DE4010244A1 - Verfahren zum herstellen von leiterbilder auf leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Leiterbilder auf Leiterplatten, insbesondere auf drei­ dimensionalen (3D) Leiterplatten, wobei das Leiterbild mittels eines Lasers auf der Leiterplatte heraus­ gearbeitet wird.

Die Fertigung von Leiterplatten geht heute dahin, daß nicht mehr nur plane, in diesem Sinne zweidimensionale Leiterplatten hergestellt werden, sondern daß zum Zwecke der Platzeinsparung Leiterbahnen auch auf drei­ dimensionalen Unterlagen aufgebracht werden. Beliebige, beispielsweise in Spritzgießtechnik geformte drei­ dimensionale Gebilde können nicht nur metallisiert, sondern auch mittels Laser bezüglich dreidimensional verlaufender Leiterbahnen strukturiert werden.

Das Ergebnis sind elektrische und elektronische Schaltungen, die nahezu ohne mechanische Zusatzbauteile und Befestigungselemente auskommen und alle möglichen Formen zulassen. Beispielsweise kann daran gedacht werden, das Gehäuse einer elektronischen Schreibmaschine nicht mehr mit entsprechenden Leiter­ platten zu bestücken, sondern die Leiterplatten selbst auf das Innere des Gehäuses aufzubringen. Der denkbare Bereich dieser Technik ist unbegrenzt.

Aus der Zeitschrift "Productronic" 12/88, Dr. Alfred Hüthig Verlags GmbH, Heidelberg, wird in einem Artikel "Schaltungen aus einem Guß" ein Herstellungsverfahren für derartige dreidimensionale Leiterplatten beschrieben. Nach diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt die Leiterplatte durch Spritzgießen herge­ stellt. Dananch erfolgt eine Metallisierung der Leiterplatte mit chemischem Kupfer in einer Schichtstärke von 0,2 µm. Auf dieses chemische Kupfer wird galvanisches Kupfer in einer Schichtstärke von 1,3 µm aufmetallisiert. Nunmehr erfolgt eine Lackierung der gesamten Leiterplatte und danach die Erstellung des Leiterbildes durch Verdampfen des Lackes mittels Nd.YAG-Laser. Hierdurch wird das entsprechende Leiter­ bild freigelegt, so daß nunmehr die freigelegten Bahnen mit galvanischem Kupfer in einer Schichtstärke von etwa 35 µm metallisiert werden können. Anschließend wird eine Oberflächenbehandlung z. B. mit Zinn-Blei, ein Lack­ entfernen und ein Differenzätzen durchgeführt.

Dieses Verfahren, welches neun Arbeitsschritte bein­ haltet, ist sehr aufwendig und bringt relativ unscharfe Leiterbahnkonturen, da das Verdampfen des Lackes mittels des Lasers keine gute Grenzgebung erlaubt.

Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren der oben genannten Art zu entwickeln, mittels welchem wesentlich einfacher und genauer die entsprechenden Leiterbilder hergestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß auf die Leiter­ platte ein Leitlack aufgetragen, sodann aus dem Leitlack das Leiterbild mit Hilfe des Lasers heraus­ gearbeitet und dann das so erzeugte Leiterbild metallisiert wird.

Durch die Verwendung eines Leitlackes werden drei Stufen aus dem Verfahrensablauf nach dem Stand der Technik eingespart, nämlich die Aufbringung von Kupfer auf chemischem und galvanischem Weg sowie die Lackierung der gesamten Leiterplatte. Ein entspre­ chender Leitlack wird beispielsweise in der DE-OS 35 29 302.0 beschrieben. Dieser Leitlack hat den Vorteil, daß er in allen möglichen Verfahren auf die Leiterplatte aufgebracht werden kann. Gedacht ist einmal an ein Tauchen oder Spritzen der Leiterplatte, zum anderern aber auch vor allem an ein Siebdrucken oder auch an ein Aufdrucken im Tampondruck. Vor allem die letzteren Druckverfahren ermöglichen ein Aufbringen des Leit­ lackes nicht auf der gesamten Leiterplattenfläche, sondern bereits in vorher ausgewählten Konturen, in denen später die Leiterbilder erzeugt werden sollen. Dies bringt ebenfalls eine erhebliche Einsparung sowohl an Zeit wie auch an Kosten mit sich.

Als Leitlack wird bevorzugt ein Zweikomponenten-Lack verwendet, wobei dieser Lack entsprechende Metall­ partikel beinhaltet. Auch hier sind eine Vielzahl von Möglichkeiten denkbar, bevorzugt wird jedoch, daß der Leitlack Nickelpulver enthält. Bekanntlich weist Nickelpulver in der Regel eine schuppen- bzw. plättchenförmige Kontur auf, wobei sich die Schuppen innerhalb der Schicht des Leitlackes legen und so eine gute gegenseitige Kontaktierung bewirken. Ferner wird relativ wenig Nickelpulver benötigt, wobei mit 2-5% auszukommen ist. Auch dies resultiert wiederum aus der schuppen- bzw. plättchenförmigen Ausbildung des Nickel­ pulvers, wohingegen beispielsweise bei der Verwendung von Kupfer oder Eisen mit einem sehr viel höheren Bestandteil gearbeitet werden muß, da die kugelförmige Struktur des Eisenpulvers im Verhältnis zur Oberfläche nur geringere Möglichkeiten der Kontaktierung zuläßt.

Ferner resultiert aus der schuppen- bzw. plättchen­ förmigen Struktur des Nickelpulvers der Vorteil, daß die Schichtdicke relativ gering gehalten werden kann, ebenfalls im Gegensatz zu der körnigen bzw. kugeligen Struktur von Eisen- bzw. Kupferpulver.

Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird nun das Leiterbild mittels eines Lasers herausgearbeitet, wobei hier auch ein Nd.YAG-Laser verwendet werden kann. Jedoch wird nicht der Leitlack verdampft, sondern durch den Laser werden die Bereiche außerhalb des gewünschten Leiterbahnverlaufes entfernt.

Die Strukturen der Leiterbahnen bzw. des Leitlackes verbleiben nun auf der Leiterplatte, während der übrige Leitlack entfernt wird. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß so erzeugte Leiterbahnen sehr scharf konturiert sind, so daß mit dem Verfahren sehr genau gearbeitet werden kann und auch sehr eng beieinanderliegende Leiterbahnen erzeugt werden können.

Zur Steuerung des Lasers bietet sich das bekannte CAD-Verfahren an, jedoch soll hierauf der Erfindungsgedanke nicht beschränkt sein.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen von Leiterbilder auf Leiterplatten, insbesondere auf dreidimensionalen (3D) Leiterplatten, wobei das Leiterbild mittels eines Lasers auf der Leiterplatte herausgearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Leiterplatte ein Leitlack aufgetragen, sodann aus dem Leitlack das Leiterbild mit Hilfe des Lasers herausgearbeitet und dann das so erzeugte Leiterbild metallisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leitlack ein Zweikomponenten-Lack verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Leitlack Nickelpulver enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickelpulver schuppen- bzw. plättchenförmig ausgebildet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Leitlack 2-5% fein verteiltes Nickelpulver enthält.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitlack im Siebdruck-Verfahren auf die Leiterplatte aufgebracht wird.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitlack in den Bereichen außerhalb der gewünschten Leiterbahnen mittels Laser entfernt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung mit Laser im CAD-Verfahren erfolgt.