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Körper mit elektrischen Stromkreiselementen und Verfahren zur Herstellung desselben Die Erfindung bezieht sich auf einen Körper mit elektrischen Stromkreiselementen und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Bei den sogenannten gedruckten Schaltungen wird eine Zeichnung des Schaltbildes lithographisch, durch Schablonieren oder auf andere Weise auf einer isolierenden Oberfläche erzeugt. Der Ausdruck gedruckte Schaltung ist deshalb nicht in allen Fällen ganz richtig, weil das Schaltbild tatsächlich nicht immer gedruckt wird; der Ausdruck sei aber zur Kennzeichnung des Standes der Technik hier beibehalten.
Gedruckte Schaltungen haben den Vorteil geringeren Gewichtes und leichter Vervielfältigung; sie gehen jedoch sehr leicht zu Bruch und sind nicht geeignet zur Herstellung von Verbindungen mit von aussen kommenden Leitungen durch Löten oder dergleichen. Einer der Häufigsten Versuche zur Ermittlung der Brauchbarkeit der bekannten gedruekten Schaltungen bestand darin, derartige Stromkreise in ein Bad aus gesehmol- zenem Lot zu tauchen. Dabei ergibt sich häufig, dass sich gedruckte Elemente dieses Sy- stemns abschälen und von der Isolierunterlage lösen.
Ausserdem unterliegen die bekannten gedruckten Schaltungen erheblich der Einwirkung von Feuchtigkeit lund Witterung; sie sind nicht fähig, Witterungseinflüssen Widerstand zu leisten, besonders nicht in sehr feuchtem Klima. Die gedruclikten Schaltungen sind überdies notwendigerweise sehr dünn und daher verhältnismässig schlecht leitfähig im Vergleich mit den üblichen Kupferleitern.
Die Erfindung bezweckt, einen Körper mit elektrischen Stromkreiselementen zu schaffen, der ohne Schwierigkeit und bei geringen Kosten in Massenproduktion. erzeugt werden kann.
Des weiteren bezweckt die Erfindung die Ermöglichung der Herstellung derartiger Systeme in sehr kleinen Grössenabmessungen, dabei in einer Ausführung, die widerstandsfähig ist gegen Witterungseinflüsse, Feuchtigkeit und sonstige Zerstörung.
Der erfindungsgemässe Körper mit elektrischen Stromkreiselementen lässt sieh in Massenproduktion leicht vervielfachen bei niedrigen Kosten, ohne Verringerung einer hohen, bisher den üblicherweise verwendeten Kupferleitern anhaftenden Leitfähigkeit und ohne Verlust der Vorteile metallischer Leiter von gewählter Stärke und gewähltem Widerstand.
Die Figuren veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Dargestellt und beschrieben sind drei Ausführungsformen von Körpern mit elektrischen Stromkreiselementen und deren Herstellung. Diese drei Ausführungsformen sind mit A, B und C bezeichnet. Die Herstellungsarten dieser drei Ausführungsformen können je für sieh oder in Kombination erfolgen. Die Fig.1. bis 6 beziehen sich auf die Ausführungsform A, die Fig. 7 bis 19 auf die Ausführungsform
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B und die Fig. 20 bis 28 auf die Ausführungsform C.
Ausführungsform A Fig.1 zeigt ein Beispiel eines Körpers mit elektrischen Stromkreiselementen der Ausführung Al.
Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-4 in Fig.1 vergrössert während der ersten Stufe der Herstellung.
Fig. 3 zeigt dieselbe Darstellung, wie in Fig.2 während der folgenden Stufe der Herstellung.
Fig. 4 zeigt dieselbe Darstellung nach Fertigstellung eines Stromkreiselementes.
Fig. 5 ist ein Schnitt nach Linie 5-5 der Fig.1.
Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 der Fig.1 und zeigt die Art der mechanischen Vereinigung eines Widerstandes, eines Kon- densators oder einer andern Einheit mit dem erfindungsgemässen Körper mit elektrischen Stromkreiselementen. Ausführungsform B Fig. 7 zeigt einen Körper mit elektrischen Stromkreiselementen dieser Ausführung im Grundriss, einige Stromkreiselemente teilweise gebrochen.
Fig. 8 zeigt einen ähnlichen Grundriss, darstellend die einzelnen verwendeten Materialien während der ersten Stufe der Herstellung.
Fig. 9 zeigt den Schnitt nach Linie 9-9 in Fig. B.
Fig. 10 zeigt den Körper während der zweiten Stufe der Herstellung.
Fig. 11 und 12 sind Schnitte nach der Linie l1-12 in Fig.10, und zwar Fig.11 darstellend das System der Fig.10 nach Aufbringung eines Schutzüberzuges vor dem Ätzen, Fig.12 nach dem Ätzen.
Fig.13 zeigt einen Grundr iss entsprechend Fig.10 nach Aufbringung eines zusätzlichen Schutzüberzuges.
Fig. 14 und 15 zeigen Schnitte nach der Linie 14-15 nach Richtung der Pfeile in Fig.13, und zwar Fig.14 vor einem zweiten Ätzprozess und Fig. 15 nach einem zweiten Ätzpr ozess. Fig.16 zeigt eine weitere Stufe der Herstellung.
Fig.17 zeigt einen vergzösserten Grundriss, ähnlich der Fig.13, jedoch nach Fertigstellung der Ausführungsform dieses Systems.
Fig. 18 zeigt einen Schnitt nach Linie 18-18 in Fig.17.
Fig. 19 zeigt ein Stromkreissystem nach Fig.18 in mechanischer Verbindung mit einem Widerstand, einem Kondensator oder einer sonstigen Einheit.
Ausführung)ssf orm 7 C Fig. 20 zeigt ein System der Ausführungsform C.
Fig. 21 bis 28 zeigen vergrössert die aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen zur Herstellung eines Körpers der Ausführungsform C, und zwar desjenigen Stückes dieser Figur, welches durch die Eeklinien (C4-C6 und C6-C8 eingeschlossen ist. In den Fig.21 bis 28 sind alle, mit Ausnahme der Fig. 24, Querschnitte des Körpers während der aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen, und zwar desjenigen Teils der Fig. 21, den man in Richtung der Pfeile (C2-C9 der Fig. 20 sieht. Fig. 28 veranschaulicht den fertigen Körper. Fig.24 zeigt die Ansicht von unten in Rieb- tung der Pfeile 24-24 der Fig. 26. Fig. 26 ist ein Schnitt nach der Linie 26-26 der F ig. 24.
Alusführungsform A und Verfahren zur Herstellung derselben Bei der Herstellung eines Körpers mnit elektrischen Stromkreiselementen der Aus- führun gsformn A wird ausgegangen von einer Trägerplatte 10 aus elektrisch isolierendem Werkstoff, der unter Druck bis zu einem gewissen Grad fliesst, ehe er ausgehärtet ist, und der bei Einwirkung von Wärme erhärtet.
Hauptsächlich kommen hierfür synthetische Harze in Betracht, welche durch Glasfiber verstärkt sein können.. Zu diesen Harzen gehören z. B. Phenolformaldeliyd, Phenol-, Furfurol-, Phenolfurfurol-, Furan-, Harnstoff- formalclehyd-, Melamin-, Vin@-1-, Polystyrol-, Polyäthylen-, Methylmethacrylat- und -Nylon- harze, für Anwendungen, bei denen es auf
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hohe Temperaturbeständigkeit ankommt,
insbesondere auch die Siliconpolyäthyleneopoly- mere. Die bei Einwirkung von Wärme erhärtende Kunstharzplatte 10 wird zunächst in ungehärtetem oder nur teilweise erhärtetem Zustand verwendet, so dass sie die Fähigkeit besitzt, während einer späteren Stufe des Verfahrens noch zu fliessen. Auf oder in der Platte 10 wird der Stromkreis gebildet.
Gemäss der Fig.1 sind Stromkreiselemente, die Teile von Stromkreisen bilden, durch Sehwarze Linien wiedergegeben; diese Ele- nmente bestehen aus Anschlussklemmen 11, 12, 13, 14, 15 sowie aus Leitungen 16, 17, 18 usw. Diese Elemente sind entsprechend demn Bild der zu erstellenden Stromkreise angeordnet. Im gezeichneten Beispiel umfasst dieses Bild eine Vielzahl von im Kreis angeordneten Kontakten, wie bei 19 für die Ausführung eines Sehalters, Leitungslüeken, wie bei 20, an welche Widerstände, Impedanzen, Kondensatoren oder andere Einheiten angesetzt werden, und in gegenseitigem Abstand stehende Verbindungsklemmen 21, mit welchen Elektronen- rölhrenkreise oder sonstige Elemente durch Löten oder auf andere Art verbunden werden.
Das Schaltbild, beziehungsweise die Anlage des speziellen Stromkreises sind Aufgabe des planenden Ingenieurs. Das in den Figuren gezeigte Schaltbild ist lediglich ein Beispiel. So können selbstverständlich die Abstände, die Form, die Ausbildung der Stromkreiselemente, der Klemmen usw. je nach den Erfordernissen des gewünschten Stromkreises variieren, ohne dass damit der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird. Die Fig.2 bis 4 beziehen sieh auf ein besonderes Element eines Stromkreises der Fig.1, nämlich eine isolierte Anschlussklemme 15. Die Fig.2, 3 und 4 zeigen dieses Element 15 während der versehiedenen Stufen seiner Erzeugung; Fig.5 zeigt ein Stromkreiselement 22 nach seiner Fertigstellung.
Die Schaltung wird zuerst in ihren äussern Abmessungen durch die Linien 24, 25, 26 und 27 auf der Grundplatte 10 festgelegt. Die Grundplatte kann irgendeine Form besitzen, sie braucht nicht rechteckig zu sein, sondern kann auch kreisförmig, langgestreckt oder von unregelmässiger Form sein.
Die Grundplatte 10 wird z. B. auf die für die gewünschte Schaltung geeignete Grösse zugeschnitten; man kann sie aber auch in einer vielfachen Grösse wählen und eine grö- ssere Zahl zuerst Teile einer einzigen Platte bildende Grundplatten gleichzeitig erzeugen und die Grundplatte hernach zerschneiden. Auf die Isoliergrundplatte wird eine Klebe- sehieht 30 aufgebracht, die, wenn erwünscht, aus dem gleichen Harz bestehen kann, wie die Grundplatte 10. Diese kann durch Anwendung mässiger Wärme und mässigen Druckes angehärtet werden, um eine Haftwirkung zu erzielen; die Aushärtung auf die maximale Festigkeit erfolgt in einer späteren Stufe des Verfahrens. Ausgezeichnete Klebeschichten sind polymerisierbare Harze.
Beispiele hierfür sind: V inyl-, Phenol-, Resorcin-, Furan-, Harnstoff-, Melamin-, Polystyrol-, Silieon- und Polyacrylesterharze. Es können aber auch andere, bei Kälte oder bei Wärme erhärtende Harze für diesen Zweck Verwendung finden.
Nach Aufbringung der Harzschicht 30 wird auf diese ungehärtete Schicht eine Platte 31 aus leitendem Werkstoff, beispielsweise Kupfer, Messing, Silber, einer Legierung oder anderem leitenden Material gelegt. Diese leitende Platte kann verschiedener Art sein, je nach dem zu erstellenden Stromkreissystem. In den meisten Fällen ist Kupfer der geeignete Werkstoff für die Leiter und Klemmen des Stromkreises; in Sonderfällen können aber Metalle von grösserem Widerstand erforderlich sein.
Edelmetalle, wie Silber, Gold, Platin, kommen ebenfalls in Betracht, da sie in verhältnismässig dünnen Schichten und daher ohne grosse Kosten Verwendung finden. Her- vorzuheben ist, dass das 3letall, aus welchem die Schicht 31 besteht, wieder gewonnen wird, ausgenommen die verhältnismässig kleine Menge, welche die Stromkreiseleinente, wie Klemmen, Leitungen und dergleichen, bildet. Das Metall wird in Form von Metallsalzen während des später zu beschreibenden Ätzprozesses wieder gewonnen. Die Grundplatte 1.0 und die Metallplatte 31 werden zweck-
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mässig leicht gesandet, so dass sich eine gute, glatte, saubere Oberfläche ergibt, an welcher die Schicht 30 haftet.
Die Metallplatte 31 wird dann fest auf die Isolierschicht 30 gepresst, die ihrerseits auf der Grundplatte 10 liegt. Das Ganze wird (wenn durch Wärmeeinwirkung erhärtendes Harz Verwendung findet) etwas erwärmt und mässigem Druck ausgesetzt, so dass die Schicht 30 teilweise hart wird. Vollkommene Erhärtung der Klebeschicht 30 und der Grundplatte 10 wird noch nicht vorgenommen, da es in einer späteren Stute des Verfahrens erwünseht ist, dass die Kunstharzplatte 10 und die Klebesehieht 30 während des endgültigen Härtungsprozesses noch etwas fliessen. Die während der Verfah- r ensstufe der Fig. 2 erzeugte Adhäsion reicht aus, um die Platten 31 und 10 für die Dauer des Verfahrens miteinander zusammenzuhalten.
Auf die Oberfläche 32 der Platte 31 wird sodann eine Zeichnung gelegt, die ein Bild des auf der Grundplatte 10 zu erzeugenden Stromkreissystems darstellt. In dem Stromkreis der Fig.1 sind die Verbindungspunkte und die Verbindungsleitungen Linien und Punkte. Sie werden an der Oberfläche der Platte 31 gebildet durch ein gegen ätzende Chemikalien widerstandsfähiges Material 34l, z. B. Lack oder Farbe. Dieses Material ist gewöhnlich von solcher Konsistenz, dass mit ihm durch eine Schablone die Umrisse des zu erzeugenden Stromkreises (Fig.1) gebildet werden können. Wenn gewünscht, können die Umrisse durch eine gewöhnliche Schablone aufgebracht oder aber auch aufgedr eckt werden, oder man kann sie durch eine Schablone von dünnem, paramagnetischem Material, das durch Magnete auf der Leiterseite der Platte 10 an Ort gehalten wird, aufbringen.
Als Material für die Widerstandsschicht 34 kann die gleiche klebende Harzverbindung Verwendung finden, wie für die Klebeschicht 30. Beispielsweise kann man aus sehr dünnem Stahlblech eine kleine Schablone herstellen, indem man das ganze Blech an allen Stellen, an denen die Schablone nicht durchbrochen sein soll, mit einer aus Lack bestehenden Widerstands- sehieht überzieht. Die Schablone wird dann an den nicht mit Lack überzogenen Stellen vollkommen durchgeätzt, so dass dort Durch- breehungen entstehen. Nach Entfernung der Laeksehicht ist die Schablone verwendungsbereit. Man kann natürlich auch auf andere Weise hergestellte Schablonen aus Stahl- oder Eisenblech verwenden.
