Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung zumindest einer Leiterplatte

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung zumindest einer Leiterplatte aus einer Folie aus elektrisch leitfähigem Material und einer Trägerfolie.

Aus der DE 691 17 381 T2 sind eine Mehrschichtleiterplatte und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Gedruckte Leiterplatten mit hoher Dichte sind typischerweise aus mehreren elektrisch leitfähigen Schichten, die mittels Schichten aus dielektrischem Material getrennt werden, konstruiert. Einige der leitfähigen Schichten können als Stromversorgungsund Masseebenen verwendet werden, während andere leitfähige Schichten für elektrische Signalverbindungen zwischen integrierten Schaltungschips oder anderen elektronischen Bauteilen strukturiert sind. Für elektrische Zwischenverbindungen zwischen leitfähigen Schichten werden dazwischen liegende Schichten aufgebohrt. Die elektrischen Zwischenverbindungen werden auch als Durchkontakte oder Durchkontaktierungen bezeichnet. Ein elektrischer Kontakt zwischen den Schichten wird mittels eines

Beschichtungsverfahrens hergestellt, das bedeutet, dass eine eine Bohrung umgebende Wandfläche mit Kupfer beschichtet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren und eine einfache Vorrichtung zur Herstellung zumindest einer Leiterplatte anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Dabei sind folgende Verfahrensschritte angewandt: Teile der Folie aus elektrisch leitfähigem Material werden aus der Folie entfernt, die Folie aus elektrisch

leitfähigem Material wird an der Trägerfolie angeordnet und weitere Teile werden aus der Folie aus elektrisch leitfähigem Material und der Trägerfolie entfernt. In einem ersten Verfahrensschritt werden Teile der Folie aus elektrisch leitfähigem Material aus der Folie entfernt. Dabei entsteht eine Struktur aus Leiterbahnen und Ausnehmungen. Die Leiterbahnen sind so strukturiert, dass diese mittels Stegen aneinander gehalten sind. Danach wird die Folie aus elektrisch leitfähigem Material an der Trägerfolie angeordnet. Die Trägerfolie ist aus einem dielektrischen Material. Beide Folien gemeinsam bilden eine Leiterplatte aus, sind vorzugsweise rechteckförmig und mit einer ihrer flächengrößten Seiten einander zugewandt aneinander angeordnet. Idealerweise sind die beiden Folien der Leiterplatte gleich lang und gleich breit und schließen bündig mit ihren Rändern ab. Die Dicke beider Folien wird von dielektrischen Eigenschaften der Trägerfolie und von elektrischen Eigenschaften der Folie aus elektrisch leitfähigem Material bestimmt. Die Stege der Folie aus elektrisch leitfähigem Material und die darunter angeordneten Teile der Trägerfolie werden entfernt. Somit sind die Leiterbahnen untereinander frei und isoliert und die Trägerfolie hält die freien Leiterbahnen an ihrem vorbestimmten Ort. Des weiteren werden Teile beider Folien entfernt, um Ausnehmungen in der Leiterplatte zu schaffen. Durch diese Ausnehmungen hindurch sind unterhalb dieser Leiterplatte angeordnete weitere Leiterplatten erreichbar.

In vorteilhafter Weise werden zumindest eine zweite Folie aus elektrisch leitfähigem Material und eine zweite Trägerfolie an der Folie aus elektrisch leitfähigem Material und der Trägerfolie angeordnet. Mit anderen Worten werden zwei Leiterplatten übereinander geschichtet und somit eine Mehrschichtleiterplatte hergestellt. Die Folien aus elektrisch leitfähigem Material werden mittels der dielektrischen Trägerfolien getrennt.

In einfacher Weise sind Teile der Folie beziehungsweise der Leiterplatte mittels eines Lasers entfernbar. Der Laser arbeitet verschleißfrei, so dass eine Massenfertigung mit immer identischen Teilen gewährleistet ist. Andere Trennvorgänge sind Stanzen und Fräsen.

In einfacher Weise sind die Folien mittels einer Klebstoffbeschichtung aneinander angeordnet. Werden die Folien übereinander gelegt und aneinander gepresst, so verkleben die Folien beziehungsweise die Leiterplatten miteinander. Die Klebstoffbeschichtung ist in vorteilhafter Weise an der Trägerfolie angeordnet.

Die Vorrichtung zur Herstellung zumindest einer Leiterplatte aus einer Folie aus elektrisch leitfähigem Material und einer Trägerfolie ist dadurch gekennzeichnet, dass Teile der Folie aus elektrisch leitfähigem Material mittels einer Trennvorrichtung aus der Folie entfernbar sind, die Folie aus elektrisch leitfähigem Material auf der Trägerfolie anordbar ist und weitere Teile aus der Folie aus elektrisch leitfähigem Material und der Trägerfolie mittels einer weiteren Trennvorrichtung entfernbar sind.

In vorteilhafter Weise ist sowohl die Folie aus elektrisch leitfähigem Material als auch die Trägerfolie als Folienstreifen von einer Rolle abwickelbar. Flexible Leiterplattenstreifen, also eine Vielzahl von Leiterplatten sind aus Folienstreifen herstellbar, die von Rollen abwickelbar sind. Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich zur Massenherstellung starrer und flexibler Leiterplatten. Die Leiterplatten können sowohl parallel als auch seriell hergestellt werden. Möglich ist auch eine Herstellung, bei der die Leiterplatten parallel und seriell angeordnet sind.

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In vorteilhafter Weise ist die Folie aus elektrisch leitfähigem Material über eine Umlenkrolle der Trennvorrichtung zuführbar. Wird die Folie als Folienstreifen von einer Spule abgewickelt, so garantiert die Umlenkrolle eine ebene Zuführung und einen ebenen Durchlauf durch die Trennvorrichtung.

In einfacher Weise ist die Trägerfolie, die eine Klebstoffbeschichtung aufweist, mittels einer weiteren Umlenkrolle an die Folie aus elektrisch leitfähigem Material anpressbar. Dabei werden die Trägerfolie und die Folie aus elektrisch leitfähigem Material miteinander verklebt.

In vorteilhafter Weise sind die Leiterplatten als starre oder flexible Leiterplatten herstellbar. Die Trägerfolien der starren Leiterplatten basieren auf Glasfasermatten, die mit einem Epoxidharz getränkt sind. Als Folie aus elektrisch leitfähigem Material wird eine Kupferfolie verwendet.

In vorteilhafter Weise dienen Randabschnitte der Leiterplatte beziehungsweise der Leiterplattenstreifen als Schutz bei der Herstellung und bei einem Transport.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sind nachfolgend Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1A eine Vorrichtung eingerichtet zur Herstellung eines strukturierten flexiblen Leiterplattenstreifens aus einem Kupferfolienstreifen und einem Trägerfolienstreifen in schematischer Darstellung,

Fig. 1 B den strukturierten flexiblen Leiterplattenstreifen in Draufsicht,

Fig. 2 die Vorrichtung eingerichtet zur Herstellung eines strukturierten flexiblen Mehrschichtleiterplattenstreifens unter Verwendung des Leiterplattenstreifens in schematischer Darstellung,

Fig. 3A eine strukturierte flexible Mehrschichtleiterplatte mit zwei

Kupferfolien und zwei dielektrischen Trägerfolien in

Explosionsdarstellung,

Fig. 3B die strukturierte flexible Mehrschichtleiterplatte mit den zwei

Kupferfolien und den zwei dielektrischen Trägerfolien in

Seitenansicht und

Fig. 3C die strukturierte flexible Mehrschichtleiterplatte mit den zwei

Kupferfolien und den zwei dielektrischen Trägerfolien in Draufsicht.

In den verschiedenen Figuren sind ähnliche oder dieselben Elemente durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 A zeigt eine Vorrichtung 1 zur Massenherstellung einer flexiblen Leiterplatte 2 oder mehrerer verschiedener flexiblen Leiterplatten 2 mit einer ersten Aufnahmevorrichtung 3 zur Aufnahme einer ersten Rolle 4, einer ersten Umlenkrolle 5, einer ersten Stanzvorrichtung 6, einer zweiten Aufnahmevorrichtung 7 zur Aufnahme einer zweiten Rolle 8, einer zweiten Umlenkrolle 9, einer zweiten Stanzvorrichtung 10 und einer dritten Aufnahmevorrichtung 11 zur Aufnahme einer dritten Rolle 12. Die Rolle 4, 8 und 12 ist drehbar in der Aufnahmevorrichtung 3, 7 und 11 gelagert. Von der Rolle 4 ist ein Kupferfolienstreifen 13 abwickelbar, der über die erste

Umlenkrolle 5 der ersten Stanzvorrichtung 6 zuführbar ist und diese durchläuft. In der ersten Stanzvorrichtung 6 werden Teile des Kupferfolienstreifens 13 ausgestanzt. Der Kupferfolienstreifen 13 wird der zweiten Stanzvorrichtung 10 zugeführt und durchläuft diese. Der Kupferfolienstreifen 13 wird zwischen den beiden Stanzvorrichtungen 6 und 10 an einen Trägerfolienstreifen 14 angeklebt. Der Trägerfolienstreifen 14 ist ein Dielektrikum mit einer einseitigen Klebebeschichtung, an die der Kupferfolienstreifen 13 angebracht wird. Dazu wird der Trägerfolienstreifen

14 von der zweiten Rolle 8 abgespult und mittels der zweiten Umlenkrolle 9 an den Kupferfolienstreifen 13 angepresst. Der Kupferfolienstreifen 13 und der Trägerfolienstreifen 14 werden miteinander verklebt und bilden einen Leiterplattenstreifen 15 aus. Der Leiterplattenstreifen 15 wird der zweiten Stanzvorrichtung 10 zugeführt und Teile des flexiblen Leiterplattenstreifens

15 werden ausgestanzt. Nach der Bearbeitung weist der Leiterplattenstreifen 15 eine Vielzahl gleicher flexibler Leiterplatten 2 oder verschiedener flexibler

Leiterplatten 2 auf. Der flexible Leiterplattenstreifen 15 wird auf der dritten Rolle 12 aufgewickelt. Jede Leiterplatte 2 weist eine Kupferfolie 16 und eine Trägerfolie 17 auf.

Figur 1 B zeigt den flexiblen Leiterplattenstreifen 15, der sich aus den Kupferfolienstreifen 13 und den Trägerfolienstreifen 14 zusammensetzt. Vorzugsweise sind beide Folienstreifen 13 und 14 als Endlosstreifen 13 und 14 ausgebildet und weisen eine gleiche Breite auf. Somit schließen die Endlosstreifen 13 und 14 bündig an ihren Rändern 21 und 22 ab. Der Kupferfolienstreifen 13 wird so gestanzt, dass Leiterbahnen 23 entstehen und diese Leiterbahnen 23 mittels Stegen 24 aneinander und an Randabschnitten 25 des Kupferfolienstreifens 13 gehalten sind. Nachdem der Trägerfolienstreifen 14 an den Kupferfoliestreifen 13 angeklebt ist, werden weitere Teile des Leiterplattenstreifens 15 so entfernt, dass die

Leiterbahnen 23 untereinander frei und isoliert sind und der Trägerfolienstreifen 14 die freien Leiterbahnen 23 an ihrem vorbestimmten Ort hält. Nach der Bearbeitung weist der Leiterplattenstreifen 15 eine Vielzahl gleicher Leiterplatten 2 oder verschiedener flexibler Leiterplatten 2 auf. Vor der weiteren Verarbeitung des Leiterplattenstreifens 15, insbesondere vor der Bestückung der Leiterplatten 2 werden die einzelnen Leiterplatten 2 von dem Leiterplattenstreifen 15 abgetrennt und die Randabschnitte 25 entfernt.

Figur 2 zeigt die Vorrichtung 1 mit geänderter Bestückung. Der

Trägerfolienstreifen 14 auf der zweiten Rolle 8 ist beidseitig mit einer Klebebeschichtung versehen. Der Kupferfolienstreifen 13 wird zwischen den beiden Stanzvorrichtungen 6 und 10 auf einer Seite des beidseitig mit dem Klebstoff beschichteten Trägerfolienstreifens 14 aufgeklebt. Der Trägerfolienstreifen 14 ist ein Dielektrikum, also aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, und mit einer doppelseitigen Klebebeschichtung versehen, an deren einen Seite der Kupferfolienstreifen 13 angebracht wird. Dazu wird der Trägerfolienstreifen 14 von der zweiten Rolle 8 abgespult und über die zweite Umlenkrolle 9 an den Kupferfolienstreifen 13 angepresst. Der Kupferfolienstreifen 13 und der

Trägerfolienstreifen 14 verkleben miteinander und bilden gemeinsam einen flexiblen eine äußere Klebstoffbeschichtung aufweisenden Leiterplattenstreifen 15 aus. Der flexible eine äußere Klebstoffbeschichtung aufweisende Leiterplattenstreifen 15 wird der zweiten Stanzvorrichtung 10 zugeführt und Teile des flexiblen eine äußere Klebstoffbeschichtung aufweisenden Leiterplattenstreifens 15 werden ausgestanzt. Danach wird der flexible eine äußere Klebstoffbeschichtung aufweisende Leiterplattenstreifen 15 einer vierten Rolle 31 zugeführt. Zwischen der zweiten Stanzvorrichtung 10 und der vierten Rolle 31 ist eine weitere

Aufnahmevorrichtung 32 für die dritte Rolle 12 mit dem bereits fertig gestellten Leiterplattenstreifen 15 angeordnet. Der von der dritten Rolle 12 abwickelbare flexible Leiterplattenstreifen 15 ist mittels einer Umlenkrolle 33 an die zweite mit Klebstoff beschichtete Seite des flexiblen eine äußere Klebstoffbeschichtung aufweisenden Leiterplattenstreifens 15 anpressbar. Der flexible Leiterplattenstreifen 15 und der flexible eine äußere Klebstoffbeschichtung aufweisende Leiterplattenstreifen 15 sind miteinander verklebt und bilden einen flexiblen Mehrschichtleiterplattenstreifen 34 aus.

Figuren 3A, 3B und 3C zeigen eine flexible Mehrschichtleiterplatte 41 mit zwei Kupferfolien 16, zwei Trägerfolien 17, vier Feldeffekttransistoren 42, kurz als MOSFETs bezeichnet, und vier elektrisch leitfähigen Verbindungsbügeln 43. Die Kupferfolien 16 und die Trägerfolien 17 sind abwechselnd geschichtet. Die Feldeffekttransistoren 42 weisen einen Steueranschluss 44, einen Abzugsanschluss 45 und einen Quellenanschluss 46 auf. Der Steueranschluss 44 und der Quellenanschluss 46 sind auf einer Seite des Transistors 42 angeordnet, der Abzugsanschluss 45 auf der anderen Seite des Transistors 42. Der Transistor 42 ist mit dem Abzugsanschluss 45 auf der unteren Kupferfolie 16 angeordnet, die vier elektrisch leitfähigen Verbindungsbügel 43 stellen einen elektrischen Kontakt zwischen dem Quellenanschluss 46 und einer Leiterbahn 23 her. Der Steueranschluss 44 ist nicht belegt. Ausnehmungen 47 innerhalb der oberen drei Folien 16 und 17 ermöglichen die Bestückung der Mehrschichtleiterplatte 41 mittels der Feldeffekttransistoren 42 und der Verbindungsbügel 43.