DE2556826A1

DE2556826A1 - Verfahren zur herstellung von gedruckten schaltungen und nach diesem verfahren hergestellte gedruckte schaltung

Info

Publication number: DE2556826A1
Application number: DE19752556826
Authority: DE
Inventors: Peter Ing Blaha; Josef Drasch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-19
Filing date: 1975-12-17
Publication date: 1976-06-24
Also published as: SE7514432L; ATA1017674A; FR2295678A1; NL7514723A; BE836866A; IT1068815B

Description

Ing. Karl Vockenhuber, 1180 Wien, Pötzleinsdorferstraße 118 16· ΟθΖ, 1975

DDr. Raimund Hauser, 1040 Wien, Goldeggasse 2/2/2/9

Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen und nach diesem Verfahren hergestellte gedruckte Schaltung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen, bei welchen ein metallisches Substrat gegebenenfalls entsprechend den Lötpunkten etc. mit Löchern versehen und anschließend mit einer Isolierschicht überzogen wird, worauf in einem insbesonderen additiven Verfahren die Leiterbahnen aufgebracht werden. Fernerhin betrifft die Erfindung eine nach diesem Verfahren hergestellte gedruckte Schaltung, die aus einem metallischen Substrat besteht, welches mit einer Isolierschicht überzogen ist und auf welchem Leiterbahnen angeordnet sind.

Es ist bekannt, an Stelle von Kunststoffen (Pertinax, Epoxy-Harz) als tragenden Körper für gedruckte Schaltungen in der Elektrotechnik Stahlblech zu verwenden.Derartige Platinen aus Stahlblech werden derart hergestellt, daß vorerst das Stahlblech auf die Abmessungen der gewünschten Platine zugeschnitten wird und mit Löchern versehen wird. Diese Löcher stellen die Lötpunkte für die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente des Schaltungsaufbaues dar. Nach dem Anbringen der Bohrungen wird das Stahlblech im Wirbelsinterverfahren mit einer Epoxy-Harz-Schicht überzogen. Nach dem Aufbringen dieser Harzschicht werden die Leiterbahnen im additiven Verfahren auf die durch die Harzschicht gebildete Isolierschicht aufgebracht. Hiezu wird das CC. - Verfahren nach einem Vorschlag der Photocircuit Corporation angewandt, oder die Leiterbahnen werden durch Aufdampfen und nachträgliches galvanisches Verstärken od. dgl. hergestellt.

Derartige gedruckte Schaltungen mit einem Stahlblech als Träger weisen den Nachteil auf, daß sie relativ hohes Gewicht aufweisen, wodurch ihr Verwendungsbereich

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eingeschränkt wird. Werdai derartige Platinen beispielsweise für transportable bzw. tragbare elektronische Geräte verwendet, so führt dies zu einem hohen Gewicht des Gerätes, was bei der relativ großen Anzahl von elektrischen Schaltkreisen auch in Geräten des Konsumbereiches, wie beispielsweise Farbfernsehempfänger, keinesfalls außer acht gelassen werden darf. Fernerhin bringt die Verwendung von Epoxy-Harz als Isolierschicht keinesfalls die stets anzustrebende Verbilligung einer Konstruktion gegenüber den bislang verwendeten Epoxy-Harz-Kupferplatinen, da ja wiederum Epoxy-Harz verwendet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen bzw. eine nach diesem Verfahren hergestellte gedruckte Schaltung zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Gemäß der Erfindung wird daher bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß zur Herstellung der Isolierschicht das metallische Substrat oberflächlich oxydiert wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Substrat Aluminium verwendet wird und dieses zur Herstellung der Isolierschicht eloxiert wird.

Durch die Verwendung des Leichtmetalle s Aluminium wird die Platine bzw. gedruckte Schaltung wesentlich leichter. Ebenso ist die mechanische Bearbeitung der Platine technologisch günstig, da beispielsweise die zu verwendenden Werkzeuge ( Bohrer zur Herstellung der Lötpunkte) bei der Bearbeitung des Aluminiums gegenüber dem Stahlblech eine höhere Standzeit aufweisen. Fernerhin kann die Platine gleichzeitig als Kühlkörper für etwaig verwendete hoch belastbare Halbleiter verwendet werden. Ebenso ist es möglich, zusätzlich Kühlrippen für Halbleiter od. dgl. mit der Platine zu integrieren.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße gedruckte Schaltung und Fig. 2 stellt das Detail A aus der Fig. 1 dar.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Platine 1 dargestellt, die neben

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den elektrischen Leiterbahnen 2 auch Kühlrippen 3 für ein Leistungs-Halbleiterelement und die Frontplatte 4 eines elektronischen Gerätes aufweist. Alle diese Konstruktionselemente sind einstückig mit der gedruckten Schaltung ausgebildet.

