DE3016769C2 - Verfahren zur Herstellung einer Öffnung vorbestimmter Dimensionierung in einem blattförmigen Material - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Öffnung vorbestimmter Dimensionierung in einem blattförmigen MaterialInfo
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Description
IU
a) Ausbilden einer öffnung (12) mit einer Dimensionierung, die größer ist als die endgültige
Dimensionierung,
b) Prägen bzw. Drücken der Kanten der Öffnungen in zwei Gesenken, so daß das Material des
die Lochwandungen bildenden Bleches den Konturen der Gesenke folgend derart abgerundet
wird, daß die Abstände zwischen auf den abgerundeten Oberflächen sich gegenüberliegenden
Punkten zum Lochinneren bis zu einem Pur>k\ hin kontinuierlich abnehmen, wo die
^bcrflscher! ineinander übersehen.
2. Gedruckte Schaltung aus einer mit einem elektrisch isolierenden Material, das Leiterbahnen
trägt, beschichteten Metallblech, in dem mindestens eine öffnung ausgebildet ist, hergestellt nach dem
Verfahren gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Öffnung vorbestimmten Dimensionierung in
einem blattförmigen Material, wie es im Oberbegriff des a
Anspruchs 1 vorausgesetzt ist. I.in solches Verfahren
dient etwa zur Herstellung eines Kernblcches aus Stahlblech für i'me gedruckte Schaltungsplatte mit
einem isolierten Kern. Derartige Platten, deren Kern durch ein Isolationsmaterial wie Porzellan bedeckt ist,
werden als Substrat für Hybridschaltungen in Dickfilmtechnik und gedruckte Schaltungen verwendet. Eine
gedruckte Schaltungsplatte mit isoliertem Kern dieser Bauart weist ausgezeichnete mechanische und thermische
Eigenschaften auf und ist vergleichsweise kostengünstig. Außerdem verträgt sie Umgebungen, bei denen
gedruckte Schaltungsplatten aus einem anderen konventionellen Material Schaden nehmen würden. Sie
bildet auch ihre eigene Wärmesenke und Masseebene aus und kann in einer Größe gefertigt werden, die nicht
durch das Kernmaterial oder das Material der Beschichtung begrenzt wird.
Die Leiter und anderen Schaltungselemente werden bei derartigen Hybrid- und gedruckten Schaltungen
dadurch ausgebildet, daß zuerst Muster aus geeigneter Tinte auf der Substratoberfläche aufgebracht werden.
Wird das mit dem Tintenmuster versehene Substrat gebrannt, so verschmelzen die Tintenmaterialien (Kupfer.
Gold, etc.) mit der Porzcllanbeschichtung des Substrats und bilden die erwähnten Leiter und anderen fen
Schaltungselemente aus.
Üblicherweise werden die Tintenmuster durch ein Siebdruckverfahren auf die Substratoberfliiche atilge
bracht. Deshalb muß die Substratnbcrfläche flach sein,
um sicherzustellen, daß die Tinlendicke und die
<■'■ Musterform gul kontrollier! weruen. dennglugige
Vusbuchtungen oder andere Veränderung!.1!) in di ;
( liierflache führen /\i unerwünschten Veraiidcnint'cu im
der Tintendicke und in der Muslerform.
Sämtliche Teile des Substrats müssen eine Porzellanbeschichtung in ausreichender Dicke aufweisen, damit
Kurzschlüsse zwischen der Masseebene (die durch den Stahlkern gebildet wird) und den Schalungselementen
verhindert werden, die auf dem Substrat befestigt sind. Die Dicke der Porzellanbeschichtung muß auch in
Substratbereichen beibehalten werden, welche die Wände von das Substrat durchsetzenden Löchern
enthalten und umgeben; durch solche Lochet verlaufen beispielsweise Leitungen zu diskreten Schaltungselementen,
die auf dem Substrat ausgebildet sind.
Unregelmäßigkeiten in der flachen Ausgestaltung der Oberfläche und in der Dicke der Porzellanbeschichlung
des Substrats können durch Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Kernmaterials verursacht werden.
