DE3214097A1 - Verfahren, mit dem durchgehende loecher in elektrischen schaltungstraegern leitfaehig gemacht werden - Google Patents

Description

• Verfahren, mit dem durchgehende Löcher in elektrischen
• Schaltungsträgern leitfähig gemacht werden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
• Bei dem elektrischen Schaltungsträger kann es sich beispielsweise um das Substrat aus Aluminiumoxid oder dergleichen für eine Dickfilmschaltung oder auch um beidseitig oder mehrschichtig bedruckte Schaltungsplatten aus Kunstharz handeln.
• Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf eine Dickfilmschaltung erläutert, zu deren Herstellung man bekanntlich durch Siebdruck (Serigraphie) und Maskierung mehrere Pasten oder Tuschen mit den jeweils gewünschten leitenden, resistiven oder isolierenden Eigenschaften auf ein Substrat aufbringt.
• Nach dem Aufbringen ist für jede Paste bzw. Tusche eine Ausheizphase erforderlich, damit organische Lösungsmittel entfernt werden und sie nicht durch später auf ihnen gebildete weitere Bahnen verändert werden. Wegen der zunehmenden Kompliziertheit der gewünschten Schaltungen müssen die Dickfilmschaltungen doppelseitig oder mehrschichtig ausgeführt werden. Es stellt sich daher das Problem, die auf den beiden Seiten eines Substrates befindlichen Schaltungen miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck sind im wesentlichen drei Methoden bekannt: Beispielsweise kann man längs der Ränder auf den beiden entgegengesetzten Seiten des Substrates vorgesehene Kontaktflecken mit metallischen Leitern miteinander verbinden.
• Diese Methode beeinträchtigt jedoch in erheblichem Maße die "topographischen" Möglichkeiten bei der Auslegung der beiden Dickfilmschaltungen und ist auch aus wirtschaftlichen Gründen allenfalls bei einer sehr geringen Zahl von Verbindungen zweckmäßig. Eine andere Möglichkeit besteht darin, leitende Stifte in Löcher zwischen einander entsprechenden Kontaktflecken auf den beiden Seiten einzusetzen. Dies ist jedoch bei kleinen Dimensionen (weniger als 1 mm Durchmesser), wie sie häufig unvermeidbar sind, sehr schwierig und aufwendig. Größere Löcher würden die nutzbare Fläche des Schaltungsträgers reduzieren.
• Gemäß einer dritten Möglichkeit kann in die Löcher durch Siebdruck eine Paste oder Tusche gebracht werden, die durch die Löcher hindurch angesaugt wird. Während der anschließend unvermeidbaren Ausheizung verringert die das Loch füllende Tusche ihr eigenes Volumen. Wenn sie sich dabei vom Rand des Loches ablöst, ergibt sich eine schwache, wenig zuverlässige Verbindung. Wenn sie stattdessen am Rand des Loches haften bleibt, kann relativ leicht im mittleren Bereich ein Bruch auftreten, der zu einer Unterbrechung führt, die nicht ohne weiteres feststellbar ist, wie es beispielsweise durch Sichtkontrolle der leitenden Beschichtung der Lochwände möglich wäre. Wenn es sich außerdem um eine Mehrschichtanordnung handelt, ist diese Methode sehr schwierig durchzuführen und muß häufig unterbrochen werden, da der für den Siebdruck verwendete Rahmen gereinigt werden muß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Methode zum elektrischen Verbinden der entgegengesetzten Seiten eines Schaltungsträgers wie z.B. eines Substrates aus Aluminiumoxid anzugeben, die einerseits die mögliche Gestaltung der Schaltungen wenig beeinträchtigt und andererseits einfacher, schneller und mit zuverlässigeren Ergebnissen durchführbar ist als bisher.
• Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung ist schematisch eine bei der Herstellung einer Dickfilmschaltung verwendbare Vorrichtung gezeigt, wobei die Proportionen zwischen den Einzelteilen nicht der Realität entsprechen und insbesondere der Schaltungsträger (1) und die Löcher (10 und 11) der Deutlichkeit halber stark vergrößert dargestellt sind.
