DE2920088B2 - Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung elektrischer LeiterplattenInfo
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Description
Die Erfindung geht von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 aus.
Es ist bereits eine Reihe von Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten bekannt. Die
bekanntesten arbeiten nach der Subtraktiv- oder Additiv-Methode. Bei der reinen Additiv-Methode
erfolgt der Aufbau der Leiterbahnen auf chemischem
Wege. Man verwendet ein Basismaterial in dessen Oberfläche Metallsalze eingearbeitet wurden, die z. B.
durch Licht oder chemische Agentien zersetzbar sind und dadurch Metallkeime bilden. Diese reduzierenden
Metallkeime wirken katalytisch auf die stromlose Metallabscheidung z. B. eines autokatalytisch arbeitenden
Kupferbades. Das Leiterbild wird auf den im Basismaterial verankerten Metallkeimen bis zur Endstärke
aufgebaut, so daß ein Ätzen vollkommen entfällt Bei der reinen Subtraktiv-Methode wird ein Basismaterial
mit einem dünnen Metallfilm beschichtet und durch selektives Abätzen des Metallfilms werden die entsprechenden
Leiterbahnen hergestellt Es gibt neben diesen beiden Methoden noch die Semi-Additiv-Methode, bei
der man zunächst eine relativ dünne max. 5 u.m betragende Leitkupferschicht auf dem Basismaterial
herstellt, auf die das Leiterbild dann aufgedruckt wird und das dann galvanisch verstärkt wird. Beim späteren
Ätzvorgang ist lediglich die dünne Kupferleiterschicht der freien Flächen abzulösen.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leiterplatte bekannt, bei dem ein elektrisch
isolierendes Trägermaterial zwischen den einzelnen Leiterbahnen mit kanalartigen Vertiefungen versehen
ist. Von diesen Vertiefungen ist eines der Ränder scharfkantig und der andere abgerundet oder abgeschrägt
ausgebildet. Auf der Seite des Trägermaterials, auf der sich die Vertiefungen befinden, wird eine
einteilige Metallfolie von etwa 0,02 bis 0,2 mm Stärke, die mit einem Klebematerial beschichtet ist, aufgelegt.
Das Anpressen der Metallfolie erfolgt mittels eines beheizten Metallstempels oder durch einen Stempel aus
einem weichelastischen Werkstoff. Die Metallfolie wird an dem scharfkantigen Rand der Vertiefungen durchgetrennt
und über den abgerundeten Rand gebogen. Das Anpressen und das Abtrennen erfolgt in einem
Arbeitsgang. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß der nicht zu den Leiterbahnen laminierte Metallfolienanteil
zu Abfall wird und daß, um eine einwandfreie Lötbarkeit der Leiterbahnen zu erhalten, eine galvanische
bzw. chemische Verstärkung der Leiterbahnen erforderlich ist.
Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes mit einer Dicke von 50 bis 300 μιη auf einem
Metallträger bekannt, bei dem auf der Oberfläche des Metallträgers eine Isoliermaske angeordnet wird, die an
den Stellen, an denen ein Kontakt hergestellt werden soll, Durchgänge aufweist. In diesen so entstandenen
Hohlraum gibt man eine vorbestimmte Menge eines Metallpulvers, bestehend aus einer Mischung aus
Silberpulver, Graphitpulver, einem organischen Bindemittel und einem Lösungsmittel. Dieses im Hohlraum
liegende Metallpulver setzt man mittels einer ersten Elektrode einem Druck aus, wodurch einerseits ein
komprimierter Kontakt bestehend aus dem Metallpulver gebildet wird und wobei andererseits ein guter
elektrischer Kontakt zwischen dieser ersten Elektrode, diesem komprimierten Metallpulver und dem vorbestimmten
Bereich auf dem Metallträger hergestellt wird. Durch die erste Elektrode und eine elektrisch mit dem
Träger verbundene Gegenelektrode wird ein elektrischer Strom geschickt. Dieser Strom durchströmt den
Kontakt, so daß auch der Kontakt bzw. das Metallpulver erhitzt und somit eine Sinterung und Verschweißung mit
dem Metallträger erreicht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren nach der eingangs genannten Art zur
Herstellung elektrischer Leiterplatten zu finden, das
eine einfache, möglichst abfallose und daher wirtschaftliche Herstellung von lötbaren Leiterbahnen und/oder
Flächen auch bei einem dreidimensionalen Träger erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend r.
den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Verfahrensschritten gelöst.
