DK152480B - Fremgangsmaade til fremstilling af ensidigt med komponenter bestykkede kredsloebsplader. - Google Patents

Description

DK 152480 B

i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af ensidigt med komponenter bestykkede kredsløbsplader, hvilken fremgangsmåde er af den i krav l's indledning nærmere angivne art.

5 De kendte fremgangsmåder af denne art er meget krævende med hensyn til materiale- og tidsforbruget. Således indebærer de, at der på begge sider af bærematerialet strømløst af lejres et kobber lag, hvorpå den side, på hvilken der ikke skal udformes et ledertrækmønster, overtrækkes med et be-10 skytteIseslag. Efter anbringelsen af ledertrækkene på den anden side og kobberpi etteringen af hullernes indervægge fjernes dette beskyttelseslag igen, hvorved halvdelen af det strømløst aflejrede kobber går tabt. Inden lodningen er det ved de kendte fremgangsmåder nødvendigt at påføre et 15 loddemiddelbeskyttelseslag.

Det er på baggrund heraf opfindelsens formål at anvise en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art, der med hensyn til materiale- og tidsforbrug er betydeligt mere økonomisk end de hidtil kendte fremgangsmåder af denne art, 20 og dette formål opnås ved en fremgangsmåde, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved de i krav l's kendetegnende del angivne procestrin.

Herved opnås den fordel, at det strømløst aflejrede kobberlag takket være den parvise sammenlægning af pladerne kun 25 påføres på den ene side af hver plade, hvorved et unødigt forbrug af kobber undgås. Desuden overflødiggøres den efterfølgende påføring af beskyttelseslaget såvel som fjernelsen af begge lag. En yderligere fordel består i, at masselodningsprocessen kan udføres uden påføring af et 30 særligt beskyttelseslag.

I tilgift opnås, at den pladeside, som ikke bærer kredsløbets strømbaner og ikke er bestykket med komponenter, kan forsynes med et informationspåtryk, eksempelvis med for bestykningen og driften nyttige kendetegn og prøvedata, en

DK 152480 B

2 afbildning af kredsløbet og lignende, idet denne pladeside, bortset fra bestykningshul lerne, står til fuldstændig fri rådighed for sådanne påtryk.

Ved den i krav 2 omhandlede udførelsesform opnås, at der 5 ved overordentlig tætliggende strømbaner og de til disse hørende huller ikke kan optræde kortslutninger mellem ombukkede komponenttilslutningstråde og metalbelægninger, som når ud på overfladen.

I det følgende beskrives fremstillingen af de omhandlede, 10 bestykkede kredsløbsplader ved hjælp af eksempler.

Eksempel 1 I en foretrukket udførelsesform er udgangsproduktet et basismateriale, eksempelvis et presset phenolpapirlaminat, hvis ene side er forsynet med et vedhæftningsformidlende 15 lag. Efter fremstilling af de til komponenternes tilslutning bestemte huller forberedes pladen på kendt måde til strømløs metaludskillelse og sensibiliseres katalytisk, eksempelvis med en opløsning af et tin-palladium-chlorid-kompleks, og i et uden ydre strømtilførsel arbejdende 20 metalliseringsbad forsynes det vedhæftningsformidlende lag såvel som hulvæggene med et tyndt, fortrinsvis 1 til 6 μ tykt, metallag, fortrinsvis et duktilt kobberlag. Eventuelt tilstedeværende løst hæftende metaludskillelser på den med vedhæftningsformidlende lag ikke belagte side af pladen 25 fjernes ved børstning eller på anden egnet måde.

Derefter påfører man negativet af de ønskede kredsløb i maskeform ved hjælp af silke- eller lystryk eller en anden fremgangsmåde for derefter at opbygge strømbanerne tillige med hul vægmetal liseringen ved galvanisk metaludskillelse i 30 den ønskede tykkelse. Fortrinsvis udskilles hertil et kobberlag på 20 til 40 μ. I stedet for ved galvanisk metaludskillelse kan opbygningen af strømbanerne såvel som hul væg- 3

DK 152480 B

metalliseringen ligeledes opnås ved hjælp af strømløs metaludskillelse, fortrinsvis udskillelse af et duktilt kobberlag af tilsvarende tykkelse.

Derefter fjernes maskelaget, og det derved fritliggende, 5 tynde, strømløst påførte metallag mellem strømbanerne fjernes på kendt måde. Dette lykkes eksempelvis i simpel form ved indvirkning af et ætsemiddel i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at fjerne det tynde metallag helt, uden at strømbanernes tykkelse samtidig formindskes på utillade-10 lig måde.

Den på kendt måde ved omridsstansning og andre arbejdsprocesser færdigfremstillede plade bestykkes derpå fra den pladeside, der bærer kredsløbets strømbaner, ved hjælp af automatiske bestykningsmaskiner eller manuelt med komponen-15 terne, således at komponenternes tilslutningstråde når i det mindste lidt ud over hulkanternes plan på den for strømbaner frie pladeside. Den således forberedte plade underkastes fortrinsvis en masseloddeproces, eksempelvis i et dyppe-slæbe-loddeanlæg. Komponenternes tilslutningstråd-20 ender, som når ned i loddemetalbadet, bevirker den for den problemfrie varmetransport nødvendige kontakt med det varme loddetin, således at dette ved kapillarvirkning stiger op mellem tilslutningstråden og hul væggens metal be lægning, udfylder mellemrummet mellem disse og fortrinsvis danner en 25 lodde tinbelægning på den tilhørende strømbaneoverf lade på den overfor liggende pladeside i 1oddepudelignende områder med ringe udstrækning. De således fremstillede loddeforbin-delser er af usædvanlig pålidelighed, således at omkostningerne til loddepunktkontrol eller efterarbejdning spares 30 eller i det mindste i vidt omfang formindskes, og kassationsmængderne nedsættes drastisk. Den opnåede høje mekaniske styrke af loddeforbindelserne bevirker stor driftssikkerhed af de omhandlede, bestykkede kredsløbsplader selv under ugunstige driftsbetingelser, eksempelvis under vibrations-35 belastning.

4

DK 152480B

De med maskepåtryk forsynede plader underkastes parvis galvanisk eller strømløs metaludskillelse til opbygning af strømbaner og hulvægmetallisering, idet de anbringes i metalliseringsbadopløsningen, således at de sider, der ikke 5 skal forsynes med strømbaner, for hver to plader lægges mod hinanden eller vender mod hinanden.

Eksempel 2

Man går ud fra et basismateriale, der - ligesom det på den ene side af dette anbragte vedhæftningsformidlende lag -10 indeholder et stof, der virker katalytisk på den strømløse metaludskillelse, således at man ved bearbejdning ifølge eksempel 1 sparer katalyseringstrinnet og således opnår en yderligere forenkling af fremstillingsprocessen.

Eksempel 3 15 Som udgangsmateriale tjener et presset epoxidharpiksmate-riale, der ligesom det på den ene side påførte vedhæft-ningsformidlende lag indeholder et stof, der virker katalytisk på den strømløse metaludskillelse. Efter fremstilling af hulmønsteret påføres negativet af de ønskede kredsløb, 20 eksempelvis ved lystrykfremgangsmåden. Pladen anbringes derpå, efter tilsvarende forbehandling af det vedhæft-nings formidl ende lag, i et oxidationsmiddel til fremstilling af en mikroporøs overflade i et bad, der strømløst udskiller duktilt kobber, og forbliver dér i et tilstrækkeligt 25 tidsrum til opbygning af strømbanerne og hul vægmetal liseringen i den ønskede tykkelse. Alt efter det valgte maskemateriale fjernes maskelaget efter endt metaludskillelse eller forbliver fortrinsvis på pladen. Derefter forsynes bagsiden med det ønskede informationspåtryk. Derpå foreta-30 ger man bestykning med komponenterne fra den strømbanebæ-rende side for derefter at fremstille 1oddeforbindelserne ifølge en af de kendte masselodningsfremgangsmåder fra den for strømbaner frie side.

De omhandlede bestykkede kredsløbsplader kan også fremstil-35 les ud fra et på den ene side kobberkacheret materiale.

