DE4242462A1 - Verfahren zur Herstellung von isolierten Leiterbahnkreuzungen auf gedruckten Leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von iso­ lierten Leiterbahnkreuzungen auf gedruckten Leiterplatten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-Fachschrift "Spezifikation und Qualitätskriterien für doppelseitige durchmetallisierte Leiterplatten", welche im Jahr 1991 im Leuze-Verlag erschien, ist es bekannt, Teile von zusammengehörenden Leiterbahnverbindungen mittels Kohlepasten­ druck miteinander zu verbinden. Diese Technik könnte auch zum Herstellen von Verbindungsbrücken über durch eine Isolations­ schicht abgedeckten Kupfer-Leiterbahnen benutzt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, daß eine derartige Kohle- oder Karbon- Verbindung einen für Leiterbahnen relativ hohen elektrischen Widerstand darstellt. So ist denn auch auf Seite 57 in der oben angegebenen Spezifikation erwähnt, daß der Widerstandswert zwischen zwei derart miteinander verbundenen Punkten nicht grö­ ßer sein sollte als 200 Ohm. Dieser Wert kann jedoch bei vielen Anwendungsfällen bereits zu hoch sein. Außerdem ist es nicht überall möglich, eine solche Karbonverbindung großflächig aus­ zulegen, so daß sich ein geringer Widerstandswert ergibt. Au­ ßerdem kann ein Widerstandswert bei Kohleleitern nicht ohne ei­ nen zusätzlichen Abgleich einheitlich hergestellt werden.

Für das Herstellen von Verbindungsbrücken über mit einer Isola­ tionsschicht abgedeckten Leiterbahnen ist es deshalb zweckmä­ ßig, metallhaltige Pasten anzuwenden, die für den elektrischen Strom einen besseren Leiter darstellen. Es hat sich jedoch her­ ausgestellt, daß sich beim Aufbringen von Metallpasten Probleme ergeben können, die erst nach einiger Zeit auftreten. Im AVT- Report Heft 5 vom Dezember 1991, einer Schriftenreihe für Auf­ bau- und Verbindungstechnik, herausgegeben vom VDI/VDE, ist be­ schrieben, welchen Einfluß Metalle und Isolationsmaterialien aufeinander ausüben können. Auf Seite 35 unten ist erwähnt, daß die Metallwanderung ein sehr häufig auftretendes Phänomen ist. Hierzu heißt es auf Seite 36: "Bei der Elektromigration wird ein Metall infolge eines elektrischen Feldes über oder durch ein nichtmetallisches Medium transportiert. Die dabei ab­ gelagerten Migrationsprodukte sind metallischer Natur und füh­ ren zu Leckströmen oder Kurzschlüssen." Da die durch Migration entstehenden Effekte erst nach einiger Zeit auftreten, entste­ hen hohe Kosten beim Ersetzen der defekt gewordenen Baugruppen. Hierzu ist es dann meist erforderlich, daß entsprechende Geräte oder Anlagenteile vorübergehend außer Betrieb genommen werden müssen. In den meisten Fällen sind derartige Baugruppen nicht mehr zu reparieren.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik besteht die Auf­ gabe der Erfindung deshalb darin, ein Verfahren anzugeben, wo­ mit niederohmige Leiterbahnenkreuzungen hergestellt werden und gleichzeitig die Migrationserscheinungen derart zu reduzieren, daß die gewünschte Lebensdauer erreicht wird.

Zu diesem Zweck wird die an der Stelle der Überbrückung einer Leiterbahn angebrachte Isolierschicht zunächst mit einer elek­ trisch leitenden, nichtmetallischen Beschichtung, z. B. mit Karbonlack überdeckt. Darauf wird dann die niederohmige Leiter­ bahnbrücke gelegt.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß eine Elektromi­ gration ausgeschlossen ist, weil an der metallischen Leiter­ bahnbrücke nur noch eine geringe Teilspannung anliegt. Der Vor­ teil einer niederohmigen Verbindung bleibt dabei erhalten.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt Fig. 1 die Schnittzeichnung einer Leiterbahnkreuzung, bei der Migration auftreten kann.

