DE1236617B

DE1236617B - Process for manufacturing electrical components

Info

Publication number: DE1236617B
Application number: DEP27998A
Authority: DE
Inventors: Frederick John Beste Jun
Original assignee: Photocircuits Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1960-11-03
Filing date: 1961-10-06
Publication date: 1967-03-16

Description

Verfahren zum Herstellen von elektrischen Bauelementen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Bauelementen, insbesondere Rotoren, mit in einem Isolator eingebetteten oder auf einer isolierenden Oberfläche aufgebrachten elektrischen Leiterzügen.Method of manufacturing electrical components The present The invention relates to a method for producing electrical components, especially rotors, with embedded in an insulator or on an insulating one Surface applied electrical conductors.

Es ist bereits bekannt, Stromkreise nach Art der gedruckten Schaltungen dadurch herzustellen, daß auf einer Seite einer Metallfolie auf elektrolytischem Weg ein dem Verlauf des gewünschten Stromkreises entsprechendes Metallrelief ausgebildet wird, wobei aufgetragene Metallschicht und Metallfolie aus verschiedenen Metallen bestehen. Bei diesem Verfahren wird sodann ein aushärtbares Isoliermaterial auf das Metallrelief aufgebracht, wobei sich das reliefartige Stromkreismuster in das Isolierstoffmaterial eindrückt und mit diesem verbindet. Anschließend wird die Metallfolie mit einem Lösungsmittel entfernt, das weder das Metall des Stromkreismusters noch den Isolierstoff angreift. Dieses Verfahren hat sich als außerordentlich aufwendig erwiesen und ist seiner Kompliziertheit wegen für eine Massenfertigung wenig geignet.It is already known to use printed circuit type circuits by making that on one side of a metal foil on electrolytic Way formed a metal relief corresponding to the course of the desired circuit is, with applied metal layer and metal foil made of different metals exist. In this process, a curable insulating material is then applied the metal relief is applied, with the relief-like circuit pattern in the Insulating material presses in and connects to it. Then the metal foil removed with a solvent that is neither the metal of the circuit pattern nor attacks the insulating material. This process has proven to be extremely time-consuming proven and is unsuitable for mass production because of its complexity.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Ausbildung eines Verfahrens zum schnellen, billigen Herstellen von mechanisch und elektrisch relativ hoch belastbaren elektrischen Bauelementen nach Art gedruckter Schaltungen. Die Verfahrenstechnik soll hierbei so ausgebildet sein, daß sie sich organisch in übliche Massenproduktionsprozesse eingliedern läßt.The aim of the present invention is to develop a method for the fast, cheap production of mechanically and electrically highly resilient electrical components in the manner of printed circuits. The process engineering should be designed in such a way that they can be used organically in the usual mass production processes can be incorporated.

Erreicht wird dieses Ziel mit dem eingangs beschriebenen Verfahren, bei dem gemäß der Erfindung die Leiterzüge in einer solchen Form vorgeformt werden, daß die einzelnen Strombahnen zunächst durch Zonen verringerter Dicke des leitenden Materials miteinander verbunden bleiben, daß sodann die vorgeformten Leiterzüge mit dem verbindenden Netzwerk einseitig, zeitweise oder für dauernd, mit einer geeigneten Trägerschicht verbunden werden und daß in einem darauf folgenden Verfahrensschritt das Verbindungsnetzwerk zwischen den vorgefonnten Leiterzügen durch Wegätzen entfernt wird.This goal is achieved with the method described above, in which, according to the invention, the conductor tracks are preformed in such a form, that the individual current paths initially through zones of reduced thickness of the conductive Materials remain connected to each other that then the preformed conductor tracks with the connecting network unilaterally, temporarily or permanently, with a suitable Carrier layer are connected and that in a subsequent process step the connection network between the pre-peened conductor tracks was removed by etching away will.

Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung wird diese im nachfolgenden am Beispiel der Fertigung von Rotoren für elektrische Motoren dargelegt, wobei wiederum beispielshalber zum Vorformen der Leiterbahnen ein Prägevorgang benutzt wird.In order to better illustrate the invention, it is described below using the example of the manufacture of rotors for electric motors, with turn for example, an embossing process is used to preform the conductor tracks.

