DE3017320C2 - Verfahren zur Herstellung einer Durchkontaktierung zwischen Metallschichten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Durchkontaktierung zwischen Melallschichten, die auf den gegenüberliegenden Flächen einer biegsamen isolierenden Folie aufgebracht sind und sich wenigstens teilweise überlappen, bei dem die Metallschichten und die isolierende Folie im Bereich der Überlappung von einer Folienseite her durchbrochen werden, bei dem so ein Folienlappen gebildet wird, bei dem dieser Folienlappen stellenweise bis zur gegenüberliegenden Seite der Folie hindurchgedrückt und mit der dort befindlichen Metallschicht elektrisch leitend verbunden wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 21 07 591 bekannt. Dort wird der Folienlappen durch einen Stempel mit einer Schneidkante ausgestanzt, wobei die Schneidkante gegen eine entsprechende Matrix drückt. Die elektrisch leitende Verbindung erfolgt durch Löten.

Dieses Verfahren ist jedoch einerseits aufwendig, da ein präzises Trenn-Biege-Werkzeug benötigt wird, welches den Lappen abtrennt und durch die Folie hindurchbiegt. Für Strukturen mit geringen Leiterbahnabständen ist außerdem bei diesem Verfahren nachteilig, daß der Ort der Durchkontaktierung nicht durch die Folie, sondern durch die Lage des Stempels bestimmt ist. Ein geringes Verziehen der Folie kann demgemäß ein Durchkontaktieren der Folie an einer nicht gewünschten Stelle zur Folge haben. Diese Gefahr wird um so größer, je größer die Folienschaltung ist und je kleiner bzw. dichter gepackt die Strukturen auf der Folie sind.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht in der Angabe eines Verfahrens zur Durchkontaktierung, welches auch für sehr kleine Leiterbahnabstände, kleine Strukturen und große Abmessungen von Folienschaltungen geeignet ist, und in einer Verkleinerung des apparativen Aufwandes.

Diese· Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß als isolierende Folie eine dünne Kunststoffolie verwendet wird, welche eine geringe Scherfestigkeit aufweist, daß als Begrenzung des zu bildenden Lappens in den beiden einander gegenüberliegenden Metallschichten metallfreie Streifen erzeugt werden, daß der Lappen durch einen Stempel durch die Folie hindurchgedrückt wird, daß der Stempel einen deutlich kleineren Querschnitt aufweist, als der durchzudrückende Lappen und daß die Kunststoffolie durch die vorher auf dem Lappen angebrachten Begrenzungen der Metallschichten abgeschert wird.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Lage des Lappens durch die vorher angebrachten metallfreien Streifen bestimmt ist. Ein nachträgliches Verziehen der Folie hat keinen Einfluß mehr auf die Lage des Lappens, vielmehr genügt es, daß der Stempel irgendwo im Bereich des Lappens ansetzt.

Ein Verziehen der Schaltung kann insbesondere bei der Verwendung dünner Kunststoffolien als isolierende Folien leicht entstehen, nachdem in den Metallschichten die erforderlichen Muster angebracht, z. B. eingeätzt sind. Dann wirken nämlich die Metallschichten nicht mehr als Versteifung für die Schaltung. Vor dem Ätzen können die Begrenzungen der Lappen in einer genau

definierten Lage zu den Leiterbahnen angebracht werden. Nach dem Ätzen darf die gegenseitige Lage der Leiterbahnen verändert werden, solange nur der Stempel im Bereich des Lappens ansetzt

Beim erfindungsgemäßen Verfahrer hat diese Änderung der Lage der Leiterbahnen keinen Einfluß auf die Lage der Durchkontaktierungen zu den Leiterbahnen. Dieser Vorteil tritt insbesondere bei dünnen Kunststofffolien in Erscheinung, da diese sich besonders leicht verziehen. Außerdem ist die Form der Lappen beim erfindungsgemäßen Verfahren beliebig wählbar, der Gestaltung der metallfreien Streifen sind keine Grenzen gesetzt. Insbesondere sind dreiecksförmige, halbkreisförmige, rechteckförmige Lappen vorteilhaft

Ein weiterer Vorteil gegenüber den gestanzten Lappen gemäß dem Stand der Technik besteht darin, daß an den Schnittkanten gemäß der Erfindung keine Spananhäufungen entstehen können, welche eine Bruchgefahr zur Folge haben würden. Außerdem ist der Biegeradius nicht durch vorgegebene Kanten, sondern durch die Eigenschaften der Folie bestimmt Dadurch ist die Gefahr des Brechens der Metallschichten entlang der entstehenden Biegekante relativ gering.

