DE69830790T2

DE69830790T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines schaltungsbildenden substrats und schaltungsbildendes substratmaterial

Info

Publication number: DE69830790T2
Application number: DE69830790T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hirakata-shi YAMANE; Toshihiro Hirakata-shi NISHII; Shinji Katano-shi NAKAMURA; Masayuki Minamikawachi-gun SAKAI
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2018-12-05
Also published as: JP3149837B2; EP0977471B1; US6409869B1; US6838164B2; US20020112815A1; US6814836B2; DE69830790D1; CN1247016A; US20020112822A1; EP0977471A1; WO1999030540A1; JPH11177209A; US20020040758A1; EP0977471A4; CN1172565C

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Qualitäts-Leiterplatte mit einer hohen Funktionssicherheit, die zur Ausbildung von Löchern einen Energiestrahl, wie zum Beispiel einen Laserstrahl, verwendet. Herstellungsanlage und Plattenwerkstoff für die Leiterplatte sind ebenfalls in die Erfindung eingeschlossen.
Hintergrund der Erfindung
Um die Anforderungen in der modernen Elektronik-Geräteindustrie bezüglich der Montage der Bauteile in einer hohen Dichte auf engem Raum zu erfüllen, verändert sich die ansteigende Anzahl der Leiterplatten von der herkömmlichen einseitigen Version hin zu doppelseitigen und mehrschichtigen Versionen. Deshalb sind die Entwicklungsbestrebungen auf die Erzeugung einer Leiterplatte mit hoher Dichte fokussiert, die mehrere Schaltkreise darauf aufnehmen kann.
Zur Ausbildung eines dünnen Lochs (zum Beispiel mit ca. 200 μm Durchmesser) bei hoher Geschwindigkeit, wurde, anstelle der herkömmlichen Durchgangsloch-Fertigung mit einem Bohrer, die Verwendung eines Energiestrahls, wie zum Beispiel eines Laserstrahls, untersucht (Kiyoshi Takagi: "Bedeutende Trends, die Entwicklung eines Aufbaus von Mehrschicht-Leiterplatten", Oberflächen-Aufbautechnik, Nr. 1, Seiten 2–10 (1997); und andere Veröffentlichungen). Beispiele eines Plattenwerkstoffs beinhalten einen Film aus aushärtbarem Harz im B-Zustand, das einen ungehärteten Bestandteil enthält und einen Verbundwerkstoff aus einer gewebten oder ungewebten, organischen oder anorganischen Faser und aushärtbarem Harz.
Wie in 5 gezeigt, umfasst ein herkömmliches Verfahren einen Lochausbildungs-Schritt und einen Schritt zur Ausbildung einer Verbindungseinrichtung. Ziel der Ausbildung eines Lochs in der Leiterplatte ist es, die Schaltkreise, die auf den Oberflächen oder in den inneren Schichten der Leiterplatte vorhanden sind, untereinander zu verbinden. Die Verbindungseinrichtung wird durch Befüllen des Lochs mit einer leitfähigen Paste oder durch Anwendung eines Beschichtungsverfahrens ausgebildet. Zum Beispiel wird eine beidseitig bedruckte Leiterplatte hergestellt, indem durch Drucken oder ein ähnliches Verfahren zuerst ein Durchgangsloch der Platte mit einer leitfähigen Paste befüllt wird, die elektrisch leitfähige Teilchen enthält, und dann wird Kupferfolle auf beiden Oberflächen der Platte aufgebracht, um durch Warmkompaktieren vereinheitlicht zu werden. Die Kupfertollen werden dann so gefertigt, dass sie ein spezielles Muster aufweisen. Es ist notwendig, dass der Plattenwerkstoff bei dem Warmkompaktierungs-Vorgang weich wird oder schmilzt; dabei wird ein aushärtbares Harz im B-Zustand, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder ein thermoplastisches Harz verwendet.
Wenn die Ausbildung eines Lochs in einer Leiterplatte aus dem oben beschriebenen Werkstoff mit einem Energiestrahl, wie z. B. einem Laserstrahl erfolgt, wird ein Harz 2 und ein gewebter oder nicht gewebter Stoff 3, der in dem Plattenwerkstoff 1 enthalten ist, durch den Strahl erwärmt und sublimiert, um ringsum verstreut zu werden, und ein Loch 5 wird ausgebildet. Der Harzwerkstoff, der um das Loch herum vorhanden ist, wird ebenfalls weich und schmilzt durch die Wärme des energiearmen Strahls, was nicht zur Durchdringung eines Lochs beiträgt, dessen Harzwerkstoff von der Wandfläche des Lochs ausläuft und einen dünnen Film bildet, der, wie in 6(a) dargestellt, einen Teil der Wandfläche oder die gesamte Wandfläche bedeckt.
In einem Fall, in dem der Harzwerkstoff der Platte Feuchtigkeit aufnimmt, wird er leichter weich und schmilzt durch die Wärme eines Energiestrahls, und das Volumen des auslaufenden Harzes vergrößert sich. Da sich das Volumen der aufgenommenen Feuchtigkeit erhöht, kommt das auslaufende Harz, wie in 6(b) dargestellt, miteinander in Kontakt, das dann nach dem Abkühlen erstarrt und sich zusammenzieht, um einen dünnen Film 10 zu bilden, wodurch möglicherweise ein Verstopfen des Durchgangslochs 5 bewirkt wird. Dieses Phänomen wird bei den Löchern mit kleinem Durchmesser bedeutungsvoll.
7 ist ein Diagramm, das einen Plan des Verhältnisses zeigt, zwischen dem prozentualen Anteil des in dem Plattenwerkstoff 1 aufgenommen Wassers und dem Ausschussgrad durch die Bildung des Harzfilms 10. Sobald der prozentuale Anteil des in dem Plattenwerkstoff aufgenommenen Wassers einen bestimmten Punkt übersteigt, nimmt der Ausschussgrad stark zu (aufgenommenes Wasser verglichen mit Plattenwerkstoff 1 bezüglich des Gewichts; hierin als Gewichtsprozent bezeichnet). Abhängig von dem Lochdurchmesser und dem Plattenwerkstoff 1, ändert sich der Schwellenwert des Ausschussgrades und des prozentualen Anteils der aufgenommenen Feuchtigkeit. In dem Durchgangsloch 5, das einen solchen darin ausgebildeten Harzfilm 10 aufweist, treten in einem folgenden Arbeitsgang oft Schwierigkeiten bei der elektrischen Verbindung auf. Beispiele der Schwierigkeiten sind: Wegen einer unzureichenden Ausbildung des leitfähigen Werkstoffs oder der Beschichtung bis zur gegenüberliegenden Fläche der Platte wird keine elektrische Verbindung zwischen den Schaltkreisen der beiden Flächen oder Schichten der Leiterplatte erzielt, das Loch ist nicht mit einer ausreichenden Menge leitfähigem Werkstoff gefüllt, ein hoher Kontaktwiderstand in einer erzielten Verbindung, etc.
JP 08 302213 A legt eine Mehrschicht-Leiterplatte aus einem Plattenwerkstoff offen, die eine Basis-Materialstruktur umfasst, die mit einem halb-ausgehärteten Harz beschichtet ist, worin der Wassergehalt des Harzes mit 0,3–0,7 Gewichtsprozenten festgelegt ist, um das Auftreten von Wasserrändern in dem Ausbildungsvorgang zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Herstellungsverfahren, eine Herstellungsanlage und einen Plattenwerkstoff für die Erzeugung betriebssicherer Leiterplatten, die Löcher von guter Qualität aufweisen, anzubieten. Nach der Erfindung wird Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms eliminiert oder wenigstens reduziert, um eine bessere Produktionsausbeute zu erzielen.
