Ausgestaltungen der im vorstehenden umschrie benen Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Diesbezüglich soll insbesondere angemerkt werden, daß aufgrund der Möglichkeit, die einzelnen Innenlagen automatisiert, beziehungsweise computerunterstützt zu handhaben jede Möglichkeit von Verwechslungen á priori vermieden ist.Special configurations of those outlined above benen invention are the subject of the dependent claims. In this regard, it should be noted in particular that due to the possibility of the individual inner layers automated or computer-assisted handle every possibility of confusion a priori is avoided.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Schemadar stellung nochmals etwas näher erläutert.The invention is described below with reference to the schematic radar position explained again in more detail.
In dieser Schemadarstellung sind von links nach rechts folgende Merkmale beziehungsweise Elemente dargestellt:In this schematic representation are from left to right the following features or elements are shown:
- - Die Außenlagen in Gestalt von Kupferfolien, und zwar als obere A-Seite und als untere B-Seite zum Aufbringen auf den aus- The outer layers in the form of copper foils, and as the upper A side and as the lower B side for Apply on the out
- - Innenlagen einerseits und- Inner layers on the one hand and
- - PREPREG-Lagen andererseits- PREPREG layers on the other hand
gestapelten Multilayer-Stapel.stacked multilayer stack.
Eine erste Innenlage wird über ein geeignetes Transfer system einem sogenannten (X-Y-ϕ) Ausricht- beziehungs weise Richttisch zugeführt. Für diese erste Innenlage wird über zwei zuvor aufgebrachte, insbesondere geätzte Referenzpunkte eine eindeutige Referenzlage festgelegt. Nach dem Abtransport über ein sogenanntes Transport shuttle und die Ablage auf einem Arbeitstisch (Verbin dungs-/Stapelstation) ohne jeglichen Positionsverlust erfolgt die Fixierung mit Hilfe eines Saugsystems. An schließend wird - ebenfalls automatisch - eine Prepreg lage zugeführt. Die nächste Innenlage wird ebenfalls über das optische Verfahren gemäß der Referenzlage be ziehungsweise gemäß den konjugierten Referenzpunkten ausgerichtet und exakt auf die vorhergehende Innenlage positioniert.A first inner layer is made using a suitable transfer system a so-called (X-Y-ϕ) alignment relationship wise straightening table fed. For this first inner layer is over two previously applied, especially etched Reference points set a clear reference position. After removal via a so-called transport shuttle and the shelf on a work table (conn stacking station) without any loss of position is fixed with the help of a suction system. On finally - also automatically - a prepreg location fed. The next inner layer will also be about the optical method according to the reference situation or according to the conjugate reference points aligned and exactly to the previous inner layer positioned.
Die einzelnen Schichten (Innen-/Prepreglagen) werden so Lage für Lage über ein temporäres Verbindungssystem ge mäß den Fügearten Kleben, Schweißen oder Nieten fi xiert.The individual layers (inner / prepreg layers) are like this Layer by layer via a temporary connection system according to the types of joining, gluing, welding or riveting fi xiert.
Die wesentlichen Merkmale des neuartigen Verfahrens sind letztlich einerseits eine optisch-exakte, bildver arbeitungsgeschützte Ausrichtung der einzelnen Innen lagen auf dem (X-Y-ϕ)Ausrichttisch und andererseits ein neuartiges, endgültiges Fixieren der Einzelschich ten zur Positionshaltung vor dem Pressen, und zwar nach ihrer lagestabilen Überführung zum Arbeitstisch, d. h. zur Verbindungs-/Stapelstation. The main features of the novel process are ultimately an optically exact, image ver work-protected alignment of the individual interior lay on the (X-Y-ϕ) alignment table and on the other a new, final fixation of the single layer positions before pressing, after their stable transfer to the work table, d. H. to the connection / stacking station.
Wie bereits erwähnt kann die Positionsgenauigkeit der Innenlagen zusätzlich über auf der zweiten Seite aufge ätzte Passermarken überwacht werden.As already mentioned, the position accuracy of the Inner layers additionally laid out on the second page etched registration marks are monitored.
