EP1066740A1 - Formteil und flexible folie mit geschützter leiterbahn und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Formteil und flexible folie mit geschützter leiterbahn und verfahren zu ihrer herstellung

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EP1066740A1
EP1066740A1 EP99911766A EP99911766A EP1066740A1 EP 1066740 A1 EP1066740 A1 EP 1066740A1 EP 99911766 A EP99911766 A EP 99911766A EP 99911766 A EP99911766 A EP 99911766A EP 1066740 A1 EP1066740 A1 EP 1066740A1
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EP
European Patent Office
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plastic
film
layer
conductive layer
primer
Prior art date
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Ceased
Application number
EP99911766A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Voss
Gerhard Dieter Wolf
Friedrich Jonas
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Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a molded part and a flexible film with a protected conductor track, in particular made of copper, and a method for their production.
  • Plastic molded part or the flexible film consists at least of a plastic film as the carrier layer, a metallizable primer layer applied thereon, a structured, metallic, electrically conductive layer applied to the primer layer, in particular electrical conductor tracks, an additional cover film or a plastic body with the composite of carrier layer and primer layer and conductive layer is firmly connected so that the conductive layer is at least partially covered by the cover film or the plastic body.
  • Circuits i.e. Various proposals have been made on electrical cables applied as flexible carriers.
  • Flexible circuits can be produced according to patent application WO 87/01557 by printing a conductive paste, for example based on silver, copper or nickel powder or graphite, in the form of the desired circuit pattern on a carrier film using screen printing technology. These circuits have the disadvantage that the conductive pastes used have moderate electrical properties and are not solderable.
  • injection-molded printed circuit boards which are produced by back-molding flexible electronic circuits with thermoplastics, the conductor tracks on the flexible carriers used being produced by direct additive or semi-additive metallization.
  • flexible carriers are used, on the surface of which conductive tracks are produced by printing the flexible carrier with a screen printing paste containing a metallization activator in the form of the conductive pattern, drying the applied print of the conductive pattern and finally in a chemical, electroless copper bath Copper layer in the form of the printed conductor pattern in the height of 0.05 - 10 microns is generated.
  • the film is back-injected with plastic to create the rigid circuit.
  • the conductor tracks produced in this way have the disadvantage that the copper conductor tracks are exposed unprotected and typically have to be protected against oxidation with a very fine nickel layer.
  • the object of the invention was to develop a flexible film which carries electrical conductor tracks which are protected mechanically or against oxidation in a simple manner.
  • Another object of the invention was to develop a shaped body or a film which contains a mechanically protected shield against electromagnetic radiation, preferably integrated in the range from 1 MHz to 500 GHz.
  • the object is achieved by a flexible film with a protected conductor track, which is the subject of the invention, consisting at least of a plastic film as the carrier layer, a metallizable primer layer applied thereon, a structured, metallic, electrically conductive layer applied to the primer layer, in particular electrical conductor tracks, characterized in that an additional cover film is firmly connected to the composite of carrier layer, primer layer and conductive layer, so that the conductive layer is at least partially covered by the cover film, in particular at least 95%.
  • the cover film preferably consists of a thermoplastic plastic.
  • thermoplastic cover film is preferably directly welded or glued to the plastic carrier film at free locations between the tracks of the conductive layer.
  • the cover film consists of a thermosetting plastic, in particular a plastic from the UF (urea-formaldehyde resin), PF (phenol-formaldehyde resin), EP (epoxy resin), PI (polyimide), polyacrylate, preferably PMMA .
  • UF urea-formaldehyde resin
  • PF phenol-formaldehyde resin
  • EP epoxy resin
  • PI polyimide
  • polyacrylate preferably PMMA .
  • thermosetting cover film is preferably glued directly to the plastic film at free locations between the tracks of the conductive layer.
  • a particular advantage of the film according to the invention is that it can be three-dimensionally shaped.
  • Metal layer makes it possible to obtain embossed structures even in the case of a three-dimensionally shaped film (for example a hollow shape or shell) which has functional conductor tracks of a certain structure after the metallization.
  • the electrically conductive layer of the film has in particular a layer thickness from 0J to 40 ⁇ m, preferably from 0.5 to 20 ⁇ m, particularly preferably from 1 to 5 ⁇ m.
  • the electrically conductive layer preferably consists of one for the currentless one
  • Metallization of suitable metal in particular of Cu, Ni, Ag, Au or Pd, preferably Cu and Ni, particularly preferably Cu, alone or in any combination.
  • Another object of the invention is a plastic molded part with an embedded, protected conductor track, consisting at least of a plastic film as the carrier layer, a metallizable primer layer applied thereon, a structured, metallic, electrically conductive layer, in particular electrical conductor tracks, applied to the primer layer, and a plastic body, thereby characterized in that the plastic body, is firmly connected to the composite of carrier layer, primer layer and conductive layer, so that the conductive layer is at least partially, in particular at least 95%, covered by the plastic body.
  • the plastic body preferably consists of a thermoplastic, in particular of the same material as the carrier plastic film.
  • a plastic molded part made of a thermoplastic is preferred, in which the plastic body is directly welded or glued to the plastic film at free locations between the tracks of the conductive layer or connected by injection molding, and in particular by injection molding with the conductive one
  • the plastic body consists of a thermosetting plastic, in particular a plastic from the UF (urea-formaldehyde resin), PF (phenol-formaldehyde resin), EP (epoxy resin), PI series
  • Polyimides polyacrylate, preferably PMMA.
  • the plastic body made of a thermosetting plastic is preferably glued directly to the plastic film at free locations between the tracks of the conductive layer.
  • a molded plastic part is preferred in which the composite of plastic film, metallizable primer layer and electrically conductive layer is three-dimensionally shaped. Similar to the structure of the three-dimensionally shaped flexible film, a three-dimensional shape of the conductor tracks can also be produced in a simple manner in the plastic molding, if after the primer layer has been applied and before the metallization, the flat film is deformed according to a desired contour, then the electrically conductive track is generated by metallization and then the composite of film, primer layer and electrically conductive layer is connected to the plastic body.
  • the electrically conductive layer of the molded plastic part has, in particular, a layer thickness of 0J to 40 ⁇ m, preferably 0.5 to 20 ⁇ m, particularly preferably 1 to 5 ⁇ m.
  • the electrically conductive layer of the plastic molding preferably consists of a metal suitable for electroless metallization, in particular of Cu, Ni, Ag, Au or Pd, preferably Cu and Ni, particularly preferably Cu, alone or in any combination.
  • the electrically conductive layer of which has a two-dimensional grid structure, the distance between the adjacent grid tracks preferably being from 0J mm to 3 cm , particularly preferably from 0.5 mm to 1 cm. - 6 -
  • Suitable thermoplastics for the carrier film, cover film or the plastic body of the preferred flexible film or of the preferred molded plastic part are in principle all those which can be processed by injection molding. These are, for example: acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) polymers, polycarbonate (PC), their mixtures and flame-retardant types, furthermore polyamide (PA), for example polyamide 6, polyamide 66, polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, aromatic, liquid-crystalline polyesters, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene, polypropylene, polyphenylene sulfide, polypropylene oxide, polyurethanes, polyimides, polyamideimides, polyetherimide, polysulfones, polyacetals, polystyrene and their copolymers or mixtures of the polymers mentioned.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PC poly
  • Preferred plastics for injection molding in the context of the invention are acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers, polycarbonate, polyamide, polyetherimide, polysulfones, their copolymers and blends.
