DE2749620A1

DE2749620A1 - Verfahren zur herstellung gedruckter schaltungen

Info

Publication number: DE2749620A1
Application number: DE19772749620
Authority: DE
Inventors: Joseph Andrew Delgadillo
Original assignee: Fortin Laminating Corp
Current assignee: Fortin Laminating Corp
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1977-11-05
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE2749620B2; US4091125A; DE2749620C3; GB1562864A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung von "gedruckten Schaltungen", wobei darunter Karten verstanden werden sollen, auf denen Schaltkreise in Form eines Musters elektrisch leitender Verbindungsstege aufgebracht sind, wenn solche Schaltkreise auch ohne Verwendung eines eigentlichen Druckverfahrens hergestellt werden. Die Bezeichnung "gedruckte Schaltung" hat sich jedoch im deutschen Sprachgebrauch durchgesetzt. Nachfolgend wird daher nur kurz von "Schaltkreiskappen" gesprochen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen leitender elektrischer Schaltkreismuster auf einem isolierenden Träger, bei dem die Notwendigkeit für einen Ätzprozess zum Abtragen der Leitermaterialien aus dem Muster vermieden ist.

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Bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen oder Schaltungskarten war es bisher allegemeine Praxis einen Ätzprozess vorzusehen, bei dem die unterwünschten Abschnitte einer Kupferplatte von einem kupferkaschierten Laminat entfernt werden. Bei diesem Verfahren wird ein ätzresistentes Material,etwa eine fotoempfindliche Schutzschicht auf die Oberfläche des Kupfers aufgebracht. Die Schutzschicht wird selektiv einem Beleuchtungsmuster ausgesetzt, um ein gehärtetes Muster entsprechend der gewünschten Schaltungskonfiguration auszubilden. Die Hintergrundbereiche des unbelichteten, fotoempfindlichen Schutzschichtmaterials können durch das Ätzmittel abgewaschen werden und hinterlassen dann das gewünschte leitende Schaltkreismuster.

Obwohl Ätzverfahren sich für diesen Zweck als geeignet erwiesen haben, waren sie nicht vollständig befriedigend unter allen Bedingungen aus dem Grunde, daß erhebliche Schwierigkeiten beobachtet wurden hinsichtlich der Kostensenkung in der Produktion, Wiedergewinnung des Kupfers aus den Ätzchemikalien und Abfallbeseitigung der Ätzchemikalien. Der Ätzprozess ist nicht nur teuer, sondern auch zeitaufwendig. Das Verfahren erfordert mehrere, aufeinanderfolgende Schritte unter Verbrauch von fotoempfindlichem Schutzschichtmaterial und Ätzchemikalien. Bei einer relativ dicken Kupferschicht sind erhebliche Mengen an Ätzchemikalien erforderlich und große Mengen an Kupfer werden in die chemische Lösu§ eingebracht. Darüberhinaus sind die Abfallbeseitigung großer Mengen an verbrauchtem Ätzmaterial und Wiedergewinnung des Kupfers aus dem Ätzmaterial teuer. Das verbrauchte Ätzmittel ist umweitschädigend und führt zu ökologischen Schäden, wenn nicht vor der Abfallbeseitigung die Ätzmittel chemisch behandelt werden. Aber trotz dieser Beschränkungen ist der Ätzprozess immer noch eine weit verbreitete Technik.

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Ein anderes Verfahren, das weit verbreitet ist, ist das sogenannte additive Verfahren in Gegensatz zu dem subtraktiven Atzverfahren. Bei diesem Verfahren wird das Kupfer in einem Mister auf einem isolierenden Substrat durch eine elektrische oder nicht elektrische Ablagerung aufgebracht.

Auch dieses Verfahren ist zeltaufwendig, teuer und schwierig. Ee ist schwierig, die Elektroless-Schicht auf das Substrat aufzubringen infolge der Nichtgleichförmigkeit in der Oberfläche des Substrats, wie es von verschiedenen Herstellern geliefert wird. Der additive Prozess erfordert eine Vielzahl chemischer Lösungen und Verfahrensschritte und umfaßt auch die Behandlung und Abfallbeseitigung der Chemikalien, was zu den Kosten des Prozesses beiträgt und ihn ökologisch unerwünscht macht.

