DK161932B - Fleksibel kredsloebsplade og fremgangsmaade til fremstilling af samme - Google Patents

Description

DK 161932 B

Opfindelsen vedrører en fleksibel kredsløbsplade med et område til montering af elektroniske komponenter og med et til dette område grænsende elektrisk bøjeligt område uden mulighed for montering af komponenter samt en fremgangsmåde til fremstilling af en sådan kreds-5 løbsplade.

Fleksible kredsløbsplader af denne type finder i vid udstrækning anvendelse som forbindelsesmiddel for vidt forskellige elektriske og elektroniske apparater. En del af det trykte kredsløb omkring kontak-teringsboringer skal blotlægges, for at en tilslutning af kredsløb-10 skomponenter på det trykte kredsløb kan påloddes i disse boringer.

Dette medfører, at der under montering kan optræde brud i sådanne plader i området ved gennemkontakteringerne. For at undgå dette og for at forstærke området ved kontakteringsboringerne er det i overensstemmelse med tysk brugsmønster nr. 7903356 blevet foreslået at 15 tilvejebringe en fleksibel kredsløbsplade, hvis lederlag i en første del dækker indervæggen af gennemgangshullerne og i en anden del dækker overfladen af kredsløbspladen omkring gennemgangshullerne.

Herved reduceres den mekaniske bøjningsspænding i forhold til det til gennemkontakteringerne grænsende elektrisk isolerende dæklag. De 20 trykte kredsløb er påført overfladen af basispladen ved kobberplet-tering.

Til fremstilling af en sådan fleksibel kredsløbsplade kascheres en passende fleksibel, isolerende basismaterialeplade i overensstemmelse med den fra tysk brugsmønster nr. 7903356 kendte teknik på begge 25 sider med en elektrisk ledende folie af metal, fortrinsvis kobber.

Det kascherede basismateriale forsynes på ønskede steder med kontak-teringsboringer. Ved kemisk metallisering af hele folien gøres boringerne indvendigt elektrisk ledende. For at sikre en god gennemkon-taktering kan overfladen yderligere på kendt måde elektropletteres.

30 Slutteligt frembringes det ønskede lederbanemønster på begge sider af kredsløbspladen ved ætsning, medens der på det dertil grænsende område samtidigt kan frembringes et andet lederbanemønster på den ene eller begge sider uden mulighed for montering af komponenter.

I USA patentskrift nr. 3.546.775 er beskrevet en tilsvarende metode 35 eller teknik, ved hvilken en med lederbaner forsynet basisplade

• DK 161932 B

2 indeholdende kontakttilslutninger indlejret i et fleksibelt dielektrisk materiale, på hvilket der yderligere monteres fleksible dielektriske bånd på over- eller undersiden af det første lag, idet båndenes ender imidlertid ikke fastgøres. Dernæst monteres på ydersi-5 derne elektrisk forbundne lederbaner, som derefter dækkes med fleksibelt dielektrisk materiale, idet de over for hinanden liggende lag af lederbanerne slutteligt indkapsles i specielle lag af dielektrisk materiale, så at der opstår uafhængigt bevægelige klapper, der strækker sig fra selve kredsløbspladen.

10 I tysk offentliggørelsesskrift nr. 16 40 083 er beskrevet en teknik, ved hvilken en kredsløbsplade elektropletteres med kobber i form· af øjeformede tilslutninger ved brug af en maskering, som derefter igen fjernes ved hjælp af et passende opløsningsmiddel.

Dernæst nedsænkes kredsløbspladen i en ætsende opløsning for at 15 fjerne blotlagte dele af belægningen.

I britisk patentskrift nr. 1.266.000 er beskrevet en tilsvarende proces eller fremgangsmåde til fremstilling af kredsløbsplader, ved hvilken fremstillingen af gennemkontakteringsboringer sker før fremstillingen af lederbanerne for at undgå risikoen for, at der fjernes 20 loddemateriale fra hulkanterne. Metalliseringen af kredsløbspladen sker uden tilførsel af elektrisk strøm, idet unødvendig metalbelægning senere fjernes fra kredsløbspladen ved ætsning.

Disse kendte teknikker indebærer det betydelige problem, at den kemiske belægning, der strækker sig over fladen af områderne med og 25 uden mulighed for montering af komponenter, som følge af manglende fleksibilitet gør pågældende område uden mulighed for montering af komponenter for stift, så at der ved kraftig bøjning kan ske lederbrud i pågældende område.

For at løse dette problem er der fx i japansk brugsmønsteransøgning 30 nr. 56-54607 og i offentliggjort japansk patentansøgning nr. 57-79697 beskrevet fremgangsmåder, ved hvilke den elastisk bøjelige del kun har et koblingsbillede på den ene side, på hvilken side der overhove- 3

DK 161932B

det ikke findes noget pletteringslag, så at denne del bevarer sin eftergivenhed, og så at et lederbrud kan udelukkes.

Da det område, som er beregnet til montering af komponenter, er overtrukket med et elektropletteringslag, medens det andet område kun er 5 lamineret med en ledende folie, opstår der et grænseområde mellem de to områder.

I det område, som ligger umiddelbart op til dette grænseområde, er det meget vanskeligt at foretage pæcise fotoresist- og ætsningsfremgangsmåder. Desuden frembyder grænseområdet en yderligere årsag til 10 et muligt lederbrud som følge af mekaniske spændinger. For på den anden side at kunne beklæde udelukkende det område, som er beregnet til montering af komponenter, med en kemisk metallisering og en elektroplettering, er det nødvendigt at benytte en maskering i for- hold til det andet område, hvilket kræver en betydelig arbejdsindsats 15 og en senere ofte omstændelig fjernelse af masken. j

Med udgangspunkt i en fleksibel kredsløbsplade af den indledningsvis j nævnte art og med et første område, der har et lederbanemønster på begge sider, og med et andet område, som er forbundet med det første område, og som har et lederbanemønster uden elektropletteringslag, 20 hvilket lederbanemønster er elektrisk forbundet med lederbanemøn-steret i det første område, har den foreliggende opfindelse til formål at eliminere den mekaniske spændingskoncentration i kredsløbs-pladen og dermed reducere risikoen for brud i umiddelbar nærhed af gennemkontakteringerne. Kredsløbspladens samlede fleksibilitet skal 25 imidlertid ikke herved forringes. I overensstemmelse med opfindelsen skal der endvidere ikke benyttes komplicerede fremstillingsmetoder med mange masker.

Dette formål opnås i overensstemmelse med opfindelsen med en kredsløbsplade af den ovenfor angivne art, hvilken fleksible kredsløbspla-30 de i overensstemmelse med opfindelsen er ejendommelig ved, at der mellem det første område, der er forsynet med lederbaner på begge sider og har boringer, og det andet område findes et overgangsområde, i hvilket tykkelsen af det elektrisk ledende overgangslag aftager kontinuerligt.

DK 161932 B

4

Opfindelsen tilvejebringer endvidere en fremgangsmåde til fremstilling af en sådan fleksibel kredsløbsplade, ved hvilken fremgangsmåde et fleksibelt, isolerende basismateriale først på begge sider ka-scheres med en ledende folie og udstyres med boringer. Derefter sker 5 der en kemisk metallisering af indervæggen af boringerne og af den ledende folie. Der foretages en i og for sig kendt ætseproces, ved hvilken kredsløbspladen forarbejdes til en kredsløbsplade med et første område med et lederbanemønster tilvejebragt på begge sider, idet der til det første område grænser et andet område med et andet 10 lederbanemønster, som ved ætseprocessen fremstilles sammen med mindst ét tilgrænsende mønster. Der monteres derefter en afskærmningsplade på det andet område, hvilken afskærmningsplade er udformet på en sådan måde, at der i et overgangsområde mellem det første og det andet område af kredsløbspladen dannes et mellemrum mellem afskærm-15 ningspladen og det kemisk påførte lag.

Det kemisk påførte lag i det første område overtrækkes ved en i og for sig kendt elektroplettering med et andet lag, og der frembringes samtidigt et elektrisk ledende lag af samme materiale i overgangsområdet, hvilket overgangslags tykkelse aftager kontinuerligt fra det 20 første til det andet område.

På denne måde er det muligt at foretage elektropletteringen af det første område og af de gennemkontakterede boringer samtidigt med elektropletteringen af overgangsområdet ved brug af afskærmnings-pladen.

25 Det kan imidlertid være en fordel at foretage elektropletteringsprocessen som et separat arbejdstrin allerede før ætsningen.

Kredsløbsbanerne, der er placeret i overgangsområdet, er således forsynet med et elektropletteret lag, der går kontinuerligt over i det kemisk isolerede metallag på lederbanerne i det første område.

30 Dermed er det på et vilkårligt sted af kredsløbspladen muligt umiddelbart at frembringe et lederbanemønster. Endvidere optræder der ikke med denne konstruktion nogen risiko for lederbrud som følge af en trinovergang.

DK 161932 B

5

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 skematisk viser en del af en fleksibel kredsløbsplade ifølge opfindelsen, og 5 fig. 2 og 3 udformningen og placeringen af en afskærmningsplade ifølge opfindelsen.

I fig. 1 er der vist en fleksibel kredsløbsplade med et fleksibelt basismateriale 10 af plastfilm, fx polyamid eller polyimid. På den ene side af basismaterialet 10 findes et øverste lederbanemønster 11 10 af ledende metalfolie, fortrinsvis kobber, og på den anden side et nederste lederbanemønster 12. Efter et område A, som har dette lederbanemønster 12, følger et overgangsområde C, til hvilket grænser et område B.

I området A er der tilvejebragt en gennemkontaktering 13 til elek-15 trisk tilslutning af en elektronisk komponent. På hele overfladen af lederbanemønstrene 11 og 12 er der kemisk udfældet et metallag 14 af fortrinsvis kobber, ved hjælp af hvilket også kontaktboringen 13's inderoverflade gøres ledende. Dette lag 14 er normalt mindst 200 nm eller 0,2 μτα. tykt. På området A og området C samt på det nederste 20 lederbanemønster 12 og i kontaktboringen 13's inderflade findes en elktropletteret overfladebelægning 15. Denne belægning 15 ender i en zone 16 i området C. Den mangler imidlertid på lederbanemønsteret 11 i området B. Følgelig udmærker området B sig ved god elasticitet, da områdets lederbanemønster 11 kun er overtrukket eller belagt med det 25 kemisk udfældede lag 14 og ikke har en elektropletteret belægning, der er af hårdere struktur. Området C med det elektrisk ledende lag eller den elektrisk ledende zone 16 giver den fordel, at den mekaniske spændingskoncentration ved bøjning nedsættes og dermed eliminerer et muligt lederbrud i lederbanemønsteret 11.

30 Til fremstilling af en sådan fleksibel kredsløbsplade lamineres basismaterialet 10 på begge sider med en ledende folie. Området A forsynes derefter med en gennemgangskontaktboring 13, og på i og for sig kendt måde sker derefter den kemiske metallisering af boringens indervæg og af hele overfladen af den ledende folie under dannelse af

DK 161932 B

6 et lag 14 med en tykkelse på mindst 200 nm eller 0,2 μτμ. Som det fremgår af fig. 2 og 3 anbringes der derefter i overensstemmelse med opfindelsen en afskærmningsplade 17 eller 20 i det ønskede område, området B, så at kun områderne A og C elektropletteres. Der opstår 5 derved et elektrisk ledende pletteringslag 15 med et elektrisk ledende overgangslag eller en elektrisk ledende overgangszone 16.

Derefter fjernes afskærmningspladen, og den i og for sig kendte fotoresist- og ætsningsproces foretages til frembringelse af lederba-nemønstrene 11 og 12.

10 I stedet for denne fremgangsmåde er det også muligt at foretage fotoresist- og ætsningsproccen umiddelbart efter den kemiske metallisering og derefter at foretage elektropletteringen, hvorved afskærmningspladerne 17 og 20 igen i* overensstemmelse med opfindelsen anbringes på området B. Denne foretrukne fremgangsmådevariant muliggør 15 samtidig frembringelse af den elektropletterede belægning 15 og overgangszonen 16 på lederbanemønsteret 11 i området Δ og i området C samt på indersiden af kontaktboringen 13.

