DE2316176C3 - Process for the production of multi-layer conductor track structures on a substrate by means of a program-controlled tool used for the production of conductor tracks - Google Patents
Process for the production of multi-layer conductor track structures on a substrate by means of a program-controlled tool used for the production of conductor tracksInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung mehrlagiger Leiterbahnenstrukturen auf einem Substrat mittels eines programmgesteuerten, für die Leiterbahnenherstellung herangezogenen Werkzeuges. The invention relates to a method for producing multilayer conductor track structures a substrate by means of a program-controlled tool used for the production of conductor tracks.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Leiterbahnanordnungen bekannt, bei dem ein isolierter Draht von einer Vorratsrolle in einen programmgesteuerten Drahtlegekopf eingeführt -vird, welcher den Draht auf der Oberfläche eines elektrisch isolierenden Trägers verlegt, wobei dieser Träger mit Hafteigenschaften für den verlegten Draht ausgestattet ist (DT-OS 2 111 396).A method for producing conductor track arrangements is already known in which an insulated Wire is fed from a supply roll into a program-controlled wire-laying head, which the Wire laid on the surface of an electrically insulating carrier, this carrier with adhesive properties is equipped for the laid wire (DT-OS 2 111 396).
Als Haftmittel für die verlegten Drähte werden Kleberschichten in Form von geeigneten Kunststoffharzen
auf den Träger aufgebracht, in die die Drähte eingebettet werden. In einem ersten Schritt werden alle erforderlichen
Leiterdrähte auf die Oberfläche der Kleberschicht des Trägers aufgebracht, danach werden in
einem zweiten Schritt die Leiterdrähte in die Kleberschicht des Trägers eingepreßt und in einem dritten
Schritt erfolgt die Aushärtung der Kleberschicht durch Wärmeeinwirkung. Um die Leiterdrähte in die Kleberschioh;
. ι pressen, werden Spezialwerkzeuge (Pressen od. dgl.) benötigt. Die notwendigen Schritte sind bei
diesem Verfahren nicht an ein und demselben Ort durchführbar. Die Verlegung der Leiterdrähte auf der
Kleberschicht des Trägers erfolgt an einer programmgesteuerten Arbeitsmaschine mit einem Drahtlegekopf.
Zur Einpressung der vollständigen Drahtschaltung in die Kleberschicht des Trägers wird dieser von der
Drahtlegemaschine in eine zweite Arbeitsmaschine verbracht (Presse), die für die folgende Aushärtung der
Kleberschicht mit einer Wärmeeinrichtung versehen ist. In einer Spezialausbildung des Drahtlegekopfes ist
dieser mit einem Heizelement ausgerüstet, so daß der zu verlegende Draht auch gleich in die Kleberschicht
eingepreßt werden kann, so daß die Presse entfällt. Weitere Arbeitsschritte sind das Bohren von Löchern.
die Entfernung der Isolation von den Leiterenden, das Anätzen derselben und die Erzeugung der Anschlußhülsen
durch stromlose Metallabscheidung tn den Lochwandungen.
Das bekannte Herstellungsverfahren ist relativ kompliziert
und unwirtschaftlich.As an adhesive for the laid wires, adhesive layers in the form of suitable plastic resins are applied to the carrier, in which the wires are embedded. In a first step all necessary conductor wires are applied to the surface of the adhesive layer of the carrier, then in a second step the conductor wires are pressed into the adhesive layer of the carrier and in a third step the adhesive layer is hardened by the action of heat. To put the conductor wires in the adhesive layer; . ι press, special tools (presses or the like) are required. With this procedure, the necessary steps cannot be carried out in one and the same place. The laying of the conductor wires on the adhesive layer of the carrier takes place on a program-controlled machine with a wire laying head. To press the complete wire circuit into the adhesive layer of the carrier, the latter is brought from the wire laying machine to a second machine (press), which is provided with a heating device for the subsequent hardening of the adhesive layer. In a special design of the wire laying head, this is equipped with a heating element so that the wire to be laid can also be pressed into the adhesive layer at the same time, so that the press is not required. Further work steps are drilling holes. the removal of the insulation from the conductor ends, the etching of the same and the production of the connecting sleeves by electroless metal deposition on the hole walls.
The known manufacturing process is relatively complicated and uneconomical.
