DE3603260A1 - Flexibles leitermaterial - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein flexibles Leitermaterial, das als bahnenförmiges, in Rollen auf­ wickelbares Material herstellbar bzw. verfügbar ist. Dieses Leitermaterial kann in einer solchen technisch sinnvollen Breite hergestellt werden, wie dies vom Anwender gewünscht ist.

Für elektrische Wickelkondensatoren werden schmale, streifenförmige Bänder metallbedampfter Styroflexfolie verwendet, deren Dicke außerordentlich gering ist. Eine Strukturierung der Metallbelegung derartigen Bandma­ terials kommt dabei nicht in Betracht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Leitermate­ rial anzugeben, das eine Flexibilität wie eine Folie besitzt und das bezüglich der über die Fläche hinweg vorliegenden elektrischen Leitereigenschaft strukturierbar ist, und zwar ohne daß die weitere Verwertbarkeit bzw. Anwendbarkeit eingeschränkt oder gar in Frage gestellt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein flexibles Leitermaterial gelöst, das die Merkmale aufweist, die in dem Patentan­ spruch 1 angegeben sind. Zur Erfindung gehörende Weiterbil­ dungen sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.

In der Elektrotechnik gibt es zahlreiche Anwendungen, für die elektrisch leitfähige Strukturen benutzt werden. Seit vielen Jahren werden Leiterplatten für elektrische Schaltungen verwendet, die aus einem steifen, plattenför­ migen Kunststoffmaterial bestehen, das eine Metallkaschie­ rung, im Regelfall Kupfer, besitzt. Meistenteils werden daraus Leiterbahnstrukturen auf photolithographischem Wege, d.h. unter Anwendung eines Ätzverfahrens hergestellt.

Die erwähnte Steifigkeit dieser Platten ist eine wesent­ liche Eigenschaft derselben.

Es gibt aber auch Anwendungsfälle, in denen ein flächiges Leitermaterial erwünscht ist, wobei jedoch derartige Steifigkeit bekannten flächenmäßigen Leitermaterials ein entscheidendes Hindernis für die Verwendbarkeit ist.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Überlegungen gehen aus von dem Gedanken, für solche im Rahmen der Erfindung in Frage kommende Fälle flexibles Leitermaterial zu verwenden und derartiges flexibles Leitermaterial zu schaffen. Mit der Erfindung steht eine Laminatfolie zur Verfügung, die eine mit einer Kunststoffschicht verbundene Leiterschicht aufweist. Die Kunststoffschicht gewährleistet die erforderlich mechanische Festigkeit. Die Leiterschicht besitzt die erforderliche bzw. vorgege­ bene elektrische Leitfähigkeit über die Fläche der Folie hinweg.

Die angesprochene mechanische Festigkeit umfaßt, bezogen auf die jeweilige Anwendung, ausreichenden Widerstand gegen Zerreißen und übermäßige Dehnung. Weiter gehört dazu ein solches Maß an Wärmefestigkeit, das durch weitere vorgesehene Bearbeitungsmaßnahmen, z.B. Kontaktie­ rung der Leiterschicht etwa durch Bonden und/oder Struk­ turierung der Leiterschicht, gegeben ist. Weitere Erläute­ rung hierzu gehen aus der nachfolgenden Beschreibung zur vorliegenden Erfindung hervor.

Als Material für die Leiterschicht kommen in erster Linie Metalle und insbesondere elektrisch gut leitende Metalle wie Silber, Kupfer, Aluminium, Messing und Bronze in Betracht. Die Dicke der Leiterschicht ist entsprechend der geforderten Flächenleitfähigkeit bemessen. Im Hinblick auf die vorgesehene Strukturierung der Leiterschicht wird man vermeiden, eine unnotwendig dicke Metallschicht vorzusehen. Für Hochfrequenz-Anwendun­ gen des erfindungsgemäßen Leitermaterials kommt noch hinzu, daß aufgrund des bekannten Skin-Effektes übermäßige Leiterbahn-Dicke ohnehin nutzlos ist.

Obwohl das Material der Kunststoffschicht flexibel ist, wird für die Erfindung ein solches Kunststoffmaterial verwendet, daß geringe Dehnbarkeit besitzt und diesbezüg­ lich möglichst nahe solchen Werten für Metalle kommt. Insbesondere müssen das Material der Leiterschicht und dessen Dicke einerseits und das Material der Kunst­ stoffschicht und deren Dicke aufeinander derart abgestimmt bemessen sein, daß eine bei der Verarbeitung und/oder Anwendung eines erfindungsgemäßen flexiblen Leitermaterials maximal auftretende Dehnung nicht zu Rissen bzw. elek­ trischen Unterbrechungen in der Leiterschicht führt. Für die Auswahl zu verwendenden Kunststoffmaterials steht ein relativ großes Angebot zur Verfügung und technische Einzelheiten können aus der einschlägigen Literatur, insbesondere aus "Kunststoff-Taschenbuch", Verlag Karl-Hanser, München/Wien, entnommen werden.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß für einzelne Anwendungsfälle auch solches erfindungsgemäßes flexibles Leitermaterial in Betracht kommt, dessen Leiterschicht aus einer Graphitschicht oder einer Halblei­ terschicht besteht.

Insbesondere für die letztgenannten Beispiele, jedoch auch für metallene Leiterschicht, kann eine weitere Abdeckschicht über dieser Leiterschicht vorgesehen sein. Vorteilhafterweise wird man diese Abdeckschicht nach erfolgter Strukturierung der Leiterschicht aufbringen. Die Abdeckschicht kann aber auch so ausgewählt sein, daß sie auch nachträgliche Strukturierung zuläßt.

Das Material der Leiterschicht kann auf die vorgesehene Kunststoffschicht bzw. -folie aufgedampft, aufgewalzt oder aufgedruckt sein. Zwischen der Kunststoffschicht und der Leiterschicht kann vorteilhafterweise ein Haftver­ mittler vorgesehen sein. Dabei kann es sich um eine Klebefolie oder eine Pulverbeschichtung handeln. Für diese Fälle eignet sich ansonsten ein an sich bekanntes thermoplastisches Material. Der Haftvermittler kann aber auch eine Flüssigkeit sein. Es kann auch vorgesehen sein, als Haftvermittler ein metallisches Material zu verwenden, insbesondere solches, das im Ergebnis zu einer Aufrauhung des Materials der Leiterschicht führt. Es hat sich gezeigt, daß ein derartiger, zu einer Aufrauhung führender Haftvermittler bei Kupfer und bei Edelmetall zweckmäßig ist. Haftvermittler ist speziell dann von Vorteil, wenn Metallfolie als Material­ schicht der Erfindung verwendet wird.

Für die Erfindung eignet sich thermoplastisches Kunststoff­ material als Material der Kunststoffschicht in besonderem Maße. Besonders vorteilhaft zu verwenden ist heißsiegel­ fähiges Kunststoffmaterial. Hierfür stehen eine große Anzahl Kunststoffmaterialien, insbesondere Polyester, in Bahnenform zur Verfügung. Es ist aber oben bereits darauf hingewiesen worden, daß im Rahmen der Erfindung außerdem auch zu berücksichtigen ist, daß das vorgesehene Kunststoffmaterial genügende Wärmefestigkeit besitzt, und zwar dies bezogen bzw. gemessen an den Bedingungen weiterer Verarbeitung des Materials.

Wie bereits oben angegeben, ist ein Anwendungsgebiet eines erfindungsgemäßen flexiblen Leitermaterials die Realisierung von elektrischen Leiterstrukturen. Hierfür werden von der zunächst ganzflächig vorliegenden Leiter­ schicht diejenigen Anteile entfernt, die nicht zu der vorgegebenen elektrischen Leiterstruktur gehören.

Verfahrensmaßnahmen für eine derartige Strukturierung sind photolithographisches Ätzen, Erosion mit Tesla-Funken, Laserstrahl-Bearbeitung und/oder mechanische Bearbeitung. Bei Messing kann z.B. auch der Zinkanteil herausgelöst werden.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß in einzelnen Fällen es ausreichend sein kann, wenn lediglich den einzelnen Leiterbahnen benachbarte Streifen aus der Leiterschicht entfernt werden, so daß z.B. nicht störende Anteile der Leiterschicht belassen bleiben.

Eine für die Wärmefestigkeit des verwendeten Kunststoffma­ terials wichtige Bedingung ist, daß ein Kontaktieren der Leiterschicht bzw. einer Leiterstruktur möglich ist, und zwar durch Anlöten, Thermobonden, Thermokompres­ sion und dgl. Mit diesen Maßnahmen können Kontaktierungen mit weiterführenden Kupferdrähten und dgl. durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß flexibles Leitermaterial läßt sich für viele Verwendungen vorteilhaft benutzen. Auf die Anwendung für Leiterbahnstrukturen, ähnlich denjenigen einer Leiterplatte, ist bereits hingewiesen worden. Ein weiteres Beispiel der Anwendung der Erfindung ist die Herstellung einer Hochfrequenz-Dipolantenne. Insbeson­ dere für diese Anwendung ist diejenige Eigenschaft des erfindungsgemäßen Leitermaterials von besonderer Bedeutung, nämlich daß keinerlei Probleme bestehen, das erfindungsgemäße flexible Leitermaterial in solchen Flächenabmessungen herzustellen, wie es für eine derartige Dipolantenne mit Reflektoren und einer ausreichenden Anzahl von Direktoren zwangsläufig benötigt wird.

Die beigefügte Fig. 1 zeigt, lediglich als Prinzipdarstel­ lung, eine Schnittansicht des Laminataufbaues eines erfindungsge­ mäßen flexiblen Leitermaterials 1.

Mit 2 ist die Kunststoffschicht bzw. -folie bezeichnet, auf der sich die Leiterschicht 3 befindet.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf erfindungsgemäßes Leiterma­ terial und zwar in bereits strukturiertem Zustand.

Auf dem Leitermaterial ist bereits eine Leiterstruktur 11 hergestellt, nämlich die einer Dipolantenne mit dem Dipol 12, dem Reflektor 13 und den Direktoren 14. Diese Struktur 11 ist aus der ursprünglichen Leitschicht hergestellt. Mit 15 sind Kontaktstellen für Zuführungs­ drähte bezeichnet, an denen diese Zuführungsdrähte an das Leitermaterial des Dipols 12 angebondet sind.

Claims (15)

1. Flexibles Leitermaterial, das als bahnenförmiges, in Rollen aufwickelbares Material herstellbar bzw. verfügbar ist, ausgeführt als Laminatfolie, die eine Kunststoffschicht (2) und eine damit verbundene Leiterschicht (3) aufweist, wobei die Kunststoffschicht (2) der die Festigkeit gewährleistende Anteil des Leitermaterials ist und das Kunststoffmaterial mindestens so hoch wärmefest ist, daß unter Wärmeeinwirkung ablaufende Kontaktierung (15) und/oder Beseitigung von Anteilen der Leiterschicht (3) durchführbar ist.

2. Leitermaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Material der Leiterschicht (3) ein Metall ist.

3. Leitermaterial nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Material der Leiterschicht (3) auf die Kunst­ stoffschicht (2) aufgewalzt ist.

4. Leitermaterial nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Material der Leiterschicht (3) auf die Kunst­ stoffschicht (2) aufgedampft ist.

5. Leitermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Kunststoffschicht (2) und der Leit­ schicht (3) Haftvermittler vorgesehen ist.

6. Leitermaterial nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Haftvermittler eine Klebefolie ist.

7. Leitermaterial nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Haftvermittler eine Pulverschicht ist.

8. Leitermaterial nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Haftvermittler eine Flüssigkeit ist.

9. Leitermaterial nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß ein metallischer Haftvermittler verwendet ist, der eine Aufrauhung der Oberfläche des Materials der Leiterschicht (3) bewirkt.

10. Leitermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Leiterschicht (3) eine Strukturierung aufweist.

11. Leitermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß das auf der Kunststoffschicht (2) befindliche Material der Leiterschicht (3) mit einer Abdeckschicht (4) bedeckt ist.

12. Verfahren zur Strukturierung eines Leitermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durch Anwendung photolitographischer Maßnahmen.

13. Verfahren zur Strukturierung eines Leitermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durch Tesla-Erro­ sion.

14. Kontaktierung des Materials der Leiterschicht (3) eines Leitermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durch Anlöten einer jeweiligen Zuführungslei­ tung.

15. Kontaktierung des Materials der Leiterschicht (3) eines Leitermaterials nach den Ansprüche 1 bis 11 durch Thermobonden einer Zuführungsleitung.