專利名稱：帶有多條疊置引線的網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于以疊置方式設(shè)置格柵的方法與設(shè)備，特別是涉及通過把從一層壓式電路跡線材料上沖出的各電路跡線壓印到一基底上而制作電路板，其中這些電路跡線可以直接施在彼此頂部上而沒有電氣干涉。
由于電路板變得更為密集地裝放在電氣上連通的各部件，電路板制作已成為一種日益復(fù)雜和昂貴的工藝過程。各種各樣的化學(xué)成層技術(shù)已經(jīng)研制出來用于絕緣電路板上的引線或跡線。對于可能由于比如不良交叉而在電氣上相互干涉的各引線或跡線，這些跡線分設(shè)或分散在不同的層次上并彼此隔絕開來。因而，取決于各跡線的幾何狀況和各部件在印刷電路板上的布置，可能在很大數(shù)量的構(gòu)成整個印刷電路板的層次和跡線。很大數(shù)量的導(dǎo)電跡線也存在電氣上連接于諸如集成電路芯片這樣的各電氣部件與之連接的各焊區(qū)。
此外，由于這些跡線也必須最終連接于或是設(shè)置在電路板各焊區(qū)上的各電氣部件，或是其他各層上的其他各跡線，所以，許多孔眼，亦即通孔和盲孔(它們在本技術(shù)領(lǐng)域是是為人所知的)，一般設(shè)置作為部分電路板用于在電氣上連通在各電路跡線的各層之間。事實上，可以有多至30000至40000個這種孔眼設(shè)置在單獨一個電路板上。
采用這樣一種跡線成層方案的電路制作遭受到許多缺點，包括(1.1)在電路制作期間所需的各種化學(xué)作用和步驟可以較多，亦即30到120個不同步驟；(1.2)大量孔眼增加了電路板制作成本；(1.3)一個被發(fā)現(xiàn)是有缺陷的電路板一般不是可修復(fù)的，因為各電路跡線埋置于電路板基底；(1.4)用在電路板制作之中的許多化學(xué)員要求專門的清除處理；(1.5)制成的電路板對熱量具有較低的耐力；亦即在135°F以上它們可以是不可靠的；(1.6)不容易設(shè)置平白電路板以外的其他電路板，比如，難以制作為圓筒的電路板；
(1.7)不可能使用一諸如比方鋁質(zhì)的基底來制備電路板；以及(1.8)各個跡線的長度可以大于所需的，從而放慢電路板的加工效率。
因而，最好是提供一種可以消除或者至少減輕以上各項缺點的電路板制作工藝。
本發(fā)明目的在于提供用于制作一種具有呈現(xiàn)上述缺點的新穎結(jié)構(gòu)的電路板。特別是，本發(fā)明的制作工藝基本上是機械式的，其中各電路導(dǎo)電跡線或引線設(shè)置在一電路板基板的一表面上而基本上不論各電路跡線彼此橫交或交叉。亦即，各電路跡線可以以基本上任意的方式彼此橫交或交叉而在橫交的各電路跡線之間沒有電信號遷移。
因此，按照本發(fā)明制作為每一電路板的各導(dǎo)電跡線和相關(guān)焊區(qū)通過陸續(xù)地把分批的各電路跡線和焊區(qū)(此后，每一分批也指的是一個格柵)從一電路跡線材料壓印到電路板基底區(qū)域(以及根據(jù)電路板設(shè)計和布局原先壓印好的任何居下的各電路跡線)而被裝接于電路板。由于電路跡線材料是一種具有一導(dǎo)體、一絕緣體(最好是在導(dǎo)體之下)以及在底部處的一壓敏粘接薄膜的層壓材料，所以，壓印過程可使粘接薄膜把每一電路跡線粘附于基底和/或居下的電路跡線。另外，由于每一電路跡線具有一絕緣體，所以，每一電路跡線格柵可以在電氣上隔絕于設(shè)置在電路板上的所有其他各電路跡線格柵。
壓印過程利用了一或多個電路跡線狀的沖壓器件，它們可在至少兩塊板件-亦即一壓板和一模板-的各個等同的電路跡線狀切口之內(nèi)和之間滑動。因此，當(dāng)電路跡線材料緊緊地被夾置在此兩板之間時，各沖壓器件從一個其中它們被座放在只是壓板的各切口之中的第一位置被推向一個其中它們被座放在兩塊板件的各切口之中的第二位置。因而，當(dāng)各沖壓器件在兩板之間移動時，電路跡線材料受到切割或沖切以制成符合各沖壓器件(相應(yīng)地，也是各切口)形狀的各電路跡線和/或各焊區(qū)。接著，新沖出的電路跡線和/或焊區(qū)被各沖壓器件推動而通過模板并被壓緊在電路板基底上。
隨在陸續(xù)地壓印具有各電路跡線和/或各焊區(qū)的各格柵之后，所得的各疊置跡線和焊區(qū)的網(wǎng)格配有一保護(hù)性介電罩蓋，具有一些孔口與各導(dǎo)電焊區(qū)對正，這些孔口形成各焊區(qū)的外露，以致在各電路跡線和焊區(qū)與被罩蓋的各電路跡線與焊區(qū)以外的其他各電氣部件之間可以存在電氣連通。此保護(hù)性罩蓋最好是由一種可變形的材料構(gòu)成，以致在接觸于一電路板模具之內(nèi)的熱量和壓力時，罩蓋材料在基本上平行于各沖壓器件移動的方向上流動或變形，以便既相對于彼此把疊置的各電路跡線和焊區(qū)的對正關(guān)系固定下來，又永久地把它們粘接在一起。
在另一實施例中，“壓印”或切割電路跡線材料以提供各電路跡線是依靠當(dāng)電路跡線材料覆蓋模板時間材料施加高壓而實現(xiàn)的。這種高壓是在一增壓腔室中產(chǎn)生的一種受控爆炸或加載的結(jié)果。生成了一種爆炸沖擊波，可使各電路跡線從電路跡線材料上被切下或截斷。這些電路跡線，在爆炸沖擊波力量的作用下，被推動穿過模板中的各切口并在所需的位置上被壓印或加接于基底。
因此，本發(fā)明的一個方面是，能夠通過比如疊放各電路跡線在彼此頂部上把極為密集的電路跡線設(shè)置在電路板基底上。
本發(fā)明的另一方面是，能夠在以一相當(dāng)直接了當(dāng)?shù)姆椒◤氖轮谱髌陂g校正電路板中的缺陷。特別是，通過在以介電罩蓋封圍之前測試各電路跡線的導(dǎo)電性，帶有缺陷的各電路跡線可以重新應(yīng)用于基底。
本發(fā)明的另一方面是，此處所制作的電路板還需要任何孔眼用于連接基底之內(nèi)埋置在不同層次處的各電路跡線，因為這些層次根本不存在。因此，本發(fā)明形成了超過通常成層電路板制作技術(shù)的顯著成本優(yōu)勢。
本發(fā)明又一方面是，此處制作電路板的各階段或步驟基本上少于先前技術(shù)中的。特別是，標(biāo)準(zhǔn)的先前技術(shù)在電路板制作期間可能需要30與120個之間的步驟。然而，本發(fā)明可以在4到12個步驟中制成電路板。
其次，本發(fā)明的一個方面是，電路板制作過程可以為制作各種不同結(jié)構(gòu)的電路板而迅速和直接了當(dāng)?shù)刂匦略O(shè)計。特別是，上述的壓板、模板和各沖壓器件在一電路板制作沖壓機之內(nèi)是可以拆卸的和可以更換的，這種沖壓機在把各電路跡線壓印到電路板基板上去時可控制各沖壓器件的運動。
由于電路跡線材料不僅把每一格柵與其他各格柵隔開，而且也與基底隔開，所以本發(fā)明的一個方面是，電路板基底可以選自比起此前可能的要寬得多的范圍之內(nèi)的材料。
最后，本發(fā)明的一個方面是，由于可以用于按照本發(fā)明來制作電路板的電路板制作材料的緣故，可以制作可在高達(dá)400°F下工作的電路板。
本發(fā)明的其他各種特點和好處將從以下所包括的詳細(xì)說明和所附圖形中顯而易見。
本發(fā)明的其他特點和好處從此后的詳細(xì)說明和所附圖形中會成為顯而易見的。


圖1表明本發(fā)明所制作的一種電路板的一部分，其中三種電路跡線構(gòu)形或格柵已經(jīng)相繼壓印在一電路板基底的表面上，形成了許多各條電路跡線彼此疊合的電路跡線交叉區(qū)域；圖2A表明比如圖1各交叉區(qū)域中所出現(xiàn)的兩條跡線的一疊合處的一橫截面；圖2B表明一條電路跡線的另一項實施例的一橫截面，此跡線具有不同于圖2A的多層；圖3表明電路跡線的格柵；圖4表明本發(fā)明的電路板制作方法和設(shè)備中的一道工序，其中一罩蓋對準(zhǔn)在電路板基底和格柵的頂部，以致電路跡線被罩蓋起來而受到保護(hù)，以及以致電路焊區(qū)通過設(shè)置在電路板罩蓋上的孔口露在外面；圖5表明本發(fā)明所制作的一電路板的一部分；圖6表明按照本發(fā)明制作的一電路板之內(nèi)一集成電路的布置，其中來自集成電路的引線釬焊于凹穴底部上的焊區(qū)；圖7是沿著圖6中直線7-7所取的一剖面視圖，表明電路板和埋置的集成電路；圖8表明用于把電路跡線格柵壓印在一電路板基底上的、本發(fā)明設(shè)備的一項實施例；圖9A-9C表明格柵生成裝置的某些器件的碼放，與同時在這些器件中或透過這些器件制成開口有關(guān)；圖9D表明制成格柵生成裝置的一個沖壓件；圖10表明把一電路跡線格柵壓印到基底上的各沖壓件；圖11A-11C表明一種用于把密集組裝的電路跡線配置在一電路板上的方法；圖12表明圖11A-11C的過程的結(jié)果；圖13表明可以借助本發(fā)明設(shè)置在一電路板基底表面上的一種電路板設(shè)計；圖14-16表明圖13的網(wǎng)格分解成為可以相繼地壓印在電路板基底上的各電路跡線格柵；圖17是在制作電路板時執(zhí)行的各工序的一流程圖18A-18B表明一種用于把電氣部件引線連接于一借助本發(fā)明制作的電路板的方法；圖19表明類似于圖10中者的另一項實施例，但還包括一設(shè)置在模板與基底之間的間隔件；圖20表明本發(fā)明的另一項實施例，用于把電路跡線設(shè)置在一基底上，其中電路跡線材料位于一增壓空腔之中；以及圖21是圖20的實施例的又一簡略圖示，表明使用一種爆破力從電路跡線材料上分離電路跡線。
在圖1中，一電路線或跡線的網(wǎng)格20圖示在一電路板基底28的一表面上。注意，各電路跡線24在各交叉區(qū)域32處彼此疊合而無電氣干涉。簡要地說，在形成這種無電氣干涉的疊合能力時，每一跡線24賴以制成的電路跡線材料包括至少一用于攜帶電信號的導(dǎo)體、一絕緣體和一用于把跡線固接于基底28表面的粘接薄膜。因而，為了形成圖1的網(wǎng)格20，具有許多電路跡線24的各組件或各格柵36曾經(jīng)先后地施加于基底28表面。亦即，一第一格柵36a，包含各導(dǎo)電跡線24a，曾經(jīng)首先施加于基底28表面。接著，一第二格柵36b，包含各電路跡線36b，曾經(jīng)施加于基底28表面。最后，一第三格柵，包含各電路跡線24c，曾經(jīng)施加于基底28表面以及所有先前施加的跡線。每一電路跡線24能夠與一般是焊區(qū)(pad)40的電氣連接端點形成電連通。這種焊區(qū)在大多數(shù)情況下是(a)與所連接的跡線24形成一體；以及(b)和其與之連接的每一電路跡線24同時施加于基底28表面。不過，應(yīng)當(dāng)理解，一或多個焊區(qū)40的若干部分可以疊置在一跡線24上面，以致并非所有焊區(qū)40的所有部分都接觸基底28。各焊區(qū)40通常但非必需地居于每一電路跡線24的兩端，而這些焊區(qū)40以及其相應(yīng)的各電路跡線24可以配置在基底28表面上，各種幾何構(gòu)形的數(shù)量要比此前可能的顯著為多。為了便利和/或性能所需，代替各電路跡線24被此以90°交叉，這些電路跡線24可以彼此以基本上任何角度相傾斜。因而，可以提供一些電路板設(shè)計，其中各電路跡線或電路線24呈一種直線式點對點連接，以致各跡線24的總直線長度顯著減小，從而提高了各電路跡線裝于其中的電路板的性能。因而，交叉區(qū)域32可以具有以任何角度交叉的電路跡線，而且事實上，由于電路跡線24在某些情況下可以是基本上共線的，所以，交叉區(qū)域32可以遍及兩或多條電路跡線24的非一般的長度。其次，應(yīng)當(dāng)指出，交叉區(qū)域32并不局限于只是兩條電路跡線24的交叉。而是，各跡線24可以重復(fù)地彼此疊放。比如，先后地施加各格柵36于一基底28表面，會有不同格柵36的三或多條電路跡線24相交叉，從而形成具有三條電路跡線24疊放在彼此之上的一個交叉區(qū)域32。因而，本發(fā)明允許以下的電路板設(shè)計，其中每一電路跡線24在跡線的各端頭焊區(qū)40之間橫過電路板基底28表面而具有，如果有的話，很少彎曲或彎折之處。在此情況下，這樣一種網(wǎng)格20可以顯得更像是一種各電路跡線24的抽象“編織”或“纏結(jié)”物。不過，無論形成在基底28表面上的最終圖案如何，為了標(biāo)記方便，這種圖案將稱之為“網(wǎng)格”，而每一形成在基底28表面上的電路跡線24和焊區(qū)40的整個一組將稱之為一個格柵36。
為了更好地理解電路跡線24如何可以在交叉區(qū)域32內(nèi)相互疊合而無電氣干涉，諸如各個跡線24之間的串?dāng)_，可參見圖2A。如圖所見，表明圖1中一交叉區(qū)域32的一橫截面，其中只有兩條電路跡線24彼此疊合。首先參見電路跡線24a的橫截面，跡線24a的最頂層是一導(dǎo)電體44a，諸如銅。在此導(dǎo)體44a以下夾層于它的是一絕緣體48a，在本實施例中用作介電物質(zhì)。最后，在絕緣體48a的下面是一薄薄的粘接劑52a涂層，用于把電路跡線24a粘接于基底28表面以及其他電路跡線44(如果這些跡線在跡線24a之前設(shè)置在基底28上)。現(xiàn)在參見圖2A的電路跡線2b，可以看出，為此電路跡線提供了一種相同的橫截面。不過，無論是否電路跡線24a與24b具有等同的橫截面，本發(fā)明的一個重要方面是，絕緣體48具有充足的介電性能以基本上完全禁絕導(dǎo)體44與基底28的任何組合之間的電氣信號遷移。
注意，用于制作電路跡線24和相關(guān)聯(lián)的焊區(qū)40的片狀材料的制作完全屬于以粘接劑作背襯之材料領(lǐng)域的技能范圍。比如，在示于圖2A的本實施例中，絕緣體48可以包含一種熱塑物質(zhì)，而粘接薄膜52包括任何具有必需的粘接性質(zhì)以及在制作過程期間，諸如在施加熱量和壓力時，保持這種性質(zhì)的粘接劑。
提供由廣為多樣的材料制成的電路跡線24也屬于本發(fā)明的范疇。比如，圖2B中，表明一電路跡線24的另一實施例的一橫截面。此橫截面的最頂上部分56是一種磁性介質(zhì)。此部分56以下是一塑料絕緣體60，用作介電物質(zhì)。在絕緣體60以下是一銅導(dǎo)體。在導(dǎo)體64以下是另一塑料介電物質(zhì)或絕緣體68。在介電物質(zhì)68以下是磁性介質(zhì)另一部分66。在此以下是另一絕緣塑料70，其中配置一粘接劑薄膜52。如圖2A所示，此粘接劑薄膜52應(yīng)當(dāng)能夠粘合于電路跡線24有待施加的基底28表面以及能夠粘合于諸如頂部磁性介質(zhì)56那樣的其他跡線的最頂上表面。
在圖3中，表明網(wǎng)格20的另一實施例，其中，如前所提及，各交叉區(qū)域32可以基本上共線于各電路跡線24。在圖3中，各電路跡線24以偏置方式彼此疊放。注意，這種疊放或疊合格柵配置可以用來在一電路板上形成超密的電路跡線。特別是，本發(fā)明允許各電路跡線24如圖所示那樣地對齊，其中各電路跡線24的寬度72大約是8mil，而相鄰各電路跡線24之間的間距76大約是2mil。因此，在大約一英寸的寬度之內(nèi)(沿著箭頭72的方向)以這種方式可設(shè)置大約200條不同的電路跡線。
在設(shè)置電路跡線24與其連接的焊區(qū)40于一基底28表面上之后，電路板的接著的一步制作工序示于圖4之中。亦即，對于由本發(fā)明予以制作的每一電路板，設(shè)置一罩蓋200，用于把基底28表面上的電路跡線24夾置在基底28與罩蓋200之間。因而，罩蓋200為導(dǎo)電跡線24提供一種外部防護(hù)以及把跡線的路徑固定在基底28表面上(以后要詳細(xì)說明)。不過要注意，罩蓋200還包括各孔口204而破開罩蓋200，以致當(dāng)罩蓋200適當(dāng)?shù)嘏c基底28對齊時，各孔口204與各焊區(qū)40對齊，致使可以在各電路跡線24與借助各孔口204通過各焊區(qū)40與各電路跡線相連接的各電氣部件之間形成電氣連通。因此，正如以下也將表明那樣，每一孔口204形成一個它為之提供通路、圍繞其相應(yīng)焊區(qū)40的一個密封凹槽和凹穴。亦即，一當(dāng)罩蓋200適當(dāng)?shù)貙R在基底28上，就加上壓力和熱量，正如以下將進(jìn)一步詳細(xì)說明的那樣，以致罩蓋200具有充分的流動性并類似于粘接劑而流入各電路跡線24周圍的間隙并粘接于每一格柵的各跡線24和各焊區(qū)40，從而包圍和固定網(wǎng)格20就位。在一項實施例中，基底28和罩蓋200由同一或類似材料制成并在施加壓力和熱量時以同樣的方式作出反應(yīng)。
在圖5中，表明按照本發(fā)明制作的一部分電路板206，其中這一部分表明成層在基底28上面的并從而把各電路跡線24埋置在罩蓋200里面的罩蓋200。因此，如圖4說明中所指出，各孔口204提供了到各焊區(qū)40的通路，以致由一相應(yīng)的孔口204和焊區(qū)40構(gòu)成一密封的凹槽或凹穴208。另外注意，本圖還表明，一對置的罩蓋200′可以成層于基底28的對置一側(cè)，從而在壓力下加熱之后，包圍和固定在基底28對置一側(cè)上的各電路跡線24′。
現(xiàn)在參見圖6和7，分別表明一電路板206另一部分的一平面視圖和一相應(yīng)橫截視圖，其中一集成電路芯片212插裝于電路板206中，以致基底28兩側(cè)上的各電路跡線24可以電連接于芯片212。特別是，圖7表明沿著圖6軸線214所取的一橫截面。因此，如圖7中具體所示，出自芯片212的各引線216經(jīng)由通向每一凹穴208的敞口端進(jìn)入電路板206兩側(cè)上的凹穴208。另外注意，在每一凹穴208中設(shè)置一釬焊芯塊(solder core)20，可以隨后予以加熱而把各引線216固定在各凹穴208之內(nèi)并從而在各引線216與其在每一導(dǎo)線216進(jìn)入的凹穴208底部處的相應(yīng)焊區(qū)40形成一電氣通路。
圖8表明用于在一基底28上設(shè)置電路跡線24和焊區(qū)40的一格柵36的一種設(shè)備的橫截面。特別是，此設(shè)備包括許多沖壓器件300(本圖中表明其中三個)；一沖頭安裝架302，各沖壓器件300固定地安裝在上面；一壓板304和一模板312(這四個部件表示一“格柵生成裝置”)。注意，各沖壓器件300設(shè)置在一壓板304的各切口308之內(nèi)，其中各沖壓器件300可在其相應(yīng)各切口308之內(nèi)滑動。各沖壓器件300與其相應(yīng)各切口308之間的公差是非常嚴(yán)的。各沖壓器件300和其相應(yīng)各切口308二者都呈現(xiàn)出有待于加接于基底28的一種格柵36的外形。在壓板304下面是一模板312，包括各匹配切口308′。各沖壓器件300，連同沖頭安裝架302一起，是在一沖頭驅(qū)動器(未畫出)的控制下移動的。各沖壓器件300在以后即將說明的操作期間經(jīng)過各自對正于各切口308′的各切口308而滑動進(jìn)入各切口308′。
參照圖9A-9C，說明帶有各切口的沖頭安裝架302、壓板304和模板312的制作。在這方面，各切口308″也制成在沖頭安裝架302上。各沖壓器件300比如通過粘合固定地設(shè)置在沖頭安裝架302的各切口308″之中。最好是，用于制作帶有最終各切口308″的沖頭安裝架302、帶有最終各切口308的壓板304和帶有最終各切口308′的模板312的各材料或板材以所需對正程度疊放起來以達(dá)到各切口308″、308和308′的精確匹配。最好是，各切口308″、308和308′采用電火花機械(EDM)技術(shù)同時制成，在此技術(shù)中，出自EDM設(shè)備的一根導(dǎo)線的靜電火花施用于疊放起來的各板材302、304和312，以一預(yù)定方式結(jié)合著同時形成各切口308″、308和308′而侵蝕材料。EDM之外的切割裝置，諸如激光或水射流，也可采用。因此，可以實現(xiàn)各切口308″、308和308′之間必需的精確匹配。由于同時制成這些切口308″、308和308′，所以，如果萬一與各切口所需的路徑和外形略有偏差，這一偏差貫徹于并出現(xiàn)在疊放起來的板材的所有切口之中。如圖9B所示，EDM導(dǎo)線用來同時在相應(yīng)器件302、304和312之中制成切口308″、308和308′。就制作各沖壓器件300而言，它們是與制作沖頭安裝架302、壓板304和模板312的切口分開制成的。參照圖9D，一沖壓器件300借助于EDM導(dǎo)線從一硬化鋼板切出被單獨制成以匹配或配合于此特定的沖壓器件300與之配用各切口。此外，重要的是指出，模板312的上部表面制成得包含一種諸如“特氟隆”的燒熔而凝結(jié)在其上的(baked-on)永久脫模涂層316。
在操作中，一當(dāng)一格柵生成裝置的壓板304、接合于沖頭安裝架302的其各匹配沖壓器件300和匹配模板312對正于一沖壓機(未畫出)，一片電路跡線材料320(比如，一種層壓于一層在其最下表面上具有一壓敏粘接涂層的熱塑物質(zhì)的銅箔)被置放在壓板304與模板312之間，以致它平行于壓板和模板304、312的各相鄰表面的平面。接著，壓板和模板304、312被靠在一起，從而固定住電路跡線材料320，以致它保持精確定位。因此，一當(dāng)電路跡線材料320和基底28設(shè)置在其各自位置上，沖壓機(未畫出)即被啟動，以致各沖壓器件300伸過壓板304的各底部切口308并伸過電路跡線材料320而接著伸進(jìn)各切口308′。由于切口308′等同于切口308，所以，切口308、308′與各沖壓器件300之間的緊密公差會促使電路跡線材料320切割成一種符合于各沖壓器件300的形狀的圖案。因此，當(dāng)各沖壓器件300的最下表面進(jìn)入各切口308′時，電路跡線材料的一相應(yīng)的沖壓器件形狀的圖案沿鉛直方向向下移動而通過各切口308′并最終作為一格柵36設(shè)置在基底28上，如圖10所示。接著，沖壓機使得各沖壓器件300從各切口308′退回，把電路跡線材料的沖壓器件圖案，留在基底28的最上表面上。因此，一當(dāng)每一沖壓器件300的底部表面退回到壓板304里面，壓板和模板304、312就彼此移離，從而釋放電路跡線材料320，以致它可以挪動。此外，基底28可以移動，以致比如，對應(yīng)于各沖壓器件300的另一份圖案可以形成在或是同一電路板的另一基底28區(qū)域上，或是一不同電路板的一區(qū)域上。
一圖10實施例的變型示于圖19。如圖19所示，這一實施例包括一附加裝置，亦即一間隔件340，在形成各電路跡線320于基度28之上的壓印或制作過程期間置放在模板312的底部與基底28上部表面之間。間隔件340具有多個間隔件切口344。每一間隔件切口344對齊于那些被移動而通過每一壓板304、模板312和間隔件340的各沖壓器件300。重要的是，各間隔件切口344的寬度或橫向尺寸大于壓板304各切口308和模板312各切口308′的寬度或橫向尺寸。結(jié)果，不象移動通過模板312各切口308′的各電路跡線，而在這些電路跡線320與間隔件340各切口344之間存在較大的間隙或公差。帶有較大的一些切口344的間隔件340的這種配置和構(gòu)形，有助于在基底28上部表面上形成各電路跡線320之后在基底28與間隔件340、模板312、壓板304和各沖壓器件300這一組合之間的所需脫解。因而，在壓印過程之后，設(shè)置在基底28上的各電路跡線320與間隔件340一起脫開或移動的任何趨勢都得以或基本上得以消除。
注意，至少有兩種方法用于把格柵36壓印在電路板206上。在第一方法中，可以使用單獨一部沖壓機，其中一第一格柵生成裝置設(shè)置在沖壓機(未畫出)之內(nèi)，而接著沖壓機運作起來以把一相同的第一格柵36壓印在許多基底區(qū)域中的每一區(qū)域上，每一區(qū)域?qū)?yīng)于一有待制成的電路板206。亦即，每一電路板基底區(qū)域在生成裝置的模板312底下移位，而此第一格柵壓印在此電路板基底區(qū)域上。接著，一當(dāng)所需數(shù)量的電路板已經(jīng)使對應(yīng)于此第一格柵生成裝置的第一格柵36施加于它們，一操作工則卸除此第一格柵生成裝置并代之以一第二格柵生成裝置，以致一不同的格柵36可以壓印到各電路板基底區(qū)域上。因而，在基底28再次對正于第二格柵生成裝置的新的一對板件下面的情況下，制作在基底28上的每一電路板基底區(qū)域，現(xiàn)在可以使這一不同格柵壓印在基底28表面上(以及任何下面的先前施加的第一格柵36的各電路跡線24上)。
至于設(shè)置上面的或疊放的各格柵36，至關(guān)重要的是，當(dāng)在一居下的跡線頂上設(shè)置一居上的跡線24時要施加充分而不過分的壓力。這種充分的壓力可居上的跡線24的粘接薄膜適當(dāng)?shù)卣辰佑诰酉碌嫩E線24，以致居下的跡線不因接觸居上的跡線24而破裂、受損或者另外受到不利的沖擊。與所施加的充分壓力一起，沖壓機或沖壓裝置還具有一或多個止動器，與各沖壓器件300的運動相關(guān)聯(lián)。在這方面，這些止動器限制各沖壓器件300的運動，以致一居上的跡線24不致移動一個會不利地沖擊一居下的跡線24或基底28的距離。亦即，此一或多個止動器在操作上關(guān)聯(lián)于各沖壓器件300以防止在相對于居下的電路跡線移動居上的電路跡線時所不希望有的過大移動。
以上在相應(yīng)的格柵36已經(jīng)壓印在每一電路板基底區(qū)域上之后更換每一格柵生成裝置的過程可予以重復(fù)，直至每一這種區(qū)域包括所有所需的格柵36為止。重要的是要指出，在許多電路板設(shè)計中，一種格柵36也可以重復(fù)地施加于同一電路板基底區(qū)域，其中每一次施加都偏離于其他各次施加。因此，通過適當(dāng)?shù)匾莆换?8，單獨一部格柵生成裝置在制作單獨一個電路板206時重復(fù)地予以使用。比如，參照圖11A-11C，這些圖像表明重復(fù)地用在同一電路板基底區(qū)域上的單獨一部格柵生成裝置。亦即，此格柵生成裝置提供一對壓板和模板304、312和一對沖壓器件300用于沖壓一對電路跡線24到一基底28上。特別是，在圖11A中，表明兩個電路跡線圖案320被施加于電路板基底區(qū)域。在圖11B之中，基底28在同一電路板基底區(qū)域之內(nèi)已經(jīng)移位一較小量，而同樣的各沖壓器件300，曾經(jīng)用于圖11A之中，又予以采用，以致一第二對偏移的電路跡線圖案320施加于電路板基底區(qū)域。隨在此次施加之后，在圖11C之中，已經(jīng)完成基底28的又一次移位，以便把又一電路跡線圖案320施加于電路板基底區(qū)域。
因而，如同本技術(shù)領(lǐng)域中熟練人員會理解的那樣，由于基底28的移位可以控制在很小的公差之內(nèi)，所以，目前闡明的本發(fā)明電路板制作方法和設(shè)備可以提供極為細(xì)小的、間隔緊密的各電路跡線，如圖12中所示。另外，重要的是要指出，單獨一部格柵生成裝置也可以用于以一種疊放方式設(shè)置各電路跡線24，如圖3所示。亦即，一當(dāng)直接裝接于基底28表面的各電路跡線24，比如使用示于圖11A-11C的方法，已經(jīng)予以施加，則基底28可以在相反的方向上移位，以使用同樣的壓板和模板以示于圖3的偏移方式隨后施加第二層的各電路跡線24。
在用于制作印刷電路板206的一第二實施例中，不是在設(shè)置相繼的各格柵36時更換一格柵生成裝置，而是一系列相鄰配置的格柵生成裝置對齊在比如單獨一部沖壓機之內(nèi)，其中每一格柵生成裝置用于將其特定的格柵36壓印到每一電路板基底區(qū)域上面。因此，在使用此用于制作電路板206的方法和設(shè)備期間，基底材料28在每一格柵生成裝置的一系列壓板和模板對下面移動，其中每一相繼格柵的各電路跡線隨著各電路板基底區(qū)域相繼地在每一壓板和模板對下面移動而被施加在這些區(qū)域上。順便提一句，注意，在此實施例中，電路跡線材料可以與基底28的移動成90°地在面板之間移動。
為了進(jìn)一步表明本發(fā)明的電路板制作過程，可參照圖13-16。在圖13中，表明出自比如一卷基底28的一部分的一塊片材，其中各電路跡線24及其相關(guān)的各焊區(qū)40已經(jīng)制作在一電路板206的一電路板基底區(qū)域上。注意，即使在一電路板206電路系統(tǒng)這一簡單實例中，都具有大量的交叉區(qū)域，這在現(xiàn)有電路板制作工藝中將需要電路的一種化學(xué)敷層以及可能的位于基底28之內(nèi)的各種孔眼用于電連接各條跡線24和/或其相關(guān)的各焊區(qū)40。
在每一圖14-16中，表明單獨一個電路板格柵36，其中每一這種格柵是設(shè)置在電路板基底區(qū)域400(圖13)上的網(wǎng)格20的一個子系統(tǒng)。另外，對于每一圖14-16，相應(yīng)的各格柵36可以通過本發(fā)明的方法和設(shè)備壓印到基底28上面。亦即，對于每一圖14-16，一壓板304、模板312對和由沖頭安裝架302固定的各匹配沖壓器件構(gòu)成的一相應(yīng)格柵生成裝置配置用來把每一圖的每一電路系統(tǒng)圖案相繼地在基底28表面上沖壓或壓印出來。因而，圖14的電路系統(tǒng)420可作為第一格柵36壓印到電路板基底區(qū)域400上。接著，圖15的格柵430可以壓印到同一基底區(qū)域402上去，而最后，圖16的格柵440也可以壓印到基底區(qū)域400上去以完成圖13的網(wǎng)格20。
圖17的流程圖為本發(fā)明的方法的各步驟提供了深入的說明。因此，一當(dāng)一電路板206的一網(wǎng)格20設(shè)計出來，在步驟504中此網(wǎng)格20分解為相繼施加于每一電路基底區(qū)域400的各格柵36。在此步驟中確定各格柵36基本是直接了當(dāng)?shù)?，亦即，可以采用本技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所能夠提供的許多不同的和適當(dāng)?shù)呐渲煤驮O(shè)計。
繼步驟504之后，在步驟508中，一或幾部沖壓機(在此總稱為網(wǎng)格施加器)設(shè)計得帶有一或多部格柵生成裝置，格柵生成裝置均具有一壓板304和模板312對，通過它們設(shè)置安裝于沖頭安裝架302的各相應(yīng)沖壓器件300。接著，在步驟512中，向電路跡線施加器提供一電路板基底28和一格柵跡線材料320，用于把電路板線路制作在基底上面。因而，在步驟516中，格柵施加器為之設(shè)計的每一格柵36順序地被壓印在基底28的各電路板區(qū)域上。注意，這一步驟可以在每一電路板基底區(qū)域上設(shè)置只是單獨一個格柵36，或有可能在每一電路板區(qū)域上相繼地施加多個的格柵36。接著，在步驟520中，作出一項關(guān)于是否存在一些附加的格柵36有待壓印到每一電路板基底區(qū)域上。比如，如果五個這樣的格柵36需要被壓印到每一電路板區(qū)域上，而且步驟516執(zhí)行一次至多只有兩個這樣的格柵可以予以壓印，則步驟508到520將反復(fù)地被執(zhí)行三次。
在步驟524中，此步驟可以與步驟504到520非同步地予以執(zhí)行，各電路板罩蓋200使各釬焊凹穴孔口204被除掉，以致設(shè)置在每一凹穴208底部上的各焊區(qū)40具有外部通路。
接著，當(dāng)網(wǎng)格20的所有格柵36已經(jīng)施加于每一電路板基底區(qū)域和所有的電路板罩蓋200已經(jīng)使其各孔口204被除掉之后，在步驟528中，各罩蓋200設(shè)置在每一電路板基底區(qū)域上并采用加壓和加熱二者層壓于這些區(qū)域。注意，在層壓過程的一項實施例中，每一被罩蓋的電路板基底區(qū)域都封裝在一橡膠模具之內(nèi)并在一15psi的壓力下加熱到500°F的溫度。在層壓過程中，罩蓋200之中的樹脂流進(jìn)圍繞各電路跡線24的間隙并從而將各跡線封圍起來。另外，用于把網(wǎng)格20粘接在電路板基底區(qū)域上的壓敏粘接劑是一種可避免在各格柵36之間出現(xiàn)不希望有的導(dǎo)電的介電材料。
關(guān)于施加熱量和壓力，重要的是，罩蓋材料可在平行于或基本上平行于最終網(wǎng)格20的厚度或橫截面的方向上流動。罩蓋材料的流動不應(yīng)當(dāng)或基本上不應(yīng)當(dāng)發(fā)生在不平行的，諸如沿垂直于流動平面的各平面，一些方向上。如果平行的或基本上平行的流動規(guī)定為沿著Z方向，則這種材料的流動是受限的，以致材料不在X和Y平面內(nèi)移動或流動。因此，可流動的材料不會沿著網(wǎng)格的不同部分向外流動。為實現(xiàn)這一點，遍及罩蓋和網(wǎng)格都施加相等的壓力，而罩蓋材料流動在各向外方向上是受限的。在一項實施例中，罩蓋材料不僅涉及在所有的格柵36業(yè)已就位之后所施加的罩蓋200，而且基底28也由與罩蓋材料同樣或類似的材料制成，以致基底材料流動也發(fā)生在相對于網(wǎng)格20的厚度或橫截面是平行的或基本上平行的方向上。
在步驟532中，如同在本技術(shù)領(lǐng)域中熟知的那樣，在每一最終層壓成的電路板的各焊料凹穴208中設(shè)置焊料(solder)。比如，與本發(fā)明同一的發(fā)明人在美國專利第4985601號中有所說明。最后，在步驟536中，除掉任何余留在當(dāng)時已經(jīng)層壓的各電路板罩蓋200外部上的多余焊料。
在電路板206按照圖17的流程制作完成之后，各種電氣部件可以裝接于電路板。特別是，圖18A和18B表明各電氣部件可以如何裝接于此前制成的電路板的一項實施例。因此，參照圖18A，出自比如一集成電路(未畫出)的各引線604可以定位使得每一引線的自由端接觸一電路板凹穴208的底部。注意，根據(jù)圖17的步驟532，一種諸如焊料的可流動的導(dǎo)電材料已經(jīng)設(shè)置在各凹穴208之內(nèi)，此焊料作為標(biāo)記為608的塊體畫在本圖的各凹穴之中，其橫截面畫成交叉陰影線。因此，一當(dāng)各引線604的自由端已經(jīng)定位，電路板就被加熱，以致可回流的導(dǎo)電材料608熔化在各凹穴208之內(nèi)并隨后圍繞各引線604的自由端流動。因此，圖18B表明接觸一引線604的可流動導(dǎo)電材料608的熔后結(jié)果。亦即，可流動的材料圍住引線604的自由端并順著引線向上有所遷移。因而，當(dāng)電路板206冷卻下來時，各引線604就固定地裝接于各凹穴208之中，其中可流動材料608在每一引線608與相應(yīng)凹穴底部上的相應(yīng)焊區(qū)40之間形成導(dǎo)電性。
重要的是要注意，依上面制成的各電路板比起諸如比方FR4標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧玻璃電路板這樣的標(biāo)準(zhǔn)電路板來，對于熱損傷具有顯著大的抗力。亦即，依上面制成的各電路板可以暴露于高至400°F的溫度而不遭受損傷，而一般的FR4電路板在135°F下時就可能遭受損傷。
同樣重要的是要指出，通過修改壓板和模板的形狀，本發(fā)明可以用于把各電路板跡線設(shè)置在此前未及想到的廣為多樣的物件上。亦即，比如通過設(shè)計壓板和模板以致它們不再是扁平的，而是具有匹配的圓柱形狀，同時模板312也具有一相應(yīng)地成形為圓柱狀的底面以便匹配一圓柱狀基底的某一部分，則一電路板格柵36可以壓印到這樣一個圓柱狀基底上。特別是，一格柵36可以壓印到一個圓柱狀的機電驅(qū)動器上。當(dāng)然，其他一些形狀和外形諸如比方一汽車車身面板的內(nèi)部外形，也是在本發(fā)明的范疇之內(nèi)。
圖20和21表明用于把各覆蓋電路跡線設(shè)置在一基底上的另一實施例。代替使用各沖壓器件300或類似器件，采用一種可控的爆破力來從一片電路跡線材料上切出或換一種說法分割出各電路跡線并隨后把這些電路跡線設(shè)置在基底上。特別是，如圖20中所見，簡略畫出一壓力容器600。一增壓腔室604(plenum chamber)形成在壓力容器600之內(nèi)。壓力容器600和增壓腔室604設(shè)計成與可控地生成預(yù)定或所需大小的一種爆破力的設(shè)備協(xié)同操作。亦即，增壓腔室604操作連通于用于生成爆破力的設(shè)備，以便產(chǎn)生的爆破沖擊波由增壓腔室604來經(jīng)受或接收。同樣如圖20所示，一片電路跡線材料相對于增壓腔室604這樣定位使得它承受可控爆破的效果。類似于其他各項實施例，此片電路跡線材料608覆蓋一模板612的外部表面。此模板612具有許多切口616。如同其他各項實施例那樣，各切口616形成一種手段和一種通道，各電路跡線借以從所述片電路跡線材料608上分離下來以定位在一基底620上并加接于此基底620。
參照圖21，此圖簡略地畫出了許多利用可控爆破而固定于基底620上部表面的電路跡線624。更為具體地說，在一片電路跡線材料608適當(dāng)?shù)叵鄬τ谠鰤呵皇?04定位的情況下和模板612和基底620結(jié)合這片電路跡線材料608適當(dāng)?shù)囟ㄎ坏那闆r下，則可以生成一種力量或壓力來以從這片電路跡線材料608的其余各部分上切出、截斷或者，換句話說，分離各電路跡線624。為此，要啟動或觸發(fā)用于生成爆破力或沖擊波的設(shè)備。這樣一種設(shè)備，包含使之爆炸的制劑或材料，設(shè)計得可生成一種預(yù)定的力量或壓力，適當(dāng)?shù)貙?dǎo)致各電路跡線624被截斷并在此力量或壓力作用下穿過模板612的各切口616移動，直至它們接觸基底620。可以理解，所生成的爆炸沖擊波具有某一大小和充分均勻的施加，以導(dǎo)致各電路跡線24被制成為具有平直或基本上平直的邊緣而不損害或者換句話說危及基底620上形成的各電路跡線624的完整性和可用性。
雖然本發(fā)明的此優(yōu)先實施例已經(jīng)在制作電路方面作了說明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以用于多種多樣的場合。在形成材料的疊置或疊放引線的產(chǎn)品或過程之中，可以納用本發(fā)明的設(shè)備和方法。與此相關(guān)，疊放的引線或跡線不必須是導(dǎo)電的。
為了顯示和說明的目的，已經(jīng)提供了本發(fā)明的以上討論。另外，本說明不企圖把本發(fā)明限制于在此所披露的形式。于是，在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的技能和知識之內(nèi)、與以上各項原則相稱的改變和改進(jìn)都在本發(fā)明的范疇之內(nèi)。此前說明的實施例還試圖闡述目前已知的實施本發(fā)明的最佳模式并試圖使本技術(shù)領(lǐng)域中其他熟練人員能夠如此地、或者在其他一些實施例中以及在帶有由于它們具體地應(yīng)用或使用本發(fā)明而所需的各種改進(jìn)的情況下來采用本發(fā)明。企圖的是，所附各項權(quán)利要求被認(rèn)為是在為先前技術(shù)所允許的程度上包括另外的一些實施例。
權(quán)利要求
1．一種用于制作一網(wǎng)格的方法，包括使一基底定位；以及把多個具有長度的引線格柵設(shè)置在所述基底上。
2．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個格柵包括多條導(dǎo)電跡線和多個電連接于所述各導(dǎo)電跡線的焊區(qū)。
3．按照權(quán)利要求2所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括把一第二格柵的一第一導(dǎo)電跡線的一部分疊置在一第一格柵的一第一導(dǎo)電跡線的一部分上。
4．按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二格柵包括一接合于所述第二格柵的所述第一導(dǎo)電跡線的第一絕緣體，以及其中所述第二格柵的所述第一導(dǎo)電跡線的所述部分利用所述第一絕緣體絕緣于所述第一格柵的所述第一導(dǎo)電跡線的所述部分。
5．按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括把一第三格柵的一第一導(dǎo)電跡線的一部分疊置在所述第一格柵的所述第一導(dǎo)電跡線的所述部分上。
6．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括使得多個沖壓器件移動而穿過一壓板并接觸從中把一第一格柵設(shè)置在所述基底上的一塊材料。
7．按照權(quán)利要求6所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括使用一模板，所述第一格柵在所述第一格柵接觸所述基底之前移動而穿過此模板。
8．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括利用一第一組沖壓器件在所述基底上形成一第一格柵，相對于所述第一組沖壓器件移動所述基底并利用一第二組沖壓器件在所述基底上設(shè)置一第二格柵。
9．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括利用一第一組沖壓器件在所述基底上形成一第一格柵并隨后以一第二組沖壓器件代替所述第一組沖壓器件，以及然后利用所述第二組沖壓器件在所述基底上形成一第二格柵。
10．按照權(quán)利要求2所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括提供一種導(dǎo)電材料和一種接合于所述層導(dǎo)電材料的絕緣材料，以及然后形成一個具有多條導(dǎo)電跡線的格柵，而每一所述導(dǎo)電跡線疊置在一絕緣體上。
11．按照權(quán)利要求2所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括在罩蓋所述各導(dǎo)電跡線時露出所述各焊區(qū)。
12．按照權(quán)利要求1所述的方法，還包括在一罩蓋接合于所述多個格柵之后施加熱量和壓力于所述多個格柵。
13．按照權(quán)利要求12所述的方法，其中所述施加步驟包括使所述罩蓋材料流動和圍繞所述各格柵的實體部分。
14．按照權(quán)利要求13所述的方法，其中所述施加步驟包括在一沿著所述各格柵的厚度方向上提供基本上相等的壓力，同時所述可流動的罩蓋材料基本上在偏離所述各格柵厚度的各方向上的移動受到抑制。
15．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括相對于所述基底定位一具有一第一組切口的壓板和一具有一第二組切口的模板，移動各沖壓器件通過所述第一組切口和隨后移動一第一引線格柵通過所述模板的所述第二組切口，以及其中所述第一組切口和所述第二組切口在所述定位步驟之前基本上同時予以形成。
16．一種包括多個具有長度的引線格柵的器件，包括一基底；一第一格柵，具有多個接觸所述基底的引線；以及一第二格柵，具有多個引線，且其中所述第二格柵的一第一引線的一部分接觸所述第一格柵的一第一引線的一部分而所述第二格柵的所述第一引線的其他各部分接觸所述基底。
17．按照權(quán)利要求16所述的器件，其中所有所述各格柵的所有所述引線，除了所述各引線接觸其他各引線的地方之外，包含在基本上同一平面之內(nèi)。
18．按照權(quán)利要求16所述的器件，其中所述基底具有一外部表面，且所有所述各格柵的所有所述引線的所述長度的至少幾部分接觸于所述基底的所述外部表面。
19．按照權(quán)利要求16所述的器件，其中所述第一格柵包括多個焊區(qū)，每一所述焊區(qū)接觸所述基底，以及其中一罩蓋件用來罩蓋所述各引線而把所述各焊區(qū)暴露出來。
20．按照權(quán)利要求16所述的器件，其中所述第二格柵的每一所述引線包括一導(dǎo)電體、一接合于所述導(dǎo)電體的絕緣體和一種接合于所述絕緣體的粘接劑，以及其中所述絕緣體之一的一部分疊置在所述第一格柵的所述導(dǎo)電體之一的一部分上。
21．按照權(quán)利要求16所述的器件，其中所述第二格柵的多數(shù)所述引線接觸所述基底，從而一空間形成在所述第二格柵的所述多數(shù)所述引線與所述第一格柵的所述各引線之間。
22．按照權(quán)利要求19所述的器件，其中每一所述焊區(qū)都不疊置于各導(dǎo)電引線的各部分和其他各焊區(qū)之上。
23．按照權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一格柵包括多個焊區(qū)，而所述第一和第二格柵的每一所述引線包括導(dǎo)電跡線，以及所有所述導(dǎo)電跡線或是與所述基底相接觸地延伸，或是疊置在其他接觸所述基底的導(dǎo)電跡線之上。
24．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括在一腔室中造成壓力以從一片材料上分離出所述多個引線格柵中的至少一個。
25．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括利用一種爆炸沖擊波從一片材料上分離出所述多個引線格柵之中的至少第一個。
全文摘要
一種電路板制作方法和設(shè)備,其中電路板以如下方式制作:以粘接方式施加各導(dǎo)電跡線(24)于一電路板基底(28),而接著把各電路跡線布置加接在一種在承受熱量和壓力時會成為可流動和能粘接的電路板罩蓋材料之中。各電路跡線(24)由一沖頭和模具裝置制成并施加于各電路板基底(28)區(qū)域上。一片電路跡線材料置放在此裝置的兩板之間,而此兩板具有匹配的各電路跡線狀切口。具有一匹配電路跡線形狀的各沖壓器件在各切口之內(nèi)滑動,而在各沖壓器件滑動在兩板之間時從電路跡線材料上沖出一電路跡線(24)。在一電路跡線(24)被沖出之后,各沖壓器件隨后把電路跡線(24)壓印于基底(28)。
文檔編號H05K3/46GK1225752SQ97196594
公開日1999年8月11日 申請日期1997年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月24日
發(fā)明者喬治·R·哈格納 申請人:瑟丘特羅尼克斯公司