DE1875150U - Gedruckte elektrische schaltung. - Google Patents

Description

Gedruckte elektrische Schaltungen bzw. Schaltungen mit gedruckten leiterplatten haben in den vergangenen
Jahren zunehmenden Eingang in die Technik gefunden.

Die überwiegende Zahl der in Gebrauch befindlichen Leiterplatten ist nach der sogenannten Folienätzmethode hergestellt. Hier wird eine mit einer leitenden Metallfolie wie etwa einer Kupferfolie kaschierte Platte aus einem Isoliermaterial im Muster der herzustellenden Leitungsführung bedruckt. Die gesamte Oberfläche der Isolierplatte ist mit der Metallfolie überzogen, durch den Aufdruck werden jene Metallpartien abgedeckt, die in der fertigen Leiterplatte metallisch belegt sein sollen. Anschließend

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werden die unbedruckten, freiliegenden Partien der Metallfolie in einem Ätzbad weggelöst, wobei die Leitungsstränge stehen bleiben. Schließlich wird von den nicht weggeätzten Partien die schützende Druckschicht entfernt.

Es sind auch schon andere Verfahren zum Aufbringen der Leitungsführung vorgeschlagen worden. Beispielsweise können die Leitungsstränge direkt in Form einer Metallfolie aufgedruckt, aufgeklebt oder in Porm eines Metall—Lackes aufgespritzt werden. Die Erzeugnisse zeigen jedoch gewöhnlich schlechte Haltbarkeit des Metalls auf der Unterlage und/oder schlechte Leitfähigkeitseigenschaften.

In jedem Falle müssen die in dieser Weise hergestellten Leiterplatten nachher durch Stanzung od.dgl. mit den für die Befestigung der elektrischen Bauelemente notwendigen Löchern versehen werden. Dann werden die Bauelemente eingesteckt und in geeigneter Weise verlötet, gewöhnlich durch Hauchlöten.

Ss ist auch bekannt, das Muster der gewünschten Leitungszüge mittels flüssigen Kunstharzes aufzubringen, dann ein Metallpulver aufzustäuben, danach das Kunstharz auszuhärten, dann das durch das Metallpulver gebildete schlecht leitende Leitungsmuster durch eine Tauchlötung mit einem durchgehenden, gut leitenden Zinnüberzug zu versehen und gegebenenfalls im gleichen Tauchlötvorgang die Anschlüsse vorhandener Schaltungselemente mit den Leitungs-

zügen zu verbinden. Hierbei ist u.a. infolge der bei der Tauchlötung auftretenden vergleichsweise hohen Temperaturen die Auswahl der verwendbaren Materialien beschränkt, die Haftfestigkeit läßt häufig zu wünschen übrig und es sind verhältnismäßig viele Arbeitsstufen erforderlich.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, bei einer besonderen Ausführungsform der FoIienätzmethode die ganze mit der Metallfolie belegte Isolierplatte mit einem ausziehbaren Film zu belegen, dann die Löcher herzustellen und in bekannter Weise ihre Wandungen mit leitfähigem Stoff zu belegen, darauf den abziehbaren I¹Hm zu entfernen und anschließend in bekannter Weise das Schaltungsrauster samt Lochwänden zu plattieren sowie das H'egativmuster und die nicht plattierte Folie zu entfernen, wobei gegebenenfalls bei der Plattierung galvanisch zuerst eine Kupfer- und anschließend eine Lötschicht aufgetragen v/erden. Derartig hergestellte und aufgebaute Leiterplatten haben die bekannten Nachteile der Folienätzprodukte und sind infolge der zahlreichen Arbeitsgänge bei der Herstellung verhältnismäisig teuer, was naturgemäß die Anwendungsbreite einschränkt.

Die !feuerung gibt gedruckte Schaltungen mit einer neuartigen elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen dem isolierenden Trägermaterial, den Leitungssträngen und den elektrischen Bauelementen an, welche sehr einfach und billig herstellbar sind. Bei den Produkten gemäß der Feuerung

sind die Leitungsstränge auf galvanischem Wege unter gleichzeitiger mechanisch-el e/fcris eher Tereinigung mit den elektrischen Bauelementen abgeschieden. Es wird nicht erst eine Leiterplatte hergestellt, in die die elektrischen Bauelemente zur fertigen Schaltung eingelötet werden müssen, sondern es wird sofort in einer Stufe die fertige gedruckte Schaltung aus Leiterplatte und elektrischen Bauelementen erzeugt.

