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Die vorliegende Erfindung betrifft dekorative Leiterplatten für Schaltungen und bezieht sich im Besonderen auf mit einer Echtholzlage versehene Leiterplatten, die gegen die Temperaturen stabil sind, die beim Löten von auf die Leiterplatten aufgebrachten oder in der Leiterplatte angeordneten Bauelementen auftreten.
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Die Verwendung von Echtholzlagen zur dekorativen Gestaltung von in Leiterplattentechnik erstellten Schaltungen ist bekannt. Beispielsweise wird in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2010 010 750 ein aktives Multilayersubstrat beschrieben, das eine Außenlage aus einer stark lichtabsorbierenden Deckschicht aufweist, die unter anderem von einer Echtholzlage gebildet sein kann.
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Unter dem Begriff Echtholzlage werden in dieser Schrift dünne blattartige Hölzer verstanden. Die Dicke der Echtholzlage ist vorzugsweise geringer als 1 mm und insbesondere aus dem Bereich von unter etwa 0,7 mm wie beispielsweise 0,5 mm. Die Untergrenze der Dicke bestimmt sich nach der jeweils verwendeten Holzart und ist insbesondere durch den gewünschten, oder in anderen Fällen tolerierten, Grad des Durchscheinens der Echtholzlage bestimmt. Bevorzugt werden Echtholzlagen mit 0,2 bis etwa 0,3 mm und gegebenenfalls dünner. Als Multilayersubstrat wird eine mehrlagige Verbundleiterplatte bezeichnet, bei der Schaltungselemente im Inneren der Leiterplatte angeordnet sind. Multilayersubstrate werden ebenso wie Multilayerleiterplatten (Substrate ohne in derem Inneren angeordnete Bauelemente) mittels Laminieren von Prepregs hergestellt, worunter in der Leiterplattentechnik harzimprägnierte Glasgewebe verstanden werden, bei denen das Harz bereits bis zu einem Grade vorpolymerisiert ist, dass die Prepregs bei Berührung nicht klebrig sind. Bei erhöhten Temperaturen beginnt das Harz wieder zu schmelzen und härtet unter Druck und Temperatur vollständig aus.
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In der Leiterplattentechnik dienen Echtholzlagen der dekorativen Gestaltung und werden daher vorzugsweise an der oder den Sichtseiten einer in Leiterplattentechnik erstellten Schaltung aufgebracht. Echtholzlagen stellen in der Leiterplattentechnik jedoch einen artfremden Werkstoff dar, der sich nicht in die üblichen Fertigungsprozesse integrieren lässt.
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Daher werden Echtholzlagen gegenwärtig selten und erst nach Fertigstellung einer mit Leiterplatten erstellten Schaltung auf diese aufgebracht, was einen zusätzlichen Prozessschritt bedeutet und die Gesamtdicke der Schaltung deutlich vergrößert, da Echtholzlagen eine von der jeweiligen Holzart abhängige Mindestdicke aufweisen müssen, um den Eindruck einer Holzoberfläche zu vermitteln. Ferner müsste die Echtholzlage, wenn sich an der Oberfläche der Leiterplatte, auf welche die Echtholzlage aufgebracht werden soll, Bauelemente befinden, so strukturiert sein, dass die Bauteilbereiche freigestellt sind. Dies schränkt den Einsatzbereich von gedruckten Schaltungen, die über ihre Schaltungsfunktionen hinaus als Sichtobjekte an und in den Oberflächen von Ausrüstungsgegenständen wie beispielsweise Fahrzeugarmaturen, Bodeninstallationen, oder dergleichen dienen, jedoch stark ein.
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Um dem zu begegnen kann eine Echtholzlage mit einem für die Leiterplattenherstellungs- bzw. -verarbeitungsprozesse geeigneten Kunstharz imprägniert werden. Beim Imprägnieren dringt das Harz in die Echtholzlage ein und ermöglicht so eine Verwendung der Echtholzlage als Teil einer Leiterplatte selbst. Als Kunstharz werden generell alle Harze bezeichnet, die durch Polymerisations-, Polyadditions- oder Polykondensationsreaktionen synthetisch hergestellt werden.
