DE3137279A1

DE3137279A1 - Mehrlagige leiterplatte und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3137279A1
Application number: DE19813137279
Authority: DE
Inventors: Horst 8019 Glonn Hoffmann
Original assignee: Wilhelm Ruf KG
Current assignee: Wilhelm Ruf KG
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1983-04-14
Also published as: FR2513476B1; DE3137279C2; US4520228A; FR2513476A1

Description

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTOBNEYS

MÖHLSTRASSE 35, D-8000 MÜNCHEN 80 FOSTFACH/P.O. BOX 860624, D-8000 MÜNCHEN 86

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Dr. Eugen Popp Popp. S«jd» & v. Bülow, Po»tfaoh 860624, D-8000 München 86 Dipl.-Ing., DipL-WirtSch.-Ing.

WoIfE. Sajda Dipl.-Phys.

Dr. Tarn v. Bülow DipL-üig., Dipl.-Wirtsoh.-Ing.

Telephon (089) 982145 Telex5213222epod Telegramme Epopat München

Ihr Zeichen Unser Zeichen Datum

Of RUF~ 1572 ^Date

Wilhelm Ruf KG
Schwanthaler Straße 18 D-8000 München 2

Mehrlagige Leiterplatte und Verfahren zu deren Herstellung (Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 30 13 667.5)

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrlagige Leiterplatte sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung nach Patent ... (Patentanmeldung P 30 13 667.5). In diesem Stammpatent ist ein Verfahren zur Herstellung von Mehrlagen-Leiterplatten beschrieben, dessen wesentlicher Grundgedanke darin liegt, einen elektrisch leitfähigen, ätzfesten Lack als sogenannte'Stzreserve " zu verwenden. Dies hat u.a. die Vorteile, daß dieser Lack elektrisch parallel zu den Leiterbahnen liegt und somit deren Widerstand verringert. Auch schützt dieser Lack die darunterliegenden Leiterbahnen vor Oxidation, was vor allem bei Leiterbahnen aus Kupfer ein wesentlicher Vorteil ist.

-δ-Zum Aufbringen einer zweiten Leiterbahnlage schlägt das Stammpatent vor auf die erste Leiterbahnlage eine Schicht aus Isolierlack aufzubringen, zumindest im Bereich von Kreuzungspunkten der ersten und der zweiten Leitbahnlage. Wenn diese zweite Leiterbahnlage zur Bildung sogenannter Brücken dient, so werden die Verbindungsbereiche (Brückenpfeiler) zwischen den beiden Lagen nicht mit dem Isolierlack abgedeckt. Die zweite Leiterbahnlage und insbesondere die Brücken werden dann aus elektrisch leitendem Lack, wie z.B. einem Widerstandslack aufgebracht.

Mit der vorliegenden Erfindung soll das Verfahren bzw. die Leiterplatte des Stammpatentes dahingehend verbessert werden, daß mit einfach auszuführenden Herstellschritten die elektrische Leitfähigkeit der zweiten Leiterbahnlage erhöht wird, insbesondere im Bereich der Brücken.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung vor, daß der die zweite Leiterbahnlage bildende elektrisch leitende Lack galvanisierbar ist und daß nach Aushärten dieses Lackes eine Metallschicht galvanisch auf ihn aufgebracht wird.

Bei der so hergestellten Leiterplatte ist der die zweite Leiterbahnlage bildende elektrisch leitfähige Lack galvanisierbar, wobei über diesem galvanisierbaren Lack eine galvanisch aufgetragene Metallschicht liegt.

Der galvanisierbare Lack ist vorzugsweise kohlenstoffhaltig und besteht beispielsweise aus einem Ruß oder Graphit enthaltenden "Kohleschicht-Widerstandslack".

Die galvanisch aufgetragene Metallschicht enthält vorzugsweise korrosionsbeständiges Metall, insbesondere metallische Kontaktwerkstoffe.

Besonders einfach läßt sich der kohlenstoffhaltige Lack mittels Siebdruckverfahren aufbringen.

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Eine weitere Verbesserung ergibt sich dadurch, daß der galvanisierbare Lack in Fenster des Isolierlackes aufgebracht wird, wobei diese Fenster in den Verbindungsbereichen (Brückenpfeiler) der ersten und zweiten Leiterbahn vorhanden sind bzw. zusätzlich auch noch an Schalt- ■ kontaktflächen und/oder Lötflachen. Mit Ausnahme dieser Fenster bedeckt somit der Isolierlack die gesamte erste Leiterbahnlage. Der Isolierlack, der ohnehin zur Trennung der beiden Leiterbahnlagen aufgebracht werden muß, übernimmt damit zusätzlich die Funktion einer Galvanisiermaske, die ansonsten in einem zusätzlichen Arbeitsschritt aufgebracht werden müßte. Hierdurch wird sichergestellt, daß wirklich nur diejenigen Stellen galvanisiert werden, bei denen es erforderlich ist.

