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Dokumentenidentifikation DE69922271T2 01.12.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001257157
Titel LEITERPLATTENHERSTELLUNGSMETHODE
Anmelder Lear Automotive (EEDS) Spain, S.L., Valls, Tarragona, ES
Erfinder CUBERO PITEL, Jose Antonio, E-43800 Valls, ES;
ARA ALONSO, Luis, E-43800 Valls, ES
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69922271
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.12.1999
EP-Aktenzeichen 999622772
WO-Anmeldetag 31.12.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/ES99/00413
WO-Veröffentlichungsnummer 0001050824
WO-Veröffentlichungsdatum 12.07.2001
EP-Offenlegungsdatum 13.11.2002
EP date of grant 24.11.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.12.2005
IPC-Hauptklasse H05K 3/00

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für Leiterplatten der Art, welche das Ausführen einer ersten gezielten Ätzung durch maschinelle Bearbeitung oder chemisches Ätzen auf einer Seite einer Platte aus elektrisch leitendem Material zum Bilden von zukünftigen Leiterbahnen entsprechenden Erhebungen und einigen zukünftigen Zwischenspuren entsprechenden Vertiefungen; das Auftragen eines nicht leitenden bzw. dielektrischen Materials durch Spritzguss oder ein anderes Beschichtungsverfahren auf die Seite der Platte aus elektrisch leitendem Material, wodurch die Erhebungen bedeckt und die Vertiefungen ausgefüllt werden, und das Ausführen einer zweiten gezielten Ätzung durch maschinelle Bearbeitung oder chemisches Ätzen auf eine der ersten Seite gegenüber liegende zweite Seite der Platte aus elektrisch leitendem Material umfasst, um so das Material von dieser zu entfernen, das den zukünftigen Zwischenspuren entspricht, so dass diese durch das dielektrische Material gegeneinander isoliert sind.

Die Leiterplatten bestehen aus einer oder mehreren Platten aus elektrisch leitendem Material, wie beispielsweise Kupfer, die auf eine oder mehrere Schichten aus dielektrischem Material, wie zum Beispiel einem Polymermaterial, auflaminiert werden. Durch Behandlung einer Kupferplatte, indem in der Regel mittels eines photographischen Verfahrens eine Abdeckmaske aufgebracht wird, und durch einen weiteren chemischen Ätzvorgang werden die Leiterbahnen der Schaltung erhalten. Ein bei diesen Leiterplatten auftretendes Problem besteht darin, dass die Kupferplatten dazu neigen, sich von den dielektrischen Substraten abzulösen, und zwar insbesondere in der Nähe von Bereichen, in denen Einschnitte, Öffnungen etc. eingebracht wurden, oder bei denen zu einem späteren Zeitpunkt eine chemische Behandlung oder eine Wärmebehandlung durchgeführt wurde.

Allgemeiner Stand der Technik

In dem Patent DE-A-1, 521,770 wird ein Verfahren der genannten Art beschrieben, das entsprechend dem dielektrischen Substrat das Aufspritzen eines Polymermaterials auf eine Seite einer Platte aus elektrisch leitendem Material umfasst, die typischerweise aus Kupfer besteht und auf die einige Erhebungen und diesen entsprechende Vertiefungen aufgebracht wurden, die jeweils zukünftigen Leiterbahnen und Zwischenspuren entsprechen. Nachdem das Substrat polymerisiert ist, wird eine der ersten Seite gegenüber liegende zweite Seite der Kupferplatte durch Ätzen mit einigen Vertiefungen versehen, die den bereits existierenden Vertiefungen auf der ersten Seite entsprechen, bis das gesamte, den Zwischenspuren entsprechende Kupfermaterial entfernt ist. Auf diese Weise bleiben die Leiterbahnen gegeneinander isoliert und sind teilweise in das dielektrische Material des Substrats eingebettet. Bei diesem Verfahren ist jedoch die Haftung des Kupfermaterials in Bezug auf das Substrat unzureichend, so dass die Leiterbahnen dazu neigen, sich abzulösen. Das Patent DE-A-1,521,770 stellt den nächstliegenden Stand der Technik dar.

Andererseits sind Verfahren zum Verbessern der Verbindung zwischen einer elektrisch leitenden Metallplatte, die typischerweise aus Kupfer besteht, und einem dielektrischen Polymersubstrat bzw. einem in ein Polymer eingeschlossenen Substrat im Stand der Technik hinreichend bekannt.

Das US-Patent Nr. 5,861,076 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten, das die Behandlung von Kupferplattenoberflächen mit Eisenschwarz umfasst, wobei die Eisenschwarzoberfläche anschließend durch eine wässrige, Metabisulfit und Natriumsulfit enthaltende Reduktionslösung eine größere Oberflächenrauhigkeit erhält und dann einer Passivierung unterzogen wird. Danach werden eine oder mehrere auf diese Weise behandelte Platten mit einer oder mehreren Polymersubstratschichten oder mit Schichten mit einem Polymergehalt durch ein Verfahren mittels Druck und Hitze über einen relativ langen Zeitraum laminiert. Durch die erhöhte Rauhigkeit wird die Haftfestigkeit zwischen den Kupferplatten und den Substratschichten verbessert.

Dieses Verfahren ist jedoch damit verbunden, dass die Kupferplatten einer Reihe von chemischen Prozessen unterzogen werden, deren Ziel es ist, die Oberflächenrauhigkeit der Platten zur Verbesserung der Haftung zu erhöhen. Solche Prozesse erfordern eine genaue Überwachung jeder Phase und verteuern somit das Produkt, ohne jedoch eine insgesamt wirksame Lösung des Problems der schwachen Verbindung zwischen den Kupferbahnen und dem Substrat anzugeben.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für Leiterplatten durch Umspritzen mit dem Substrat anzugeben, durch das eine feste Verbindung zwischen den Leiterbahnen und dem dielektrischen Substrat gewährleistet wird und das leicht und kostengünstig durchgeführt werden kann.

Gemäß dieser Erfindung wird die Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren der Art gelöst, das die Schritte des Ausführens einer ersten gezielten Ätzung durch maschinelle Bearbeitung oder chemisches Ätzen auf der ersten Seite einer Platte aus elektrisch leitendem Material zum Bilden von einigen zukünftigen Leiterbahnen entsprechenden Erhebungen und einigen zukünftigen Zwischenspuren entsprechenden Vertiefungen; des Auftragens eines dielektrischen Materials durch Spritzguss auf die erste Seite der Platte aus elektrisch leitendem Material, wodurch die Erhebungen bedeckt und die Vertiefungen ausgefüllt werden, und des Ausführens einer zweiten gezielten Ätzung durch maschinelle Bearbeitung oder chemisches Ätzen auf die der ersten Seite gegenüber liegende zweite Seite der Platte aus elektrisch leitendem Material umfasst, um das Material von dieser zu entfernen, das den zukünftigen Zwischenspuren entspricht, so dass die Leiterbahnen gegeneinander isoliert sind und auf einer Seite des dielektrischen Materials teilweise eingebettet sind.

Um den Verbindungen zwischen den Materialien eine größere Festigkeit zu verleihen, umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung nach dem ersten Ätzschritt und vor dem Umspritzen im Spritzgussschritt zudem die Schritte, dass die erste geätzte Seite der Platte aus elektrisch leitendem Material einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird, um die Haftfestigkeit der Verbindung zu verbessern, und dass eine Schicht aus Klebematerial auf die erste geätzte und Schicht aus Klebematerial auf die erste geätzte und oberflächenbehandelte Seite der Platte aus elektrisch leitendem Material aufgebracht wird.

Durch dieses Verfahren wird ein dielektrisches Substrat mit einer Vielzahl von Bahnen aus leitendem Material erhalten, die auf einer Seite des Substrats teilweise in dieses eingebettet sind und fest an diesem haften. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist jedoch ebenso zur Herstellung von beidseitig gedruckten Schaltungen geeignet. Zu diesem Zweck wird das Umspritzen im Spritzgussschritt zwischen zwei Platten aus leitendem Material durchgeführt, die durch einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind, wobei deren jeweilige erste Seiten zuvor geätzt, oberflächenbehandelt und auf diese die jeweiligen Klebematerialschichten aufgebracht wurden, wobei eine Platte vor der anderen angeordnet ist und die zweite gezielte Ätzung durch maschinelle Bearbeitung oder chemisches Ätzen auf die den ersten Seiten gegenüber liegenden jeweiligen zweiten Seiten der beiden genannten Platten aus elektrisch leitendem Material durchgeführt wird, um das Material von diesen zu entfernen, das den zukünftigen Zwischenspuren entspricht, so dass die Leiterbahnen gegeneinander isoliert und auf gegenüber liegenden Seiten des dielektrischen Materials teilweise eingebettet sind und an diesem fest haften.

Die die Haftfestigkeit verbessernde Oberflächenbehandlung umfasst einen allgemein bekannten Vorgang mit Eisenschwarz, welcher darin besteht, dass die erste Seite der Platte aus elektrisch leitendem Material mit einer wässrigen Lösung aus Natriumhydroxid und Natriumhypochlorit in Kontakt gebracht wird, wodurch es zu einem chemischen Mikroätzen kommt, um eine vorgegebene Oberflächenrauhigkeit zu erhalten.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Vorgang mit Eisenschwarz nach zwei alternativen Verfahren durchgeführt werden kann. Ein Verfahren besteht in dem Aufbringen einer Schutzmaske auf die gesamte zweite Seite und/oder auf Teile der Platte aus elektrisch leitendem Material, die keine Behandlung benötigen; dem Unterziehen der Platte aus elektrisch leitendem Material einer Behandlung durch Eintauchen oder Besprühen und dem anschließenden Entfernen der Schutzmaske, damit nur in den zur Aufnahme von dielektrischem Material bestimmten Bereichen eine Schicht Eisenschwarz verbleibt. Das andere alternative Verfahren besteht in dem Unterziehen der gesamten Platte aus elektrisch leitendem Material einer Behandlung durch Eintauchen oder Besprühen und dem anschließenden Entfernen der schwarzen Oxidation von der zweiten Seite und/oder von Teilen, die die gesamte Behandlung nicht benötigen, damit nur in den zur Aufnahme des dielektrischen Materials bestimmten Bereichen eine Schicht Eisenschwarz verbleibt.

Auf die mit Eisenschwarz behandelte Oberfläche wird die genannte Schicht eines Klebematerials aufgetragen, was in der Regel durch Besprühen stattfindet. Das vorzugsweise eine Basis aus organischen Lösungsmitteln und einen Feststoffanteil aus synthetischen Elastomeren umfassende Klebematerial wird nach dem Auftragen vorgetrocknet, ohne dass es dabei zu einem Aushärten kommt, wobei das Vortrocknen an der Luft bei Raumtemperatur oder in einem Ofen bei einer Temperatur von 25–100°C durchgeführt werden kann, um das Verdampfen der Lösungsmittel vor dem Spritzgussschritt zu bewirken, bei dem das dielektrische Material, das in einer Form, in der die bereits vorbereitete Platte mit der ersten Seite zur Aufnahme des dielektrischen Materials angeordnet ist, unter Druck geschmolzen und zugeführt wird. Somit wird das Klebematerial beim Inkontakttreten mit dem dielektrischen Material unter erhöhtem Druck und höherer Temperatur aktiviert, wodurch es zu einer starken Haftung zwischen dem dielektrischen Material und der Platte aus elektrisch leitendem Material kommt.

Der erste Ätzschritt zum Erzeugen der ersten Erhebungen und Vertiefungen kann durch Anwendung herkömmlicher Verfahren durchgeführt werden, wie zum Beispiel jenes Verfahren, das das Unterziehen der Platte aus elektrisch leitendem Material einem chemischen Polieren, das Auftragen einer Schicht eines lichtempfindlichen Materials sowohl auf die erste als auch auf die zweite Seite der Platte aus elektrisch leitendem Material; das Isolieren der Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der ersten Seite durch einen Photoliten mit einem den zukünftigen Leiterbahnen entsprechenden Leitungsmuster; das vollständige Isolieren der Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der zweiten Seite; das Entfernen der nicht isolierten Teile der Schichten aus lichtempfindlichem Material; das Unterziehen der Platte aus elektrisch leitendem Material mit den Teilen der verbleibendem Schichten aus lichtempfindlichem Material einem Ätzvorgang durch chemisches Ätzen und das Entfernen der auf beiden Seiten verbleibenden Teile der Schichten aus lichtempfindlichem Material umfasst.

Der zweite Ätzschritt zum Trennen und isolieren der fertigen Leiterbahnen kann ebenfalls mittels herkömmlicher Verfahren durchgeführt werden. Ein geeignetes Verfahren umfasst das Aufbringen einer Schicht aus lichtempfindlichem Material auf die zweite Seite der Platte aus elektrisch leitendem Material, das Isolieren der Schicht auf der zweiten Seite durch einen den zukünftigen Leiterbahnen entsprechenden Photoliten, das Übereinstimmen der Erhebungen der ersten Seite, das Entfernen der nicht isolierten Teile der Schicht aus lichtempfindlichem Material, das Unterziehen der Platte aus elektrisch leitendem Material, die mit der ersten Seite an dem dielektrischen Material haftet, mit den Teilen der verbleibenden Schichten aus lichtempfindlichem Material auf der zweiten Seite einem Ätzvorgang durch chemisches Ätzen und das Entfernen der auf der zweiten Seite verbleibenden Teile der Schichten aus lichtempfindlichem Material.

Zum Fertigstellen der Leiterplatten werden die verschiedenen elektronischen Komponenten normalerweise durch ein Wellen- oder Reflow-Lötverfahren aufgelötet oder durch Oberflächenmontage eingefügt. Für dieses umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung nach dem zweiten Ätzschritt zudem einen Schritt zum Aufbringen einer nicht schweißbaren bzw. nicht lötbaren Maske, welcher das Aufbringen einer Schicht von lichtempfindlichem Material auf die zweite Seite der Schicht aus elektrisch leitendem Material, das die Leiterbahnen bildet, und auf die freiliegenden Bereiche des dielektrischen Materials in den Zwischenspuren; das Isolieren der Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der zweiten Seite durch einen Photoliten mit einem Muster, das einigen Kronen zum Schweißen bzw. Lötaugen entspricht; und das Entfernen der nicht isolierten Teile der Schicht aus lichtempfindlichem Material umfasst. Durch diesen Vorgang bleiben nur die genannten Lötaugen freiliegend, während die restliche Schaltung durch die nicht lötbare Maske geschützt ist. Anschließend erhalten die Lötaugen eine Passivierungsbehandlung, und schließlich wird ein Stanzschritt durchgeführt, um in den Lötaugen einige Öffnungen zum Einsetzen elektronischer Komponenten zu erstellen.

Die erste Ätzung zum Erstellen der zukünftigen Zwischenspuren entsprechenden Vertiefungen erreicht eine Tiefe von 85 bis 95% der Dicke der Platte aus elektrisch leitendem Material, so dass die teilweise in das dielektrische Material eingebetteten fertigen Leiterbahnen einen vorstehenden Teil in Höhe von 5 bis 15% ihrer Dicke aufweisen. Hierdurch ist eine große Kontaktfläche zwischen dem dielektrischen Material und dem normalerweise aus Kupfer bestehenden elektrisch leitenden Material gegeben, d.h. zwischen den Leiterbahnen mit Eisenschwarz und dem Klebematerial zwischen beiden, wodurch die Verbindung zwischen den Leiterbahnen und dem Substrat eine hohe Festigkeit erhält.

Für elektrische Anwendungen weist die Kupferplatte eine Dicke von etwa 400 &mgr;m auf.

Erläuterung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

1 bis 6 Querschnittansichten verschiedener Schritte des Herstellungsverfahrens für einseitig bedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung;

7 eine Querschnittansicht einer einseitig bedruckten Leiterplatte, die durch das die Schritte von 1 bis 6 umfassende Verfahren erhalten wird;

8 eine Querschnittansicht eines Zwischenschritts im Herstellungsverfahren für beidseitig bedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung und

9 eine Querschnittansicht einer beidseitig bedruckten Leiterplatte, die durch das die Schritte von 8 umfassende Verfahren erhalten wird.

Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen, in der der erste Schritt des Verfahrens darin besteht, eine erste gezielte Ätzung auf die erste Seite 10a einer Platte 10 aus elektrisch leitendem Material durchzuführen, um einige, zukünftigen Leiterbahnen entsprechende Erhebungen 12 und einige, zukünftigen Zwischenspuren entsprechende Vertiefungen 14 zu bilden. Die erste Ätzung umfasst in der Regel das Unterziehen der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material einem chemischen Polieren; das Aufbringen einer Schicht aus lichtempfindlichem Material sowohl auf die erste als auch auf die zweite Seite 10a und 10b der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material; das Isolieren der Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der ersten Seite 10a durch einen den zukünftigen Leiterbahnen entsprechenden Photoliten; das vollständige Isolieren der Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der zweiten Seite 10b; das Entfernen der nicht isolierten Teile der Schichten aus lichtempfindlichem Material; das Unterziehen der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material mit den Teilen der Schichten des verbleibenden lichtempfindlichen Materials einem Ätzvorgang durch chemisches Ätzen; und das Entfernen der auf beiden Seiten verbliebenen Teile der lichtempfindlichen Schichten.

Anschließend (siehe 2) wird die erste geätzte Seite 10a der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material einer Oberflächenbehandlung unterzogen, um die Haftfestigkeit zu verbessern, wobei dieses einen Vorgang mit Eisenschwarz umfasst, der darin besteht, die erste Seite 10a der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material mit einer wässrigen Lösung aus Natriumhydroxid und Natriumhypochlorit in Kontakt zu bringen, wodurch es zu einem chemischen Mikroätzen kommt, um eine bestimmte Oberflächenrauhigkeit zu erhalten. Der Vorgang mit Eisenschwarz kann entweder durchgeführt werden, indem eine Schutzmaske auf die zweite Seite 10b und/oder auf Teile der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material, die keine Behandlung benötigen, aufgebracht wird, indem die Platte 10 aus elektrisch leitendem Material anschließend einer Behandlung durch Eintauchen oder Besprühen unterzogen wird und schließlich die Schutzmaske entfernt wird, damit nur in den zur Aufnahme des dielektrischen Materials 20 bestimmten Bereichen eine Schicht Eisenschwarz 40 verbleibt. Der Vorgang kann aber auch durchgeführt werden, indem die gesamte Platte 10 aus elektrisch leitendem Material der Behandlung durch Eintauchen oder Besprühen unterzogen und anschließend die schwarze Oxidation von der zweiten Seite 10b und/oder von Teilen, die die Behandlung nicht benötigen, entfernt wird, damit nur in den zur Aufnahme des dielektrischen Materials 20 bestimmten Bereichen eine Schicht Eisenschwarz 40 verbleibt.

Anschließend (siehe 3) wird beispielsweise durch Besprühen eine Schicht aus Klebematerial 30 auf die erste, zuvor geätzte und oberflächenbehandelte Seite 10a der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material aufgebracht. Das Klebematerial 30 umfasst eine Basis aus organischen Lösungsmitteln und einen Feststoffanteil aus synthetischen Elastomeren.

Danach wird die genannte Schicht aus Klebematerial 30 einem Vortrocknen unterzogen, ohne dass es dabei jedoch zu einem Aushärten kommt, um so das Verdampfen der Lösungsmittel vor dem Umspritzen im Spritzgussschritt zu bewirken. Das Vortrocknen kann an der Luft bei Raumtemperatur oder in einem Ofen bei einer Temperatur von 25 bis 100°C ausgeführt werden.

Der folgende Schritt (siehe 4) besteht in dem Aufbringen eines dielektrischen Materials 20 durch Spritzguss auf die zuvor behandelte erste Seite 10a der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material, wodurch bei aufgetragener Schicht des Klebematerials 30 die Erhebungen 12 bedeckt und die Vertiefungen 14 ausgefüllt werden. Dieses Umspritzen umfasst die Verwendung einer Form, in die die Platte 10 aus elektrisch leitendem Material mit ihrer ersten Seite 10a so eingesetzt ist, dass sie das geschmolzene dielektrische Material 20, welches bei relativ hohem Druck und hoher Temperatur eingespritzt wird, aufnehmen kann. Auf diese Weise wird das auf die erste Seite 10a der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material aufgetragene Klebematerial 30 beim Inkontakttreten mit dem dielektrischen Material 20 bei hoher Temperatur und hohem Druck aktiviert, wodurch eine starke Haftung zwischen dem dielektrischen Material 20 und der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material erzeugt wird.

Danach (siehe 5) erfolgt das Aufbringen einer Schicht aus lichtempfindlichem Material auf die zweite Seite 10b der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material; das Isolieren der Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der zweiten Seite 10b durch einen Photoliten, der den zukünftigen Leiterbahnen in einer Position entspricht, die mit den Erhebungen 12 der ersten Seite 10a übereinstimmt, und das Entfernen der nicht isolierten Teile der Schicht aus lichtempfindlichem Material, so dass nur einige Teile der verbleibenden Schichten aus lichtempfindlichem Material 50 als Abdeckmasken übrig bleiben.

Anschließend (siehe 6) wird die Platte 10 aus elektrisch leitendem Material, die mit der ersten Seite 10a an dem dielektrischen Material haftet und auf der zweiten Seite 10b Teile der Schichten des verbleibenden lichtempfindlichen Materials 50 aufweist, einem Ätzvorgang durch chemisches Ätzen unterzogen. Durch diese zweite gezielte Ätzung durch chemisches Ätzen auf der zweiten Seite 10b, die der ersten Seite 10a der genannten Platte 10 aus elektrisch leitendem Material gegenüber liegt, wird das den zukünftigen Zwischenspuren entsprechende Material von der Platte entfernt, so dass einige fertige Leiterbahnen 16 gegeneinander isoliert, durch Zwischenspuren 18 getrennt und auf einer Seite des dielektrischen Materials 20 teilweise in dieses eingebettet sind.

Schließlich (siehe 7) werden die Teile der verbleibenden Schicht aus lichtempfindlichem Material 50 in den Leiterbahnen 16 entfernt, so das eine Leiterplatte erhalten wird, die aus einem Substrat aus dielektrischem Material 20 besteht, mit welcher eine Vielzahl von durch entsprechende Zwischenspuren 18 getrennten Leiterbahnen 16 fest verbunden ist. Die Tatsache, dass die Leiterbahnen 16 teilweise in das Substrat aus dielektrischem Material 20 eingebettet sind und an diesem gemäß dem vorgenannten speziellen Formverfahren festgeklebt werden, sei nochmals erwähnt. In einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel für elektrische Leiterplatten ist die Platte 10 aus elektrisch leitendem Material eine Kupferplatte mit einer Dicke von etwa 400 &mgr;m, die dazu geeignet ist, gegen die bei elektrischen Anwendungen erreichten Temperaturen beständig zu sein, wobei die erste Ätzung zum Erstellen der zukünftigen Zwischenspuren entsprechenden Vertiefungen 14 (siehe wiederum 1) eine Tiefe von 85 bis 95% der Dicke der Platte 10 aus elektrisch leitendem Material erreicht, so dass die teilweise in das dielektrische Material eingebetteten fertigen Leiterbahnen 16 einen vorstehenden Teil mit einer Dicke von 5 bis 15 % aufweisen.

Im Allgemeinen erhält die Leiterplatte entsprechend ihrem endgültigen Verwendungszweck zu einem späteren Zeitpunkt einige Nachbehandlungen. So wird beispielsweise nach dem letzten Schritt der zweiten Ätzung ein herkömmlicher Verfahrensschritt (nicht dargestellt) zum Aufbringen einer nicht lötbaren Maske durchgeführt, der das Aufbringen einer Schicht aus lichtempfindlichem Material auf die zweite Seite 10b der die Leiterbahnen bildenden Schicht aus elektrisch leitendem Material und auf die freiliegenden Bereiche des dielektrischen Materials 20 in den Zwischenspuren, das Isolieren der Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der zweiten Seite 10b durch einen Photoliten mit einem Muster, das einigen Lötaugen entspricht; und das Entfernen der nicht isolierten Teile der Schicht aus lichtempfindlichem Material umfasst. In der Regel wird eine Passivierungsbehandlung der Lötaugen und anschließend ein Stanzschritt durchgeführt, um in den Lötaugen einige Öffnungen zum Einsetzen der elektronischen Komponenten zu erstellen.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls auf die Herstellung beidseitig bedruckter Leiterplatten anwendbar. Hierzu wird das Umspritzen im Spritzgussschritt (siehe 8) zwischen zwei Platten 10 aus elektrisch leitendem Material durchgeführt, die durch einen festgelegten Abstand voneinander getrennt sind und deren jeweilige erste Seiten 10a zuvor geätzt, behandelt und mit den jeweiligen Schichten aus Klebematerial 30 versehen wurden, wobei eine Platte vor der anderen angeordnet ist, und wobei die zweite gezielte Ätzung (siehe 9) auf die jeweiligen zweiten Seiten 10b, die den ersten Seiten gegenüber liegen, der genannten Platten 10 aus elektrisch leitendem Material durchgeführt wird, um Material von diesen zu entfernen, das den zukünftigen Leiterbahnen entspricht, so dass die Leiterbahnen 16 gegeneinander isoliert sind, indem sie durch Zwischenspuren 18 getrennt und auf zwei gegenüber liegenden Seiten des dielektrischen Materials 20 in dieses eingebettet sind.

Es sei darauf hingewiesen, dass ein Fachmann auf dem Gebiet zahlreiche Änderungen oder Modifikationen vornehmen kann, ohne dabei den Schutzumfang der durch die folgenden Ansprüche definierten Erfindung zu verlassen. So ist es zum Beispiel möglich, einen oder mehrere Ätzschritte wahlweise mittels mechanischer Verfahren oder durch Laserstrahlung durchzuführen, und auch andere Verfahrensschritte können durch ein beliebiges der geeigneten bekannten herkömmlichen Verfahren ausgeführt werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten, der Art, das folgende Schritte umfasst:

    das Ausführen einer ersten gezielten Ätzung auf einer ersten Seite (10a) einer Platte (10) aus elektrisch leitendem Material, um Erhebungen (12) zu bilden, die den späteren Leiterbahnen entsprechen, und Vertiefungen (14), die den späteren Zwischenspuren entsprechen;

    das Auftragen eines nicht leitenden Materials (20) durch Spritzguss auf der genannten ersten Seite (10a) der Platte (10) aus elektrisch leitendem Material, wodurch die genannten Erhebungen (12) bedeckt und die genannten Vertiefungen (14) ausgefüllt werden; und

    das Ausführen einer zweiten gezielten Ätzung auf einer zweiten Seite (10b) der erwähnten Platte (10) aus elektrisch leitendem Material, die der ersten gegenüberliegt, um so das Material von dieser zu entfernen, das den zukünftigen Zwischenspuren entspricht, so dass einige fertige Leiterbahnen (16) erhalten werden, die gegeneinander isoliert und durch Zwischenspuren (18) getrennt sind und auf einer Seite von dem genannten nicht leitenden Material (20) teilweise eingeschlossen sind,

    dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten Ätzschritt und vor dem genannten Schritt mit dem Spritzguss auch folgende Schritte vorgesehen sind:

    die genannte, vorher geätzte erste Seite (10a) der Platte (10) aus elektrisch leitendem Material einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen, um die Kapazitanz der Verbindung zu verbessern, wobei diese Behandlung einen Vorgang mit Eisenschwarz umfasst, der darin besteht, die genannte erste Seite (10a) der Platte (10) aus elektrisch leitendem Material mit einer wässrigen Lösung aus Natriumhydroxid und Natriumhypochlorit in Kontakt zu bringen, wodurch es zu einem chemischen Mikroätzen kommt, um eine bestimmte Oberflächenrauhigkeit zu erreichen; und

    das Aufbringen einer Schicht Klebematerial (30) auf die genannte erste Seite (10a) der Platte (10) aus elektrisch leitendem Material, die geätzt und einer Oberflächenbehandlung unterzogen wurde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzgussschritt zwischen zwei dieser genannten Platten (10) aus leitendem Material durchgeführt wird, die durch einen festgelegten Abstand voneinander getrennt sind, mit ihren jeweiligen ersten Seiten (10a), die zuvor geätzt und einer Oberflächenbehandlung unterzogen wurden und mit den entsprechenden aufgebrachten Schichten aus Klebematerial (30), eine vor der anderen, wobei die genannte zweite gezielte Ätzung auf den entsprechenden zweiten den ersten Seiten gegenüberliegenden Seiten (10b) der beiden genannten Platten (10) aus elektrisch leitendem Material durchgeführt wird, um das Material von denen abzutragen, das den zukünftigen Zwischenspuren entspricht, so dass einige Leiterbahnen (16) erhalten werden, die gegeneinander isoliert und durch Zwischenspuren (18) voneinander getrennt sind, und auf beiden gegenüberliegenden Seiten von dem genannten nicht leitenden Material (20) teilweise eingeschlossen sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Vorgang mit Eisenschwarz folgendes umfasst:

    das Aufbringen einer Schutzmaske auf der genannten zweiten Seite (10b) und oder auf Teilen der Platte (10) aus elektrisch leitendem Material, die keine Behandlung benötigen;

    die Platte (10) aus elektrisch leitendem Material einer Behandlung durch Eintauchen oder Besprühen zu unterziehen; und danach die genannte Schutzmaske zu entfernen, damit nur in den Bereichen, die dazu bestimmt sind, das nicht leitende Material (20) aufzunehmen, eine Schicht Eisenschwarz (40) verbleibt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Vorgang mit Eisenschwarz folgendes umfasst:

    die gesamte Platte (10) aus elektrische leitendem Material einer Behandlung durch Eintauchen oder Besprühen zu unterziehen; und

    danach die schwarze Oxidation von der genannten zweiten Seite (10b) zu entfernen und/oder von Teilen, die die genannte Behandlung nicht benötigen, damit nur in den Bereichen, die dazu bestimmt sind, das nicht leitende Material (20) aufzunehmen, eine Schicht Eisenschwarz verbleibt.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Auftragen einer Schicht von Klebematerial (30) durch Besprühen stattfindet.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Klebematerial (30) eine Basis aus organischen Lösungsmitteln enthält, sowie einen Gehalt an Feststoffen aus synthetischen Elastomeren.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Schicht aus Klebematerial (30) vorgetrocknet wird, ohne dass es dabei zu einem Aushärten kommt, um so das Verdampfen der genannten Lösungsmittel vor dem Spritzgussschritt zu bewirken.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Vortrocknen an der Luft und bei Raumtemperatur durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das genannten Vortrocknen in einem Ofen bei 25 bis 100°C durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem genannten Spritzgussschritt das Klebematerial (30) aktiviert wird, indem es bei einem hohen Druck und hoher Temperatur mit dem genannten elektrisch nicht leitenden Material (20) in Kontakt gebracht wird, wodurch es zu einer Haftung zwischen dem genannten nicht leitenden Material (20) und der Platte (10) aus elektrisch leitendem Material kommt.
  11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ätzschritt folgendes umfasst:

    die genannte Platte (10) aus elektrisch leitendem Material einem chemischen Polieren zu unterziehen; auf beiden, der ersten und der zweiten Seite (10a, 10b) der Platte (10) aus elektrisch leitendem Material eine Schicht von lichtempfindlichem Material aufzutragen;

    die genannte Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der ersten Seite (10a) mit einem den zukünftigen Leiterbahnen entsprechenden Photolit zu isolieren;

    die genannte Schicht aus lichtempfindlichem Material der zweiten Seite (10b) vollständig zu isolieren;

    die nicht isolierten Teile der Schichten aus lichtempfindlichem Material zu entfernen;

    die Platte (10) aus elektrisch leitendem Material, mit den Teilen der Schichten aus dem verbliebenen lichtempfindlichen Material einem Ätzvorgang durch chemisches Ätzen zu unterwerfen; und auf beiden Seiten die Teile der Schichten des verbliebenen lichtempfindlichen Materials zu entfernen.
  12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ätzschritt folgendes umfasst:

    das Aufbringen einer Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der genannten zweiten Seite (10b) der Platte (10) aus elektrisch leitendem Material;

    das Isolieren der genannten Schicht aus lichtempfindlichem Material auf der zweiten Seite (10b) mittels eines Photolits, der den genannten zukünftigen Leiterbahnen entspricht, in einer Position, die mit den genannten Erhebungen (12) der ersten Seite (10a) übereinstimmen;

    das Entfernen der nicht isolierten Teile der Schicht aus lichtempfindlichem Material;

    die Platte (10) aus elektrisch leitendem Material, die auf der ersten Seite (10a) an dem nicht leitenden Material (20) haftet und mit den Teilen der restlichen Schichten des lichtempfindlichen Materials (50) der zweiten Seite (10b) einem Ätzvorgang durch chemisches Ätzen zu unterziehen, um die genannten Leiterbahnen (16) zu isolieren und die verbleibenden Teile der Schichten aus lichtempfindlichem Material (50) auf den Leiterbahnen (16) zu entfernen.
  13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste als auch der zweite Ätzschritt mechanisch durchgeführt wird.
  14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste als auch der zweite Ätzschritt mittels Laserstrahlung durchgeführt wird.
  15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zweiten Ätzschritt auch ein Schritt für das Aufbringen einer nicht schweißbaren Maske vorgesehen ist, die folgendes umfasst:

    das Aufbringen einer Schicht von lichtempfindlichem Material auf den ausgesetzten Bereichen des elektrisch leitenden Materials, das die genannten Leiterbahnen (16) bildet und auf den ausgesetzten Bereichen des nicht leitenden Materials (20) auf den genannten Zwischenspuren (18);

    das Isolieren der genannten Schicht aus lichtempfindlichem Material der zweiten Seite (10b) durch einen Photolit mit einem Muster, das einigen Kronen zum Schweißen entspricht; und das Entfernen der nicht isolierten Teile der Schicht aus lichtempfindlichem Material.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass auch ein Schritt für das Anwenden einer Passivierungsbehandlung der genannten Kronen zum Schweißen vorgesehen ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass auch ein Stanzschritt vorgesehen ist, um einige Öffnungen in den Kronen zum Schweißen zu öffnen, um elektronische Komponenten einzufügen.
  18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzen des ersten Ätzschritts für das Erstellen der genannten Vertiefungen (14), die den zukünftigen Zwischenspuren entsprechen, eine Tiefe von 85 bis 95% der Dicke der Platte (10) aus elektrisch leitendem Material erreicht, so dass die genannten fertiggestellten Leiterbahnen (16), die teilweise in dem nicht leitenden Material (20) eingeschlossen sind, einen hervorstehenden Teil aufweisen, der 5 bis 15% ihrer Dicke darstellt.
  19. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Platte (10) aus elektrische leitendem Material eine Kupferplatte ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Kupferplatte (10) eine Dicke von ungefähr 400 &mgr;m aufweist, die für elektrische Anwendungen geeignet ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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