Me gedruckte elektrische Schaltung gemäß der Feuerung umfaßt eine Leiterplatte mit einem Lochsystem und darin eingesetzten elektrischen Bauelementen und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstränge auf der Leiterplatte aus ein oder mehreren Metallschichten bestehen, die auf einer die Trägerplatte im Leitungsmuster überziehenden dünnen leitfähigen Grundschicht galvanisch abgeschieden sind und in die Löcher reichen, wobei die Anschlüsse der elektrischen Bauelemente in den Löchern mittels des galvanisch abgeschiedenen Metalls in elektrisch und mechanisch fester Verbindung mit den Leitungssträngen und der Trägerplatte verankert ,-jind. Vorzugsweise füllen die galvanisch abgeschiedenen Leitungsstränge die Löcher aus und bedecken auf beiden Seiten der Trägerplatte ein Gebiet rund um die Löcher. Die Trägerplatte kann auf beiden Seiten mit galvanisch abgeschiedenen Leitungssträngen versehen sein.

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Die gedruckten Schaltungen gemäß der Feuerung werden hergestellt, indem man in ein elektrisch isolierendes Trägermaterial das für die Anbringung der Bauelemente erforderliche Lochsystem einfügt, das gewünschte Verdrahtungsschema durch Aufbringen eines leitfähigen Materials sensibilisiert, die leitend miteinander verbundenen Bauelemente in das Lochsystem einsteckt und auf den sensibilisierten Partien galvanisch eine Metallschicht gewünschter Stärke abscheidet. Nach Abspülen der galvanischen Badflüssigkeit ist die gedruckte Schaltung fertig und sofort fest mit den elektrischen Bauelementen versehen.

Die Trägerplatte kann aus den verschiedensten Werkstoffen bestehen. Voraussetzung ist lediglich, daß die erforderlichen dielektrischen Eigenschaften gegeben sind und keine unzulässige Veränderung in dem galvanischen Bad eintritt. Die Auswahl an v/erkstoffen, die diesen Bedingungen genügen, ist groß. Das gilt besonders, da das Trägermaterial bei der Herstellung der gedruckten Schaltung keiner Wärmebeanspruchung unterworfen wird, wie das sonst bei der Verlötung der Bauelemente (200 - 250⁰O) der Fall ist. Die Trägerplatte kann aus starren oder biegsamen Materialien gewünschter Stärke aus natürlichen, synthetischen oder kombinierten Werkstoffen bestehen. Als Beispiele seien Kunststoffplatten oder -Folien, elektrisch isolierendes Hartpapier, Keramik, Glas oder für Sonderzwecke auch mit nichtleitenden Überzügen

versehene Metalibleehe genannt.

Die dünne leitfähige Grundschicht verleiht den bedeckten, z.B. bedruckten Partien eine geringe aber hinreichende Anfangsleitfähigkeit. Bei Verwendung gut leitender Materialien in geeigneter Form genügt ein sehr dünner Aufdruck. Mit einem feinen Silberpulver in einem firnisartigen Bindemittel wurden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt. Anstelle von Silberpulver können auch kolloidales Silber oder Silberverbindungen verwendet werden, die durch entsprechende Maohbehandlung wie etwa Belichtung, Eeduktion od.dgl. metallisches Silber in !Freiheit setzen. Außer Silber kommen andere Metalle mit guter elektrischer leitfähigkeit in Betracht. Das Bindemittel ist den 33i genschaft en des Trägermaterials angepaßt, durch entsprechende Auswahl aus den handelsüblichen Bindemitteln ist in allen Fällen eine gute Haftung der Grundschicht am Trägermaterial zu erreichen. Die Metallkonzentration im Bindemittel und die Stärke der Grundschieht richten sich nach der gewünschten Anfangsleitfähigkeit.

Die elektrischen Bauelemente oder entsprechenden Anschlußstücke, die vor der galvanischen Metallabscheidung in das Lochsystem eingesteckt werden, sind nach der Galvanisierung in einem üblichen Elektrolysierbad fest mit den leitungssträngen verbunden. Aufdrucke der vorstehend geschilderten Art nehmen das Metall gut an, so daß die abge-

schiedene Metallschicht zusammenhängend, einheitlich, glatt und elastisch ist.

