DE1521770B2

DE1521770B2 - Verfahren zur herstellung von gedruckten elektrischen schaltungsbauteilen durch aetzen

Info

Publication number: DE1521770B2
Application number: DE19631521770
Authority: DE
Inventors: Arthur William Milford Conn. Haydon (V.StA.)
Original assignee: Haydon Switch & Instrument Inc., Waterbury, Conn. (V.St.A.)
Priority date: 1963-03-26
Filing date: 1963-12-17
Publication date: 1971-12-30
Also published as: DE1521770A1; DK117360B; CH424890A; AT256217B; ES293970A1; GB1000269A; US3264152A

Description

1 52 1 YVU

Die I iluulung beiiillt ein Verfahren zur lleislelmil' son gedruckten Schaluingsbauieilen. insheson-Jere \on Läuterscheiben für fileichsirom-Moioren und -(iciieraiorcn. durch Ausbildung eines Abdeckmuslers, bzw. einer Maske aus einem gegenüber dem Al/miitel widerstandsfähigen W'erksioll, das übereinstinimend auf beide Seilen einer Metallfolie aufgebracht wird, durch chemisches oder elektroehemisches At/en der Folie /weeks Ausbildung von Leilungsziigen auf den durch die Maske geschützten m Bereichen der Folie.

Bei einem bekannten Verfahren wird eine gedruckte Schaltung aus einer aus drei Lagen bestehen- den. zusammengesetzten Platte gebildet, die eine iniillere Trägerschicht aus Isoliermaterial mit an ihren beiden Seilen vorgesehenen, metallischen Oberflächenschichtcn. beispielsweise Rupferfolien, aufveisi. wobei ein Teil des Schaltungsbauteils an der einen und der andere Teil an der anderen Seite der Trägerscliicht ausgebildet wird. Die leitfähigen Ver-Kindimucn zwischen den beiden Metallllädien der Schichtung werden beispielsweise mitteln an ausge-■wählten Punkten durch die Isolierschicht hindurch eingeführten Ösen gebildet. Die "netallische Oberlläehenschicht einer solchen Schaltung ist an jeder -5 Seite der Trägerschicht in mehrere leitfähige Bereiche verschiedenster geometrischer Konfigurationen unterteilt, die durch die Isolierung des Trägermaterials jeweils voneinander getrennt sind. Das sich aus diesen unterteilten, leitfähigen Bereichen ergebende Schema bzw. geometrische Muster wird dadurch ausgebildet. daß die Metallfolienschichten vor der Behandlung mit einem gegenüber der Ätzflüssigkeit Widerstandsiähigen Werkstoff behandelt werden.

Der SchutzwerkstolT wird normalerweise nach einem beliebigen herkömmlichen Druckverfahren — beispielsweise dem photomechanischen Sieindruck- oder dem Seidenmaskens erfahren — als Beschichtung bzw. Überzug auf die Metallfolie auf gebracht. Der WerkslofT-Aufdruck. welcher die Form des Leitimgsmusters des gewünschten Schaltiingsbauteils wiedergibt, wirkt dann als Schutzschicht für ausgewählte Bei eiche der Folienfläehen. wenn die betretende Metallschicht einem chemischen Ätzvorgang unterzogen wird Das Ätzen der freiliegenden 4; FKichen der aus drei Schichten zusammengesetzte!! Schichtung wird danach so lange fortgesetzt, bis die Folienschichten an den nicht mit dem Schutzmittel bedeckten Stellen vollständig abgetragen worden sind. Der Rückstand des metallischen Materials, das nach Beendi»un!i des At/vorgangs auf der mittleren Träi'crschicht der Schichtung zurückbleibt, besitzt nach dieser Behandlung das für den jeweils herzustellenden elektrischen Bauteil gewünschte Leitungsmuster.

Hin großer Nachteil, der sieh bei der Herstellung von elektrischen Bauteilen aus gedruckten Schal-Umgsbauteilcn gemäß dem vorgenannten Verfahren ergibt, besteht darin, daß die Belastbarkeit der auf dicsc Weise erzeugten Stromwege ziemlich begrenzt ist. da zur Ausbildung der leitfähigen Abschnitte des Bauteils dünne Metallfolienschichten verwendet werden. Die Strombelastbarkeit der leitfähigen Teile bzsv. Bereiche der gedruckten Schaltung kann zwar dadnreh erhöht werden, daß diese Bereiche breiter ausg.bildet werden, doch vergrößern sich dadurch die Abmessungen des betreffenden Bauteils erheb-JVh. was in der Reucl unerwünscht ist. Jeder Vcrsuch, die Belastbarkeil der leillahigcn Bereiche duich Vergrößerung der Dicke der Melallfolieiischichien /li erhöhen, ist jedoch unweigerlich von einer siel) nachteilig auswirkenden Eigenschaft des chemischen Ai/miitch begleitet, daß das sich unmiilelbur unierhalb der durch das Abdeckmittel geschützten Oberllächeiihereiche befindliche Metall ausgewaschen wird, was /u einer Schwächung der Schal ungsan-Ordnung bis /u einem ['unkt führen kann, an welchem der zurückbleibende metallische Rückstand zu Brüchen neigt, so daß er möglicherweise sogar \on der mittleren Trägerschicht herabzufallen \ermag. Diese unerwünschte Tendenz der Ausbreitung und des Auswaschens des Metalls während des Alzsorgangs beruht auf der divergierenden Diffusion der Atzflüssigkeil während des Auflösens des Metalls und der Ausbreitung unter der Oberfläche der Schutzschicht.