Die Schablone wird dann auf die mit der härtbaren Kunstharzplatte verklebten, beispielsweise aus Kupfer bestehenden Mletallplatte 31 aufgelegt, während die Riickseite der Kunstharzplatte flach gegen den Magneten angelegt wird. Durch die magnetische Kraft wird die aus Stahl- oder Eisenblech bestehende Schablone fest gegen das zu ätzende Barunterliegende Metall gehalten. Dann wird durch die Schablone hindurch ein aus Laek bestehendes Widerstandsmaterial gespritzt und die Schablone vorsichtig abgenommen. Wenn der Lack getrocknet ist, kann der Ätzvorgang durchgeführt werden.
Die vorstehend beispielsweise angegebene Arbeitsweise hat sieh besonders bei relativ groben Sehaltungen bewährt, während bei Schaltungen, in denen die Stromkreise feiner ausgeführt werden müssen, Heliogravurever- fahren vorzuziehen sind.
In manchen Körpern mit elektrischen Stromkreiselementen, besonders sehr kleinen, kann die Widerstandsschicht 34 vorteilhaft in der gleichen Art aufgebracht werden, wie bei dem üblichen photographischen Prozess die liehtempfindliclie Sehieht. Hierbei wird die ganze Metallplatte 31 mit einer liehtempfind- liehen Sehieht überzogen, die dann durch ein Negativ exponiert wird, das den Einfall von Licht auf die liehtempfindliehe Schicht nur an den dunklen Stellen der Fig.1 (also beispielsweise im Flächenbereiche 3-l der Fig.2) gestattet.
An den belichteten Stellen wird die Schicht nach Entwicklung gehärtet und unlöslich gemacht; der übrige, nicht belichtete Teil wird. während der Entwicklung ausgewaschen. Die Sehiehtelemente 31 schützen die Barunterliegenden Metallelemente während des folgenden Ätzprozesses. Diese Art der Aufbringung von schützenden Elementen 34 wurde bei der Herstellung von im Ausmass
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sehr kleinen Körpern mit elektrischen Strom- kreiselenmenten, beispielsweise in der Grössenordnung von Briefmarken, verwendet.
Der Laek oder die Farbe, aus welchen die Elemente 34 bestehen, sind widerstandsfähig gegenüber Ätzehemikalien, die zur Entfernung der belichteten Flächenteile der Platte 31 dienen. Nachdem die Bilder der Stromkreiselemente, dargestellt durch die Elemente 31 der Fig. 2, durch Druck, Schablonieren oder auf andere Weise aufgebraecht sind, lässt man sie trocknen, oder man brennt sie, je nach der Beschaffenheit der verwendeten Farbe bzw. des verwendeten Lacks. Aus diesem Material, das den ätzenden Chemikalien oder einem elektrolytischen Ätzbad Widerstand leistet, bestehen die sämtlichen Ele- nmente, wie Verbindungsleitungen, Anschlussklemmen usw., der auf die Metallplatte 31 aufgezeiehneten Bilder der zu erzeugenden Stromkreiselemente.
Das gemäss Fig. 2 aufgebaute Gebilde, bestehend aus Grundplatte 10, Klebesehieht 30, Metallplatte 31 und demn auf letztere aufgetragenen Bild des Stromkreissystems wird in ein Ätzbad getaucht. Das Ätzbad wird je nach der Art der Zusammensetzung der Metallplatte 31 gewählt. Handelt es sich um eine Kupferplatte, so dient als Ätzbad eine Lösung aus Eisenchlorid und Kupfersulfat oder von Säuren und zur Entfernung des Kupfers geeigneten Chloriden. Geeignete Ätzflüssigkeiten für das Metall oder die Legierungen, aus denen die Platte 31 besteht, sind auf dem Markt erhältlich; die Ätztechnik an sieh ist. bekannt. Das Gebilde der Fig. 2 bleibt so lange in der Ätzflüssigkeit, bis das Metall entfernt ist (Fig. 3) und lediglich im Bereich der schlitzenden Elemente 34 stehen geblieben ist.
Diese stehengebliebenen Metallelemente 15 haben leicht nach aussen geneigte Wandungen 35 und 36. Diese Abschrägung dient zur Verankerung der Metallelemente des Stromkreises in demn endgültigen System; die Abschrägung erhält man durch entsprechende Bemessung des Ätzvorganges und durch Steuerung der Stärke der Ätzflüssigkeit in der Weise, dass nicht senkrechte oder hinterschnittene, son- dern leicht nach aussen geneigte Begrenzungsflächen 35 und 36 entstehen. Wird der elektrische Ätzprozess angewendet, dann kann man den schrägen Verlauf durch Regelung des Stromes (der Spannung) erzielen oder durch geeignete Steuerung des Ätzprozesses.
Dies kann auch erreicht werden durch Variierung der Zeit, der Konzentration der Ätzflüssigkeit, der Dichte des beim Ätzen verwendeten Stromes, durch Anwendung von Schnutzmitteln, die von Zeit zu Zeit während des Ätzprozesses aufgebracht werden, oder durch andere, in der Photographie bekannte Massnahmen. Die Elemente 34, welche die Oberfläche der Metallplatte bei 32 gegen die Einwirkung der Atzflüssigkeit abgedeckt und geschützt hatten, verbleiben auf den metallischen Erhebungen 15. Diese metallischen Erhebungen bilden im fertigen Körper die Verbindungsleitungen, Anschlussklemmen und sonstigen Leiterelemente des zu erzeugenden Stromkreissystems.
Die Grundplatte besteht aus noch nicht vollständig erhärtetem, komprimierbarem und formbarem Harz, das durch Hitze und Druck erhärtet werden kann; die Anwendung von Wärme und Druck zwischen zwei erwärmten Druckplatten dient nicht bloss der Erhärtung der Grundplatte 10 und der Klebeschicht 30, sondern auch dazu, die Str omkreiselemente 15 in die Grundplatte 10 einzudrücken. Gemäss der Ausführungs-2orm. A der Erfindung wird das in Fig. 3 gezeigte C; ebilde zwischen zwei erhitzten Platten eingebracht; diese werden mit solcher Kraft zusammengepresst, dass die Leiterelemente 15 in die Grundplatte 10 eindringen, bis die Oberflächen dieser Leiterelemente plan liegen mit der Oberfläche der Grundplatte 1.0.
Der für diesen Vorgang erforderliche Druck kann verhältnismässig schwach sein, weil die Stromkreisleiterele- mente \-erhältnismässig klein sind Lind weil die Grundplatte 10 bei der Erhitzung weich wird. Zur gleichen Zeit wird die Klebeschicht 30 erweicht und fliesst in die metallischen Leiterelemente bzw. tim dieselben herum, wie in Fig.4 bei 30a- und 30b angedeutet.
Die Anwendung von Wärme und Druck auf die gegenüberliegenden Plattenseiten wird fort-
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gesetzt, bis die gesamte Masse der Grundplatte 10, der Leiterelemente 15 und der Klebeschicht 30-30a-30b ein flächiges Gebilde mit einer Oberfläche 37 ergibt, in welche die metallischen Leiterelemente des Stromkreises eingebettet sind (Fig.4) und bis die Kunstharzgrundplatte 10 und die Kunstharzklebeschicht 30 vollkommen gehärtet sind. Die Kanten 35 und 36 der metallischen Leiterelemente sind etwas rauh; sie können durch entspre- ehende Führung des Äitzprozesses noch rauher gemacht werden. Die Aufr auhung ist wünschenswert, weil sie eine besonders feste Bindung mit dem Kunstharz ergibt.
Nach dem Erhärten des Kunstharzes wird das Gebilde aus den erhitzten Druckplatten entfernt und in einem Ofen getrocknet (wobei es flach gehalten wird); anschliessend wird es längs der Oberfläche 3 7 mit Sand behandelt, so dass die Oberflächen der Leiterelemente 15 glänzend werden.
Das in den Fig.1 und 5 wiedergegebene Leiterelement 22 ist etwas grösser als das Leiterelement 15 (Fig.1) und zeigt eine Ausführung, welche die Erzeugung einer Bohrung 38 zum Zwecke der Einführung einer Leitung von der Unterseite der Grundplatte 10 her gestattet; in ähnlicher Weise können zwei Leiterelemente der Ausführungsform der Fig.5 Rücken an Rücken an entgegengesetzten Seiten der Grundplatte 10 angebracht werden zum Zwecke der Verbindung zweier auf entgegengesetzten Seiten der Grundplatte 10 befindlicher Stromkreise durch in die Bohrung 38 eingeführte und eingelötete Niete oder dergleichen. Diese Ausführung wird dort benutzt, wo es erwünscht ist, an gegenüberliegenden Seiten der Grundplatte 10 je Stromkreise zu besitzen und zwei vollständige Leiterelemente Rücken an Rücken zu verbinden.
Erwünschtenfalls können die in Fig. 4 gezeigten Elemente mit einer Lackschutzschicht oder einer Isolierung überzogen sein. Die Leiterelemente sind dann vollständig eingehüllt und gegen Witterungseinflüsse, Feuchtigkeit oder sonstige zerstörende Einflüsse geschützt.
Wie aus den Fig.4 und 5 ohne weiteres erkennbar, können an die Oberflächen der Leiterelemente 15 und 22 äussere Anschlüsse durch Löten direkt angebracht werden. In ähnlicher Weise können Widerstandselemente 40 durch Aufstäuben von Widerstandsmaterial zwischen Zwischenräumen 20 gebildet werden. Nachdem die verschiedenen Strom- kreiselemnente in dieser Weise angebracht und äussere Verbindungen angeschlossen sind, wird das Ganze in Isolierlack getaucht oder es wird eine Schutzschieht aus Isolierstoff in irgendeiner geeigneten Weise aufgebracht.
Wenn Löcher in den metallischen Leiterelementen erforderlich sind, so können diese mit geringem Aufwand dadurch gewonnen werden, dass man die Platten 31 und 10 nach deren erster Vereinigung vor Aufbringung der Schicht 34 und vor der Ätzung durchbohrt. Man kann natürlich auch die Durchbohrung erst dann vornehmen, wenn das Stromkreissystem bereits fertig ist (Fig.4); zweckmässiger aber ist der ersterwähnte Weg. Auf diese Art können die Bohrungen für alle Anschlussklemmen, in Fig.l dureh Punkte dargestellt, angebraeht werden. In die Bohrungen können Ansehlussdrähte ausserhalb liegender elektrischer Elemente, wie Widerstände, Kondensatoren, Vakuumröhren usw. eingesetzt werden, wie in Fig. 6 bei 51 und 52 gezeigt, und zwar von der Rückseite der Grundplatte 10 her.
Das Ganze wird dann mit den frei liegenden Anschlussklemmen nach unten in Lot getaucht. und -wieder entnommen. Das Lot erhärtet und alle Verbindungen sind dann in einem Arbeitsgang gelötet. Die Ansehlussdrähte äusserer elektriseher Einheiten, wie Widerstände, -Kondensatoren, Röhren und dergleichen, dienen zugleich als mechanische Träger für diese Einheiten;
somit ist auch die mechanische Vereinigung neben der elektri- sehen raseh in einem einzigen LÖt-Taueh-Pro- zess vollzogen. Fig.6 zeigt die Art, -wie ein Kondensator, ein Widerstand oder ein sonstiges Element 50 des Stromkreises nieclia- niseh und elektrisch mit dem erfindungsgemä- ssen Körper vereinigt -werden kann.
Dieses elektrische Element 50 hat zwei Zuleitungsdrähte 51 und 52, die parallel gebogen sind, so dass sie durch Bohrungen 55 und 56 des
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Körpers eingeführt werden können. Die Drähte stehen über Verbindungselemente 20a und 20h, die in der vorbeschriebenen Weise in der Platte 10 erzeugt wurden, leicht vor. Das elektrische Element 50 und alle sonstigen, in gleicher Weise in Bohrungen von Leiterelementen des Körpers eingesetzten Elemente werden mit der Fläche 10a nach unten in Lot getaucht und dann wieder herausgenommen. Das Lot haftet nur an den Verbindungsstellen 20a und 20b und den diesen Stellen benachbarten Teilen der Drähte 56 und 55; die Teile können auf diese Weise beispielsweise im Tauchlötverfahren in einem einzigen, rasch durchgeführten Arbeitsgang mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden.
Das Lot, das nur kurze Zeit mit der Grundplatte 10 in Berührung kommt, ver- ursaelht keine Verschlechterung des Kunststoffes und lockert auch nicht die metallischen Leiterelemente des Stromkreises. Hervorzuheben ist, dass aussenliegende Elemente, wie 50, naturgemäss mit andern Toleranzen hergestellt werden können, als wenn beispielsweise Widerstände aufgesprüht oder aufgemalt werden. Diese Möglichkeit der Anwendung eines rasch durchführbaren Lötverfahrens ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung. Aus f ührungs f a rmn B und Herstellungsverfahren derselben Zur Verwirklichung der Ausführungsform B der Erfindung ist in F ig. 7 als Ausführungsbeispiel ein Körper mit Stromkreiselementen gezeigt.
Die Grösse der hier dargestellten Schaltangen spielt für die Verwirklichung der Erfindung ebensowenig eine Rolle, wie der Umstand, ob es sieh unm ein dreifaches oder um ein kompliziertes Schaltbild handelt.
In Fig.7 umfasst der Körper mit elek- triscllen Stromkreiselementen eine Grundplatte 110 aus Isolierstoff. Dieser kann ein hartes oder weiches, isolierendes synthetisches Harz oder ein sonst geeigneter, plastischer Stoff sein, der sich zum Walzen oder Ver- kneten mit Zusatzstoffen gleichen oder verschiedenen Charakters eignet. Es können plastische oder Kunstharzplatten mnit oder ohne Füllstoff, wie Stoffgewebe, Glimmer, Glasgewebe oder dergleichen Verwendung finden. Ferner können bei Kälteeinwirkung oder bei Hitzeeinwirkung erhärtende Harze verwendet werden.
Beispiele für zweckgeeignete Harze sind: Phenolformaldelhyd-, Phenolfurfurol-, Furan-, Harnstofformaldehyd-, Melamin-, Vinyl-, Polystyrol-, Polyäthylen-, Methyl- methakrylat- und Nylonharze. Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Glasfasern, Glimmer, Erden, Holzmehl und dergleichen.
Über der Grundplatte 110 befindet sich eine zweite Isolierplatte 111 aus Kunstharz und zwischen diesen beiden Platten aus Harz oder Kunstharz, die miteinander verbunden sind, sind die Leiterelemente gebildet, von denen in Fig. 7 einige zu sehen sind. Die leitenden Elemente des Körpers der Fig.7 umfassen Verbindungsleitungen 112-116, 118 bis 121, 124-131, von denen einige in An- sehlussklemmen endigen, die mit 132-147 bezeichnet sind. Es sind nicht alle Anschlussklemmen in Fig. 7 eigens bezeichnet; denn die Figur hat rein illustrativen Charakter.
Der Teil auf der linken Seite der Linie 151-151 der Fig. 7 zeigt die Oberfläche der Platte 11J., durch welche die runden Anschlussklemmen in ausgezogen gezeichneten Linien erscheinen, während die Verbindungsleitungen unter der Platte 111 liegen und daher gestrichelt dargestellt sind. Auf der rechten Seite der Linie 151-151 sind die verschiedenen Verbindungsleitungen und die Anschlussklemmen voll zu sehen, weil in diesem Teil die Deckplatte 111 weggebrochen ist. Es bedarf keiner Erwähnung, dass die Anschlussklemmen und die Verbindungsleitungen beliebige Form haben können und ebensogut Klemmen oder Kontakte, -wie Schalterkontakte sein können.
An die Anschlussklemmen oder an einige von ihnen können aussenliegende Widerstände, Kondensatoren, Schalter, Vakuuniröhrenanschlüsse und dergleichen angeschlossen sein, je nach Erfordernis des darzustellenden Stromkreis- Systems.
In dem Flächenbereich, der umrissen ist durch die Linien 1-51-151 und 152-152, befinden sich Anschlussklemmen 141, 136 und
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147, Verbindungsleitungen 127 und ein Teil der Leitung 125. Dieser Flächenbereich ist in den übrigen Figuren in grösserem Massstab wiedergegeben und auf ihn bezieht sieh die folgende Beschreibung.
In Fig. 8 erkennt man die Grundplatte 110 aus isolierendem, härtbarem Kunstharz. Über dieser Grundplatte kann eine zweite Schicht 158 aus Klebstoff liegen (wenn die Platte 110 nicht auch ohne diesen Klebstoff haftfest mit einer Metallauflage verbunden werden kann). Die Schicht 158 besteht vorzugsweise ebenfalls aus klebendem Harz, das unter Anwendung von Wärme und Druck oder ohne solche erhärtet. Wenn eine Schicht 158 verwendet wird, dann soll sie aus Kunststoff bestehen, der eine teilweise Erhärtung zulässt und dessen endgültige Erhärtung in einer späteren Stufe des Verfahrens vor sich gehen kann.
Geeignete Harze dieser Eigenschaft sind: Vinyl-, Phenol-, Resorcin-, Furan-, Harnstoff-, Melamin-, Polystyrol-, Silicon- und Polyakrylesterharze. Über der Schicht 158 liegt eine Platte 160 aus leitendem Werkstoff, deren Art und Stärke verschieden sein können, je nach der Grösse der Leiterelemente, die zwischen die beiden Kunstharzplatten eingebettet werden sollen. In den meisten Fällen wird elektroly tisches Kupfer wegen seiner hervorragenden Leitfähigkeit vorgezogen. Die Stärke der Platte 160 kann weniger als 0,025 mm bis zu etwa 6,4 mm und mehr betragen, je nach der Belastung.
Ausser Kupfer kommen alle möglichen leitenden Werkstoffe zur Verwendung in Betracht, wie Aluminium, Legierungen, in Sonderfällen, wo sehr dünne Platten verwendet werden, Edel- und Halbedelmetalle ohne Rüeksicht auf Kosten, wegen ihrer erwünschten Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und ihrer guten elektrischen Leitfähigkeit. In manchen Fällen kann Metall von hohem spezifischem Widerstand Verwendung finden. Wo das Metall besonders dekorativ sein soll, ist das Aussehen des Metalles von grosser Wichtigkeit. Die Metallplatte 160 und die Grundplatte 110, zwischen welchen die Har zklebeschicht 158 liegt, werden unter leieh- tem Druck und bei mässiger Hitze zusammen- gedrückt, bis die Schiebt 158 angehärtet ist.
Dadurch wird die Platte 160 mit der darunter liegenden Grundplatte 110 aus Isolierstoff für die weiteren Arbeitsstufen des Verfahrens fest vereinigt. An Stellen, wo später Löcher vorhanden sein müssen, wie bei 141B, 136B und 147B (Fig.l0) in den Verbindungsstellen 741 bzw. 136 bzw. 147 (Fig.19), können sie durch die Metallplatte 160 und die Grundplatte 110 in diesem Zeitpunkt gebohrt werden, obwohl man sie auch später anbringen kann.
Der nächste Verfahrenssehritt umfasst die Markierung der Oberfläche der Platte 160 über gewisse ausgewählte Bereiche derselben, die zum Schluss Verbindungspunkte oder andere Elemente bilden, welche durch die obere Isolierschicht 111 des Systems hindurch Freiliegen sollen. Bei diesen Stellen handelt es sich meistens umn Anschlussklemnmen zur Herstellung von Verbindungen durch Löten oder Nieten, Hohlniete, Augen oder dergleiehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 sind kreisförmige Stellen für Ansehlüsse freigelassen, wie bei 132-147 angedeutet und daher werden an der Oberfläche der Metallplatte 160 kreisförmige Flächenelemente aus einer gegen Ätzung widerstandsfähigen Substanz, wie Lack oder Farbe, angebracht, wobei diese Substanz (die beispielsweise für die Teile 1.11B, 136B und 147B verwendet wird) von der gleichen Oattung einer Kunstharzzusam- menset7ung sein kann, wie die Zwischenschielit 158.
Die erwähnte Substanz (Lack oder Farbe) kann, auf die 31etallplatte 160 mittels einer Schablone oder auf sonst geeignete Weise aufgetragen werden. Erwünschtenfalls können lichtempfindliche Überzüge auf die Platte 160 aufgebracht und die Platte dann belichtet werden. An den belichteten Stellen wird die lichtempfindliche Schicht unlöslich; im unbelichteten Bereiche kann die Schicht durch Auswaschen und Entwickeln entfernt werden, wie in der Photolithographie bekannt.
In Fig.10 sind drei derartige kreisrunde Stellen 141B, 136B und 147B gezeigt (welche schliesslich Kontakte 1.41 bmv. 136 bzw. 147
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ergeben). Diese Stellen werden mit Lack oder Farbe abgedeckt, d. h. einer Substanz, die der Einwirkung des Ätzprozesses Widerstand leistet. Die Art der Substanz, die zur Bildung der Abdeckungen der kreisrunden Stellen 141B, 136B und 147B dient, wird je nach der Art der Ätzung in der näcbstfolgenden Stufe des Verfahrens ausgewählt. Es gibt im Handel zahlreiche für diesen Zweck geeignete Sub- tanzen. Fig. 11 zeigt die abzudeckenden Stellen 141B, 136B und 147B inm Schnitt.
Naclh dem Trocknen der aufgebrachten Lack- oder Farbabdeckungen wird das Gebilde der Fig.10 und 11 der ersten Ätztung t ansgesetzt. Als Ätzflüssigkeit Kann irg ge ndeine geeignete Flüssigkeit Verwendung finden. Man kann aber zur Erosion der nicht abgedeckten Flächenbereiche der Metallplatte 160 auch das elektrolytische Ätzverfahren zur Anwendung bringen. Besteht die Metallplatte 160 aus Kupfer, so besteht das Ätzbad beispielsweise ans Eisenchlorid und Kupfersulfatlösung oder Säuren, Chloriden oder dergleichen. Entspre- chende Ätzflüssiglkeiten werden bei Anwendung des elektrolvtischen Ätzverfahrens verwendet. Das Ätzverfahren an sieh ist in der Photolithographie weitestgehend bekannt und bedarf daher keiner näheren Beschreibung.
Hervorzuheben ist, dass das Ätzverfahren ohne schädliche Wirkung auf die unter der Metallplatte 160 liegenden Schichten 110 und 158 ist.
Die erste Ätzstufe wird so lange fortgesetzt, bis ein wesentlicher Teil der Stärke des Metalles 160 weggeätzt ist, d. h. bis auf eine Tiefe, wie sie im Querschnitt in Fig.12 gezeigt ist, wo die Oberfläche der Metallplatte 160, die ursprünglich eine Dicke H besass, bis autf die Dicke L zurüekgeätzt wurde. Hervorzuheben ist, dass das Metall um die Begrenzungskanten des Widerstandsmaterials herum nicht vertikal weggeätzt wird, sondern entlang einer schräg oder gekrünmmt nach aussen verlaufenden Linie, wie bei 141D für die erhabene Fläche 141 angedeutet ist. Die Schrägung dieser Kanten kann durch Regelung der Ä tzgeschwindigkeit in bei der Erzeugung, photolithographischer Platten bekannter Weise verändert werden. Beispielsweise durch die Geschwindigkeit des Eisenehloridbades, oder, beim elektrischen Ätzen, durch Regelung der Spannung und der Luftbewegung.
Den gleichen Erfolg erzielt man durch Schutzpulver an der partiell geätzten Platte. Wenn auch nach aussen verlaufende Abschrägung 141D erwünscht ist, ergibt auch eine ge- kurvte, hinterschnittene Ätzung gute Resultate. Die Rauheit der Ätzkanten ist erwünscht, weil sie die Bindung mit dem Kunstharz unterstützt. Die Ätzung wird fortgesetzt, bis an den abgeätzten Stellen das Metall 160 nur noch in einer Dicke von ungefähr 50-90%, vorzugsweise ungefähr 85%o der ursprüng- liehen Dicke vorhanden ist. Das Ganze wird dann aus dem Ätzbad entfernt, gewaschen und getrocknet. Die geätzte Oberfläche des Mletalles wird nun zusätzlich an den Stellen, wo Leitungen (zwischen den Platten 110 und 111) liegen, mit Abdecksubstanz versehen.
Diese wird mit einer Schablone aufgebracht oder, wie vorbeschrieben, aufbeliclhtet. Schablonen können auf photolithographischem Wege erzeugt werden durch Abätzen einer Platte aus Eisen- oder Nichteisenmetall, derart, dass an den Stellen, wo das gegen Ätzung widerstandsfähige Abdeckmaterial aufgespritzt werden soll, Öffnungen entstehen.
Zur Aufbringung von Abdeckungsmaterial nicht bloss auf den die Anschlussstellen ergebenden Flächen 147B, 136B, 141B (Fig.10), sondern auch auf den Flächen, welche die Verbindungsleitungen darstellen (Fig. 13), ist es zweelzmässig, diese Abdecksubstanz durch Einstäuben durch eine dünne Metallschablone zu bewerkstelligen, die flach gegen die Oberfläche der Metallplatte durch darunterlie- gende 3Zagnete gehalten wird.
Gemäss Fig.13 sind die ursprünglich abgedeckten Fläeheneleniente 141B und 136B miteinander durch einen Streifen 127B verbunden, der schliesslich eine Verbindungs- leitung 127 ergibt, und zusätzlich sind um den Umfang der vereinigten Flächenelemente 141.B-127B-136B Vorsprünge vorgesehen, und zwar bei 165B am Umfang des ursprünglich abgedeckten Flächenelementes 141B, bei
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166B längs des Bandes der Leiterflächen- elemnente 127B, und bei 167B um den Umfang der ursprünglich abgedeckten Flächenelemente 136B. Diese Vorsprünge aus abdeckender Substanz (Lack oder Farbe)
bilden Verankerungen rund um die Anschlussklemmen- Flächenelemente 141, 127, 136, und zwar vorzugsweise mindestens zwei in der Zahl für jede Anschlussklemme. Sie brauchen nicht notwendig regelmässigen Abstand voneinander zu besitzen. In ähnlicher Weise können die Vorsprünge 166B an gegenüberliegenden Seiten der Leiterflächenelemente 127B einander gegenüberliegen, zweckmässig aber sind sie zueinander versetzt, wie aus den Fig. 7 und 13 ersichtlich. In ähnlicher Weise ist das Flächenelement 147B durch das anschliessende Leiterflächenelemnent 125B erweitert sowie durch zusätzliche Vorsprünge 168B.
Das vereinigte Fläehenelenment 141B, 127B, 136B, 165B, 166B und 167B und das vereinigte Flächenelement 125ss, 147ss und 168B, in der erwähnten Weise aus Lack oder Druckfarbe erzeugt, werden hierauf getrocknet und das entstandene Gebilde der Fign 14 wird sodann ein zweites Mal einer Ätzung der Metallplatte 160 unterworfen. Der Ätzprozess wird fortgesetzt, bis die der Ätzflüssigkeit ausgesetzten Flächenteile des Metalles 160, nämlich die Flächenteile 157 und 159 der Fig.14, vollkommen entfernt sind und lediglich jenes Metall zurückbleibt, das ursprünglich durch die Flächenelemente 141B, 136B und 147B abgedeckt war und zusätzlich auf einem niedrigeren Niveau jene Teile, die durch den zweiten Schutzüberzug abgedeckt waren, nämlich unter den Flächenelementen 125B, 127B, 165B, 166ss, 167B und 168B der Fig.13.
Das Weg- ätzen des restlichen, der Ätzflüssigkeit exponierten Metalles legt somit die teilweise gehärtete Kunstharzsehieht 158 frei in all den Flächenteilen, die nicht durch ein Abdeek- mittel (Lack oder Farbe) geschützt waren.
Das sich so ergebende Gebilde (Fig.15) wird aus dem Ätzbad genommen; die Schutz- schiehtelemente werden durch ein geeignetes Lösungsmittel entfernt, so dass die Barunterliegenden Metallelemente 125, 1927, 136, 141, 147, 165, 166, 167 und 168 freigelegt. werden (Fig.16 und 17).
Das Gebilde der Fig.16 besteht aus der Grundplatte 110 und den auf ihr durch die Klebesehicht 158 befestigten, aus dem zweiten Ätzprozess hervorgegangenen, vorgenannten Elementen. Beispielsweise ist im Bereiche des Flächenelementes 141 das Metall von maximaler Dicke und gleich der Dicke der ur- sprüngliehen Metallplatte 160; von dem Flä- ehenelement 141 aus erstrecken sich Vorsprünge, wie bei 165, welche in dem endgültigen Systemn als Verankerung zwischen den Plastik- oder Kunststoffplatten 110 und 111 dienen. Die Fläehenelemente 141 und 136 sind durch das Leiterelement 127 miteinander verbunden; getrennt davon durch einen Zwi- sehenraum 164 ist die Anschlussklemme 147, von der aus sieh das Leiterelement 125 erstreckt.
Die Leiterelemente 125, 127 und aueh die Vorsprünge 165, 166, 167 und 168 (von denen in Fig.16 nur 165 erscheint). sind durchwegs von geringerer Dicke oder Stärke, als die ursprünglieche Metallplatte. Alle Verbindungselemente, Vorsprünge usw. der zu erstellenden Stronmkreiselemente werden in der Schlussätzung erzeugt.
Auf die in der geschilderten Weise hergestellten Gebilde wird hierauf eine Schiebt 111 aus ungegärtetenm, härtbarem Kunststoff, vorzugsweise ans durch Wärmeeinwirkung sieh verfestigendem Kunststoff der gleichen Gattung, wie die Platte 110, aufgelegt. Die Schicht oder Platte 111 ist zweckmässig, aber nicht notwendig, im fGesenk zugeschnitten, so dass sie Öffnungen trat, welche den Fläelhen- elementen 141, 136, 147 maximaler Dicke entsprechen (Fig.16). So sind in der Schicht oder Platte 111 gemäss dieser Figur Öffnungen oder Ausnehmungen 141A, 1361, 147A vorgesehen, welche über die erhabenen Metall- fläcbenelemente 141, 136 und 147 passen.
