DE4100393C2 - Verfahren zur Behandlung von Stahlhybrid-Leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Stahlhybrid-Leiterplatten, insbesondere solchen, die im weiteren für eine Bestückung von oberflächenmontierten elektronischen Bauteilen vorgesehen sind, vor einem Auftra­ gen von einzubrennenden Beschichtungen.

Es ist bekannt, Stahlhybrid-Leiterplatten dieser Art da­ durch zu erzeugen, daß auf eine Stahlhybrid-Basisplatte als Trägerplatte verschiedene elektrisch leitende bzw. elektrisch isolierende Beschichtungen aufgebracht werden, die jeweils nach jeder Auftragung in einem üblichen Brennofen eingebrannt werden.

Ein Problem besteht darin, daß bei üblichen Brenntemperatu­ ren im Brennofen aufgrund der unterschiedlichen mecha­ nischen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten des Trägermateria­ les (hier: Stahlhybrid) und jeweiliger Beschichtung unter­ schiedliche Wärmespannungen auftreten. Wie der Fachmann weiß, führt dies bisher nach dem Einbrennprozeß zu einer Durchbiegung der Leiterplatte.

Als Abhilfe und zur Lösung des oben geschilderten Problems wird bisher jeweils eine sehr dünne Beschichtung auf einen Stahlhybrid-Träger großer Dicke aufgetragen. Dünne Be­ schichtungen jedoch zeigen Haftungsprobleme und führen häu­ fig zu unzulässigen elektrischen Durchschlagspannungen; dicke Stahlhybrid-Trägerplatten sind unerwünscht schwer, erhöhen häufig die für den gesamten Herstellungsprozeß erforderliche Zeitdauer und sind zudem teuer.

Sogenannte Multilayer-Stahlhybrid-Leiterplatten mit Leiterbahnebenen in unterschiedlichen Schichten sind aufgrund der oben geschilderten Problematik bisher nicht herstellbar gewesen.

Aus der DD 269 970 A1 ist ein weiteres Verfahren bekannt, nach dem die Durchbiegungen von Dickschichtsubstraten jedoch auch durch eine Wärmebehandlung nicht verhindert werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vorbehandlung von Stahlhybrid-Trägerplatten vor einem Auftragen von einzubrennenden Beschichtungen anzugeben, mit dem durch Wärmespannungen beim anschließenden Einbrennvorgang hervorgerufene Durchbiegungen kompensiert werden und Stahlhybrid- Leiterplatten auch in Multilayer-Technik hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst von einem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen insbesondere im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäße Beaufschlagung der zu verwendenden Stahlhybrid-Leiterplatten ist es möglich, mit dem einem Fachmann geläufigen Erfahrungsschatz und Kenntnisstand zu erwartende beim Einbrennvorgang der vorgesehenen Beschichtung auftretende Durchwölbungen der Leiterplatte abzuschätzen bzw. zu berechnen und die zu erwartenden Durchwölbungen quasi im vorhinein durch Einprägen von mechanischen Vorspannungen auf die Trägerplatte vor dem eigentlichen Beschichten zu kompensieren.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, die für eine Kompensation benötigten Vorspannungen erforderliche Vorab-Durchwölbung der Trägerplatte entweder durch Strahlen längerer Zeitdauer oder durch Verformung in einer üblichen Presse vorzunehmen.

Insofern kann der häufig angewendete Strahl-Vorgang zum Säubern bzw. Entschichten der Platten, der vor einem Auf­ trag der Beschichtung mit Pasten erforderlich ist, in ge­ wünschter Weise ausgedehnt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonderer Weise zur Herstellung von Multilayer-Stahlhybrid-Leiter­ platten, wobei mit relativ dünnen Stahlhybrid-Platten gear­ beitet werden kann, was Zeit-, Kosten- und Gewichtseinspar­ nis bedeutet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung er­ läutert und beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine herkömmliche Stahlhybrid-Leiterplatte mit aufgetragener Beschichtung vor einem Einbrenn­ vorgang;

Fig. 2 die herkömmliche Stahlhybrid-Leiterplatte nach Fig. 1 nach dem Einbrennvorgang;

Fig. 3 eine Trägerplatte vor dem Beschich­ ten bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens zur mechanischen Vorspannung der Trägerplatte;

Fig. 4 eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbe­ handelte Trägerplatte gemäß Fig. 1 nach Auf­ tragung der Beschichtung und

Fig. 5 eine erfindungsgemäß vorbehandelte und be­ schichtete Trägerplatte nach dem Einbrenn­ vorgang.

In den Fig. 1 bis 5 wird in schematisierter, skizzenhafter Darstellung die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorbehandlung von Stahlhybrid-Leiterkarten veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine bisher verwendete Stahlhybrid-Leiterplatte 11 mit einer Trägerplatte, deren bestückungsfreie Seite 14 plan auf dem Untergrund 10 aufliegt. Eine auf die Trägerplatte 12 aufgetragene Beschichtung, beispielsweise eine Dickschicht- Paste, ist mit 16 bezeichnet. Die Leiterplatte 11 ist daher fertig für einen Einbrennvorgang zum Einbrennen der Beschichtung 16.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte, mit einer Beschichtung 16 versehene Leiterplatte 11 nach dem Einbrennvorgang dargestellt. Fig. 2 zeigt insbesondere eine dem Fachmann bekannte Durchwölbung der Leiterplatte 12, die durch die vom Einbrennvorgang herrührenden unterschiedlichen Wärmespannungen in der Stahlhybrid-Trägerplatte 12 und der Dickschicht-Paste der Beschichtung 16 verursacht wird. Dabei ist, wie Fig. 2 zeigt, nach dem Einbrennvorgang die beschichtete Seite der Trägerplatte 12 nach außen durchgewölbt, so daß sich die unbeschichtete Seite der Trägerplatte 12 vom Untergrund 10 abhebt.

Weitere Beschichtungs- und Einbrenn-Vorgänge führen bekanntermaßen zu noch stärkerer unerwünschter Durchwölbung der Leiterplatte 11, so daß üblicherweise von Multilayer-Leiterplatten- Herstellung bisher Abstand genommen wird.

In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Vorbehandlung der Stahlhybrid-Leiterplatte 11 am Beispiel einer mechanischen Vorspannungserzeugung durch ausgedehntes Strahlen der Trägerplatte 12 veranschaulicht. Dabei wird die Trägerplatte 12 in eine hier nicht näher dargestellte Haltevorrichtung zum Strahlen eingespannt.

Üblicherweise wird das Strahlen solcher Trägerplatten 12 vor einem Beschichtungsvorgang zum Säubern, Entfetten und generell zur Vorbehandlung der zu beschichtenden Seite der Trägerplatte 12 vorgenommen. Zur Verdeutlichung ist daher in Fig. 3 eine Düse eines an sich üblichen Strahl-Gerätes mit 18 und die auf die Platte gestrahlten Granulate mit 20 bezeichnet.

Erfindungsgemäß wird der Strahl-Vorgang solange fortgesetzt, bis eine entsprechend gewünschte Durchwölbung der Trägerplatte 12 erreicht wird. Der Grad der gewünschten Durchwölbung bestimmt sich durch das Erfordernis, die, wie in Fig. 2 dargestellt, sonst beim Einbrennen auftretende Durchwölbung (in anderer Richtung) zu kompensieren. Aufgrund der bisherigen Erfahrungen beim Einbrennen von Beschichtung auf Stahlhybrid-Trägerplatten ist jedoch der Durchschnittsfachmann in der Lage, ein Maß für die zu erwartende beim Einbrennen auftretende Durchwölbung in Abhängigkeit von der Stärke der Trägerkarte und der Dicke der Beschichtung bzw. Beschichtungen anzugeben.

Anstatt die gewünschte Durchwölbung der Trägerplatte 12 durch Ausdehnung des Strahl-Vorganges zu erzielen, kann diese selbstverständlich auch durch kontrolliertes Pressen im Sinne einer Kaltverformung durchgeführt werden. Beispielsweise läßt sich diese Art der Verformung der Trägerplatte 12 mit dem Vorgang des Zuschneidens der Leiterplatte 12 verbinden.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäß, wie in Fig. 3 dargestellt, vorbehandelte Trägerplatte 12 mit der bereits aufgetragenen Beschichtung 16, einer Dickschichtpaste, vor dem Einbrennvorgang.

Fig. 5 zeigt die mit der Beschichtung 16 versehene Träger­ platte 12 gemäß Fig. 4 nach erfolgtem Einbrennen der die Beschichtung 16 bildenden Dickschicht-Paste. Die sonst üblicherweise auftretende Durchwölbung der Leiterplatte 11 (siehe dazu Fig. 2) ist durch die erfindungsgemäße Vorbehandlung gemäß Fig. 3 soweit kompensiert, daß die Trägerplatte 12 wiederum mit ihrer unbeschichteten Seite 14 plan auf dem Untergrund 12 aufliegt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Verringerung oder Verhinderung der Durchbiegung von einseitig beschichteten Stahlhybrid-Leiterplatten (11) bei dem

• - die Trägerplatte (12) aus Stahl mechanisch vorgespannt wird, um eine kontrollierte Durchwölbung der Trägerplatte (12) zu erreichen, die der zu erwartenden Durchbiegung - in anderer Richtung - beim Einbrennprozeß entspricht,
• - die üblichen keramischen Pasten in den gewünschten Mustern aufgetragen und eingebrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der mechanischen Vorspannung die Trägerplatten (12) durch Pressen in gewünschter Weise durchgewölbt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vor dem Beschichten der Trägerplatten (12) zu ihrer Reinigung durchgeführtes mechanisches Strahlen der Trägerplatten (12) mit Granulaten solange durchgeführt wird, bis der gewünschte Grad an Durchwölbung erreicht ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Strahlen der Trägerplatten (12) Granulate aus metallischem Werkstoff verwendet werden.