DE2333383A1 - Verfahren zur herstellung von gedruckten schaltungen in form von mehrlagenplatten - Google Patents

Description

OR. HEINRICH HERMELINK

•*** 25Γ^{den 29}* ^{Juni 1973}

Aarne Salminen, DK-2 880 Bagsvard

Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen in Form von Mehrlagenplatten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen in Form von Mehrlagenplatten, auf Grundlage eines vorliegenden Schaltkreisdiagrammes und unter Anwendung bekannter Methoden zum Hervorbringen eines Musters von Leitungsbahnen auf einer Lage elektrisch isolierenden Materials.

Gedruckte Schaltungen sind bereits in verschiedener Ausführungsform bekannt. Der Plattentyp, der dieser Erfindung am nächsten kommt, ist eine dünne Platte aus isolierendem Material, z.B. eine laminierte Glasfiberplatte, wo auf beiden Seiten ein Muster von Leitungsbahnen zu finden ist. Die Leitungsbahnen verbinden die einzelnen in den betreffenden Schaltkreis eingehenden Bauelemente, wie Wiederstände, Kondensatoren, Spulen und Transistoren oder Röhren, sowohl untereinander als auch an ein spannungsversorgendes Netzwerk sowie an ein Nullpotential oder Gestell. Eine häufig angewandte Methode zur Beschaffung eines Leitungsmusters ist als Fotoresist-Methode bekannt und so verbreitet, dass eine nähere Beschreibung überflüssig ist. Dasselbe gilt der Seidendruckmethode.

Eine wesentliche Einzelheit dieser Fotoresist-Methode ist die Auslegung des Leitungsmusters auf einem dünnen, durchsichtigen Film, der das Negativ bei dieser genannten fotomechanischen

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Methode ausmacht. Die Plannung des Leitungsmusters wird auf einem Stück durchsichtigen Papiers, dem Millimeterpapier oder Modulpapier untergelegt ist, ausgeführt, und sie geht normalerweise auf Basis eines Diagramms des betreffenden Schaltkreises vor sich, wobei im Diagramm die gewöhnlichen, standardisierten Bauteile-Symbole verwendet werden. Der betreffende Schaltkreis, z.B. eines Versträrkers kann oft kompliziert sein, so dass die Plattenauslegung - oder richtiger die Planung des Leitungsmusters - eine beschwerliche Arbeit darstellt, die oftmals mehrmals getan werden muss, bevor das Ergebnis verwendbar ist. Die Schwierigkeiten entstehen bekanntlich durch den Umstand, dass keine Leitungsbahnen einander kreuzen dürfen, indem die Auslegung des Leitungsmusters in einem oder - falls erforderlich - in zwei Ebenen auf beiden Seiten der Isolierplatte vor sich geht. Als Folge dieser Schwierigkeiten bei der Etablierung von notwendigen Verbindungen zwischen den in einen Schaltkreis eingehenden Bauelementen ist es bekannt, sich einer sogenannten Brücke zu bedienen. Eine solche Brücke kann in Verbindung mit einer Einzelplatte dadurch etabliert werden, dass an der isolierten Seite der Platte ein Leiter zuwegegebracht wird, der an der Metallfolienseite mit Leitungsbahnen verbunden ist, oder man kann, was ebenso allgemein ist, an der Metallfolienseite die gewünschte Verbindung mittels eines isolierten Einzelleiters beschaffen. Das. Problem ist sowohl bei Einzel- als auch bei Doppelplatten bekannt, und die Lösung mit Hilfe der Brücke repräsentiert in Wirklichkeit eine Notlösung.

Der Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenplatten anzuweisen, so dass die Planung des Leitungsmusters und die Auslegung der Platte in wesentlichem Grad vereinfacht wird. Dieses wird durch ein Verfahren der genannten Art erreicht, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mehrlagenplatten durch die im bezeichneten Teil des Anspruchs angeführten Veranstaltungen eigenartig sind.