Diejenigen Teile des Kernmaterials, welche öffnungen im Keriimaterial (beispielsweise gestanzte Öffnungen;
umgeben, sind besonders empfindlich gegenüber Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche. Aus diesem Grund ist
die Ausbildung von Löchern durch ein derartiges Kernblaumaterial kritisch.
Bisherige Versuche, Oberflächen-Unregelmäßigkeiten des Kernmaterials in den Griff zu bekommen,
umfassen ein »Abrunden« (Glätten der Rauhigkeit) des Kernmaterials neben den Löchern. Bekanntlich sind
scharfe Ränder oder Ecken bei einem derartigen Loch lediglich dünn mit einer Porzellanbeschichtung bedeckt.
wobei das Kernmaterial durch die Porzellanbeschichtung an diesen Stellen vorstehen kann. Die Verwendung
eines Gesenkes mit einem Dorn oder Locheisen zuAusbildung der gewünschten Rundung bei den Löchern
ist nicht zufriedenstellend, da Gesenk und Dorn Ausbuchtungen des Kernmaterials hervorrufen, welches
dadurch eine unebene Oberfläche bekommt. Darüber hinaus runden Gesenk und Dorn lediglich einige der
Lochränder ab und es bleiben andere Ränder scharf zurück. Auch ist es aus der DE-AS 22 64 536 bekannt,
den nach außen vorstehenden Umfangsrand einer Dose durch Walzen wegzubrechen. Dieses Verfahren eignet
sich aber nicht für die Bearbeitung der hier betrachteten Kernbleche.
Man kann eine Abrundung auch ansenken, jedoch ist das kosienintcnsiv und langsam, insbesondere dann,
wenn viele Löcher in jedem Kern auszubilden sind. Darüber hinaus können Bohrmaschinen nicht verwendet
werden, wenn das Loch nicht kreisförmig ist.
Die Aufgabe der Erfindung somit in der Angabe eines Verfahrens zur Ausbildung eines Loches gewünschter
Querschnittsabmessiingen ohne scharfe Ränder in
einem blattförmigen Kernmaterial, beispielsweise aus Stahl, das mit einer Beschichtung aus elektrisch
isolierendem Material (beispielsweise Porzellan) bedeckt werden soll und zusammen mit dieser Beschichtung
eine gedruckte Sdialtungsplatic mit isoliertem
Kern darstellt. Insbesondere sollen die Lochränder keine die Isolationsbeschichtung behindernden Unstetigkeiten
aufweisen, sondern durch eine Oberfläche definiert sein, die sanft in die beiden Oberflächen des
Blattmaterials übergeht.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch t angegebene Erlmdung ):■■ los;
|-.rfindii'igsgi-m.il.i wird die Öffnung im
einem größeren Oueisclimn
wünschten ausgcbildc. wobei
Oberflächen de, Blaues 11 ».'
Die l'cken werde;: dann so g
einem größeren Oueisclimn
wünschten ausgcbildc. wobei
Oberflächen de, Blaues 11 ».'
Die l'cken werde;: dann so g
Blau mit als dem endgültig ge
;· \V,md dci Olliuiiig die
kiuvn Ecken schneide:
ruckt, dab da- Material
den Ecken m -lic Öffnung flieht und dabei in dr.
Foim der entsprechenden abgerundeuii Oberflächen
gedruckt wird. Diese Oberflächen verlaufen kontinuierlich und gehen in der Öffnung glatt ineinander über und
laufen in den Oberflächen des Blattes jenseits der öffnung glatt aus, so daß nach dem Drücken in einem
Querschnitt durch das Blatt die Abstände zwischen entsprechenden Punkten auf den abgerundeten Oberflächen
zunehmend bis zu einem Punkt kontinuierlich abnehmen, bei dem die aus dem Material der Ecken
gebildeten abgerundeten Oberflächen ineinander übergehen und das Loch mit der gewünschten Querdimensionierung
ausgebildet wird.