Weitere vorteilhafte Verfahrensschritte sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Als Basismaterial für die elektrischen Leiterplatten wird ein Träger aus einem thermoplastischen, hochtemperaturbeständigen
Kunststoff verwendet. Dieser Kunststoff kann z. B. Polyäthylensulfon, Polyphenylensulfid,
Polyimid oder Polyamidimid sein. Er sollte hochtemperaturbeständig sein, da der Sintervorgang is
bei einer Temperatur von 1600C bis zu 2500C
durchgeführt wird.
Eine Möglichkeit der Leiterbahnenherstellung auf einem ebenen Träger besteht darin, daß man das zu
sinternde Metallpulver auf die Oberfläche möglichst >o
gleichmäßig streut bzw. verteilt Das Metallpulver kann aus Kupfer-, Silber-, kupferumhüllten Nickel-, Kobalt-,
Eisen- oder Ferritteilchen bestehen. Ferner kann man noch silberumhüllte Nickel-, Kobalt-, Eisen- oder
Ferritteilchen verwenden. Die Teilchengröße sollte 2">
bevorzugt kleiner 10 μηι sein.
Es zeigte sich als vorteilhaft, einzelne Kupferteilchen oder verkupferte Metallteilchen z. B. im Reaktionsverdampfer
mit einem Haftvermittler zu umhüllen. Ein solcher Haftvermittler kann ein Siliconharz, ein m
organofunktionelles Silan oder ein Silanester sein. Im Falle der Verwendung eines Silikonharzes wird dieses
mit 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Gew.-% bezogen auf die Kupferteilchen beigefügt. Bei einer Anwendung
dieses Verfahrens wird eine Haftfestigkeit der Leiter- π bahn zum Träger, der z. B. aus Polyphenylensulfid
besteht, erreicht, die den Wert 10 N/cm2 übersteigen.
Bei Leiterplatten, bei denen erhöhte Ansprüche an die Abriebfestigkeit gestellt werden (z. B. bei Schaltvorgängen
und dgl.) empfiehlt es sich, mit den kupferummantelten Nickelteilchen zu arbeiten. Hierbei entstehen
abriebfeste und einwandfrei lötbare Leiterbahnen oder elektrisch gut leitende Flächen. Der Einsatz von
kupferummantelten Nickelteilchen ist auch zweckmäßig, wenn die erforderlichen Leiterbahnen und Flächen
z. B. aus konstruktiven Gründen an einem dreidimensionalen Träger realisiert werden müssen, wobei die
magnetischen Eigenschaften eines solchen Pulvers ausgenutzt werden.
Die Herstellung der Leiterbahnen und/oder der elektrisch gut leitenden Flächen erfolgt mittels einer
Stempeleinrichtung. Diese besitzt endseitig erhaben die Form des Musters der Leiterbahnen und/oder der
elektrisch gut leitenden Flächen. Mit Hilfe dieser Stempeleinrichtung, die z. B. auf eine Temperatur von
200° C aufgeheizt ist, wird bei einem Druck von 100 N/cm2 das Metallpulver, bestehend aus z. B.
verkupferten Nickelteilchen auf dem z. B. aus Polyphenylensulfid bestehenden Träger aufgesintert. Hierbei
sintert die Kupferumhüllung der Nickelteilchen, so daß eine kontinuierlich verkupferte, mit Nickelteilchen
gefüllte Leiterbahn bzw. Fläche entsteht Gleichzeitig erweicht der der Druck- und Temperatureinwirkung
ausgesetzte Teil des Trägers unter den sich im Status nascendi befindenden Leiterbahnen und Flächen, so daß
diese im nun erweichten Träger nach dessen Abkühlung fest verankert bleiben. Das restliche auf dem Träger
noch aufgestreute Metallpulver kann abschließend abgeschüttelt werden.
Das Verfahren ermöglicht selbstverständlich auch den Einsatz von reinen ICupferteilchen.
Der Sinter Vorgang kann bei einer Temperatur von 1600C bis 250°C, vorzugsweise 2000C, und bei einer
Druckanwendung von 80 bis 140 N/cm2, durchgeführt werden.
Eine andere Möglichkeit der Leiterbahnenherstellung besteht darin, daß man die beheizte Stempeleinrichtung
zumindest teilweise, insbesondere endseitig, aus einem magnetischen Werkstoff herstellt. Auch diese Stempeleinrichtung
besitzt endseitig erhaben die Form des Musters der Leiterbahnen und/oder der elektrisch gut
leitenden Flächen. Als Metallpulver verwendet man verkupferte ferromagnetische Metallteilchen, wie z. B.
