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DE1490524A1 - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen den Leiterplatten von paketierten gedruckten Schaltungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen den Leiterplatten von paketierten gedruckten Schaltungen

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Publication number
DE1490524A1
DE1490524A1 DE19641490524 DE1490524A DE1490524A1 DE 1490524 A1 DE1490524 A1 DE 1490524A1 DE 19641490524 DE19641490524 DE 19641490524 DE 1490524 A DE1490524 A DE 1490524A DE 1490524 A1 DE1490524 A1 DE 1490524A1
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Germany
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conductors
electrical
breakthroughs
breakthrough
insulating layers
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Application number
DE19641490524
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Inventor
Reid Gilbert Raymond
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Sperry Corp
Original Assignee
Sperry Rand Corp
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Publication date
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Description

Verfahren zur Herstellung won elektrischen Verbindungen
zwischen den Leiterplatten von paketierten gedruckten Schaltungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Anzahl von getrennt hergestellten, elektrischen Flachleitern, die schichtfoermig angeordnet sind, wobei die Leiter an bestimmten Stellen uebereinander liegen und jeweils durch eine Zwischenschicht aus Isoliermaterial gegeneinander isoliert sind. Diese Flachleiter koennen jeweils einen der Leiter einer einzelnen qedruckten Schaltung bilden, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist. Das erfindungsgemaesse Verfahren eignet sich daher insbesondere - obwohl nicht ausschliesslich - fuer die Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen den Leitern einer Anzahl von getrennt hergestellten und zu einem Schaltungspaket zusammengefassten gedruckten Schaltungen, die so paketiert sind, dass sich zwischen zwei benachbarten gedruckten Schaltungen jeweils eine Isolierschicht befindet, wobei die miteinander zu verbindenden Leiter der gedruckten Schaltungen an bestimmten Stellen uebereinander liegen. Ein solches Schaltungspaket wird nachstehend mitunter mit "paketierte Schaltungsanordnung" bezeichnet. Uie noch nachstehend ersichtlich wird, wird oder werden in bestimmten Faellen vor Herstellung der einzelnen yedruckten Schaltung eine elektrische Verbindung bzw. elektrische Verbindungen hergestellt. Die Erfindung wird nachstehend in Form eines Ausfuehrunqs-Lju i iiji i η 1 -. ;tn Hund van -.j ** rt r w: k ♦ . ''· -je hai tun.'jnn bi>sc*ir ι übt1 η .
BAD ORIGINAL
Bisher wurden die einzelnen gedruckten Schaltungen elektrisch miteinander verbunden, indem man beispielsweise entsprechende Stellen der Schaltungen durch Anloeten von Schaltdraht miteinander verband. Der Schalt· draht ujurde dabei entweder direkt an die Leiter der gedruckten Schaltungen oder an Buchsen anyeloetet, in die sich die Leiterplatten stecken lassen. Im Cegensatz zum erfindungsgemaessen Verfahren ist diese Art der Herstellung von Verbindungen zeitraubend und verhaeltnismaessig kostspielig. Beim erfindungsgemaessen Verfahren lassen sich ausserdem die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen gedruckten Schaltungen innerhalb des von den Schaltungen selbst eingenommenen Raumes anbringen, uiaohrend sie bei den bisher bekanntgewordenen Verfahren ausserhalb dieses Raumes liegen. Das erfindungsgemaesse Verfahren hat ueberdies den Vorteil, dqss es in der ITlassenproduktion angewandt werden kann.
Das erfinaun.jSgemaesse Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Anzahl von getrennten elektrischen Γlachleitern, die so schichtfoermig angeordnet sind, dass sich uebereinanderliegende durch Isoliermaterial getrennte Abschnitte von getrennten elektrischen Leitern ergeben, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchbruch unter Anwendung eines chemischen Aetzverfahrens hergestellt wird, der sich durch die uebereinanderliegenden Abschnitte der Leiter und Isolierzwischenschichten erstreckt, und das3 in dem Durchbruch die Leiter in den uebereinanderlieyenden Abschnitten elektrisch miteinander verbunden werden.
Wird ein elektrischer Leiter zwischen anderen Leitern angeordnet und soll er mit einem oder mehreren auf seiner einen Seite angeordneten Leitern elektrisch verbunden werden, so bezieht sich "erstreckt sich durch" auch auf den Tall, in welchem der Durchbruch sich entweder teilweise oder ganz durch die Dicke des dazwischenliegenden Leiters erstreckt, je nachdem, was fuer die Durchfuehruny des erfindungsgemaessen Verfahrens praktischer oder rweckmaessiger ist.
In den Faellen, in denon auch die Aussenschichten der
;u»k ■■? ; ur tun Sch:!»· r <; -inor dnuag jeweils L'int· (._,· ir.ktf?
r > Λ 7 / 0 5 B 8
BAD ORIGINAL
Schaltung aufnehmen sollen, benutzt man vorzugsweise jeweils eine Platte, die zu Beginn, d, h. vor Durchfuehrung des erfindungsgemaessen Verfahrens, aus einem elektrischen Flachleiter besteht, der im wesentlichen die gleiche Flaechenausdehnung wie die paketierte Anordnung aufweist. Itlit dem erf indungsgemaessen Verfahren u/erden dann zwischen diesem Aussenleiter und einem oder mehreren anderen getrennten Leitern die gewuenschten elektrischen Verbindungen hergestellt, und zwar bevor der Aussenleiter selbst ein Leitungsmuster erhaelt.
Stehen fuer- Leiter und Isolierplatten Uerkstoffe zur Verfuegung, die es ermoeglichen, Leiter und Isolierplatten zwecks Herstellung uines Durchbruches nach derselben chemischen Aetztechnik zu aetzen, so laesst sich der Durchbruch in einem Arbeitsgang herstellen. Andernfalls muessen - wie im bevorzugten Ausfuehrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung - verschiedene Aetztechniken angewandt werden, um den Durchbruch sowohl im Leiter als auch in der Isolierplatte herzustellen.
Das erfindungsyemaesse Verfahren wird nachstehend in Form eines bevorzugten Ausfutihrungsbeispiels an Hand der Zeichnung beschrieben, die einen senkrechten Schnitt durch eine Mehrzahl von einzelnen gedruckten Schaltungen zeigt. Diese Schaltungen sind entsprechend der vorliegenden Erfindgng elektrisch miteinander verbunden, wobei zwischen benachbarten Schaltungen jeweils eine Isolierschicht vorgesehen ist.
UJie die Zeichnung zeigt, ist mit 90 eine fertige paketierte gedruckte Schaltungsanordnung bezeichnet. Diese Anordnung besteht aus den Leiterplatten 81, Θ5, 53, b7, 87 und yi. Die dicke,von links schraeg nach rechts oben verlaufende Schraffierung bezeichnet dabei das Isoliermaterial und die duenne, von rechts nach schraeg oben verlaufende Schraffierung bezeichnet das Metall, aus . welchem ein elektrischer Leiter der gedruckten Schaltung besteht. Zwischen zwei benachbarten Leiterplatten 81 und 85, 85 und 53, 53 und 57, b7 und 87 sowie 87 und 91 befindet sich jeweils eine Isolierplatte 83, 101, 56, 102 bzw. 89. Die Durchbrueche 71, 62 und 103 er-
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strecken sich durch diejenigen uebereinanderliegenden Leiterabschnitte der gedruckten Leiterplatten, die miteinander elektrisch verbunden sind. So erstreckt sich beispielsweise der Ourchbruch 71 durch Leiter der gedruckten Schaltungen 81 , 85 und 57 und u/eiter nach unten durch die Platten 102, 87, 89 und 91, wo er an seinem unteren Ende eine Art "Klemme" fuer einen Aussenanschluss an die paketierte Schaltungsanordnung bildet. Die Bildung einer solchen "Klemme" und ihre elektrische Verbindung mit einem elektrischen Leiter oder Leitern innerhalb der paketierten Anordnung u/ird mit "elektrische Verbindung" zwischen "elektrischen Leitern" bezeichnet.
Die elektrischen Verbindungen innerhalb der in der Zeichnung dargestellten paketierten Anordnung u/erden wie folgt hergestellt. Zunaechst u/erden die Schichtv/erbaende 10Q, 60 und 110 hergestellt, die aus jeweils einer gedruckten Schaltung in den Ebenen 85, 57, 87 und 91, einer aufgeklebten metallschicht 81 bzw. 53 und den dazwischenliegenden Isolierschichten 83, 56 bzw. 89 bestehen. Der Durchbruch 62 im Schichtverband 60 wird hergestellt, indem auf die offene Seite der Metallschicht 53 eine geeignete Substanz aufgetragen u/ird, um die Flaeche mit Ausnahme der Stellen, an denen ein Durchbruch, wie beispielsweise der Durchbruch 62, hergestellt werden soll, gegenueber Aetzfluessigkeiten widerstandefest zu machen. Das gewuenschte Durchbruchmuster laesst sich mit den ueblichen Verfahren, wie beispielsweise Photo- aetzen oder Schablonenaetzen, herstellen. Nach Festlegung des Durchbruchmusters wird der Durchbruch 62 in der Leitschicht 53 hergestellt, indem man diese Schicht mit einer geeigneten chemischen Aetzfluessigkeit behandelt. Besteht die Schicht aus Kupfer, so kann ale Aetzfluessigkeit beispielsweise Eisenchlorid, Kupferchlorid oder Chlorutasserstoffsaeure verwendet werden. Nach Bildung des Durchbrucha 62 in der Leitschicht 53 wird die Aetzfluessigkeit abgewaschen und der Durchbruch 62 in der Isolierschicht unter Verwendung einer anderen geeigneten chemischen Aetzfluessigkeit hergestellt. Besteht die Isolierschicht 56 aus Polyaethylenterephthalat, so eignet sich als Aetzfluessigkeit beispielsweise
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konzentrierte Schvuefelsaeure, die Kupfer nicht wegaetzt. Nach Bildung des Ourchbruche 62 in der Isolierschicht
56 uiird die Aetzfluessigkeit mieder abgewaschen. Zu beachten ist, dass der Durchbruch 62 infolge der Aetzvuirkung in der Isolierschicht 56 einen groesseren Durchmesser aufweist als in den Leitschichten 53 und 57« Dies ist ein besonderer V/orteil des erfindungsgemaessen Verfahrens, wie noch weiter unten ersichtlich wird. Anschliessend wird der Durchbruch 62 in der Leiterplatte
57 nach dem gleichen Verfahren wie bei der Leitschicht 53 eingeaetzt.
Zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den Leitern der Platten 53 und 57 erhaelt der Durchbruch einen Ueberzug, der auf nassem UJeg (ohne elektrischen Strom) aufgebracht wird. Der Begriff, Ueberzuege "ohne elektrischen Strom" herzustellen, bezieht sich auf das bekannte Prinzip, eine Flasche auf katalytischem UJeg mit einem Ifletallfilm zu ueberziehen. Dabei wird eine Loesung, welche die gewuenschten Ifletallionen enthaelt, mit einer Substanz v/ersetzt, welche die Ionen zu freiem Metall reduziert, sobald die sogenannte "stromlose" Badfluessigkeit mit der Flaeche in Beruehrung kommt. Der ffletallfilm ist in der Figur mit 62a bezeichnet. Dieser Film hat normalerweise eine Dicke von etwa
0,0025 mm (etwa 0,0001 Zoll) und kann ggf. - beispielsweise auf galvanischem UJeg - bis auf eine Dicke von etwa 0,025 mm (etwa 0,001 Zoll) verstaerkt werden.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, hat der durch das Aetzen der Isolierschicht bedingte unterschiedliche Durchmesser des Durchbruchs den Vorteil, dass der Itletallfilm besser haftet als wenn der Durchbruch ueberall den gleichen Durchmesser haette.
In der Leitschicht 53 wird sodann nach einem der bekannten Verfahren der Leitungszug hergestellt, wobei zwecks Herstellung der Schaltung Isoliermaterial an. den Stellen aufgebracht wird, an denen das metall
entfernt worden ist.
Die Schichtverbaende 100, 60 und 110 werden sodann
unter Zwischenfuegen der. Isolierplatten 101 und 102,
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die vorzugsweise aus Epoxyharz bestehen, das sich ebenfalle mit Schwefelsaeure aetzen laesst, miteinander verklebt.
Die Ourchbrueche 71 und 103 werden sehnlich wie der Durchbruch 62 hergestellt, indem die abwechselnden Leit- und Isolierschichten chemisch vueggeaetzt werden, Anschliessend werden auch diese beiden Durchbrueche wie der Durchbruch 62 mit einem flletallfilm 62a ueberzogen, um die geuiuenschte elektrische Verbindung zu erhalten. In der Leitschicht Θ1 tuird sodann nach einem der bekannten Verfahren der Leitungszug hergestellt und Isoliermaterial an den Stellen aufgebracht, an denen das Rletall entfernt worden ist«
Vorstehend wurde ein bevorzugtes Ausfuehrungsbeispiel des erfindungsgemaeesen Verfahrens beschrieben. Das Verfahren kann jedoch im Rahmen der Erfindung auch abgeaendert werden, indem man zwecks Herstellung der geuiuenschten elektrischen Verbindungen die Durchbrueche 71, 62 und 103 nicht mit einem Rietallfilm auskleidet, sondern mit einer Loetlegierung fuellt. Zu diesem Zweck kann man in die Durchbrueche eine Loetkugel geben und die paketierte Schaltungsanordnung in einen Ofen stellen, um das Lot zu schmelzen. Die gewuenschten elektrischen Verbindungen koennen aber auch hergestellt werden, indem man T-Steckkontakte in die einzelnen Durchbrueche einschwsisst. Ausserdem kann es sich in einigen Faellen als zweckmaessig erweisen, die Leitungszuege in den Leitschichten 53 und 81 vor der Herstellung der Durchbrueche und elektrischen Verbindungen herzustellen. Ggf. koennen die Leitungszuege in beiden Leitschichten 52 und 57 nach Fertigstellung des Durchbruchs 62 hergestellt werden.
Nach dem erfindungsgemaessen Verfahren lassen sich Uurchbrueche mit einem Durchmesser zwischen etwa 0,00155 mm und 0,050 mm (0,062 und 2 mils) sowie Durchbrueche mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,125 mm (5 mile) und einem Rlittenabstand von beispielsweise 0,250 mm (10 mils) herstellen. Es gibt wohl kein mechanisches Verfahren, mit dem sich Durchbrueche
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mit einem so kleinen Durchmesser und Rlittenabstand herstellen lassen. Aber selbst uienn man Durchbrueche mit groesserem Durchmesser und Itlittenabstand mechanisch, wie beispielsweise durch Bohren, herstellen wuerde, ujuerde sich dabei uneriuuenschter Grat bilden. Darueber hinaus sind die dafuer benoetigten Bohrwerkzeuge teuer und leicht zerbrechlich.
Paketierte Schaltungen, die in der bekannten lYlikrominiaturbauweise hergestellt sind und deren Leiter durch die nach dem erfindungegemaessen Verfahren hergestellten Durchbrueche miteinander verbunden sind, lassen sich mittels hervorstehenden Verbindungsstiften leicht zusammenstecken, indem man sie mit ihren Verbindungsstiften direkt in die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Durchbrueche eines Schaltungspakets steckt. Auf diese Weise koennen mehrere solcher in fflikrominiaturbauuieise hergestellten Schaltungsbioecke durch die Leiter der vorliegenden paketierten Schaltung miteinander verbunden werden. Ggf. koennen an den Durchbruechen auch Anschluesse aus biegsamem Verbindungsdraht vorgesehen werden, indem man d«n biegsamen Verbindungsdraht mit einem Stift verbindet, der in den Durchbruch gesteckt wird.
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Claims (12)

-8- U90524 Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Anzahl von getrennt hergestellten elektrischen Flachleitern, die so schichtfoermig angeordnet sind, dass sich uebereinanderliegende, durch Isoliermaterial getrennte Abschnitte von getrennten elektrischen Leitern ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ourchbruch unter Anwendung eines chemischen Aetzverfahrens hergestellt wird, der sich durch die uebereinanderliegenden Abschnitte der Leiter und Isolierzu/ischenschichten erstreckt, und dass in dem Durchbruch die Leiter in den uebereinanderliegenden Abschnitten elektrisch miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jede Aussenschicht der paketierten Anordnung als elektrischer Flachleiter ausgebildet ist, der im wesentlichen die gleiche Flaechenausdehnung wie die paketierte Anordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren dazu benutzt wird, eine elektrische Verbindung zwischen einer Aussenschicht und einem oder mehreren anderen getrennten elektrischen Leitern herzustellen, bevor die Aussenschicht selbst ein Leitungsmuster erhaelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Durchbrueche unter Anwendung zweier verschiedener chemischer Aetzverfahren durch Wegaetzen der jeweiligen elektrischen Leiter und Isolierschichten im Bereich der zu bildenden Durchbrueche hergestellt werden, wobei die Leiter stets nach dem einen gleichen Verfahren und die Isolierschichten stets nach dem anderen gleichen Verfahren geaetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Durchbrueche unter Anwendung ein- und derselben chemischen Aetztechnik durch Wegaetzen der jeweiligen elektrischen.Leiter und Isolierschichten im Bereich der zu bildenden Durchbrueche hergestellt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Leiter aus Kupfer bestehen und mit Eisenchlorid- oder Kupferchloridloesung oder
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mit Chlorwasserstoffsaeure geaetzt warden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet» dass alle Isolierschichten aus PoIyaethylenterephthalat bestehen und mit konzentrierter Schwefelsaeure geaetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach fertigstellung der Durchbrueche die Uaende saemtlicher Durchbrueche zwecks Herstellung der elektrischen Verbindungen mit einem Betallfilm ueberzogen «erden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ietallfil« auf "stromlose»" Weg aufgebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des so gebildeten letallfilms durch Aufbringen von Metall auf galvanische« Meg verstaerkt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Fertigstellung der Durchbrueche in allen Durchbruechen zwecks Herstellung der elektrischen Verbindungen Laetlegierung zu« Schmelzen gebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Fertigstellung der Durchbrueche in allen Durchbruechen zwecks Herstellung der elektrischen Verbindungen jeweils ein elektrischer Leiter durch Schu/eissen «it den voa jeweiligen Durchbruch durchsetzten elektrischen Leitern verbunden wird.
12. Paketierte Schaltungsanordnung bestehend aus einer Anzahl von getrennt hergestellten elektrischen Flachleitern, die so schichtfoeraig angeordnet sind, dass sich uebereinanderliegende, durch Isoliermaterial getrennte Abschnitte von getrennten elektrischen Leitern ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter nach de« Verfahren gemaess Anspruch 1 bis 11 elektrisch miteinender verbunden sind.
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L e e r s e 11
DE19641490524 1961-05-26 1964-03-02 Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen den Leiterplatten von paketierten gedruckten Schaltungen Pending DE1490524A1 (de)

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