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Bei der Herstellung von Schaltungen unter Verwendung von Leiterplatten müssen auf und/oder in der Leiterplatte angeordnete elektrische und elektronische Bauelemente mit den darauf und/oder darin befindlichen Leiterbahnstrukturen elektrisch verbunden werden. Bei den hierzu verwendeten Lötprozessen kommt es jedoch regelmäßig zu einer Delamination von kunstharzimprägnierten Echtholzlagen.
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Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung einer eine Echtholzlage enthaltenden Leiterplatte anzugeben, die in den üblichen Prozessen zur Herstellung von Schaltungen in Leiterplattentechnik verwendet werden kann, ohne dass eine Delamination des Echtholzlagenbestandteils der Leiterplatte auftritt.
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Ausführungsformen eines solchen Verfahrens zum Herstellen einer eine Echtholzlage enthaltenden Leiterplatte umfassen Schritte zum Herstellen eines Echtholzlagenverbundwerkstoffes, der eine Echtholzlage und ein Kunstharz aufweist, zum Bereitstellen von einer oder mehreren Prepregs, zum Aufbringen einer Kupferfolie auf eine oder beide Seiten des Echtholzlagenverbundwerkstoffes und/oder Aufbringen einer Kupferfolie auf eine oder beide Seiten von wenigstens einem Prepreg, zum Strukturieren der Kupferfolie oder Kupferfolien zur Ausbildung von einer oder mehreren Leiterstrukturen und gegebenenfalls zum Ausbilden von elektrisch leitfähigen Verbindungen zwischen aus unterschiedlichen Kupferfolien gebildeten Leiterstrukturen, zum Verpressen des Echtholzlagenverbundwerkstoffes mit dem einem oder den mehreren Prepregs zur Ausbildung einer Verbundleiterplatte und zum zumindest teilweisen Aushärten der Kunstharzanteile von Echtholzlagenverbundwerkstoff und Prepreg. Der Schritt zum Herstellen eines Echtholzlagenverbundwerkstoffes weist hierbei Teilschritte zum Bereitstellen der Echtholzlage, zum Tränken der Echtholzlage mit einem flüssigen Kunstharz und zum Verbringen der Echtholzlage in ein Gefäß und Erzeugen eines Unterdrucks in dem Gefäß auf.
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Durch das Verbringen der Echtholzlage in ein Gefäß und das Erzeugen eines Unterdrucks in dem Gefäß, werden in der Echtholzlage vorhandene Lufteinschlüsse ebenso wie an der Oberfläche der Echtholzlage haftende Luft wirksam aus bzw. von der Echtholzlage entfernt. Bei einer Leiterplatte mit einem auf diese Weise erstellten Verbundwerkstoff aus Echtholzlage und Kunstharz tritt bei den zum Verlöten von Bauelementen auf Leiterplatten verwendeten Temperaturen keine Delamination des Echtholzlagenverbundwerkstoffes auf.
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In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe ”umfassen”, ”aufweisen”, ”beinhalten”, ”enthalten” und ”mit”, sowie deren grammatikalische Abwandlungen, generell als nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z. B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen aufzufassen sind, und in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen.
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Bei einer Art von Ausführungsformen des Verfahrens erfolgt der Teilschritt zum Verbringen der Echtholzlage in ein Gefäß und zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem Gefäß nach dem Teilschritt zum Tränken der Echtholzlage mit dem flüssigen Kunstharz. Bei diesen Ausführungsformen kann das Kunstharz ohne großen technischen Aufwand auf die Echtholzlage aufgebracht und/oder in diese eingebracht werden. Durch das Verbringen der mit Kunstharz getränkten Echtholzlage in ein Gefäß gefolgt von einem Erzeugen eines Unterdrucks in dem Gefäß, nimmt der von außen auf das Kunstharz und die Echtholzlage ausgeübte Druck ab, wodurch die Lufteinschlüsse in Echtholzlage und Kunstharz einen höheren Druck aufweisen als das sie jeweils umgebende Material, und hierdurch zu den Oberflächen der kunstharzgetränkten Echtholzlage wandern und dort aufgehen.
