DE2926335A1

DE2926335A1 - Verfahren zur herstellung gedruckter schaltungen

Info

Publication number: DE2926335A1
Application number: DE19792926335
Authority: DE
Inventors: Masanobu Miyajima
Original assignee: Rogers Corp
Current assignee: Rogers Corp
Priority date: 1978-06-29
Filing date: 1979-06-29
Publication date: 1980-01-10
Also published as: IT1121983B; GB2030007A; IT7924023A0; FR2430168A1; BE877349A; JPS556832A

Description

Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schaltungen, vornehmlich gedruckte Schaltungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen, bei welchen sich Leitermuster auf den einander gegenüberliegenden Seiten eines Schaltungsträgers oder Substrates befinden, wobei vorzugsweise das vorgeschlagene Herstellungsverfahren auf die Herstellung flexibler gedruckter Schaltungen Anwendung findet, welche auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Schaltungsträgers Leiter oder Leitermuster aufweisen, die über leitfähig gemachte Durchbrüche oder Kontaktierungslöcher miteinander elektrisch verbunden sind.
Das vorliegend angegebene Verfahren ist zwar in seiner Amçendbarkeit nicht auf die Herstellung flexibler gedruckter Schaltungsträgerplatten beschränkt, findet jedoch vornehmlich auf diesem Gebiete der Technik Verwendung. Verfahren zur Herstellung flexibler gedruckter Schaltungen, welche ein Substrat mit auf beiden Oberflächen befindlichen Leitermustern aufweisen, sind allgemein bekannt. Bei den bekannten Herstellungsverfahren werden Photoresisttechniken und sogenannte positive Bearbeitungsmethoden, beispielsweise der Siebdruck, eingesetzt. Selbstverständlich können die bekannten Techniken sowohl bei der Herstellung flexibler als auch starrer Schaltungsträgerplatten verwendet werden. Allerdings sind die bekannten Herstellungsverfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen verhältnismäßig kompliziert. So machen beispielsweise die Photoresisttechniken eine Anzahl von Ausrichtungsschritten erforderlich. Wenn die Verbindung der Schaltungen auf den einander gegenüberliegenden Saiten der Schaltungsträgerplatten über Kontaktierungslöcher hergestellt werden soll, wie dies allgemein üblich ist, so ist der für die Ausrichtung zu treibende Aufwand noch größer. Die Arbeitsschritte für die Ausrichtung sind zeitaufwendig und begrenzen die Möglichkeiten einer Erhöhung der Produktivität.
Durch die Erfindung soll demgemäß die Aufgabe gelöst werden, den für die Herstellung der Verbindungen zwischen den Leitermustern auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Schaltungsträgerplatte erforderlichen Arbeits- und Zeitaufwand zu verringern.
Ausgehend von einem Erfahren zur Herstellung gedruckter Schalzungen, bei welchem ein isolierender Schaltungsträger bereitgestellt, mit einer bestimmten Anordnung von Kontaktierungslöchern zur Durchkontaktierung von einer Seite zur anderen Seite des Schaltungsträgers versehen und mit einem Leitermuster bedruckt wird, sieht die erfindungsgemäße Lösung der vorstehend angegebenen Aufgabe vor, daß der die Kontaktierungslöcher aufweisende Schaltungsträger auf eine Platte, welche eine der Anordnung der Kontaktierungslöcher entsprechende Anordnung von Bohrungen besitzt, derart aufgelegt wird, daß die Kontaktierungslöcher und die Löcher der Platte fluchten, daß dann auf der Rückseite der Platte ein Unterdruck erzeugt wird, der sich über die Bohrungen auch den diesen naheliegenden Bereichen der an der Platte anliegenden Fläche des Schaltungsträgers mitteilt und daß der Unterdruck aufrechterhalten wird, während das Leitermuster auf die freie Oberfläche des Schaltungsträgers aufgedruckt wird, wobei das zum Druck verwendete flüssige Leitermaterial von dem Unterdruck in die Kontaktierungslöcher gezogen wird und deren Wände überzieht.
Das vorliegend angegebene Herstellungsverfahren sieht also das nacheinander erfolgende Aufbringen von Leitermaterial entsprechend dem gewünschten Schaltungsmuster auf den einander gegenüberliegenden Flächen des Schaltungsträgers oder der Schaltungsträgerplatte ,insb#esondere durch Siebdruck, vor, während gleichzeitig die Kontaktierungslöcher fertig-gestellt werden.
Die Möglichkeit der gleichzeitigen Behandlung der Kontaktierungslöcher beruht auf der Tatsache, daß während des Druckens die Schaltungsträger auf einer Saugplatte angeordnet ist, welche die erwähnte Anordnung von Bohrungen in fluchtender Stellung mit den gewünschten Kontaktierungslöchern des Schaltungsträgers aufweist.
Während nun auf der freien Oberfläche des Schaltungsträgers das gewünschte Leitermuster aufgedruckt wird, herrscht auf der Rückseite der Saugplatte und auf der an dieser aufliegenden Rückseite des Schaltungsträgers in der Nachbarschaft um die Kontaktierungslöcher bzw. die Bohrungen herum ein Unterdruck. Dieser Unterdruck zieht das für die Herstellung des Leitermusters verwendet Leitermaterial, beispielsweise elektrisch leitfähige Druckfarbe, über die Wände der Kontaktierungslöcher nach einwärts. Nachdem das Leitermuster auf der einen Oberfläche des Schaltungsträgers fertiggestellt ist, wird #vorzugsweise das Verfahren in der angegebenen Weise zur Herstellung des Leitermusters auf der anderen Seite der Schaltungsträgerplatte wiederholt, wodurch der Leiterbelag auf den Innenwänden der Kontaktierungslöcher vervollständigt oder verstärkt wird.
Besondere Vorteile und weitere Merkmale des hier angegebenen und weiter ausgestaltenen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es stellen dar: Fig. 1 eine perspektivische und bereichsweise im Schnitt gezeichnete Teilansicht eines Substrates zur Ausübung des hier angegebenen Verfahrens, Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer Einrichtung zur Durchüfhrung bestimmter Verfahrensschritte, Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Figur 1, welche den Schaltungsträger oder das Substrat mit einem Leitermuster und leitfähig gemachten Kontaktierungslöchern zeigt, Fig. 4 einen im vergrößerten Maßstab gezeichneten Querschnitt durch den Schaltungsträger im Bereich eines Kontaktierungsloches nach teilweiser Vollendung der gedruckten Schaltung gemäß Figur 3, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht ähnlich den Figuren 1 und 3, welche die gedruckte Schaltung nach Herstellung des Leitermusters auch auf der gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers zeigt und Fig. 6 einen Querschnitt durch die gedruckte Schaltung in vergrößertem Maßstab im Bereich eines Kontaktierungsloches, wobei dieses mit einer zusätzlichen, nachfolgend aufgebrachten Plattierung versehen ist, um den über die Kontaktverbindung hini#egleitbaren Strom erhöhen zu können.
In Figur 1 ist ein Substrat oder ein Schaltungsträger zur Herstellung der gedruckten Schaltung mit 1 bezeichnet. Das Substrat kann beispielsweise die Gestalt eines flexiblen Films aus Isolierwerkstoff haben. Das Substrat 1 ist mit einer Anzahl von Durchgangsbohrungen versehen, von denen in Figur 1 zwei gezeigt und mit 2 bzw. 2A bezeichnet sind. Die Durchgangsbohrungen liegen im Bereich von Leitungswegen, welche nachfolgend auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Substrates gebildet werden sollen. Die Durchgangsöffnungen 2 und 2A können beispielsweise gebohrt sein oder auch in anderer Weise hergestellt werden.
Der Schaltungsträger oder das Substrat 1 gemäß Figur 1 wird nun, wie in Figur 2 gezeigt ist, auf eine Saugplatte 5 gelegt. #Die Saugplatte 5 kann etwa aus rostfreiem Stahl gefertigt sein und besitzt eine Anordnung von Bohrungen, welche mit 6 und 6A bezeichnet sind. Die Anordnung der Bohrungen der Saugplatte 5 ist identisch mit der Anordnung der Löcher de#s Substrates 1, doch sind die Bohrungen 6 und 6A der Saugplatte 5 im Durchmesser größer als die Kontaktierungslöcher 2 und 2A des Substrates 1.
Die Saugplatte 5 wird ihrerseits von einem Dichtungsring 7 abgestützt, der aus einem geeigneten Dichtungsmateiral hergestellt ist und die Saugplatte 5 auf der Unterseite längs ihres Umfanges abdichtet. Der Dichtring 7 sitzt wiederum auf einer Grundplatte 8 einer Evakuierungseinrichtung auf. Die Grundplatte 8 der Evakuierungseinrichtung ist mit einer großen Anzahl kleiner Durchgangsbohrungen 8A, also mit einer Perforation, versehen. Ein Flansch der Evakuierungseinrichtung ist in Figur 2 mit 9 <3 bezeichnet. Die Pfeile F bezeichnen die Richtung der Gasströmung während des Betriebes der Evakuierungseinrichtung. Die Lage des Substrates 1 k#ann aufrechterhalten und eine Gasdurchlässigkeit im Bereich des Randes des Substrates kann verhindert werden, indem ein Band 10 verwendet wird, das das Substrat 1 auf der Saugplatte 5 festhält.
Ist das Substrat 1 auf der Evakuierungseinrichtung in der aus Figur 2 ersichtlichen Weise angeordnet und befindet sich die Vakuumpumpe in Betrieb, so wird das gewünschte Leitermuster, das bestimmte Leiterpfade , wie etwa bei 3 und 4 angedeutet, enthält, auf einer Seite des Substrates 1 unter Verwendung einer elektrisch leitfähigen Druckfarbe aufgebracht, wie aus Figur 3 ersichtlich ist. Das Leitermaterial in Form der Druckfarbe wird auf die betreffende Oberfläche des Substrates in Siebdruck aufgebracht.
Während die leitfähige Druckfarbe auf die Oberfläche des Substrates im Siebdruck aufgebracht wird, wird sie gleichzeitig auch über die Kontaktierungslöcher 2 und 2A sowie über deren Wände hinweg eingezogen, wobei sich, wie aus Figur 4 hervorgeht, ein leitfähiger Belag 3A an den Wänden der Durchgangsbohrungen bildet. Die Möglichkeit der Bildung eines Leiterbelages auf den Innenwänden der Durchgangsbohrungen wird durch bestimmte Faktoren beeinflußt, beispielsweise die Viskosität, die thixothropischen Eigenschaften usw. der elektrisch leitfähigen Druckfarbe sowie auch durch die Bedingungen beim Siebdruck, etwa die Bewegungsgeschwindigkeit des Rakels, den aufgewendeten Druck usw. Die gewünschten Leiteigenschaften der Kontaktierungslöcher werden erzielt, indem in erster Linie die größte der Bohrungen im Substrat entsprechend gewählt wird und außerdem der Druckabfall am Substrat in Abhängigkeit von der Größe der Bohrungen reguliert wird.
Ein zusätzlicher Vorteil des vorliegend angegebenen Verfahrens beruht auf der Tatsache, daß die Leitungsbreite der Leitermuster auf den Oberflächen des Substrates so dünn wie möglich gemacht werden kann. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die leitfähigen Druckfarben, welche im vorliegenden Verfahren verwendet werden, die gebräuchlichen Silberdruckfarben oder Kohlenstoffdruckfarben sein können.
nachdem das Leitermuster auf einer Oberfläche des Substrates. 1 in der beschriebenen Weise fertiggestellt ist, wird das Verfahren wiederholt, um nun ein Leitermuster auf der gegenüberlsæenden Seite des Substrates zu bilden. Um auch hierbei zum zweiten Male leitfähige Druckfarbe durch die Durchgangsbohrungen des Substrates einziehen zu können, muß die Bohrungsanordnung der verwendeten Saugplatte 5 wiederum mit der Anordnung der Kontaktierungsbohrungen des Substrates i in dieser Stellung fluchten. Hierzu wird entweder die Saugplatte 5 ebenfalls umgedreht oder es wird eine andere Saugplatte anstelle der erstgenannten Saugplatte verwendet.
Die Ergebnisse der Wiederholung des Siebdruckverfahrensschrittes sind in Figur 5 gezeigt, wobei das auf der anderen Seite des Substrates hergestellte Leitermuster mit 3B und4A bezeichnet ist.
Die zur Verwirklichung des in Figur 5 wiedergegebenen Verfahrensergebnisses durchgeführten Verfahrensschritte stellen sicher, daß die Leitermuster auf den beiden Seiten des Substrates 1 elektrisch über die Kontaktierungslöcher miteinander verbunden sind.
Zwar wird durch die Ausübung der Verfahrenssschritte, welche zu dem in Figur 5 gezeigten Gegenstand führen, eine gedruckte Schaltung hergestellt, welche bereits verwendbar ist, doch kann, wenn die Strombelastbarkeit der gedruckten Schaltung erhöht werden soll, zusätzliches Leitermaterial auf die Leitermuster und auf das Leitermaterial an den Wänden der Kontaktierungslöcher aufgebracht werden, indem ein elektrolytisches Plattieren oder ein nichtelektrolytisches chemisches Plattieren nachgeschaltet wird. Das Ergebnis der Pla#ttierung ist in Figur 6 wiedergegeben, woraus ersichtlich ist, daß der leitfähige Belag an den Innenwänden der Kontaktierungslöcher 2 nun doppelte Dicke besitzt. Die erste Schicht ist durch die leitfähige Druckfarbe gebildet und die zweite Schicht ist das durch Plattierung aufgebrachte Material. Der Fachmann erkennt, daß die Leitermuster auf den beiden Seiten des Substrates 1 durch einen Isolationsauftrag , das Aufbringen eines überdeckenden Schutzfilmes oder dergleichen geschützt werden können.
Das vorliegend angegebene Verfahren hat den Vorteil, daß flexible gedruckte Schaltungen mit Kontaktierungslöchern in großer Anzahl bei geringen Herstellungskosten gebildet werden können. Das angegebene Verfahren ist jedoch, wie bereits gesagt, auch auf die Herstellung starrer gedruckter Schaltungen anwendbar.

Claims

Patentansprüche fE Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen, bei welchem ein isolierender Schaltungsträger bereitgestellt, mit einer bestimmten Anordnung von Kontaktierungslöchern zur Durchkontaktierung von einer Seite zur anderen Seite des Schaltung;trägers versehen und mit einem Leitermuster bedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kontaktierungslöcher aufweisende Schaltungsträger auf eine Platte, welche eine der Anordnung der Kontaktierungslöcher entsprechende Anordnung von Bohrungen besitzt, derart aufgelegt wird, daß die Kontaktierungslöcher und die Löcher der Platte fluchten, daß dann auf der Rückseite der Platte ein Unterdruck erzeugt wird, der sich über die Bohrungen auch den diesen naheliegenden Bereichen der an der Platte anliegenden Fläche des Schaltungsträgers mitteilt und daß der Unterdruck aufrechterhalten wird, während das Leitermuster auf die freie Oberfläche des Schaltungst#rägers aufgedruckt wird, wobei das zum Druck verwendete flüssige Leitermaterial von dem Unterdruck in die Kontaktierungslöcher gezogen wird und deren Wände überzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einseitig mit dem Leitermuster versehene Schaltungsträger nunmehr umgedreht auf die ihrerseits umgedrehte Platte oder auf eine weitere Platte, welche eine der Anordnung der Kontaktierungslöcher #entsprechende Anordnung von Bohrungen besitzt, derart aufgelegt wird, daß wiederum die Kontaktierungslöcher und die Löcher der Platte fluchten, das wiederum auf der Rückseite der Platte ein Unterdruck erzeugt wird, der sich über die Bohrungen auch den diesen naheliegenden Bereichen der nunmehr an der Platte anliegenden Fläche des Schaltungsträgers mitteilt und daß der Unterdruck widerum aufrechterhalten wird, während ein Leitermuster auch auf die andere, nunmehr fr#eie Oberfläche des Schaltungsträgers aufgedruckt wird, wobei das zum Druck verwendete flüssige Leitermaterial von dem Unterdruck in die Kontaktierungslöcher gezogen wird und den Leiterüberzug an deren Wänden vervollständigt bzw. verstärkt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat ein flexibler, isolierender Film verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in Abhängigkeit von der Größe der Kontaktierungslöcher gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdrucken des Leitermusters im Siebdruck unter Verwendung einer leitfähigen Druckfarbe erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Überzug an den Innenwänden der Kontaktierungslöcher nach Aufbringen dieses Überzuges durch Plattieren mit zusätzlichem Leitermaterial überzogen wird.