DE3020196C2

DE3020196C2 - Mehrebenen-Leiterplatte und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE3020196C2
Application number: DE3020196A
Authority: DE
Inventors: Günter 4174 Issum Kisters
Original assignee: Ruwel-Werke Spezialfabrik fur Leiterplatten 4170 Geldern De GmbH
Current assignee: Ruwel-Werke Spezialfabrik fur Leiterplatten 4170 Geldern De GmbH
Priority date: 1980-05-28
Filing date: 1980-05-28
Publication date: 1982-05-06
Also published as: SE454126B; CH657004A5; US4438560A; DK151680B; GB2080042A; NL8102453A; DE3020196A1; IT1142526B; JPS5855679B2; FR2483729B1; CA1170781A; SE8103311L; IL62974A0; JPS5731199A; FR2483729A1; IT8148559A0; DK232781A; IL62974A; GB2080042B; ATA239381A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Mehrebenen-Schaltungen nach Art gedruckter Leiterplatten und danach hergestellte Leiterplatten.

Mehrebenen-Leiterplatten mit Leiterzügen auf zwei 5 .oder mehr Ebenen stellen ein in der Elektronik allgemein verwendetes Bauelement dar. Zur Herstellung derartiger Leiterplatten ist es nach dem Stand der Technik zunächst erforderlich, aufgrund der vom Geräteentwickler ausgearbeiteten Schaltungsunterlagen Zeichnungsunterlagen herzustellen, die den Verlauf der Leiterzüge, also das Leiterzugmuster, der einzelnen Leiterzugebenen darstellen. Anhand dieser Unterlagen wird sodann, üblicherweise im Sieb- oder Photodruck, das Leiterzugmuster auf das Trägermaterial übertragen, um anschließend die Leiterzüge in bekannter Weise, beispielsweise durch die üblichen Verfahrensschritte des Galvanisieren und Ätzens, aufzubauen. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Leiterzüge im sogenannten Additiv-Verfahren herzustellen.

Handelt es sich um Schaltungen mit mehr als zwei Ebenen, so werden zunächst die einzelnen Leiterzugmuster auf ihrer Dicke entsprechend dimensionierten Trägerfolien, im folgenden auch »prepreg« genannt, hergestellt. Die einzelnen Lagen werden sodann durch einen Heißpreßvorgang in Registrierung zu einer Einheit verbunden. Anschließend werden an den Stellen, die für die Verbindung zwischen Leiterzügen der verschiedenen Ebenen und/oder für die Verbindung mit der Außenwelt bestimmt sind, Bohrungen hergestellt, deren Wandungen in bekannter Weise mit einem Metallbelag versehen werden. Entsprechend dem Bestückungsplan angeordnete, derartige Bohrungen dienen auch dem Anschluß der Verbindungsdrähte von Bauelementen und werden im folgenden in der Rege! als »Bestückungs-Bohrungen« bezeichnet

Die Herstellung von Vielebenen-Schaltungen nach bekannten Verfahren ist damit ein relativ sehr komplizierter Vorgang. Hierzu werden zunächst anhand der elektrischen Schaltung, unter Berücksichtigung des vorgesehenen Bauelement-Bestückungsplanes, Zeichnungsunterlagen für jede der einzelnen Leiterzugmusterebenen angefertigt. Diese »Entflechtungsarbeit« stellt selbst unter Zuhilfenahme moderner Rechenanlagen und dafür geschaffener Programme, eine außerordentlich zeitaufwendige Vorarbeit dar; trotz Einsatz dieser sogenannten Rechner-unterstützten Entwurfskonzepte ergibt sich in der Regel die Notwendigkeit um eine unerwünscht hohe Leiterebenenzahl zu vermeiden, eine Anzahl von Leiterzügen auf den einzelnen Ebenen von Hand unterzubringen.

Anhand dieser Zeichnungsunterlagen werden, zumeist im Photodruc^ die Leiterzu^niustcr nuf kuⁿferkeschierte Trägerfolien, sogenannte »prepregs«, aufgebracht und die Leiterzüge selbst üblicherweise durch Ätzea ausgebildet Sodann werden die einzelnen, aus den prepregs mit den aufgebrachten Leiterzügen bestehenden Lagen unter Verwendung von Registrierhilfsmitteln zu einem Paket geschichtet und zu einer einheitlichen Vielebenenplatte verpreßt Anschließend werden die Bestückungs- und Verbindungsbohrungen hergestellt die dazu dienen sollen, Leiterzüge in verschiedenen Ebenen miteinander und mit der Außenwelt zu verbinden, wobei diese elektrische und mechanische Verbindung durch Metallisieren der Lochwandungen erzielt wird.

Die Entflechtungsarbeit und, insbesondere bei Mehrebenen-Schaltungen, die Herstellung der einzelnen Lagen, die zu einem Paket verpreßt werden, ist sehr zeitaufwendig und kostspielig. Da es sich bei den elektronischen Einrichtungen, für die komplizierte Zwei-, und insbesondere Vielebenen-Schaltungen verwendet werden, grundsätzlich um solche komplexer Natur handelt, ergeben sich zwangsläufig und praktisch unvermeidbar Schaltungsänderungen während der Entwicklung des betreffenden Gerätes. Solche Änderungen können zum Teil zunächst durch die Zerstörung unerwünschter Leiterzüge durch Trennbohrungen bzw. durch äußerliches Anbringen von Verbindungen aus Schaltdraht improvisiert werden. Um jedoch zu einer Lösung zu gelangen, die ohne derartige Improvisation oder zumindest weitgehend ohne eine solche auskommt und daher für die Normalproduktion geeignet ist, muß zunächst das veränderte Schaltbild in einer neuen Probeseric mit entsprechend abgeänderten Leiterplatten getestet werden. Hierzu ist es unumgänglich, zunächst entsprechende, abgeänderte Zeichnungsunterlagen anzufertigen, mit diesen prepregs mit den entsprechenden Leiterzugmustern zu produzieren, daraus durch Verpressen das Laminat herzustellen, dieses mit dem Bohrmuster zu versehen und den Verfahrensschritten zum Metallisieren der Lochwandungen zu unterziehen.

Abgesehen von den recht beträchtlichen Kosten sowohl für die erste Musteranfertigung als auch für jede Änderung bedingt diese herkömmliche Vielebenen-Leiterplatten-Herstellung mit ihrem sehr beträchlichen Zeitaufwand vom Schaltungsentwurf bzw. von der Schaltungsänderung bis zur fertigen Vielebenen-Leiterplatte eine dem Gang der Entwicklungsarbeiten abträgliche und außerordentlich kostspielige Verzögerung auf dem Weg zur Fertigung des betreffenden Gerätes.

Es ist auch bereits bekannt, durch Einsatz anderer als der gedruckten Leiterplatten-Techniken zu einer geeigneten Lösung zu kommen. So wurden beispielsweise Verbindungsnetzwerke wie WIREWRAP<^R™> bzw. STITCH WIRE(^R™> für derartige Zwecke vorgeschlagen. Diese Techniken haben für bestimmte Anwendungsgebiete ihren Markt gefunden, sie sind jedoch nicht geeignet die hier vorliegende Aufgabenstellung zu lösen. Die erstere Technik führt zu raumbedarfsmäßig sowie auch im Bezug auf das elektrische Verhalten im Vergleich zu Leiterplatten nach Art gedruckter Schaltungen völlig anderen Verbindungsnetzwerken; ähnliches gilt für die zweitgenannte Technik, die zudem noch durch sehr hohe Kosten und Begrenzung bezüglich der erzielbaren Leiterzugdichte benachteiligt ist Die unter der Bezeichnung MULTIWIRE(^R™) bekanntgewordene Technik, hei der das Leiterzugnetzwerk aus isoliertem Schaltdraht besteht hat sich gleichfalls für bestimmte Zwecke einführen können, wobei ihr Anwendungsgebiet sich mit demjenigen für Mehrebenen-Schaltungen mit vielen Leiterzugebenen überschneidet Da im Vergleich zu Vielebenen-Schaltungen nach Art gedruckter Leiterplatten das MULTIWIRE-Verfahren den Weg vom Schaltungsdiagramm zur Leiterplatte ohne Umweg über Zeichnungsunterlagen der Leiterzugbilder eröffnet ermöglicht dieses Verfahren bereits eine Beschleunigung der Herstellung von Prototypen oder bei der Berücksichtigung von Änderungen. Da jedoch auch beim MULTIWIRE-Verfahren noch für jede elektrische Schaltung zur Herstellung des Drahtverlegeplanes die Rechner-unterstützte Unterlagenaufbereitung der Schaltungsunterlagen für die Leitermusterherstellung

erforderlich bleibt, stellt auch dieses Verfahren keine Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabenstellung dar.