Ein erst kürzlich bekannt gewordenes Verfahren für die Herstellung gedruckter Schaltkreise, insbesondere für eine große Anzahl identischer Schaltkreise, ist die "Formschnitt »-Methode gemäß US-PS 3,713,944. Die Herstellung umfaßt das Anordnen eines klebstoffreien elektrisch leitenden Blattes über einem nicht leitenden RUckblatt, das beschichtet ist mit einem trockenen, thermoplatischen Haftmittel. Eine erhitzte Form mit Konturen, die im allgemeinen der Konfiguration der leitenden Schaltkreiselemente entspricht, die an das Rückblatt zum Anhaften zu bringen sind, wirkt auf das leitende Blatt ein und verschmilzt die Schaltungselemente mit dem Rückblatt. Die oben liegenden Blätter werden dann zu einer Schnittstation transportiert, wo die Blätter auf eine harte, flache Unterlage aufgelegt werden und wo eine Schnittform mit Kanten entsprechend den Außengrenzlinien der Schaltungselemente von oben auf das oben liegende Blatt

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fällt, um so die Schaltungselemente aus dem leitenden Blatt auszuschneiden. Nach der Durchführung des Schnittes wird das leitende Blatt, aus dem die Schaltkreiselemente ausgeschnitten worden sind, entfernt und ein Isolierdeckblatt wird auf die Schaltungselemente aufgebracht und mit den letzteren verklebt, sowie mit dem Rückblatt.

Bei einem etwas abweichenden, jüngeren Verfahren umfaßt diese Formschnittmethode die Ausbildung eines Laminates einschließlich einer Schicht eines metallischen Leiters, eines zwischengeschalteten Filmes aus wärmehärtbarem Kleber und einem vollständig ausgehärteten Substrat, etwa einem Epoxyglasland ηat. Das gewünschte Schaltkreismuster wird ausgebildet durch Einwirkenlassen einer einzigen, erhitzten Form mit der gewünschten Schaltkreiskonfiguration auf die Oberfläche, wobei gleichzeitig selektiv das Kupferblatt mit der Fläche zum Anhaften gebracht wird und die Schaltung im gewünschten Muster ausgestanzt wird. Die unerwünschten Abschnitte des Kupferblattes werden dann entfernt, da der Schnittarbeitsgang nur eine schwache Haftung zwischen den Leerstellenbereichen bewirkt wegen des begrenzten Bereiches und der begrenzten Zeit, daß die Schicht aus Klebstoff der erhitzten Stanzform ausgesetzt gewesen ist. Nachdem diese Leerstellenabschnitte des Kupferblattes vom Substrat entfernt worden sind, wird die Baugruppe wieder unter die Presse zurückgeführt, um die Schicht aus Kleber vollständig auszuhärten zum Sicherstellen einer festen Haftung zwischen dem gedruckten Schaltkreis und dem Substrat oder Träger.

Die Formschnittmethoden umfassen beide getrennte Aushärtungsarbeitsgänge. Zunächst wird das Substrat separat erhitzt und ausgehärtet und dann wird die Baugruppe der Karte getrennt ausgehärtet, um den Schaltkreis mit dem bereits ausgehärteten Substrat zum Anhaften zu bringen. Zusätzlich erfordert die Formschnitt-Technik die Verwendung einer erhitzten

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Form oder eines erhitzten Schnittes, um das Harz zunächst einmal klebrig zu machen vor der Aushärtung. Dieses Verfahren ist weder sehr wirkungsvoll noch verlässlich, wenn man es einsetzt, um relativ dicke Schichten von Kupfer zu verarbeiten.

Generelle Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Erzeugung elektrischer Schaltungskarten zu schaffen, daß alle Vorteile der ähnlichen, verwendeten Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltkreise umfaßt und keine der oben erwähnten Nachteile, um dies zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die selektive Behandlung einer leitenden Schicht entsprechend dem leitenden Muster einer Schaltkreiskonfiguration derart, daß nur die Schaltkreismusterbereiche mit einem isolierenden Substrat zum Verhaften gebracht werden und die nicht erwünschten oder Leerbereiche ausgeschnitten werden durch einen Formschnitt und entfernt werden, wobei Ätzen und selektives Erhitzen vermieden sind.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht demgemäß darin, ein vereinfachtes und kostengünstigeres Verfahren zur HeMbellung elektrischer Schaltungskarten zu schaffen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, einen schnellen und einfachen Produktionsprozess für die Massenproduktion von identischen, elektrischen Schaltungskarten zu schaffen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, ein Verfahren für die Herstellung elektrischer Schaltungskarten zu schaffen, bei dem getrennte Harzaushärteschritte vermieden sind.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Schaffung eines Prozesses für die Herstellung elektrischer Schaltungskarten, bei dem die Notwendigkeit für die Fotobildherstellung, Ätzung und andere chemische Verfahren vermieden sind.