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Bei einer alternativen Art von Ausführungsformen des Verfahrens erfolgt der Teilschritt zum Tränken der Echtholzlage mit dem flüssigen Kunstharz nach dem Teilschritt zum Verbringen der Echtholzlage in ein Gefäß und zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem Gefäß. Bei diesen Ausführungsformen ist der Gasdruck in den Poren der Echtholzlage bereits sehr gering, so dass das Kunstharz ungehindert in die Hohlräume der Echtholzlage eindringen und diese ausfüllen kann.
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Bei weiteren Arten von Ausführungsformen umfasst der Teilschritt zum Tränken der Echtholzlage mit dem flüssigen Kunstharz ein Eintauchen der Echtholzlage in das flüssige Kunstharz und/oder ein Beschichten von zumindest einer Seitenfläche der Echtholzlage mit dem flüssigen Kunstharz und/oder ein Einpressen des flüssigen Kunstharzes in die Echtholzlage unter Druck. Alle diese Teilschritte lassen sich ohne großen technischen Aufwand außerhalb und innerhalb eines unter Unterdruck stehenden Behälters realisieren. Ein Tränken von Echtholzlagen durch Eintauchen in ein flüssiges Kunstharz ermöglicht ein Eindringen des Kunstharzes in die Echtholzlage von allen Seiten und ermöglicht somit eine bessere Durchdringung der Echtholzlage mit Harz. Das Eindringen des Harzes kann verstärkt werden, indem das Flüssigharz, während sich die Echtholzlage darin befindet, unter Druck gesetzt und so in die Holzstruktur eingepresst wird. Das gegebenenfalls einseitige Beschichten von Echtholzlagen erfordert keine großen Kunstharzmengen und ist daher insbesondere bei Kleinserien vorteilhaft. Auch hier kann das Eindringen des Kunstharzes in die Echtholzlage durch Einpressen beschleunigt bzw. verbessert werden, indem die Beschichtung unter Druck erfolgt oder nachträglich einem Druck ausgesetzt wird. Bei Ausgestaltungen solcher Ausführungsformen umfasst das Einpressen des flüssigen Kunstharzes in die Echtholzlage unter Druck vorteilhaft ein Walzen der mit flüssigem Kunstharz versehenen Echtholzlage, indem beispielsweise eine auf die getränkte Echtholzlage aufdrückende Walze über deren Oberfläche gerollt oder die getränkte Echtholzlage zwischen zwei auf diese drückende Walzen von z. B. einer Mangel hindurch geführt wird.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen entspricht der Unterdruck einem Gasdruck von weniger als 300 mbar, wodurch in der harzgetränkten Echtholzlage praktisch keine Lufteinschlüsse zurückbleiben, die bei einem späteren Herstellungsprozess zu einer Delamination des Echtholzlagenverbundwerkstoffes führen können.
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Bei Ausführungsformen umfasst der Schritt zum Herstellen eines Echtholzlagenverbundwerkstoffes ferner vorteilhaft einen Teilschritt zum Vorpolymerisieren des Kunstharzes, der nach den Teilschritten zum Tränken der Echtholzlage mit einem flüssigen Kunstharz und zum Verbringen der Echtholzlage in ein Gefäß und Erzeugen eines Unterdrucks in dem Gefäß durchgeführt wird. Ein entsprechendes Vorpolymerisieren ermöglicht ein Ausbilden eines Echtholzlagenverbundwerkstoffes, der bei Berührung nicht klebrig ist und wie ein Prepreg an die üblichen Prozesse der Leiterplattentechnik angepasst zur Leiterplattenherstellung verwendet werden kann.