Die galvanische Abscheidung gestattet eine bequeme Anpassung auch an besondere mechanische und/oder elektrische Anforderungen. Das abgeschiedene Material kann aus den verschiedensten Metallen bestehen. Die Leitungsstränge können in der gewünschten Stärke abgeschieden sein. Durch Unterbrechung der leitenden Verbindung zwischen einzelnen Bauelementen und der Kathode zu verschiedenen Zeitpunkten bei der galvanischen Abscheidung ist es ohne weiteres möglich, den verschiedenen Le itung.s st rängen unterschiedliche Stärken zu geben. Bei Austausch des galvanischen Bades im Verlauf der Abscheidung werden mehrschichtige Auftragungen erhalten; in dieser Weise können wiederum alle Leitungsstränge oder nur einige von diesen mehrschichtig aufgebaut sein. Da sich bei der Elektrolyse das Metall in einer zusammenhängenden Masse auf den bedruckten Partien und um die Anschlüsse der eingesteckten Bauelemente abscheidet, sind die Löcher ganz oder teilweise zugewachsen. Hierdurch ist eine ausgezeichnete mechanische und elektrische Vereinigung zwischen Trägermaterial, Leitungssträngen und elektrischen Bauteilen gewährleistet.

Die gedruckten Schaltungen gemäß der Neuerung sind durch ausgezeichnete Eigenschaften gekennzeichnet. Auf die gute Haftfestigkeit infolge der weiten Auswahl bezüglich

Bindemittel und Trägermaterial durch Wegfall jeglicher Wärmebeanspruchung wurde bereits hingewiesen. Die Tatsache, daß die leitungsstränge in den Löchern verankert sind, unterstützt diese Haftfestigkeit. Dasselbe gilt bezüglich der Verankerung der Bauelemente in den Löchern, auch hinsichtlich der elektrischen Verbindung. Die abgeschiedenem Leitungsstränge neigen bei geeigneter Stärke selbst bei starker Yerbiegung des Trägermiaterials nicht dazu, abzuspringen oder in sich zu reißen. Die Leitfähigkeit ist ausgezeichnet, auch für die Hochfrequenztechnik. Der Y/iderstand kann durch Abscheidung der gewünschten Metalle in der gewünschten Stärke und/oder Aufbau aus mehreren Schichten den im Einzelfalle gegebenen Forderungen angepaßt sein, und zwar auch für die einzelnen Leitungsstränge in unterschiedlicher Weise.

Die gedruckten Schaltungen gemäß der Neuerung können in verschiedener Weise abgewandelt v/erden. Beispielsweise kann das Lochsystem auch nach dem Aufdrucken der leitfähigen G-rundschicht eingestanzt worden sein. Die leitfähige Grundschicht kann nach verschiedenen Druckverfahren aufgetragen sein, besonders günstige Ergebnisse wurden beim Siebdruck erzielt. Die leitfähige Grundschicht muß nicht aufgedruckt sein, als Beispiel einer anderen Methodik sei das Aufspritzen durch eine Schablone genannt. Es liegt auf der Hand, daß in gleicher Weise in ein und demselben galvanischen Arbeits-

gang auf beiden Seiten des Trägermaterials Leitungsmuster abgeschieden sein können. Die abgeschiedenen Leitungsstränge, die Leiterplatten oder die gesamten Schaltungen können in an sieh bekannter Weise nachbehandeln z. B. lackiert sein. Durch Überziehen mit einer Isolierschicht, Aufbringen einer weiteren sensibilisierenden Grundschicht und erneute galvanische Abscheidung werden Strukturen mit mehreren Leiterzonen erhalten.

In den anliegenden Zeichnungen sind drei verschiedene Ausführungsformen einer Verbindungsstelle zwischen Trägermaterial, Leitungsstrang und elektrischer Zuführung eines Bauelements dargestellt:

Fig. 1 zeigt den Aufbau bei Vorliegen eines Leitungssystems auf nur einer Seite der Trägerplatte. Die Trägerplatte ist mit 1, das loch mit 2, der Leitungsstrang als Ganzes mit 3, die leitfähige Grundschicht mit 4, das galvanisch abgeschiedene Material mit 5 und die Zuführung des elektrischen Bauelements mit 8 bezeichnet. Durch entsprechende Eintauchung der Platte in das Elektrolysebad kann immer erreicht werden, daß das ausgestanzte Loch 2 vollständig mit dem galvanisch abgeschiedenen Metall ausgefüllt ist und, sofern gewünscht, letzteres an der Zuleitung 8 des elektrischen Bauelementes etwas nach oben reicht. Hierdurch ist eine absolut sichere Verankerung gewährleistet.

