DE2109660A1

DE2109660A1 - Leiterplatte mit erhöhtem Isolationswiderstand und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2109660A1
Application number: DE19712109660
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 7141 Schwieberdingen; Lückert Olaf 7015 Korntal. H05k 13-02 Kieninger
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1971-03-01
Publication date: 1972-09-07

Description

Leiterplatte mit erhöhtem Isolationswiderstand und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Anmeldung bezieht sich auf beidseitig mit Leiterbahnen versehene Leiterplatten für gedruckte Schaltungen. Bei derartigen Leiterplatten sind auf beiden Flächen Leiterbahnkonfigurationen vorhanden, welche teilweise durch gleichfalls metallisierte, vornehmlich der Aufnahme der Bauelemente-Anschlussdrähte dienende Bohrungen durchverbunden sind.
Bei derartigen Leiterplatten werden in zunehmendem Maße die Abstände der Leiterbahnen bis zur zuläsiggen Grenze verringert. Ausserdem treten, da auf einer Seite der mit Leiterbahnen versehenen Leiterplatte Bauelemente angeordnet sind, auch geringe Abstände zwischen Leiterbahnen und Bauelementen auf. Das kann infolge Verschmutzung der Leiterplatten nach längerer Betriebszeit, bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit oder direktem Kontakt zur Verminderung des Isolationswiderstandes und zur Verschlechterung der Durchschlagsfestigkeit führen.
Es ist daher schon bekannt (US-PS 2 830 918), die Leiterplatten nach dem Tauch- oder Spritzverfahren mit flüssigen Isolier- oder Lötstopplacken zu beschichten. Die auf diese Weise aufgebrachten Isoliersohichten haben aber den Nachteil, dass sie die Leiterbahnen nicht in gleichförmiger Stärke umgeben. Infolge zur mehr oder minder hohen Viskosität der Isolierlacke verlaufen diese vor der Trocknung jr der Weise, dass sich auf der Leiterbahn eine etwa linsenförmige Schicht bildet, die gerade an den spannungsmässig höher beanspruchten Kanten der Leiterbahnen die geringste Stärke aufweist.
Es ist auch schon bekannt (DT-AS 1 665 151), die Leiterbahnen während der Herstellung von Leiterplatten zeitweise mit einer Maske zu versehen, die durch ein elektrostatisches Sprühverfahren oder elektrophoretisch aufgebracht ist. Diese Maske, die nur zeitweise als Ätzschutz auf den Leiterbahnen verbleibt, kann nicht zur Erhöhung des Isolationswiderstandes oder zur Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit der fertigen Leiterplatte dienen, weil sie vor der Fertigstellung wieder entfernt wird.
Die Anmeldung betrifft demgegenüber eine beidseitig mit Leiterbahnen versehene Leiterplatte für gedruckte Schaltungen mit erhöhtem Isolationswiderstand und verbesserter Durchschlagsfestigkeit zwischen den Leiterbahnen und den Leiterbahnen und Bauelementen.
Erfindungsgemäss ist die Leiterplatte auf der Bestückungsseite mit einer Kunstharzschicht überzogen.
Gemäss der weiteren Erfindung ist die Kunstharzschicht durch ein an sich bekanntes elektrostatisches Sprühverfahren oder elektrophoretisch aufgebracht.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Leiterplatten mittels des elektrostatischen Sprühverfahrens wird erfindungsgemäss die Leiterplatte auf der nicht zu beschichtenden Rückseite mit einer auf Erdpotential liegenden Platte aus halbleitendem Werkstoff in Kontakt gebracht, danach mit Kunstharzpulver besprüht, anschliessend oder gleichzeitig von der Rückseite mit Druckluft angeblasen und schliesslich die auf der Leiterplatte haftende Kunstharzpulverschicht in einem Wärmebehandlungsofen eingebrannt.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine mit Bohrungen versehene und aus Holz bestehende Platte verwendet.
Anhand der Figuren la bis le und 2 wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigen: Fig. la bis le mehrere aufeinanderfolgende Schritte bei der Herstellung der erfindungsgemässen Leiterplatte, Fig. 2 schematisch eine kontinuierlich arbeitende Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
In Fig. la ist im Schnittbild zunächst die aus einem bekannten Werkstoff, wie Phenolharz-Papier, Epoxydharz-Papier oder Epoxydharz-Glasgewebe, bestehende Basisplatte 1 der Leiterplatte zu erkennen, die auf beiden Seiten mit den Leiterbahnen 2 bzw. auf den Wandungen der Bohrungen 3 gleichfalls mit einer Metalischioht versehen ist. Die Leiterbahnen bzw.
die Metallschicht auf den Wandungen werden in den meisten Fällen aus Kupfer bestehen; es kann aber auch ein anderes Metall verwendet werden oder die Kupferschicht mit einem weiteren Metall, wie Zinn, überzogen sein. Auf der Rückseite der Leiterplatte ist mit Abstand zu dieser die mit Querbohrungen 4 versehene Holzplatte 5 zu erkennen, die geerdet ist.
In Fig. lb ist die Holzplatte 5 in Kontakt mit der Leiterplatte gebracht worden, und es ist anschliessend durch das an sich bekannte elektrostatische Pulverspritzverfahren die Pulverschicht 6 auf die Leiterplatte aufgespritzt worden. Dabei hat sich durch die höhere Feldliniendichte an den Kanten der Leiterbahnen 2, hervorgerufen durch das elektrische Feld zwischen Spritzpistole und geerdeter Leiterplatte, d.h. gerade an den später elektrisch am stärksten beanspruchten Stellen, eine gleichmässige oder gegebenenfalls sogar eine stärkere Pulverschicht abgelagert.
Wie aus Fig. lb weiter erkennbar, hat Weich beim Pulverspritzen auch in den Bohrungen 3 Pulver abgelagert. Daher sind die Querbohrungen 4 der Holzplatte 5 an eine - nicht gezeigte - Druckluftanlage angeschlossen.
Entweder während des Pulverspritzens oder im Anschluss daran werden die Querbohrungen 4 und damit auch die Bohrungen 3 mit Druckluft durchspült, damit sich in den Bohrungen 3 kein Pulver ablagert. Die metallisierten Bohrungen 3 müssen nämlich überzugsfrei bleiben, damit die Bauelemente später in ihnen elektrisch gut leitend verlötet werden können.
Nach dem Aufspritzen und Ausblasen des Pulvers aus den Bohrungen 3 erhält man eine lose mit Pulver beschichtete Leiterplatte, wie in Fig. lc gezeigt.
Die Leiterplatte wird dann in ebenfalls an sich bekannter Weise in einen #armebehandlungsofen, wie einen luftbeheizten Kammerofen, einen luftbeheizten Durchlaufofen oder Infrarotofen, eingebracht und die Pulverschicht darin gesintert oder gehärtet. Die Leiterplatte ist dann mit einer gleichmässigen, festen Schutzschicht 7, wie aus Fig. ld ersichtlich, versehen.
Sie kann nunmehr nach Einsetzen der Bauelemente durch manuelles oder masChinelles Löten zur gedruckten Schaltung weiterverarbeitet werden.
Diese Stufe ist in Fig. 1. dargestellt, wo in den Bohrungen 3 die Anschlussdrähte des Bauelements 8 eingelötet und die Leiterbahnen auf der Rückseite mit einer Zinnschicht 9 bedeckt sind.
In der Praxis haben sich bei der erfindungsgemässen Beschichtung besonders Harzpulver, wie Epoxyd- oder Phenolharz, bewährt. Es ist aber auch denkbar, dass je nach Anwendungsfall auch andere pulverförmige Werkstoffe, wie Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyamid oder ähnliche, für die Beschichtung verwendet werden können.
Als Platte für die Herstellung der Erdverbindung zwischen der zu beschichtender Leiterplatte und Erde hat sich eine Platte aus Holz besonders geeignet erwiesen. Eine Metallplatte ist für diesen Zweck nicht so gut geeignet, weil von ihr elektrostatische Ladungen rasch abiliessen. Desgleichen sind aus Sicherheitsgründen qualitativ hochwertige, nichtleitende Werkstoffe ungeeignet, weil sie sich elektrisch stark aufladen. Anstelle von Holz können für die Platte 5 aber auch andere halbleitende Werkstoffe verwendet werden (z.B. eine gelochte, über einen hohen Widerstand an Masse gelegte Metallplatte).
In Fig. 2 ist schematisch eine kontinuierlich arbeitende Anlage zum rationellen Herstellen von beschichteten Leiterplatten nach der Erfindung gezeigt. Diese besteht aus den Stationen I bis VII.
In der Station I wird die Leiterplatte 1 an einen kontinuerlichen Förderer angehängt. In Station II wird - entsprechend Fig. la - von der Rückseite die mit Erde verbundene Holzplatte 5 an die Leiterplatte 1 herangefahren und mit dieser verbunden. In Station III ist die Leiterplatte 1 in die Spritzkabine 10 gelangt und wird von dem Pulverspritzgerät 11 mit Pulver besprüht. In der Station IV wird die Holzplatte 5 wieder von der Leiterplatte 1 getrennt. In der Station V wird die Leiterplatte 1 von der Rückseite mit Druckluft angeblasen, um das in den Bohrungen 3 abgelagerte Pulver zu entfernen, falls dies nicht schon - wie im Zusammenhang mit Fig. lb beschrieben - geschehen ist. Station VI entspricht dem bereits beschriebenen Wärmebehandlungsofen, in dem die Pulverschicht gesintert oder gehärtet wird.
In Station VII wird dann die fertig beschichtete Leiterplatte von dem Förderer abgenommen und der Weiterverarbeitung zugeführt.
Die in der beschriebenen Weise beschichteten Leiterplatten weisen erheblich bessere elektrische Eigenschaften auf als unbeschichtete Leiterplatten. So wurden bei Messungen zwischen verschiedenen Leitern, d.h.
entweder zwischen zwei Leiterbahnen oder zwischen einer Leiterbahn und einem Bauelement, eine Spannungsfestigkeit grösser als 1,5 kV und ein Isolationswiderstand grösser als 105 M festgestellt. Die erfindungsgemässe Kunstharzschicht wies dabei eine Stärke von 40 um auf.
5 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche l;' Beidseitig mit Leiterbahnen versehene Leiterplatte für gedruckte Schaltungen mit erhöhtem Isolationswiderstand und verbesserter Durchschlagsfestigkeit zwischen den Leiterbahnen und den Leiterbahnen und Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) auf der Bestückungsseite mit einer Kunstharzschicht (7) überzogen ist.
2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunstharzschicht durch ein an sich bekanntes elektrostatisches Sprühverfahren oder elektrophoretisch aufgebracht ist.
3. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach den Ansprüchen 1 und 2 mittels des elektrostatischen Sprühverfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte auf der nicht zu beschichtenden Rückseite miteiner auf Erdpotential liegenden Platte aus halbleitendem Werkstoff in Kontakt gebracht, danach mit Kunstharzpulver besprüht, anschliessend oder gleichzeitig von der Rückseite her mit Druckluft angeblasen und schliesslich die auf der Leiterplatte haftende Kunstharzpulverschicht in einem Wärmebehandlungsofen eingebrannt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit Bohrungen versehene Platte verwendet wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platte aus Holz verwendet wird.

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