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Bei Ausführungsformen weist das flüssige Kunstharz eine Mischung eines duroplastischen Harzes mit einem Härter auf, das gekühlt und gegebenenfalls eine gewisse Zeit bei Raumtemperatur ohne Auszuhärten gelagert werden kann und erst bei erhöhten Temperaturen aushärtet. Bei Ausgestaltungen hiervon ist das duroplastische Harz ein Harz auf Epoxidharzbasis oder Vinylesterbasis. Bei anderen Ausführungsformen werden Harze auf anderer Basis verwendet.
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Der Teilschritt zum Bereitstellen einer Echtholzlage umfasst bei Ausführungsformen vorzugsweise einen oder mehrere Maßnahmen zur Vorbereitung der Echtholzlage für die anschließende Harzimprägnierung. Insbesondere kann der Teilschritt zum Bereitstellen einer Echtholzlage bei Ausführungsformen ein Feinschleifen der Echtholzlagenoberfläche umfassen, wodurch Länge und Dichte von aus der Echtholzlagenoberfläche herausragenden Holzfaserenden verringert werden können. Der Feinschliffvorgang kann zur Verbesserung des Ergebnisses mehrmals wiederholt werden, wobei die Echtholzlagenoberfläche zwischen den einzelnen Feinschliffen zweckmäßig befeuchtet wird, um die noch verbliebenen Faserenden vor dem nächsten Schleifvorgang aufzustellen. Unter Feinschleifen werden hier Oberflächenbearbeitungen unter Verwendung von Schleifmitteln auf Unterlagen, wie z. B. Schleifpapiere oder Schleifgewebe, feinen Stahlwollen und Filzen verstanden. Um Echtholzlagenverbundwerkstoffe mit glatten Oberflächen zu erhalten umfasst der Teilschritt zum Bereitstellen einer Echtholzlage bei Ausführungsformen ferner ein Entstauben der Echtholzlage. Um eine Delamination eines Echtholzlagenverbundwerkstoffes beim Laminieren aufgrund einer Verdampfung von Feuchtigkeitseinschlüssen in der Echtholzlage auszuschließen, umfasst der Teilschritt zum Bereitstellen einer Echtholzlage bei Ausführungsformen auch ein Trocknen der Echtholzlage.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. In den Figuren werden gleiche bzw. ähnliche Elemente mit gleichen bzw. ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können die einzelnen Merkmale bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen in anderer Anzahl und Kombination als bei den untenstehend angeführten Beispielen verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen
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1 eine schematisierte Querschnittsdarstellung einer harzgetränkten Echtholzlage mit Lufteinschlüssen darstellt,
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2 ein Flussdiagramm zeigt, in dem die wesentlichen Schritte einer ersten Art von Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind,
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3 ein Flussdiagramm zeigt, in dem die Schritte zum Vorbereiten einer Echtholzlage dargestellt sind,
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4 ein Flussdiagramm zeigt, in dem die wesentlichen Schritte einer zweiten Art von Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, und
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5 eine schematische Darstellung einer Leiterplatte in einer perspektivischen Ansicht zeigt, bei der eine Lage von einer kunstharzgetränkten Echtholzlage gebildet ist.
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Die schematisierte Querschnittsdarstellung von 1 veranschaulicht eine Mikrostruktur einer in herkömmlicher Weise mit einem flüssigen Kunstharz 12 getränkten Echtholzlage 11. Die Zuordnung der Schraffuren zu den einzelnen Komponenten der kunstharzgetränkten Echtholzlage 10 ist im unteren Teil der Figur angegeben. Auch wenn die in 1 veranschaulichte Mikrostruktur der von Lärchenholz im Tangentialschnitt entspricht, ist die Darstellung für alle Arten von Echtholzlagen repräsentativ, da die Hölzer aller Holzarten Poren bzw. Hohlräume aufweisen.
