WO2011088489A1 - Verfahren zur herstellung einer starr-flexiblen leiterplatte - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer starr-flexiblen leiterplatte Download PDF

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WO2011088489A1
WO2011088489A1 PCT/AT2011/000029 AT2011000029W WO2011088489A1 WO 2011088489 A1 WO2011088489 A1 WO 2011088489A1 AT 2011000029 W AT2011000029 W AT 2011000029W WO 2011088489 A1 WO2011088489 A1 WO 2011088489A1
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rigid
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circuit board
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PCT/AT2011/000029
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Siegfried Goetzinger
Markus Leitgeb
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At & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a rigid-flexible printed circuit board, comprising the following steps:
  • the present invention aims to develop a method of the type mentioned in such a way that the above-mentioned disadvantages of the prior art are avoided.
  • the invention aims to provide a method of the type mentioned above, with which the flexible portion are exposed safely and reliably after a production of both at least one flexible and at least one rigid portion having printed circuit board in a simple and reliable manner can, in particular, damage to be avoided if necessary exposed on the surface of the flexible portion structures reliably.
  • a method of the type initially mentioned is essentially characterized in that, for removal of the element covering the flexible partial area, at least one circumferential edge of the flexible partial area is severed by the layer (s) covering the flexible partial area.
  • the removal of the element covering the flexible partial area can take place either automatically with minimal bending stress after the severance has been formed or, in particular, in the case in which the printed circuit board is separated by further handling steps of the printed circuit board with the protective function in particular covering the flexible partial area Cap-like element should be required, only after performing such further processing steps, a removal of the flexible sub-area covering element achievable by the action of a stronger mechanical force or stress.
  • the flexible portion is formed at least partially with a conductive surface in front of the cover leaving a cavity free.
  • the method according to the invention in the production of rigid-flexible printed circuit boards in which conductive surface regions or structures can be provided or used directly, leaving a cavity on the surface of the flexible part to be subsequently exposed
  • Contrary to the prior art can be dispensed with a formation of a corresponding and additional cover layer.
  • the at least one The layer covering the flexible partial region is formed by a layer for constructing the rigid partial region, as corresponds to a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • such a limitation of penetration in the production of a cut can be achieved, for example, by providing appropriate layers, which penetration or cutting by a laser at a selected power, in particular taking into account for the production or the Construction of rigid-flexible printed circuit boards used plastic material in a simple way limit that in the area of the subsequent separation to expose the flexible portion at the level of the cavity, a metallic layer, in particular of copper, is provided, as corresponds to a further preferred embodiment of the method according to the invention , Such a metallic layer can not be severed by a laser, which is used for a separation for the plastic materials commonly used in the manufacture of printed circuit boards, or only at a correspondingly higher power, so that by providing such a metallic layer reliably limiting the penetration depth Production of the transection or cuts is achievable.
  • the width or dimension of the overlapping region of the rigid subarea remaining after the formation of the severance be selected outside the peripheral edge of the flexible subregion corresponding to the mechanical stress required for a removal, so that, as above has already been stated, by the dimension of the overlapping area, the following for a distance of the flexible within a wide limits Sub-area overlapping element required force is selectable or adjustable.
  • the severance is produced by a milling method, a cutting method, in particular a laser cutting method, an etching method or a combination of such methods.
  • a milling method for a particularly reliable severing for the subsequent exposure of the flexible portion, it is proposed according to a further preferred embodiment that the severance is produced by a milling method, a cutting method, in particular a laser cutting method, an etching method or a combination of such methods.
  • Such methods are generally known in connection with a production or processing of printed circuit boards, so that the method according to the invention can be carried out using methods customary or known in the production of printed circuit boards and in particular no new and complex process steps for the required exposure of the flexible portion are necessary in the context of methods for producing a printed circuit board.
  • the region remaining after the cut has been made and overlapping the rigid partial region is formed from a dielectric material and a conductive foil, resulting in easy handling, in particular with the required removal of the flexible partial region.
  • the flexible partial region is formed by a core which, in a manner known per se, passes through both the flexible partial region and at least partially the same subsequent rigid portions of the printed circuit board to be produced, as corresponds to a further preferred embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a first embodiment of a rigid-flexible printed circuit board which is produced by the method according to the invention, wherein during the manufacturing process a flexible partial area is connected to rigid partial areas adjacent thereto and covered to form a cavity over the flexible partial area ;
  • FIG. 2 shows the rigid-flex circuit board shown in FIG. 1, with additional layers applied to form the rigid-flex circuit board;
  • FIG. 3 shows, on a reduced scale, the rigid-flexible printed circuit board according to FIG. 2, with additional cut-throughs being formed for a subsequent exposure of the flexible partial area;
  • FIG. 3 a shows a detail of the illustration according to FIG. 3 on an enlarged scale, wherein a web-like or offset overlapping area is shown in detail prior to removal of the element covering the flexible partial area;
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of the rigid-flexible printed circuit board according to FIG. 2 before the exposure of the rigid-flexible partial area;
  • FIG. 5 shows, in a representation similar to FIG. 4, the rigidly-flexible subarea after its exposure, wherein it can also be seen that the flexible subarea has a smaller width than the rigid subareas adjoining it;
  • Fig. 6 in a representation similar to Fig. 3 shows a modified embodiment of a rigid-flexible printed circuit board produced by the method according to the invention, which in turn already passages for the subsequent exposure of the flexible portion are indicated, Fig. 6 substantially only one half of the representation according to Fig. 3 shows;
  • FIG. 7 shows the rigid-flexible printed circuit board shown in FIG. 6 after removal of the element covering the flexible partial area
  • FIG. 8 in turn, in a representation similar to FIG. 3, shows a further modified embodiment of a rigid-flexible printed circuit board produced by the method according to the invention, wherein additional reinforcing or reinforcing elements are indicated in the flexible partial area;
  • FIG. 9 similar to the illustration of FIG. 7, the rigid-flexible circuit board of FIG. 8 after removal of the flexible portion covering cap-like elements.