Offenlegung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung einer Leiterplatte. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Ausbilden eines Durchgangslochs oder eines nicht durchgehenden Lochs mit einem Energiestrahl in einem plattenförmigen oder blattförmigen Plattenwerkstoff, der hauptsächlich entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einem aushärtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht; Ausbilden einer Verbindungseinrichtung in dem Durchgangsloch oder dem nicht durchgehenden Loch, das als Ergebnis des Lochbildungsschrittes, zur elektrischen Verbindung einer Fläche und der Rückseitenfläche eines Plattenwerkstoffs, bereitgestellt ist; Entfeuchten des Plattenwerkstoffs vor dem Lochbildungsschritt.
Der Plattenwerkstoff kann aus einem gewebten oder einem nicht gewebten Stoff gefertigt sein, der mit einem Werkstoff beschichtet ist, der hauptsächlich entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einem aushärtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht.
In dem Fertigungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung, wird die Produktionsausbeute durch einen verminderten Ausschussgrad infolge der Ausbildung des Harzfilms, während des Lochbildungsschrittes, verbessert. Eine Hochqualitäts-Lochbildung wird umgesetzt und eine Leiterplatte mit hoher Betriebssicherheit wird erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren nach einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2(a)–(f) sind Querschnittsansichten, die das Fertigungsverfahren einer Leiterplatte nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
3(A)–(c) zeigen Verfahrens-Flussdiagramme nach einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4(a) und 4(b) zeigen ein Beschichtungsverfahren nach einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein herkömmliches Verfahren zeigt.
6(a) und 6(b) zeigen Querschnittsansichten eines Lochs, das in einem herkömmlichen Arbeitsschritt ausgebildet wurde.
7 ist ein Eigenschaftsdiagramm, das das Verhältnis zwischen dem Ausschussgrad infolge der Bildung des Harzfilms und dem prozentualen Anteil des in dem Plattenwerkstoff aufgenommen Wassers, zeigt.
Beste Methode für die Ausführung der Erfindung
Ein Verfahren für die Herstellung einer Leiterplatte nach der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte: Ausbilden eines Durchgangslochs oder eines nicht durchgehenden Lochs mit einem Energiestrahl in einem plattenförmigen oder blatfförmigen Plattenwerkstoft, der hauptsächlich entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einem aushärtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht oder in einem plattenförmigen oder blattförmigen Plattenwerkstoff, der aus einem gewebten oder einem nicht gewebten Stoff gefertigt ist, der mit einem Werkstoff beschichtet ist, der hauptsächlich entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einem aushärtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht; Ausbilden einer Verbindungseinrichtung in dem Durchgangsloch oder dem nicht durchgehenden Loch, das als Ergebnis des Lochbildungsschrittes, zur elektrischen Verbindung einer Fläche und der Rückseitenfläche eines Plattenwerkstofs, bereitgestellt ist; und Entfeuchten des Plattenwerkstoffs vor dem Lochbildungsschritt. Mit dem obigen Herstellungsverfahren wird der Ausschussgrad infolge der Ausbildung des Halms während des Lochbildungsschrittes reduziert, und eine Hochqualitäts-Lochbildung wird umgesetzt, um eine Leiterplatte mit hoher Betriebssicherheit zu erreichen.
Vorzugsweise ist der Entfeuchtungsschritt ein Warmluft-Trockenverfahren. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate sicher und einfach entfeuchtet werden.
Vorzugsweise beträgt die Temperatur der Warmlufttrocknung 50°C oder mehr, und ist nicht größer als eine Temperaturbegrenzung und die Warmlufttrocknung dauert nicht länger als eine Zeitspanne, in der die Gelierzeit des aushärtbaren Harzes nicht beginnt sich zu verändern. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate in einer relativ kurzen Zeitspanne sicher und einfach entfeuchtet werden, ohne dass eine Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Plattenwerkstoffs herbeigeführt wird.
Vorzugsweise ist der Entfeuchtungsschritt ein Vakuumtrocknungs-Verfahren. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate sicher und einfach entfeuchtet werden.
Vorzugsweise wird die Vakuumtrocknung durchgeführt, ohne dass sie von Erwärmung begleitet wird. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnah me-Rate sicher und einfach entfeuchtet werden, ohne dass eine Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Plattenwerkstoffs herbeigeführt wird.
Vorzugsweise wird die Vakuumtrocknung durchgeführt, indem sie von Erwärmung begleitet wird. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate in einer kurzen Zeitspanne wirksam entfeuchtet werden.
Vorzugsweise ist die Erwärmungstemperatur mindestens niedriger als der Siedepunkt eines Lösemittels, das in einem Harz des Plattenwerkstoffs enthalten ist und die Erwärmung dauert nicht länger als eine Zeitspanne, in der die Gelierzeit des aushärtbaren Harzes nicht beginnt sich zu verändern. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate entfeuchtet werden, ohne dass eine Blasenbildung des beschichteten Harzes herbeigeführt wird, die durch Verdunsten von Lösemittel verursacht werden könnte, und ohne dass eine Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Plattenwerkstoffs herbeigeführt wird.
Vorzugsweise ist der Grad der Vakuumumgebung nicht niedriger als 13,3 kPa (100 Torr). Dabei wird das Entfeuchten wirkungsvoll innerhalb einer kurzen Zeitspanne durchgeführt.
Vorzugsweise wird das Entfeuchten gleichzeitig für zwei oder mehr Teile der Plattenwerkstoffe, die unmittelbar aufeinander gestapelt sind, durchgeführt. Dabei kann die Vielzahl der Plattenwerkstoffe wirkungsvoll entfeuchtet werden, was einen wesentlichen Vorteil bei der Serienfertigung darstellt.
Vorzugsweise bewirkt der Entfeuchtungsschritt, dass der Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff nicht mehr als ein Gewichtsprozent beträgt. Dabei wird Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms verhindert, und eine Hochqualitäts-Lochbildung wird umgesetzt. Der Betriebssicherheitsgrad einer Leiterplatte wird verbessert.
Ein Verfahren für die Herstellung einer Leiterplatte nach der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte: Ausbilden eines Durchgangslochs oder eines nicht durchgehenden Lochs mit einem Energiestrahl in einem plattenförmigen oder blattförmigen Plattenwerkstoff, der hauptsächlich entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einem aus härtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht oder in einem plattenförmigen oder blattförmigen Plattenwerkstoff, der aus einem gewebten oder einem nicht gewebten Stoff gefertigt ist, der mit einem Werkstoff beschichtet ist, der hauptsächlich entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einem aushärtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht; Ausbilden einer Verbindungseinrichtung in dem Durchgangsloch oder dem nicht durchgehenden Loch, das als Ergebnis des Lochbildungsschrittes, zur elektrischen Verbindung einer Fläche und der Rückseitenfläche eines Plattenwerkstoffs, bereitgestellt ist; und Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme des Plattenwerkstoffs vor dem Lochbildungsschritt. Mit dem obigen Herstellungsverfahren kann die Feuchtigkeitsaufnahme während des Lagerns in einem Regal vor dem Lochbildungsschritt niedrig gehalten werden; als Ergebnis wird Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms während des Lochbildungsschrittes verringert, und eine Hochqualitäts-Lochbildung wird umgesetzt. Der Betriebssicherheitsgrad einer Leiterplatte wird verbessert.
Vorzugsweise ist der Prozess des Niedrighaltens der Feuchtigkeitsaufnahme entweder zwischen dem Entfeuchtungsschritt und dem Lochbildungsschritt oder während des Lochbildungsschrittes oder während beider Schritte vorgesehen. Dadurch wird die Feuchtigkeitsaufnahme in dem Lochbildungsschritt ebenfalls niedrig gehalten.
