DE2631278A1

DE2631278A1 - Verfahren zur herstellung eines laminates

Info

Publication number: DE2631278A1
Application number: DE19762631278
Authority: DE
Inventors: Benjamin Howell Cranston; Carl Frederick Hornig; Donald Arthur Machusak
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1976-07-12
Publication date: 1977-01-27
Also published as: FR2317535A1; USRE29879E; FR2317535B1; JPS529866A; US3998374A

Description

BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089) 883603/383604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

Western Electric Company, Incorporated Cranston, B.H. 18-2-3 New York

Verfahren zur Herstellung eines Laminates

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines laminates mittels einer Explosion. -

Es gibt zahlreiche industrielle Anwendungen, wo ein Muster aus mit Metall plattierten Bereichen auf einem isolierenden Substrat aufgebracht werden muß. Eine solche Anwendung ist die Herstellung der Platten ,für gedruckte Schaltungen. Bei der Herstellung solcher Platten für gedruckte Schaltungen

München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwlrnar

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können öfters Beschädigungen an dem metallischen Muster auftreten, welche eine Reparatur dieser defekten Muster erfordern. Solche Reparaturen erfolgen häufig mittels stromloser Verfahren und/oder mittels Elektroplattierung, oder dadurch , daß mittels einem Lötmittel ein geformter Metallüberzug auf dem defekten Muster aufgebracht wird. Diese existierenden Verfahren sind jedoch für die Praxis häufig nicht geeignet, darüberhinaus mit erheblichen Kosten verbunden und zeitaufwendig.

Ausgewählte Abschnitte eines metallischen Musters, wie etwa das Muster/auf einer Platte für eine gedruckte Schaltung, müssen häufig mit einem unterschiedlichen Metall, wie etwa mit Gold überzogen werden, damit die angestrebten Kontakte erreicht werden. Wiederum ist dieses Überziehen mittels stromloser Verfahren und/oder mittels Elektroplattieren durchgeführt worden·, was mit erheblichen Kosten und Zeitaufwand verbunden ist.

Es besteht deshalb ein Bedarf nach einem Verfahren zur Herstellung eines Laminates, das schnell durchgeführt werden kann und die Anwendung stromloser Verfahren und/oder das Elektroplattieren nicht erfordert. Zur Verbindung einer Oberfläche mit einer anderen Oberfläche sind Verfahren angewandt worden, die auf einer Explosion beruhen. In dieser Hinsicht wird mit der deutschen Patentschrift 2 104 273 ein Verfahren zum Verbinden eines ersten V/erk-

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Stückes mit einem zv/eiten Werkstück mittels einer Explosion beschrieben; weiterhin ist der US-Patentschrift 3 474 520 ein Verfahren zum Verbinden einer Metallfolie mit einer Unterlage mittels einer Explosion zu entnehmen.

Diese Verfahren zum Verbinden einer Metallfolie mit einem Muster unter Ausnutzung einer Explosion bzw. Sprengwirkung sind stets in der Weise durchgeführt worden, daß die Form der Metallfolie in Übereinstimmung mit dem Muster gebracht wurde, das mit der Folie verbunden'werden sollte. Es besteht daher ein Bedarf nach einem Verfahren zur Ausbildung eines Laminates, das eine Explosion bzw. Sprengwirkung ausnützt, und das diese teure Formgebungsstufe und die damit verbundene Ausrichtung nicht erfordert.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung eines Laminats unter Ausnutzung einer Sprengwirkung. Zum erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden einer Metallfolie mit einem ausgewählten Bereich einer festen Oberfläche mittels einer Explosion gehören die nachfolgenden Verfahrens stufen:

Die Metallfolie wird gegenüber dem ausgewählten Bereich, der festen Oberfläche angeordnet, dabei gehört zu den Begrenzungen des Bereichs wenigstens

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ein Abschnitt von wenigstens einer Kante der festen Oberfläche;

es wird eine Sprengladung angeordnet, die nach der Detonation die Metallfolie gegen diese feste Oberfläche treibt, wobei die Sprengladung ausreicht, eine Verbindung zwischen der Metallfolie und der festen Oberfläche zu erzeugen;

die Sprengladung wird zur Detonation gebracht und damit die Folie mit diesem ausgewählten Bereich der festen Oberfläche verbunden;

die Größe der Metallfolie wird dahingehend ausgewählt, daß die Metallfolie ausreichend groß ist, um wenigstens eine Kante der festen Oberfläche zu überlappen;

damit wird gewährleistet, daß der überlappende Abschnitt der Folie bei der Detonation der Sprengladung an wenigstens dieser einen Kante abgeschert wird und dies zu einer Verbindung des Metalls mit diesem ausgewählten Bereich der festen Oberfläche und zu einer Abtrennung des überlappenden Folienabschnittes von dem gebunden Abschnitt führt, wo-

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durch eine präzise Formgebung und Anordnung der Metallfolie in Bezug auf wenigstens diese eine Kante der festen Oberfläche nicht zu erfolgen braucht.

Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Metallfolie gegenüber der Oberfläche, mit der diese verbunden werden soll, angeordnet. Ein Puffermedium mit einer Sprengladung auf wenigstens einer Oberfläche v/ird nahe an der Folie angeordnet. Die Sprengladung wird zur Detonation gebracht, wodurch die Folie gegen die Oberfläche getrieben v/ird; dabei wird wenigstens ein Abschnitt der Folie, der hinsichtlich seiner Form der Oberfläche entspricht, abseitig von dem Puffermedium abgeschert und dieser abgescherte Abschnitt mit der Oberfläche verbunden.

Neben der Beschreibung und den Ansprüchen dienen auch 3 Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 bis 10 zur Erläuterung der Erfindung; im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer isometrischen Darstellung eines Teiles einer Platte für bedruckte Schaltungen mit einem leitenden Muster darauf;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der isometrischen Darstellung der Schaltungsplatte nach Fig. 1 60 98 8 4 /OAG3

mit einem Sprengladungslaminat, das in der Nähe des leitenden Musters angeordnet ist;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus der isometrischen Darstellung der Schaltungsplatte nach Pig. 2, wobei das Sprengladungslaminat gegenüber von dem leitfähigen Muster der gedruckten Schaltung angeordnet ist;

!Fig. 4 einen Ausschnitt aus der isometrischen Darstellung der gedruckten Schaltung nach Fig. 3, nachdem das Sprengladungslaminat zur Detonation gebracht worden ist und ein Abschnitt einer Metallfolie, die zu dem laminat gehört hat, mit dem leitenden Muster der gedruckten Schaltungsplatte verbunden worden ist;

Fig. 5 einen Ausschnitt aus der isometrischen Darstellung der gedruckten Schaltungsplatte nach Fig. 1, wobei das Sprengladungslaminat in der Nähe der ausgewählten leitenden Bereiche dieser gedruckten Schaltung angeordnet ist;

Fig. 6 eine isometrische Darstellung eines lei-

tenden Musters auf einem isolierenden Substrat, wobei ein Sprengladungs laminat auf einem Teil des

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Musters angeordnet ist;

Pig. 7 eine Schnittdarstellung des leitenden Musters entlang der Linie 7-7 nach Pig. 6;

Pig. 8 eine isometrische Darstellung einer Unterlage mit einem erhabenen Muster darauf, wobei in der Mähe darüber ein Sprengladungslaminat angeordnet ist;

Pig. 9 eine isometrische Darstellung der Unterlage nach Pig. 8, die unter Ausnutzung der Sprengladung mit einer Metallfolie laminiert worden ist; und

Pig. 10 eine isometrische Darstellung einer geformten Unterlage mit einem Sprengladungslaminat, das in der Nähe angeordnet ist.

Die vorliegende Srfindung wird hauptsächlich mit Bezugnahme auf das Verbinden einer Goldfolie, oder einer Goldschicht, oder mehrerer Goldschichten mit einem Kupfermuster einer gedruckten Schaltungsplatte beschrieben, wobei eine laminatstruktur erhalten wird.. Es muß jedoch beachtet werden, daß diese Art der Beschreibung lediglich aus Gründen der Anschaulichkeit gewählt wurde, und darin keine Begrenzung der

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Erfindung zu sehen ist. Es ist augenscheinlich, daß das beschriebene erfindungsgeinäße Konzept in gleicher Weise auch zum Verbinden einer beliebigen Metallfolie mit einer anderen Folie oder mit einem anderen Muster aus Metall oder Nicht-Metall, das leitend oder nicht-leitend sein kann, anwendbar ist; hierbei ist es ebenfalls nicht wesentlich, ob das Muster einen funktioneilen Bestandteil einer gedruckten Schaltung darstellt oder nicht.

Wie mit Fig. 1 dargeetellt, v/eist eine typische gedruckte Schaltungsplatte 10 ein leitendes Muster 11 auf, beispielsweise ein Kupfermuster auf einer Unterlage 12. Die Unterlage 12 besteht aus einem dielektrischen Material, wie etwa einem organischen Polymerisat, beispielsweise einem Kunststoff aus Epoxidharz, aus Epoxidharz und Polyester, aus Polyimid, aus Polyethylenterephthalat, aus keramischem Material und dgl. Das Muster 11 weist Endabschnitte oder Anschlüsse 13 auf, die überzogen werden sollen, um die Platte 10 abändere Bauteile anzuschließen; beim Überziehen der Endabschnitte 13 wird ein Metall aufgebracht und insgesamt ein Laminat gebildet.

