DE2659625B2

DE2659625B2 - Verfahren zur Herstellung von Basismaterial zur Herstellung gedruckter Schaltungen

Info

Publication number: DE2659625B2
Application number: DE2659625A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr.- Ing. 8500 Nuernberg-Ebensee Herrmann; Theodor Dipl.-Chem. Dr. 8900 Augsburg Siepmann
Original assignee: Ferrozell-Gesellschaft Sachs & Co Mbh 8900 Augsburg
Current assignee: Ferrozell-Gesellschaft Sachs & Co Mbh 8900 Augsburg
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1979-01-11
Also published as: JPS5731675B2; JPS53111480A; SE7714867L; BE862476A; FR2376593A1; NL7714506A; FR2376593B1; CH627405A5; IT1091341B; ES466030A1; DE2659625A1; DE2659625C3; BR7708768A; GB1595245A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Basismaterial, insbesondere von metallbeschichteten Schichtpreßstoffen, zur Herstellung gedruckter Schaltungen.

Es ist bekannt für gedruckte Schaltungen eine Metallfolie, insbesondere auf einem im wesentlichen mi starren, elektrisch isolierenden 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 n"> 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 entwikkelL

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 entsprechende seitliche Unterätzung von beiden Seiten her. 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 es bekannt, eine dünne Kupferschicht, z. B. etwa 5 bis 8 μχη 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.

Bei einer Ausbildung dieses Verfahrens erfolgt die Entfernung des Aluminiumträgers durch Abbeizen, was in bestimmten Vorrichtungen zu Explosionen geführt hat, da beim chemischen Abbau von Aluminium Knallgas entsteht. Bei einer anderen Ausbildung dieses Verfahrens, die in der DE-OS 24 13 932 angegeben ist, wird der Aluminiumträger von der Kupferschicht abgezogen, was eine das Zerreißen verhindernde Dicke der Kupferschicht und eine die Trennung von Kupfer und Aluminium zulassende Trennschicht bedingt.

Aus der DE-AS 16 90 025 ist es schließlich bekannt, eine dünne Isolierfolie chemisch zu verkupfern und diese verkupferte dünne Folie selbst als gedruckte Schaltung zu verwenden. Das Anwendungsgebiet solcher dünnen Folien ist begrenzt und hat nicht zur Änderung der Herstellung von mit einer Metallschicht versehenen Schichtpreßstoffen geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Herstellung von Basismaterialien für gedruckte Schaltungen zu schaffen, die sich durch Vereinigung von geringem Preis, von geringer und somit das Hinterschneiden beim Ätzen vermeidender 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 Basismaterialien zur Herstellung von gedruckten 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 Schichtpreßstoffes 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

Wie ersichtlich, gestattet das erfindungsgemäße 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 der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und deren Veranschaulichung in den Zeichnungen sowie aus den angehefteten Unteransprüchen. In den Zeichnungen sind

F i g. 1 eine Perspektive einer metallkaschierten Folie aus Isoliermaterial;

Fig.2 eine Perspektive eines Basismaterials, auf dessen Oberseite bzw. Unterseite eine metallkaschierte Folie nach F i g. 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 F i g. 1 und 2 angebracht sein kann;

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

F i g. 6 eine schematische Darstellung in größerem Maßstab der Anordnung zweier metallkaschierter Folien und mehrerer Kernbogen vor ihrer gemeinsamen erfindungsgemäßen Verpressung zu einem in F i g. 5 veranschaulichtem Block; und

F i g. 7 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Beschichtung einer Folie mit Metall.

Das in F i g. 1 veranschaulichte, biegsame, bir.ttförmige Verbundmaterial 20 besteht aus einer nichtmetallischen, verhältnismäßig dünnen, z. B. aus Kunststoff bestehenden Folie 21 und einer auf dieser Folie angebrachten Metallbeschichtung 22. Die Metallbeschichtung oder -kaschierung 22, deren Herstellung mj später im Zusammenhang mit der Erläuterung der F i g. 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 <>i Metallniederschlag 5 μπι, 10 μπι, 20 μπι und 35 μπι und für die Folie 50 μπι oder 100 μηι sind.

Das in Fi g. 1 veranschaulichte Material 20 ist, wie in F i g. 2 veranschaulicht, mit der Seite der Folie 21 in der später zu beschreibenden, erfindungsgemäßen Weise mit einem Schichtpreßstoff 23 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 metailkaschiertes dünnes, biegsames Verbundrcaterial 31 mit einer elektrisch isolierenden Folie 32 und äußeren auf deren beiden Seiten angebrachten oder niedergeschlagenen Metallbeschichtungen 33 und 34. Das Verbundmaterial 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 Verbundmaterial 20 der aus F i g. 1 und 2 ersichtlichen Art vorgesehen sein, oder es kann auch (nicht dargestellt) auf der anderen Seite ein doppelbeschichtetes Verbundmaterial gemäß F i g. 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 anschließend an die Enden des rohrförmigen Leiters 36 tellerartige, leitend an den Metallbeschichtungen 22 haftende Verdickungen 37.

F i g. 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 F i g. 1) zueinander angeordnet werden, ehe sie unter Anwendung genügend lange einwirkendem Druck, und gegebenenfalls erhöhter Temperatur, zu einem homogenen beiderseitig die Metallschichten 22 der F i g. 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 μίτι und der ganzflächigen Metallkaschierung 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.

F i g. 7 veranschaulicht schematisch ein elektrochemisches Beschichten einer Folie 67, die von einer drehbaren Rolle 68 über Umlenkrollen 69 bis 73 zunächst durch einen Aktivierungsbehälter 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 der 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 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.

Ais besonders vorteilhaft hat sich iichtoptische stromlose Abscheidung von Kupfer (über Kupferoxyd) auf Epoxyharz imprägniertem Glasgewebe erwiesen.

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

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 de als Leiter übrig zu bleibenden Bereiche durcl elektrogalvanischen Niederschlag auf die erforderlich Dicke gebracht wird.

Beim subtraktiven Verfahren dagegen wird di< Metallschicht in der erforderlichen Enddicke hergestell· und es werden dann die nicht als Leiter zi verwendenden Teile der Beschichtung in üblicher Weis weggeätzt.

Bei der Auswahl des Materials für die metallzube schichtende Folie muß berücksichtigt werden, daß eine Haftung mit dem Basisträger erzeugt werden kann, dal bei Hochvakuumbeschichtung das Materia! keim Dämpfe abgibt, oder bei elektrochemischer Beschich tung das Material nicht von den Aktivierungsmittelr oder dem chemischen Metailisierbad unzulässig ange griffen wird.

Als Folie kommen insbesondere in Betracht thermo plastische Kunststoffe; Isolierfilme, verstärkt zun Beispiel durch Glasseidengewebe; Isolierfilme, die durch Druck, Wärme oder ein Lösungsmittel zweck! Befestigung an dem Trägermaterial klebend gestalte werden.

Zur metallischen Kaschierung der Folie könner Kupfer, Silber, Aluminium, Nickel, Gold, Eisen, Kobald ferromagnetische Werkstoffe und Legierungen verwen det werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Basismaterial zur Herstellung von gedruckten Schaltungen, bei dem auf einem aus mehreren aufeinanderliegender! 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.

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 Schichtpreßstoffes Metall galvanisch niedergeschlagen wird, daß dadurch die beiderseitigen Metallkaschierungen leitend verbindet.