Hierdurch wird eine bedeutende Vereinfachung der auf den einzelnen Teilplatten hervorgebrachten Leitungsbahnen erzielt, die nun ohne umfassende Planung direkt auf Öen betreffenden Film ausgelegt werden können. Dieses ist ein grosser zeitmässiger Gewinn und eine Verbilligung der Produktion, indem bei der Plat-

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tenauslegung keine grössere Fachkenntnis vorausgesetzt wird. Es wird nur Kenntnis zu den physikalischen Dimensionen der einzelnen Komponenten und zu der im Diagramm enthaltenen Symbolik verlangt. Schaltkreistechnisch wird der Vorteil durch kürzere Leitungsbahnen erreicht, denn nun sollen die Leitungshahnen bei,der Aufteilung in mehrere Lagen nicht .grosse Umwege machen. Die Gleichzeitige Aufzeichung der Placierung der Komponenten auf durchsichtigesZeichenpapier verhindert ausserdem Mohtierungsfehler.

Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung näher erklärt.

Fig. 1 zeigt drei verschiedende Filme oder Teilplatten.

Fig. 2 zeigt die drei durchsichtigen Filme oder Teilplatten übereinander, angebracht.

Fig. 3 ist ein Montierungsbespiel einiger diskreter Komponenten auf der von den drei Teilplatten zusammengesetzten' Schaltkreiskarte.

Fig. 4 zeigt ein Montierungsbeispiel von geschirmten Ver- . bindungen.

In Fig. 1 sind drei verschiedende Teilplatten' gezeigt, so wie sich diese bei der Auslegung zu einem gans bestimmten Schaltkreis ausnehmen. Das Aussehen kann etwas variieren - abhängig davon, wie, die einzelnen Schaltkreiskomponenten im Verhältnis zueinander placiert werden, indem man in dieser Hinsicht recht frei steht. Die gezeigten Figuren können teils als eine Abbildung der Negativfilme aufgefasst werden, die zum Entwickeln von Leitungsmustern auf dem verschiedenden Metallauflagen in Verbindung mit der in der Einleitung erwähnten Fotoresist- oder Seidendruckmethode verwendet werden, indem jedoch auch andere bekannte Methoden angewandt werden können, teils als eine Abbildung der fertigen Teilplatten.

Mit 1 wird allgemein auf eine "Komponenten-Platte" hingewiesen, womit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Schaltkreiskomponenten untereinander etabliert wird. Mit 2 wird allgemein auf eine- "Sijpomversorgungs-Platte" hingewiesen, womit eine elektrisch leitende .Verbindung zwischen einer Anzahl Komponenten etabliert wirdj und zwar sowohl aktiv als auch passive Komponenten, und dem einen Pol der Stromversorgung bzw. zwischen einer Anzahl Komponenten und einem gemeinsamen Gestellpunkt oder einem gemeinsamen Nullspannungsniveau. Mit 3 wird allgemein auf eine "Terbindungsplatte" hfiigewiesen, womit eine elektrisch lei-

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tende Verbindung zwischen den auf der Platte angebrachten Schaltkreiskomponenten und äusseren Komponenten angebracht wird, z.B. Regelungswiederstände und Potentiometer bzw. Umschalter, soweit diese nicht zweckmassig auf der betreffenden Komponentenplatte angebracht werden konnten.

Auf den Teilplatten sind typische "Augen" 4 gezeigt, die manchmal untereinander mit Leitungsbahnen 5 verbunden sind.

Auf der Stromversorgungsplatte 2 ist ein typischer .Anschluss an den positiven oder negativen Pol bzw. Pole 6 der Versorgungsquelle oder -quellen und ein typischer gemeinsamer Gestellpunkt 7 gezeigt. Aus der Figur geht ferner hervor, dass die Komponentenplatte 1 und die Stromversorgungsplatte 2 schmaler sind als die Verbindungsplatte 3, so dass, wenn diese drei Teilplatten übereinander angebracht werden, Platz für den Anschluss eines Kantenkonnekttors entlang der einen Kante der Verbindungsplatte vorhanden ist, wozu elektrisch leitende Kantenanschlüsse 8 hinausgeführt sind. Die zweckmässigste Reihenfolge, in der die Teil* platten angebracht sind, ist daher, wenn die Komponentenplatte oben angebracht wird, während die Stromversorgungsplatte 2 und die Verbindungsplatte 3 ohne weiteres den Platz untereinander tauschen können. Die obengenannte Zuwegebringung einer Zunge, an die ein Kantenkonnektor angeschlossen werden kann, ist nur notwendig, sofern die Teilplatte auf Basis von dicken metallfolienbelegten Isolationsplatten hergestellt sind, die eine Dicke von ca. 1,5 mm haben, indem ein Kantenkonnektor max. um Plattenstärken von 1.5o bis 1.65 um fassen kann. Im Handel sind inzwischen metallfolienbelegte Isolationsplatten mit einer Dicke von o,5 nun erhältlich, so dass alle Platten -dieselben Aussenmasse erhalten können. Hierdurch wird hinsichtlich der Aussenmasse eine grössere Möglichkeit für. Standardisierung der Teilplatten erzielt.

