DE2261120C3

DE2261120C3 - Laminierte Schaltkarten aus mehreren mit Schaltungsmustern versehenen Isolierplatten

Info

Publication number: DE2261120C3
Application number: DE2261120A
Authority: DE
Inventors: William Edwin Fishkill N.Y. Dougherty Jun.
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-14
Publication date: 1981-10-22
Also published as: DE2261120A1; FR2165978A1; JPS504573A; DE2261120B2; FR2165978B1; GB1372795A; JPS558836B2; US3739469A

Description

Die Erfindung betrifft laminierte, mehrere auf der Unter- und Oberseite mit Schaltungsmustern versehene Isolierplatten enthaltende Schaltkarten mit leitenden Verbindungen, welche mindestens zwei Schaltungsmuster miteinander verbinden und von den mindestens bereichsweise auf den Wänden von Löchern aufgebrachten Plattierungen gebildet werden, welche durch mindestens eine Isolierplatte hindurchgehen, und ein Verfahren zur Herstellung solcher Schaltkarten.

im folgenden werden Löcher, welche durch die ganze Platte hindurchgehen, »durchgehende Löcher«, solche Löcher, welche nicht durch die ganze Schaltkarte, sondern nur durch eine oder mehrere Isolierplatten

ίο hindurchgehen, »interne Löcher« genannt Laminierte Schaltkarten sind bedeutungsvoll, weil sich auf ihnen raumsparend ausgedehnte Schaltungen unterbringen lassen. Sie werden in weitem Maß eingesetzt, und sie werden mittels eingefahrenen Verfahren hergestellt Dabei werden die Schaltungsmuster auf den normalerweise aus Kunststoff bestehenden Isolierplatten im allgemeinen mittels Photolithographie aus die Isolierplatte zunächst vollständig bedeckenden Metallschichten herausgeätzt Vor dem Laminieren werden die Isolierplatten mit Klebstoff beschichtet und dann zueinander justiert Zur leitenden Verbindung durch die Isolierplatten hindurch werden an festgelegten Stellen Löcher gebohrt und diese dann plattiert. Dieses Herstellungsverfahren ist sehr günstig, weil nämlich nur die Herstellung der gedruckten Schaltungsmuster auf den Isolierplatten kritisch ist, während die Kombination der Isolierplatten zur Schaltkarte in relativ unkritischen Verfahrensschritten bei hoher Ausbeute erfolgt. Die Isolierplatten werden vor dem Laminieren getestet.

Fehlerhafte Isolierplatten können ausgeschieden werden. Fehlerhafte Schaltungsmuster führen deshalb nur zum Verlust einer bedruckten Isolierplatte, nicht aber einer ganzen Schaltkarte.
Verfahren zum Herstellen von plattierten, internen und durchgehenden Löchern sind bekannt und z. B. in der OS 16 16 734 und in den Artikeln im IBM-Technical Disclosure Bulletin, Band 10, Nr. 12, Seite 1985 (1968) und Band 12, Nr. 4, Seite 512, (1969) beschrieben. Bei den mit diesen bekannten Verfahren hergestellten Schalt-

AO karten wird jedoch für die internen und durchgehenden Löcher relativ viel Platz benötigt, der nicht für Leiterzüge zur Verfügung steht. Dieser Platz wird insbesondere zur Isolation benötigt, wenn auf interne und durchgehende Löcher aufgebrachte Plattierungen durch ein Schaltungsmuster hindurchgehen, ohne daß ein leitender Kontakt zustande kommen darf.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, laminierte Schaltkarten, bei welchen der für in internen und in durchgehenden Löchern aufgebrachten Plattierungen

so benötigte Platz kleiner ist als bei den bekannten Ausführungen und Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit Schaltkarten der eingangs genannten Art mit dem Merkmal des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 4 gelöst.

Zwar ist es aus der britischen Patentschrift 11 05 068 bekannt, daß mehrere Verbindungen zwischen Schaltungsmusterebenen konzentrisch angeordnet durch eine Bohrung geführt werden können, die dort beschriebene Struktur ist jedoch kein Laminat aus mit Schallungsmuster versehenen Isolierplatten. Bei der Herstellung dieser bekannten Schaltungskarte werden die Schaltungsmusterebenen durch abwechselndes Aufbringen von leitenden und isolierenden Schichten auf einem isolierenden Kern sukzessive aufgebaut.