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Pig. 2 zeigt den Aufbau bei Abscheidung auf beiden Seiten der Trägerplatte. Die am Aufbau beteiligten Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hier unfaßt der galvanische Überzug zangenartig beide !Flächen der Trägerplatte rund um das Loch, wodurch eine noch bessere Verankerung gewährleistet ist. Bine derartige "Verankerung ist selbstverständlich auch dann immer zu erreichen, wenn nur auf einer Seite der Trägerplatte ein Leitungsschema niedergeschlagen ist. Es genügt, die Trägerplatte auf der einen Seite mit dem Leitungsschema und auf der anderen Seite an den Stellen der Löcher mit kleinen Kreisen zu bedrucken, deren Durchmesser etwas größer als das Loch ist. Bei der galvanischen Abscheidung ergibt sich dann die in Pig. 2 angegebene Struktur.

In Pig. 3 ist eine Verbindungsstelle dargestellt, bei der die galvanisch abgeschiedene Lage aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Als Beispiel sind eine Zwischenschicht 6 und eine Deckschicht 7 angedeutet. Natürlich sind beliebige andere Schichtstrukturen möglich.

Durch die Neuerung wird ein beträchtlicher technischer Fortschritt erzielt. Die Erzeugnisse gemäß der Neuerung sind durch ausgezeichnete mechanische uM. elektrische Eigenschaften gekennzeichnet, die darüber hinaus bequem den besonderen Verwendungszwecken angepaßt werden können.

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Die Neuerung erlaubt eine billige Herstellung gedruckter Schaltungen auch in mittleren und kleineren Betrieben ohne großen maschinellen Aufwand.

Schutzansprüche:

Claims (9)

P.A.351685*29. b.b3, / 12 - Schutzansprüche

1. Gedruckte elektrische Schaltung aus einer Leiterplatte mit einem Lochsystem und darin eingesetzten elektrischen Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstränge (3) auf der Leiterplatte aus ein oder mehreren Metallschichten (5 bzw. 5—7) bestehen, die auf einer die Trägerplatte (1) im Leitungsmuster überziehenden dünnen leitfähigen Grundschicht (4) galvanisch abgeschieden sind und in die Löcher (2) reichen, und daß die Anschlüsse (8) der elektrischen Bauelemente in den Löchern (2) mittels des galvanisch abgeschiedenen Metalls (5 bzw. 5-7) in elektrisch und mechanisch fester Verbindung mit den Leitrangssträngen und der Trägerplatte verankert sind.

2. Gedruckte elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch abgeschiedenen Leitungsstränge (3) die Löcher (2) ausfüllen und auf beiden Seiten der Trägerplatte (1) ein Gebiet rund um die Löcher bedecken.

3. Gedruckte elektrische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (1) auf

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beiden Seiten mit galvanisch abgeschiedenen Leitungssträngen (3) versehen ist.

4. Gedruckte elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Leitungsstränge (3) verschiedene Stärken aufweisen,

5. Gedruckte elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder einzelne Leitungsstränge (3) aus mehreren galvanisch abgeschiedenen. Schichten verschiedener Metalle bestehen,

6» Gedruckte elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne leit— fähige Grundschicht (4) aus einem feinverteilten Metall in einem, auf das Material der Trägerplatte abgestimmten Bindemittel besteht, wobei die Metallkonzentration im Bindemittel und die Stärke der Grundschieht nach der gewünschten Anfangs-Leitfähigkeit der Grundschicht gewählt sind.

7. Gedruckte elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem Terfahren. bei dem man in ein elektrisch isolierendes Trägermaterial das für die Anbringung der elektrischen Bauelemente erforderliche Loeiisystem einfügt, die mit Metall zu überziehenden Gebiete der Trägerplatte ia.it einer festhaftenden, dünnen, leitfähigen Grundschicht

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versieht, die leitend miteinander νerfundenen Bauelemente in das Lochsystem einsteckt und auf der leitfähigen Grundsohicht und an den Anschlüssen der Bauelemente galvanisch ein oder mehrere Metallschichten in gleichen oder verschiedenen Stärken abscheidet, erhalten worden ist.

8. Gedruckte elektrische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem Verfahren, bei dem man die dünne leitfähige G-rundschicht auf die zu überziehenden G-ebiete aufdruckt, erhalten worden ist,

9. Gedruckte elektrische Schaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem Verfahren, bei dem man das Lochsystem nach dem Aufbringen der Grundschicht einfügt, erhalten worden ist.