SE458248B - Saett foer tillverkning av ett moensterkort samt anordning foer anvaendning vid tillverkning av moensterkort - Google Patents

Description

.-._-.1..__.._ _ . 458 248 3 674 914. Denna teknik, vid vilken ledarna limmas fast vid kortet, är tidskrävande och mycket kostsam.

Till grund för föreliggande uppfinning ligger insikten om att ett väsentligt enklare och billigare förfarande för åstad- kommande av ett mönsterkort för tätpackade komponenter och kretsar med önskat ledarmönster skulle kunna uppnås med ut- nyttjande av en folie eller tunn skiva med ett i denna inba- kat ledararrangemang, lämpligen en x/y-matris, av på litet inbördes avstånd belägna och från varandra isolerade ledare. Önskat ledarmönster kan därvid uppnås genom åstadkommande av avbrott i de olika ledarbanorna i bestämda punkter och perma- nent kontakt mellan korsande ledarbanor i bestämda korsnings- punkter. Detta förutsätter emellertid att man på ett enkelt sätt kan uppnå tillförlitliga förbindningar mellan det i fo- lien inbäddade ledarmönstret och lämpliga kontaktpunkter för yttre komponenter och kretsar, samt att man kan åstadkomma nämnda avbrott respektive förbindningar på ett rationellt sätt.

I det kanadensiska patentet 919 819 beskrivs en teknik av detta allmänna slag, varvid man utnyttjar ett katalytiskt basmaterial. För åstadkommande av kontakt med ledarna i mönst- ret borras härvid dessa först av, varefter hålväggen pläte- ras. Pläteringen kommer därvid att stå i elektrisk kontakt med ledarnas snittytor. Förfarandet kräver således att hål borras individuellt i samtliga kontaktpunkter, vilket rep- resenterar en mycket tidsödande procedur. Dessutom sker kon- takten med ledarna endast vid förbindningen mot dessas snitt- ytor, vilket ur tillförlitlighetssynpunkt är mycket tveksamt, då man önskar utnyttja mycket tunna ledare och då kontakten mellan ledarnas snittytor och pläteringen kommer att utsättas för spänningar vid temperaturrörelser mellan ledarmaterialet och basmaterialet. Till följd av svårigheten att uppnå godtag- bar kontakt med samtliga ledare måste på detta sätt framställ- da mönsterkort alltid underkastas en noggrann kontroll, var- 458 248 efter manuella kompletteringar måste utföras. Kassations- procenten blir också mycket hög med denna metod.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt av det inledningsvis angivna slaget för åstadkom- mande av ett mönsterkort, vid vilket bl.a. ovan nämnda nack- delar är eliminerade. Sättet skall således bl.a. medge sam- tidigt âstadkommande av samtliga önskade hål i ett fåtal ar- betsmoment samt uppnåendet av en säker förbindning mellan önskade ledarbanor inbördes och mellan dessa och yttre kom- ponenter och kretsar, genom att ledarna ej borras av vid kontaktställena.

Ett annat ändamål är att åstadkomma en anordning för använd- ning vid genomförande av sättet.

Det speciellt karakteristiska för sättet enligt uppfinningen är därvid att man som basmaterial utnyttjar ett för strål- ning av viss typ känsligt material, att materialet bestrålas under avskärmning av de punkter där avbrott skall åstadkommas eller ledarbanorna skall sammankopplas, att materialet i de icke bestràlade punkterna avlägsnas medelst en kemisk process för att frilägga ledarna i dessa punkter, och att de frilag- da ledarbanorna avskärs genom etsning i de punkter där av- brott önskas och förbindes med varandra genom lödning eller plätering i de korsningspunkter där kontakt önskas.

Genom detta sätt uppnås således bl.a. att kontakten med öns- kade ledarbanor sker med hela ledarnas mantelytor och således ej endast med små snittytor. Bestrâlningen utföres vidare i ett moment, vilket även gäller den efterföljande kemiska pro- cessen för avlägsning av materialet i de icke bestrâlade punk- terna, vilket väsentligt rationaliserar håltagningen.

Det föredrages att man utnyttjar oisolerade elektriska ledare, varvid erforderlig inbördes isolering erhålles genom att le- ~x 458 248 darna placeras inbördes åtskilda och isoleras av basmateri- alet.

Som basmaterial utnyttjas lämpligen ett material som härdar vid bestrâlning med elektromagnetisk strålning av bestämd frekvens, varvid materialet i icke bestrâlade punkter, som således omges av härdat material, kan avlägsnas genom en framkallningsprocess. Vidare föredrages det att basmateria- let förses med en elektriskt ledande folie på den sida som ej bestrålas, att basmaterialet i de icke bestrålade punkter- na avlägsnas ned till folien och att ledarbanorna förbindes såväl inbördes som med den ledande folien i de korsnings- punkter där kontakt önskas. Folien etsas därefter för åstad- kommande av önskat ledarmönster för anslutning av yttre komr ponenter och kretsar. Etsningen av folien kan ske samtidigt med etsningen för âstadkommande av de bestämda avbrotten i ledarbanorna.

Lämpligen kompletteras basmaterialet som kan ha formen av en folie med ett förstyvande substrat med en som jordplan tjä- nande elektriskt ledande folie vänd mot den bestràlade ytan.

Det speciellt karakteristiska för en anordning för använd- ning vid genomförande av sättet framgär av patentkraven.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvis- ning till bifogade schematiska ritningar. vilka illustrerar principen för uppfinningen.

Pig. 1 visar ett som en folie utfört basmaterial med inbäddad ledarmatris.

Fig. 2 är en sektion genom folien i fig. 1 längs linjen II-II.

Fig. 3 är en sektion genom folien i fig. 1 längs linjen III-III. 458 248 Fig. 4 illustrerar tillverkningen av ett mönsterkort utgå- ende från en folie enligt fig. 1.

Fig. 5 illustrerar schematiskt ledarmönstret i en folie en- ligt fig. 1 efter utförda avbrott och förbindningar.

Fig. 6 är en delsektion genom anordningen enligt fig. 5 längs linjen VI-VI.

Fig. 7 är en delsektion genom anordningen enligt fig. 5 längs linjen VII-VII .

Fig. 8 illustrerar en genom lödning åstadkommen kontakt mel- lan tvâ ledare och tillhörande anslutningsyta.

Fig. 9 illustrerar en genom plätering âstadkommen kontakt mel- lan två ledare och tillhörande anslutningsyta.

Fig. 10 illustrerar schematiskt ett enligt uppfinningen till- verkat mönsterkort.

I fig. 1 visas en tunn skiva eller folie 1 av ett basmaterial som är känsligt för bestrålning med ultraviolett ljus. Bestrå- lat material härdas så att det blir resistent mot en efter- följande kemisk framkallningsprocess medelst vilken icke be- strålat material kan utlösas och avlägsnas. Basmaterialet kan utgöras av en s.k. fotopolymer, exempelvis en lack av det slag som marknadsföres av Lackwerke Peters GmbH & Co. KG, Kempen, Tyskland, under det registrerade varumärket ELPEMER .

Ett sådant material har god isoleringsförmåga och är mycket temperaturtâligt. Bestrâlning sker med UV-ljus inom omrâdet 350-400nm och för framkallning används antingen framkall- ningsmedlet HP 5955 eller butyldiglykol. Basmaterialet kan t.ex. även utgöras av en film av en fotopolymer av märket VACREL , som saluföres av DuPont, Genève, Schweiz.

I det visade exemplet är en tunn elektriskt ledande folie 2, 45s 24s_ lämpligen en kopparfolie, anordnad på foliens 1 ena yta. I folien 1 finns inlagd en x/y-matris av på litet inbördes av- stånd belägna, oisolerade elektriska ledare 3 respektive 4.

Då ledarna 3 och 4 i det visade exemplet är oisolerade är de belägna på olika nivåer i foliematerialet 1, vilket där- vid tjänstgör som effektiv isolering mellan ledarbanorna, se sektionsvyerna i fig. 2 och 3.

Fig. 4 visar en tillverkningsprocess enligt uppfinningen, varvid i moment A den fotokänsliga ytan hos folien 1 bestrå- las med härdning åstadkommande ultraviolett ljus genom en film 5 med för strålningen ogenomtñängliga partier, vilka motsvarar de punkter hos ledarmatrisen i folien 1 där avbrott eller förbindning skall åstadkommas. Sedan filmen 5 avlägs- nats, framkallas den på detta sätt exponerade folien, så att ej härdat material i de icke exponerade punkterna, vilket ma- terial bildar väsentligen cylindriska, väldefinierade krop- par helt omgivna av härdat material, avlägsnas för friläg- gande av ledarbanorna i dessa punkter.

I moment B sker en maskering av de punkter där man önskar åstadkomma förbindningar mellan korsande ledarbanor, varef- ter en etsningsoperation utföres, så att avbrott åstadkommas i de ledarbanor som exponeras för etsmedlet.

I moment C avlägsnas den maskering som anordnades i moment B och sker ny maskering av de öppningar där den föregående ets- ningen för avbrott skett. Därefter sker en plätering eller lödning av de frilagda, korsande ledarbanorna i de exponerade öppningarna. Pläteringen respektive lödmetallen åstadkommer därvid även en förbindning med den underliggande kopparfolien 2, såvida den ej tidigare avlägsnats i dessa punkter. Löd- ning kan ske i en vâglödutrustning eller genom neddoppning i ett tennbad.

För att förstyva folierna 1 och 2 och åstadkomma ett hanter- 458 248 bart kort anbringas i moment D en förstyvande substratskiva 15 uppepâ folien 1. Substratmaterialet kan utgöras av ett glasfiberarmerat epoximaterial. Lämpligen är ett jordplan i form av en kopparfolie anbringad på den mot folien 1 vän- da ytan av substratet. Om jordplanet och kopparfolien 2 är* symmetriskt belägna relativt ledarna erhålles en välbestämd och konstant impedans över hela kortet. Det erhållna kortet vänds därefter, varpå hål borras där så erfordras för mon- tering och anslutning av yttre komponenter och kretsar. Åstadkommandet av önskat ledarmönster av kopparfolien 2 för förbindningar med yttre komponenter och kretsar sker i mo- ment E på konventionellt sätt genom exponering av ett pålagt fotokänsligt skikt genom en med önskat mönster försedd film 6 med ljus följt av framkallning. Därefter etsas kopparfolien för erhållande av avsett mönster. Alternativt kan detta ske redan i samband med etsningen i moment B. Vid utnyttjandet av genomgående monteringshâl förses dessa lämpligen med en plätering före etsningen.

Den slutliga produkten visas i F. På detta sätt kan man på ett mycket rationellt och förhållandevis billigt sätt uppnå ett mönsterkort med önskat, för tätpackade komponenter och kretsar lämpatledarmönster.

Fig. 5 är en schematisk representation över ledarmatrisen i folien 1 efter etsning för uppnående av avbrott i ledarba- norna vid punkterna 7 och lödning för åstadkommande av kon- takt mellan korsande ledarbanor i punkterna 8.

Av fig. 6 och 7 framgår därvid, att ledarbanorna i önskade korsningspunkter är inbördes förbundna genom lödning, var- vid lödmetallen 9 omsluter de båda aktuella ledarbanorna för åstadkommande av stor kontaktyta med respektive ledare 3, 4. Lödmetallen står även i förbindelse med, exempelvis som lödytor tjänande, kvarvarande ytor 10 av kopparfolien 2. 458 248 Pig. 8 visar i större skala en genom lödning åstadkommen förbindning mellan två korsande ledarbanor, varvid lödtennet 9 enligt ovan även står i kontakt med en lödyta 10. Vid löd- ytan 10 är därvid ett ben 11 hos en på kortet monterad kom- ponent anbringad genom lödning 12.

Som alternativ till lödning kan kontakt mellan ett korsande ledarpar även åstadkommas genom t.ex. plätering, se fig. 9.

De frilagda partierna av de båda ledarbanorna 3, 4 omges där- vid av en metallisering 13, som även står i kontakt med en metallisering på hålväggen, vilken ger kontakt med lödytan 10. I båda dessa fall erhålles således en mycket säker kon- takt mellan ledarbanorna och även mellan dessa och tillhö- rande lödyta eller motsvarande.

I fig- 10 visas en del av ett för komponentmontering färdigt mönsterkort tillverkat enligt uppfinningen, varvid samma beteckningar utnyttjas som i tidigare figurer. Med 14 beteck- nas därvid genompläterade hål för hålmonterade komponenter och 16 betecknar det ovan nämnda jordplanet.

En anordning enligt fig. 10 kan enligt uppfinningen tillver- kas på ett mycket rationellt sätt till följd av att all led- ningsdragning är färdigställd i förväg, varvid produktionen kan ske med hjälp av konventionell utrustning utan behov av specialmaskiner. Som ledare kan man utnyttja trådar med en trâddimension på SO-200Pm, varvid tjockleken hos basfolien kan ligga inom området 0,2-1,0 mm. Delningen mellan trådarna i ledarmatrisen kan lämpligen vara 1,27 mm men såväl mindre som större avstånd kan utnyttjas.

Uppfinningen har ovan beskrivits under hänvisning till det på bifogade ritningar visade utföringsexemplet. Detta kan emellertid varieras i flera hänseenden inom ramen för patent- kraven, bl.a. avseende monteringen av de yttre komponenterna och kretsarna och kontakten mellan dessa och ledarbanorna. 458~ 248 Komponenter kan givetvis med tillämpning av samma teknik u även förbindas med enskilda ledare i matrisen.