Eine andere Möglichkeit zur Erhöhung der Strombelastbarkeit der leitfähigen Abschnitte der gedruckten Schaltungen kann durch galvanische Ablagerung einer Metallschicht auf einer ausgewählten Fläche des Trägerglieds erreicht werden, doch weist diese Möglichkeit ebenfalls Nachteile auf, die auf das sich ergebende Auswaschen durch das Ätzmittel und eine ungleichmäßige Bindung der abgelagerten Metallschicht auf dem Trägerglied zurückzuführen sind.

Leilungszüge vorgegebener Oberfläche besitzen daher normalerweise eine bestimmte maximale Slrombeiastbarkeit. c!a die Stärke der Metallschicht bei Anwendung der bekannten Möglichkeiten nicht ohne weiteres über ein bestimmtes Maß erhöht werden kann, ohne daß dadurch eine nachteilige Schwächung der mechanischen Struktur der Schichtung hervorgerufen und hierdurch die Qualität und die Zuverlässigkeit der hergestellten elektrischen Schaltun» herabgesetzt wird.

F.s ist bereits ein Verfahren zur Ei höhung der Dicke und damit der Slrombeiastbarkeit von Leitungszügen bei gedruckten Schaltungen bekannt, wobei die bereits beschriebenen zerstörenden Fffektc bezüglich der strukturellen Festigkeit und Härte der Schaltungsteile nicht auftreten. Nach diesem Verfahren (IBNi Technical Disclosure Bulletin. Band I. No. 2. August 105X) wird die metallische Schicht zuersi nur auf einer Seile geätzt, bis ungefähr die halbe Materialstärke der von der Werkstoffschicht nicht bedeckten !lachen abgeätzt ist. Die teilweise geätzte Polic wird dann mit tier geätzten Seite auf ein isolicrendes Trügerglied aufgebracht, wobei die noch nicht geätzte Oberfläche der Metallfolie die Oberseile bildet. Der Schaltungsbauteil wird dann einem weiteren Ät/vorgang unterworfen, wodurch die verbuchene halbe Metallschicht im Bereich der von der Werkstoffschicht unbedeckten Fläche entfernt wird. Während zwar bei diesem Verfahren der Ätz-Auswascheffekt vollständig vermieden wird, da jeweils nur eine Hälfte der Metallfolie von einer Seite her abgeätzt wird, sind jedoch zwei verschiedene Ätzschnitte von praktisch gleicher Zeitdauer zur Hcrstellung der Schaltungsbauteilc erforderlich.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Frfindiing. ein Verfahren zur Herstellung gedruckter SchalUingen zu schaffen, welches einen zeitsparenden Ätz.vorgang ermöglicht und mit dessen Hilfe außerdem Lcitungszüge hergestellt werden können, die einer verglcichsweise hohen Strombclastbarkeit ausgesetzt werden können.

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Diese Aiilgahc wird erlindungsgciiiiiM¹ dadurch ye- Micbi. Die lilimlunu ermöglicht die kniViiiuklmn

öst. daß beide Seilen der Metallfolie gleich/eilig ge- um l.iiulern dieser Art, welche etwa die doppelte

n/t weiden, bis praktisch mehr als die Hüllte der Sirombelasibai keil besitzen als die bisher hel.aiinieii

Metalllolieiisiiiike in den nieln durch die Maske ye- Läufer. Daneben führt die Verdoppelung der Oucr-

^chiii/ien Bereichen entiemi im und nur ein Steg 5 schnilillaehe der leiilähigcn Bereiche ohne uleich-

siileher Stärke zurückbleibt, dall eine vorübergehende /eilige Andenin» der Stromweuliinge /u einer Vcr-

meehauisehe Abstützung, der geschützten Bereiclie ininderLing des elektrischen Widerstands des llniors

der Meialli'iilie gewährleistet wird, daß anschließend und somit aus des Lk- Iv.sv. Kupfer-Verlustes um

ein isolierende-, TragerbiId an der einen Seite der den Faktor 2. Aus diesem Cirund können der Wir-

lcildiirchgcät/ten Metallfolie angebracht wird und io kungsgrad und die Leistung derartiger dynamuclek-

daß darauihin die freiliegenden !lachen der anderen irischen Maschinen ohne wesentliche Größen- oder

Seite bis zum Durchal/en der Metallfolie geät/.l Gewichtserhöhung der sich hierdurch ergebenden

werden. Anordnung beträchtlich verbessert werden.

