DE1268245B - Gedruckter Widerstand und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Gedruckter Widerstand und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
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Int. CL:
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HOIb
HOIc
Deutsche Kl.: 21c-2/34
1 268 245
P 12 68 245.0-34
30. Mai 1964
16. Mai 1968
P 12 68 245.0-34
30. Mai 1964
16. Mai 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung einer aus einer Kupfer und einem dem
Eisen verwandten Metall, vorzugsweise Nickel und/ oder Mangan enthaltenden Legierung bestehenden
Folie für das Aufkleben auf einen Isolierträger.
Bekanntlich wird eine gedruckte Schaltung durch eine auf einem ebenen Isolierträger haftende dünne
Folie gebildet, die in geeigneter Weise, z. B. durch Gravieren, ausgeschnitten ist.
Außerdem sind Kupferlegierungen bekannt, deren spezifischer Widerstand verhältnismäßig hoch und
stabil ist, z. B. Legierungen aus Kupfer, Nickel und Mangan, vorzugsweise mit 86% Kupfer, 12%
Mangan und 2% Nickel, bekannt unter dem Namen »Manganin«.
Da die Haftfähigkeit von Klebstoff auf blankem Metall unzureichend ist, muß man die Oberfläche
einer dünnen, zur Bildung einer gedruckten Schaltung bestimmten Kupferfolie in bestimmter Weise
behandeln, um ihr Aufkleben auf einen flachen Isolierträger zu ermöglichen. Dies geschieht bisher
bei Folien aus reinem Kupfer durch ein Verfahren, nach dem diese Folien bei großen Stromdichten
einer anodischen Oxydation in einem Soda enthaltenden Elektrolysebad unterworfen werden, was
an der Oberfläche der Folien zur Bildung von Kupferoxid führt.
Da Kupferoxid stets stark an dem Kupfer haftet, auf dem es gebildet ist, kann es ohne Nachteil mittels
einer Base hoher Ionisierbarkeit und mittels großer Stromdichten erzeugt werden. Will man jedoch
Folien aus Kupferlegierungen, insbesondere aus Legierungen mit dem Eisen verwandten Metallen
nach dem bekannten Verfahren oxydieren, so ergibt sich ein Zustrom des Oxides zur Anode — in
Form von OH-Ionen — derart, daß die Legierungsmetalle
in Form von Perioxiden oxydieren, was bei Nickel zur Bildung von Ni2O5 und bei Mangan zur
Bildung von MnO2 führt. Diese Oxide höherer Ordnung haften aber im Gegensatz zu Kupferoxid nicht
im Trägermetall oder sind sogar, wie beispielsweise MnO2, im Elektrolysebad löslich, was zur Folge hat,
daß auf diese Weise vorbehandelte Folien aus Kupferlegierungen, wenn sie auf Isolierträger geklebt
werden, an diesem nur äußerst schwer haften.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von
Folien aus mit dem Eisen verwandten Metallen, vorzugsweise Nickel und/oder Mangan legiertem
Kupfer anzugeben, durch welches eine fest am Trägermetall haftende Oxidschicht gebildet wird, so
daß solche Folien auf Isolierträgem entweder un-Gedruckter Widerstand und Verfahren zu seiner
Herstellung
Herstellung
Anmelder:
Association des Ouvriers en Instruments de
Precision Societe anonyme cooperative a
capital variable, Paris
Precision Societe anonyme cooperative a
capital variable, Paris
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Schiffer, Patentanwalt,
7500 Karlsruhe, Amalienstr. 28
7500 Karlsruhe, Amalienstr. 28
Als Erfinder benannt:
David Bono, Maisons-Alfort, Seine (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
ao Frankreich vom 4. Juni 1963 (936 933)
ao Frankreich vom 4. Juni 1963 (936 933)
mittelbar, wenn diese aus plastischem Material bestehen, oder mit Hilfe eines geeigneten Klebers gut
haften.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus der Kupferlegierung bestehende
Folie anodisch in einer wäßrigen, zwischen 30 und 60 g/l, vorzugsweise zwischen 40 und 45 g/l Lithiumhydroxid
enthaltenden Lösung in einem Elektrolysegerät oberflächlich oxydiert wird, welches in
alkalischem Milieu eine Kathode aufweist, die durch Alkalien nicht angreifbar ist.
Die Behandlung wird zweckmäßig bei erhöhter Temperatur (z. B. zwischen 70 und 85° C) durchgeführt.
Die Folien werden vorzugsweise während der Behandlung parallel zu ihrer Oberfläche etwa
einmal in der Sekunde mit einer Amplitude von einigen Zentimetern hin- und herbewegt. Die Wirkung
dieser Bewegung besteht darin, daß auf der Oberfläche Linienmarkierungen durch zu reichliche
Gasentwicklung vermieden werden, so daß ein homogener Belag entsteht.
