Verfahren zur Herstellung einer Platte mit- flächenhafter Verdrahtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- lnngeiner Platte -mit flächenhafter Verdrahtung,
bei dem auf einem Träger aus einem hartbaren bewehrten Kunststoff auf beiden Seiten mittels eines Haftmittels eine Metallfolie befestigt und das Ganze unter Druck zum Erzielen einer guten Haftung zwischen den Metallfolien und dem Kunststoffträger erwärmt wird, wobei -der Kunststoff nur teilweise gehärtet wird,
wor auf die Metallfolieil mit einer -schützenden Lackschicht -en=tsprechend dein erwünschten Verdrahtungsmuster -cedeckt und die nicht bedeckten Metallteile w eggeätzt werden,
worauf der Träger =parellel zur Oberfläche auf- gespalteii urid jede Hälfte unter Druck und gleichzeiti ger Erwärmung mit -einer Platte verbunden wird,
wobei die flächeirhäfte Verdrahtung in -den Träger eingepresst und der Kuns'tstoff des "Trägers vollständig gehärtet wird.
13ieses Ver'ahren ist unter Anwendung eines Trä gers aus -einem mit -einem -häitsaren Phenol- oder Kre- sol-Formaldehyd-Harz imprägnierten Papier an sich bekannt.
Es wurde .nun gefunden, dass dieses Verfahren auch ,bei einem Träger vorzüglich durchführbar ist, der aus einem mit mindestens zwei Glasgewebeschichten .bewehrten Epoxyharz besteht. Dies konnte nicht ohne weiteres vorhergesagt werden, denn Papier lässt sich zusammendrücken, .aber Glasgewebe erlauben dies gar nicht oder nur in Einem bedeutend geringeren Aus- mass. :
Dennoch -hat es sich als möglich erwiesen, die flächenhafte Verdrahtung -in die Oberfläche des Kunst stoffträgers aus mit Epoxyharz getränktem Glasgewebe zu pressen, ohne dass -das Muster des Gewebes im Ver- drahtungsmuster sichtbar wurde. Es hat sich gezeigt, dass auch sehr feine Leitungszüge sich während des Pressvorganges nicht verschieben, z. $. -infolge eines Abgleitens von den verhältnismässig dicken V'slasfasern des Gewebes.
Die rrfintluirg wird 'arihanii fier Zechntmg eines Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 5 einen Querschnitt durch eine Isolierplatte mit einem -darauf angebrachten Metallmuster in aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen,
und Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch -die Platte, die nach dem als Beispiel gewählten Verfahren hergestellt ist.
Einige, z. B. zwei, Schichten eines -mit Epoxyharz imprägnierten Glasgewebes 1 werden aufeinanderge- legt, so dass sie einen Stapel 2 bilden, worauf -beider seits des Stapels 2 eine ?Metallfolie 3 bzw. 4, z.
B. aus Kupfer angebracht wird (Fig.1). Als Epoxyharze las sen sich Ae :zum itprägnieren von Glasgewebe geeig neten und für diesen Zweck käuflich erhältlichen Harze anwenden, z. B. Epoxyharze auf Basis von Bis phenäl A und auf Basis von Novolaken.
Die Metallfolien 3 und 4 haben eine Dicke zwi schen 20 und 80 ,u, z. B. von 35 ,u. Statt Kupfer kann -ein anderes Metall für die Folien gewählt werden, z. B. Aluminium oder Nickel. Die Metallfolien 3 und 4 wer den vor dein Anbringen auf -dem Stapel 2 auf der Seite des Stapels finit einer Haftschicht versehen.
Für diese Haftschichten eignen sich vorzüglich Leime, die aus einem Gemisch eines Phenol- oder Kresol-Formalde- hyd-Resolharzes und eines Acrylnitrilbutadieneopoly- mers und aus Epoxaharz gegebenenfalls in einem Ge misch rnit einem Elastomer bestehen.
Der -Stapel 2, dessen 'Schichten in Fig. 1 deutlich keitshalber getrennt voneinander dargestellt sind, und die beiderseits desselben angeordneten Metallfolien 3 und 4. werden etwa 51 Minuten lang in einer auf 150 C erhitzten Presse gepresst. Das Epoxyharz erhärtet dabei teilweise und es wird eine Haftung zwischen dem Stapel 2 und den Kupferfolien 3 und 4 erhalten, so dass ein zusammenhängendes gut hantierbares Ganzes gebildei wird.
Darauf wird auf jeder der Metallfolien 3 und 4 der mit dem Stapel 2 gebildeten Platte 20 eine Atzabdek- kung 21 bzw. 22 (Fig. 2) in Form des Positivs des er- wünschten leitenden Musters angebracht, z. B. indem die Ätzabdeckung mittels einer Siebdrucksahablone in allgemein bekannter Weise direkt auf die Oberfläche der betreffenden Metallfolie gedrückt wird.