Fig. 1 ist eine teilweise schematische Grundrißdarstellung eines teilweise ausgebildeten Rotors für einen elektrischen Scheibenmotor; F i g. 2 ist eine teilweise Aufrißdarstellung eines Schnittes durch eine Scheibe eines elektrisch leitenden Materials, das der Behandlung mit einem Prägestempel ausgesetzt worden ist; F i g. 3 zeigt einen Schnitt entlang 3-3 in F i g. 1 und stellt einen Ausschnitt des Rotors nach dem Prägevorgang dar; F i g. 4 zeigt im Aufriß eine Teilansicht im Schnitt, und zwar nach einem weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung des Rotors; F i g. 5 und 6 sind gleichfalls Aufrißdarstellungen weiterer Verfahrenssehritte; F i g. 7 und 8 sind Aufrißteilschnittansichten, welche im vergrößerten Maßstab andere Ausführungsforinen darstellen.Fig. 1 is a partially schematic plan view of a partially formed rotor for an electric disc motor; F i g. Figure 2 is a partial elevational view of a section through a disc of electrically conductive material which has been subjected to treatment with a die; F i g. 3 shows a section along 3-3 in FIG. 1 and shows a section of the rotor after the embossing process; F i g. Fig. 4 shows a partial sectional elevation view after a further process step in the manufacture of the rotor; F i g. 5 and 6 are also elevation views of further steps in the process; F i g. 7 and 8 are partially cutaway elevational views showing, on an enlarged scale, other embodiments.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht ein nach dem Verfahren der Erfindung hergestellter Rotor aus einer Mehrzahl von im wesentlichen radialen Rotorsegmenten 12 und 12', die anschließend aneinander so angeordnet sind, daß sich eine im wesentlichen scheibenförmige Konfiguration ergibt. Jedes Segment 12 besitzt äußere und innere Verbindungsabschnitte 13 und 14, welche üblicherweise, aber nicht notwendigerweise mit öffnungen 23 und 24 versehen sind. In gleicher Weise ist auch das benachbarte Segment 12' mit inneren und äußeren Verbindungsabschnitten 13' und 14', und den Löchern 23' und 24' ausgestattet. Um Platz und Material zu sparen, sind die Verbindungsteile 14 des Segmentes 12 weniger weit zum Zentrum des Rotors geführt als jene (14') des Segmentes 12'.As shown in Fig. 1 , a rotor made by the method of the invention consists of a plurality of substantially radial rotor segments 12 and 12 'which are subsequently arranged to form a substantially disc-shaped configuration. Each segment 12 has outer and inner connecting sections 13 and 14, which are usually, but not necessarily, provided with openings 23 and 24. In the same way, the adjacent segment 12 'is also provided with inner and outer connecting sections 13' and 14 ', and the holes 23' and 24 '. In order to save space and material, the connecting parts 14 of the segment 12 are guided less far to the center of the rotor than those (14 ') of the segment 12'.

Die Leiterkonfiguration nach F i g. 1 wird aus einem leitfähigen Material 9, F i g. 2, geformt. Wird eine Scheibe eines solchen Materials nach dem Verfahren der Erfindung bearbeitet, so entsteht daraus ein Rotor entsprechend F i g. 1, dessen Leitersegmente als Relief über dem verdünnten Untergrund des Ausgangsmaterials herausragen. In F i g. 1 ist 15 der die Leiterbahnen verbindende Teil des Netzwerkes 18. Auch die Orte der späteren Löcher 23, 23', 24 und 24' sind als Teil dieses Netzwerkes ausgebildet und bestehen aus verdünntem Material.The conductor configuration according to FIG . 1 is made of a conductive material 9, FIG. 2, shaped. If a disk of such a material is machined according to the method of the invention, a rotor according to FIG. 1, the conductor segments of which protrude as a relief above the thinned subsurface of the starting material. In Fig. 1 is 15 that part of the network 18 connecting the conductor tracks. The locations of the later holes 23, 23 ', 24 and 24' are also formed as part of this network and consist of thinned material.

Im dargestellten Beispiel wird die in F i g. 2 wiedergegebene Verformung durch einen Prägevorgang bewirkt. Die gewünschte Materialverteilung nach Fig. 1 kann jedoch auch im Druckguß oder anderen Gußverfahren, durch Abätzen oder in anderer, bekanntgewordener Weise erzielt werden.In the example shown in FIG. 2 reproduced deformation caused by an embossing process. The desired material distribution according to FIG. 1 can, however, also be achieved by die casting or other casting processes, by etching or in another manner that has become known.

