DE102005017002A1 - Printed circuit board production method, involves applying base plate on form, aligning base plate to form, where base plate is arranged before and after alignment of form with conductor structure - Google Patents

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Abstract

The method involves preparing flabby, not yet strengthened base plate (12) from fiber containing epoxy resin. The base plate is applied on a form (11), and is aligned to the form. The base plate is arranged before and after the alignment of the form with a conductor structure. The base plate is strengthened by heating. A separation layer (13) is arranged between the form and the flabby base plate. An independent claim is also included for a printed circuit board.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer räumlichen, wenigstens in einem Teilbereich gekrümmten Leiterplatte sowie eine nach diesem Verfahren hergestellte Leiterplatte, die eine Grundplatte aus Verstärkungsfasern enthaltendem Epoxydharz aufweist, die mit einer Leiterbahnstruktur versehen ist.The The invention relates to a method for producing a spatial, at least in a partial area curved circuit board and a Printed circuit board produced by this method, which is a base plate made of reinforcing fibers containing epoxy resin, which provided with a conductor track structure is.

Bekannte Leiterplatten sind als ebene Platten ausgebildet. Sollen räumliche Leiterbahnstrukturen realisiert werden, die auch gekrümmte Bereiche enthalten, so werden diese nach dem z.B. aus der EP 0929428 B1 bekannten MID-Verfahren hergestellt. Hierbei wird zunächst ein Spritzgussteil hergestellt, auf dem dann Leiterbahnen nach dem MID-Verfahren aufgebracht werden. Hierzu sind Spritzgießwerkzeuge erforderlich, die die Herstellung derartiger MID-Bauteile sehr teuer machen.Known circuit boards are formed as flat plates. If spatial conductor track structures are to be realized, which also contain curved areas, then these are determined, for example, from FIG EP 0929428 B1 produced MID method known. In this case, an injection molded part is first produced, on which then printed conductors are applied by the MID method. For this injection molding tools are required, which make the production of such MID components very expensive.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer räumlichen, wenigstens in ei nem Teilbereich gekrümmten Leiterplatte aufzuzeigen, durch das entsprechende Leiterplatten in einfacher und kostengünstiger Weise realisiert werden können.A The object of the present invention is a method for the production of a spatial, show at least in a subarea curved circuit board, through the corresponding circuit boards in a simpler and more cost-effective Way can be realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.These The object is achieved by a Method with the features of claim 1 or by a printed circuit board solved with the features of claim 10.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass dünne Leiterplatten mit praktisch beliebiger räumlicher Gestalt in einfacher und kostengünstiger Weise geschaffen werden können, ohne dass ein Spritzgießwerkzeug erforderlich wäre. Durch die Aushärtung der zunächst biegeschlaffen Grundplatte kann die in diesem Zustand geformte Grundplatte in ihrer Gestalt fixiert werden und bildet eine stabile Raumform. Die Leiterbahnstruktur kann dabei vor oder nach der Formanpassung an eine Form aufgebracht werden und haftet dabei an der im nicht ausgehärteten Zustand noch klebrigen Grundplatte.Of the Advantage of the solution according to the invention exists especially in that thin Circuit boards with virtually any spatial shape in a simple and cheaper Way can be created without an injection mold would be required. By curing the first pliable base plate can be shaped in this state base plate be fixed in their shape and forms a stable spatial form. The conductor track structure can be before or after the shape adaptation be applied to a mold and it does not adhere to the im cured Condition still sticky base plate.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.By in the subclaims listed activities are advantageous developments and improvements of the claim 1 specified method possible.

Zweckmäßigerweise wird zwischen der Form und der biegeschlaffen Grundplatte eine Trennschicht angeordnet, die vorzugswei se als Teflonschicht oder Trennmittelfolie ausgebildet sein kann. Dies erleichtert das Ablösen der Grundplatte von der Form nach der Aushärtung.Conveniently, becomes a separating layer between the mold and the pliable base plate arranged, the vorzugswei se as Teflon or release film can be trained. This facilitates the detachment of the base plate from the mold after curing.

Um die gewünschte Raumform der Leiterplatte reproduzierbar zu erhalten, wird die auf die Form aufgelegte Grundplatte mittels einer Gegenform verpresst, bevor sie erwärmt wird. Dies sichert nicht nur die formgenaue Anpassung an die Form, sondern gewährleistet auch, dass die Gestalt beim Erwärmen beziehungsweise Aushärten erhalten bleibt.Around the desired Room shape of the circuit board reproducible to get the on pressed the mold base plate by means of a counter-mold, before it warms up becomes. This not only ensures the exact fit to the shape, but also guaranteed also, that the shape when heated or curing preserved.

Die Leiterbahnstruktur wird zweckmäßigerweise durch Laserschneiden, Ausätzen oder Ausstanzen aus einer Metallfolie, insbesondere Kupferfolie, hergestellt.The Track structure is expediently by laser cutting, etching or punching out of a metal foil, in particular copper foil, produced.

Zum Aufbringen der so hergestellten Leiterbahnstruktur wird wird diese in einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens auf einer Trägerfolie oder folienartigen Trägerplatte angeordnet und damit auf die noch nicht ausgehärtete Grundplatte aufgebracht. Danach wird die Trägerfolie oder Trägerplatte abgezogen.To the Applying the conductor track structure thus produced will become this in a first embodiment of the method on a carrier film or foil-like carrier plate arranged and thus applied to the not yet cured base plate. After that becomes the carrier film or support plate deducted.

In einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Leiterbahnstruktur auf eine weitere biegeschlaffe, noch nicht ausgehärtete Platte oder auf eine ausgehärtete, aber verformbar dünne Platte aufgebracht und damit auf die noch nicht ausgehärtete Grundplatte aufgebracht. Die beiden noch nicht ausgehärteten Platten verbinden sich dadurch in vorteilhafter Weise besonders innig.In A second embodiment of the method is the conductor track structure on another pliable, not yet cured plate or on a hardened, but deformable thin Applied plate and thus on the not yet hardened base plate applied. The two not yet cured plates connect characterized in an advantageous manner particularly intimately.

In einer dritten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Leiterbahnstruktur mittels einer wenigstens einen Saugarm oder -greifer aufweisenden Handhabungsvorrichtung auf die noch nicht ausgehärtete Grundplatte aufgebracht. Bei dieser Verfahrensversion kann die Leiterbahnstruktur direkt aufgebracht werden und muss nicht vorher noch mit einem Hilfsmedium versehen werden.In A third embodiment of the method becomes the conductor track structure by means of a handling device having at least one suction arm or gripper on the not yet cured Base plate applied. In this process version, the conductor track structure be applied directly and does not have to be done before with an auxiliary medium be provided.

Zweckmäßigerweise wird die Leiterbahnstruktur vor dem Aufbringen mit einer auf der Haftseite rauen oder aufgerauten Oberfläche versehen, um eine gute Haftung zu gewährleisten.Conveniently, is the conductor track structure before application with a on the adhesive side rough or roughened surface provided to ensure good adhesion.

Ausführungsbeispiele zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:embodiments In order to explain the method according to the invention are shown in the drawing and in the following description explained in more detail. It demonstrate:

1 eine mit einer Leiterbahnstruktur versehene, auf eine Form aufgelegte Grundplatte vor dem Verpressen mittels einer Gegenform, 1 a provided with a conductor track structure, placed on a mold base plate before pressing by means of a counter-mold,

2 eine an einer weiteren biegeschlaffen, noch nicht ausgehärteten Platte angeordnete Leiterbahnstruktur vor dem Aufbringen auf die Grundplatte und 2 one at another limp, not yet cured plate arranged conductor track structure before application to the base plate and

3 das Aufbringen einer Leiterbahnstruktur auf die Grundplatte mittels eines Sauggreifers. 3 the application of a conductor track structure to the base plate by means of a suction gripper.

Zur Herstellung einer räumlichen, wenigstens in einem Teilbereich gekrümmten Leiterplatte 10 wird eine entsprechend gestaltete Form 11 verwendet, auf die eine biegeschlaffe, noch nicht ausgehärtete Grundplatte 12 aus Epoxydharz aufgelegt wird. Solche Platten sind z.B. als sogenannte Prepregs aus der DE 19920576 C1 bekannt. Die Grundplatte ist mit Verstärkungsfasern versehen, beispielsweise Glasfasern oder Kohlefasern, die beispielsweise auch miteinander verwoben sein können. Vor dem Aufbringen auf die Form 1 wird die Grundplatte 12 mit einer Trennmittelfolie 13 versehen, um nach der Fertigstellung ein leichtes Ablösen von der Form 11 zu gewährleisten. An der nicht mit der Trennmittelfolie 13 versehenen zweiten Fläche der Grundplatte 12 ist eine Leiterbahnstruktur 14 aufgebracht. Das Aufbringen der Leiterbahnstruktur 14 auf die Grundplatte 12 wird später noch näher erläutert.For producing a spatial, at least in a partial area curved circuit board 10 becomes an appropriately designed form 11 used, on which a pliable, not yet hardened base plate 12 made of epoxy resin is applied. Such plates are for example as so-called prepregs from the DE 19920576 C1 known. The base plate is provided with reinforcing fibers, for example glass fibers or carbon fibers, which may be woven together, for example. Before applying to the mold 1 becomes the base plate 12 with a release film 13 provided after completion a slight detachment from the mold 11 to ensure. At the not with the release film 13 provided second surface of the base plate 12 is a track structure 14 applied. The application of the conductor track structure 14 on the base plate 12 will be explained later in more detail.

Die so vorgefertigte, aus Trennmittelfolie 13, Grundplatte 12 und Leiterbahnstruktur 14 bestehende Leiterplatte 14, die beispielsweise auf einer ebenen Fläche so zusammengefügt wird, wird dann auf die Form 11 aufgelegt und mechanisch angeformt. Die biegeschlaffe, noch nicht ausgehärtete Grundplatte aus faserverstärktem Epoxydharz wird üblicherweise als Prepreg bezeichnet. Zum Aufbringen auf die Form 11 muss dieses Material eventuell eingeschnitten werden, damit es sich an die Oberflächengestalt anpassen kann. Bei der späteren Verarbeitung verfließt das Material, wobei dann auch Überlappungen auf diese Weise ausgeglichen werden können.The prefabricated, made of release film 13 , Base plate 12 and trace structure 14 existing circuit board 14 which, for example, is joined together on a flat surface, is then applied to the mold 11 applied and mechanically formed. The pliable, not yet cured base plate made of fiber-reinforced epoxy resin is commonly referred to as prepreg. For application to the mold 11 this material may need to be cut in order to adapt to the surface shape. In the later processing, the material flows, in which case overlaps can be compensated in this way.

Nun wird die so auf die Form 11 aufgebrachte vorgefertigte Leiterplatte 10 mittels einer entsprechend geformten Gegenform 15 verpresst. Die Gegenform kann in Abwandlung der Darstellung auch mehrteilig ausgebildet sein. Im verpressten beziehungsweise vorgespannten Zustand erfolgt dann ein Erhitzen in einem Ofen, wobei sich durch Aushärten des Materials ein fester Verbund bildet und aus Epoxydharz ein faserverstärkter duroplastischer Kunststoff wird. Die Leiterbahnstruktur hat dabei auf der der Grundplatte 12 zugewandten Seite eine raue oder aufgeraute Oberfläche, damit beim Aushärten eine Verzahnung und damit ein fester Sitz der Leiterbahnstruktur 14 auf der Grundplatte 12 erzielt wird.Now that's going on the form 11 applied prefabricated circuit board 10 by means of a correspondingly shaped counterform 15 pressed. The counter-form may also be designed in several parts in a modification of the representation. In the compressed or prestressed state, heating then takes place in an oven, forming a firm bond by hardening the material and making epoxy resin a fiber-reinforced thermosetting plastic. The conductor track structure has on the base plate 12 facing a rough or roughened surface, so that when hardening a toothing and thus a tight fit of the conductor track structure 14 on the base plate 12 is achieved.

Nach dem Ablösen von der wieder geöffneten Form 11 und Gegenform 15 kann nun die Bestückung mit elektronischen Bauteilen erfolgen, zum Beispiel mit SMD-Bauteilen. Die Befestigung erfolgt dabei in an sich bekannter Weise entweder durch Leitkleber oder durch Löten. Es ist prinzipiell auch möglich, die elektronischen Bauteile vor dem Verpressen und Aushärten auf die Leiterbahnstruktur 14 aufzubringen, eventuell sogar schon vor dem Aufbringen der Leiterbahnstruktur 14 auf die Grundplatte 12.After peeling off the reopened form 11 and counterform 15 Now the assembly can be done with electronic components, for example with SMD components. The attachment takes place in a conventional manner either by conductive adhesive or by soldering. In principle, it is also possible for the electronic components to be pressed and hardened onto the printed conductor structure 14 apply, possibly even before the application of the conductor track structure 14 on the base plate 12 ,

Alternativ zu einer Trennmittelfolie 13 kann auch die Form 11 mit einer dehäsiven Schicht versehen sein, beispielsweise einer Teflonschicht, um das Entformen zu erleichtern.Alternatively to a release film 13 can also change the shape 11 be provided with a dehäsiven layer, such as a Teflon layer to facilitate demolding.

Die Leiterbahnstruktur 14 wird aus einer Metallfolie, beispielsweise einer Kupferfolie, ausgestanzt, ausgestanzt (fotochemische Behandlung) oder mittels Laser geschnitten. Je nach Gestalt der Leiterbahnen können diese dabei danach noch durch Haltestege zusammengehalten werden, die später entfernt werden, beispielsweise wiederum durch Laserschneiden. In einer ersten Alternative des Verfahrens wird die so hergestellte Leiterbahnstruktur 14 auf eine Trägerfolie, beispielsweise eine Polyimidfolie oder eine folienartige Trägerplatte, eine sogenannte Flexleiterplatte, aufgebracht und auf diese Weise mit der aufgerauten Seite auf die Grundplatte 12 im noch ebenen Zustand oder im bereits auf die Form 11 aufgelegten Zustand aufgebracht. Die Trägerfolie oder folienartige Träger platte wird dann abgezogen, was dadurch ermöglicht wird, da die Leiterbahnstruktur 14 insbesondere infolge der aufgerauten Seite an der im nicht ausgehärteten Zustand noch klebrigen Grundplatte 12 haftet.The track structure 14 is punched out of a metal foil, for example a copper foil, punched out (photochemical treatment) or cut by laser. Depending on the shape of the tracks, they can then be held together by holding webs, which are later removed, for example, again by laser cutting. In a first alternative of the method, the conductor track structure thus produced 14 on a carrier foil, for example a polyimide film or a foil-like carrier plate, a so-called flex circuit board, applied and in this way with the roughened side on the base plate 12 in still level condition or already in shape 11 applied state applied. The carrier foil or foil-like carrier plate is then peeled off, which is made possible by the conductor track structure 14 especially as a result of the roughened side of the non-hardened still sticky base plate 12 liable.

In einer zweiten alternativen Ausführung des Verfahrens wird die Leiterbahnstruktur 14 auf eine weitere biegeschlaffe, noch nicht ausgehärtete Platte 16 (Prepreg) aufgebracht und gemäß 2 so auf die ebenfalls noch nicht ausgehärtete Grundplatte 12 aufgebracht, dass sich diese weitere Platte 16 mit der Grundplatte 12 verbindet. Die Platte 16 kann gegebenenfalls auch bereits ausgehärtet, jedoch so dünn sein, dass sie leicht verformbar ist.In a second alternative embodiment of the method, the conductor track structure 14 on another pliable, not yet cured plate 16 (Prepreg) applied and according to 2 so on the also not yet hardened base plate 12 that applied that further plate 16 with the base plate 12 combines. The plate 16 if appropriate, it may already be cured, but may be so thin that it is easily deformable.

Eine dritte Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens ist in 3 dargestellt. Die Leiterbahnstruktur 14 wird nach ihrer Herstellung mittels eines Saugarms beziehungsweise Sauggreifers 17 aufgenommen und direkt auf die noch nicht ausgehärtete Grundplatte 12 aufgebracht. Ein Saugkopf 18 des Sauggreifers 17 besteht beispielsweise aus luftdurchlässigem Sinteraluminium und besitzt eine relativ große Ansaugfläche, um die Leiterbahnstruktur 14 großflächig anzusaugen und zu stabilisieren.A third way of carrying out the method is in 3 shown. The track structure 14 is after its production by means of a suction arm or suction pad 17 taken and directly on the not yet hardened base plate 12 applied. A suction head 18 of the suction pad 17 For example, it consists of air-permeable sintered aluminum and has a relatively large suction area around the conductor track structure 14 absorb and stabilize over a large area.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung einer räumlichen, wenigstens in einem Teilbereich gekrümmten Leiterplatte (10), gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen einer biegeschlaffen, noch nicht ausgehärteten, ein- oder mehrlagigen Grundplatte (12) aus Verstärkungsfasern enthaltendem Epoxydharz, b) Auflegen der Grundplatte (12) auf eine Form (11) und Anpassen an diese Form (11), c) Bestücken dieser Grundplatte (12) vor oder nach der Formanpassung mit einer Leiterbahnstruktur (14), d) Aushärten der Grundplatte (12) durch Erwärmen.Method for producing a spatial printed circuit board (at least in a partial area) ( 10 ), characterized by the following Ver Steps: a) Provision of a limp, not yet hardened, single or multilayer base plate ( 12 ) made of reinforcing fibers containing epoxy resin, b) placing the base plate ( 12 ) on a mold ( 11 ) and adapting to this form ( 11 ), c) loading this base plate ( 12 ) before or after the shape adaptation with a conductor track structure ( 14 ), d) hardening of the base plate ( 12 ) by heating. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Form (11) und der biegeschlaffen Grundplatte (12) eine Trennschicht (13) angeordnet wird.Method according to claim 1, characterized in that between the mold ( 11 ) and the pliable base plate ( 12 ) a release layer ( 13 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennschicht (13) eine Teflonschicht oder Trennmittelfolie angeordnet wird.Method according to claim 2, characterized in that as separating layer ( 13 ) a Teflon layer or release agent film is arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Form (11) aufgelegte Grundplatte (12) mittels einer Gegenform (15) verpresst wird, bevor sie erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the mold ( 11 ) launched base plate ( 12 ) by means of a counterform ( 15 ) is pressed before being heated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (14) durch Laserschneiden, Ausätzen oder Ausstanzen aus einer Metallfolie, insbesondere einer Kupferfolie, hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor track structure ( 14 ) is produced by laser cutting, etching or punching from a metal foil, in particular a copper foil. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf einer Trägerfolie oder folienartigen Trägerplatte angeordnete Leiterbahnstruktur (14) auf die noch nicht ausgehärtete Grundplatte (12) aufgebracht und die Trägerfolie oder Trägerplatte dann abgezogen wird.A method according to claim 5, characterized in that arranged on a carrier foil or foil-like carrier plate conductor track structure ( 14 ) on the not yet hardened base plate ( 12 ) is applied and the carrier film or carrier plate is then peeled off. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf einer weiteren biegeschlaffen, noch nicht ausgehärteten Platte (16) oder auf einer ausgehärteten, aber verformbar dünnen Platte aufgebrachte Leiterbahnstruktur (14) auf die noch nicht ausgehärtete Grundplatte (12) aufgebracht wird, und dass diese weitere Platte (16) zusammen mit der Grundplatte (12) durch Erwärmen ausgehärtet wird.A method according to claim 5, characterized in that the on another limp, not yet cured plate ( 16 ) or on a cured, but deformable thin plate applied conductor track structure ( 14 ) on the not yet hardened base plate ( 12 ) is applied, and that this further plate ( 16 ) together with the base plate ( 12 ) is cured by heating. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (14) mittels einer wenigstens einen Saugarm oder -greifer (17) aufweisenden Handhabungsvorrich tung auf die noch nicht ausgehärtete Grundplatte (12) aufgebracht wird.A method according to claim 8, characterized in that the conductor track structure ( 14 ) by means of at least one suction arm or gripper ( 17 ) handling device on the not yet hardened base plate ( 12 ) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (14) vor dem Aufbringen mit einer auf der Haftseite rauen oder aufgerauten Oberfläche versehen wird.Method according to one of claims 5 to 8, characterized in that the conductor track structure ( 14 ) is provided with a rough or roughened surface on the adhesion side before application. Leiterplatte, die durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wird, gekennzeichnet durch eine räumliche, wenigstens in einem Teilbereich gekrümmte Gestalt, bestehend aus Verstärkungsfasern enthaltendem Epoxydharz und versehen mit einer Leiterbahnstruktur (14).Printed circuit board produced by a method according to one of the preceding claims, characterized by a spatial shape which is curved at least in part, consisting of reinforcing fibers-containing epoxy resin and provided with a conductor track structure ( 14 ).
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