Eisen-, Kobalt- oder Nickelteilchen. Die Stempeleinrichtung wird in einen Behälter, der mit dem
Metallpulver gefüllt ist, eingetaucht und wieder herausgezogen. Die Metallteilchen bleiben, bedingt
durch die magnetischen Eigenschaften des Werkstoffes, an der Stempeleinrichtung haften. Die übrigen Verfahrensschritte
entsprechen im wesentlichen denen des anderen Herstellungsverfahrens.
Das zuletzt erwähnte Herstellungsverfahren ist besonders geeignet, wenn der Träger dreidimensional
ist und daher Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Die Form der Stempeleinrichtung kann leicht an die
Trägerform angepaßt werden. Es sollten allerdings für die Erhebungen und Vertiefungen keine scharfkantigen
Ränder, sondern nur abgerundete oder abgeschrägte Ränder vorgesehen werden.
Bei beiden Herstellungsverfahren können mit der Stempeleinrichtung auch gleichzeitig mit der Aufsinterung
der Leiterbahnen und/oder Flächen Metallösen umgebördelt werden, die zuvor in Bohrungen des
Trägers zur Durchkontaktierung eingesetzt wurden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten,
bestehend
aus einem flächigen, elektrisch isolierenden Träger und
aus in einem bestimmten Muster auf den Träger aufgebrachten Leiterbahnen und/oder elektrisch gut
leitenden Flächen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Träger aus einem thermoplastischen, hochtemperaturbeständigen Kunststoff besteht und
daß mittels einer Stempeleinrichtung, die erhaben die Form des Musters der Leiterbahnen und/oder
Flächen aufweist, die Leiterbahnen und/oder die Flächen aus Metallpulver unter Anwendung von
Druck und Temperatur auf den Träger aufgesintert werden.
2. Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß das zu sinternde Metallpulver aus Kupfer-, Silber-, kupferumhüllte Nickel-, Kobalt-, Eisen- oder
Ferritteilchen oder silberumhüllte Nickel-, Kobalt-, Eisen- oder Ferritteilchen besteht.
3. Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der hochtemperaturbeständige, thermoplastische Kunststoff Polyäthylensulfon, Polyphenylensulfid,
Polyimid oder Polyamidimid ist.
4. Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das zu sinternde Metallpulver auf die Trägeroberfläche aufgestreut wird.
5. Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stempeleinrichtung aus einem magnetischen Werkstoff besteht.
6. Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß der Sintervorgang bei einer Temperatur von 1600C bis zu 250°C und bei einer Druckanwendung
von 80 N/cm2 bis 140 N/cm2 durchgeführt wird.
7. Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten
nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen mit einem
Haftvermittler ganz oder teilweise umhüllt sind.
8. Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Haftvermittler ein Silikonharz, ein organofunktionelles Silan oder ein Silanester ist.
9. Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Aufsinterung der Leiterbahnen und/oder Flächen durch die
gleiche Stempeleinrichtung zuvor in Bohrungen des Trägers eingesetzte Metallösen umbördelt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19792920088 DE2920088C3 (de) | 1979-05-18 | 1979-05-18 | Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19792920088 DE2920088C3 (de) | 1979-05-18 | 1979-05-18 | Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten |
Publications (3)
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DE2920088A1 DE2920088A1 (de) | 1980-11-20 |
DE2920088B2 true DE2920088B2 (de) | 1981-05-14 |
DE2920088C3 DE2920088C3 (de) | 1982-02-04 |
Family
ID=6071060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19792920088 Expired DE2920088C3 (de) | 1979-05-18 | 1979-05-18 | Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiterplatten |
Country Status (1)
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DE (1) | DE2920088C3 (de) |
Cited By (2)
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DE19810809C1 (de) * | 1998-03-12 | 1999-12-16 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer flexiblen Leiterbahnfolie, die eine Trägerfolie aufweist, auf deren Oberseite eine vorgegebene Leiterstruktur aufgebracht wird |
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JP2009049136A (ja) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Fujitsu Ltd | 配線基板、配線パターン形成方法および配線基板の製造方法 |
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1979
- 1979-05-18 DE DE19792920088 patent/DE2920088C3/de not_active Expired
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Also Published As
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