Zum Prägen wird die Scheibe 9 aus leitfähigem Material, beispielsweise aus Kupfer, in einer Presse dem Druck der Prägestempel 30, 30' ausgesetzt. Hierbei drücken die erhabenen Stellen 30' des Prägewerkzeugoberteils 30 die Furchen 15 in die Scheibe 9. Das so ausgebildete Relief entspricht in seinen Konturen den Segmenten 12, 12', die sich erhaben gegenüber dem verbindenden Netzwerk 18 abzeichnen. Dieses Netzwerk entspricht jenen Zonen, die im fertigen Rotor keine elektrische Leitfähigkeit aufweisen.For the embossing, the disk 9 made of conductive material, for example made of copper, is exposed to the pressure of the embossing dies 30, 30 'in a press. Here, the raised areas of press 30 'of the embossing tool top part 30, the grooves 15 in the disk 9. The thus formed relief corresponds in its contour to the segments 12, 12' which are emerging raised with respect to the connecting network 18th This network corresponds to those zones that have no electrical conductivity in the finished rotor.

Zwei der vorgeprägten Scheiben werden mit einander zugewendeten Oberflächen an beiden Seiten eines Isolators 20 angeordnet. Hierbei werden die Segmente der einzelnen Scheiben so zueinander orientiert, daß sich eine Vielzahl von Leiterpaaren ergibt, die in einem späteren Arbeitsgang miteinander verbunden werden. Dieser Arbeitsgang wie alle nachfolgenden Verfahrensschritte werden dadurch sehr erleichtert, daß die geprägte Scheibe eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, da die Leitersegmente durch das Verbindungsnetz 18 miteinander verbunden sind.Two of the pre-embossed disks are placed on both sides of an insulator 20 with their surfaces facing each other. Here, the segments of the individual panes are oriented to one another in such a way that a large number of pairs of conductors are produced which are connected to one another in a later operation. This operation, as well as all subsequent method steps, are made much easier by the fact that the embossed disk has a high mechanical strength, since the conductor segments are connected to one another by the connecting network 18.

F i g. 4 zeigt die Anordnung zweier geprägter Scheiben, die mit ihren Oberseiten dem Isolierstoff zugewendet sind, so daß sich an den Außenseiten der aus den beiden Metallscheiben und der Isolierstoftscheibe 20 gebildeten Einheit das Verbindungsnetz 18 befindet. Nach dem Verbinden der beiden Metallscheiben mit der Isolierstoffscheibe wird das Verbindungsnetz 18 in an sich bekannter Weise durch Ätzen entfernt. Anschließend werden die Leitersegmente der einen Seite mit den entsprechenden Segmenten der anderen Seite elektrisch verbunden, um so die erwünschte Leiterbahn auszubilden. Das kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß die Wandungen von Löchern 23, 23', 24, 24' in an sich bekannter Weise metallisiert werden, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist. Das aufgebrachte Metall stellt den Kontakt zwischen den Verbindungsstücken 13, 13' durch das koaxiale Loch 23 in den zugeordneten Segmenten her. Die gleiche Technik kann zur Verbindung der inneren Verbindungsabschnitte 14 und 14' angewendet werden.F i g. 4 shows the arrangement of two embossed disks with their upper sides facing the insulating material, so that the connecting network 18 is located on the outer sides of the unit formed from the two metal disks and the insulating material disk 20. After the two metal disks have been connected to the insulating disk, the connecting network 18 is removed in a manner known per se by etching. The conductor segments on one side are then electrically connected to the corresponding segments on the other side in order to form the desired conductor track. This can be achieved, for example, in that the walls of holes 23, 23 ', 24, 24' are metallized in a manner known per se, as shown in FIG. 6 is shown. The applied metal establishes the contact between the connecting pieces 13, 13 ' through the coaxial hole 23 in the associated segments. The same technique can be used to connect the inner connector sections 14 and 14 '.

