DE1544893A1 - Mit einer Metallfolie kaschiertes flaechiges Gebilde - Google Patents

Description

• Mit einer LIetallfolie kaschiertes flächiges Gebilde Die Erfindung betrifft ein mit einer Metallfolie kaschiertes flächiges Gebilde, wie Folie, Platte od.dgl., aus elektrisch hochwertigem thermoplastischem Kunststoff mit die Haftung zwischen dem Metall und dem Kunststoff begünstigender Verbindung beider Materialien. Solche kaschierten flächigen Gebilde dienen beispielsweise als Basismaterial für gedruckte Schaltungen. Bei der Herstellung solcher gedruckter Schaltungen muß das kaschierte flächige Gebilde die übliche Zötbadbehandlung, bei der normalerweise eine Temperatur von etwa 24000 gegeben ist, vertragen. Andererseits soll dieses Basismaterial für die gedruckten Sichaltungen möglichst flexibel sein, damit es auch bei geringer Dicke ohne Bruchgefd.ar verarbeitet werden kann. Basismaterial von geringer Dicke, die in der Größenordnung von 1/'i0 mm liegt, ist für den Aufbau moderner gedruckter Schaltungen von außerordentlicher Bedeutung, da solche Schaltungen platz- und gewichtsgarend ausgeführt werden sollen. Wenn diese Schaltungen zugleich auch formanpassungsfähig sein sollen, ist die erwähnte Flexibilität auch zu diesem Zweck notwendig. Bei den bekannten Kunststoffen, wie sie bisher für gedruckte Schaltungen verwendet worden sind, sind die angestrebte Flexibilität und die notwendige Lötbadfestigkeit nicht in ausreichendem Maße gemeinsam vorhanden. Es sind Duroplaste bekannt geworden, die zwar lötbadfest sind. Bei einer Schichtstärke von etwa 11/'i0 mm brechen aber diese Kunststoffe beim Biegen. Die genügend biegsamen thermoplastischen Kunststoffe dagegen, soweit sie bisher für den hier in Frage kommenden Zweck bekannt geworden sind, schrumpfen bei der Lötbadbghandlung so stark, daß sie ohne Einfassung in einen Spannrahmen nicht verarbeitet werden können. Hierdurch wird ihre Verarbeitung sehr erschwert und vielfach unmöglich. Bekannt geworden sind ferner Folien aus . Tetrafluoräthylen bzw. Polyfluorolefin. Diese Folien sind flexibel und auch lötbadfest. Der genannte Kunststoff ist aber sehr schwierig zu handhaben und zu verarbeiten, da er in fast allen bekannten Lösungsmitteln unlöslich und daher schwer mit anderen Werkstoffen zu verbinden ist. Er ist schwer klebbar. Infolge seines hohen Schmelz- bzw. Erweichungspunktes muß er zunächst "kalt" verformt und anschließend gesintert werden. Ein Schweißen, von Platten oder Folien aus diesem Kunststoff ist erst bei etwa 4000C möglich. liegen all dieser Schwierigkeiten und auch wegen des Materialpreises an und für sich sind Folien aus diesem Kunststoff zudem sehr teuer: .Aus diesen Gründen ist die Verwendung dieses Kunststoffes für gedruckte @ichaltungen unvorteilhaft: Der Eifindung liegt die Aufgabe zugrunde, das beschrie-' bene, mit einer Metallfolie kaschierte flächige Gebilde so auszubilden bzw: seine katerialien so auszuwählen, daß die beschriebenen Nachteile der bekannten Materialen vermied.eh sind, däß aber andererseits auch eine zuverlässige Haftung zwischen dem l,vietell ünd dem Kühststoft gegeben ist: Zerr Lösune' 'dieser Aufgabe ist das flächige Gebilde gekennzeichnet durch die V'erweidüng eines Kunststoffes aus hochmolekularem Polycarbönatö Durch Versuche wurde festgestellt, daß das