DE2847454A1

DE2847454A1 - Zusammengesetztes, mechanisch verformbares teil, insbesondere fuer die herstellung von gedruckten schaltungen auf gekruemmten leiterplatten

Info

Publication number: DE2847454A1
Application number: DE19782847454
Authority: DE
Inventors: Simon Levine; Alain Nakach
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1979-05-10
Also published as: US4216258A; FR2407815A1; FR2407815B1; JPS5498972A

Description

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Die Erfindung betrifft ein zusammengesetztes Teil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige zusammengesetzte Teile können hauptsächlieh bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen verwendet werden, welche die Form von gedruckten Platten haben. Sie weisen insbesondere eine Platte aus flexiblem, elektrisch isolierendem und/oder wärmedämmendem Material auf, bei der wenigstens eine Seite teilweise mit Metall versehen ist, welches auf der Platte als reliefartige Streifen angeordnet ist.

Die zur Zeit bekannten zusammengesetzten Teile dieser Art haben im allgemeinen die Form von starren oder flexiblen Platten, die Metallstreifen von relativ geringer Dicke, z. B. von etwa 0,1 mm, besitzen. Sie haben demzufolge den Nachteil, daß sie keine hohen Stromdichten aushalten und nicht für besondere Ausbildungsformen, z. B. als zylinderförmige gedruckte Schaltung, verwendet werden können, außer wenn sie flexibel und mit geeigneten Versteifungsmitteln verbunden sind, um sie auf diese Weise in der gewünschten Form zu halten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein zusammengesetztes Teil zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist, indem es höhere Stromdichten aushält, mittels Kaltverformung leicht in ein Teil von bestimmter Form gebracht werden und somit zur Herstellung von gedruckten Schaltungen verwendet werden kann, die eine vorgegebene Ausgestaltung besitzen und den Gebrauch von besonderen Stützungsmitteln überflüssig machen.

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Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen zusammengesetzten ten Teils besteht insbesondere darin, daß man bei geeigneter Wahl von verschiedenen Plattenstärken bzw. Stärken der Metallstreifen durch Kaltverformung die mit Metall versehene Platte mechanisch so verformen kann, daß man ein formstabiles Teil von vorgegebener Gestalt erhält. Hierbei wird durch die mechanische Formgebung eine bleibende Verformung der Metallteile herbeigeführt, ohne daß die Grenzen der elastischen Bildbarkeit der Platte überschritten werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Dicke der Platte höchstens der Dicke der Metallstreifen, wobei die Metallstreifen vorzugsweise eine Dicke von wenigstens 0,3 mm haben.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Metallteile aus einem Metall der Gruppe Silber - Kupfer - Aluminium, und zwar vorzugsweise aus Kupfer.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen zusammengesetzten Teils;

Fig. 2 einen Magnetkreis, der im Innern eines Quadrupols angeordnet ist und auf der Grundlage eines erfindungsgemäßen zusammengesetzten Teils ausgeführt ist.

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In Fig. 1 ist zu erkennen, daß das zusammengesetzte Teil aus einer Platte 1 aus flexiblem, elektrisch isolierendem und/oder wärmedämmendem Material, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Epoxydharz von O5 einer Stärke von ca. 0,3 mm, besteht.

Die Platte 1 enthält auf jeder ihrer Seiten, von denen in der Zeichnung nur eine sichtbar ist, reliefartige Metallstreifen 3 von einer Stärke von ca. 0,6 mm, welche beispielsweise aus Kupfer bestehen und auf dem Substrat nach einer vorgegebenen Linienführung angeordnet sind, die beispielsweise dem Entwurf eines magnetischen Kreises entspricht.

Dieses Teil bietet insbesondere den Vorteil, daß es durch mechanische Kaltverformung gestaltet werden kann. Die entsprechenden Stärken der Platte bzw. der Metallteile sind dabei so gewählt, daß man aus diesem Teil eine gekrümmte Platte mit dem Mxndestkrümmungsradius von etwa 50 mm erhalten kann, und zwar durch mechanische Verformung, wobei man während des Verformungsvorgangs eine bleibende Verformung der Metallteile erzielt und zugleich innerhalb der Grenzen der elastischen Verformung der Platte bleibt.

