DE3031103C2

DE3031103C2 - Verfahren zur Prüfung des Lageversatzes bei Mehrlagenleiterplatten

Info

Publication number: DE3031103C2
Application number: DE3031103A
Authority: DE
Inventors: Berthold 7772 Uhldingen-Mühlhofen Lochbühler; Erich Karl 7767 Sipplingen Scheu
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1980-08-16
Filing date: 1980-08-16
Publication date: 1982-08-19
Also published as: DE3031103A1

Description

a) an jeder Leiterplatte zwei Marken (20, 22, 24, 26) so angebracht werden, daß sie nach dem Verpressen der Lagen erkennbar sind, und

b) die Lage jeder Marke (20, 22, 24, 26) in bezug auf eine Referenzmarke (20a, 22a, 24a, 26a) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) an jeder Leiterplatte als Marke ein Lötauge vorgesehen wird, über oder unter welchem auf den anderen Leiterplatten jeweils keine Lötaugen oder Leiterbahnen vorhanden sind, und

b) als Referenzmarke eine Bohrung durch die Leiterplatten angebracht wird, welche durch das als Marke dienende Lötauge hindurchgeht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Marken von leiterbahnähnlichen Streifen (20, 22, 24, 26) an der Kante (14) jeder Leiterplatte (28... 36) gebildet sind, von denen einer als Referenzmarke (20a, 22a...) dient.

4. Verfah.-.n nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Streifen '20, 22) an zwei eine Ecke bildenden Kamen (14) der Leiterplatte vorgesehen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leiterplatte (28 ...36) zwei Marken (20, 22 und 24, 26) in zwei voneinander entfernten Bereichen aufweist, und die beiden Marken mit je einer Referenzmarke (20a, 22a, 24a, 26a^verglichen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Lage von Bohrlöchern (38, 40) zu den Lötaugen (18) der obersten Leiterplatte (28) bestimmt wird und

b) die Marken (20a, 22a, 24a, 26a) an den Kanten (14) der obersten Leiterplatte (28) als Referenzmarken benutzt werden,

wobei sich die Lage der Bohrlöcher (38, 40) zu Lötaugen (12) der untenliegenden Leiterplatten (30 ... 36) jeweils aus der Summe des Versatzes des Bohrloches (38, 40) zu dem Lötauge (18) der obersten Leiterplatte und des Versatzes der Marken (20, 22, 24, 26) der untenliegenden Leiterplatte (30 ... 36) zu den Marken (20a, 22a, 24a, 26a; der obersten Leiterplatte (28) ergibt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rändern der Leiterplatten weitere leiterbahnähnliche Streifen (42 ... 48) derart gestaffelt angeordnet sind, daß sie bei richtigem Übereinanderlegen der Leiterplatten (28 ... 36) auf der Seitenfläche der daraus hergestellten Mehrlagenleiterplatte ein monoton steigendes oder fallendes Muster (F i g. 7) bilden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der an den Rändern der Leiterplatten zu Prüfzwecken gebildeten leiterbahnähnlichen Streifen zur Kontrolle der Stärke der auf die Leiterbahn aufgebrachten Kupferschicht mittels eines Meßmikroskops gemessen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung des Lageversatzes bei Mehrlagenleiterplatten, die aus einer Mehrzahl von einzelnen Leiterplatten durch Verpressen hergestellt werden.

Leiterplatten sind Platten aus Isolierstoff, welche auf oeiden Seiten Leiterbahnen und Lötaugen aus Kupferschichten tragen. Diese Leiterbahnen und Lötaugen sind mittels einer Photoätztechnik aufgebracht Mehrere solcher Leiterplatten werden unter Zwischenlage von Isolierschichten aufeinandergelegt und zu einer »Mehrlagenleiterplatte« verpreßt. Auf diese Weise können Schaitverbindungcn auch mit sich kreuzenden Leiterbahnen hergestellt werden. Es können auch Leiterbahnen hergestellt werden, welche eine dazwischenliegende Leiterbahn abschirmen. Um die Leiterbahnen der verschiedenen Leiterplatten miteinander und mit den auf der obersten Leiterplatte montierten Bauteilen zu verbinden, sind Bohrungen vorgesehen, die durch die Mehrlagenleiterplatte hindurchgehen. Die Innenwandüngen dieser Bohrungen werden metallisch beschichtet, und über diese Beschichtung erfolgt die elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen einzelnen Leiterplatten bzw. die Verbindung mit der obersten Leiterplatte und den darauf montierten Bauteilen. Die Bohrungen mit ihren beschichteten Innenwandungen treffen dabei auf Lötaugen der jeweiligen Leiterplatte, über welche die elektrischen Verbindungen hergestellt werden. Die Bohrungen werden dabei genau nach den Passemarken (Referenzpunkte) der obersten Leiterplatte ausgerichtet. Sie werden üblicherweise durch eine digital gesteuerte Bohrmaschine mit hoher Genauigkeit vorgegeben und liefern ein »Lochbild«.