• Der Schaltungsträger 1, also beispielsweise das Substrat einer Dickfilmschaltung, befindet sich zwischen zwei Schablonen oder Masken 2 aus "Plexiglas" (PMMA) oder einem anderen harten, jedoch biegsamen oder halbstarren Material. Diese Anordnung wird von einer (nicht dargestellten) Preßvorrichtung an sich bekannter Art zwischen zwei untereinander gleichen Metallkörpern 3 unter Druck zusammengehalten, von denen jeder an dem zu behandelnden Bereich des Schaltungsträgers 1 eine zur entsprechenden Maske 2 offene Kammer 4 bzw. 7 enthält. Jede Kammer ist von einer Membran 5 bzw.
• 8 verschlossen, die über die dargestellten Kanäle 6 bzw. 9 unter dem Einfluß einer (nicht dargestellten) externen pneumatischen Einrichtung stehen und von dieser betätigbar sind. Wenn man Luft oder ein äquivalentes anderes pneumatisches Fluidum mit Druck unter die Membran 5 leitet und gleichzeitig von oberhalb der Membran 8 absaugt, entsteht in der Kammer 4 ein entsprechender Druck und in der Kammer 7 ein Unterdruck. Eine in der Kammer 4 enthaltene leitende Paste oder Tusche wird dadurch gezwungen, durch die Löcher 11 des Schaltungsträgers 1 und die Löcher 10 der Masken 2 in die Kammer 7 zu fließen. In der Zeichnung sind zwar nur zwei Löcher 11 dargestellt, doch eignet sich das hier beschriebene Verfahren für jede beliebige Anzahl und Anordnung von Löchern.
• Nach Erreichen eines vorbestimmten Zustands, beispielsweise nach dem mehr oder weniger vollständigen Übergang der Tusche aus der Kammer 4 in die Kammer 7, wird das Verfahren umgekehrt. Notfalls kann der gesamte Zyklus ein- oder--mehrmals wiederholt werden, bis an den Wänden der Löcher 11 eine genügend dicke Schicht aus -leitendem Material haftet, die die beiden entgegengesetzte#n Seiten des Schaltungsträgers 1 in der gewünschten Weise verbindet.
• Darstellungsgemäß können die Löcher 10 der Masken 2 etwas breiter sein als die Löcher 11 des Schaltungsträgers 1.
• Während die Löcher 11 leitend gemacht werden, können dadurch gleichzeitig Kontaktflecken gebildet werden, die beispielsweise beim "Hybridisieren" (Bildung von Mischformen) oder Stapeln von Dickfilmschaltungen benutzt werden können.
• Die Realisierung der Masken 2 bereitet keine besonderen Probleme, da man sich numerisch gesteuerter Maschinen und der zur Lochung des Schaltungsträgers 1 verwendeten Programme bedienen kann.
• Das hier beschriebene Verfahren kann vorteilhaft auch für andere Arten von Schaltungsträgern benutzt werden wie z.B. bei der Metallisierung der Löcher durch doppelseitig oder mehrschichtig bedruckte (geätzte) Schaltungsplatten. Gemäß der üblichen' Methode wird der auf einer oder beiden Seiten mit Kupfer kaschierte Schaltungsträger zunächst gelocht und dann in langwieriger und aufwendiger Weise chemisch und elektrolytisch behandelt, damit sich eine Kupferschicht sowohl auf den Trägerflächen als auch in den Löchern bildet. Diese bekannte Methode hat verschiedene Nachteile. Da die Leiterbahnen der gedruckten Schaltung durch Wegätzen des überflüssigen Kupfers gebildet werden, geht eine beträchtliche Kupfermenge verloren, und außerdem ist die Entfernung dieses Kupfers nicht einfach. Ferner wird durch das viele weggeätzte Kupfer das Ätzbad relativ schnell gesättigt und muß deshalb häufig gewechselt werden. Schließlich kann wegen der großen Dicke der Kupferschicht leicht ein Hinterätzeffekt auftreten, also die geätzte Leiterbahn einen trapezförmigen Querschnitt erhalten, wodurch die Haftung der Bahnen am Träger verringert und die Realisierung sehr feiner Bahnen erschwert oder unmöglich gemacht wird.
