DE2659625A1

DE2659625A1 - Verfahren zur herstellung von thinclad materialien fuer gedruckte schaltungen

Info

Publication number: DE2659625A1
Application number: DE19762659625
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Ing Hermann; Theodor Dipl Chem Dr Siepmann
Original assignee: Ferrozell Sachs & Co GmbH
Current assignee: Ferrozell Sachs & Co GmbH
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1978-07-06
Also published as: FR2376593B1; GB1595245A; SE7714867L; DE2659625B2; CH627405A5; NL7714506A; JPS53111480A; BR7708768A; ES466030A1; IT1091341B; FR2376593A1; JPS5731675B2; DE2659625C3; BE862476A

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Thinclad Materialien, insbesondere von metallbeschichteten Schichtpreßstoffen für gedruckte Schaltungen.

Es ist bekannt für gedruckte Schaltungen eine Metallfolie, insbesondere auf einem im wesentlichen starren, elektrisch isolierendem Basismaterial zu befestigen, wobei solche Folien in einem besonderen Arbeitsgang hergestellt werden. Bei aus Phenolpapieren gebildeten Schichtpreßstoffen als Basismaterial ist es unerläßlich, zur Verbindung mit der Metallfolie einen Kleber zu benutzen. Bei Schichtpreßstoffen auf Basis Epoxyd entfällt diese Kleberbeschichtung. Die Folie muß verhältnismäßig dick sein, damit sie beim gleichzeitigen Zusammenpressen mit den sogenannten Kernbogen des Schichtpreßstoffes nicht Risse entwickelt.

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Die Herstellung der Metallfolien in einem gesonderten Arbeitsgang stellt einen enormen Kostenfaktor dar. Die meist aus Kupfer bestehenden Folien sind, wie gesagt, notwendigerweise verhältnismäßig dick, wodurch sich ein großer Metallverbrauch und ein entsprechend hohes Gewicht ergeben. Außerdem ergibt sich beim Ätzen der dicken Kupferschicht unter der Abdeckung ungefähr eine der Dicke entsprechendeseitliche Unterätzung von beiden Seiten her, das sogenannte "undercutting". Der Verringerung der Dicke der Kupferfolie sind dadurch Grenzen gesetzt, daß sich die Herstellungskosten bis unter eine gewisse Dicke stark erhöhen, daß sich die Handhabung erschwert, und daß schließlich die Folie allein den hohen für ihr Zusammenpressen mit den Kernbogen des Schichtpreßstoffes erforderlichen Druck nicht aufnehmen könnte.

Zwecks Verringerung der Dicke der Kupferschicht und Herstellung sogenannter Thinclad Materialien ist vorgeschlagen -worden, eine dünne Kupferschicht, z.B. etwa 5 bis 8 μπι dick, durch galvanische Abscheidung auf einen Aluminiumträger aufzubringen und den Träger nach der Vereinigung der Folie mit den Kernbogen des Schichtpreßstoffes zu entfernen. Aus mit dem als Abfall des Aluminiumträgers verlorengehenden bedingten Preisgründen und durch die Probleme die mit dem Entfernen des Aluminiumträgers verbunden sind, ist der Einsatz dieses Materials begrenzt, obwohl in der Industrie zum Herstellen von Leiterplatten der Feinleitertechnik eine große Nachfrage besteht. Das Abbeizen des Aluminiumträgers hat in bestimmten Vorrichtungen zu Explosionen geführt, da beim chemischen Abbau von Aluminium Knallgas entsteht.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten Ausbildungen zu vermeiden und Verfahren zur Herstellung von Materialien für gedruckte Schaltungen zu schaffen, die sich durch geringen Preis, geringe und somit das "Undercutting" vermeidende Dicke der Metallschicht auszeichnen, bei denen die Kosten des Ätzens verringert werden, die keinen gefährlichen und kostspieligen Verfahren wie bei den bekannten aus Aluminium oder Kupfer bestehenden Trägern unterworfen werden müssen, bei denen keine Schwierigkeiten und keine besonderen Arbeitsgänge bezüglich der Verbindung der Kupferschicht mit dem Schichtpreßstoff auftauchen und bei denen kein Material als Abfall verlorengeht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst.-durch ein Verfahren zur Herstellung von Thinclad Materialien für gedruckte Schaltungen, das folgende Schritte vereinigt:

