DE3013667A1

DE3013667A1 - Leiterplatte und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3013667A1
Application number: DE19803013667
Authority: DE
Inventors: Horst 8011 Hohenkirchen Hoffmann
Original assignee: Wilhelm Ruf KG
Current assignee: Wilhelm Ruf KG
Priority date: 1980-04-09
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1981-10-29
Also published as: IT8121004A0; YU92781A; YU95683A; GB2073957A; US4440823A; IT8121004A1; GB2073957B; YU42393B; FR2480553A1; FR2480553B1; DE3013667C2; IT1137522B

Description

- 3 Wilhelm Ruf KG, Schwanthalerstr. 18, D-8OOO München

Leiterplatte
und Verfahren zu deren Herstellung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte und auf ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Leiterplatte mit einer Grundplatte und einer darüberliegenden Kupferschicht in Form von Leiterbahnen bzw. ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten, bei dem auf eine kupferkaschierte Grundplatte ein ätzfester Lack in Form von gewünschten Leiterbahnen aufgebracht wird und nach dem Aushärten des ätzfesten Lackes die nicht mit dem ätzfesten Lack bedeckte Kupferschicht weggeätzt wird.

Derartige Leiterplatten bzw. ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten ist allgemein bekannt. Als Ausgangsmaterial wird üblicherweise eine kupferkaschierte Grundplatte verwendet, die beispielsweise aus Hartpapier besteht. Mittels Siebdruck, Aufspritzen usw. wird dann ein ätzfester Lack auf die Kupferschicht aufgebracht, der die Form der gewünschten Leiterbahnen einnimmt. Auch sind photographische Verfahren bekannt, bei denen der Ätzlack die Kupferschicht vollständig bedeckt. Der Ätzlack ist photoempfindlich und wird nach Belichtung durch eine den Leiterbahnen entsprechende Maske entwickelt, wobei der_ Ätzlack beim Entwickeln an den Stellen entfernt wird, an denen später bei dem Ätzvorgang das Kupfer entfernt werden soll.

Es ist auch bekannt, auf eine nicht-kaschierte Grundplatte mittels Siebdruck oder sonstiger Verfahren einen elektrisch

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leitenden Lack (sogen. Widerstandslack bzw. Leitlack) aufzubringen. Derartige Lacke sind im Handel frei erhältlich. Diese Leitlacke weisen den Nachteil auf, daß sie nicht lötfähig sind, so daß sie zur Herstellung von Leiterplatten, die anschließend mit elektrischen Bauteilen bestückt werden sollen, nicht anwendbar sind, es sei denn die Bauteile werden aufgenietet, was relativ aufwendig ist. Ein weiteres Problem des Leitlackes liegt in seinem verhältnismäßig hohen spezifischen elektrischen Widerstandes gegenüber Leiterbahnen aus Kupfer.

Bei den eingangs erwähnten, kupferkaschierten Leiterbahnplatten tritt hingegen das Problem auf, daß nach dem Ätzvorgang der Ätzlack entfernt werden mu3, damit die Leiterbahnen lötfähig werden. Weiterhin oxydiert die von dem Ätzlack befreite Kupferschicht relativ schnell, so daß vor dem Löten das Kupfer entoxydiert werden muß.

Für viele Anwendungsfälle ist es wünschenswert, bestimmte Schaltfunktionen auf der Leiterplatte auszuführen, indem z. B. ein beweglicher, elektrisch leitender Kontakt mit einer bestimmten Stelle einer Leiterbahn in Berührung gebracht wird oder indem benachbarte Leiterbahnen durch eine beweglichen elektrischen Kontakt miteinander verbunden werden. Da das Kupfer relativ leicht oxydiert, mußte die Leiterbahn zumindest an den Kontaktpunkten mit nicht-oxydierenden, elektrisch leitenden Materialien beschichtete werden, wie z. B. mit Gold, Silber oder Nickel, was galvanisch durchgeführt wurde. Um eine solche galvanische Beschichtung durchführen zu können, muß die zu beschichtende Struktur elektrisch zusammenhängend sein, was bei den meisten Leiterbahnplatten nicht der Fall ist. Wollte man aus Kostengründen nur die Kontaktpunkte mit dem Kontaktmaterial, wie z. B. Gold, beschichten, so mußten in einem weiteren Arbeitsvorgang bestimmte Teile der Leiterbahnen mit einem Material abgedeckt werden, das gegenüber dem Galvanik-Bad resistent war. Dies er-

