DE2347216A1

DE2347216A1 - Verfahren zum durchkontaktieren eines beidseitig metallkaschierten basismaterials fuer gedruckte schaltungen

Info

Publication number: DE2347216A1
Application number: DE19732347216
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dipl Ing Hacke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-19
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1975-03-27

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den Berlin und München Witteisbacherplatz 2

VPA

Verfahren zum Durchkontaktieren eines beidseitig metallkaschierten Basismaterials für gedruckte Schaltungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchkontaktieren eines beidseitig metallkaschierten Basismaterials für gedruckte Schaltungen, bei welchem die Metallkaschierungen an den Stellen der Durchkontaktierung eng zusammengebracht und elektrisch leitend verbunden werden.

Der Wunsch nach einer grundsätzlichen Verkleinerung von gedruckten Schaltungen und die damit verbundene doppelseitige Kaschierung des Basismaterials brachte die Aufgabe mit sich, Durchkontaktierungen zwischen den Leiterebenen an gewünschten Stellen zu schaffen. Neben der Verkleinerung bringen Durchkontaktierungen eine Vielzahl von Vorteilen. So hat es sich gezeigt, daß Durchkontaktierungen die Leiterbahnen fest im Basismaterial verankern und daß die Lötqualität wesentlich gesteigert wird, wenn Bauteile in durchkontaktierte Löcher eingelötet werden.

Zur Herstellung derartiger Durchkontaktierungen sind Verfahren bekannt, bei welchen eine Kombination von stromlosen und galvanischen Metallabscheidungen und Ätzen angewandt wird. Hierbei wird ein beidseitig metallkaschiertes Basismaterial zugeschnitten, gelocht, sensibilisiert und aktiviert, mittels stromloser Metallabscheidung in den Bohrungen leitend gemacht und mit einer galvanobeständigen Farbe negativ bedruckt. Die Leiterbahnen und Bohrungen erhalten nun auf galvanischem Wege einen Metallaufbau und eine dünne ätzfeste Endoberfläche. Nach Entfernung der Resistfarbe wird die freie Metallkaschierung weggeätzt. Die Durchkontaktierungen und Leiterbahnen bleiben erhalten, da sie durch die ätzfeste Endoberfläche geschützt

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sind (Schikarski, H.: Die gedruckte Schaltung, Telekosmos-Verlag, Stuttgart, 1966, S. 60). Dieses bekannte Verfahren, das in verschiedener Weise abgewandelt werden kann, ist durch die relativ große Anzahl von Verfahrensschritten, die für die stromlose Metallabscheidung erforderlich sind, aufwendig und teuer. Außerdem wirkt das stromlos abgeschiedene Metall als eine Art Trennfläche zwischen den Kaschierungsmetallen und dem galvanisch abgeschiedenen Metall. Es besitzt einen geringeren Reinheitsgrad, weist eine niedrigere Duktilität auf und hat schlechtere mechanische Eigenschaften.

Diese Schwierigkeiten bei der stromlosen Metallabscheidung werden bei anderen bekannten Verfahren dadurch vermiede daß die Metallkaschierungen an den Stellen der Durchkontaktierung eng zusammengebracht und elektrisch leitend verbunden werden. So wird in der US-PS 2 889 393 eine Durchkontaktierung vorgeschlagen, bei welcher unkaschiertes Basismaterial geLocht wird und anschließend unter Einwirkung von Druck und Temperatur beidseitig Metallkaschierungen auf das gelochte Basismaterial geklebt werden. Daraufhin werden die Metallkaschierungen an den Stellen der Löcher kegelstumpfartig verformt, so daß sie sich in den Löchern in einem kreisförmigen Bereich berühren. Die Kontaktierung erfolgt durch Punktschweißen oder, nach dem Einbringen von Löchern in die kreisförmigen Kontaktbereiche, durch galvanische Metallabscheidung oder Löten. Dieses bekannte Verfahren ist ,jedoch aufwendig und kostspielig, da die Metallkaschierungen erst nach dem Lochen des Basismaterials aufgebracht werden können und von keinem handelsüblichen beidseitig metallkaschierten Basismaterial ausgegangen werden kann.