Vorzugsweise wird der Prozess des Niedrighaltens der Feuchtigkeitsaufnahme während der Lagerung eines Plattenwerkstoffs im Regal in einer Atmosphäre mit geringer Feuchtigkeit durchgeführt. Dadurch nimmt die absolute Feuchtigkeit ab und der prozentuale Anteil des gesätigten Wassergehaltes in einem Plattenwerkstoff wird verringert.
Vorzugsweise ist die Umgebungstemperatur des Lochbildungsschrittes höher als die Taupunkttemperatur der Atmosphäre mit niedriger Feuchtigkeit. In einer solchen Umgebung gibt es keine Taukondensation auf dem Plattenwerkstoff.
Vorzugsweise ist Atmosphäre mit niedriger Feuchtigkeit eine Vakuumumgebung. In einem solchen Zustand kann die absolute Feuchtigkeit leicht verringert werden, und der prozentuale Anteil des gesättigten Wassergehaltes in einem Plattenwerkstoff kann verringert werden.
Vorzugsweise ist die Vakuumumgebung ein hermetisch abgedichteter Raum, der entleert wird, nachdem ein Plattenwerkstoff eingebracht wurde. Dadurch kann die absolute Feuchtigkeit einfach verringert und aufrechterhalten werden.
Vorzugsweise ist Atmosphäre mit niedriger Feuchtigkeit hermetisch abgedichtet oder zirkulierend, wobei die Atmosphäre durch Trockenstickstoff ersetzt wird. Das liefert ein einfaches Verfahren für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme während der Lagerung in einem Regal.
Vorzugsweise hält der Prozess des Niedrighaltens der Feuchtigkeitsaufnahme den Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff bei einem Gewichtsprozent oder weniger. Dadurch wird Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms verhindert, und eine Hochqualitäts-Lochbildung wird umgesetzt. Der Betriebssicherheitsgrad einer Leiterplatte wird verbessert.
Vorzugsweise ist die Atmosphäre mit niedriger Feuchtigkeit eine Atmosphäre, in der der Wasserdampf-Partialdruck nicht mehr als 1,33 kPa (10 mm Hg) beträgt. In einer solchen Atmosphäre übersteigt der Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff nach der Lagerung im Regal, ungeachtet der Zeitspanne der Lagerung im Regal, niemals ein Gewichtsprozent.
Ein Verfahren für die Herstellung einer Leiterplatte nach der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte: Ausbilden eines Durchgangslochs oder eines nicht durchgehenden Lochs mit einem Energiestrahl in einem plattenförmigen oder blattförmigen Plattenwerkstoff, der hauptsächlich entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einem aushärtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht oder in einem plattenförmigen oder blattförmigen Platenwerkstoff, der aus einem gewebten oder einem nicht gewebten Stoff gefertigt ist, der mit einem Werkstoff beschichtet ist, der hauptsächlich entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einem aushärtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht; und Ausbilden einer Verbindungseinrichtung in dem Durchgangsloch oder dem nicht durchgehenden Loch, das als Ergebnis des Lochbildungsschrittes, zur elektrischen Verbindung einer Fläche und der Rückseitenfläche eines Plattenwerkstoffs, bereitgestellt ist, wobei der im Regal gelagerte Plattenwerkstoff innerhalb einer Zeitspanne, in der der Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff ein Gewichtsprozent nicht übersteigt, zu dem Lochbildungsschritt befördert wird. Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren kann die Feuchtigkeitsaufnahme nur durch einfache Zeitsteuerung niedrig gehalten werden.
Vorzugsweise ist der Plattenwerkstoff mindestens auf beiden Flächen mit einem Blattfilm beschichtet, der eine hohe Anti-Feuchtigkeits-Permeabilität aufweist bis er zu dem Lochbildungsschritt befördert wird. Dadurch kann die Feuchtigkeitsaufnahme, ungeachtet der absoluten Feuchtigkeit der Lagerumgebung, niedrig gehalten werden.
Vorzugsweise ist der Plattenwerkstoff mindestens auf beiden Flächen mit Blattfilmen beschichtet, die eine hohe Anti-Feuchtigkeits-Permeabilität aufweisen, deren Format größer ist als die Form des Plattenwerkstoffs, und die Blattfilme, die beide Oberflächen bedecken, werden in einem Bereich, der über die Außenkante des Plattenwerkstoffs hinausragt, miteinander durch Hitze verklebt, um so den Plattenwerkstoff bis zur Ausführung des Lochbildungsschrittes von der äußeren Luftatmosphäre zu isolieren. Dadurch kann die Feuchtigkeitsaufnahme eines Plattenwerkstoffs letztlich auch während des Lagerns im Regal niedrig gehalten werden.
Vorzugsweise besteht der Blattfilm, der eine hohe Anti-Feuchtigkeits-Permeabilität aufweist aus Polyethylenterephthalat. Das ist preisgünstig und recycelfähig.
Vorzugsweise ist der Blattfilm mit einem Metallfilm versehen, der auf der Oberfläche durch Aufdampfen oder ein ähnliches Verfahren ausgebildet ist. Die Verwendung eines solchen Films hält die Feuchtigkeitsaufnahme während der Lagerung im Regal noch wirksamer niedrig.
Vorzugsweise besteht der Metallfilm aus Aluminium. Das ist preisgünstig.
Vorzugsweise ist der Energiestrahl ein Laserstrahl. Der Laserstrahl hat auf dem Plattenwerkstoff eine gute Konzentrationseigenschaft, und er kann einfach mit einer optischen Vorrichtung oder einer ähnlichen Einrichtung gescannt werden.
Vorzugsweise ist der Laserstrahl ein CO₂-Laserstrahl. Er liefert eine hohe Energie bei geringen Kosten.
Vorzugsweise ist der Prozess des Befüllens des Durchgangslochs oder des nicht durchgehenden Lochs mit einer Paste, die leitfähige Teilchen enthält, das durch den Lochbildungsschritt bereitgestellt ist, in dem Schritt der Ausbildung der Verbindungseinrichtung beinhaltet. Dadurch kann Ausschuss infolge der Ausbildung des Halms während des Lochbildungsschrittes verringert werden, und für eine verbesserte Betriebssicherheit einer Leiterplatte wird eine Hochqualitäts-Lochbildung umgesetzt.
Vorzugsweise ist der Prozess der Bereitstellung eines Plattenwerkstoffs der mit einer Paste befüllt ist, die leitfähige Teilchen enthält und mit einer Metallfolie auf einer oder beiden Oberflächen ausgestattet ist, um durch Warmkompaktieren vereinheitlicht zu werden, in dem Schritt der Ausbildung der Verbindungseinrichtung beinhaltet. Dadurch kann Ausschuss infolge der Ausbildung des Halms während des Lochbildungsschrittes verringert werden, und für eine verbesserte Betriebssicherheit einer Leiterplatte wird eine Hochqualitäts-Lochbildung umgesetzt.
Vorzugsweise ist der Prozess der Bereitstellung des Durchgangslochs oder des nicht durchgehenden Lochs, das durch den Lochbildungsschritt mit einer Beschichtung eines leitfähigen Metalls ausgebildet wird, in dem Schritt der Ausbildung der Verbindungseinrichtung beinhaltet. Dadurch kann Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms während des Lochbildungsschrittes verringert werden, und für eine verbesserte Betriebssicherheit einer Leiterplatte wird eine Hochqualitäts-Lochbildung umgesetzt.
Vorzugsweise ist das aushärtbare Harz ein Epoxydharz. Es hat eine verbesserte Anti-Feuchtigkeitseigenschaft.
Vorzugsweise ist der gewebte oder nicht gewebte Stoff hauptsächlich aus einem organischen Faserwerkstoff gefertigt. Die Verwendung einer organischen Faser, die eine relativ ähnliche Werkstoffeigenschaft wie das Harz hat, vereinfacht die Lochbildung mit einem Energiestrahl.
Vorzugsweise besteht der organische Faserwerkstoff hauptsächlich aus einer aromatischen Polyamidfaser. Das vereinfacht die Lochbildung mit einem Energiestrahl, und die Leiterplatte ist leichter und betriebssicherer.
Eine Anlage für die Herstellung einer Leiterplatte nach der vorliegenden Erfindung bildet ein Durchgangsloch oder ein nicht durchgehendes Loch in einem Plattenwerkstoff einer Leiterplatte mit einen Energiestrahl aus, der von einer Energiestrahl-Generator-Einheit erzeugt wird, wobei die Entfeuchtungseinrichtung in einem Bereich für die Zufuhr des Plattenwerkstoffs bereitgestellt ist. Mit der oben beschriebenen Herstellungsanlage wird Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms während des Lochbildungsschrittes verringert, und für eine verbesserte Betriebssicherheit einer Leiterplatte wird eine Hochqualitäts-Lochbüdung umgesetzt.
Vorzugsweise ist die Entfeuchtungseinrichtung eine Warmlufttrocknung. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme sicher und einfach entfeuchtet werden.
Vorzugsweise beträgt die Temperatur der Warmlufttrocknung nicht weniger als 50°C und beträgt nicht mehr als eine Temperaturbegrenzung und die Warmlufttrocknung dauert nicht länger als eine Zeitspanne, in der die Gelierzeit des Plattenwerkstoffs nicht beginnt sich zu verändern. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate in einer relativ kurzen Zeitspanne sicher und einfach entfeuchtet werden, ohne dass eine Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Plattenwerkstoffs herbeigeführt wird.
Vorzugsweise ist die Entfeuchtungseinrichtung eine Vakuumtrocknungseinheit. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate sicher und einfach entfeuchtet werden.
Vorzugsweise wird die Vakuumtrocknungseinheit nicht von Erwärmung begleitet. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate sicher und einfach entfeuchtet werden, ohne dass eine Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Plattenwerkstoffs herbeigeführt wird.
Vorzugsweise wird die Vakuumtrocknungseinheit von Erwärmung begleitet. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate in einer relativ kurzen Zeitspanne wirksam entfeuchtet werden.
Vorzugsweise ist die Erwärmungstemperatur der Vakuumtrocknungseinheit so festgelegt, dass sie mindestens niedriger ist als der Siedepunkt eines Lösemittels, das in dem Harz des Plattenwerkstoffs enthalten ist. Dabei kann ein Plattenwerkstoff mit einer hohen Feuchtigkeitsaufnahme-Rate entfeuchtet werden, ohne dass eine Blasenbildung des beschichteten Harzes herbeigeführt wird, die durch Verdunsten von Lösemittel verursacht wird, und ohne dass eine Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Plattenwerkstoffs herbeigeführt wird.
Vorzugsweise ist der Vakuumpegel der Vakuumtrocknungseinheit so festgelegt, dass er nicht weniger als 13,3 kPa (100 Torr) beträgt. Dabei wird ein Plattenwerkstoff in einer relativ kurzen Zeitspanne wirksam entfeuchtet.
Vorzugsweise ist die Entfeuchtungseinrichtung fähig, gleichzeitig zwei oder mehr Plattenwerkstoffe, die unmittelbar aufeinander gestapelt sind, zu entfeuchten. Dabei kann die Vielzahl der Plattenwerkstoffe wirkungsvoll entfeuchtet werden, was einen wesentlichen Vorteil bei der Serienfertigung darstellt.
Vorzugsweise ist die Entfeuchtungseinrichtung fähig, den in dem Plattenwerkstoff aufgenommenen Wassergehalt zu reduzieren, so dass er unter einem Gewichtsprozent liegt. Dabei wird Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms während des Lochbildungsschrittes verhindert, und für eine verbesserte Betriebssicherheit einer Leiterplatte wird eine Hochqualitäts-Lochbildung umgesetzt.
Eine Anlage für die Herstellung einer Leiterplatte nach der vorliegenden Erfindung bildet ein Durchgangsloch oder ein nicht durchgehendes Loch in einem Plattenwerkstoff einer Leiterplatte mit einem Energiestrahl aus, der von einer Energiestrahl-Generator-Einheiterzeugt wird, wobei die Einrichtung für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme entweder in einem Bereich für die Zufuhr des Plattenwerkstoffs oder in einem Bereich für die Lochbildung oder in beiden Bereichen bereitgestellt ist. Mit der oben beschriebenen Herstellungsanlage wird Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms während des Lochbildungsschrittes verringert, und für eine verbesserte Betriebssicherheit einer Leiterplatte wird eine Hochqualitäts-Lochbildung umgesetzt.
Vorzugsweise ist in einer Anlage für die Ausbildung eines Durchgangslochs oder eines nicht durchgehenden Lochs in einem Plattenwerkstoff für die Ausbildung einer Leiterplatte mit einem Energiestrahl, der von einer Energiestrahl-Generator-Einheit gesteuert wird, die Einrichtung für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme entweder in einem Bereich für die Zufuhr des Plattenwerkstoffs oder in einem Bereich für die Lochbildung oder in beiden Bereichen bereitgestellt. Dadurch kann die Feuchtigkeitsaufnahme während des Lochbildungsschritts ebenfalls niedrig gehalten werden.
Vorzugsweise ist die Einrichtung für das Niedrighalten der Wasseraufnahme eine Einheit, die einen Plattenwerkstoff in einem Regal in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit lagert.
Vorzugsweise ist die Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit ein Vakuumzustand. In dem Vakuumzustand nimmt die absolute Feuchtigkeit ab und der prozentuale Anteil des gesättigten Wassergehaltes in einem Leiterplattenwerkstoff kann verringert werden.
Vorzugsweise ist der Vakuμmzustand ein hermetisch abgedichteter Raum, der entleert wird, nachdem ein Plattenwerkstoff eingebracht wurde. In diesem Zustand kann die absolute Feuchtigkeit dort einfach verringert und aufrechterhalten werden.
Vorzugsweise ist der Vakuumzustand ein hermetisch abgedichteter Raum oder eine zirkulierende Umgebung, wobei die Atmosphäre durch Trockenstickstoff ersetzt wird. Das liefert ein einfaches Verfahren für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme während der Lagerung im Regal.
Vorzugsweise ist die Einrichtung für das Niedrighalten der Wasseraufnahme eine Einheit, die den Wassergehalt in einem Plattenwerkstoff unterhalb einem Gewichtsprozent hält. Mit einer solchen Einrichtung wird Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms verhindert, und für eine verbesserte Betriebssicherheit einer Leiterplatte wird eine Hochqualitäts-Lochbildung umgesetzt.
Vorzugsweise ist die Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit eine Umgebung, in der der Wasserdampf-Partialdruck nicht mehr als 1,33 kPa (10 mm Hg) beträgt. In einer solchen Umgebung übersteigt der Wassergehalt in einem Plattenwerkstoff, ungeachtet der Zeitspanne der Lagerung im Regal, niemals ein Gewichtsprozent.
Ein Werkstoff für die Herstellung einer Leiterplatte nach der vorliegenden Erfindung ist ein plattenförmiger oder blattfönniger Plattenwerkstoff, der hauptsächlich aus einem thermoplastischen Harz oder einem aushärtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht oder er ist ein plattenförmiger oder blattförmiger Plattenwerkstoff, der aus einem gewebten oder einem nicht gewebten Stoff gefertigt ist, der mit einem Werkstoff beschichtet ist, der hauptsächlich entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einem aushärtbaren Harz, das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder einem Gemisch aus Beidem besteht, wobei der Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff unterhalb einem Gewichtsprozent liegt. Mit dem oben beschriebenen Werkstoff ist Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms in dem Lochbildungsschritt vermeidbar, und für eine verbesserte Betriebssicherheit einer Leiterplatte wird eine Hochqualitäts-Lochbildung umgesetzt.
Vorzugsweise ist der Plattenwerkstoff für die Herstellung einer Leiterplatte ein Werkstoff, der zu der Lochbildung mit einem Energiestrahl passt. Mit einem solchen Werkstoff ist Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms in dem Lochbildungsschritt verweidbar, und für eine verbesserte Betriebssicherheit einer Leiterplatte wird eine Hochqualitäts-Lochbildung umgesetzt.
Vorzugsweise ist das aushärtbare Harz ein Epoxydharz. Es hat eine verbesserte Anti-Feuchtigkeitseigenschaft.
Vorzugsweise ist der gewebte oder nicht gewebte Stoff hauptsächlich aus einem organischen Faserwerkstoff gefertigt. Die Verwendung einer organischen Faser, die eine relativ ähnliche Werkstoffeigenschaft wie das Harz hat, vereinfacht die Lochbildung mit einem Energiestrahl.
Vorzugsweise besteht der organische Faserwerkstoff hauptsächlich aus einer aromatischen Polyamidfaser. Das vereinfacht die Lochbildung mit einem Energiestrahl, und die Leiterplatte ist leichter und betriebssicherer.
Nun werden im Folgenden, unter Bezug auf 1 bis 4, beispielhafte Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Ausführungsform 1)
1 und 2 sind jeweils ein Prozess-Flussdiagramm und Querschnittsansichten, die ein Verfahren für die Herstellung einer Leiterplatte nach einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Der Herstellungsprozess besteht aus einem Entfeuchtungsschritt, einem Lochbildungsschritt und einem Schritt zur Ausbildung einer Verbindungseinrichtung, und zwar in dieser Reihenfolge. Ein Plattenwerkstoff 1 ist, wie in 2(a) gezeigt, ein Verbundwerkstoff, der aus einem aushärtbaren Harz 2 (zum Beispiel ein Epoxydharz) und einem nicht gewebten Stoff 3 aus einer aromatischen Polyamidfaser (hiernach als Aramidfaser bezeichnet), besteht. Das aushärtbare Harz 2 ist nicht vollständig ausgehärtet, sondern es befindet sich in dem sogenannten B-Zustand, in dem es einen ungehärteten Bestandteil enthält. Der Plattenwerkstoff 1 ist ein Werkstoff, der normalerweise "Prepreg" genannt wird. Der Plattenwerkstoff 1 mit ca. 150 μm Materialstärke wird entfeuchtet, und ein Durchgangsloch 5 wird in einer Laser-Bearbeitungs-Einheit mit einem CO₂-Gas-Laserstrahl 4 mit einem Durchmesser von ca. 200 μm ausgebildet.
Das Durchgangsloch 5 wird, wie in 2(c) gezeigt, durch ein Druckverfahren mit einer leitfähigen Paste 7 befüllt, die hauptsächlich aus einem Epoxydharz und leitfähigen Teilchen besteht. Wie in 2(d) gezeigt wird dann eine Metallfolie 8 auf beiden Oberflächen des Plattenwerkstoffs 1 aufgebracht, um durch Warmkompaktieren in Richtung der Materialstärke vereinheitlicht zu werden. Die Metallfolien 8, die beide Oberflächen überziehen, sind durch die leitfähige Paste 7 miteinander elektrisch verbunden. Beide Metallfolien 8 werden in einem bestimmten speziellen Muster angeätzt, um eine Leiterplatte fertigzustellen [2(f)].
Einige bedeutende Punkte der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben. Die Entfeuchtung wird entweder durch eine unabhängige Entfeuchtungseinheit durchgeführt oder durch eine Entfeuchtungseinrichtung, die in einem Bereich der Laser-Bearbeitungs-Einheit für die Zufuhr des Plattenwerkstoffs 1, bereitgestellt ist. In der Praxis kann ein Plattenwerkstoff 1, der eine hohe Feuchtigkeitsaufnahme-Eigenschaft aufweist, mit Warmluft oder Vakuum vor der Lochbildung entfeuchtet werden.
Bei der Entfeuchtung mit Warmluft hat sich bestätigt, dass je höher die Temperatur der Warmluft ist, desto höher ist die Entfeuchtungswirkung, und der Entfeuchtungprozess kann in einer kurzen Zeitspanne abgeschlossen werden, wenn die Temperatur 50°C oder mehr beträgt. Um jedoch einen ungünstigen Einfluss auf den folgenden Warmkompaktierungs-Prozess zu verhindern, ist es wesentlich, dass der Plattenwerkstoff 1 innerhalb einer Temperaturbegrenzung und einer Zeitspanne bearbeitet wird, in der die Gelierzeit des aushärtbaren Harzes 2, das in dem Plattenwerkstoff 1 enthalten ist, sich nicht wesentlich verändert. Der Begriff "Gelierzeit" ist ein Parameter, der den Fortschritt des Aushärtens darstellt; er wird definiert durch die Zeitdauer: Und zwar eine Zeitspanne, in der ein aushärtbares Harz 2 mit einem bestimmten speziellen Gewicht, das auf eine heiße Platte gelegt wird, die auf eine bestimmte spezielle Temperatur (zum Beispiel 170°C) erwärmt wurde, mit einem Teflonstab oder Ähnlichem umgerührt wird, bis das aushärtbare Harz 2 aufhört Fäden zu ziehen. Normalerweise wird das Entfeuchten mit Luftatmosphäre durchgeführt, die Verwendung von Trockenstickstoff zum Beispiel kann jedoch zu einem wirkungsvolleren Ergebnis führen.
Das Entfeuchten im Vakuum weist einen Vorteil dadurch auf, dass ein Plattenwerkstoff bei Raumtemperatur, ohne Anwendung von Wärme, entfeuchtet werden kann. Deshalb kann ein Plattenwerkstoff 1 entfeuchtet werden, ohne dass eine Veränderung der Materialeigenschaft, wie zum Beispiel der Gelierzeit, herbeigeführt wird. Wenn während der Vakuum-Entfeuchtung Wärme zugeführt wird, wird die Wirkung verbessert, und die für die Entfeuchtung benötigte Zeit verkürzt sich, verglichen mit der Zeit, die bei Warmlufttrocknung erforderlich ist. Es muss darauf geachtet werden, dass kein ungünstiger Einfluss auf den Warmkompaktierungs-Prozess hinterlassen wird; deshalb muss innerhalb einer Temperaturbegrenzung und einer Zeitspanne gearbeitet werden, in der die Gelierzeit des aushärtbaren Harzes 2, das in dem Plattenwerkstoff 1 enthalten ist, sich nicht wesentlich verändert.
Wenn das aushärtbare Harz 2 ein Lösemittel enthält, sollte die Obergrenze der Erwärmungstemperatur niedriger sein als der Siedepunkt des Lösemittels. Wenn die Temperatur nicht niedriger ist als der Siedepunkt, verdampft das Lösemittel, was zu einer Blasenbildung in dem aushärtbaren Harz 2 führt, was eine schlechte Wirkung auf einen nachfolgenden Arbeitsschritt hinterlässt. Ein weiterer Vorteil bei der Entfeuchtung mit Vakuum liegt darin, dass gleichzeitig zwei oder mehr Teile der blattförmigen Plattenwerkstoffe 1 entfeuchtet werden können, die unmittelbar aufeinander gestapelt sind. Deshalb benötigt die Vaku um-Entfeuchtung nur eine kurze Zeitspanne für das Entfeuchten und liefert einen hohen Betriebs-Wirkungsgrad. Das Verfahren ist für die Serienfertigung geeignet. Der Entfeuchtungsprozess von Plattenwerkstoffen 1 in gestapeltem Zustand ist nicht für die Warmlufttrocknung geeignet, da die Entfeuchtungswirkung bei dieser Art gering ist und es dauert zu lange, was der Gelierzeit des Plattenwerkstoffs 1 gestattet, sich deutlich zu verändern. Es hat sich bestätigt, dass die Vakuum-Entfeuchtung innerhalb einer kurzen Zeitspanne eine zufriedenstellende Entfeuchtungswirkung erbringt, wenn der Vakuumgrad nicht weniger als 13,3 kPa (100 Torr) beträgt. Wenn der Vakuumgrad unterhalb diesem Wert liegt, benötigt die Entfeuchtung zu viel Zeit oder es wird kaum eine Entfeuchtung erreicht.
Je niedriger der Feuchtigkeitsgehalt in einem Plattenwerkstoff 1 ist, der das Ergebnis des Entfeuchtungsprozesses ist, desto niedriger ist der Ausschussgrad infolge der Ausbildung des Harzfilms 10. Nach den durch den Erfinder erzielten Versuchsergebnissen wird Ausschuss eliminiert, wenn der Feuchtigkeitsgehalt nicht über einem Gewichtsprozent liegt (gemessen mit einem Karl-Fisher-Feuchtigkeits-Messgerät). Da sich jedoch die Menge des in dem Plattenwerkstoff 1 enthaltenen aushärtbaren Harzes 2 erhöht, neigt der Ausschussgrad infolge der Ausbildung des Harzfilms 10 dazu, sich zu erhöhen. Daher sollte der Feuchtigkeitsgehalt in einem Plattenwerkstoff idealerweise bei fast Null liegen. In der Praxis sollte der Feuchtigkeitsgehalt, unter Berücksichtigung der Verteilung bei der Materialeigenschaft des Plattenwerkstoffs 1, vorzugsweise 0,6 Gewichtsprozent oder weniger betragen. Noch besser sollte er, unter Beachtung der Stabilität bei einer Serienfertigung, 0,2 Gewichtsprozent oder weniger betragen.
(Ausführungsform 2)
3 zeigt Prozess-Flussdiagramme einer Leiterplatte nach einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Prozess besteht aus einer Einrichtung für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme, einem Lochbildungsschritt und einem Schritt zur Ausbildung einer Verbindungseinrichtung. Es gibt Prozessabwandlungen: Ein Fall in 3(a), in dem die Einrichtung für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme vor dem Lochbildungsschritt angeordnet ist; ein Fall in 3(b), in dem die Einrichtung zwischen dem Entfeuchtungsschritt von Ausführungsform 1 und dem Lochbildungsschritt angeordnet ist; ein Fall in 3(c), in dem die Einrichtung in dem Lochbildungsschritt angeordnet ist; und ein Fall in dem die Fälle von 3(b) und 3(e) kombiniert sind. Die Prozess schritte nach dem Lochbildungsschritt sind im Wesentlichen dieselben wie in Ausführungsform 1, deshalb wird deren ausführliche Beschreibung weggelassen.
Die bedeutenden Punkte der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben. Die Einrichtung für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme wird durch eine unabhängige Feuchtigkeits-Niedrighalte-Einheit gebildet, oder die Einrichtung für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme ist in einem Bereich für die Zufuhr des Plattenwerkstoffs 1 oder in dem Lochbildungsschritt einer Laser-Bearbeitungs-Einheit angeordnet. In der Praxis ist die vorliegende Ausführungsform für solche Plattenwerkstoffe 1 geeignet, deren anfängliche Feuchtigkeitsaufnahme relativ gering ist. Die Feuchtigkeitsaufnahme kann durch Lagern der Plattenwerkstoffe in einem Regal mit einer wenig feuchten Atmosphäre niedrig gehalten werden. Im Allgemeinen wird eine Klimaanlage verwendet, um eine Atmosphäre mit geringer Feuchtigkeit bereitzustellen. Eine einfachere Alternative kann das Bereitstellen eines hermetisch abgedichteten Raumes oder einer zirkulierenden Umgebung sein, wobei die Atmosphäre durch Stickstoff ersetzt wird. Oder der Plattenwerkstoff 1 kann in einem Behälter angeordnet sein, und dann wird der Behälter entleert, nachdem er hermetisch abgedichtet wurde.
In dem Fall, in dem es eine bestimmte Zeitspanne für einen Plattenwerkstoff 1 gibt, in der er durch den Prozess von Ausführungsform 1 entfeuchtet wird, kann er in einem Regal mit der wenig feuchten Atmosphäre zum Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme gelagert werden, bis er zu dem Lochbildungsschritt befördert wird. Es ist ferner wirkungsvoll, wenn der Lochbildungsschritt in einer Atmosphäre mit geringer Feuchtigkeit durchgeführt wird.
Der wichtige Punkt hierbei ist, dass wenn die Umgebung des Lochbüdungsschrittes keine geringe Feuchtigkeit aufweist, die Temperatur der Atmosphäre mit niedriger Feuchtigkeit höher gehalten werden muss als der Taupunkt der Umgebung des Lochbildungsschrittes, um eine Taukondensation bei dem Plattenwerkstoff 1 zu vermeiden.
Obwohl die Feuchtigkeitsaufnahme bei einem Plattenwerkstoff 1 anfänglich gering ist, oder er bis zu einem ausreichend niedrigen Grad entfeuchtet wurde, beginnt er Feuchtigkeit aufzunehmen, wenn er in einer bestimmten Umgebung gelagert wird, und erreicht dabei eventuell einen bestimmten Prozentsatz eines gesättigten Wassergehaltes, der proportional der absoluten Feuchtigkeit der Atmosphäre ist, in der der Plattenwerkstoff gelagert wird. Von dem Erfinder durchgeführte Versuche zeigen, dass der Prozentsatz eines gesät tigten Wassergehaltes unterhalb eines Gewichtsprozentes aufrechterhalten werden kann, so lange er in einem Regal in einer Umgebung gelagert wird, in der der Wasserdampf-Partialdruck nicht mehr als 1,33 kPa (10 mm Hg) beträgt. Die Feuchtigkeitsaufnahme übersteigt nie ein Gewichtsprozent, solange er in der oben beschriebenen Umgebung gelagert wird, unabhängig von der Zeitspanne der Lagerung.
Ein anderer praktischer Weg zur Ausbildung eines Lochs in einem Plattenwerkstoff 1 in einem Zustand, in dem der Feuchtigkeitsgehalt nicht mehr als ein Gewichtsprozent beträgt, ist dessen Bearbeitung bevor er, während der Lagerung im Regal, Feuchtigkeit bis zu einem Grad von mehr als einem Gewichtsprozent aufnimmt. Auf diese Weise wird keine Einrichtung für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme benötigt; es ist ein einfaches Herstellungsverfahren, das nur die Steuerung der Zeit benötigt.
