DE4206746C1 - Manufacture of circuit board with rigid and flexible sections - has flexible sections created by having non-bonding insert of insulation broken away - Google Patents

Manufacture of circuit board with rigid and flexible sections - has flexible sections created by having non-bonding insert of insulation broken away

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Abstract

A circuit board assembly is produced with rigid and flexible regions. A main layer (1) is of a glass fibre reinforced epoxy resin with a copper covering (2) on one side and a formed copper conductor track pattern (3) on the other. On to the rigid layer (1) an insulation foil (4) is inserted that does not attach or bond to the copper. A thin (0.5mm) layer of glass fibre reinforced epoxy resin is overlaid (5) together with copper foil (6). The assembly is pressed together and the centre is removed to form a window by fracturing along marked lines. ADVANTAGE - Simplifies manufacture.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit starren und biegsamen Bereichen durch Verpressen von übereinanderliegenden ein- oder beidseitig kupferkaschierten oder mit Leiterbahnen versehenen starren und flexiblen Einzellagen mittels Klebelagen wobei Teile der starren Einzellagen, deren Verklebung durch Trennfolien vermieden wird, durch Ausbildung von Sollbruchstellen entfernt werden.The invention relates to a method for manufacturing PCBs with rigid and flexible areas by pressing one on top of the other copper-clad on both sides or with conductor tracks provided rigid and flexible individual layers by means of Adhesive layers whereby parts of the rigid individual layers, their Bonding through release films is avoided by Training of predetermined breaking points are removed.

Schon seit vielen Jahren werden beispielsweise in Geräten und Fahrzeugen zur elektronischen Regelung und Steuerung Gedruckte Schaltungen eingesetzt. Es handelt sich hierbei üblicherweise um starre Leiterplatten, die einerseits diskrete Bauelemente und hochintegrierte Bausteine elektrisch miteinander verbinden und andererseits als Träger derselben fungieren. Die starren Leiterplatten bestehen zumeist aus einer oder mehreren Lagen von glasfaserverstärkten, ausgehärteten Epoxidharzplatten, die zur Ausbildung von Leiterbahnen ein- oder beidseitig kupferkaschiert sind und in den verschiedenen Ebenen elektrisch miteinander verbunden sein können.For example, in Devices and vehicles for electronic control and Control Printed circuits used. It deals are usually rigid circuit boards, the one hand discrete components and highly integrated components electrically with each other connect and on the other hand as a carrier of the same act. The rigid circuit boards usually exist from one or more layers of glass fiber reinforced, hardened epoxy resin plates, the one for the formation of conductor tracks or are copper-clad on both sides and in the different levels electrically connected could be.

Seit einigen Jahren werden Leiterplatten eingesetzt, die nebeneinander starre und flexible Bereiche aufweisen. PCBs have been used for several years used that side by side rigid and flexible Have areas.  

Dadurch kann eine größere Zahl von starren Leiterplatten in nahezu jeder gewünschten räumlichen Anordnung ohne Steckerleisten oder Verdrahtungen mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden. Die flexiblen Bereiche bestehen normalerweise aus dünnen Polyimidfolien, die ebenfalls ein- oder beidseitig kupferkaschiert sind.This can cause a larger number of rigid Printed circuit boards in almost any desired spatial Arrangement without connector strips or wiring mechanically and electrically connected will. The flexible areas usually exist made of thin polyimide films, which are also one or are copper-clad on both sides.

Die aus starren und flexiblen Bereichen bestehenden Leiterplatten werden gewöhnlich aus übereinanderliegenden starren und flexiblen Einzellagen aufgebaut, die sich über die gesamte Schaltung erstrecken und mit Hilfe von Verbundfolien miteinander verklebt und verpreßt sind. Es handelt sich hierbei um unbiegsame (z. B. glasfaserverstärktes Epoxidharz) und biegsame Isolationsträger (z. B. Polyimidfolie) mit ein- oder zweiseitigen Kupferkaschierungen, in die die Leiterbahnen geätzt werden. Die Form der starren Lagen legt den starren Teil der Leiterplatten fest. Die flexiblen Bereiche der Leiterplatten werden hergestellt, indem man in diesen Bereichen die starren Lagen in mehreren Verfahrensschritten entfernt. Ein solches Verfahren ist z. B. in der DE-PS 26 57 212 beschrieben.The rigid and flexible areas Printed circuit boards are usually made out of superimposed rigid and flexible Individual layers built up that cover the entire Circuit extend and with the help of composite films are glued together and pressed together. It deals this is inflexible (e.g. glass fiber reinforced Epoxy resin) and flexible insulation supports (e.g. Polyimide film) with one or two sides Copper cladding into which the conductor tracks are etched will. The shape of the rigid layers defines the rigid Part of the circuit board firmly. The flexible areas of printed circuit boards are manufactured by the rigid layers in several areas Process steps removed. Such a process is z. B. described in DE-PS 26 57 212.

