DE2444698B2 - Einrichtung zum verpressen grossflaechiger mehrlagiger leiterplatten - Google Patents

Description

gen Nutzen zunächst voneinander noch nicht getrennte Einzelbildflächen einer Lage kleinformatiger Leiterplatten nebeneinander angeordnet sind.

Bei der heute weit fortgeschrittenen Technologie auf vielen Gebieten der Elektrotechnik und der danut erreichten hohen Packungsdichte elektronischer Bauelemente auf Leiterplatten müssen die Anordnungen der Leiterbahnen, insbesondere auch mehrlagigen Leiterplatten exakt angeordnet und ausgerichtet sein, um die Fiirtkiion'Jähigkeit der Leiterplatte zu gewährleisten. Dies gilt sowohl für die Herstellung, als auch für das Verpressen der Ein/ellagen. Es ist ohne weiteres vorstellbar, daß die Einzellagen einer mehrlagigen Leiterplatte dabei zueinander exakt positioniert sein müssen, damit die einzelnen Raster der verschiedenen Lagin genau aufeinander ausgerichtet sind, so daß später such jeweils eindeuiig in einem Rasterschnitt·

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verpressen großflächiger mehrlagiger Leiterplatten mit dünnen kupferkaschierten Außenlagen, bei der zwischen zwei in sich starren, jedoch zueinander bewegbaren Druckplatten eines Prebwerkzeuges mehrere durch eingeschobene Decklagen voneinander getrennte Pakele durch Verstiften zueinander exakt positionierter und zunächst noch unverbundener Einzeliagen je einer mehrlagigen Leiterplatte in einem Stapel angeordnet sind, der unter Druck und Wärmezufuhr gemeinsam zu einer Anzahl von mehrlagigen Leiterplatten verpreßt wird.

Die heute erreichte hohe Packungsdichte bei modernen elektronischen Bauelementen, vor allen der integrierten Schaltkreise, hat auch den Aufbau der Leiterplatte als Träger für diese Bauelemente verändert. So haben sich die Breite der Leiterbahnen und die Abstände verschiedenster Leiter untereinander verringert. Neben doppelseitig kaschierten werden auch mehrlagige Leiterplatten verwendet, bei denen einzelne Innenlagen als Potential- und Signallagen dienen, über die den elektronischen Bauelementen Betriebs- bzw. Signalspannungen zuführbar sind. Derartige Leiterplatten werden großformatig bei komplexen elektrischen Geraten, beispielsweise Geräten der elektronischen Datenverarbeitung, eingesetzt. Es sind aber auch kleinere Plattenformate üblich, die dann meist allerdings

punkt liegende Verbindungsbohrungen für Durchkon taktierungen hergestellt werden können.

Deshalb muß nicht nur bei der Ausbildung des Leiterbildes einer Innenlage, sondern auch beim Verpressen der einzelnen Lagen einer mehrlagigen Leiterplatte große Sorgfalt verwendet werden, damit keine Lagefehler einzelner Lagen auftreten, die /u einem irreparablen Ausschuß führen. Die Herstellung mehrlagiger Leiterplatten ist daher aufwendig und teuer, wobei trotz aller Sorgfalt Fehler auftreten kennen. Dabei bietet das Verpresen der Einzellagen einer mehrlagigen Leiterplatte /u einem untereinander verbundenen, nicht mehr lösbaren Lagenpakel eine der Fehlerursachen. Der Vorgang läuft bekanntlich so ab. daß gleichzeitig mehrere Leiterplatten verpreßt wer den. Dazu werden die F.inzeiiagcn je einer mehrlagigen Leiterplatte zu einem Paket zusammengefügt und mehrere dieser Pakete in einem Stapel zwischen in sich starren Druckplatten eines Preßwerkzeuges angeordnet. In diesem Preßwerkzeug sind die einzelnen Lagen durch Posiiionierstifte exakt zueinander ausgerichtet, so daß sich eigentlich Lagefehler nicht ergeben dürften. Die Druckplatten werden gegenseitig verspannt und der so vorbereitete Stapel von tosen Einzellagen wird in einer Presse unter Druck ei.ier Wärmebehandlung unterzogen. Durch den Druck und die Wärmezufuhr werden die bisher noch nicht vollständig polymerisierten Isolierstofflagen aus glasfaserverstärktem Epoxidharz wieder zähflüssig und verkleben untereinander, bzw. mit den Kaschierungen der Außenlagcn.

Damit nun bei diesen Fließvorgängen nicht etwa auch noch mehrere Leiterplatten untereinander verkleben, sind in den Stapel /wischen die Pakete der F.inzellagen Decklagen eingeschoben, für die bisher in seiner Oberfläche besonders sorgfältig bearbeitetes Stahlblech verwendet wird, damit darauf kein verilusJgter und später wieder erstarrter Kunststoff haftet.

Mit einer derartigen Einrichtung gefertigte großflächige mehrlagige Leiterplatten können aber Lagefehler der einzelnen Lagen untereinander aufweisen, obwohl dieii.- miteinander vcrstiftet und damit zueinander exakt positioniert sind. Dies gilt insbesondere bei mehrlagigen Leiterplatten mit im Verhältnis zu der übrigen Lagendicke dünnen Außenlagen. Bei diesen sind solche Lagefehler schon rein äußerlich durch Knicke und Fallenbildungen in der Oberfläche der Außenlagen erkennbar. Untersuchungen haben gezeigt, daß die·; auf die unterschiedliche Ausdehnung der Materialien der einzelnen Lagen zurückzuführen ist. die an dem durch Druck- und Wärmezufuhr ausgelösten Fließvorgang bctcilij;! sind. Die dabei auftretenden Wärmespannungen führen zu dem geschilderten henier. Sicher ibt, uaS in diesem Zusammenhang auch die bisher verwendeten Decklagen aus Stahlblech eine große Rolle spielen, da ihr Ausdehnungskoeffizient von dem des verpreßten Isolierstoff es stark abweicht. Versuche mit anderen metallischen Decklagen, /. B. aus Messing, haben bei dem für diesen Lagefehler sehr anfälligen Leiterplattentyp mit dünnen Außenlagen keine Besserung ergeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es gestattet, eine Mehrzahl von mehrlagigen Leiterplatten gleichzeitig in einem PreBwerkzeug zu verpressen, ohne daß dies bei großflächigen Formaten zu unkontrollierten Lage-fehlem führt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Decklagen Platten aus Hartpapier verwendet werden. Die glatte Oberfläche gepreßte· Hartpapiere hat in bezug auf die

Haftfestigkeit des bei mehrlagigen Leiterplatten verwendeten Isolierstoffs dieselben Eigenschaften wie eine Decklage aus Stahlblech. Hartpapier, z. B. auf Phenolhar/basis. wirkt jedoch nicht so stark wärmeabführend und bcsit/.t eine dem verwendeten Isolierstoff ähnliche Wärmedehnung, so daß die beschriebenen Wärmespannungcn. wie die Erprobung gezeigt hat, nicht mehr in einem schädlichen Ausmaß auftreten. Die mit Decklagen aus Hartpapier verpreßten mehrlagigen Leiterplat ten weisen in bezug auf ihre Einzellagen ^n den verschiedenen Stellen innerhalb ihrer Flächen t
geforderte Lagetoleran/ auf. Hartpajjiere 3·'ί Phen'·- har/basis in handelsüblicher Qualität sind ge:.._:?":: temperaturbeständig und ermöglichen datier ■" - .rtschaftlicher Weise, die Ausbildung von K .ken und Fallen in der Überfläche einer ferlig< Lvütcrplaue zu verhindern.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Decklagen mit Tetrafluoräthylen beschichtet sind.

Dieses bekanntlich sehr hitzebeständ'ge Material, das eine dichtgeschlossen: Oberfläche bildet, wird vor dem Einlegen der Dccklagen auf diese aufgesprüht. Es verhindert sicher, daß die gepreßten Leiterplatten mit den Decklagen verkleben. Für die Decklagen kann daher auch weniger hochwertiges Hartpapier mit an sich bereits rauherer Oberfläche verwendet werden. Nach mehrmaligen Benutzen der Decklagen ist bereits eine ausreichend dicke, mit der Oberfläche fest verbackene Schicht von Tetrafluoräthylen entstanden. Bei weiterem Gebrauch kann daher das jeweils erneute Besprühen mit diesem Material entfallen. Dabei erfüllt es auch bei längerem Gebrauch seinen Zweck in ausgezeichneter Weise, so daß sich die Decklagen nach di.ii! Verpressen von den verpreßten Leiterplatten ohne weiteres abnehmen l.-ssen.