VOrieilhafierwcise wird durch das eründungsgc- Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeieh-

miil'ie Verfahren eine Verdoppelung der optimalen 15 nungen genauer erläutert, Ls zeigt

Ställe der metallischen Leilungszüge unter Vermei- Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Scheibenläufer tür

dung der sonst üblichen Folge einer entsprechenden einen Gleichstrommotor mil gedruckten Wicklungen

Verminderung der mechanischen Festigkeit des Bau- und Küllektorsegmenten, welcher nach dem erlin-

leils gewährleistet. dungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.

Zur Herstellung von aus gedrucki-:n Schaltungen 20 F i si. 2 eine perspektivische, schematische Darbestehenden elektrischen Bauteilen bzw. SchaUungs- stellung zur Erläuterung des ersten Verfahrenssehriielementen wurden Metallfolienschichten in einer tes des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem mehrlagigen Schichtung verwendet, weiche eine so auf photomechanischem Weg eine Maske im Muster große Stärke und strukturelle Integrität besitzen, daß .!er leitfähigen Bereiche der einen Seile des in Fig. 1 sie die für die Ausbildung verschiedener dreidimen- 25 dargestellten Schaltungsbauteils auf beide Seiten einer s io na I er Glieder, wie Halterungen. Ringe, l.ölklem- metallischen Schicht aufgedruckt wird, men. Wülste u.dgl. aus demselben Material wie die F i g. 3 einen Schnitt durch einen Teil der bemelallischen Rücksiandsberciche erforderliche mc- druckten Metallfolie, welche die in F i g. 1 dargechanische Festigkeit besitzen. stellte Seite der Läuferscheibe bildet, wobei die

Vorteilhaftersveise dauert die \on jeder Ober- 30 Folie in weiterer Durchführung des erfindungsge-

iläche der Folienschicht aus fortschreitende Em- mäßen Verfahrens bereits von beiden Seiten her teil-

sionswirkung durch einwandfreie Steuerung der weise geätzt worden ist.

Dauer der beiden Ätzvorgänge jeweils praktisch F i g. 4 einen reilschnilt längs der Linie 3-3 in

gleich lang an und erstreckt sich bis zur Flälfte der Fig. 1. nachdem jede Metallschicht an ihrer einen

Materialstärkc der Schicht. Auf diese Weise werden 35 Seite mit einem Klebmittel und einem Trägerglied

Auswaschungen durch die Ätzflüssigkcit unter der versehen worden ist.

Oberfläche der mit dem Abdeckmittel geschützten F i g. 5 einen Teilschnitt durch eine dreitägige

Bereiche weitgehend vermieden. Darüber hinaus cc- SchichUingsanordnung der Einzelteile gemäß Fig. 4

währleistet die nach Beendigung des ersten Ätzvor- nach dem Ankleben der beiden teilweise durchge-

gangs. bei welchem etwa die Hälfte der Stärke des 40 ätzten Meiallfolien an dem isolierenden Trägerglied.

Metalls in den ungeschützten Bereich entfernt wird, F i g. 6 einen Teilschnitt durch die Schichtungsan-

/urüekbleibende steg- bzw. netzartige Struktur eine Ordnung gemäß Fig. 5, aus welchem die den leil-

ausreichende mechanische Festigkeit der Leitungs- fähigen Wicklungssegmenten der Läuferscheibe ge-

züge der teilweise geätzten Folienschicht während maß F i g. 1 entsprechenden, nach Beendigung des

der Herstellung der zweitägigen Schichtung. 45 zweiten Alzvoigangs dieser Ausführungsform des

Nach dem Ausbilden der leitfäliigen Bereiche des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückbleibenden

Sdialtungsbauteils und nach dem vollständigen Ent- Leitungszüge ersichtlich sind.

l'eni'rn des Metall·, in den nicht durch den Abdeck- F 1 g. 7 einen Schnitt durch eine andere, nach dem

werkstoff geschützten Bereichen können die zurück- crfindungsgcmäßcn Verfahren hergestellte Ausfüh-

bleibenden metallischen Bereiche dann durch ent- 3" rungsform des Schaltimgsbautcüs gemäß F i g. 1 zur

sprechende Behandlung, wie Biegen. Herauspressen, Veranschaulichung des Aufdruckens einer Maske auf

Vorpressen usw.. gewünschtcnfalls zu verschiedenen photomcdianischem Weg auf beide Seiten einer Me-

dreidimcnsionalen Gliedern verformt werden. taüfolie.

Ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet des F i g. 8 eine Teilaufsicht auf einen Abschnitt der

erfindungsgcmäßen Verfahrens zur Herstellung von 55 Knilektorseite der aus einer gedruckten Scha'ltmio

gedruckten Schaltungen liegt auf dem Gebiet der bestehenden Läuferseheibe gemäß F i g. 7.

Herstellung von dünnen Läufcrscheibcn-Elcmcnten F i g. y einen Teilschnitt längs der Linie 0-0 it

von bestimmten bekannten Glcichstrom-Elcktromo- F i g. 8 und

toren und -Generatoren. Vom Konstruktionsstand- Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines nacl

punkt her ist es häufig wünschenswert, die LcisUings- Ro dem crfindungsgcmäßcn Verfahren hergestellter

eigenschaften derartiger dynamoelektrischer Ma- Schultunjsbauteils.

schinen in Übereinstimmung mit Dimensionserwä- In F i g. 1 ist ein elektrischer Schaltungsbauteil K

gütigen tlurcIi Erhöhung der Stmmbclastbarkcit der dargestellt, der nach dem crfindungsgcmäßcn Verfah

Läuferwicklungen sowie Erhöhung von deren Zahl ren hergestellt werden kann. Der Bauteil 10 bcsit?

auf einen Maximalwert zu bringen. Als Konstruk- 65 die Form eines dünnen, schcibcnartigcn Läufers fii

lions/iel wird bei solchen Motoren und Generatoren einen Gleichstrommotor mit drei im Stern geschalte

daher die Einfügung möglichst vieler Ampcrcwiiiilun- ten Läuferwicklungen 12. 14 und 16. die in Kollcl·

iHMi in eine Läuferscheibe vorszetiebener Größe atme- torseizmcntcn 18, 20 bzw. 22 enden. Diese an dt

sichtbaren Seite 11 der Lieferscheibe vorgesehenen I.iiufeiWicklungen sind bei 24. 26 und 28 mit entsprechenden, an der nicht dargestellten anderen Seite des Läufers vorgesehenen Wicklungen verbunden. Die die jeweiligen Lauferwicklungen tragenden beiden Flächen des Bauteils 10 sind durch ein dazwischcngefügtes nichlleitfahiges Trägerglied voneinander getrennt, welches nicht nur zur elektrischen Trennung der Wicklungen voneinander dient, sondern auch die erforderliche Trägeranordnung für den Bauteil 10 darstellt. Die an den Punkten 24, 26 und 28 zwischen den leitfähigen Bereichen auf beiden Seiten der Läuferscheibe verlaufenden Leitungszüge können nach bekannten Verfahren durch Einnicten von Ösen oder durch metallisches Auslegen von durchgehenden Bohrungen im mittleren isolierenden Trägerglied gebildet werden, während die Außenanschlüsse beispielsweise durch Punktschweißen hergestellt werden können.

Der Bauteil 10 gemäß Fig. 1 soll nach dem Prinzip der gedruckten Schaltungen als Schichtungsanordnung nach einem bestimmten Muster ausgebildet sein, wobei die leitfähigen Bereiche den Läuferwicklungen und Kollektorsegmenten des Bauteils entsprechen und an beiden Seiten eines steifen, isolierenden Trägcrglieds angebracht sind.

Häufig ist es bei Gleichstrommotoren, welche eine derartige Läuferscheibe aufweisen, sehr vorteilhaft, die Strombelastbarkcit des Läufers unter Berücksichtigung der Konstruktionsbedingungen hinsichtlich der Größe und des Gewichts des Motors auf einen Maximalwert auszulegen.

Wie bereits erwähnt, wird die Strombelastbarkcit einer derartigen Läuferscheibe bisher durch die beispielsweise etwa 0.075 bis 0.20 mm betragende Dicke der Metallfolien begrenzt, aus welcher der leitfähige Bereich des Läufers nach den bekannten Verfahren ausgeätzt wird. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können jedoch Metallschichten geätzt werden, die etwa die doppelte Stärke wie die herkömmlichen Metallfolien besitzen, so daß eine aus einer gedruckten Schaltung bestehende Läuferscheibe geschaffen werden kann, weiche praktisch die doppelte Belastbarkeit besitzt, ohne daß dies nachteilige Folgen, wie Überhitzung und den damit resultierenden Wirkiingsgradverlust mit sich bringt.