Bei den erfindungsgemäßen Schaltkarten ist der

aufsummierte Platzbedarf für die bei der Schaltkartenherstellung zwischenzeitlich vorhandenen internen Löcher und für durchgehende Löcher und leitungsfreie Zonen gegenüber den bekannten Ausführungen von Schaltkarten vermindert Bei der Herstel'ung der erfindungsgemäßen Schaltkarten werden zwar die internen Löcher mit einem größere;! Durchmesser als bei der Herstellung der bekannten Schaltkarten erzeugt. Dafür befinden sie sich jetzt fast vollständig in dem Gebiet, das bei den bekannten Schaltkarten als jo isolierender Bereich für die durchgehenden Löcher benötigt wird, d.h. der Raum, der in den bekannten Schaltkarten für die gefüllten internen Locher benötigt wird, wird bei den erfindungsgemäßen Schaltkarten praktisch eingespart Außerdem können in internen Löchern, welche einen großen Durchmesser haben, die leitenden Verbindungen zwischen Schaltungsmustern nicht nur in Form einer schlauchförmigen Plattierung, sondern auch in Form einer Plattierung, weiche aus im wesentlichen parallel zur Lochachse verlaufenden Streifen besteht, ausgebildet werden, wodurch es möglich ist, — was eine weitere Platzersparnis bewirkt — mittels eines internen Lochs mehrere leitende Verbindungen zwischen Schaltungsmusterebenen herzustellen.

Es ist vorteilhaft, wenn die in internen und in durchgehenden Löchern aufgebrachten Plattierungen konzentrisch zueinander angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Schaltkarten weist alle Vorteile der bekannten Verfahren auf und erlaubt es darüber hinaus, Schaltkarten zu erzeugen, welche ein wesentlich dichter gepacktes »inneres Verdrahtungssystem« aufweisen als die bekannten Schaltkarten.

Schaltkarten, in denen sehr komplizierte Leiterstruktüren platzsparend untergebracht sind, lassen sich in vorteilhafter Weise herstellen, indem zunächst erfindungsgemäß Laminate hergestellt werden und dann mindestens zwei Laminate dieser Art mit Klebstoff beschichtet, aufeinandergestapelt, zueinander justiert und laminiert werden, wobei auch die Löcher mit Klebstoff gefüllt werden, und daß schließlich in den Querschnitt der zuletzt gefüllten Löcher durchgehende Löcher gebohrt und dann plattiert werden. Die auf diese Weise aus Laminaten erzeugten Laminate können zur Herstellung noch komplizierterer Schaltkreise ihrerseits laminiert werden.

Besteht die Struktur aus sehr vielen Isolierplatten, so kann es vorteilhaft sein, wenn die Löcher bereits vor dem Laminieren mit dem Klebstoff gefüllt werden.

Die Erfindung wird anhand von durch Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt eine laminierte gedruckte Schaltkarte gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die in der Fig. 1 im Querschnitt gezeigte Schaltkarte parallel zur Oberfläche der Isolierplatten in der Höhe 2-2 (siehe F i g. 1) und