Die Behandlungsdauer wird zweckmäßig zwischen 20 und 75 Minuten gewählt. Die Stromdichte liegt
zwischen 3 und 5 Amp./dm2, die Spannung zwischen Anode und Kathode wird im Fall einer Kadmiumkathode
in der Nähe von 2,6VoIt aufrechterhalten.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Bades schwacher Dissoziation und durch das
Arbeiten mit vorzugsweise geringen Stromdichten
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3 4
ist erreicht, daß auch die mit dem Kupfer legierten den eingesetzt ist, eine Spannung zwischen die Elek-
Metalle Oxide niedriger Ordnung bilden, z. B. NiO troden legt, die relativ zu einerBezugselektrode (z. B.
oder MnO, welche an der aus der Kupferlegierung einer Kalomelektrode) zunehmend steigt, beobachtet
bestehenden Folie sehr gut haften, so daß nach dem man die Veränderung des Anodenpotentials gemäß
erfindungsgemäßen Verfahren vorbehandelte Folien 5 Kurve C des Diagramms, die als Funktion der
sich ohne Schwierigkeiten fest mit Isolierträgern Stromdichte aufgetragen ist. Diese Kurve veran-
verbinden lassen. schaulicht eine Veränderung der Oberflächenpolari-
Die im folgenden beschriebenen Beispiele zeigen, sation der Folie. Diese Polarisation bleibt jedoch im
wie die Erfindung verwirklicht werden kann. Teil C1 der Kurve C etwa stabil, d. h. von 3 bis
Das Diagramm zeigt die Veränderung des Anoden- io 6 Amp./dm2. Diese Stabilität beruht wahrscheinlich
potentials in Abhängigkeit von der Stromdichte bei auf der Bildung von unlöslichen und an der Obereiner
anodischen Oxydationsbehandlung nach der fläche der Folie fest anhaftenden Bestandteilen, was
Erfindung. daraus hervorgeht, daß es möglich ist, die so behan-BeisDiel
1 delten Folien zu kleben.
15 Die besten Vorbedingungen für die Behandlung
Eine »Manganin«-Folie mit einer Dicke von ergeben sich bei einer Stromdichte von 3 Amp, und
0,04 mm wird mit kaltem Trichloräthylen entfettet einer Spannung von 2,6 Volt im Fall der Kadmium-
und darauf in einem Kupferrahmen montiert und kathoden.
dort mit Zwingen befestigt. Durch Benetzen des Bei den handelsüblich gelieferten Folien oder Bän-Ganzen
in einem Bad von Salpetersäure, längstens 20 dem aus Legierungen führen leichte Veränderungen
während 3 Sekunden, wird die Folie gebeizt. Die in der lokalen Konzentration der Legierungsbestand-Beizzeit
kann bei Bedarf verlängert werden, wenn teile oder Unterschiede im Zustand der Kaltverfordie
Folie dicker ist. mung beim Walzen dazu, daß nicht genau dieselben
Anschließend wird die eingespannte Folie in Ergebnisse bei den verschiedenen Mustern erzielt
klarem Wasser gewaschen. Darauf taucht man sie 25 werden, wenn sie nach Beispiel 1 behandelt werden,
während einer vergleichbaren Zeit in ein sogenanntes Um einheitlichere Ergebnisse zu erzielen, ist es
Glanzbad. Dieses besteht aus einer Mischung von günstig, bei der Vorbehandlung der Folien nach dem
konzentrierter Schwefel- und Salpetersäure unter folgenden Beispiel vorzugehen.
Beimischung von Natriumchlorid. Dann wird die
Beimischung von Natriumchlorid. Dann wird die
Folie von neuem gewaschen. 30 Beispiel 2
Darauf wird eine elektrolytische Entfettung vorgenommen, indem man die Folie an der Kathode Die Behandlung beginnt mit einer Entfettung mitin
ein Soda- und Zyannatrium enthaltendes Bad ein- tels kalten Trichloräthylens, worauf die »Manganin«-
hängt, wobei die Behandlung während 20 Sekunden Folie auf einem sehr festen Träger aus einem widererfolgt.
Dann wäscht man die Folie abermals. 35 standsfähigen Metall aufgebracht wird, z. B. Stahl,
Alle diese Behandlungen sind im übrigen als mit der zu klebenden Oberfläche nach außen. Diese
Vorbereitung einer Kupferlegierung für die elektro- Oberfläche wird dann mit einem feinen, feuchten
lytische Behandlung bekannt. Sandstrahl aus Silizium oder Aluminium behandelt.
Man setzt sodann die eingespannte Folie an der Die benutzte Korngröße beträgt vorzugsweise 20 μ,
Anode eines 40 bis 45 g/l Lithiumhydroxid (LiOH) 40 man kann aber auch bis 100 μ gehen. Der Druck der
enthaltenden Bades ein. den Strahl fördernden Luft beträgt 5 bis 10 kp/cta2,
Die Kathoden bestehen aus vorzugsweise Kadmium so daß die Korngeschwindigkeit 300 m/sec erreichen
(sie können auch aus Nickel oder Eisen bestehen) kann,
und sind in Leinwand eingehüllt. Man erhält auf diese Weise eine gebeizte und sati-
Die eingespannte Folie wird etwa 24mal in der 45 nierte Oberfläche, die aber noch nicht klebfähig ist.
