DE2246208A1

DE2246208A1 - Verfahren zur herstellung von gedruckten schaltungen

Info

Publication number: DE2246208A1
Application number: DE19722246208
Authority: DE
Inventors: Neil W Berst; Steven J Karwan
Original assignee: CIRCUIT MATERIALS DIVISION DOD
Current assignee: CIRCUIT MATERIALS DIVISION DOD
Priority date: 1971-09-22
Filing date: 1972-09-21
Publication date: 1973-03-29
Also published as: FR2153383A1; JPS4839972A

Description

Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen durch Prägepressen, bei denen eine Schaltung aus Metallfolie auf einer Unterlage angeklebt wird.

Prägepressen zur Herstellung gedruckter Schaltungen ist eines der eingeführten und oftmals bevorzugten Herstellungsverfahren, besonders wenn große Stückzahlen hergestellt werden sollen. Diesen Bedingungen wird z.B. im Automobilbau begegnet, wo gepreßte Schaltungen in zunehmendem Maße die herkömmlichen geätzten gedruckten Schaltungen verdrängen. ;

Bei einem solchen typischen Herstellungsverfahren wird die gedruckte Schaltung aus einem Blatt mit einem Kleb-

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stoff beschichteter Kupferfolie in Berührung mit einer geeigneten starren oder flexiblen Unterlage prägegepreßt, so daß die jeweilige Schaltung an der Unterlage leicht anhaftet. Andere Folien, wie aus Aluminium, Nickel oder Monelmetall, können ebenfalls benutzt werden. Die Unterlage kann aus Phenolplatten, Epoxyd-Glasplatten, Polyester- oder Polyimidschichten gebildet werden. Nach dem Prägepressen wird der unerwünschte ^eil der Folie . von der Unterlage abgezogen und die übrige Schaltung durch eine nachfolgende Aufrollbeschichtung oder einen Preßvorgang bei hoher Temperatur und Druck fest mit der Unterlage verbunden.

Diese Herstellungsverfahren benutzen einen warmschmelzenden Klebstoff und eine ziemlich kostspielige erhitzte Prägeform, die erforderlich ist, um während des Prägepressens den ßchaltungsteil der Folie mit der Unterlage leicht zu verbinden. Die Kosten für die Prägeform sind infolge der erforderlichen Ausgestaltung zur Herstellung einer gleichmäßig erwärmten Form, die innerhalb geringer Toleranzen und genau einzuhaltender Temperaturen in der Größenordnung von 120 bis 220 Grad Celsius arbeiten kann, sehr hoch. Die Kosten dieses Herstellungsverfahrens werden außerdem durch die begrenzte Verkzeuglebensdauer der Form bei diesen hohen Temperaturen weiter erhöht.

Die Verwendung eines warmschmelzenden Klebstoffes ist bei fortlaufenden Verfahren erforderlich, da ein solcher Klebstoff eine Anfangsklebfähigkeit oder leichte Haftfähigkeit während des Prägepressens hat und er anschließend während eines zweiten Klebe vor ganges bein nachfolgenden Bollen oder Pressen eine starke Klebfähigkeit entwickeln muß, die für

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die endgültige Schaltung erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine nicht erwärmte Prägeform an Stelle der bisher benutzten kostspieligen erwärmten Prägeformen benutzt werden kann.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch ©löst, daß ein Metallfolienblatt auf einem Unterlagenblatt angeordnet wird, daß eines der Blätter auf einer dem jeweils anderen Blatt zugewandten Seite mit einem Klebstoff versehen wird, wobei dieser Klebstoff bei Ausübung eines Drucks die Folie mit" der Unterlage bei Raumtemperatur verbindet und eine größere Haftwirkung bei einer nachfolgenden Anwendung von größerer Wärme und Druck entwickelt, daß eine bestimmte Form einer gedruckten Schaltung aus der Folie prägegepreßt und gleichzeitig diese Form durch den von der Prägepresse ausgeübten Druck an der Unterlage angeklebt wird, daß die nicht zur Schaltung gehörenden Teile der Folie von der Unterlage entfernt werden und daß auf die Unterlage und die anhaftende Form der Schaltung größere Wärme und Druck ausgeübt wird, wodurch eine größere Haftwirkung zwischen der Folie und der Unterlage erzielt wird, als dieses durch das Prägepressen erreicht wurde.

Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Metallfolie in Form einer gedruckten Schaltung mit Hilfe einer Prägepresse, bei Raumtemperatur an einer Unterlage zuerst relativ leicht angeheftet, wonach durch Anwendung von

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höherem Druck und höherer Temperatur, die wesentlich über der Raumtemperatur liegt, die Schaltung fest mit der Unterlage verbunden wird. Der zur Verbindung der Metallfolie mit der Unterlage benutzte Klebstoff hat eine zweistufige Klebfähigkeit. Die erste Stufe mit einer geringeren Klebfählgkeit tritt bei Raumtemperatur und der Anwendung eines relativ geringen Drucks auf. Die zweite Stufe tritt dagegen erst bei einem höheren Druck und bei einer Temperatur auf, die wesentlich über der Raumtemperatur liegt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird dabei ein Klebstoff benutzt, der aushärtbar ist und während des Prägepressens einen latenten Zustand einer ursprünglichen, relativ geringfügigen Klebfähigkeit beibehält.

Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt zum Prägepressen gedruckter Schaltkreise eine kalte Prägeform, um die jeweils gewünschte Schaltung aus der Folie herauszuschneiden, und einen Klebstoff, der entweder an die Folie oder die Unterlage gegeben wird, um anfangs die Schaltung der Folie mit der Unterlage zu verbinden. Der Klebstoff muß dabei eine zweite Art von Klebfähigkeit aufweisen, um bei einem nachfolgenden Roll- oder Preßvorgang die erforderliche starke Klebfähigkeit zu entwickeln, die für die endgültige Schaltung erforderlich ist. Die Eigenschaften der fertigen Schaltung müssen dabei eine ausreichend feste und harte Verbindung der Metallfolie mit der Unterlage umfassen, so daß die Folie sich gegenüber der Unterlage selbst dann nicht bewegen kann, wenn mäßige Ablöse- oder Scherkräfte auf den Schaltkreis ausgeübt werden. Der fertige Schaltkreis kann außerdem gelötet werden, wobei der Klebstoff Temperaturen in der Größenordnung von 290 Grad Celsius während kurzer

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Zeitdauern widerstehen muß.

Die "bei dem erfindungsgemäß en Verfahren "benutzten besonderen Klebstoffe haben ausgezeichnete Klebeigenschaften, widerstehen höhen Temperaturen und haben auch bei Raumtemperatur ausreichende Klebeigenschaften, um den anfänglichen .Anhaftvorgang der durch die Prägeform ausgeschnittenen Metallfolie an einer geeigneten Unterlage gleichzeitig mit dem Ausschneiden bzw. Prägepressen der gedruckten Schaltung zu ermöglichen. Diese Klebstoffe weisen außerdem eine zweite Stufe von Klebfähigkeit bei einer höheren Temperatur und Druck auf, wie diese durch eine Aufroll- oder Plattendruckbeschichtung der Unterlage mit der ausgeschnittenen Folie aufgebracht werden. Diese zweite Stufe der Klebfähigkeit des Klebstoffes kann durch die thermoplastischen Warmschmelzeigenschaften des Klebstoffes oder durch Aushärten erreicht werden, was den Klebstoff während des Prägepressens und dem anfänglichen Klebvorgang latent erhält.

Drei Arten von Klebstoffen haben sich als befriedigend bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erwiesen. In jedem Pail wird der Klebstoff aus einer Lösungsmittel-Lösung auf die Folie aufgebracht. Selbstverständlich kann der Klebstoff aber auch anstatt auf die Folie auf die Unterlage aufgebracht werden, so daß auch diese Ausführung unter das erfindungsgemäße Verfahren fällt.