Die elektrischen Leiterbahnen 2 werden derart hergestellt, daß das metallische Substrat 6 ( siehe Fig. 2) entsprechend den Lötpunkten mit Bohrungen 5 versehen wird. Anschließend wird das metallische Substrat mit einer Isolierschicht 7 überzogen. Zur Herstellung dieser Isolierschicht 7 wird das metallische Substrat 6 oberflächlich oxydiert. Die Isolierschichte 7 ist dadurch herstellbar, daß als metallisches Substrat Aluminium verwendet wird, das eloxiert wird. Nunmehr werden die Leiterbahnen nach einem additiven Verfahren aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Aufdampfen erfolgen, wonach die Leiterbahnen noch galvanisch verstärkt werden können.

Dadurch, daß die Leiterbahnen erst nach dem Anfertigen der Bohrungen 5 aufgebracht werden, kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, daß die leitende Schicht auch die Wandungen der Bohrung 5 bedeckt, wodurch eine gut haltbare Lötstelle erzielt wird, da das Lötzinn durch Kapillarwirkung die Bohrung ausfüllt.

Fernerhin kann während des Herstellungsverfahrens der gedruckten Schaltung vor der oberflächlichen Oxydation das metallische Substrat abgedeckt werden, wodurch eine gegebenenfalls gewünschte elektrische Verbindung des metallischen Substrats mit Bauteilen durchführbar ist. Dies kann dazu verwendet werden, die Platine neben ihrer Funktion als tragendes Element für die Bauelemente auch als elektrische Abschirmung zu verwenden, was insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen von Bedeutung sein kann.

Durch eine gegebenenfalls durchgeführte Eloxierung kann auch in vorteilhafter Weise eine optisch ansehnliche Frontplattengestaltung für das elektrische Gerät durchgeführt werden, wobei Markierungen od. dgl. für Schalter usw. anbringbar sind. Zur Erhöhung der Isolationswirkung der Eloxalschicht können gegebenenfalls Füllstoffe in die Poren dieser Schicht eingebracht werden, wozu auch Farbstoffe geeignet sind. So wäre es denkbar neben der erhöhenden Isolationswirkung gleichzeitig eine unterschiedliche Färbung der Platine zu erreichen, in Bereich der Kühlrippen für Halbleiter ist stets eine

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Schwärzung aus thermischen Gegebenheiten anzustreben. Ebenso bei Anwendungen in optischen Geräten. Frontplatten kann hiedurch, wie bereits gesagt, ein ästhetisches Dekor verliehen werden.

Durch die Erfindung ist es also möglich, die gedruckte Schaltung als mechanischen Könstruktionsteil eines Gerätes od. dgl. auszubilden. Besteht der mechanische Bauteil eines Gerätes beispielsweise aus Aluminiumdruckguß, so kann er dadurch als Träger für Leiterbahnen einer elektrischen oder elektronischen Schaltung ausgebildet werden, daß auf seine Oberfläche eine dünne Aluminium schicht aufgebracht wird, die zur Gänze durcheloxiert wird. Diese Schichte bildet dann eine Isolierschichte, auf der dann die weiteren Leiterbahnen angeordnet werden.

Eine etwa gemäß Fig. 1 ausgebildete Platine (mit Frontplatte und Kühlkörper) kann nach der Bestückung in einfacher Weise in das nicht dargestellte Gerätege häuse eingeschoben werden. Eine derartig ausgebildete einstückige Bauweise der funktionswichtigen Bestandteile eines Gerätes führt zu einfachem Aufbau und zu leichter Handhabung bei Reparaturarbeiten.

Grundsätzlich ist es möglich, Leiterbahnen auf beiden Seiten des metallischen Substrats anzuordnen, wie dies bisher auch bei Kunststoffplatinen durchgeführt wurde. Dar-

überhinaus ist es aber denkbar, über den Leiterbahnen der gedruckten Schaltung gemäß Fig. 2 wiederum eine Isolierschichte aufzubringen, auf der dann eine weitere Leiterbahn angebracht wird. Diese Isolierschicht könnte in einfacherweise derart hergestellt werden, daß über den Leiterbahnen eine sehr dünne Aluminiumschichte angeordnet wird, die dann durcheloxiert wird, worauf die weiteren Leiterbahnen aufgebracht werden.

Hiedurch ist es in äußerst vorteilhafter Weise möglich, einander kreuzende Leiterbahnen vorzusehen, so daß eine Mehrfachausnützung der zur Verfügung stehenden Platinenfläche in bezug auf Leiterbahnen erzielbar ist. Dies führt zu kürzeren Leiterverbindungen der einzulötenden elektronischen Bauteilen, was gegebenenfalls bei Hochfrequenzschaltungen von außerordentlicher Bedeutung ist. Darüberhinaus ist durch sich kreuzend angeordnete Leiterbahnen eine wesentlich gedrängtere Anordnung der elektronischen Bau-

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elemente durchführbar, was zu einem kompakten elektrischen Gerät führt.

Da das metallische Substrat bzw. die aufzubringenden Schichten sehr dünn gewählt werden können, kann eine relativ große Anzahl von Isolierschichten und Leiterbahnen übereinander angeordnet werden, so daß eine "sandwich"-artige gedruckte Schaltung herstellbar ist, die Leiterbahnen in verschiedenen Ebenen aufweist, wo bei die Bauhöhe dieser gedruckten Schalking kaum höher als jene ist, die die bisher verwendeten Kunststoffplatinen mit höchstens je einer Leiterbahn auf einer Seite aufweisen.

Die Verwendung von Metall als tragendes Element für die gedruckte Schaltung bringt neben den Vorteilen von mechanischer Robustheit noch den weiteren Vorteil mit sich, daß die Platine einen guten Wärmeleiter darstellt und die gedruckte Schaltung relativ wärmeunempfindlich ist. Die Löttemperaturen sind hiebei nur von der Temperaturempfindlichkeit der verwendeten elektronischen Bauelemente abhängig.

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Claims

Patentanwalt 9 R R R ft ? 6 DiPWn3-WaItOrJaCUdSCh- - **■ ' k IF ti * *' Z.Stuttgart N. Menzelstraße 40 Π J j O J I 16. Dez. 1975 Patentansprüche

1. J Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen, bei welchen ein metallisches Substrat gegebenenfalls entsprechend den Lötpunkten etc. mit Löchern versehen und anschließend mit einer Isolierschicht überzogen wird, worauf in einem insbesondere additiven Verfahren die Leiterbahnen aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Isolierschicht das metallische Substrat oberflächlich oxydiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die nach der Oxydation des metallischen Substrats aufgebrachtenLeiterbahnen eine mindestens diese teilweise bedeckende weitere Isolierschicht aufgebracht wird, wonach auch auf dieser weiteren Isolierschicht wiederum Leiterbahnen angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat Aluminium verwendet wird und dieses zur Herstellung .der Isolierschicht eloxiert wird und vorzugsweise die Poren der Eloxalschicht mit einem isolierenden Füllstoff od. dgl. ausgefüllt werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht an mindestens einem Punkt entfernt und eine leitende Verbindung mit dem Substrat hergestellt wird.

5. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellte gedruckte Schaltung, bestehend aus einem metallischen Substrat, welches mit einer Isolierschicht überzogen ist und auf welchem Leiterbahnen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht eine Oxydschicht des Substrats ist.

6. Gedruckte Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Aluminium und die Isolierung aus einer Eloxalschicht besteht, die gegebenenfalls eingefärbt bzw. bedruckt ist.

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7. · Gedruckte Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht an mindestens einem Punkt entfernt und ein leitender Anschluß des Substrats hergestellt wird.

8. Gedruckte Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Substrat einstückig mit einem mechanischen Bauteil, z. B. Gehäusedeckel, Befestigungsflansch od. dgl. ausgebildet ist.

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