Die Et findung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 einen Seitenschnitt durch ein Gesenk zum Drücken eines blattförmigen Stahlkerns für ein
Substrat, welches als gedruckte Schaltungsplatte verwendbarist,
Fig. 2A —2E Schnitte durch den Rand eines Loches,
das mit üblichen Bearbeitungsmethoden in einem Blech ausgebildet wird,
F i g. 3 einen Schnitt durch einen wie in den Fig. 2A —2E ungünstigen Lochrand mit um dr,s Locii
aufgebrachter Isolationsschicht.
Fig. 4 einen Schnitt durch ein nach der Erfindung ausgebildetes Loch und
Fig. 5 einen vergrößerten Endschnitt einer Seitenwand eines nach der Erfindung ausgebildeten Lochs.
Nach Fig. 1 ist ein Blatt 10, vorteilhafterweise aus
wenig Kohlenstoff enthaltendem Stahlblech, mit einem oder mehreren Löchern 12 ausgebildet, die kreisförmig,
quadratisch, rechtwinklig, länglich oder anders geformt sind. Das Loch 12 bildet an den Rändern mit den
Oberflächen 18 und 20 des Blechs 10 vergleichsweise scharfe Ecken 14 und 16. Die Kanten 14 und 16 sind bei
einem Blatt unerwünscht, das für ein Substrat eine gedruckte Schaltungsplatte verwenden soll, weil die
später aufzutragende Porzellan-Email-Beschichtung die scharfen Kanten nicht vollständig bedeckt und demzufolge
das Kernmetall bei 14 und 16 durch die Beschichtung I :rvorstehl und Fehler in den Schaltungen
verursachen kann, welche in den Löchern 12 befestigte Schaltungselemente enthalten.
Bisher durchgeführte Versuche zur Vermeidung solcher scharfen Ecken waren wenig erfolgreich. Der
Versuch gemäß F i g. 2A, ein Loch 22 in ein Blech 24 zu prägen bzw. ζ j schlagen, führte zu eine. Versetzung des
Materials bei 26 und 28 unter Bildung von Ausbuchtungen, die um einen Abstand d über die Oberfläche 30 des
Blechs hinausragen. Diese Ausbuchtungen sind nicht tragbar, da sie das Siebdruck en gedruckter Widerstände
und der .Schaltungswege auf der Oberfläche 30 stören. Darüber hir.aus kann jede bei 26 ausgebildete
Verformung zu einer dünneren Beschichtung des Porzellan-Emails an dieser Stelle führen und einen
möglichen Kurzschluß zwischen dem Basismctall an dieser Stelle und einem darüberliegcnden Schaltungselement
bewirken.
In Fig. 2B wurde das Blech 32 bei 34 durch einen
Dorn gestanzt. Es verbleibt jedoch ein scharfer Grat 36 an der entgegengesetzten Kante des Blechs 32. Einige
I Km steiler entfernen den Cirai Ί6 jedoch nicht, und dabei
u'halt man ein Metallkcrnmaterial. das durch eine
iinsehhel.k'iid aufgebrachte Emiiilhcschichtuni; hervorsteht,
was /ti möglichen Schaltungsfehlcrn führt.
In Fig./1C ist ein anderer Schnitt durch ein Loch
*. erair-chaiilicht. das m üblicher Weise abgerundet
«.wiiden Ki. Hierbei ist /var der eine Kami bei W
gerundet, jedoch sind auf der anderen Seite bei 40 Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche aufgetreten, die
ein Siebdrucken so stark stören können, daß das Blatt
unbrauchbar wird. Die Einbuchtung 42 erhält eine besonders dicke Beschichtung aus Siebdruckmaterial,
während auf den höherem Bereiche bei 44 die Siebdruckbeschichtung zu dünn wird. Auch kann der
Bereich bei 44 scharfkantig ausgebildet sein, so daß aus diesem Grund die Beschichtung mit isolierendem
ίο Porzellan-Email übermäßig dünn wird und Fehlfunktionen
der Schaltung die Folge sein können. In Fig. 2D ist
ein Schnitt in etwa ähnlich der Fig. 2B gezeigt, allerdings ohne Grat an der Ecke 46 aber mit einer
scharfen Kante, so daß kein ausreichendes Beschichten mit Porzellan-Email erfolgt und Schaltungsstörungen
eintreten können. In Fig. 2E sind die Ränder des Lochs
mittels eines Gesenks bei 48 abgerundet, aber durch das Gesenk ist bei 50 eine Stufe mit einer scharfen Ecke
entstanden, so daß dieser Bereich von der Porzellanbeschichtung
nicht richtig überzogen werden kann. Außerdem führen die unterschiedlichen Ebenen der
Oberfläche zu den bereits erläuterten .iiebdruck-Problemen.
