DE4340168A1 - Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten und Mehrlagenleiterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten mit mindestens einer zwischen zwei Trägerplatten eingeschlossenen leitenden Schicht (Innenlage) und eine Mehrlagenleiterplatte.

Zur Herstellung von doppelseitig beschichteten Leiterplatten und Mehrlagenleiterplatten werden zur elektrischen Verbindung der Ober- und Unterseite der Leiterplatten bzw. zur Anbindung von Innenlagen bei Mehrlagenleiterplatten verschiedene chemisch-galvanische Verfahren angewendet, die beispielsweise unter den Bezeichnungen Tenting-, Metallresist- und Additiv-Verfahren bekanntgeworden sind. Diese Verfahren sind technisch aufwendig und kostenintensiv.

Bei doppelseitig beschichteten Leiterplatten werden auch Siebdruckverfahren eingesetzt, um die Leiterbahnen auf der Ober- und Unterseite miteinander zu verbinden. Zu diesem Durchkontaktieren werden Metallpasten, vorzugsweise Harz-Silber-Pasten, mit entsprechenden Schablonen im Siebdruck in die zuvor eingebrachten Löcher gedruckt und anschließend ausgehärtet. Dabei können die Löcher bzw. Bohrungen voll oder lediglich an den Wandungen gefüllt sein. Dieses Verfahren ist preisgünstiger, führt jedoch bei Mehrlagenleiterplatten zu Schwierigkeiten, insbesondere zu unsicheren Kontakten zwischen der Metallpaste und den Innenlagen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten vorzuschlagen, bei dem zuverlässige Durchkontaktierungen kostengünstig hergestellt werden können. Insbesondere soll eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen den Innenlagen und der Durchkontaktierung möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zunächst eine Mehrlagenleiterplatte mit Bohrungen hergestellt wird, deren Durchmesser in den Trägerplatten größer als in der leitenden Schicht sind, und daß die Bohrungen mindestens an den Wandungen mit einer Metallpaste gefüllt werden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die verhältnismäßig einfache und kostengünstige Siebdrucktechnik angewendet werden kann, bei welcher Metallpasten in die Bohrungen gedruckt werden, und daß die Metallpasten großflächig mit den Innenlagen Kontakte bilden.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die bereits mit strukturierten Innenlagen versehenen Trägerplatten verpreßt werden, daß Bohrungen mit dem für die Innenlagen versehenen Durchmesser hergestellt werden und daß die Durchmesser der Bohrungen in den Trägerplatten durch Ätzen vergrößert werden. Dadurch ist eine einfache Herstellung einer für den anschließenden Druck mit Metallpaste erforderlichen Mehrlagenleiterplatte mit unterschiedlich weiten Bohrungen möglich.

Bezüglich der für die Durchkontaktierung erforderlichen Löcher in den Außenlagen kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, daß vor dem Ätzen Löcher, vorzugsweise durch Ätzen, in leitenden Schichten an den Außenflächen auf den großen Durchmesser gebracht werden. Die Erzeugung dieser Löcher kann jedoch auch durch Bohren auf den großen Durchmesser erfolgen.

Das Drucken der Durchkontaktierungen mit Metallpasten kann in bekannten Verfahren mit Vakuumtechnik oder Vollochtechnik eventuell beidseitigem oder mehrmaligem Drucken bei hochlagigen Viellagenplatten mit im Verhältnis zum Durchmesser tiefen Löchern erfolgen.

Ein Einsatz von lötfähigen Metallpasten, die sich auf die Wandungen der Bohrungen beschränken, so daß die Bohrungen offenbleiben, ermöglicht eine Bestückung mit Drahtbauteilen.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, durch die Strukturierung der Außenlagen dort Löcher entsprechend dem Nenn-Durchmesser der Kontaktierungsbohrungen zu erhalten. Erfolgt diese Strukturierung mit einem Ätzvorgang, wobei sich ein eventueller Harzfluß ergibt, wird dieser beim Ätzen des Basismaterials wieder entfernt. Diese Freihaltungen in den Kupfer-Außenlagen können bereits vor dem Verpressen der Mehrlagenleiterplatten in die eingesetzten Kupferfolien eingebracht werden, ebenso in die zur Verpressung notwendigen Klebefolien (sogenannte Prepregs).

Außer Durchgangslöchern können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Sacklöcher hergestellt werden, welche beispielsweise nur eine Außenlage und zwei Innenlagen elektrisch miteinander verbinden.