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Ein zusätzlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens für die Herstellung elektrischer Schaltkreise, das einfachist, geringe Kosten verursacht und an Massenproduktion anpassbar ist.

Weitere Gegenstände und zahlreiche damit in Zusammenhang stehende Vorteile werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Teilblockdiagramm und teilweise ein Vertikalschnitt zur Darstellung des vorläufigen selektiven Musterbildungsprozesses gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die behandelte Oberfläche der leitenden Bahn,

Fig. 3 ist ein teilweise schematisierter Teilschnitt zur Erläuterung des Aushärtungsadhesionsschrittes beim Verfahren gemäß der Erfindung,

Fig. 4 ist eine teilschematisierte Schnittdarstellung zur Illustration des Formschnittschrittes beim Verfahren gemäß der Erfindung,

Fig. 5 ist ein Schnitt durch die fertiggestellte Schaltungskarte,

Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung der

fertiggestellten Schaltungskarte entsprechend Fig. 5 und

Fig. 7 ist das Schlußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

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In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen markiert· In Fig. 1 (die den Mustervorbereitungsschritt gemäß der Erfindung illustriert), ist eine leitende Kupferbahn Io zwischen einer starren Unterlage und einer schleifresistenten Maske 14 mit Ausschnitten oder öffnungen 16 entsprechend einem gewünschten, leitenden Schaltkreismuster oder -bild positioniert. Eine Düse 18 befindet sich oberhalb der Maske 14 und ist an eine Mischkammer 2o angeschlossen, die gespeist wird aus einer Quelle für feines Schleifpulver 22 und einer Druckluftquelle 24. Die Luft und das Schleifpulver werden innerhalb der Kammer 2o gemischt zur Ausbildung einer unter Druck stehenden Dispersion, die die Düse 18 als ein Sprühstrahl 26 verläßt und in die Öffnungen 16 der Maske 14 gelangt, wo eine Abtragkraft ausgeübt wird zur selektiven Behandlung einer Oberseite 28 der Bahn Io, wobei eine untere Oberfläche 34 der Bahn Io unberührt und unbehah&t bleibt.

In Fig. 2 erkennt man ein selektives, mattiertes Schaltkreisabschnittmuster 3o auf der Oberfläche 28 der leitenden Bahn Io im Ergebnis der Honbehandlung gemäß Fig. 1. Ein Schmiermittel oder eine Formtrennbeschlchtung 32 kann auf den Leerraumabschnitt der Oberfläche 28 aufgebracht werden, etwa durch Anwendung einer negativen Maske (nicht dargestellt) auf der Bahn Io und Aufsprühen von Formtrennmittel 32 auf die Oberfläche 28.

Flg. 3 zeigt, wie die leitende Bahn Io auf ein harzimprägniertes Substrat 36 Aufgebracht ist, wobei die selektiv behandelte Oberfläche 28 der BaHn Io im Kontakt steht mit einer harzbeschichteten Oberfläche 38 des Substrats 36, während die unbehandelte oder Oberseite 34 der Bahn Io dieser abgewandt liegt. Die Baugruppe aus Kupferbahn Io und Trägerkarte 36 wird dann zwischen den Pressenplatten 46 und 42 oder anderen massiven und stabilen Trägern positioniert und zwischen die Heizplatten

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einer Presse (nicht dargestellt) eingesetzt, um gleichzeitig das Harz auszuhärten und die ausgewählten Musterbereiche der Oberfläche 28 der Bahn Io mit der Oberfläche 38 des Substrats 36 zum Anhaften zu bringen oder zu verbinden.

Es ist festzuhalten, d£ geeignete Entlastungs- oder Barrieren- oder Kissenschichten aus Kunststoff und/oder Papier ringsum die Außenseite der Baugruppe aus Kupferbahn Io und Trägerkarte 36 angeordnet werden können, um Gleichförmigkeit von Druck und Temperatur während des Aushärte- und Anhaftschrittes zu gewährleisten und um zu verhindern, daß flüssiges Harz herausquillt und an den Kontaktflächen der Presse zum Anhaften gelangt. Bei einem Fabrikationsverfahren wird der Druck ausgeübt, wenn die Temperatur der Pressenplatten und des gestapelten Werkstücks eine Temperatur erreicht hat, bei der das Harz erweicht ist und die Musterbereiche der Oberfläche 28 der Bahn Io befeuchtet hat. Die Temperatur und der Druck werden aufrechterhalten wäfiend eines Zeitintervalls hinreichender Länge, um vollständig das Epoxydharz zu härten und die Anhaftung der Kupferbahn Io an der Oberfläche 38 des Trägers 36 zu bewirken, um so ein fertiges Laminat zu bilden. Nach Abkühlung werden die Kanten des Laminats beschnitten und das Laminat ist fertig für den Schneide- oder Formschnittarbeitsgang.