Dabei wird auf eine vorgenutete aus glasfaserverstärktem Epoxidharz bestehende starre Einzellage ein Prepreg als Klebe- oder Verbundfolie aufgelegt, die im später flexiblen Bereich ein ausgestanztes Fenster aufweist, und auf dieses Prepreg wird ein einseitig kupferkaschiertes flexibles Laminat aus z. B. Polyimid aufgelegt und unter Druck bei höheren Temperaturen miteinander verpreßt. It is based on a pre-grooved Rigid glass fiber reinforced epoxy resin Single layer of prepreg as an adhesive or composite film hung up in the later flexible area has punched out window, and on this prepreg becomes a one-sided copper-clad flexible laminate from z. B. applied polyimide and under pressure higher temperatures pressed together.  

In dem ausgestanzten Fenster kann vorteilhafterweise eine Trennfolie angebracht sein, die ein Verkleben von starrer und flexibler Einzellage in diesem Bereich wirksam verhindert. Nach dem Durchkontaktieren Leiterbahnaufbau, Ätzen und Konturbearbeiten wird durch Gegennuten das starre Teil und die Trennfolie aus dem flexiblen Bereich herausgenommen.In the punched out window can advantageously a release film can be attached, which is a sticking of rigid and flexible single layer in this area effectively prevented. After through-plating Track construction, etching and contour machining by counter grooves the rigid part and the separating film removed from the flexible area.

Die Herstellung solcher starr-flexibler Leiterplatten ist wegen der zahlreichen Verfahrensschritte und der Verwendung von relativ teuren Polyimidfolien sehr zeitaufwendig und kostenintensiv. In vielen Anwendungsfällen ist es aber gar nicht notwendig, daß die flexiblen Bereihe so flexibel sind, um hohen Dauerbiegebeanspruchungen ausgesetzt werden zu können. In vielen Fällen werden diese Bereiche nur beim Einbau in das Gerät oder Fahrzeug auf Biegung beansprucht und gegebenenfalls nochmals bei späteren Kontrollen oder Serviceleistungen. Diese Biegebeanspruchungen sind zahlenmäßig begrenzt und relativ klein. Sehr wichtig aber ist es, den biegsamen Bereich vor elektrischen, mechanischen und chemischen Einwirkungen zu schützen.The production of such rigid-flexible circuit boards is because of the numerous process steps and the Use of relatively expensive polyimide films very much time consuming and costly. In many Use cases, it is not at all necessary that the flexible range are so flexible to high Continuous bending stress can be exposed. In many cases, these areas are only used during installation stressed in the device or vehicle to bend and if necessary again at later checks or Services. These are bending stresses limited in number and relatively small. Very important but is to protect the flexible area from electrical, protect mechanical and chemical influences.

In der nicht vorveröffentlichten DE-P 41 31 935.4 wird vorgeschlagen, im starren Leiterplattenmaterial in den Bereichen, die biegbar sein sollen, durch Materialabtrag eine geringere Dicke zu erzeugen als in den übrigen, starrbleibenden Bereichen. Dabei soll das starre Material in den biegsamen Bereichen eine Materialstärke von 0,05 bis 0,5 mm aufweisen. Diese Herstellungsmethode ist zwar sehr einfach und kostengünstig, aber nicht für komplexere Schaltungen mit mehreren Leiterbahnebenen geeignet. In the unpublished DE-P 41 31 935.4 proposed in the rigid circuit board material in the Areas that should be bendable Material removal to produce a smaller thickness than in the remaining, rigid areas. It should rigid material in the flexible areas Have a material thickness of 0.05 to 0.5 mm. These Manufacturing method is very simple and inexpensive, but not for more complex circuits suitable with several conductor track levels.  

Aus der DE-OS 31 41 094 ist es bekannt, anstelle von flexiblen Polyimidfolien für die flexiblen Bereiche ein Glasfasergewebe zu verwenden, das durch den Preßvorgang und die Temperaturbehandlung wohl unter Aufnahme von Harzresten flexibel aushärtet. Solche Schaltungen haben sich allerdings nicht bewährt.From DE-OS 31 41 094 it is known instead of flexible polyimide films for the flexible areas to use a fiberglass fabric that through the Pressing process and the temperature treatment probably under Resin residues cure flexibly. Such Circuits have not proven themselves, however.

Die nicht vorveröffentlichte DE-PS 41 03 375 beschreibt starr-flexible Leiterplatten, bei denen starre und flexible Leiterplatten mittels Kleberfolien miteinander verpreßt werden. Dort werden anstelle der flexiblen Einzellagen harzimprägniertes Papier oder Vliesstoff verwendet, die nach dem Aushärten flexibel bleiben. In den flexiblen Bereichen werden Trennfolien eingelegt, die nach dem Entfernen der starren Lagen in diesen Bereichen ebenfalls entfernt werden.The unpublished DE-PS 41 03 375 describes rigid-flexible circuit boards where rigid and flexible printed circuit boards using adhesive films are pressed together. Instead of the flexible individual layers of resin impregnated paper or Non-woven fabric used that is flexible after curing stay. Separating foils are used in the flexible areas inserted after removing the rigid layers in these areas are also removed.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit starren und biegsamen Bereichen zu entwickeln, durch Verpressen von übereinanderliegenden, ein- oder beidseitig kupferkaschierten oder mit Leiterbahnen versehenen starren und flexiblen Einzellagen mittels Klebelagen, wobei Teile der starren Einzellagen, deren Verklebung durch Trennfolien verhindert wird, durch Ausbildung von Sollbruchstellen entfernt werden. Dieses neue Verfahren sollte gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung starr-flexibler Leiterplatten einfacher und kostengünstiger und gegenüber der vorgeschlagenen Methode zur Herstellung starr-biegsamer Leiterplatten auch für mehrlagige Leiterebenen anwendbar sein. Die gepreßten Leiterplatten sollten keine Klebstoffe mehr enthalten, da diese zu Schwierigkeiten beim Bohren und Durchkontaktieren führen können, und in den starren und biegsamen Bereichen aus gleichen oder ähnlichen Materialien bestehen, so daß keine unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten auftreten. Außerdem sollten die biegsamen Bereiche vor elektrischen, mechanischen und chemischen Einwirkungen geschützt werden.It was therefore an object of the present invention a method of manufacturing printed circuit boards with to develop rigid and flexible areas through Pressing one on top of the other copper-clad on both sides or with conductor tracks provided rigid and flexible individual layers by means of Adhesive layers, parts of the rigid individual layers, their Adhesion is prevented by separating films Training of predetermined breaking points are removed. This new process should be compared to the known ones Process for making rigid-flexible Printed circuit boards easier and cheaper and compared to the proposed method of manufacture rigid-flexible circuit boards also for multilayer Leader levels may be applicable. The pressed ones PCBs should no longer contain adhesives, as this creates difficulties in drilling and Through-contact can lead  and in the rigid and flexible areas the same or similar materials, so that no different expansion coefficients occur. The flexible areas should also be facing electrical, mechanical and chemical effects to be protected.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß anstelle der flexiblen, kupferkaschierten Einzellage und Klebelagen vor dem Pressen dünne, mit härtbaren Kunstharzen imprägnierte Glasfaserbahnen (Prepegs) und Kupferfolien eingesetzt werden und die Trennfolien durch auf der starr-biegsamen Leiterplatte verbleibenden Isolationsfolien ersetzt werden.This object is achieved in that instead of the flexible, copper-clad individual layer and adhesive layers before pressing thin, with hardenable Resin impregnated fiberglass sheets (prepegs) and Copper foils are used and the separating foils through on the rigid-flexible circuit board remaining insulation foils to be replaced.

Vorzugsweise liegt die Dicke des Prepregs zwischen 0,05 und 0,5 mm.The thickness of the prepreg is preferably between 0.05 and 0.5 mm.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß eine relativ teure kupferkaschierte Polyimidfolie durch ein preisgünstigeres Prepreg aus glasfaserverstärktem, nicht ausgehärteten Epoxidharz und eine Kupferfolie ersetzt wird.The method has the advantage that a relatively expensive copper-clad polyimide film through a cheaper prepreg glass fiber reinforced, not hardened epoxy resin and a copper foil is replaced.

Außerdem entfällt das Ausstanzen von Fenstern aus dem Prepreg, wie es bei den Verfahren nach dem Stand der Technik notwendig ist. Nach dem Verpressen bei höheren Temperaturen härtet das Prepreg aus, so daß die Leiterplatten keinen Klebstoff mehr enthalten. There is also no need to punch out windows from the Prepreg, as is the case with the methods according to the prior art Technology is necessary. After pressing at higher ones Temperatures cures the prepreg, so that the Printed circuit boards no longer contain any adhesive.  

Die ausgehärteten Prepregs bleiben biegbar. insbesondere wenn sie eine Dicke von etwa 0,5 mm nicht überschreiten. Sie überstehen auch ein hundertmaliges Abbiegen um jeweils 90° ohne erkennbare Beschädigung in diesem Bereich.The hardened prepregs remain bendable. especially if they don't have a thickness of about 0.5 mm exceed. They also survive a hundred times Turn 90 ° each time without visible damage in this area.

Anhand der Abbildung soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden, wobei im oberen Teil eine Leiterplatte vor dem Verpressen und im unteren Teil nach dem Verpressen schematisch im Querschnitt dargestellt ist.Based on the figure, the inventive Procedures are explained in more detail, with the upper part a circuit board before pressing and in the bottom Part after pressing, schematically in cross section is shown.

Die Leiterplatte besteht aus einer im späteren biegsamen Bereich vorgenuteten starren Einzellage (1) beispielsweise aus glasfaserverstärktem Epoxidharz, die außen mit einer Kupferkaschierung (2) und innen mit einem Leitermuster (3) versehen ist. Auf diese starre Einzellage (1) wird im später biegsamen Bereich eine Isolationsfolie (4) aufgelegt, die nicht an Kupfer haftet. Darauf wird ein dünnes Prepreg (5) beispielsweise 0.2 mm Dicke aus nichtausgehärtetem. glasfaserverstärktem Epoxidharz und eine Kupferfolie (6) angeordnet.The printed circuit board consists of a rigid individual layer ( 1 ) pre-grooved in the later flexible area, for example made of glass fiber reinforced epoxy resin, which is provided on the outside with a copper cladding ( 2 ) and on the inside with a conductor pattern ( 3 ). An insulating film ( 4 ) is placed on this rigid individual layer ( 1 ) in the later flexible area, which does not adhere to copper. A thin prepreg ( 5 ), for example 0.2 mm thick, is then made of uncured. glass fiber reinforced epoxy resin and a copper foil ( 6 ) arranged.

Anstelle der starren Einzellage (1) kann auch ein starrer, vorgenuteter Multilayer verwendet werden.Instead of the rigid individual layer ( 1 ), a rigid, pre-grooved multilayer can also be used.

Nach dem Verpressen bei höheren Temperaturen und nach dem Herausbrechen des vorgenuteten Bereichs aus der starren Einzellage oder dem Multilayer entsteht eine starr-biegsame Leiterplatte gemäß dem unteren Teil der Abbildung, bei der die Kupferkaschierungen vor dem Herausbrechen noch mit Leitermustern und Kontaktierungen versehen werden können.After pressing at higher temperatures and after breaking out the pre-grooved area from the rigid single layer or the multilayer creates one rigid-flexible circuit board according to the lower part of the Illustration,  where the copper cladding before breaking out still provided with conductor patterns and contacts can be.

Die Isolationsfolie (4), beispielsweise aus Polyimid, schützt den biegsamen Bereich der Leiterplatte vor elektrischen, mechanischen und chemischen Einflüssen.The insulation film ( 4 ), for example made of polyimide, protects the flexible area of the circuit board from electrical, mechanical and chemical influences.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit starr-biegsamen Bereichen durch Verpressen von übereinanderliegenden, ein- oder beidseitig kupferkaschierten oder mit Leiterbahnen versehenen starren und flexiblen Einzellagen mittels Klebelagen, wobei Teile der starren Außenlagen, deren Verklebung durch Trennfolien vermieden wird, durch Ausbildung von Sollbruchstellen entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der flexiblen, kupferkaschierten Einzellage und Klebelagen vor dem Pressen dünne, mit härtbaren Kunstharzen imprägnierte Glasfaserbahnen (Prepregs) und Kupferfolien eingesetzt werden und die Trennfolien durch auf der starr-biegsamen Leiterplatte verbleibendes Isolationsfolien ersetzt werden.1.Procedure for the production of printed circuit boards with rigid, flexible areas by pressing superimposed, single or double-sided copper-clad or rigid and flexible individual layers provided with conductor tracks by means of adhesive layers, parts of the rigid outer layers, the bonding of which is avoided by separating foils, being formed by predetermined breaking points are removed, characterized in that instead of the flexible, copper-clad individual layer and adhesive layers, before use, thin glass fiber sheets (prepregs) and copper foils impregnated with hardenable synthetic resins are used and the separating foils are replaced by insulating foils remaining on the rigid-flexible printed circuit board. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Prepregs zwischen 0,05 und 0,5 mm beträgt.2. The method according to claim 1, characterized, that the thickness of the prepreg between 0.05 and Is 0.5 mm.
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