genannte Polycarbonat sowohl flexibel wie auch lötbadfest ist und keine Verarbeitungsschwierigkeiten wie das beschriebene Tetrafluoräthylen bzw. Polyfluorolefin aufweist. Das genannte hochmolekulare Polycarbonat ist auch verhältnismäßig sehr preisgünstig. Es ist an sich bekannt, aber als metallkaschiertes flächiges Gebilde insbesondere als Basismaterial für gedruckte Schaltungen bisher nicht bekannt geworden. Im einzelnen haben die genannten Versuche gezeigt, daß ein metallkaschiertes flächiges Gebilde aus hochmolekularem Polycarbonat ohne Spannrahmen der Lötbadbehandlung unterworfen werden kann. Die gedruckte Schaltung braucht dabei nur leicht in einer Ebene arretiert zu werden. Das Material schwindet nur sehr wenig und bleibt auch ohne Spannrahmen glatt und faltenlos. Besonders vorteilhaft hat sich ein Polycarbonat aus Bis-hydroxyaryl-alkanen mit Molekulargewichten von 10 000 bis 150 000, vorzugsweise von 20 000 bis 80 000 erwiesen. Als ganz besonders zweckmäßig hat sich gezeigt ein vorzugsweise glasfaserverstärktes Polycarbonat des 4.4'-dioxy diphenyl-2.2-propans. Für die Verwendung bei gedruckten zchaltungen ist es vorteilhaft, wenn die Verbindung zwischen der Metallfolie und der Kunststoffolie ohne zusätzlichen Klebstoff nur durch Anwendung von Druck und Erwärmung erfolgt. Der Vorteil einer klebstofffreien Verbindung ist vor allem aus dielektrischen Gründen gegeben. Um auch ohne zusätzlichen Klebstoff eine gute Haftung zwischen dem &1eta11 und dem Kunststoff zu erzielen, ist das flächige Gebilde erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Verwendung einer Ibietallkaschierung aus Kupfer mit einer mikroaufgerauhten Verbindungsoberfläche. Es hat sich gezeigt, daß eine solche mikroaufgerauhte Verbindungsoberfläche sehr große :iaftkräfte hat, die ein zuverlässiges Zusammenhalten des kaschierten Gebildes gewährleisten. Eine zweckmäßige Ausführungsart des flächigen Gebildes ist gekennzeichnet durch eine lulikroaufrauhungsschicht aus galvanisch hergestellten oberfläcnenvergrößernden Kupferkristallen. Liese Kristalle werden z.B. in an sich bekannter Weise in einem sepgraten galvanischen Arbeitsgang aufgetragen. Sie vergrößern die Oberfläche der Folie stark und verleihen ihr eine gute Haftoberfläche. Die Haftoberfläche kann auch Anteile aus Kupferoxyd enthalten. Normalerweise befindet sich die Kristallschicht nur auf einer Seite der Kupferfolie, und-zwar auf der für die Verbindung-- mit dem Kunststoff vorgesehenen Seite. Eine andere Ausführungsart des flächigen Gebildes nach der -wrfindun g ist gekennzeichnet durch eine durch Anätzen gebildete Liikroaufrauhungsschicht. Durch Anätzen kann eine Schicht gröber kristallinen Kupfers auf der @1.upferfolie erzeugt werden, Auch bei dieser Ausführun#sart ist zwecrinäßi, die Likroaufrauhuntsschicht nur auf der Seite der Kupferfolie vor-0 esehen,die der Verbindung mit dem Kunststoff dient. Die Verfahren zur Erzeugung der Mikroaufrauhungsschichten aus galvanisch hergestellten Kupferkristallen oder durch Anätzen sind an sich bekannt. Eine besonders günstige Ausführun#osart des flächigen Gebildes nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine auf elektrolytischem Wege hergestellte Kupferfolie. In Frage kommt aber auch z.B. Silberfolie. Eine vorteilhafte weitere Ausführungsart des flächigen Gebildes ist gekennzeichnet durch eine Kupferfolie mit passivierter`Yerbindungsoberfläche. Die Passivierung durch an sich bekannte Mittel dient dazu, nachträgliche Veränderungen der mikroaufgerauhten Oberfläche durch atmosphärische Einflüsse zu vermeiden. Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Metallfolie kaschierten flächigen Gebildes, wie Folie, Platte od.dgl., aus elektrisch hochwertigem thermoplastischem Kunststoff mit die haftung zwischen dem ketall und dem Kunststoff begünstigender Verbind unb. beider I#-Jiaterialien. Lrfindurigsgemäß ist dieses Verfahren dadurch eekennzeichnet, daß man ein filächi.;es Gebilde aus hochmolekularem Polycarbonat und die damit zu verbindende Metallfolie bei einer Temperatur zwischen 'f500 und 25000, vorzugsweise zwischen 'f800 und 23000, einer Druc#&behandlung unterwirft. Zweckmäßig wird diese Druckbehandlung mit einem Druck zwischen etwa 25 und 150 kg/cm 2 vorgenommen. Eine vorteilhafte Art des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Gebilde und die Metallfolie durch beheizte Druckwalzen geleitet werden. Hierbei handelt es sich um ein kontinuierliches Herstellungsverfahren. Es ist aber auch möglich, die Kaschierung in einer Presse diskontinuierlich vorzunehmen." Insbesondere bei dem kontinuierlichen Verfahren ist es zweckmäßig, daß die Metallfolie und das flächige Gebilde vor der ihrer Verbindung dienenden Behandlung vorzugsweise getrennt einer Vortrocknungsbehandlung unterworfen werden. Man. kann die Materialien durch Vorwärmwalzen und/oder Infrarotstrahlung vorwärmen und vortrocknen. Für eine etwaige weitergehende Vortrocknung kommt erfindungsgemäß in Frage, d aß die als Kupferfolie ausgebildete Metallfolie etwa 30 Minuten bei etwa 150o0 trocknungsbehandelt wird. .Ferner kommt in Frage, daß das flächige Gebilde aus Polycarbonat längere Zeit, beispielsweise über Nacht, bei etwa 120o0 trocknungsbehandelt wird. Die Erfindung umfaßt auch eine gedruckte Schaltung unter Verwendung eines Basismaterials der beschriebenen Art. Ferner umfaßt die Erfindung eine gedruckte Schaltung unter Verwendung eines Basismaterials, das nach mindestens einem der beschriebenen Verfahrensschritte hergestellt ist. Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele gegeben. Es sind dabei zugrundegelegt lineare, thermoplastische Polycarbonate aus aromatischen Dihydroxyverbindungen, insbesondere aus Bis-hyäroxyarylalkanen mit Molekulargewichten von 10 000 bis 150 000,-vorzugsweise von 20 000 bis 80 000, sowie vorzugsweise glasfaserverstärkte Polycarbonate (mit 12 bis 20 Gewichtsprozent Glasfasern). Beispiel 1 Eine extrudierte Folie aus dem Polycarbonat des 4.4'-dioxy diphenyl-2.2-propans von 0,6 mm Dicke wird 16 Stunden bei 120o vorgetrocknet. Eine elektrolytisch abgeschiedene, einseitig mikroaufgerauhte Kupferfolie von 0,035 mm Dicke wird 30 Minuten bei 150o0 vorgetroQknet. Die beden.Folien werden dann so aufeinandergelegt, daß die aufgerauhte Seite des Kupfers dem Polycarbonat zugewandt ist und unter einer heizbaren Plattenpresse zunächst 5 Minuten auf 200°0 dfucklos vorgewärmt. Dann wird bei der gleichen Temperatur 5 .Minuten mit 80 kp/em2 verpreßt und anschließend unter Druck auf etwa 14000 abgekühlt. Das Laminat kann dann der Presse entnommen werden. Es zeigt nach der vollständigen