Der Vorteil des neuen Verfahrens ist insbesondere darin zu sehen, daß infolge der rein-optischen Registrierung ohne irgendwelche mechanisch eingebrachten Registrier öffnungen höchste Genauigkeit mit einer Registrier beziehungsweise Reproduziergenauigkeit von +/- 10 µm ge währleistet werden kann. Durch die Leistungsfähigkeit der Bildverarbeitung können die Lagen auf die richtige Reihenfolge geprüft werden. Durch den shuttlegeführten Übergang vom Positionieren zum Fixieren entfällt darüber hinaus der manuelle Paketiervorgang vor dem eigentlichen Verpressen. Die Auslegung des Systems als Durchlaufanlage erhöht insgesamt den Durchsatz gegen über der herkömmlichen Fertigungstechnologie ganz deut lich.The advantage of the new process is particularly in it to see that as a result of the purely optical registration without any mechanical registration openings highest accuracy with one registration or reproducibility of +/- 10 µm ge can be guaranteed. By performance In image processing, the positions can be correct Order to be checked. By the shuttle-guided There is no transition from positioning to fixing in addition, the manual packaging process before actual pressing. The design of the system as Continuous plant increases the throughput overall over conventional manufacturing technology Lich.
Erhebliche Einsparungen ergeben sich dabei auch im Maschinenbereich. Da keinerlei mechanische Bearbeitung (kein bohren oder stanzen) der Innenlagen notwendig ist, sind weitere Maschinen zur Multilayer-Fertigung für diesen Prozeßschritt nicht notwendig; die Proble matik der Ungenauigkeit durch Toleranzen ist á priori nicht gegeben.There are also considerable savings in Machine area. Since no mechanical processing (no drilling or punching) of the inner layers necessary there are other machines for multilayer production not necessary for this process step; the problem Matters of inaccuracy due to tolerances are a priori not given.
Die Flexibilität des Preßvorgangs auf unterschiedliche Multilayer-Formate wird deutlich erhöht. So ist bei spielsweise denkbar, zwei Multilayer unterschiedlicher Geometrien in einem Werkzeug zu verpressen. Da die ein zelnen Lagen durch das temporäre Fixiersystem positio niert bleiben, ist kein zusätzliches Registriersystem in den Preßwerkzeugen und Zwischenblechen erforderlich. The flexibility of the pressing process on different Multilayer formats are increased significantly. So is with conceivable for example, two multilayers different Press geometries in one tool. Because the one individual layers through the temporary fixing system positio Staying nated is not an additional registration system required in the pressing tools and intermediate plates.
Bezugnehmend auf die Schemadarstellung sei noch folgen
des angemerkt:
Sind Innenlagen und Prepreglagen in der Arbeitsstation
(Verbindungs-/Stapelstation) in ihrer vorgegebenen Zu-
und Anordnung zusammengeführt und miteinander verbun
den, so steht als Zwischenprodukt ein sogenannter Preß
kern (Innenlagenkern) zur Verfügung.With reference to the schematic representation, the following should also be noted:
If inner layers and prepreg layers in the work station (connection / stacking station) are merged in their specified allocation and arrangement and connected to one another, a so-called press core (inner layer core) is available as an intermediate product.
Auf diesem Preßkern sind - und zwar in Gestalt einer Kupfer-Folie und nach Aufbringen einer Prepreglage - noch je eine obere Außenlage (A-Seite) und eine untere Außenlage (B-Seite) aufzubringen und ihrer Funktion entsprechend mit einer Leiterstruktur zu versehen. Die obere Außenlage kann unter Umständen bereits in der Verbindungs-/Stapelstation aufgelegt werden; im allge meinen ist es jedoch so, daß beide Außenlagen in einer der Verbindungs-/Stapelstation nachgeordneten Arbeits station aufgebracht und bearbeitet werden.On this press core are - in the form of one Copper foil and after applying a prepreg layer - an upper outer layer (A-side) and a lower one Apply outer layer (B-side) and their function to be provided with a conductor structure accordingly. The the upper outer layer may already be in the Connection / stacking station are placed; in general However, it is my opinion that both outer layers in one downstream of the connection / stacking station station applied and processed.