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forderte weitere Arbeitsschritte sowie die Anfertigung entsprechender Masken.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß bei vereinfachter und verbilligter Herstellung der Leiterplatten ein niedrigerer elektrischer Widerstand der Leiterbahnen sowie zuverlässig arbeitende Schaltkontaktpunkte erzielt werden. Weiterhin soll eine diesen Forderungen genügende Leiterplatte geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der ätzfeste Lack elektrisch leitend ist. In vorteilhafter Weise wird ein Widerstandslack oder ein Leitlack als ätzfester Lack verwendet, der auf der Kupferoberfläche der Grundplatte verbleibt. Da der elektrisch leitende Lack parallel zu den Kupferleiterbahnen liegt, wird der elektrische Widerstand der gesamten Leiterbahn beträchtlich reduziert. Ein wesentlicher Vorteil des elektrisch leitenden Lackes liegt darin, daß .er nicht bzw. nur in sehr geringem Maße oxydiert, so daß er ohne zusätzliche Maßnahmen, wie galvanisches Beschichten mit Edelmetallen, auch an Schaltkontaktpunkten verwendet werden kann. Zusätzlich entfallen gegenüber dem bekannten Herstellungsverfahren die Arbeitsschritte des Entfernens des Ätzlackes sowie des Entoxydierens der freigelegten Leiterbahn. Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß die auf eine kupferkaschierte Leiterplatte aufgetragenen Leiterbahnen aus Widerstandslack zunächst einer physikalischen Trocknung unterworfen werden, danach der Ätzvorgang erfolgt und als letzter Arbeitsschritt die Widerstands- und/oder Isolierschichten eine volle thermische Aushärtung (Polymerisation) erfahren.

Wenn auf der Leiterplatte auch elektrische bzw. elektronische Bauelemente aufgelötet werden sollen, so wird nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung im Bereich der Lötpunkte an

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den Leiterbahnen ein ätzfester, leicht löslicher Xtzlack auf die kupferkaschierte Grundplatte anstelle des elektrisch leitenden Lackes aufgebracht. Dies erfolgt in einem gesonderten Arbeitsschritt. Nach Entfernen dieses Ätzlackes liegt die leicht lötbare Kupferschicht frei. Aus der Kombination dieser beiden Drucke ergibt sich der weitere Vorteil, daS bei entsprechender Ausführung der Layouts dieser beiden Drucke der oft nötige Lötstopdruck entfallen kann.

In vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemäße Verfahren auch

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zur Herstellung von Mehrlagen-Leiterplatten anwendbar, bei dem an Kreuzungsstellen der Leiterbahnen nach dem Herstellen einer ersten Leiterbahnschicht ein Isolierlack aufgebracht wird und anschließend im Bereich des Isolierlackes ein Widerstandslack in Form von Leiterbahnbrücken aufgebracht wird. Hierbei werden erfindungsgemäß die Leiterbahnen aller Schichten bzw. Ebenen, mit Ausnahme der Kreuzungsstellen, in dem ersten Schritt mit dem ätzfesten, elektrisch leitenden Lack beschichtet. Selbstverständlich können auch hier, wie oben beschrieben, Lötpunkte vorgesehen sein.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Leiterplatte weist somit über den Leiterbahnen aus Kupfer einen elektrisch leitenden Lack auf. Dies hat die Vorteile, daß der elektrische Widerstand der Leiterbahnen durch die Parallelschaltung der Kupferschichten und der Schicht aus elektrisch leitendem Lack beträchtlich herabgesetzt ist und daß keine zusätzlichen Maßnahmen für Schaltkontaktpunkte getroffen werden müssen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren ausführlicher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Leiterplatte nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsieht auf eine Leiterplatte mit einer Kreuzungsstelle; und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III - III der Figur 2.

Einander entsprechende Teile in den einzelnen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte. Eine Grundplatte 1 aus elektrisch nicht-leitendem Material, wie

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ζ. B. Hartpapier_a ist mit einer Kupferschicht 2 kaschiert. An Stellen der gewünschten Leiterbahnen ist eine Schicht aus ätzfestem, elektrisch leitendem Lack 3j beispielsweise mittels Siebdrucktechnik aufgebracht. Eine Leiterplatte wird in folgenden Schritten hergestellt: Auf die mit der Kupferschicht 2 kaschierte Grundplatte 1 wird an den Stellen der¹ gewünschten Leiterbahnen eine Schicht aus ätzfestem, elektrisch leitendem Lack 3 aufgedruckt. Nach Trocknung des Lackes 3 wird die nicht von dem Lack bedeckte Kupferschicht 2 in einem Ätzbad weggeätzt, so daß nur das von dem Lack 3 bedeckte Kupfer auf der Grundplatte 1 bestehen bleibt. Anschließend eriolgt eine volle thermische Aushärtung des Lackes 3j die zu einer Polymerisation führt.

