DE19923117A1

DE19923117A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Bohrungen in HDI Multilayern

Info

Publication number: DE19923117A1
Application number: DE1999123117
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Schaefer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-23

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, mit denen es möglich ist, Bohrungen von HDI-Multilayern luftblasenfrei mit lösungsmittelarmen bis freien, bevorzugt strahlenhärtbaren, Epoxidharzlacksystemen zu füllen, indem der Lack auf 60 bis 140 DEG C erwärmt und auf eine Viskosität von 100 bis 1000 mPas gebracht und in eine Spaltgießvorrichtung (5) gegeben, die auf die Leiterplattenoberfläche (13) aufgesetzt ist, und mittels Vakuum von 300 bis 900 mbar über eine unterhalb der Leiterplatte (4) angeordnete Absaugvorrichtung (10) in die zu füllenden Bohrungen (14) gesogen wird. Der Lacküberschuß wird über eine auf 10 bis 25 DEG C gekühlte gummierte Walze (16) wieder entfernt und über auf 60 bis 140 DEG C beheizte mit Abstreifern (20) versehene Rollrakel (19) wieder in den Vakuumtank (2) zurückgeführt. Der in die Bohrungen (14) eingefüllte Lack wird durch nachgeordnete, unterhalb der Leiterplatte angeordnete UV-Strahler (22) gehärtet.

Description

Zur Herstellung von HDI Multilayern sind sehr viele unterschiedliche Verfahren bekannt. Diese werden u. a. in der Zeitschrift Produktion von Leiterplatten und Systemen, Eugen G. Leuze Verlag Karlstraße 4 D-88348 Saulgau in der Ausgabe 3/99 auf den Seiten 311-318 sowie 320-329 beschrieben. Der HDI Multilayer besitzt üblicherweise eine mit Durchkontaktierungsborungen versehene Innenlage, die aus Epoxid glaslaminat hergestellt wird. Über diese Innenlage werden verstärkungs freie üblicherweise flüssige Dielektrika appliziert. Hierbei stellt sich das Problem, daß diese vorzugsweise aus thermisch bzw. strahlenhärt baren Epoxidharzlacken bestehenden Dielektrika in die Bohrungen abfließen und daß keine geschlossene Leiterebene erzeugt werden kann.

Zur Behebung dieses Problems werden die Durchkontaktierungsbohrungen im Siebdruck oder Walzenbeschichtungsverfahren mit Lack gefüllt.

Es handelt sich hierbei um eine Lackpaste, die jedoch nicht die erfor derliche Ebenheit erreicht. Daher muß anschließend mit einer aus Keramik walzen bestehenden Schleifanlage ein Microschleifen auf wenige Micrometer erfolgen. Dieser Prozeß ist sehr kostenaufwendig, eine luftblasenfreie Füllung ist hiermit nicht zu erzielen, so daß die Schaltungen noch ei nige Stunden entgasen müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung verfügbar zu machen, mit dem es möglich ist, in einem konti nuierlichen Herstellungsprozeß die Durchkontaktierungsbohrungen luftbla senfrei zu füllen. Es ist darüberhinaus Aufgabe der Erfindung eine luft blasenfreie Füllung von Bohrungen mit elektrisch leitfähigen Lacken zu ermöglichen.

Die Lösung all dieser und noch anderer Probleme wird mit nachfolgend beschriebener Erfindung erzielt.

Die Leiterplatte wird auf Lacktemperatur vorgewärmt.

Die Bohrungen (1) werden mit bevorzugt lösungsmittelfreien strahlen härtbaren Epoxidharzlacken gefüllt, indem ein Epoxidharzlack gemäß der Rezeptur A auf 60 bis 140°C, bevorzugt auf 100 bis 120°C er wärmt und auf eine Viskosität von 100 bis 1000 mPas eingestellt wird. Dieser Lack wird in einem Vakuumtank (2) gefüllt. Mittels einer Pumpe (3) wird er in eine oberhalb der Leiterplatte (4) angeordnete Spalt gießvorrichtung (5) gefüllt, deren Spalt mit einer bevorzugten Spalt breite von 1 bis 20 mm auf die Leiterplattenoberfläche (13) aufgesetzt ist und mit Metalllippen (7) abgedichtet wird.