Die Herstellung mehrlagiger Schaltungsslrukturen auf einem Keramiksubstrat unter Anwendung der Siebdrucktechnik ist ebenfalls bekannt. Das Herstellungsverfahren ist relativ kompliziert und aufwendig. Für jede Leiterbahnebene wird eine Maske benötigt, wobei auch die zwischen den Leiterbahnebenen liegenden Isolierschichten mittels Masken erzeugt werden müssen. Bei diesem i lerstellungsverfahren vergeht eine relativ lange Zeit vom Entwurf einer Mehrebenen-PlatineThe production of multilayer circuit structures on a ceramic substrate using the screen printing technique is also known. The manufacturing process is relatively complicated and expensive. For A mask is required for each conductor track level, including those between the conductor track levels Insulating layers must be produced by means of masks. In this creation process, a relative a long time from designing a multilevel circuit board
bis zum Vorliegen eines betriebsfähigen Musters.until an operational sample is available.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für Mehrebenen-Leiterplatinen zu schaffen, das keine Träger mit Hafteigenschaften erfordert und bei dem die Leiterbahnen und Isolierschichten der verschiedenen Ebenen ohne Masken mit ihren auf wendigen Entwurfs- und Herstellungsverfahren unmittelbar auf dem Substrat erzeugt werden und die Zeit zwischen Entwurf und erstem Muster auf ein Minimum reduziert.The invention is based on the object of a manufacturing method for multilevel printed circuit boards that do not require a carrier with adhesive properties and in which the conductor tracks and insulating layers of the various levels without masks with their on agile design and manufacturing processes can be generated directly on the substrate and time Reduced to a minimum between the draft and the first sample.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für jeweils eine Ebene in einem ersten Schritt während der Relativbewegung von Substrat und Werkzeug von diesem aus einem pastenartigen Leitmaterial ein Leitstrang gebildet und auf dem Substrat per Programm verlegt wird und darauf in einem zweiten Schritt ein Isoliermaterial aufgebracht wird.According to the invention, this object is achieved in that for each level in a first step during the relative movement of the substrate and the tool of this from a paste-like conductive material A lead strand is formed and programmed onto the substrate is laid and an insulating material is applied to it in a second step.
Zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispietes
näher erläutert.Appropriate further developments of the subject matter of the invention can be found in the subclaims.
The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.
Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine Koordinatenmaschine mit einem feststehenden oder in einer Koordinate (X) verfahrbaren Aufnahmetisch 1 für ein Substrat 16 und einem in einer zweiten Koordinate (Y) verfahrbaren Schlitten 2. Tisch 1 und/oder Schlitten 2 werden per Programm über eine numerische Steuereinrichtung 3 positioniert Der Schlitten 2 trägt ein Werkzeug 4, das ein zylindrischer Behälter 14 mit einem Lufteinlaßstutzen 5 und einem Kolben 6 ist. Der Behälter 14 enthält bekanntes Leit- oder Isoliermaterial 7. Der Stutzen 5 ist über ein Entlüftungsventil 8 mit einer durch die Einrichtung 3 gesteuerten Druckluftquelle 9 verbunden. Der Behälter 14 verjüngt sich nach unten und läuft an der dem Substrat 16 zugewandten Seite in eine Düse 10 mit einem Kanal 15 aus. Am verjüngten Teil 11 des Behälters 14 ist ein von der Steuereinrichtung 3 beeinflußtes Verschlußventil 12 vorgesehen, dessen Schieber 13 den Kanal 15 öffnet bzw. schließt.The device for carrying out the method according to the invention comprises a coordinate machine with a stationary or in one coordinate (X) movable receiving table 1 for a substrate 16 and a slide 2 movable in a second coordinate (Y) . Table 1 and / or slide 2 are programmed positioned via a numerical control device 3. The carriage 2 carries a tool 4 which is a cylindrical container 14 with an air inlet nozzle 5 and a piston 6. The container 14 contains known conductive or insulating material 7. The connector 5 is connected via a vent valve 8 to a compressed air source 9 controlled by the device 3. The container 14 tapers downwards and runs out on the side facing the substrate 16 into a nozzle 10 with a channel 15. On the tapered part 11 of the container 14, a shut-off valve 12 influenced by the control device 3 is provided, the slide 13 of which opens or closes the channel 15.
Mittels der auf den Kolben 6 wirkenden Druckluft wird das pastenarlige Leit- oder Isoliermaterial 7 über den Kanal 15 aus dem Behälter 14 gedrückt und so zu einem Strang geformt. Die Düse 10 bewegt sich berührungsfrei in geringem Abstand (etwa 1 mm) über dem Substrat 16, auf das sich der erzeugte Strang 17 auflegt. Um einen Bahnanfang und ein Bahnende zu erzielen, wird das Verschlußventil 12 durch ProgrammbefehleBy means of the compressed air acting on the piston 6, the paste-like conductive or insulating material 7 is pressed out of the container 14 via the channel 15 and thus formed into a strand. The nozzle 10 moves without contact at a small distance (approximately 1 mm) above the substrate 16 on which the strand 17 produced is placed. In order to achieve a web beginning and a web end, the shut-off valve 12 is controlled by program commands
der Steuereinrichtung 3 betätigt Die Materialaustnttsmenge wird durch eine Druckluftänderung in Abhängigkeit von der Verfahrgeschwindigkeit von Tisch 1 und /oder Schlitten 2 gesteuertof the control device 3 actuates the material removal amount is caused by a change in compressed air depending on the travel speed of table 1 and / or slide 2 controlled
An Stelle des Behälters 14 mit Kolben 6 kann auch eine an sich bekannte Förder- odtv Dosierpumpe für zähe Flüssigkeiten verwendet werden. Gegebenenfalls kann auch das Verschlußventil 12 entfallen und dessen Funktion übernimmt das Entlüftungsventil 8. Am Ende eines aus Ccr Düse 10 austretenden und auf dem Substrat 16 verlegten Stranges 17 kann das Werkzeug 4 gegebenenfalls über einen Befehl der Steuereinrichtung 3 soweit angehoben werden, daß ein Abreißen des Stranges erfolgtInstead of the container 14 with piston 6, a known delivery or metering pump for viscous liquids can also be used. Optionally, the closure valve 12 can be omitted and its function is performed by the vent valve 8. At the end of an outgoing and from Ccr nozzle 10 installed on the substrate 16 the strand 17, the tool 4 can possibly be raised so far by a command of the controller 3 that a tearing of the Strand takes place
Die bekannten Leitpasten sind im Verarbeitungszustand vor der Trocknung nicht leitfähig. Um eventuelle Richtungsablenkungen des austretenden Stranges zu vermeiden, kann durch gezieltes Aufbringen von Ladungen im Bereich der Düse 10 Abhilfe geschaffen werden.The known conductive pastes are not conductive in the processing state before drying. To any Avoiding deflections in the direction of the exiting strand can be achieved through the targeted application of charges remedial action can be taken in the area of the nozzle 10.
Die Herstellung von Leiterbahnenstrukturen in mehreren Ebenen geht derart vor sich, daß in einem ersten Schritt ein Behälter mit pastenartigem Leitmaterial verwendet wird und beim Verfahren von Tisch 1 und/oder Werkzeug 4 aus dem Leitmaterial die für die Schaltungsstruktur erforderlichen Leiterstränge gebildet und per Programm auf dem Substrat 16 verlegt werden, und in einem zweiten Schritt entweder ein weiterer Behälter mit pastenartigem Isoliermaterial verwendet wird oder der erste Behälter gleich eine Kammer für das pastenartige Isoliermaterial hat, und bei gleichem Programm beim Verfahren von Tisch 1 und/oder Behälter 14 aus dem Isoliermaterial breitere, die Leiterstränge abdeckende Isolierstränge gebildet werden, worauf die Herstellung der Leiterbahnenstruktur für die folgende Ebene mittels der vorstehend genannten zwei Schritte unter Heranziehung eines neuen Programmes erfolgt, wenn die Leiterbahnenstruktur dieser Ebene eine andere Konfiguration als die der ersten Ebene hat Die Herstellung von Leiterbahnenstrukturen weiterer Ebenen erfolgt in gleicner Weise. Anfang und Ende des jeweils derart isolierten Leiterstranges müssen von der Isolation freibleiben. Dies erfolgt über das Programm, indem die Isolierstränge ver-'5 kürzt ausgeführt werden.The production of conductor track structures in several levels proceeds in such a way that in a first Step a container with paste-like conductive material is used and when moving from table 1 and / or tool 4 formed the conductor strands required for the circuit structure from the conductive material and laid by program on the substrate 16, and in a second step either another Container with paste-like insulating material is used or the first container is a chamber for the paste-like insulating material, and with the same program when moving table 1 and / or container 14 formed from the insulating material wider insulating strands covering the conductor strands whereupon the production of the conductor track structure for the following level by means of the above two steps using a new program takes place when the conductor path structure This level has a different configuration than that of the first level. The production of conductor track structures further levels are done in the same way. Beginning and end of each conductor strand insulated in this way must remain free of isolation. This is done via the program by connecting the insulating strands shortened.
Für das erfindungsgemäße Verfahren können im Handel erhältliche Dickfilmpasten verwendet werden, deren Weiterbehandlung nach dem Auftragen zur Erzielung bestimmtet Eigenschaften (Leitfähigkeit, Isolation. Haftfestigkeit auf Substrat, Lötfähigkeit, Trocknungs- und Brenntemperatur usw.) bekannt ist.Commercially available thick film pastes can be used for the process according to the invention, their further treatment after application to achieve certain properties (conductivity, insulation. Adhesion to substrate, solderability, drying and firing temperature, etc.) is known.
Durch einen einfachen Austausch der Düse 10 ist es ferner möglich, Leiterbahnen mit den verschiedensten Breiten zu erzeugen. Anschlußkontakte für Bauelements te und Stecker sind durch kurzes Aufsetzen einer Düse mit geeignetem Durchmesser auf das Substrat herstellbar. By simply exchanging the nozzle 10, it is also possible to use conductor tracks with a wide variety of Generate widths. Connection contacts for component te and plug are by briefly placing a nozzle can be produced with a suitable diameter on the substrate.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von Leiterbahnen mit einer Breite von 0,1 mm, so daß eine hohe Leiterdichte erreicht ist.The inventive method allows the production of conductor tracks with a width of 0.1 mm, so that a high conductor density is achieved.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
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| DE3913028A1 (en) * | 1989-04-20 | 1990-10-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Electrical connections - made by robots programmed to lay tracks of specified paste |
| DE10317879A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-11-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | System for manufacturing molded interconnect device (MID) with at least one conductive path, with MID containing substrate surface of thermally softening, electrically insulating material for conductive path location |
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1973
- 1973-03-31 DE DE19732316176 patent/DE2316176C3/en not_active Expired
Also Published As
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| DE2316176A1 (en) | 1974-10-17 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EF | Willingness to grant licences | ||
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