DE1930642A1

DE1930642A1 - Leiterplatte zum Aufnehmen und Verbinden elektrischer Bauelemente

Info

Publication number: DE1930642A1
Application number: DE19691930642
Authority: DE
Inventors: Dieter Fey; Kurt Murawski
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1969-06-18
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1971-01-07

Description

Leiterplatte zum Aufnehmen und Verbinden elektrischer Bauelemente Die Erfindung bezieht sich auf eine Leiterpiatte zum Aufnehmen und Verbinden elektrischer Bauelemente aus übereinander angeordneten leiterenthaltenden Lagen.
In größeren elektronischen Anlagen werden Anlageteile meist so in steckbaren Flachbaugruppen zusammengefaßt, daß damit auswechselbare Funktionsgruppen entstehen, die nur verhältnismäßig wenige Schnittstcllen nach außen besitzen. Dabei müssen, bedingt durch die Fortschritte der Halbleitertechnik und der Miniaturisierung von Bauteilen und Baugruppen, immer mehr Bauteile auf immer engerem Raum untereinander verbunden werden. Bisher bediente man sich zur elektrischen Verbindung der zu einer Flachbaugruppe zusammengefaßten Bauelemente vorzugsweise der sogenannten gedruckten Schaltungen, bei denen die Leiterbahnen durch Abätzen der unerwünschten Teile aus der Metallkaschierung einer lsolierstoffplatte gewonnen wurden. Der Einsatz integrierter Schaltkreise führte aber zu einer erheblichen Erhöhung der Zahl der Anschlußpunkte pro Flächeneinheit0 Man ist darum dazu übergegangen, mehrere dünne, mit Leiterbahn nen versehene Isolierstoffolien zu einer Mehr- -lagenplatte zusammenzupressen. Eine derartige Platte besitzt neben den beiden außen sichtbaren Deiterecenen im Inneren beispielsweise noeh je eine weitere Ebene für die Betrie;bsspannungszufuhr' die Taktversorgung und die Masseanschlüsse. Die elektrische Verbindung der Leitalbahnen in den verschiedenen Ebenen erfolgt durch metallisierte Bohrungen, wobei die Bohrungen durch die ganze Leiterplatte hindurchgehen. Diese Kontaktlöcher behindern die Leiterbahnführung in den übrigen Leiterschichten, mit denen keine elektrische Verbindung hergestcllt werden soll.
Durch dieses bekannte Kontaktierungsprinzip wird die Pakkungsdichte der Bauclemente auf der Leitcrplatte beschränkt.
In den geätzten Leiterbahnen treten außerdem gelegentlich sogenannte Haarrisse auf. In den innenliegenden Leiterebenen einer Melrlagenplatte können diese nur schmier erkannt und in vielen Fällen nicht mehr repariert werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Mehrlagenplatten besteht darin, daß an den iurchkontaktierungslöchern unzureichende elektrische Verbindungen auftreten können.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Leiterplatte anzugeben, bei der die geschilderten Nachteile der bekannten Mehrlagenplatten vermieden werden. Sie ist gekennzeichnet durch ein Mittelteil aus mindcstens einer Beiterstreifenschicht von abwechselnd nebeneinander angeordneten Isolierstreifen und Leiterstreifen, die entsprechend der herzustellenden elektrischen Verbindungen unterbrochen sind, je eine auf der Ober- und Unterseite des Nittelteiles angeordnete Klebefolie und eine auf den Klebefolien befindliche ein- oder beidseitig mit Leiterbahnen versehene Deckfolie.
Die elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen der Deckfolien und den Leiterstreifen kann dadurch erfolgen, daß metallisierte Sacklöcher von den Leiterbahneü zu den Leiterstreifen gebohrt sind. Durch diese Sacklöcher werden die Leiterbahnen in den anderen Deckfolien nicht beeinträchtigt.
Andere Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Leiterplatte und ein Verfahren zur Herstellung werden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert0 Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Leiterplatte, Fig. 2 die Kontaktierung zwischen einer Leiterbahn auf der Deckfolie und einem Leiterstreifen, Fig. 3 eine mögliche Abschirmung der Leiterstreifen, Fig. 4 die bei der Herstellung der bekannten Leiterfolien an den Leiterbahnen entstehenden Unterätzungen, Fig. 5 einen Leiterstreifen nach der Erfindung unmittelbar nach dem Ätzvorgang, Fig. 6 die Kontaktierung zweier Leiterbahnen verschiedener Ebenen mit Hilfe von Lötaugen bei den bekannten beiterplatten, Fig. 7 die Anordnung der Fig. 6 beim-Versa-tz-der Bohrungen zum Lötauge, Fig. 8 die elektrische Verbindung zumischen Leiterbahnen verschiedener Ebenen mit Hilfe von Lotaugen nachf der Erfidnung, Fig. 9 die Anordnung nach Fig. 8 bei Mittenversatz der Bohrungen zum Lötauge.
In Fig. 1 ist der Aufbau einer Leiterplatte dargestellt.
Der Mittelteil besteht aus der Leiters@eifenschicht 10.
Diese Leitersixeifenschicht 10 ist aufgebaut aus Leiterstreifen II und Isolierstreifen 12. Die Leiterstreifen 11 und die Isoliersteifen 12 sind nebeneinander angeordnet, wobei die Leiterstreifen unterbrochen sind (Unterbrechungsstelle 13), soweit es die elektrischen Verbindungen erfordern. Auf die Ober- und Unterseite des Mittelteiles 10 ist je eine Klebefolie 14 bz. 18 aufgelegt, auf denen sich schließlich Deckfolien, bestehend aus Leiterschichten 15, 17 bzw. 19, 21 und Isolierfolien 16 bzw. 2o befinden. Aus den Leiterschichten 17, 21 sind die Leiterbahnen 22 herausgeätzt. In Fig. 1 besteht der Mittelteil nur aus einer Leiterstreifenschicht.
Es ist durchaus möglich, auch mehrere Leiterstreifensc-nichten Ubereinander anzuordnen. Die Deckfolien können ebenso gut aus einseitig mit Leiterbahnen versehenen Isolierfolien bestehen.
Eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen der Deckfolien und der Leiterstreifenschicht (Fig. 1, Fig. 2) erfolgt dadurch, daß ein Sackloch zwischen der Leiterbahn und dem Leiterstreifen gebohrt und dieses mit elek.trischleitendem Material ausgekleidet ist. Zum Beispiel ist in Fig. 1 und Fig. 2 die Leiterbahn 22 über das Sackloch 23 mit dem Leiterstreifen 11 verbunden. Die Leiterbahnen 19 und 21 werden durch diese elektrische Kontaktierung nicht beeinträchtigt. Die zwischen der Leiterbahn 22 und dem Leiterstreifen 11 liegende Leiterbahn 15 muß selbstverständlich an der Kontaktierungsstelle unterbrochen sein.
Die elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen auf und unter den Deckfolien geschieht auf entsprechende Weise. Das metallisierte Sackloch führt dann von der oberen Leiterbahn zu der unteren Leiterbahn (Fig. 1, Sackloch 30).
Soll die Schaltung einer bereits fertiggestellten Leiterplatte nachträglich geändert werden, so kann jede unerwünscht Verbindung durch Bohren eines Senkloches an den entsprechenden Kontaktierungsstellen wieder unterbrochen werden. Beim Preibohren wird nur die überflüssige Leiterverbindung getrennt. Diese für Reparaturzwecke und Änderungszwecke sehr wichtige Möglichkeit der Leitertrennung besteht bei den üblichen Mehrlagenschaltungen nicht, wenn mehr als zwei Leitungen mit einer Durchkontaktierung verbunden worden sind Es ist daher nicht möglich, durch Aufbohren des Kontaktierungsloches nur eine bestimmte Leitung abzutrennen. 3ei der erfindungsgemäßen Leiterplatte lassen sich deshalb Reparaturarbeiten und nachträgliche Schaltungsänderungen wesentlich einfacher und sicherer bewerkstelligen.
In Fig. 3 ist dargestellt wie die Leiterstreifen 11 der Leiterstreifenschicht 10 vollstandig abgeschirmt werden können. Dazu sind die Leiterstreifen 11 von Leiterflächen 32 umgeben. Diese Leiterflächen brauchen nur an den Kontaktierungsstellen unterbrochen zu sein.
Fig. 4 zeigt bei bekannten Leiterplatten eine freigeatste Leiterbahn 38 auf einer Trägerfolie 40. An seiner Oberseite trägt die Leiterbahn noch die ätzfeste Abdeckschicht 39. Mehrere solcher geätzten Leiterfolien werden zu einer sogenannten Mehrlagenschaltung zusammengeklebt. Sollen die Leiterbahnen 38 in geringer Breite ausgeführt werden, dann beeinträchtigen die Unterätzungen 41 die Funktionssicherheit erheblich.
Diese Unterätzungen werden bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte vermieden. Dies ist in Fig. 5 dargestellta In Fig 5 ist ein Leiterstreifen 43 unmittelbar nach dem Ätzvorgang gezeigt. Die Ätzabdeckung 42 hat keinen Binfluß auf dib Breite des Leiterstreifens 43. Eine seitliche Unterätzung kann an diesem Leiter nicht stattfinden.
Die Höhe des Leiters wird durch die Ätzzeit und Ätzmittelkonzentration bestimm>. Aus diesem Grunde ist es möglich, auch schmale Leiterstreifen maßgetreu und funktionssicher herzustellen. Haarrisse können in den innenliegenden Leiterstreifen nicht auftreten. Da die Leiterstreifen der Leiterstreifenschicht während des Fertigungsprozesses beidseitig von Isolierstoff umgeben sind, treten in diesen Leiterstreifen keine Oberflächenspannungen auf, welche eine Leiterunterbrechung bewirken können.
Haarnsse in den außenliegenden Leiterbahnen auf den Deckfolien und an den Kontaktierungen können bei einer abschließenden Oberflächenbehandlung wieder überbrückt werden.
Fig. 6 und Fig. 7 zeigen prinzipiell, wie zwei Leiterbahnen aus verschiedenen Ebenen bei bekannten Leiterplatten üblicherweise durch ein Kontaktloch 56 miteinander verbunden werden. Dic obere Leiterbahn 46 soll mit der unterpen Leiterbahn 45 kontaktiert werden. Dies geschieht mit Hilfe der Lötaugen 44 und 47. Bei einem nur geringen Versatz der Lötaugen 44 und 47 und einem geringen Versatz der Bohrungsmittc zu den Mitten der Lötaugen wird die Bohrung 56 jeweils ganz von den Lötaugen 44 und 47 umfaßt. Die Lötaugengröße wird durch den Mindestabstand zu den benachbarten Leitclbahnen begrenzt.
In Fig. 7 ist nun dargestellt, wie die Leiterbahn 49 bei zu großem Mittenversatz der Bohrung zum Lötauge abgetrennt wird. Die wirksame Kontaktierungsfläche 50 wird dabei stark verringert. Es bestent die Gefahr, daß sie beim Bohren zugeschmiert wird, so daß beim Durchkontaktieren keine funktionssichere, elektrisch leitende Verbindung entsteht.
In Pig. 8 und Fig. 9 ist prinzipiell dargestellt, wie eine elektrisch leitende Verbindung eines Leiterstreifens 51 der erfindungsgemäßen Leiterplatte zu einer Leiterbahn 52 der Deckfolie ausgeführt werden kann. An der Kontaktierungsstelle ist an der Leiterbahn ebenfalls ein Lötauge vorgesehen. Aus. Fig. 9 ergibt sich, wie bei:: demselben Versatz der Leiterschichten wie in Fig. 7 die Kontaktierungsfläche 54 des Leiterstreifens 51 nicht verringert wird. Es können deshalb bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte bei höherer Packungsdichte der Bauelemente größere Fertigungstoleranzen als in der Ublichen Mehrlagentechnik zugelassen werden.
Es soll im folgenden die Herstellung der erfindungagemäßen Leiterplatte geschildert werden: Die Leiterstreifenschicht wird dadurch ghergestellt, daß abwechselnd Leiterstreifen und Isolierstreifen unter gVJischenfügung eines Bindemittels nebeneinander angeordnet werden und zusammengepreßt werden. Jeder Leiterstreifen stellt eine Verbindung von der Oberseite zur Unterseite der Leiterstreifenschicht dar. Zum Aufbau einer bestimnlten Schaltung werden die Lcitcrstrcifen gemäß der Belichtungsvorlage so geätzt, daß an denjenigen Stellen, an welchen die Leiterstreifen unterbrochen werden sollen ( 13 in Fig. 1), das Leitermaterial beidseitig aus dem Leiterstreifen geätzt wird. Zusätzlich erhält jeder Leiterstreifen zwei Positionierungsbonrungen.
Die Deckfolien 16, 20 sind beidseitig mit einer Metallkaschierung bedeckt. Die Metallkaschierungen 17 bzw. 21 werden dort, we später eine Kontaktierung 23 zu einem Leiterstreifen 11 erfolgen soll, weggeätzt. Gleich:eitig werden in den unteren Leiterschichten 15 bzw. 19 der Deckfolien die Freiätzungen 24 hergestellt. Soll eine Kontaktierung 30 von den Leiterschichten 17 bzw.
21 auf die Leiterschichten 15 bzw. 19 erfolgen9 dann werden diese Freiätzungen 24 nicht vorgesehen. In demselben Ätzvorgang werden auch noch alle Positionierung marken zum späteren Bohren von durchgehenden Löchern, z.B. für die Befestigung von Steckerleisten, hergestellt.
3ch dem Ätzen werden die Positionierungslöcher gebohrt.
Mit Hilfe eines Zentrierrahmens werden die Bestandteile der Leiterplatte vor dem Verpressen in die richtige Lage zueinander gebracht. Zuerst wird eine Deckfolie und eine klebefolie in den mit Paßstiften versehenen Zentrierrahmen eingelegt. Darauf folgt die Leiterstreifenschicht, die zweite Klebefolie und die zweite Deckfolie. Anschließend wird die Leiterplatte verpreßt.
gie Ober und Unterseite der verpreßten Leiterplatte ist an den Kontaktierungsstellen nicht mehr mit der Metallkaschierung 17 bzw. 21 bedeckt. Das Isoliermaterial wird an diesen Stellen solange weggeätzt, bis die zu kontalctierenden Innenleiter freigelegt sind. Dabei können in vorteilhafter Weise die Metallkaschierungen als Ätzub -deckung zum Isolierstoffätzen vcrlsendet werden. Anschliessend werden an den Kontaktierungsstcllen die Kontaktbrücken angebracht. In einem nächsten Schritt werden in den beiden Deckfolien das Leitungsmuster 22 geätzt.
Die Leitungszüge der beiden Deckfolien und die Kontaktierungsstellen werden verzinnt. Damit ist die Leiterplatte fertig. Die elektrischen mechanischen Bauelemente der Baugruppen können auf der Leiterpiatte dann angelötet werden.
8 Patentansprüche 8 Figuren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Leiterplatte zum Aufnehmen und Verbinden elektrischer Bauelemente mit übereinander angeordneten leiterenthaltenden Lagen, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Mittelteil aus mindestens einer Leiterstreifenschicht (10), von abwechselnd nebeneinander angeordneten Isolierstreifen (12) und Lciterstreifen (11), die entsprechend der herzustellenden elektrischen Verbindungen unterbrochen sind, je eine auf der Ober- und Unterseite des Mittelteiles angeordnete Klebefolie (14, 18) und eine auf den Klebefolien (14, 18) befindliche ein-oder beidseitig mit Leiterbahnen versehene Deckfolie.
2. Leiterplatte nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß zur elektrischen Verbindung zwischen den Leiterbahnen (22) der Deckfolien und den Leiterstreifen (11) der Leiterstreifenschicht (10) bzw. zwischen den Leiterbahnen der Deckfolien von den Leiterbahnen der Declcfolien zu den Leiterstreifen bzw. von den Leiterbahnen auf den Deckfolien zu den Leiterbahnen unter den Deckfolien führende metallisierte Sacklöcher vorgesehen sind.
3. Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Abschirmung der Leiterstreifen (11) eine, die Leiterstreifen ganz umgebende, an den Kontaktierungsstellen unterbrochene Leiterfläche (32) vorgesehen ist.
4. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Anspruche, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß in einem zur Auarich-- tung der einzelnen Lagen dienenden Zentrierrahmen zu erst eine Deckfolie' dann eine Elobefolie und dann die Leiterstreifenschichten, die zweite Klebefolie und die zweite Deckfolie eingelegt werden und daß die Lagen dann miteinander verpreßt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e ke n nz e i c h n e t, daß zur Herstellung der Deiterstreifenschicht abwechselnd Leiterstreifen und Isolierstreifen unter Zwischenfügung eines Bindemittels nebeneinander angeordnet werden und daß dann an den Stellen, an denen zuin Aufbau einer bestimmten Schaltung die Leiterstreifen unterbrochen sein sollen, Leiterstreifenmaterial beidseitig aus der Leiterstreifenschicht geätzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zur Herstellung der Deckfolien dia Netallkaschierungen der Deckfolien an den Stellen, an denen eine Kontaktierung zu den Beiterstreifen vorgesehen ist, auf der Ober- und Unterseite der Deckfolien weggeätzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß zur Herstellung der Kontaktierungsstellen nach dem Verpressen der Leiterplatte das Isoliermaterial an den Xontaktierungsstellen solange weggeätzt wird, bis die zu kontaktierenden Leiterschichten freigelegt sind und daß dann die Kontakt-locher metallisiert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in die Deckfolien die Leiterbahnen geätzt werden.