Es ist festzustellen, daß die Platte nach der Verformung von den Kupferteilen in der gewünschten Form gehalten wird.

Dieses zusammengestzte Teil wird beispielsweise mit Hilfe von zwei Kupferblechen, die eine Stärke von 0,6 mm haben, und mittels einer glasfaserverstärkten Epoxydharz-Folie von 0,3 mm Stärke hergestellt.

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Die Kupferbleche werden zuerst einer chemischen und/ oder mechanischen Oberflächenbehandlung unterzogen, die den Zweck hat, eine Mattierung einer der Oberflächen jeder der beiden Bleche zu gewährleisten, und die Epoxydharz-Folie wird einer Vor-Polymerisierung unterzogen.

Anschließend wird die Epoxydharz-Folie zwischen den beiden Kupferblechen angeordnet, wobei die dem Mattierungsverfahren unterzogenen Oberflächen der Kupferbleche mit der Epoxydharz-Folie in Kontakt gebracht werden. Sodann werden die Kupferbleche mit der Epoxydharz-Folie unter Hitze- und Druckeinwirkung verklebt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Warmpresse bei einer Temperatur von 180 C und einem

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Druck von 11 kg/cm geschehen, wobei die beiden Bleche und die Folie zwischen zwei Scheiben aus rostfreiem Edelstahl eingegeben werden. Danach wird das Ganze unter Beibehaltung des Drucks abgekühlt, wodurch man eine Preßplatte erhält, die aus den beiden Kupferblechen besteht, zwischen denen sich die glasfaserverstärkte Epoxydharz-Folie befindet.

Hierauf werden auf der so erhaltenen Preßplatte Metallteile mit Hilfe klassischer Methoden, beispielsweise der Photogravur, reliefartig herausgebildet.

Um die Metallteile mit Hilfe der Photogravur herauszubilden, bringt man auf die beiden Kupferbleche ein photopolymerxsierbares Harz auf, das dann einer Bestrahlung, z. B. durch ultraviolette Strahlen, ausgesetzt wird. Dabei folgt man der Linienführung der Anordnung, die man erhalten will, um das Harz an den ge-

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wünschten Stellen zu polymerisieren und zu härten und um auf diese Weise das Kupferblech zu schützen. Hierauf wird das Ganze noch der Wirkung von speziellen chemischen Reagenzien ausgesetzt, die ausgewählt wurden, um zunächst das nicht polymerisierte Harz aufzulösen und sodann das Kupferblech von denjenigen Stellen zu entfernen, die nicht von dem polymerisierten und gehärteten Harz geschützt werden. Schließlich wird noch die Haut des polymerisierten und gehärteten Harzes aufgelöst.

Das so erhaltene Produkt besteht aus der Epoxyd-Folie, die auf beiden Seiten Kupferteile aufweist, die ein reliefartiges Muster bilden, das beispielsweise den Leiterbahnen einer elektrischen Schaltung entspricht.

Das auf diese Weise hergestellte Teil kann jetzt einer mechanischen Kaltverformung unterzogen werden, z. B. einer Faltung oder Biegung, um es in eine vorgegebene Form zu bringen, etwa in die Form einer gekrümmten Platte, welche die Gestalt eines Zylinders von kreisförmigem Querschnitt hat.

Diese mechanische Kaltverformung wird mit Hilfe von klassischen Vorrichtungen durchgeführt, wie sie normalerweise zur Biegung oder Falzung von Kupferblechen benutzt werden.

Zur beispielhaften Erläuterung sind in der folgenden Tabelle die geometrischen Eigenschaften verschiedener erfindungsgemäßer zusammengesetzter Teile wiedergegeben, bei denen eine Platte aus flexiblem und elektrisch isolierendem und/oder wärmedämmendem Material

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auf beiden Seiten mit Kupferteilen versehen ist. In dieser Tabelle sind für jedes Teil das verwendete flexible und elektrisch isolierende Material, der Wert e. (in mm) der Stärke der Platte des flexiblen und elektrisch isolierenden Materials und der obere Grenzwert e (in mm) der Stärke der Metallteile, die es ermöglicht, durch mechanische Kaltverformung des zusammengesetzten Teils eine gekrümmte Platte mit einem minimalen Krümmungsradius r . (in mm) zu erhalten, zusammengestellt.

Zusammen gesetztes Stück	Flexibles und elektrisch iso lierendes Mate rial	e. (mm)	e (mm) m	r . (mm) mm
Nr. 1	glasfaserver stärktes Epoxydharz	0,3	0,6	50
Nr. 2	KAPTON (Polyimid)	0,1	0,5	20
Nr. 3	glasfaserver stärktes Epoxydharz	0,4	0,8	60
Nr. 4	glasfaserver stärktes Epoxydharz	0,5	1	70

Das erfindungsgemäße zusammengesetzte Teil hat hiernach die vorteilhafte Eigenschaft, daß es durch mechanische Kaltverformung in eine vorgegebene Gestalt gebracht

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werden kann. Es erweist sich damit als besonders interessant für zahlreiche Anwendungsfälle, insbesondere auf dem Gebiet der Elektrotechnik bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen mit

O5 einer kreis- oder ellipsenförmigen oder völlig anderen Form. Auch ist es für die Herstellung von Wärmeableitungen geeignet, die für klassische Schaltungsanordnungen oder für Supraleiter-Schaltungen bestimmt sind.

Die Fig. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen zusammengesetzten Teils. In dieser Figur, die einen Quadrupol 11 zeigt, der beispielsweise für einen Teilchenbeschleuniger bestimmt ist, bei dem sich das Teilchenbündel in einer evakuierten Kammer 13 befindet, ist ein Magnetkreis 15 zu erkennen, der im Innern des Quadrupols 11 ein zusätzliches magnetisches Feld erzeugen soll, das die Abweichungen des von dem Quadrupol erzeugten magnetischen Felds korrigieren oder einem System eine Feldkomponente zufügen kann.

Der für den Magnetkreis 15 verfügbare Raum ist sehr gering, da der Magnetkreis zwischen die elliptische Kammer 13 und die Polschuhe des Quadrupols 11 eingefügt werden muß. Dieser Magnetkreis 15 ist mit Hilfe von zwei zusammengesetzten Stücken hergestellt, die in die Form von gebogenen Platten 15a und 15b gebracht wurden, die in ihrem gebogenen Teil einen sehr geringen Krümmungsradius von 20 mm aufweisen, wobei diese Platten 15a, 15b an ihren Enden durch Schrauben 17 so miteinander verbunden sind, daß sie einen Zylinder mit elliptischem Querschnitt bilden. Auf jeder Platte 15a, 15b bilden die Kupferteile die Leiterbahnen

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des Magnetkreises. Sie haben dabei die Stärke von ca. 0,5 mm, wodurch es möglich ist, daß der Stromkreis von einem Gleichstrom mit einer Stromstärke von 10 Ampere und einer Leistung von 300 Watt durchflössen wird.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß im vorstehenden Fall der Einsatz einer klassischen Spulenwicklung viel aufwendiger und die Reproduzierbarkeit des Schaltkreises weniger gut wäre.

Die erfindungsgemäßen zusammengesetzten Teile können auch zur Herstellung von zwei-, sechs- und achtpoligen Linsen bzw. für jede Kombination dieser Linsen verwendet werden.

In diesem Falle werden die erfindungsgemäßen zusammengesetzten Teile in die Form von Zylindern mit kreisförmigem Querschnitt gebracht, die übereinander angeordnet werden können.

Somit benötigt eine Linse dieses Typs auf der ganzen Länge der Zylinder keine Stützungsmittel, was eine bessere Wärmeabgabe ermöglicht. Im übrigen ist bei einem vorgegebenen Volumen die Zahl der Amperewindungen mit einer klassischen Spulenwicklung vergleichbar; es werden jedoch die Toleranzen der Reproduzierbarkeit gewährleistet, und die Herstellungskosten werden spürbar geringer. Bei diesen Linsen kann der Strom ebenfalls IO Ampere und die Leistung mehrere hundert Watt betragen. Der geringe Widerstand der Linse wird durch die Dicke des Kupfers und nicht durch die Größe der Spulenwicklungen erzielt. Hierdurch können bei glei-

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chem Raumbedarf die Spulenwicklungen zahlreicher als bei einer klassischen Schaltung sein.

Die erfindungsgemäßen zusammengesetzten Teile können auch in der Form von dicht in Zylinderform gewickelten Stromkreisen zur Herstellung von Motorwicklungen mit geringer Trägheit verwendet werden.

Schließlich gibt es für die erfxndungsgemäßen zusammengesetzten Teile noch andere Verwendungszwecke, ζ. B. als Wärmeableiter bei herkömmlichen Schaltungsanordnungen oder bei Supraleiter-Schaltungen.

Bei dieser letztgenannten Verwendungsart werden die erfindungsgemäßen zusammengesetzten Teile zwischen den heißen Leitern angeordnet. Hierbei wird die Verbindung zwischen den Metallteilen des Teils und den abzukühlenden Leitern entweder mit Hilfe eines Metalldepots oder mittels eines wärmeleitenden Klebstoffs sichergestellt. Die zusammengesetzten Teile können eine Reihe von Streifen enthalten, und die konsequente Überlagerung von Teilen mit dem gleichen Streifen ermöglicht es, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilen Verbindungskanäle herzustellen und eine bessere Abkühlung zu gewährleisten. Insbesondere gilt dies für den Fall, daß die Teile und die Leiter sich in einem Kühlbad befinden.

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Claims

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COMMISSARIAT A L¹ENERGIE ATOMIQUE 31/33 rue de la Federation
75015 Paris

Frankreich

Zusammengesetztes, mechanisch verformbares Teil, insbesondere für die Herstellung von gedruckten Schaltungen auf gekrümmten Leiterplatten

Patentansprüche

Zusammengesetztes Teil, das mittels mechanischer Verformung in eine bestimmte Form gebracht werden kann und eine Platte aus bildsamem, elektrisch isolierendem und/oder wärmedämmendem Material enthält, bei der mindestens eine Seite teilweise mit Metall versehen ist, welches auf einer Platte reliefartige Metallteile bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) und die Metallteile (3) jeweils eine solche Stärke aufweisen, daß das zusammengesetzte Teil in eine bestimmte Form gebracht werden kann, indem durch mechanische Kaltumformung des Teils eine bleibende Verformung der Metallteile (3) hervorgerufen wird, ohne daß die Grenze der Bildsamkeit der Platte (1) überschritten wird.

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2. Zusammengesetztes Teil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Platte (1) höchstens gleich der Stärke der Metallteile (3) ist.
3. Zusammengesetztes Teil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile (3) eine Stärke von wenigstens 0,3 mm aufweisen.
4. Zusammengesetztes Teil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) aus Kunststoff besteht.
5. Zusammengesetztes Teil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff derjenigen Gruppe entnommen ist, welche die glasfaserverstärkten Epoxydharze, die Polyimide und die glasfaserverstärkten Polyimide enthält.
. Zusammengesetztes Teil nach einem der Ansprüche 1-5 , dadurch gekennzeichnet, daß das Metall derjenigen Gruppe entnommen ist, die Kupfer, Silber und Aluminium enthält.
7. Zusammengesetztes Teil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Kupfer ist.
8. Zusammengesetztes Teil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) aus glasfaserverstärktem Epoxydharz besteht, daß die Metallteile (3) aus Kupfer bestehen, daß die Stärke der Metallteile (3) wenigstens 0,3 mm beträgt und daß die Stärke der Platte (1) höchstens gleich der Stärke der Metallteile (3) ist.

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9. Zusammengesetztes Teil nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Herstellung von gedruckten Leiterplatten verwendet wird, die die Form einer gekrümmten Platte aufweisen.
10. Zusammengeseztes Teil nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Herstellung von Wärmeableitern verwendet wird.

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