  • plastics and their processing by injection molding and the machines used for this purpose are known to the person skilled in the art.
  • the general range from 150 to 400 ° C is suitable for injection molding.
  • Many of these plastics can also be used as matrix formers described below: it is now advantageous to match plastics for injection molding and those as matrix formers so that they have comparable thermal resistance.
  • the primer for building up the primer layer in particular consists essentially of
  • a polymer as film or matrix former (i) a metallization catalyst (.activator), (iii) optionally organic and / or inorganic fillers, (iv) optionally other constituents and (v) solvents.
  • primers with an organic Solvent systems may be mentioned, for example: coating systems, such as alkyd resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, epoxy resins, modified fats and oils, polymers or copolymers based on vinyl chloride, vinyl ether, vinyl ester, styrene, (meth) acrylic acid, acrylonitrile or acrylic esters, cellulose derivatives or those with higher Temperature-curing stoving enamels, for example polyurethanes made from polyethers containing hydroxyl groups, polyesters or polyacrylates and masked polyisocyanates, melamine resins made from etherified melamine formaldehyde resins and polyethers containing hydroxyl groups, polyesters or polyacrylates, epoxy resins made from polyepoxides and polycarboxylic acids, polyacrylates containing polyesters and carboxyl groups, polyacrylates from polyacrylates and
  • Film or matrix formers based on polyurethane systems that are made up of the following components are particularly suitable:
  • Aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic and heterocyclic polyisocyanates as described, for example, in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 362, pp. 75-136.
  • the technically easily accessible polyisocyanates for example 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate and mixtures of these isomers (TDI) are generally particularly preferred;
  • MDI aniline-formaldehyde condensation and subsequent phosgenation
  • carbodiimide groups as they are produced by aniline-formaldehyde condensation and subsequent phosgenation (MDI) and carbodiimide groups, urethane groups,
  • Reactive hydrogen atoms are those from amino groups, thiol groups, carboxyl groups and preferably hydroxyl groups.
  • dispersible polymers for example polyacrylates, polybutadienes, polyesters and melamine resins
  • polyurethanes or polyurethane ureas as described in Angewandte Chemie 82, 1970, pp. 53-63, in DE-A 2 314 512 or DE-A 2 314 513, are also preferably used here.
  • Particularly preferred dispersible polyurethanes essentially have a linear molecular structure and have a) terminal polyalkylene oxide-polyether chains with a content of ethylene oxide units of 0.5 to 10% by weight, based on the total polyurethane, and b) a content of quaternary ternated nitrogen, tertiary sulfur, carboxyl groups or sulfonic acid groups from 0J to 15 milliequivalents per 100 g.
  • the composition of such preferred dispersible polyurethanes and their preparation are also known and are described, for example, in DE-A 2 651 506.
  • activators Ionogenic and / or colloidal metals and noble metals or their organometallic covalent compounds or complex compounds with organic ligands are suitable as activators.
  • the precious metals come from subgroups I and VIII of the Periodic Table of the Elements (Mendeleev) and are, for example, Pd, Pt, Au and Ag.
  • activators also include metal complexes that can be reduced with a reducing agent and thus enable metallization. These are particularly preferably ionogenic and / or colloidal metals which are in - 9 -
  • Organic and / or inorganic fillers for such primers are, for example, the oxides of the elements Mn, Ti, Mg, Al, Bi, Cu, Ni, Sn, Cn and Si, and also silicates,
  • Bentonite, talc and chalk Individual examples are also: Powdered high-melting plastics, disperse silica, carbon black, other carbon powders, clay minerals, titanium oxide.
  • Solvents for the primers that can be used to build up the primer layer are the substances known in printing or coating technology, such as aromatic and aliphatic hydrocarbons, for example toluene, xylene, gasoline; Glycerin; Ketones, for example methyl ethyl ketone, cyclohexanone; Esters, for example butyl acetate, dioctyl phthalate, butyl glycolate; Glycol ethers, for example ethylene glycol monomethyl ether, diglyme, propylene glycol monomethyl ether; Esters of glycol ethers, for example ethylene glycol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate; Diacetone alcohol, N-methylpyrrolidone, N-methylcaprolactam. Mixtures of these solvents and their blends with other solvents can of course also be used.
  • aromatic and aliphatic hydrocarbons for example toluene, xylene, gasoline
  • Glycerin Ketones,
  • Water-miscible solvents are, for example, alcohols, such as methanol, ethanol, propanol, butanol; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone; Glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, diglyme, propylene glycol monomethyl ether; water-soluble ethers such as tetrahydrofuran, dioxane.
  • primers of the primer layer are, for example, surfactants, ner developing agents, defoamers and dyes in low concentrations of up to 5% by weight, preferably up to 2% by weight, based on the total amount of primer.
  • Preferred primers for the primer layer based on organic solvents consist essentially of, for example
  • organic solvents in an amount of 50-90% by weight, all based on the total amount of primer.
  • such primers are based on organic radicals
  • an organic polymeric or prepolymeric additive with a molecular weight of 500-20,000 from the group of polyoxazolines, polymethacrylic acid or their esters, polyacrylates, polyamides, polyesters, poly- - 11 -
  • Preferred primers based on aqueous formulations consist essentially of
  • a water-dispersible polymer preferably a polyurethane, in amounts of 5-60% by weight, preferably 15-45% by weight
  • Precious metal compound in amounts of 0.02-3.5% by weight, preferably 0.05-0.5% by weight,
  • water-soluble organic solvents of the type mentioned to be used replace at most 1/3, preferably at most 1/4, particularly preferably at most 1/10 of the amount of water mentioned.
  • the layer thickness of the primer layer can be varied within a wide range, in particular from 0.1 to 200 ⁇ m, preferably in the range from 5 to 50 ⁇ m.
  • solvent-based primers there is a particularly preferred range from 5 to 30 ⁇ m; for aqueous primers there is a particularly preferred range of 10-50 ⁇ m.
  • the dry layer thickness of the primer is typically about half the layer thickness of the wet applied primer.
  • the drying time is between a few minutes and several hours, preferably from 5 to 90 minutes.
