DE3539781A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer elektrisch leitenden struktur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrisch leitenden Struktur auf einer elektrisch isolierenden Trägerplatte, insbesondere eines Leitermusters auf einer Leiterplatte.

Bekannte Herstellungsverfahren für elektrische Leiterplatten beruhen auf dem Prinzip des galvanischen bzw. chemischen Verfahrens, Leiterbahnen durch Herausätzen aus kupferkaschier­ tem Material herzustellen. Auch ist es bekannt, Leiterbahn­ züge mit Siebdruckpasten auf dem Wege des Siebdruckens auf Basismaterial aufzutragen. In beiden Fällen sind Positiv­ bzw. Negativmasken erforderlich, ohne welche die Erzeugung der entsprechenden Strukturen nicht möglich ist.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine Vorrichtung der ein­ gangs erwähnten Art so zu verbessern, daß die beschriebenen Mängel beseitigt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die leitende Struktur bzw. das Leitermuster auf die Trägerplatte mittels einer sprühbaren Flüssigkeit berührungslos aufgetragen wird, wel­ che zumindest in getrocknetem Zustand elektrisch leitend ist. Mit dieser Flüssigkeit wird erfindungsgemäß ein Strahl er­ zeugt und durch Ultraschall in Tropfen zerlegt, welch letzte­ re auf die bewegt gesteuerte Trägerplatte berührungslos auf­ gesprüht werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen in Zweikoordinaten bewegbaren Tisch als Tragfläche für die Trägerplatte aus, wobei diesem Tisch in Abstand eine Düse für die Flüssigkeit mit nachgeschalteter Ultraschallein­ richtung und nachfolgenden Ablenkelektroden gegenüber­ steht.

Sowohl die Ablenkelektroden als auch die Steuereinheit für den Tisch und die Plattenzuführung sind erfindungsgemäß unter Zuschaltung in den Unteransprüchen näher beschriebe­ ner Einheiten an einen digitalen Datenträger angeschlossen oder an lokale Netzwerke, ohne daß es des Herstellens von Film- oder Siebmaterial bedürfte. Grundsätzlich ist das Verfahren, einen Tintenstrahl mittels Ultraschall nach Ver­ lassen einer Düse in einzelne Tropfen zu zerlegen und diese Tropfen abzulenken, aus der Drucktechnik bekannt.

Der erfinderische Schritt ist darin zu sehen, dieses druck­ technische Verfahren für die Herstellung von Leiterplatten heranzuziehen und damit leitfähiges Material auf die Trägerplatte berührungslos aufzutragen unter Einsparung von Filmen und Masken.

Entscheidend für das Funktionieren dieses Verfahrens ist das Zusammenwirken des Düsen- bzw. Spritzkopfes für die elektrisch leitfähige Flüssigkeit mit der Ablenkeinrichtung für den Strahl einerseits und der Bewegung des Trägermate­ rials anderseits. Dank der Erfindung kann berührungslos eine außergewöhnlich schmale Leiterbahn bei Abständen in einer Größenordnung von weniger als 300 µm erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazu geeignete Vorrichtung erlauben eine wesentlich einfachere Her­ stellung von Leiterplatten, verbunden mit wachsender Änderungsfreudigkeit der Entwickler und zunehmender Flexi­ bilität dank der Verfahrensvereinfachung und der Durch­ laufzeitverkürzung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in schematisierter Schrägsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Eine Vorrichtung 10 zum Herstellen von Leiterplatten 11 mit auf einer elektrisch isolierenden Trägerplatte 12 vor­ gesehenem Leitungsmuster 13 weist einen - bei 14 ange­ deuteten - in Richtung der Pfeile X, Y verschiebbaren Tisch als Träger für die herzustellende Leiterplatte 11 auf; die­ se wird mit aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht darge­ stellten Befestigungsorganen lösbar mit dem Tisch 14 ver­ bunden.

In einem Abstand a zur Aufspannebene 15 des Tisches 14 steht eine Düse 16, die durch eine Leitung 17 an einen nicht wiedergegebenen Tank angeschlossen ist sowie beispielsweise mittels eines an eine hochfrequen­ te Spannungsquelle angeschlossenen piezoelektrischen Kristalls mechanisch in Schwingungen versetzt werden kann.

In Spritzrichtung Z sind der Düse 16 Einrichtungen 18 zum Zerlegen eines aus der Düse 16 austretenden Strahles S in Tropfen T sowie für eine elektrostatische Aufladung der Tropfen T nachgeordnet, zudem eine Kontrolleinheit 19. Mit 20 sind Ablenkelektroden bezeichnet, denen in einem Abstand b ein gegen die Spritzrichtung Z offenes Fänger­ rohr 21 folgt, ist an die Ablenkelektroden 20 keine Span­ nung angelegt, werden die entstehenden Tropfen T nicht ab­ gelenkt und können im Fängerrohr 21 zurückgewonnen werden, aus dem die Flüssigkeit über eine Leitung 22 in den nicht erkennbaren Tank zurückgepumpt wird.

An die Ablenkelektroden 20 ist über 23 ein Rechner 24 an­ geschlossen, der wiederum über Leitung 25 mit einer Schnitt­ stelle (Terminal/Disk/Band) 26 verbunden ist; von letzterer führt eine Leitung 27 zu einem Zuführ- und Zentriersystem 28, eine andere Leitung 29 zum Tisch 14.

Außerhalb der oben beschriebenen Vorrichtung 10 (strich­ punktierte Kontur) ist bei 30 eine CAD-Entflechtungsanla­ ge symbolisiert, die über einen Datenträger LAN - Be­ zugsziffer 31 - an die Schnittstelle 26 anschließt.

In der rechnergesteuerten CAD-Entflechtungsanlage 30 wird die Konzeption der Leiterplatte 11 entworfen, die ent­ sprechenden Daten gelangen nach Abschluß der Entwurfsar­ beit zur Datei 31, welche die einzelnen Anschlußpunkte des Leitungsmusters 13 untereinander als Verdrahtungsliste, die Abstände der Punkte und Bahnen zueinander, die absolu­ ten und relativen Maße der Außenkontur zum Leitungsmuster 13 in digitaler Form beschreibt. Die Speicherung erfolgt auf Band oder Diskette.

Mit diesen Daten wird nun beim erfindungsgemäßen Ver­ fahren kein Polyesterfilm als Herstellungshilfsmittel er­ zeugt, vielmehr werden die Daten direkt der Vorrichtung 10 zugeführt. Dort sorgt das Zentrier- und Transportsystem 28 dafür, daß das Basismaterial, nämlich die Trägerplatte 12, in entsprechend hoher Genauigkeit vor der Düse 16 ge­ führt wird. Hierzu bedarf es auch einer Steuerung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Schlittens zur X/Y- Bewegung des mit Schrittmotoren rechnergesteuerten Tisches 14.

Die Schnittstelle 26 versorgt auch den Rechner 24 der von diesem gesteuerten Ablenkelektroden 20 für den bei 18 in Tropfen T aufgelösten Strahl S aus leitfähiger Flüssigkeit. Diese kann in jede gewählte Richtung - also auch aufwärts - auf die im Leitermuster 11 bewegte Trägerplatte 12 berührungsfrei ohne Zuhilfenahme von Mas­ ken, Filmen od. dgl. aufgetragen werden und ergibt nach dem Antrocknen eine scharf konturierte Schaltung.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Struktur auf einer elektrisch isolierenden Trägerplatte, insbesondere eines Leitermusters, auf einer Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Struktur bzw. das Leitermuster auf die Trägerplatte mittels einer sprühbaren Flüssigkeit be­ rührungslos aufgetragen wird, welche zumindest in ge­ trocknetem Zustand elektrisch leitend ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Flüssigkeit erzeugter Strahl durch Ultra­ schall in Tropfen zerlegt wird und die Tropfen auf die gesteuert bewegte Trägerplatte berührungslos aufgespritzt werden.

3. Vorrichtung zum Herstellen einer elektrisch leitenden Struktur auf einer elektrisch isolierenden Trägerplatte, insbesondere eines Leitermusters auf einer Leiterplatte, gekennzeichnet durch eine Düse (16) zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahles (S) und wenigstens einer in Spritz­ richtung (Z) nachgeschalteten Einrichtung (18) zum Zer­ legen des Strahls in Tropfen (T), eine in Spritzrichtung folgende Ablenkeinrichtung (20) für die Tropfen und eine in Abstand (b) dazu vorgesehene Aufspannfläche (15) für die Trägerplatte (11), wobei die Aufspannfläche (15) bzw. ein diese anbietender Tisch (14) zumindest zweidimensional (X, Y), gesteuert bewegbar ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung (20) über einen Rechner mit einer Schnittstelle (26) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine an eine Schnittstelle (26) angeschlossene Steuer­ einheit für den Tisch (14).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schnittstelle (26) ein Zuführ- bzw. Zentriersystem (28) für die Trägerplatte (11) nachge­ schaltet ist.