Es ist auch bereits bekannt, die Entflechtungs- und Herstell-Arbeitsschritte für Vielebenen-Leiterplatten durch Auftrennen in Ebenen mit Leiterzugstücken in der X- und in der K-Achse zu vereinfachen. Die relativ geringe, damit erzieibare Leiterdichte pro Flächeneinheit und andere Beschränkungen haben die praktische Verwertung jedoch unmöglich gemacht.

In der DE-OS 26 27 297 sind ebenfalls Mehrschicht-Schaltungen beschrieben, in denen die stromleitenden Ebenen entsprechend einem Schema angeordnet sind, welches es ermöglicht, daß die effektiven charakteristischen Impedanzen näher an das Gleichgewicht herangebracht werden.

in der DE-OS 26 29 303 ist eine Mehrschicht-Schaltung beschrieben, die aus inneren und äußeren Schichten besteht, wobei die inneren Schichten Universalschichten sind, während die äußeren Schichten individuelle Leitungsmuster aufweisen. Die DE-OS 29 29 050, 29 29 051 und 29 29 052 bedienen sich eines vorgefertigten, mehrschichtigen Basismaterials, das eine Anzahl gegeneinander, entsprechend einem Raster verschobener Flächengitter aufweist, die durch Isolierstoffschichten voneinander getrennt und mit parallelen, elektrisch leitenden Stegen versehet! sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Herstellung von Mehrebenen-Leiterplatten aus vorfabrizierten, lagerfähigen Einheitstafeln ohne die Notwendigkeit der Anfertigung von spezifischen und für verschiedene Vielebenen-Schaltungen unterschiedlichen Leiterzug-Zeichnungsunterlagen zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 9 angegebene Erfindung gelöst.

Das Verfahren nach der Erfindung bedient sich vorgefertigter Einheiten, die für alle danach hergestellten Leiterplatten benutzt werden. Je nach der Komplexität der herzustellenden Mehrebenen-Schaltung wird eines oder mehrere der Halbfabrikat-Einheiten, im folgenden auch als »Multicircuits-Einheit« bezeichnet, benutzt, wobei im letzteren Fall die Einheiten zu einer Leiterplatte verpreßt werden. In einfacher Weise wird die endgültig gewünschte Dicke der Leiterplatte von beispielsweise den normierten 1,5 mm durch Mitverpressen von entsprechenden prepregs erreicht, da es möglich ist, die Leiterzugebenen selbst aus entsprechend dünnem Material herzustellen.

Da es sich bei den Multicircuits-Einheiten um lagerfähige Halbfabrikate handelt, können diese in wirtschaftlicher Weise in den entsprechenden Stückzahlen hergestellt und bei Bedarf vom Lager abgerufen werden.

Das individuelle Leiterzugmuster der gewünschten Mehrebenen-Schaltung, also die Persönlichkeit dieser Schaltung, wird lediglich durch das Anbringen von Lochmustern erzielt, deren eines im fertigen Produkt metallisierte Lochwandungen aufweist, während das andere frei von solchen Lochwandmetallisierungen ist

Abgesehen von der einmaligen Herstellung der erfindungsgemäßen Zeichnungsunterlagen für die Lagen der Multicircuits-Einheiten und das Herstellen dieser Einheiten als Lagerhalbfabrikat, entfallen beim erfindungsgemäßen Verfahren aDe Arbeiten bezüglich der Anfertigung von Zeichnungsunterlagen ebenso wie die Herstellung von individuellen Bnzel-Lagen zum Aufbau einer Vielebenen-Schaltung. Damit entfallen praktisch alle wesentlichen, zeit- und lohnintensiven Verfahrensschritte, wie sie aus der konventionellen Mehrebenen-Herstelltechnik bekannt sind. Änderungen der elektrischen Schaltung oder des Bauelemente-Bestückungsplanes können beim erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher, kosten- und zeitsparender Weise berücksichtigt werden. Hierzu wird von den gleichen, vorgefertigten Multicircuits-Einheiten ausgegangen, wobei lediglich die Bohrprogramme für zu metallisierende bzw. nicht zu metallisierende Löcher entsprechend abgeändert werden müssen. Das Fertigprodukt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entspricht in allen wesentlichen Punkten üblichen Leiterplatten nach Art gedruckter Schaltungen. Verfahren und Endprodukt eignen sich für die Anfertigung von Prototypen während der Entwicklungsarbeit ebenso wie für die Serienfertigung. Funktionsmäßig entsprechen die erfindungsgemäßen Leiterplatten in ihrem Raumbedarf, ihrem grundsätzlichen Aufbau und ihren elektrischen Eigenschaften weitgehend oder vollständig üblichen Mehrebenen-Schaltungen.

Die erfindungsgemäßen Leiterplatten, Multicircuits-Schaltungen genannt, bestehen aus einer oder mehreren Multicircuits-Einheiten bzw. enthalten eine oder mehrere solcher Einheiten. Jede Einheit besteht aus vier Leiterzugmuster tragenden Ebenen. Zwei der Ebenen sind mit erfindungsgemäß ausgebildeten, identischen Mustern von »Verbindungsflächen« ausgestattet. Die Verbindungsflächen sind jeweils in zueinander parallelen Reihen angeordnet, deren Abstand dem 40fachen

so des gewählten Einheitsrasterabstandes entspricht; die Mittelpunkte der Verbindungsflächen in jeder Reihe sind gleichfalls im 40fachen Abstand des gewählten Einheitsrasters angeordnet.

Die beiden, einer Einheit zugeordneten Leiterzugebenen mit Verbindungsflächen-Mustern werden derart zueinander verschoben übereinander angeordnet, daß ihre Mittelpunkte in der X- bzw. in der V-Richtung jeweils in Reihen angeordnet sind, die in den beiden Ebenen um jeweils den 20fachen Rasterabstand gegeneinander verschoben sind. Damit ergibt sich, daß bei der nachfolgend näher beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Verbindungsflächen jeweils die peripheren Anschlußpunkte von in der einen Ebene angeordneten Verbindungsflächen und jene der versetzt angeordneten Verbindungsflächen der anderen Ebene, vom Lagenmaterial aus Isolierstoff getrennt, übereinander und damit, in der Aufsicht senkrecht zur Fläche der Ebenen, deckend angeordnet sind.
Jede Verbindungsfläche ist erfindungsgemäß derart beschaffen, daß eine Anzahl von Verbindungspositionen sowie Trennpositionen in geometrisch bestimmter Weise im Bezug auf den Mittelpunkt einer zentralen, nachfolgend auch Bestückungs-Position genannten, Position angeordnet sind. Legt man in den Mittelpunkt der Bestückungsposition den Ursprung eines Koordinatenkreuzes, so ergibt sich folgende erfindungsgemäße Anordnung der obenerwähnten Positionen:

Die auf der .Y-Achse angeordneten Verbindungspositionen befinden sich im Abstand von —8R und

w +12/? von der Bestückungsposition, wobei mit R der gewählte Einheitsrasterabstand bezeichnet ist In analoger Weise befinden sich die beiden auf der i^Achse angeordneten Verbindungspositionen im Abstand von +8R und — 12Ä, jeweils gerechnet vom Mittelpunkt der zentralen oder Bestückungsposition.

Je eine weitere Verbindungsposition ist auf einer unter 45° durch jenen Mittelpunkt gezogenen

Achse angeordnet und besitzt die Koordinaten -6/?, -6/?bzw. +6R, +6R.
Jeweils auf der X- und der V-Achse ist weiterhin eine Position vorgesehen, die als Ort für das Anbringen von Unterbrechungen bestimmt ist. Nachfolgend wird der Mittelpunkt dort anzubringender Unterbrechungsbohrungen oder -lochungen als Unterbrechungs-Position bezeichnet.
Die auf der -Y-Achse befindliche Unterbrechungs-Position hat vom Koordinaten-Ursprung die Entfernung +7R, und die auf der V-Achse angeordnete den Abstand — TR.
Es soll vermerkt werden, daß die spiegelbildliche Anordnung aller Verbindungs- sowie Unterbrechungs-Positionen in gleicher Weise benutzt werden kann.

Die von der Orten der Verbindungspositionen grundsätzlich bestimmten Verbmdungsflächen werden erfindungsgemäß vorteilhaft derart ausgestaltet, daß jeweils beim Anbringen von in ihrer Wirkungsweise nachfolgend näher beschriebenen »Verbindungsbohrungen« eines gewählten Durchmessers an der Peripherie der Verbindungsflächen ein zum Mittelpunkt der jeweiligen Verbindungsbohrung konzentrischer Ring gewünschter Breite verbleibt, der beispielsweise einem Einheitsraster-Abstand entspricht.

Jede Multicircuits-Einheit besteht weiterhin aus je einer Ebene mit zueinander und zur -Y-Achse parallel angeordneten Leiterzügen und einer solchen mit zueinander und zur K-Achse parallel angeordneten Leiterzügen. Die einzelnen, zueinander parallel angeordneten Leiterzüge weisen einen Abstand auf, der zwischen benachbarten Leiterzügen dem 20fachen Einheitsraster-Abstand entspricht Die Leiterbreite ist derart gewählt, daß beim Anbringen einer einen solchen Leiter durchsetzenden Verbindungsbohrung ein ausreichender seitlicher Randbezirk verbleibt Beispielsweise hat sich eine Leiterzugbreite von 4 R bewährt, wenn man als Lochdurchmesser für Bohrungen in Verbindungspositio'nen und Unterbrechungspositionen beispielsweise 3,5 Einheitsraster und für solche in Bestückungspositionen von 7,58 wählt

Die Leiterzugebene mit Leiterzügen in der X-Achse wird, im Bezug auf die Leiterzugebene(n) mit Verbindungsflächen derart angeordnet, daß die Mittellinien der Leiterzüge mit den Linien deckungsgleich verlaufen, die durch den Mittelpunkt der Verbindungspositionen jener Verbindungsflächen mit den Koordinaten 6R, -6R — bezogen auf die Bestückungs-Positions-Mittelpunkte als Koordinaten-Ursprung — gezogen gedacht ist.

Vorteilhafterweise wird in den parallelen Leiterzügen an jenen Stellen, die in der Multicircuits-Einheit den Unterbrechungs-Positionen entsprechen, die Leiterzugbreite verringert, am so die zuverlässige Unterbrechung zu erleichtern. Die Verengung des Leiterzuges im Bereich der Unterbrechungs-Positionen der Verbindungsflächen mit den Koordinaten -TR, O wird so bemessen, daß die Mittellinie des verengten Leiterzuges durch die Mittelpunkte dieser Unterbrechungs-Positionen verläuft Im oben angeführten Beispiel würde dies eine Halbierung der ursprünglichen Leiterzugbreite bedeuten (2 R).

Die mit Leiterzügen parallel zur y-Achse versehene Ebene wird so über dem Paket aus den beiden Ebenen mit Verbindungsflächen und der Ebene mit den Leiterzügen in der X-Achse angeordnet, daß die Mittellinie eines jeden Leiterzuges parallel zur Y-Achse mit dem Mittelpunkt der zugeordneten Bestückungs-Positionen der Verbindungsflächen durch den Mittelpunkt der Verbindungs-Positionen mit den Koordinaten 4-6/?, + 6/? verläuft. Auch die Leiterzüge dieser Ebene weisen zweckmäßig die den Leiterzügen in der X-Achsen-Ebene analogen Verengungen im Bereich der zugeordneten Unterbrechungs-Positionen auf. Diese Unterbrechungs-Positionen entsprechen den Koordinaten TR, O auf den Ebenen mit Verbindungsflächen und jeweils im Bezug auf den Mittelpunkt der Bestückungs-Positionen der Verbindungsflächen. Die Verengungen sind jeweils in einem durch die Unterbrechungs-Positionen definierten Abstand von 20/? voneinander getrennt angeordnet.

Das aus den in der beschriebenen Weise angeordneten zwei Lagen mit die Verbindungsflächen tragenden und einer Lage mit Leitern in der X- und einer solchen mit Leitern in der V-Achse tragenden Ebenen bestehende Paket wird in der für Mehrebenen-Leiterplatten bekannten Weise in einem Heißpreßvorgang zur Multicircuits-Einheit verpreßt.

Die Multicircuits-Einheiten stellen lagerfähige Halbfabrikate dar, die in wirtschaftlich geeigneten Mengen im Vorrat hergestellt werden können.

Die für den jeweiligen Anwendungszweck gewünschten Leiterzüge, und damit eine bestimmte Leiterplatte mit dem gewünschten Leiterzugmuster, erfolgt durch Anbringen von Verbindungs- bzw. Unterbrechungsbohrungen an den dafür vorbestimmten, und für das gewünschte Leiterzugmuster erforderlichen, Verbindungs- bzw. Unterbrechungs-Positionen. Hierbei wird, wie nachfolgend noch beschrieben, die Verbindung zwischen Leiterzugteilen in verschiedenen Ebenen in bekannter Weise durch Lochwandmetallisierung hergestellt. Gleichzeitig mit dem Anbringen des Metallbelages auf den Wandungen der Bohrungen in Verbindungs-Positionen werden auch die Wandungen der in Bestückungspositionen angebrachten, zum Anschluß von Bauteilen oder/und zum Verbinden von Leiterzügen dienenden Bestückungsbohrungen metallisiert

Wird eine höhere Leiterdichte pro Flächeneinheit der fertigen Leiterplatte gewünscht, so werden zwei oder mehrere Multicircuits-Einheiten verwendet Hierbei werden in der Regel zunächst die jeder Einheil zugeordneten Verbindungs- bzw. Unterbrechungsbohrungen angefertigt und, wie zuvor beschrieben, fertiggestellt Dann werden die Multicircuits-Einheiten unter Zwischenlegen von prepregs in aus der Leiterplatten-Technik bekannter Weise zu einer Einheit verpreßt Die Verbindung zwischen Leiterzügen aus verschiedenen Einheiten erfolgt durch lochwandmetallisierte Bohrungen in dafür vorgesehenen Bestückungspositionen. Soll eine Bestückungs-Position nicht zur Verbindung zwischen Leitern in verschiedenen Einheiten und/oder zum Anschluß von Bauteilen dienen, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die betreffende Position vor dem Verpressen der Einheiten mit einer Bohrung zu versehen, die sich dann, während des Verpreßvorgangs, mit Harz füllt wodurch eine zuverlässige Isolierung erreicht wird.

Die Isolierung zwischen den Einheiten erfolgt vermittels der Zwischenlagen aus prepreg oder anderem, geeigneten Isoliermaterial.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat es .sich als vorteilhaft erwiesen, die Ebenen mit Verbindungsflächen jeweils zusätzlich mit kreisförmigen, nicht miteinander in Verbindung stehenden Metallflächen zu versehen. Diese entsprechen in ihrer Anordnung den Bestückungs-Positionen der

Verbindungsflächen aus den beiden Verbindungsflächen-Ebenen in der zuvor beschriebenen, gegeneinander verschobenen Lage. Weiterhin sind die Ebenen jeweils mit kreisförmigen Metallflächen versehen, die analog den Verbindungs-Positionen mit den Koordinaten —6/?, —6/? und +6/?, +6/? der jeweils anderen Ebene entsprechen.

Aus einer oder mehreren Multicircuits-Einheiten bestehende Multicircuits-Leiterplatten können, wie erwähnt, durch Zwischenlegen entsprechender pre- "> pregs auf die vorgegebene Dicke eingestellt werden. Zweckmäßigerweise wird man die prepreg-Lagen der einzelnen, die Multicircuits-Einheit bildenden Ebenen entsprechend dünn wählen, so daß sich beispielsweise für die fertige, aus mehreren Einheiten gebildete i> Multicircuits-Leiterplatte durch Beigabe von prepregs eine Dicke von z. B. 1,5 mm ergibt. '

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden eine oder beide Außenflächen der aus einer oder mehreren Einheiten bestehenden Platte mit Kupferfolie kaschiert bzw. nach anderer, bekannter, Weise mit einer Kupferschicht versehen, die ihrerseits in gleichfalls bekannter Weise zum Aufbau weiterer, spezifischer, Leiterzugmuster dient, etwa solcher, die der Stromversorgung bzw. Abschirmung dienen; ebenso können Anschlußflächen für Oberflächen-montierte Bauteile angebracht werden. Derartige Leiterzugmuster können auch in anderer, bekannter Weise, beispielsweise in der sogenannten Additiv-Technik, hergestellt werden. ,

Im folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.

F i g. 1 ist eine axoliptische, schematische Darstellung einer Multicircuits-Einheit unter Weglassen der Isoliermaterial-Lagen. "55

F i g. 2 ist eine maßstäblich im Einheitsrasterabstand gezeichnete schematische Darstellung der Anordnung der beiden Verbindungsflächen tragenden Ebenen (A, B) und der mit Leiterzügen in der AVAchse versehenen Lage (C) sowie der mit Leiterzügen in der V-Achse w versehenen Lage (D).

Fig. 2A zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Verbindungsfläche 1 sowie eines Leiterzuges in der y-Achse 3 und eines Leiterzuges in der X-Achse 4.

F i g. 3 stellt eine Verbindungsteile mit im Einheitsrasterabstand eingetragenen Positionen für Bestükkungsbohrungen, Verbindungsbohrungen und Unterbrechungsbohrungen dar.

Fig.4 zeigt in schematischer Darstellung die vier Lagen mit ihren Leitermustern, die nach dem Verpres- so sen das als Multicircuits-Einheit bezeichnete Halbfabrikat bilden.

Fig.5 stellt eine Verbindangsflächc dar, bei der sowohl der Umriß als auch die Bohrungspositionen außer der Bestückungsbohrungen spiegelbildlich angeordnet sind.

Die F i g. 6A bis 6D stellen die Leitermuster der vier eine Einheit bildenden Ebenen dar.

Fig.7 zeigt in schematischer Darstellung eine Multicircuits-Einheit

F i g. 8 stellt gleichfalls in schematischer Darstellung eine Einheit dar, bei der jedoch nicht nur die vier Lagen von Fi g. 7 in unterschiedlicher Weise angeordnet sind, sondern die darüber hinaus mit zwei zusätzlichen, für Leiterbilder zur Verfugung stehenden Außenlagen & versehen ist, also sechs Leiterbildebenen besitzt.

Fig..9 ist die schematische Darstellung einer Multicircuits-Leiterplatte aus zwei Einheiten, die entsprechend der F i g. 8 an den Außenflächen weitere Leiterzugebenen besitzt und insgesamt zehn Leiterbildebenen aufweist.

Fig. 10 stellt eine Rastervorlage für die Fertigung entsprechend der Verfahrensschrittfolge auf den Seiten 34 bis 36 dar.

In Fig. 1 ist 1 die einer ersten Ebene angehörige Verbindungsfläche und 2 die einer darunter angeordneten, zweiten Ebene angehörige Verbindungsfläche. Die in der V-Richtung verlaufenden Leiterzüge sind mit 3 und 3', die in der Af-Richtung verlaufenden Leiterzüge mit 4 und 4' bezeichnet. Die Bestückungsbohrungen 1.0 und 1.0' in den Verbindungsflächen 1 und Γ dienen zum Anschluß eines Bauelements 10 mit den Anschlußdrähten 10.1 und 10.2. Die Verbindungsfläche 1 ist mit einer Verbindungsbohrung 1.6 über die Lochwandmetallisierung 8.2 mit der Verbindungsböhrung 2.3 mit der Verbindungsfläche 2 verbunden; diese ist ihrerseits mit der Verbindungsbohrung 2.5 über die Lochwandmetallisierung 8.1 und die den Leiterzug 3 durchsetzende Bohrung 2.5* mit diesem Leiterzug in seinem Abschnitt 3Λ verbunden. Durch Anbringen der Position 2.7 in der Anschlußfläche 2 entsprechenden Unterbrechungsbohrung 2.7* wird Teil 3ßdes Leiterzuges 3 elektrisch vom Teil 3A getrennt.

Die Verbindungsfläche Γ ist mit der Verbindungsbohrung 1.3' über die Lochwandmetallisierung 8.3 und die Verbindungsbohrung 2.6' mit der Verbindungsfläche 2' verbunden, die ihrerseits über die Verbindungsbohrung 2.2', die Lochwandmetallisierung 8.4 und die Verbindungsbohrung 2.2'* mit Abschnitt 4'Z? des Leiterzuges 4' verbunden. Durch die Unterbrechungsbohrung 2.8' wird der Leiterzug 4' in der Position 2.8'* aufgetrennt, so daß sein Teil 4'Λ vom mit der Verbindungsfläche 2' in Verbindung stehenden Teil 4'Z?elektrisch getrennt ist.

In F i g. 2 ist eine Verbindungsfläche 1 mit ihrem Umriß sowie den Positionen für Bestückungs- und Verbindungs- sowie Unterbrechungsbohrungen maßstäblich im Einheitsrasterabstand dargestellt, wobei die Koordinaten im Bezug auf die Bestückungs-Position 1.0 als Koordinaten-Ursprung angegeben sind. Die Verbindungs-Positionen 1.1 mit den Koordinaten O und — 12Ä; 1.3 mit den Koordinaten — SR und O; 1.4 mit den Koordinaten O und 8R; und 1.6 mit den Koordinaten 12/? und O dienen der Verbindung mit Verbindungsflächen in der zweiten Verbindungsflächen-Ebene.

Die Verbindungspositionen 1.2 mit den Koordinaten — 6R, —6/?und 1.5 mit den Koordinaten +6R, +6/?;die Positionen 1.7 mit den Koordinaten 7 R, O und 1.8 mit den Koordinaten O, —TRdienen der Lokalisierung von Trennbohrungen zum Auftrennen von den in der V-Richtung verlaufenden Leiterzügen 3 (F i g. 1 und 2A) sowie solchen, die in der A"-Richtung verlaufen (4 in F i g. 2A bzw. 4' in F i g. 1).

Wird ein Einheitsraster-Abstand von 0,127 mm gewählt, so werden Bestückungsbohrungen an den erforderlichen Stellen, beispielsweise mit einem Durchmesser von 0,95 mm, Verbindungsbohrungen sowie Unterbrechungsbohrungen mit einem solchen von 0,45 mm ausgeführt. Beim Raster R 0,127 mm ist A : B gleich 8R: 12Ä; C:D=2R: 6R; EtF=TR: 5R; G:H= SR:6Rund U: £/' = 20Ä:2OÄ(Fig.2).

Fig.3 zeigt in schematischer Darstellung (im Ausschnitt) die geometrische Orientierung der Verbindungsflächen sowie der Leiterzüge der vier Ebenen einer Multicircuits-Einheit. Hierbei sind die Verbindungsflächen der ersten Yerbindungsflächen-Ebene in der ersten Reihe mit 1 und in der folgenden Reihe mit Γ,

und die Verbindungsflächen der zweiten Verbindungsflächen-Ebene in der ersten Reihe mit 2 und in der folgenden Reihe mit 2' bezeichnet Die in der dritten Ebene angebrachten Leiterzüge in der y-Richtung sind mit 3, und die Leiterzüge in der vierten Ebene, die in der X-Richtung verlaufen, mit 4 bezeichnet

Wie sich aus F i g. 2 ergibt beträgt der Abstand der Bestückungs-Positionen auf jeder der die Verbindungsflächen tragenden Ebenen 40/?; damit ergibt sich für die verpreßte Multicircuits-Einheit der Abstand der möglichen Bestückungsbohrungen in der X- sowie in der y-Richtung jeweils zu 20/?. Dieses entspricht mit einem Einheitsrasterabstand von 0,127 mm einem Lochabstandsraster von 2,54 mm.

Wie oben ausgeführt, sind die Verbindungsflächen jeweils in der A"-Richtung um das Doppelte der Mittelpunkts-Entfernung ihrer peripheren Verbindungspositionen versetzt Die Reihen von Verbindungsflächen einer Verbindungsebene sind gegeneinander in der X- und y-Richtung jeweils um den einfachen Abstand der peripheren Verbindungspositionen versetzt angeordnet Die Verbindungsflächenmuster der beiden Verbindungsebenen sind grundsätzlich identisch. Die Ebenen werden jedoch in der erfindungsgemäßen Multicircuits-Einheit derart übereinander angeordnet, daß in der Aufsicht die Mittelpunkte der Bestückungspositionen der einzelnen Verbindungsflächen der einen Ebene gegenüber jenen der anderen Ebene um den Abstand der peripheren Verbindungspositionen einer Verbindungsfläche versetzt sind. Damit ergibt sich, daß zugeordnete, periphere Verbindungspositionen von Verbindungsflächen auf verschiedenen Ebenen sich in der Aufsicht decken.

Geht man von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung aus, so ergibt sich: In jeder Verbindungsebene sind die Reihen der Verbindungsflächen im Abstand von 20 Einheitsraster-Abständen (R) angeordnet. In jeder Reihe sind die Mittelpunkte der Bestückungspositionen der einzelnen Bestückungsflächen in Abständen, die 40/? entsprechen, angeordnet; eine durch die Mittelpunkte der Bestückungspositionen von Verbindungsflächen benachbarter Reihen gezogene Verbindungslinie ist jeweils um 20/? versetzt angeordnet.

Legt man, wie in F i g. 2 dargestellt, den Koordinaten-Ursprung in den Mittelpunkt einer Bestückungsposition einer Verbindungsfläche, so sind die Koordinaten der Mittelpunkte der Bestückungspositionen der gleichen Reihe O, O; 40/?, O; 80/?, O; 120/?, O;...; jene der nächsten Reihe der gleichen Verbindungsebene sind 20/?, -20/?;60/?, -20/?; 100/?, -20/?;...;und die der nächstfolgenden Reihe 20/?, -40/?; 60/?, -40/?; 100/?, —40/?;... und so weiter.

Die Bestückungsflächen der zweiten Verbindungsebene sind an sich in gleicher Weise angeordnet, wobei jedoch die Ebenen zueinander in der Multicircuits-Einheit derart verschoben übereinander gelegt sind, daß die Mittelpunkte der Bestückungspositionen der Verbindungsflächen der zweiten Ebene in der ersten Reihe — im Bezug auf den oben definierten Koordinaten-Ursprung - die Koordinaten 20/?, O; 60/?, O; 100/?, O; 120/?. O;...; in der folgenden Reihe O, -20/?; 40/?, - 20/?; 80/?, - 20/?,·... besitzen.

Die Anordnung der Leiterzugebenen mit Leiterzügen 4 in der X-Achsenrichtung erfolgt erfindungsgemäß derart, daß die Mittellinie der Leiterzüge jeweils die Mittelpunkte der Verbindungspositionen 1.2 in Fig.3 verbindet. In gleicher Weise sind die Leiterzüge 3 in der K-Achsenrichtung im Bezug zu den Verbindungspositionen der Verbindungsflächen 13 angeordnet Nach einer erilndungsgemäßen Ausgestaltung wird jeweils in der Nachbarschaft der Verbindungspositionen 1.8 für Leiterzüge in der ^-Richtung bzw. 1.7 für Leiterzüge in der y-Richtung die Leiterzugbreite verengt, so daß die Mittellinie in diesem Bereich eines Leiterzuges mit dem Mittelpunkt der zugehörigen Unterbrechungsposition geht wie dies in Fig.2A dargestellt ist Das Leiterzugmuster der betreffenden Ebenen weist damit

ίο jeweils periodische Verengungen auf, die in Abständen von 20Ä voneinander angeordnet sind. Die Leiterzugreihen selbst haben voneinander gleichfalls einen Abstand von 20/?.

Fig.2A ist eine vergrößerte Darstellung eines Verbindungselements 1 aus Fig.2 und zeigt einen Leiterzug in der y-Richtung 3 und einen Leiterzug in der X-Richtung 4.

Die in den Fig.2, 2A und 3 jeweils um die entsprechenden Positionen als Mittelpunkt gezeichneten Kreise stellen beispielhaft die Lochdui chmesser für dort anzubringende Bohrungen dar, wobei jedoch nur in jenen Positionen Bohrungen angebracht werden, an denen diese für Verbindungs- oder Trennzwecke oder zum AnschluV von Bauelementen erforderlich sind.

F i g. 4 ist e.ne schematische Darstellung der vier, eine Einheit bildenden Lagen unter Weglassung gegebenenfalls mit verwendeter Isolier- oder Trennlagen. Hierin bedeutet 100 die mit den Verbindungselementen 1 ausgestattete Verbindungsflächenebene, auf der sich die Verbindungsflächen in den Reihen 1', 1", 1"', 1"" etc. angeordnet befinden. Gleichzeitig trägt diese Verbindungsflächenebene die Pilotmarkierungen 6 bzw. 7; ein in einer Ecke angeordnetes Pilotloch ist mit 5 bezeichnet. Die Anordnung der Pilotlöcher sowie der Registriermarkierungen ist für alle vier Lagen gleich und in der F i g. 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die unter 100 angeordnete zweite Verbindungsflächenebene 200 trägt die Verbindungsflächen-Reihen 2', 2", 2'", 2"" etc.; die beiden Außenlagen 300 und 400 sind mit Leiterzügen 3', 3", 3'", 3"" etc. in der y-Richtung sowie 4', 4", 4'", 4"" etc. in der A"-Richtung versehen.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Reihenfolge der einzelnen Lagen an sich austauschbar und frei wählbar ist. Ebenso ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung möglich, beispielsweise die Verbindungsflächen Γ, 1" etc. auf der einen Ebene, und die Verbindungsflächen 2', 2" etc. auf der anderen Ebene eines Isolierstoffträgers, beispielsweise eines geeigneten, glasfaserverstärkten Oxydharzmaterials, anzubringen. In der Regel wird man jedoch von einseitig kupferkaschierten bzw. mit Leitermustern ausgestatteten prepregs ausgehen, wie diese für die Herstellung üblicher Vielebenen-Schaltungen bekannt sind.

F i g. 5 stellt eine Verbindungsfläche dar, die zu denen aus F i g. 3 spiegelbildlich durch Drehen um die X- unddie y-Achse entstanden ist und in gleicher Weise für die Herstellung von Multicircuits-Schaltungen geeignet ist. Weiterhin sind die zusätzlichen Positionen 1.9,1.10 und 1.11 mit um diese als Mittelpunkt angeordneten Metallflächen eingezeichnet. Diese Flächen korrespondieren mit den Positionen 2.2, 2.0 und 2.5 (F i g. 3) aus der zweiten Verbindungsflächenebene. Diese Positionen sollen dann, wenn die Verbindungsflächenebenen in

do der Multicircuits-Einheit die Außenflächen bilden, dazu dienen, an den angegebenen Stellen Lötaugen ausbilden zu können. In Fig. 5 ist A = 0,075 cm; B = 0,075 cm; C= 0,0125 cm; D = 0,1 cm; £ = 0,15 cm und

15 16

F = 0,325 cm; H und K = 0,075 cm; L = 0,15 cm; sowie 11 und 22 die Verbirdungsflächenebenen, 3 und 4 M = 0,1 cm; N = 0325 cm und P = 0,25 cm. sowie 33 und 44 die mit Leiterzügen in der X- bzw. Die F i g. 6A bis 6D stellen die Leiterbilder der beiden V-Richtung versehenen Ebenen, während 91 und 92

Verbindungsflächenebenen A und B sowie die Ebene C zusätzlich ac der Oberfläche angebrachte Leiterzugebe-

mit den Leitern in der Y- und die Ebene D mit den 5 nen darstellen. Die Isoliermaterialien sind durchgehend

Leitern in der X-Richtung dar. A — 0,25 cm; mit 9003 bezeichnet Die in der Bestückungsposition 1.0 B = 0,25 cm; C ■■= 0,5 cm; D = 0,5 cm; E = 0,275 cm; bzw. 2.0 der beiden Einheiten angeordnete Bohrung F = 0,275 cm; G = 0,25 cm; H = 0,25 cm; K und stellt die Verbindung zwischen den beiden Einheiten L = 0,5 cm. vermittels ihrer metallisierten Lochwand dar. Die Fig.7 ist eine schematische Darstellung der durch 10 Verbindungsbohrung in der Position 1.2 stellt die Verpressen der vier erwähnten Lagen gebildeten Verbindung zu einem Leiterzug 1.2* dar, und die in der Multicircuits-Einheit als Halbfabrikat Hierbei sind die Position 1.6 stellt die Verbindung zu der Verbindungs- Verbindungsflächen der Übersichtlichkeit halber ledig- fläche in der zweiten Verbindungsflächenebene, und

lieh als Rechtecke eingezeichnet In F i g. 7 bedeuten Γ zwar in Position 1.3 dar. Die in Position 1.7 angeordnete

die erste Reihe und 1" die zweite Reihe von ¹⁵ Unterbrechungsbohrung unterbricht einen in der

Verbindungsflächen der ersten Verbindungsflächenebe- V-Richtung verlaufenden Leiterzug 3 der betreffenden

ne 100 des Trägermaterials 1000. Mit diesem ist das Ebene.

Trägermaterial 3000 in Kontakt, das auf seiner In ähnlicher Weise werden die gewünschten Verbin-Leiterzugebene 300 die in der V-Richtung verlaufenden düngen in der zweiten Multicircuits-Einheit bewirkt Leiterzüge 3', 3" etc. trägt Die Trägermaterialien 2000 ²⁰ bzw. Auftrennungen vorgenommen und 4000 tragen auf der Verbindungsflächenebene 200 Soll beispielsweise keine leitende Verbindung in einer die Verbindungsflächen 2', 2" und 2'" und auf der bestimmten, einer Bestückungsbohrung zugeordneten Leiterzugebene 400 die in der X-Richtung verlaufenden Position vorgenommen werden, die von einer Einheit Leiterzüge 4', 4", 4'" und 4"". Die Verbindung der die zur nächsten reicht, so wird die entsprechende Bohrung, Leiterzüge 3', 3" bzw. 4', 4" etc. tragenden Flächen ²⁵ beispielsweise vor oder während des die Einheiten erfolgt durch Verpressen mit einem prepreg 9000. verbindenden Laminiervorganges, etwa durch Einsatz

F i g. 8 stellt einen grundsätzlich ähnlichen Aufbau wie entsprechender prepregs, mit Harz gefüllt Fig. 7 dar, jedoch befinden sich jeweils die Verbin- Weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen dungsflächen 1' etc. einerseits und in ^-Richtung des erfinderischen Grundkonzepts werden durch verlaufende Leiterzüge 4' etc. andererseits auf den ³⁰ entsprechende Kombination verschiedener Verbin-Ebenen 100 bzw. 400 des Trägermaterials 1000, während dungs- und Trennmöglichkeiten und der Isolierung oder die Verbindungsflächen 2' etc. sowie die in V-Richtung Verbindung von einer Mehrzahl von zu einer Leiterplatverlaufenden Leiterzüge 3' etc. auf den Ebenen 200 und te verpreßten Multicircuits-Einheiten ermöglicht 300 des Trägers 2000 angeordnet sind. Die beiden Die Fig. 10 stellt eine Rastervorlage für die Träger 1000 und 2000 werden unter Zuhilfenahme eines ^r> Fertigung von Einheiten entsprechend der vorliegenden prepregs 9000 verpreßt Gleichzeitig werden die Erfindung dar mit Bestückungsbohrungen, Verbin-Ebenen 300 mit den Leiterzügen in der V-Richtung dungsbohrungen und Unterbrechungsbohrungen in den sowie 400 mit den Leiterzügen in der X-Richtung mit dem gewünschten Leitermuster entsprechenden Posiprepregs 9001 und 9002 mit Kupferkaschierungen 91 tionen, wobei die zu Dreiviertel schwarzen Kreise die und 92 verpreßt. Letztere dienen dazu, eiUweder ⁴⁰ Bestückungs-, die zur Hälfte schwarzen Kreise die weitere Leiterzugmuster allgemeiner Art oder insbe- Verbindungs- und die zu einem Viertel schwarzen sondere um Lötaugen, Anschlußstellen für Oberflächen- Kreise die Unterbrechungsbohrungen darstellen. Die montierte Bauelemente und dergleichen anbringen zu Leiterzüge in der X- und in der V-Richtung sind können. Die Gesamtzahl der Ebenen mit Leiterbildern gestrichelt dargestellt beträgt in diesem Fall sechs. ⁴⁵ Die Verfahrensschritte für die Herstellung von

F i g. 9 stellt in beispielhafter Weise die Vereinigung Mehrebenenschaltungen entsprechend der Erfindung

von zwei Multicircuits-Einheiten zu einer 10-Ebenen- werden nachstehend für eine 4-Ebenen-, eine 6-Ebenen-Leiterplatte schematisch dar. Hierin bedeuten 1 und 2 und zwei 10-Ebenen-Leiterplatten kurz beschrieben.

1. Entflechten des Stromlaufplanes

1.1 Übertragen des Stromlaufplanes auf eine Rastervorlage BMh Fig. 10 Hierzu:

- Festlegen und Benennen der Bauelemente-Positionen;

- Koordinaten-Bestimmung für Bohrungen nun Amchhiß von Bauelementen;

- Bestimmen der Verknüpfungs- sowie der UnterWechengs-Positionen unter Verwenden des gewählten Schlüssels für anzubringende Bohrungen (vetgl. Fig. 10)

2. Rechner-unterstützte Datenverarbeitung

2.1 Eingabe der Koordinaten für die Bestückungs- utid Verkniipfungs- sowie die Unterbrechungsbohrungen

2.2 Anfertigen der Lochbänder oder anderer NC-Steuermittel wie z. B. programmbeaufschlagter floppy discs

Bestückungs-Bohrungen Verknüpfungs-Bohrungen Unterbrechungs-Bohrungen Isolier-Bohrungen, die in Bestückungspositionen anzubringen sind

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2A Anfertigen einer
Vier-Ebenen-Leiterplatte

2B Anfertigen einer

Sechs-Ebenen-Leiterplatte

2B-1 wie unter 2A-1

2A-1 Bereitstellen einer als
Halbfabrikat vorgefertigten 4-Ebenen-Einheit

2A-2 Verfahrensschritte: 2B-2 Verfahrensschritte: 2C Anfertigen einer Leiterplatte mit 10 Ebenen

2C-1 Bereitstellen von zwei als Halbfabrikate vorgefertigten 4-Ebenen-Einheiten U und V

(1) Herstellend. Verknüpfungsbohrungen und
der Bestückungsbohrungen;

(2) Aufbau der Lochwandmetallisierung
durch stromlose Metallabscheidung allein
oder zusammen mit
galv. Abscheidung;

(3) Anbringen der Unterbrechungsbohrungen;

