DE3728337A1 - Method for producing etched printed circuit boards - Google Patents
Method for producing etched printed circuit boardsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel lung von geätzten Leiterplatten unter Einsatz eines Rech ners zur Erstellung des Leiterbahnenlayouts.The invention relates to a method of manufacture development of etched circuit boards using a rake ners to create the conductor track layout.
Es ist aus der Praxis bereits seit längerem bekannt, zur Herstellung von Leiterplatten einen Rechner zu verwenden. Der Einsatz des Rechners hat sich bislang an sich immer darauf beschränkt, die elektrischen Schaltungen zu ent flechten. Das heißt, von einem Konstrukteur wurde ein Schaltplan entwickelt. Dem Rechner wurden dann die zur Realisierung des Schaltplanes erforderlichen Bauteile be kanntgegeben und darüber hinaus die Verdrahtung der ein zelnen Bauteilanschlüsse. Die Aufgabe des Computers be stand darin, ein Layout für die Verdrahtung zu entwerfen, das geeignet ist, auf eine Leiterplatte übertragen zu werden.It has long been known from practice for Manufacturing printed circuit boards using a calculator. The use of the computer has always been so far limited to ent to the electrical circuits weave. That is, one was designed by a designer Circuit diagram developed. The computer was then the Realization of the circuit diagram required components announced and also the wiring of the individual component connections. The task of the computer be was to design a layout for the wiring which is suitable to transfer to a printed circuit board will.
Während die Layouts noch in der Regel bei den Unternehmen erstellt werden, das die elektrische Schaltung ent wickelt, müssen die nachfolgenden Bearbeitungen in der Regel außer Haus vorgenommen werden. Von dem Layout müs sen nämlich Filme hergestellt werden, die zur gezielten Belichtung fotolackbeschichteter Leiterplatten dienen. Diese Anfertigung der Filme dauert eine gewisse Zeit, so daß der Entwickler einer elektrischen Schaltung diese Schaltung häufig erst nach mehreren Wochen ausprobieren kann.While the layouts are usually still in the company be created that ent the electrical circuit the subsequent processing in the Usually be done outside the home. From the layout must namely films are produced that are intended for targeted Expose photoresist-coated printed circuit boards. It takes some time to make the films, so that the developer of an electrical circuit this Often try switching only after several weeks can.
Ergeben sich dann noch Änderungen in der elektrischen Schaltung, so muß die gesamte Prozedur wiederholt werden, was eine erhebliche Verzögerung der Entwicklung von Lei terplatten zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Betriebsgeheimnisse, nämlich die neu ent wickelte Schaltung, Drittfirmen bekannt werden können, wenn sie zur Anfertigung eines Filmes außer Haus gegeben werden.Then there are still changes in the electrical Circuit, the whole procedure must be repeated, which is a significant delay in the development of lei ter plates. Another disadvantage is in that trade secrets, namely the new ent wound circuit, third party companies can become known when given to make a film out of the house will.
Es ist aus der deutschen Zeitschrift "Elektronik", 10. Ausgabe, 15. Mai 1987, Seite 171 ff. auch eine Vorrich tung bekannt, mit der Prototypen von Leiterplatten herge stellt werden können. Es handelt sich hier um ein rech nergesteuertes Fräswerk, welches die Leiterbahnen aus einer kupferbeschichteten Leiterplatte herausfräst. Abge sehen davon, daß mit dem Fräser jede Leiterbahn zweimal abgefahren werden müssen also in einer Negativgravur, neigt der Fräser dadurch, daß zwei unterschiedliche Mate rialien, nämlich Kupfer und glasfaserverstärkter Kunst stoff, gefräst werden muß, leicht zum Verschmieren. Darü ber hinaus ist ein solches Fräswerk verhältnismäßig teuer.It is from the German magazine "Elektronik", 10. Edition, May 15, 1987, page 171 ff. Also a Vorrich known with the prototype of printed circuit boards can be put. This is a calculation controlled milling machine, which the conductor tracks from a copper-coated circuit board. Abge see that with the router each trace twice must be started in a negative engraving, the router tilts in that two different mate materials, namely copper and glass fiber reinforced art fabric that needs to be milled, easy to smear. That In addition, such a milling mechanism is proportionate expensive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren der eingangs genannten Art in der Weise zu verbes sern, daß auf preisgünstige Art und Weise das Erstellen von Prototypen für geätzte Leiterplatten möglich ist, ohne daß hierfür Filmnegative erstellt werden müssen.The invention is therefore based on the object, a Ver drive of the type mentioned in the way to verbes learn that creating in an inexpensive way prototypes for etched circuit boards is possible, without having to create film negatives.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:This object is achieved by the following Process steps solved:
- a) Ansteuern eines Tintenstrahldruckers durch den Rechner entsprechend dem erstellten Leiterbahnen layout,a) Driving an inkjet printer by the Computer according to the created conductor tracks layout,
- b) Aufbringen einer Abdeckflüssigkeit mittels des angesteuerten Tintenstrahldruckers auf die zu ätzende Leiterplatte, undb) applying a covering liquid by means of the driven inkjet printer towards the caustic circuit board, and
- c) Ätzen der Leiterplatte.c) Etching the circuit board.
Dieses Verfahren ist verblüffend einfach und verringert die Kosten bei der Herstellung eines Leiterplattenproto typs beträchtlich. Es ist nicht mehr erforderlich, daß das Unternehmen, das die Entwicklung der elektrischen Schaltung betreibt, Aufträge zur Anfertigung von Filmne gativen außer Haus vergibt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ohne Zwischenschaltung irgendwelcher Filme eine ätzfeste Abdeckflüssigkeit direkt auf die Kupfer schicht der zu ätzenden Leiterplatte aufgegeben. Nach dem Ätzen bleiben die Kupferbereiche, die sich unter der Ab deckflüssigkeit befinden, erhalten. Nach Abwaschen der Abdeckflüssigkeit mit einem geeigneten Lösungsmittel ist der Prototyp der Leiterplatte bereits fertig. Ein Tinten strahldrucker ist im Vergleich zu einem Fräsbohrwerk we sentlich preiswerter. Die noch von Hand auszuführenden Ätzarbeiten sind problemlos von dem die Schaltung ent wickelnden Unternehmen auszuführen, da sie bis auf eine Ätz- und eine Entwicklerlösung keinerlei weiteren Hilfs mitteln bedürfen.This process is amazingly simple and reduced the cost of producing a PCB prototype typs considerable. It is no longer necessary that the company that is developing the electrical Circuit operates, orders for the production of films negative out of home awards. In the invention The process is carried out without the interposition of any films an etch-resistant covering liquid directly on the copper layer of the circuit board to be etched. After this The copper areas, which are under the Ab are present. After washing the Cover liquid with a suitable solvent the prototype of the circuit board is already finished. An ink compared to a milling boring machine, jet printer is we considerably cheaper. Those still to be done by hand Etching is easy from which the circuit ent winding companies as they are down to one Etching and a developer solution no further help need means.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sieht das Verfah ren vor, daß die Leiterplatten zunächst durch einen foto positiven, ätzfesten Lack beschichtet werden. Anschlie ßend wird mit Hilfe des entsprechend dem vom Rechner er stellten Leiterbahnenlayouts angesteuerten Tintenstrahl druckers eine im wesentlichen lichtundurchlässige Tinte auf die Leiterplatte aufgebracht. Hiernach werden die nicht mit Tinte abgedeckten Teile des Fotolacks der Lei terplatte belichtet. Anschließend wird der belichtete fotopositive Lack mit Hilfe einer Entwicklerlösung abge waschen. Nun wird die Leiterplatte geätzt, wobei die durch den fotopositiven Lack und die Tinte abgedeckten Kupferbahnen bestehen bleiben, während die umliegende Kupferschicht entfernt wird. Die Tinte kann gegebenen falls noch durch eine entsprechende Wasch- oder Entwick lerflüssigkeit entfernt werden. Hiernach ist die Leiter platte gebrauchsfertig.According to a preferred embodiment, the process ren that the circuit boards first by a photo positive, corrosive paint. Then ßend he with the help of the computer provided printed circuit layouts controlled ink jet printer an essentially opaque ink applied to the circuit board. After that the non-inked portions of the Lei's photoresist exposed plate. Then the exposed Abge photopositive paint with a developer solution to wash. Now the circuit board is etched, the covered by the photo-positive varnish and the ink Copper tracks remain while the surrounding one Copper layer is removed. The ink can be given if still by an appropriate washing or developing be removed. After that is the ladder plate ready to use.
Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, daß als Tintenstrahldrucker ein Festtinten-Drucker verwendet wird. Bei diesem Drucker wird feste Tinte auf etwa 120°C erwärmt und dann durch Düsen aufgespritzt. Der Vorteil bei diesem Drucker liegt darin, daß die Tinte unmittelbar nach Auftreffen auf die Kupferschicht der Leiterplatte trocknet, insbesondere deswegen, weil die Kupferschicht die in dem Tintentropfen befindliche Wärme sofort ablei tet. Das heißt, daß die Platine sofort nach Aufdrucken des Leiterplattenlayouts weiterbehandelt werden kann.It has proven to be particularly favorable that Inkjet printer uses a solid ink printer becomes. With this printer, solid ink is raised to around 120 ° C heated and then sprayed through nozzles. The advantage With this printer, the ink is immediate after hitting the copper layer of the circuit board dries, especially because the copper layer dissipate the heat in the ink drop immediately tet. This means that the board immediately after printing of the circuit board layout can be further processed.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert.In the following an embodiment is based on a Drawing explained in more detail.
Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Ansicht einen Rechner 1, der über ein Kabel 2 mit einem Terminal 3 und einem Graphikbildschirm 4 verbunden ist.The single figure shows a schematic view of a computer 1 , which is connected via a cable 2 to a terminal 3 and a graphics screen 4 .
Weiterhin ist der Rechner 1 über das Kabel 2 auch mit einem Tintenstrahldrucker 5 verbunden.Furthermore, the computer 1 is also connected to an inkjet printer 5 via the cable 2 .
Der in der Zeichnung dargestellte Tintenstrahldrucker 5 ist nach Art eines sogenannten Tischplotters ausgebildet. Das heißt, er besitzt einen Druckkopf 6, der in einer Y-Führung 7 in Y-Richtung verschieblich gelagert ist. Die Y-Führung 7 selbst ist in zwei seitlich am Rand des Tin tenstrahldruckers angeordneten X-Führungen 8 in X-Richtung verschieblich gelagert. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Tinten strahldrucker 5 mit einem Festtinten-Druckkopf. Solche Festtinten-Druckköpfe sind bereits bekannt. Sie werden z.B. mit dem sogenannten "Solid Ink Printer" (Si 480) von der Firma Dataproducts GmbH auf dem Markt angeboten.The inkjet printer 5 shown in the drawing is designed in the manner of a so-called table plotter. This means that it has a print head 6 , which is mounted in a Y guide 7 so that it can move in the Y direction. The Y-guide 7 itself is mounted in two laterally arranged on the edge of the ink jet printer X-guides 8 in the X direction. The embodiment shown here is an ink jet printer 5 with a solid ink printhead. Solid ink printheads of this type are already known. They are offered on the market, for example, with the so-called "Solid Ink Printer" (Si 480) from Dataproducts GmbH.
Bei dem Druckkopf 6 wird in einer Patrone befindliche fe ste Tinte auf eine Temperatur von ca. 120°C geschmolzen und anschließend durch winzige Düsen herausgeschleudert. Mit solchen Plottdruckern läßt sich eine ausreichende Auflösung erreichen.In the printhead 6 , ink in a cartridge is melted to a temperature of approximately 120 ° C. and then ejected through tiny nozzles. Adequate resolution can be achieved with such plotter printers.
Bei dem Rechner kann es sich um einen sogenannten Perso nalcomputer handeln, der mit gängigen CAD-Programmen aus gerüstet ist, die zur Erstellung von Leiterplatten-Lay outs bereits bekannt sind.The computer can be a so-called person nalcomputer act out with common CAD programs is equipped to create circuit board lay outs are already known.
Programme zur Ansteuerung von Plottern nach einem er stellten Leiterplatten-Layout sind ebenfalls bereits be kannt (vgl. deutsche Zeitschrift "Elektronik", 10. Ausga be, 15. Mai 1987, Seite 171 ff.).Programs for controlling plotters according to an er Printed circuit board layout are also already knows (cf. German magazine "Electronics", 10th ed be, May 15, 1987, page 171 ff.).
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren bei spielhaft näher beschrieben.The method according to the invention is described below playfully described in more detail.
Auf dem Rechner 1 wird über das Terminal 3 die entwickel te elektrische oder elektronische Schaltung unter Angabe der verwendeten Bauteile und der zur erfolgenden Verdrah tung eingegeben. Der Recher 1 entflechtet die Schaltung und entwirft ein sogenanntes Leiterbahnen-Layout, das auf dem Graphikbildschirm 4 angezeigt werden kann, oder über einen nicht dargestellten Drucker ausgedruckt werden kann. Mit dieser an sich bekannten Druckeransteuerung wird der Tintenstrahldrucker 5 angesteuert.On the computer 1 , the developed electrical or electronic circuit is entered via terminal 3 , specifying the components used and the device used for wiring. The Recher 1 disentangles the circuit and designs a so-called conductor layout, which can be displayed on the graphic screen 4 or can be printed out using a printer (not shown). The inkjet printer 5 is controlled with this known printer control.
Zuvor wird auf den Zeichentisch des Tintenstrahldruckers 5 eine Leiterplatte 9 aufgelegt. Die Leiterplatte 9 ist auf ihrer nach oben weisenden Seite mit Kupfer beschich tet, wobei die Kupferschicht durch einen fotopositiven Resistlack, also einen ätzfesten Lack abgedeckt ist.A circuit board 9 is previously placed on the drawing table of the inkjet printer 5 . The printed circuit board 9 is coated on its upward-facing side with copper, the copper layer being covered by a photo-positive resist lacquer, that is to say an etch-resistant lacquer.
Nachdem der Druckbefehl gegeben ist, zeichnet der Druck kopf 6 unter entsprechender Ansteuerung durch den Rech ner das Leiterbahnen-Layout auf die kupferbeschichte te Oberseite der Leiterplatte 9. Genauer gesagt wird die erwärmte und dadurch verflüssigte Festtinte auf die Lei terplatte entsprechend der gewünschten Leiterbahnen auf gespritzt.After the print command is given, the print head 6 draws the conductor layout with the appropriate control by the computer ner on the copper-coated te top of the circuit board 9th More specifically, the heated and thereby liquefied solid ink is sprayed onto the printed circuit board in accordance with the desired conductor tracks.
Nachdem auf diese Weise das positive Leiterplatten-Layout auf die Leiterplatte 9 aufgebracht wurde, kann die Lei terplatte 9 aus dem Drucker 5 herausgenommen werden. An schließend wird die Leiterplatte ca. fünf Minuten mit ul traviolettem Licht belichtet, wodurch der nicht abgedeck te fotopositive Resistlack belichtet wird, während die durch die Festtinte abgedeckten Bereiche 10 der Leiter platte 9 nicht belichtet werden.After the positive PCB layout was applied to the printed circuit board 9 in this manner, the Lei can terplatte 9 are taken out of the printer. 5 At closing, the circuit board is exposed for about five minutes with ultraviolet light, which exposes the uncovered photopositive resist, while the areas 10 covered by the solid ink of the circuit board 9 are not exposed.
Anschließend erfolgt eine Entwicklung der Leiterplatte in Ätznatron, genauer in einer Lösung von etwa 7 g Ätznatron pro Liter Wasser. Diese Entwicklung bewirkt, daß die Lei terplatte 9 nur noch in den Bereichen 10 mit dem ätzfe sten Resistlack beschichtet ist.The circuit board is then developed in caustic soda, more precisely in a solution of about 7 g caustic soda per liter of water. This development causes the Lei terplatte 9 is coated only in the areas 10 with the ätzfe most resist.
Hieran anschließend wird die Leiterplatte 9 mit Eisen-III-Chlorid geätzt, wodurch die Kupferschicht rund um die Bereiche 10 abgetragen wird.Then the printed circuit board 9 is etched with ferric chloride, as a result of which the copper layer around the regions 10 is removed.
Schließlich wird der Fotoresistlack durch eine Lösung aus Ätznatron in stärkerer Konzentration entfernt.Finally, the photoresist is made out by a solution Caustic soda removed in a higher concentration.
Die Leiterplatte 9 ist nun mit fertigen Leiterbahnen ver sehen. Nach Bohrung der Anschlußbohrungen zum Hindurch stecken der Bauteilanschlüsse kann die Leiterplatte 9 be stückt werden.The circuit board 9 is now seen with finished conductor tracks ver. After drilling the connection holes for passing the component connections, the circuit board 9 can be assembled.
Das Verfahren läßt sich noch weiter vereinfachen, wenn die aufgespritzte Tinte aus einem ätzfesten Material be steht. Dann ist es nämlich möglich, die Tinte unmittelbar auf die Kupferschicht aufzuspritzen, ohne daß die Leiter platte 9 zuvor mit einem Fotoresistlack beschichtet wer den braucht.The process can be further simplified if the sprayed-on ink consists of an etch-resistant material. Then it is namely possible to spray the ink directly onto the copper layer without the circuit board 9 being coated beforehand with a photoresist who needs it.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen ne ben der Kostengünstigkeit dieses Verfahrens insbesondere in der Direktfertigung der Leiterplatten durch das die Entwicklung der elektrischen Schaltung durchführende Un ternehmen. Die Entwicklung einer Leiterplatte erfolgt schneller, so daß der Test der elektrischen Schaltung ebenfalls schneller durchgeführt werden kann.The advantages of the method according to the invention are ne ben the cost-effectiveness of this method in particular in the direct production of the printed circuit boards by the Development of the electrical circuit implementing Un take over. A circuit board is developed faster, so the test of the electrical circuit can also be carried out faster.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die elektrische Schaltung, die zumeist ein Betriebsgeheimnis beinhaltet, nicht mehr außer Haus gegeben werden braucht.Another advantage is that the electrical Circuit, which mostly contains a trade secret, no longer needs to be given away from home.
Claims (3)
- a) Ansteuern eines Tintenstrahldruckers (5) durch den Rechner entsprechend dem erstellten Leiterbahnen-Layout (10),
- b) Aufbringen einer Abdeckflüssigkeit mittels des angesteuerten Tintenstrahldruckers (5) auf die zu ätzende Leiterplatte (9),
- c) Ätzen der Leiterplatte (9).
- a) control of an inkjet printer ( 5 ) by the computer in accordance with the printed conductor layout ( 10 ),
- b) applying a cover liquid to the printed circuit board ( 9 ) to be etched by means of the controlled inkjet printer ( 5 ),
- c) Etching the circuit board ( 9 ).
- a) vorheriges Aufbringen eines fotopositiven, ätzfesten Lackes auf die Leiterplatte (9),
- b) Aufbringen einer im wesentlichen lichtundurchlässigen Tinte mittels des angesteuerten Tintenstrahldruckers (5) entsprechend dem vom Rechner (1) erstellten Leiterbahnen- Layout (10),
- c) Belichten der Leiterplatte (9),
- d) Entfernen des belichteten, fotopositiven Lackes,
- e) Ätzen der Leiterplatte (9).
- a) previously applying a photo-positive, etch-resistant lacquer to the printed circuit board ( 9 ),
- b) applying an essentially opaque ink by means of the controlled ink jet printer ( 5 ) in accordance with the printed circuit layout ( 10 ) created by the computer ( 1 ),
- c) exposing the printed circuit board ( 9 ),
- d) removing the exposed, photo-positive lacquer,
- e) Etching the circuit board ( 9 ).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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