F i g. 2 veranschaulicht da« an sich bekannte Aufdrucken einer Maske auf eine Metallfolie 30. Die beispielsweise au·= Kupfer oder .Aluminium bestehende Metallfolie 30 weist etwa doppelte Nennstärke ;iN die bisher angewandten Metallfolien von etwa i'.!5 bis (i.4il mm Stärke auf und wird nach der Be- ^chicltiiini: der beiden Oberflächen mit einem photoemplindüchen chemischen Mittel unter Verwendung einer nicht dargestellten ("Itra\ iolett-Strahhmgscjuellc durch zwei identische photographische Platten 32. 34 hindurcli belichtet, die jeweils mit einem NegativmiNier der leitfähigen Bereiche dor Seite Tl des Bauteils 10 gemäß F i g. 1 versehen sind. Die Übereinstimmung der an beiden Seiten der Metallfolie 30 ■·■ orcesehcnen Muster kann beispielsweise durch Verwendung einer oder mehrerer Gruppen von Ausriehtöffnungen 36.38 und 40 in der photographischen Platte 32, der Metallfolie 30 bzw. der Platte 34 gewährleistet werden.

Nach der Aiifbelichtung des Abdeckmusters auf die Folie 30 wird diese in ein F.ntwickkrbad eingetaucht, das dazu dient, das phoiocmnfindliche Material von den unbelichteten Bereichen zu entfernen während die belichteten Bereiche, welche durch di Ultraviolett-Bestrahlung gehärtet wurden und in Entwicklerbad unlöslich sind, zurückbleiben. Nacl der Entwicklung ist die Metallfolie 30 somit nur al den den leitfähigen Bereichen der Seite 11 des Bau teils 10 entsprechenden belichteten Stellen mit einen unlöslichen Werkstoff als Maske versehen, wahrem die unbelichteten Bereiche blank sind. In einiget

ίο Fällen kann es wünschenswert sein, die entwickelt! Folie zu erhitzen, um die Beschichtung der belichte ten Bereiche zu festigen und sie hierdurch geuenübe der Ätzflüssigkeit widerstandsfähiger zu machen. Au ähnliche Weise wird eine zweite Metallfolie mit eine der Folie 30 entsprechenden Stärke mit einer Masks versehen, welche den leitfähigen Bereichen der ii Fig. 1 nicht sichtbaren Seite des Bauteils 10 ent spricht.

Obgleich zur Erläuterung beschrieben wurde. daC

die den Leitungszügen des elektrischen Bauteils K entsprechende Maske auf photomechanischem Wes aufgedruckt wird, können hierfür ersichtlicherweisc auch beliebige andere Druckverfahren, beispielsweise Steindruck-. Seidenmasken- u. dgl. Verfahren, anas gewandt werden.

Die nunmehr eine den lei.fähigen Bereichen dot Seite 11 des Bauteils 10 entsprechende aufgedruckte Maske aufweisende Metallfolie 30 wird anschließend eine bestimmte Zeit lang einem chemischen oder einem elektrochemischen Prozeß ausgesetzt, um das Metall der nicht durch die Maske bzw. das Abdeckmuster abgedruckten Bereiche durch gleichzeitiges Atzen beider Oberflächen der Metallfolie in einem Bad mit einer hierfür geeigneten Säure oder einer elektrolytischen Flüssigkeit zu entfernen.

Gemäß Fig. 3 bleibt die Metallfolie 30 so lange in der Ätzlösung, bis der größte Teil des Metalls der ungeschützten Bereiche durch die Säure bzw. die elektrochemische Wirkung des Bads entfernt worden ist und nur noch ein dünner Steg 41 zurückbleibt, welcher die durch die aufgedruckte Maske 42 geschützten Bereiche 45 der Metallfolie 30 miteinander verbindet. Die Dicke des zurückbleibenden Stegs 41 soll eine derart große Festigkeit gewährleisten, daß hierdurch eine vorübergehende mechanische Unter stützung für die teilweise weggeätzte Metallfolie 30 nach ihrer Entnahme aus dem chemischen Bad gebildet wird. Die genaue Dicke des metallischen Siegs 41 kann nicht präzise angegeben werden, da

5c sich die zur Gewährleistung einer unterstützenden Verbindung zwischen den Geschützten Bereichen 45 der Metallfolie 30 erforderliche Stärke des Stegs 41 von Fall zu Fall ändert und durch die Größe, die .Ausdehnung und die Form der Metallfolie bceinflußt wird. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß etwa 70 bis RO" η der gesamten Metallstärke in den nicht mit Maske versehenen Bereichen während dieses ersten Ätzvorgangs entfernt werden können. Wegen der gegenseitigen Abhängigkeit der vorce-

⁶^ nannten Faktoren, welche die durch die Gesamtmasse des Metalls in den geschützten Bereichen auf den Steg 41 ausgeübten Beanspruchungen beeinflussen, müssen die tatsächlichen Stärketoleranzen in jedem Einzelfall auf dem Versuchswea ermittelt werden.

