DE3137279C2

DE3137279C2 - Verfahren zur Herstellung von Mehrlagen-Leiterplatten sowie nach dem Verfahren hergestellte mehrlagige Leiterplatte

Info

Publication number: DE3137279C2
Application number: DE3137279A
Authority: DE
Inventors: Horst 8019 Glonn Hoffmann
Original assignee: WILHELM RUF KG 8000 MUENCHEN DE
Current assignee: WILHELM RUF KG 8000 MUENCHEN DE
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1986-12-11
Also published as: FR2513476B1; FR2513476A1; US4520228A; DE3137279A1

Abstract

Eine mehrlagige Leiterplatte besteht aus einer kupferkaschierten Grundplatte (1), auf der eine erste Lage von Leiterbahnen (2, 3, 4; 5, 6, 7) dadurch erzeugt wird, daß ein ätzfester, elektrisch leitfähiger Lack an den entsprechenden Stellen aufgebracht wird. In einem Ätzbad werden die nicht von dem ätzfesten Lack bedeckten Kupferschichten weggeätzt. Anschließend wird eine Isolierlackschicht (16) zumindest im Kreuzungsbereich von Leiterbahnen der ersten Lage und einer zweiten Lage aufgebracht. An vorbestimmten Stellen wird ein galvanisierbarer, vorzugsweise kohlenstoffhaltiger Lack aufgebracht und anschließend mit einer galvanisch aufgetragenen Metallschicht überzogen.

Description

dadurch gekennzeichnet,
daß der Isolierlack bis auf vorgesehene Verbindungsbereiche und Schaltkontaktflächen ganzflächig auf die erste Leiterbahnschicht aufgebracht wird und

der die zweite Leiterbahnschicht bildende, ätzfeste, elektrisch leitende Lack galvanisierbar ist und nach dem Aushärten mit einer galvanisch aufbringbaren Metallschicht versehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die zweite Leiterbahnschicht bildende Lack kohlenstoffhaltig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht korrosionsbeständiges Metall enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der galvanisierbare Lack in Fenster des Isolierlackes aufgebracht wird, wobei diese Fenster an den Verbindungsbereichen zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahnschicht vorhanden sind.

5. Mehrlagige Leiterplatte, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Grundplatte, einer darüberliegenden Kupferschicht in Form von Leiterbahnen, mit einer über diesen Leiterbahnen liegenden Schicht aus ätzfestem, elektrisch leitendem Lack, mit einer Isolierlackschicht, die an Kreuzungsstellen der Leiterbahnen aufgebracht ist und mit einer zweiten Leiterbahnschicht aus elektrisch leitfähigem Lack, die mit vorbestimmten Stellen der ersten Leiterbahnschicht bzw. deren ätzfestem, elektrisch leitendem Lack in Verbindung steht, nach Hauptpatent 30 13 667, dadurch gekennzeichnet,

daß der Isolierlack (16) bis auf vorgesehene Verbindungsbereiche (9, 10) und Schaltkontaktflächen (7) ganzflächig auf die erste Leiterbahnschicht aufgebracht ist und

der die zweite Leiterbahnschicht (13,14,15) bildende ätzfeste, elektrisch leitende Lack galvanisierbar ist und nach dem Aushärten mit einer galvanisch aufgebrachten Metallschicht versehen ist.

6. Mehrlagige Leiterplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der galvanisierbare Lack kohlenstoffhaltig ist.

7. Mehrlagige Leiterplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch aufgetragene Metallschicht korrosionsbeständige, metallische Kontaktwerkstoffe enthält

8. Mehrlagige Leiterplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der galvanisierbare Lack und die Metallschicht in Fenstern (9, tO, 11,12) des Isolierlackes (16) aufgebracht sind.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrlagen-Leiterplatte sowie auf eine nach dem Verfahren hergestellte mehrlagige Leiterplatte nach dem Hauptpatent P 30 13 667.

In dem Hauptpatent ist ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten beschrieben, bei dem auf eine kupferkaschierte Grundplatte ein ätzfester Lack in Form von gewünschten Leiterbahnen aufgebracht wird und nach dem Aushärten des ätzfesten Lackes die nicht mit dem ätzfesten Lack bedeckte Kupferschicht weggeätzt wird, wobei dorther ätzfeste Lack elektrisch leitend ist

Zur Herstellung von Mehrlagen-Leitplatten sieht das Hauptpatent weiterhin ein Verfahren vor, bei dem an Kreuzungsstellen der Leiterbahnen nach dem Herstellen einer ersten Leiterbahnschicht ein Isolierlack aufgebracht wird und anschließend im Bereich des Isolierlakkes ein elektrisch leitender Lack in Form von Leiterbahnbrücken aufgebracht wird, wobei dort der ätzfeste, elektrisch leitende Lack in Form aller Leiterbahnen mit Ausnahme der Kreuzungsstellen aufgebracht wird.

Kurz zusammengefaßt, liegt der wesentliche Grundgedanke des Hauptpatentes darin, einen elekrisch leitfähigen, ätzfesten Lack als sogenannte »Ätzreserve« 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.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren bzw. die Mehrlagen-Leiterplatte nach dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern, daß mit einfach auszuführenden Herstellschritten die elektrische Leitfähigkeit der zweiten Leiterbahnschicht erhöht wird, insbesondere im Bereich von Leiterbahnbrücken.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil der Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen Merkmale gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen

so der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erreicht: Der Isolierlack, der ohnehin zur Trennung der beiden Leiterbahnschichten aufgebracht werden muß, übernimmt zusätzlich die Funktion einer Galvanisiermaske, die ansonsten in einem zusätzlichen Arbeitsschritt aufgebracht werden müßte. Durch diese Funktion der »Galvanisiermaske« wird auch sichergestellt, daß wirklich nur diejenigen Stellen galvanisiert werden, bei denen es erforderlich ist. Durch die galvanisch aufgetragene Metallschicht, die elektrisch paraiiei zu dem elektrisch leitfähigen, galvanisierbaren Lack liegt, wird der elektrische Widerstand beträchtlich herabgesetzt. Darüber hinaus ist das Aufbringen der Metallscnicht auf galvanischem Wege technisch einfach und zuverlässig durchzuführen, wobei man eine sehr gut haftende Verbindung zwischen dem galvanisierbaren Lack und der galvanisch aufgetragenen Metallschicht erhält.
Eine Voraussetzung für das Galvanisieren ist natür-

lieh, daß alle zu galvanisierenden Stellen elektrisch zugänglich sind, um an die Kathode einer Galvanisiereinrichtung angeschlossen werden zu können. Sind bei einer fertigen Leiterplatte nicht alle Leiterbahnen zum Rand der Leiterplatte geführt, so können zur Erfüllung dieser Forderung Hilfsverbindungen vorgesehen sein, die später beim Stanzen oder Bohren der Leiterplatte entfernt werden.

Im HinbUck auf Lötpunkte der Leiterbahnen ergibt sich, wenn die Stellen ebenfalls mit einer galvanisch aufgetragenen Metallschicht beschichtet sind, der Vorteil, daß diese Metallschicht lötbar ist, so daß der elektrisch leitende Lack, der auf der ersten Leiterbahnschicht 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 anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren ausführlich erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht einer Leiterplatte nach der Herstellung der ersten Leiterbahnanlage;

F i g. 2 eine Ansicht ähnlich F i g. 1 nach dem Aufbringen des Isolierlackes; und

F i g. 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 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 stehenbleibt.

Nach diesem Arbeitsgang wird, wie in F i g. 2 gezeigt, ein Isolierlack 16 zumindest auf diejenigen Stellen der Leiterplatten 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 Grundplatte 1 so 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 Brükkenpfeiler 5 und 6 miteinander verbindet. Diese Brücke wird also durch die Fenster 9 und 10 hindurch aufgebracht sowie über die zwischen diesen Fenstern liegende Schicht des isoiieriacks 16.

Weiterhin können auch die Schaltkontaktfläche 7 und/oder die Lötfläche mit Schichten 14 bzw. 15 des kohlenstoffhaltigen Lacks bedruckt werden. Am Ende dieses Arbeitsganges ist die Leiterplatte in dem in F i g. 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 F i g. 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 Spannungsabfall und damit verbundene Wärmeentwicklung beseitigt werden.

Durch die verbesserte Leitfähigkeit wird an Schaltkontaktstellen, 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.

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 bedrukken. Vielmehr genügt es, nur die Kreuzungsstellen, d. h. im gezeigten Ausführungsbeispiel, einen 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Mehrlagen-Leiterplatten, bei dem

a) auf eine kupferkaschierte Grundplatte ein ätzfester Lack in Form von gewünschten Leiterbahnen einer ersten Leiterbahnschicht aufgebracht wird,

b) nach dem Aushärten des ätzfesten Lackes die nicht mit dem ätzfesten Lack bedeckte Kupferschicht weggeätzt wird,

c) an Kreuzungsstellen der Leiterbahnen nach dem Herstellen der ersten Leiterbahnschicht ein Isolierlack aufgebracht wird, und

d) anschließend im Bereich des Isolierlackes ein ätzfester, elektrisch leitender Lack einer zweiten Leiterbahnschicht aufgebracht wird, nach Hauptpatent 30 13 667,