In Fig. 3 ist ein Lochrand mit einer unerwünschten
runden Kante dargestellt, die mit einer Beschichtung 52
überzogen ist, auf die eine Schaltung 54 aufgedruckt ist. Die Beschichtung ist bei 56 und 58 nicht gleichmäßig
dick und hoch ausgebildet, weil das Substrat im Bereich 60 Ungleichförmigkeiten aufweist. Die Beschichtung
in vergrößert die Ungleichförmigkeiten im Substrat. Diese
Ungleichförmigkeiten beeinträchtigen selbstverständlich ein Siebdruckverfahren.
Die soeben erörterten Probleme des Stands der Technik werden durch das nun zu beschreibende
Γι Drückverfahren überwunden, bei dem zwei Gesenke 60
und 62 vorgesehen sind. Die Cesenke 60 und 62 sind in der Form jeweils identisch und spiegelbildlich zueinander.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das gewählte Loch 12 kreisförmig ausgebildet, wobei in diesem Falle
•in die Mittelbereiche 64 der Gesenke ebenfalls kreisförmig
sind und einen Durchmesser c/i aufweisen, der kleiner ist
als de Durchmesser des Lochs 12. Wäre das Loch quadratisch oder rechteckig oder anders geformt, wäre
der Bereich 64 entsprechend geformt und dessen Fläche
4J etwas kleiner als die des Lochs. Der Mittelber-jich 64
bestimmt die Innenabmessungen des endgül'igen Lcchs.
wie kurz erläutert wird. |edes Gesenk verjüngt sich in einer glatter: bzw. stetigen Kurve 66. die sich vom
Umfangsrand des Mittelbercichs zur Hauptfläche (Oberfläche 70) des Gesenks erstreckt. Die Kurve hat im
Bereich der I.ochkante einen Radius r, und der
Krümmungsradius der Kurve nimmt beim Überg-ng in die flache Oberfläche 70 zu. Ein Beispiel eines typischen
Werts für r wird nachfolgend angegeben. Die Obc.fläcne 70 verläuft unter einem Winkel λ zu einer
Oberfläche 18 des Substrats. Der Winkel λ ist von
besonderer Bedeutung. Ist er zu groß oder zu klein, können die Ränder des Lochs 12 nicht richtig
abgerundet werden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß
hft ein Winkel λ von ca. 2" — 3° zufriedenstellende
Ergebnisse bei einem Stahlblechmaterial mit wenig Kohlenstoff ergibt, dns mit Gesenken gedrückt wurde.
Bei diesem Material ließen sich bei einem Winkel λ von
4" Ausbuchtungen wie bei 2h gemäß I i g. 2Λ er/engen.
"' Bei einem Winkel λ von I oder kleiner bildete sich eine
Stufe wie b.. ι "0 femäü '' ι;:. 21 .iüs. Andere Materials-n
können einen anderen Winke !bereich für \ /weeks Erzielung einer optimalen Leistung erfordern.