In den Fig. 4 und 5 ist der nächste Schritt des Verfahrens dargestellt, wobei zwei gemäß den vorangehenden Verfahrcnsschriucn teilweise rmsce-im^

Metallfolien 30 und 60 jeweils an einer .Seite mit einem Klebmittel 48, beispielsweise einem Epoxyharz, beschichtet und an einem Tragerglied 52 aus nicht leitfähigem Material, wie Glasfasern, befestigt verdeii, wodurch sich die gewünschte Kombination elektrischer Isolierung und struktureller Festigkeit unter Ausbildung einer mehrlagigen Schichtung 65 ergibt. Gewünschtenfalls kann diese Schichtung 65 auch auf andere Weise hergestellt werden, indem die teilweise ausgeätzten Folien 30 und 60 unter Hitze- und Druckeinwirkung mit beiden Seiten eines eingefügten Trägergliedes 52 aus unausgehärtetcm Isoliermaterial, wie einem wärmehärtbaren Kunstharz, oder einem mit Epoxyharz imprägnierten Fiberglas verbunden werden.

Bei der Beschichtung der jeweiligen Seiten der Metallfolien 30 und 60. welche am mittleren isolierenden Trägerglied 52 befestigt werden sollen, ist zu beachten, daß das Klebmittel 48 normalerweise die durch das bei der Ausbildung der Stege 41 entfernte Metall hervorgebrachten leeren Taschen bzw. »Hinterschnitte« 54 ausfüllt und sich aus diesem Grund mit beträchtlicher Dicke um die geringfügig ausgewaschenen Randkanten der von der Maske 42 bedeckten, geschützten Bereiche 45 herum erstreckt.

Fig. 6 veranschaulicht den letzten Verfahrensschritt, wobei die die Außenflächen der zusammengesetzten Schichtung 65 darstellenden Metallfolien 30 und 60 einem zweiten Ätzvorgang unterzogen werden, um die nur geringe Dicke besitzenden Metallabschnitte in den nicht durch die Maske geschützten, durch die dünnen Stege 41 dargestellten Bereiche, welche nicht weiter zur Festigkeitserhöhuni? benötigt werden, zu entfernen. Da der größte Teil des Metalls in den ungeschützten Bereichen auf den Folien 30 und 60 bereits während des ersten Ätzvorgangs entfernt wurde, braucht die Schichtung 65 nur noch für eine verhältnismäßig kurze Zeit in das Bad eingetaucht zu werden. Nach Beendigung dieses letzten Ätzvorgangs können die Oberflächen der geschützten Metallbereiche 45. welche nach dem Ätzen zurückgeblieben sind und den Leitungszügen des Bauteils 10 entsprechen, auf herkömmliche Weise mittels einer Lösung von der Maske 42 befreit werden.

Da die nach dem beschriebenen Verfahren ausgebildeten Leitungszüge des fertigen elektrischen Bauteils 10 im Vergleich mit herkömmlichen Bauteilen dieser Art etwa die doppelte Stärke besitzen, kann der auf diese Weise hergestellte mehrschichtige elektrische Bauteil praktisch einer doppelt so hohen Strombehistun« wie herkömmliche Bauteil·: unterworfen werden. Wie in Verbindung mit Fig. 10 noch genauer beschrieben werden wird, ermöglicht die erhöhte Dicke der Leitungszüge vorteilhafterweise auch die Anwendung von Metallbearbcitungsvorgängen am fertigen Gegenstand, beispielsweise ein Formen. Biegen usw.. welche bei metallischen Leitern mit kleinerer Querschnittsflächc nicht durchführbar sind.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird demnach das Metall mit Ausnahme dünner Siege 41, welche eine vorübergehende mechanische Unterstützung darstellten, an den von der Maske 42 nicht bedeckten Flächen während des ersten Atzprozcsscs entfernt, wobei die Metallfolie praktisch gleichzeitig auf beiden Seiten dem Ätzvorgang unterworfen ist.

Auf diese Weise wird die zur Herstellung der elektrischen Schaltungsbauteile erforderliche Zei gegenüber den bekannten, das Entfernen des Metalls in zwei separaten Ätzschritten mit nahezu gleicher Dauer durchführenden Verfahren wesentlich rcduziert.