Beim Verpressen der Mehrlagenleiterplatte kann ein Lageversatz der verschiedenen Leiterplatten gegenüber der obersten Leiterplatte und damit gegenüber den Bohrungen auftreten. Es können sich auch einzelne Leiterplatten verziehen. Das kann dazu führen, daß eine Bohrung das zugehörige Lötauge nicht trifft, so daß die elektrische Verbindung nicht hergestellt wird. Die

Bohrung kann auch eine Leiterbahn einer anderen Leiterplatte treffen, an welcher sie konstruktionsgemäß im Abstand vorbeigehen sollte. Dadurch können falsche elektrische Verbindungen hergestellt werden.

Es ist daher erforderlich, Mehrlagenleiterplatten auf Lageversatz zu kontrollieren.

Es ist zu diesem Zweck bekannt, auf den Leiterplatten außerhalb des eigentlichen Schaltbildes ein schaltbildartiges Muster, den »Teststreifen«, anzubringen um Schliffbilder dieses Teststreifens zu untersuchen. Die Schliffbilder dieses Teststreifens liefern ein Maß für den Versatz der einzelnen Lagen oder Leiterplatten gegeneinander und zu dem von den verschiedenen Löchern gebildeten »Lochbild«.

Die Herstellung eines Schliffbildes ist aufwendig.
Da der Teststreifen, wie gesagt, üblicherweise außerhalb des eigentlichen Schaltbilde:.· liegt, liefert das Schliffbild des Teststreifens keine eindeutige Aussage über den Lagenversatz innerhalb des Schaltbildes.

Will man den wirklichen Versatz innerhalb des Schaltbildes feststellen, muß wenigstens eine Mehrlagenleiterplatte eines Loses zersägt werden, und es müssen Schliffbilder von Bohrungen innerhalb des Schaltbildes neu angefertigt werden. Da solche Mehrlagenleiterplatten häufig sehr teuer sind, ist dieses Verfahren aufwendig. Außerdem erfolgt nur eine Prüfung einer Mehrlagenleiterplatte, welche nicht notwendig einen Schluß auf die Qualität der anderen, nicht geprüften Mehrlagenleiterplatten des gleichen to Loses zuläßt, und gerade die geprüfte Mehrlagenleiterplatte wird zerstört und nicht verwendet.

Der Erfindung lieg» die Aufgabe zugrunde, eine zerstörungsfreie Kontrolle des Lagenversatzes von Mehrlagenleiterplatten im Bereich des Leiterbildes selbst vorzunehmen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) an jeder Leiterplatte zwei Marken so angebracht üo sind, daß sie nach dem Verpressen der Lagen erkennbar sind, und

b) die Lage jeder Marke in bezug auf eine Referenzmarke bestimmt wird.

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Die Erfindung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Einige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Einige Ausfühningsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert

Fig. 1 zeigt vergrößert ein Beispiel einer Leiterplatte, die eine Lage einer Mehrlagenleiterplatte bildet.

F i g. 2 zeigt die Leiterplatte, welche die oberste Lage der Mehrlagenleiterplatte bildet.

Fig.3 zeigt zwei Ecken der obersten Leiterplatte oder Lage einer Mehrlagenleiterplatte.

Fig.4 ist in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht einer Mehrlagenleiterplatte in Richtung des Pfeiles A von F i g. 3. -*o

F i g. 5 zei^t eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles övon Fig.3.

Fig.6 zeigt Marken, welche eine Kontrolle der Reihenfolge der Lagen der Mehrlagenleiterplatte gestattet.

F i g. 7 ist eine zugehörige Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Leiterplatte, die eine Lage einer Mehrlagenleiterplatte bildet, in vergrößertem Maßstab. Die Leiterplatte enthält auf einei Isolierplatte Leiterbahnen 10 und Lötaugen 12 aus so Kupferschichten, die mittels einer Photoätztechnik aufgebracht sind. Neben dem eigentlichen Leiterbild, welches du.'ch die Ränder i4 begrenzt ist, sind zunächst Teststreifen 16 gebildet, die nach dem Verpressen der Mehrlagenleiterplatte abgeschnitten werden und durch « Schliffbilder untersucht werden können.

F i g. 2 zeigt die Leiterplatte, welche die oberste Lage der Mehrlagenleiterplatte bildet. Diese Leiterplatte enthält ein Muster von Lötaugen 18. Jedes Lötauge 12 der darunterliegenden Leiterplatten fluchtet mit einem Lötauge 18 dieser obersten Leiterplatte. Die Verbindung zwischen den lötaugen 12 und den darüberliegenden Lötaugen 18, m>t denen auch die elektrischen und elektronischen Bat'teile der Schaltung verbunden werden, erfolgt dur^h ein Muster von Bohrungen.wel- t>5 ehe durch die M<:h; IHgenleiterplatte hindurchgehen und deren InnenwanduHgen metallisch beschichtet sind. Dieses Muster (Bohrjild) ist durch eine digital gesteuerte Bohrmaschine sehr genau vorgegeben.