eine dünne Metallschicht wird im fortlaufenden Verfahren auf eine aus Isolierstoff bestehende Folie aufgebracht;

das aus der Metallschicht und der Folie·gebildete Verbundmaterial wird etwa auf dieselbe Größe wie die zur Bildung des Schichtpreßstoffs bestimmten Kernbogen zugeschnitten;

das Verbundmaterial wird auf einen der äußeren Kernbogen mit seiner Metallschicht nach außen aufgelegt; und

das Verbundmaterial und die Kernbogen werden unter Anwendung von Druck und gegebenenfalls unter Anwendung erhöhter Temperatur zu einem homogenen Körper zusammengepreßt und miteinander vereinigt.

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Wie ersichtlich, gestattet das erfindungemäße Verfahren die Anbringung einer sehr dünnen Schicht aus Kupfer oder anderem Metall auf dem Schichtpreßstoff, wobei die Folie aus Isolierstoff eine Deckschicht des Schichtpreßstoffes bildet, wobei kein Material als Abfall verlorengeht, wobei keine Schwierigkeiten der Verbindung der Metallschicht mit dem Schichtpreßstoff auftauchen und wobei kein gesonderter Arbeitsgang für die Verbindung der die Metallschicht tragenden Folie mit einem vorab verpreßten Schichtpreßstoff erforderlich ist.

Weiterbildungen und Abwandlungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und deren Veranschaulichung in den beiliegenden Zeichnungen sowie aus den angehefteten Unteransprüchen.

In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Perspektive einer metallkaschierten Folie aus Isoliermaterial;

Fig. 2 eine Perspektive eines Basismaterials, auf dessen Oberseite bzw. Unterseite eine metallkaschierte Folie nach Fig. 1 mit der Folie in Berührung mit dem Basismaterial angebracht ist;

Fig. 3 eine Perspektive einer beidseitig metallkaschierten Folie;

Fig. 4 eine Perspektive eines Basismaterials auf dessen Oberseite eine metallkaschierte Folie angebracht ist und auf dessen Unterseite eine strichliniert dargestellte metallkaschierte Folie nach Fig. 1 und 2 angebracht sein kann;

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Fig. 5 eine Perspektive, teilweise im Schnitt eines beidseitig mit metallkaschierten Folien nach Fig. 1 bedeckten Basismaterials und einer galvanisch metallkaschierten, sich quer durch die Folien und das Basismaterial erstreckenden Bohrung;

in größerem Maßstab Fig. 6 eine schematische DarstellungVäer Anordnung

zweier metallkaschierter Folien und mehrerer Kernbogen vor ihrer gemeinsamen erfindungsgemäßen Verpressung zu einem in Fig. 5 veranschaulichtem Block; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Beschichtung einer Folie mit Metall.

Das in Fig.1 veranschaulichte, biegsame, blattförmige Verbundmaterial 20 besteht aus einer nichtmetallischen, verhältnismäßig dünnen, z.B. aus Kunststoff bestehenden Folie 21 und einer auf dieser Folie angebrachten Metallbeschichtung 22. Die Metallbeschichturig oder -kaschierung 22, deren Herstellung später im Zusammenhang mit der Erläuterung der Fig. 7 beispielsweise beschrieben werden wird, hat vorzugsweise eine Dicke von.0,1 bis 100 μΐη, während die Dicke der Folie vorzugsweise 20 bis 200 μπι beträgt, wobei vorzugsweise spezifische Dicken für den Metallniederschlag 5 μπι, 10 μπι, 20 μπι und 35 μπι und für die Folie 50 μπι oder 100 μπι sind.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Material 20 ist, wie in Fig. veranschaulicht, mit der Seite der Folie 21 in der später zu beschreibenden, erfindungsgemäßen Weise mit einem Schichtpreßstoff

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verbunden. Die Dicke des Schichtpreßstoffes kann 0,2 bis 7,3 mm sein und beträgt vorzugsweise 1,5 mm.

Wie in Fig. 2 liniert angedeutet, kann auch ein zweites metallkaschiertes Material 20 auf der anderen Seite des Schichtpreßstoffes 23 angebracht werden.

Fig. 3 veranschaulicht ein doppelseitig metallkaschiertes dünnes, biegsames Verbundmaterial 31 mit einer inneren elektrisch isolierenden Folie 32 und äußeren auf deren beiden Seiten angebrachten oder niedergeschlagenen Metallbeschxchtungen 33 und 34. Das Verbundmäterial 31 ist wie in Fig. 4 gezeigt, mit einer der Metallseiten auf der Oberfläche eines Schichtpreßstoffes 35 vereinigt. Auf der anderen Seite des Schichtpreßstoffes 35 kann ein strichliniert dargestelltes Verbundmäterial 20 der aus Fig. 1 und ersichtlichen Art vorgesehen sein, oder es kann auch (nicht dargestellt) auf der anderen Seite ein doppelbeschichtetes Verbundmäterial gemäß Fig. 3 angebracht sein.

Fig. 5 zeigt leitende Verbindungen zwischen den Metallbeschichtungen 22 auf beiden Seiten des Schichtpreßstoffes 23 und der auf ihnen angebrachten Folien 21. Diese Querverbindung kann dadurch hergestellt werden, daß sowohl für die Folien 21 als

auch für den Träger 23 kernkatalysiertes Material verwendet wird, so daß in einem chemischen Metallisierungsbad Metall, vorzugsweise Kupfer, an der Wand eines sowohl die Folien 21 als auch den Schichtpreßstoff 23 durchdringenden Loches als rohrförmiger Leiter 36 niedergeschlagen wird. In der nicht durch eine isolierende Abdeckung geschützten Umgebung des Loches, bilden sich dabei

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anschließend an dije Enden des rohrförmigen Leiters 36 tellerartige, leitend an den Metallbeschichtungen 22 haftende Verdickungen

Fig. 6 veranschaulicht schematisch wie auf die gleiche Größe zugeschnittene Kernbogen 36, 37, 38, 39 und Verbundbogen 20 (bestehend aus Isolierfolie 21 und Metallschicht 22 gemäß Fig. 1) zueinander angeordnet werden, ehe sie unter Anwendung genügend lange einwirkendem Druck, und gegebenenfalls erhöhter Temperatur, zu einem homogenen beiderseitig die Metallschichten 22 der Fig. 5 aufweisenden Schichtpreßstoff miteinander vereinigt werden.

Die Kernbogen 36 bis 39 bestehen aus harzimprägniertem Papier oder aus anderem geeigneten Material. Die Dicke der Kernbogen, vor der Verpressung kann 0,2 bis 7,3 mm, vorzugsweise aber etwa 1,5 mm, sein. Die Folien der Deckbogen 20 können vorteilhafterweise aus mit Epoxyharz imprägniertem Glasgewebe bestehen. Die Dicke der Deckbogen kann 50 bis 300 μπι und der ganzflächigen Metallkaschxerung 0,1 bis 20 μπι sein.

Wie ersichtlich, fügt sich die Anbringung der Metallschicht oder -schichten in einen Arbeitsgang mit der Herstellung des Schichtpreßstoffes ein, und es ist nichts als Abfall zu entfernen; im Gegenteil die Folie oder Folien verstärken den Schichtpreßstoff und können zur Erreichung seiner Gesamtdicke eingeplant werden.

Fig. 7 veranschaulicht schematisch ein elektrochemisches Beschichten einer Folie 67, die von einer drehbaren Rolle 68 über

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Umlenkrollen 69 bis 73 zunächst durch einen Aktivxerungsbehälter 74 und dann über weitere Umlenkrollen 75 bis 78 durch einen ein chemisches Metallisierungsbad 79. enthaltenden Behälter 80 geführt und schließlich über weitere Umlenkrollen 81, 82, 83 eine die metallkaschierte Folie aufnehmende drehbare Rolle 84 aufgewickelt wird.

Zum Aktivieren innerhalb des Behälters 74 können Metalllösungen, Metallkolloide (Kupferkolloid), Graphit oder Leitlacke verwendet werden, die mittels der Leitung 85 und die Einrichtungen 86 bzw» 87 und 88 einseitig oder beidseitig die Folie 67 so aktivieren, daß sich in dem chemischen Metallisierungsbad 79 die Metallbeschichtung (nicht dargestellt) auf der Folie 67 absetzt.

Nach dem Durchlauf der Folie 67 durch das Metallisierungsbad 79 werden die Folie 67 und der metallische Niederschlag im Bereich zwischen den Umlenkrollen 81 und 82 mittels hierfür üblicher, nicht dargestellter Einrichtungen getrocknet, neutralisiert und gehärtet.

Als besonders vorteilhaft hat sich Photoforming (Kupferoxyd) auf Epoxyharz imprägniertem Glasgewebe erwiesen.

Im folgenden seien noch einige der zahlreichen besonderen, zeichnerisch nicht veranschaulichten, Anwendungs- und Ausbildungsbeispiele der Erfindung kurz erwähnt.

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Die Erfindung läßt sich auch in Verbindung entweder mit dem sogenannten additiven oder dem subtraktiven Verfahren anwenden.

Bei Anwendung des additiven Verfahrens wird zunächst nur ein dünner Metallniederschlag erzeugt, der dann später, entweder vor oder nach dem Wegätzen der als Leiter übrig zu bleibenden Bereiche durch elektrogalvanischen Niederschlag auf die erforderliche Dicke gebracht wird.

Beim subtraktiven Verfahren dagegen wird die Metallschicht in der erforderlichen Enddicke hergestellt, und es werden dann die nicht als Leiter zu verwendenden Teile der Beschichtung in üblicher Weise weggeätzt.

Bei der Auswahl des Materials für die meiallzubeschichtende Folie muß berücksichtigt werden, daß eine Haftung mit dem Basisträger erzeugt werden kann, daß bei Hochvakuumbeschichtung das Material keine Dämpfe abgibt, oder daß bei elektrochemischer Beschichtung das Material nicht von den Aktivierungsmitteln oder dem chemischen Metallisierbad unzulässig angegriffen ,/wird.

Als Folie kommen insbesondere in Betracht thermoplastische Kunststoffe; Isolierfilme, verstärkt zum Beispiel durch Glasseidengewebe; Isolierfilme, die durch Druck, Wärme oder ein Lösungsmittel zwecks Befestigung an dem Trägermaterial klebend gestaltet werden.

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Zur metallischen Kaschierung der Folie können Kupfer, Silber, Aluminium, Nickel, Gold, Eisen, Kobald, ferromagnetische Werkstoffe und Legierungen verwendet werden.

Patentansprüche

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Leerse ite

Claims

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Patentansprüche

V 1. jte

/erfahren zur Herstellung von Thinclad Materialien £Ü3=·- gedruckte- Schaltungen, bei dem auf einem aus mehreren aufeinanderliegenden Kernbogen bestehenden Schichtpreßstoff eine Metallschicht angebracht ist, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Schritte:

eine dünne Metallschicht wird im fortlaufenden Verfahren auf eine aus Isolierstoff bestehende Folie aufgebracht;

das aus der Metallschicht und der Folie gebildete Verbundmaterial wird etwa auf dieselbe Größe wie die zur Bildung des Schichtpreßstoffs bestimmten Kernbogen zugeschnitten;

das Verbundmaterial wird auf einen der äußeren Kernbogen mit seiner Metallschicht nach außen aufgelegt; und

das Verbundmaterial und die Kernbogen werden unter Anwendung von Druck und gegebenenfalls unter Anwendung erhöhter Temperatur zu einem homogenen Körper zusammengepreßt und miteinander vereinigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Folie aus Isolierstoff je eine dünne Metallschicht kontinuierlich niedergeschlagen und die eine Metallschicht auf einen der äußeren Kernbogen aufgelegt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Folie thermoplastischer Kunststoff verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine z.B. durch Glasseidengewebe, verstärkte Isolierfolie verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierfolie zwecks deren Verbindung mit einem äußeren Kernbogen durch Druck, Wärme oder ein Lösungsmittel klebend gestaltet wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur metallischen Kaschierung der Folie Kupfer, Silber, Aluminium, Gold, Eisen, Kobald, ferromagnetische Werkstoffe oder Legierungen verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die beiden äußeren Kernbogen mit Metallkaschierung versehene Folien aufgebracht werden, und daß in Löchern der Folien und des von den Kernbogen gebildeten Schxchtpreßstoffes Metall galvanisch niedergeschlagen wird, daß dadurch die -beiderseitigen Metallkaschierungen leitend verbindet.

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