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Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungsplatten mit metallisierten
Löchern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum ITerstellen gedruckter
Schältungsplatteii mit irietallisierten Durchführungs- bzw. Verbindungslöchern,
bei dem eine Maske verwendet wird, die aus einer Isolierstoffplatte besteht, in
der Löcher vorgesehen sind, die- nach ihrer Lage beim Auflegen der Maske auf den
Träger der Läge der Löcher in der gedruckten Schaltungsplatte entsprechen.
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Ein solches Verfahren ist an sich bekannt üüd bezweckt, die Löcher,
die in einer Tafel finit gedruckter Verdrahtung zur Montage elektrischer öder elektronischer
Einzelteile öder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den auf
beiden Seiten des Trägers liegenden Verdrahtungen vorgesehen sind, mit einer elektrisch
leitenden Schicht zit versehen, an der eine Lötverbindung hergestellt werden kann.
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Bei einem der bekannten Verfathren wird auf eine durchgehende leitende
Schicht eines Träger§ zu= nächst eine Maske aus Isolierstoff aufgelegt, deren Form
dem Negativ der später heriustellenden gedruckten Verdrahtung entspricht. Auf diese
Maske kommt dann noch eine alles abdeckende Folie. Nach diesen Vorbereitungen werden
durch die Folie hindurch in den Träger Löcher gestanzt, deren Wände anschließend
daran mit einem leitfähigen überzüg, beispielsweise aus einer Mischung von Graphit
und Alkohol, bedeckt werden. Anschließend daran wird die Folie abgezogen und werden
die Lochwände sowie die nun frei liegenden leitenden Schichtteile des Trägers mit
einem Metall plattiert, wonach schließlich das Negativmuster und die nicht plattierten
Teile der leitenden Trägerschicht entfernt werden.
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß außer den nicht mehr
verwendbaren Folien viel Bedeckungsmaterial verlorengeht, welches an sich für das
Herstellen einer guten Trägerplatte gar nicht notwendig wäre; solches überflüssige
Material be= deckt die gedruckte Verdrahtung, die auch ohne die Bedeckung im allgemeinen
bereits ausreichend dick bemessen ist.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren werden in den mit der gedruckten
Verdrahtung versehenen Träger zunächst die erforderlichen Löcher gestanzt. Die gedruckte
Verdrahtung wird daraufhin mit einer selbsttragenden Isolierstoffmaske, z. B. aus
Gummi, abgedeckt, in der Löcher vorgesehen sind, die nach Ort und Größe genau den
Löchern in der- Tafel mit der gedruckten Verdrahtung entsprechen. Die Maske und
die Wände der Löcher werden dann finit einer dünnen, leitenden Schicht, z. B. einem
Silberpulver enthaltenden Lack, überzogen. Elektrolytisch wird dann auf der Silberschicht
eine Metallschicht, z. B. aus Kupfer, auf den Wänden der Löcher Und der Maske niedergeschlagen:
Nach dem Entfernen der Maske erhält man schließlich einen Träger mit einer gedruckten
Verdrahtung, bei dem die Wände der Löcher metallisiert sind.
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Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, daß die auf der Maske niedergeschlagene
Metallmenge bedeutend größer ist als die Metallmenge, die in den Löchern abgelagert
wird.
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Diese zu große Materialablagerung an unerwünschten Stellen geht dabei
sogar so weit, daß bei einer gewünschten Stärke der Metallschicht auf den Löcherwänden
der Schaltungsplatte eine bis zu 50 % stärkere Schicht auf der Maske niedergeschlagen
wird. Dies hängt mit dem Unterschied in den Ablagerungsgeschwindigkeiten für die
Maske und die Wände der Löcher zusammen, was auf einen örtlichen Unterschied der
Stromdichten am Gegenstand zurückzuführen ist.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß
die Maske nach jeder Elektrolyse gereinigt werden muß, um wieder benutzt werden
zu können.
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Die erwähnten Nachteile sind bei einem Verfahreu zum Herstellen gedruckter
Schaltungsplatten mit
metallisierten Durchführungs- bzw. Verbindungslöchern,
bei dem eine Maske verwendet wird, die aus einer Isolierstoffplatte besteht, in
der Löcher vorgesehen sind, die nach ihrer Lage beim Auflegen der Maske auf den
Träger der Lage der Löcher in der gedruckten Schaltungsplatte entsprechen, dadurch
vermieden, daß gemäß der Erfindung in den Träger zunächst in an sich bekannter Weise
die Löcher eingestanzt und die Lochwände daraufhin mit einer dünnen, leitenden Schicht
überzogen werden, daß die Maske, die auf einer Seite mit einer leitenden Schicht
versehen ist, dann mit der leitenden Seite gegen die gedruckte Verdrahtung geklemmt
und die Trägerlochwände in an sich bekannter «'eise elektrolytisch mit einer Metallschicht
plattiert werden, wonach die Maske entfernt wird.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß beim Niederschlagen der Metallschicht
auf den Wänden der Löcher lediglich an der gewünschten Stelle, und zwar nur an den
Löcherwänden des Trägers, Metall abgelagert wird. Dies bedeutet eine wesentliche
Einsparung an Material und an elektrischer Energie. Die Maske kann nach ihrem Gebrauch
sofort ohne Reinigung wieder benutzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt
sich außerdem einfach mechanisieren.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Maske
verwendet, in die Löcher gestanzt sind, die einen größeren Durchmesser haben als
die Löcher in dem Träger der gedruckten Schaltungsplatte. Beim elektrolytischen
Niederschlagen der Metallschicht auf der Wand eines Loches bildet sich bei Verwendung
einer solchen Maske auf der rings um das Loch liegenden Leitung auch eine Metallschicht,
die mit der Metallschicht auf der Wand des Loches zusammenhängt. Es wird auf diese
Weise erreicht, daß die auf der Wand des Lochs gebildete Metallschicht eine gute
elektrische und mechanische Verbindung mit der gedruckten Verdrahtung herstellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Figuren näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine gedruckte Schaltungsplatte;
F i g. 2 zeigt den gleichen Schnitt nach dem Stan= zen der Löcher; F i g. 3 zeigt
einen Schnitt nach F i g. 1, wenn die Wände der Löcher mit einer dünnen Schicht
eines leitenden Materials überzogen sind; F i g. 4 zeigt den gleichen Schnitt wie
F i g. 3, wobei eine Maske angebracht ist; F i g. 5 zeigt den Schnitt nach dem galvanischen
Niederschlagen einer Metallschicht; F i g. 6 zeigt den Zustand nach dem Entfernen
der Maske; F i g. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine gedruckte Schaltungsplatte; F
i g. 8 zeigt einen Querschnitt längs der Linie VIII-VIII in F i g. 7, wobei die
Maske angeordnet ist; F i g. 9 zeigt einen Querschnitt durch eine gedruckte Schaltungsplatte,
die auf beiden Seiten mit einem Schaltungsmuster versehen ist, während auf beiden
Seiten eine Maske angebracht ist.
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Die gedruckte Verdrahtung 1 wird auf dem z. B. aus Hartpapier
bestehenden Träger 2 durch ein geeignetes Verfahren angebracht, z. B. durch Aufdrucken
eines leitenden Musters oder mittels eines Ätzverfahrens, bei dem ein Teil einer
auf dem Träger befestigten Metallfolie weggeätzt wird, oder mittels eines galvanischen
Verfahrens, bei dem eine Metallschicht mit dem gewünschten Muster auf dem Träger
niedergeschlagen wird.
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In die Tafel mit dem leitenden Muster (F i g. 1) werden Löcher 3 gestanzt
(F i g. 2). Darauf werden die Wände der Löcher 3 mit einer dünnen, den elektrischen
Strom leitenden Schicht 4 (F i g. 3) überzogen. Dazu kann ein Metallack benutzt
werden, der aus einer Suspension eines Metallpulvers, z. B. eines Kupfer- oder Silberpulvers,
in einer Lösung eines organischen Bindemittels, z. B. Nitrozellulose, Polyvinylbutyral
o3. da. in einem flüchtigen Lösungsmittel besteht. Es kann zu diesem
Zweck auch eine Graphitsuspension verwendet werden, auch kann eine Metallschicht
katalytisch .liedergeschlagen werden. Bei Verwendung eines Metallacks wird die Tafel
mit der hinteren Seite auf die Lackfläche gebracht und so tief in diese gedrückt,
bis die Lackfläche mit der Tafelfläche auf der Seite der gedruckten Verdrahtung
bündig ist. Es ist auch möglich, eine Anzahl der mit Löchern versehenen Tafeln an
derselben Stelle aufeinanderzustapeln und den Lack durch die Löcher hinlaufen zu
lassen. Letzteres Verfahren wird insbesondere verwendet, wenn auf beiden Seiten
der Tafel gedruckte Verdrahtungen vorgesehen sind.
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Nach dem Entfernen etwa überschüssigen Lacks aus den Löchern und nach
der Reinigung der hinteren Tafelseite wird eine Maske, die aus einem Träger 5 mit
einer leitenden Schicht, z. B. einer Metallschicht 6, besteht, mit der Metallseite
gegen die gedruckte Verdrahtung 1 auf dem Träger 2 festgeklemmt. Zu diesem Zweck
können z. B. Klemmschrauben und Klammern aus nicht leitendem Material verwendet
werden (nicht dargestellt). Der Träger 5 mit der Metallschicht 6 kann aus dem gleichen
Material bestehen wie der Träger 2 der gedruckten Verdrahtung 1.
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In die Maske 5, 6 sind die Löcher 7 und 8 gestanzt, wobei das Loch
7 den gleichen Durchmesser hat wie das entsprechende Loch 3 in der Tafel mit der
gedruckten Verdrahtung 1, 2. Das Loch 8 in der Maske 5, 6 hat einen
Durchmesser, der größer ist als der des entsprechenden Lochs 3 in der Tafel mit
der gedruckten Verdrahtung 1, 2. Es werden besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn
der Durchmesser des Lochs in der Maske mindestens etwa 1 mm größer ist als der Durchmesser
des entsprechenden Lochs in der Tafel mit der gedruckten Verdrahtung. Nach galvanischer
Ablagerung von Metall im Loch wird eine Schicht 10 erhalten, die elektrisch und
mechanisch fest mit der gedruckten Verdrahtung verbunden ist (s. F i g. 5).
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F i g. 6 zeigt einen Schnitt durch die fertige Tafel. Die Metallschicht
9 ist lediglich über eine Stärke gleich der Stärke der gedruckten Verdrahtung mit
letzterer verbunden. Die Verdrahtung hat gewöhnlich eine Stärke von einigen zehn
Mikron, z. B. 30 bis 40 [,.
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Ein in diesem Loch 3, 9 festgelöteter Draht kann nicht einer gleich
großen zur Tafel senkrecht gerichteten Zugkraft unterworfen werden wie ein Draht,
der in dem Loch 3, 10 festgelötet ist, wobei die Metallschicht10 auch auf der gedrucktenVerdrahtungl
abgelagert ist.
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Um Ablagerung von Metall während der Elektrolyse zwischen der Tafel
1, 2 und der Maske 5, 6 zu
verhüten, kann gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung eine Tafel mit gedruckter Verdrahtung verwendet werden, bei der die
eigentliche gedruckte Verdrahtung 11, 12 von einem geschlossenen Metallstreifen
13 mit einer Stärke gleich der der Verdrahtung umgeben ist (s. F i g. 7), die auf
gleiche Weise wie die Verdrahtung selber erhalten ist. Nach F i g. 8 ergibt die
Tafel mit der gedruckten Verdrahtung 2, 11, 12, 13 einen Schnitt längs der Linie
VIII-VIII in F i g. 7. Nach dem Anbringen der Maske 5, 6 mit den Löchern 15 kann
keine Flüssigkeit mehr zwischen den Träger 2 der gedruckten Verdrahtung und die
Metallschicht 6 eindringen.
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F i g. 9 zeigt in einem Querschnitt, auf welche Weise das Verfahren
nach der Erfindung durchgeführt werden kann, wenn der Träger auf beiden Seiten mit
einer gedruckten Verdrahtung versehen ist. Zu diesem Zweck werden gegen den Träger
2 mit den gedruckten Verdrahtungen 12 und 14, mit den Metallstreifen 13 und 15 und
mit dem Loch 3 mit der Lackschicht 4 auf der Wand zwei Masken 5, 6 und 16, 17 geklemmt,
die aus je einem Träger 5 bzw. 16 und einer Metallschicht 6 bzw. 17 bestehen und
in die die Löcher 8 bzw. 18 gestanzt sind. Das Ganze wird z. B. durch die Klemmen
19 zusammengeklemmt, die vorzugsweise aus einem nicht leitenden Stoff bestehen und
in einer Lösung eines Metallsalzes aufgehängt sind, worauf elektrolytisch eine Metallschicht
auf der Wand des Lochs 3 niedergeschlagen wird. Dabei wird das Ganze als Kathode
verwendet.
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Ein geeignetes Elektrolysebad kann z. B. dadurch zusammengesetzt werden,
daß 250 g CuS04 - 511.0
und 60 ml H.S04 eine solche Menge Wasser zugesetzt
wird, daß 11 der Lösung erhalten wird. Eine geeignete Stromdichte ist etwa 6 A/dm2.
In etwa 30 Minuten wird dabei eine Kupferschicht von etwa 30 1, auf den Wänden der
Löcher niedergeschlagen.