DE69218119T2

DE69218119T2 - Vorrichtung mit flexiblen streifenleitern und verfahren zur herstellung einer derartigen vorrichtung

Info

Publication number: DE69218119T2
Application number: DE69218119T
Authority: DE
Inventors: Karl-Erik Leeb
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2012-06-13
Also published as: SE9101834L; JPH06500905A; EP0543977B1; WO1992022939A1; EP0543977A1; SE9101834D0; DE69218119D1; US5317292A; SE468573B; JP3299266B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit flexiblen Streifenleitungsleitern, die von Dielektrikum und Masseebenen umschlossen sind, und ein Verfahren zum Herstellen solch einer Vorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Bei elektronischen Geräten für hohe Frequenzen und Datensignale mit kurzen Übergangszeiten besteht eine Notwendigkeit, solche Signale beispielsweise von einem Teil des Gerätes, der sich entfernt von einem anderen Teil des Geräts befindet, in Leitern zu führen, wobei die Leiter eine gleichmäßige, möglichst gleiche Impedanz entlang ihrer Länge haben, und für eine abgeschlossene individuelle Abschirmung der Leiter zu sorgen. Über längere Entfernungen werden die Signale gewöhnlich über Koaxialleitungen mit speziell abgeschirmten Verbindern übertragen. Im Hinblick auf solche Kabel ist es nachteilig, daß sie von dem Bestreben abweichen, alle Leiter in Form flacher, fotostrukturierter Leiter anzuordnen. Lose Kabel sind somit Komponenten, die durch ihre ungeordnete geometrische Gestalt eine kostenträchtige Montage erfordern, insbesondere, wenn viele Kabel mit vielen verschiedenen Punkten in dem elektronischen Gerät zu koppeln sind. Im Vergleich mit der Herstellung fotogeätzter Strukturen ist die Bündelung vieler Kabel arbeitsintensiv.

Stand der Technik

Aus den europäischen Patenten 0 288 767 und 0 337 331 und dem US-Patent 4 673 904 ist es bekannt, Schaltungsstrukturen herzustellen, worin die Leiter an allen ihren Seiten von einem Dielektrikum und einer Masseebene eingeschlossen sind.
In Bezug auf die Verfahren gemäß dieser Dokumente ergibt sich das Problem, daß in vielen seguenziellen Verfahrensschritten eine Vielzahl von ausgewählten Metallstrukturen auf ein Substrat aufgebracht werden, was selbst diese Verfahren kompliziert gestaltet, und sich das Risiko ergibt, ein schlechtes Herstellungsergebnis zu erhalten. Ein weiteres Problem bei dieser Technik betrifft die Aufbringung von Metallen auf die Sübstratoberfläche, weil solche Metallschichten eine schlechte Duktilität aufweisen. Außerdem ist dieses Verfahren nicht kompatibel mit dem mit dems was sich allgemein bei der Herstellung von herkömmlichen Platinen mit geätzten Strukturen etabliert hat.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren bereitzustellen, worin die obigen Nachteile des Standes der Technik eliminiert sind.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung und einem Verfahren der eingangs genannten Art mit dem Merkmalen gelöst, die in den Ansprüchen 1 und 10 angegeben sind.
Mit der vorliegenden Erfindung wird somit ein wesentlich einfacheres Verfahren vorgesehen, worin leitfähige Strukturen durch Atzen einer Metallfolie erhalten werden können, die adhäsiv an ein Substrat gebondet ist, was bei der etablierten Technik verwendet worden ist. Dann kann ebenfalls eine gewalzte Metallfolie verwendet werden, die zur Dehnbarkeit und Flexibilität der Vorrichtung beiträgt.
Somit weist die Vorrichtung flexible Streifenleitungsleiter auf, die von einem Dielektrikum und von Masseebenen eingeschlossen sind, wobei diese Leiter die Gestalt von Bändern oder Streifen mit im wesentlichen konstanter Breite und mit im Vergleich zur Breite kleiner Dicke haben. Die Vorrichtung enthält:
ein Leiterlaminat mit
- einem ersten Dielektrikum oder isolierenden Substrat,
- wobei die Leiter auf einer seiner Oberflächen angeordnet und von einer leitfähigen Schicht geätzt sind, und
- einem Fenster, das zwischen den Leitern geschnitten ist, und
ein Masseebenenlaminat mit
- einem zweiten Dielektrikum oder isolierenden Substrat, welches im wesentlichen ähnlich dem Substrat des Leiterlaminats oder mit geringfügig größerer Abmessung geschnitten ist, und
- einer leitfähigen Schicht, etwa einer Kupferfolie, die auf eine erste Seite des zweiten Substrats aufgebracht ist.
Die beiden Laminate sind beispielsweise mittels adhäsiven Bondens aneinander befestigt, wobei die Leiter des Leiterlamimats an der Seite des zweiten Substrats des Masseebenenlaminats angebracht sind, die nicht mit einer leitfähigen Schicht beschichtet ist. Dann wird eine Metallisierung an der Seite der Vorrichtung angebracht, die der leitfähig beschichteten Oberfläche des Masseebenenlaminats gegenüberliegt, welche Metallisierung elektrisch mit der leitfähigen Schicht auf dem Masseebenenlaminat verbunden ist, wobei das Fenster und die Metallisierung so angeordnet oder gebildet sind, daß die Leiter und die Substrate vollständig von einer elektrisch leitenden Schicht umschlossen sind.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung bedeckt die Folie des Masseebenenlaminats das in das Substrat geschnittene Fenster und erstreckt sich über die Substratkanten hinaus. Dadurch hat die Folie guten Kontakt zur angeordneten Metallisierung, so daß Leiter und Substrat vollständig von einer elektrisch leitfähigen Schicht eingeschlossen sind.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist die Seite des Leiterlaminats, die gegenüber der Seite ist, die mit den Leitern versehen ist, mit einer Kupferfolie beschichtet, um die Adhäsion der auf dieser Oberfläche aufgebrachten Metallisierung zu verbessern.
In dem Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung wird ein Substrat, das Leiter aufweist, die auf einer seiner Seiten geätzt sind, in eine gewünschte Gestalt geschnitten, und in das Substrat zwischen die Leiter werden Fenster geschnitten. Ein zweites Substrat wird im wesentlichen in dieselbe Gestalt geschnitten wie das Substrat des Leiterlaminats, oder geringfügig größer, und ist auf einer seiner Seiten mit einer durchgehenden Kupferfolie beschichtet, um ein Masseebenenlaminat zu bilden. Die Kupferfolie kann entlang aller seiner Kanten über die Kante des zugrundeliegenden Substrats hinaus vorstehen, auch innerhalb der Fenster,. Dann werden die beiden Laminate adhäsiv miteinander gebondet, wobei die Leiter des Leiterlaminats an der Seite angebracht sind, die nicht mit der Kupferfolie des Masseebenenlaminats beschichtet ist. An der Seite der Vorrichtung, die der folienbeschichteten Oberfläche des Masseebenenlaminats gegenüberliegt, wird eine Metallisierung angebracht, die dadurch mechanisch und elektrisch mit der folienbeschichteten Oberfläche in solcher Weise verbunden ist, daß die Leiter und Substrate von einer elektrisch leitfähigen Schicht umschlossen sind.

Kurze Beschreibung der Figuren

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
Fig. 1 zeigt ein Leiterlaminat in einer Aufsicht;
Fig. 2 und 3 zeigen ein Oberlaminat, genannt Masseebenenlaminat, gesehen von seiner Unterseite bzw. seiner Oberseite;
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt der beiden zusammengesetzten Laminate;
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt der beiden zusammengesetzten Laminate mit einem alternativen Leiterlaminat;
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt zusammengesetzter Laminate nach Fig. 5 mit einer alternativen Kanten- und Unterseitenabschirmung;
Fig. 7 zeigt, wie die Leiter zur Übertragung eines Signals zwischen verschiedenen Teilen einer Schaltkreisplatine verwendet werden können;
Fig. 8 und 9 zeigen das Leiterlaminat bzw. das Oberlaminat für vier parallele Leiter;
Fig. 10 zeigt einen Querschnitt der beiden zusammengesetzten Laminate für den in den Figuren 8 und 9 gezeigten Fall.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In den Figuren sind die dargestellten Dicken der Substrate und der Folien stark übertrieben, um die Erfindung zu verdeutlichen.
Das dargestellte leitfähige Laminat, in Fig. 1 von oben gesehen, umfaßt ein erstes isolierendes oder dielektrisches Substrat 1, das auf einer Seite mit Kupferfolie beschichtet ist. In die Kupferfolie sind Leiter 2 geätzt, wobei diese Leiter 2 eine bandartige oder streifenartige Gestalt mit gleicher Breite über ihre gesamte Länge aufweisen und sich entlang und parallel zu einer Kante des ersten Substrats 1 erstrecken. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel gibt es zwei Leiter 2, die sich ebenfalls parallel zueinander erstrecken. Ein Fenster 3 oder Durchgangsloch ist in das Substrat 1 geschnitten, um die Gebiete 4 des Substrats 1, die die Leiter 2 halten, zu separieren, wobei dieses Fenster ebenfalls Kanten aufweist, die sich parallel zu den Leitern 2 und in einem Abstand von den Leitern 2 erstrecken, der somit im wesentlichen über die betrachteten Längen der Leiter 2 gleich ist, und ebenfalls im wesentlichen gleich der Entfernung der Leiter 2 zu ihrer benachbarten Kante des ersten Substrats 1 ist.
Das zweite Laminat b, das Masseebenenlaminat, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, umfaßt ein zweites isolierendes oder dielektrisches Substrat 5, das in dieselbe äußere Gestalt und Größe geschnitten ist wie das Leiterlaminat a, oder mit geringfügig größerer Abmessung als das Leiterlaminat. Auch ist ein Fenster 7 in dem zweiten Substrat 5 entsprechend dem Fenster 3 des ersten Substrats 1 gebildet. Das Fenster ist so positioniert, daß wenn das zweite Laminat b plaziert wird, korrekt zu dem ersten Laminat a zu passen, die Kanten des Fensters 7 in dem zweiten Substrat, insbesondere die Kanten, die sich parallel zu den Leitern 2 erstrecken, akkurat oberhalb der entsprechenden Kanten des Fensters 3 in dem ersten Substrat 1 positioniert sind, oder ein wenig über die darunterliegenden Kanten des ersten Substrats 1 hinausragen.
Die Breite der Überstände über die Kanten des ersten Substrats 1 hinaus wird gewählt, wenigstens dieselbe Größenordnung zu haben wie die Dicken der Laminate.
Das zweite Substrat 5 ist auf einer ersten Seite über diese gesamte Seite mit einer leitfähigen Schicht oder Kupferfolie 6 beschichtet, die auch das Fenster 7 bedeckt, das in das Substrat 5 geschnitten ist, und über alle Kanten des Substrats 5 hinausragt, auch von den Kanten des Fensters 7. Die Breite der hinausragenden Abschnitte kann auch hier wenigstens dieselbe Größenordnung wie die Dicken der Laminate haben.
Die Substrate sind geeignete Kunstharzbögen, und das Konturschneiden der zwei Laminate a, b kann mittels eines Laserstrahls oder eines Wasserstrahls durchgeführt werden.
Die beiden Laminate, das Leiterlaminat a und das Masseebenenlaminat b, sind miteinander adhäsiv gebondet, wobei die Leiter 2 des Leiterlaminates a an der Seite des Substrats 5 des Masseebenenlaminats b angebracht sind, die nicht mit einer leitfähigen Schicht beschichtet ist, so daß die Signalleiter 2 auf allen Seiten von dielektrischem Material umschlossen sind, siehe Fig. 4.
Eine Metallisierung 8, die beispielsweise durch thermisches Sprühen, etwa Flammensprühen eines Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt, etwa Zinn oder eine Legierung davon, erhalten wird, wird an der Seite der zusammengesetzten Vorrichtung angebracht, siehe Fig. 4, die gegenüber der Oberfläche liegt, die mit der leitfähigen Folie 6 des Masseebenenlaminats b beschichtet ist. Diese Metallisierung 8 ist elektrisch mit der leitfähigen Folie 6 verbunden, insbesondere an dem hervorstehenden Rand der Folie 6, so daß der Leiter 2 und die Substrate 1, 5 auf diese Weise vollständig von einer elektrisch leitenden Schicht umschlossen sind.
Es ist möglich, daß die zweite Seite des ersten Substrats 1 oder das Leiterlaminat a, das gegenüber der ersten, mit den Leitern 2 versehenen Seite liegt, mit einer Kupferfolie 9 beschichtet werden kann, auf welche dann die Metallisierung 8 aufgebracht wird, siehe Fig. 5. Diese Kupferfolie 9 kann auf das erste Substrat 1 laminiert werden, bevor seine Kontur geschnitten wird. Die Kupferfolie verbessert die Adhäsion der metallisierten Schicht 8 an die Unterseite der fertigen Vorrichtung und verleiht der Vorrichtung eine höhere Duktilität
Wenn solch eine Metallfolie 9 auf der Unterseite der Vorrichtung angeordnet ist, braucht die metallisierte Schicht 9 nicht unbedingt die gesamte Unterseite der Vorrichtung zu bedecken, siehe Fig. 6, sondern lediglich die nicht abgeschirmten Kanten der laminierten Vorrichtung.
In Fig. 7 ist eine nicht zusammengebaute Schaltungsplatine dargestellt, die, wie die oben beschriebene Vorrichtung, ein unteres Laminat und ein oberes Laminat hat, wobei zwei Gebiete 10, 11 vorhanden sind, die mehr oder weniger komplizierte Schaltungsstrukturen für die Montage von Bauelementen umfassen. Diese Gebiete 10 und 11 sind mittels eines engen Gebietes 12 verbunden, das die Vorrichtung, wie oben beschrieben, umfaßt.
Es kann sein, daß nicht alle Leiter 2 an einer Eante des ersten Substrats 1 angeordnet sind, und dieser Fall ist in Fig. 8-10 gezeigt. Hier sind Leiter 2' derselben Gestalt wie die Leiter 2 vorhanden, die auf beiden Seiten von Fenstern 3 umgeben sind, die in das erste Laminat 1 geschnitten sind. Entlang wenigstens einem Abschnitt der Längen der Leiter 2' erstrecken sich Kanten der Fenster 3 parallel zu den Leitern 2' in ähnlicher Weise und mit derselben Entfernung, wie oben für Fig. 1 beschrieben ist.
Für den Fachmann ist offensichtlich, daß die Erfindung auf viele verschiedene Weisen modifiziert werden kann, und der Umfang der Erfindung wird nur durch die beigefügten Ansprüche definiert. Beispielsweise kann die Kupferfolie 6 oben auf dem Masseebenenlaminat b lediglich Abzweigungen oder Abschnitte seines Randes aufweisen, die über das Substrat 5 des Masseebenenlaminats hinausragen. Dieses kann ebenfalls in Bezug auf die Kanten der Fenster 7 in dem zweiten Substrat 5 gelten, oder die Kupferfolie 6 kann dort einen kontinuierlichen hervorstehenden Randabschnitt bilden, der sich entlang einer oder mehrerer der Kanten der Fenster erstreckt, in der Richtung zur Mitte der Fenster 7 hin.

Claims

1. Vorrichtung mit bandförmigen oder streifenförmigen Leitern (2, 2'), die an zwei großen Oberflächen der Leiter von einem Dielektrikum (1, 5) und von Masseebenen (8, 9; 6) umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß

ein Leiterlaminat (a) mit

- einem ersten dielektrischen oder isolierendem Substrat (1),

- wobei die bandförmigen oder streifenförmigen Leiter (2, 2') auf einem seiner Oberflächen angeordnet und von einer leitfähigen Schicht geätzt sind, und

- einem Fenster (3), welches zwischen die Leiter (2, 2') geschnitten ist, und

ein Masseebenenlaminat (b) mit

- einem zweiten dielektrischen oder isolierenden Substrat (5), welches im wesentlichen ähnlich den. Substrat (1) des Leiterlaminats (a) oder mit geringfügig größerer Abmessung geschnitten ist, und

- einer leitfähigen Schicht, insbesondere einer Kupferfolie (6), die an einer ersten Seite des zweiten Substrats (5) angebracht ist,

aneinander befestigt sind, insbesondere mittels adhäsiven Bondens, wobei die Leiter (2, 2') des Leiterlaminats (a) an der Seite des zweiten Substrats (5) des Masseebenenlaminats (b) angebracht sind, welche nicht mit einer leitfähigen Schicht bedeckt ist, und daß eine Metallisierung (8) an der Seite der Vorrichtung angebracht ist, welche der leitfähig beschichteten Oberfläche des Masseebenenlaminats (b) gegenüberliegt, und an den Kanten der Laminate (a, b), auch denen in dem Fenster (3, 7), wobei die Metallisierung (8) elektrisch mit der leitfähigen Schicht (6) auf dem Masseebenenlaminat (b) verbunden ist, und das Fenster und die Metallisierung so angeordnet oder hergestellt sind, daß die Leiter (2, 2') und die Substrate (1, 5) vollständig von elektrisch leitenden Schichten umschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (6) des Masseebenenlaminats (b) das in das Substrat (5) geschnittene Fenster (7) bedeckt und sich über die Kanten dieses Substrats (5) hinaus erstreckt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (6) des Masseebenenlaminats (b) über die Kanten des zweiten Substrats (5) dieses Laminats und ebenfalls über die Kanten des Fensters (7) in diesem Laminat hervorragt, wenigstens teilweise entlang seiner äußeren und/oder inneren Kanten.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Substrat (5) entlang wenigstens einem Teil seiner Kanten, auch innerhalb des Fensters (7), über die Kanten des ersten Substrats (1) hinausragt, wobei die Breite des herausragenden Abschnittes dieselbe Größenordnung wie die Dicke der Substrate (1, 5) oder der Laminate (a, b) oder größer aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (6) des Masseebenenlaminats (b) das Fenster (7) in diesem Laminat bedeckt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Seite des Leiterlaminats (a), welche der mit den Leitern (2, 2') versehenen, ersten Seite gegenüberliegt, mit einer leitfähigen Schicht (9) bedeckt ist, insbesondere einer Kupferfolie, auf welcher die Metallisierung (8) aufgebracht ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die andere leitfähige Schicht (8, 9) auf einer zweiten Seite des Leiterlaminats (a), welche gegenüber der mit den Leitern (2, 2') versehenen, ersten Seite liegt, eine leitfähige Schicht (9), insbesondere eine Kupferfolie, umfaßt, sowie eine Metallbeschichtung oder Metallisierung (8), welche wenigstens alle Kanten der Laminate (a, b) und ebenfalls einen Kantenabschnitt der leitfähigen Schicht (9) bedeckt, die auf der zweiten Seite des ersten Substrats (1) angeordnet sind.

8. Vorrichtuhg nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate (1, 5) aus Kunstharzlagen gebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite einer betrachteten Länge von einem der Leiter (2, 2') eine Kante des ersten Substrats oder des Fensters (3) ist, wobei sich die Kante im wesentlichen parallel zu dem Leiter (2, 2') erstreckt.

10. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung mit bandförmigen oder streifenförmigen Leitern (2, 2'), wobei die Leiter von einem Dielektrikum (1, 5) umschlossen sind, und an ihren großen Oberflächen von Masseebenen (8, 9; 6) umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß

einem Leiterlaminat (a) mit einem ersten dielektrtschen Substrat (1) mit Leitern (2, 2') auf einem seiner Seiten eine gewünschte Gestalt gegeben wird,

Fenster (3) in dem ersten Substrat (1) zwischen den Leitern (2, 2') hergestellt werden,

einem zweiten dielektrischen Substrat (5) im wesentlichen dieselbe Gestalt wie das erste Substrat (1) gegeben wird,

Fenster (7) in dem zweiten Substrat (5) hergestellt werden, welche im wesentlichen in Gestalt und Anordnung den Fenstern (3) in dem ersten Substrat (1) entsprechen, das zweite Substrat (5) mit einer leitfähigen Schicht (6) auf einer seiner Seiten beschichtet wird, um ein Masseebenenlaminat (b) zu bilden,

dann die beiden Laminate (a, b) innig miteinander verbunden werden, insbesondere mittels adhäsiven Bondens, wobei die Leiter (2, 2') des Leiterlaminats (a) an der Seite des Masseebenenlaminats (b) angebracht sind, welche mit der leitfähigen Schicht nicht beschichtet ist, und

eine leitfähige Schicht (8, 9) an der anderen Seite der Vorrichtung angebracht wird, welche der leitfähig beschichteten Oberfläche des Masseebenenlaminats (b) gegenüberliegt, und an den Kanten der Laminate (a, b), ebenfalls an den Kanten davon innerhalb der Fenster (3, 7), um elektrisch mit der leitfähigen Schicht (6) auf dem Masseebenenlaminat (b) verbunden zu sein, in solcher Weise, daß die Leiter (2, 2') und Substrate (1, 5) von einer elektrisch leitenden Schicht umschlossen sind.

11. Verfähren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestaltgebung der Substrate (1, 5) und die Erzeugung der Fenster (3, 7) mittels eines Laserstrahls bewirkt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestaltgebung der Substrate (1, 5) und die Erzeugung der Fenster (3, 7) mittels eines Wasserstrahls bewirkt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (8, 9), die an der anderen Seite der Vorrichtung angebracht ist, wenigstens teilweise durch thermisches Sprühen eines niedrig schmelzenden Metalls, insbesondere Zinn oder eine Legierung davon, aufgebracht wird.