Diese Spaltgießvorrichtung (5) wird über ein beheiztes Rohr (6) mit tig mit Lack versorgt, und über eine trichterförmig über die Leiter plattenbreite angeordnete Gießvorrichtung verteilt. Der Lack hat wäh rend der der Lochverfüllung eine Füllhöhe von 1 bis 10 cm.

Unterhalb dieser Spaltgießvorrichtung (5) ist eine baugleiche Absaugvor richtung angebracht (10) die über ein Rohr (11) mit einem Vakuumtank (2) verbunden ist. Der Unterdruck wird während des Beschichtungsprozes ses mit einer Vakuumpumpe erzeugt. Sobald sich zwischen der Spaltgießvor richtung (5) und der Absaugung (10) eine Leiterplatte befindet, füllt sich die Gießvorrichtung mit Lack (5), der permanent über die Lackpum pe (3) gefördert wird. Über die Absaugvorrichtung (10) wird nun der Lack durch die Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,4 mm gezo gen. Die Metalllippen sind elastisch und dichten gegenüber der Leiter plattenoberfläche (13) ab und sorgen für den Ausgleich bei Dickenschwan kungen. Sobald die Leiterplatte die Gießvorrichtung (5) verläßt, fließt der in der Gießvorrichtung (5) noch verbliebene Lack in den Vakuumtank (2) über die Absaugung (10) zurück.

Die Bohrungen sind nun luftblasenfrei gefüllt (14).

Der noch auf der Leiterplattenoberfläche (13) verbleibende Lack (115) wird mittels nachgeordneter gummierter gekühlter Walzen (16) entfernt. Diese Walzen (16) sind zur Heraufsetzung der Lackviskosität und zur Er höhung der Lackhaftung auf 10 bis 25°C gekühlt.

Hierzu werden sie an ein Kühlaggregat (23) angeschlossen.

Die 1 bis 5 mm dicke Gummierung (17) wird auf eine Rauhigkeit von 5 bis 10 µm geschliffen.

Der von der Leiterplattenoberfläche abgetragene Lack (18) wird mittels beheizter Stahlwalzen (19) von der Oberfläche der gekühlten Walze (16) abgetragen und mittels eines Rakelmessers (20) in Lackauffangwannen ge bracht, die über ein Rohrsystem mit dem Vakuumtank (2) verbunden sind.

Die Leiterplatte (4) verläßt diese gekühlten Walzen (16) mit gefüll ten luftblasenfreien Bohrungen (14) und mit weitgehend lackfreien Oberflächen (13).

Anschließend an die Lackfüllung der Bohrungen wird mittels eines in Be schichtungsrichtung hinter den gekühlten Walzen (16) unterhalb der Lei terplatte (4) angeordneten UV-Strahlers (22) eine UV-Härtung des Lackes durchgeführt, so daß ein Herausfließen bei nachfolgenden Beschich tungsprozessen vermieden wird.

Die Erfindung wird an nachfolgenden Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Leiterplattentemperatur: 110°C
Leiterplattendicke: 0,4 mm
Lochdurchmesser: 0,2 mm.

Rezeptur A

16,3 Gew.-Tl. Rütapox 4704 R Fa. Bakelite
16,3 Gew.-Tl. DEN 438 DOW Chemical
16,3 Gew.-Tl. Kresolnovolak HT 9490 Ciba
48,4 Gew.-Tl. Magnesiumhydroxid
2,2 Gew.-Tl. 2-Ethylantachinon BASF
0,5 Gew.-Tl.

2 Ethyl-4-Methylimidazol BASF
100,0 Gew.-Tl. 100 Gew.-%
Viskosität: 500 mPa.s
Temperatur: 110°C
Druck: 800 mbar
Kühlwalzentemperatur: 10°C
Rollrakeltemperatur: 100°C
UV-Strahler: 80 W/cm 360 nm Wellenlänge
Geschwindigkeit: 2 m/min.

Beispiel 2

Leiterplattendicke: 0,2 mm
Lochdurchmesser: 0,4 mm
Leitfähiger Lack:
Leiterplattentemperatur: 120°C.

Rezeptur B

16,3 Gew.-Tl. Rütapox VE 4704 R Fa. Bakelite
16,3 Gew.-Tl. DEN 438 Fa. Dow Chemical
16,3 Gew.-Tl. Kresolnovolak HT 9490 Ciba
24,2 Gew.-Tl. Graphit
24,2 Gew.-Tl. Ruß
2,2 Gew.-Tl. 2-Ethylantrachinon BASF
0,5 Gew.-Tl.

2-Ethyl-4-Methylimidazol
100,0 Gew.-Tl. 100 Gew.-%
Viskosität: 200 mPa.s
Temperatur: 120°C
Druck: 500 mbar
Kühlwalzen: 20°C
Rollrakel: 90°C
UV-Strahler: 80 W/cm 360 nm Wellenlänge
Geschwindigkeit: 1 m/min.

Claims

1. Verfahren zum Füllen von Bohrungen in HDI Multilayern, dadurch gekennzeichnet, daß ein bevorzugt strahlenhärtbares lösungsmittel freies Epoxidharzlacksystem durch Erwärmung auf 60 bis 140°C auf eine Viskosität von 100 bis 1000 mPa.s gebracht, in eine Spaltgieß vorrichtung (5) gegeben, die auf die ebenfalls auf Lacktemperatur vorgewärmte Leiterplatte (4) aufgesetzt ist, mittels Vakuum von bevorzugt 300 bis 900 mbar über eine unterhalb der Leiterplatte (4) angeordnete Absaugvorrichtung (10) in die zu füllenden Bohrungen (1) gesogen und der Lacküberschuß (15) auf der Leiterplatten oberfläche (13) über eine auf 10 bis 25°C temperierte gummierte Walze (16) wieder entfernt, mittels auf 60 bis 140°C beheizte mit Abstreifern (20) versehene Rollrakel (19) wieder in den Va kuumtank (2) zurückgeführt und der in die Bohrungen (14) einge füllte Lack durch nachgeordnete, unterhalb der Leiterplatte (4) angeordnete UV-Strahler (22) gehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack einen Feststoffgehalt von 90 bis 100 Gew.-% aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack termisch härtbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack elektrisch leitfähig ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor einer Walzenbeschichtungsanlage, die mindestens aus einer kühlbaren gummierten gummierten Auftragswalze (16) und einem beheizbaren Rollrakel (19) besteht, eine Spaltgieß vorrichtung (5) angeordnet ist, die über einen Gießspalt (8) von 1 bis 20 mm Breite verfügt, der auf die Leiterplattenoberfläche (13) aufgesetzt wird, und daß unterhalb dieses Gießspaltes (8) eine ebenfalls trichterförmige Absaugvorrichtung (10) auf die Leiter plattenoberfläche (13) aufgesetzt ist, die über einen Spalt gleicher Breite verfügt und mit dem Vakuumtank (2) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltgießvorrichtung am Gießkopf zwei Metalllippen (7) aufweist, die eine Federcharakteristik besitzen und bei Dickenschwankungen der Leiterplatte den Lackaustritt auf die Oberfläche (13) verhindern.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Beschich tungsrichtung den Walzen (16) nachgeordnet unterhalb der Leiterplatten ein UV-Strahler (22) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltgieß vorrichtung (5) horizontal drehbar angeordnet ist, so daß sie an un terschiedliche Leiterplattenbreiten angepaßt werden kann.