Som vist i fig. 2 har afskærmningspladen 17 en del 18, der ligger an mod laget 14 i området B. Pladen 17 er udformet på en sådan måde, at 20 der i området C findes et mellemrum 19 til laget 14.

I dette mellemrum 19 dannes overgangslaget eller -zonen 16 på området C.

Til en endnu mere fordelagtig fremstilling af den kontinuerlige overgang 16 kan alternativt benyttes en afskærmningsplade 20 (se fig.

25 3) med en i retning mod delen A opefter vinklet del 21. Ved hjælp af en sådan afskærmningsplade 20 bliver fremstillingen af en vilkårlig hældningsvariation mulig ved forskellig vinkling af delen 21. Har den elektropletterede belægning 15 fx en tykkelse på 1200 nm, udgør den nødvendige vinkel for den skrå del 21 ca. 20°.

30 Afskærmningspladen 17 eller 20 kan fastgøres på området B enten ved hjælp af en klemme eller ved let fastklæbning. Den skal i alle tilfælde fastgøres på en sådan måde, at en let fjernelse altid er mulig.

DK 161932 B

7 I figurerne er området B kun udstyret med et koblingsbillede på den ene side. En version med koblingsmønstre monteret på begge sider er naturligvis også både tænkelig og mulig.

Liste over henvisningsbetegnelser: 5 10 fleksibelt basismateriale II øverste lederbanemønster 12 nederste lederbanemønster 13 gennemgangskontaktboring 14 kemisk udfældet metallag 10 15 elektropletteret lag 16 skrå, elektrisk ledende overgangszone 17 afskærmningsplade 18 den del af afskærmningspladen 17 eller 20, som ligger an mod kredsløbspladen 15 19 mellemrum i 20 afskærmningsplade 21 en i retning mod delen A opefter vinklet del af afskærmningspla den 20 A første område 20 B andet område C overgangsområde.

Claims (4)

1. Fleksibel kredsløbsplade med et første område (A), der har lederbaner på begge sider, og med gennemkontakterede boringer (13), hvilke lederbaner og boringer har en elektropletteret belægning (15), og 5 med et andet område (B), hvis lederbanemønster ikke har en elektropletteret belægning, så at dette andet område (B) er mere fleksibelt end det første område (A), kendetegnet ved, at der mellem det første område (A) og det andet område (B) findes et overgangsområde (G), i hvilket tykkel-10 sen af det elektrisk ledende overgangslag (16) aftager kontinuerligt.

2. Fremgangsmåde til fremstilling af en fleksibel kredsløbsplade, ved hvilken fremgangsmåde der udføres følgende trin: et eftergivende og isolerende basismateriale (10) kascheres på begge sider med en ledende folie (11, 12) og forsynes med boringer 15 (13) der foretages en termisk metallisering af indervæggene af boringerne (13) og af den ledende folie, der foretages en i og for sig kendt ætseproces, ved hvilken kredsløbspladen forarbejdes til en kredsløbsplade med et første 20 område (A) med et lederbanemønster tilvejebragt på begge sider, idet der til dette første område (A) grænser et andet område (B) med et andet lederbanemønster, som under ætseprocessen fremstilles sammen med mindst ét af de tilgrænsende lederbanemønstre, der monteres en afskærmningsplade (17, 20) på det andet område 25 (B), hvilken afskærmningsplade er udformet på en sådan måde, at der mellem det første og det andet område af kredsløbspladen dannes et mellemrum (19) mellem afskærmningspladen og det kemisk påførte lag (14), det kemisk påførte lag (14) i det første område (A) påføres ved 30 en i og for kendt elektropletteringsproces et andet elektrisk ledende lag (15), og samtidigt frembringes der et elektrisk ledende lag (16) af det samme materiale i overgangsområdet (C), hvilket elektrisk ledende lags tykkelse aftager kontinuerligt fra det første til det andet område. DK 161932 B 9

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at elektropletteringen udføres som separat arbejdstrin før ætsningen.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, 5 kendetegnet ved, at der til dannelse af mellemrummet (19) benyttes en afskærmningsplade (20), der i overgangsområdet (C) har en fra kredsløbspladen viklet og i retning mod det første område (A) pegende del (21).