DE2528882A1

DE2528882A1 - Verfahren zum herstellen einer gedruckten leiterplatte

Info

Publication number: DE2528882A1
Application number: DE19752528882
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Sandrik
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-06-25
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1977-01-13

Description

Verfahren zum Herstellen einer gedruckten Leiterpiatte Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Uerstelleii einer mit Löchern zur Aufnahme von Anschlußenden elektrischer Bauelemente versehenen, gedruckten Leiterpiatte mit Kupfer kaschierung unter Verwendung einer Boto- oder Siebdruckmaske zur Erzeugung von Leiterbahnen auf der Leiterpiatte.
Bisher ist es üblich, gedruckte Leiterplatten in der Weise herzustellen, daß die auf das entsprechende Format beschnittene Leiterplatte mit Kupferkaschierung zunächst mit Bohrungen in einer Anordnung versehen wird, wie sie zur Befeætigung von elektrischen Bauelementen mittels ihrer Anschlußenden erforderlich ist (Buch von A.F. Bogenschütz ~Oberflächentechnik und Galvanotechnik in der Elektronik", 1971, Seite 40 und DU-OS 1 911 809 sowie 2 009 233). Nach dem Bohren der Löcher wird auf die Leiterplatt.en ein Fotolack aufgebracht und danach unter Verwendung von Yoto- oder Siebdruckmasken eine Belichtung der Leiterplatte vorgenommen. Anschließend wird der Botolack und der zu entfernende Teil der Kupferkaschierung von der Leiterplatte abgelöst, so daß auf der Platte nur noch die Leiterbahnen als Reste der Kupferkaschierung verbleiben. Anschließend erfolgt häufig, um die Lötfreudigkeit der Leiterplatte zu erhalten, eine Verzinkung oder ein Auftrag eines Zinn-Blei-Gemisches beispielsweise auf galvanischem Wege oder durch eine Feuerverzinnung.
Dieses bekannte Verfahren zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten hat unter anderem den Nachteil, daß sich nicht selten unpräzise oder verstopfte Bohrungen oder gar Bohrversetzungen ergeben, die dann in nachträglichen Arbeiten beseitigt werden müssen. Dies erfordert einen hohen Zeitaufwand und gestaltet insgesamt die Herstellung von Leiterplatten aufwendig.
Hinzu kommt, daß bei einem anschließenden Feuerverzinnen der Leiterplatten zur Erhaltung der Lötfreudigkeit die Bohrungen in den Platten verschlossen werden müssen, um ein Zusetzen beim Feuerverzinnen zu vermeiden. Dazu bedarf es zusätzlicher Mittel, die wiederum den Aufwand bei der Herstellung gedruckter Leiterplatten erhöhen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgebe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen gedruckter Leiterplatten vorzuschlagen, daß sich mit vergleichsweise geringem Aufwand mit sogar gegenüber den bekannten Leiterplatten verbesserter Qualität durchftihren läßt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: a) Die Foto- oder Siebdruckmaske wird so ausgestaltet, daß an den Stellen der Löcher bei der Bearbeitung der Leiterplatte von Kupfer freie Flächen entstehen, b) unter Verwendung der Foto- oder Siebdruckmaske werden die Leiterbahnen mit von Kupfer freien Flächen an den Stellen der Löcher erzeugt und c) die Löcher werden in die Leiterplatte von einer an sich bekannten, automatisch gesteuerten Fertigungsvorrichtung gebohrt oder gestanzt.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nach dem Bohren ein Entgraten der Löcher, das bisher unbedingt erforderlich war, entfallen kann. Dies ist darauf zurückzuführen, daß an den Stellen, wo die Löcher in die gedruckte Leiterplatte gebohrt werden sollen, die Kupferksschierung entfernt ist, so daß diese keinen Grat beim Bohren mehr bilden kann; das Trägermaterial gedruckter Schaltungsplatten läßt sich nämlich ohne Erzeugen von Grat bohren. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich bei Anwendung einer Feuerverzinnung dadurch, daß infolge des Bohrens als letztes Arbeitsgang bei der Herstellung einer gedruckten Leiterplatte Maßnahmen zum Verschließen der Bohrungen nicht erforderlich sind. Die gedruckte Leiterpiatte wird bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einfach durch ein entsprechendes Bad gezogen, wobei die Leiterbahnen mit Zinn oder einem Zinn-Blei-Gemisch überzogen werden. Im Bereich der zu bohrenden Löcher entsteht dabei kein Überzug, so daß danach ohne weiteres die Bohrlöcher eingebracht werden können.