Abkühlung ._ eine gute Verbindung zwischen den beiden Materialien. Beispiel 2 - -Eine aus Lösung hergestellte Folie aus dem Polycarbonat des 4.4'-dioxy diphenyl-2.2-propans von 0,6 mm Dicke wird 20 Stunden bei 11000 vorgetrocknet. Eine elektrolytisch abgeschieddne, einseitig mikroaufgerauhte Kupferfolie von 0,070 mm Dicke wird 30 Minuten bei 15000 getrock-, net. Die beiden Folien werden dann so aufeinandergelegt, daß die aufgerauhte Seite des Kupfers dem Polycarbonat .. zugewandt ist, und unter einer heizbaren Plattenpresse zunächst 5 Minuten auf 220.0C vorgewärmt.-Dann wird bei der gleichen Temperatur 5 Minuten mit-95 kp/cm2--verpreßt:.-. und anschließend unter Druck auf Räumtemperatur.-abgekÜhlt. Die Verbindung zwischen - den beiden.- Materialien -ist gut---und - : genügt- den Anforderungen, die. an derartige haminate gestellt werden: Beispiel 3 . _ - . _ - . .. __ _ . .@ _. . . _ Es wird verfahren wie bei Beispiel 1 oder 2. Zur Erzie-`I lung einer dickeren Isolierstoffschicht werden jedoch mehrere Lagen Kunststoffolien aufeinandergelegt und@miteiner Lage Kupferblech der beschriebenen Art wie in Beispiel 1 oder 2- angegeben kaschiert: Man erhält -ein-Laminat mori .größerer @Steifigkeit. Eine- Schichtüng@=des Kunststoffolien ist nicht mehrü` erkennen.` Beispiel 4 Es wird verfahren wie bei Beispiel 't, 2 oder 3, jedoch wird-ä.er Kunststoff beidseitig mit der beschriebenen Kupferfolie kaschiert.
• Beispiel 5 Eine aus Lösung hergestellte Kunststoffolie wie in-Beispiel 2, die sehr sorgfältig getrocknet wurde, wird nach einer kontinuierlichen Vorwärmüng und Trocknung durch Infrarotstrahlen einem Kalander zugeführt. Zu- . gleich wird eine Kupferfolie mit der-erfindungsgemäßen -Aufrauhuag nach einer kontinuierlichen Vorwärmung und Trocknung durch eine Heizwalze mit in den Kalanderspalt so eingeführt, daß die aufgerauhte Seite zum Kunststoff zeigt. Die Kalanderwalzen haben eine Temperatur von 2300 bis 2400. Die Durchlaufgeschwindigkeit muß so gesteuert@werden, daß eine innige Verbindung beider Stoffe zustandekommt.
• Beisl>iel 6 Eine 0,8 .mm dicke, durch Extruson hergestellte Folieaus dem Polycarbonat des 424'-dioxy diphenyl-2.2-propans mit einem Gehalt an Glasfaser von 2O ,wird nach einer Trocknung von 16 Stunden bei 120°C mit einer Kupferfolie von 0,035 mm Dicke so bedeckt, daß deren aufgerauhte Seite ihr zugewandt ist. Die beiden Folien werden dann in einer Plattenpresse zunächst drucklos 5 Minuten auf 220°C vorgewärmt und anschließend bei der gleichen Temperatur mit einem Druck von 100 kp/cm2 verpreßt. Nach der Abkühlung auf 140°C kann das Laminat der Presse entnommen werden. In der Zeichnung Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel ein Teilstück des erfindungsgemäßen metallkaschierten flächigen Gebildes perspektivisch und teilweise auf'Sebrochen in vergrößertem Maßstabe dargestellt. Die Kupferfolie 1 weist an ihrer Unterseite die 11ikroaufrauhungeschicht 3 auf und, ist mit der darunter befindlichen Folie 2 aus hochmolekularem Polycarbonat fest verbunden. Alle Merkmale, die in der vorstehenden Beschreibung erwähnt und/oder in der Zeichnung dargestellt sind, sollen, sofern der bekannte Stand der Technik dies zuläßt, für sich allein oder auch in beliebigen Kombinationen oder Teilkombinationen als erfindungswesentlich angesehen werden, auch wenn sie in den Ansprüchen. nicht enthalten' sind.