  • Fig. 1 is a section through a rigid-flexible printed circuit board 1 is shown schematically, wherein a flexible core is denoted by 2, which has a plurality of layers or layers not shown in detail or may have. With this core 2 are to form rigid portions of the circuit board. 1
  • the rigid subregions adjoining the flexible subregion I are denoted by II.
  • a web-like or offset region 9 remains, in which a flexible portion I covering Cap-like element, which is generally designated 10, an overlap 11 is formed, so that in the state shown in Fig. 3 and in particular Fig. 3a, an adhesion or a coupling of the unchanged the flexible portion I covering cap-like member 10 is provided.
  • the cap-like element 10 Corresponding to the dimension or strength of the connection in the region of the overlap 11, for a subsequent exposure of the flexible portion I by removing the cap-like element 10, which, as can be seen from the preceding figures, consists of the layers or layers forming the rigid portions II , a mechanical stress or force of different magnitude required to expose the core 2 of the flexible portion I below.
  • the exposure of the flexible portion is schematically indicated, wherein the multilayer rigid-flexible circuit board 1 in Fig. 4 in a state similar to the illustration of FIG. 2 is shown.
  • partial areas or elements are removed in addition to the flexible partial area I to be exposed, which usually has a smaller width than the adjoining rigid partial areas II, such elements to be removed, which are designated by 12 in FIG. 4, for example be removed by milling operations.
  • the remaining cap-like element 10 covering the flexible partial region I is removed after the production of the partitions 8 has already taken place, as indicated in FIG. 5 ,
  • a rigid-flexible printed circuit board 13 is shown, wherein in turn a multilayer core 14 is covered by a cavity 15. Layers or layers for forming the rigid subregions II, which in turn are designated by I and only partially shown, are designated 16 and 17.
  • a cover layer 21 is covered by a cover layer 21, but in particular in a central region, a portion 22 is provided, on which a conductive surface or structure is formed.
  • FIG. 7 shows the rigid-flexible printed circuit board of FIG. 6 after removal of the cap-like element 35 covering the flexible partial region I.
  • FIG. 8 and 9 another modified embodiment of a rigid-flexible circuit board 23 is shown, wherein similar to the previous embodiment, starting from a core 24 in turn using further layers or layers 25 and 26, a structure of the multilayer printed circuit board 23 takes place .
  • a structure of the multilayer printed circuit board 23 takes place .
  • an insert of caustic chemicals is again indicated by an arrow 19.
  • a region of a conductive surface or structure 28 not covered by a cover layer 27 is again indicated in the flexible partial region.
  • reinforcing or stiffening elements 29 and 30 are provided in the flexible partial region I, as can be seen in particular from the illustration according to FIG. 9, wherein these reinforcing elements 29 and / or 30 are either formed from the material of the rigid part originally covering the flexible portion I or be exposed accordingly.
  • an overlap of the cap-like element 34 covering the flexible partial region I takes place in the region of a projection or a stepped partial region 31, so that, as in the preceding embodiments, in particular penetration of corrosive chemicals takes place the arrow 19 can be avoided in the cavity 32.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer starr-flexiblen Leiterplatte (1), umfassend wenigstens einen flexiblen Teilbereich (I) und wenigstens einen starren Teilbereich (II) in Verbindung zumindest mit wenigstens einem Rand- bzw. Kantenbereich des flexiblen Teilbereichs (l), wird für ein Entfernen eines den flexiblen Teilbereich (I) überdeckenden Elements (10) außerhalb wenigstens einer Umfangskante des flexiblen Teilbereichs (I) eine Durchtrennung von den flexiblen Teilbereich (I) überdeckenden Lagen (6, 7) über dem starren Teilbereich (II) bis auf Höhe eines über dem flexiblen Teilbereich (I) befindlichen Hohlraums (5) vorgenommen und es wird das den Hohlraum (5) und den flexiblen Teilbereich (I) abdeckende Element (10) nachfolgend insbesondere unter Einwirkung einer mechanischen Beanspruchung bzw. Kraft im Bereich der Durchtrennung von dem umgebenden bzw. anschließenden starren Teilbereich (II) gelöst, wodurch in einfacher und zuverlässiger Weise eine starr-flexible Leiterplatte (1 ) unter Vermeidung einer Beschädigung des flexiblen Teilbereichs (I) insbesondere bei einem Freilegen desselben hergestellt werden kann.

Description

Verfahren zur Herstellung einer starr-flexiblen Leiterplatte
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer starr-flexiblen Leiterplatte, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen wenigstens eines flexiblen Teilbereichs der herzustellenden Leiterplatte,
- Bereitstellen wenigstens eines starren Teilbereichs der herzustellenden Leiterplatte und Verbindung zumindest mit wenigstens einem Rand- bzw. Kantenbereich des flexiblen Teilbereichs,
- Aufbauen wenigstens einer weiteren, insbesondere vollflächigen Lage bzw. Schicht der herzustellenden Leiterplatte unter Überdeckung des flexiblen Teilbereichs unter Freilassung eines Hohlraums über und/oder unter dem flexiblen Teilbereich, und
- nach Fertigstellung des Aufbaus des starren Teilbereichs Freilegen des flexiblen Teilbereichs unter Entfernung eines Elements, das von der (den) den flexiblen Teilbereich überdeckenden Lage(n) gebildet wird.
Im Zusammenhang mit der Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten sind unterschiedliche Verfahren bekannt, wobei nach einem Aufbau einer Leiter- platte, welche starre und flexible Teilbereiche enthält, welche miteinander verbunden sind bzw. werden, ein Entfernen von üblicherweise über einem freizulegenden flexiblen Teilbereich befindlichen Schichten bzw. Lagen vorgenommen wird. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die JP-A 2004031682, die JP-A 2003198133, die US-PS 4931134 oder die US-A 2009/0026168 verwiesen. Insbesondere in der letztgenannten Literaturstelle ist ein Verfahren der eingangs genannten Art geoffenbart, wobei nach einem Bereitstellen wenigstens eines flexiblen Teilbereichs und wenigstens eines starren Teilbereichs der herzustellenden Leiterplatte, wobei der flexible und der starre Teilbereich miteinander verbunden werden, weitere Schichten bzw. Lagen der herzustellenden Leiterplatte aufgebaut werden und nach einem Fertigstellen des Aufbaus der flexible Teilbereich unter Verwendung eines über dem flexiblen Teilbereich vorzusehenden Hohlraums freigelegt wird. Bei der bekannten Ausführungsform gemäß der US-A 2009/0026168 wird ein Hohlraum über dem nachträglich freizulegenden flexiblen Teilbereich durch eine Kupferschicht abgedeckt, worauf nach Fertigstellung der Leiterplatte an den Endbereichen des freizulegenden flexiblen Teilbereichs beispielsweise durch einen Laser Einschnitte bis zu der den Hohlraum abdeckenden Kupferschicht ausge- bildet werden und dann eine Entfernung der Kupferschicht zur endgültigen Freilegung des flexiblen Teilbereichs unter Einsatz einer ätzenden Lösung erfolgt, welche nach Durchtrennung der Kupferschicht unmittelbar auf die Oberfläche des flexiblen Teilbereichs trifft. Um eine Beschädigung des derart freizulegenden flexiblen Teilbereichs zu vermeiden, muss bei der bekannten Ausführungs- form gemäß der US-A 2009/0026168 zusätzlich eine Abdeckschicht über dem flexiblen Teilbereich vorgesehen sein, wobei eine derartige Abdeckschicht beispielsweise für eine nachfolgende Kontaktierung im flexiblen Bereich oder für eine Anordnung entsprechender Bauelemente wieder aufwendig entfernt werden muss. Bei einem Verzicht auf die Abdeckschicht würde jedoch bei Einsatz der ätzenden Lösung zur Freilegung des flexiblen Teilbereichs unmittelbar eine Beschädigung von gegebenenfalls auf der Oberfläche des flexiblen Teilbereichs freiliegenden Strukturen oder Bauteilen erfolgen, so dass gemäß diesem bekannten Stand der Technik nicht auf die aufwendigen zusätzlichen Schritte eines Aufbringens einer entsprechenden Abdeck- bzw. Schutzschicht und einer nachfolgenden wenigstens teilweisen Entfernung derselben verzichtet werden kann.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die oben genannten Nachteile gemäß dem Stand der Technik vermieden werden. Darüber hinaus zielt die Erfindung darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit welchem sicher und zuverlässig nach einer Herstellung einer sowohl wenigstens einen flexiblen als auch wenigstens einen starren Teilbereich aufweisenden Leiterplatte in einfacher und zuverlässiger Weise der flexible Teilbereich freigelegt werden kann, wobei insbesondere eine Beschädigung von gegebenenfalls an der Oberfläche des flexiblen Teilbereichs freiliegenden Strukturen zuverlässig vermieden werden soll. Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass für ein Entfernen des den flexiblen Teilbereich überdeckenden Elements außerhalb wenigstens einer Umfangs- kante des flexiblen Teilbereichs eine Durchtrennung von der (den) den flexiblen Teilbereich überdeckenden Lage(n) über dem starren Teilbereich bis auf Höhe des über dem flexiblen Teilbereich befindlichen Hohlraums vorgenommen wird und dass das den Hohlraum und den flexiblen Teilbereich abdeckende Element nachfolgend insbesondere unter Einwirkung einer mechanischen Beanspruchung bzw. Kraft im Bereich der Durchtrennung von dem umgebenden bzw. anschließenden starren Teilbereich gelöst wird. Dadurch, dass erfindungsgemäß für ein nach einer Fertigstellung der Leiterplatte erforderliches Freilegen des flexiblen Teilbereichs eine Durchtrennung von den flexiblen Teilbereich überdeckenden Lagen in einem Bereich bzw. an einer Position erfolgt, welche^) über dem starren Teilbereich liegt, und bis auf eine Höhe entsprechend dem über dem flexiblen Teilbereich liegenden Hohlraum vorgenommen wird, wird sichergestellt, dass selbst bei Einsatz von ätzenden Chemikalien zur Herstellung der Durchtrennung oder zum Freilegen des flexiblen Teilbereichs eine stegartige bzw. abgesetzte Verbindung zwischen dem unverändert den flexiblen Teilbereich abdeckenden Element in Form einer Kappe und dem an den flexi- blen Teilbereich anschließenden starren Teilbereich vorliegt. Es wird somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zuverlässig verhindert, dass gegebenenfalls zum Einsatz gelangende, insbesondere ätzende Chemikalien bei der Freilegung des flexiblen Teilbereichs insbesondere in den über dem flexiblen Teilbereich liegenden Hohlraum eindringen und somit gegebenenfalls Beschädi- gungen an der Oberfläche des flexiblen Teilbereichs hervorrufen. Für eine endgültige Entfernung des den flexiblen Teilbereich nach der Durchtrennung abdeckenden Teilbereichs in Form eines kappenartigen Elements wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Einwirkung einer mechanischen Beanspruchung bzw. Kraft im Bereich der Durchtrennung oberhalb des starren Teil- bereichs und somit der stegartigen bzw. abgesetzten Verbindung erfolgt. Durch entsprechende Wahl der Abmessungen einer derartigen Überlappung bzw. Überdeckung im Bereich der stegartigen bzw. abgesetzten Verbindung kann darüber hinaus die für eine Entfernung des den flexiblen Teilbereich abdecken- den kappenartigen Elements in weiterer Folge erforderliche Kraft in einem weiten Umfang gewählt bzw. eingestellt werden. Derart kann die Entfernung des den flexiblen Teilbereich abdeckenden Elements entweder bei geringfügiger Biegebeanspruchung weitestgehend selbsttätig nach Ausbildung der Durchtrennung erfolgen oder es ist insbesondere für den Fall, dass in durch- trenntem Zustand weitere Handhabungsschritte der Leiterplatte mit dem insbesondere eine Schutzfunktion ausübenden, den flexiblen Teilbereich abdeckenden kappenartigen Element erforderlich sein sollten, erst nach Durchführung derartiger weiterer Bearbeitungsschritte eine Entfernung des den flexiblen Teil- bereich abdeckenden Elements durch Einwirken einer stärkeren mechanischen Kraft bzw. Beanspruchung erzielbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der flexible Teilbereich wenigstens teilweise mit einer leitenden Oberfläche vor der Abdeckung unter Freilassung eines Hohlraums ausgebildet wird. Derart wird es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten einzusetzen, bei welchen unter Freilassung eines Hohlraums an der Oberfläche des nachfolgend freizulegenden flexiblen Teilbereichs leitende Oberflächenbereiche bzw. Strukturen unmittelbar vorgesehen bzw. einge- setzt werden können, so dass im Gegensatz zum Stand der Technik auf eine Ausbildung einer entsprechenden und zusätzlichen Abdeckschicht verzichtet werden kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei welchem ein stegartiger bzw. abgesetzter Bereich nach einer Durchtrennung und vor einer endgültigen Entfernung des den flexiblen Teilbereich abdeckenden Elements vor- gesehen bzw. zur Verfügung gestellt wird, wird somit ein Eindringen von eine leitende Oberfläche bzw. Struktur gegebenenfalls beschädigenden bzw. zerstörenden ätzenden Chemikalien während des Durchtrennvorgangs bzw. zum Freilegen des den flexiblen Teilbereich abdeckenden Elements zuverlässig vermieden.
Im Zusammenhang mit einer zuverlässigen und einfachen Herstellung der starrflexiblen Leiterplatte, bei der ein flexibler Teilbereich nach einer Fertigstellung freizulegen ist, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die wenigstens eine den flexiblen Teilbereich überdeckende Lage von einer Lage zum Aufbauen des starren Teilbereichs gebildet wird, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht. Bei Einsatz eines Lasers zur Herstellung der Durchtrennung für die nachfolgende Entfernung des den flexiblen Teilbereich abdeckenden Bereichs bzw. Elements muss zuverlässig sichergestellt werden, dass der Laser nur bis auf ein Niveau bzw. eine Höhe entsprechend dem über dem flexiblen Teilbereich vorgesehenen Hohlraum eindringt. Neben einer entsprechenden Einstellung der Leistung eines Lasers läßt sich eine derartige Begrenzung eines Eindringens bei der Herstellung einer Durchtrennung beispielsweise durch Vorsehen entsprechender Schichten erzielen, welche ein Eindringen bzw. Durchtrennen durch einen Laser bei einer gewählten Leistung insbesondere unter Berücksichtigung des für die Herstellung bzw. den Aufbau von starr-flexiblen Leiterplatten eingesetzten Kunststoffmaterials in einfacher Weise dadurch begrenzen, dass im Bereich der nachfolgenden Durchtrennung zum Freilegen des flexiblen Teilbereichs auf Höhe des Hohlraums eine metallische Lage, insbesondere aus Kupfer, vorgesehen wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht. Eine derartige metallische Lage kann durch einen Laser, welcher für eine Durchtrennung für die bei einer Herstellung von Leiterplatten üblicherweise eingesetzten Kunststoffmaterialien verwendet wird, nicht oder nur bei entsprechender höherer Leistung durchtrennt werden, so dass durch Vorsehen einer derartigen metallischen Lage zuverlässig eine Begrenzung der Eindringtiefe zur Herstellung der Durchtrennung bzw. Durchtrennungen erzielbar ist.
Gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Breite bzw. Abmessung des nach Ausbildung der Durchtrennung verbleibenden überlappenden Bereichs des starren Teilbereichs außerhalb der Um- fangskante des flexiblen Teilbereichs entsprechend der für eine Entfernung erforderlichen mechanischen Beanspruchung gewählt wird, so dass, wie dies oben bereits angeführt wurde, durch die Abmessung des überlappenden Bereichs nachfolgend in weiten Grenzen die für eine Entfernung des den flexiblen Teilbereich überdeckenden Elements erforderliche Kraft wählbar bzw. einstellbar ist.
Für eine besonders zuverlässige Durchtrennung zur nachfolgenden Freilegung des flexiblen Teilbereichs wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Durchtrennung durch ein Fräsverfahren, ein Schneidverfahren, insbesondere ein Laserschneidverfahren, ein Ätzverfahren oder eine Kombination von derartigen Verfahren hergestellt wird. Derartige Verfahren sind allgemein im Zusammenhang mit einer Herstellung bzw. Bearbei- tung von Leiterplatten bekannt, so dass das erfindungsgemäße Verfahren unter Einsatz von bei der Herstellung von Leiterplatten üblichen bzw. bekannten Verfahren durchgeführt werden kann und insbesondere keine neuen und aufwendigen Prozeßschritte für die erforderliche Freilegung des flexiblen Teilbereichs im Rahmen von Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte notwendig sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass der nach Herstellung der Durchtrennung verbleibende, den starren Teilbereich überlappende Bereich aus einem dielektrischen Material und einer leitfähigen Folie gebildet wird, wodurch sich eine einfache Handhabung insbesondere bei der erforderlichen Entfernung des flexiblen Teilbereichs ergibt.
Im Zusammenhang mit der Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten ist es bekannt, dass ein derartiger flexibler Teilbereich, welcher üblicherweise zwischen zwei starren Leiterplattenbereichen vorgesehen ist, zumeist eine geringere Breite bzw. Abmessung als die daran anschließenden starren Teilbereiche aufweist. Für eine derartige Konturierung des flexiblen Teilbereichs wird darüber hinaus ergänzend vorgeschlagen, dass vor einem Entfernen des den flexiblen Teilbereich abdeckenden Elements flexible und/oder starre Teilbereiche der Leiterplatte durch Fräs- bzw. Schneidprozesse entfernt werden, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht. Zur Erhöhung der insbesondere mechanischen Widerstandsfähigkeit des flexiblen Teilbereichs wird darüber hinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass der flexible Teilbereich wenigstens teilweise mit Verstärkungs- bzw. Versteifungs- elementen bzw. -lagen versehen wird, welche nach einem Entfernen des den flexiblen Teilbereich überdeckenden Elements ausgebildet oder freigelegt werden.
Im Zusammenhang mit einer möglichst einfachen und zuverlässigen Herstel- lung der erfindungsgemäßen starr-flexiblen Leiterplatte wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass der flexible Teilbereich von einem Kern gebildet wird, welcher sich in an sich bekannter Weise sowohl durch den flexiblen Teilbereich als auch wenigstens teilweise die daran anschließenden starren Teilbereiche der herzustellenden Leiterplatte erstreckt, wie dies einer weiters bevorzugten Aus- führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer starr-flexiblen Leiterplatte, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, wobei während des Herstellungsverfahrens ein flexibler Teilbereich mit daran angrenzenden starren Teilbereichen verbunden und unter Aus- bildung eines Hohlraums über dem flexiblen Teilbereich abgedeckt wird;
Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte starr-flexible Leiterplatte, wobei zusätzliche Schichten bzw. Lagen zum Ausbilden der starr-flexiblen Leiterplatte aufgebracht wurden;
Fig. 3 in verkleinertem Maßstab die starr-flexible Leiterplatte gemäß Fig. 2, wobei zusätzlich Durchtrennungen für eine nachfolgende Freilegung des flexiblen Teilbereichs ausgebildet wurden; Fig. 3a in vergrößertem Maßstab ein Detail der Darstellung gemäß Fig. 3, wobei ein stegartiger bzw. abgesetzter überlappender Bereich vor Entfernung des den flexiblen Teilbereich abdeckenden Elements im Detail gezeigt ist;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht auf die starr-flexible Leiter- platte gemäß Fig. 2 vor der Freilegung des starr-flexiblen Teilbereichs;
Fig. 5 in einer zu Fig. 4 ähnlichen Darstellung den starr-flexiblen Teilbereich nach seiner Freilegung, wobei darüber hinaus ersichtlich ist, dass der flexible Teilbereich eine geringere Breite als die daran anschließenden starren Teilbereiche aufweist;
Fig. 6 in einer zu Fig. 3 ähnlichen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten starr-flexiblen Leiterplatte, wobei wiederum bereits Durchtrennungen zum nachfolgenden Freilegen des flexiblen Teilbereichs angedeutet sind, wobei Fig. 6 im wesentlichen lediglich eine Hälfte der Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt;
Fig. 7 die in Fig. 6 dargestellte starr-flexible Leiterplatte nach einer Entfernung des den flexiblen Teilbereich abdeckenden Elements;
Fig. 8 wiederum in einer Darstellung ähnlich zu Fig. 3 eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten starr-flexiblen Leiterplatte, wobei zusätzliche Versteifungs- bzw. Verstär- kungselemente im flexiblen Teilbereich angedeutet sind; und
Fig. 9 ähnlich der Darstellung gemäß Fig. 7 die starr-flexible Leiterplatte gemäß Fig. 8 nach einer Entfernung der den flexiblen Teilbereich abdeckenden kappenartigen Elemente. In Fig. 1 ist schematisch ein Schnitt durch eine starr-flexible Leiterplatte 1 dargestellt, wobei ein flexibler Kern mit 2 bezeichnet ist, welcher eine Mehrzahl von nicht näher dargestellten Schichten bzw. Lagen aufweist bzw. aufweisen kann. Mit diesem Kern 2 werden zur Ausbildung starrer Teilbereiche der Leiterplatte 1
Schichten bzw. Lagen 3 in an sich bekannten Druck- bzw. Preß- oder Laminier- verfahren verbunden, wobei diese Schichten bzw. Lagen 3 bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch eine Schicht bzw. Lage 4 aus einem metal- lischen Material, insbesondere Kupfer abgedeckt werden, so dass über dem in weiterer Folge nach Fertigstellung der starr-flexiblen Leiterplatte 1 freizulegenden flexiblen Teilbereich, welcher mit I bezeichnet wird, jeweils ein Hohlraum 5 definiert wird.
Die an den flexiblen Teilbereich I anschließenden starren Teilbereiche sind mit II bezeichnet.
Für einen weiteren Aufbau der starr-flexiblen Leiterplatte 1 werden, wie dies aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ersichtlich ist, weitere Schichten bzw. Lagen 6 und 7 eingesetzt, wie dies im Zusammenhang mit dem Aufbau einer mehrlagigen Leiterplatte 1 für sich gesehen bekannt ist, so dass ein detailliertes Eingehen hierauf entbehrlich ist. Durch die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausbildung sowohl des in weiterer Folge freizulegenden flexiblen Teilbereichs I, an welchen die starren Teilbereiche II anschließen, kann mit einer einzigen Schicht bzw. Lage 3 aus einem kostspieligeren Material, beispielsweise einem Lowflow Prepreg zur Aufrechterhaltung des Hohlraums 5 das Auslangen gefunden werden, während die wei- teren Schichten bzw. Lagen 6 und 7 übliche, beim Herstellen einer mehrlagigen Leiterplatte 1 eingesetzte Materialien aus entsprechend kostengünstigen Ausgangsmaterialien darstellen.
Für die in weiterer Folge erforderliche Freilegung des flexiblen Teilbereichs I nach der Fertigstellung der starr-flexiblen Leiterplatte 1 werden, wie dies in Fig. 3 und insbesondere in Fig. 3a im Detail ersichtlich ist, entsprechend dem flexiblen Teilbereich I, welcher jeweils durch darüber liegende Hohlräume 5 begrenzt ist, außerhalb des flexiblen Teilbereichs I und somit innerhalb des starren Teilbereichs II jeweils Durchtrennungen 8 ausgebildet, welche sich bis auf eine Höhe entsprechend dem Hohlraum 5 erstrecken.
Insbesondere aus Fig. 3a ist ersichtlich, dass ein stegartiger bzw. abgesetzter Bereich 9 verbleibt, in welchem ein den flexiblen Teilbereich I abdeckendes kappenartiges Element, welches allgemein mit 10 bezeichnet ist, eine Überlappung 11 ausbildet, so dass in dem in Fig. 3 und insbesondere Fig. 3a dargestellten Zustand eine Anhaftung bzw. eine Kopplung des unverändert den flexiblen Teilbereich I abdeckenden kappenartigen Elements 10 vorgesehen ist.
Entsprechend der Abmessung bzw. Stärke der Verbindung im Bereich der Überlappung 11 ist für ein nachfolgendes Freilegen des flexiblen Teilbereichs I durch Entfernen des kappenartigen Elements 10, welches, wie aus den vorangehenden Figuren ersichtlich, aus den die starren Teilbereiche II bildenden Schichten bzw. Lagen besteht, eine mechanische Beanspruchung bzw. Kraft unterschiedlichen Ausmaßes erforderlich, um den Kern 2 des flexiblen Teilbereichs I nachfolgend freizulegen.
Durch Vorsehen der Überlappung 11 im Bereich des stegartigen bzw. abge- setzten Vorsprungs 9 wird darüber hinaus verhindert, dass beispielsweise bei Einsetzen von ätzenden Chemikalien insbesondere zur Durchtrennung der metallischen Schicht bzw. Lage 4 ein Eindringen derartiger Chemikalien in den Hohlraum 5 erfolgt, so dass eine Beschädigung bzw. Zerstörung der Oberflächen des flexiblen Teilbereichs I vermieden werden kann.
In Fig. 4 und 5 ist schematisch die Freilegung des flexiblen Teilbereichs angedeutet, wobei die mehrlagige starr-flexible Leiterplatte 1 in Fig. 4 in einem Zustand ähnlich der Darstellung gemäß Fig. 2 gezeigt ist. Ausgehend von diesem Zustand erfolgt eine Entfernung von Teilbereichen bzw. Elementen neben dem freizulegenden flexiblen Teilbereich I, welcher üblicherweise eine geringere Breite als die daran anschließenden starren Teilbereiche II aufweist, wobei derartige zu entfernende Elemente, welche in Fig. 4 mit 12 bezeichnet sind, beispielsweise durch Fräsvorgänge entfernt werden. Insbesondere nach einem Entfernen der Elemente 12 wird daran anschließend, wie dies in Fig. 3a angedeutet ist, nach der bereits erfolgten Herstellung der Durchtrennungen 8 auch das verbleibende, den flexiblen Teilbereich I abdeckende kappenartige Element 10 entfernt, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist. Bei einer abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 6 und 7 ist eine starr- flexible Leiterplatte 13 gezeigt, wobei wiederum ein mehrlagiger Kern 14 durch einen Hohlraum 15 abgedeckt ist. Schichten bzw. Lagen zur Ausbildung der an den wiederum mit I bezeichneten und lediglich teilweise dargestellten flexiblen Teilbereich anschließenden starren Teilbereiche II sind mit 16 und 17 bezeichnet.
Wie bei der Darstellung gemäß Fig. 3 werden für eine nachfolgende Freilegung des flexiblen Teilbereichs I wiederum Durchtrennungen 8 ausgebildet, wobei bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform derartige Durchtrennungen 8 beispielsweise durch einen Laser hergestellt werden, wobei die Tiefe der Durchtrennungen 8 durch eine mit 18 bezeichnete metallische Schicht wiederum begrenzt wird.
Für eine Durchtrennung dieser metallischen Schicht findet entsprechend dem Pfeil 19 wiederum ein Einsatz von ätzenden Chemikalien statt, wobei durch den wiederum vorgesehenen überlappenden Bereich 20 ein Eindringen derartiger Chemikalien entsprechend der Zufuhr 19 in den Hohlraum 15 vermieden wird.
Bei der Darstellung gemäß Fig. 6 ist angedeutet, dass Teilbereiche des Kerns
14 des flexiblen Teilbereichs durch eine Abdeckschicht 21 abgedeckt sind, während jedoch insbesondere in einem mittigen Bereich ein Teilbereich 22 vorgesehen ist, an welchem eine leitende Oberfläche bzw. Struktur ausgebildet ist.
Durch Vorsehen der Überlappung im Bereich des Vorsprungs 20 wird bei Einsatz der ätzenden Chemikalien 19 ein Eindringen derselben in den Hohlraum
15 vermieden, wodurch aus einem leitenden Material bestehende Strukturen 22 auf der Oberfläche des flexiblen Teilbereichs I vor einer Beschädigung geschützt werden können. In Fig. 7 ist die starr-flexible Leiterplatte der Fig. 6 nach einer Entfernung des den flexiblen Teilbereich I abdeckenden kappenartigen Elements 35 gezeigt.
In Fig. 8 und 9 ist eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer starr- flexiblen Leiterplatte 23 dargestellt, wobei ähnlich wie bei der vorangehenden Ausführungsform ausgehend von einem Kern 24 wiederum unter Einsatz von weiteren Schichten bzw. Lagen 25 und 26 ein Aufbau der mehrlagigen Leiterplatte 23 erfolgt. Für eine nachfolgende Freilegung des flexiblen Teilbereichs I sind wiederum Durchtrennungen 8 angedeutet, wobei ein Einsatz von ätzenden Chemikalien wiederum durch einen Pfeil 19 angedeutet ist.
Ebenso wie bei der vorangehenden Ausführungsform ist im flexiblen Teilbereich wiederum ein nicht von einer Abdeckschicht 27 abgedeckter Bereich einer leitenden Oberfläche bzw. Struktur 28 angedeutet.
Zusätzlich ist bei der in Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform vorgesehen, dass Verstärkungs- bzw. Versteifungselemente 29 und 30 im flexiblen Teil- bereich I vorgesehen sind, wie dies insbesondere aus der Darstellung gemäß Fig. 9 ersichtlich ist, wobei diese Verstärkungselemente 29 bzw. 30 entweder aus dem Material des ursprünglich den flexiblen Teilbereich I abdeckenden starren Materials gebildet werden oder entsprechend freigelegt werden. Auch bei der in Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform findet im Bereich eines Vorsprungs bzw. eines abgesetzten Teilbereichs 31 eine Überlappung des den flexiblen Teilbereich I abdeckenden kappenartigen Elements 34 statt, so dass ebenso wie bei den vorangehenden Ausführungsformen ein Eindringen insbesondere von ätzenden Chemikalien entsprechend dem Pfeil 19 in den Hohlraum 32 vermieden werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer starr-flexiblen Leiterplatte, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen wenigstens eines flexiblen Teilbereichs (I) der herzustellenden Leiterplatte (1 , 13, 23),
- Bereitstellen wenigstens eines starren Teilbereichs (II) der herzustellenden Leiterplatte (1 , 13, 23) und Verbindung zumindest mit wenigstens einem Randbzw. Kantenbereich des flexiblen Teilbereichs (I),
- Aufbauen wenigstens einer weiteren, insbesondere vollflächigen Lage bzw. Schicht (6, 7, 16, 17, 25, 26) der herzustellenden Leiterplatte (1 , 13, 23) unter Überdeckung des flexiblen Teilbereichs (I) unter Freilassung eines Hohlraums (5, 15, 32) über und/oder unter dem flexiblen Teilbereich (I), und
- nach Fertigstellung des Aufbaus des starren Teilbereichs (II) Freilegen des flexiblen Teilbereichs (I) unter Entfernung eines Elements (10, 35, 34), das von der (den) den flexiblen Teilbereich (I) überdeckenden Lage(n) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Entfernen des den flexiblen Teilbereich (I) überdeckenden Elements (10, 35, 34) außerhalb wenigstens einer Umfangs- kante des flexiblen Teilbereichs (I) eine Durchtrennung (8) von der (den) den flexiblen Teilbereich (I) überdeckenden Lage(n) über dem starren Teilbereich (II) bis auf Höhe des über dem flexiblen Teilbereich (I) befindlichen Hohlraums (5, 15, 32) vorgenommen wird und dass das den Hohlraum (5, 15, 32) und den flexiblen Teilbereich (I) abdeckende Element (10, 35, 34) nachfolgend insbesondere unter Einwirkung einer mechanischen Beanspruchung bzw. Kraft im Bereich der Durchtrennung (8) von dem umgebenden bzw. anschließenden starren Teilbereich (II) gelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Teilbereich (I) wenigstens teilweise mit einer leitenden Oberfläche (22, 28) vor der Abdeckung unter Freilassung eines Hohlraums ( 5, 32) ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine den flexiblen Teilbereich (I) überdeckende Lage (6, 7, 17, 26) von einer Lage zum Aufbauen des starren Teilbereichs (II) gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der nachfolgenden Durchtrennung (8) zum Freilegen des flexiblen Teilbereichs (I) auf Höhe des Hohlraums eine metallische Lage (4), insbesondere aus Kupfer, vorgesehen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite bzw. Abmessung des nach Ausbildung der Durchtrennung (8) verbleibenden überlappenden Bereichs (11 , 20, 31) des starren Teilbereichs (II) außerhalb der Umfangskante des flexiblen Teilbereichs (I) entsprechend der für eine Entfernung erforderlichen mechanischen Beanspruchung gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrennung (8) durch ein Fräsverfahren, ein Schneidverfahren, insbesondere ein Laserschneid verfahren, ein Ätzverfahren oder eine Kombination von derartigen Verfahren hergestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der nach Herstellung der Durchtrennung (8) verbleibende, den starren Teilbereich (II) überlappende Bereich (11 , 20, 31) aus einem dielektrischen Material und einer leitfähigen Folie gebildet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Entfernen des den flexiblen Teilbereich (I) abdeckenden Elements (10) flexible und/oder starre Teilbereiche (12) der Leiterplatte (1) durch Fräsbzw. Schneidprozesse entfernt werden (Fig. 5).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Teilbereich (I) wenigstens teilweise mit Verstärkungs- bzw. Versteifungselementen bzw. -lagen (29, 30) versehen wird, welche nach einem Entfernen des den flexiblen Teilbereich (I) überdeckenden Elements (34) ausgebildet oder freigelegt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Teilbereich (I) von einem Kern (2, 14, 24) gebildet wird, welcher sich in an sich bekannter Weise sowohl durch den flexiblen Teilbereich (I) als auch wenigstens teilweise die daran anschließenden starren Teilbereiche (II) der herzustellenden Leiterplatte (1 , 13, 23) erstreckt.
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