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Kupferbeschichtete Kunststoffplatte
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HerstellungDieErfindung beruht auf der Erkenntnis, dass dieVerbiegbarkeit, welcher die Platte oder Tafel einer gedruckten Schaltung standzuhalten vermag, zur Hauptsache von der Dehnbarkeit der Kupferfolie abhängt, diese Verbiegbarkeit anderseits jedoch auch zu einem grossen Teil von der Art der Verstärkung der Kunststoffsohle abhängt. Insbesondere wurde gefunden, dass wenn, wenn die früher verwendete Matte aus "zerhackten" Glasfasern durch eine Matte ersetzt wird, die von durchgehenden, in bestimmter
Weise angeordneten Strängen aus Glasfasern gebildet ist, eine wesentliche Verbesserung der Biegefestigkeit erzielt wird.
Solche Matten aus "durchgehenden Strängen" werden etwa auf gleiche Weisehergestellt wie die Matten aus zerhackten Strängen, wobei aber eine Vielzahl von Strängen aus Glasfasern mechanisch auf das sich fortbewegende Sieb abgelegt werden, u. zw. in Form von durchgehenden Strängen an Stelle von zerhackten Stücken.
Bei der Herstellung solcher Matten aus durchgehenden Strängen von Glasfasern wird insbesondere ein Transportband verwendet, auf welchem die kontinuierlichen Stränge von Glasfasern in einer seitlichen Bewegung abgelegt werden, so dass sich wiederholende, einander überlappende Gebilde, etwa in Form von S-Schleifen, entstehen. Während der Vorwärtsbewegung des Transportbandes wird also die die kontinuierlichen Glasfaserstränge liefernde Vorrichtung quer zum Transportband hin-und herbewegt und damit eine seitliche Ablenkung des Ablegevorganges bewirkt.
Die erfindungsgemässe kupferbeschichtete Kunststoffplatte, in welcher eine auf einer Kupferfolie angebrachte Sohle aus wärmgehärtetem Harz mit einer Glasfasermatte verstärkt ist, ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die Matte in an sich bekannter Weise aus einer Vielzahl von durchgehenden Strängen aus Glasfasern gebildet ist, die in der Querrichtung der Matte in einander überlappenden Schleifen verlaufen, wobei sich die Schleifen in der Längsrichtung der Matte wiederholen.
Wenn eine solche Matte aus durchgehenden Strängen verwendet wird, bricht die Kunststoffsohle bei einem kleineren Radius, als wenn eine Matte aus "zerhackten Glasfasern" verwendet würde, und insbesondere, falls die Platte zur Herstellung von gedruckten Schaltungen dient, tritt eine Beschädigung
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der Leiter der gedruckten Schaltung nicht auf bevor die Platte bis etwa auf den Krümmungsradius ver- bogen wird, bei welchen die tragende Kunststoffsohle bricht. Das letztere Merkmal bildet ein uner- wartetes Resultat, da nicht a priori vorausgesagt werden konnte, dass durch das Ersetzen der Matte aus "zerhackten Fasern" durch eine Matte aus "durchgehenden Fasersträngen", die Tendenz der Leiter der gedruckten Schaltung, die bisher darin bestand beim Verbiegen der Platte mechanisch zu versagen, ver- mindert würde.
Es konnte ferner festgestellt werden, dass sich bei Verwendung einer Matte aus durchgehenden Faser- strängen Platten mit gedruckten Schaltungen beim Eintauchen in das Lötmittelbad, welche eine Tempe- ratur von 260 bis 2820C aufweist, weniger deformieren und verdrehen.
Die Erfindung wird nachstehend, teilweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, noch näher er- läutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer kupferbeschichteten
Platte nach der Erfindung, und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Apparates, der zur Prüfung der Biegeeigenschaften von kupferbeschichteten Platten verwendet wird.
Die in Fig. l gezeigte Platte --10-- besteht aus einer Kupferfolie --12--, an der eine Kunststoff- sohle --14-- festgeklebt ist. Wie nachstehend noch näher erläutert werden wird, wird die Platte hergestellt, indem eine Matte aus durchgehenden Strängen aus Glasfasern auf eine Kupferfolie aufgelegt, dann mit einem flüssigen Harzgemisch durchtränkt und unter Wärme und Druckanwendung zusammengepresst wird, um die verstärkte Sohle --14-- zu bilden. In Fig. l ist ein Teil der Kupferfolie --12-- weggebrochen, um die obere Seite der Sohle --14-- sichtbar zu machen, und insbesondere die quer verlaufende schleifenförmige Anordnung der durchgehenden Stränge der Verstärkungseinlage aus Glasfasern.
Um die bei Verwendung der Erfindung erzielbaren Vorteile noch weiter zu illustrieren, wird nachfolgendes Beispiel der Herstellung und der vergleichenden Prüfung von zwei Platten dargelegt, wobei von diesen Platten die eine (Platte A) eine Verstärkung aus" zerhackten" Glasfasern, und die andere (Platte B) eine Verstärkung aus durchgehenden Glasfasersträngen aufweist :
Platte A
Eine zähflüssige, in Wärme härtbare Harzmischung wurde wie folgt präpariert :
Einer Lösung aus 32 Teilen (Gewicht) Methylmethacrylatpolymer in 58 Teilen Methylmethacrylatmonomer wurden 56 Teile eines 68%gen chlorierten Diphenyls (Arochlor), 20 Teile Antimontrioxyd, 33 Teile Kalziumsulfat und 11 Teile eines Füllmaterials (Satintone No.. 1) beigefügt.
Dem daraus re- sultierendenGemisch wurden 2 TeilePolyäthylen-Glycol-Dimethylacrylat-Ester Monomer GM-1), 0, 5 Tei- leBenzolperoxyd und ITeilmaleinsäurehaltigerAnhydrid-Äthylen-Glycol-Polyestermit einer Säurezahl 114 beigegeben.
500 g des auf diese Weise zubereiteten Formharzes wurde auf ein Blatt einer oxydbehandelten Kupferfolie von 0, 035 mm Dicke und einer Abmessung von 37, 7 x 37, 7 cm aufgebracht. DasFormharz wurde mittels einer Spachtel in Form einer im wesentlichen gleichförmig dicken Schicht über die Kupferfolie verteilt, unter Belassung eines Abstandes von etwa 37 mm von den Rändern der Folie. Das Harz wurde mit einem Blatt einer Verstärkungsmatte aus zerhackten Glasfasersträngen (Ferro Corp., Typ PE
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zum Einschliessen des Formharzes während des nachfolgenden Formvorganges zu dienen. Das Garn verlief parallel zu den Seiten der Matte und etwa im Abstand von 12 mm von den Rändern. Der Gamstreifen hatte solche Abmessungen, dass er während des Verformens in der Presse um etwa 1 mm zusammenpresst werden konnte.
Die Matte wurde mit einem Pergamentpapier abgedeckt und das Ganze zum Pressen zwischen Metallplatten eingelegt.
Das eigentliche Formen wurde in einer Presse durchgeführt, deren Platten auf 1130C erhitzt wurden.
Die Presse wurde rasch geschlossen, um innerhalb 30 sec nach Einbringen des Schichtgebildes dieses zu berühren. Der Druck wurde dann über 30 bis 60 sec stetig bis auf 10, 5 kg/cm2 erhöht. Die Wärme und der Druck wurden während 12 min aufrechterhalten, wonach die Presse geöffnet, die fertig geformte Platte der Presse entnommen und auf Raumtemperatur abgekühlt wurde.
Platte B
Diese Platte wurde auf die gleiche Weise hergestellt wie die Platte A, mit der Ausnahme, dass zur Verstärkung der Kunststoffsohle an Stelle der Matte aus zerhackten Fasern eine solche aus druchgehenden Glasfasersträngen (Owens Corning Fiberglass Typ M8621) verwendet wurde.
Um die Biegeeigenschaften der beiden Platten miteinander vergleichen zu können, wurden Probestücke jeder Platte mit Abmessungen von etwa 62 x 200 cm vorbereitet. Die Probestücke wurden geätzt, um ein gewundenes Leitermuster, das sich in Längsrichtung der Probestücke erstreckte, einer gedruckten
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Schaltung zu bilden. Die Biegeeigenschaften der Proben wurden unter Verwendung eines Salzes zylin- drischer Dorne mit Durchmessern von 7, 6 bis 20, 3 cm, abgestuft um je 1, 27 cm, bestimmt.
Fig. 2 der Zeichnungen zeigen die verwendete Prüfvorrichtung, welche aus einem Ständer --20-- besteht, an dessen oberen Ende eine horizontale Stange --22-- befestigt ist, welche zur Aufnahmeund zum Festhalten eines zylindrischen Domes --24-- dient. Das Verbiegen der Probestücke wurde mittels eines Hebels --26-- durchgeführt, welcher bei --28-- an einem am Ständer --20-- befestigten --30-- angelenkt ist. Zur Durchführung der Prüfungen wurde ein Probestück --32-- auf den Dorn --24-- aufge- legt, u. zw. mit der kupfertragenden Seite zuoberst und seiner Längsachse senkrecht zur Achse des Dornes verlaufend.
Die Enden des Probestückes wurden mit dem Hebel --26-- wie gezeigt in der Weise verbunden, dass durch ein Herunterdrücken des Hebels das Probestück um den Dorn gebogen wurde.
Die Probestücke waren so geätzt, dass sich zwei gewundene Leiter --34 und 36-- bildeten. Die Enden des Leiters --34-- wurden an einen elektrischen Stromkreis mit einer 6 V Stromquelle --38-- und einer Prüflampe-40-angeschlossen. Auf ähnliche Weise wurden die Enden des Leiters --36-- an einen Stromkreis mit einer Stromquelle --42-- und einer Prüflampe --44-- angeschlossen.
Die ganze Anordnung wurde so getroffen, dass bei Auftreten eines Burches in einem der Leiter --34 oder 36--, während des Verbiegens des Probestückes, der Bruck bzw. die Unterbrechung sofort durch das Auslöschen der entsprechenden Prüflampe angezeigt wurde.
Bei den Versuchen wurde jede Probe zuerst um den Dorn mit grösstem Durchmesser der ganzen Serie gebogen. Wenn kein Bruch auftrat wurde die Probe um den Dorn mit dem nächstkleineren Durchmesser gebogen, usw. bis ein Bruch entweder von einem der Leiter der gedruckten Schaltung oder der Kunststoffsohle auftrat.
Acht Proben von jeder der Platten wurden geprüft, welche die nachstehenden Resultate zeigten :
Platte A
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<tb>
<tb> Probe <SEP> Durchmesser <SEP> bei <SEP> welchem <SEP> Durchmesser <SEP> bei <SEP> welchem
<tb> No. <SEP> Leiter <SEP> brachen, <SEP> cm <SEP> die <SEP> Kunststoffsohle <SEP> brach, <SEP> cm
<tb> 1 <SEP> 10, <SEP> 16 <SEP> 10, <SEP> 16 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 10, <SEP> 16 <SEP> 10, <SEP> 16 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 11, <SEP> 43 <SEP> 11, <SEP> 43 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 10, <SEP> 16 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 10, <SEP> 16 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> 8, <SEP> 89 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 13, <SEP> 97 <SEP> 8, <SEP> 89 <SEP>
<tb> 8 <SEP> 11, <SEP> 43 <SEP> 11, <SEP> 43 <SEP>
<tb> Mittel <SEP> 11, <SEP> 28 <SEP> 9,
<SEP> 52 <SEP>
<tb>
Platte B
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<tb>
<tb> Probe <SEP> Durchmesser <SEP> bei <SEP> welchem <SEP> Durchmesser <SEP> bei <SEP> welchem
<tb> No. <SEP> Leiter <SEP> brachen, <SEP> cm <SEP> die <SEP> Kunststoffsohle <SEP> brach, <SEP> cm
<tb> 1 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 8, <SEP> 89 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 8, <SEP> 89 <SEP> 8, <SEP> 89 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 8, <SEP> 89 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP>
<tb> 8 <SEP> 8, <SEP> 89 <SEP> 7, <SEP> 62 <SEP>
<tb> Mittel <SEP> 8, <SEP> 26 <SEP> 7, <SEP> 94 <SEP>
<tb>
Obige Werte zeigen, dass im Falle der Platten A die Leiter der gedruckten Schaltung bei einem wesentlich grösserem Durchmesser brachen als die Kunststoffsohle,
während bei der Platte B Leiter und
Platte etwa bei gleichem Biegedurchmesser brachen. Zudem brachen die Leiter bei der Platte B bei kleinerem Durchmesser als die"Bruchdurchmesser"entweder des Leiters oder der Kunststoffsohle der
Platte A. Diese Werte zeigen somit deutlich, dass bei Verwendung von einer aus "durchgehenden Faser-
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strängen" aufgebauten Verstärkungsmatte gemäss der Erfindung verbesserte Biegeeigenschaften erzielt werden.
Bei andern Versuchsreihen wurden Proben der Platte A und der Platte B während mehrerer Minuten in ein Lötmittelbad mit einer Temperatur von etwa 260 C eingetaucht. Es konnte festgestellt werden, dass die Proben der Platte B unter diesen Bedingungen bedeutend weniger deformiert wurden als Proben der Platte A.
Ferner konnte im Falle der Platte A festgestellt werden, dass die kurzen Fasern der Sohle ein Muster bildeten, das durch Betrachten der kupferbeschichteten Seite der Platte beobachtet werden konnte. Bei der Platte B war dieses Muster viel weniger ausgeprägt. Dies zeigt, dass die Platte B ausser den besseren Biegeeigenschaften und der erhöhten Wärmeverwindungsfestigkeit auch ein besseres äusseres Aussehen aufwies.
Selbstverständlich wurde die vorhergehende Beschreibung des Herstellungsverfahrens der Platten rein beispielsweise wiedergegeben. So können beispielsweise sämtliche in Wärme härtbaren Harze, die bisher der Herstellung von Platten für gedruckte Schaltungen dienten, wie beispielsweise Methacrylat, Polyester, Phenolformaldehyd, Melamin undEpoxyharze, sowie Mischungen und Verbindungen dieser Stoffe, verwendet werden. Die weiter oben erwähnten Zusatzstoffe können entweder weggelassen werden oder aber durch andere Zusatzstoffe ersetzt werden.