Mit Fig. 2 ist ein ausgewähltes, geeignetes Puffermedium 14 dargestellt. Ein geeignetes Puffermedium 14 ist ein solches Medium, das sowohl mit der Sprengladung wie mit der Metallfolie,, mit der es in Berührung kommen soll, verträglich ist. Zu dieser Verträglichkeit des Puffermediums

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gehört die Fähigkeit, den Metallfilm in der vorgesehenen Weise zu halten oder diese Folie festzulegen, und die Fähigkeit, bei den im Verlauf der Detonation der Sprengladung auftretenden Druckänderungen nicht zerstört zu werden.. Zu einigen geeigneten Puffermedien gehören dünne Platten aus Metall, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, und Platten aus organischen Polymerisäten, etwa aus Polyvinylchlorid, Polyäthylenterephthalat, Acrylharzen und dgl., weiterhin elastomere Bänder, beispielsweise ein Band aus Neoprengummi oder ein Polysulfidband. Ein besonders geeignetes Medium 14 besteht aus einem Polyimid, etwa aus dem Polyimid, das unter dem geschützten Warenzeichen "KAPTON" von der Firma E.I. DuPont de Nemours Co. vertrieben wird.

Das Medium 14 soll eine ausreichende Größe und Dicke aufweisen., damit es sowohl die Sprengladung oder eine Schicht aus Sprengstoff und eine metallische Folie oder einen metallischen Film festhalten kann, wobei der Sprengstoff und die Metallfolie auf gegenüberliegenden Oberflächen des Mediums vorgesehen sind, während das Medium 14 nicht so dick sein darf, daß' es von der Geschwindigkeit des Druckstoßes oder von der verfügbaren Energie von der Berührungsfläche zwischen der festgehaltenen Metallfolie und einer zweiten Oberfläche, an welche die Folie, gebunden v/erden soll, nachteilig wegge-

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zogen wird. Bine Metallfolie oder eine Metallschicht .16 aus dem Torgesehenen Metall, beispielsweise aus Gold, ist mittels einem üblichen (nicht dargestellten) Klebemittel an der Oberfläche 18 des Mediums 14 .angebracht, das die Folie 16 zeitweilig an der Oberfläche 18 halten wird. Es sollte ein solches Klebemittel verwendet werden, das eine solche Verbindung zu der Folie 16 herstellt, welche relativ schwächer ist, als die vorgesehene Verbindung zwischen der Folie 16 und einer Oberfläche, auf die die Folie 16 unter Ausnutzung einer Sprengwirkung zugetrieben wird. Zu typischen Klebemitteln gehören Silikon- und Acrylkleber. Alternativ dazu kann die Folie bzw. Schicht 16 mittels chemischer Verfahren auf der Oberfläche 18 niedergeschlagen

sind
worden sein; hierzüTbekannte Verfahren geeignet, wie etwa das Niederschlagen aus der Dampfphase, die stromlose Blattierung und ähnliche Verfahren; bei Anwendung dieser Verfahren \iird ein Klebemittel nicht benötigt. Die Dicke der Folie 16 ist von der Anwendung der Verbindung . abhängig. Zum Verbinden mit den Mustern von gedruckten Schaltungen v/eisen typische Folien 16 eine Dicke zwischen 5 bis 15 x χ 10-4 _{cm au}f. Eine Sprengladung oder eine Schicht 17 aus Sprengstoff ist mittels üblicher Maßnahmen an der Oberfläche 19 des Mediums 14 angebracht; zu diesen Maßnahmen gehört das Anpressen, das Verblenden, das Aufdrucken und ähnliche Maßnahmen, wie sie allgemein in der deutschen Patentschrift 2 104 273 beschrieben worden sind; mit dem

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Verweis auf diese deutsche Patentschrift 2 104 273 soll deren! Inhalt auch zum Bestandteil der vorliegenden Unterlagen gemacht werden.

Die Sprengladung oder die explosive Schicht 17 besteht aus einem geeigneten, primären, hochexplosiven Material. Im Rahmen dieser Beschreibung wird die Bezeichnung "hochexplosiv" für chemische Substanzen benutzt, die zu einer komplexen, mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden, exothermen Reaktion fähig sind; typischerweise beträgt die Detonationsgeschwindigkeit 1,524 bis 7,620 m/sec, was eine deutliche Unterscheidung dieser Detonation gegenüber einem Abbrennen oder gegenüber einer Verpuffung bedeutet. Unter einem "primären, hochexplosiven Material" oder einem primären, explosiven Material, im Gegensatz zu einem "sekundären, hochexplosiven Material" wird ein solches Material verstanden, das bei Einwirkung einer elektrischen Entladung, von Wärme, Licht, Druck oder dgl. leicht detoniert und eine außerordentlich kleine kritische Masse für die Detonation aufweist; somit werden unter dieser Bezeichnung sehr empfindliche Materialien verstanden.

Typische- geeignete Sprengstoffe werden mit der deutschen Patentschrift 2 104 273, auf welche bereits Bezug genommen und diese zum Bestandteil der vorliegenden Unterlagen gemacht worden ist, beschrieben; hierzu gehören die Azide

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von Silber, Titan, Bor, Silicium, Kupfer, Cadmium, Ammonium und Quecksilber (i) und Quecksilber (il); weiterhin die Fulminate von Quecksilber (i) und Quecksilber (II), Silber und Kupfer; die Acetylide von Quecksilber (i) und Quecksilber (il), Kupfer und Silber; die Styphnate (vom Trinitroresorzin abgeleitete Salze) von Blei und Barium; Silbernitrid; Tetrazene und Diazodinitrophenol. Bleiazid stellt ein besonders brauchbares, primäres, explosives Material dar, das in fein verteilter Form eingesetzt werden kann, oder in dextrinierter oder colloidaler Form. Geeignete Bleiazid-Zusammensetzungen werden in der deutschen Patentschrift 2 104 273 angegeben, die ebenfalls zum Bestandteil dieser Unterlagen gemacht worden ist.