Gemäß Fig. 4 wird die ausgehärtete Laminatbaugruppe 44, bestehend aus Träger 36 und Kupferbahn Io auf eine starre Oberfläche 46 positioniert und ein Schneidstempel 48 mit einer Konfiguration der schneidenden Vorsprünge 5o in einem Positivmuster, angepaßt an die Musterabschnitte der Bahn Io und mit Schneidkanten entsprechender Bemessung zum Durchdringen der Kupferbahn Io wird zum Einwirken auf diese unter einem Druck und mit einer Tiefe gebracht, die hinreicht, um vollständig die nicht anhaftenden Leerbereichsabechnitte 52 der Bahn Io auszuschneiden längs des !Anfanges der ausgewählten, handelten Musterabschnitte derselben.

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Man erkennt in Fig. 5 und 6, daß die nicht anhaftenden Leerbereichsabschnitte 52 der Bahn Io vom Substrat 36 abgeschält worden sind zur Ausbildung einer Schaltungskarte 54 mit leitenden Elementen 56 auf derselben, entsprechend den selektiv behandelten Musterabschnitten der leitenden Bahn.

Fig. 7 läßt noch einmal die Hauptschritte des Verfahrens erkennen, nämlich die selektive Behandlung der Schaltkreisabschnitte auf einer leitenden Bahn, das Plazieren der Schaltkreisabschnitte in Kontakt mit einer Harzoberfläche auf einem Substrat, das Erhitzen der Baugruppe zum Anhaftenlassen der Musterabschnitte an der Substratoberfläche, das Ausschneiden längs des ümfangs der Musterabschnitte und das Entfernen der Musterleerabschnitte von dem Substrat.

Eine eingehendere Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung beginnt am besten mit der Dikussion des Aufbaus von Substrat 36. Das Substrat ist ein Material, das fähig ist, eine starre Kante auszubilden mit einer hohen Volumenfestigkeit, niedriger Elektrizitätskonstanten und hohen dielektrischen und mechanischen Festigkeitswerten. Das Substrat enthält mindestens eine Oberflächenschicht aus einem organischen Harz, das, wenn es in Kontakt gebracht wird mit einer aufgerauhten Oberfläche einer Metallbahn und erhitzt wird auf eine erhöhte Temperatur, erweicht, flüssig wird und in die Eintiefungen der behandelten Musterbereiche fließt zur Ausbildung einer Haftschicht. Die Festigkeit der Haftung wird dann gesteigert durch Aushärten der Harzschicht durch den Wärmebehandlungsschritt.

Typischerweise wird das Substrat hergestellt durch Imprägnieren von Bahnen aus Isoliermaterial wie Glas, Gewebe oder Glasstapelfaser mit einem Zweistufenprepolymerharζ, das umgewandelt werden kann von einer B-Stufe, in der es sich thermoplastisch verhält,in einen vollständig ausgehärteten starren, wärmehärtenden C-Zustand durch Erhitzen des Laminats

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auf die Aushärtungstemperatur. Hinreichend viel Imprägnierharz wird verwendet, so daß eine Oberflächenschicht auf dem Substrat gebildet wird zum Anhaftenlassen des vorbehandelten, metallischen Schaltkreismusters. Geeignete Harze sind Phenylformaldehydnovolakharze oder Polyester oder Oxiranharze wie Bisphenyl, A-Epichlorohydrinbasisepoxydharze. Diese Harze nehmen, wenn sie auf eine Temperatur unterhalb der Aushäutungstemperatur erhitzt werden, d.h. innerhalb des B-Stufenbereiches einen erweichten, klebrigen Zustand an, bei dem sie die Einsenkungen einer gesandstrahlten oder gehonten Oberfläche befeuchten und in diese hineinflitfJen können. Bei vollständiger Aushärtung bilden diese Harze eine feste Verbindung mit einer solchen, entsprechend präparierten Oberfläche.

Das Substrat kann auch gebildet werden aus einer Bahn aus thermoplastischem Harz, wie einem Polyamid wie Nylon oder einem Polyester wie Mylar. Das erweichte Harzblatt wird gehärtet durch Abkühlen der Schicht unter den Schmelz- oder Erweichungstemperaturpunkt.

Es ist festzuhalten, daß zahlreiche Typen und Größen von als B-Stufe vorbereiteten Laminaten oder thermoplastischen Bahnen oder Folien, geeignet für die Herstellung von Schaltkreiskarten ohne weiteres im Handel erhältlich sind, und zwar in verschiedenen Dicken und Abmessungen. Große Bahnen können auf kleinere Größen entsprechend einzelnen Schaltungskarten geschnitten werden, bevor mit dem Verfahren gemäß der Erfindung weitergearbeitet wird oder Mehrfachschaltkreise können auf einer einzigen Karte gebildet werdeHⁿnach Aufbringen der Schaltkreise in der erfindungsgemäßen Weise in einzelne Karten zerschnitten werden. Die Anzahl der Schichten aus imprägniertem Glasgewebe ist unkritisch, während die wichtigen Kriterien darin bestehen, daß die vollständig ausgehärtete Karte mechanische Festigkeit und Abmessungsstabilität entsprechend dem angestrebten Gebrauchszweck aufweist.

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Hinsichtlich der leitenden Metallbahn Io für die Ausbildung des elektrischen Schaltkreises ist anzumerken, daß die Bahn Io zweckmäßigerweise aus Kupfer oder einem anderen leitenden Metall wie Aluminium, Silber, Gold oder Platin besteht. Die Dicke der Bahn ist typischerweiee zwischen 6 Ji und 1 mm und sollte in der Größe an die Substratkarte angepaßt sein. Eine Oberfläche des leitenden Metal ltfet tee wird dann so behandelt, daß ein Abschnitt seiner Oberfläche leichter an dem Harz des Trägers haftet ,und zwar in einem Muster entsprechend dem gewünschten, fertig zu stellenden elektrischen Schaltkreis.

Die Schaltkreisbehandlungstechniken werden als nächstes erörtert, bevor die operativen Methoden gemäß der Erfindung beschrieben werden. Es ist festzuhalten, daß die Schaltkreismusterbereiche behandelt werden können durch Bürsten von Hand oder Farbauftragtechniken. Es ist jedoch bevorzugt, eine Negativmaske 14 auf die Oberfläche der Metallbahn Io aufzubringen mit öffnungen 16 im Muster des gewünschten elektrischen Schaltkreises ,wie in Fig. 1 dargestellt; Die selektiv haftende Oberfläche 3o auf der Bahn Io wird gebildet durch Aufrauhen der Obeflache vorzugsweise derart, daß sich scharf hochstehende Konturen ergeben, die eine stabile Verankerung für das erweichte Harz ausbilden. Im Falle einer chemisch wirkenden Aufrauhflüssigkeit wie Kupferätzmittel oder Kupferadditivmaterialien, entweder elektroless oder elektrolytisch, ist es notwendig, auf die Oberfläche eine festsitzende Schutzschicht aufzubringen, um die Wirkung dieser Materialien lokal zu begrenzen. Solche Schutzschichten können vom "Chem-Mil"-Typ sein, bei dem ein Lösungselastomer auf die Oberfläche aufgebracht und getrocknet wird zur Ausbildung eines abschälbaren Haftfilmes und das Schaltkreismuster wird dann entfernt durch Ausechneiden und Abschälen des Materials von der Oberfläche. Andere Schutzschichten, die aktinisch aushärtbar sind, können aufgebracht werden auf die

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Oberfläche der Kupferbahn mittels einer Positivmaske belichtet werden zum Aushärten der Hintergrundbereiche und dann kann das Schaltkreismusterbild entfernt werden mittels geeigneter Entwicklungelösungen vor der Aufrauhbehandlung.

Das chemische Aufrauhen des mit Schutzschichtmuster beschichteten Kupferblattes kann bewirkt werden durch Ätzlösungen/ die Säuren enthalten wie H₂SO, oder HCl oder Salze wie FeCl₃ oder durch ein elektrolytisches Ätzbad etwa mit 7ο Volumenprozent HCl bei 80⁰C, bei dem die Bahn an die Anode angeschlossen wird/ bei Vorhandensein einer Graphitkathode und mit einer Stromdichte von 600 Ampere pro Quadratmeter gearbeitet wird. Andere Details dieser elektrolytischen Ätzverfahren sind in US-PS 3,518,168 offenbart. Ein geeignetes, nicht elektrisch arbeitendes Kupferadditionsbad ist beschrieben in US-PS 3,512,946 und ein geeignetes Kupferelektrolytisches Bad zur Ausbildung einer Aufrauhbehandlung ist in US-PS 3,293,lo9 beschrieben.

Die selektiv aufgerauhten Musterbereiche auf der Bahn Io können auch gebildet werden durch mechanische Wirkung, etwa durch Inkontaktbringen der Oberfläche mit einem Schleifmittel oder Schleifmedium, mit einem hand- oder motorgetriebenen Aufrauhwerkzeug. Eine bevorzugte Oberflächenaufrauhung gemäß der Erfindung ist das Honen oder Sandstrahlen, bei dem eine Dispersion auf partikelförmigem Schleifmittel in einem inerten fluidischen Träger wie Luft oder Wasser selektiv auf die Oberfläche der Bahn Io, wie in Fig. 1 illustriert, zur Einwirkung gebracht wird, um einen aufgerauhten Oberflächenabschnitt auszubilden mit scharfen Kanten derart, daß das Muster als mattiert erscheint im Vergleich mit den glatten, reflektierenden, nicht behandelten Abschnitten der Bahn.

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Der Hon- oder SandstrahlprozesB hat viele Vorteile, da die behandelten Materialien inert sind refativ zum Kupfersubstrat und die Maske nicht an der Oberfläche zum Anhaften gebracht werden muß, sondern als Schablone ausgebildet werdenkann aus einem massiven, abriebfesten Material wie Metall. Darüberhinaus ist das Fehlen von aktiven, chemischen Nebenprodukten zu vermerken und alles verbrauchte Schleifmaterial oder Abtragmaterial wird einfach aufgefangen und der betreffenden Behandlungsstation zur Wiederverwendung wieder zugeführt. Das Schleifmaterial kann fein verteiltes Poliermittel sein wie Al₃O₃, Glasperlen oder Sand und dergleichen.

Die Konzentration des Schleifmittels ¹Im fluid!sehen Träger und der Druck und die Einwirkungszeit hängen ab von der Dicke der Kupferbahn und dem Grad der Kantenschärfe, die erwünscht ist. Das Honen wird vorzugsweise in einer Art und Weise durchgeführt, bei der kein Metallabtrag erfolgt, sondern nur die Oberfläche gehämmert wird zur Ausbildung scharf definierter Einsenkungen und Vorspränge anstatt abgerundeter Kanten, um die Anhaftung an dem Harz maximal zu machen. Bei sehr dünnen Kupferbahnen ist es bevorzugt, eine starre, rückseitige Abstützung, wie eine Stahlplatte, während der Honbehandlung vorzusehen, um die Bahn zu halten. Nachdem das gehonte Muster ausgebildet worden ist, wird die metallische Schablone entfernt.

Es ist auch festzuhalten, daß die Metallbahn selektiv oxidiert werden kann durch das Verfahren gemäß US-PS 2, 364,993 und US-PS 2,997,521 zur Ausbildung einer Beschichtung aus schwarzem Kupferoxid in einem Muster entsprechend dem gewünscHen elektrischen Schaltkreis. Das schwarze Kupferoxid, das auf diese oder äquivalente Weise erzeugt wird, kann kurz charakterisiert werden als eine Haftbeschichtung, die im wesentlichen einstückig ist mit dem darunter liegenden Kupfer und sich sehr deutlich

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unterscheidet von einer Oxidbeschichtung, die wenig an dem Kupfer anhaftet und leicht abreißt. Es ist deshalb möglich, eine starke Haft verbindung zwischen dem harzbeschichteten Substrat und ausgewählten Bereichen der Kupferbahn zu schaffen, wegen der gut haftenden Kupferoxidbeschichtung, die bei wiederholtem Biegen nicht gelockert wird. Die Kupferoxidfläche ist etwas rauh, da sie aus kristallischen Konturen besteht und bildet deshalb eine Oberfläche, die leicht an einem Harz oder thermoplastischen Substrat haftet.

Wahlweise können die Leerabschnitte der Bahn Io oder die Hintergrundbereiche mit einem Formlöse- oder Antihaftmedium 32 beschichtet werden, wie in Fig. 2 dargestellt, etwa einem flüssigen Wachs oder einem festen Fluorokohlenstoffharz zum Minimalmachen der Anhaftung des Substrats an den Leerbereichen des Schaltkreises auf der Kupferbahn. Die Oberfläche der Metallbahn kann zuerst vollständig aufgerauht werden und das Formlösemedium dann selektiv auf den Hintergrundbereich durch Schirms oder Masken aufgetragen werden. Ein flüssiges Lösemedium kann aufgebracht werden durch eine Maske oder Schablone auf die Hintergrundbereiche oder ein fester Film oder eine Folie aus festem Lösemedium kann aufgeschmolzen werden oder aufgeschnitten werden auf das gewünschte Muster und in Ausfluchtung gebracht werden auf den Hintergrundbereichen, bevor die behandelte Metallbahn auf das Trägersubstrat aufgelegt wird. Bei der letztgenannten Technik würde erweichtes Harz nach oben gepresst gegen die Bahn in einer Menge entsprechend der Dicke der Ablöseschablone, was die Formschnittcharakteristiken verbessern würde.

Eine weitere Alternativeprozedur besteht darin, einen Film aus flüssigem Lösemittel über die gesamte Oberfläche der Metallbahn Io auszubreiten und dann selektiv die beschichtete Bahn auf zurauhen, etwa durch Honen, durch eine Schablone hindurch, um gleichzeitig das Aufrauhen vorzunehmen und das Abtragen des Lösemediums an den gewünschten Schaltkreismusterbereichen der Metallbahn.

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Ee soll nun auf den Ablauf des Verfahrens gemäß der Erfindung eingegangen werden. Die bevorzugten Ausgangsmaterialien sind eine Bahn aus leitendem Material wie Kupfer und ein Substrat oder Träger mit einer durchgehenden Ober* flächenbeschichtung aus Harz wie das übliche B-Stufen-vorbehandelte Harz, das oben erwähnt wurde. Anstatt jedoch entweder eine Schicht oder ein Muster aus Haftmaterial auf der Oberfläche der Kupferbahn aufzubringen, wird die Oberfläche der Kupferfläche selektiv behandelt,wie oben beschrieben, und zwar in Musterbereichen entsprechend der vorgeschlagenen Schaltkrelskonfiguatiön, um diese behandelten Bereiche besser haftend an dem B-Stufen-Harz zu machen.

Diese Behandlung kann das Aufrauhen der Oberfläche in den Musterbereichen durch chemische oder mechanische Behandlung umfassen und kann Mater! alhlnzufügung oder Materialentfernung einschließen. Wahlweise kann auch ein Trennmittel auf die Leerbereiche des Schaltkreises aufgetragen werden, um noch stärker das Anhaftendes Substrats an diesen Bereichen zu begrenzen.

Die vorbehandelte Oberfläche der Kupferbahn wird dann in innigen Kontakt mit dem vorbehandelten Substrat gebracht und diese Baugruppe wird gleichförmig erhitzt auf eine erhöhte Temperatur in üblicher Heise, etwa durch Heißpressen. Die Schicht aus B-Stufen-Harz auf der Oberfläche des Substrats wird verflüssigt und bildet eine gute Haftung mit den behandelten Bereichjfen der Kupferbahn. Die nicht behandelten Leerbereiche der Kupferbahn haften jedoch nur schwach an dem vorbehandelten Material während des Anshärtungsprozesses. ,

Demgemäß kann nach dem Aushärteproiees die Bahn einem Formschnittverfahren entsprechend der Schaltkreismusterkonfigurarion unterworfen werden und die unerwünschten oder Leerbereiche der leitenden Bahn können einfach mechanisch abgezogen

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werden und wiedergewonnen werden für Aufarbeitung oder
Weiterverwendung.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erfordert nur
einen einzigen Erhitzungsarbeitsgang, eliminiert die Notwendigkeit für getrennte Haftmittel/ eine erhitzte Form,
ein zweistufiges Aushärten und resultiert in gleichzeitigem
Anhaften der Schaltkreisbahnen und Aushärten der Substratkarte. Das Verfahren braucht nicht die Verwendung aggressiver Chemikalien mit den Gefahren und Nebenprodukten solcher Methoden zu beinhalten und ist geeignet für schnelle, automatisch
aufeinanderfolgende Arbeitsgänge.

Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Verfahren für selektives Zumanhaftenbringen von Abschnitten einer leitenden Bahn an einem isolierenden Trägersubstrat offenbart, das verwendet werden kann in Verbindung mit der Herstellung und Fabrikation elektrischer Schaltungskarten.

Zwar|sind die hier offenbarten Details bevorzugt, doch erkennt der Fachmann, daß Ausgestaltungen und Abweichungen im
Rahmen des Erfindungsvorschlags möglich sind.

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Leersei re

Claims

P a t e η t a n s. ρ r ti c h e

Verfahren für die Herstellung einer elektrischen altkreiskarte, gekennzeichnet durch die Schritte:

Selektive Behandlung eines Abschnitts der Oberfläche einer leitenden Metallbahn in Husterbereichen im wesentlichen entsprechend einer vorgegebenen leitenden Schaltkreiskonfiguration derart, daß die Musterbereiche an Harz anhaftend gemacht werden,

Aufbringen der behandelten Bereiche der Metallbahn in direktem Kontakt auf eine Schicht aus Harz auf der Oberfläche eines isolierenden Substrats, um so eine Baugruppe auszubilden,

Erhitzen der Baugruppe auf erhöhte Temperatur bis zum Erweichen des Harzes und Befeuchten der behandelten Musterbereiche der Metallbahn bis zum selektiven Anhaften der behandelten Musterbereiche der Metallbahn an dem Substrat ,

Durchtrennen der Bahn längs des Umrisses der Musterbereiche und

Abziehen der nicht zum Muster gehörenden Leerbereiche der Metallbahn von dem Substrat zur Fertigstellung der Schaltungskarte.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallbahn eine Kupferfolie verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz einen Film aus thermoplastischem Harz umfaßt und daß ferner der Schritt der Abkühlung des Thermoplasten unter die Erweichungstemperatur vor dem Durchschneideschritt vorgesehen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz eine Schicht aus ungehärtetem, warmhärtendem Harz auf der Oberfläche des Substrats umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine faserverstärkte mit Harz imprägnierte Materialbahn zusätzlich zu der Harzschicht auf der Oberfläche des Substrats umfaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Baugruppe auf eine Temperatur oberhalb der Aushärtetemperatur des Harzes erhitzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Mehrzahl von Schichten aus Glasfaser, imprägniert mit B-Stufen-Epoxydharz umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der selektiven Vorbehandlung einen Aufrauhprozess umfaßt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufrauhprozess das Aufbringen einer Dispersion aus feinverteilten Schleifpartikeln in einem fluidischen Träger auf die Musterbereiche der Oberfläche der Kupferbahn umfaßt.

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maske mit einem positiven ÖCnungsmusterentsprechend der Konfiguration der Musterbereiche »Tischen die Oberfläche der Metallbahn und die Dispersion aus Schleifpartikeln während des Aufrauhprozessee eingebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8«gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Aufbringenseines LBsemediums auf die Musterleerbereiche der Kupferbahn vor dem Oberführen der Bahn auf das Substrat.
12. Verfahren nach Anspruch 8/gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Aufbringens eines flüssigen Lösemediums auf die vollständige Oberfläche der Bahn vor dem Selektivbehandlungsechritt.
13. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt der Aufrauhung der gesamten Oberfläche der Kupferbahn vor dem Schritt des Aufbringens des LÖsemediume auf die Musterleerbereiche.
14. Verfahren nach Anspruch Il, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösemedium die Form einer festen Bahn aufweist mit einem Öffnungsmuster in Form der Musterberelche der Kupferbahn.
15. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrennschritt ausgeführt wird durch Einwirkenlassen eines kalten Formschnittwerkzeugee im ümrissbeaich der Musterbereiche der Oberfläche auf der Kupferbahn.
16. Schaltungskarte hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Bahn aus leitendem Material mit Bereichen der Oberfläche, die ein selektiv vorbehandeltes Muster entsprechend der Konfiguration des Schaltkreises aufweisen und durch einen mit ausgehärtetem oder aushärtbarem Harz imprägnierten Träger, der im wesent-

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lichen direkt haftend an den Musterbereichen der Oberfläche der Bahn ausgebildet ist.
17. Schaltungskarte nach Anspruch 16/ gekennzeichnet durch eine Schicht aus Trennmedium, die selektiv auf die Musterleerbereiche aufgebracht ist.
18. Schaltungskarte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbahn eine Kupferbahn ist und daß das Trägersubstrat ein wärmehärtbares epoxydharzimprägniertes faserverstärktes Gewebematerial ist.

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