DE1223910B

DE1223910B - Process for the production of printed circuits on insulating carriers

Info

Publication number: DE1223910B
Application number: DES70589A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Streich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-09-28
Filing date: 1960-09-28
Publication date: 1966-09-01

Description

Verfahren zur Erzeugung gedruckter Schaltungen auf isolierenden Trägern Isolierende Träger mit aufgedrucktem Schaltungsschema zur Herstellung elektrischer Geräte bestehen aus einer Trägerplatte, z. B. aus Hartgummi oder Isolierfaserstoffen, auf der die elektrisch leitenden Linienstege aufgestrichen oder aufgemalt sind. Solche gedruckten Schaltungen haben jedoch nur eine geringe Lebensdauer, weil die aufgestrichenen oder aufgemalten Linienstege leicht abblättern können. Es ist bereits bekannt, zum Aufdrucken von Schaltungen eine elektrisch leitende Masse durch Öffnungen von Schablonen auf die Trägerplatte zu drücken. Dazu sind Klebemittel und hohe Drücke erforderlich, die zu einer Beschädigung der Trägerplatte führen können.Process for the production of printed circuits on insulating substrates Insulating carrier with printed circuit diagram for the production of electrical Devices consist of a support plate, e.g. B. made of hard rubber or insulating fiber, on which the electrically conductive line strips are painted on or painted on. However, such printed circuits have only a short life, because the Painted or painted line bridges can easily peel off. It is already known, for printing circuits, an electrically conductive mass through openings of stencils onto the carrier plate. These are adhesives and high pressures required, which can damage the carrier plate.

Es ist ferner bekannt, das Schaltungsschema auf eine Isolierfaserplatte mit Hilfe eines mit Leim, Lack oder Beize angefeuchteten Gummistempels aufzutragen, sodann die Isolierfaserstoffplatte mit Metallpulver zu bestreuen, das nicht festklebende überschüssige Metallpulver zu entfernen und abschließend die Isolierfaserstoffplatte einem besonderen Druck- und Wärmeprozeß zu unterwerfen, in welchem die Verbindung zwischen dem Metallpulver und der Isolierfaserstoffplatte verfestigt wird. Dieses Verfahren ist jedoch umständlich, zeitraubend und kostspielig. Außerdem haben die auf diese Weise hergestellten Schaltungen den Nachteil, da.ß sie gegen Feuchtigkeit empfindlich sind, wodurch ihr Anwendungsbereich sehr eingeschränkt wird.It is also known to apply the circuit diagram to an insulating fiber board apply with the help of a rubber stamp moistened with glue, varnish or stain, then sprinkle the insulating fiber board with metal powder, the non-sticky one Remove excess metal powder and finally the insulating fiber board to subject a special pressure and heat process in which the connection is solidified between the metal powder and the insulating fiber board. This However, the process is cumbersome, time consuming and costly. They also have Circuits manufactured in this way have the disadvantage that they are resistant to moisture are sensitive, which very restricts their scope of application.

Ferner ist es bekannt, die Linienstege auf eine keramische Grundlage aufzubringen, z. B. durch Aufstreichen eines geeigneten Werkstoffes, der in die Glasur eingebrannt wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß mehrfache Wärmebehandlungen notwendig sind, die leicht zur Verformung oder zum Springen der Keramikgrundlage führen können.It is also known to place the line bridges on a ceramic basis to apply, e.g. B. by painting a suitable material that is in the Glaze is baked. However, this method has the disadvantage that multiple Heat treatments are necessary that are easy to deform or crack Ceramic base can lead.

Bekannt ist auch ein Verfahren zum galvanischen Metallisieren von Kunststoffartikeln, bei dem zunächst eine Grundschicht aus Graphit aufgebürstet wird. Die Haftfestigkeit der auf diese Weise hergestellten leitenden Schichten ist jedoch außerordentlich gering, so daß sie zur Herstellung gedruckter Schaltungen nicht geeignet sind. Das gleiche gilt auch für ein weiteres bekanntes Verfahren, bei dem zur Herstellung einer elektrisch leitenden Schicht zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen an hochisolierenden und stark polarisierbaren Kunststoffe aufgestreuter Graphit mittels eines Wollappens eingerieben wird. Hierdurch läßt sich ein festhaftender Auftrag mit für die Zwecke gedruckter Schaltungen ausreichender Leitfähigkeit jedoch nicht erreichen.Also known is a method for electroplating Plastic articles, in which a base layer of graphite is initially brushed on will. The adhesive strength of the conductive layers produced in this way is however, extremely small, so that they can be used for the manufacture of printed circuits are not suitable. The same applies to another known method, in the case of the production of an electrically conductive layer for dissipating electrostatic Charges on highly insulating and strongly polarizable plastics scattered on Graphite is rubbed in using a woolen swab. This allows a firmly adhering However, application with sufficient conductivity for the purposes of printed circuits not reach.

Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren aus, bei dem eine weichlötbare Metallschicht auf einen elektrischen Isolierkörper aus Glas oder keramischem Werkstoff unter Verwendung einer Bürste aufgebracht wird, die als Übertragungsorgan für das aus einem Vorrat zu entnehmende und auf den Glas-oder Keramikkörper zu übertragende Metall benutzt wird. Gemäß der Erfindung wird dieses Verfahren zum Aufbringen von Metallschichten auf elektrische Isolierkörper aus Glas oder keramischem Werkstoff für die Erzeugung gedruckter Schaltungen auf Träger auf Keramik- oder Glasgrundlage verwendet. Auf diese Weise werden einwandfrei auf dem Isolierträger haftende Linienstege erzeugt, die eine hohe Leitfähigkeit besitzen. Eine in Durchführung des Erfindungsgedankens hergestellte gedruckte Schaltung weist eine hohe Lebensdauer auf, die auch durch gegebenenfalls auftretende hohe Temperaturschwankungen nicht beeinflußt wird. Durch die Verwendung von Trägern auf Keramik- oder Glasgrundlage sind solche gedruckte Schaltungen auch gegen Feuchtigkeit unempfindlich.The invention is based on a known method in which a soft-solderable metal layer on an electrical insulating body made of glass or ceramic Material is applied using a brush, which acts as a transmission organ for that to be taken from a supply and to be transferred to the glass or ceramic body Metal is used. According to the invention, this method for applying Metal layers on electrical insulating bodies made of glass or ceramic material for the production of printed circuits on a ceramic or glass base used. In this way, line bridges that adhere perfectly to the insulating substrate are created generated, which have a high conductivity. One in carrying out the idea of the invention produced printed circuit has a long service life, which is also due to possibly occurring high temperature fluctuations is not influenced. By the use of supports based on ceramic or glass are those printed Circuits also insensitive to moisture.

Zum Aufreiben kann eine Bürste verwendet werden, deren Borsten aus dem elektrisch leitenden Werkstoff, beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber usw., bestehen.A brush can be used to rub the bristles off the electrically conductive material, e.g. copper, aluminum, silver, etc., exist.

Man kann die Bürste aber auch nur als Organ zum Übertragen des elektrisch leitenden Werkstoffes, z. B. von einem Metallvorratsklotz oder aus einem Metallvorratsbehälter, auf die Keramik- bzw. Glasgrundlage verwenden.But you can also use the brush only as an organ for transmitting the electrical conductive material, e.g. B. from a metal storage block or from a metal storage container, use on the ceramic or glass base.

Das Verfahren kann in der Weise durchgeführt werden, daß eine Schablone mit Aussparungen entsprechend dem aufzutragenden Linienstegnetz auf dem Träger befestigt und dann das Metall aufgebürstet wird. Dabei erwärmen sich die Borsten und die Oberfläche der Keramik- oder Glasgrundlage entsprechend der Höhe der Reibgeschwindigkeit und des Druckes, mit dem die Bürste gegen die Montageplatte gedrückt wird. Das Metall dringt in die Oberfläche der Keramik- oder Glasgrundlage ein, und es entsteht eine innige mechanisch besonders feste Verbindung zwischen dem Metall und der Keramik- bzw. Glasgrundlage.The method can be carried out in such a way that a template with recesses corresponding to the line network to be applied is attached to the carrier and then the metal is brushed on. The bristles and the surface of the ceramic or glass base heat up according to the level of the friction speed and the pressure with which the brush is pressed against the mounting plate. The metal penetrates the surface of the ceramic or glass base, and an intimate, mechanically particularly strong connection is created between the metal and the ceramic or glass base.

Die Schablone wird nach Beendigung der Arbeit von der Trägerplatte abgenommen.The template is removed from the carrier plate after the work is finished removed.

Im allgemeinen wird eine Schablone zum Aufreiben genügen. In besonderen Fällen kann es aber auch vorteilhaft sein, mehrere Schablonen nacheinander zu benutzen, was bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unten näher erläutert werden wird.In general, a stencil will suffice to rub on. In particular In some cases, however, it can also be advantageous to use several templates one after the other, which will be explained in more detail below in the description of exemplary embodiments will.

