DE3639443C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer aus mehreren Trägerfolien gebildeten mehrlagigen Leiterplatte, deren Außenlagen mit oberflächenmontierbaren Bauelementen bestückbar sind, wobei zur Bildung von Durchkontaktierungen zwischen verschiedenen Lagen der Leiterplatte die entsprechenden Trägerfolien durchbohrt und diese Bohrungen metallisiert werden.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenschaltungen für die SMD-Technik ist in der Elektronik Produktion & Prüftechnik, Juli/Aug. 1986, S. 82 u. 83 beschrieben.

Bei der Bestückung von Leiterplatten mit oberflächenmontierten Bauelementen steht hauptsächlich der Flächengewinn durch die wesentlich kleineren Bauelemente und die dadurch erreichbare höhere Packungsdichte im Vordergrund der Überlegungen.

Eine Erhöhung der Packungsdichte bei einlagigen Leiterplatten ist nur soweit möglich, bis beide Seiten der Leiterplatte mit oberflächenmontierbaren Bauteilen belegt sind. Noch höhere Packungsdichten erreicht man durch Einsatz von mehrlagigen Leiterplatten, bei denen die Verdrahtung weitgehend auf den Innenlagen realisiert wird. Auf der Oberfläche verbleibt dann nur noch die Verdrahtung zwischen Durchsteigebohrungen und Bauelementlandefläche.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, nachdem auf einfache Weise eine mehrlagige Leiterplatte hergestellt werden kann, bei der Durchkontaktierungen nicht einen Abfluß von auf der Leiterplatte aufgebrachtem Lot verursachen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Das Problem des unkontrollierten Abfließens von auf der (den) Leiterplattenaußenlage(n) aufgebrachten Lots und der daraus folgenden undefinierten Lötverhältnisse wird auf einfache Weise dadurch umgangen, daß die Bohrungen in den Trägerfolien nach dem Durchkontaktieren mit Kunststoff gefüllt und in einem weiteren Schritt die in den Außenlagen endenden gefüllten Bohrungsöffnungen metallisiert werden. Danach können auf den nun ebenen Oberflächen der Leiterplatte die sogenannten Landeflächen für die Bauelemente mit herkömmlichen Leiterplatten-Verfahren hergestellt werden.

Für die Ausnützung sämtlicher Verdrahtungsmöglichkeiten sind vier verschiedene Arten von Durchkontaktierungen möglich:

• 1. Durchkontaktierung durch eine metallisierte Bohrung von einer Außenlage auf die erste Innenlage: Diese Durchkontaktierung wird bereits im nicht verpreßten Zustand realisiert. Das Füllen dieser Durchkontaktierung erfolgt während des Preßvorganges mit Hilfe der eingesetzten Klebefolien.
• 2. Durchkontaktierung benachbarter Innenlagen. Diese Durchkontaktierung wird ebenfalls wie bei 1. vor dem Verpressen realisiert. Auch hier erfolgt die Füllung mit Kunststoff während des Preßvorganges.
• 3. Durchkontaktierung nicht benachbarter Lagen. Müssen nicht benachbarte Lagen miteinander verbunden werden, so ist dies durch eine Teilverpressung der betreffenden Lagen und anschließende Herstellung der Durchkontaktierung und Füllung wie bei 1. möglich. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Kontaktierung, wie nachfolgend unter 4. beschrieben, vorzunehmen.
• 4. Durchkontaktierung aller oder sehr weit entfernter Lagen. Für diese Anforderung wird eine herkömmliche, nach dem Verpressen hergestellte Durchkontaktierung eingesetzt. Diese Durchkontaktierung kann anschließend mit Kunststoff, z. B. durch einen Thermoplast, gefüllt und die Oberfläche stromlos metallisiert werden. Dadurch entsteht auch hier die sogenannte Landefläche mit einer planen Oberfläche.

Um eine blasenfreie Füllung der Durchkontaktierungen zu erreichen, erfolgt der oder die Preßvorgänge vorzugsweise unter Vakuum. Um ein unkontrolliertes Ausfließen des Kunststoffes durch die Durchkontaktierungen auf die Leiterplattenoberfläche zu verhindern, werden die Bohrungseingänge durch einen geeigneten Schichtaufbau, z. B. ein mit einem geeigneten Druckausgleichspolster auf die Oberfläche gepreßtes Aluminiumblech, abgedichtet.

Anhand eines Ausführungsbeispieles mit einer sechslagigen Leiterplatte soll im folgenden anhand der Figuren das Verfahren näher beschrieben werden.

Ausgangsmaterial sind drei beidseitig mit Kupfer kaschierte Trägerfolien 1, 2 und 3, wie dies in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Mit Null wird dabei die einseitig auf die Trägerfolie 1 auf­ gebrachte Cu-Kaschierung bezeichnet.

In der Fig. 2 ist gezeigt, wie die benachbarten Lagen mittels innen metallisierter Bohrungen 4, 5 und 6 durchkontaktiert werden.

Die Fig. 3 zeigt eine Teilverpressung der Trägerfolien 1 und 2 nach Zwischenlage einer geeigneten Klebefolie 7 mit Füllung der durchkontaktierten Bohrungen 4 und 5.

Eine Durchkontaktierung 8 von nicht benachbarten Lagen verdeutlicht die Fig. 4.

Die Endverpressung durch die Klebefolie 10 und die Durchkontaktierung 9 aller bzw. sehr weit entfernter Lagen ist in der Fig. 5 gezeigt. Die anschließende Füllung der Durchkontaktierung 9 ist dabei mit 11 bezeichnet. Nachdem alle in den Außenlagen der Leiterplatte endenden Füllungen durch einen chemischen Metallisierungsprozeß mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen wurden, werden die Anschlußflächen mit herkömmlicher Leiterplattentechnologie hergestellt. Wie in Fig. 6 angedeutet, wird auf diese Anschlußflächen 14 ein Lotdepot 15 z. B. durch galvanische Abscheidung einer Lotschicht oder durch Siebdrucken von Lotpaste aufgebracht, das zum Auflöten der Bauelemente 13 z. B. mit Hilfe der Reflowlöttechnik erforderlich ist.

Die mehrlagige Leiterplatte kann außer mit Durchkontaktierungen für die Bauelemente zusätzlich auch mit Durchkontaktierungen für den Anschluß von Versorgungsspannungen oder für erforderliche Meßpunkte versehen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in gleicher Weise für mehrlagige Leiterplatten mit Metallkernen. Dadurch wird die Anpassung des Ausdehnungskoeffizienten an den Oberflächen der oberflächenmontierten Bauelemente ermöglicht, die Wärmeableitung bzw. die Energiezuführung erleichtert und die mechanische Stabilität verbessert.

Für mit Anschlußdrähten versehene Bauelemente, die in der üblichen Durchsteckmontage auf der Leiterplatte angeordnet werden, werden herkömmliche Durchkontaktierungen hergestellt.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen einer aus mehreren Trägerfolien gebildeten mehrlagigen Leiterplatte, deren Außenlagen mit oberflächenmontierbaren Bauelementen bestückbar sind, wobei zur Bildung von Durchkontaktierungen zwischen verschiedenen Lagen der Leiterplatte die entsprechenden Trägerfolien durchbohrt und diese Bohrungen metallisiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne Trägerfolie (1, 2, 3), nachdem sie durchkontaktiert worden ist, oder ein Stapel miteinander verpreßter und danach gemeinsam durchkontaktierter Trägerfolien (1, 2) mit einer anderen oder einem Stapel mehrerer anderer Trägerfolien unter Zwischenlage einer Klebefolie (7, 10) verpreßt wird und dabei die metallisierten Bohrungen (4, 5, 6, 8) mit der Masse der Klebefolie (7, 10) ausgefüllt werden, daß dann die in den mit Bauelementen (13) bestückbaren Außenlagen endenden gefüllten Bohrungsöffnungen metallisiert werden, so daß darauf Anschlußflächen (14) für die Bauelemente (13) gebildet werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verpressen die Außenlagen der Trägerfolien (1, 3) abgedeckt werden, so daß aus den Bohrungsöffnungen keine Füllmasse ausfließen kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolien (1, 2, 3) unter Vakuum verpreßt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die gesamte mehrlagige Leiterplatte gehende Durchkontaktierungen in einem separaten Arbeitsschritt mit einem thermoplastischen Kunststoff gefüllt werden.