  • the invention also relates to a process for producing the flexible film according to the invention
  • a primer preferably in solution
  • a plastic film in particular by printing, in particular by means of screen printing, spraying, pouring, dipping or depositing sputtered primer to form an optionally structured primer layer
  • Solidification of the primer at the desired locations by means of heat, radiation, in particular by UV, IR X-ray radiation or by visible light, preferably by means of laser radiation, and optionally subsequent removal of the unsolidified primer material or shaping of the desired structure by removing unwanted areas of the primer layer, for example by laser ablation, furthermore by means of plasma treatment, reactive ion etching or bombardment by electron or ion beams, if necessary using an exposure mask to form the desired structure - 13 -
  • Another object of the invention is a method for producing a molded plastic part according to the invention with conductor tracks through the steps
  • a primer preferably in solution
  • a plastic film in particular by printing, in particular by means of screen printing, spraying, pouring, dipping or depositing sputtered primer, with the formation of a possibly structured primer layer
  • Solidification of the primer at the desired locations by means of heat, radiation, in particular by UV, IR X-ray radiation or by visible light, preferably by means of laser radiation, and optionally subsequent removal of the unsolidified primer material or shaping of the desired structure by removing unwanted areas of the primer layer, for example by laser ablation, - 14 -
  • thermosetting or thermoplastic plastic body the contour of which preferably corresponds to the contour of the composite of plastic film, primer layer and electrically conductive layer on the side of the electrically conductive layer, with the composite, so that the plastic body forms the electrically conductive layer covers at least partially, in particular at least 95%.
  • step g) in the case of thermoplastic material for the plastic body, the plastic molding with conductor tracks can also be produced by
  • the primer is preferably applied by screen printing.
  • the conductor track structure can be printed directly by screen printing.
  • the metallizable primer is metallized in an additive process with chemical metallization baths. If necessary, an activation step can precede the metallization.
  • the person skilled in the art is familiar with this process as an additive process.
  • the primer is applied over the entire area using screen printing. After priming, the primer is applied by e.g. structured thermal effect. The untreated areas are then removed in a further step. This further step can be, for example, washing out using a solvent or water. The conductor tracks thus obtained are then chemically metallized by an additive process. If necessary, an activation process must take place before the chemical metallization.
  • the primer can be applied by thermal action, by radiation, preferably UV radiation or
  • Radiation in the visible range or IR radiation can be structured. After structuring, the untreated primer is preferably removed by washing. The now structured primer layer is then metallized in an additive chemical process. If necessary, an activation process of the primer is additionally interposed before the metallization.
  • the primer can be laser structured, also known to the person skilled in the art
  • Another preferred application method to form a structure is spraying the carrier film with primer through a structured mask.
  • Metals suitable for producing the electrically conductive layer, in particular the conductor tracks are, for example, Cu, Ni Ag, Au, Pd, preferably Cu.
  • the carrier film coated with conductor tracks is bonded to a cover film or to a correspondingly preformed plastic body by methods known in principle.
  • solder and reactive adhesives are preferably used to bond the plastics.
  • Suitable adhesives include on acrylates, cyanoacrylates, polyurethanes, celluloses, polyethers, polyetherimides, polyether esters, polysulfones, polysulfides, polybenzimidazoles, polyimides, polyamides, polyesteramides, polyesters, silicones, polychloroprenes, rubbers, epoxides or block and copolymers or similar systems which are known to the person skilled in the art are known.
  • Solvent adhesives are mentioned as further examples of adhesive systems, in which the solubility of the plastics to be bonded in the solvent of the adhesive plays an important role. In special cases, bonding with pure solvent is also possible if the
  • Solvents are able to dissolve or adhere to the surface of the plastics - 17 -
  • Hot melt adhesives can also be used to glue the plastic films.
  • the carrier film coated with conductor tracks can be connected to one another with a cover film by lamination according to methods known in principle.
  • Laminating two plastic films means an adhesive connection of the two plastic films by thermal action.
  • Laminating foils is sometimes referred to as welding.
  • the advantage of welding over gluing is that you can do without the adhesive.
  • the welding of two or more plastic foils creates an adhesive, almost inseparable connection between the plastic foils.
  • Thermoformable plastic films are particularly preferably used as carrier plastic films and or as cover films
  • Thermoformable films can be understood to mean all plastic films which can be deformed by a physical process.
  • Thermoplastic films are particularly suitable here.
  • a preferred molding process is thermoforming.
  • the plastic film can be pressed onto a mold.
  • Another suitable and frequently used method to achieve a three-dimensional deformation is the blow molding method using pressure, known to those skilled in the art as compression molding, or special thermal compression molding.
  • the temperature ranges of these processes are known and are generally at room temperature well above 100 ° C., depending on the film material used. In the case of particularly thermostable plastic films, temperatures of over 250 ° C are also none - 18 -
  • thermoforming Another method known to the person skilled in the art is deep drawing, in particular thermoforming using vacuum.
  • the vacuum must be adapted to the special plastic film and its thickness.
  • the special conditions of thermoforming are known to the person skilled in the art.
  • thermoplastic films and deformable plastic composites are suitable as plastic films.
  • plastic films are, for example, film types made from the following polymers: acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) polymers, polycarbonate, their mixtures and flame-retardant types, also polyamides, polyester types such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), aromatic , liquid crystalline polyester, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene, polypropylene, polyethylene oxide, polyimides, polyamideimides, polyetherimide, polyurethanes, polysulfones, polyacetals, polystyrene and their copolymers or mixtures of these polymers.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • PVC polyethylene, polyprop
  • the film for the carrier layer and the cover layer film have in particular a thickness of 0J to 2 mm, particularly preferably of 0.25 to 1 mm.
  • the advantage of the preferred flexible film with a metallic conductor track grid over a known all-over metallized film is that, due to the exposed plastic surfaces in the grid design of the conductor tracks, an excellent weldability of the metallized side of the carrier film is made possible.
  • the direct contact of the exposed plastic surfaces with the cover film therefore makes it easy to laminate films to produce a shield.
  • the metallized side of the film cannot be welded.
  • a full-surface metallized side of a plastic film is therefore not weldable with a cover film, or gives a poor mechanical bond.
  • the free spaces in the metallized grid therefore enable the metallized side of the carrier film to be bonded to the plastic cover film. The bond is so strong that the welded plastic films without
  • Plastic surfaces of the metallized side of the carrier film with the cover film show the properties of a uniform film in a tear test.
  • the areas exposed due to the metallic grid design also enable the metallized side of the plastic film to be easily glued to the plastic cover film.
  • the adhesive bond produced by gluing the metallized side of the metallized conductor track with a plastic cover film has a far higher adhesive strength than gluing an all-over metallized plastic film with a cover film.
  • Another object of the invention is the use of the flexible films or plastic moldings according to the invention as circuit boards or electromagnetic shielding, e.g. of electronic devices, in particular for shielding against electromagnetic radiation with a wavelength of 1 Mhz to 500 Ghz.
  • Foil on the metal-free gaps of the metal grid allows. It is possible to avoid short-circuits, such as those that occur with a film that is metallized over the entire surface. Such implementations are known to the person skilled in the art, inter alia, under the name “vias, micro vias” or also “through holes”. Through-connection is also made possible by the special grid design of the conductor tracks, without electrical discharges occurring, as is the case with an all-over metallized film. Another method of contacting without the risk of electrical discharge through the metal grid is soldering. It is clear that the preferred lattice pattern ensures passage, preferably electrical passage or connection, through the lattice of the flexible film without the risk of electrical discharge. - 20 -
  • a particular advantage of the invention is the protection against metallic contact allergens (cf. Römpp-Lexikon boom CD-Rom Version 1.0):
  • Nickel is well known as a contact allergen.
  • a nickel layer as corrosion protection for copper can be dispensed with. This increases occupational safety.
  • conductor tracks that consist of a contact allergen are shielded by an adhesive bond on the conductor track side with a cover film. Contact is also excluded in any subsequent production or processing steps.
  • Copper and on the other side contains conductor tracks of a printed circuit. Any shapes are also possible here.
  • cover films and / or thermoplastic on one or both sides can be used on both sides
  • the primer can connect the front primer layer to the back.
  • Figure 1 shows the simplified schematic representation of an embodiment of the flexible film in cross section
  • Figure 2 is a simplified schematic representation of an embodiment of the molded plastic part according to the invention with conductor tracks
  • Figure 3 is a simplified schematic representation of the lattice structure of the electrically conductive layer for a film for electromagnetic
  • Figure 4 is a simplified schematic representation of an embodiment of the flexible film with an electrical conductor track in three dimensions
  • FIG. 5 shows the cross section through a molded plastic part with a conductor track in a three-dimensional shape of the conductor track.
  • Figure 6 is a diagram of the shape of copper tracks as a shielding grid in the flexible film.
  • Figure 7 shows the shape of an expanded copper shielding grid in the flexible film. - 22 -
  • a flexible film is constructed from a polycarbonate carrier film 1, onto which a grid 2 made of metallizable primer (about 2 ⁇ m layer thickness) is printed.
  • the primer had the following composition per 1,000 g:
  • Desmolac 2100 polyurethane binder
  • NMC N-methyl-caprolactam
  • Aerosil SiO 2 , finely dispersed
  • a copper layer 3 (2 ⁇ m layer thickness) was deposited on the grid 2 using a metallization bath.
  • a metallization bath was used for this:
  • McDermid XD-6157-T Copper used containing an aqueous CuIISO. 4 - solution (about pH 11, T .: 70 ° C, 2 g / 1 Cu in the form of CuSO 4 , 9 g / 1 NaOH, 2 g / 1 foam aldehyde).
  • the copper layer was covered with a further polycarbonate cover film 4, which is welded to the polycarbonate carrier film 1 at the free locations in the copper grid 3.
  • the copper grid corresponded to the shape shown in FIG. 3.
  • the copper tracks are completely covered here by the composite and protected against oxidation.
  • the cover film has 4 openings which leave the copper tracks free.
  • the copper grid can be contacted electrically at these points. The gradual oxidation of copper in air can also be observed here. - 23 -
  • the deformed film is placed in an injection mold and back-injected with polycarbonate to form a plastic body 6, the plastics of the carrier film and the molded polymer being able to bond directly to the free spaces between the conductor tracks 3.
  • a flexible film is constructed from a polycarbonate carrier film 1, onto which a grid 2 made of metallizable primer (composition as in example 1) is printed.
  • the dry layer thickness of the primer was approximately 2 ⁇ m.
  • An adherent copper layer 3 (layer thickness 2 ⁇ m) was deposited on this grid using a metallization bath according to Example 1.
  • the adhesive strength of the copper layer was 30 N / 25 mm measured according to DIN 53494.
  • the copper layer was covered with a further polycarbonate film 4, which is welded to the polycarbonate carrier film 1 at the free locations in the copper grid 3.
  • the lambing temperature was 185 ° C at a contact pressure of 10 bar and - 24 -
  • the copper grid corresponded to the shape shown in FIG. 6.
  • the copper tracks 5 and 5 ' were 2mm wide and 3mm apart.
  • the polycarbonate cover film 4 and polycarbonate carrier film 1 are inseparably connected after welding. If the foil is bent several times, the copper conductor tracks remain intact. When trying to separate the welded foils, both foils tear. The adhesive strength of the two polycarbonate films to one another is thus greater than the tear strength of the composite of the polycarbonate cover film 4 and polycarbonate carrier film 1.
  • a flexible, full-surface pure 30 ⁇ m thick copper foil (10 x 5 cm surface) is covered with a polycarbonate foil at 185 ° C and a pressure of 10 bar for 10 seconds. pressed.
  • the adhesive strength between the copper foil and polycarbonate foil is 2.5 N / 25 mm according to DIN 53494.
  • a flexible film was constructed from a polycarbonate carrier film 1, onto which a grid 2 made of metallizable primer (composition as in Example 1) was printed.
  • the dry layer thickness of the primer was approximately 2 ⁇ m.
  • An adherent copper layer 3 (2 ⁇ m layer thickness) was deposited on this grid using a metallization bath (as in Example 1).
  • Adhesive strength of the copper layer 3 was 30 N / 25 min according to DIN 53494. Finally, the copper layer 3 was covered with a polycarbonate cover film 4, which was glued to the polycarbonate film 1 at the free locations in the copper grid 3.
  • the adhesive was a solvent-based polyurethane adhesive (Mecotherm ® L 147). Kiwodur ® L 551 (hardener based on an aromatic polyisocyanate) was added as hardener.
  • the copper grid 3 corresponded to that in - 25 -
  • FIG. 6 shape shown.
  • the copper tracks 5 and 5 ' were 2 mm wide and 3 mm apart.
  • the polycarbonate cover film 4 and polycarbonate backing film 1 were glued together at 175 ° C. for 3 seconds at a contact pressure of 10 bar.
  • the adhesive strength of the two polycarbonate films was 30 N / 25 mm according to DIN 53494.
  • the resulting film formed a flexible, extremely difficult to separate composite.
  • a flexible, full-surface copper foil (30 ⁇ m thick, area 5 x 10 cm) was glued with a polycarbonate foil at 175 ° C. and a contact pressure of 10 bar for 3 seconds.
  • the adhesive used was a polyurethane adhesive as in Example 6 (Mecotherm ® L 147). Kiwodur ® L 551 (hardener based on an aromatic polyisocyanate) was added as hardener. The adhesive strength between the
  • Copper foil and polycarbonate foil was 5 N / 25 mm according to DIN 53494.
  • a flexible film similar to that shown in FIG. 1, was constructed from a polyester carrier film (PET) 1, onto which a grid 2 made of metallizable primer (composition as in Example 1) was printed.
  • the dry layer thickness of the primer was approximately 2 ⁇ m.
  • An adherent copper layer 3 (layer thickness 2 ⁇ m) was deposited on this grid using a metallization bath as in Example 1.
  • the adhesive strength of the copper layer 3 was 30 N / 25 mm according to DIN 53494.
  • the copper layer was covered with a further polyester cover film 4, which was glued to the free spots in the copper grid 3 with the polyethylene terephthalate (PET) carrier film 1 (from Autotype CT5).
  • PET polyethylene terephthalate
  • Kiwodur ® L 551 was added as hardener.
  • the copper grid corresponded to that in - 26 -
  • FIG. 6 shape shown.
  • the copper tracks 5 and 5 ' were 2 mm wide and 3 mm apart.
  • the polyester cover film 4 and the polyester carrier film 1 were glued together at 175 ° C. for 3 seconds at a contact pressure of 10 bar.
  • the adhesive strength of the two films was 15 N / 25 mm in accordance with DIN 53494.
  • a flexible, full-surface copper foil (30 ⁇ m, 5 x 10 cm area) was used with a
  • Polyester (PET) film Autotype CF5 glued at 175 ° C at a pressure of 10 bar for 3 seconds.
  • the adhesive was a polyurethane adhesive as in Example 6 (Mecotherm ® L 147). Kiwodur ® L 551 was added as hardener.
  • the adhesion between copper foil and polyester foil is less than 2.5 N / 25 mm. The copper foil can be removed from the PET foil comparatively easily.
  • a flexible film was constructed as in FIG. 1 from a polycarbonate carrier film 1, onto which a grid 2 made of metallizable primer (composition as in Example 1; layer thickness approximately 2 ⁇ m) was printed.
  • the dry layer thickness of the primer was approximately 2 ⁇ m.
  • An adherent copper layer 3 of 2 ⁇ m was deposited on this grid using a metallization bath as in Example 1.
  • the copper tracks 5 and 5 ' were 2 mm wide and 3 mm apart (see FIG. 6).
  • the attenuation of the finished flexible film (measured according to the US-MIL-STD 285 standard) in the near field at a frequency of 27 MHz was 28 dB. - 27 -
  • a flexible film was constructed in a manner similar to that in FIG. 1 from a polycarbonate carrier film 1, onto which a grid 2 made of metallizable primer (composition as in Example 1) was printed.
  • the dry layer thickness of the primer was approximately 2 ⁇ m.
  • An adherent copper layer 3 of 2 ⁇ m was deposited on this grid using a metallization bath as in Example 1.
  • the copper tracks 5 and 5 ' were 2 mm wide and 5 mm apart (see FIG. 7).
  • the attenuation of the film measured according to (US-MIL-STD 285) in the near field at a frequency of 27 MHz was 18 dB.
  • a molded part with conductor tracks was constructed from a polycarbonate carrier film 1, onto which a grid 2 made of metallizable primer (composition as in Example 1) was printed.
  • the dry layer thickness of the primer was approximately 2 ⁇ m.
  • the printed polycarbonate carrier film was spherically shaped using the high-pressure deep-drawing process (not shown).
  • An adherent copper layer 3 of 2 ⁇ m was deposited on this three-dimensionally deformed grid using a metallization bath (as in Example 1).
  • the copper tracks 5 and 5 ' were 2 mm wide and 3 mm apart.
  • the copper tracks were covered with molded plastic 4 (polycarbonate) (see Fig. 5).
  • the attenuation (measured according to the US-MIL-STD 285 standard) in the near field at 27 MHz was 28 dB.
  • the shielding ability of the molded part was not impaired by the deformation of the film before the metallization.

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Abstract

Es wird ein Kunststofformteil und eine flexible Folie mit einer geschützten Leiterbahn, insbesondere aus Kupfer, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben. Das Kunststofformteil oder die flexible Folie besteht wenigstens aus einer Kunststoffolie (1) als Trägerschicht, einer darauf angebrachten, metallisierbaren Primerschicht (2), einer auf der Primerschicht (2) aufgebrachten strukturierten, metallischen elektrisch leitenden Schicht (3), insbesondere elektrischen Leiterbahnen, wobei eine zusätzliche Deckfolie (4) oder ein Kunststoffkörper (6) mit dem Verbund aus Trägerschicht (1), Primerschicht (2) und leitender Schicht (3) fest verbunden ist, so dass die leitende Schicht (3) wenigstens teilweise durch die Deckfolie (4) oder den Kunststoffkörper (6) abgedeckt ist.

Description

Formteil und flexible Folie mit geschützter Leiterbahn und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Formteil und eine flexible Folie mit einer geschützten Leiterbahn, insbesondere aus Kupfer, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Das
Kunststofformteil oder die flexible Folie besteht wenigstens aus einer Kunststoffolie als Trägerschicht, einer darauf angebrachten, metallisierbaren Primerschicht, einer auf der Primerschicht aufgebrachten strukturierten, metallischen elektrisch leitenden Schicht, insbesondere elektrischen Leiterbahnen, wobei eine zusätzliche Deckfolie oder ein Kunststoffkörper mit dem Verbund aus Trägerschicht, Primerschicht und leitender Schicht fest verbunden ist, so daß die leitende Schicht wenigstens teilweise durch die Deckfolie oder den Kunststoffkörper abgedeckt ist.
Im Bereich der Elektrotechnik sind eine Fülle von verschiedenen Arten von Platinen und gedruckten Schaltungen bekannt geworden. Besonders zur Herstellung flexibler
Schaltungen, d.h. auf flexiblen Kunststoffen als Träger aufgebrachten elektrischen Leitungen sind verschiedene Vorschläge gemacht worden.
Flexible Schaltungen können nach der Patentanmeldung WO 87/01557 dadurch hergestellt werden, daß man auf eine Trägerfolie mit Hilfe der Siebdrucktechnik eine leitfähige Paste beispielsweise auf Basis von Silber-, Kupfer- oder Nickelpulver bzw. Graphit in der Form des gewünschten Schaltungsbildes druckt. Diese Schaltungen haben den Nachteil daß die verwendeten Leitpasten mäßige elektrische Eigenschaften aufweisen und nicht lötbar sind.
Aus der Schrift US 4710419 ist eine spritzgegossene Schaltung bekannt, die aus einer kupferkaschierten Folie durch Bedrucken mit einem entwickelbaren Resist, Hinterspritzen der Folie mit einem Thermoplasten und Entfernen der nicht von Resistschicht bedeckten Kupferschicht durch chemisches Ätzen hergestellt wird. Nachteil dieser Schaltung ist, daß die Kupferschicht bei Belastung reißen kann und die Kleberschicht für die Kupferfolie ungünstige elektrische und thermische Eigen- schaffen aufweist. Der Ätzprozeß ist vergleichsweise aufwendig und an Lötstellen muß zudem die Resistschicht in einem zusätzlichen Arbeitsgang entfernt werden um eine Haftung des Lotes zu ermöglichen.
Aus der Europäischen Patentanmeldung EP 485838 A2 sind spritzgegossene Leiterplatten bekannt, die durch Hinterspritzen von flexiblen elektronischen Schaltungen mit Thermoplasten hergestellt werden, wobei die Leiterbahnen auf den eingesetzten flexiblen Trägern durch direkte additive oder semiadditive Metallisierung hergestellt sind. Dabei werden flexible Träger eingesetzt, auf deren Oberfläche haftfest Leiter- bahnen dadurch erzeugt werden, daß der flexible Träger mit einer einen Metallisierungsaktivator enthaltenden Siebdruckpaste in Form des Leiterbahnenbildes bedruckt wird, der aufgebrachte Druck des Leiterbahnenbildes getrocknet wird und schließlich in einem chemischen, stromlosen Kupferbad eine Kupferschicht in Form des gedruckten Leiterbahnenbildes in der Höhe von 0,05 - 10 μm erzeugt wird. Zur Erzeugung der steifen Schaltung wird die Folie mit Kunststoff hinterspritzt.
Die auf diese Weise hergestellten Leiterbahnen haben den Nachteil, daß die Kupfer- Leiterbahnen ungeschützt offen liegen und typischerweise mit einer sehr feinen Nickelschicht vor der Oxidation geschützt werden müssen.
Aufgabe der Erfindung war es eine flexible Folie zu entwickeln, die elektrische Leiterbahnen trägt welche auf einfache Weise mechanisch oder vor Oxidation geschützt sind. Insbesondere sollte es möglich sein auch eine dreidimensional verformte Folie oder einen entsprechenden Formkörper bereitzustellen, der eine geschützte elektrische Leiterbahn aufweist, und bei dem aber die Funktion und
Struktur der Leiterbahn in der dreidimensionalen Form erhalten bleibt.
Weitere Aufgabe der Erfindung war es, einen Formkörper oder eine Folie zu entwickeln, die eine mechanisch geschützte Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung bevorzugt im Bereich von 1 MHz bis 500 GHz integriert enthalten. Die Aufgabe wird gelöst durch eine flexible Folie mit einer geschützten Leiterbahn, die Gegenstand der Erfindung ist, bestehend wenigstens aus einer Kunststoffolie als Trägerschicht, einer darauf angebrachten, metallisierbaren Primerschicht, einer auf der Primerschicht aufgebrachten strukturierten, metallischen elektrisch leitenden Schicht, insbesondere elektrischen Leiterbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Deckfolie mit dem Verbund aus Trägerschicht, Primerschicht und leitender Schicht fest verbunden ist, so daß die leitende Schicht wenigstens teilweise durch die Deckfolie, insbesondere wenigstens zu 95% abgedeckt ist.
Die Deckfolie besteht bevorzugt aus einem thermoplastischen -Kunststoff.
Die thermoplastische Deckfolie ist bevorzugt mit der Kunststoffträgerfolie an freien Stellen zwischen den Bahnen der leitenden Schicht direkt verschweißt oder verklebt.
In einer Variante besteht die Deckfolie aus einem duroplastischen Kunststoff, insbesondere einem Kunststoff aus der Reihe UF (Harnstoff-Formaldehyd-Harz), PF (Phenol-Formaldehyd-Harz), EP (Epoxidharz), PI (Polyimid), Polyacrylat, bevorzugt aus PMMA.
Die duroplastische Deckfolie ist bevorzugt mit der Kunststoffolie an freien Stellen zwischen den Bahnen der leitenden Schicht direkt verklebt.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Folie ist, daß sie dreidimensional geformt sein kann. Durch einen Verformungsprozeß der mit dem Primer bedruckten Folie beispielsweise durch Tiefziehen, oder Blasformen vor dem Aufbringen der
Metallschicht wird es möglich aufgeprägte Strukturen auch bei einer dreidimensional geformten Folie (z.B. Hohlform oder Schale ) zu erhalten die nach dem Metallisieren funktionsfähige Leiterbahnen einer bestimmten Struktur aufweist. Die elektrisch leitende Schicht der Folie weist insbesondere eine Schichtdicke von 0J bis 40 μm, bevorzugt von 0,5 bis 20 μm, besonders bevorzugt von 1 bis 5 μm auf.
Die elektrisch leitende Schicht besteht bevorzugt aus einem für die stromlose
Metallisierung geeigneten Metall, insbesondere aus Cu, Ni, Ag, Au oder Pd, bevorzugt Cu und Ni, besonders bevorzugt Cu, allein oder in beliebiger Kombination.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kunststofformteil mit eingebetteter ge- schützter Leiterbahn, bestehend wenigstens aus einer Kunststoffolie als Trägerschicht, einer darauf angebrachten, metallisierbaren Primerschicht, einer auf der Primerschicht aufgebrachten strukturierten, metallischen elektrisch leitenden Schicht, insbesondere elektrischen Leiterbahnen, und einem Kunststoffkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkörper, mit dem Verbund aus Trägerschicht, Primerschicht und leitender Schicht fest verbunden ist, so daß die leitende Schicht wenigstens teilweise, insbesondere mindestens zu 95%, durch den Kunststoffkörper abgedeckt ist.
Der Kunststoffkörper besteht bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus dem gleichen Material wie die Trägerkunststoffolie.
Bevorzugt wird ein Kunststofformteil aus einem thermoplastischen Kunststoff, bei dem der Kunststoffkörper mit der Kunststoffolie an freien Stellen zwischen den Bahnen der leitenden Schicht direkt verschweißt oder verklebt bzw. durch Spritzgiessen verbunden ist, und insbesondere durch Spritzgiessen mit der leitenden
Schicht direkt verbunden ist.
In einer bevorzugten Variante besteht der Kunststoffkörper aus einem duroplastischen Kunststoff, insbesondere einem Kunststoff aus der Reihe UF (Harnstoff- Formaldehyd-Harz), PF (Phenol-Formaldehyd-Harz), EP (Epoxidharz), PI
(Polyimide), Polyacrylat, bevorzugt PMMA. Der Kunststoffkörper aus einem duroplastischen Kunststoff ist bevorzugt mit der Kunststoffolie an freien Stellen zwischen den Bahnen der leitenden Schicht direkt verklebt.
Bevorzugt ist ein Kunststofformteil, bei dem der Verbund aus Kunststoffolie, metallisierbarer Primerschicht und elektrisch leitender Schicht dreidimensional geformt ist. Ähnlich dem Aufbau der dreidimensional geformten flexiblen Folie kann auch in dem Kunststofformteil auf einfache Art eine dreidimensionale Formgebung der Leiterbahnen erzeugt werden, wenn nach dem Aufbringen der- Primerschicht und vor dem Metallisieren die flache Folie entsprechend einer gewünschten Kontur verformt wird, dann die elektrisch leitende Bahn durch Metallisieren erzeugt wird und anschließend der Verbund aus Folie, Primerschicht und elektrisch leitender Schicht mit dem Kunststoffkörper verbunden wird.
Die elektrisch leitende Schicht des Kunststofformteils hat insbesondere eine Schichtdicke von 0J bis 40 μm, bevorzugt von 0,5 bis 20 μm, besonders bevorzugt von 1 bis 5 μm.
Die elektrisch leitende Schicht des Kunststofformteils besteht bevorzugt aus einem für die stromlose Metallisierung geeigneten Metall, insbesondere aus Cu, Ni, Ag, Au oder Pd, bevorzugt Cu und Ni, besonders bevorzugt Cu, allein oder in beliebiger Kombination.
Für spezielle Anwendungen, beispielsweise zur Abschirmung eines hinter der flexiblen Folie oder dem Kunststofformteil angeordneten Gegenstandes gegen elektromagnetische Strahlung wird eine Folie oder ein Kunststoffformteil bevorzugt, deren elektrisch leitende Schicht eine zweidimensionale Gitterstruktur aufweist, wobei der Abstand der benachbarten Gitterbahnen bevorzugt von 0J mm bis 3 cm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 cm beträgt. - 6 -
Als thermoplastische Kunststoffe für die Trägerfolie, Deckfolie oder den Kunst- stoffkörper der bevorzugten flexiblen Folie oder des bevorzugten Kunststofformteils eignen sich grundsätzlich alle, die durch Spritzguß verarbeitbar sind. Dies sind beispielsweise: Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Polymere, Polycarbonat (PC), deren Mischungen und flammfest ausgerüstete Typen, weiterhin Polyamid (PA), beispielsweise Polyamid 6, Polyamid 66, Polyester wie Polyethylenterephthalat, Poly- butylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, aromatische, flüssigkristalline Polyester, Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen, Polypropylen, Polyphenylensulfid, Polyphe- nylenoxid, Polyurethane, Polyimide, Polyamidimide, Polyetherimid, Polysulfone, Polyacetale, Polystyrol sowie deren Copolymere oder Mischungen aus den genannten Polymeren.
Bevorzugte Kunststoffe für den Spritzguß im Rahmen der Erfindung sind Acryl- nitril-Butadien-Styrol-Copolymere, Polycarbonat, Polyamid, Polyetherimid, Polysul- föne, deren Copolymere und Blends.
Diese Kunststoffe und ihre Verarbeitung durch Spritzguß sowie die hierzu eingesetzten Maschinen sind dem Fachmann bekannt. Für den Spritzguß kommt in Abhängigkeit vom Erweichungsbereich und der thermischen Beständigkeit der genannten Kunststoffe der allgemeine Bereich von 150 bis 400°C in Frage. Viele dieser Kunststoffe kommen auch als weiter unten beschriebene Matrixbildner in Frage: es ist nun vorteilhaft, Kunststoffe zum Spritzguß und solche als Matrixbildner so aufeinander abzustimmen, daß sie vergleichbare thermische Beständigkeit haben.
Der Primer zum Aufbau der Primerschicht besteht insbesondere im wesentlichen aus
(i) einem Polymer als Film- bzw.- Matrixbildner, (ii) einem Metallisierungskatalysator (.Aktivator), (iii) gegebenenfalls organischen und/oder anorganischen Füllstoffen, (iv) gegebenenfalls sonstigen Bestandteilen und (v) Lösungsmitteln.
Als Film- bzw. Matrixbildner kommen je nach dem Lösungsmittel (organisches oder wäßriges) verschiedene Verbindungen in Frage. Für Primer mit einem organischen Lösungsmittelsystem seien beispielsweise genannt: Lacksysteme, wie Alkydharze, ungesättigte Polyesterharze, Polyurethanharze, Epoxidharze, modifizierte Fette und Öle, Polymerisate oder Copolymerisate auf Basis von Vinylchlorid, Vinylether, Vinylester, Styrol, (Meth)acrylsäure, Acrylnitril oder Acrylester, Cellulosederivate oder die bei höherer Temperatur vernetzenden Einbrennlacke, beispielsweise Polyurethane aus hydroxylgruppenhaltigen Polyethern, Polyestern oder Polyacrylaten und verkappten Polyisocyanaten, Melaminharze aus veretherten Melamin-Formalde- hydharzen und hydroxylgruppenhaltigen Polyethern, Polyestern oder Polyacrylaten, Epoxidharze aus Polyepoxiden und Polycarbonsäuren, carboxylgruppenhaltigen Polyacrylaten und carboxylgruppenhaltigen Polyestern, Einbrennlacke aus Polyestern, Polyesterimiden, Polyesteramidimiden, Polyamidimiden, Polyamiden, Poly- hydantoinen und Polyparabansäuren.
Film- bzw. Matrixbildner auf Basis von Polyurethansystemen, die aus folgenden Komponenten aufgebaut sind, sind besonders gut geeignet:
1. Aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyc- lische Polyisocyanate, wie sie beispielsweise in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 362, S. 75-136, beschrieben werden. Besonders bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, beispielsweise das 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat und Gemische dieser Isomeren (TDI); Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt werden (MDI) und Carbodiimidgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Iso- cyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate.
2. Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht in der Regel von 400 bis 10 000, bevorzugt 1 000 bis 6 000, besonders bevorzugt 2 000 bis 6 000. - 8 -
Reaktionsfahige Wasserstoffatome sind solche aus Aminogruppen, Thiol- gmppen, Carboxylgruppen und bevorzugt Hydroxylgruppen.
3. Gegebenenfalls weitere Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reak- tionsfähigen Wasserstoffatomen, die als Kettenverlängerer dienen können, sowie Hilfs- und Zusatzmittel, wie Katalysatoren, oberflächenaktive Zusatzstoffe und Reaktionsverzögerer. Solche Polyurethane sind bekannt und beispielsweise in EP-485 839 beschrieben.
Für den Fall von Primern mit einem überwiegend oder • vollständig wäßrigem
Lösungsmittelsystem kommen grundsätzlich alle dispergierbaren Polymere, beispielsweise Polyacrylate, Polybutadiene, Polyester und Melaminharze, in Frage. Bevorzugt eingesetzt werden auch hier Polyurethane oder Polyurethanharnstoffe, wie sie in der Angewandten Chemie 82, 1970, S. 53-63, in DE-A 2 314 512 oder DE-A 2 314 513 beschrieben sind. Besonders bevorzugte dispergierbare Polyurethane besitzen im wesentlichen einen linearen Molekularaufbau und weisen a) endständige Polyalkylenoxid-Polyetherketten mit einem Gehalt an Ethylenoxid-Einheiten von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Polyurethan, und b) einen Gehalt an quar- terniertem Stickstoff, tertiärem Schwefel, Carboxylgruppen oder Sulfonsäuregruppen von 0J bis 15 Milliäquivalent pro 100 g auf. Die Zusammensetzung solcher bevorzugten dispergierbaren Polyurethane und ihre Herstellung sind ebenfalls bekannt und beispielsweise in DE-A 2 651 506 beschrieben.
Als Aktivatoren kommen ionogene und/oder kolloidale Metalle und Edelmetalle oder deren organometallische kovalente Verbindungen oder Komplexverbindungen mit organischen Liganden in Frage. Die Edelmetalle entstammen der I. und VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente (Mendelejew) und sind beispielsweise Pd, Pt, Au und Ag. Generell fallen ebenso unter Aktivatoren Metallkomplexe, die sich mit einen Reduktionsmittel reduzieren lassen und so eine Metallsierung ermöglichen. Besonders bevorzugt sind dies ionogene und/oder kolloidale Metalle, die in - 9 -
alkalischen Medien mit dem Reduktionsmittel Formaldehyd oder Hypophosphit eine Metallisierung ermöglichen.
Organische und/oder anorganische Füllstoffe für solche Primer sind beispielsweise die Oxide der Elemente Mn, Ti, Mg, AI, Bi, Cu, Ni, Sn, Cn und Si, ferner Silikate,
Bentonite, Talkum und Kreide. Einzelbeispiele sind weiterhin: Pulverisierte hochschmelzende Kunststoffe, disperse Kieselsäure, Russe, sonstige Kohlenstoffpulver, Tonmineralien, Titanoxid.