(Ausführungsform 3)
Ein weiteres Verfahren für das Niedrighalten der Feuchtigkeitsaufnahme des Plattenwerkstoffs 1 ist das Beschichten der beiden Oberflächen mit einem Blattfilm, der eine hohe Anti-Feuchtigkeits-Permeabilität aufweist. Das Beschichten des Plattenwerkstoffs 1 auf mindestens einer Oberfläche mit einem Blattfilm 11 mit einer hohen Anti-Feuchtigkeits-Permeabilität, wie es in 4(a) dargestellt ist, hält die Feuchtigkeitsaufnahme niedrig. Die Anti-Feuchtigkeits-Wirkung wird verbessert durch die Verwendung von Blattfilmen 11, die ein größeres Format aufweisen als der Plattenwerkstoff 1, und die mittels Wärme außerhalb des Plattenwerkstoffs 1 zusammengeklebt sind. Dadurch ist der Plattenwerkstoff 1 von der Außenluft isoliert und die Feuchtigkeitsaufnahme wird letztlich ebenfalls niedrig gehalten. Polyethylenterephthalat (PET), das preisgünstig und recycelfähig ist, kann ein guter Kandidat für den Blattfilm 11 mit hoher Anti-Feuchtigkeits-Permeabilität sein. Die Wirkung des Niedrighaltens der Feuchtigkeit wird weiter verbessert, wenn der Blattfilm mit einem Film aus Aluminium oder einem ähnlichen Metall, der auf der Oberfläche aufgebracht ist, ausgestattet ist.
Obwohl in den drei oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der zulässige Feuchtigkeitsgehalt in dem Plattenwerkstoff so festgelegt wurde, dass er nicht mehr als ein Gewichtsprozent beträgt, bleibt der Wirkungsgrad der niedrig gehaltenen Feuchtigkeitsaufnahme durch die Reduzierung von Ausschuss infolge der Ausbildung des Harzfilms 10 sogar dann erhalten, wenn die aufgenommene Feuchtigkeit ein wenig über dem oben festgelegten Wert liegt. Obwohl ein CO₂-Laser als ein Beispiel für den Energiestrahl beschrieben wurde, können für diesen Zweck anstelle dessen natürlich andere Gas-Laser, YAG-Laser und andere Festkörper-Laser, Eximer-Laser oder Energiestrahlen, die keine Laserstrahlen sind, verwendet werden. Obwohl die Beschreibungen sich auf eine doppelseitige Leiterplatte beziehen, ist die vorliegende Technologie durch Wiederholung der Prozessschritte natürlich auf die Herstellung von Mehrschicht-Leiterplatten anwendbar. Anstelle des nicht gewebten Stoffes kann auch ein gewebter Stoff verwendet werden; der nicht gewebte Stoff oder der gewebte Stoff können auch mit einer organischen Faser ausgebildet sein, die keine Aramidfaser ist, oder mit einem anorganischen Faserwerkstoff, wie zum Beispiel Glas; ein thermoplastisches Harz kann ebenfalls anstelle des aushärtbaren Harzes verwendet werden; die Verbindungseinrichtung kann ebenfalls durch eine gegenseitige Verbindung, die durch Beschichten oder Pressschweißen gebildet wird, bereitgestellt werden. Deshalb sollen die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht als einschränkend interpretiert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Bereitstellen eines Entfeuchtungsschrittes vor dem Lochbildungsschritt bewirkt durch den verringerten Ausschuss infolge der Bildung des Harzfilms einen wesentlichen Vorteil bei der Verbesserung der Fertigungsausbeute. Eine Hochqualitäts-Lochbildung wird bei einer Leiterplatte, die nach der vorliegenden Erfindung gefertigt wird, umgesetzt, und die so gefertigten Leiterplatten sind mit einer hohen Betriebssicherheit ausgestattet.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorteilen werden die folgenden Wirkungen erwartet.
Wenn der Durchmesser eines Lochs kleiner wird, klebt das auslaufende fertige Harz aneinander, was zu Ausschuss infolge der Bildung des Harzfilms führt. Die vorliegende Erfindung verbessert die Untergrenze des Lochdurchmessers um einen weiteren Schritt. Die Hochqualitäts-Lochbildung wird mit den Löchern mit kleinerem Durchmesser umgesetzt. Diese Technologie hilft, Leiterplatten mit hoher Dichte bei einer hohen Fertigungsausbeute zu bieten.
Da die Menge des von der Wandfläche eines Lochs auslaufenden Harzes abnimmt, nimmt außerdem entsprechend die Menge der leitfähigen Paste, die in das Loch gefüllt wird, zu, und die Kompressionsrate der leitfähigen Teilchen nimmt in dem Warmkompaktierungs-Prozess zu. Dadurch werden hoch-zuverlässige Leiterplatten geboten, die einen geringen Verbindungswiderstand aufweisen.

1: Plattenwerkstoff
2: Aushärtbares Harz
3: Aramidfaser
4: Laserstrahl
5: Durchgangsloch
7: Leitfähige Paste
8: Metallfolie
9: Verdrahtung
10: Harzfilm
11: Anti-Feuchtigkeits-Permeabilitäts-Film

Claims

Verfahren für die Herstellung einer Leiterplatte, das folgende Schritte umfasst: Ausbilden eines Durchgangslochs (5) oder eines nicht durchgehenden Lochs, Anwenden eines Energiestrahls auf einen plattenförmigen oder blattförmigen Plattenwerkstoff (1), der entweder ein thermoplastisches Harz oder ein aushärtbares Harz (2), das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder ein Gemisch aus Beidem, umfasst, Ausbilden einer Verbindungseinrichtung in dem Durchgangsloch oder dem nicht durchgehenden Loch, das als Ergebnis des Lochbildungsschrittes, zur elektrischen Verbindung einer Fläche und der Rückseitenfläche eines Plattenwerkstoffs, bereitgestellt ist; und Steuerung der in dem Plattenwerkstoff enthaltenen Feuchtigkeit.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Plattenwerkstoff gewebten oder nicht gewebten Stoff umfasst, der mit einem Werkstoff beschichtet ist, der entweder das thermoplastische Harz oder das aushärtbare Harz (2), das einen ungehärteten Bestandteil enthält, oder ein Gemisch aus Beidem, umfasst.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 oder 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Feuchtigkeits-Steuerungsprozess durch Entfeuchten des Plattenwerkstoffs (1) vor dem Lochbildungsschritt durchgeführt wird.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 3 vorgetragenen Leiterplatte, worin das Entfeuchten durch einen Warmlufttrocknung durchgeführt wird.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 4 vorgetragenen Leiterplatte, worin eine Temperatur der Warmlufttrocknung nicht weniger als 50°C beträgt und innerhalb einer Temperaturbegrenzung und einer Zeitspanne liegt, in der die Gelierzeit des aushärtbaren Harzes (2) sich nicht ändert.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 3 vorgetragenen Leiterplatte, worin das Entfeuchten durch eine Vakuumtrocknung durchgeführt wird.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 6 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Vakuumtrocknung nicht von Erwärmung begleitet wird.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 6 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Vakuumtrocknung von Erwärmung begleitet wird.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 8 vorgetragenen Leiterplatte, worin eine Erwärmungstemperatur niedriger ist als der Siedepunkt eines Lösemittels, das in einem Harz des Plattenwerkstoffs (1) enthalten ist und innerhalb einer Temperaturbegrenzung und einer Zeitspanne liegt, in der die Gelierzeit des aushärtbaren Harzes sich nicht ändert.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 6 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Vakuumpegel nicht weniger als 13,3 kPa (100 Torr) beträgt.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 6 vorgetragenen Leiterplatte, worin das Entfeuchten gleichzeitig für zwei oder mehr Plattenwerkstoffe, die unmittelbar aufeinander gestapelt sind, durchgeführt wird.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 3 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Entfeuchtungsschritt den Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff (1) verringert, damit der Gewichtsprozentsatz nicht mehr als 1 % beträgt.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 oder 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Feuchtigkeits-Steuerungs-Prozess durchgeführt wird, indem die Wasseraufnahme in dem Plattenwerkstoff (1) niedrig gehalten wird.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 13 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Feuchtigkeits-Steuerungs-Prozess entweder vor dem Lochbildungs schritt oder während des Lochbildungsschrittes oder während beider Schritte vorgesehen ist.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 13 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Plattenwerkstoff in einem Regal in einer Atmosphäre mit ausreichend niedriger Feuchtigkeit gelagert wird, um die Wasseraufnahme niedrig zu halten.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 15 vorgetragenen Leiterplatte, worin während des Lochbildungsschrittes eine Umgebungstemperatur höher ist als der Taupunkt der Atmosphäre.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 16 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Atmosphäre sich in einem Vakuumzustand befindet.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 17 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Vakuumzustand ein hermetisch abgedichteter Raum ist, der entleert wird nachdem ein Plattenwerkstoff eingebracht wurde.