DE2809013C2 - Verfahren zum Herstellen einer mit Bauelementen bestückten gedruckten Schaltungsplatte - Google Patents

Description

Lichtdruck oder eines anderen Verfahrens aufgebracht, um anschließend die Leiterzüge zugleich mit der Lochwandmetallisierung durch galvanische Metallabscheidung in der gewünschten Dicke aufzubauen. Vorzugsweise wird hierzu eine Kupferschicht von 20 bis 40 μ abgeschieden. Anstelle galvanischer Metallabscheidung kann in gleicher Weise der Aufbau der Leiterzüge ebenso wie die Lochwandmetallisierung vermittels stromloser Metallabscheidung, vorzugsweise Abscheiden einer duktilen Kupfer*diicht entsprechender Dicke, erzielt werden.

Anschließend wird die Maskenschicht entfernt und die dadurch freiliegende dünne, stromlos aufgebrachte Metallschicht zwischen den Leiterzügen in bekannter Weise entfernt. Dies gelingt beispielsweise in einfacher Form durch Einwirkung eines Ätzmittels für einen Zeitraum, der ausreicht, um die dünne Metallschicht restlos zu entfernen, ohne daß gleichzeitig die Dicke der Leiterzüge in unzulässiger Weise verringert wird.

Die in bekannter Weise durch Umrißstanzen und andere Arbeitsgänge fertiggestellte Platte wird sodann von der die Leiterzüge des Leiterzugmusters tragenden Plattenseite her vermittels automatischer Best'Tckungseinrichtungen oder von Hand mit den Bauelementen bestückt, so daß die Anschlußdrähte der Bauelemente zumindest geringfügig über die Ebene der Lochränder auf der von Leiterzügen freien Plattenseite hinausreichen. Die so vorbereitete Platte wird vorzugsweise einem Massenlötvorgang, beispielsweise einer Tauchschlepp-Lötvorrichtung. unterzogen. Die in das Lötmetalibad reichenden Anschlußdrahtenden der Bauelemente bewirken den für den einwandfreien Wärmetransport notwendigen Kontakt mit dem heißen Lot, so daß dieses zwischen Anschlußdraht und dem Metallbelag der Lochwandung aufsteigt, den Zwischenraum zwischen beiden ausfüllt und vorzugsweise auf der zugeordneten Leiterzugoberfläche auf der gegenüberliegenden Plattenseite in Lötaugen ähnlichen Bereichen geringer Ausdehnung einen Lotbeiag bildet.

Die so hergestellten Lötverbindungen sind von außergewöhnlicher Zuverlässigkeit, so daß sich der Aufwand für Lötstellenkontrolle bzw. Nacharbeit erübrigt oder zumindest weitgehend verringert und gleichzeitig die Ausschußmenge drastisch herabgesetzt werden.

Die erzielte hohe mechanische Festigkeit der Lötverbindungen bewirkt große Betriebssicherheit der erfindungsgemäüen, bestückten Leiterplatten selbst unter ungünstigen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise unter Belastung durch Vibration.

Die mit dem Maskenaufdruck versehenen Platten werden paarweise so der galvanischen oder stromlosen Metallabscheidung zum Aufbau der Leiterzüge und der Lochwandm^tallisierung unterzogen, daß die nicht mit l.ciicrzügen zu versehenden Seiten von jeweils zwei Platten aufeinandergelegt bzw. einander zugekehrt in die Mctullisicrungsbadlösung gebracht werden.

Die Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schahungsplatte, und es bedeutet

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen mit einem Bauelement bestückte Leiterplatte im Bereich einer Lochung;

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine unbestückte Leiterplatte gemäß Fig. 1;und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer mit einer Vielzahl von Bauelementen bestückten Schaltungsplatte in Teilwiedergabe.

Entsprechend der F i g. Γ. besteht die Schaltungsplatte 1 aus einem geeigneten Trägermaterial, welches nur einseitig, nämlich auf der Bestückungsseite 8, mit ein Leiterzugmuster vorgebenden Leiterzügen 2 versehen ist. Die Anschluß- oder Bestückungsstelle des Leitermusters kennzeichnen sich durch Lochungen 9, die durchmetallisiert sind beziehungsweise ganz allgemein mit einer Metallschicht 3 beaufschlagt sind. Die dem Leilerzugmuster gegenüberliegende Seite 7 der Leiterplatte 1 ist mit keinerlei elektrisch leitenden Bahnen verschen

to und die Metallschicht 3 der Lochwandung endet hier ohne jegliche Kragenbildung fluchtend mit der Oberfläche?.

In F i g. 1 ist eine Lochung dargestellt, in die der Anschlußdraht 5 eines elektrischen oder elektronischen Bauelements 6 eingeführt wurde, und zwar so, daß dessen Ende auf der nicht mit Leiterzügen 2 versehenen Seite 7 der Leiterplatte 1 frei hervorsteht

Das Lot 4 und 4a, das den gesamten Zwischenraum zwischen der Metallwandung 3 der Lochung und dem Anschlußdraht 5 sowie auch den Bereich des Lötauges auf der Bestückungsseite 8, also der mitten Bauelementen versehenen Seite, in der dargestellt* Weise ausfüllt, ist durch einen Lötvorgang dort abgelagert worden, der von der Seite 7 her ausgeführt wird, wobei das frei hervorstehende Ende des Anschlußdrahtes 5 ausreichend mit Wärme beaufschlagt wird und das Lot in dem genannten Zwischenraum durch eine Art Kapillarwirkung von unten nach oben aufsteigt, hierbei das Loch in der dargestellten Weise ausfüllt, jedoch nicht über den metallkragenlosen Bereich, der fluchtend mit der Seite 7 endenden Metallwandung 3 hinausragen kann. Überschüssiges Lötzinn kann ausschließlich am frei vorstehenden Ende des Anschlußdrahtes 5 verbleiben, übergreift jedoch nicht die Querschnittsfläche der Lochung auf der Seite, von der her der Lötvorgang erfolgt, und auch auf der gegenüberliegenden, die Leiterzüge 2 tragenden Seite kann es maximal nur den Metallkragen um die Lochwandung herum bedecken, da es von der untenliegenden Seite 7 nach oben gezogen wird und auf der Bestückungsseite 8 radial von innen nach außen Hießt und hier zufolge der Oberflächenspannung nicht über den Kragenrand fließt.

Fig.3 zeigt eine perspektivische Teildarstellung einer Leiterplatte mit einer Vielzahl unterschiedlicher elektrischer und/oder elektronischer Bauelemente bestückt. Wesentlich ist auch hier wieder, oaß von siner Trägerplatte 1 ausgegangen wird, die nur einseitig Leiterzüge 2 trägt, und daß auf der die Leiterzüge 2 tragenden Seite 8 sich gleichzeitig die Bauelemente 6 befinden, während die von Leiterzügen freigehaltene Seite 7 sich dadurch kennzeichnet, daß sie gleichzeitig frei von Bauelementen gehalten ist. Die Oberfläche 7 kennzeichnet sich lediglich dadurch, daß die freien Enden der Anschlußdrähte 5 der Bauelemente 6 mehr oder weniger aus ihr herausragen, um bei dem Lötvorgang den erforderlichen Wärmekontakt zu gewährleisten, und vorteilhaft durch einen oben bereits erwähnten Aufdruck der verschiedensten Informationsinhalte in übersichtlicher Form.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen einer mit Bauelementen bestückten gedruckten Schalungsplatte mit einer Isoiierstoffplatte als Ausgangsmaterial, das auf einer Seite durch ein Additivverfahren aufgebrachte Leiterzüge eines Leitermusters trägt und deren durchplattierte Lochungen Anschlußdrähte oder sonstige Anschlußelemente von Bauelementen aufnehmen, die mit zugeordneten Leiterzügen durch Löten von der weder die Leiterzüge noch die Bauelemente tragenden Seite der Schaltungsplatte her verbunden werden, wobei die Leiterzüge und die Lochwandungen mittels stromloser Metallisierung gegebenenfalls in Verbindung mit galvanischer Metallabscheidung hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatte einseitig mit einer Haftvermittlcrschicht versehen wird, daß sodann die Hafivcrmiitlcrschichi ebenso wie die Lochwand^uigen für die stromlose Metallabscheidüttg katalysiert und anschließend auf der Haftvermittlerschicht und den Lochwandungen durch Metallabscheidung ohne äußere Stromzufuhr ein Metallüberzug geringer Dicke abgeschieden wird, wobei die Abscheidung der Metallschicht auf der von Leiterzügen freien Seite auf die Lochinnenwand begrenzt wird, daß hierauf die mit der Metallschicht bedeckte Oberfläche der Haftvermittlerschicht mit einer Abdeckmasse versehen wird, die dem Negativ des gewünschten Leitermusters entspricht, und daß hierauf die r.;!t dem Maskenaufdruck versehenen Platten paarweise so der galvar'-ichen oder stromlosen Metallabscheidung zum Aufbau der Leiterzüge und der LochwandmetailisJerun; unterzogen werden, daß die nicht mil Leiterzügen zu versehenden Seiten von jeweils zwei Platten aufeinander gelegt bzw. einander zugekehrt in die Metallisierungsbadlösung gebracht werden, daß anschließend die Maskenschicht und die sodann zwischen den Leiterzügen freiliegende, stromlos hergestellte Metallschicht zwischen den Leiterzügen durch Einwirkung eines Ätzmittels entfernt werden, und daß nachfolgend die von der die Leiterzüge des Leitermusters tragenden Plattenseite her in die zugehörigen Lochungen eingeführten Anschlußdrähte der Bauelemente mittels eines Massenlötverfahrens mit Lot beaufschlagt werden.