Letztendlich steht ein aus den Innen- und Prepreglagen, sowie beiden Außenlagen (Cu-Folien) aufgeschichteter Multilayer zur Verfügung, bei dem jedoch die Lagen noch nicht großflächig miteinander verbunden sind. Dieses Multilayer-Paket wird nun - und zwar ohne weitere Posi tionierungen - einer geeigneten Presse zugeführt, in der dann das Lagenensemble, d. h. die Preßkerne mit ihren Außenlagen zwischen der Oberplatte des Preßwerk zeugs zum Beispiel einer Etagenpresse und der Unter platte des Preßwerkzeugs (vergleiche abgesetzte Dar stellung), mit dem erforderlichen Druck zusammengepreßt wird. Der Presse wird dann ein fertiger Multilayer in kompakter Form und komplexer Zusammensetzung entnommen. Gegebenenfalls können - vergleiche abgesetzte Darstel lung - auch mehrere Lagenensemble unter Zwischenfügung einer Zwischenplatte beziehungsweise eines Zwischen blechs paketiert und miteinander verpreßt werden.Ultimately, one of the inner and prepreg layers as well as two outer layers (Cu foils) Multilayer available, however the locations are still are not connected to one another over a large area. This Multilayer package is now - and without additional Posi tionations - fed to a suitable press, in then the layer ensemble, d. H. the press cores with their outer layers between the top plate of the press a floor press and the sub plate of the pressing tool (compare Dar position), pressed together with the required pressure becomes. The press is then a finished multilayer in taken from compact shape and complex composition. If necessary - compare depicted depictions lung - also several layer ensembles with interposition an intermediate plate or an intermediate be packaged and pressed together.
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Innenlagen gemeinsam mit der Leitungs struktur mindestens einseitig relativ zueinander eindeutig definierte Referenzpunkte (Passermarken) aufgebracht werden, und
daß anschließend folgende Verfahrensschritte vorge sehen sind:
- a) eine erste Innenlage wird entsprechend ihren Referenzpunkten auf einem Ausricht-/Richttisch exakt positioniert und anschließend arretiert, sowie lagestabil einer Arbeitsstation (Verbin dungs-/Stapelstation) zugeführt;
- b) die weiteren Innenlagen werden der vorgegebenen Zuordnung entsprechend je für sich gleicherma ßen auf dem Richttisch ausgerichtet und lage stabil der Arbeitsstation zugeführt, und zwar derart,
- - daß die Innenlagen ausschließlich auf der Grundlage ihrer Referenzpunkt in exakter Zuordnung zur ersten Innenlage ausgerichtet werden, und
- - daß die nacheinander zugeführten Innen- und Prepreglagen je für sich mit den der Ar beitsstation zugeführten Innen- und Pre preglagen unverrückbar verbunden werden, so daß ein einstückiger Preßkern (Innenpreß kern) vorliegt, und
- c) anschließend werden auf den Preßkern weitere Prepreglagen, sowie die Außenlagen (A-/B- Seiten) aufgelegt und ihrer bestimmungsgemäßen Funktion entsprechend mit Leiterstrukturen be aufschlagt.
characterized,
that reference points (registration marks) which are clearly defined relative to one another are applied to the inner layers together with the line structure, and
that the following procedural steps are then provided:
- a) a first inner layer is positioned exactly according to its reference points on an alignment / straightening table and then locked, and fed to a work station (connection / stacking station);
- b) the other inner layers are aligned according to the predefined assignment, in each case equally on the straightening table and are fed to the work station in a stable manner, in such a way that
- - That the inner layers are aligned exclusively on the basis of their reference point in exact assignment to the first inner layer, and
- - That the successively fed inner and prepreg layers are each immovably connected with the Ar beitsstation supplied inner and pre preglagen, so that a one-piece press core (inner press core) is present, and
- c) then further prepreg layers, as well as the outer layers (A / B sides) are placed on the press core and, according to their intended function, opened with conductor structures.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996118254 DE19618254A1 (en) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | Multi-layer circuit manufacturing method |
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DE1996118254 DE19618254A1 (en) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | Multi-layer circuit manufacturing method |
Publications (1)
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DE19618254A1 true DE19618254A1 (en) | 1997-10-23 |
Family
ID=7793557
Family Applications (1)
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DE1996118254 Ceased DE19618254A1 (en) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | Multi-layer circuit manufacturing method |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |