DD292583A5 - Verfahren zur herstellung von mehrlagenleiterplatten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten. Das Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten gestattet die Fertigung von starren oder flexiblen Mehrlagenleiterplatten mit definierten elektrischen Eigenschaften, hoher thermischer Bestaendigkeit und geringen geometrischen Abmessungen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz zur mechanischen Verbindung und elektrischer Isolation zwischen den einzelnen Leitbahnebenen nichtflieszfaehige Verbundfolien eingesetzt werden, wobei diese Verbundfolien mit einem Excimerlaser derart strukturiert werden, dasz in der Folie grabenfoermige Vertiefungen, die dem Leiterzugmuster der zugeordneten Leitbahnebene entsprechen, entstehen. Die Verbundfolien werden mit der strukturierten Seite auf die zugeordnete Leitbahnebene gepackt; dabei tauchen die Leiterzuege in die herausgearbeitete Grabenstruktur ein. Beim Verpressen der Anordnung werden die vorgegebenen Abstaende zwischen den Schichten nicht veraendert.{Bauelementetraeger; Mehrlagenleiterplatte; Hochgeschwindigkeits-Baugruppen; Excimerlaser-Materialbearbeitung}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Dio Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten unter Verwendung nichtfließfähiger strukturierter Ve. bundfolien. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung im Rahmen der Herstellung von starren oder flexiblen Mehrlagenleiterplatten mit speziellen Anforderungen, an deren elektrischen Eigenschaften, deren thermischer Beständigkeit und deren geometrischen Abmessungen anzuwenden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Herstellung von flexiblen Mehrlagenleiterplatten erfolgt, wie in «ober, I.: Ausführung und Fertigung flexibler Leiterplatten, eee Elektronik-Applikation, Nr.7 vom 31. März 1387, S.43-51 dargestellt, weitgehend ähnlich der Fertigung starrer Mehrlagenleiierplatten. Als Ausgangsmaterial dient eine Basisfolie aus einem polymeren Werkstoff, üblicherweise Polyester oder Polyimid, die beidseitig mit einer Kleberschicht versehen und anschließend auf beiden Seiten mit Kupferfolie laminiert wurde. Aus diesen Kupferschichten wird mittels aus der Leiterplattentechnik bekannten Verfahren das Leiterzugbild herausgearbeitet. Nachdem die vorgesehene Anzahl der Ebenen auf diese Weise bearbeitet wurde, erfolgt der Prozeßschritt des Verpressens. Dazu wird in das Preßwerkzeug wechselweise eine der vorbereiteten Ebenen sowie eine beidseitig mit Klebstoff beschichtete Isolationsfolie (Verbundfolie) eingelegt. Zur sicheren Positionierung der übereinanderliegenden Ebenen ist das Preßwerkzeug mit Fangstiften versehen, worauf die einzelnen Ebenen aufgefädelt werden. Beim Vorpressen erweicheh die Kleberschichten und „fließen" über die Leitbahnebenen. Auf diese Weise entsteht eine mechanische Verbindung zwischen den einzelnen Ebenen; gleichzeitig wird das Oberflächenrelief der Leitbahnebenen weitgehend egalisiert. Das Trägermaterial der Verbundfolie dient zur Isolation der übereinanderliegenden Leitbahnebenen. Nach dem Pressen werden in dir Mehrlagenleiterplatte mittels Spezialbohrmaschinen Durchgangslöcher gebohrt. Durch galvanische Abscheu ung von Kupfer in diesen Bohrungen werden die Verbindungen zwischen den einzelnen Leitbahnebenen hergestellt. Als weiter j Bearbeitungsschritte folgen die Leiterbildisolation der äußeren Leitbahnebenen, das Oberflächenbeschichte ι der Kontaktflächen, die mechanische Bearbeitung und die elektrische Prüfung.

Von Brösamle, H. u.a.: Technology for a Mikrowiring Substrate, Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte, Bd. 17 (1988) Nr. 5, S. 249-252 wird ein Verfahren zur Fertigung von Mehrlagenleiterplatten dargestellt, das in einigen Punkten vom bereits beschriebenen Verfahren abweicht. Der wesentliche Unterschied besteht im sequentiellen Aufbau der Mehrlagenleiterplatte, d.h. auf die strukturierte Grundebene wird unter Nutzung einer Verbundfolie als Zwischenschicht eine Kupferfolie laminiert. In die obere Kupferschicht werden mittels bekannter Verfahren definiert Öffnung., geätzt. Auf diese Öffnungen wird der Strahl eines Excimerlasers gerichtet, so daß die darunter befindlichen Polymerschichten abgetragen werden. Der Abtrag wird solange fortgesetzt, bis die Kupferschicht der Grundebene freiliegt. Durch galvanische Schichtabscheidung in dem Bohrloch erfolgt eine elektrische Verbindung von der Grundebene zur nächsten Ebene. Nachdem auch auf der zweiten Ebene das Leiterzugbild mittels bekannter Verfahren hergestellt wurde, können Schritt für Schritt weitere Ebenen aufgebaut werden. Die weitere Bearbeitung wurde bereits im ersten Beispiel beschrieben.

Nachteilig bei diesen Verfahren ist, daß die Verbundfolien in Abhängigkeit von den realisierten Leiterzugdicken auf den Ebenen entsprechend dicke Kleberschichten aufweisen müssen, um eine sichere mechanische Verbindung herzustellen und zugleich ein weitgehendes „Einebnen" des Oberflächenreliefs der Leitbahnebenen zu gewährleisten. Mit zunehmender Dicke der Kleberschicht ist jedoch der Verarbeitungsprozeß schwerer zu beherrschen, werden die elektrischen Eigenschaften der Mehrlagenleiterplatte nachteilig beeinflußt und die Temperaturbeständigkeit wird geringer. Eine Verringerung der Leiterzugdicken kann diese Tendenzen abschwächen, jedoch ist dies oftmals aufgrund der geforderten elektrischen und/oder thermophysikalischen Parameter der Mehrlagenleiterplatte nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, starre bzw. flexible Mehrlagenleiterplatten zu fertigen, die den zunehmenden Anforderungen bezüglich definierter reproduzierbarer elektrischer Eigenschaften sowie höherer thermischer Beständigkeit bei gleichzeitiger Verringerung der geometrischen Abmessungen entsprechen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, nach dem Mehrlagenleiterplatten mit speziellen Anforderungen bezüglich elektrischer Eigenschaften, thermischer Beständigkeit und geometrischer Abmessungen hergestellt werden können. Erfindungsgemäß wird dio Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Gi jndebene, bestehend aus einer Trägerschicht, die beidseitig mit Cu-Schichten versehen wurde, fotolithografisch strukturiert und naßchemisch geätzt wird, so daß beidseitig Leiterzugmusterentstehen. In einem anderen Arbeitsprozeß werden die Verbundfolien mit einem Excimerlaser derart bestrahlt, daß in denVerbundfolien grabenförmige Strukturen entstehen, deren geometrische Anordnung mit der Lage und den Abmessungen der Leiterzugmuster auf jeweils einer Seite der strukturierten Grundebene übereinstimmen. Die strukturierten Verbundfolien werden danach auf das vorbestimmte Leiterzugmustor aufgelegt und zwar so, daß die einzelnen Leiterzüge in die herausgearbeiteten grabenförmigen Strukturen der Verbundfolie eintauchen. Die Tiefe der grabenförmigen Strukturen ist dabei so zu bemessen, daß die Verbundfolien sowohl auf der Oberfläche der Leiterzüge als auch in den kupferfreien Bereichen der Grundebene aufliegen. Auf den Außenseiten der Verbundfolien werden Kupferfolien angeordnet und die gesamte Schichtanordnung wird verpreßt. Durch Verwendung eines nichtfließfähigen Materials für die Verbundfolien bleibt der vorbestimmte Abstand zwischen den Leitbahnebenen erhalten; die Strukturierung der Verbundfolien verhindert eine Abbildung des Leiterzugmusters auf darüber angeordneten Leitbahnebenen. Bei Mehrlagenleiterplatten mit mehreren informations- bzw. Stromversorgungsebenen kann die Profilierung der Verbundfolien auch beidseitig erfolgen und sich diese Anordnung beliebig oft wiederholen. Zum Verpressen der einzelnen Ebenen können die bekannten Verfahren genutzt werden.

Ausführungsbelsplol Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen

zeigen

Fig. 1: Ausgangsmaterial für den Schichtaufbau (Grundebene);

Fig. 2: Grundebene mit geätzten Leiterzugmustern;

Fig. 3: Excimerlaser-Bestahlung einer Verbundfolie; Fig.4: strukturierte Verbundfolie; Fig. 5: verpreßter Schichtverbund; Fig. 6: Schichtverbund vor der Bestrahlung mittels Excimorlaser; Fig.7: Schichtverbund nach der Bestrahlung mittels Excimerlaser; Fig. 8: durchmetallisierter Schichtverbund; Fig. 9: Mehrlager leiterplatte (Explosivdarstellung); Fig. 10: Mel.Hagemeiterplatte, vei preßt und durchmetallisiert;

(Alle Zeichnungen sind SchnittdarstellungenI)

1. Ausführungsbolspiel

Entsprechend Figur 1 wird eine Grundebene 1, die aus einer Trägerschicht, welche vorrangig aus einem Epoxydharz-Glasseide-Verbund und beidseitig aufgebrachten Cu-Schichten 3 besteht, fotolithografisch strukturiert und naßchemisch geätzt, so daß entsprechend Figur 2 Leiterzugmuster 4 auf der Grundebene 1 entstehen. In einem anderen Arbeitsprozeß wird entsprechend Figur 3 eine Verbundfolie 5, die aus Polyimid besteht, in definierten Bereichen mittels Excimerlaserstrahlen 6 bestrahlt. Die Bestrahlung wird solange fortgesetzt, bis in der Verbundfolie 5 entsprechend Figur 4 grabenförmige Vertiefungen 7 entstehen. Die Tiefe der herausgearbeiteten grabenförmigen Vertiefungen 7 entspricht dabei der Schichtdicke der Leiterzugmuster 4. Der geometrische Verlauf der grabenförmigen Vertiefungen 7 in der Verbundfolie 5 entspricht dem Layout des Leiterzugmusters 4. Nach dem beschriebenen Verfahren werden Verbundfolien 5 sowohl für das obere als auch das untere Leiterzugmuster 4 des Schichtverbundes 1 hergestellt. Anschließend werden die strukturierten Verbundfolien 8 so auf die Leiterzugmuster 4 aufgelegt, daß die Leiterzugmuster 4 in die grabenförmigen Strukturen 7 eintauchen. Auf die Außenseiten der strukturierten Verbundfolien 8 werden Kupferfolien 9 angeordnet. Die gesamte Schichtanordnung wird miteinander verpreßt, so daß entsprechend Figur 5 ein fester Schichtverbund 10 aus der strukturierten Grundebene 11, den strukturierten Verbundfolien 8 und den Kupferfolien 9 entsteht. Die Kupferfolien 9 werden fotolithografisch strukturiert und naßchemisch geätzt, so daß entsprechend Figur 6 Öffnungen 12 in den Kupferfolien 9 entstehen. Auf diese Öffnungen 12 werden geformte Strahlen einesExcimerlasers gerichtet, so daß im Bereich der Öffnungen 12 ein Abtrag der freiliegenden strukturierten Verbundfolie 8 erfolgt. Die Laserbestrahlung wird solange fortgesetzt, bis entsprechend Figur 7 in den bestrahlten Gebieten die Leiterzugmuster 4 zurr Teil an der Oberfläche freiliegen. Mittels bekannter Verfahren der galvanischen Schichtabscheidung werden entsprechend Figur 8 elektrische Verbindungen 13 zwischen den Leiterzugmustern 4 und den Kupferfolien 9 hergestellt. Danach erfolgt die Übertragung des Leiterbildlayouts auf der Kupferfolien 9. Weitere Ebenen können nach dem beschriebenen Verfahren aufgebaut werden, so daß eine Mehrlagenleiterplatte mit der erforderlichen Anzahl von Ebenen realisiert wird.

2. Ausführungsbeispiel

Entsprechend Figur 9 erfolgt der Aufbau einer Mehrlagenleiterplatte durch mehrfaches Übereinanderstapeln von strukturierten kupferkaschierten Basismaterialien 14 und von beidseitig strukturierten Verbundfolien 15. An den Außenseiten werden zur Abdeckung der Leiterzugstrukturen einseitig strukturierte Abdeckfolien 16 angeordnet. Nach dem Verpressen dieser Schichtanordnung ergibt sich entsprechend Figur 10 eine Mehrlagenleiterplatte 17, die an den vorgesehenen Stellen mit Bohrungen versehen und anschließend nach bekannten Verfahren galvanisch durchmetallisiert wird, so daß elektrische Verbindungen 13 zwischen den einzelnen Ebenen entstehen.

Claims (3)

1. Patentanspruch:

   1. Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten mittels aines Excimerlasers und bekannten Verpreßtechnologien, gekennzeichnet dadurch, daß mittels des Excimerlasers grabenförmige Vertiefungen (7) entsprechend des Leiterzugmusters (4) der jeweils zugehörigen Leitbahnebene in nichtfließfähigen aus hochpolymerem Material bestehenden, Verbundfolien (5) erzeugt werden und daß beim ^.schließenden Vorpressen die Verbundfolien (5) so angeordnet werden, daß die Leiterzüge in die grabenförmigen Vertiefungen (7) völlig eintauchen.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von Mehl lagenleiterplatten nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,

   daß die Verbundfolien (5) einseitig strukturiert werden.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbundfolien (5) beidseitig strukturiert werden.