DE3515549C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung starr-flexibler Leiterplatten durch gleichzeitiges Verpressen eines Verbundes bestehend aus einem unkaschierten, mit durchgehenden Schlitzen versehenen Basismaterial, einer ausgesparten Verbundfolie und starren oder flexiblen Cu-kaschierten Basismaterialien und einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten durchgehenden Verbundfolie, sowie Metall- oder Kunststoffolien, an sich bekannte Verfahrensschritte zum Ausbilden der Leiterbahnstrukturen und Auftrennen der abgedeckten Schlitze.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 29 46 726 bekannt. Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß sich zwischen starrem und flexiblem Teil der Leiterplatte eine zusätzliche Verbindungsfolie (Prepreg) befindet, welche im Bereich der durchgehenden Nuten beim Ätzen nicht mit durchtrennt werden kann, sondern in einem zusätzlichen Arbeitsschritt mit einem Trennmesser durchtrennt werden muß.

Ein Verfahren zur Herstellung starr-flexibler Leiterplatten ist ferner aus der DE-OS 20 14 336 bekannt. Hierbei sind zwischen flexibler Schicht und Basismaterial und zwischen kaschiertem Material und Basismaterial Klebefolien vorgesehen, welche beim Ätzen nicht mitdurchtrennt werden können, sondern einen zusätzlichen Trennvorgang erforderlich machen. Daher weist auch dieses Verfahren wie alle bekannten Herstellungsverfahren den Nachteil auf, daß am Ende der Fertigung eine starre, kaschierte Schicht gegenüber den Schlitzen entweder mit einer Nut versehen werden muß, um ein Ausbrechen der festen Teile aus den flexiblen Bereichen von Hand zu ermöglichen, oder aber bis in die zu Beginn des Verfahrens in dem Basismaterial angebrachten Schlitze reichende Schnitte durchgeführt werden müssen, damit die starren Teile herausfallen können.

Ferner ist aus der DE-AS 26 57 212 ein Verfahren zur Herstellung starr-flexibler Leiterplatten bekannt, bei welchem in die starren Außenlagen vor dem Verpressen Nuten eingebracht werden. Dieses Verfahren hat zum einen den Nachteil, daß jede Basisplatte einzeln mit Nuten zu versehen ist, wobei die Maschine mit dem Werkzeug auf eine genaue Tiefe eingestellt werden muß. Hinzu kommt auch bei diesem bekannten Verfahren der Nachteil, daß nach der Herstellung der Leiterbilder auf der Außenseite Nuten hergestellt, z. B. gefräst werden müssen, damit an den gewünschten Stellen die Außenlagen entfernt werden können.

Sowohl das Anbringen solcher Nuten als auch die Durchführung der als Alternative genannten Schnitte ist aber technisch aufwendig und schwierig durchzuführen. Je dünner die fertigen Leiterplatten werden sollen, um so genauer müssen die Tiefen dieser Nuten oder Schnitte eingestellt und eingehalten werden. Da die Entwicklung zu immer dünneren Leiterplatten tendiert, werden diese bekannten Verfahren zunehmend weniger anwendbar, da sie den Anforderungen eines immer größer werdenden Kunden­ kreises nach besonders dünnen Leiterplatten nicht mehr entsprechen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannten Verfahren so auszubilden, daß weniger Arbeitsschritte erforderlich sind und insbesondere die Herstellung dünner starr-flexibler Leiterplatten wesentlich erleichtert wird.

Diese Aufgabe ist durch dieMerkmale des Anspruchs gelöst.

Der grundsätzliche Unterschied des erfindungsgemäßen Verfahres gegenüber den bekannten Verfahren liegt darin, daß zumindest auf einer Seite der starr-flexiblen Leiterplatte trägerloses Leiterschichtmaterial verwendet wird.

Dieses wird beim Wegätzen des nicht für Leiterbahnen erforderlichen Leitermaterials auch in dem Bereich weggeätzt, in dem die Leiterplatte flexibel sein soll. Ein besonderer Arbeitvorgang ist dazu nicht erforder­ lich, weil gemäß der Erfindung kein Träger vorhanden ist, der mechanisch durchtrennt werden müßte. Die Erfin­ dung erlaubt deshalb eine schnelle Fertigung mit hohem Wirtschaftlichkeitsgrad.

Da die Entfernung des Leiterbahnmaterials auf der einen, von der flexiblen Lage abgewandten Seite durch den, ohnehin notwendigen Ätzvorgang stattfindet, ist die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens völlig unabhängig davon, ob die zu fertigende Leiterplatte dick, dünn oder besonders dünn ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich daraus, daß beliebiges Basismaterial als Trägermaterial verwendet werden kann. Man ist deshalb bei der Herstellung nicht auf das Trägermaterial ange­ wiesen, welches üblicherweise von den Herstellern von metallkaschierten Trägerplatten verwendet und angeboten wird.

Bei starr-flexiblen Leiterplatten sieht das Layout vor, daß auf der der flexiblen Lage abgewandten Seite in dem flexiblen Bereich keine Leiterbahnen vorhanden sind. Das ursprünglich, also in der Basismaterialplatte an diesen Stellen vorgesehene Material kann nach Anbringung der durchgehenden Schlitze sofort entfernt werden, und anschließend kann auf die der flexiblen Lage abgewandte Seite das trägerlose Leitermaterial aufgebracht und, zusammen mit der flexiblen Lage, zu dem Verbund verpreßt werden.

Es ist aber auch möglich, diese genannten Abschnitte der Basismaterialplatten nach dem Schlitzen zunächst in ihrer Lage zu lassen, so daß sie sich beim Verbundpressen zwischen der flexiblen Lage auf der einen Seite der Leiterplatte und der trägerlosen Leiterschicht auf der anderen Seite der Leiterplatte befinden und der gesamten Leiterplatte für die weitere Bearbeitung eine zusätzliche Stabilität verleihen. Beim Ätzen wird die trägerlose Schicht in dem Bereich, der flexibel werden soll, entfernt, und dabei fällt dann das entsprechende, durch die Schlitze von der übrigen Basismaterialplatte getrennte Basismaterialstück heraus.

Man kann auch die Schlitze in dem Basismaterial in beliebiger Form ausbilden. Sie können z. B. über die Kontur der zu bildenden Leiterplatte hinausgehen, so daß die fertige starr-flexible Leiterplatte einen sich quer über eine Abmessung desselben verlaufenden flexiblen Abschnitt aufweist. Die Schlitze können aber auch eine in sich geschlossene Form haben, so daß die später gebildete Leiterplatte eine fensterartige Ausnehmung aufweist. Diese Ausbildungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beim Bestücken der Leiterplatten Bauelemente innerhalb derselben - in diese quasi versenkt - angeordnet werden sollen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können zum mechanischen Durchtrennen beliebige mechanische Verfahren angewendet werden. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Ausbildung der Schlitze oder die Durchtrennungen mit Wasserstrahlen oder Laserstrahlen durchzuführen. Insbesondere die letztgenannten Verfahren weisen den Vorteil auf, daß sie besonders schmale Schlitzausbil­ dungen mit besonders glatten Kanten ermöglichen. Das wiederum hat den Vorteil, daß Leiterbahnen scharfkantig bis an den Rand geführt bzw. bearbeitet werden können.

Der Klarheit halber wird nochmals darauf hingewiesen, daß derartige glatte Schlitzausbildungen nur möglich sind, weil gemäß der Erfindung Durchtrennungen nur in den rohen Trägerplatten selber vorgenommen werden müssen, weil das Leitermaterial auf der von der flexib­ len Lage abgewandten Seite der Leiterplatte beim Ätzen zwangsläufig mitentfernt wird. Bei den bekannten Ver­ fahren dagegen muß von der der flexiblen Lage abge­ wandten Seite der Leiterplatte her nochmals mechanisch durchtrennt werden, aber maximal auf eine Tiefe, die geringer als die Dicke des Laminats zwischen den beiden betreffenden Leiterbildebenen ist. Diese bei bekannten Verfahren erforderliche Bildung von Nuten oder Schlitzen darf somit nicht durch die gesamte Leiterplatte hindurch gehen, und deshalb ist bei diesen bekannten Verfahren eine glatte Durchtrennung mit Wasserstrahlen oder Laser­ strahlen nicht anwendbar.

Das Basismaterial kann auch in mehreren Lagen gestapelt, als Paket in gewünschter Weise geschlitzt werden. Auf diese Weise werden mehrere Lagen jeweils gleichzeitig bearbeitet, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Bearbeitungs­ verfahrens erhöht wird. Zu Beginn des Verfahrens können Basismaterialplatten verwendet werden, die jeweils eine Mehrfachanordnung von später auszuschneidenden einzelnen Trägerplatten enthalten. Dies weist den Vorteil auf, daß auch für das Schlitzen mehrerer Leiterplattenstücke die Basismaterialplatte nur einmal eingespannt werden muß. Besonders vorteilhaft ist dies jedoch dann, wenn mehrere Schneid-, Fräse- und Strahlvorrichtungen parallel zueinander angeordnet sind, so daß entsprechend viele spätere Trägerplatten gleichzeitig geschlitzt werden können. Besonders vorteilhaft ist die Kombination bei der Stapel- oder Paketbearbeitung. Es wird noch darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren keine zusätzlichen Kaschierungskosten verursacht, da das Laminieren der trägerlosen Leiterschicht gleichzeitig beim Verbundpressen erfolgt.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können beliebig mehrlagige Leiterplattenanordnungen ausgebildet werden. Dabei können zunächst einzelne Leiterplatten starr-starr, starr-flexibel oder wie immer es erwünscht ist, in einzelnen Verfahren hergestellt und später zu einem Verbund miteinander verpreßt werden. Ein solcher Verbund kann z. B. aus zwei Leiterplatten A und B bestehen, von denen die Leiterplatte A durchgehend auf beiden Seiten Leiterbilder und die Leiterplatte B eine fensterartige Ausnehmung aufweist. Die Leiterplatte B kann also auf der Seite, die der Leiterplatte A zugewandt sein soll, außerhalb des Fensterbereichs ein Leiterbild aufweisen, während sie auf der der Leiterplatte A abgewandten Seite ein in ener flexiblen Trägerschicht enthaltenes Leiterbild enthält. Zwischen den Leiterplatten A und B ist in diesen Fällen zweckmäßigerweise in dem Bereich außerhalb der fensterartigen Vertiefung der Leiterplatte B eine Isolierschicht vorgesehen. Bei dieser zweilagigen Leiterplattenanordnung ist somit auf der Leiterplatte A in de Bereich der fensterartigen Vertiefung ein Leiterbild vorhanden. Bereits aus diesem einfachen Beispiel geht hervor, daß gemäß der Erfindung beliebig mehrlagige Kombinationen aus starr-starren und/oder starr-flexiblen Leiterplatten hergestellt werden können, die zu einem Verbund verpreßt werden können.

Der Verbund der einzelnen Lagen, starr zu starr, starr zu flexibel und zur Metallschicht erfolgt nach den in der Leiterplattenindustrie angewandten Verfahren bzw. Methoden, z. B. durch Verwendung von Prepreg, Klebern, Treatment oder Klebefolien. Trennungen können z. B. durch Trennfolien oder Trennspray erfolgen.

In den Schutzumfang fallen auch Leiterplatten, die nach einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 mehrere Lagen aus leitendem und nichtleitendem Material, die zu einem Verbund verpreßt werden,

Fig. 2 eine erfindungsgemäß hergestellte starr-flexible Leiterplatte,

Fig. 3 eine Mehrfachanordnung aus Basis- Trägermaterial.

In Fig. 1 sieht man eine Platte 10 aus unkaschiertem, rohem Trägermaterial. In dieser Basismaterialplatte 10 sind durchgehende Schlitze 12 angebracht. Das durch die genannten Schlitze begrenzte Basismaterialstück 13 bleibt zunächst in seiner ursprünglichen Position. Unterhalb der rohen Trägerplatte 10 sieht man eine Klebefolie 16, die in dem Bereich, der später flexibel werden soll, ausgespart ist. Unterhalb der rohen Klebefolie 16 ist eine flexible Lager 14 dargestellt, welche Leitermaterial enthält. Oberhalb der Trägerplatte 10 ist eine trägerlose leitende Schicht 18, z. B. eine Kupferschicht, dargestellt. Der Verbund der Platte 10 zu der trägerlosen Leiterschicht ist haftvermittelnd vorbereitet.

Diese Schichten der Fig. 1 werden miteinander zu einem Verbund verpreßt.

Anschließend werden auf beiden Seiten dieses Verbundes Leiterbilder in üblicher Weise hergestellt. Dabei ist das Layout so vorgesehen, daß auf der in Fig. 1 oberen Seite innerhalb des Bereiches, in welchem die zu bilden­ de Leiterplatte flexibel sein soll, also oberhalb des Trägerstückes 13, keine Leiterbahnen auf der leitenden Schicht 18 ausgebildet werden. Beim üblicherweise ange­ wendeten Ätzverfahren, bei dem alles Leitermaterial, das nicht als spätere Leiterbahn vorgesehen ist, weggeätzt wird, wird auch das leitende Material 18 oberhalb des Basisträgerstückes 13 weggeätzt. Auf diese Weise wird das Trägerstück 13 freigelegt, ohne daß ein besonderer Arbeitsvorgang erforderlich wäre. Damit erhält man eine starr-flexible Leiterplatte, wie sie in Fig. 2 darge­ stellt ist und bei welcher der Bereich 20 flexibel ist, während die Bereiche 22 und 24 starr sind.

Die Fig. 3 zeigt eine Mehrfachanordnung von verschiede­ nen Leiterplattenträgerstücken, vor deren Ausbildung, in einem Nutzen 26. Diese Fig. 3 soll veranschaulichen, daß gemäß der Erfindung beliebige Schlitzformen ange­ bracht werden können. So sind in der späteren Leiter­ platte 28 zwei über die Außenkontur hinausgehende Schlitze 30 vorgesehen. Die spätere Leiterplatte 32 weist einen geradlinigen, über die Außenkonturen hinaus­ gehenden Schlitz 34 und zwei abgewinkelte Schlitze 36 und 38 auf. Die spätere Leiterplatte 40 weist zwei unter einem Winkel zueinander angeordnete, über dieAußen­ kontur der späteren Leiterplatte hinausgehende Schlitze 42 und 44 auf. In der späteren Leiterplatte 46 ist ein in sich zusammenhängender Schlitz 48 vorgesehen. Dieser bewirkt, daß das von dem Schlitz umgebende Trägerstück 50, ein späteres Ausfallteil, vor dem Verpressen oder nach dem Ätzen der Leiterbilder entfernt werden kann, so daß eine Art Fenster in der späteren Leiterplatte 46 entsteht. Diese fensterartige Ausbildung ist insbeson­ dere zur Unterbringung von Bauteilen innerhalb der Dicke der fertigen Leiterplatte selber vorteilhaft. Die Nut 48 kann z. b. an zwei Stellen unterbrochen sein, um das spätere Ausfallteil zunächst im Verbund zu halten. Es kann später, bei entsprechend vorgesehenem Layout, mühelos entfernt werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung starr-flexibler Leiterplatten durch

   • 1. gleichzeitiges Verpressen eines Verbundes bestehend aus einem
     • 1.1 unkaschierten, mit durchgehenden Schlitzen versehenen Basismaterial
     • 1.2 einer ausgesparten Verbandfolie und starren oder flexiblen Cu-kaschierten Basismaterialien und
     • 1.3 einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten durchgehenden Verbundfolie sowie Metall- oder Kunststoffolien
   • 2. an sich bekannte Verfahrensschritte zum Ausbilden der Leiterbahnstrukturen und
   • 3. Auftrennen der abgedeckten Schlitze,
2. dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des in Schritt 1.3 genannten Aufbaus eine Metallfolie vorgesehen ist und die ihr zugewandten Oberflächen des geschlitzten Basismaterials haftvermittelnd vorbereitet sind.