An der untern Oberfläche der Platte oder Selhicht 111 brauchen Ausnehnium@en zur Aufnahme der Leiterelemente, Anlcereleniente oder dergleichen dünnerer llet;illstärke 1255, 127, 165, 166, 167 und 1.68 nicht vorgesehen zu sein, weil die Seliielit oder Platte 111 im. ungehär-
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teten Zustand geformt und gelocht wird und daher wä Brend der letzten Stufe der Hitze- und Druckbehandlung noch verformbar ist.
In der Tat kann die Sehielht oder Platte 111, wenn die Gesamtdicke der Metallplatte 160 nicht übermässig gross ist, einfach aufgelegt und unter Anwendung von Hitze und Druck so verformt werden, dass sie sieh selbst an mnetallisNehe Leiterelemente des Stromkreises anpasst. Die Kunststoffplatte 111 wird auf die mit metallischen Leiterelementen belegte Grundplatte 110 aufgesetzt (Fig. 16); das ganze Gebilde wird dann zwischen zwei erhitzten Platten gefasst und zusammenge- drückt; die Kunstharzplatten 7110 und 11l werden so miteinander vereinigt Lind um die metallischen Elemente herum geformt.
Die Harzklebesehielht l58, die anfangs nur angehärtet worden war, wird ebenfalls erhitzt und fliesst unm, unter und zwischen den verschiedenen Elementen, dadurch zur gegenseitigen Binderng zwischen den Schichten und Platten 110 und 111 beitragend.
An Stelle der Verwendung einer unge- härteten, plastischen Schicht 111 kann man flüssige, pastenförmige oder gepulverte, durch Wärme erhärtende Harzverbindungen verwenden, die durch Aufstäuben, Aufstreuen oder Aufpacken aufgebraeht werden, je nach der physiikalischen Bedingung der Verbindung. So kann ein durch Wärmeerhärtendes Harz im ungehärteten Zustand auf das im untern Teil der Fig.16 gezeigte Gebilde aufgebracht und hierauf zwischen erhitzten Platten zum Zwecke der Erhärtung der Harzverbindung gequetscht werden, so dass die gehärtete Oberfläche in Flucht mit den Oberflächen der metallischen Leiterelemente der Anschlussklemmen 141, 136 und 147 gebracht wird.
Endresultat ist ein Gebilde, wie in Fig.17 und 18 gezeigt, ganz gleichgültig, welche ursprüngliche Form die Deckschicht 111 besass.
Das so gewonnene Gebilde der Fig. 17 zeigt nach Behandlung mit Sand an seiner Oberfläche eine glatte Schicht 111 aus isolierendem, gehärtetem Kunststoff, aus welcher lediglich die Ansehlussleiter 141, 136 und 147 sichtbar sind, während die Barunterliegenden nmetallisehen Flächenelemente 125, 127 und die Ankervorsprünge 165, 166, 167 und 168, eingebettet zwischen den beiden Platten 110 und 111, mit diesen vereinigt und zusätzlich gehalten sind durch das Fliessen von bindenden Harz 158, das während der letzten Härte- und Druckstufe alle Leerräume zwischen den beiden Platten 110 und 111 füllt.
Das fertige Gebilde ist eine flache, unterseitig durch die Isolierschicht 110, oberseitig durch die Isolierschicht 11,1 gebildete Platte, wobei durch die Oberseite lediglich die Metallelemente 141, 136 und 147 sichtbar sind, zwischen welchen Verbindungen, beispielsweise durch Löten, wie bei 170 angedeutet, hergestellt werden können. Wenn die Fläehenelemente, aus welchen Kontakte gebildet werden, und die darunterliegende Platte 110 nicht schon vor dem Aus- ätzen gebohrt oder gelocht waren, so geschieht dies nunmehr zu dem Zweck der Ermöglichung der Einführung von Anschlussdrähten vorn der Vorderseite oder Rückseite her, wel- ehe Drähte mit Hilfe von Nieten, Ringen oder durch Lötung befestigt werden können.
Das fertige Gebilde der Fig.17 und 18 kann so dünn sein, dass es flexibel ist; es kann in gebogenem Zustand gehärtet werden.
Löcher an Ansehlussteilen sind in Fig.19 bei 141C, 136C und. 147C gezeigt. Zugleich zeigt diese Figur, wie die vollständige Schaltung in einem Körper der erfindungsgemässen Art rasch vervollständigt werden kann. Elek-. trisehe Elemente, wie Widerstände, Kapazitäten, Thermionikröhren, Impedanzen oder dergleichen, im Beispielsfalle der Fig.19 dargestellt durch die Einheit. 154, werden mit Hilfe von Anschlussdrähten 155 und 156 ansetzt, die steif genug sind, die Einheit 15-1 zri tragen. Diese Drähte -werden mit Hilfe von Schablonen oder Vorrichtungen gebogen und dann in die Bohrungen der Anschlussklemmen eingesetzt. und festgelötet.
Im Falle der Fig.19 sind Drähte 155, 156 und 171 in Bohrungen 136C. bzw. 147C, bzw. 141C eingefügt derart, dass sie um ein Geringes auf der andern Seite überstehen; die Einheit 154 hängt an den Drähten 1.55 und 156. Das Ganze wird dann mit der Seite 111 nach
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unten in ein Bad aus flüssigem Lot getaucht; das Lot füllt durch Kapillarwirkung die Bohrungen und verbindet die Metallelemente untereinander.
Schliesslich wird das Ganze aus dem flüssigen Lot herausgenommen; das Lot erhärtet und befestigt dadurch den Draht 155 an der Klemme 136, den Draht 156 an der Klemme 147, den Draht 171 an der Klemme 141. Das Lot überbrückt jedoch die Anschlussklemmen nicht, da der Überschuss an Lot abtropft, dank der Oberflächenspannung des geschmolzenen Lotes. Dutzende oder sogar Hunderte von Anschlussverbindungen können auf diese Weise in einem einzigen Arbeitsgang gelötet werden, in einer Zeit, die nicht länger ist, als erforderlich, um das ganze Gebilde in das Lotbad zu tauchen und wieder herauszunehmen. Erwähnt sei, dass jedes Element individuell aufgelötet und zur Reparatur oder Auswechslung entfernt werden kann.
Wenn es erwünscht ist, die Stromkr eis- elemente 125 und 127 oder irgendwelche andere Teile freizulegen, dann ist es lediglich notwendig, solche Flächenelemente vor der ersten Ätzung durch eine der Ätzflüssigkeit Widerstand leistende Druckschicht zu markieren. Die so markierten Elemente bleiben dann bei der Ätzung in der maximalen Metallstärke und liegen somit am Ende der letzten Verfahrensstufe frei. Ausführungsform C und Verfahren zur Herstellung derselben Bei der Ausführungsform C des erfindungsgemässen Körpers wird zuerst eine Platte von geeigneten Aussendimensionen zugerichtet; diese Platte besteht aus elektrisch isolierendem Plastik- oder Harzmaterial, das durch Anwendung von Druck und Wärme in seine endgültige Form gebracht werden kann.
Eine derartige Platte 210 ist in Fig. 20 bis 28 gezeigt; sie kann aus synthetischen Stoffen aller möglichen Arten bestehen, sei es aus Stoffen, die in Kälte, oder solchen, die durch Einwirkung von Hitze erhärten. Beispiele für zweckgeeignete Stoffe sind: Phenol-Formaldehyd-, Phenol-Furfurol-, Furan-, Harnstoff- Formaldehyd, Melamin-, Vinyl-, Polystyrol-, Polyäthylen-, Methyl-Methakirylat- und Nylon- harze. Geeignete Füllstoffe, wie Glasfasern, Glimmer, Erden, Holzmehl oder dergleichen, können verwendet werden. Ebenso Verstärkungseinlagen, beispielsweise aus Gewebe- oder Fasermaterial. Besonders geeignet ist ein aus Glasfasern gewebter und nit unter Wärme erhärtendem Harz imprägnierter Stoff.
Die Art des verwendeten Harzes richtet sich nach dem besonderen Zweck, für welchen der Körper bestimmt ist. Wo klimatische Verhältnisse Harze erfordern, die sehr widerstandsfähig sind gegen Feuchtigkeit, Schwamm usw., wird selbstverständlich gegen diese Einflüsse widerstandsfähiges Harz verwendet, während unter andern Bedingungen andere Harze mit gleiehem Erfolg benutzt werden können. In ähnlicher Weise bedient man sieh, wenn es sich um Widerstandsfähigkeit bei extrem hohen Temperaturen handelt, imprägnierter Glasfaserplatten oder thermoplastischer Harze, wie Silieone, Polyäthylen, Copolymere, Phenol-Formaldehyd und dergleichen.
Die meisten synthetischen Harze sind ausreichend widerstandsfähig gegen Temperaturen von geschmolzenem Lot, so dass sie in der kurzen Zeitspanne der Erhitzung beim Lötprozess nicht schädlich beeinflusst werden, mögen auch bei längerer Erhitzung Schäden eintreten.
Die Platte 210 kann in ihrer Stärke von etwa. 0,1 mm (wo ein flexibles Endprodukt wünschenswert ist) zu viel grösserer Stärke variieren, bis etwa 6,4 mm und noch stärker für grössere Körper mit elektrischen Stromkreiselementen. An der einen Seite der Platte 210, die sieh in unpolvmerisiertein und unge- härtetem und daher noch plastischem oder halbplastischem Zustand befindet, wird eine Platte aus leitendem Werkstoff (-Metall) angeordnet, aus welcher die Stromkreisleiter- elemente, wie Anschlussklemmen, Verbindungsleitungen und dergleichen, erzeugt werden. Diese Platte 213 (Fig.22) ist ursprünglich flach und eben.
Sie wird temporär mit der Platte 210 vereinigt, nachdem letztere gelocht oder gebohrt ist zu dein Zwecke der
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Gewinnung einer Vielzahl von Durchbrechungen 214 (Fig.22), welche der Bildung von Anschlusselementen oder Klemmen in dem fertigen System dienen. In Fig. 20 ist eine Anschlussklemme 215 gezeigt, die durch ein Leiterelement 216 mit einer andern Anschlussklemme 2l7 in Verbindung steht, die ihrerseits durch Fortsetzung der Verbindungsleitung bei 218 an eine Klemme 219 angeschlossen ist, um in gleicher Weise mit einer An- schlusslklemme 220, über eine Verbindungsleitung 221 mit einer Anschlussklemme 222, über eine Verbindtungsleitung 293 mit einer An- scllnssklemme 224 in Verbindung zu stehen.
Die übrigen Klemmen und Verbindungsleitungen des Stromkreissystems der Fig.20 sind en einzelnen nicht erläutert, da sie ähnlicher Ausführung sind, abgesehen von wenigen Einzelheiten, auf die später eingegangen wird. Die Platte 210 wird überall dort mit Bohrungen oder Löchern versehen, wo im fertigen Stromkreissystem ein runder oder anders geformter elektrischer Anschlusspunkt freiliegen soll. Eine Bohrung ist in Fig.22 vergrössert gezeigt und mit 214 bezeichnet. Die Dicke der 3etallplatte 213 ist so bemessen, dass sie die Strieme in dem zu erstellenden Stromkreis- systen zu führen vermag.
Wenn die Platte 210 im ungehärteten Zustand nicht zur vorübergehenden Hafttrog oder Verbindung geeignet ist, wird eine zu- siitzlicle Klebeschieht 2'26 (Fig.21) zur Herstellung der Verbindung mit der Metallplatte 913 verwendet. Diese Klebeschicht besteht vor- zugrsweise ebenfalls aus synthetischem Harz und ist in ihrem gehärteten Zustand elektrisch isolierend. Die Harzschicht 226 wird an die Platte 210 zweckmässig angelegt, bevor die Platte 210 auf ihre Grösse zugeschnitten wird. Ne Klebeschicht 226 wird getrocknet und auf einen nicht klebrigen Zustand angehärtet, so dalss Nie die leichte Handhabung der Platte 210 nicht beeintriichtigt.
Vorzugsweise besteht die Schiebt 926 aus thermoplastischem Kunstharz; sie dient zur Halterung der Platte 213 an der Matte 210 während des Herstellungsverfahrens. Kunstharze, die sieh für die Schicht 226 eignen, sind: Vinyl-, Phenol-, Resorein-, Fu- ran-, Harnstoff-, Melamin-, Polystyrol-, Sili- con- und Polyakrylesterharze.
Im nächsten Verfahrensschritt wird das aus den Platten 210 und 213 bestehende Gebilde in eine Presse oder Stanze gebracht, bestehend aus einer auf die Metallplatte 213 wirkenden Patrize 228 aus elastischem Werkstoff (Gummi) und eine nicht elastische Matrize 229, z. B. aus Stahl oder anderem harten Metall, die auf die Kunstharzplatte 210 wirkt, wie in Fig. 23 gezeigt. Unter Ausübung eines starken Druckes unter gleichzeitiger Einwirkung von Hitze werden die Platte 210 und die Klebezwischenschicht 226 erweicht. Die Gumnipatrize 228 drückt stark gegen den Teil 215 der Metallplatte 213 und zwingt sie in die aus Fig.23 ersichtliche Gestalt, so dass der Teil 215 flach gegen die Matrize 229 anliegt.
Während dieses Vorganges wird bei 230 eine Wand gezogen; die ausgeübten Drücke bewirken eine leichte Verformung der Bohrung 214, wie bei 232-232 gezeigt, so dass sie dicht über den deformierten Teil 230 der Metallplatte passt. Während der Ausübung des Druckes und der Einwirkung der Hitze fliesst die Schicht 226 so, dass sie den Raum zwischen den Ecken 232-232 der ursprünglichen Ausnehmung 214 und den Teilen 230-230 der Metallplatte bei 234-234 füllt.
In diesem Zusammenhang ist daran zu erinnern, dass die Klebeschicht 226, wenn sie überhaupt benutzt wird, die ganze Oberfläche der Platte 210 bedeckt und dass nur eine kleine 'Menge dieses Klebemittels in irreguläre Räume fliesst, die noch vorhanden sind, wenn der Druck der Gummimatrize die Metallplatte 213 in die Gestalt 230-2l.5-230 deformiert hat. Die Stärke der Sehichtabsehnitte 232 der Fig.23 kann grösser oder kleiner sein, als gezeichnet; die Abschnitte fehlen überhaupt, wenn eine Klebeschicht 226 nicht verwendet -wurde.
Nach Beendigung des Press- und Anhä.rt.e- vorganges der Fig. 23 hat. das aus den Platten 210 und 213 zusammengesetzte und vereinigte Gebilde Einprägungen oder Vertiefungen, von denen eine in Fig.23 in Einzelheiten gezeigt ist und welche die Anschlusselemente 215
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(Fig.26) bilden. Die Metallplatte 213 wird vorzugsweise in einem Ausmass deformiert, das ausreicht, die Anschlussklemmen komplett durch die Stärke der Platte 210 zu ziehen, obwohl dieses vollständige Ziehen nieht wesentlich ist zur Bildung von Körpern der erfindungsgemässen Ausführung.
Wenn die Platte 210 ausnehmend dick ist, kann die Metallplatte 213 nur auf einen Teil der Stärke der Platte 210 gepresst oder gezogen werden, in welchem Falle die Oberfläche 215A des Teils 215 etwas gebaucht ist, und dies ist kein Nachteil. Ausgebauehte Oberflächen am Teil 215 sind besonders zweckmässig zur Gewinnung guter Schalterkontakte (wie später beschrieben wird), in welchem Fall die Platte 229 entsprechend geformt wird, um diese Aus- baucllungen zu erhalten. Für den Erfindungs- zweek ist es lediglich notwendig, dass die Metallplatte 213 so weit verformt wird, dass sie unter Druck gegen die im Endprodukt freiliegende Oberfläche der Platte 210 gezogen wird.
Zu diesem Zweck kann man durch Druckeinwirkung auf eine auf die Metallplatte aufgelegte Gummiplatte das Metall in Ausnehmungen oder Löcher in der Barunterliegenden Kunstharzschicht pressen.
Nach Beendigung des in Fig. 23 gezeigten Arbeitsganges wird auf die Metalloberfläche 215B ein Überzug 215C aus gegen Ätzflüssig- keit widerstandsfähiger Substanz (Lael oder Farbe) gelegt (wie in der Photolithographie bekannt). Die Art der verwendeten Substanz hängt von der zur Entfernung von Flächenteilen der Metallplatte 213 in der folgenden Ver fahr ensstufe verwendeten Ätzflüssigkeit ab.
Die Überzugschicht aus Lack oder Farbe wird auf die in Fig. 23 unten liegende Oberfläche des eingedrückten, die Ansehlussklemme repräsentierenden Teils der Metallplatte 213 aufgebracht, einschliesslich der Wandteile 230 bis 230, der untern Seite 215B des Flächenteils 215 und vorzugsweise einer Randkante ringsherum. Die so aufgebrachte Laekdeek- sclieht 215C ist in Fig.24 und 25 zu sehen, wo 215B die Unterseite der Anschlussklemme 215 und die Wandungen 230B den Lacküberzug an den Wandungen 230 wiedergeben. Zu- sätzlieh ist noch eine Randpartie vorgesehen, wie bei 231 angedeutet.
Diese Randpartie dient als Verankerung und kann mit Vorsprüngen 233-233 versehen sehr (Fig.24); diese Vorsprünge können aber auch einen weiten Flanseh bilden, wie bei 238 für die Klemme 239 der Fig. 20 in gestrichelten Linien angedeutet. Für. 24 zeigt drei derartige Verankerungsvorsprünge; es kann aber eine beliebige Anzahl vorgesehen sein, beispielsweise je zwei Vorsprün gre für die Ansehluss- klemmen 217, 219 und 220 der Fig.20. Die Verankerungsvorsprünge können sehmal oder breit sein; breite Vorsprünge 241 sind für die Ansehlussklemme 240 gezeigt.
Bestimmte Ansehlussklemmen der Stromkreiselemente müssen untereinander verbunden werden und zur Herstellung dieser Verbindung ist es notwendig, einen Streifen aus ätzfestem Lack oder Farbe von einer Klemme zur andern zu legen, wie in Fig.20 durch gestrichelte Linien angedeutet und wie im einzelnen bei 216B in Fig. 24 vergrössert dargestellt ist. Dort ist ein Teil einer Verbindung zwischen den Klemmen 215 und 217 der Fig.20 wiedergegeben. Der Streifen 216B aus Abdecksubstanz dient zur Schaffung der Verbindung 216; solche leitende Verbindungen können mit Vorsprüngen ausgerüstet sein, wie in Fig. 24 mit 242 bezeichnet; diese Vor- sprürr ge dienen zur besseren Verankerung der Verbindungsleitung 216.
Im allgemeinen ist es unnötig, derartige Verankerungsvorsprünge vorzusehen, da die Verbindungsleitungen im Endprodukt zwisehen der Platte 210 und einer zweiten Platte eingebettet sind.
Die Deekelemente aus Lack oder Farbe zur Bildung der Anschlussklemmen und Verbindungsleitungen sind in Fig. 25 gezeigt; die übrigen Flächenteile der Mletallplatte 213 bleiben unbedeckt, wie in F ig. 25 bei 2-15 angedeutet. Die Oberfläche 215 < l der Anschluss- klenrrrre 217 ist in gleicher Weise gegen Ätz- flüssigkeit geschützt (nielrt dargestellt).
Das ganze Clebilde der I'ig. '5 wird in ein Bad mit Ätzflüssigkeit gegeben zum Abätzen der freiliegenden, d.lr. nicht durch Lack- oder Abdeeksehieht geseh ützten Oberflä.ehenteile
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der Metallplatte 213. Wenn eine Kupferplatte verwendet wird, dient als Ätzflüssigkeit ein Eisenehlorid-Eisensulfat-Bad. Man kann auch das lE lektroätzverfahren anwenden. Die Ätz- flüssigkeit oder das Ätzverfahren können je nach Wunsch variiert werden in Abhängigkeit von der Art des zu ätzenden Metalles.
Die Ätzung wird fortgesetzt, bis alle der Ätzflüs- sigkeit ausgesetzten Teile der Metallplatte 213 entfernt sind, beispielsweise der Teil 245 in Fig. 25, und nur das Metall zurückbleibt, das durch die Deekelemente aus Lack oder Farbe geschützt war. Ein Schnitt durch das geätzte Stück ist in Fig.26 gezeigt; die etwas rauhe, durch Ätzen entstandene Kante ist mit 243 bezeichnet. Die Rauheit der geätzten Kante unterstützt die Bindung der plastischen Platte in einer späteren Verfahrensstufe. Die Umfangskanten der Flansche, der Anschlussklemmen, der Vorsprünge und der Verbindungsleitungen sind sämtliche geätzt und leieht gemuht und tragen daher ebenfalls zur Bindung mit der Plastikplatte bei.
Von dem Gebilde der Fig.26 werden im nächsten Verfahrenssehritt die Lack- bzw. Farbendeeksehichten entfernt. Dies geschieht durch geeignete Lösungsmittel für Lack oder Farbe; das Gebilde wird leicht abgerieben, unter zweekmässiger Anwendung von Lösungsmitteln, bis alle Lack- oder Farbstoffe entfernt sind.
Auf dem Rücken oder der Unterseite des so behandelten Gebildes wird nun eine andere Schicht 246 aus Klebstoff aufgebracht. Dieses Material ist zweckmässig das gleiche, wie vorher für die Schicht 226 benutzte; es kann aber auch ein anderes, unter Wärme erhärtendes Kunstharz Verwendung finden. Die aus thermoplastischem Kunstharz bestehende Schrieht 246 dient zur Schaffung einer ebenen Oberfläche längs der Fläche 247 und zur Ausfüllung der Ausnehmungen oder Einbueh- tungen unter den Anschlussklemmen, beispielsweise zur Ausfüllung des Raumes bei 246 unter der Anschlussklemme 215.
Auf diese Schicht 246 wird eine weitere thermoplastisehe Schicht 250 aufgebracht (Fig.27); das Ganze wird dann zwischen zwei geheizte Platten ein- gelegt und unter Erwärmung gepresst, bis die Platte 210 und die Schichten 226 und 246 (sofern dieselben vorhanden sind), sowie die Platte 250 miteinander verbunden, erhärtet und in ein festes, widerstandsfähiges Ganzes geformt sind. Auf, diese Weise werden die Ansehlussklemmen, in Fig.27 repräsentiert durch 215, und die Verbindungsleitungen, in der gleichen Figur repräsentiert durch 216, vollkommen eingebettet, mit Ausnahme der Oberflächen der Anschlussklemmen, welche durch die Öffnungen in der Platte 210 freiliegen.
Das auf diese Weise erzeugte Gebilde kann in diesem Zustand durch Verlöten mit aussenliegenden Stromkreiseinheiten, wie Widerständen, Kondensatoren, thermionischen Röhren verbunden werden; die Anschlussdrähte werden einfach an die freiliegenden Flächen 215A der Anschlussklemmen angelötet. Zur Erleichterung des Lötvorganges und zur Ver einfacheng des Systems ist es jedoch zweckmässiger, die Anschlussklemmen und die darunterliegende Kunststoffmasse zu durchbohren, d. h. mit ganz oder teilweise durchgehenden Löchern zu versehen.
Dies ist in Fig.28 gezeigt, wo die Anschlussklemme 215 eine Durch- breclrung 251 aufweist, die sich in den darunterliegenden Platten 246 und 250 fortsetzt. Die Sehicht 246 und die Platten 250, 226 und 210 sind in einer Endstufe des Verfahrens gehärtet. Die Durchbrechung der Anschluss- klemmen wird durch Bohren oder Stanzen erzeugt.
Im letzteren Falle wird die Platte 250 auf das Gesenk gelegt, so dass ein Stempel 255 in die freiliegenden Oberflächenelemente der Metallplatte 215 eindringen kann, wie in Fig.28 angedeutet. Wenn der Stanzvorgang in dieser Weise ausgeführt wird, verursacht der Stempel 255 ein leichtes Krümmen des Randes des gestanzten Loches nach innen, wie in Fig.2,8 mit 21.5C angedeutet, bevor der Stempel die Ansehlussklemme und die Barunterliegende Platte durchstösst.
Dieses Umbördeln des Lochrandes 2.15C bewirkt eine zusätzliche Verankerung der Anschlussklemme in der Platte 246, welche die Rückseite der Anschlussklemme bildet. Mit einem Körper
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der erfindungsgemässen Art und im besonderen mit offenen Anschlussklemmen, wie in Fig.20 gezeigt, ist es zur Herstellung von Anschlüssen lediglich notwendig, die Drahtverbindungen so zu biegen, dass sie in die Bohrungen der Anschlussklemmen eingeführt, werden können; hierauf werden die Anschlüsse in der gleichen Weise verlötet, wie an Hand der Ausführungsformen A und B beschrieben.
Nach Vereinigung der Platte 210 mit der Platte 250 (Fig.27), jedoch vor der endgültigen Erhärtung kann das Gebilde in eine beliebige Form gekrümmt und in gekrümmtem Zustand erhärtet werden.
Die gezeichneten und beschriebenen Beispiele sind elektrische Stromkreiselemente aufweisende Körper in ebener Ausführung. Sie können so dünn ausgeführt werden, dass man sie nach der endgültigen Erhärtung biegen kann, damit sie den jeweiligen Installationsverhältnissen angepasst werden können. Der erfindungsgemässe Körper kann aber auch als zylindrischer Körper, beispielsweise als Schleifringhülse oder als Webrfachschalter von zylindrischer Form ausgebildet sein.
Um dies zu bewerkstelligen, ist es lediglich notwendig, von einem Messing-, Kupfer- oder andern Metallzylinder auszugehen, der dann auf der Innenseite durch eine ausreichende Lage aus Kunststoff (für die Ausführungsformen und B) verstärkt oder an der Aussenseite mit einer Kunstharzschicht mit entsprechenden eingestanzten Durchbrechungen (Ausführungsform C) bedeckt wird. Das Verfahren nimmt dann seinen Fortgang, wie oben beschrieben; das überschüssige Metall wird abgeätzt; zu- sätzliehe Lagen oder Schichten von Kunstharz werden aufgebracht. Der Zylinder wird dann in einer zylindrischen Form gehärtet, die gleichzeitig einen gleichförmigen Druck auf die Aussenseite ausübt, während die zylindrische Form erhalten bleibt.
Grössere Schleifringe und Schalterkonstruktionen können in ebener Form ausgeführt werden. Auch bei der Ausführungsform C können die zum Schluss bei 215 freiliegenden Flächenelemente nach aussen gebaucht werden durch Einbringung von Ausnehmun- gen in die Platte 229. Die bei 215 freiliegende Metallplatte kann auch nach innen eingebuchtet sein zur Erhöhung der Wirksamkeit als Kontakt.
Jedes der Stromkreiselemente kann mit wärmeableitenden und abstrahlenden Flächenelementen versehen sein. Zu diesem Zweck kann eine fachwerkartige Anordnung von metallisehen Flächenelementen, z. B. von im Abstand voneinander stehenden Quadraten hergestellt und im Bereich jener Stromkreis- teile angeordnet werden, die sieh wahrscheinlieh am stärksten erhitzen. Diese fachwerkartige Anordnung steht einerseits wärmeleitend mit den Stromkreisteilen in Verbindung und liegt anderseits an der Oberfläche des die Stromkreiselemente enthaltenden Körpers frei, so dass die Wärme von den Stromkreisteilen abgeleitet und von der facbwerkartigen Anordnung an geeigneten Stellen und über einer grösseren Fläche abgestraht wird.
Eine andere Möglichkeit ist folgende: Wünscht man eine aus der Rückseite des Körpers austretende, elektrische Verbindung, so bildet man das Verbindungselement als Fortsetzung desjenigen Stromkreisteils aus, mit welchem die Verbindung hergestellt werden soll. Nach dem Ätzen wird dann die darunterliegende Kunstharzplatte rund um die Kante des Fortsatzes durchschnitten, mit Ausnahme der Stellen, an denen er mit dem Stromkreis verbunden ist; dann wird die Kunstharzschicht an der Rückseite des Fortsatzes ausgenommen, worauf der metallische Fortsatz durch die Ausnehniung in der Barunterliegenden. hunstharzplatte dureligesteekt und um- gebogen werden kann.
Falls gewünscht, wird dann eine zusätzliche Iiiinstliarzschiclit auf- g@ebraebt, welche unter Einwirkung, von Hitze und Druck fliesst und das in der ursprünglichen Kunstharzplatte entstandene Loch ausfüllt und welche gleichzeitig den als Zuleitung dienenden Fortsatz bedeckt und schützt. Diese Ausführungsform der Erfindung erweist sieh als besonders nützlich bei der Herstellung von zvlindr ischen und planen Schleif-
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ringen und Kontaktvorrichtungen mit mehreren Anschlüssen.
Bei einem planen Schleif- ring kann die Zuleitung beispielsweise derart hergestellt werden, dass der betreffende Sehleifringteil gleich mit dem Zuleitungsstück hergestellt wird. Dann wird die Kunstharzunterlage vor dem Aushärten mit einem kleinen Messer ausgenommen und das Zuleitungsstück an der Rückseite der Kunstharzplatte umgelegt. Der freibleibende Raum wird mit Kunstharz ausefüllt und dann das Ganze zwischen Pressplatten eingesetzt und fest gepresst. Auf diese Weise können von dem Innenkreis des Schleifringes ausgehende Zuleitengen an der Rückseite an verschiedenen Stellen herausgeführt werden, wobei die Zuleitungen jedoch gegen konzentrische äussere Schleifringe isoliert sind.
Dieses Verfahren ist zur Herstellung von Anschlüssen an meh- rere konzentrische Schleifringe sehr zweck- niässig und gewährleistet, dass alle Zuleitungen an um den äussersten Kreis der Schleifringanordnung herum verteilten Stellen zugänglich sind.
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Body with electrical circuit elements and method of manufacturing the same The invention relates to a body with electrical circuit elements and a method for manufacturing the same. In so-called printed circuits, a drawing of the circuit diagram is produced lithographically, by stenciling or in some other way on an insulating surface. The term printed circuit is not entirely correct in all cases because the circuit diagram is in fact not always printed; however, the expression is retained here to identify the state of the art.
Printed circuits have the advantage of lighter weight and easier duplication; however, they break very easily and are not suitable for making connections with lines coming from outside by soldering or the like. One of the most frequent attempts to determine the usefulness of the known printed circuits consisted in immersing such circuits in a bath of molten solder. This often results in the printed elements of this system peeling off and detaching from the insulating underlay.
In addition, the known printed circuits are considerably subject to the effects of moisture and weather; they are not able to withstand the elements, especially not in very humid climates. Moreover, the printed circuits are necessarily very thin and therefore have relatively poor conductivity in comparison with the usual copper conductors.
The present invention aims to provide an electric circuit element body which can be mass-produced without difficulty and at low cost. can be generated.
Furthermore, the invention aims to enable the production of such systems in very small dimensions, while in a design that is resistant to weathering, moisture and other destruction.
The body with electrical circuit elements according to the present invention can be easily mass-produced at low cost, without reducing a high conductivity previously attached to the copper conductors commonly used and without losing the advantages of metallic conductors of selected strength and selected resistance.
The figures illustrate exemplary embodiments of the invention.
Shown and described are three embodiments of bodies with electrical circuit elements and their production. These three embodiments are labeled A, B and C. These three embodiments can be produced individually or in combination. The Fig.1. 1 to 6 relate to embodiment A, FIGS. 7 to 19 to the embodiment
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B and FIGS. 20 to 28 refer to embodiment C.
Embodiment A Figure 1 shows an example of a body with electrical circuit elements of the embodiment Al.
FIG. 2 is a section along line 2-4 in FIG. 1 enlarged during the first stage of manufacture.
FIG. 3 shows the same representation as in FIG. 2 during the following stage of manufacture.
Fig. 4 shows the same representation after completion of a circuit element.
Fig. 5 is a section along line 5-5 of Fig.1.
FIG. 6 is a section along line 6-6 of FIG. 1 and shows the type of mechanical combination of a resistor, a capacitor or another unit with the body according to the invention with electrical circuit elements. Embodiment B FIG. 7 shows a body with electrical circuit elements of this embodiment in plan, some circuit elements partially broken.
Figure 8 is a similar plan view showing the individual materials used during the first stage of manufacture.
Fig. 9 shows the section along line 9-9 in Fig. B.
Fig. 10 shows the body during the second stage of manufacture.
11 and 12 are sections along the line 11-12 in FIG. 10, namely FIG. 11 showing the system of FIG. 10 after application of a protective coating before etching, FIG. 12 after etching.
FIG. 13 shows a layout corresponding to FIG. 10 after applying an additional protective coating.
14 and 15 show sections along the line 14-15 in the direction of the arrows in FIG. 13, namely FIG. 14 before a second etching process and FIG. 15 after a second etching process. Fig. 16 shows a further stage of manufacture.
FIG. 17 shows an enlarged floor plan, similar to FIG. 13, but after completion of the embodiment of this system.
FIG. 18 shows a section along line 18-18 in FIG.
FIG. 19 shows a circuit system according to FIG. 18 in mechanical connection with a resistor, a capacitor or some other unit.
Embodiment) ssform 7 C Fig. 20 shows a system of embodiment C.
21 to 28 show, enlarged, the successive process steps for the production of a body of embodiment C, namely that piece of this figure which is enclosed by the eek lines (C4-C6 and C6-C8. In FIGS. 21 to 28, all, with the exception of Fig. 24, cross-sections of the body during the successive process stages, namely that part of Fig. 21 which is seen in the direction of the arrows (C2-C9 in Fig. 20. Fig. 28 illustrates the finished body. 24 shows the view from below in the direction of arrows 24-24 in FIG. 26. FIG. 26 is a section along line 26-26 in FIG.
Aluminum embodiment A and method for producing the same In the production of a body with electrical circuit elements of embodiment A, the starting point is a carrier plate 10 made of electrically insulating material, which flows under pressure to a certain extent before it has hardened, and which at Hardened by exposure to heat.
Mainly synthetic resins come into consideration, which can be reinforced by glass fiber. These resins include, for. B. Phenolformaldeliyd, phenol, furfurol, phenol furfurol, furan, urea formalclehyd, melamine, Vin @ -1-, polystyrene, polyethylene, methyl methacrylate and nylon resins, for applications where it on
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high temperature resistance is important,
in particular also the silicone polyethylene polymers. The synthetic resin plate 10, which hardens under the action of heat, is initially used in an uncured or only partially hardened state, so that it has the ability to still flow during a later stage of the process. The circuit is formed on or in the plate 10.
According to FIG. 1, circuit elements that form parts of circuits are represented by black lines; these elements consist of connection terminals 11, 12, 13, 14, 15 as well as lines 16, 17, 18 etc. These elements are arranged according to the diagram of the circuits to be created. In the example shown, this picture comprises a large number of contacts arranged in a circle, as at 19 for the implementation of a holder, line gaps, as at 20, to which resistors, impedances, capacitors or other units are attached, and connecting terminals 21 that are spaced apart from one another, with which electron tube circles or other elements are connected by soldering or in some other way.
The circuit diagram or the layout of the special circuit are the task of the planning engineer. The circuit diagram shown in the figures is only an example. Thus, of course, the distances, the shape, the design of the circuit elements, the terminals, etc. can vary depending on the requirements of the desired circuit without departing from the basic idea of the invention. FIGS. 2 to 4 relate to a particular element of a circuit of FIG. 1, namely an insulated connecting terminal 15. FIGS. 2, 3 and 4 show this element 15 during the various stages of its generation; 5 shows a circuit element 22 after its completion.
The circuit is first defined in its external dimensions by the lines 24, 25, 26 and 27 on the base plate 10. The base plate can have any shape; it need not be rectangular, but can also be circular, elongated or irregular in shape.
The base plate 10 is z. B. tailored to the size suitable for the desired circuit; But you can also choose them in a multiple size and produce a larger number of baseplates, which first form parts of a single plate, at the same time, and then cut the baseplate. An adhesive layer 30 is applied to the insulating base plate, which, if desired, can consist of the same resin as the base plate 10. This can be cured by applying moderate heat and pressure in order to achieve an adhesive effect; curing to maximum strength occurs at a later stage in the process. Polymerizable resins are excellent adhesive layers.
Examples are: vinyl, phenol, resorcinol, furan, urea, melamine, polystyrene, silicone and polyacrylic ester resins. However, other resins that harden in the cold or in the heat can also be used for this purpose.
After the resin layer 30 has been applied, a plate 31 made of conductive material, for example copper, brass, silver, an alloy or other conductive material, is placed on this uncured layer. This conductive plate can be of various types depending on the circuit system to be created. In most cases, copper is the appropriate material for the conductors and terminals of the circuit; in special cases, however, metals with greater resistance may be required.
Precious metals, such as silver, gold, platinum, are also considered, since they are used in relatively thin layers and therefore without great cost. It should be emphasized that the metal of which the layer 31 is made is recovered, with the exception of the relatively small amount which forms the circuit elements such as terminals, lines and the like. The metal is recovered in the form of metal salts during the etching process to be described later. The base plate 1.0 and the metal plate 31 are
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moderately lightly sanded, so that a good, smooth, clean surface results to which the layer 30 adheres.
The metal plate 31 is then pressed firmly onto the insulating layer 30, which in turn lies on the base plate 10. The whole is (if thermosetting resin is used) heated somewhat and exposed to moderate pressure, so that the layer 30 becomes partially hard. Complete hardening of the adhesive layer 30 and the base plate 10 is not yet carried out, since it is desired in a later stage of the process that the synthetic resin plate 10 and the adhesive layer 30 still flow somewhat during the final hardening process. The adhesion generated during the process stage of FIG. 2 is sufficient to hold the plates 31 and 10 together for the duration of the process.
A drawing is then placed on the surface 32 of the plate 31, which shows an image of the circuit system to be generated on the base plate 10. In the circuit of Figure 1, the connection points and the connecting lines are lines and points. They are formed on the surface of the plate 31 by a material 34l resistant to corrosive chemicals, e.g. B. paint or paint. This material is usually of such a consistency that the outline of the circuit to be generated (Fig. 1) can be formed with it through a template. If desired, the outlines can be drawn or printed by an ordinary stencil, or they can be created through a stencil of thin paramagnetic material held in place on the conductor side of the plate 10 by magnets.
The same adhesive resin compound can be used as the material for the resistance layer 34 as for the adhesive layer 30. For example, a small template can be made from very thin sheet steel by opening the entire sheet at all points where the template should not be perforated. covered with a resistive visor consisting of varnish. The stencil is then completely etched through in the areas not coated with lacquer, so that perforations are created there. The stencil is ready for use after removing the layer of paint. Of course, you can also use stencils made of sheet steel or iron in other ways.
The template is then placed on the metal plate 31 glued to the hardenable synthetic resin plate, for example made of copper, while the back of the synthetic resin plate is placed flat against the magnet. The stencil, made of sheet steel or iron, is held firmly against the metal to be etched by the magnetic force. Then a resistance material made of Laek is injected through the template and the template is carefully removed. When the lacquer has dried, the etching process can be carried out.
The method of operation given above, for example, has proven its worth particularly in the case of relatively coarse sections, while photogravure processes are to be preferred for circuits in which the circuits must be made finer.
In some bodies with electrical circuit elements, especially very small ones, the resistance layer 34 can advantageously be applied in the same way as in the usual photographic process the light-sensitive eyes. In this case, the entire metal plate 31 is covered with a loan-sensitive sight, which is then exposed through a negative that restricts the incidence of light on the loan-sensitive layer only in the dark areas of FIG. 1 (i.e., for example, in the area 3-1 of FIG .2) permitted.
After development, the layer is hardened and made insoluble in the exposed areas; the remaining, unexposed part becomes. washed out during development. The visual elements 31 protect the metal elements underneath the bar during the subsequent etching process. This type of application of protective elements 34 was used in the manufacture of large-scale
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very small bodies with electric circuit elements, for example the size of postage stamps, are used.
The lacquer or paint of which the elements 34 are made are resistant to etching chemicals which serve to remove the exposed parts of the surface of the plate 31. After the images of the circuit elements represented by elements 31 of FIG. 2 have been applied by printing, stenciling or otherwise, they are allowed to dry or baked, depending on the nature of the paint or varnish used. This material, which resists the corrosive chemicals or an electrolytic etching bath, consists of all elements, such as connecting lines, connection terminals, etc., of the images of the circuit elements to be generated that are drawn on the metal plate 31.
The structure constructed according to FIG. 2, consisting of base plate 10, adhesive layer 30, metal plate 31 and the image of the circuit system applied to the latter, is immersed in an etching bath. The etching bath is selected depending on the type of composition of the metal plate 31. In the case of a copper plate, a solution of ferric chloride and copper sulphate or of acids and chlorides suitable for removing the copper serves as the etching bath. Suitable etching liquids for the metal or alloys of which the plate 31 is made are available on the market; see the etching technique. known. The structure of FIG. 2 remains in the etching liquid until the metal has been removed (FIG. 3) and has only remained in the area of the slitting elements 34.
These remaining metal elements 15 have slightly outwardly inclined walls 35 and 36. This bevel serves to anchor the metal elements of the circuit in the final system; the bevel is obtained by appropriate dimensioning of the etching process and by controlling the strength of the etching liquid in such a way that boundary surfaces 35 and 36 are created that are not vertical or undercut, but rather slightly outwardly inclined. If the electrical etching process is used, the inclined course can be achieved by regulating the current (voltage) or by suitable control of the etching process.
This can also be achieved by varying the time, the concentration of the etching liquid, the density of the current used in the etching, by using protective agents that are applied from time to time during the etching process, or by other measures known in photography. The elements 34, which had covered the surface of the metal plate at 32 and protected it from the action of the etching liquid, remain on the metallic elevations 15. These metallic elevations form the connecting lines, terminals and other conductor elements of the circuit system to be generated in the finished body.
The base plate consists of not yet fully hardened, compressible and malleable resin, which can be hardened by heat and pressure; the use of heat and pressure between two heated pressure plates serves not only to harden the base plate 10 and the adhesive layer 30, but also to press the flow circuit elements 15 into the base plate 10. According to the execution standard. A of the invention becomes C shown in Figure 3; ebilde placed between two heated plates; these are pressed together with such a force that the conductor elements 15 penetrate into the base plate 10 until the surfaces of these conductor elements are flat with the surface of the base plate 1.0.
The pressure required for this process can be relatively weak because the circuit conductor elements are relatively small and because the base plate 10 becomes soft when heated. At the same time, the adhesive layer 30 is softened and flows into the metallic conductor elements or around them, as indicated in FIG. 4 at 30a and 30b.
The application of heat and pressure on the opposite sides of the plate continues.
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set until the entire mass of the base plate 10, the conductor elements 15 and the adhesive layer 30-30a-30b results in a flat structure with a surface 37 in which the metallic conductor elements of the circuit are embedded (Figure 4) and until the synthetic resin base plate 10 and the synthetic resin adhesive layer 30 are fully cured. The edges 35 and 36 of the metallic conductor elements are somewhat rough; they can be made even rougher by guiding the etching process accordingly. The roughening is desirable because it gives a particularly strong bond with the synthetic resin.
After the resin has hardened, the structure is removed from the heated printing plates and dried in an oven (keeping it flat); it is then treated with sand along the surface 37 so that the surfaces of the conductor elements 15 become shiny.
The conductor element 22 shown in Figures 1 and 5 is slightly larger than the conductor element 15 (Figure 1) and shows an embodiment which allows the creation of a bore 38 for the purpose of introducing a line from the underside of the base plate 10; In a similar manner, two conductor elements of the embodiment of FIG. 5 can be attached back to back on opposite sides of the base plate 10 for the purpose of connecting two circuits located on opposite sides of the base plate 10 by means of rivets or the like inserted and soldered into the bore 38. This embodiment is used where it is desired to have electrical circuits on opposite sides of the base plate 10 and to connect two complete conductor elements back to back.
If desired, the elements shown in FIG. 4 can be covered with a protective paint layer or insulation. The conductor elements are then completely encased and protected against the effects of the weather, moisture or other destructive influences.
As is readily apparent from FIGS. 4 and 5, external connections can be attached directly to the surfaces of the conductor elements 15 and 22 by soldering. Similarly, resistance elements 40 can be formed by sputtering resistance material between spaces 20. After the various circuit elements have been attached in this way and external connections have been made, the whole thing is dipped in insulating varnish or a protective layer made of insulating material is applied in any suitable way.
If holes are required in the metallic conductor elements, then these can be obtained with little effort by drilling through the plates 31 and 10 after they have been combined for the first time before applying the layer 34 and before the etching. Of course, you can only drill through when the circuit system is already finished (Fig. 4); But the first-mentioned way is more appropriate. In this way, the holes for all connection terminals, shown in Fig. 1 by points, can be made. Connection wires of external electrical elements, such as resistors, capacitors, vacuum tubes, etc., can be inserted into the bores, as shown in FIG. 6 at 51 and 52, from the rear of the base plate 10.
The whole thing is then dipped into solder with the exposed connection terminals facing down. and removed again. The solder hardens and all connections are then soldered in one operation. The connecting wires of external electrical units, such as resistors, capacitors, tubes and the like, also serve as mechanical supports for these units;
This means that the mechanical unification, in addition to the electrical rash, is completed in a single soldering-rope process. FIG. 6 shows the way in which a capacitor, a resistor or some other element 50 of the circuit can be combined in a linear and electrical manner with the body according to the invention.
This electrical element 50 has two lead wires 51 and 52 which are bent parallel so that they can pass through bores 55 and 56 of the
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Body can be introduced. The wires protrude slightly via connecting elements 20a and 20h which have been produced in the plate 10 in the manner described above. The electrical element 50 and all other elements used in the same way in bores of conductor elements of the body are immersed in solder with the surface 10a facing down and then removed again. The solder adheres only to the connection points 20a and 20b and the parts of the wires 56 and 55 adjacent to these points; In this way, the parts can be mechanically and electrically connected to one another in a single, rapidly carried out operation, for example by dip soldering.
The solder, which only comes into contact with the base plate 10 for a short time, does not cause any deterioration of the plastic and also does not loosen the metallic conductor elements of the circuit. It should be emphasized that external elements, such as 50, can naturally be manufactured with different tolerances than if, for example, resistors are sprayed on or painted on. This possibility of using a soldering process that can be carried out quickly is a major advantage of the invention. Explanation of the embodiment B and the manufacturing method of the same. In order to implement embodiment B of the invention, FIG. 7 shows a body with circuit elements as an exemplary embodiment.
The size of the shift rods shown here plays just as little role in the implementation of the invention as the fact whether it is a triple or a complicated circuit diagram.
In FIG. 7, the body with electrical circuit elements comprises a base plate 110 made of insulating material. This can be a hard or soft, insulating synthetic resin or some other suitable plastic material that is suitable for rolling or kneading with additives of the same or different character. Plastic or synthetic resin plates with or without filler, such as fabric, mica, glass fabric or the like, can be used. Resins which harden when exposed to cold or heat can also be used.
Examples of suitable resins are: phenol-formaldehyde, phenol furfural, furan, urea-formaldehyde, melamine, vinyl, polystyrene, polyethylene, methyl methacrylate and nylon resins. Suitable fillers are, for example, glass fibers, mica, earth, wood flour and the like.
A second insulating plate 111 made of synthetic resin is located above the base plate 110 and the conductor elements, some of which can be seen in FIG. 7, are formed between these two plates made of resin or synthetic resin, which are connected to one another. The conductive elements of the body of FIG. 7 comprise connection lines 112-116, 118 to 121, 124-131, some of which terminate in connection terminals which are designated by 132-147. Not all of the connection terminals are specifically designated in FIG. 7; because the figure is purely illustrative.
The part on the left-hand side of the line 151-151 of FIG. 7 shows the surface of the plate 11J, through which the round connecting terminals appear in solid lines, while the connecting lines lie under the plate 111 and are therefore shown in dashed lines. On the right-hand side of the line 151-151, the various connecting lines and the connection terminals can be fully seen because the cover plate 111 has broken away in this part. It goes without saying that the connection terminals and the connecting lines can have any shape and can just as well be terminals or contacts, as well as switch contacts.
External resistors, capacitors, switches, vacuum tube connections and the like can be connected to the connection terminals or to some of them, depending on the requirements of the circuit system to be represented.
In the area outlined by lines 1-51-151 and 152-152 are terminals 141, 136 and
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147, connecting lines 127 and part of the line 125. This surface area is shown on a larger scale in the other figures and see the following description relating to it.
8 shows the base plate 110 made of insulating, hardenable synthetic resin. A second layer 158 of adhesive can lie over this base plate (if the plate 110 cannot be bonded firmly to a metal support without this adhesive). Layer 158 is also preferably made of an adhesive resin that hardens with or without the application of heat and pressure. If a layer 158 is used, then it should be made of plastic which permits partial hardening and which can be finally hardened at a later stage in the process.
Suitable resins with this property are: vinyl, phenol, resorcinol, furan, urea, melamine, polystyrene, silicone and polyacrylic ester resins. Over the layer 158 is a plate 160 made of conductive material, the type and thickness of which can be different, depending on the size of the conductor elements which are to be embedded between the two synthetic resin plates. In most cases, electrolytic copper is preferred because of its excellent conductivity. The thickness of the plate 160 can be less than 0.025 mm up to about 6.4 mm and more, depending on the load.
Apart from copper, all possible conductive materials can be used, such as aluminum, alloys, in special cases where very thin plates are used, precious and semi-precious metals without consideration of costs, because of their desired resistance to corrosion and their good electrical conductivity. In some cases, metal of high resistivity can be used. Where the metal is to be particularly decorative, the appearance of the metal is of great importance. The metal plate 160 and the base plate 110, between which the resin adhesive layer 158 lies, are pressed together under slight pressure and with moderate heat until the slide 158 has hardened.
As a result, the plate 160 is firmly united with the underlying base plate 110 made of insulating material for the further work stages of the method. In places where holes must later be present, such as at 141B, 136B and 147B (Fig.l0) in the connection points 741 or 136 or 147 (Fig. 19), they can through the metal plate 160 and the base plate 110 in this Time to be drilled, although you can attach them later.
The next step in the method involves marking the surface of the plate 160 over certain selected areas thereof which will ultimately form connection points or other elements which are intended to be exposed through the upper insulating layer 111 of the system. These points are mostly connecting terminals for making connections by soldering or riveting, hollow rivets, eyes or the like.
In the embodiment of FIG. 7, circular locations are left free for connections, as indicated at 132-147, and therefore circular planar elements made of a substance resistant to etching, such as varnish or paint, are attached to the surface of the metal plate 160, this substance (the for example for parts 1.11B, 136B and 147B) can be of the same type of synthetic resin composition as the intermediate slit 158.
The mentioned substance (lacquer or paint) can be applied to the metal plate 160 by means of a stencil or in some other suitable manner. If desired, photosensitive coatings can be applied to the plate 160 and the plate then exposed. The light-sensitive layer becomes insoluble in the exposed areas; in the unexposed area, the layer can be removed by washing out and developing, as is known in photolithography.
In FIG. 10, three such circular points 141B, 136B and 147B are shown (which ultimately have contacts 1.41 bmv. 136 and 147
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result). These places are covered with varnish or paint, i. H. a substance that resists the effects of the etching process. The type of substance which is used to form the covers of the circular locations 141B, 136B and 147B is selected depending on the type of etching in the next step of the process. There are numerous substances suitable for this purpose on the market. 11 shows the areas to be covered 141B, 136B and 147B in a section.
After the applied lacquer or paint coverings have dried, the structure of FIGS. 10 and 11 of the first etching t is applied. Any suitable liquid can be used as the etching liquid. However, the electrolytic etching process can also be used to erode the uncovered surface areas of the metal plate 160. If the metal plate 160 is made of copper, the etching bath consists, for example, of iron chloride and copper sulfate solution or acids, chlorides or the like. Corresponding etching liquids are used when using the electrolytic etching process. The etching process itself is largely known in photolithography and therefore does not require any further description.
It should be emphasized that the etching process has no detrimental effect on the layers 110 and 158 lying under the metal plate 160.
The first step of etching continues until a substantial portion of the thickness of the metal 160 is etched away; H. to a depth as shown in cross section in FIG. 12, where the surface of the metal plate 160, which originally had a thickness H, until the thickness L was etched back. It should be emphasized that the metal around the delimiting edges of the resistor material is not etched away vertically, but rather along a line extending obliquely or curved outward, as is indicated at 141D for the raised surface 141. The inclination of these edges can be changed by regulating the etching speed in a manner known in the production of photolithographic plates. For example, by the speed of the iron chloride bath, or, with electrical etching, by regulating the voltage and the air movement.
The same success is achieved by using protective powder on the partially etched plate. If an outwardly running bevel 141D is also desired, a curved, undercut etching also gives good results. The roughness of the etched edges is desirable because it supports the bond with the synthetic resin. The etching is continued until the metal 160 is only present in a thickness of approximately 50-90%, preferably approximately 85%, of the original thickness at the etched off points. The whole is then removed from the etching bath, washed and dried. The etched surface of the metal is now additionally provided with covering substance at the points where lines (between the plates 110 and 111) are located.
This is applied with a template or, as described above, exposed. Stencils can be produced photolithographically by etching away a plate made of ferrous or non-ferrous metal in such a way that openings are created at the points where the etching-resistant cover material is to be sprayed on.
In order to apply cover material not only to the surfaces 147B, 136B, 141B (FIG. 10) that produce the connection points, but also to the surfaces which represent the connecting lines (FIG. 13), it is dubious to dust this cover substance through a thin layer To accomplish metal template, which is held flat against the surface of the metal plate by underlying 3 magnets.
According to FIG. 13, the originally covered surface elements 141B and 136B are connected to one another by a strip 127B, which finally results in a connecting line 127, and projections are also provided around the circumference of the combined surface elements 141.B-127B-136B, namely at 165B on the circumference of the originally covered surface element 141B
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166B along the band of conductive surface elements 127B, and at 167B around the circumference of the originally covered surface elements 136B. These protrusions of covering substance (varnish or paint)
form anchorages around the connecting terminal surface elements 141, 127, 136, specifically preferably at least two in number for each connecting terminal. They do not need to be regularly spaced from one another. In a similar way, the projections 166B on opposite sides of the conductor surface elements 127B can lie opposite one another, but they are expediently offset from one another, as can be seen from FIGS. In a similar way, the surface element 147B is expanded by the adjoining conductor surface element 125B and by additional projections 168B.
The combined surface element 141B, 127B, 136B, 165B, 166B and 167B and the combined surface element 125ss, 147ss and 168B, produced in the manner mentioned from lacquer or printing ink, are then dried and the resulting structure of FIGS. 14 is then a second time The metal plate 160 is subjected to etching. The etching process is continued until the surface parts of the metal 160 exposed to the etching liquid, namely the surface parts 157 and 159 of FIG. 14, are completely removed and only that metal remains that was originally covered by the surface elements 141B, 136B and 147B and additionally at a lower level those parts which were covered by the second protective coating, namely under the surface elements 125B, 127B, 165B, 166ss, 167B and 168B of FIG. 13.
The etching away of the remaining metal exposed to the etching liquid thus exposes the partially hardened synthetic resin layer 158 in all the surface parts that were not protected by a masking agent (lacquer or paint).
The resulting structure (Fig.15) is removed from the etching bath; the protective layer elements are removed by a suitable solvent so that the metal elements 125, 1927, 136, 141, 147, 165, 166, 167 and 168 underneath the bar are exposed. (Fig. 16 and 17).
The structure of FIG. 16 consists of the base plate 110 and the above-mentioned elements, which have emerged from the second etching process and are fastened to it by the adhesive layer 158. For example, in the area of the surface element 141, the metal is of maximum thickness and is equal to the thickness of the original metal plate 160; protrusions extend from the panel 141, as at 165, which serve as anchors between the plastic or plastic sheets 110 and 111 in the final system. The surface elements 141 and 136 are connected to one another by the conductor element 127; The connecting terminal 147, from which the conductor element 125 extends, is separated from this by an intermediate space 164.
The conductor elements 125, 127 and also the projections 165, 166, 167 and 168 (of which only 165 appears in FIG. 16). are consistently of a smaller thickness or strength than the original metal plate. All connecting elements, projections, etc. of the flow circle elements to be created are produced in the final etching.
A slide 111 made of uncured, hardenable plastic, preferably of the same type of plastic hardened by the action of heat as the plate 110, is then placed on the structure produced in the manner described. The layer or plate 111 is expedient, but not necessary, cut in the die so that it entered openings which correspond to the surface elements 141, 136, 147 of maximum thickness (FIG. 16). Thus, according to this figure, openings or recesses 141A, 1361, 147A are provided in the layer or plate 111, which fit over the raised metal surface elements 141, 136 and 147.
On the lower surface of the plate or sheet 111, it is not necessary to provide exceptions to accommodate the conductor elements, anchoring elements or the like of thinner oil thicknesses 1255, 127, 165, 166, 167 and 1.68, because the sheet metal or plate 111 is in the. unhealthy
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It is shaped and punched in the final state and is therefore still malleable during the last stage of the heat and pressure treatment.
Indeed, if the overall thickness of the metal plate 160 is not excessively great, the sheet or plate 111 can simply be laid in place and, with the application of heat and pressure, deformed so that it fits itself to the metal conductor elements of the circuit. The plastic plate 111 is placed on the base plate 110, which is covered with metallic conductor elements (FIG. 16); the whole structure is then gripped between two heated plates and pressed together; the synthetic resin plates 7110 and 111 are thus united with each other and molded around the metallic members.
The adhesive resin layer 158, which was initially only partially cured, is also heated and flows under and between the various elements, thereby contributing to the mutual bonding between the layers and panels 110 and 111.
Instead of using an uncured, plastic layer 111, it is possible to use liquid, paste or powdered, thermosetting resin compounds which are sprayed on by dusting, scattering or packing, depending on the physical condition of the compound. Thus, a thermosetting resin in the uncured state can be applied to the structure shown in the lower part of FIG. 16 and then squeezed between heated plates for the purpose of hardening the resin compound, so that the hardened surface is in alignment with the surfaces of the metallic conductor elements of the connection terminals 141, 136 and 147 is brought.
The end result is a structure as shown in FIGS. 17 and 18, regardless of the original shape of the cover layer 111.
The structure of FIG. 17 obtained in this way shows, after treatment with sand, on its surface a smooth layer 111 of insulating, hardened plastic, from which only the connection conductors 141, 136 and 147 are visible, while the metal surface elements 125, 127 and the anchor projections underneath are visible 165, 166, 167 and 168, embedded between the two plates 110 and 111, are united with them and additionally held by the flow of binding resin 158, which fills all empty spaces between the two plates 110 and 111 during the last hardening and pressure stage .
The finished structure is a flat plate formed on the underside by the insulating layer 110 and on the top by the insulating layer 11, 1, with only the metal elements 141, 136 and 147 being visible through the top, between which connections, for example by soldering, as indicated at 170 , can be produced. If the surface elements from which contacts are formed and the underlying plate 110 were not already drilled or perforated before the etching, this is now done for the purpose of enabling connecting wires to be introduced from the front or rear Wires can be attached with the help of rivets, rings or by soldering.
The finished structure of FIGS. 17 and 18 can be so thin that it is flexible; it can be hardened in the bent state.
Holes on connection parts are in Fig. 19 at 141C, 136C and. 147C shown. At the same time, this figure shows how the complete circuit in a body of the type according to the invention can be completed quickly. Elec-. Trisehe elements, such as resistors, capacitors, thermionic tubes, impedances or the like, represented in the example of FIG. 19 by the unit. 154, are attached with the help of connecting wires 155 and 156, which are stiff enough to carry the unit 15-1 zri. These wires are bent with the aid of templates or devices and then inserted into the holes in the connection terminals. and soldered on.
