DE3639443A1 - Leiterplatte und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer mehrschichtigen Leiterplatte, die mit oberflächenmontierten Bauelementen bestückbar ist und einem Verfahren zu deren Herstellung.

Bei der Bestückung von Leiterplatten mit oberflächenmontierten Bauelementen steht hauptsächlich der Flächengewinn durch die wesentlich kleineren Bau­ elemente und die dadurch erreichbare höhere Packungsdichte im Vordergrund der Überlegungen.

Eine Erhöhung der Packungsdichte ist jedoch nur soweit möglich, bis beide Seiten der Leiterplatte mit oberflächenmontierbaren Bauteilen belegt sind. Eine weitere Komprimierung erreicht man durch Einsatz von Mehrschicht­ leiterplatten, bei denen die Verdrahtung weitgehend auf den Innenlagen realisiert wird. Auf der Oberfläche verbleibt dann nur noch die Verdrahtung zwischen Durchsteigebohrungen und Bauelementlandefläche. Das Einbringen von Durchkontaktierungen in die Landeflächen ist nicht möglich, da diese zu einem unkontrollierten Abfließen des für die Reflowlötung benötigten, und in Form eines Lotdepots auf der Leiterplatte aufgebrachten, Lotes führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können entsprechend den in den Unteransprüchen angegebenen Merkmalen realisiert werden.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Leiterplatte geht von einer in an sich bekannter Weise hergestellten mehrschichtigen Leiterplatte aus. Damit man möglichst viele Bauelemente auf der Oberfläche dieser mehrschichtigen Leiterplatte montieren kann (maximale Packungsdichte), wird diese Oberfläche geeignet modifiziert.

Um die gesamte Oberfläche der Leiterplatte für die Plazierung von Bau­ elementen nutzen zu können, erfolgt einmal die gesamte erforderliche Ver­ drahtung auf den Innenlagen der mehrschichtigen Leiterplatte, wobei die Durchkontaktierungen auf die Außenlagen in der Oberfläche der sogenannten Landefläche für die Bauelemente enden.

Das Problem des unkontrollierten Abfließens des Lotdepots und daraus folgen­ de undefinierte Lötverhältnisse wird zum anderen dadurch gelöst, daß die Durchsteigebohrungen nach dem Durchkontaktieren mit Kunststoff gefüllt und in einem weiteren Schritt metallisiert werden. Danach kann auf die nun ebene Oberfläche, die sogenannte Landefläche, mit herkömmlichen Leiter­ platten-Verfahren für die Bauelemente hergestellt werden.

Für die Ausnützung sämtlicher Verdrahtungsmöglichkeiten sind vier verschie­ dene Arten von Durchkontaktierungen möglich:

• 1. Durchkontaktierung durch eine metallisierte Bohrung von einer Außen­ lage auf die erste Innenlage. Diese Durchkontaktierung wird bereits im nicht verpreßten Zustand realisiert. Das Füllen dieser Durchkontaktie­ rung erfolgt während des Preßvorganges mit Hilfe der eingesetzten Klebefolien.
• 2. Durchkontaktierung benachbarter Innenlagen.
  Diese Durchkontaktierung wird ebenfalls wie bei 1. vor dem Verpressen realisiert. Auch hier erfolgt die Füllung mit Kunststoff während des Preßvorganges.
• 3. Durchkontaktierung nicht benachbarter Lagen.
  Müssen nicht benachbarte Lagen miteinander verbunden werden, so ist dies durch eine Teilverpressung der betreffenden Lagen und anschließen­ der Herstellung der Durchkontaktierung und Füllung wie bei 1. möglich. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Kontaktierung wie nachfolgend unter 4. beschrieben vorzunehmen.
• 4. Durchkontaktierung aller oder sehr weit entfernter Lagen.
  Für diese Anforderung wird eine herkömmliche, nach dem Verpressen hergestellte Durchkontaktierung eingesetzt. Diese Durchkontaktierung kann anschließend mit Kunststoff, z. B. durch einen Thermoplast, gefüllt und die Oberflächen stromlos metallisiert werden. Dadurch entsteht auch hier die sogenannte Landefläche mit einer planen Oberfläche.

Um eine blasenfreie Füllung der Durchkontaktierung zu erreichen, erfolgt der oder die Preßvorgänge vorzugsweise unter Vakuum. Um ein unkontrollier­ tes Ausfließen des Kunststoffes durch die Durchkontaktierungen auf die Leiterplattenoberfläche zu verhindern, werden die Bohrungseingänge durch einen geeigneten Schichtaufbau, z. B. ein mit einem geeigneten Druckaus­ gleichspolster auf die Oberfläche gepreßtes Aluminiumblech, abgedichtet.

Anhand eines Ausführungsbeispieles mit einer sechslagigen Mehrschicht-Leiter­ platte soll im folgenden anhand der Figuren der erfindungsgemäße Aufbau und das anzuwendende Verfahren näher beschrieben werden.

Ausgangsmaterial sind drei beidseitig mit Kupfer kaschierte Trägerfolien 1, 2 und 3, wie dies in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Mit Null ist dabei bei der einen Trägerfolie 1 auf einer Seite die Kupferkaschierung angedeutet. In der

Fig. 2 ist gezeigt, wie die benachbarten Lagen mittels innen metalli­ sierten Bohrungen 4, 5 und 6 durchkontaktiert werden. Die

Fig. 3 zeigt eine Teilverpressung der Trägerfolien 1 und 2 nach Zwi­ schenlage einer geeigneten Klebefolie 7 mit Füllung der durchkontaktierten Bohrungen 4 und 5.

Die Durchkontaktierung von nicht benachbarten Lagen wird in der Fig. 4 aufgezeigt mittels der Bohrung 8.

Die Endverpressung durch die Klebefolie 10 und die Durchkontaktierung 9 aller bzw. sehr weit entfernter Lagen ist in der Fig. 5 gezeigt. Die an­ schließende Führung der Durchkontaktierung 9 ist dabei mit 11 bezeichnet. Nachdem alle Füllungen durch einen chemischen Metallisierungsprozeß mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen wurden, werden die Anschluß­ flächen mit herkömmlicher Leiterplattentechnologie hergestellt. Diese An­ schlußflächen können dabei das für die Reflowlötung notwendige Lotdepot z. B. durch galvanische Abscheidung einer Lotschicht oder durch Siebdrucken von Lotpaste erhalten.

In Fig. 6 ist eine der Erfindung entsprechende Leiterplatte dargestellt, die beidseitig mit oberflächenmontierten Bauelementen bestückt ist.

In einer Weiterführung der Erfindung können auf der so modifizierten Ober­ fläche zusätzlich Durchkontaktierungen für den Anschluß von Versorgungs­ spannungen oder für erforderliche Meßpunkte vorgesehen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in gleicher Weise für Leiter­ platten mit Metallkernen. Dadurch wird die Anpassung des Ausdehnungs­ koeffizienten an den Oberflächen der oberflächenmontierten Bauelemente ermöglicht, die Wärmeableitung bzw. die Energiezuführung erleichtert und die mechanische Stabilität verbessert.

Kommen herkömmliche, mit Anschlußdrähten versehene Bauelemente zur Durchsteckmontage ebenfalls zum Einsatz, können für diese Bauelemente herkömmliche Durchkontaktierungen hergestellt werden.

Claims (8)

1. Leiterplatte, die mit oberflächenmontierbaren Bauelementen bestückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Verdrahtung auf den Innen­ lagen realisiert wird und außerdem die Durchsteigerbohrungen, die auf der zu bestückenden Oberfläche enden, nach dem Durchkontaktieren mit Kunststoff gefüllt werden und danach die Oberfläche metallisiert wird.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ober­ flächen der Leiterplatte mit oberflächenmontierbaren Bauelementen bestückbar sind.

3. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bestückung teilweise mit bedrahteten Bauelementen erfolgt.

4. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Metallkern zur Anpassung des Ausdehnungskoef­ fizienten, und/oder zur Energiezuführung, und/oder zur mechanischen Versteifung, und/oder zur Wärmeableitung, eingebaut wird.

5. Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Landeflächen mit einem Lotdepot für die Reflowlötung versehen ist.

6. Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die partiellen Durchkontaktie­ rungen auf die Außenlagen während des Preßprozesses mit Kunststoff gefüllt werden.

7. Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpressen vorzugsweise unter Vakuum durchgeführt wird.

8. Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die gesamte Mehrlagen­ leiterplatte reichenden Bohrungen in einem separaten Arbeitsschritt, z. B. mit einem thermoplastischen Kunststoff, gefüllt werden.