Eine Voraussetzung für das Galvanisieren ist natürlich, daß alle zu galvanisierenden Stellen elektrisch zugänglich sind, um an die Kathode der Galvanisiereinrichtung angeschlossen werden zu können. Sind bei der fertigen Leiterplatte nicht alle Leiterbahnen zum Rand der Leiterplatte geführt, so können zur Erfüllung der obxgen Forderung Hilfsverbindungen vorgesehen sein, die später beim Stanzen oder Bohren der Leiterplatte entfernt werden.

Im Hinblick auf Lötpunkte der Leiterbahnen ergibt sich, wenn die Stellen ebenfalls mit einer galvanisch aufgetragenen Metallschicht beschichtet werden, der Vorteil, daß diese Metallschicht lötbar ist, so daß der elektrisch leitende Lack, der auf der ersten Leiterbahnlage liegt und der nicht bzw. nur schlecht lötbar ist, vor dem Löten nicht entfernt werden muß. Hierdurch wird ein weiterer Arbeitsschritt eingespart.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Draufsicht einer Leiterplatte nach der Herstellung der ersten Leiterbahnlage;

Figur 2 eine Ansicht ähnlich Figur 1 nach dem Aufbringen des Isolierlackes; und

Figur 3 eine Draufsicht auf die fertige Leiterplatte.

Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen. Figuren bezeichnen gleiche Teile.

Eine kupferkaschierte Grundplatte 1 besteht aus einer Schicht eines elektrisch nicht-leitenden Materials, wie z.B. Hartpapier und einer darüberliegenden Kupferschicht.

Auf diese Kupferschicht wird in einem ersten Arbeitsgang eine Schicht aus ätzfestem, elektrisch leitendem Lack in Form der gewünschten Leiterbahnen 2, 3, 4, sowie gegebenenfalls mit "Brückenpfeilern" 5, 6 und Schaltkontaktflächen 7 aufgebracht. Dieses Aufbringen geschieht

²^ vorzugsweise mittels Siebdrucktechnik. Nach Aushärtung dieses Lackes wird die nicht von ihm bedeckte Kupferschicht in einem Ätzbad weggeätzt, so daß nur das von dem Lack bedeckte Kupfer auf der Grundplatte 1 stehen

bleibt.
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Nach diesem Arbeitsgang wird, wie in Figur 2 gezeigt, ein Isolierlack 16 zumindest auf diejenigen Stellen der

Leiterplatte aufgebracht, vorzugsweise gedruckt, die später mit den Leiterbahnen der zweiten Lage versehen werden sollen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der größte Teil der Leiterplatte mit dem Isolierlack 16 bedeckt, wobei lediglich einzelne Stellen bzw. Fenster

9, 10, 11, 12 freigelassen sind. Die Fenster 9 und 10 lassen hierbei die "Brückenpfeiler" 5 und 6 frei, das Fenster 11 läßt die Schaltkontaktfläche 7 frei und das Fenster 12 läßt eine Lötstelle frei, die eine durch die

-8-Grundplatte 1 hindurchgehende Bohrung 8 aufweist.

Nach Aushärten des Isolierlackes 16 wird in einem nächsten Arbeitsgang ein kohlenstoffhaltiger, elektrisch leitfähiger Lack an gewünschten Stellen aufgebracht, vorzugsweise mittels Siebdrucktechnik. Im einzelnen handelt es sich hierbei um eine Brücke 13, die die Brückenpfeiler 5 und 6 miteinander verbindet. Diese Brücke wird also durch die Fenster 9 und 10 hindurch aufgebracht sowie über die *0 zwischen diesen Fenstern liegende Schicht des Isolierlacks 16.

Weiterhin können auch die Schaltkontaktfläche 7 und/oder die Lötfläche mit Schichten 14 bzw.. 15 des kohlenstoffhaitigen Lacks bedruckt werden. Am Ende dieses Arbeitsganges ist die Leiterplatte in dem in Figur 3 gezeigten Zustand.

Im letzten Arbeitsgang werden die (nicht dargestellten) zum Rand der Leiterplatte 1 geführten Enden der Leiterbahnen

2 bzw. 4 und 3 an eine Elektrode (Kathode) einer Galvanisiereinrichtung angeschlossen. In dem darauffolgenden Galvanisiervorgang werden die Kohlenstofflackschichten 13, 14, 15 galvanisiert, d.h. mit einer Metallschicht überzogen, die'vorzugsweise im wesentlichen Kupfer enthält.

Aus Figur 3 ist auch ersichtlich, daß alle Kohlenstofflackschichten elektrisch mit den Leiterbahnen 2, 3 bzw. 4 verbunden sind, so daß ihr elektrischer Anschluß an die Galvanisiereinrichtung keinerlei Probleme mit sich bringt.