Bei den folgenden Beispielen wird der Klebstoff aus einer Lösungsmittel-Lösung mit einer trockenen Schichtstärke von 0,3 mm auf eine durch elektrische Ablagerung gebildete Kupfer-

o folie aufgeschichtet, die ein Gewicht von 0,03 Gramm pro cm

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hat. Lie benutzten Unterlagen weisen 1,2 mm dicke Polyesterfilme, 1,2 mm dicke Polyimidfilme und 1,5 mm dicke glasfaserverstärkte Polyesterplatten auf. Die Folie wird während des Prägepressens leicht mit der Unterlage verbunden. Sie wird weiter während eines zweiten Vorganges durch Aufroll- oder Druckbeschichtung bei einer Temperatur von 120 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius während Zeitintervallen von wenigen Sekunden bis zur Länge einer Stunde und bei Drücker
lage verbunden.

und bei Drücken von 68 bis 170 Gramm pro cm mit der Unter-

Di e erste Gruppe von Klebstoffen, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, sind thermoplastische Harzsysteme, die erwärmt werden können, um eine Klebfähigkeit zu entwickeln, die während einer Dauer von wenigen Minuten bis zu wenigen Stunden nach dem Erkalten anhält. Dieses erlaubt das Prägepressen mit einer kalten Prägeform, da der Klebstoff immer noch eine ausreichende Klebfähigkeit hat, um die Metallfolie leicht mit der Unterlage zu verbinden. Zufriedenstellende Schaltungen wurden durch Verwendung der folgenden Klebstoffsysteme und Erwärmen der mit Klebstoff beschichteten Folie auf 90 bis 200 Grad Celsius während einer Zeitdauer von 30 "bis zu 600 Sekunden erhalten, wobei ein Ofen oder eine Infrarot-Lampe zur Erzeugung einer mäßigen Klebfähigkeit benutzt wurden, die auch beim Abkühlen erhalten bleibt. Nach dem Abkühlen der Folie auf Haumtemperatur wird die Schaltung bei Raumtemperatur und in Berührung mit der ausgewählten Unterlage prägegepreßt, wonach anschließend die prägegepreßte Schaltung während einer getrennten Aufroll- oder Plattendruckbeschichtung auf der Unterlage als Schicht aufgebracht wird. Die folgenden Klebstoffe wurden bei diesen Verfahren erfolgreich benutzt:

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a) Polyesterklebstoffe, die unter der Bezeichnung "USM 7925" von der USM Chemical Corporation vertrieben werden.

b) Eine Mischung aus 100 Gewichtsanteilen eines Polyesterklebstoffes, der unter der Bezeichnung "USM 7925" von der zuvor genannten Firma vertrieben wird, und 10 Gewichtsanteilen aus Isocyanat, das unter der Bezeichnung "EC 829" von der Firma E. I. DuPont de Uemours & Co vertrieben wird.

c) Eine Mischung aus 100 Gewichtsanteilen des Polyesterklebstoffes "USM 7925" und 10 Gewichtsanteilen eines Isocyanäts, das unter der Bezeidanung "EC 805" der Firma DuPont vertrieben wird.

d) Thermoplastische Urethan-Elebstoffe des Typs, der unter der Bezeichnung "Estane 5703" von der Firma B. F. Goodrich Chemical Co. vertrieben wird.

e) Eine Mischung aus' 100 Gewichtsanteilen des thermoplastischen Urethan-Klebstoffes mit der Bezeichnung "Estane 5703" und 8 Gewichtsanteilen des Isocyanäts "EC 829".

Die zweite Gruppe von Klebstoffen weist alle Klebstoffe der ersten Gruppe auf, wobei zusätzlich ein Weichmacher hinzugefügt wird, so daß der Erwärmiöngsvorgang entweder nicht notwendig oder aber bei Temperaturen in der Größenordnung von 65 bis I50 Grad Celsius während einer Zeitdauer von bis 300 Sekunden durchgeführt werden kann. Im folgenden werden representative Beispiele von Mischungen aus Weichmachern mit den Klebstoffen der ersten Gruppe angegeben:

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a) 100 Gewichtsanteile des Polyesterklebstoffes "USM 7925", 10 Gewichtsanteile des Isocyanata "RC 829" und 3 Gewichtsanteile von Diaceton-Alkohol.

b) 100 Gewichtsanteile des thermoplastischen Urethanklebstoffes "Estane 57OJ", 8 Gewichtsanteile des Isocyanate "RC 829" und 5 Gewichtsanteile des unter der Bezeichnung "RG 8" von der Firma Röhm & Haas Co. vertriebenen Weichmachers.