Bei der I lerstelliing wird /iicrsl i-iiic Öffnung im Blech
10 beispielsweise durch Stan/en nder dergleichen,
hergestellt, die einen etwas . ■ olleren Durchmesser .ils
</i hat. Diese Öffnung hat zunächst «ander mit einer
scharfen Kante wie dargestellt beispielsweise wie .n
I'ig. 1 oder in einem beliebigen anderen lall mit einer
unerwünschten etwas rauhen b/w. mirunden Ausbildung,
welche für eine Por/ellanbeschichtiing nicht
geeignet ist. Das Blech wird anschließend /wischen einem Gesenkpaar angeordnet, wie dies in Fig. I
gezeigt ist. und eine hydraulische Presse 74 druckt das Gesenk 60 in Richtung des Gesenks 62, welches auf
einer festen Unterlage 76 befestigt ist. Die beiden Gesenke 60 und 62 drücken dabei an den Leken 78 des
Lochs 12 gegen das Blech und bewirken, dal! diese ■ ■
Fxkcn die erwünschte runde form annehmen. Die Gesenke bewirken auch, daß das bei den Fckcn
ursprünglich ausgebildete Material längs der Oberflächen 66 in den Spalt /wischen den Oberflächen 66 und
ULI * 'U^t ι luv. iri_ t.n.1 iLiiLiiwairu UV-.Λ i.uui.i ■ s. ιιιν,υί. i;i C :
Oberflächen 70 der Gesenke drücken die Oberflächen 18 und 20 des Substrats 10 in einem Maß zusammen, daß
auch das Material in Richtung des Durchmessers t/i
fließt. Somit wird bei einem Abrunden der Kanten überschüssiges Material verlagert. Der kleinere Durch- _'<
messer d\ ist im Bereich 64 vorgesehen, um /ti
ermöglichen, daß das verlagerte überschüssige Material
in die Riüsnie /wischen
(a) ilen Gesenken 60 und 62 und den Durchmessern <7, in
und
(b) den früheren Wänden des Lochs 12 im nicht verformten Zustand fließen kann.
Die gestrichelte Linie gemäß F-'i g. I zeigt die Stellung )ί
der Gesenke 60 und 62 während des Zusammendrück-/yklus
(für eine realistischere Darstellung jedoch ist das untere Gesenk, welches tatsächlich feststehend bleibt, in
gestrichelter L.inie über seiner Stellung — gemäß ausgezogener Linie — gezeigt, und selbstverständlich *<
> werden im praktischen Betrieb das obere Gesenk 60 sowie das Stahlblech 10 bewegt).
Diese Bcarbeitungsweise führt dazu, daß die Gesenke und 62 das Loch 12 soweit verkleinern, daß sein
Durchmesser in der Nähe des Durchmessers d\ liegt. ■*>
Dadurch verbleibt kein überschüssiges Material, um •\usbuchtungen wie in den Fig. 2A und 2C gezeigt zu
bilden. Auch ergibt die sieh verjüngende Oberfläche 70 eine allmähliche Schräge bzw. Neigung zwischen den
Oberflächen 18 und 20 des Substrats und der "><> abgerundeten F.cke. so daß eine Ausbuchtung nach oben
wie bei 26 in Fi^. 2A oder eine Stufe wie in Fig. 2E
gezeigt nicht entsteht. Vielmehr entsteht das in Fig. 4
gezeigte abgerundete Loch. Hier ist die Oberfläche 80 des Lochs eine kontinuierliche bzw. stetige Kurve, die
alimählich in die Oberfläche 18 des Substrats übergeht und ebenfalls kontinuierlich und glatt in die Oberfläche
auf der anderen Seite des Substrats überseht. In Ι· ι g. 4 smd schematisch mich die nach Ausbildung ikr
Lcken aufgebr.ichle l'or/cllanheschii htui.g 40 heim
Loch und ein gedrucktes Schaltungselement 42 gezeigt. In I·'i g. ") sind /in Darstellung der verformten
Oberfläche 18 h/w. 20 nach einem Dn'ick\org,ing
Schnittlinien </</", durch das Blech vom Punkt /> gezogen, der an der Grenz- oder /.wischenfläche der
Oberlläche 80 und der Oberfläche 82 längs der Linie a-a
liegt. Die Linie />■/> auf der Oberfläche 18 und die l.inie
c-c auf der Oberfläche 2ü /eigen den nicht gedruckten
Hereich. Man sieht, daß die Länge der Linen (/bis
</'. zunimmt, uiul /u;ir beginnend \om Punkt p. wobei der
Blecht|iierschniti llmahlich und nach einer glatten
Kurve dicker wird, welche in die einander entgegengesetzten parallelen Oberflächen 18 und 20 des Blechs
weich übergeht. Im Ergebnis wird eine Tangente an die
Oberfläche 18 sich beim Übergang von der Oberfläche
18 vorbei an der Stelle ,/ .1 /ur Oberfläche 20 kontinuierlich in gleicher Winkelrichtung drehen.