Ein bedeutsamer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch erzielt, daß das Klebmitte 48 in die über den beim ersten Ätzvorgang hervorgebrachten Metall-Stegen 41 festgelegten Taschen bzw

ίο »Hinterschnitte« 54 hineingelangt, so daß die entstandenen Leitungszüge des fertigen Bauteils 10 praktisch nicht mehr zum Loslösen bzw. Abbrechen vom isolierenden Trägerglied 52 neigen. Dieses Merktna ist von besonderem Vorteil bei der Herstellung voi Läuferscheiben für Gleichstrommotoren bzw. -generatoren, welche mit hohen Drehzahlen laufen sollen und deren Läufer hohen Fliehkräften ausgesetzt sind Obwohl erwähnt wurde, daß das Entfernen des Metalls von den Metallfolien 30, 60 unter Verwendung von sauren Ätzflüssigkeiten vorgenommen wird kann dies ^;jdoch wahlweise auch mit Hilfe eine; elektrochemischen Verfahrens erfolgen, wobei die mit einem Abdeckmuster bzw. einer Maske 42 bedruckte Metallfolie in einem chemischen Elektrolytbad als elektrische Anode benutzt wird und der Elektrolyt die Folie an den nicht durch die Maske geschützten Bereichen angreift.

Nach Beendigung des Ätzvorgangs können die Verbindungen zwischen den leitfähigen Bereichen bzw. Leitungszügen an beiden Seiten der Schichtung in einfacher Weise beispielsweise durch Nieten, metallisches Auskleiden der die Schichtung durchsetzenden Bohrungen, Dmckprägen u. dgl. hergestellt werden. Beispielsweise können die Läuferwicklungen 12, 14 und 16 gemäß Fig. 1, welche durch die metallischen Rückstände des Ätzvorgangs gebilJ.et werden an den Verbindungspunkten 24, 26 bzw. 28 mit ihren jeweiligen Gegenstücken an der anderen Seite des Bauteils 10 elektrisch verbunden werden, indem an den gewünschten Stellen Nietösen durch die jeweiligen Wicklungspaare und durch das dazwischenlie gende isolierende Trägerglied 52 der Schichtung hindurch eingesetzt werden.

F i g. 7 veranschaulicht einen Verfahrensschrit zum Aufdrucken einer Maske nach dem vorher be schriebenen photomechanischen Verfahren auf dii KoHektorseite einer gegenüber der in Fig. 1 darge stellten abgewandelten Läuferscheibe. Bei der Her stellum. einer derartigen Läuferscheibe unter Anwen dung des erfindungsgemäßen Verfahrens <.:.ipfielt e sich, die Kollektorsegmente der jeweiligen Läufer wicklungen als manschettenartige, über die Ebent der Läuferscheibe hinaus vorstehende Glieder aus zubilden, so daß die Bürsten des zusammengebautei Motors längs einer parallel zur Drehachse de Läuferscheibe liegenden Fläche mit den Kollektor Segmenten in Berührung stehen. Bei dieser Anord mine wird dann der Axialschub auf die Lager de Motors vermindert, da der Bürstenanpreßdruck ii

So Radialrichtung der Kollektorsegmente der Läufer scheibe angelegt wird.

Zu diesem Zweck wird vor dem Aufdrucken de Abdeckmusters bzw. der Maske in der Mitte eine Metallfolie 130 von doppelter Stärke wie herkömm liehe Folien, welche die Kollektorseite der Läufei scheibe darstellen soll, eine abstehende Manschet! 90 ausgebildet. Gemäß Fig. 7 wird das Abdeck muster zuerst mit Hilfe von'zwei miteinander übei

einstimmenden photographischen Platten 132 und 134, von denen jede mit einem entsprechenden negativen Muster der Leitungszüge des elektrischen Bauteils versahen ist, auf die beiden Oberflächen der Metallfolie aufgetragen. Die eine Seite der Metallfolie 130. welche die Kollektorseite der Läuferscheibe darstellen soll, wird nach der Beschichtung mit einem photoempfindlichen Mittel durch die photographischen Platten 132 und 134 hindurch mittels einer nicht dargestellten Ultraviolctt-Lichtqucllc belichtet.

Zum Aufdrucken der Maske der den jeweiligen Läiiferwicklungen 112, 114 und 116 gemäß Fig. 8 zugeordneten, getrennten Kollektorsegmente 118, 120 bzw. 122 auf die Metallfolie 130 weist die photographische Platte 132 einen mit einem Flansch versehenen Zentralabschnitt 92 auf. welcher an die Außenseite der vorher an der Folie ausgebildeten Manschette 90 angepaßt ist. Die das negative Abdeckmuster für den Aufdruck auf der anderen Seite der Metallfolie 130 aufweisende photographische Platte 134 ist flach ausgebildet und von herkömmlicher Konstruktion. Eine Metallfolie von doppelter Stärke gegenüber herkömmlichen Folien gestattet die Herstellung von Schaltungsbauteilen, beispielsweise auch der aus der Ebene der Metallfolie 130 herausragenden Kollektormanschette 90 und zwar mit einer Festigkeit, die den auftretenden Betriebsbelastungen genügt.