Som basmaterial kan vidare varje önskat strâlningskänsligt material utnyttjas, som medger tillämpning av ett förfarande enligt den ovan beskrivna tekniken.

Vidare representerar fig. 4 endast en av flera tänkbara till- verkningsmetoder. Vid t.ex. plâtering i stället för lödning kan metoden förenklas enligt följande, varvid ett maskerings- steg faller bort. Den i moment A framställda folien över- drages med ett tunt skikt, ca 2¿4m, av kemisk koppar. Där- efter sker en maskering av hela folien utom i de punkter där förbindningar skall åstadkommas, varpå en elektroplätering i två steg genomförs, först med koppar och sedan med tenn- Efter borttagande av maskeringen avlägsnas i en följande ets- ningsoperation all exponerad koppar medan tennpläteringen,som är resistent mot etsmedlet, kvarlämnas opåverkad. Även led- ningsmönstret i kopparskiktet på foliens andra sida kan å- stadkommas på samma sätt, och i samma moment, med utnyttjande av en skyddande tennplätering. - -_-.- - -- _. .V .,,..... _... _.. ...We s.. V __. _ - ___.. -.,.. _ ... .fl-vfmnu-wafaww--fw-p-vw-.w-fi-ø

Claims (9)

458 248 10 Patentkrav

1. Sätt för tillverkning av ett mönsterkort avsett för mon- tering och sammankoppling av elektroniska komponenter och kretsar, varvid man i ett skikt av ett basmaterial anordnar inbördes isolerade och varandra korsande elektriska ledare, lämpligen i form av en x/y-matris, och underkastar basmateria- let med inbäddade ledare en behandling för åstadkommande av avbrott i de olika ledarbanorna i bestämda punkter och perma- nent kontakt mellan korsande ledarbanor i bestämda korsnings- punkter, k ä n n e t e c k n a t av att man som basmateri- al utnyttjar ett för strålning av viss typ känsligt material, att materialet bestrâlas under avskärmning av de punkter där avbrott skall åstadkommas eller ledarbanorna skall saman- kopplas, att materialet i de icke bestrâlade punkterna avlägs- nas medelst en kemisk process för att frilägga ledarna i des- sa punkter, och att de frilagda ledarbanorna avskäres genom etsning i de punkter där avbrott önskas och förbindes med varandra genom lödning eller plätering i de'korsningšpunkter där kontakt önskas.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man utnyttjar oisolerade elektriska ledare, vilka isoleras inbördes av basmaterialet.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att som basmaterial utnyttjas ett material som härdar vid bestrâlning med elektromagnetisk strålning av bestämd frek- vens och att materialet i icke bestrâlade punkter avlägsnas genom en framkallningsprocess.

4. Sätt enligt nägot'av krav 1-3, k ä n n e t e c k - n a t av att basmaterialet förses med en elektriskt ledan- de folie på den sida som ej bestrålas, att basmaterialet i de icke bestrâlade punkterna avlägsnas ned till folien och att ledarbanorna förbindes såväl inbördes som med den ledande fo- 458 248 11 lien i de korsningspunkter där kontakt önskas.

5. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda folie etsas för âstadkommande av önskat lednings- mönster för anslutning av yttre komponenter och kretsar.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda etsning av folien sker samtidigt med etsningen för âstadkommande av de bestämda avbrotten i ledarbanorna.

7. Sätt enligt något av krav 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att ett förstyvande substrat med en som jordplan tjänande, elektriskt ledande folie anbringas på den bestrâlade ytan av basmaterialet med folien vänd mot nämnda yta.

8. Anordning för användning vid tillverkning av ett för montering och sammankoppling av elektroniska komponenter och kretsar avsett mönsterkort, vilken anordning har formen av en skiva innefattande ett skikt (1) av ett basmaterial med ett i detta inbakat ledararrangemang, k ä n n e t e c k - n a d av att ledarna (3, 4) är uppdelade i grupper belägna på olika nivåer i basmaterialet (1), att ledarna (3) i den ena gruppen korsar ledarna (4) i den andra gruppen utan elek-- trisk kontakt med dessa, att basmaterialet (1)°är känsligt för strålning av viss typ, och att det strålningskänsliga basmaterialet är anordnat direkt på en elektriskt ledande folie (2).

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n'a d av att de elektriska ledarna (3, 4) är oisolerade och belägna på inbördes avstånd, så att de isoleras från varandra av bas- materialet (1).