Eine Mehrlagenleiterplatte mit Durchkontaktierungen und mehreren Trägerplatten, die vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann und eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen den Durchkontaktierungen und den Innenlagen aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß Bohrungen, welche die Durchkontaktierungen beinhalten, in den Trägerplatten einen größeren Durchmesser als in zwischen den Trägerplatten liegenden leitenden Schichten aufweisen und daß das die Durchkontaktierungen bildende leitende Material den jeweils in die Bohrung hineinragenden Teil der leitenden Schicht weitgehend umschließt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils als Querschnitt und teilweise als Draufsicht einen Teil einer Mehrlagenleiterplatte in der Nachbarschaft einer Durchkontaktierung. Dabei zeigt:

Fig. 1 das Ausführungsbeispiel nach dem Bohren mit einem kleineren Durchmesser, als es für die Durchkontaktierung letztendlich erforderlich ist,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel nach dem Freimachen der Kupferbeschichtung, d. h. der Außenlagen,

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel nach dem Zurückätzen der Trägerplatten und

Fig. 4 das Ausführungsbeispiel nach der Aufbringung der Metallpaste.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die als Ausführungsbeispiel dargestellte Mehrlagenleiterplatte wird von drei Trägerplatten 1, 2, 3, einer Außenlage 4, zwei Innenlagen 5, 6 und einer weiteren Außenlage 7 gebildet. Die Außen- und Innenlagen sind in an sich bekannter Weise strukturiert und bilden die Leitungen einer elektrischen Schaltung. Zur Verbindung der Außen- und Innenlagen untereinander ist eine Durchkontaktierung vorgesehen, welche, wie im folgenden erläutert, hergestellt wird. Zunächst wird gemäß Fig. 1 eine Bohrung 8 eingebracht, deren Durchmesser etwa 0,2 mm bis 0,3 mm kleiner als der Nenn-Durchmesser der Durchkontaktierung ist, bei einem Nenn-Durchmesser von 0,5 mm also beispielsweise 0,3 mm.

Im Anschluß daran wird die Bohrung 8 im Bereich der Außenlagen 4, 7 auf den Nenn-Durchmesser gebracht (Fig. 2). Dieses kann durch Ätzen oder gegebenenfalls durch Bohren mit einem Tiefenanschlag erfolgen.

Fig. 3 stellt das Ergebnis des nächsten Verfahrensschrittes dar, der im Zurückätzen der Trägerplatten auf den Nenn-Durchmesser besteht. Damit ist eine Bohrung 9 entstanden, welche lediglich im Bereich der Innenlagen 5, 6 einen kleineren Durchmesser aufweist.

In die Bohrung 9 wird dann Metallpaste eingebracht, was sich auf die Wandungen der Bohrung beschränken kann und in Fig. 4 dargestellt ist. Die aus Metallpaste bestehende Durchkontaktierung 10 umschließt die nach innen vorstehenden Innenlagen 5, 6 von drei Seiten, so daß zwischen Durchkontaktierung 10 und den Innenlagen 5, 6 ein zuverlässiger Kontakt gebildet wird.

Zum Zurückätzen der Trägerplatten, d. h. des Basismaterials, sind geeignete Verfahren bekannt, beispielsweise Plasma- und Laser-Verfahren. Falls erforderlich, können zur anschließenden Reinigung der Bohrungen herkömmliche Verfahren und Stoffe angewendet werden, wie beispielsweise Permanganat/H₃PO₄-H₂SO₄. Bei Bedarf können auch bekannte Glas-Rückätzverfahren eingesetzt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, vor dem Verpressen der Trägerplatten und dem Herstellen der in den Trägerplatten aufgeweiteten Bohrungen für die Durchkontaktierungen (Zustand gemäß Fig. 3) lediglich die Innenlagen zu strukturieren. Bei der dann erforderlichen Strukturierung der Außenlagen durch chemisches Ätzen ist eine Abdeckung der Bohrungen erforderlich, um das freistehende Kupfer der Innenlagen zu schützen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten mit mindestens einer zwischen zwei Trägerplatten eingeschlossenen leitenden Schicht (Innenlage), dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Mehrlagenleiterplatte mit Bohrungen hergestellt wird, deren Durchmesser in den Trägerplatten größer als in der leitenden Schicht sind, und daß die Bohrungen mindestens an den Wandungen mit einer Metallpaste gefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bereits mit strukturierten Innenlagen versehenen Trägerplatten verpreßt werden, daß Bohrungen mit dem für die Innenlagen versehenen Durchmesser hergestellt werden und daß die Durchmesser der Bohrungen in den Trägerplatten durch Ätzen vergrößert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ätzen Löcher in leitenden Schichten an den Außenflächen auf den großen Durchmesser gebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher durch Ätzen auf den großen Durchmesser gebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher durch Bohren auf den großen Durchmesser gebracht werden.

6. Mehrlagenleiterplatte mit Durchkontaktierungen und mehreren Trägerplatten, dadurch gekennzeichnet, daß Bohrungen, welche die Durchkontaktierungen (10) beinhalten, in den Trägerplatten (1, 2, 3) einen größeren Durchmesser als in zwischen den Trägerplatten (1, 2, 3) liegenden leitenden Schichten (5, 6) aufweisen und daß das die Durchkontaktierungen (10) bildende leitende Material den jeweils in die Bohrung hineinragenden Teil der leitenden Schicht (5, 6) weitgehend umschließt.