Vorteilhaft wird als Kunststoffolie eine Fluoräthylenpropylenfolie von 10 μίτι bis 20 μπι Dicke eingesetzt, wenn die Metallschichten aus 35 μΐη starkem Kupfer bestehen. Bei dieser Kombination ist ein einwandfreies Abscheren der Kunststoffolie durch die Metallschichten gewährleistet. Besonders eignet sich eine Fluoräthylenpropylenfolie in der handelsüblichen Dicke von 13 μΐη. Fluoräthylenpropylen erfordert eine relativ geringe Scherkraft.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß entlang der Begrenzung der Lappen vor dem Hindurchdrücken Durchbrüche angebracht werden. Damit wird ein besonders sicheres Abscheren der Kunststoffolie gewährleistet. Das Herstellen der Durchbrüche kann beispielsweise vor dem Ätzen der Folie erfolgen, da in diesem Zustand die Metallschichten ein Verziehen der Folie noch verhindern, so daß mit hoher Genauigkeit gearbeitet werden kann. Die Durchbrüche werden dabei vorteilhaft eingestanzt.

Um ein Einreißen der Metallschichten im Bereich der Biegekante zu verhindern, werden die metallfreien Streifen an ihren Enden mit Verbreiterungen versehen, welche keine Ecken oder Kanten zeigen. Dadurch sind Kerbwirkungen im Bereich der Biegekante vermieden. Für dicke Metallfolien und enge Biegeradien ist es darüber hinaus vorteilhaft, daß entlang der vorgesehenen Biegekanten in der Metallschicht, die bei der Biegung innen zu liegen kommt, Ausnehmungen angebracht werden. Dadurch wird die außen liegende Metallschicht weniger stark auf Dehnung beansprucht und reißt auch bei einem kleinen Krümmungsradius nicht ein.

Beim Löten der Schaltung, insbesondere beim Tauchlöten oder Schwallöten, erfolgt die Kontaktierung hauptsächlich im Bereich des Durchtrittes des Lappens durch die Folie. Der Folienlappen steht dabei vorteilhaft soweit über die Folie vor, daß er eine öffnung bildet, durch die das Lötzinn auf die der Folie zugewendete Seite des Lappens fließen kann. Dabei wird die Kontaktierungszone in die Nähe der Biegekante des Lappens verlegt. Es ist daher vorteilnaft, daß gerade in diesem Bereich die zu kontaktierenden Metallflächen eng aneinander liegen und daß die Kunststoffolie in diesem Bereich besonders sauber durchtrennt ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die Begrenzungslinie der beim Hindurchdrücken mit dem Stempel in Berührung stehenden Metallschicht eines Lappens zumindest teilweise um die Breite des gegenüberliegenden metallfreien Streifens über die Begrenzungslinie der gegenüberliegenden Metallschicht hervorragt Dabei ragt die Begrenzungslinie insbesondere in dem hauptsächlich zur Kontaktierung dienenden Teil des Lappens hervor. Hierzu eignet sich insbesondere eine sichelförmige Begrenzungslinie des Lappens. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Kunststoffolie sehr exakt abgeschert wird, so daß zumindest an den Kontaktierungsstellen keine Reste von Kunststoff vorhanden sind. Dadurch ergeben sich besonders glatte und sichere Lötstellen. Dadurch ist außerdem die Breite der metallfreien Streifen ohne Einfluß auf die Güte der Kanten der abgescherten Folie.

Vorteilhaft werden die metallfreien Streifen durch Ätzen erzeugt. Zumindest eins Metallschicht kann nach dem Ätzen und vor dem Hindurchdrücken der Lappen vollständig mit Lotmetall beschichtet werden. Das Lotmetall benetzt den Ätzspalt zwischen dem Lappen und der angrenzenden Metallschicht nicht. Der Spalt wird auch nicht übel brückt, wenn ein übliches Verfahren zur Beschichtung mit Lotmetall, insbesondere ein Verzinnen im Schwallbadverfahren angewendet wird. Dies gilt auch für relativ kleine Abmessungen der Durchkontaktierungen, wie sie in heutigen Folienschaltungen notwendig sind.
Als Stempel, welcher die Lappen hindurchdrückt, können bei entsprechend stabiler Ausbildung der geätzten Struktur auch Teile von Bauelementen verwendet werden, die dann in der Schaltung verbleiben können. Vorteilhaft werden hierzu die Anschlußdrähte der einzusetzenden Bauelemente verwendet. Aber auch größere Teile von Bauelementen, insbesondere die Schenkel eines Ferritkernes, können als Stempel die:ien. Im letzteren FaI! ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Begrenzung des Lappens schräg zur anliegenden Begrenzung des Ferritkernes verläuft und wenn die anliegende Begrenzung des Ferritkernes metallisiert ist. Der schräge Verlauf des Lappens ermöglicht die Kontaktierung der Metallschicht auf dem Ferritkern auch bei den relativ großen Schwankungen der Abmessungen, die einem Ferritkern grundsätzlich anhaften. Durch den schrägen Verlauf der Kante des Lappens liegt nämlich mit Sicherheit ein Teil der Kante an der Metallisierung an, während weitere Bereiche des Lappens über den metallisierten Teil hinausragen können. Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Ausführungsform aus, wenn ein Ε-Kern durch die Schaltung nur um einen kleinen Betrag hindurchgedrückt wird, während von der anderen Seite ein /-Kern aufgebracht wird, welcher den magnetischen Kreis schließt und nicht metallisiert ist. Durch die vorgeschlagene Kontaktierungsmethode können auch große Induktivitäten in einer Folienschaltung untergebracht werden, ohne daß hochfrequente Störungen die Funktion der Schaltung beeinträchtigen. Zum Beispiel können auf diese Weise Richtkoppler für Antennensteckdosen mit integriertem

Übertrager in der Technik der Folienschaltungen realisiert werden. Hierbei dient die Metallisierung des Ferritkernes als Abschirmung gegen hochfrequente Störungen und ist mit Masse verbunden.

Die Erfindung wird nun anhand von vier Figuren ,.äher erläutert. Sie ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Beispiele beschränkt.

Fig. 1 zeigt eine Folienschaltung bei einer erfindungsgemäßen Durchkontaktierung schematisch in

teilweise geschnittener und gebrochener Ansicht.

F i g. 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform mit einem sichelförmigen Lappen.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Kontaktierung einer Metallschicht auf einem Ferritkern.

Eine Folienschaltung 6 enthält eine erste Metallschicht 1, eine Kunststoffolie 2 und eine zweite Metallschicht 3. Die Metallschichten 1 und 3 überlappen einander. Ein Stößel 4 drückt einen Lappen 8 in Pfeilrichtung Pdurch die Folienschaltung hindurch. Der Durchmesser ei des Stößels ist wesentlich kleiner als die Abmessungen D in einer beliebigen Richtung des Lappens 8. Metallfreie Streifen 7 begrenzen jede der Metallschichten eines Lappens 8. Ausnehmungen 5 im Bereich der Biegekanten des Lappens 8. welche in der stärker abgebogenen Metallschicht angebracht sind, verhindern eine Überdehnung und ein Brechen der weniger stark gebogenen Metallschicht 1. Verbreiterungen 9 an den Enden der metallfreien Streifen 7 verhindern ein Einreißen der Metallschichten I und 3 im Bereich der Biegekante. Die Verbreiterungen 9 haben keine Kanten und weisen vorteilhaft die Form eines Kreisbogens auf.

Gemäß Fig. 2 bildet die Ausnehmung 7 der untenliegenden Metallschicht 1 eine breitere Sichel als die Ausnehmung 7 der obenliegenden Metallschicht 3, der innere Rand 10 der Ausnehmung in der unteren Metallschicht 1 reicht stellenweise bis zum äußeren Rand der Ausnehmung 7 in der oberen Metallschicht 3. Im Bereich des Scheitels 18 des Lappens 8 reicht die innere Begrenzungslinie des durch die entsprechende Ausnehmung gebildeten unteren metallfreien Streifens 7 jedoch nicht so weit. Dadurch läßt sich der Lappen 8 in dieser Aüsführungsform leicht hindurchdrücken, sein Endbereich wird nur relativ geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt, im Bereich der späteren Kontaktierung wird jedoch die Kunststoffolie durch die aneinander reibenden Metallschichten sauber abgetrennt. Dadurch ergibt sich eine besonders saubere Lötstelle, da das Lot auf die Rückseite des Lappens 8 fließen kann, da in der Nähe der Biegekante kein Luftspalt vorhanden ist und da dadurch zwischen der obenliegenden Metallschicht 3 und der untenliegenden Metallschicht 1 eine einwandfreie Lötung erfolgt.

In F i g. 4 sind Lappen 13 und 14 durch einen £-Kern 11 durch die Folienschaltung 6 hindurchgedrückt. Ein /-Kern 12 schließt den magnetischen Kreis mit dem £-Kern 11. Der £-Kern weist eine schraffiert dargestellte Metallisierung 15 auf. Der Lappen 14 ist dreieckförmig gestaltet und besitzt eine Kante 17, die zu der

ίο metallisierten Fläche des ff-Kerns schräg steht. Diese Kante berührt die Metallisierung in einem Kontaktierungsbereich 16. Der Kontaktierungsbereich 16 befindet sich je nach den Toleranzen des £"-Kerns an verschiedenen Stellen der schrägen Kante 17. So ergibt

Ii sich eine sichere Kontaktierung der Metallisierung 15. Die Kontaktierung erfolgt vorteilhaft durch eine Lötung mittels Schwallbad.

Die von der Metallschicht 3 nach dem Ätzen der Schaltung verbliebenen Metallflächen sind in F i g. 4 schraffiert dargestellt.

Der Lappen 13 ist beidseitig entmetallisiert. Er ist rechteckförmig gestaltet und dient im Gegensatz zum metallisierten Lappen 14 zum Schutz vor unerwünschten Kontakten mit der Metallisierung des Kernes.

Die Biegekante bildet sich stets zwischen den Enden der metallfreien Streifen aus, so daß spezielle Biegeeinrichtungen nicht erforderlich sind. Sollen sehr dünne Kunststoffolien verwendet werden, so ist eine Verstärkung z. B. aus Polyphenylen-Sulfid der fertig geätzten und durchkontaktierten Folie zweckmäßig. An diese Verstärkung kann auch der Magnetkern angeklebt sein. Dies erfolgt vorzugsweise am Rand der Schaltung.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Bildung einer Antennensteckdose mit integriertem Übertrager-Richtkoppler verwendet werden. Hierzu wird beispielsweise ein £-Kern als Stempel verwendet um die entsprechenden Lappen durch die Schaltung hindurchzudrücken. Dieser £-Kern kann zumindest auf einem Schenkel eine Metallisierung aufweisen, wobei diese Metallisierung durch die Lappen kontaktiert wird, und die Lappen selbst werden mit Masse verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hersteilung einer Durchkontaktierung zwischen Metallschichten, die auf den gegenüberliegenden Flächen einer biegsamen isolierenden Folie aufgebracht sind und sich wenigstens teilweise überlappen, bei dem die Metallschicht und die isolierende Folie im Bereich der Überlappung von einer Folienseite her durchbrochen werden und bei dem so ein Folienlappen gebildet wird, bei dem dieser Folienlappen durch einen Stempel stellenweise bis zur gegenüberliegenden Seite der Folie hindurchgedrückt und mit der dort befindlichen Metallschicht elektrisch leitend verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Foüe eine dünne Kunststoffolie (2) verwendet wird, welche eine geringe Scherfestigkeit aufweist, daß als Begrenzung des zu bildenden Lappens (8) in den beiden einander gegenüberliegenden Metallschichten (1, 3) metallfreie Streifen (7) erzeugt werden, daß der Lappen (8) durch einen Stempel (4) durch die Folie (1—3) hindurchgedrückt wird, daß dieser Stempel (4) einen deutlich kleineren Querschnitt aufweist, als der durchzudrückende Lappen (8) und daß die Kunststoffolie (2) durch die vorher auf dem Lappen (8) angebrachten Begrenzungen der Metallschichten (1,3) abgeschert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie aus einer Fluoräthylenpropylenfolie von 10 μιη bis 20 μιη Dicke besteht und daß die Metallschichten aus 35 μιτι starkem Kupfer bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Begrenzung der Lappen vor dem Hindurchdrücken Durchbrüche angebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallfreien Streifen an ihren Enden mit Verbreiterungen versehen werden, welche keine Ecken oder Kanten zeigen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der vorgesehenen Biegekanten in der Metallschicht, die bei der Biegung innen zu liegen kommt, Ausnehmungen angebracht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungslinie der beim Hindurchdrücken mit dem Stempel in Berührung stehenden Metallschicht eines Lappens zumindest teilweise um die Breite des gegenüberliegenden metallfreien Streifens über die Begrenzungslinie der gegenüberliegenden Metallschicht hinausragend erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallfreien Streifen durch Ätzen erzeugt werden und daß zumindest eine Metallschicht nach dem Ätzen und vor dem Hindurchdrücken der Lappen vollständig mit Lotmctall beschichtet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Stempel ein Teil eines in die Schaltung einzusetzenden Bauelements dient und daß dieses nach dem Eindrücken in der Schaltung verbleibt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Stempel ein Schenkel eines Ferritkernes dient, daß zumindest eine Begrenzung des Lappens schräg zur anliegenden Begrenzung des Ferritkernes verläuft und daß die anliegende Begrenzung des Ferritkernes metallisiert ist