Minute (48 Wechsel) mit einer Amplitude von 25 mm Nach dem Waschen und Trocknen befestigt man sie
hin- und herbewegt. Die Temperatur während der auf einem Kupferrahmen wie beim Beispiel 1, wo-
Behandlung beträgt 80° C. Diese Temperatur wird nach die Folie einer anodischen Behandlung wie
mit einer Abweichung von etwa + 2° C durch einen nach diesem Beispiel unterworfen wird.
Thermostaten aufrechterhalten. 50 In beiden Fällen (Beispiele 1 und 2) werden auch
Die Dauer der anodischen Oxydation ist 40 Minuten die als Träger für die Folien dienenden Kupferrah-
mit einer Stromdichte von 3,1 Amp. men bei der Behandlung oxydiert, und sie sollen ge^-
Es ist zweckmäßig, das Bad kontinuierlich zu fil- beizt werden, damit sie bei ihrer Wiederverwendung
tern, aber auch ohne Filterung werden gute Ergeb- weiterhin als Leiter dienen können,
nisse erzielt. 55 Die dünnen, im Verfahren nach der Erfindung be-
Nach der Oxydation wird die Folie in Leitungs- handelten Widerstandsfolien aus solchen Kupferwasser
und in destilliertem Wasser gewaschen und in legierungen können auf ebenen Isolierträgem irgendtrockener
Luft getrocknet. Sie hat dann ein zart sati- welcher Art befestigt werden, sei es dadurch, daß sie
niertes Aussehen. in das Material des Trägers eingebettet werden oder
Die zunehmende Zerstörung des Bades ist lang- 60 daß sie an den Trägern mittels eines geeigneten KIe-
sam. Ein Bad von 25 1 enthält nach einem Durch- bers befestigt werden.
gang von 48 Amperestunden 63 mg Kupfer, 20 mg Das Kleben kann auf geschichteten, mit Papier
Nickel und 27 mg Mangan. Im Schlamm sind unlös- oder Glasfaser umhüllten Isoliermaterialien erfolgen,
liehe Karbonate enthalten. Das Bad kann durch Zu- und der Kleber kann ein Kunststoffkleber sein, etwa
gäbe von destilliertem Wasser und gegebenenfalls 65 ein Phenol-Formaldehyd- oder ein Epoxydharz. Das
Lithiumhydroxid aufgefrischt werden. Einkleben kann mit Klebern auf Äthoxylinbasis erWenn
man im Fall einer Manganfolie, die als folgen, die dauernd Temperaturen von 1000C ausAnode
in einem Bad zwischen zwei Kadmiumkatho- halten.
Es ist offensichtlich auch möglich, auf die geschilderte Art eine Folie aus einer Kupferlegierung und
speziell aus »Manganin« mit jeder seiner Seiten auf einen Träger zu kleben.
Die Probe beim kontinuierlichen Abreißen eines Bandes von etwa 25 mm Breite ergibt bei einer Folie
aus Kupferlegierung, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelt ist, eine Klebkraft von wenigstens
2 bis 3 kp.
Claims (10)
1. Verfahren zur Vorbehandlung einer aus einer Kupfer und einem dem Eisen verwandten
Metall, vorzugsweise Nickel und/oder Mangan enthaltenden Legierung bestehenden Folie für
das Aufkleben auf einen Isolierträger, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus der Kupferlegierung bestehende Folie anodisch in einer
wäßrigen, zwischen 30 und 60 g/l, vorzugsweise zwischen 40 und 45 g/l Lithiumhydroxid enthaltenden
Lösung in einem Elektrolysegerät oberflächig oxydiert wird, welches in alkalischem
Milieu eine Kathode aufweist, die durch Alkalien nicht angreifbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation bei einer Stromstärke
zwischen 3 und 6Amp./dm2 erfolgt, vorzugsweise in der Nähe des genannten oberen
Grenzwertes.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem elektrolytischen Bad
während der Behandlung eine Temperatur zwi-
sehen 70 und 85° C aufrechterhalten wird, vorzugsweise
80° C.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der anodischen Behandlung
zwischen 20 und 25 Minuten liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie während der Behandlung
im Bad parallel zu ihrer Oberfläche bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden aus Kadmium bestehen
und mit Leinwand umhüllt sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Folien
auf einen Rahmen aus Kupfer aufgebracht sind.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien vor der Behandlung
einer Vorbehandlung unterworfen werden, wie sie für Teile aus Kupfer zur Vorbereitung der
elektrolytischen Behandlung üblich ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien vor der Behandlung
einer Vorbehandlung durch Sandstrahl unterworfen werden.
10. Verwendung einer nach einem der vorliegenden Ansprüche vorbehandelten Metallfolie
für die Bildung von gedruckten Schaltungsplatten.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 953 210.
Deutsche Patentschrift Nr. 953 210.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 549/305 5.68 © Bundesdruckerei Berlin
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