7m näheren Erläuterung der Erfindung wird ein Alisführungsbeispiel im folgenden anhand der Figur beschrieben. Diese zeigt schematisch in einem Schnitt den Aufbau eines an sich bekannten Preßwerkzeuges, das deshalb nicht in allen Einzelheiten dargestellt ist. Ec besteht aus zwei Druckplatten 1, zwischen denen zum Verpressen ein Stapel mit einzelnen Paketen von Einzellagen je einer mehrlagigen Leiterplatte angeordnet ist. In dem dargestellten Ausführungsbcispiel bilden bereits zwei Pakete von Einzel'agen den gesamten Stapel. In diesen Paketen wechseln sich Einzeiiagen 2 mit ein- oder zweiseitiger Kupferkaschierung 21 und Zwischenlagen 3 aus reinem glasfaserverstärktem Epoxidharz miteinander ab. Abgedeckt ist jedes Paket jeweils durch eine Decklage 4 aus einem Hartpapier auf Phenolharzbasis.

Innerhalb des so gebildeten Stapels sind die Einzellagen 2 bzw. 3 miteinander verstiftet. Dies ist in der Zeichnung rein schematisch durch in die Druckplatten 1 eingelassene Bohrungen 5 angedeutet, die nicht

ίο mehr dargestellte Posilionierstifte aufnehmen. Dieser Lagenstapel wird in bekannter Weise durch Verspannen der beiden Druckplatten 1 zusammengepreßt und in diesem Zustand in einer Presse unter Druck einer Wärmebehandlung unterzogen. Dabei wird er nach dem

r» Aufheizen längere Zeit bei annähernd konstanter Temperatur gehalten, um anschließend wieder abzukiülen. Bei Betriebstemperatur reicht der von den Druckplatten 1 ausgeübte Druck auf die Einzellagen einer Leiterplatte noch nicht aus, um da*. Och nicht vollständig polymerisierte Epoxidharz zum Fließen zu bringen. Entscheidend ist die Temperatur und der Dnrk der Presse für eine unlösbare Verbindung eines Paketes. Damit bei dabei ausgelösten Fließvorgängen übertretendes Epoxidharz nicht auch noch an den Decklagen 4 haftenbleibt, sind diese beidseitig mit Tetrafluoräthylen beschichtet. Dieses Material wird vor dem Einlegen der Decklagen aulgesprüht und verbindet sich beim Verpressen der mehrlagigen Leiterplatten mit der Oberfläche der Decklagen 4. Nach mehrmaligem

so Gebrauch der Decklagen 4 und vorherigem Einsprühen ihrer Oberfläche mit Tetrafluoräthyien bildet sich so eine ausreichend dicke und gut haftende Schicht, so daß bei weiterem Gebrauch der Decklagen hinfort auf ein Besprühen mit Tetrafluoräthylen verzichtet werden

Ϊ5 kann.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind lediglich zwei Pakete von Einzellagen dargestellt, und die so verpreßten mehrlagigen Leiterplatten auch noch verhältnismäßig einfach aufgebaut. Dieser einfache Aufbau ist allein aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung gewählt und entspricht insofern mein der Praxis, als dort durchaus mehr als zwei Pakete von Einzellagen einen gemeinsam zu verpressenden Stapel bilden. Ebenso ist es wohl ohne weiteres vorstellbar, daß

r, die mehrlagigen Leiterplatten auch eine andere Struktur bilden und aus einer größeren Anzahl von Ein/eilager. aufgebaut sein können

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1
Patentansprüche:

L Einrichtung zum Verpressen großflächiger .riehrlagiger Leiterplatten mit dünnen kupferkaschierten Außenlagen, bei der zwischen zwei in sich starren, jedoch zueinander bewegbaren Druckplatten eines Preßwerkzeugs mehrere durch eingeschobene Decklagen voneinander getrennte Pakete durch Verstiften zueinander exakt positionierter und zunächst noch unverbundener Einzellagen je einer mehrlagigen Leiterplatte in einem Stapel angeordnet sind, der unter Druck und Wärmezufuhr gemeinsam zu einer Anzahl von mehrlagigen Leiterplatten verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Decklagen (4) Platten aus Hartpapier verwendet werden.

2. Einrichtung nach AnsDruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Decklagt-1 (4) mit Tetrafluorethylen beschichtet sind.