In einzelnen Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, das Verbindungsnetz 18 schon vor dem endgültigen Zusammenbau zu entfernen. In diesem Fall kann die geprägte Platte auf einem wieder entfernbaren Hilfsträger angebracht werden, beispielsweise mit diesem verklebt werden um so die für den Zusammenbau erforderliche mechanische Festigkeit zu erzielen. Diese beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. Hierbei ist 32 der mit einer Klebschicht versehene Hilfsträger.In individual cases it can prove to be advantageous to remove the connecting network 18 before the final assembly. In this case, the embossed plate can be attached to a removable auxiliary carrier, for example glued to it, in order to achieve the mechanical strength required for assembly. This example embodiment of the invention is shown in Fig. 7. Here, 32 is the auxiliary carrier provided with an adhesive layer.

Es hat sich gezeigt, daß unter Umständen beim Abätzen des Verbindungsnetzes 18 das Ätzmittel an einzelnen Stellen bereits die Furchen 15 freilegt, ehe das ganze Netz 18 abgebaut ist. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die gefurchte Oberfläche oder die ganze die Furchen aufweisende Fläche der geprägten Platte mit Ätzschutzschicht, beispielsweise einem Acrylharz, abzudecken. Diese Schicht kann beispielsweise aufgesprüht werden.It has been found that the etchant at individual points already exposes the grooves 15 may during etching of the interconnection network 18 before the whole network is reduced 18th In order to avoid this difficulty, it has proven advantageous to cover the furrowed surface or the entire surface of the embossed plate having the furrows with an etching protection layer, for example an acrylic resin. This layer can be sprayed on, for example.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die in F i g. 8 dargestellt ist, werden zwei vor7 geformte Platten derart mit einem Isolierträger ver-, bunden (20), daß die erhabenen Oberflächen von 12 und 1V nach außen liegen. Das Verbindungsnetz 18 wird dann in einem anschließenden Herstellschritt durch Ätzen entfernt. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die erhabenen Flächen 12 und Ü' mit einer gegenüber dem Ätzmittel widerstandsfähigen Schicht 33 abzudecken.According to another embodiment of the invention shown in FIG. 8 , two pre-7 shaped plates are connected (20) with an insulating support in such a way that the raised surfaces of 12 and 1V face outwards. The connecting network 18 is then removed by etching in a subsequent manufacturing step. It has proven advantageous here to cover the raised surfaces 12 and Ü 'with a layer 33 that is resistant to the etchant.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, nicht alle durch Prägung herzustellenden Verformungen in einem Arbeitsgang vorzunehmen, sondern schrittweise vorzugehen, also in aufeinanderfolgenden Schritten begrenzte Bezirke zu verformen.It has proven advantageous not to produce all of them by embossing Make deformations in one work step, but proceed step by step, thus deforming limited areas in successive steps.

Claims

Claims: 1. A method for producing electrical components, in particular rotors, with electrical conductor tracks embedded in an insulator or applied to an insulating surface, characterized in that the conductor tracks (12, 12 ') are preformed in such a form that the individual Current paths initially remain connected to one another through zones of reduced thickness (18) of the conductive material, that then the preformed conductor tracks (12, 12 ') are connected to the connecting network (18) on one side temporarily or permanently with a suitable carrier layer (20) and that in a subsequent method step, the connection network (18) between the preformed conductor tracks (12, 121) is removed by etching away.

2. The method of claim 1, characterized indicates overall that the individual pre-formed conductive traces (12, 12 ') are formed as a relief having as a base the connection network (18). 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the relief-like conductor tracks are formed by embossing or pressing from a conductive base material. 4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the relief-like conductor tracks, with the exception of their connecting network (18) are provided with an etch-resistant coating. 5. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that two pre-formed, still with a connecting network (18) provided conductor segment plates with facing embossings are connected to a common carrier (20) made of insulating material and then the external connecting networks (18) of the two plates are etched away until the conductive material between the segments has broken down and the areas between the conductor segments (12, 12 ') are electrically non-conductive. 6. The method according to claim 5, characterized in that each of the electrically conductive segments (12, U ') is equipped with one or more connection areas (13, 13' and 14, 14 ') and that these connection points of the individual are on both Sides of the insulating material opposite segments 12, 12 'are connected to one another in the desired manner, so that the corresponding electrical circuits are formed. Documents considered. German Auslegeschrift No. 1057 672; "Radio und Fernsehen", 1957, 11, pp. 323 to 336.