Die elektrischen Verbindungen zwischen den Teilplatten werden von den in den betreffenden Schaltkreis eingehenden Sehaltkreiskomponenten vermittelt, so wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Hier ist oben die Komponentenplatte 1 mit Leitungsbahnen nach unten wendend gezeigt, darunter folgt die Stromversorgungsplatte 2, ebenfalls mit Leitungsbahnen nach unten wendend, und zuletzt die Verbindungsplatte 3, die auf die gleiche Weise wie die beiden vorigen Teilplatten orientiert ist. Auf der Zeichnung ist ein

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Transistor 9 ersichtlich, dessen drei Elektroden je auf ihrer Teilplatte gelötet sind, und ein Widerstand Io, dessen Endstelstellen an die zwei unteren Teilplatten angelötet sind. Die Figur zeigt das Prinzip bei der physikalischen Montierung der Schaltkreiskomponenten auf der zusammengesetzten Printkarte.

Die Herstellung der durchsichtigen Filme geht folgendermassen vor sich.

Ein Stück Millimeterpapier oder Modulpapier wird auf ein Zeichenbrett gespannt, worüber die erforderliche Anzahl der Schichten gelegt wird (im beschriebenen Beispiel drei Schichten) durchsichtiges Filmmaterial sowie ein Stück durcksichtiges Zeichenpapier. Anstatt Zeichenbrett kann auch ein sogenannter Lichtkasten verwendet werden, in welcher Verbindung das Millimeter- oder Modulpapier zweckmässigerweise transparent ist. Diese Lagen werden mit Hilfe von Heftzwecken oder einem ähnlichen Befestigungsmittel entlang der einen Kante fixiert, so dass Zutritt zu den unteren Lagen besteht. Auf Grund eines vorliegenden Schaltkreisdiagrammes und auf Grund der Kenntnis zu den physikalischen Dimensionen der einzelnen Komponenten wird nun auf dem durchsichtigen Stück Zeichenpapier die Placierung der einzelnen Komponenten untereinander aufgezeichnet - unter gebührender Rücksichtnahme auf den zur Verfügung stehenden Platz. Für jeden einzelnen Komponenten gilt, dass die Filmschichten dort durchstochen werden, wo die Endstellen der Komponenten durchgeführt werden.sollen, und der Film, auf dem die Lötung erfolgen soll, wird mit einem "Auge" versehen, gleichzeitig damit, dass die Leitungsbahnen zwischen den verschiedenden "Augen" mit einem schmalen Streifen angegeben werden. Auf diese Weise geht man nach und nach vom Komponente zu Komponente das Programm durch, indem man bei der Anbringung der verschidenden "Augen" dafür sorgt, dass keine "Augen" einander überlappen.

Wenn die verschiedenden Leitungsmuster auf den verschiedenden Filmlagen derartig zuwegegebracht sind, werden diese auf bekannte Weise zur Hervorrufung eines Leitungsmusters auf den mit Metallfolie belegten Isolationsplatten verwendet. Um eine genaue Steuerung der Placierung der Platten untereinander zu beschaffen, wird der Film mit Merkmalen versehen, die gerade übereinander liegen und die die Ecken eines Dreiecks ausmachen können. Je grosser das Dreieck ist, desto besser kann man die