Wahrend c;ne nach einer Kurve verlaufende kr.ntin;;
ierlichc Oberfläche /wischen Oberfläche 18 und 20 gezeigt ist. versteht sich, daß bei genügend großer Dicke
I die /wischen b-b und a-a liegende Kurve eine (erste)
»Feke« des Lochs bildet, während die /wischen an und
cc liegende Kurve die /weite F.cke festlegt. Die
Zwischenflächc zwischen diesen beiden Oberflächen kann eine ebene Oberfläche sein. Wesensmerkmal ist
die graduelle Neigung der Oberflächen und der allmäh' .;he Übergang der Oberflachen ineinander ohne
nennenswerte Winkelsprünge in der Richtung Lind ohne scharfe F.cken.
Geringfügige kleine lingenauigkeiten in der Oberfläche
sind selbstverständlich zulässig, wie etwa der Schnitt
durch beide Oberflächen, der einen vergleichsweise großen stumpfen Winkel zwischen den Oberflächen
einschließt, die sich einer glatten kontinuierlichen
Oberfläche nähern. Dies ist in F i g. 5 bei 86 gezeigt und kann hingenommen werden. Praktisch wird durch eine
geringfügige Ungenauigkeit bei 86 der kontinuierliche bzw. stetige abnehmende Schnitt durch das Blech von
d',. zu c/'im wesentlichen nicht beeinträcr· tigt.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Gesenke bei der Oberfläche 66 mit einem vergleichsweise kleinen
Radius r (F ig. 1) von ca. 0.381 mm bei einer Dicke des Metallblechs von 0.889 mm ausgebildet. Die Oberfläche
68 hat einen Durchmesser d\ von 14.7 mm. Das Loch 12 hat einen Durchmesser von 1.55 mm. Die Oberflächen
68 der Gesenke 60 und 62 sind in der geschlossenen Stellung gemäß gestrichelter Linie in Fig. 1 0.0762 mm
voneinander entfernt. Die Oberfläche 70 der Gesenke verjüngt sich in einer ebenen Fläche in einem Winkel
von Υ (Winkel χ in Fig. 1). und zwar bezügliv.,1 der
Ebene der Oberflächen 18 und 20 des Blechs 10. Die 35-Verjüngung reicht, bis die Oberfläche 70 zumindest
0.508 mm von der Ebene der Oberfleche 68 entfernt liegt. Das Loch 12 verringert sich im Durchmesser nach
dem Drücken durch die in der beschriebener Weise aufgebauten Gesenke um 0.0762 mm.
Hierzu 1 Blatt Zeichnunaen
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung einer öffnung vorbestimmter Dimensionierung in einem Metallblech,
etwa aus Stahl, auf das später eine Beschichtung aus einem elektrisch isolierendem
Material und danach Leiterbahnen aufgebracht werden, gekennzeichnet durch folgende
Verfahrensschritte:
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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DE3016769C2 true DE3016769C2 (de) | 1983-03-03 |
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ID=21887148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3016769A Expired DE3016769C2 (de) | 1979-05-04 | 1980-04-30 | Verfahren zur Herstellung einer Öffnung vorbestimmter Dimensionierung in einem blattförmigen Material |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4248075A (de) |
JP (1) | JPS594880B2 (de) |
DE (1) | DE3016769C2 (de) |
FR (1) | FR2455489B1 (de) |
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