In the case of Figure 19, wires 155, 156 and 171 are in bores 136C. or 147C or 141C inserted in such a way that they protrude a little on the other side; the unit 154 hangs on the wires 1.55 and 156. The whole thing is then with the side 111 after
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immersed in a bath of liquid solder below; the solder fills the holes through capillary action and connects the metal elements to one another.
Finally the whole thing is taken out of the liquid solder; the solder hardens, thereby securing wire 155 to terminal 136, wire 156 to terminal 147, wire 171 to terminal 141. However, the solder does not bridge the terminals as the excess solder drips off thanks to the surface tension of the melted one Plumb bobs. Dozens or even hundreds of connection connections can be soldered in this way in a single operation, in a time that is no longer than required to dip the entire structure in the solder bath and remove it again. It should be mentioned that each element can be individually soldered on and removed for repair or replacement.
If it is desired to expose the current circuit elements 125 and 127 or any other parts, then it is only necessary to mark such surface elements before the first etching by means of a printing layer which provides resistance to the etching liquid. The elements marked in this way then remain in their maximum metal thickness during the etching and are therefore exposed at the end of the last process stage. Embodiment C and method for producing the same In embodiment C of the body according to the invention, a plate of suitable external dimensions is first trimmed; this plate is made of electrically insulating plastic or resin material that can be brought into its final shape by applying pressure and heat.
Such a plate 210 is shown in Figures 20-28; it can consist of all sorts of synthetic materials, be it materials that harden in the cold or those that harden when exposed to heat. Examples of suitable substances are: phenol-formaldehyde, phenol-furfural, furan, urea-formaldehyde, melamine, vinyl, polystyrene, polyethylene, methyl methacrylate and nylon resins. Suitable fillers such as glass fibers, mica, earth, wood flour or the like can be used. Likewise, reinforcement inserts, for example made of fabric or fiber material. A fabric woven from glass fibers and impregnated with resin that does not harden under heat is particularly suitable.
The type of resin used depends on the particular purpose for which the body is intended. Where climatic conditions require resins which are very resistant to moisture, sponge, etc., resin which is resistant to these influences is of course used, while other resins can be used with the same success under other conditions. Similarly, when it comes to resistance to extremely high temperatures, use is made of impregnated fiberglass or thermoplastic resins such as silicones, polyethylene, copolymers, phenol-formaldehyde and the like.
Most synthetic resins are sufficiently resistant to the temperatures of molten solder that they are not adversely affected in the short period of heating during the soldering process, even if damage occurs after prolonged heating.
The plate 210 can in its thickness of about. 0.1 mm (where a flexible end product is desirable) to much greater thickness, up to about 6.4 mm and even greater for larger bodies with electrical circuit elements. On one side of the plate 210, which is in an unpolmerized and unhardened and therefore still plastic or semi-plastic state, a plate made of conductive material (metal) is arranged, from which the circuit conductor elements, such as terminals, connecting lines and the like , be generated. This plate 213 (FIG. 22) is originally flat and level.
It is temporarily combined with the plate 210 after the latter has been punched or drilled for your purposes
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Obtaining a large number of openings 214 (FIG. 22), which are used to form connection elements or terminals in the finished system. 20 shows a connection terminal 215 which is connected by a conductor element 216 to another connection terminal 217, which in turn is connected to a terminal 219 by continuing the connection line at 218 in order to be able to connect in the same way with a connection terminal 220, to be connected to a connection terminal 222 via a connecting line 221 and to a connecting terminal 224 via a connecting line 293.
The remaining terminals and connecting lines of the circuit system in FIG. 20 are not explained individually, since they are of a similar design, apart from a few details which will be discussed later. The plate 210 is provided with bores or holes wherever a round or differently shaped electrical connection point is to be exposed in the finished circuit system. A bore is shown enlarged in FIG. 22 and designated 214. The thickness of the metal plate 213 is such that it is able to guide the welt in the circuit system to be created.
If the plate 210 in the uncured state is not suitable for a temporary adhesive trough or connection, an additional adhesive layer 2'26 (FIG. 21) is used to establish the connection to the metal plate 913. This adhesive layer preferably also consists of synthetic resin and is electrically insulating in its hardened state. The resin layer 226 is expediently applied to the plate 210 before the plate 210 is cut to size. An adhesive layer 226 is dried and cured to a non-tacky state, so that the easy handling of the plate 210 is never impaired.
Preferably, the slide 926 is made of thermoplastic synthetic resin; it is used to hold the plate 213 on the mat 210 during the manufacturing process. Synthetic resins that are suitable for layer 226 are: vinyl, phenolic, resorein, furan, urea, melamine, polystyrene, silicone, and polyacrylic ester resins.
In the next process step, the structure consisting of the plates 210 and 213 is brought into a press or punch, consisting of a male mold 228 made of elastic material (rubber) and a non-elastic female mold 229, e.g. Steel or other hard metal, which acts on the synthetic resin plate 210, as shown in FIG. The plate 210 and the adhesive intermediate layer 226 are softened by applying a strong pressure with the simultaneous application of heat. The rubber male mold 228 presses strongly against the part 215 of the metal plate 213 and forces it into the shape shown in FIG. 23, so that the part 215 rests flat against the female mold 229.
During this process, a wall is drawn at 230; the pressures applied cause the bore 214 to deform slightly, as shown at 232-232, so that it fits tightly over the deformed portion 230 of the metal plate. During the application of the pressure and the application of the heat, the layer 226 flows so that it fills the space between the corners 232-232 of the original recess 214 and the parts 230-230 of the metal plate at 234-234.
In this regard, it should be remembered that the adhesive layer 226, if used at all, covers the entire surface of the plate 210 and that only a small amount of this adhesive flows into irregular spaces which are still present when the pressure of the rubber die has deformed the metal plate 213 into the shape 230-2l.5-230. The strength of the Sehichtabsehnitte 232 of Figure 23 can be larger or smaller than shown; the sections are absent at all if an adhesive layer 226 is not used.
After the pressing and attachment process of Fig. 23 has been completed. the structure composed and united from the plates 210 and 213, indentations or depressions, one of which is shown in detail in FIG. 23 and which the connecting elements 215
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(Fig. 26). The metal plate 213 is preferably deformed to an extent sufficient to pull the connection terminals completely through the thickness of the plate 210, although this complete pulling is not essential for the formation of bodies of the embodiment according to the invention.
If the plate 210 is excessively thick, the metal plate 213 can only be pressed or drawn to part of the thickness of the plate 210, in which case the surface 215A of the part 215 is somewhat bulged, and this is not a disadvantage. Expanded surfaces on part 215 are particularly expedient for obtaining good switch contacts (as will be described later), in which case the plate 229 is shaped accordingly in order to obtain this expansion. For the purposes of the invention, it is only necessary that the metal plate 213 is deformed to such an extent that it is drawn under pressure against the surface of the plate 210 exposed in the end product.
For this purpose, the metal can be pressed into recesses or holes in the synthetic resin layer underneath by applying pressure to a rubber plate placed on the metal plate.
After completion of the operation shown in FIG. 23, a coating 215C of a substance resistant to etching fluid (paint or paint) is placed on the metal surface 215B (as is known in photolithography). The type of substance used depends on the etching liquid used to remove surface parts of the metal plate 213 in the following process stage.
The coating layer of lacquer or paint is applied to the surface of the indented part of the metal plate 213, which is at the bottom in FIG. 23, which represents the connection terminal, including the wall parts 230 to 230, the lower side 215B of the surface part 215 and preferably a peripheral edge all around. The Laekdeek seal 215C applied in this way can be seen in FIGS. 24 and 25, where 215B shows the underside of the connection terminal 215 and the walls 230B reproduce the lacquer coating on the walls 230. In addition, an edge section is also provided, as indicated at 231.
This edge section serves as an anchorage and can be provided with projections 233-233 (FIG. 24); however, these projections can also form a wide flange, as indicated in dashed lines at 238 for the clamp 239 in FIG. For. 24 shows three such anchoring protrusions; however, any number can be provided, for example two projections each for the connection terminals 217, 219 and 220 of FIG. The anchoring projections can be narrow or wide; wide protrusions 241 are shown for the connection clip 240.
Certain connection terminals of the circuit elements must be connected to one another and to establish this connection it is necessary to put a strip of etch-proof lacquer or paint from one terminal to the other, as indicated by dashed lines in Fig. 20 and as detailed at 216B in Fig. 24 is shown enlarged. Part of a connection between terminals 215 and 217 of FIG. 20 is shown there. The strip 216B of masking substance is used to create the connection 216; such conductive connections can be provided with projections, as indicated by 242 in FIG. 24; these projections serve to better anchor the connecting line 216.
In general, it is unnecessary to provide such anchoring projections since the connecting lines are embedded in the end product between the plate 210 and a second plate.
The lacquer or paint covering elements for forming the connection terminals and connecting lines are shown in FIG. 25; the remaining surface parts of the metal plate 213 remain uncovered, as shown in FIG. 25 indicated at 2-15. The surface 215 <1 of the connection terminals 217 is protected in the same way against etching liquid (not shown).
The whole picture of the I'ig. '5 is placed in a bath with etching liquid to etch off the exposed, d.lr. Surface parts not protected by lacquer or cover
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the metal plate 213. When a copper plate is used, an iron chloride-iron sulfate bath serves as the etching liquid. The LE electro-etching process can also be used. The etching liquid or the etching process can be varied as desired, depending on the type of metal to be etched.
The etching is continued until all parts of the metal plate 213 exposed to the etching liquid have been removed, for example the part 245 in FIG. 25, and only the metal remains which was protected by the deceiving elements made of lacquer or paint. A section through the etched piece is shown in Figure 26; the somewhat rough edge created by etching is designated 243. The roughness of the etched edge supports the bonding of the plastic plate in a later process stage. The peripheral edges of the flanges, terminals, projections, and connecting leads are all etched and leaned and therefore also help bond with the plastic sheet.
In the next step in the process, the layers of paint or paint are removed from the structure of FIG. This is done using suitable solvents for varnish or paint; the structure is rubbed off lightly, using solvents twice, until all varnishes or dyes have been removed.
Another layer 246 of adhesive is then applied to the back or the underside of the structure treated in this way. This material is conveniently the same as previously used for layer 226; however, another synthetic resin that hardens under heat can also be used. The strip 246 made of thermoplastic synthetic resin is used to create a flat surface along the surface 247 and to fill the recesses or indentations under the connection terminals, for example to fill the space at 246 under the connection terminal 215.
A further thermoplastic layer 250 is applied to this layer 246 (FIG. 27); the whole is then placed between two heated plates and pressed with heating until the plate 210 and the layers 226 and 246 (if they are present), as well as the plate 250, are connected to one another, hardened and formed into a solid, resilient whole . In this way, the connection terminals, represented by 215 in FIG. 27, and the connecting leads, represented by 216 in the same figure, are completely embedded, with the exception of the surfaces of the connection terminals which are exposed through the openings in the plate 210.
The structure produced in this way can be connected in this state by soldering to external circuit units such as resistors, capacitors, thermionic tubes; the connection wires are simply soldered to the exposed surfaces 215A of the connection terminals. However, to facilitate the soldering process and to simplify the system, it is more practical to pierce the terminals and the plastic compound underneath; H. to be provided with completely or partially through holes.
This is shown in FIG. 28, where the connection terminal 215 has a breakthrough 251 which continues in the plates 246 and 250 below. The layer 246 and the plates 250, 226 and 210 are hardened in a final stage of the process. The opening of the connection terminals is created by drilling or punching.
In the latter case, the plate 250 is placed on the die so that a punch 255 can penetrate into the exposed surface elements of the metal plate 215, as indicated in FIG. When the punching process is carried out in this way, the punch 255 causes the edge of the punched hole to curve slightly inward, as indicated in Fig. 2.8 with 21.5C, before the punch pierces the connection terminal and the plate underlying the bar.
This flanging of the edge of the hole 2.15C causes an additional anchoring of the connection terminal in the plate 246, which forms the rear of the connection terminal. With a body
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of the type according to the invention and in particular with open connection terminals, as shown in FIG. 20, in order to produce connections it is only necessary to bend the wire connections so that they can be inserted into the bores of the connection terminals; the connections are then soldered in the same way as described with reference to embodiments A and B.
After the plate 210 has been combined with the plate 250 (FIG. 27), but before the final hardening, the structure can be curved into any shape and hardened in a curved state.
The drawn and described examples are bodies having electrical circuit elements in a flat design. They can be made so thin that they can be bent after the final hardening so that they can be adapted to the respective installation conditions. The body according to the invention can, however, also be designed as a cylindrical body, for example as a slip ring sleeve or as a weaving switch of cylindrical shape.
To accomplish this, it is only necessary to start from a brass, copper or other metal cylinder, which is then reinforced on the inside by a sufficient layer of plastic (for embodiments and B) or on the outside with a synthetic resin layer with a corresponding layer punched openings (embodiment C) is covered. The process then continues as described above; the excess metal is etched away; Additional layers or layers of synthetic resin are applied. The cylinder is then hardened in a cylindrical shape, which at the same time exerts uniform pressure on the outside while maintaining the cylindrical shape.
Larger slip rings and switch constructions can be designed in a flat form. In embodiment C, too, the surface elements exposed at the end at 215 can be bulged outwards by making recesses in the plate 229. The metal plate exposed at 215 can also be indented inwards to increase the effectiveness as a contact.
Each of the circuit elements can be provided with heat-dissipating and radiating surface elements. For this purpose, a truss-like arrangement of metal surface elements such. B. made of spaced squares and arranged in the area of those parts of the circuit that are likely to heat the most. This truss-like arrangement is on the one hand thermally conductive with the circuit parts and on the other hand is exposed on the surface of the body containing the circuit elements so that the heat is dissipated from the circuit parts and is dissipated from the facbwerk-like arrangement at suitable points and over a larger area.
Another possibility is as follows: If you want an electrical connection emerging from the rear of the body, the connecting element is designed as a continuation of that part of the circuit with which the connection is to be made. After the etching, the underlying synthetic resin plate is then cut around the edge of the extension, with the exception of the places where it is connected to the circuit; then the synthetic resin layer on the back of the extension is removed, whereupon the metallic extension lies beneath through the recess in the bar. Resin plate can be cut and bent over.
If desired, an additional internal resin layer is then applied, which flows under the action of heat and pressure and fills the hole created in the original resin plate and which at the same time covers and protects the extension serving as a supply line. This embodiment of the invention proves to be particularly useful in the manufacture of cylindrical and planar grinding
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rings and contact devices with multiple connections.
In the case of a flat slip ring, the feed line can be manufactured, for example, in such a way that the relevant slip ring part is manufactured at the same time as the feed line piece. Then the synthetic resin base is removed with a small knife before it hardens and the lead piece is folded over on the back of the synthetic resin plate. The remaining space is filled with synthetic resin and then the whole thing is inserted between pressing plates and pressed firmly. In this way, supply lines emanating from the inner circle of the slip ring can be led out at different points on the rear side, but the supply lines are insulated from concentric outer slip rings.
This method is very useful for making connections to several concentric slip rings and ensures that all supply lines are accessible at points distributed around the outermost circle of the slip ring arrangement.