Andererseits ist aus der DT-OS 1 640 468 ein Verfahren zur Herstellung von Durchkontaktierungen bekannt, bei welchem eine Schaltkarte auf eine harte Unterlage gelegt wird und an den vorbestimmten Stellen der Durchkontaktierung angespitzte Werkzeuge in die obenliegenden Leiterbahnen eingestochen werden,

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so daß kaltgezogene das Basismaterial durchdringende hohlkegelstumpf artige Fortsätze entstehen, die die gegenüberliegenden Leiterbahnen berühren. Anschlie3 end wird an den Berührungsstellen eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt, beispielsweise durch galvanische Metallabscheidung in den Hohlräumen der hohlkegelstumpfartigen Fortsätze. Eine mechanisch, stabile und elektrisch zuverlässige Durchkontaktierung kann mit diesem bekannten Verfahren jedoch nicht gewährleistet werden, da sich der Kontaktbereich auf den relativ kleinen Kopfkreisdurchmesser der hohlkegelstumpfartigen Fortsätze beschränkt und da eine elastische Rückverformung des verdrängten Basismaterials zu Spannungen, Rissen und Unterbrechungen der Durchkontaktierungen führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Durchkontaktieren eines Basismaterials für gedruckte Schaltungen zu schaffen, bei welchem von einem handelsüblichen beidseitig metallkaschierten Basismaterial ausgegangen werden kann und bei welchem mechanisch stabile und elektrisch zuverlässige Durchkontaktierungen gewährleistet werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art in das beidseitig metallkaschierte Basismaterial Löcher eingebracht werden, zumindest eine Metallkaschierung in einem ringförmigen Bereich um die Löcher herum eingeprägt wird, so daß die Metallkaschierungen in den Löchern dicht zusammenrücken und das im Prägebereich verdrängte Basismaterial in die Löcher quillt und daß anschließend das überschüssige Basismaterial entfernt wird und die zusammengerückten Metallkaschierungen in den Löchern elektrisch leitend verbunden werden. Durch die Entfernung des bei der Herstellung der Durchkontaktierung verdrängten Basismaterials werden Spannungen und Risse, die zu einer Unterbrechung der Durchkontaktierung führen können, vermieden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere.

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für die Massenfertigung gedruckter Schaltungen, da die Metallkaschierungen in wenigen Arbeitsgängen eng zusammengebracht werden und anschließend die zur Herstellung der Leiterbahnen benötigten Verfahrensschritte gleichzeitig dazu benutzt werden können, die elektrisch leitende Verbindung zwischen den zusammengerückten Metallkaschierungen herzustellen.

Vorteilhaft wird das überschüssige Basismaterial durch Bohren oder Stanzen bei gleichzeitiger Erweiterung des Durchmessers der Löcher entfernt. Auf diese Weise kann in einem Arbeitsgang das Loch einer Durchkontaktierung ausgeräumt und genau auf den gewünschten Nenndurchmesser gebracht werden.

Vorzugsweise werden die zusammengerückten Metallkaschierungen in den Löchern durch galvanische Metallabscheidung elektrisch leitend verbunden. Dabei ist es nicht erforderlich, daß sich die zusammengerückten Metallkaschierungen berühren, da Spalte durch Wulstbildung bei der galvanischen Metallabscheidung zuwachsen.

Besonders vorteilhaft werden die zusammengerückten Metallkaschierungen in den Löchern miteinander verschweißt. Durch den Einsatz von Werkzeugen, die gleichzeitig als Prägestempel und Schweißelektroden wirken, können die Metallkaschierungen auf diese Weise in einem Arbeitgang geprägt und elektrisch leitend miteinander verbunden werden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung näher erläutert. Gleiche Teile der einzelnen Figuren sind durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigt:

Figur 1 ein beidseitig kupferkaschiertes Basismaterial, das ein

Loch aufweist,
Figur 2 das beidseitig kupferkaschierte Basismaterial der Figur 1 mit einer eingeprägten Kupferkaschierung

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Figur 3 das beidseitig kupferkaschierte Basismaterial der Figur 2 mit einem auf den Nenndurchmesser erweiterten

Loch,
Figur 4 eine Variante, bei der die Kupferkaschierungen der

Figur 1 beidseitig eingeprägt sind, Figur 5 eine nach der Variante der Figur 4 durch galvanische Metallabscheidung fertig gestellte Durchkontaktierung

und
Figur 6 die Durchkontaktierung der Figur 5 nach Entfernung der unerwünschten Bereiche der Kupferkaschierungen.