Als besonders vorteilhaft hat sich das erfindungsgemäße Verfahren erwiesen, wenn es durch folgende weitere Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) Die Foto- oder Sieb-Druckmaske wird mit Aufnahmebohrungen versehen und mittels in weiteren Aufnahmebohrungen der Leiterplatte angeordneten Stiften zur Leiterplatte genau ausgerichtet und b) die Leiterplatte wird mittels in ihre Aufnahmebohrungen eingreifender Stifte auf der an sich bekannten, automatisch gesteuerten Fertigungsvorrichtung ausgerichtet und gebohrt oder gestanzt.
Bei Durchführung dieser Verfahrensschritte ist sichergestellt, daß ein Versatz zwischen den Leiterbahnen und den Bohrungen verhindert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Foto oder Siebdruckmaske mittels Aufnahmebohrungen und Stiften in weiteren Aufnahmebohrungen der Leiterpiatten genau hinsichtlich der Leiterpiatte festlegbar ist und auch die Leiterplatte auf der automatisch gesteuerten Fertigungsvorrichtung mittels dieser Aufnahmebohrung ausgerichtet wird, so daß dann die Bohrungen in der Leiterplatte zwangsläufig an der richtigen Stellen sitzen müssen. Dabei ist vorausgesetzt, daß in an sich bekannter Weise (vgl. A.F. Bogenschütz 1,Oberflächentechnik und Galvanotechnik in der Elektronik", 1971, Seite 29) von einem Lochstreifen sowohl die Herstellung der Foto- oder Siebdruckmaske als auch die automatische Fertigungsvorrichtung gesteuert wird.
Zur maßgenauen Anbringung der Bohrungen in der gedruckten Leiterplatte kann vorteilhaft sein, wenn die Leiterplatte mit einer genau festgelegten Hilfsbohrung und mit mindestens einer weiteren Hilbabohrung versehen wird, mittels denen die Leiterplatte unter Verwendung von weiteren Stiften zur Herstellung der Aufnahmebohrungen in der automatischen Fertigungsvorrich tung festgelegt wird. Die Hilfsbohrungen können dann als Richtpunkte für die Ausrichtung der Foto- oder Siebdruckmaske dienen und auch zur entsprechenden Ausrichtung der gedruckten Leiterplatte mittels Aufnahmebohrungen, die zur Festlegung in der automatischen Fergigungsvorrichtung dienen.
Die Foto- oder Siebdruckmaske wird zur Durchführung des erz in dungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise an den Stellen der Löcher mit Ausnehmungen versehen, indem in die Foto oder Siebdruckmaske in der automatisch gesteuerten Fertigungsvorrichtung die Ausnehmungen gebohrt oder @stanzt werden. Dieses Verfahren zur Gewinnung einer Foto- oder Siebdruckmaske mit einer Ausgestaltung, die an den Stellen der Löcher auf der Leiterplatte zu von Kupfer freien Flächen führt, hat den Vorteil einer hohen Genauigkeit und einer verhältnismäßig einfachen Herstellung.
Grundsätzlich ließe sich zwar auch auf fotographischem Wege die Foto- oder Siebdruckmaske entsprechend ausgestalten, Jedoch wäre dies bei dem heutigen Stand der Technik erheblich ungenauer und nur mit größerem Aufwand möglich.
Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Foto- oder Siebdruckmaske zum maßgenauen Bohren oder Stanzen ihrer Ausnehmungen mit Orientierungsbohrungen versehen wird und wenn mittels dieser Orientierungsbohrungen unter Verwendung zusätzlicher Stifte die Maske in der Fertigungsvorrichtung zur Herstellung ihrer Ausnehmungen festgelegt wird.
Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn die Foto- bzw.
Siebdruckmaske zum maßgenauen Bohren oder Stanzen der Ausnehmungen zwischen zwei Hilfsplatten angeordnet wird, wobei sie in einer definierten Lage durch ihre Orientierungsbohrungen und in diese eingreifende Führungsstifte in Hilfsbohrungen der Hilfsplatten gehalten wird.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 eine Fotomaske zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in zwei verschiedenen Herstellungsstufen gezeigt, und in der Figur 3 ist eine gedruckte Leiterplatte vor dem Bohren der Löcher dargestellt.
In der Figur 1 ist eine Fotomaske 1 zu erkennen, auf der die einzelnen Leiterbahnen 2 mit kreisförmigen Stellen 3 versehen sind, an denen Löcher zur Aufnahme der Anschlußenden von Bauelementen einzubringen sind. Je nach Art des verwendeten Fotolackes, d.h. ob es sich um einen Positiv- oder Negativ-Lack handelt, sind die Leiterbahnen 2 und die kreisförmigen Stellen 3 dunkel zur Verhinderung eines Lichtdurchtrittes oder hell zur Belichtung der Leiterplatte ausgelegt. Die Leiterplatte 1 ist vorzugsweise von mit Hilfe einer von einem Lochstreifen gesteuerten Zeicheneinrichtung mit der Kennzeichnung der Leiterplatten versehen, wobei der Lochstreifen mittels eines sogenannten Plotters gewonnen sein kann.