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Die in 1 gezeigte kunstharzgetränkte Echtholzlage 10 weist mehrere Lufteinschlüsse 13 auf, die an manchen Stellen der Porenstruktur der Echtholzlage 11 nicht durch das eingedrungene Kunstharz 12 verdrängt werden. Zudem weisen Echtholzlagen aus ihren Oberflächen ragende (in den Figuren nicht gezeigte) Holzfaserenden auf, an denen Luftblasen, die sich dort beim Tränken der Echtholzlage mit Kunstharz bilden, festgehalten werden.
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Es hat sich gezeigt, dass der Druck in den Lufteinschlüssen und Luftblasen bei den zum Verlöten von Bauelementen auf Leiterplatten üblichen Temperaturen (etwa 220 bis 260°C) so stark ansteigt, dass die umliegende kunstharzgetränkte Echtholzlage verformt wird. Bei einer Verwendung einer kunstharzgetränkten Echtholzlage als Teil einer Leiterplatte bzw. als Teil eines aktiven Multilayersubstrats führt diese Verformung zum Ablösen der kunstharzgetränkten Echtholzlage vom Rest der Leiterplatte, ein Vorgang, der als Delamination bezeichnet wird und die Leiterplatte unbrauchbar macht.
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Um eine entsprechende Delamination zu verhindern, werden die Lufteinschlüsse bzw. Luftblasen bei Ausführungsformen nach dem Tränken der Echtholzlage aus der kunstharzgetränkten Echtholzlage mittels Unterdruck entfernt. Bei anderen Ausführungsformen wird die in der Echtholzlage befindliche Luft mittels Unterdruck entfernt, bevor die Echtholzlage in Unterdruckatmosphäre mit Kunstharz getränkt wird. Um die Dichte und Größe von sich an den Oberflächen der kunstharzgetränkten Echtholzlage bildenden Luftblasen zu reduzieren, wird die Oberfläche der Echtholzlage bei Ausgestaltungen der oben angegebenen Ausführungsformen vor dem Tränken und Entfernen von Lufteinschlüssen so vorbehandelt, dass man eine möglichst glatte Holzoberfläche erhält, die durch eine geringe Dichte von aus der Oberfläche heraus ragenden Holzfasern und eine kurze Länge dieser Holzfasern gekennzeichnet ist.
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2 zeigt ein Flussdiagramm F0, in dem die wesentlichen Schritte einer ersten Art von Ausführungsformen dargestellt sind. Das Verfahren beginnt in Schritt S1 mit dem Bereitstellen einer Echtholzlage zum Herstellen eines Echtholzlagenverbundwerkstoffes. Im nächsten Schritt S2 wird die Echtholzlage mit einem flüssigen Kunstharz getränkt und in Schritt S3 schließlich in ein geschlossenes Gefäß verbracht, in dem anschließend in Schritt S4 ein Unterdruck erzeugt wird. Das Erzeugen des Unterdrucks erfolgt vorzugsweise durch Abpumpen der im Gefäß vorhandenen Luft, die gegebenenfalls auch aus dem Kunstharz ausgegaste flüchtige Bestandteile enthält.