Die Menge an explosivem Material bzw. an Sprengstoff und die Dicke der explosiven Schicht 17 sind abhängig von

(1) den Materialien, die miteinander verbunden werden sollen;

(2) der Dicke dieser Materialien;

(3) dem speziellen ausgewählten Sprengstoff und dessen Detonationsgeschv.andigkeit und Detonationsmasse; und

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(4) dem nominalen Abstand zwischen den Oberflächen, die verbunden werden sollen.

Diese Parameter bestimmen die Geschwindigkeit des Druckstoßes zwischen der Oberfläche 21 der'Folie 16, die mit der Oberfläche 22 der Abschnitte 13 in Berührung gebracht und "verbunden v/erden soll, bei der Detonation der explosiven Schicht 17. Um eine gute metallurgische Verbindung zu erzielen, muß die Geschwindigkeit des Druckstoßes zwischen den Oberflächen 21 und 22 ausreichen, daß der Staudruck ein merkliches plastisches Fließen innerhalb den zu verbindenden Materialien hervorruft. Dieser an der Oberfläche auftretende plastische Fluß deformiert die entsprechenden Berührungsflächen (21, 22) und bewirkt, daß ein Strahl aus Material von wenigstens einer und "vorzugsweise.von beiden zu berührenden Oberflächen erzeugt und zwischen diesen Oberflächen herausgespritzt wird. Diese " S trahlbil dung "stellt ein wichtiges Phänomen dar, das die Ausbildung einer festen metallurgischen Verbindung gewährleistet; das bedeutet einen weiten Bereich inniger Vereinigung zwischen den beiden metallischen Materialien, in dem die metallischen Bindungskräfte über die Grenzfläche dazwischen hinausreichen,denn dieser Strahl· entfernt Verunreinigungen und Oxide, die auf den entsprechenden Oberflächen vorhanden waren und bringt frisch freigelegtes, also jung-

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frauliches Material zur Verbindung in innigen Kontakt.

Wie oben bereits ausgeführt, ist eine geeignete Geschwindigkeit des Druckstoßes von dem verwendeten Sprengstoff abhängig, weiterhin von dessen Menge und/oder Schichtdicke, von den zu verbindenden Materialien und dem Abstand zwischen den Materialoberflächen, d.h., von solchen Parametern, die von einem Fachmann unter Beachtung dieser Beschreibung ohne ein unzulässiges Maß an Versuchen ermittelt werden können. In dieser Hinsicht ist zu beachten, daß ein geeigneter Druckstoß, der zur Ausbildung der angestrebten Strahlbildung und einer guten metallurgischen Verbindung ausreicht, von einem Fachmann leicht bestimmt oder ausgerechnet werden kann, wie das in der deutschen Patentschrift 2 104 273, welche auch zum Bestandteil dieser Unterlagen gemacht worden ist, ausgeführt ist.

Wie mit Fig. 2 dargestellt, v/eist die explosive Schicht 17 gewöhnlich über die gesamte Oberfläche 19 des Mediums H einheitliche Dicke auf; hierbei ist jedoch zu beachten, daß dies lediglich zu Srläuterungszwecken geschieht. Es können auch diskrete Sprengladungen oder Sprengstoffschichten, die jeweils den Abschnitten 13 entsprechen, verwendet werden; es ist weiterhin nicht erforderlich, daß die diskreten Sprengladungen an das Muster der Abschnitte 13 angepaßt werden. Es ist lediglich erforderlich, daß ein Druckstoß

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mit ausreichender Geschwindigkeit erzeugt wird, um die Folie 16 auf die Abschnitte 13 zu zu beschleunigen in der Weise, daß eine ausreichend große Bindungskraft zwischen der Folie 16 und den Abschnitten 13 resultiert.

Nachdem die Folie 16 und die Schicht 17 an dem Medium 14 angebracht oder auf diesem niedergeschlagen worden sind, wird ein Sprengladungslaminat 20 erhalten. Das Laminat 20 wird in einem vorgesehenen Abstand zu den Endabschnitten oder Anschlüssen 13 der gedruckten Schaltungsplatte 10 angeordnet. Das Sprengladungslaminat 20 wird in eiie r vorgesehenen räumlichen Beziehung angeordnet und festgehalten; das bedeutet, die Folie 16 ist entweder parallel oder winkelförmig zu den Endabschnitten 13 ausgerichtet und es besteht ein ausreichender Abstand dazwischen. Der Abstand der unteren Oberfläche 21 der Folie 16 von der Oberfläche 22 des Abschnitts 13 sollte ein solcher sein, daß eine adäquate Verbindung gewährleistet wird, wenn die explosive Schicht zur Detonation gebracht wird, ohne daß sich die. Folie-16 mit der dielektrischen Oberfläche 23 der Unterlage 12 verbindet. Für den Fall, daß die Unterlage 12 aus einem polymeren Material besteht, etwa aus Polyimid, Epoxidharz, Polyester und dgl., wird typischerweise keine Verbindung zwischen der Folie 16 und der Oberfläche 23 gebildet. In den meisten Fällen hat es sich nicht als erforderlich erwiesen, eine Lücke oder einen Abstand zwischen den Oberflächen 21