Zur Prüfung des Lageversalzes der einzelnen Lagen der Mehrlagenleiterplatte sind an den Rändern 14 der einzelnen Leiterplatten Marken 20, 22 bzw. 24, 26 und 20a, 22a bzw. 24a, 26a angebracht. Diese Marken sind von leiterbahnähnlichen Streifen an der Kante jeder Leiterplatte 28 bis 36 (F i g. 4) gebildet, von denen einer, z. B. der Streifen auf der obersten Leiterplatte 28 als Referenzmarke dient. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispie! sind je ein Streifen 20, 22 bzw. 24, 26 an zwei eine Ecke bildenden Kanten 14 der Leiterplatte vorgesehen. Dadurch kann der Versatz in zwei Koordinaten χ und y gemessen werden. Weiterhin sind bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiei an jeder Leiterplatte 28 bis 36 zwei Marken bzw. Paare von Marken 20, 22 und 24, 26 in zwei voneinander entfernten Bereichen, nämlich an zwei diametral einander gegenüberliegenden Ecken, vorgesehen, die mit je einer Referenzmarke verglichen werden. Auf diese Weise kann eine Streckung des Materials oder eine Verdrehung einer Leiterpla»*" gegenüber den anderen festgestellt werden.

Wie anhand von Fig.3 bis 5 erläutert ist, wird die Lage von Bohrlöchern 38, 40 zu den Lötaugen 18 der obersten Leiterplatte 28 bestimmt. Die Marken 20a bis 26a an den Kanten der obersten Leiterplatte werden als Referenzmarken benutzt. Die Lage der Bohrlöcher 38, 40 zu den Lötaugen 12 der darunterliegenden Leiterplatten 30 bis 36 ergibt sich dabei jeweils aus der Summe des Versatzes des Bohrloches 38, 40 zu dem Lötauge 18 der obersten Leiterplatte 28 und des Versatzes der Marken 20 ... 26 der untenliegenden Leiterplatte, z. B. 30, zu den Marken der obersten Leiterplatte 28.

Eine andere Ausführung besteht darin, daß

a) an jeder Leiterplatte als Marke ein Lötauge vorgesehen wird, über oder unter welchem auf den anderen Leiterplatten jeweils keine Lötaugrn oder Leiterbahnen vorhanden sind, und

Bei dieser Anordnung dienen als Referenzmarken Bohrlöcher des Bohrbildes. Wenn man die durchscheinende Mehrlagenleiterplatte gegen eine starke Lichtquelle hält, dann kann man die Lagen der als Marken dienenden Lötaugen relativ zu den Bohrlöchern deutlich erkennen. Durch die Herstellung der Bohrlöcher mittels einer digital gesteuerten Bohrmaschine haben alle Bohrlöcher des Bohrbildes eine genau definierte relative Lage zueinander. Es kann daher ein Lageversatz i^der einzelnen Leiterplatte zu dem als Referenz dienenden Bohrbild unmittelbar beobachtet werden.

Wie in den F i g. 6 und 7 dargestellt ist, könne an den Rändern der Leiterplatten 30, 32, 34, 36 weitere leiterbahnähnlicbe Streifen 42, 44, 46 und 48 derart gestaffelt angeordnet sein, daß sie bei richtigem Übereinanderlege.i der Leiterplatten auf der Seitenfläche der daraus hergestellten Mehrlagenleiterplatte ein monoton steigendes oder fallendes Muster bilden, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Hinsichtlich der Schaltverbindungen ist die Reihenfolge, in welcher die Leiterplatten übereinanderliegen, unkritisch. Es sind jedoch häufig Leiterbahnen vorgesehen, die lediglich die Funktion haben, eine andere Leiterbahn abzuschirmen. Dazu müssen die abschirmenden Leiterbahnen auf beiden

Seiten der abzuschirmenden Leiterbahn liegen, und hierfür kommt es auf die Reihenfolge der aufeinander liegenden Leiterplatten an. Durch das in Verbindung mit Fig. 6 und 7 beschriebene Verfahren kann die Reihenfolge des Aufeinanderliegens der Leiterplatten bequem kontrolliert werden.

Oi<j Lrfhdiing macht es weiterhin möglich, dat! die Dicke der .in den Rändern der Leiterplatten zu l'riifzwccken gebildeten leiterbahnähnlichen Streifen zur Kontrolle der Stärke der auf die Leiterbahn aufgebrachten Kupferschicht mittels eines Meömikroskt.'ps gemessen wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zur Prüfung des Lageversatzes bei Mehrlagenleiterplatten, die aus einer Mehrzahl von einzelnen Leiterplatten durch Verpressen hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß