DE4237611A1

DE4237611A1 - Circuit board prodn. and circuit board - uses further layer of resin-impregnated fabric to cover conductive paths formed on composite baseboard

Info

Publication number: DE4237611A1
Application number: DE19924237611
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Rothfischer
Original assignee: Lueberg Elektronik & Co R GmbH
Current assignee: Lueberg Elektronik & Co R GmbH
Priority date: 1992-11-09
Filing date: 1992-11-09
Publication date: 1994-05-11

Abstract

In a process for prodn. of circuit boards (1), conductive paths (3a, 3b) are formed on one or both sides of the baseboard, pref. an epoxy impregnated glass fabric plate (2). A further glass fabric layer (4), pref. preimpregnated, is then pressed onto one or both faces with conductive paths (3a, 3b). Also claimed is the circuit board. USE/ADVANTAGE - Prodn. of electronic circuit boards. Good insulation of conductive paths and also covers the board edges with a desired thickness.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel lung von Leiterplatten bzw. -platinen und die Leiterplat ten selbst, wobei auf eine Platte aus Basismaterial, vor zugsweise einem mit Epoxydharz vergossenem oder verpreßtem ersten Glasfasergewebe, Leiterbahnen ein- oder beidseitig aufgebracht sind.The invention relates to a method of manufacture development of printed circuit boards or circuit boards and the printed circuit board ten themselves, being on a plate of base material preferably one cast or pressed with epoxy resin first glass fiber fabric, conductor tracks on one or both sides are upset.

Zum Aufbringen der Leiterbahnen wird auf kupferkaschiertem Basismaterial, das in Vorarbeitsgängen gebohrt und durch kontaktiert wurde im Sieb- oder Fotodruck ein Galvano- bzw. Ätzresist aufgebracht. Dieses Ätzresist wird an schließend mit einer Fotovorlage des Leiterbildes in einem Negativ-Verfahren belichtet. Nach der Entwicklung des foto empfindlichen Ätzresist wird die Platte einem Ätzvorgang unterzogen, bei dem das Kupfer in den Bereichen abgeätzt wird, in denen das Resist nicht mehr vorhanden ist. In den von dem Resist geschützten Bereichen wird das darunter lie gende Kupfer nicht angegriffen und verbleibt somit als Lei terbahn. Die Querschnittsform der Leiterbahnen ist im we sentlichen rechteckig und scharfkantig, jedoch können durch den Ätzangriff im Grenzbereich zwischen der verblei benden Kupferbahn und dem Basismaterial trapezartige Struk turen mit spitzwinkeligen Kanten entstehen, bedingt durch die Unterätzung. Als Ergebnis des Ätzvorgangs erhält man somit eine mit Leiterbahnen gemäß der gewünschten Schaltung belegte Leiterplatte.To apply the conductor tracks, copper-clad Base material that is drilled in through preparatory work a galvano was contacted in screen or photo printing or etching resist applied. This etch resist turns on closing with a photo template of the conductor pattern in one Negative process exposed. After developing the photo sensitive etch resist, the plate is an etching process subjected to the copper being etched off in the areas in which the resist is no longer present. In the the areas protected by the resist will be underneath copper is not attacked and therefore remains as lei track. The cross-sectional shape of the conductor tracks is in the we substantial rectangular and sharp-edged, however, can by the etching attack in the border area between the lead copper track and the base material trapezoidal structure Doors with acute-angled edges result from the undercut. The result of the etching process is: thus one with conductor tracks according to the desired circuit occupied circuit board.

Die Platte wird anschließend mit einem Lötstoplack be schichtet, der zur Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den Leiterbahnen und zur Kriechstromvermeidung dient. Fer ner soll mittels des Lötstoplacks der Zinnverbrauch gesenkt werden. Wird nun die Leiterplatte mit dem Lötstoplack über zogen, ergibt sich das Problem, daß im Bereich der scharfen Kanten der Leiterbahnen die Lötstoplackschicht außerordent lich dünn wird. Dadurch können die Leiterbahnen in diesem Bereich nicht ausreichend isoliert sein, so daß Kriech ströme auftreten können, was letztendlich zu Funktionsunzu verlässigkeiten und Störungen der Schaltungen führen kann. Ferner besteht die Forderung, daß die Lötstoplackschicht dicke im Kantenbereich 25-45 µm beträgt, was jedoch drucktechnisch nicht erreicht wird.The plate is then coated with a solder resist layered to avoid short circuits between the conductor tracks and to avoid leakage current. Fer ner should reduce the tin consumption by means of the solder resist become. Now the PCB with the solder resist over pulled, the problem arises that in the area of sharp Edges of the conductor tracks the solder resist layer is extraordinary becomes thin. This allows the conductor tracks in this The area should not be sufficiently isolated so that creep currents can occur, which ultimately leads to reliability and malfunctions of the circuits. There is also a requirement that the solder resist layer thickness in the edge area is 25-45 µm, but this is is not achieved in terms of printing technology.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine ein fach herstellbare Beschichtung für derartige Leiterplatten zu schaffen, die eine ausreichende Isolierung der Leiter bahnen gewährleistet und mit der eine Kantenbedeckung in der geforderten Schichtstärke möglich ist.The invention is therefore based on the object foldable coating for such circuit boards to create adequate insulation of the conductors guaranteed and with an edge coverage in the required layer thickness is possible.

Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß bei dem genann ten Verfahren vorgesehen, daß auf der oder den mit Leiter bahnen versehenen Seiten weiteres Glasfasergewebe, insbe sondere Prepreg, aufgebracht, insbesondere mitverpreßt wird. Das verpreßte Prepreg dient einer Isolierung der Leiterbahnen gegeneinander, so daß Kriechströme und Kurz schlüsse zwischen den Leiterbahnen, die zu einer Funktions störung der Schaltung führen können, vermieden werden. Ein Überzug mit Lötstoplack, der neben den oben genannten Nach teilen noch zusätzlich umweltbelastend ist, kann somit ent fallen.To solve the problem is according to the genann th method provided that on the or with ladder sides provided with additional glass fiber fabric, esp special prepreg, applied, in particular pressed together becomes. The pressed prepreg is used to isolate the Conductor tracks against each other, so that leakage currents and short conclusions between the traces that lead to a functional malfunction of the circuit can be avoided. A Coating with solder resist, in addition to the above sharing is also environmentally harmful, can ent fall.

Da das Prepreg aufgrund des höheren Harzanteils beim Ver pressen gut verformbar ist, paßt es sich den jeweiligen Leiterbahnstrukturen, sei es eine Rechteck- oder eine Tra pezstruktur, gut an, so daß eine exakte und homogene Kan tenumschließung gewährleistet ist. Ferner ist sicherge stellt, daß die verpreßte Prepregschicht im Kantenbereich eine ausreichende Dicke aufweist, so daß auch dort die Iso lierung gewährleistet ist und keine Kriechströme und/oder insbesondere beim Lötvorgang Kurzschlüsse auftreten können und die an die Schichtdicke der Kantenbedeckung gestellten Forderungen vorteilhaft erfüllt werden.Since the prepreg due to the higher resin content in Ver pressing is well deformable, it adapts to the respective Conductor structures, be it a rectangular or a tra pezstruktur, well on, so that an exact and homogeneous Kan Enclosure is guaranteed. It is also secure represents that the pressed prepreg layer in the edge area has a sufficient thickness so that the Iso is guaranteed and no leakage currents and / or Short circuits can occur in particular during the soldering process and the one based on the layer thickness of the edge covering Requirements are met advantageously.

Bedingt durch die gute Verformbarkeit des Prepregs beim Verpressen treten auch im Grenzbereich zwischen der Kupfer bahn und dem Basismaterial keine Poren oder nicht abge deckte Bereiche auf, die zu Funktionsstörungen führen kön nen, so daß bei leicht unterätzten trapezartigen Struktu ren, die spitzwinkelige Kanten aufweisen, eine homogene und vollständige Bedeckung gewährleistet ist. Von Vorteil ist weiterhin, daß die nach dem Verpressen ausgehärtete Pre pregschicht hart ist und so einen guten Schutz der Leiter bahnen gegen mechanische Belastungen und dgl. bietet.Due to the good deformability of the prepreg Crimping also occur in the border area between the copper web and the base material no pores or not removed uncovered areas that can lead to malfunctions NEN, so that with slightly under-etched trapezoidal structure that have acute-angled edges, a homogeneous and full coverage is guaranteed. Is an advantage furthermore that the pre-cured after pressing layer is hard and thus good protection of the ladder offers against mechanical loads and the like.

Weiterhin ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß beim Verpressen an den beiden Außenseiten je eine Metallfolie, insbesondere aus Kupfer, unter Vakuum mitaufgebracht, ins besondere verpreßt wird. Bedingt durch das gleichzeitige Verpressen der Kupferfolie mit dem Prepreg läßt sich eine homogene und fehlerfreie Kupferschicht herstellen, die gut an das Prepreg angepaßt ist und auf dem Prepreg fest haf tet. Für das Verpressen der Metallfolie und des Prepregs, das am geeignetsten warm verpreßt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Preßzeit zweckmäßig 1 3/4 Stunden und die Preßtemperatur 175°C beträgt.Furthermore, it is provided in the context of the invention that Press a metal foil on each of the two outer sides, especially made of copper, applied under vacuum, ins special is pressed. Due to the simultaneous One can press the copper foil with the prepreg produce homogeneous and flawless copper layer that good is adapted to the prepreg and haf on the prepreg tet. For pressing the metal foil and the prepreg, the most suitably hot pressed is according to the invention provided that the pressing time expediently 1 3/4 hours and the pressing temperature is 175 ° C.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß an den ein- oder beidseitig verpreßten Platten durchgehende, der Befestigung und/oder dem elektrischen Kontakt von Bauele menten mit Leiterbahnen dienende Bohrungen angebracht wer den. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Innen wandungen der Bohrungen vor dem Durchkontaktieren mit Schwefelsäure von Schmierresten bedingt durch das Bohren gereinigt werden. Die Ausbildung der Bohrungen an der Platte dient der Aufnahme und der Verschaltung der einzel nen Bauelemente. Da sowohl die Basisplatte, als auch die Prepregschicht aus demselben Grundmaterial, nämlich einem Exoxydharz-Glasfasergewebe, bestehen, ist ein Durchbohren der verpreßten Platte problemlos möglich.In a development of the invention it is provided that at the one-sided or double-sided pressed panels, the Attachment and / or electrical contact by Bauele holes with conductor tracks the. It is further provided according to the invention that the inside walls of the holes before through-plating Sulfuric acid from lubrication residues due to drilling getting cleaned. The formation of the holes on the Plate is used to hold and connect the individual NEN components. Since both the base plate and the Prepreg layer from the same base material, namely one Exoxy resin glass fiber fabric, is a puncture the pressed plate possible without any problems.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Innenwan dungen der Bohrungen mit einer Metallschicht, vorzugsweise aus Kupfer, belegt werden. Das Aufbringen der Kupferschicht auf den Innenwandungen der Bohrungen erfolgt über einen chemisch-galvanischen Prozeß und dient einer elektrischen Verbindung der Bauteilseite zur Lötseite der Leiterplatte.It is further provided according to the invention that the inner wall the holes with a metal layer, preferably made of copper. The application of the copper layer on the inner walls of the holes takes place via a chemical-galvanic process and serves an electrical Connection of the component side to the solder side of the circuit board.

Schließlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, daß, ne ben einer einschichtig ausgebildeten Leiterplatte, die ein- oder beidseitig mit Glasfasergewebe, insbesondere Prepreg verpreßt ist, die Platte auch als Multilayer-Leiterplatte ausgebildet ist.Finally, it is also within the scope of the invention that, ne ben a single-layer printed circuit board, the single or on both sides with glass fiber fabric, especially prepreg is pressed, the board also as a multilayer circuit board is trained.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten auf der Basis der Erfindung ergeben sich anhand von im Folgenden darge stellten Ausführungsbeispielen, sowie anhand der beigefüg ten Zeichnungen.Other advantages, features and details based on the invention result from the following Darge presented embodiments, and with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen:Show:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Leiterplatte und Fig. 1 shows a cross section through a circuit board and

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Multilayer-Lei terplatte. Fig. 2 shows a cross section through a multilayer Lei terplatte.

Die in Fig. 1 gezeigte Leiterplatte 1 besteht aus einer Platte 2 aus Basismaterial, auf die Leiterbahnen 3a, 3b aufgebracht sind. Die Leiterbahnen 3a, 3b weisen dabei, ab hängig von der Stärke des Ätzangriffs und der jeweiligen Unterätzung, eine im wesentlichen rechteckige Form 3a oder eine trapezförmige Form 3b auf. Die Leiterbahnen 3a, 3b sind auf der Ober- und Unterseite der Basisplatte 2 ange ordnet. Zur Abdeckung und Isolierung der Leiterbahnen 3a, 3b und der Platte 2 sind auf der Ober- und Unterseite der Platte 2 Prepregschichten verpreßt. Während des Heißver preßvorganges werden die Prepregschichten 4 weich und ver formbar, so daß eine vollständige, lückenlose und homogene Kantenbedeckung der jeweiligen Leiterbahnformen 3a, 3b ge währleistet ist. Ferner ist es so möglich, die an die Dicke der Kantenbedeckungsschicht der Prepregschichten 4 gestell ten Forderungen zu erfüllen.The printed circuit board 1 shown in Fig. 1 consists of a plate 2 of base material, the conductor tracks 3 a, 3 b are applied. The conductor tracks 3 a, 3 b have, depending on the strength of the etching attack and the respective undercut, an essentially rectangular shape 3 a or a trapezoidal shape 3 b. The conductor tracks 3 a, 3 b are arranged on the top and bottom of the base plate 2 . For covering and insulation of the conductor tracks 3 a, 3 b and the plate 2 2 prepreg layers are on the top and bottom of the plate is pressed. During the Heißver pressing process, the prepreg layers 4 are soft and deformable ver, so that a complete, gapless and homogeneous edge coverage of the respective conductor shapes 3 a, 3 b is guaranteed GE. Furthermore, it is possible in this way to meet the requirements placed on the thickness of the edge covering layer of the prepreg layers 4 .

Bei dem heißverpreßten Vorgang werden gleichzeitig mit den Prepregschichten 4 Kupferfolien 5 verpreßt, die außen auf den Prepregschichten 4 aufliegen. Die Kupferfolien 5 dienen zur Ausbildung der Lötaugen 6 und werden, nachdem die Löt augen 6 fertig gestellt sind, in den freiliegenden Berei chen zwischen den Lötaugen 6 in einem späteren Verfahrens schritt abgeätzt, so daß die Prepregschichten 4 die Außen schichten der Leiterplatte 1 darstellen. Deshalb sind von der Kupferfolie 5 nach dem Ätzvorgang nur noch die Lötaugen vorhanden. An der mit den Prepregschichten 4 und den Kup ferfolien 5 verpreßten Platte 2 werden zum Zweck der Befe stigung und elektrischen Kontaktierung der Bauelemente mit den Leiterbahnen durchgehende Bohrungen 7 angebracht, die in einem anschließenden Prozeß gereinigt werden. Diese Boh rungen 7 werden dann zur elektrischen Verbindung der jewei ligen auf der Ober- und Unterseite angeordneten Leiterbahn durchkontaktiert, wobei die Innenwandung der Bohrung 7 mit einer homogenen Kupferschicht 8 belegt werden. Da sowohl die Platte 2 als auch die Prepregschichten 4 aus demselben Basismaterial bestehen, ist eine einheitlich gute Haftung der Kupferschicht 8 in jedem Schichtbereich der Innenwan dung der Bohrung 7 gewährleistet. Nach dem Durchkontaktie ren werden die beiden Seiten der Leiterplatte 1 mit einem Galvanoresist (nicht dargestellt) beschichtet, das mit ei ner Positiv-Filmvorlage belichtet wird, die nur die Lötau gen aufweist.In the hot-pressed process, 4 copper foils 5 , which lie on the outside of the prepreg layers 4, are pressed together with the prepreg layers 4 . The copper foils 5 are used to form the pads 6 and, after the soldering eyes 6 are completed, step etched in the exposed areas between the pads 6 in a later process, so that the prepreg layers 4 represent the outer layers of the circuit board 1 . Therefore, only the pads of the copper foil 5 are left after the etching process. On the pressed with the prepreg layers 4 and the copper ferferfolien 5 plate 2 for the purpose of BEFE stigung and electrical contacting of the components with the conductor tracks through holes 7 are attached, which are cleaned in a subsequent process. These drilling stanchions 7 are then plated through for the electrical connection of the conductor tracks arranged on the top and bottom sides, the inner wall of the bore 7 being covered with a homogeneous copper layer 8 . Since both the plate 2 and the prepreg layers 4 consist of the same base material, uniformly good adhesion of the copper layer 8 is ensured in each layer area of the inner wall of the bore 7 . After the Durchkontaktie ren the two sides of the circuit board 1 are coated with a galvanoresist (not shown), which is exposed with egg ner positive film template, which has only the Lötau conditions.

Auf den nach der Belichtung freigelegten Bereichen der Kup ferfolie 5 um die Lötaugen 6 wird eine weitere Kupfer schicht 9 galvanisch abgeschieden, auf die in einem näch sten Verfahrensschritt eine Zinnschicht 10 aufgebracht wird. Nachdem die Lötaugen 6 fertiggestellt worden sind, wird im Bereich zwischen den Lötaugen 6 das dort noch vor handene Ätzresist gestrippt und die darunter liegende Kup ferfolie 5 abgeätzt, so daß dort die Prepregschichten frei liegen. Um eine saubere Ummantelung des Kupfers durch das Zinn zu sichern, wird in einem letzten Verfahrensschritt die Zinnschicht umgeschmolzen.On the exposed areas of the copper fer foil 5 around the solder pads 6 , another copper layer 9 is electrodeposited, to which a tin layer 10 is applied in a next process step. After the pads 6 have been completed, the etching resist still present there is stripped in the area between the pads 6 and the underlying copper foil 5 is etched away, so that the prepreg layers are exposed there. In order to ensure a clean coating of the copper by the tin, the tin layer is remelted in a last process step.

Fig. 2 zeigt eine Leiterplatte 11, die aus zwei Platten 12a, 12b besteht. Die beiden Platten 12a, 12b sind je beidseitig mit Leiterbahnen 3a, 3b versehen. Zur Isolation der einander im mittleren Zwischenbereich gegenüber stehenden Leiterbahnen 3a, 3b ist in diesem Bereich eine Prepregschicht 4a verpreßt. Auf die Außenseiten dieser mehrschichtigen Struktur werden dann, wie bereits zu Fig. 1 beschrieben, Prepregschichten 4b und 4c zur Isolierung und ausreichenden Kantenbedeckung verpreßt. Gleichzeitig mit den Prepregschichten 4b, 4c werden wiederum die Kup ferfolien 5 mit verpreßt, auf denen dann, nachdem die Boh rungen 7 angebracht und durchkontaktiert wurden, die für die Ausbildung der Lötaugen nötigen Schichten 9 und 10 auf gebracht werden. Die Kupferfolien 5 werden danach im Be reich zwischen den Lötaugen 6 wieder entfernt, so daß die isolierenden Prepregschichten 4b, 4c die Außenschichten der Leiterplatte 11 bilden. Fig. 2 shows a circuit board 11 , which consists of two plates 12 a, 12 b. The two plates 12 a, 12 b are each provided on both sides with conductor tracks 3 a, 3 b. A prepreg layer 4 a is pressed in this area to isolate the interconnects 3 a, 3 b that are opposite one another in the central intermediate region. As already described for FIG. 1, prepreg layers 4 b and 4 c are then pressed onto the outer sides of this multilayer structure for insulation and sufficient edge coverage. Simultaneously with the prepreg layers 4 b, 4 c, in turn the copper foils 5 are pressed, on which, after the holes 7 have been attached and plated through, the layers 9 and 10 necessary for the formation of the pads are brought on. The copper foils 5 are then removed in the Be rich between the pads 6 again, so that the insulating prepreg layers 4 b, 4 c form the outer layers of the circuit board 11 .

Claims

1. A process for the production of printed circuit boards, wherein on a plate ( 2 ) made of base material, preferably a first glass fiber fabric cast with epoxy resin, conductor tracks ( 3 a, 3 b) are applied on one or both sides, characterized in that on or the with conductor tracks ( 3 a, 3 b), further glass fiber fabric ( 4 ), in particular prepreg, is applied, in particular pressed, on the sides.

2. The method according to claim 1, characterized in that on the one or both sides pressed further Glasfa sergewebe ( 4 ), a metal foil ( 5 ), in particular made of copper, applied, in particular is pressed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that the pressing time 1-2 hours, especially 1 3/4 hours, and the pressing temperature 150-200 ° C, ins particularly 175 ° C.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that on the one or both sides pressed plate ( 2 ) continuous, the attachment and / or the electrical contact of components with conductor tracks serving holes ( 7 ) are made.

5. The method according to claim 4, characterized in that the inner walls of the bores ( 7 ) are cleaned with an Ätzlö solution.

6. The method according to claim 5, characterized in that the inner walls of the bores ( 7 ) with a metal layer ( 8 ), preferably made of copper, are covered.

7. Printed circuit board, in particular manufactured according to one of the preceding claims, characterized in that a one or both sides with conductor tracks ( 3 a, 3 b) provided plate ( 2 ) made of base material, preferably a potted with epoxy resin first Glasfaserge web, on the or the shipping with conductor tracks (3 a, 3 b) Henen side with glass fiber fabric (4), in particular pre preg is pressed.

8. Printed circuit board according to claim 7, characterized in that the plate is designed as a multilayer printed circuit board ( 12 a, 12 b).