• Alle diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, da - ggf. mit Ausnahme der Kontaktflecken - nur die Löcher metallisiert werden. Eine zur Anwendung der Erfindung bei einer gedruckten SchaltungsPlatte der erwähnten Art geeignete Vorrichtung unterscheidet sich nicht wesentlich von der in der Zeichnung dargestellten, oben beschriebenen Vorrichtung.
• Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Membranen 5, 8 durch ein Paar von gegenüberliegend angeordneten Kolben zu ersetzen, die in einem den vereinigten Metallkörpern 3 entsprechenden Körper bewegbar angeordnet sein und die gewünschte Wirkung haben können, indem sie auf das in der einen Kammer (4) befindliche leitende Material einen Druck ausüben und gleichzeitig in der anderen Kammer einen Unterdruck erzeugen, um den Durchtritt des leitenden Materials durch die Löcher 10 und 11 zu erleichtern. Bei einer möglichen Ausführungsform kann der Abstand zwischen den Kolben konstant bleiben. Es ist aber auch möglich, einen der beiden Kolben, beispielsweise den, der den Unterdruck erzeugt, mit einer größeren Verschiebungsgeschwindigkeit anzutreiben, wenn der damit verbundene größere Aufwand in irgendwelchen Fällen in Kauf genommen werden soll.
• Soweit die Vorrichtung bisher beschrieben wurde, eignet sie sich zur Behandlung von jeweils nur einem Schaltungsträger 1. Sie kann aber so abgewandelt werden, daß gleichzeitig mehrere Schaltungsträger behandelt werden können, beispielsweise wenn in einem Metallkörper mehrere Kammern vorgesehen sind, von denen jede einen Boden in Form einer Membran wie 5 bzw. 8 oder in Form eines Kolbens aufweist, und die Membranen bzw. Kolben aller Kammern des betreffenden Metallkörpers gleichzeitig betätigt werden.
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Claims (8)

1. Verfahren, mit dem durchgehende Löcher in elektrischen Schaltungsträgern leitfähig gemacht werden Patentansprüche Verfahren, mit dem durchgehende Löcher in elektrischen Schaltungsträgern unter Verwendung eines elektrisch leitenden Materials wie Paste oder Tusche leitfähig gemacht werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Schaltungsträger (1) nach Einfügung zwischen zwei gleiche Masken (2) aus halbstarrem Material als Abstandhalter zwischen zwei Kammern (4, 7) gebracht wird, deren Volumen veränderbar ist, und daß eine vorbestimmte Menge des leitenden Materials mindestens einmal durch die in dem Schaltungsträger (1) und in den Masken (2) gebildeten Löcher (10, 11) geleitet wird, und daß hierzu das Volumen der einen Kammer verkleinert und gleichzeitig das Volumen der anderen Kammer vergrößert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kammern (4, 7) mit beweglichem Boden verwendet werden, der durch eine Steuereinrichtung betätigt wird, welche die Höhe oder Tiefe der die leitende Paste oder Tusche enthaltenen Kammer verkleinert und gleichzeitig diejenige der anderen Kammer vergrößert, und daß eine hinsichtlich der Wirkung auf die Kammern umkehrbare Steuereinrichtung verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kammern (4, 7) verwendet werden, deren Boden durch je eine elastische Membran (5, 8) gebildet wird, die durch eine pneumatische Steuereinrichtung betätigt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kammern verwendet werden, deren Boden durch ein Paar von Kolben gebildet wird, die gleichzeitig verschoben werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand zwischen den Kolben wenigstens beinahe konstant gehalten wird.
6. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Kontaktflecks um ein Loch (11) des Schaltungsträgers (1) herum Masken (2) verwendet werden, deren dem Loch (11) des Schaltungsträgers entsprechende Löcher (10) einen größeren Durchmesser haben als dieses Loch (11).
7. 7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (4, 7) durch in zwei gleichen massiven Körpern (3) an deren den Masken (2) zugewandten Seite befindliche, durch ebene Ränder begrenzte Öffnungen gebildet sind, die an der den Masken (2) abgewandten Seite durch elastische Membranen (5, 8) oder durch Kolben begrenzt sind, hinter denen Kanäle (6, 9) zu einer pneumatischen oder hydraulischen Steuereinrichtung führen.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung hinsichtlich der Druckbeaufschlagung umschaltbar ist.