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Die Luft wird vorzugsweise so lange abgepumpt, bis sich der Unterdruck im Gefäß stabilisiert und dadurch anzeigt, dass aus der kunstharzgetränkten Echtholzlage keine weiteren gasförmigen Bestandteile mehr austreten. Bei bevorzugten Ausführungsformen wird das Abpumpen des Gefäßes günstigerweise noch solange über diesen Zeitpunkt hinaus fortgesetzt, bis die Wahrscheinlichkeit, dass in der kunstharzgetränkten Echtholzlage noch Lufteinschlüsse verbleiben, die deren Haftung an den übrigen Leiterplattenmaterialien beinträchtigen könnten, praktisch nicht mehr gegeben ist. Die genaue Zeitspanne hängt vom gewählten Unterdruck und der jeweiligen Art der Echtholzlage ab und wird zweckmäßigerweise experimentell bestimmt. Ein zuverlässiges Entfernen von Lufteinschlüssen und Luftblasen kann bei Unterdrücken erreicht werden, die einem Gasdruck von weniger als 300 mbar und damit Vakuumbedingungen im technischen Sinne entsprechen. Nach dem Entfernen von Lufteinschlüssen, zu denen auch die Luftblasen an der Echtholzlagenoberfläche zu zählen sind, wird die kunstharzgetränkte Echtholzlage aus dem Gefäß entnommen.
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Das Bereitstellen der Echtholzlage umfasst bei bevorzugten Ausführungsformen eine Vorbereitung der Echtholzlage zum Erzielen einer möglichst glatten Echtholzlagenoberfläche, die arm an sogenannten freien Holzfaserenden ist, d. h. an Holzfaserenden, die, ähnlich einer Behaarung, aus der Echtholzlagenoberfläche herausragen. Die Länge der verbleibenden freien Holzfaserenden ist dabei so kurz wie möglich gehalten. Welche Schritte zur Vorbereitung von Echtholzlagen vorgenommen werden, richtet sich nach der Art und der Oberflächenqualität der jeweiligen Echtholzlage.
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Echtholzlagen mit rauer Oberfläche werden vorzugsweise zunächst feingeschliffen. Der Feinschliff kann in mehreren Stufen erfolgen und z. B. eine Oberflächenglättung mit Schleifpapieren, Schleifleinen bzw. Schleifvliesen und gegebenenfalls ein Abziehen der Oberflächen mit einer Stahl- oder Kunststoffwolle bzw. einem Vlies umfassen. Zwischen einzelnen Schleifvorgängen kann die Echtholzlagenoberfläche befeuchtet werden, um die freien Holzfasern aufzustellen und beim nächsten Schleifvorgang leichter entfernen zu können. Bei hochqualitativen Echtholzlagen kann auf ein solches Feinschleifen der Echtholzlagenoberfläche verzichtet werden.
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Um eine glatte, gut an anderen Leiterplattenkomponenten haftende Echtholzlagenoberfläche zu erhalten, werden die Echtholzlagen vor einer Weiterbehandlung vorzugsweise entstaubt. Um eine Beeinträchtigung der Haftung durch Feuchtigkeitsreste in der Echtholzlage zu verhindern, wird diese, noch bevor sie mit Kunstharz getränkt oder in einen Unterdruckbehälter verbracht wird, getrocknet.
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3 zeigt ein Flussdiagramm F1, in dem die oben erläuterten Schritte zum Vorbereiten einer Echtholzlage dargestellt sind. Nach Beginn der Vorbereitung in Schritt S10 umfasst diese einen fakultativen Schritt S11 zum Glätten der Echtholzlagenoberfläche mittels Feinschleifen, wobei sich dieser Schritt in mehrere wie oben angegebene Einzelschritte aufgliedern kann. Ferner umfasst die Vorbereitung einen Schritt S12 zum Entstauben der Echtholzlagenoberflächen und einen Schritt S13 zum Trocknen der Echtholzlage. Schritt S13 ist empfehlenswert, jedoch bei Echtholzlagenarten mit sehr geringem Feuchtanteil nicht unbedingt erforderlich. Die Beendigung der Vorbereitung ist im Flussdiagramm F1 durch Schritt S14 gekennzeichnet.