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer mit Bauelementen bestückten Schaltungsplatte gemäß Gattungsteil des Hauptanspruchs.

   Derartige Schaltungsplatten, die die Bauelemente nur auf einer, und zwar auf der die Leiterzüge tragenden Seite aufnehmen können, werden bereits nach bekannten Verfahren hergestellt (DE-AS 11 99 344). Hierbei sind jedoch mehrere wirtschaftlich aufwendige und malerialiniensivc Verfahrenvschritie erforderlich, welche d;irin bcsichen. chiU die mil Löchern versehene Isoliersioffpliille ;i'if beiden Oberflächen ggf. nach Aufrauhen einer chemischen stromlosen Kupfcrabseheidung unterworfen wird, nachdem sie in einem Sensibilisierungsbad vorbehandelt worden ist. Im Anschluß daran wird ein Schutzüberzug auf die Seite der Platte aufgebracht, auf der keine Leiter auf der fertigen Platte vorhanden sein sollen. Die einseitig mit dem Schutzüberzug bedruckte oder anderweitig damit beaufschlagte Basisplatte wird dann entlang der Gesamtheit der freien Oberflächenbereiche auf der anderen Seite, wie auch im Bereich der Lochwandungen, hinsichtlich des Kupferüberzuges galvanisch verstärkt Nach dem Elektroplattieren wird die Platte vorzugsweise in Wasser gespült und daraufhin der Schutfbelag von der Rückseite der PIaUe entfernt, und zwar zusammen mit der dort zuvor stromlos abgeschiedenen Kupferbelegung sowie einem Teil des Basismaterials. Hierdurch geht über die Hälfte des während der stromlosen Metallabscheidung verbrauchten Kupfermaterials praktisch verloren. Der Ictzle Schritt des bekannten Verfahrens besteht darin, daß ein weiterer Belag aus einer Lötmiitelschutzschicht auf derjenigen Oberfläche der Schaltungsplatte aufgebracht wird, und zwar mit Ausnahme frei bleibender Kragenbereiche um die durchplattierten Lochungen herum, auf der die Leitungszüge vorhanden sind.

   Hier setzt sie vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde Hegt, das bekannte Verfahren zu vereinfachen und hinsichtlich der bisher erforderlich gewesenen Bearbeitung der Rückseite der Leiterplatte wirtschaftlicher zu gestalten.

   Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspmchs angegebene Merkmalskombi.iation erreicht.

   Die Herstellung durchkontaktiertcr Zweiebenenleiterplatten nach dem kombinierten fremdstromlos-galvanischen Additivverfahren gehört zum allgemeinen Stand der Technik (Dr, Hanke: »Technologie elektronischer Baugruppen«, VEB Verlag Technik Berlin).

   Hierfür wird ein unkaschiertes Basismaterial beidseitig mit einem Haftvermittler beschichtet und nach dem Bohren von Löchern die gesamte Oberfläche, d. h. wiederum beidseitig katalysiert, um dann gleichfalls beidseitig stromlos mit einer dünnen Kupferschicht versehen zu werden. Auf beiden Oberflächen der so vorbeschichteten Basisplatte wird dann jev fils eine Schutzschicht als sogen. Negativdruck aufgebracht, um die erforderliche galvanische Verstärkung der freien Oberflächenbereiche vornehmen zu können. Die fertige, so hergestellte Leiterplatte kennzeichnet sich nach Entfernung des Druckbildes und Abätzen der nicht das Leitermuster bildenden Leiterschicht hinsichtlich der durchplattierten Löcher durch verstärkte Lötkragen um die Lochwandungen.

   Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft beschrieben werden.

   In einer bevorzugten Ausführunpsform wird von Basismaterial, beispielsweise einem Phenolpapier-Schichtpreßstoff ausgegangen, dessen eine Seite mit einer Haftvermittlerschicht versehen ist. Nach dem Herstellen der für die Anschlüsse der Bauelemente bestimmten Lochungen wird die Platte in bekannter Weise für die stromlose Metallabscheidung vorbereitet und beispielsweise mit einer Lösung eines Zinn-Palladium-Chlorid-Komplexes katalytisch sensibilisiert um in einem ohne äußere Stromzufuhr arbeitenden Metallisierungsbad die Haftvermittlerschicht ebenso wie die Lochwandungen mit einer dünnen, vorzugsweise I bis 6 μ siurkcn Metallschicht, vorzugsweise einer duktilen Kupferschicht, zu versehen. Etwa vorhandene, lose haftende Metallabscheidungen auf der nicht mit Haftvermittler beschichteten Seite der Platte werden durch Bürsten oder in anderer, geeigneter Weise entfernt.

   Anschließend wird das Negativ des gewünschten l.eiterzugmusters in Maskenform vermittels Sieb- oder