Dadurch, daß die galvanisch aufgetragene Metallschicht elektrisch parallel zu der Kohlenstofflackschicht liegt, ist der elektrische Widerstand dieser Schichten beträchtlich herabgesetzt, wodurch. Probleme durch überhöhten Span-35

nungsabfall und damit verbundene Wärmeentwicklung beseitigt werden.

Durch die verbesserte Leitfähigkeit wird an Schaltkontakt-

—■ΦΙ stellen, wie z.B. der Stelle 7 bzw. 14 ein geringerer übergangswiderstand erzielt, während an Lötstellen, wie z.B. der Stelle 15 auch eine gute Lötfähigkeit durch die galvanisch aufgetragene Metallschicht erhalten wird. 5

Weiterhin ist ersichtlich, daß ohne aufwendiges Anfertigen einer Galvanisiermaske sichergestellt ist, daß tatsächlich nur diejenigen Stellen mit der galvanisch aufgetragenen Metallschicht versehen werden, die hierfür vorgesehen sind.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß auch der ätzfeste, elektrisch leitende Lack, der die Leiterbahnen der ersten Lage abdeckt, gegen galvanische Schichten resistent sein kann, d.h. daß sich auf ihm galvanisch keine Metallschichten abscheiden lassen. In diesem Falle ist es nicht erforderlich, die gesamte Leiterplatte mit Ausnahme der Fenster 9, 10, 11, 12 mit Isolierlack 16 zu bedrucken. Vielmehr genügt es nur die Kreuzungsstellen, d.h. im gezeigten AusführungsbeiSpielbeinen die Brückenpfeiler 5 und 6 verbindenden Bereich mit Isolierlack zu versehen.

Anstelle der galvanischen Beschichtung der Lötfläche 15 kann auch der ätzfeste, elektrisch nicht-leitende Lack ^" an der Lötstelle entfernt werden, um diese für das Löten vorzubereiten. Gegebenenfalls kann auch noch eine Entoxidation dieser Stelle vorgenommen werden.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der

Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Mehrlagen-Leiterplatten, bei dem

a) auf einer kupferkaschierten Grundplatte ein ätzfester, elektrisch leitfähiger Lack in Form gewünschter Leiterbahnen einer ersten Lage aufgebracht wird,

b) nach dem Aushärten des ätzfesten Lackes die nicht von ihm bedeckten Kupferschichten weggeätzt werden,

c) danach ein Isolierlack aufgebracht wird, der mindestens Kreuzungsstellen zwischen der ersten Leiterbahnlage und einer zweiten Leiterbahnlage bedeckt, nicht jedoch Verbindungsbereiche zwischen den Leiterbahnlagen,

und

d) Leiterbahnen gewünschter Form der zweiten Leiterbahnlage aus elektrisch leitendem Lack auf den Isolierlack und die Verbindungsbereiche aufgebracht werden,

nach Patent .... (Patentanmeldung P 30 13 667.5), dadurch gekennzeichnet, daß der die zweite Leiterbahnlage bildende elektrisch leitende Lack galvanisierbar ist und daß nach Aushärten dieses Lackes eine Metallschicht galvanisch auf ihn aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die zweite Leiterbahnlage bildende Lack kohlenstoffhaltig ist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die zweite Leiterbahnlage bildende Lack mittels Siebddruckverfahren aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht korrosionsbeständiges Metall enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der galvanisierbare Lack in Fenster des Isolierlackes aufgebracht wird, wobei diese Fenster an den Verbindungsbereichen zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahnlage vorhanden sind.
° 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster zusätzlich an Schaltkontaktflächen und/oder Lötflächen vorhanden sind.
7. Mehrlagige Leiterplatte mit einer Grundplatte, mit einer

ersten Lage einer Kupferschicht in Form von Leiterbahnen, mit einer über diesen Leiterbahnen liegenden Schicht aus ätzfestem, elektrisch leitendem Lack, mit einer Isolierschicht," die zumindest im Kreuzungsbereich von Leiterbahnen der ersten und einer zweiten Lage aufgebracht ist, und mit einer zweiten Leiterbahnlage aus elektrisch leitfähigem Lack, die mit vorbestimmten Stellen der ersten Leiterbahnlage bzw. deren ätzfestem elektrisch leitendem Lack in Verbindung steht,

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dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Lack der zweiten Leiterbahnlage (13, 14, 15) galvanisierbar ist und daß über diesem galvanisierbaren Lack eine galvanisch aufgetragene Metallschicht liegt.
8. Leiterplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der galvanisierbare Lack kohlenstoffhaltig ist.
9. Leiterplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch aufgetragene Metallschicht korrosLcnsbeständige metallische Kontaktwerkstoffe enthält.
10. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der galvanisierbare Lack und die Metallschicht in Fenstern (9, 10, 11, 12) des Isolierlackes (16) aufgebracht sind.