(4) Herstellen der Schaltungsmuster der
Außenlagen, z. B. Lötaugen, Anschlußflachen f. Bauelemente
mit Räch-Anschlüssen
etc. (z. B. mit Trockenfilm-Resist in sog.
Tenting-Technik, im
Druck- u. Ätzverfahren oder in anderer,
bekannter Weise);

(5) Falls erwünscht, Aufbringen von Lötstoppmaske bzw. Servicedruck;

(6) Umriß-Bearbeitung;

(7) EndkontroUe

(1) Herstellen der Verknüpfungsbohrungen;

(2) Aufbau der Lochwandmetallisierung wie unter 2A-2(2);

(3) Anbringen der Unterbreciiungssowie Isolierbohrungen in dafür bestimmten Bestükkungs-Positionen, z. B. wenn die Außenflächen der Leiterplatte für Stromzuführung etc. benutzt werden;

(4) Aufiaminieren der Außenlagen (nicht erforderlich, wenn nur Lötaugen gewünscht sind);

(5) Anbringen der Bestückungsbohrungen;

(6) Aufbau der Lochwandmetallisierung wie unter 2A-2(2);

(7) Schaltungsmuster der Außenlagen wie unter 2A-2(4) anbringen;

(8) Anbringen von Lötstoppmaske bzw. Service-Druck wie unter 2A-2(5);

(9) Umriß-Bearbeitung; (10) Endkontrolle 2C-2 Verfahrensschritte: (U)

(1) Anbringen der Verknüpfungsbohrungen;

(2) Aufbau der Lochwandmetallisierung wie unter 2A-2(2);

(3) Anbringen der Unterbrechungsbohningen;

(4) Außenlagen und Leitermuster auf diesen anbringen wie unter 2A-2(4);

(5) Anbringen der Isolier-

2C-2 Verfahrensschritte: (V)

(1) Anbringen der Verknüpfungsbohrungen;

(2) Aufbau der Lochwandmetallisierung wie unter 2A-2(2);

(3) Anbringen der Unterbrechungsbohrungen;

(4) Außenlagen und Leitermuster auf diesen anbringen wie unter 2A-2(4);

(5) Anbringen der Isolierbohrungen;

bohrungen;

(6) Verpressen der 4-Ebenen-Einheiten U und V unter gleichzeitigem Ausfüllen der unter (S) angebrachten Isolierbohrungen mit Harz;

(7) Anbringen der Bestückungsbohrungen und von Bohrungen in Bestückungs-Positionen, die zur Verbindung vorbestimmter Leiterzüge in verschiedenen 4-Ebenen-Einheiten dienen;

(8) Aufbau der Lochwandmetallisierung wie unter 2A-2(2);

(9) Anbringen der Leitermuster der Außenlagen wie unter 2A-2(4);

(10) Anbringen von Lötstoppmaske bzw. Servicedruck wie unter 2A-2(S);

(11) Umriß-Bearbeitung;

(12) Endkontrolle

Hierzu 14 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrebenen-Leiterplatte nach Art gedruckter Schaltungen, die, allein oder in Verbindung niit anderen Leiterzugebenen, solche Leiterzugebenen enthält, deren Leitermuster grundsätzlich unabhängig vom Schaltplan der herzustellenden Leiterplatte sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte mindestens eine oder mehrere, getrennt hergestellte Einheiten mit vier Leiterebenen A, B, C und D enthält; und daß die Leiterzugebene A als erste Verbindungsebene dient und mit Reihen von Verbindungsflächen aus einem geeigneten Metall ausgestattet ist, wobei jede Verbindungsfläche eine '5 zentrale Bestückungs-Position enthält; und weiterhin in jeder Verbindungsfläche sechs Verbindungs-Positionsn vorgesehen sind, deren Koordinaten unter Zugrundelegung des Mittelpunkts der Bestükkungs-Position einer jeden Verbindungsfläche als Koordinaten-Ursprung und eines frei wählbaren, jedoch für die X- und die !^Richtung gleichen Einheitsrasterabstandes R die Werte -8/?. O; + UR. O:O, 8/?; O, -\2R; -BR, -6/?;und 6/?, 6Λ, und des weiteren Unterbrechungs-Positionen, deren Koordinaten 7R, Ound O, -TR betragen oder jene Koordinaten besitzen, die sich bei Spiegelung ergeben; und daß die Mittelpunkte der Bestückungs-Positionen der Verbindungsflächen in einer jeden Reihe, parallel zu einer der Achsen, jeweils voneinander einen Abstand von 40/? aufweisen und der Abstand zwischen benachbarten Reihen von Verbindungsflächen 20/? beträgt; und daß die erste Verbindungsfläche der jeweils nächstliegenden Verbindungsflächen-Reihe der gleichen Leiterebene A im Bezug auf die erste Verbindungsfläche der ersten Reihe um 20/? versetzt angeordnet ist und damit im Bezug auf den Mittelpunkt der Bestückungs-Position der ersten Verbindungsfläch-·; der ersten Reihe die Koordinaten 20/?, -20/? besitzt; und daß die zweite Verbindungsebene B das gleiche Verbindungsflächen-Muster aufweist wie die Verbindungsebene A, wobei jedoch die beiden Ebenen-in einer Einheit derart gegeneinander versetzt übereinander angeordnet sind, daß jeweils die Verbindungsflächen der Ebene B die Zwischenräume zwischen den Verbindungsflächen der Ebene A überbrücken, wobei die entsprechend zugeordneten Verbindungspositionen von Verbindungsflächen der beiden Ebenen übereinanderliegend angeordnet sind; und daß die Leiterzugebehe C mit Leiterzügen versehen ist, die parallel zur -V-Achsenrichtung verlaufen und einen gegenseitigen Abstand von 20/? aufweisen, und daß die Leiterzugebene C derart im Bezug auf die Verbindungsebenen angeordnet ist, daß die Mittellinien eines jeden dieser Leiterzüge mit gedachten Linien durch die Mittelpunkte der Verbindungspositionen mit den jeweiligen Koordinaten — 6/?, —6R der einzelnen, zugeordneten Reihen von Verbindungsflächen in Deckung sind; und daß die Leiterzugebene D mit Leiterzügen versehen ist, die parallel zur V-Achsenrichtung verlaufen und einen gegenseitigen Abstand von 20R aufweisen, und daß die Leiterzugebene D im Bezug auf die Verbindungsebenen derart angeordnet ist, daß die Mittellinien eines jeden dieser Leiterzüge jeweils mit einer gedachten Linie durch die Mittelpunkte der Verbindungs-Positionen mit den jeweiligen Koordinaten 6R, 6/? der zugeordneten Reihen von Bestückungsflächen in Deckung sind; und daß die Lagen A, B, C und D eine mechanische Einheit bilden, die die vier Ebenen in der oben beschriebenen Anordnung und in beliebiger Reihenfolge enthält und in an sich bekannter Weise aus den die Ebenen A, B, C und D tragenden Lagen eines geeigneten Trägermaterials hergestellt ist; und daß das dem gewünschten Schaltbild entsprechende Leiterzugmuster einer Einheit aus ausgewählten Stücken der Verbindungsflächen hergestellt wird, die miteinander bzw. gegebenenfalls mit Leiterzugstücken der in der X- bzw. V-Achse verlaufenden Leiterzüge gebildet ist, wobei die entsprechenden Verbindungen durch Anbringen von Bohrungen in zugeordneten Verbindungspositionen der für den betreffenden Leiterzug benutzten Verbindungsflächen, deren Wandungen metallisiert sind, sowie durch Abtrennen von vorbestimmten Leiterzugstükken aus der Ebene C bzw. D vermittels in den .zugehörigen Unterbrechungspositionen der Verbindungsflächen angebrachten Bohrungen bewirkt werden; und daß die gewünschten Bauelement-Positionell mit Bohrungen versehen sind, die gleichfalls metallisierte Lochwandungen aufweisen.

2. Mehrebenen-Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr aus den Fbenen A, B, C und D bestehende Einheiten sowie eine oder mehrere Zwischenlagen aus Isoliermaterial eine einheitliche Leiterplatte mit vorgegebener Dicke bilden.

3. Mehrebenen-Leiterplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verbindungen zwischen zwei oder mehreren Einheiten aufweist, die aus mit einem Metallwandbelag versehenen Bohrungen in vorbestimmten Bestückungspositionen bestehen.

4. M ehrebenen-Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oder einzelne mit einem Metallwandbelag versehene Bohrungen in den Bestückungspositionen zur Verbindung von Leiterzügen in verschiedenen Einheiten, nicht aber zur Aufnahme von Bauelement-Anschlüssen, dienen.

5. Mehrebenen-Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne mit einem Metallwandbelag versehene Bohrungen in Bestükkungspositionen gleichzeitig die Verbindung zwischen Leiterzügen in verschiedenen Einheiten und Bestückungsbohrungen zum Anschluß von Bauelementen darstellen.

6. Mehrebenen-Leiterplatte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte, nicht zur Bestückung dienende Bestückungspositionen mit Bohrungen ohne Lochwandmetallisierung versehen sind, die mit einem Isolierstoffmaterial ausgefüllt sind, welches vorzugsweise aus dem gleichen Harzgemisch besteht wie die Trägerplatte.

7. Mehrebenen-Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese auf einer oder beiden Außenflächen einer oder mehrerer Einheiten ein auf einer dort angebrachten Isolierschicht befindliches weiteres Leiterzugmuster aufweist.

8. Mehrebenen-Leiterplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese auf den Außenflächen Leiterzüge aufweist, die mit Leiterzügen einer oder mehrerer Einheiten durch Verbindungsbohrungen mit metallisierten Lochwandungen ver-

bunden sind.

9. Verfahren zum Herstellen von Mehrebenen-Leiterplatten nach einem der Ansprüche .1 bis 8, dadurch gekennzeichnet

daß zunächst auf einer Lage aus geeignetem Trägermaterial eine Ebene A hergestellt wird, die in Reihen angeordnete Verbindungsflächen mit jeweils einer Bestückungsposition, sechs Verknüpfungs-Positionen und zwei Unterbrechungs-Positionen aufweist, wobei, bezogen auf den Mittelpunkt der Bestückisigs-Position einer jeden Verbindungsfläche, die Verknüpfungs-Positionen die Koordinaten -8R,O;12R, O;0,8Ä;O, -12R; -6R, -6R;6R,6R und die Unterbrechungs-Positionen die Koordinaten TR, O und O, -7R aufweisen, und R ein beliebig wählbarer Einheitsrasterabstand ist; und die Reihen von Verbindungsflächen voneinander einen Abstand von 20/? und benachbarte Bestückungs-Positionen in einer Reihe voneinander einen Abstand von 4OR aufweisen; und daß eine Lage mit der Ebene B hergestellt wird, die an sich das gleiche Muster wie die Ebene A aufweist, wobei jedoch die beiden Ebenen A und B derart übereinander angeordnet sind, daß die Verbindungsflächen der Ebene B den Abstand zwischen jenen der Ebene A überbrücken, so daß zugeordnete Verbindungs-Positionen der Verbindungsflächen in den beiden Ebenen A und B in der Aufsicht zur Deckung kommen; und

daß eine Lage mit der Ebene C hergestellt wird, die mit zur X-Achse parallelen Leiterzügen versehen '.st, die voneinander einen Abstand von 20/? aufweisen; und daß diese Ebene C derart im Bezug auf die Ebenen A und B angeordnet wird, daß die Mittellinien eines jeden ihrer Leiterzüge mit der gedachten Verbindungslinie durch die Mittelpunkte der zugeordneten Verbindungs-Positionen mit den Koordinaten —6R und — 6/?zur Deckung kommen; und

daß eine Lage mit der Ebene D hergestellt wird, die mit zur Y-Achse parallelen Leiterzügen versehen ist, die voneinander einen Abstand von 2OR aufweisen; und daß diese Ebene D derart im Bezug auf die Ebenen A und Bangeordnet ist, daß die Mittellinien eines jeden ihrer Leiterzüge mit der gedachten Verbindungslinie durch die Mittelpunkts der zugeordneten Verbindungs-Positionen mit den Koordinaten 6R und 6/7 zur Deckung kommen,- und daß die derart angeordneten Lagen mit den Ebenen A, B, Cund D, gegebenenfalls durch Zwischenlegen eines geeigneten Isoliermaterials wie Prepregs, zu einer mechanischen Einheit verbunden werden; und daß eine oder mehrere solcher Einheiten derart mit dem der gewünschten Schaltung entsprechenden Leiterzugmuster versehen werden, daß, entsprechend dem Sclialtplan, bestimmte Verbindungs-Positionen mit Bohrungen versehen werden, deren Wandungen in an sich bekannter Weise mit einem Metallbelag versehen werden; und daß in den durch den Schaltplan bestimmten Bestückungs-Positionen Bohrungen angebracht werden, die gleichfalls metallisierte Wandungen aufweisen; und weiterhin, daß die Leiterzüge in der C- bzw. in der D-Ebene vermittels in durch den Schaltplan bestimmten Unterbrechungs-Positionen angeordneten Bohrungen in voneinander isolierte Teilstücke getrennt werden. ·

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterzüge in der C- bzw. in der Z>-Ebene Verengungen in den Bereichen der Unterbrechungs-Positionen aufweisen, und daß die Mittellinien der verengten Leiterzugteile mit einer gedachten Verbindungslinie der Mittelpunkte der Unterbrechungs-Positionen mit den Koordinaten O, - 7R für die Leiterzüge in der X-Achse und 7 R, O in der K-Achse in Deckung sind und die Breite an den verengten Stellen geringer ist, als der für die Unterbrechungsbohrungen gewählte Bohrdurchmesser.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Einheiten aus den Ebenen A, B, Cund Dzunächst mit den nach dem Schaltplan für die betreffende Einheit bestimmten Verbindungsbohrungen versehen werden; und daß sodann die Einheiten unter Zwischenlage eines geeigneten Isoliermaterials zu einer Einheit geformt werden, bei der die Bestückungs-Positionen übereinander deckungsgleich angeordnet sind; und daß anschließend die nach dem Schaltplan erforderlichen Bestückungs-Bohrungen in den betreffenden Bestückungs-Positionen hergestellt werden und deren Wandungen metallisiert werden, wobei bestimmte Bestückungsbohrungen zur Aufnahme von Bauelement-Anschlüssen oder/und zur Verbindung von Leiterzügen in verschiedenen Einheiten dienen.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Leiterzugebenen A, B, C und D auf den beiden Flächen des eine Lage bildenden Materials angeordnet sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in durch den Schaltplan bestimmten Positionen, die nicht der Verbindung zwischen bestimmten Einheiten oder zum Anschluß von Bauelementen dienen sollen, Bohrungen ohne Lochwandtnetallisierung, die ganz oder teilweise mit Isolierstoff gefüllt sind, vorgesehen werden, und daß das Ausfüllen mit Isolierstoff während des Verpreßvorgangs erfolgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Herstellen der Einheiten durch Verpressen und unter Hitzeeinwirkung erfolgt, und daß mehrere Einheiten, gegebenenfalls unter Zwischenlage von geeigneten Isolierstofflagen wie Prepregs, zu einer Leiterplatte verpreßt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochwandmetallisierung der Bohrungen vermittels stromloser Metallabscheidung allein oder zusammen mit nachfolgender galvanischer Metallabscheidung erfolgt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit aus den Ebenen A, B, Cund D bzw. die aus mehreren solcher Einheiten hergestellte Schaltungsplatte bei der Herstellung oder anschließend mit einer Isolierlage, wie z. B. einem Prepreg, verseben wird, und daß auf der oder den Oberfläche(n) der Isolierlage weitere Leiterzugmuster angebracht werden, die gegebenenfalls entsprechend dem Schaltplan mit den Leiterzügen der Einheiten durch Verbindungsbohrungen verbunden werden.