In den Fig. 2 und 3 sind schematisch eine Kreuzungsstelle, eine Lötstelle sowie ein Kontaktpunkt dargestellt. Auf der mit der Kupferschicht 2 kaschierten Grundplatte 1 wird in einem ersten Arbeitsschritt der ätzfeste, elektrisch leitende Lacke an den Stellen der gewünschten Leitergahnen 3j 9 und 10 aufgebracht. Die Leiterbahn 3 enthält einen Schaltpunkt 8 in Form einer Verbreiterung. Eine Löststelle 7 sowie ein Teil der Leiterbahn 5 an der Kreuzungsstelle werden bei diesem Schritt nicht mit dem Lack versehen.

Sofern eine Lötstelle, die üblicherweise eine Bohrung β enthält, gewünscht wird, wird nach einer Trocknung in einem zweiten Arbeitsschritt an dieser Stelle -ein ätzfester, elektrisch nichtleitender Lack aufgebracht.

In einem zweiten Schritt wird die nicht von ätzfestem Lack bedeckte Kupferschicht 2 weggeätzt.

In einem dritten Schritt wird im Bereich der Kreuzungsstelle eine elektrisch isolierende Schicht 4, beispielsweise mittels Siebdruck, aufgebracht und getrocknet.

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In einem vierten Schritt wird das fehlende Stück der Kreuzungsstelle aus elektrisch !leitendem Lack 5₃ beispielsweise ebenfalls mittels Siebdruck, aufgebracht. Hierbei überlappen sich die Schichten 5 und 9 bzw. 5 und 10, so daß eine einwandfreie elektrische Verbindung zwischen den Schichten 9 und 10 hergestellt wird. Anschließend kann eine vollständige Aushärtung, die zu einer Polymerisation der Widerstands- und/oder Isolierschichten führt, vorgenommen werden.

Sofern eine Lötstelle vorgesehen ist, wird der ätzfeste, elektrisch nicht-leitende Lack an der Lötstelle 7 entfernt, um diese Stelle für das Löten vorzubereiten. Gegebenenfalls kann auch noch eine Entoxydation an dieser Stelle vorgenommen werden.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims

PATENT/INHALTE^κ'^A BROSE^{D Ka} BROSE

D-8023 Munchen-Pullach. Wiener St. 2. ^Te' (089) 7 03 30 71; Telex 5 2ii 147 o.os d: Cables -Patentibus» München

Wilhelm Ruf KG, Schwanthaler-Str.18, D-8OOO München

Diplom Ingenieure

Ihr Zeichen τη/ ^Ta9 η t\^^A l -inön

Yourref 79/10 Date 9· April 1980

vB/pr

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten, bei dem auf eine kupferkaschierte Grundplatte ein ätzfester Lack in Form von gewünschten Leiterbahnen aufgebracht wird und nach dem Aushärten des ätzfesten Lackes die nicht mit dem ätzfesten Lack bedeckte Kupferschicht weggeätzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ätzfeste Lack elektrisch leitend ist.
2. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß der ätzfeste Lack ein Widerstandslack oder ein Leitlack ist, der auf der Kupferoberfläche der Grundplatte verbleibt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die kupferkaschierte Leiterplatte aufgetragenen Leiterbahnen aus einem Widerstandslack zunächst einer physikalischen Trocknung unterworfen werden, danach der Ätzvorgang erfolgt und als letzte Arbeitsfolge die Widerstands- und/oder Isolierschichten eine volle thermische Aushärtung (Polymerisation) erfahren.

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4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß an Lötpunkten der Leiterbahnen anstelle des ätzfesten, elektrisch leitenden Lackes ein ätzfester, leicht löslicher Ätzlack in einem zusätzlichen Schritt auf die kupferkaschierte Grundplatte aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur Herstellung von Mehrlagen-Leiterplatten, bei dem an Kreuzungsstellen der Leiterbahnen nach dem Herstellen einer ersten Leiterbahnschicht ein Isolierlack aufgebracht wird und anschließend im Bereich des Isolierlackes ein elektrisch leitender Lack in Form von Leiterbahnbrücken aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ätzfeste, elektrisch leitende Lack in Form aller Leiterbahnen mit Ausnahme der Kreuzungsstellen aufgebracht wird.
6. Leiterplatte mit einer Grundplatte und einer darüberlxegenden Kupferschicht in Form von Leiterbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß über den Leiterbahnen aus Kupfer ein elektrisch leitender Lack aufgebracht ist.

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