Bei detail lierten Mustern wird die Atzabdeckung vorzugsweise auf photographischem Wege angebracht, indem zu nächst die ganze Oberfläche der betreffenden Metallfo lie mit einer Schicht eines photohärtenden Materials, z. B. mit einer lichtempfindlichen Bichromat Polyvinyl- butyralschicht, bedeckt und diese lichtempfindliche Schicht entsprechend dem erwünschten leitenden Muster mit aktinischem Licht belichtet wird, worauf die nichtbelichteten Schichtteile gelöst oder weggewa schen werden.
Die mit der Ätzabdeckung versehene Mehrschich- tenplatte 20 wird dann in eine Ätzlösung getaucht, in der die nicht von der Atzabdeckung 21 bzw. 22 be deckten Teile der Metallfolie 3 bzw. 4 gelöst werden. Das Bad kann z. B. aus einer Ferrichlorid-Lösung be stehen.
Nach dem Ätzvorgang wird die Platte gespült und die Ätzabdeckung beiderseits der Platte mit alko holischer Salzsäure entfernt, so dass eine Isolierplatte 20 erhalten wird, die beiderseits mit einem leitenden Muster aus den zurückgebliebenen Teilen 31 bzw. 32 der ursprünglichen Folien 3 bzw. 4 (Fig. 3) versehen ist.
Nach Spülen und Trocknen wird die Platte 20 par allel zu ihrer Oberfläche aufgespalten (Fig. 4), so dass zwei gesonderte isolierende Schichten 41 und 42 ent stehen, die aus je mindestens einer Glasgewebeschicht mit teilweise gehärtetem Epoxyharz bestehen und auf deren einer Seite ein anhaftendes Metallmuster 31 bzw. 32 vorhanden ist.
Eine dieser Schichten, z. B. die Schicht 41, wird auf eine Isolierplatte 51 gelegt, die z. B. aus einem ganz oder teilweise gehärteten Epoxyharz besteht, das mit Glasfasern, z. B. in Form einer Matte oder eines Gewebes, bewehrt sein 'tann. Der erhaltene Stapel wird in einer Presse 60 (Fig. 5) untergebracht und unter Er hitzung gepresst, so dass das Metallmuster 31 in die Schicht 41 einsinkt, während gleichzeitig das Epoxy- harz in dieser Schicht völlig gehärtet wird. Es entsteht dabei ausserdem eine Haftverbindung zwischen der Schicht 41 und der Platte 51.
Wenn letztere teilweise gehärtetes Kunstharz enthält, wird dieses gleichzeitig völlig gehärtet.
Die Presse 50 liefert somit eine Isolierstoffplatte 61 (Fig. 6), die völlig gehärtet und mit einem in die Ober fläche versenkten leitenden Muster 31 versehen ist.
Die Schicht 42 kann in ähnlicher Weise mit einer anderen Platte 51 vereint werden.
Selbstverständlich kann die in die Presse 50 zu führende Platte 51 auf beiden Seiten mit einer durch Aufspaltung einer Platte 20 erhaltenen Isolierschicht mit einem leitenden Muster, z. B. mit der Schicht 41 auf der Oberseite und mit der Schicht 42 auf der Un terseite, versehen werden. Beim Pressen entsteht dann eine Platte, die auf beiden Seiten mit einem in die Plat tenoberfläche versenkten leitenden Muster versehen ist. Diese Muster brauchen nicht identisch zu sein.
Die Anzahl der Glasgewebeschichten im Stapel 2, von dem das beschriebene Verfahren ausgeht, beträgt mit Rücksicht auf die nachfolgende Aufspaltung min destens zwei und wird möglichst gering gewählt.
In einem praktischen Falle betrug die Dicke der Metallfolie 35 ,Ia und die Dicke jeder Glasgewebe schichten 200 ,cc. Die Glasgewebeschichten enthielten ein Epoxyharz, das aus Epichlorhydrin und Bisphenol A hergestellt war. Die geringe Dicke und die dadurch bedingte Bieg samkeit der nach der Aufspaltung erhaltenen dünnen Isolierschichten 41 und 42 mit dem darauf angebrach ten Metallmuster ermöglichen es, Platten herzustellen, die eine von der Ebene abweichende Gestalt haben. Die Isolierschicht(en) kann man z. B. mit einer eben falls verformbaren Unterlage 51 in einer besonders ausgebildeten, z.