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und 22 vorzusehen, durch welche Lücke die Folie 16 als Folge der Sprengwirkung beschleunigt wird, um eine Verbindung mit den Abschnitten 13 des Musters 11 einzugehen. In solchen Fällen wird die Oberfläche 21 der Folie 16 typischerweise direkt in Berührung mit der Oberfläche 22 der Abschnitte 13 gebracht, wobei angenommen wird, daß "Erhebungen" und "Vertiefungen" in den Oberflächen 21 und 22 für einen ausreichenden Abstand sorgen, durch welchen die Folie ausreichend beschleunigt wird, um eine hochwertige Verbindung bei der anschließenden Detonation der explosiven Schicht 17 zu ergeben. Für den Fall, daß die Unterlage 12 jedoch aus einem keramischen Material oder beispielsweise aus Glas besteht, kann eine Verbindung zwischen der Folie und der Oberfläche 23 ausgebildet werden, was sowohl von der Natur, des dielektrischen Materials, aus dem die Unterlage besteht, und dem Metall der Schicht 16 abhängt. In solch einem Falle, v/o eine Bindung zur Oberfläche 23 möglicherweise eintreten kann, jedoch nicht angestrebt wird, kann zwischen den Oberflächen 21 und 23 ein zweites (nicht dargestelltes) Puffermaterial eingesetzt werden, so daß lediglich eine Verbindung zwischen den Oberflächen 21 und 22 gebildet werden kann.

Wie mit den Fig. 2 und 3 dargestellt, wird die explosive Schicht 17 mittels beliebiger üblicher Maßnahmen zur Deto-

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nation gebracht; ohne darauf beschränkt zu sein, gehören hierzu eine elektrische Entladung, V/ärme, Licht, Laserenergie und Schallenergie. Bei der Detonation der Schicht 17 wird die Folie 16 nit einer Geschwindigkeit, die für die Berührung der Oberfläche 21 mit der Oberfläche 22 ausreicht, auf die Abschnitte 13 zu getrieben. Bei der Berührung wirken die Kanten 24 des Abschnittes 13 dahingehend, Abschnitte 26 der Folie' 16 abzuscheren, entsprechend der Form der Endabschnitte oder Anschlüsse 13, wobei diese AbscherungVon dem Puffermedium 14 v/eggerichtet ist, so daß die abgescherten Abschnitte 26 eine metallurgische Verbindung mit der Oberfläche 22 der Abschnitte 13 eingehen, wie das mit Fig. 4 dargestellt ist. Diese Abscherung und die Ausbildung der Verbindung stellen überraschende und unerwartete Ergebnisse dar. Wegen der Scherwirkung muß die Folie 16 nicht geformt werden, um diese an die Abschnitte 13 anzupassen, bevor die Folie auf dem Puffermedium 14 aufgebracht wird. Es ist lediglich erforderlich, daß der Oberflächenbereich der Folie 16 groß genug ist, um die geformte Oberfläche abzudecken; d.h., die Oberfläche von solchen Abschnitten 13, die unter Ausbildung eines Laminats mit einem weiteren Metall verbunden werden sollen.

Die Menge an expbsivem Material der Schicht 17 soll ausgenügend Energie
reichen, umTdurch das Puffermedium 14 mit einer speziellen

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Dicke hindurch, zu übertragen, um die Folie 16, die wiederum eine spezielle Dicke aufweist, auf die Oberfläche 22 des Abschnitts 13, der ebenfalls eine spezielle Dicke aufweist, mit einer ausreichenden Geschwindigkeit zu bewegen, damit ein großer Staudruck erzeugt wird. Der^uf diese V/eise erzeugte große Staudruck soll zur Strahlbildung ausreichen,''ferner zur Ausbildung einer metallurgischen "Verbindung und zur Ausbildung der Scherwirkung an den Kanten 24- der Abschlüsse 13, welche ebenfalls eine spezielle Dicke aufweisen, wie das oben beschrieben wurde. Alle diese aufgezeigten Wirkungen müssen erreicht werden, ohne daß eine Verbindung der Oberfläche 23 mit der Unterlage 12 eintritt. Aus diesen Gründen ist die Erzeugung einer metallurgischen Verbindung zusammen mit der Scherwirkung abhängig von der Menge an verwendetem Sprengstoff, d.h., von der Dicke der explosiven Schicht 17, und der Höhe der Scherkanten der Oberfläche, welche verbunden werden soll, das ist die Dicke der Abschnitte 13, für ein ausgewähltes spezielles Puffermedium 14 und eine ausgewählte Metallfolie 16. Solche Parameter wie die Menge an Sprengstoff und die Höhe der Scherkante können von einem Fachmann unter Beachtung dieser Beschreibung leicht experimentell bestimmt werden. Zum Beispiel wurde typischereise gefunden, daß bei Verwendung einer 7,6 bis 20 χ 10"^ cm dicken Schicht 17 aus Spreng-

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stoff, der in feuchtem Zustand aus 70 Gew.-% kolloidalem Bleiazid (PbNg) und 30 Gew.-^ Zusatz, ein Gemisch aus Kiefernöl mit Äthylcellulose, mit angenähert 10 Gew.-?6 Äthylcellulose, das in einer Schichtdicke von 6,4 x 10~ cm auf einem Polyimid-Puffer 14 mit einer Metallfolie 16 aufgebracht wird, mit einer Dicke von 5 bis 15 x 10 -cm, ein Metallmuster, das sind die Anschlüsse 13 mit einer Dicke von wenigstens 4 x 10~^ cm einen passenden Abschnitt der Folie 16 abschert und diesen mittels einer metallurgischen Verbindung mit diesen Anschlüssen.verbindet.

Ebenfalls überraschend ist die Tatsache, daß sich der abgeecherte Abschnitt 26 von dem Medium 14 abtrennt oder delaminiert, ohne daß hierzu .ein Abziehen erforderlich ist, , bei dem das Puffermedium 14 unter Anwendung einiger Kraft abgeschält v/er den muß.

Wie mit Pig. 4 dargestellt, wird ein Laminat 27 erhalten, das einen geformten Endabachnitt oder einen Anschluß aufweist, der aus einer ersten Schicht 13a, beispielsweise aus einer Kupferschicht, einer Goldschicht, einer Nickelschicht, Schichten aus Legierungen wie .etwa Zinn mit Nikkei und dgl. besteht, und aus einer zweiten Schicht 13b, beispielsweise einer Goldschicht, besteht.

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Die Abschnitte 13 können aus einer einzelnen Schient, "beispielsweise aus Kupfer, bestehen, oder diese Abschnitte können selbst aus einem Laminat bestehen, das heißt, ein weiteres Metall wie z.B. Gold ist auf diesen Abschnitten niedergeschlagen. Eine -v/eitere diskrete Schicht oder ein dünnes Plättchen kann darauf niedergeschlagen werden, wozu das Sprengladungslaminat verwendet wird, wie das oben beschrieben wurde. Wie mit Pig. 5 dargestellt, ist ein Muster 11, beispielsweise ein G-oldmuster, selektiv elektroplattiert worden, beispielsweise mit einer Goldschicht 28 auf den Abschnitten 13, wobei wenigstens ein Abschnitt 13' fehlerhaft plattiert wurde und deshalb repariert werden soll. Zur Durchführung dieser Reparatur wird wenigstens ein Sprengladungslaminat 20 in der angestrebten räumlichen Beziehung zu dem schadhaften Abschnitt 13', der repariert werden soll, angebracht. Das Sprengladungslaminat 20 weist eine solche Konfiguration auf, daß die Metallfolie 16 (vgl. Fig. 3) lediglich den Abschnitt 13' berührt, der repariert werden soll. (Aus Gründen einer größeren Klarheit sind bei der Darstellung nach Fig. 5 die einzelnen Folien und Schichten des Laminats 20 nicht dargestellt). ¥ie das oben erläutert wurde, wird die explosive Schicht 17 zur Detonation gebracht und ein Reparaturplättchen aus dem abgescherten Teil der Folie 16 wird mit dem schadhaften Abschnitt 13' verbunden.

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Obwohl ein Endabschnitt oder ein Anschluß des Musters unter Ausnutzung einer Sprengwirkung laminiert worden ist, kann auf diese Weise jeder diskrete Abschnitt eines Musters laminiert werden. Wie mit Pig. 6 dargestellt, weist ein leitendes Muster 31, beispielsweise ein Kupfermuster auf einer geeigneten Unterlage 32, beispielsweise einer keramischen Unterlage, einen diskreten Abschnitt 33 auf, an den eine geformte Metallschicht, beispielsweise eine Goldfolie gebunden v/erden soll. Hierzu wird das Sprengladungslaminat 20 in geeigneter räumlicher Beziehung zu dem Abschnitt 33 angeordnet und zur Detonation gebracht, wodurch die Kanten des Abschnittes 33 einen Abschnitt 34 der Folie 16 abscheren, welcher hinsichtlich seiner Form dem Abschnitt 33 entspricht; dieser abgescherte Abschnitt 34 wird mit dem Abschnitt 33 verbunden, wobei die mit Pig. 7 dargestellte Laminatstruktür erhalten wird.