Die dritte Gruppe von Klebstoffen sind aushärtbare Verbindungen, die auch noch Klebeeigenschaften im nicht ausgehärteten Zustand aufweisen. Zum größten Teil haben diese Klebstoffe eine relativ kurze Lebensdauer im klebenden Zustand, die von wenigen Stunden bis zu wenigen Tagen reicht. Sie erfordern keine Aktivierung, müssen Jedoch während ihres klebfähigen Zustandes benutzt werden. Beispiele dieser Klebstoffe, die erfolgreich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benutzt wurden, sind die folgenden:

a) Eine Mischung aus 100 Gewichtsanteilen eines Acrylharzes, das unter der Bezeichnung "56031" von DuPont vertrieben wird, und 8,6 Gewichtsanteilen eines Epoxyd-Härtemittels, das unter der Bezeichnung "Epon 828" von der Shell Chemical Co. vertrieben wird.

b) Eine Mischung aus 100 Gewichtsanteilen von Polyester, das unter der Bezeichnung "USM 7966" von der USM Chemical Co. vertrieben wird, 40 Gewichtsanteilen eines Epoxydharzes, das unter der Bezeichnung "Araldit 465" von der Firma Ciba Co. Inc. vertrieben wird, und 12 Gewichtsanteilen eines Isocyanats-Härtemittels, das unter der Bezeichnung

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"EG 829" von BuPont vertrieben wird,

e) Eine Mischung aus 1ÖO Gewichtsanteilen des Acrylharzes "56051", 40 Gewichtsanteilen ödnes Epoxyd-Härtemittels, das unter der Bezeichnung "Epon 6084" von der Shell Chemical Go. vertrieben wird, und 15 Gewichtsanteilen eines Polyamidharzes, das unter der Bezeichnung "Versamid 100" von der lirma General Hills, Ine, vertrieben wird»

d) Eine Mischung aus 100 Gewichtsanteilen des Polyesters "TJSM 7966" und 15 Gewichtsanteilen des Isocyanats "fiG 805".

Obwohl ein bevorzugtes Verfahren der Erfindung beschrieben wurde, sind selbstverständlich Modifikationen, Abänderungen und sonstige Veränderungen möglich, ohne daß die erfindungsgemäße Lehre verlassen wird.

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Claims

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P 5029 -

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen durch Prägepressen, bei denen eine Schaltung au» Metallfolie auf einer Unterlage angeklebt wird, dadurch gekennzeichnet , daß ein Metallfolienblatt auf einem Unterlagenblatt angeordnet wird, daß eines der Blätter auf einer dem jeweils anderen Blatt zugewandten Seite mit einem Klebstoff versehen wird, wobei dieser Klebstoff bei Ausübung eines Drucks die Folie mit der Unterlage bei Raumtemperatur verbindet und eine größere Haftwirkung bei einer nachfolgenden Anwendung von größerer Wärme und Druck entwickelt, daß eine bestimmte Form einer gedruckten Schaltung aus der Folie prlgegepreßt und gleichzeitig diese Form durch den von der Pragepresse ausgeübten Druck an der Unterlage angeklebt wird, daß die nicht zur Schaltung gehörenden Teile der Folie von der Unterlage entfernt werden und daß auf die Unterlage und die anhaftende Form der Schaltung größere Wärme und Druck ausgeübt wird, wodurch eine größere Haftwirkung zwischen der Folie und der Unterlage erzielt wird, als dieses durch das Prägepressen erreicht wurde.

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Bonkkonten: H. Aufhauser,MOndwn 173533 ■ Deutxto Bank, MOncton li/2507« · Pathdwddiento MOnchM «311
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß ein durch Erwärmung seine Klebfähigkeit erhaltender Klebstoff verwendet wird, der diese für eine kurze Zeit nach der Abkühlung beibehält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß als Klebstoff dn thermoplastisches Harzsystem verwendet wird, das auf eine Temperatur von etwa 90 bis 200 Grad Celsius während etwa 30 bis 600 Sekunden erwärmt wird, bevor der Prägepreßvorgang bei Eaumtemperatur durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff ein thermoplastisches Harzsystem verwendet wird, das einen Weichmacher enthält,

5· Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß der Klebstoff durch Vorerwärmung auf eine Temperatur von etwa 65 bis 150 Grad Celsius während etwa 30 bis 300 Sekunden aktiviert wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein aushärtbarer Klebstoff verwendet wird, der im nichtgehärteten Zustand klebende Eigenschaften hat *

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