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine laminierte gedruckte Schaltkarte gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Bei der Herstellung der hier beschriebenen laminierten Schaltkarten werden die einzelnen Platten im wesentlichen mittels bekannter Verfahrensschritte hergestellt. Gegenüber den bekannten laminierten Schaltkarten sind die hier beschriebenen Schaltkarten dadurch ausgezeichnet, daß die Mittelpunkte der in den internen und in den durchgehenden Löchern aufgebrachten Plattierungen zusammenfallen und daß bei ihrer Herstellung der Radius der internen Löcher gleich der Summe aus dem Radius der leitungsfreien Zone, welche ein durchgehendes Loch erfordert und der Dicke der Plattierung, welche in dem internen Loch aufgebracht worden ist, gemacht wird. Nachdem die verschiedenen Platten der gedruckten Schaltwarte hergestellt worden sind, werden sie in bekannter Weise mit einem Klebstoff beschichtet, justiert und schließlich unter Anwendung von Hitze und Druck laminiert Unter dem Einfluß von Hitze und Druck füllt der Klebstoff zwischen den Platten die großen internen Löcher. Nach dem Härten der laminierten Schaltkarte werden die durchgehenden Löcher innerhalb der in den internen Löchern aufgebrachten Plattierungen gebohrt und nach bekannten Methoden plattiert Die plattierten durchgehenden Löcher sind von der Plattierung, die in den internen Löchern aufgebracht worden ist, durch den Klebstoff isoliert Wegen des relativ großen Durchmessers der internen Löcher ist es möglich, in einem internen Loch voneinander unabhängige und isolierte interne Verbindungen, im folgenden geteilte, interne Verbindungen genannt, herzustellen. Mit demselben Verfahren können auch Verbindungen in durchgehenden Löchern als geteilte, durchgehende Verbindungen ausgebildet werden. Die internen Löcher müssen nicht während des Laminierungsprozesses mit isolierendem Material ge füllt werden, sondern es lassen sich dafür auch andere bekannte Verfahren anwenden. Beispielsweise können die internen Löcher vor dem Laminierungsprozeß mit Isoliermaterial gefüllt werden. Alle für die Anwendung des Verfahrens benötigten Materialien und Parameter, wie z. B. Temperatur, Druck und Zeit sind bekannt und müssen deshalb hier nicht im einzelnen besprochen werden. Bevorzugt wird jedoch als Klebstoff mit Epoxidharz imprägniertes Fiberglas. Es ist günstig, bei einer Temperatur von 176,7°C und einem Druck von

21 bar (21 kp/cm²) zu laminieren und die laminierte Schaltkarte bei einer Temperatur von 93,3°C eine Stunde lang zu härten, bevor die durchgehenden Löcher hergestellt werden.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch Teile einer laminierten Schaltkarte, die entsprechend dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist. Die Schaltkarte enthält ein durchgehendes Loch 4, das mit dem leitfähigen Material 6 plattiert worden ist, um einen leitenden Kontakt zwischen der oberen und der unteren Oberfläche der Schaltkarte herzustellen. F i g. 1 zeigt die Platten 8, 9, 10 und 11 der Schaltkarte. Die Platten bestehen aus den Isolierplatten 12,13,14 bzw. 15, die auf ihren unteren und oberen Oberflächen die gedruckten Schaltungsmuster 16 und 17, 18 und 19, 20 und 21 bzw.

22 und 23 tragen. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die gedruckten Schaltungsmuster 16 bis 23 so gezeichnet, als ob sie aus durchgehenden Schichten bestehen würden. Eine weitere Einzelheit von laminierten Schaltkarten, die nicht in F i g. 1 gezeigt ist, ist das Vorhandensein von Schichten, auf denen sich die Erdleitungen und Leitungen für die Referenzspannungen befinden. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Platten der Schaltkreise ist mit dem Klebstoff 25 gefüllt. Der Klebstoff 25 füllt auch den Raum zwischen den Plattierungen 25 und 26. die in den internen Löchern 28 bzw. 29 aufgebracht worden sind und zwischen der Plattierung 6 im durchgehenden Loch 4, um die Plattierung 25 bzw. 26 von der Plattierung 6 zu isolieren.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung haben die Schaltungsmuster 16 und 22 Kontakt mit der Plattierung

6 im durchgehenden Loch 4. Die Schaltungsmuster 17 und 23 haben keinen Kontakt zu der Plattierung 6 und sind von dieser durch eine normale leiterfreie Zone getrennt. In einer brauchbaren Ausführung hat das durchgehende Loch 4 einen Durchmesser von 0,43 mm. Die bei der Schaltkartenherstellung zwischenzeitlich vorhandenen inierr.en Löcher 28 bzw. 29, ebenso wie irgendeine leiterfreie Zone, wie z. B. in den Leitungsmustern 17 oder 23, können Durchmesser im Bereich zwischen etwa 0,9 und etwa 1 mm haben.

Bei der Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Schaltkarte wird jede der Platten 8 bis 11 separat hergestellt. In die Platten 9 und 10 werden die internen Löcher 28 bzw. 29 gebohrt und anschließend die Plattierungen 26 bzw. 27 aufgebracht. Nach der Herstellung von mehreren Platten wird jede Platte mit Klebstoff beschichtet. Anschließend werden die Platten aufeinandergestapelt, justiert und dann unter Druck und Temperatur laminiert. Während des Laminierens dringt der Klebstoff in die internen Löcher 28 und 29 ein. Nach dem Härten des Plattenstapels wird das durchgeneiide Loch 4 hergestellt und die Plattierung 6 aufgebracht.

F i g. 2 zeigt in Aufsicht die Platte in der Höhe 2-2 in Fig. 1, um zusätzliche Einzelheiten einer der Platten in der Schaltkarte zu veranschaulichen. Die punktierte Linie 28 zeigt den äußeren Umriß des internen Lochs, das in die Platte eingebracht worden ist. Die Gebiete 30, 31,32 und 33 sind plattierte Ausschnitte, die als geteilte interne Verbindungen dienen. Die Plattierung 6 in dem durchgehenden Loch 4 ist von den Verbindungen 30 bis 33 durch Klebstoff 25 isoliert, der in das interne Loch während des Laminierens eingedrungen ist. Das plattierte Gebiet 30 verbindet die Leitung 34 eines Schaltungsmusters auf der Oberfläche der Platte mit der Leitung 35 eines Schaltungsmusters auf der Unterseite der Platte. Die plattierten Gebiete 31, 32 und 33 verbinden die gedruckten Leitungen 36, 38 b/w. 40 auf der Oberfläche der Platte mit gedruckten Leitungen 37, 39 bzw. 41 auf der Unterseite der Platte.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer mehrschichtigen Schaltkarte 42 in einer gegenüber der F i g. 1 unterschiedlichen Ausführung. Drei Platten 43, 44 und 45 sind zu sehen, die aus den Isolierplatten 46,47 bzw. 48 mit den gedruckten Schaitungsmustern 49 und 50,51 und 52 bzw. 53 und 54 auf den oberen und unteren Oberflächen bestehen. Das durchgehende Loch 55 und die dazugehörige Plattierung 56 gehen durch den ganzen Ausschnitt der Schaltkarte hindurch. Das durchgehende Loch 55 befindet sich im Bereich des bei der Schaltkartenherstellung zwischenzeitlich Vorhände nen internen Lochs 57, das durch die drei Platten 43, 44 und 45 hindurchging. Die obere Oberfläche der Platte 43 ist elektrisch mit der unteren Oberfläche 54 der Platte 45 durch die Plattierung 58 verbunden. Wie oben beschrieben, wurde das interne Loch 57 groß genug gemacht, um sicherzustellen, daß ein ausreichender Abstand zwischen den Plattierungen 58 und 56 vorhanden ist. Die Plattierungen 58 und 56 sind gegeneinander durch den Klebstoff 25 isoliert. Durch die Platte 44 geht die im internen Loch 59 aufgebrachte

ίο Plattierung 60 hindurch, mittels der die Schaltungsmuster 51 und 53 auf der oberen bzw. der unteren Oberfläche der Platte 44 miteinander verbunden sind. Der Durchmesser des bei der Schaltkartenherstellung zwischenzeitlich vorhandenen internen Lochs 59 ist so groß wie der Durchmesser einer leitungsfreien Zone, welche sonst das bei der Schaltkartenherslellung zwischenzeitlich vorhandene Loch 57 umgeben müßte.

Im allgemeinen wird die in F i g. 3 dargestellte Schaltkarte in der folgenden Weise hergestellt. Die Platten 43, 44 und 45 werden unabhängig voneinander hergestellt. Ein relativ großes internes Loch 49 wird in die Platte 44 gebohrt und die Plattierung 60 zur Kontaktierung der Schaltungsmuster 51 und 52 aufgebracht. Die Platten 43,44 und 45 werden dann mit Klebstoff beschichtet und anschließend in bekannter Weise laminiert. Während des Laminierens dringt der Klebstoff in das interne Loch 59 ein. Nach dem Härten des aus drei Platten bestehenden Stapels wird das interne Loch 57 gebohrt und die Plattierung 58 aufgebracht, um den elektrischen Kontakt zwischen den Schaltungsmustern 49 und 54 herzustellen. Die obere Oberfläche von Platte 43 und die untere Oberfläche von Platte 45 werden dann mit dem Klebstoff beschichtet und mit anderen Platten der Schaltkarte aufeinanderge-

r, stapelt und für eine zweite Laminierung justiert. Während des zweiten Laminierungsschritts wird der Klebstoff in das interne Loch 57 eindringen. Nachdem der gesamte Stapel gehärtet worden ist, wird das durchgehende Loch 55 gebohrt und die Plattierung 56 aufgebracht.

Bei der Herstellung einer Schaltkarte, wie sie z. B. in F i g. 3 dargestellt ist, kann es vorkommen, daß einer der zwischenzeitlich hergestellten Plattenstapel ein internes Loch, wie z. B. das interne Loch 57, hat, das so tief ist.

i=, daß das Eindringen des Klebstoffs beim nächsten Laminierungsschritt kein zuverlässiger Weg wäre, um das interne Loch mit Isoliermaterial zu füllen. In einem solchen Fall ist es empfehlenswert, das interne Loch 57 mit einem geeigneten Isoliermaterial, wie z. B. dem Klebstoff, vor dem nächsten Laminierungsschritt zu füllen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Laminierte, mehrere, auf der Unter- und Oberseite mit Schaltungsmustern versehene Isolierplatten enthaltende Schaltkarten mit leitenden Verbindungen, welche mindestens zwei Schaltungsmuster miteinander verbinden una von den mindestens bereichsweise auf den Wänden von Löchern aufgebrachten Plattierungen gebildet werden, welche durch mindestens eine Isolierplatte hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierungen (6, 26, 27, 56, 58, 60) in der Weise zueinander angeordnet sind, daß durch π Isolierplatten hindurchgehende, auf Lochwände aufgebrachte Bereiche der Plattierungen solche Bereiche der Plattierungen mindestens teilweise umgeben, welche durch >n Isolierplalten bzw. die ganze Schaltkarte hindurchgehen, wobei η eine ganze Zahl > 1 ist.

2. Schaltkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Plattierungen (30, 31, 32, 33) aufweist, welche auf die Wände der Löcher (28) in der Form von einander nicht berührenden und im wesentlichen zur Lochachse parallel verlaufenden Streifen aufgebracht worden sind.

3. Schaltkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch π Isolierplatten hindurchgehenden Plattierungen und die durch > π Isolierplatten bzw. die ganze Schaltkarte hindurchgehenden Plattierungen zueinander konzentrisch angeordnet sind.

4. Verfahren zum Herstellen von Schaltkarten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 in die mit Schaltungsmustern (16 bis 23, 49 bis 54) versehenen Isolierplatten (8 bis 11, 43 bis 48) Löcher (29, 59) gebohrt und die Lochwände mit leitendem Material (60) plattiert werden, daß dann Isolierplatten, von denen mindestens ein Teil solche plattierte Löcher (29, 59) aufweist, mit Klebstoff (25) beschichtet, aufeinandergestapelt und zueinander justiert werden, daß anschließend unter Anwendung von Druck und Temperatur die Isolierplatten laminiert und die Löcher (29,59) mit Klebstoff (25) gefüllt werden, daß in das Laminat innerhalb des Querschnitts der mit Klebstoff (25) gefüllten Löcher (29, 59) Löcher (28, 57) gebohrt und diese plattiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der mit plattierten Löchern (28,57) versehenen Laminate mit Klebstoff (25) beschichtet, aufeinandergestapelt, zueinander justiert und laminiert und die Löcher (28, 57) mit Klebstoff (25) gefüllt werden und daß schließlich innerhalb des Querschnitts der zuletzt gefüllten Löcher (28, 57) durchgehende Löcher (55) gebohrt und plattiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (28, 29, 58, 59) bereits vor dem Laminieren mit dem Klebstoff (25) gefüllt werden.