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1) Mit einer Metallfolie kaschiertes flächiges Gebilde, wie Folie, Platte od.dgl:, aus elektrisch hochwertigem thernäoplaatiachem Kunststoff mit die Haftung zwischen den Metall und dem Kunststoff begünstigender -Verbindung beider Materialien4@gekennzeiahnet durch die Verwendung eines Kunststoffes -aus hochmolekularem Polycarbonat. _ 2) Flächiges Gebilde nach Anspruch 1' gekennzeichnet durch ein Polycarbonat aus Bis-hydroxyaryl-alkanen mit ltolekulergewichten von 10 000 bis 150 000-9 vorzugsweiae von 20 000 bis 80 000, _ _ 3) Flächiges Gebilde nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise glasfaserveretärkteg Polycarbonat des 4.4'-diszy diphenyl-2.2-propans. 4) Flächiges Gebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Verwendung einer Metallkaschiierung aua Kupfer mit einer.sikroaufgerauhten Verbindungsoberfläche. 5) Flächigen Gebilde nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Nikroaufrauäungesohicht aus galvanisch her- gestellten oberflächenvergrößernden Kupferkristallen. 6) Flächiges -Gebilde nach -Anspruch -4j. geler@azs:ahn@e-t ..- . :: durch .eine .-durch Anätzen -gebildete- -ldikroauf@-rguhun#ga-r-_. schicht: 7) Flächiges Gebilde nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine.-auf elek-, trolytisehem Wege hergestellte Kupferfol.e".--. _8) Flächiges Gebilde nach mindesteng einem der .An= =.- . . -sprüche 4 bis 7e gekennzeichnet- durch dine:Kupfer-,, . folie mit passivierter Verbindungsoberfläche. 9) Verfahren 'zur Herstellung eines imit - eineip Metall- folier kuschierten @X-lächigen Gebildes,. wie- Platte od.dgl.9 aus elektrisch hochwertigem thermo- plastl"hem. @Kuüststiff ,-mit, die.,Haftung swIschen, dem,', Metall. .:und' dem. inaststof.&'begünat;@;end@rr.Terbindnag=ä beideWsl@at:e@ialßen;t da@@rc@.°:gekenrisei,c@hnetya-da13 äm,ri ein flächiges Gebilde aüo"äoohmdl,okul@m@##Polycat.@d$ht und die damit zu verbindende Metallfolie bei einer 2°03`nz@D3behlg@in» zwischen 1600."@#d wirft. ' 10) *trtänren nach -Anaprui#h@, '' dadurch gekenrisechnst e daß die Druckbehandlung mit einem .Druck swiichen etwa 25 Land 150 kg/cm2 vorgenommen wird* 11) Verfahren nach mindestens einen der Ansprüche 9 .und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Gebilde und, die Metallfolie durch beheizte Druckwal- sen geleitet werden, 12) Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dädureh gekennzeichnet, daß die Metallfolie und das flächige Gebilde vor der ihrer Verbindung dienen- den Behandlung vorzugsweise getrennt einer Vortrock- nungsbehandlung unterworfen werden. 13) Verfahren naoh Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die- als =upferfolie ausgebildete Metallfolie etwa 30 Minuten bei etwa 150°C trocknungsbehandelt wird. 14) Verfahren nach laspruoh 12 oder 13, dadurch gekenr zeichnet, da, das fläehite Oelllde aus Pelyearbonat längere -Zeit, beispielsweise über :Nacht, kei etwa 120°C trocknungebehaMelt wird. 15) Gedruckte Schaltung unter Verwendung eines lasismaterials nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis a. 16) Gedruckte Schaltung unter Verwendung eines Basismaterials, das nach des Verfahren mindestens einen der Ansprüche 9 bin 14 hergestellt ist.