Als Werkstoff für die Schablonen kommen möglichst dünne, aber mechanisch feste Folien in Betracht, möglichst dünn, damit keine toten Ecken und Winkel vorhanden sind, in welche die Borsten der Bürste nicht gelangen können, und möglichst fest, d. h. widerstandsfähig gegen Abrieb und gegen die mechanische Beanspruchung durch die Bürste, damit die Schablone eine lange Lebensdauer hat und sich nicht verbiegt. Die Schablone soll diese Eigenschaften auch bei höheren Temperaturen haben, wie sie beim Reiben entstehen können. Als Werkstoffe kommen demnach in der Hauptsache legierte Stähle in Betracht.The material used for the stencils is as thin as possible, but mechanically Consider solid foils, as thin as possible, so that there are no dead corners and angles that the bristles of the brush cannot get into and are as firm as possible, d. H. resistant to abrasion and mechanical stress the brush so that the stencil has a long life and does not bend. The stencil should have these properties even at higher temperatures, such as they can arise when rubbing. The main materials are therefore used alloy steels into consideration.

Es ist vorteilhaft, als elektrisch leitenden Werkstoff Aluminium zu verwenden, d. h. also eine Aluminiumschicht aufzubürsten, weil Versuche mit verschiedenen Metallen ergeben haben, daß sich Aluminium am innigsten und am festesten mit der Grundlagenoberfläche verbindet. In vielen Fällen wird eine solche Aluminiumschicht genügen. Wird aber eine höhere Leitfähigkeit und/oder bessere Lötfähigkeit der Metallstege verlangt, so kann auf diese Aluminiumschicht noch eine Kupfer- oder Silberschicht aufgerieben werden. Es können auch mehrere Metallschichten übereinander oder auch nebeneinander aufgerieben werden.It is advantageous to use aluminum as the electrically conductive material use, d. H. So brushing on a layer of aluminum, because experiments with different Metals have shown that aluminum is most intimately and firmly with the Basic surface connects. In many cases such an aluminum layer is used suffice. But if a higher conductivity and / or better solderability of the metal bars if required, a copper or silver layer can be added to this aluminum layer be worn down. There can also be several metal layers on top of one another or also be rubbed side by side.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher beschrieben.The invention is described in more detail with reference to the drawing.

F i g. 1 und 2 zeigen eine Montageplatte mit aufgedruckter Schaltung in Aufsicht und im Schnitt II-II nach der F i g. 1; F i g. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung; F i g. 4 zeigt eine Montageplatte, für deren Herstellung vorteilhafterweise mehrere Schablonen benutzt werden, die in den F i g. 6 und 7 dargestellt sind; F i g. 5 zeigt eine Schablone für die Herstellung der Montageplatte nach F i g. 4.F i g. 1 and 2 show a mounting plate with a printed circuit in plan view and in section II-II according to FIG. 1; F i g. 3 shows schematically a Apparatus for performing the method according to the invention; F i g. 4 shows a mounting plate, for the production of which advantageously several templates are used, which are shown in FIGS. Figures 6 and 7 are shown; F i g. 5 shows a Template for the production of the mounting plate according to FIG. 4th

Gemäß der F i g. 1 sind auf der Montageplatte 1 Linienstege 2 angeordnet.According to FIG. 1 line webs 2 are arranged on the mounting plate 1.

In der F i g. 3 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Montageplatte 1 mit der Schablone 3 ist unter der Bürste 4 angeordnet. Diese wird um die Achse 5 in Richtung des Pfeiles 6 gedreht. Mit 7 ist ein Werkstoffvorrat bezeichnet aus demjenigen Metall, welches aufgebürstet werden soll. Die Borsten der Bürste nehmen zunächst von der Stirnseite 7a des Metallvorrats 7 das Metall ab und reiben es in die Oberfläche der Montageplatte 1 ein. Bei diesem Verfahren wird die Montageplatte 1 in Richtung des Pfeiles 8 hin- und herbewegt und der Metallvorratsklotz in Richtung 9 entsprechend der Abtragung von Metall vorgeschoben.In FIG. 3 is an apparatus for performing the method shown schematically according to the invention. The mounting plate 1 with the template 3 is arranged under the brush 4. This is around the axis 5 in the direction of the arrow 6 rotated. With 7 a material supply is designated from that metal, which should be brushed up. The bristles of the brush first take off from the face 7a of the metal supply 7 from the metal and rub it into the surface of the mounting plate 1 a. In this process, the mounting plate 1 is moved in the direction of arrow 8. and moved and the metal supply block in direction 9 corresponding to the removal advanced by metal.

In der F i g. 4 ist eine Montageplatte 10 mit mehreren parallel zueinander gerichteten senkrechten Linienstegen 11 und waagerechten Linienstegen 12 und 13 dargestellt. Eine für die Herstellung dieser Montageplatte erforderliche Schablone ist in der F i g. 5 wiedergegeben. Man sieht, daß hier sehr lange Schablonenzungen 14, 15 und 16 vorhanden sind. Da diese Zungen beim Aufbürsten des Metalls durch die Bürste in Längs- bzw. Querrichtung stark beansprucht werden, so kann es vorkommen, daß sich die Zungen verbiegen oder abbrechen. Um das zu verhindern, wird an Stelle dieser einen Schablone eine Mehrzahl von Schablonen verwendet. Diese sind in den F i g. 6 und 7 schematisch dargestellt.In FIG. 4 shows a mounting plate 10 with a plurality of vertical line webs 11 and horizontal line webs 12 and 13 directed parallel to one another. A template required for the production of this mounting plate is shown in FIG. 5 reproduced. You can see that there are very long stencil tongues 14, 15 and 16 here. Since these tongues are heavily stressed by the brush in the longitudinal or transverse direction when brushing the metal, it can happen that the tongues bend or break off. In order to prevent this, a plurality of templates are used instead of this one template. These are shown in FIGS. 6 and 7 shown schematically.

Die F i g. 6 zeigt eine Schablone, die nur in Richtung des Pfeiles 17 verwendet wird, mit der demnach nur ein Teil der endgültigen Linienstege hergestellt. werden kann.The F i g. 6 shows a stencil only in the direction of the arrow 17 is used, with which therefore only a part of the final line ridges are made. can be.

Die F i g. 7 zeigt eine Schablone, die nur in Pfeilrichtung 18 verwendet wird und die Ergänzung darstellt. Vorteilhafterweise werden die Schablonen so ausgeschnitten, daß sich die mit ihnen hergestellten Linienzungen an den Ansatzstellen gegenseitig überdecken, vgl. die sich überdeckenden Stellen 19 der gestrichelten Darstellung an einem Liniensteg der F i g. 6.The F i g. 7 shows a template that is only used in the direction of arrow 18 and is the complement. Advantageously, the templates are cut out in such a way that that the lines produced with them are mutually exclusive at the points of attachment cover, see the overlapping points 19 in the dashed illustration on a line bridge in FIG. 6th

Die Erfindung ist nicht an ihre Verwendung bei plattenförmigen Montagekörpern gebunden. Sie kann auch bei Montagekörpern mit gebogenen Flächen, z. B. Zylinderflächen, angewendet werden.The invention is not limited to its use in plate-shaped assembly bodies bound. It can also be used for mounting bodies with curved surfaces, e.g. B. cylinder surfaces, be applied.

Montageplatten mit gedruckten Schaltungen gemäß der Erfindung sind besonders dort mit Vorteil zu verwenden, wo eine Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit und Temperaturwechsel bzw. gegen entsprechend hohe Temperaturen verlangt wird. Das ist z. B. im Bergbau, vorzugsweise unter Tage, und in den Tropen der Fall.Are mounting plates with printed circuits according to the invention To be used with advantage, especially where it is insensitive to moisture and temperature change or against correspondingly high temperatures is required. That is z. B. in mining, preferably underground, and the case in the tropics.

Die Pfeile 17 und 18 in den F i g. 6 und 7 zeigen die Richtungen an, in denen die Bürsten arbeiten bzw. in denen die Keramik- bzw. Glasplatten bewegt werden.The arrows 17 and 18 in FIGS. 6 and 7 indicate the directions in which the brushes work or in which the ceramic or glass plates move will.

Claims

Claims: 1. Application of the method for applying metal layers on electrical insulators made of glass or ceramic material by means of quickly rotating brushes transferring metal powder for the production of printed circuits on a ceramic or glass base.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the carrier with a line according to the required line of the printed circuit boards temporarily recessed during the application electrically conductive line webs is provided and that the conductor material consists of a corresponding metal supply is removed and brought into contact with the carrier.

3. The method according to claim 2, characterized in that for the electrically conductive Line bridges of the printed circuits aluminum is used. Considered Publications: German Auslegeschriften No. 1015 081, 1074 829; Austrian U.S. Patent No. 134,799; "Kunststoffe", 1959, No. 1, p. 45; »Metal goods industry und Galvanotechnik ”, 1957, Issue 12, pp. 516 to 520; »Electrical engineering«, 1960, p.163 to 167.