Fig. 2 die Schnittzeichnung einer Leiterbahnkreuzung, bei der Migrationserscheinungen vermieden werden.

In der Fig. 1 ist schematisch der Schichtaufbau bei einer Lei­ terbahnkreuzung dargestellt, wie er nach dem bisherigen Stand der Technik üblich ist. Auf einer Trägerplatte 1 ist eine Lei­ terbahn 2, welche beispielsweise nach einem Druck- und Ätzvor­ gang auf der mit Metall beschichteten Trägerplatte entstanden ist. Diese Leiterbahn 2 soll an einer vorbestimmten Stelle überbrückt werden. An dieser Stelle ist deshalb eine Isolier­ schicht 3 aufgebracht. Darüber ist eine Leiterbahnbrücke 5 ge­ legt, welche als niederohmiger metallischer Leiter ausgeführt ist. Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt ist, kann bei einer derartigen Anordnung eine Elektromigration auf­ treten, wobei die Metallwanderung auf der Oberfläche der Iso­ lierschicht oder durch dieselbe hindurch zu der Leiterbahn 2 hin stattfindet. Die dann auftretenden Leckströme oder Kurz­ schlüsse machen dann die betreffende Baugruppe unbrauchbar.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls eine Leiterbahn 2, welche auf einer Trägerplatte aufgebracht ist. Auch hier ist auf die zu über­ brückende Leiterbahn 2 eine Isolierschicht 3 aufgebracht. Bevor jetzt jedoch die als Leiterbahnbrücke 5 dienende metallische Verbindung hergestellt wird, wird zunächst eine elektrisch lei­ tende, nichtmetallische Beschichtung 4 auf die Isolierschicht 3 aufgebracht. Diese elektrisch leitende Beschichtung 4 ist schmaler ausgelegt als die Isolierschicht 3, damit sie nicht mit der zu überbrückenden Leiterbahn 2 in Berührung kommt. Die eigentliche niederohmige Leiterbahnbrücke 5 ist wiederum schmaler als die elektrisch leitende, nichtmetallische Beschich­ tung 4. Wenn es aus fertigungstechnischen oder elektrischen Gründen erforderlich ist, eine weitere Schutzschicht 6 auf die metallische Leiterbahnbrücke 5 aufzubringen, so kann dies ohne weiteres geschehen, ohne daß die elektrischen Eigenschaften der Leiterbahnüberbrückung beeinträchtigt werden. Eine derartige äußere Isolier- oder Schutzschicht 6 kann aus dem gleichen Material bestehen wie die Isolierschicht 3. Wie aus der Fig. 2 zu entnehmen ist, sollte diese Schutzschicht 6 breiter sein als die Leiterbahnbrücke 5, aber schmaler als die nichtmetallische Beschichtung 4.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von isolierten Leiterbahnkreuzun­ gen auf gedruckten Leiterplatten, wobei die Leiterbahnen nach einem Druck- und Ätzvorgang auf einer mit Metall be­ schichteten Trägerplatte entstehen und an den Stellen, wo eine Überbrückung erfolgen soll, eine Isolierschicht auf die Leiterbahnen aufgebracht wird, um anschließend zur Überbrüc­ kung dienende weitere Leiterbahnabschnitte darüber zu legen, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (3) mit einer elektrisch leitenden, nichtmetallischen Beschichtung (4), z. B. mit Karbonlack, überdeckt wird, bevor die Leiterbahnbrücke (5) darübergelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Beschichtung (4) breiter ist als die Leiterbahnbrücke (5).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen einer zusätzlichen äußeren Isolier- oder Schutzschicht (6) die Breite dieser Schicht (6) größer ist als die Breite der Leiterbahnbrücke (5), aber kleiner ist als die Breite der elektrisch leitenden Beschichtung (4).