DE3027336A1

DE3027336A1 - Verfahren zur bohrungsisolierung bei metallkernleiterplatten

Info

Publication number: DE3027336A1
Application number: DE19803027336
Authority: DE
Inventors: Klaus 8501 Wendelstein Neubert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-07-18
Filing date: 1980-07-18
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE3027336C2; JPS5752197A; JPS6243558B2

Description

Verfahren zur Bohrungsi soli erung bei Metallkernleiterplat-
ten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bohrungsisolierung bei Metallkernleiterplatten, bei dem eine mit Bohrungen versehene Metallplatte beidseitig mit Epoxidharzfolie belegt wird und das erwärmte Epoxidharz unter Druck in die Bohrungen gepreßt wird.
Die in der elektronischen Regelungs- und Steuerungstechnik verwendeten Leiterplatten zur Aufnahme der Schaltungen und Bauelemente bestehen in der Regel aus glasfaserverstärktem Epoxidharz als Trägerplatte. Aus GrUnden der verbesserten Wärmeabfuhr, der verringerten Brennbarkeit und der erhöhten Stabilität werden in einer Reihe von Anwendungsfällen sogenannte Metallkernleiterplatten benötigt, d.h. Leiterplatten bei denen z.B. auf einem Aluminiumblech von z.B. 1 mm Stärke als Metallkern beidseitig isolierende Epoxidharzschichten von z.B. 0,2 bis 0,3 mm aufgebracht sind. Ein besonderes Problem bei derartigen Metallkernleiterplatten stellt dabei die Isolierung der Bohrungen in der Leiterplatte dar, da auf Jeden Fall sichergestellt sein muß, daß die durch die Bohrungen geführten elektrischen Verbindungen in Form von Drähten oder Metallisierungen der Bohrlochinnenwände nicht in elektrischen Kontakt mit dem Metallkern kommen.
Hierzu ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem die erwärmten Epoxidharzfolien (Prepregs) auf das Alublech und gleichzeitig mit in die Bohrungen eingepreßt werden. Es hat sich hierbei gezeigt, daß bei diesem Verfahren auch Luftbläschen mitverpreßt werden und dann im Harz eingeschlossen bleiben. Wird nun die endgültige Bohrung kleineren Durchmessers in der mit Harz gefüllten ursprünglichen Bohrung hergestellt, so kann es z.B. vorkommen, daß die Isolierschicht zwischen Metallkern und der neuen Bohrungsinnenwand durch ein Luftbläschen unterbrochen ist, so daß sich z.B. bei einem Metallisieren der neuen Bohrung zwecks Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen beiden Seiten der Leiterplatte ein elektrischer Kurzschluß ergibt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine in Jedem Fall zuverlässige Isolation der Bohrungen erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor Beginn des Preßvorganges die Luft aus den Bohrungen evakuiert wird. Auf diese Weise können beim Preßvorgang keine Luftbläschen mehr in das Harz eingeschlossen werden, so daß sich eine gleichmäßige und homogene Ausfüllung des Bohrloches mit Harz ergibt. Eine nachfolgende Bohrung kleineren Durchmessers kann somit nicht mehr auf eine Kurzschluß strecke treffen.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren so ausgeführt, daß die mit Epoxidharzfolie (= Prepreg) belegten Aluplatten in eine Vakuumkammer verbracht, die Kammer evakuiert und die Folie aufgeheizt wird und daß dann anschließend die Vakuumkammer wieder mit der Atmosphäre verbunden wird.
Durch die einströmende Luft wird die Ausfüllung der Löcher in der Aluplatte mit dem flüssiggewordenen Harz durchgeführt.
Als technisch brauchbarer Wert für das Vakuum können etwa Drücke zwischen 5 und 50 Torr angenommen werden. Die Tem- peratur beim Vakuumpreßvorgang wird zweckmäßig auf etwa ca. 1000 gewählt; anschließend an den Vakuumpreßvorgang wird dann das Harz bei Temperaturen zwischen 170 und 2000 und Drücken von ca. 10 bis 20 Bar ausgehärtet.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher beschrieben; es zeigen: Figur 1 einen Ausschnitt einer Metallkernleiterplatte in einer Vakuumkammer und Figur 2 den zeitlichen Verlauf des Luftdruckes in der Vakuumkammer (nicht maßstäblich).
Die in einer Vakuumkammer 5 eingebrachte Metallkernleiterplatte 1 wird aus einem als Metallkern dienenden Aluminiumblech 2 von z.B. 0,8 mm Stärke und beidseitig angeordneten Epoxidharzfolien 3 (= Prepreg) von z.B. 0,2 bis 0,3 mm Stärke zusammengesetzt. Das Aluminiumblech 2 ist mit Bohrungen 4 von z.B. 0,4 bis 2 mm Durchmesser versehen, durch die später die elektrischen Verbindungen zwischen beiden Seiten der Leiterplatte laufen sollen.
Die Vakuumkammer 5 wird zunächst zum Zeitpunkt tO (Figur 2) über das 3-Wege-Ventil 53 mit einer Vakuumpumpe 52 verbunden und auf ca. 10 Torr evakuiert. Gleichzeitig werden durch eine Heizung 51 im Zeitraum von ca. 3 bis 5 Minuten die Epoxidharzfolien auf ca. 1000 C aufgeheizt.
Bei dieser Temperatur wird das Epoxidharz flüssig und verklebt mit dem Aluminiumblech 2; hat aber noch nicht polymerisiert.
Nach der Aufheizung wird anschließend über das 3-Wege-Ventil 53 die Vakuumkammer 5 von der Vakuumpumpe 52 getrennt und mit der atmosphUrischen Luft 5 verbunden.
Durch den sich in der Vakuumkammer 5 innerhalb von 1 bis 2 s aufbauenden Luftdruck von 760 Torr wird zum Zeitpunkt t1 das flüssige Epoxidharz der Folien in die Bohrungen 4 des Aluminiumbleches 2 gepreßt und füllt diese aus. Die Dicke der Folien 3, d.h. das zur Verfügung stehende Harz muß dabei natürlich auf die Stärke des Aluminiumbleches und den Durchmesser der Bohrungen abgestimmt sein, so daß in jedem Fall genügend Material an die Bohrungsinnenwände 41 gepreßt wird. Im Anschluß an den Vakuumpreßvorgang wird dann in etwa ca. 45 Minuten das Harz bei einer Temperatur von ca. 1800 und Drücken von ca. 10 bis 20 Bar endgültig ausgehärtet.
Werden nun zentrische Bohrungen kleineren Durchmessers in den mit Harz gefüllten Bohrungen 4 hergestellt, so ergibt die verbleibende Isolierschicht von z.B. 0,2 mm zwischen neuer Bohrung und Aluminiumblech 2 eine ausreichende Kurzschlußfestigkeit.
2 Figuren 4 Patentansprüche

Claims

Patentanspriiche Verfahren zur Bohrungsisolierung bei Metallkernleiterplatten, bei dem eine mit Bohrungen versehene Metallplatte beidseitig mit Epoxidharzfolie belegt wird und das erwärmte Epoxidharz unter Druck in die Bohrungen gepreßt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß vor Beginn des Preßvorganges die Luft aus den Bohrungen (4) evakuiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die mit Epoxidharzfolie (3) belegten Metallplatten (2) in eine Vakuumkammer (5) verbracht, die Kammer (5) evakuiert und die Folie (3) aufgeheizt wird und anschließend die Vakuumkammer (5) wieder mit der Atmosphäre zum Verpressen des Harzes verbunden wird.
3. Verfahren nach den AnsprUchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Folie (3) für den Preßvorgang auf ca. 1000 C aufgeheizt wird und anschließend das Epoxidharz bei ca. 1700 bis 1900 C und ca. 10 bis 20 Bar ausgehärtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Vakuum im Bereich von ca. 5 bis 50 Torr, vorzugsweise bei ca. 10 Torr liegt.