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Das Tränken der vorbereiteten Echtholzlage mit Kunstharz kann auf verschiedene Weisen vorgenommen werden. Vorzugsweise wird die Echtholzlage zum Tränken in ein flüssiges Kunstharz eingelegt bzw. getaucht. Bei anderen Ausführungsformen wird die Echtholzlage einseitig oder beidseitig mit Kunstharz beschichtet, wobei das Beschichten ein Gießen, Streichen oder Aufsprühen von flüssigem Kunstharz auf eine oder beide Echtholzlagenoberflächen und auch Kombinationen hiervon umfassen kann. Damit das Kunstharz tief in die Echtholzlage eindringt und diese vollständig durchtränkt, wird das Kunstharz bei bevorzugten Ausführungsformen anschließend unter Druck in die jeweilige Echtholzlage gepresst. Bei Ausführungsformen wird das Harz mittels einer Walze von der Echtholzlagenoberfläche ins Innere der Echtholzlage gepresst.
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Bei Ausführungsformen können Aufbringen und Einwalzen des Kunstharzes gleichzeitig erfolgen, beispielsweise unter Verwendung einer Mangel, bei der das Kunstharz auf eine oder beide der Walzen aufgebracht und von dieser Walze unter Druck auf die durch die Walzen laufende Echtholzlage übertragen wird. Statt einer Mangel kann auch ein mehrstufiger Walzenmechanismus verwendet werden.
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Bei anderen Ausführungsformen werden die Echtholzlagen in ein flüssiges Kunstharz eingetaucht, das sich in einem Behälter befindet, und darin unter Druck gesetzt. Das unter Druck Setzen des Kunstharzes erfolgt üblicherweise in einem dazu ausgebildeten, geschlossenen Behälter.
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Bei einer anderen Art von Ausführungsformen werden die vorbereiteten bzw. bereitgestellten Echtholzlagen vor dem Tränken mit Kunstharz in einen Behälter eingebracht, in dem nach dem Verschließen anschließend ein Unterdruck zum Entfernen der Luft aus dem bzw. den Echtholzlagen erzeugt wird. Anschließend wird das bzw. werden die Echtholzlagen mit einem der oben beschriebenen Verfahren mit flüssigem Kunstharz getränkt, wobei das Tränken innerhalb des Behälters ohne Unterbrechung des Unterdrucks stattfindet. Um die zum Tränken von Echtholzlagen erforderlichen Vorrichtungen aufnehmen zu können, weist der Unterdruckbehälter für diese Art von Ausführungsformen ein größeres Innenvolumen auf, als es für Unterdruckbehälter erforderlich ist, die bei der Durchführung der erstgenannten Art von Ausführungsformen benötigt werden. Entsprechend länger dauert das Erzeugen des Unterdrucks. Um die hierfür erforderlichen Zeiten kurz zu halten, können die Echtholzlagen über eine oder mehrere abpumpbare Schleusen in den Unterdruckbehälter eingeführt werden.
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In 4 sind die wesentlichen Schritte eines Verfahrens gemäß der zuvor beschriebenen anderen Art von Ausführungsformen in einem Flussdiagramm F0* übersichtlich dargestellt.
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Das Verfahren beginnt mit dem Bereitstellen der Echtholzlage in Schritt S1*, der gegebenenfalls eine Vorbereitung der Echtholzlage umfasst, die wenigstens einen der wie oben beschriebenen Teilschritte umfasst, d. h. ein Feinschleifen der Echtholzlagenoberflächen und/oder ein Entstauben der Echtholzlagenoberflächen und/oder ein Trocknen der Echtholzlage. Im Unterschied zu der ersten Art von Ausführungsformen wird die bereitgestellte Echtholzlage bzw. werden die bereitgestellten Echtholzlagen bei dieser zweiten Art von Ausführungsformen in Schritt S2* zunächst in ein geschlossenes Gefäß, beispielsweise eine Vakuumkammer, verbracht. Das Einbringen in das Gefäß kann wie das spätere Entnehmen über eine abpumpbare Schleuse erfolgen, so dass der Innenraum des Gefäßes zum Ein- und Ausführen von Echtholzlagen nicht belüftet werden muss. Falls eine Schleuse vorgesehen ist, wird in Schritt S3* in derem Innenraum ein Unterdruck erzeugt, bevor das oder die Echtholzlagen weiter in den Innenraum des geschlossenen Gefäßes transferiert werden. Ansonsten wird das Gefäß verschlossen, und in seinem Innenraum in Schritt S3* ein Unterdruck erzeugt. Wenn sich der Unterdruck im Gefäß stabilisiert hat und über einen Zeitraum aufrechterhalten wurde, der zum Entfernen der Luft und unter Umständen auch der Feuchtigkeit aus der Echtholzlagenstruktur ausreicht, wird die Echtholzlage in Schritt S4* mit flüssigem Kunstharz getränkt. Das eventuelle Unterdrucksetzen der getränkten Echtholzlage kann mit wie oben beschriebenen mechanischen Mitteln oder mithilfe eines Kunstharzbehälters erfolgen, dessen Innenraum, nachdem die Echtholzlagen bei Unterdruck von dem Unterdruckbehälter in den Kunstharzbehälter transferiert wurden, vom Unterdruckbehälter getrennt und anschließend unter Druck gesetzt wird. Der Schritt zum Entnehmen der kunstharzgetränkten Echtholzlage aus dem Gefäß ist in 4 mit S5* bezeichnet, wobei entsprechend dem oben Ausgeführten unter Gefäß in diesem Fall entweder der Unterdruckbehälter oder der Kunstharzbehälter zu verstehen ist.
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5 illustriert eine in Leiterplattentechnik erstellte Schaltung 20, die eine Außenlage 10 aus einer kunstharzgetränkten Echtholzlage aufweist, auf die eine oder mehrere Prepreglagen 21 auflaminiert wurden. An der Oberfläche der Prepreglagen 21 ist eine Leiterbahnstruktur 22 ausgebildet, die mehrere aktive und/oder passive Bauelemente 23 und 24 miteinander verbindet. Auch wenn mehrere der Bauelemente in der Figur mit demselben Bezugszeichen versehen sind, repräsentieren diese in der Regel verschiedene Bauelemente wie z. B. Widerstände, Induktivitäten, Kapazitäten, Dioden, Transistoren, integrierte Schaltkreise, Displays und dergleichen mehr. Die Leiterbahnstrukturen und Bauelemente können ferner auch innerhalb der von der Echtholzlagenwerkstoffplatte 10 und den Prepreglagen 21 gebildeten Leiterplatte, sowie auf der Unterseite der Echtholzlagewerkstoffplatte 10 angeordnet sein. Leiterbahnstrukturen verschiedener Ebenen können über Durchkontaktierungen elektrisch miteinander verbunden sein.
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Die oben beschriebene Erfindung ermöglicht die Integration von Echtholzlagen in Prozesse zur Herstellung von Schaltungen in Leiterplattentechnik. Die mit einem wie oben beschrieben hergestellten Echtholzlagenverbundwerkstoff erstellten Leiterplatten können für Schaltungen verwendet werden, die an Sichtseiten von Gegenständen wie z. B. Möbel- oder Geräteoberflächen, Instrumentenanzeigen, Armaturenbrettern und dergleichen mehr angebracht werden können. Die mit einem Echtholzlagenverbundwerkstoff versehene Sichtseite einer Leiterplatte kann dabei ebenfalls mit einer Leiterbahnstruktur versehen sein, an der gegebenenfalls Bauelemente elektrisch angebunden sind.
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Wie beschrieben erstellte Echtholzlagenverbundwerkstoffe sind jederzeit mit beliebigen Standardmaterialien der Leiterplattentechnik kombinierbar, so dass mit diesen alle möglichen Leiterplattentypen gefertigt werden können. Über einen entsprechenden Materialmix können die Vorteile der verschiedensten Materialien zusammen mit der optischen Wirkung einer Echtholz-Kunstharzverbundoberfläche genutzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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