B. halbzylindrischen Presse zusam menpressen und härten. Die Unterlage 51 kann jedoch auch aus praktisch unverformbarem Material bestehen, aber sie muss dann vorher die erwünschte von der Ebene abweichende Form aufweisen, an die die Isolier schicht 41 und/oder 42 mit dem darauf angebrachten Metallmuster sich in die Presse anpassen soll. Die Presse muss selbstverständlich an die betreffende Form der Unterlage angepasst sein.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass auf dem Trä ger sehr schmale Leitungszüge angebracht werden kön nen. Dies ermöglicht einen gedrängten Aufbau. Die Leitungszüge können eine Breite von weniger als 0,1 mm haben. Bei Trägermaterial dieser Art mit nicht in die Oberfläche eingepresster Verdrahtung ist dies nicht möglich. Beim Löten und wiederholtem Löten er gibt sich, dass eine Verdrahtung mit sehr schmalen Leitungszügen sich von der Unterlage löst; es können ausserdem Verschiebungen über die Oberfläche auftre ten. Dies hängt mit der nicht ganz vermeidbaren Un terätzung der Leitungszüge zusammen. Diese kann 20 bis 30 % betragen. Bei sehr schmalen Leitungszügen hat dies einen wesentlich nachteiligen Einfluss auf die Haftung.
Bei dem Produkt nach der Erfindung ist eine Verschiebung nicht möglich; die Verdrahtung ist in die Oberfläche eingebettet.
Ein weiterer Vorteil ist der, dass in die mit Epoxy- harz imprägnierten Glasgewebe keine Ätzflüssigkeiten eindringen. Nach dem Atzen braucht somit kein Rand rings um die Tafel entfernt zu werden, was bei einer Unterlage aus mit Phenol-Formaldehyd-Harz imprä gnierten Papier notwendig ist.
Selbstverständlich ergibt die Erfindung im übrigen die gleichen Vorteile wie das bekannte Verfahren. Diese bestehen insbesondere darin, dass in einem einzi gen Ätzvorgang zwei voneinander vollkommen unab hängige Verdrahtungen erhalten werden, während beim Atzen die Oberfläche des nicht vollkommen gehärteten Trägers durch die Leimschicht vor dem Ätzmittel ge schützt wird.
Method for the production of a plate with extensive wiring The invention relates to a method for the production of a plate with extensive wiring,
in which a metal foil is attached to a carrier made of a hardenable reinforced plastic on both sides by means of an adhesive and the whole is heated under pressure to achieve good adhesion between the metal foils and the plastic carrier, the plastic being only partially hardened,
on which the metal foil is covered with a protective layer of varnish according to your desired wiring pattern and the uncovered metal parts are etched away,
whereupon the carrier = split parallel to the surface and each half is connected to a plate under pressure and simultaneous heating,
whereby the surface wiring is pressed into the carrier and the plastic of the carrier is completely cured.
This process is known per se using a carrier made of -a paper impregnated with -a -häitsaren phenol or cresole-formaldehyde resin.
It has now been found that this method can also be carried out excellently with a carrier which consists of an epoxy resin reinforced with at least two layers of glass fabric. This could not be predicted without further ado, because paper can be compressed, but glass fabric does not allow this at all or only to a significantly lesser extent. :
Nevertheless, it has been shown to be possible to press the extensive wiring into the surface of the plastic carrier made of glass fabric impregnated with epoxy resin without the pattern of the fabric becoming visible in the wiring pattern. It has been shown that even very fine lines do not move during the pressing process, e.g. $. - as a result of slipping off the relatively thick V'slas fibers of the tissue.
The rrfintluirg is explained 'arihanii fier Zechntmg an embodiment. In the drawing, FIGS. 1 to 5 show a cross section through an insulating plate with a metal pattern attached to it in successive manufacturing stages,
and FIG. 6 shows a cross section through the plate which is produced according to the method chosen as an example.
Some, e.g. B. two layers of a glass fabric 1 impregnated with epoxy resin are placed on top of one another so that they form a stack 2, whereupon on both sides of the stack 2 a? Metal foil 3 or 4, e.g.
B. made of copper (Fig.1). As epoxy resins, Ae: can be used for itprregnation of glass fabric suitable and commercially available resins for this purpose, z. B. epoxy resins based on bis phenäl A and based on novolaks.
The metal foils 3 and 4 have a thickness between 20 and 80, u, z. B. of 35, u. Instead of copper, another metal can be chosen for the foils, e.g. B. aluminum or nickel. The metal foils 3 and 4 are provided with a finite adhesive layer on the stack 2 on the side of the stack before being attached.
Glues consisting of a mixture of a phenol or cresol-formaldehyde-resol resin and an acrylonitrile butadiene polymer and of epoxy resin, if appropriate in a mixture with an elastomer, are particularly suitable for these adhesive layers.
The stack 2, the layers of which are clearly shown separated from one another in FIG. 1, and the metal foils 3 and 4 arranged on both sides of it, are pressed for about 51 minutes in a press heated to 150.degree. The epoxy resin partially hardens and there is an adhesion between the stack 2 and the copper foils 3 and 4, so that a coherent, easy to handle whole is formed.
An etched cover 21 or 22 (FIG. 2) in the form of the positive of the desired conductive pattern is then applied to each of the metal foils 3 and 4 of the plate 20 formed with the stack 2, e.g. B. by the etching cover is pressed directly onto the surface of the metal foil in question by means of a screen printing template in a generally known manner.
In detail-lated patterns, the etching cover is preferably attached by photographic means by lying next to the whole surface of the metal foil concerned with a layer of a photo-curing material, eg. B. with a photosensitive bichromate polyvinyl butyral layer, covered and this photosensitive layer is exposed to actinic light in accordance with the desired conductive pattern, whereupon the unexposed parts of the layer are dissolved or washed away rule.
The multilayer plate 20 provided with the etching cover is then immersed in an etching solution in which the parts of the metal foil 3 and 4 not covered by the etching cover 21 or 22 are detached. The bathroom can e.g. B. be from a ferric chloride solution.
After the etching process, the plate is rinsed and the etching cover on both sides of the plate is removed with alcoholic hydrochloric acid, so that an insulating plate 20 is obtained, which has a conductive pattern on both sides of the remaining parts 31 and 32 of the original foils 3 and 4 (Fig 3) is provided.
After rinsing and drying, the plate 20 is split parallel to its surface (Fig. 4), so that two separate insulating layers 41 and 42 are ent, each consisting of at least one glass fabric layer with partially hardened epoxy resin and on one side an adhesive Metal pattern 31 or 32 is present.
One of these layers, e.g. B. the layer 41 is placed on an insulating plate 51, the z. B. consists of a fully or partially cured epoxy resin with glass fibers, for. B. in the form of a mat or a fabric, be reinforced 'tann. The stack obtained is placed in a press 60 (FIG. 5) and pressed with heating, so that the metal pattern 31 sinks into the layer 41, while at the same time the epoxy resin in this layer is completely cured. There is also an adhesive bond between the layer 41 and the plate 51.
If the latter contains partially hardened synthetic resin, this is completely hardened at the same time.
The press 50 thus provides a sheet of insulating material 61 (FIG. 6) which is fully cured and provided with a conductive pattern 31 sunk into the upper surface.
Layer 42 can be combined with another plate 51 in a similar manner.
Of course, the plate 51 to be fed into the press 50 can be coated on both sides with an insulating layer obtained by splitting a plate 20 with a conductive pattern, e.g. B. with the layer 41 on the top and with the layer 42 on the underside Un. When pressing, a plate is then produced, which is provided on both sides with a conductive pattern sunk into the plate surface. These patterns do not need to be identical.
The number of glass fabric layers in the stack 2, from which the method described is based, is at least two with regard to the subsequent splitting and is chosen to be as low as possible.
In a practical case, the thickness of the metal foil was 35, Ia and the thickness of each glass cloth layer was 200, cc. The glass cloth layers contained an epoxy resin made from epichlorohydrin and bisphenol A. The small thickness and the resulting flexibility of the thin insulating layers 41 and 42 obtained after splitting with the metal pattern attached to it make it possible to produce panels that have a shape deviating from the plane. The insulating layer (s) can be z. B. with a just if deformable pad 51 in a specially trained, z.
B. semicylindrical press together menpress and harden. The base 51 can, however, also consist of practically non-deformable material, but it must first have the desired shape deviating from the plane to which the insulating layer 41 and / or 42 with the metal pattern applied thereon is to adapt to the press. The press must of course be adapted to the respective form of the document.
The invention has the advantage that very narrow cable runs can be attached to the Trä ger. This enables a compact structure. The cable runs can be less than 0.1 mm wide. This is not possible with carrier material of this type with wiring not pressed into the surface. During soldering and repeated soldering, the result is that wiring with very narrow cable runs becomes detached from the base; there can also be displacements across the surface. This is due to the undercutting of the cable runs, which cannot be completely avoided. This can be 20 to 30%. In the case of very narrow cable runs, this has a significantly negative effect on the adhesion.
In the product according to the invention, displacement is not possible; the wiring is embedded in the surface.
Another advantage is that no caustic liquids can penetrate into the glass fabric impregnated with epoxy resin. After etching, no edge around the board needs to be removed, which is necessary with a base made of paper impregnated with phenol-formaldehyde resin.
Of course, the invention also provides the same advantages as the known method. These consist in particular in that two completely independent wirings are obtained in a single etching process, while during etching the surface of the not completely hardened carrier is protected from the etchant by the layer of glue.