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Platten steuern. Wenn die Platten fertig geätzt sind, werden " · diese an den obengenannten drei Eckpunkten durchbohrt, so dass diese Platten, die durch drei Stifte gesteuert werden, mit der richtigen Placierung der Platten untereinander zusammengespannt werden können. Hiernach werden die Platten auf gewöhnliche Weise bei den "Augen" durchbohrt, durch welche die Endstellen der Komponenten zu stechen sind, und es werden Offnungen in den darunterliegenden Platten zuwegegebracht, wo die Endstellen der Komponenten an die zwischenliegenden leitenden Schichten angelötet werden sollen, wie bei 11 in Fig. 3 gezeigt. Wenn alle diese Blosslegungen etabliert und die einzelnen Komponenten auf der Karte lose montiert sind, kann die Lötung der Komponenten an die Teilplatten zweckmässigerweise mittels Tauchlötens erfolgen, indem die Teilplatten so hart zusammengespannt sind, dass das Lötzinn nicht zwischendurchfliessen kann, sondern sich nur an die Stellen anheftet, so sich im voraus ein freies "Auge" aus Kupfer befindet. Ausser Tauchlöten können gegebenenfalls andere bekannte Lötmethoden Verwendung finden.

Die Erfindung ist namentlich unter Hinweiss auf eine einzelne Ausführungsform gezeigt und beschrieben und so zu verstehen, dass verschiedende Änderungen in der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können. Wenn man z.B. gute HF-mässige Eigenschaften der Schaltkreiskarte wünscht, ist es natürlich auch möglich, statt der schmalen Leitungsbahnen grosse Kupferflächen mit demselben Potential zu beschaffen, so dass diese grösseren zusammenhängenden Kupferbereiche nur untereinander durch schmale metallfreie Streifen getrennt sind. Auf diese Weise wird eine effektive Abschirmung zwischen den einzelnen Schichten erzielt, die die Schaltkreiskarte ausmachen. Die Prinzipien beim Verfahren gemäss der Erfindung werden hierbei nicht geändert.

Sowohl in HF- als auch in LF-schaltungen werden für "kritische "Verbindungen geschirmte Leitungen verwendet. Ein solcher, abgeschirmter Leiter kann in einfacher Weise im Zusammenhang mit dem vorliegenden Verfahren hergestellt werden. Dies ist in Fig. 4 gezeigt.

Hier sind dieselben drei Teilplatten als in Fig. 3 gezeigt, wo aber die oberste Teilplatte aus einer Isolierplatte gemacht ist, die auf beiden Seiten mit Metallfolie belegt ist. Der so-

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genannte "warme" Leiter, der abgeschirmt werden soll, ist mit 12 bezeichnet, während die für diesen Leiter isolierenden Leitungsbahnen oder größeren leitenden Gebiete, die sich sowohl oben als auch unter sowie auf beiden Seiten des "Warmen" Leiters 12 befinden können, in Gemeinsamkeit mit 13 bezeichnet sind, und die zum Gestell oder zu einem anderen geeigneten Nullpotential verbunden gezeigt sind.

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Claims (1)

1. MTENTANWALT

   «MfinAen 60, Apolloweg», Tel. 8114570

   München, den 29. Juni 1973 • 01/048

   Aarne Salminen, DK-2880 Bagsvaerd

   Pat entansprüche

   l.i Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen in —- Form von M%hrlagenplatten auf Grundlage eines vorliegenden Schaltkreisdiagrammes und unter Anwendung bekannter Methoden zum Hervorbringen eines Musters von Leitungsbahnen auf einer Lage elektrisch isolierenden Materials, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrlagenplatten in mindestens drei tint ere inander isolierte Lagen, die ein Leitungsmuster enthalten, aufgeteilt werden, und zwar zur Bildung einer Komponentenplatte, einer Stromversorgungsplatte und einer-Verbindungsplatte , wobei eine erforderliche Anzahl durchsichtiger Folienlagen oder Filme auf einem Stück Millimeteroder Modulpapier zusammen mit einem durchsichtigen Stück Zeichenpapier angebracht werden und daß diese Lagen untereinander fixiert werden, wonach die Filme oder Folienlagen für Lötstellen und Durchführungen für die Endstellen der einzelnen Komponenten vermerkt sowie Leitungsbahnen und "Augen" mit· Tape aufgeführt werden, gleichzeitig damit, daß die Komponentenplacierung auf das oberste Stück Zeichenpapier gezeichnet wird.

   2, Gedruckte Schaltungsplatte in Form von Mehrlagenplatten, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt ist.

   Dr.Hk/Du.

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