AT12321U1 - Multilayer-leiterplattenelement mit wenigstens einem laserstrahl-stoppelement sowie verfahren zum anbringen eines solchen laserstrahl- stoppelements in einem multilayer- leiterplattenelement - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT 12 321 U1 2012-03-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Leiterplattenelement, insbesondere Multilayer-Leiterplatten-element, mit mehreren dielektrischen Schichten sowie Leiterschichten, und mit wenigstens einem Laserstrahl-Stoppelement im Inneren des Leiterplattenelements, um einen zum Bohren oder Schneiden verwendeten Laserstrahl an einem tieferen Eindringen in das Leiterplattenelement zu hindern.

[0002] Weiters bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Anbringen eines Laserstrahl-Stoppelements in einem solchem Leiterplattenelement.

[0003] Leiterplattenelemente werden ganz allgemein aus verschiedenen Schichten aufgebaut, die miteinander klebend verbunden werden, wobei ein thermischer Pressprozess verwendet werden kann. Im Fall von mehrlagigen Leiterplattenelementen, sogenannten Multilayer-Leiterplattenelementen, liegen mehrere dielektrischen Schichten (isolierende Schichten) und Metallisierungen (Leiterschichten) übereinander, um so auf mehreren Niveaus leitende Verbindungen zwischen elektronischen Bauelementen herzustellen. Üblicherweise werden derartige Leiterplattenelemente aus Harzschichten, z.B. Epoxydharzschichten, und Kupferschichten aufgebaut, wobei zumindest zwei Lagen vorgesehen sind.

[0004] Zur Herstellung von leitenden Verbindungen zu inneren Komponenten sind in derartigen Leiterplattenelementen Bohrungen bis in vorgegebene Tiefen anzubringen. Wenn eine elektrische Verbindung zwischen leitenden Ebenen bestehen soll, können die so erzeugten Bohrungen anschließend z.B. galvanisch verkupfert werden. Ganz allgemein ist oft ein Schneiden oder Bohren dieser Leiterplattenelemente mit einer Steuerung der Tiefe des Schnitts oder des Bohrens erforderlich, wobei für dieses Schneiden oder Bohren in der Regel ein Laser, wie z.B. ein C02-Laser, verwendet wird. Es kann zwar auch ein allgemeines Tiefensteuerungsverfahren eingesetzt werden, das allerdings nur begrenzt anwendbar ist. Zum Schneiden und Bohren mit Laserstrahlen dient beispielsweise eine Kupferlage im Inneren des Aufbaus des Leiterplattenelements dazu, den Laserstrahl an einem weiteren, tieferen Eindringen in das Leiterplattenelement zu hindern, also den Schneid- oder Bohrprozess zu stoppen. Diese Stoppwirkung beruht hier darauf, dass Kupferschichten oder allgemein Metallschichten im sichtbaren bzw. infraroten Lichtbereich sehr gut reflektieren; beispielsweise wird ein C02-Laserstrahl an einer Kupferschicht gut reflektiert. Demgegenüber würde ein Laserstrahl im UV-Bereich Kupfer schneiden.

[0005] Nun ergibt sich jedoch bei Leiterplattenelementen mit bereits strukturierten Innenlagen das Problem, dass die Leiterschicht (z.B. eine Kupferlage) durch das Strukturieren nur mehr lokal vorhanden ist, an anderen Stellen jedoch die Metallisierung weggeätzt ist, so dass beispielsweise zwei Harzlagen direkt miteinander verbunden sind; ähnlich kann auch eine Lötstoppmaske direkt an eine Epoxydharzschicht anschließen. An derartigen Stellen, wo Harzschichten aneinander anschließen oder aber eine Lötstoppmaske an eine Harzschicht grenzt, ist die vorbeschriebene Laserstoppfunktion nicht mehr gegeben, da die hierfür erforderliche Metallisierung fehlt. In diesen Fällen ist es problematisch, die Schnitttiefe oder Bohrtiefe des Laserstrahls, d.h. dessen Eindringtiefe in den Aufbau des Leiterplattenelements, zu kontrollieren.

[0006] Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leiterplattenelement bzw. ein Verfahren wie eingangs angegeben vorzusehen, mit denen es möglich wird, auch im Fall einer bereits erfolgten Strukturierung von Innenlagen eine effiziente und verlässliche Kontrolle der Schnitttiefe oder Bohrtiefe eines Laserstrahls im Inneren eines Leiterplattenelements sicherzustellen.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Leiterplattenelement wie in Anspruch 1 bzw. ein Verfahren wie in Anspruch 9 angegeben vor. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0008] Bei der vorliegenden Technik wird ein eigenes, „zusätzliches" Stoppelement für den Laserstrahl eingebracht, und zwar zumindest an jenen Stellen, wo die Beschränkung der 1/11 österreichisches Patentamt AT12 321 U1 2012-03-15

Schnitttiefe oder Bohrtiefe des Laserstrahls gewünscht wird. Dieses eigene Stoppelement kann aber selbstverständlich auch flächig, über die gesamte Oberfläche der darunter befindlichen Lage, angebracht werden; insbesondere kann es auch in herkömmlicher Weise strukturiert werden. Zur Strukturierung kann beispielsweise eine Drucktechnik zum örtlichen Aufbringen eingesetzt werden, wie etwa Tintenstrahldruck, Siebdruck oder dgl. Eine Strukturierung ist aber auch möglich, wenn das Material der Zusatz-Stoppschicht in an sich herkömmlicher Weise lichtempfindlich ausgerüstet wird, so dass dann mit Hilfe eines üblichen Photoprozesses die Strukturierung durchgeführt werden kann. Auch hierfür können Drucktechniken, wie vorstehend angegeben, oder aber andere Beschichtungsverfahren, z.B: Aufsprühen etc., eingesetzt werden. In all diesen Fällen ist jedoch das Stoppelement ein eigenes, zusätzliches Element, das gesondert angebracht werden kann, und das für die gewünschten Zwecke besonders adaptiert sein kann. Dieses Zusatz-Stoppelement enthält kleine Partikel, insbesondere im nm- bis pm-Bereich. Diese Partikel bestehen insbesondere aus einem geeigneten Metall, beispielsweise aus Gold, Silber, Kupfer, Aluminium, Zinn und/oder Blei; es können aber auch andere geeignete refelektierende bzw. schmelzbare Materialien, z.B. Keramik-Partikel, eingesetzt werden. Die Partikel, die z.B. sphärisch oder plättchenförmig sein können, sind dabei so klein, dass der Laserstrahl nicht ohne weiteres durch das Material der Schicht dringen kann, etwa aufgrund von Mehrfachreflexion an den Partikeln, wenn diese größer sind, bzw. wenn die Partikel nicht rund, sondern plättchenförmig sind, oder aber wenn ein großer Anteil Partikel-Bindemittel vorliegt, um die großen Partikel miteinander zu verbinden, wobei dann dieses Bindemittel nicht reflektiert und vom Laserstrahl durchdrungen werden kann. Auch ist bei derartigen größeren Partikeln im Stoppelement die Reflexion unter Umständen schlecht. Auf diese Weise wäre es denkbar, dass mit dem Laserstrahl genügend Energie in das Stoppelement eingebracht werden kann, um dieses zu durchdringen, anstatt dass der Laserstrahl gestoppt wird. Bei kleinen Partikeln kann jedoch einerseits der Bindemittelanteil sehr gering sein, und andererseits kann die Energie des Laserstrahls dazu verwendet werden, um das Material aufzuschmelzen, bzw. kann durch den höheren Anteil von Partikeln die Reflexion höher sein.

[0009] Für die Größe der Partikel kann als Maßstab genommen werden, dass die Partikel einen „Nano-Charakter" aufweisen sollten, d.h. die Partikel sollten eine Größe haben, bei der der Schmelzpunkt der Nano-Partikel vom Schmelzpunkt des allgemeinen Leiterplattenmaterials abweicht. Bei Partikeln aus Silber hat sich hierfür beispielsweise eine Partikelgröße von ca. 100 nm als vorteilhaft herausgestellt.

[0010] Beim Mechanismus gemäß der vorliegenden Technologie kann somit die Energie des Laserstrahls auch dazu verwendet werden, um die Partikel komplett oder teilweise aufzuschmelzen, wodurch der Laserstrahl an dieser Stelle gestoppt wird, abgesehen davon, dass der Laserstrahl, ähnlich wie an der bekannten Kupferschicht, vollständig oder zumindest größtenteils reflektiert werden kann. Durch den thermischen Kontakt der Partikel im Laserstrahl-Auftreffbereich wird im Übrigen ein Kühleffekt, eine Wärmeableitung, bewirkt.

[0011] Das vorliegende Stoppelement wird bevorzugt als Zusatz-Schichtteil, insbesondere in Form einer Paste, vorgesehen und aufgebraucht, z.B. aufgedruckt, wobei diese Paste die kleinen Partikel sowie das Bindemittel enthält.

[0012] Es ist weiters auch denkbar, das Stoppelement zum Stoppen eines Laserstrahls schichtförmig über bzw. unter einer entfernbaren Trennschicht oder zwischen zwei entfernbaren Trennlagen anzubringen. Derartige Trennlagen werden beispielsweise verwendet, um zu verhindern, dass darüber und darunter liegende Harzschichten zusammenkleben. Dies wird beispielsweise dann vorgesehen, wenn ein Teil eines Substrats, d.h. einer starren Harzschicht, nachträglich entfernt werden soll, um so eine sogenannte Rigid-Flex-Leiterplatte zu erhalten, vgl. beispielsweise WO 2008/098269 A, WO 2008/098270 A, WO 2008/098271 A und WO 2008/098272 A. Die Anbringung des Stoppelements an bzw. zwischen den Trennlagen hat auch den Vorteil, dass es zusammen mit den Trennlagen entfernt werden kann.

[0013] Das Laser-Stoppelement 14 kann andererseits auch als eigener, vorgefertigter Film (Tape) vorliegen und beispielsweise auf eine Harzschicht auflaminiert bzw. in eine Harzschicht 2/11 österreichisches Patentamt AT 12 321 U1 2012-03-15 eingelegt werden. Auch in diesem Fall liegt ein schichtförmiges, eigenes, von den Leiterschichten unabhängig angebrachtes Laser-Stoppelement vor, das als zusätzliche Schicht angebracht ist.

[0014] Eine vielfach besonders günstige Ausführungsform zeichnet sich weiters dadurch aus, dass die vorliegenden Partikel direkt als Füllstoff in eine der Schichten des Leiterplattenelements eingebaut sind bzw. werden. Beispielsweise können die Partikel in eine jeweilige Harzschicht des Leiterplattenelements eingebracht werden, sie können aber auch in den vorerwähnten Trennlagen eingebaut werden bzw. darin enthalten sein, wobei in diesem Fall die Trennlage zusätzlich als Stoppelement fungiert; ähnlich dient auch im vorerwähnten Fall des Einbaus von Füllstoff-Nano-Partikeln in eine Harzschicht letztere als Laser-Stopplage.

[0015] Im Übrigen werden in der Regel an einem Leiterplattenelement mehrere derartige Stoppelemente als zusätzlich zu Leiterschichten angebrachte Stoppelemente vorliegen.

[0016] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen im Einzelnen: [0017] Fig. 1 ein an sich bekanntes Multilayer-Leiterplattenelement in einem ganz schemati schen Querschnitt, wobei auch bloß ganz schematisch ein Laserstrahl zum Schneiden oder aber Bohren eines Kontaktierungslochs für eine Leiterlage im Inneren des Leiterelements gezeigt ist, wobei der Laserstrahl an der inneren Leiterlage in herkömmlicher Weise (durch Reflexion) gestoppt wird; [0018] Fig. 2 eine ähnliche schematische Querschnittsansicht, wobei nun jedoch im Vergleich zu Fig. 1 die innere Leiterlage strukturiert ist, so dass der Laserstrahl, wenn er auf eine Stelle gerichtet ist, wo die innere Leiterlage durch die Strukturierung kein Metall aufweist, an einem tieferen Eindringen nicht gehindert wird; [0019] Fig. 3 einen vergleichbaren schematischen Querschnitt durch ein Leiterplattenelement, wobei nun jedoch ein eigenes Stoppelement zum Stoppen des Laserstrahls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist; [0020] Fig. 4 einen vergleichbaren Querschnitt, hier allerdings mit bloß zwei Leiterplattenlagen, wobei wiederum ein Zusatz-Stoppelement für den Laserstrahl vorgesehen ist, nun jedoch zwischen zwei entfernbaren Trennlagen; [0021] Fig. 4A eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 4, nun jedoch mit bloß einer entfernbaren

Trennlage, auf der ein Zusatz-Stoppelement angebracht ist; [0022] Fig. 5 eine Einzellage mit einer Harzschicht und einer darauf angebrachten, bereits strukturierten Leiterlage, sowie mit einer darüber vorgesehenen Schicht mit kleinen Partikeln, die zur Bildung einer Zusatz-Schicht für die Herstellung eines eigenen Elements zum Stoppen eines Laserstrahls beim Schneiden oder Bohren des fertigen Leiterplattenelements vorgesehen ist; und [0023] Fig. 6 einen Multilayer-Aufbau mit drei noch getrennt dargestellten Lagen für die Multi- layer-Struktur, wobei die mittlere Lage jener gemäß Fig. 5 entspricht, nachdem die Zusatz-Schicht strukturiert wurde, um die Zusatz-Stoppelemente gemäß der Erfindung zu bilden, und wobei schematisch auch das Verpressen der einzelnen Lagen zum Multilayer-Leiterplattenelement veranschaulicht ist.

[0024] In Fig. 1 ist ganz schematisch und nicht maßstäblich ein an sich herkömmlicher Aufbau eines Multilayer-Leiterplattenelements 1 gezeigt, wobei beispielhaft drei Lagen 2, 3 und 4 gezeigt sind, ohne dass der Leiterplattenelement-Aufbau jedoch hierauf beschränkt sein soll. Im Einzelnen sind drei Kunstharzschichten 5, 6 und 7 vorhanden, die beispielsweise aus Epoxydharz, wie an sich bekannt, bestehen, wobei sie auch Glasfasern zur Verstärkung enthalten können. Weiters sind im gezeigten Beispiel vier Leiterschichten, (Metallschichten, in der Regel Kupferschichten) 8, 9, 10 und 11 vorhanden, von denen zwei Schichten 8, 11 an den Außenseiten des Aufbaus vorliegen, wogegen die Kupferschichten 9 und 10 im Inneren vorhanden sind. 3/11 österreichisches Patentamt AT 12 321 U1 2012-03-15

Ganz schematisch ist weiters ein Laserstrahl 12 in Fig. 1 angedeutet, wobei dieser Laserstrahl zum Bohren von Kontaktlöchern oder aber zum Anbringen von Schnitten, etwa zum Entfernen von Teilen von Leiterplattenlagen, verwendet wird. Ein derartiges Entfernen von Leiterplattenla-gen-Teilen wird z.B. dann vorgesehen, wenn flexible Teile des Leiterplattenelements gewünscht sind, also eine sog. Rigid-Flex-Leiterplatte herzustellen ist. Die Eindringtiefe des Laserstrahls 12 wird gemäß Fig. 1 durch die innenliegende Kupferschicht 9 begrenzt, da diese Kupferschicht oder Metallisierung 9 den Laserstrahl, z.B. einen C02-Laserstrahl, gut reflektiert. Aufgrund dieser Reflexion an der Kupferlage 9 kann daher der Laserstrahl 12 nicht weiter in das Innere des Aufbaus des Leiterplattenelements 1 eindringen.

[0025] Es sei hier erwähnt, dass ganz allgemein Metalle, wie sie für die Leiterlagen 8, 9, 10 und 11 verwendet werden, Laserlicht im sichtbaren oder Infrarot-Bereich gut reflektieren; ein Laserstrahl im UV-Bereich würde jedoch beispielsweise eine Kupferlage schneiden. Für derartige UV-Laser wird daher die Eindringtiefe beim Bohren oder Schneiden von Leiterplattenelementen anders kontrolliert, wobei spezielle, nicht-metallische Abstandsmaterialteile in den Schichtaufbau eingebettet werden, deren Funktion im Vorsehen eines Raums oder Abstands für den UV-Laser gelegen ist, und die beim Bohren bzw. Schneiden mit dem UV-Laser zerstört werden können. Diese Methode mit den bekannten „Distanzelmenten" ist jedoch nur für ein relativ langsames Schneiden oder Bohren geeignet und erfordert das Einfügen des Distanzmaterials im Inneren etwa der Harzschichten.

[0026] Wenn beim Schneiden eines Leiterplattenelements 1 mit einem Laserstrahl 12 im sichtbaren Lichtbereich oder im Infrarot-Bereich die Situation gegeben ist, dass die innere Leiterschicht, z.B. die Kupferschicht 9, bereits strukturiert ist, vgl. Fig. 2, wobei Bereiche 13 in dieser Leiterschicht 9 ohne Metall vorliegen, so kommt es zu keiner Reflexion des Laserstrahls 12 an einer Metalloberfläche, und der Laserstrahl 12 dringt tiefer als gewollt in das Leiterplattenelement 1 ein, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Es wäre nun zwar denkbar, die Eindringtiefe des Laserstrahls 12 aufgrund der Kontrolle der Einschaltzeiten des Laserstrahls 12 zu regulieren, jedoch ist diese Methode zu ungenau und hängt auch u.a. von den Dicken und Materialien der jeweiligen Schichten, insbesondere der Harzschichten 5 etc., ab, die durchaus variieren können.

[0027] Sollte an der Stelle der Leiterschicht 9 (oder auch der Leiterschicht 10, falls auch dort eine Strukturierung vorliegen sollte) bereits eine Lötstoppmaske angebracht sein, so fehlt nichtsdestoweniger an den Stellen 13 weiterhin eine Metallisierung, so dass auch dann die Eindringtiefe des Laserstrahls 12 nicht ohne weiteres gesteuert bzw. begrenzt werden kann.

[0028] Gemäß der vorliegenden Technik wird nun an den erforderlichen Stellen, nämlich dort, wo später mit Hilfe des Laserstrahls 12 ein Schnitt oder eine Bohrung angebracht werden soll, und wo bereits die Leiterschicht, z.B. die Kupferschicht 9, strukturiert ist, ein eigenes, unabhängiges, zusätzliches Stoppelement -hier auch Zusatz-Stoppelement 14 genannt - angebracht, wobei dieses Zusatz-Stoppelement 14 unabhängig von (zusätzlich zu) den Leiterschichten, z.B. 9, angebracht wird und als Laserstrahl-Stoppelement fungiert, indem an diesem Zusatz-Stoppelement 14 der Laserstrahl 12 reflektiert und/oder seine Energie zum Aufschmelzen von Partikeln in diesem Zusatz-Stoppelement 14 verwendet wird. In Fig. 3 ist beispielhaft ein derartiges lokales Zusatz-Stoppelement 14 in einem metallisierungsfreien Bereich 13 in einer bereits strukturierten Leiterschicht 9 eines Leiterplattenelements 1 gezeigt, das im Übrigen so wie in Fig. 1 und 2 gezeigt aufgebaut ist. Dieses Zusatz-Stoppelement 14, enthält kleine Partikel, die durch ein Bindemittel verbunden sind, wobei diese Partikel so klein sind, dass sie früher schmelzen als der gesamte Materialkomplex. Beispielsweise wurden Silberpartikel und Goldpartikel für diese „Nano"-Partikel getestet, wobei sich gezeigt hat, dass bei Silberpartikeln und Goldpartikeln mit einer Partikelgröße von ca. 100 nm gute Ergebnisse erzielt werden können.

[0029] Diese kleinen Partikel, deren Größe bis hinein in den pm Bereich reichen kann, sind so klein, dass im Stoppelement 14 auch wenig Bindemittel benötigt wird, was deshalb von Vorteil ist, da dieses Bindemittel für die Stoppfunktion nicht nützbar ist und unter Umständen die Reflexion des Laserstrahls 12 an den Nano-Partikeln verhindert. Bei zu großen Partikeln kann weiters aufgrund der Geometrie der Partikel auch eine Mehrfachreflexion (bzw. durch einen relativ 4/11 österreichisches Patentamt AT12 321 U1 2012-03-15 hohen Bindemittelanteil eine erhöhte Absorption) auftreten, wobei dann ein Durchdringen des Laserlichts durch den Bereich oder die Schicht des Stoppelements 14 hindurch möglich wäre, so dass der Laserstrahl nichtsdestoweniger zu tief eindringt. Von Bedeutung für das vorliegende Stoppelement 14 und dessen Stoppfunktion sind daher die „Kleinheit" der Partikel in Verbindung mit dem geringen Bindemittelanteil, bzw. die Reflexions- und Absorptionseigenschaften, wobei dann die Energie des Laserstrahls 12 auch dazu verwendet wird, um gegebenenfalls die Nano-Partikel aufzuschmelzen, abgesehen davon, dass die Reflexion am Stoppelement 14 vergleichbar jener an einer Kupferschicht 9 (siehe Fig. 1) jedenfalls hoch sein kann.

[0030] Andere Materialien für die Nano-Partikel wären beispielsweise Kupfer, Zinn, Blei, Aluminium, allgemein Metalle, die zu den „Nano"-Partikeln verarbeitet werden können, aber auch Keramikmaterialien.

[0031] Als Bindemittel haben sich beispielsweise Epoxydharze als geeignet erwiesen; es können Lösungsmittel auf Basis von α-Terpinöl für die Zusatzschicht-Masse verwendet werden.

[0032] Mit derartigen oder ähnlichen Bindemitteln und derartigen Nano-Partikeln wie angegeben kann z.B. eine Schichtmasse in Form einer Paste hergestellt werden, die im Zuge der Herstellung des Leiterplattenelements 1 leicht - als Zusatz zu den übrigen Komponenten -aufgebracht werden kann. Insbesondere eignet sich zum Anbringen dieser Paste für das Stoppelement 14 eine Vielzahl von Drucktechniken, einschließlich Siebdruck oder Tintenstrahldruck, und anderen Beschichtungstechniken, z.B. auch Sprühbeschichten. Eine Möglichkeit besteht auch darin, die Paste zuerst in Form einer Oberflächenschicht anzubringen und danach diese Oberflächenschicht zu strukturieren, was mit Hilfe von an sich bekannten Photobelichtungstechniken (mit anschließenden Entwicklungsprozessen) geschehen kann, wenn lichtempfindliche Eigenschaften für die Paste vorgesehen werden. Dies wird nachfolgend noch näher anhand der Fig. 5 und 6 erläutert werden.

[0033] Im Betrieb wird die Energie des Laserstrahls 12 von den kleinen Partikeln aufgenommen, wobei die Energie dazu genützt wird, die Partikel teilweise oder vollständig aufzuschmelzen. Weiters wird der Laserstrahl 12 teilweise oder vollständig reflektiert. Ein Vorteil ist weiters, dass zufolge des thermischen Kontakts der Partikel der Bereich, wo der Laserstrahl 12 auftrifft, gekühlt wird, da durch die Partikel Wärme abtransportiert wird.

[0034] Das vorliegende Laserstrahl-Stoppelement 14 eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für Anwendungen, wo mit Hilfe des Laserstrahls 12 Schnitte im Leiterplattenelement 1 angebracht werden, etwa um einen Teil einer Lage, z.B. der Lage 2 (s. Fig. 1) zu entfernen, um so durch Entfernen des starren Harzteils an dieser Stelle einen eventuellen flexiblen Leiterplattenbereich zu schaffen, wie dies an sich bekannt ist.

[0035] Beim Entfernen von Teilen von Lagen eines Leiterplattenelements ist es wie eingangs erwähnt auch bekannt, entfernbare Trennlagen einzubauen, um so ein Aneinanderhaften von Schichten an dieser Stelle zu verhindern. Diese Trennlagen wirken jedoch als solche nicht als Stoppelemente für den Laserstrahl 12. Das Vorsehen derartiger Trennlagen, wie der Trennlagen 15, 16 in Fig. 4 oder der einzelnen Trennlage 16 in Fig. 4A, kann nun mit dem Anbringen eines Laserstrahl-Stoppelements 14 wie anhand der Fig. 3 grundsätzlich erläutert kombiniert werden, vgl. Fig. 4 und 4A. Dabei ist es möglich, das zusätzliche bzw. eigene Stoppelement 14 zwischen zwei Trennlagen 15, 16 anzubringen (siehe Fig. 4), oder aber sie auf einer Trennlage 16 (siehe Fig. 4A) anzubringen. Selbstverständlich wäre es auch möglich, je nach den Gegebenheiten das Stoppelement 14 auch unterhalb einer derartigen Trennlage (z.B. 15 in Fig. 4) vorzusehen, ohne darunter noch eine weitere Trennlage 16 anzubringen.

[0036] Im Fall der Fig. 4 und 4A könnte beispielsweise ein Teil 17 der oberen Lage 5 mit 8 vom übrigen Leiterplattenelement 1 entfernt werden. Dieser Teil 17 kann in sich geschlossen, z.B. rechteckförmig sein, wobei seine Begrenzung durch zumindest eine Trennlage 15, 16 sowie das Stoppelement 14 gebildet ist, und wobei der Schnitt mit Hilfe des Laserstrahls 12 um diesen Teil 17 herum angebracht wird, um den Teil 17 schließlich entfernen zu können. Dies ist in Fig. 4 und 4A nicht näher dargestellt, ist aber an sich, sieht man vom vorliegenden Stoppelement 14 5/11 österreichisches Patentamt AT12 321 U1 2012-03-15 ab, an sich herkömmliche Technologie.

[0037] In Fig. 5 ist schematisch in einem Querschnitt eine Lage, z.B. die Lage 3 des Leiterplattenelements 1 gemäß Fig. 1, mit einer Harzschicht 6 und einer darauf angebrachten, bereits strukturierten Leiterschicht 9 dargestellt. Zufolge der Strukturierung sind in der Leiterschicht 9 Bereiche 13 vorhanden, wo keine Metallisierung mehr vorliegt. Diese Lage gemäß Fig. 5 ist für eine Innenlage eines Multilayer-Leiterplattenelements 1 etwa gemäß Fig. 1 bis 3 vorgesehen.

[0038] Für die Anbringung der von eigenen Stoppelementen 14 in den Bereichen 13 wird nun in diesem Beispiel zunächst eine Partikel-Oberflächenschicht 14' auf der Lage 3 vorgesehen, was z.B. durch Aufstreichen der Paste und Rakeln, durch Aufsprühen (spray-coating), Aufdrucken oder eine ähnliche bekannte Methode erfolgen kann. Diese Oberflächenschicht 14' aus der Paste mit den Nano-Partikeln und dem Bindemittel wird zusätzlich mit einem lichtempfindlichen Element, z.B. einem handelsüblichen Photoinitiator zusammen mit einem zu vernetzenden Bindemittel, ausgerüstet. Dadurch kann durch entsprechendes Belichten durch eine Maske hindurch die Oberflächenschicht 14' bereichsweise ausgehärtet und bereichsweise für ein Ätzmittel angreifbar (bzw. photographisch entwickelbar) gestaltet werden, so dass in einem nachfolgenden Ätzvorgang (bzw. Entwicklungsschritt), ganz ähnlich wie dies bei der Strukturierung von Leiterschichten, z.B. 9, erfolgt, eine strukturierte Zusatz-Schicht als Stoppelement 14 erhalten wird, vgl. Fig 6.

[0039] Die Innenlage 3 wird sodann gemäß Fig. 6 zusammen mit den äußeren Lagen 2, 4 (sowie gegebenenfalls mit weiteren Innenlagen, die jedoch nicht dargestellt sind) in an sich bekannter Weise übereinander gestapelt und - in der Regel in Verbindung mit weiteren derartigen Lagenpaketen in der Art eines „Buchs", wie dies an sich bekannt ist - in einer Presse angeordnet und sodann unter Erhitzen, um die Lagen 2, 3 und 4 miteinander klebend zu verbinden, verpresst, vgl. die nur ganz schematisch dargestellten Pressenteile 18, 19 in Fig. 6. (Es sei hier erwähnt, dass selbstverständlich auch nicht-thermische Verbindungsmöglichkeiten bestehen, die ebenfalls eingesetzt werden können, wenn die vorliegenden Zusatz-Stoppelemente 14 eingebaut werden.) [0040] Ein derartiges Verpressen kann auch selbstverständlich erfolgen, wenn die Zusatz-Stoppelemente 14 auf andere Art und Weise, etwa durch Siebdruck, an den gewünschten Stellen (also „strukturiert") angebracht worden sind.

[0041] Eine andere Art, die vorliegenden Stoppelemente 14 unabhängig von den Leiterschichten 8, 9, 10, 11 zu erzielen, besteht beispielsweise auch darin, die vorgenannten Partikel direkt als Füllstoff in geeigneter Weise in die passenden Lagen oder Schichten einzubauen. Die Partikel werden somit in diesem Fall direkt, als „Füllstoff', im Harzsystem einer Harzschicht des Leiterplattenelements oder aber auch gegebenenfalls in einer Trennlage 15 bzw. 16 (wobei dann nur eine derartige Trennlage vorliegen wird) enthalten sein, und die betreffende Harzschicht bzw. Trennlage fungiert dann als Laser-Stopp-Schicht oder -Lage, also als Laser-Stoppelement 14, wiederum unabhängig von den Leiterschichten 8, 9, 10, 11.

[0042] Eine weitere Möglichkeit zum Vorsehen eines Stoppelements 14 kann darin bestehen, dass vorgefertigte Stoppelemente 14 als Film (Tape) vorliegen, wobei diese Stoppelement-Filme auf eine (Harz-) Schicht auflaminiert bzw. im Schichtaufbau eingelegt werden.

[0043] Mit den vorliegenden Zusatz-Stoppelementen 14 für den Laserstrahl 12 können über die Reflexions- bzw. Absorptionseigenschaften, für die insbesondere die Partikel und ihre Größe bzw. Form verantwortlich sind, die Stoppeigenschaften beeinflusst werden. Von Vorteil ist dabei, dass diese Zusatz-Stoppelemente 14 überall im Multilayer-Aufbau angebracht werden können, nämlich dort, wo später ein Begrenzen der Eindringtiefe des Laserstrahls beim Schneiden oder Bohren des Leiterplattenelements 1 gewünscht wird. Diese variablen Aufbringungsstellen sind ebenso wie die flexiblen Aufbringungsmethoden von besonderem Vorteil. Als günstig hat sich dabei auch erwiesen, dass eine Paste in Schichtform, mit den Nano-Partikeln, aufgedruckt oder in anderer Form dem Leiterplattenelement hinzugefügt werden kann, nach dem die Leiterschichten strukturiert und geätzt wurden, ohne dass eine Kupferlage im Sinne einer 6/11

Claims (20)

1. österreichisches Patentamt AT 12 321 U1 2012-03-15 Basislage zu verwenden ist, die einen Laserstrahl stoppen kann. Beim Auftreffen des Laserstrahls 12 auf dem Zusatz-Stoppelement 14 werden die kleinen Partikel wie erwähnt reflektiert bzw. gegebenenfalls auch teilweise oder vollständig aufgeschmolzen und gesintert, um den Laserstrahl an einem weiteren Eindringen in das Leiterplattenelement zu hindern. [0044] Wenn vorstehend die Erfindung anhand besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert wurde, so sind auch selbstverständlich Änderungen und Modifikationen im Rahmen der Erfindung möglich. So ist in der Zeichnung, soweit bisher beschrieben, das Laser-Stoppelement 14 immer (ungefähr) in einer Ebene mit der bereits strukturierten Leiterschicht 9 gezeigt. Es ist aber genausogut denkbar und möglich, das Zusatz-Stoppelement 14 innerhalb einer Harzschicht, z.B. 6; anzubringen, wie dies der Einfachheit halber in Fig. 3 zusätzlich strichliert angedeutet ist. Dies ist insbesondere dann leicht möglich, wenn die Harzschichten vor dem Verpressen bzw. Verkleben aus z.B. zwei Schichten bestehen, wie etwa im Fall von Harzsystemen, z.B. Epoxydharzschichten, die aus so genannten Prepregs gebildet werden, die ursprünglich in Folienform vorliegen und zum Verpressen einfach übereinander gelegt werden können, etwa um eine erhöhte Isolationsschicht zu erzielen. Im Fall einer lichtempfindlichen Pastenmasse sind auch Technologien anwendbar, wobei als Photoprozess nur ein einstufiger Entwicklungsprozess eingesetzt wird. Was weiters die Zusatzschicht-Masse betrifft, so gibt es beispielsweise mit Aluminiumpartikeln gefüllte Pasten oder Tinten, wobei die Aluminiumpartikel in der Größenordnung von einigen Mikrometer (z.B. ca. 4) liegen und annähernd plättchenförmig sind, um so eine schichtweise Anordnung beim Aufbringen (Aufdrucken) zu erzielen. Ansprüche 1. Leiterplattenelement (1), insbesondere Multilayer-Leiterplattenelement, mit mehreren dielektrischen Schichten (5, 6, 7) sowie Leiterschichten (8, 9, 10, 11), und mit wenigstens einem eigenen, von den Leiterschichten (8, 9, 10, 11) verschiedenen Laserstrahl-Stoppelement (14) im Inneren des Leiterplattenelements, um einen zum Bohren oder Schneiden verwendeten Laserstrahl (12) an einem tiefen Eindringen in das Leiterplattenelement zu hindern, dadurch gekennzeichnet dass das Laserstrahl-Stoppelement (14) mit Laserstrahl-Energie aufnehmenden und/oder reflektierenden kleinen Partikeln gebildet ist.
2. 2. Leiterplattenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mit einem Bindemittel, z.B. einem Harz, insbesondere Epoxydharz, zu einem Schichtteil gebunden sind.
3. 3. Leiterplattenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel eine Größe im nm- bis pm-Bereich aufweisen.
4. 4. Leiterplattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel eine sphärische Form aufweisen.
5. 5. Leiterplattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel eine Plättchenform aufweisen.
6. 6. Leiterplattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Partikel aus Metall, z.B. Silber und/oder Gold, bestehen.
7. 7. Leiterplattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Partikel aus Keramikmaterial bestehen.
8. 8. Leiterplattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement (14) ein aufgedruckter Schichtteil ist.
9. 9. Leiterplattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement (14) photolitographisch strukturiert ist.
10. 10. Leiterplattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement (14) an bzw. in einer entfernbaren Trennlage (15, 16) oder zwischen zwei entfernbaren Trennlagen (15, 16) angebracht ist. 7/11 österreichisches Patentamt AT 12 321 U1 2012-03-15
11. 11. Leiterplattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement (14) durch einen eingelegten bzw. auflaminierten Film gebildet ist.
12. 12. Leiterplattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement (14) durch die örtlich in eine Schicht (6) bzw. Lage (15, 16) als Füllstoff eingebauten Partikel gebildet ist.
13. 13. Verfahren zum Herstellen eines Leiterplattenelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei vor dem Verbinden von Lagen (2, 3, 4) des Leiterplattenelements ein eigenes, von den Leiterschichten (8, 9, 10, 11) verschiedenes Stoppelement (14) an der gewünschten Stelle angebracht wird, wonach die Lagen unter Einschluss des Zusatz-Stoppelements (14) verpresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserstrahl-Stoppelement (14) mit Laserstrahl-Energie aufnehmenden und/oder reflektierenden Partikeln gebildet wird.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement (14) an bzw. in einer entfernbaren Trennlage (15, 16) oder zwischen zwei entfernbaren Trennlagen (15, 16) angebracht wird.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel aus Metall, z.B. Silber und/oder Gold, eingesetzt werden.
16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement (14) in einem Druckverfahren, z.B. Siebdruck, Tintenstrahldruck oder dgl., oder in einem Sprühbeschichtungsverfahren schichtförmig angebracht wird.
17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das schichtförmige Stoppelement (14) licht- empfindlich ausgerüstet und in einem Photoätzte-chik- oder Photoentwicklungs-Verfahren strukturiert wird, bevor die weitere(n) Lage(n) angebracht und die Lagen (2, 3, 4) verpresst werden.
18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement (14) als Paste, z.B. mit einem Harz, etwa Epoxydharz, als Bindemittel, aufgebrachtwird.
19. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement (14) als vorgefertigter Film angebracht wird, der zwischen Lagen (2, 3; 15, 16) eingelegt oder auf eine Lage (3; 16) auflaminiert wird.
20. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel als Füllstoff örtlich in einer Lage (15, 16) bzw. Schicht (6) eingebaut werden. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 8/11