Nach einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung kann eine angestrebte gedruckte Schaltungsplatte unter Ausnutzung einer Sprengwirkung mittels einem oben beschriebenen Sprengladungs laminat hergestellt v/erden. V/ie mit Pig. 8 dargestellt, wird eine geeignete dielektrische Unterlage 36 etwa aus leramischem Material,- beispielsweise Aluminiumoxid, oder ein hochschmelzendes Material, beispielsweise Bornitrid, ausgewählt. An der Unterlage 36 wird wenigstens ein erhabener Bereich 37 ausgebildet, der beispielsweise um 4 χ 10"^ cm über die restliche Oberfläche vorsteht; dieser erhabene Bereich entspricht dem angestrebten

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Muster, das metallisiert v/erden soll. Das Sprengladungslaminat 20 wird in einer vorgesehenen räumlichen Beziehung darauf angebracht, so daß die Metallfolie 16 nach der nachfolgenden Detonation der Schicht 17 lediglich mit dem Bereich 37 verbunden wird und nicht mit der Oberfläche 38 der Unterlage 36. Die Schicht 17 v/ird zur Detonation gebracht, und die Folie 16 wird gegen und auf den erhabenen Bereich 37 zu bewegt bzw. getrieben, wodurch dessen Kanten 35 einen Abschnitt 39 der Folie 17 abscheren; die Form des abgescherten Abschnittes 39 entspricht dem erhabenen Bereich 37; der auf diese Weise abgescherte Abschnitt v/ird mit dem erhabenen Bereich 37 verbunden und es v/ird das mit Fig. 9 dargestellte leitende Laminat 41 erhalten.

Mit Bezugnahme auf Fig. 10 wird eine andere Ausführungsform dieser Erfindung erläutert. Es v/ird eine geeignete Unterlage 42 ausgewählt, beispielsweise eine keramische Unterlage, eine Unterlage aus hochschmelzendem Material, eine Unterlage aus hochpoliertem Metall ohne "Vertiefungen" oder "Erhöhungen" für eine ausreichende Bindung darauf, und ähnliche Materialien für die Unterlage. Die Unterlage 42 v/ird in der, dem angestrebten Metallmuster entsprechenden lieise geformt. Aus Gründen der Einfachheit und der leichteren Erläuterung v/ird davon ausgegangen, daß die Unterlage

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"Τ''-Form aufweist. Das Sprengladungs laminat 20 wird in geeigneter Beziehung zur Unterls,ge 42 angeordnet, so daß bei der Detonation der Schicht 17 die Folie 16 entsprechend der Form der Unterlage 42 abgeschert'wird, jedoch nicht weitgehend dauerhaft gebunden wixd. Die Schicht 17 des Laminats 20 wird zur Detonation gebracht und es tritt die überraschende Scherwirkung auf, wobei die Polie 16 entsprechend der Form der Unterlage 42 abgeschert wird und davon leicht abgetrennt wird, um einen diskreten, geformten Metallgegenstand zu bilden. Hierbei ist natürlich zu beachten, daß das Laminat 20 soweit von der Unterlage 42 entfernt angeordnet werden kann, daß die angestrebte Abscherung eintritt, ohne daß das abgescherte Material bereits gebunden wird. Unter Beachtung dieser Beschreibung kann dieser Abstand leicht von einem Fachmann ermittelt v/erden. Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken. Beispiel 1;

Es wurde eine gedruckte Schaltungsplatte aus Epoxidharz mit einem ungefähr·4 χ 10 cm dicken leitenden Muster aus Kupfer mit streifenförmigen Anschlüssen ausgewählt. Die streifenförmigen Anschlüsse waren 2,5 mm lang und 7»6 mm breit. Es wurde ein Sprengladungslaminat hergestellt mit einer 7,6 χ 10"' cm dicken explosiven Schicht aus einem ■Sprengstoffgemisch aus ungefähr 70 Gew.-^ kolloidalem Bleiazid (PbIT₆) und 30 Gew.-5£ eines Zusatzes aus Ofernöl mit

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Äthyleellulose, der ungefähr 10 Gew.-% Ithylcellulose enthielt. Das Sprengstoffgemisch wurde zuerst auf einer Oberfläche eines 2,5 x 10"^ cm dicken Puffermediums (Folie) aus Polyimid aufgebracht, eine solche Polyimidfolie ist handelsüblich zugänglich.. Das Puffermedium v/ies eine Metall-Laminatschicht auf der, der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche auf, welche mittels einer 3»8 χ 10"-^ cm dicken Schicht aus einem polymeren Silikon-Klebemittel festgehalten wurde. Das Metall-Laminat bestand aus einer 2,5 x 10""⁴* cm dicken Goldschicht, welche die Klebemittelschicht berührte und aus einer 1 χ 10 cm dicken Niekelschicht. Die Abmessungen der explosiven Schicht, des Puffermediums und der Metallschicht waren jeweils grosser als die Länge und Breite der streifenförmigen Anschlüsse. Die Metallschicht des erhaltenen Sprengladungslaminats wurde in Berührung mit den streifenförmigen Anschlüssen gebracht, und die explosive Schicht zur Detonation gebracht. Abschnitte der Metallschicht, welche in ihrer Form den streifenförmigen Anschlüssen entsprachen, wurden von den streifenförmigen Anschlüssen von dem Puffermedium abgeschert und an die streifenförmigen Anschlüsse gebunden. Es wurde eine Ablöseprüfung mit einem übllichen Klebeband durchgeführt; dabei zeigte sich, daß sich das erhaltene Laminat damit nicht delaminieren ließ.