F i g. 9 zeigt einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten fertigen Bauteil, welcher eine aus einer dreilagigen Schichtung bestehende Läuferscheibe mit einem isolierenden Trägerglied 152. das an seinen beiden Flächen die den drei Sätzen der jeweiligen Läuferwicklungen und den diesen zugeordneten Kollektorsegmenten entsprechenden leitfähigen Bereiche aufweist. Der beim Ätzen der Metallfolie 130 verble.ibende Rückstand ergibt eine Seite der Läuferscheibe, die drei mittig angeordnete Kollektorsegmente 118,120 und 122. welche von der Zylinderfläche des Manschettenabschnitts 90 getragen werden, neben mehreren Läuferwicklungen 145 aufweist, wobei jeweils eine Wicklungsgruppe je einem Kollektorsegment zugeordnet ist. Die andere, keinen Kollektor aufweisende Seite der Läuferscheibe, welche praktisch durch eine zweite Metallfolie gebildet wird, weist eine ι leitfähigen Ringbereich auf. in welchem alle im Stern geschalteten Läuferwicklungen 146 enden.

Fic. 10 veranschaulicht einen elektrischen Bauteil 170 mit verschiedenen dreidimensionalen Formen und Vorsprüngen, wie Anschlußlappen 180. 181. 182. Anbauplatten 220. 221 u. dgl., die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet werden können. Wie erwähnt, besitzen die leitfähigen Bereiche des fertiggestellten Bauteils auf Grund der großen Dicke der Metallfolien mit etwa 0.15 bis 0.4 mm Stärke so große mechanische Festigkeit, daß sie ohne Unterstützung von der gedruckten Schalungsplatte abstehen und verformt bzw. gebogen werden können. Ea sich außerdem das Klebmittel, welches die metallischen Rückstände des Ätzvorgangs an der isolierenden Schaltungsplatte festhält, bis zu einer beträchtlichen Höhe um die Randflächen der Rückstände herum erstreckt und da die Randkanten selbst auf Grund der geringfügigen, während des Ätzvorgangs gemäß der Fig. 6 stattfindenden Auswaschwirkung von der Oberfläche her einwärts vertieft ausgebildet sind, sind die Leitungszüge sehr fest mit der Schalungsplatte verbunden. Demzufolge können diese

ίο FJemente sowohl wegen der größeren Dicke der Leitungszüge als auch auf Grund der verbesserten Halteverbindung der Leitungszüge am isolierenden Trügergüed kaum beschädigt weiden oder von der Basis abbrechen.

Ersichtlicherweise sind die dargestellten und beschriebenen Schaltungsbauteile nur einige Beispiele von elektrischen Sch;.ltungsbauteilen. die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungsbauteilen, insbesondere von Läuferscheiben für Gleichstrom-Moloren und -Generatoren, durch Ausbildung eines Abdeckmusters bzw. einer Maske aus einem gegenüber dem Ätzmittel widerstandsfähigen Werkstoff, das übereinstimmend auf beide Seiten einer Metallfolie aufgebracht wird, durch chemisches oder elektrochemisches Ätzen der Folie zwecks Ausbildung von Leitungszügen auf den durch die Maske geschützten Bereichen der Folie, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten der Metallfolie gleichzeitig geätzt werden, bis praktisch mehr als die Hälfte der Metallfolienstärke in den nicht durch die Maske geschützten Bereichen entfernt ist und nur ein Steg solcher Stärke zurückbleibt, daß eine vorübergehende mechanische Abstützung der geschützten Bereiche der Metallfolie gewährleistet wird, daß anschließend ein isolierendes Trägerglied an der einen Seite dei teildurchgeätzten Metallfolie angebracht wird unc daß daraufhin die freiliegenden Flächen der anderen Seite bis zum Durchätzen der Metallfolie geätzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Trägerslied welches aus gegenüber dem Ätzmittel widerstandsfähigem Glasfasermaterial besteht, mi einem Klebmittel aus gegenüber dem Ätzmitte beständigem Epoxyharz an der Metallfolie auge klebt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurcl gekennzeichnet, daß aus zwei teildurchgeätzter

Metallfolien unter Zwischenfügung eines isolie renden Trägerglieds eine dreilagige Schichtuni bzw. ein Verbundkörper gebildet wird und dar aufhin die freiliegenden Außenflächen bis zun Durchätzen der beiden Metallfolicn geätzt wer den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen