DE4130121C2 - Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten, bei denen die Bauelementanschlußflächen mit lötfähigen Metallschichten versehen sind - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten, bei denen die Bauelementeanschlußflächen mit lötfähigen Metallschichten versehen sind.

Bei durchmetallisierten Leiterplatten wird in der Regel nach der Durchmetallisierung und dem Aufbringen der Galvanomaske das gesamte Leiterbild mit Kupfer und Zinn bzw. Bleizinn aufgalvanisiert. Nach der Entfernung der Galvanomaske dient das aufgalvanisierte Zinn bzw. Bleizinn beim anschließenden Ätzvorgang als Ätzresist.

Aus der DE 33 20 183 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungen bekannt, bei dem der als Ätzresist dienende Lack nach dem Ätzvorgang nicht von den Leiterbahnen entfernt wird, sondern auch beim späteren Lötvorgang als Lötstopplack ausgenutzt wird.

Aus der EP 95 256 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten bekannt. Es weist folgende Verfahrensschritte auf:

• 1) Bohren des metallkaschierten Basismaterials an vorgesehenen Stellen;
• 2) chemisch/galvanisches Durchkontaktieren;
• 3) Aufbringen einer Schicht entsprechend dem vorgesehenen Leiterbild mit Ausnahme der zu metallisierenden Stellen;
• 4) Aufbringen einer Galvanoresistschicht, die alle Bereiche abdeckt, bis auf die zu metallisierenden;
• 5) selektives Metallisieren;
• 6) Entfernen der Galvanoresistschicht;
• 7) Ätzen der Leiterstrukturen.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für diesen Vorgang. In Fig. 1 ist gezeigt, wie auf ein Basismaterial 1 mit einer Metallkaschierung 2, bestehend aus Kupferkaschierung und galvanisch abgeschiedenem Kupfer, eine Verzinnung bzw. Verbleizinnung 6 in der Durchmetallisierung 3 und auf der Oberfläche des Leiterbildes aufgebracht ist. Die Metallkaschierung 2 ist im Bereich der Leiterbahn von der Schicht 4 abgedeckt. Wie aus dieser Figur, die den Zustand nach dem Ätzen darstellt, deutlich zu erkennen ist, wird die Zinn- bzw. Bleizinnschicht an den Rändern des Leiterbildes unterätzt.

Das überhängende Zinn kann sehr leicht wegbrechen, z. B. unter mechanischer Beanspruchung, wie durch Rütteln. Dadurch können Kriechstellen und sogar Kurzschlüsse erzeugt werden. Um einem solchen Wegbrechen zuvorzukommen, werden die Leiterplatten im Falle einer Bleizinnmetallisierung kurzzeitig erhitzt. Dadurch schmelzen die Überhänge über die Ränder der Leiterzüge. Das kurzzeitige Erhitzen bewirkt aber auch, daß sich die zuvor galvanisch gleichmäßig aufgebrachte Bleizinnschicht jetzt ungleichmäßig zusammenzieht. Das macht sich besonders störend bei verzinnten Durchkontaktierungen bemerkbar. Es entstehen in den durchmetallisierten Löchern Bleizinnbäuche. Das bedeutet, daß eine solche Art der Leiterplattenherstellung keine engen Lochtoleranzen zuläßt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich durch das Zusammenziehen des Bleizinns an den Bohrungseingängen Zonen bilden, die eine nur minimale Schichtdicke aufweisen. Dies führt zu einer stark reduzierten Lagerfähigkeit.

Ähnliches gilt für die sogenannte Heißluftverzinnung. Dabei wird die Leiterplatte in Reinkupfer, die üblicherweise im Metallstrippverfahren oder durch Tentingtechnik hergestellt wird, auf beiden Seiten mit einem Lötstopplack versehen, ausgenommen die Stellen, die verzinnt werden sollen und in heißes Lot getaucht. Die Platte wird danach mit heißer Luft abgeblasen, so daß die durchkontaktierten Löcher wieder frei werden. Auch hier ist die Dicke der Lötschicht schlecht kontrollierbar, und es treten durch die ungünstige Schichtverteilung ebenfalls Probleme hinsichtlich der Lagerfähigkeit auf.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten, bei denen die Bauelementeanschlußflächen mit lötfähigen Metallschichten versehen sind, anzugeben, das die oben angegebenen Probleme vermeidet (Vermeidung überhängender Metallschichten [Zinn, Nickel etc.], günstige Schichtdickenverteilung durch nicht umgeschmolzene Metallschichten).

Die Lösung dieser Aufgabe wird im Patentanspruch dargestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll jetzt anhand weiterer Figuren beschrieben werden.

Fig. 2 zeigt ein Basismaterial 1 mit beidseitiger Kupferkaschierung 2 und einer durchkontaktierten Bohrung 3.

Fig. 3 zeigt das weiterbehandelte metallkaschierte Basismaterial mit der Schicht 4, die entsprechend dem vorgesehenen Leiterbild mit Ausnahme der zu verzinnenden Bereiche aufgebracht ist und die zu verzinnenden Bereiche in Form eines Ringes umschließt.

Fig. 4 zeigt das metallkaschierte Basismaterial, das jetzt in einem weiteren Verfahrensschritt mit einer Galvanoresistschicht 5 überzogen ist, die die gesamte Oberfläche mit Ausnahme der zu verzinnenden Bereiche bedeckt.

Fig. 5 zeigt das verzinnte (6) Basismaterial. In

Fig. 6 ist die Galvanoresistschicht 5 entfernt. In

Fig. 7 ist die fertig geätzte Leiterplatte dargestellt.

Die nach diesem Verfahren entstandene Leiterplatte kann in diesem Zustand bestückt und gelötet werden, wobei die zur Strukturierung verwendete Schicht 4 noch als Lötstopplack ausgenutzt wird.

Aus Fig. 7 ist deutlich sichtbar, daß es bei dem der Aufgabe entsprechenden Verfahren zu keiner Unterätzung der Zinn- bzw. der Bleizinnschicht und somit zu keinen Abbrüchen von Überhängen kommen kann. Auf eine Heißbehandlung (Umschmelzen) kann somit verzichtet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die Herstellung von Leiterplatten mit galvanisch abgeschiedenen Schichten mit engen Toleranzen im Durchmetallisierungsbereich und und auf der Oberfläche. Außerdem bleiben die metallisierten Stellen auf der Oberfläche plan.

Die nach diesem Herstellungsverfahren hergestellten Leiterplatten bieten sich vor allem bei einer Bestückung in Einpreß- und SMD-Technik an.

Claims (1)

1. Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten, bei denen die Bauelementanschlußflächen mit lötfähigen Metallschichten versehen sind mit folgenden Merkmalen:

   • - Bohren des metallkaschierten Basismaterials (1, 2) an vorgesehenen Stellen,
   • - chemisch/galvanisches Durchkontaktieren (3),
   • - Aufbringen einer Schicht (4) aus einem an sich bekannten Material entsprechend dem vorgesehenen Leiterbild mit Ausnahme der zu metallisierenden Bauelementeanschlußflächen (10), wobei diese aber vollständig von Schicht (4) - in Form eines Ringes mit entsprechender Breite - umschlossen sind,
   • - Aufbringen einer Galvanoresistschicht (5), die alle Bereiche bis auf die zu metallisierenden abdeckt,
   • - selektives Metallisieren mit lötfähigen Schichten (6),
   • - Entfernen der Galvanoresistschicht (5),
   • - Ätzen der Leiterstrukturen.