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 15 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Atmosphäre abgedichtet ist oder zirkulierend, wobei die Atmosphäre durch Trockenstickstoff ersetzt wird.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 13 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Prozess des Niedrighaltens der Wasseraufnahme den Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff (1) aufrechterhält, dessen Gewichtsprozentsatz nicht mehr als 1 % beträgt.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 20 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Plattenwerkstoff in einer Atmosphäre gelagert wird, in der der Wasserdampf-Partialdruck nicht mehr als 1,33 kPa (10 mm Hg) beträgt.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 oder 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Feuchtigkeits-Steuerungsprozess durchgeführt wird durch das Lagern des Plattenwerkstoffs (1) im Regal, und der Lochbildungsschritt wird in nerhalb einer Lager-Zeitspanne ausgeführt, in der der Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff 1 Gewichtsprozent nicht übersteigt.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 oder 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Feuchtigkeits-Steuerungsprozess durch Beschichten beider Flächen des Plattenwerkstoffs (1) mit einem Blattfilm (11) von ausreichend hoher Anti-Feuchtigkeits-Permeabilität durchgeführt wird, um die Wasseraufnahme niedrig zu halten, und der Lochbildungsschritt wird auf den beschichteten Plattenwerkstoff angewendet.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 23 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Blattfilm (11) ein Formtat aufweist, das größer ist als der Plattenwerkstoff (1), und die Blattfilme werden an einer Stelle außerhalb des Plattenwerkstoffs miteinander durch Hitze verklebt, um so den Plattenwerkstoff bis zur Ausführung des Lochbildungsschrittes von der äußeren Luftatmosphäre zu isolieren.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 23 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Blattfilm (11) aus Polyethylenterephthalat besteht.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 23 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Blattfilm (11) mit einem auf der Fläche aufgebrachten Metallfilm versehen ist.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 26 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Metallfilm aus Aluminium besteht.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 oder 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Energiestrahl ein Laserstrahl (4) ist.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 28 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Laserstrahl (4) ein CO₂-Laserstrahl ist.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 oder 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Prozess des Ausbildens einer Verbindungseinrichtung, das Befüllen des Durchgangslochs (5) oder des nicht durchgehenden Lochs, das als Ergebnis des Lochbildungsschrittes bereitgestellt ist, mit einer Paste (7), die leitfähige Teilchen enthält, beinhaltet.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 oder 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Prozess des Ausbildens einer Verbindungseinrichtung einen Prozess beinhaltet, in dem der Plattenwerkstoff (1), der das Durchgangsloch (5) oder das nicht durchgehende Loch aufweist, das mit einer Paste (7) gefüllt ist, die leitfähige Teilchen enthält, mit einer Metallfolie (8) auf einer Seite oder auf beiden Seiten ausgestattet ist und der Plattenwerkstoff, der auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit einer Metallfolie ausgestattet ist, wird durch Warmkompaktieren zusammengedrückt.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 oder 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Prozess des Ausbildens einer Verbindungseinrichtung einen Prozess beinhaltet, in dem das Durchgangsloch (5) oder das nicht durchgehende Loch, das als Ergebnis des Lochbildungsschrittes bereitgestellt wird, mit einem leitfähigen Metall beschichtet ist.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 1 oder 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin das aushärtbare Harz (2) ein Harz der Epoxygruppe ist.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 2 vorgetragenen Leiterplatte, worin der gewebte oder nicht gewebte Stoff einen organischen Faserwerkstoff umfasst.
Verfahren für die Herstellung einer in Anspruch 34 vorgetragenen Leiterplatte, worin der organische Faserwerkstoff eine aromatische Polyamidfaser (3) umfasst.
Anlage für die Herstellung einer Leiterplatte, die das Verfahren nach Anspruch 1 nutzt, die eine Einheit für das Ausbilden eines Durchgangslochs (5) oder eines nicht durchgehenden Lochs in einem Plattenwerkstoff (1) für eine Leiterplatte umfasst und einen Energiestrahl nutz, der von einem Energiestrahl-Generator erzeugt wird, worin eine Einrichtung für die Feuchtigkeits-Steuerung in mindes tens einem der Bereiche für die Zufuhr des Plattenwerkstoffs und für die Lochbildung, bereitgestellt ist.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 36 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Einrichtung für die Feuchtigkeits-Steuerung eine Entfeuchtungseinrichtung umfasst.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 37 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Entfeuchtungseinrichtung eine Warmlufttrocknungseinheit ist.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 38 vorgetragenen Leiterplatte, worin eine Temperatur der Warmlufttrocknungseinheit so festgelegt ist, dass sie weniger als 50°C beträgt und innerhalb einer Temperaturbegrenzung und einer Zeitspanne liegt, in der die Gelierzeit des Plattenwerkstoffs (1) sich nicht ändert.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 37 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Entfeuchtungseinrichtung eine Vakuumtrocknungseinheit ist.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 40 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Vakuumtrocknungseinheit nicht von Erwärmung begleitet wird.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 40 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Vakuumtrocknungseinheit von Erwärmung begleitet wird.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 42 vorgetragenen Leiterplatte, worin eine Erwärmungstemperatur der Vakuumtrocknungseinheit so festgelegt ist, dass sie niedriger ist als der Siedepunkt eines Lösemittels, das in dem Harz des Plattenwerkstoffs verwendet wird.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 40 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Vakuumpegel der Vakuumtrocknungseinheit so festgelegt ist, dass er nicht weniger als 13,3 kPa (100 Torr) beträgt.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 37 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Entfeuchtungseinrichtung fähig ist, gleichzeitig zwei oder mehr Plattenwerkstoffe, die unmittelbar aufeinander gestapelt sind, zu enifeuchten.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 37 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Entfeuchtungseinrichtung einen Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff (1) aufrechterhält, dessen Gewichtsprozentsatz nicht mehr als 1 % beträgt.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 36 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Einrichtung für die Feuchtigkeits-Steuerung eine Einrichtung umfasst, durch die die Wasseraufnahme in dem Plattenwerkstoff (1) niedrig gehalten wird.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 47 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Einrichtung für die Niedrighaltung der Wasseraufnahme eine Einheit ist, die einen Plattenwerkstoff (1) in einem Regal in einer Atmosphäre mit ausreichend niedriger Feuchtigkeit aufbewahrt, um so die Wasseraufnahme niedrig zu halten.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 48 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Atmosphäre sich in einem Vakuumzustand befindet.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 49 vorgetragenen Leiterplatte, worin der Vakuumzustand ein hermetisch abgedichteter Raum ist, der entleert wird nachdem ein Plattenwerkstoff (1) eingebracht wurde.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 48 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Atmosphäre abgedichtet ist oder zirkulierend, wobei die Atmosphäre durch Trockenstickstoff ersetzt wird.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 47 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Einrichtung für das Niedrighalten der Wasseraufnahme einen Wassergehalt in dem Plattenwerkstoff (1) aufrechterhält, dessen Gewichtsprozentsatz nicht mehr als 1 % beträgt.
Anlage für die Herstellung der in Anspruch 48 vorgetragenen Leiterplatte, worin die Atmosphäre eine Atmosphäre ist, in der der Wasserdampf-Partialdruck nicht mehr als 1,33 kPa (10 mm Hg) beträgt.