5

DK 152480 B

Eksempel 4

En presset epoxidharpikslaminatplade, der på den ene side er kacheret med en kobberfolie, forsynes først med hulmønsteret. Den katalyseres derefter på kendt måde, eksem-5 pelvis ved anbringelse i en badopløsning af et tin-palla-diumchlorid-kompleks, for strømløs kobberudskillelse, og der udskilles strømløst et tyndt kobberlag. Derefter påføres et tyndt, strømløst udskilt kobberledelag, og overfladen bestykkes med negativet af det ønskede kredsløb for 10 således at fremstille et galvanisk fast maskelag. Derpå påføres først et kobberlag i den ønskede tykkelse, og maskelaget fjernes derefter. Nu påføres en lysfølsom film, og denne belyses gennem en maske og fremkaldes. Derefter tildækkes de ønskede strømbaner såvel som hullernes åbnin-15 ger, medens den ikke til strømbaner bestemte kobberflade ligger fri. Sluttelig fjernes det åbentliggende kobber mellem strømbanerne ved sprøjteætsning fra den side, der bærer kobberlaget, og endelig fjernes det af den fremkaldte lysfølsomme film bestående maskelag. Efter færdiggørelse af 20 kredsløbspladen på kendt måde bestykkes denne fra den side, der bærer kredsløbets strømbaner, med komponenterne, hvorved komponenternes tilslutningstråde rager i det mindste lidt ud over hulkanterne på den for strømbaner frie side af pladen. Derefter fremstilles lodde forbindelserne fra den 25 for kredsløbets strømbaner frie side som beskrevet ovenfor.

I almindelighed udmærker de omhandlede, bestykkede kredsløbsplader sig også ved at være udmærket egnede til reparation.

Tegningerne viser et eksempel på en kredsløbsplade frem-30 stillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, idet fig. 1 viser, set i perspektiv og til dels i tværsnit, en del af en kredsløbsplade, hvorpå komponenterne anbringes, fig. 2 viser en anden udførelsesform af kredsløbet, set i perspektiv på lignende måde som i fig. 1, 6

DK 152480B

fig. 3 viser, set fra siden, et forstørret tværsnit af en del af kredsløbspladen, et metalbelagt kredsløbspladehul, en komponent og en komponenttråd, -ledning eller -konnektor i et sådant hul over et loddebad med varmt, smeltet lodde-5 tin før neddypning af komponenttrådenden i dette loddebad, fig. 4 er en lignende forstørrelse som fig. 3, men viser komponenttrådenden neddyppet under forløbet, fig. 5 viser, set fra siden og i tværsnit, komponenten monteret på kredsløbspladen, og 10 fig. 6 i perspektiv viser en del af en kredsløbsplade med komponenter.

Svarende til tegningen er en kredsløbsplade 1 af et egnet bæremateriale kun på en side, nemlig på bestykningssiden 8, forsynet med strømbaner 2, der frembringer et forudbestemt 15 kredsløb. Tilslutnings- eller bestykningspositionerne i kredsløbet kendetegnes af bestykningshuller 9, der er gennemmetalliserede eller belagte med et metallag 3. Den modsat kredsløbet liggende side 7 af kredsløbspladen 1 er ikke forsynet med elektrisk ledende baner, og hulvæggens 20 metallag 3 ender her uden nogen kravedannelse i det væsentlige flugtende med overfladen 7.

Strømbanerne 2 kan dannes ved en fremgangsmåde til fremstilling af trykte kredsløb, og hullerne 9 kan derefter metalliseres, eller strømbanerne 2 kan fremstilles som 25 trådbaner ("scribed wires"), hvorefter væggene i hullerne 9 metalliseres.

I fig. 3 er tilslutningstråden 5 på en elektrisk eller elektronisk komponent 6 monteret på kredsløbspladen 1, således at enden af tråden 5 rager frit ud over den for 30 strømbaner frie side 7 af pladen 1.

Når enden af tråden 5 neddyppes i varmt, smeltet loddetin 7

DK 152480 B

4, flyder dette loddetin 4 opad omkring tråden 5 gennem hullet 9 mellem tråden 5 og metal væggen 3 og fylder, ved 4a, mellemrummet mellem metalvæggen 3 i hullet 9 og tilslutningstråden 5 såvel som loddepudeområdet på bestyk-5 ningssiden 8, fig. 5; dette fremgår især af fig. 4 og 5. Således udføres loddeprocessen fra siden 7, hvorved den frit fremstående ende af tilslutningstråden 5 opvarmes, og loddetinnet 4 stiger nedefra og opefter i mellemrummet ved en art kapillarvirkning og herved udfylder hullet på den 10 viste måde, og strækker sig ud over dette til metalkraveom-rådet. Således er loddetinnet 4a næsten i flugt med enden af metalvæggen 3 på siden 7 og rager ud over metalvæggen 3 til metal kraven på bestykningssiden 8. Overskydende loddetin forbliver udelukkende på den frit fremstående ende af 15 tilslutningstråden 5 og strækker sig ikke ud over hullets tværsnitsflade på den side, hvorfra loddeprocessen sker.

På kredsløbspladens modsatte side 8, som bærer strømbanerne 2, kan det maksimalt kun dække metalkraven omkring hul væggen, da loddetinnet 4a trækkes opefter fra den underliggen-20 de side 7 og på bestykningssiden 8 flyder radialt indefra og udefter. Overfladespændingen af loddetinnet 4a forhindrer dette i at flyde ud over kraveranden eller strømbane-områderne på kredsløbspladesiden 8.

Fig. 6 viser perspektivisk en del af en kredsløbsplade, der 25 er bestykket med adskillige elektriske og/eller elektroniske komponenter. Her er det også væsentligt, at der anvendes en kredsløbsplade, der kun på en side bærer strømbaner 2, og at alle komponenterne 6 befinder sig på den side 8, der bærer strømbanerne 2, mens siden 7 holdes fri for 30 strømbaner og komponenter. Overfladen 7 er udelukkende kendetegnet ved, at de frie ender af tilslutningstrådene 5 på komponenterne 6 rager mere eller mindre ud over denne for at sikre den nødvendige varmekontakt ved loddeprocessen. 1

Den side 7 af kredsløbspladen, som ikke bærer kredsløbets

DK 152480B

8 strømbaner eller komponenter, er fordelagtigt forsynet med det allerede ovenfor omtalte påtryk, der kan indeholde de mest forskellige informationer i oversigtsform. Herved er det særligt fordelagtigt, at siden 7 af pladen, bortset fra 5 bestykningshullerne, står til fuldstændig fri rådighed for sådanne påtryk.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en med komponenter bestykket, trykt kredsløbsplade ud fra en på den ene side med et vedhæftningsformidlende lag forsynet isolationsmate-5 rialeplade, idet det vedhæftningsformidlende lag og hulvæggene er katalyseret med henblik på strømløs metaludskillelse, idet pladens ensidige ledertræk og dens hul vægmetal lisering er påført ved en additiv proces, og idet der i pladens metalliserede huller er optaget til slutnings tråde 10 eller andre tilslutningselementer på komponenterne, der forbindes med de tilordnede ledertræk, kendetegnet ved, a) at der på det ensidigt påførte vedhæftningsformidlende lag og hullernes indervæg ved hjælp af en additiv strøm- 15 løs proces påføres et metallag af ringe tykkelse, b) at der på det vedhæftningsformidlende lags af metallaget dækkede overflade påføres en dækmaske, der svarer til negativet af det ønskede ledertrækmønster, c) at de med dækmasker forsynede plader derpå parvis under-20 kastes den galvaniske eller strømløse metaludskillelse til opbygning af ledertrækkene og hulvægmetalliseringen på en sådan måde, at de sider på hver to plader, der ikke skal forsynes med ledertræk, anbringes i metalliseringsbadopløsningen lagt eller vendende mod hinanden, og 25 d) at i tilslutning hertil fjernes maskelaget og det mellem ledertrækkene fritliggende, strømløst fremstillede metallag ved påvirkning med et ætsemiddel, hvorpå e) tilslutningstrådene eller -elementerne indføres fra den side af pladen, der bærer ledermønsterets ledertræk, og 30 ved hjælp af en masselodningsproces fra den komponent-og ledertrækfrie side bringes i berøring med loddemid= del.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at metalliseringen af hulvæggene begrænses således, at 35 enderne flugter med pladens overflade. DK 152480 B

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at ledertrækkene og hul vægmetalliseringen opbygges ved galvanisk eller strømløs metalaflejring.

4. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-3, 5 kendetegnet ved, at der som udgangsmateriale anvendes et pladeformet materiale, f.eks. et presset laminat, som indeholder et stof, der virker katalytisk på den strømløse metal aflejring, og hvis ene overflade har et vedhæftningsformidlende lag, som ligeledes indeholder et 10 sådant stof.

5. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at der som basismateriale anvendes et på den ene side med kobber kascheret, presset laminat, som indeholder et stof, der virker katalytisk på den strømløse metalaflejring.