Bei der Herstellung einer Durchkontaktierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Basismaterial 1, das mit Kupferkaschierungen 2 und 3 versehen ist, durch Bohren oder Stanzen gelocht (Figur 1). Anschließend wird die Kupferkaschierung 3 auf eine ebene Unterlage 4 aufgelegt und die Metallkaschierung 2 durch einen Prägestempel 5 eingeprägt, so daß die Kupferkaschierungen dicht aneinanderrücken oder sich berühren und überschüssiges Basismaterial 6 in das Loch quillt (Figur 2). Zur Entfernung des überschüssigen Basismaterials 6 wird das Loch durch Bohren oder Stanzen ausgeräumt, wobei das Loch gleichzeitig-geringfügig auf den gewünschten Nenndurchmesser erweitert wird (Figur 3)..Zur Fertigstellung der Durchkontaktierungen einer gedruckten Schaltung werden die zusammengerückten Bereiche der Kupferkaschierungen 2 und 3 in den Löchern elektrisch leitend verbunden. Hierbei wird in den Löchern der Durchkontaktierungen gezielt Metall abgeschieden oder zur Herstellung der Leiterbahnen der gedruckten Schaltung verwendete Verfahrensschritte gleichzeitig dazu benutzt, die elektrisch leitende Verbindung herzustellen. Neben der galvanischen Metallabscheidung in den Löchern der Durchkontaktierungen kann die elektrisch leitende Verbindung auch durch das Lot beim Einlöten von Bauteilen oder unmittelbar durch Verschweißen der Kupferkaschierungen 2 und 3 beim Prägen erfolgen.

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Die Figur 4 zeigt eine Variante, bei welcher beide Kupferkaschierungen 2 und 3 im Lochbereich eingeprägt werden, so daß sie in der Lochmitte dicht aneinanderrücken oder sich berühren. Auf die Kupferkaschierungen 2 und 3 werden nun GalvanikabdeckunT gen 7 und 8 aufgebracht, welche die eingeprägten Bereiche der Durchkontaktierungen und die gewünschten Strukturen der Leiterbahnen freilassen. Die freibleibenden Bereiche werden durch galvanische Metallabscheidung mit einer Kupferschicht 9 und einer dünnen Zinnschicht 10 überzogen (Figur 5). Hierbei wachsen Spalte zwischen den eingeprägten Bereichen der Kupferkaschierungen 2 und 3 durch Wulstbildung bei dem galvanischen Niederschlag der Kupferschicht 9 zu. Nach Entfernung der Galvanikabdeckungen 7 und 8 werden die unerwünschten Bereiche der Rupferkaschierungen 2 und 3 durch Ätzen mittels einer Ätzlösung entfernt, so daß die Durchkontaktierungen und die Leiterbahnen stehenbleiben, da die Zinnschicht 10 als Ätzschutz wirkt (Figur 6)

4 Patentansprüche
6 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Durchkontaktieren eines "beidseitig metallkaschierten Basismaterials für gedruckte Schaltungen, bei welchem die Metallkaschierungen an den Stellen der Durchkontaktierung eng zusammengebracht und elektrisch leitend verbunden werden, dadurch gekennzeichnet , daß in das beidseitig metallkaschierte Basismaterial Löcher eingebracht werden, zumindest eine der Metallkaschierungen in einem ringförmigen Bereich um die Löcher herum eingeprägt wird, so daß die Metallkaschierungen in den Löchern dicht zusammenrücken und das im Prägebereich verdrängte Basismaterial in die Löcher quillt und daß anschließend das überschüssige Basismaterial entfernt wird und die zusammengerückten Metallkaschierungen in den Löchern elektrisch leitend verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das überschüssige Basismaterial durch Bohren oder Stanzen bei gleichzeitiger Erweiterung des Durchmessers der Löcher entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zusammengerückten Metallkaschierungen in den Löchern durch galvanische Metallabscheidung-elektrisch leitend verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zusammengerückten Metallkaschierungen in den Löchern miteinander verschweißt werden.

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