Um die Fotomaske 1 so auszugestalten, daß später auf der kaschierten Leiterplatte an den Stellen der Löcher von Kupfer freie Stellen entstehen, ist die Fotomaske 1 - wie Figur 2 erkennen läßt - im Bereich der kreisförmigen Stellen 3 (vgl. Figur 1) mit Löchern 4 versehen. Vorher wird die Fotomaske 1 mit einer Orientierungsbohrung 5 und mindestens einer weiteren Orientierungsbohrung 6 versehen. Die Orientierungsbohrung 5 stellt dabei den Ursprungs- bzw. Ausrichtpunkt für die Herstellung der Leiterbahnen als auch für das automatische Schren dar. Von dieser Orientierungsbohrung 5 ausgehend ergibt sich dann aufgrund des in dem Lochstreifen gespeicherten Programms die Lage der weiteren Orientierungsbohrung 6. Mit den Löchern 4 werden gleichzeitig Aufnahmebohrungen 7 und 8 maßgenau in die Fotomaske 1 gebohrt.
Auch die Leiterplatte 9 wird von der Lochstreifen gesteuerten Fertigungsvorrichtung mit Hilfsbohrungen 10 und 11 versehen, wie es in figur 3 dargestellt ist.
Mittels dieser Hilfsbohrungen 10 und 11 wird die Leiterplatte 9 auf dem Bohrtisch 12 der ansonsten nicht dargestellten Fertigungsvorrichtung in eine genau definierte Lage gebracht; da die Hilfsbohrung 10 als Bezugspunkt gilt und auch auf dem Lochstreifen eingespeichert ist, können jetzt von der Hilfsbohrung 10 ausgehend sehr genau in die gedruckte Leiterplatte 9 Aufnahmebohrungen 13 und 14 eingebracht werden. Mittels der Aufnahmebohrung 13 wird die Leiterplatte 9 später auf einen Stift 15 auf dem Bohrtisch 12 der automatisch arbeitenden Fertigungsvorrichtung aufgeschoben, gegebenenfalls zusammen mit weiteren gedruckten Leiterplatten. Ferner wird später die Leiterplatte 9 auf einen weiteren Führungsstift 16 aufgesteckt, der in einer Nut 17 in dem Bohrtisch 12 in Richtung des Doppelpfeiles 18 längsverschiebbar ist, um eine spannungsfreie Lagerung der Leiterplatte 9 zu erreichen.
Nachdem die Leiterplatte 9 mit Aufnahmebohrungen 13 und 14 versehen ist, werden in diese Aufnahmebohrungen 13 und 14 vorübergehend Hilfsstifte eingedrückt, die dann die den Aufnahmebohrungen 13 und 14 in ihrer Lage genau entsprechende Aufnahmebohrungen 7 und 8 der Fotomaske 1 (vgl. Figur 2) aufnehmen. Damit ist sichergestellt, daß die Fotomaske 1 in einer genau definierten Lage auf der Leiterplatte 9 liegt. Bei einer nachfolgenden Belichtung der mit einem Fotolack versehenen Leiterplatte 9 werden dann die Leiterbahnen genau auf der Leiterplatte 9 abgebildet, wobei dann auch in genau definierter Lage die von Kupfer freien Blächen auf der gedruckten Leiterplatte 9 entstehen.
Nachdem die Leiterplatte 9 durch Entfernen des Fotolackes und der über flüssigen Kupferkaschierung soweit vorbereitet ist, daß sie Leiterbahnen in gewünschter Zahl und in gewünschtem Verlauf sowie von Kupfer freien Flächen an den Stellen der Löcher aufweist, wird die Leiterplatte 9 auf die Stifte 15 und 16 auf dem Bohrtisch 12 der automatischen Fertigungsvorrichtung aufgesteckt und befindet sich somit wiederum in einer genau definierten Lage auf dem Bohrtisch 12. Wird nun die automatisch arbeitende Fertigungsvorrichtung von dem Lochstreifen gesteuert, dann werden die einzelnen Löcher in der Leiterplatte 9 genau an den Stellen gebohrt, wo sich vom Kupfer freie Flächen befinden. Die Bohrlöcher werden dabei nur durch das Trägermaterial eingebracht, so daß kein Grat beim Bohren entsteht und somit ein Graten entfallen kann.
Soll die Lötfreudigkeit der gedruckten Leiterplatte 9 über längere Zeit erhalten werden, dann wird vor dem Bohren der Löcher die Leiterplatte 9 beispielsweise einer Feuerverzinnung unterworfen.
Dabei bleibt Zinn. bzw. ein Blei-Zinn-Gemisch nur an dem Kupfer tragenden Flächen haften, so daß sich auch nach dem Verzinnen im Bereich der Löcher kein Metall befindet. Auch bei einem Bohren erst nach einem vorangehenden Feuerverzinnen bildet sich also kein Grat an den Bohrlöchern, Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen gedruckter Leiterplatten vorgeschlagen, das sich erheblich einfacher und besser als bisher bekannte Verfahren durchführen läßt.
3 Figuren 6 Patentansprüche

Claims

Patentans #rüohe Verfahren zum Herstellen einer mit Löchern zur Aufnahme von Anschlußenden elektrischer Bauelemente versehenen, gedruckten Leiterplatte mit einer tupferkaschierung unter Verwendung einer Foto- oder Siebdruckmaske zur Erzeugung von Leiterbahnen auf der Leiterplatte, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Die Foto- oder Siebiruckmaske wird so ausgestaltet, daß an den Stellen der Löcher bei der Bearbeitung der Leiterplatte von Kupfer freie Flächen entstehen, b) unter Verwendung der Foto- oder Siebdruckmaske werden die Leiterbahnen mit von Kupfer freien Flächen an den Stellen der Löcher erzeugt und o) die Löcher werden in die Leiterplatte von einer an sich bekannten, automatisch gesteuerten Fert igungsvorrichtung gebohrt oder gestanzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Die Foto- oder Siebdruckmaske wird mit Aufnahmebohrungen versehen und mittels in weiteren Aufnahmebohrungen der Leiterplatte angeordneten Stiften zur Leiterplatte genau ausgerichtet und b) die Leiterplatte wird mittels in ihre Aufnahmebohrungen eingreifender Stifte auf der an sich bekannten, automatisch gesteuerten Fertigungsvorrichtung ausgerichtet und gebohrt oder gestanzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte mit einer genau festgelegten Hilfsbohrung und mit mindestens einer weiteren Hilfsbohrung versehen wird, mittels denen die Beiterplatte unter Verwendung von weiteren Stiften zur Herstellung der Aufnahmebohrungen in der automatibuchen Fertigungseinrichtung festgelegt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Foto- oder Siebdruckmaske an den Stellen der Löcher mit Ausnehmungen versehen wird, indem in die Foto-oder Siebdruckmaske in der automatisch gesteuerten Fertigungsvorrichtung die Ausnehmungen gebohrt oder gestanzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Foto- oder Siebdruckmaske zum maßgenauen Bohren oder Stanzen der Ausnehmungen mit Orientierungsbohrungen versehen wird und mittels dieser Orientierungsbohrungen unter Verwendung zusätzlicher Stifte in der Fertigungsvorrichtung festgelegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Foto- oder Siebdruckmaske zum maßgenauen Bohren oder Stanzen der Ausnehmungen zwischen zwei Hilfsplatten angeordnet wird, wobei sie in einer definierten Lage durch ihre Orientierungsbohrungen und Führungsstifte in Hilfsbohrungen der Hilfsplatten gehalten wird.