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Beispiel 2:

Im v/es ent liehen wurde das Verfahren nach Beispiel 1 wiederholt; die Abweichung bestand darin, daß die streifenförmigen Anschlüsse aus Kupfer zuerst mit einer 2,5 x 10~^ cm dicken Goldschicht elektroplattiert wurden. Im-wesentlichen wurden die gleichen Ergebnisse erhalten.

Beispiel 3:

Im v/esentlichen wurde das Verfahren nach Beispiel 1 wiederholt; die Abweichung bestand darin, daß das Leitermuster aus Kupfer und die streifenförmigen Anschlüsse eine Dicke von ungefähr 5 x 10""·^ cm aufwiesen. Das Sprengladungslaminat wies eine ungefähr 18 χ 10 cm dicke explosive Schicht auf einem Polyimidpufferfilm auf,

-4-an dessen gegenüberliegender Seite eine 5 x 10 cm dicke Ei icke Is chicht aufgebracht war. Es wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erhalten.

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Claims

BLUMBACH . WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH 2 D J 1 Z / ö PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Patentansprüche :

1. Verfahren zum Verbinden einer Metallfolie mit einem ausgewählten Bereich einer festen Oberfläche unter Ausnutzung einer Sprengwirkung,

wobei die Metallfolie gegenüber dem ausgewählten Bereich der festen Oberfläche angeordnet wird, und zu den Begrenzungen des Bereichs wenigstens ein. Abschnitt von wenigstens einer Kante der festen Oberfläche gehört ;

eine Sprengladung angeordnet wird, die nach der Detonation die Metallfolie gegen diese feste Oberfläche treibt und die ausreicht, um eine Verbindung zwischen der Metallfolie und der

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München: Kramer. Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

festen Oberfläche zu erzeugen; und

die Sprengladung zur Detonation gebracht wird, um die Folie mit diesem ausgewählten Bereich, der festen Oberfläche zu verbinden;

dadurch gekennzeichnet,

daß die Größe der Metallfolie dahingehend aus- · gewählt wird, daß die Metallfolie ausreichend groß ist, um wenigstens eine Kante der festen Oberfläche zu überlappen, so daß der überlappende Abschnitt der Folie bei der Detonation der Sprengladung an wenigstens dieser einen Kante abgeschert wird, und dies zur Verbindung des Metalles mit diesem ausgewählten Bereich der festen Oberfläche und zu einer Abtrennung des überlappenden Folienabschnittes von dem gebundenen Abschnitt führt, wodurch eine präzise Formgebung und Anordnung der Metallfolie in Bezug auf wenigstens diese eine Kante der festen Oberfläche nicht zu erfolgen braucht.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Puffermedium zwischen der Metallfolie und der Sprengladung angeordnet wird, wobei ein Puffermedium mit ausreichender Biegsamkeit ausgewählt wird, um das Abscheren des überlappenden Abschnittes der Metallfolie zu ermöglichen»

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Oberfläche aus einem erhabenen Muster auf einem Substrat besteht, die Metallfolie wenigstens eine Kante eines ausgewählten Bereichs des Musters überlappt, so daß bei der Detonation der in Berührung mit den ausgewählten Bereich des Musters stehende Metallfolienabschnitt daran gebunden und der überlappende Abschnitt abgeschert und durch wenigstens diese eine Kante von dem gebundenen Abschnitt abgetrennt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese feste Oberfläche aus wenigstens einem Kontaktfinger eines Kontaktbereiches besteht, der 'durch Überziehen mit einer neuen Metalloberfläche repariert v/erden soll, und die Reparatur des Kontaktbereichs mit einer Metallfolie erfolgt, welche v/enigstens zwei Kanten des Kontaktfingers überlappt, und dieser überlappende Abschnitt der Metallfolie von dem gebundenen Abschnitt bei der Detonation abgeschert wird_o

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5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Ausbildung einer gedruckten Schaltung, indem dieser Metallfilm in überlappender Beziehung zu einem erhabenen dielektrischen Muster auf einem Substrat angeordnet und die Verbindung der Folie und das Abscheren der überlappenden Bereiche der Metallfolie durch die Detonation dieser Sprengladung durchgeführt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 3, 4- oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Substrats, an das die Metallfolie bei der Detonation gebunden werden kann, beispielsweise einem keramischen Substrat, ein Puffermedium zwischen der Metallfolie und den zwischen den Abschnitten des Musters freiliegenden Substratabschnitten eingeschoben wird.

7. Ein Laminat, bestehend aus einer Metallfolie, das an eine feste Oberfläche gebunden ist, daduich gekennzeichnet, daß das Laminat nach einem Verfahren nach den vorhergegangenen Ansprüchen 1 bis 6 erhalten wurde.

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