DE2014138C3 - Verfahren zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten - Google Patents

Description

werden, die nachfolgend wieder entfernt werden müssen. Bei der Herstellung von gedruckten Leiterplatten mit hoher Leiterdichte ist die Vorgabe von Größe und Lage der gewünschten Lötaugen durch die Verwendung einer nachträglich aufzubringenden Ätzmaske mit Schwierigkeiten verbunden und mit der oft geforderten hohen Genauigkeit kaum zu erreichen, zumindest nicht bei der erforderlichen Massenproduktion.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, das die wirtschaftliche Herstellung von zuverlässig arbeitenden Leiterplatten ermöglicht, bei denen die Leiterzüge vor Beschädigungen geschützt sind und die Wandungen der Löcher bei hoher Lochdichte eine ausreichende, gegebenenfalls einen sicheren Lötanschluß gewährleistende Stärke aufweisen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmal erreicht.

Zufolge dieses Verfahrens ist es möglich. Leiterplatten bzw. gedruckte Schaltungen zu fertigen, deren Leiterzüge durch die permanente Deckschicht von der Außenwelt abgeschlossen sind, wobei die Vtrbindung zur Außenwelt vermittels besonders ausgebildeter Lochwandmetallisierungen erfolgt. Da alle Leiterzüge unter der Deckschicht angeordnet sind, alle Lochwandmetallisierungen jedoch in metallisierten Randbezirken enden, die der Oberfläche der Deckschicht angehören, besteht selbst bei außerordentlich geringen Abständen zwischen Leiterzügen und Lochwandmetallisierungen keine Gefahr einer Lötbrückenbildting oder der Ausbildung von Kriechstromwegen. Da weiterhin die Leiterzüge selbst unterhalb der Deckschicht angeordnet sind, kann es auch bei extrem hoher Leiterzugdichte, wie sie durch die modernen Bauelemente erforderlich wird, weder zur Lötbrückenbildung zwischen Leiterzügen noch zur Kriechstromausbildung etwa durch Umwelteinflüsse kommen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Metallfilm bzw. die Metallfolie mit einer Klebschicht zu versehen, die zur Verankerung auf der Oberfläche der permanenten Deckschicht dient.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Metallfilm bzw. die Metallfolie vor dem Aufbringen a><f die permanente Deckschicht mit einer Schutzschicht aus Isoliermaterial versehen, oder es wird eine Isolierstoffolie benutzt, die einseitig eine Metallschicht trägt.

Die galvanische Melnllabscheidung wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so lange fortgesetzt, bis sich um die Ränder der I ochungen Ringe aus Metall bilden und bis diese Ringe sogar über die Ränder der Lochungen hinaus und über den oberen Rand der permanenten Deckschicht reichen.

Jp nach der Dauer des galvanischen Abscheidungsvorganges erpehen sich Metaiibeiäge auf den Wandungen der Lochungen, die den A b b. 1 oder 2 entsprechen oder einem beliebigen dazwischenliegenden Stadium.

In den Schnittdarstellungen der A b b. t und 2 sind das Basismaterial 5 aus Isolierstoff, die Leiterzüge 2, eine Lochung 1 und die permanente Deckschicht 4 mit einer mit einer Isolierschicht versehenen Metallfolie schematisch wiedergegeben- Der metallische Lochwandbelag ist in A b b. 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 3 und der bei entsprechend langdauernder Metallabscheidung sich ausbildende Ring in A bb, 2 mit dem Bezugszeichen 6 Versehen.

Sollen die metallisierten Lochwandungen für Lötverbindungen benutzt werden, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Metallbelag auf den Lochwandungen mindestens bis zum Rand der Lochungen und vorteilhafterweise über diesen hinaus bis auf die Oberfläche der permanenten Deckschicht reicht Reicht der Metallbelag nicht bis zum Rand, so hat dies in der Regel einen nachteiligen Einfluß auf den Lötvorgang. Auf Grund von Untersuchungen der Anmelderin ist es

ίο für die Ausbildung einer verläßlichen Lötverbindung wesentlich, daß das heiße Lot mit den Metallwandbelägen in thermisch leitende Verbindung gelangt Dies wird vermittels des zuvor beschriebenen Metallrings mit Sicherheit erreicht, da dieser direkt mit dem heißen Lot in Kontakt kommt und zwar sowohl bei Handlötung als auch beim Tauch- oder Wellenlötverfahren.

Die Metallringe um die Lochränder erfüllen ihren Zweck, auch wenn sie relativ sehr schmal sind, so daß nach dem erFindungsgemäßen Verfahren hergestellte gedruckte Leiterplatten sehr hohe Leiter- und Lochdichten aufweisen können, ohne daß ·. ■■, zu Schwierigkeiten bezüglich der Einhaltung von Minim:: !abständen aus elektrischen Gründen oder auch zur Ausbildung von Lötbrücken beim Lötvorgang kommt

Als Material für die permanente Deckschicht eignen sich Is'«üerstoffe, die die darunterliegenden Leiter vor Korrosion schützen, bzw. solche, die lötfest und lotabweisend sind.

Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung von sogenannten katalytischen Basismaterialien erwiesen. Das sind solche Materialien, die einen Stoff enthalten, der bewirkt, daß auf allen Oberflächen, die einem stromlos Metall abscheidenden Bad ausgesetzt werden, sich ohne äußere Stromzufuhr ein Metallbelag aufbaut. Bei der Verwendung eines derartigen Materials kann die Platte direkt nach dem Anfertigen der Lochungen einem an sich bekannten, stromlos Metall abscheidenden Bad ausgesetzt werden, und zwar für eine Zeitspanne, die ausreicht, um einen dünnen Metallbelag auf den Lochwandungen herzustellen, der mit dem einen Teil der Lochwandung bildenden Mctallbelag auf der Oberfläche der permanenten Deckschicht in elektrisch leitender Verbindung steht.

Es ergeben sich hierbei insgesamt die folgenden Verfahrensschritte, wobei angenommen wird, daß man von beispielsweise beidseitig mit Kupferfolie beschichtetem, durchweg katalytischem Basismaterial ausgeht.

Beispiel I

1. Herstellen der Leitermuster auf beiden Oberflächen unter Benutzung der an sich bekannten Druck- und Ätztechnik;

2. Reinigen der Oberfläche einschließlich der Leiter-■uue;

3. Aufbringen der permanenten Deckschicht, beispielsweise eiiier Epoxydharzschicht Dies kann in an sich bekannter Weise vermittels einer Walzenlackiereinrichtung oder einer beliebigen anderen bekannten Hinrichtung geschehen.

4. Aufbringen einer Kunststoffolie, die einseitig metallKaschiert ist und deren metallische Oberfläche eine Kleberschicht besitzt, welche die Haftung auf der ausgehärteten Epoxydharzschicht bewirkt; 5, Herstellen und Reinigen der Lochungen;

6, Einbringen in ein stromlos Metall abscheidendes

Bad für beispielsweise 30 Minuten;
7, Galvanisches Abscheiden von Metall auf den LöchWandunEen, wobei der auf die permanente

Deckschicht aufgebrachte Metallbelag als Stromzuführung dient, und die Galvanisieruingszeit so bemessen wird, daß sich an den Lochrändern über die Oberfläche der permanenten Deckschicht hinausragende Metallringe bilden;

8. Entfernen der Kunststoffolie mit dem darunter befindlichen Metallbelag.

Geht man von gewöhnlichem, also nicht katalytischem Basismaterial aus, so bedarf es in an sich bekannter Weise einer Behandlung der Lochwandun- to gen, um diese für die stromlose Metallabscheidung zu sensibilisieren. Die sich dann ergebenden Verfahrensschritte sollen beispielsweise an Hand der Herstellung einer gedruckten Vielebenen-Leiterplatte beschrieben werden, wobei das angewendete Verfahren einer bevorzugten Ausführungsform entspricht:

Beispiel II

1. Herstellen der Leiterzüge der einzelnen Lagen auf dünnem doppelseitig kupferkaschiertem Basismaterial nach an sich bekannten Verfahren;

2. Verpressen zweier oder mehrerer Lagen unter Dazwischenschaltung einer Isolierstoffschicht zu einer einheitlichen Platte nach bekannten Verfahren;

3. Überziehen der Oberfläche mit einer permanenten Deckschicht, beispielsweise einer modifizierten Epoxydharzschicht, wobei gegebenenfalls Anschlußfingerleisten ausgespart werden:

4. Bedecken der Deckschichtoberfläche mit einer Kunststoffolie, die einseitig metallisiert ist und deren Metalloberfläche eine Klebstoffschicht trägt;

5. Herstellen der Lochungen nach einem beliebigen bekanntgewordenen Verfahren;

6. Behandeln des Werkstückes mit an sich bekannten

Lösungeil zum Sensibilisieren von Oberflächen für die stromlose Metallabscheidung;

7. Bedecken der Kunststoff-Folienoberftäche mit einer Schutzschicht;

8. Einbringen der Werkstücke in eine stromlos metallisierende Badlösung für beispielsweise 30 bis 40 Minuten;

9. Galvanisches Abscheiden von Metall oder Metal* len auf den Lochwandungen, wobei der Abscheidungsprozeß so lange forlgesetzt wird, bis sich urn die Lochränder Metallringe bilden, die bis über die Ebene der permanenten Deckschicht hinausragen;

10. Entfernen der Schutzschicht und der Kunststoffolie mit dem darunterliegenden Metallbeiag.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung gehl man bis zum Verfahrensschritt 4 in der oben angegebenen Weise vor. Sodann wird jedoch die Kunststoffolie mit einer entfp.mbaren oder abziehbaren Schutzschicht versehen, und erst hieran anschließend werden die Lochungen hergestellt und das Werkstück der Sensibilisierungslösung ausgesetzt Sodann wird die Schutzschicht von der Folienoberfläche entfernt und entsprechend den Verfahrensschritten 7 (oder 8) bis 10 weitergearbeitet.

Weiterhin kann auch das Verfahren nach Beispiel II entsprechend der Erfindung derart abgewandelt werden, d'lß als Verfahrensschritt 4 eine einseitig mit Klebstoff ausgestattete Metallfolie aufgebracht wird, deren Oberfläche frei liegt.

Anschließend werden die. Lochungen angefertigt und das Werkstück in die Sensibilisierungs-Flüssigkeit oder Flüssigkeiten gebracht. Hierauf wird die Oberfläche, und zwar entweder ehe oder nachdem ein dünner, stromlos abgeschiedener Metallbeiag hergestellt ist, mit einer isolierenden Schutzschicht versehen und eine Behandlung nach Schritt 9 und 10 angeschlossen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von gedruckten Leiterplatten mit Leiterzügen in einer oder mehreren Ebenen und mit Lochungen mit metallisierten Wandungen, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der oder den Oberflächen in an !.ich bekannter Weise hergestellten Leiterzüge und die freiliegenden Bereiche des Basismaterials wenigstens teilweise, zumindest aber in der Gegend der Lochungen, deren Wandungen in der fertigen Leiterplatte einen Metallüberzug aufweisen sollen, mit einer festhaftenden, permanenten, aus Isoliermaterial bestehenden Deckschicht überzogen werden, daß danach die Oberfläche mit einer Metallfolie überzogen wird, deren freiliegende Oberfläche mit einer den elektrischen Strom nichtleitenden Schutzschicht versehen wird bzw. ist, daß anschließend' die Lochungep hergestellt und die Lochwandungen in an sich bekannter Weise mit einer dünnen, stromlos abgeschiedenen Metallschicht überzogen werften, daß nachfolgend auf den metallüberzogenen Lochwandungen in gleichfalls bekannter Weise eine galvanisch abgeschiedene Metallschicht gewünschter Dicke aufgebracht wird, wobei die Metallfolie: als Stromzuleitung dient und sodann die galvanisiehe Metallabscheidung jedenfalls so lange fortgesetzt wird, bis sich an den Rändern der Lochwandunjjen Ringe aus Metall bilden, die über die durch die Oberfläche der permanenten Deckschicht gegebene Ebene mindestens geringfügig hinausragen, und ilaß schließlich die Metallfolie entf .mt wird.

2. Verfahren nach Ar.spnjch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die permanente D< .-kschicht aus einem die darunterliegenden Leiterzüge vor Korrosion schützenden Material besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die permanente Deckschicht aus einem Material besteht, das lötfest jnd lotabweisend ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie bzw. der Metalirim einseitig mit einer der Haftung auf der Oberfläche der permanenten Deckschicht dienenden Klebschicht versehen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Oberflächen der Metallfolie bzw. des Metallfilms vor dem Aufbringen auf die permanente Deckschicht mit einer Schutzschicht aus Isoliermaterial versehen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Aufbringen auf die permanente Deckschicht bestimmte Metallbeiag einseitig fest verbunden mit einer Folie fius Isolierstoff aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basismaterial benutzt wird, das die Eigenschaft besitzt, auf seinen einem stromlos Metall abscheidenden Bade ausgesetzien Flächen einen Metallbeiag aufzubauen.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochwandungen vor d!i;m stromlosen Metallisieren in an sich bekannter Wiiise für den Aufbau stromlos abgeschiedener Schichten aus geeigneten Badlösungen sensibilisiert werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gedruckten Leiterplatten mit Leiterzügen in einer oder mehreren Ebenen und Lochungen mit metallisierten Wandungen.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von auf Isolierstoffträger aufgebrachte gedruckte Schaltungen od. dgl. bekannt, bei dem Leitungsverbindungen des mittels Siebdruck, Offsetdruck oder auf andere Weise aufgebrachten Leitungsmuster durch Lochungjn hindurchgeführt sind, deren Wandungen mit Metallbelegungen beaufschlagt sind, und wobei nach entsprechender Sensibilisierung die stromlose Metaliabscheidung Anwendung findet Vor Herstellung der Lochungen wird das Basismaterial wenigstens teilweise mit einer Schutzschicht bedeckt Hierbei wird jedoch allein von einer temporären Schutzschicht Gebrauch gemacht. Die nach diesem Verfahren gefertigten gedruckten Schaltungen besitzen ausschließlich offenliegende Le'terzüge, die beliebigen mechanischen und/oder chemischen

::o Einflüssen direkt ausgesetzt sind.

Vor Herstellung der Lochungen in dem Basismaterial die Gesamtheit der Oberfläche mit einem abziehbaren Film zu belegen, ist auch noch nach einem anderen Verfahren bekannt (DE-AS 10 78 197), wonach von kupferkaschiertem Basismaterial ausgegangen wird, auf das ein isoliertes Negativmuster der gewünschten Schaltung aufgebracht wird, und wobei nach Aufbringen des Films und Einbringen der Löcher diese zunächst leitfähig gemacht werden, der abziehbare Film aber vor der galvanischen Durchplattierung der Lochwandungen wieder entfernt wird. Die sich möglicherweise an den Rändern der Lochwandungen ausbildenden Metallringe beim Galvanisierungsprozeß entstehen somit unmittelbar in der Ebene der beziehungsweise auf den Leiterzügen selbst, so daß bei sehr dicht liegenden Leiterzügen für den erforderlichen Lötvorgang bei fertiggestellten Schaltungen unerwünschte Lötbrücken im Bereich der Lötaugen nicht mit Sicherheit vermieden werden können.

Schließlich ist noch ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen gedruckten Schaltungen bekannt iDE-AS 12 45 455), bei dem zunächst die einzelnen Lagen einer Mehrebenenschaltung hergestellt werden und hierbei notwendigerweise die verbleibenden Außenlagen auf ihren Oberflächen eine Metallfolienkaschierung tragen, um dann gemeinsam in dieser Anordnung verpreßt zu werden. Ausgegangen wird für jede Schicht von ein- oder beidseitig mit Leiterkonfigurationen versehenen Isolierstoffplatten. Die miteinan-

5β der zu einem Stapel verbundenen Leiterplatten werden erst nach Fertigstellung des Stapels an den mit Löchern zu versehenen Stellen gebohrt und nachfolgend an den Lochwandungen mit elektrisch leitendem Material beaufschlagt, was entweder chemisch oder auch nach

H bekannten galvanischen Methoden erfolgen kann. Abschließend werden die nicht als Leiterbahnen erwünschten Teile der äußeren Oberflächenkaschierungen zusammen mit dem während der Durchplattierung der Löcher auf den Oberflächen entstandenen unerwünschten leitenden Überzügen durch Ätzen oder dergleichen entfernt, und zwar unter Verwendung einer Ätzmaske, die u. a. die gewünschten Lötungen auf den beiden äußeren Oberflächen der Mehrschichtanordnung abdecken. Nachteilig bei diesem Verfahren, was ausschließlich für Mehrebenenleiterplatten Verwendbar ist, ist ü, a. das während des Dufchplattiefens der Löcher auf den beiden äußeren Oberflächen des Stapels unerwünschte leitende Schichten niedergeschlagen