DE2000863A1 - Verfahren zum Bohren kleiner Loecher - Google Patents

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maaehinen GeaelUehaft mbH

Böblingen, 9. Januar 1970 ru-rz

Anmelderin: International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10 Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der AnmelderIn: Docket EN 968 028 Verfahren zu» Bohren kleiner Löcher

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bohren von kleinen Löchern, Insbesondere In Schaltkarten für elektrische Schaltkreise oder Bauelemente, die aus ein- oder mehrschichtigen Kunststoffen oder sonstigen Isolationsstoffen bestehen.

Bei der Herstellung gedruckter Schaltkreise auf ein- oder mehrschichtigen Substraten aus Isoliermaterial ist es bekannt, zur Verbindung von auf den beiden Oberflächen verlaufenden Leitungen oder zur Verbindung der Leitungen mit Bauteilen Löcher in die Schaltkarten zu bohren. Die beiderseitig oder einseitig aufgedruckten Leiterzüge bestehen dabei meist aus Kupfer, Gold oder Aluminium. Zum Bohren dieser Löscher sind Automaten bekannt geworden, die mit ca. 60 000 Umdrehungen pro Minute an den vorher ausgewählten Stellen diese Löcher in die Schaltkarten bohren. Nach dem Bohren der Löcher werden dies· mittels Pressluft gereinigt, um lose Partikelchen zu entfernen und eventuell die Kanten der Löcher zu glätten. Danach werden die gebohrten Löcher mittels eines chemischen Bades oder •in··

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- 2 elektrolytischen Bades metallisiert.

Es ist auch schon versucht worden, diese Löcher in einem Ätzprozess sowohl durch die Leiterzüge als auch durch das laminierte Substrat zu ätzen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daB das Bohren mit Hilfe der oben beschriebenen Automaten am ökonomischsten ist und außerdem die Herstellung gleichmäßiger und sauberer Löcher gestattet. Jedoch hat sich gezeigt, daß beim Austreten der Bohrer auf der unteren Seite der Leiterplatte rund um die Löcher ein Grat entsteht, der unbedingt entfernt werden muß. Dies kann einmal durch leichtes Ansenken und zum anderen durch Entgraten mittels eines Masseteilchengebläse erfolgen. Außerdem ist es bekannt, unter die zu bohrende Leiterplatte eine weitere Platte aus Metall oder Kunststoff zu legen, die beim Bohrprozess mit angebohrt wird oder Löcher aufweist· Durch das Darunterlegen der zusätzlichen Platte wird verhindert, daß beim Austreten des Bohrers aus der eigentlichen Leiterplatte Gratteilchen aus der Oberfläche der Leiterplatte gerissen werden können und somit ein Grat entsteht.

Diese Methode hat jedoch den großen Nachteil, daß nach dem Bohren einer einzigen Leiterplatte jedesmal auch die darunterliegende Platte mit ausgetauscht werden muß. Außerdem hat es sich herausgestellt, daß et sehr häufig vorkommt, daß die beiden Platten während des Bohrprozesse· nicht genügend feat aneinander gepresst sind, so daß Span· oder Gratteilchen zwischen die beiden Platten gelangen können und somit «in Hohlraum zwischen den Platten entsteht. Ist jedoch einmal so ein Hohlraum vorhanden, dann werden auch wieder die gebohrten Löcher an den Kanten Gratteilchen aufweisen, genauso al· ob keinerlei lusatiplatte darunterlag·.

Dar Erfindung liegt deshalb di· Aufgab· zugrunde, «in Verfahren ium Bohren, insbesondere von «in- oder mehrschichtigen Leiterplatten zu schaffen, das ohne di· Venrendung einer lusätilichen Unterplatt· di· Herstellung gratloser Löcher gestattet.

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Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die zu bohrende ein- oder mehrschichtige Platte aus metallkaschiertem Kunststoff oder Isolationsmaterial mit einer Schicht aus einem Polymer überzogen wird, daß danach die Polymer-Schicht einer kurzen Trocken- und/oder Reinigungsbehandlung sowie Aushärtung ausgesetzt wird und daß dann die so behandelte Leiterplatte mit der Schicht durchbohrt wird.

Eine weitere vorteilhafte Lösung besteht darin, daß nach dem Bohren die polymere Schicht von der Leiterplatte abgelöst wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bohren von Leiterplatten besteht darin, daß durch das Aufbringen einer polymeren Schicht auf die Leiterplatte, insbesondere auf der Seite, auf der der Bohrer aus der Leiterplatte austritt, keine Hohlräume zwischen der Leiterplatte und der Schicht entstehen können, die eine Gratbildung an den Kanten der gebohrten Löcher hervorrufen würden. Die nach diesem Verfahren gebohrten Löcher weisen keinerlei Grat auf und benötigen deshalb auch keine Nachbehandlung. Außerdem wird zum Bohren keine zusätzliche Unterplatte benötigt, wodurch die sonst erforderlichen Andruck- und Ausrichtvorrichtungen in dem Bohrautomaten entfallen können. Eine wesentliche Verbilligung des Bohrprozesses bei Leiterplatten ist die Folge.

Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben*

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Leiterplatte vor dem Bohren und

Fig. 2-11 die einzelnen Verfahrensschritte zum Herstellen von Löchern ohne Grat in einer ein- oder mehrschichtigen Leiterplatte.

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Die in Fig. 1 gezeigte Leiterplatte besteht z.B. aus Glasfiberschichten 11, die mit einem Epoxyharz imprägniert sind und auf deren beiden Oberflächen dünne Metallschichten 12 zur Herstellung der Leiterzüge aufgebracht sind. Als Metallschicht für elektrische Schaltkreise wird sowohl Kupfer, Silber als auch Aluminium verwendet, das entweder auf eine oder auf beide Oberflächen der Schaltkarten aufgebracht wird. Die aufgebrachte Metallschicht kann nach einem bekannten Verfahren belichtet und geätzt werden, um das gewünschte Leitungsmuster auf der Leiterplatte zu erzeugen.

Nachfolgend werden nun die einzelnen Schritte anhand der Fign. 2-11 erklärt, die zur Herstellung der Bohrlöcher nach dem Aufbringen der Leitermetallschicht erforderlich sind. Wie Fig. 2 zeigt, wird die Leiterplatte 10 zunächst in ein Reinigungsbad gesteckt, um z.B. den auf der Oberfläche befindlichen Schmutz zu entfernen. Nachdem die Leiterplatten aus dem Reinigungsbad nach Fig. 2 entfernt sind, werden sie in ein Säurebad (Fig.3), bis zu 30 Sekunden gebracht, um eventuell auf der Oberfläche vorhandene Metalloxyde zu entfernen. Die Zusammensetzung dieses Bades richtet sich nach dem jeweiligen Metall, aus dem die dünne aufgebrachte Leiterschicht besteht.

Danach werden die Leiterkarten aus dem Säurebad entfernt und mit Wasser abgespült, wie es in Fig. 4 zu sehen ist. Danach werden die Leiterplatten, wie aus Fig. 5 hervorgeht, mit Luft getrocknet.

Nach Fig. 6 wird die so behandelte Leiterplatte einem Bad ausgesetzt, um auf elektrophoretischem Wege eine Schicht aus wasserhaltigem polymerem Harz auf die metallische Leiterschicht, aus der die Bohrer beim Bohrprozess austreten, aufzubringen. Die su überziehende Kupferschicht 12 ist mit dem positiven Pol einer .Spannungsquelle verbunden und bildet die Anode. Die Kathode ist Bdt dem negativen Pol der Spannungsquelle 13 verbunden. Außerdem ist in den Stromkreis ein Potentiometer 15 eingefügt, um die Spannung für den Beschichtungsprozeß regeln zu können. Wie Docket en 968 028 0 0 9 8 3 0/1273

zu sehen ist, können zwei Leiterplatten, die rückseitig aneinander liegen, in den Tank 16 eingeführt werden, so daß jeweils eine Oberfläche zweier Schaltkarten gleichzeitig geschichtet werden.

Als Beispiel für den für die Deckschicht verwendeten Harz sei Alkydarain genannt. Dieses Material enthält 40 - 60% Feststoffe mit einem pH-Wert von 7,2 - 7,3. Die Alkalinität wird erhöht durch Hinzufügen von Ammonium oder organischen Aminen. Die Temperatur des Bades zur Beschichtung sollte zwischen 30 und 35 C liegen. Die Spannungsquelle, die zur Speisung des Bades benutzt wird, besitzt im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Spannung von 1OO Volt. Diese Spannung kann durch ein Potentiometer 15 zur Erhöhung der Abscheidegeschwindigkeit erhöht werden. Eine Methode besteht darin, daß die Erhöhung stetig von 0 bis 40 Volt über eine Zeitdauer von einer Minute erfolgt. Danach wird die Spannung in' Schritten von 10 Volt alle 10 Sekunden erhöht. Dadurch wird eine Schichtdicke von 0,0025 Millimeter erreicht. Es ist selbstverständlich, daß auch andere

Schichtstärken erreicht werden können, indem die angelegte Spannung varriert werden kann.

Nachdem die Beschichtung beendet ist, wird die Leiterplatte aus dem Bad zur Weiterbehandlung, insbesondere zur Aushärtung, entnommen. Zunächst wird die entnommene ausgehärtete Leiterplatte in entionisiertem Wasser, wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, gereinigt. Durch das überspülen mit Wasser werden Restbestände von der Badlösung beseitigt. Obwohl es möglich ist, daß das Harz vor dem Abspülen mit Wasser ausgehärtet werden kann, ist es jedoch besser, das Harz erst nach dem Abspülen mit Wasser auszuhärten. Zu diesem Zwecke wird es in einen Ofen, der in Fig. · dargestellt ist, gebracht. Für den vorher beschriebenen Harz erfolgt die Aushärtung bei oa. 135°C.

Nach diesem Schritt des Verfahrens ist die Leiterplatte zum Bohren, das in Fig. 9 gezeigt ist, fertig. Die Leiterplatte 10 wird zu diesem Zwecke auf dem Schlitten 20, der unter den Bohrern 21 angeordnet ist, feetgespannt. Dabei muß darauf ge-Doek.t en 9«· OM 009830/1273

achtet werden, daß die soeben beschichtete Seite der Leiterplatte nach unten zeigt und damit den Löchern 22 in dem Schlitten 20 zugekehrt ist. Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß die Löcher 22 im allgemeinen etwas größer sein müssen als der größte Durchmesser des jeweils darüberliegenden zu bohrenden Loches. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn neben den Löchern 22 im Schlitten 20 Vertiefungen 23 angebracht sind. Dadurch wird an den zu bohrenden Stellen an der Leiterplatte der Druck erhöht, so daß auch diese Maßnahme einer Entstehung von Grat nochmals entgegenwirkt.

Nach dem Bohren wird die Leiterplatte ca. 3 bis 4 Minuten einem Bad ausgesetzt, um die aufgebrachte Harzschicht von der Leiterplatte abzulösen. Das Lösungsmittel enthält im allgemeinen Methylenchlorid und wird bei Raumtemperatur angewendet. Dieser Schritt des Verfahrens ist in Fig. 10 dargestellt. Nach dem Ablösen der Harzschicht wird die Leiterplatte 10 mit Wasser abgespült (Fig. 11).

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zum Bohren von kleinen Löchern, insbesondere in Schaltkarten für elektrische Schaltkreise oder Bauelemente, die aus ein- oder Mehrschichtigen Kunststoffen oder sonstigen Isolationsetoffen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bohrende ein- oder mehrschichtige Schaltkarte aus metallkaschiertem Kunststoff oder Isolationsmaterial mit einer Schicht aus einem Polymer versehen wird, daß danach die Polymerschicht einer kurzen Behandlung, insbesondere einer Trocken-, Reinigungs- und/oder Härtungsbehandlung ausgesetzt wird und daß dann die so behandelte Leiterplatte mit der aufgebrachten Polymerschicht durchbohrt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polymere Schicht zur Verhinderung des Entstehens von Grat beim Bohren nur auf der Seite der zu bohrenden Leiterplatte niedergeschlagen wird, aus der der Bohrer beim Bohrprozeß austritt und daß diese polymere Schicht nach dem Bohren von der Leiterplatte abgelöst wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die aufzubringende Harzschicht eine wasserhaltige Alkyd-Emulsion verwendet wird, die auf elektrophoretischem Wege auf die Metallschicht der Leiterplatte aufgebracht wird.

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