Lösungsmittel für die zum Aufbau der Primerschicht einsetzbare Primer sind die in der Druck- bzw. Lackiertechnik bekannten Substanzen, wie aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Toluol, Xylol, Benzin; Glycerin; Ketone, beispielsweise Methylethylketon, Cyclohexanon; Ester, beispielsweise Essigsäurebutylester, Phthalsäuredioctylester, Glykolsäurebutylester; Glykolether, beispielsweise Ethylenglykolmonomethylether, Diglyme, Propylenglykol-monom- ethylether; Ester von Glykolethern, beispielsweise Ethylenglykol-acetat, Propylen- glykol-monomethyletheracetat; Diacetonalkohol, N-Methylpyrrolidon, N-Methyl- caprolactam. Selbstverständlich können auch Gemische dieser Lösungsmittel und ihre Verschnitte mit anderen Lösungsmitteln eingesetzt werden.
Für den Fall von Primern auf wäßriger Basis ist Wasser allein oder ein Gemisch von Wasser mit wasserlöslichen Lösungsmitteln einsetzbar. Mit Wasser mischbare Lösungsmittel sind beispielsweise Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Cyclohexanon; Glykolether, wie Ethylenglykol-monomethylether, Diglyme, Propylenglykol-monomethylether; wasserlösliche Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan.
Weitere Bestandteile für die Primer der Primerschicht sind beispielsweise Tenside, Nerlaufsmittel, Entschäumer und Farbstoffe in geringen Konzentrationen bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Primer.
Solche Bestandteile sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. - 10 -
Beispiele für solche gut geeigneten Primer-Formulierungen sind in EP-A 48 58 39 und EP-A 50 33 51 beschrieben.
Weitere Beispiele für geeignete Primer sind in den Schriften EP-A-562 393, EP-A-
322 641, EP-A-256 395, EP-A-255 012, US 4,663,240, US 5,076,841 und DE-A- 4 111 817 beschrieben, die hiermit ausdrücklich einbezogen sind.
Bevorzugte Primer für die Primerschicht auf der Basis organischer Lösungsmittel bestehen beispielsweise im wesentlichen aus
a) einem Film- bzw. Matrixbildner in einer Menge von 3 - 30 Gew.-%
b) einem ionogenen und/oder kolloidalen Edelmetall oder dessen organometal- lischen kovalenten Verbindungen oder Komplexverbindungen mit organischen Liganden in einer Menge von 0,05 - 2,5 Gew.-%, gerechnet als Metall,
c) organischen und/oder anorganischen Füllstoffen in einer Menge von 0,5 - 35 Gew.-% und
d) organische Lösungsmittel in einer Menge von 50 - 90 Gew.-%, alles bezogen auf die Gesamtmenge an Primer.
In besonders bevorzugter Weise sind solche Primer auf der Basis organischer
Löungsmittel durch einen zusätzlichen Gehalt an
e) einem organischen polymeren bzw. prepolymeren Additiv mit einer Molmasse von 500 - 20 000 aus der Gruppe der Polyoxazoline, Polymeth- acrylsäure bzw. deren Estern, Polyacrylaten, Polyamiden, Polyestern, Poly- - 11 -
alkoholen und Polyaminen in einer Menge von 0J - 15 Gew.-%ι, bezogen auf die Gesamtformulierung des Primers, gekennzeichnet.
Bevorzugte Primer auf der Basis wäßriger Formulierungen bestehen im wesentlichen aus
a) einem im Wasser dispergierbaren Polymeren, vorzugsweise einem Polyurethan, in Mengen von 5 - 60 Gew.-%, vorzugsweise 15 - 45 Gew.-%,
b) einem Metallisierungskatalysator in Form einer ionischen oder komplexen
Edelmetall-Verbindung in Mengen von 0,02 - 3,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 - 0,5 Gew.-%,
c) gegebenenfalls Füllstoffen in Mengen von 0 - 70 Gew.-%, vorzugsweise 5 - 35 Gew.-%,
d) gegebenenfalls sonstigen Bestandteilen der genannten Art in Mengen von 0 - 5 Gew.-%. vorzugsweise 0 - 2 Gew.-% und
e) Wasser in Mengen von 20 - 88 Gew.-%, vorzugsweise 25 - 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Primers.
Gegebenenfalls mit zu verwendende wasserlösliche organische Lösungsmittel der genannten Art ersetzen maximal 1/3, bevorzugt maximal 1/4, besonders bevorzugt maximal 1/10 der genannten Menge an Wasser.
Die Schichtdicke der Primerschicht kann in einem weiten Bereich, insbesondere von 0,1 - 200 μm, bevorzugt im Bereich von 5 - 50 μm variiert werden. Für lösungs- mittelhaltige Primer besteht ein besonders bevorzugter Bereich von 5 - 30 μm; für wäßrige Primer besteht ein besonders bevorzugter Bereich von 10 - 50 μm. Nach der
Trocknung des Primers bei bis zu 250°C, bevorzugt und in Abhängigkeit vom - 12 -
verwendeten Kunststoff 50 bis 200°C beträgt die Trockenschichtdicke des Primers typischerweise etwa die Hälfte der Schichtdicke des naß aufgetragenen Primers. Die Dauer der Trocknung beträgt in Abhängigkeit von der angewandten Temperatur zwischen wenigen Minuten und mehreren Stunden, bevorzugt von 5 bis 90 Minuten.
Grundsätzlich geeignete, weitere Primer sind in den Schriften US-A-4 514 586, US- A-4 663 240, US-A-5 076 841, US-A-5 075 039 und US-A-5 120 578 beschrieben, die hiermit ausdrücklich einbezogen sind.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen flexiblen Folie durch
a) Auftragen eines Primers, bevorzugt in Lösung, auf eine Kunststoffolie, insbesondere durch Bedrucken, insbesondere mittels Siebdruck, Besprühen, Begießen, Tauchen oder Niederschlagen gesputterten Primers unter Bildung einer ggf. strukturierten Primerschicht
b) Trocknen der Primerschicht
c) ggf. weiteres Formen der gewünschten Strukturierung durch Härten bzw.
Verfestigen des Primers an den gewünschten Stellen mittels Wärme, Strahlung, insbesondere durch UV-, IR- Röntgenstrahlung oder durch sichtbares Licht, bevorzugt mittels Laserstrahlung, und ggf. anschließendem Herauslösen des unverfestigten Primermaterials oder Formen der gewünschten Strukturierung durch Entfernen nicht gewünschter Bereiche der Primerschicht, beispielsweise durch Laserablation, ferner mittels Plasmabehandlung, reaktivem Ionenätzen oder Beschüß durch Elektronen- oder Ionenstrahlen ggf. unter Verwendung einer Belichtungsmaske unter Ausbilden der gewünschten Struktur - 13 -
d) ggf. dreidimensionales Verformen der Kunststoffolie mit strukturierter Primerschicht durch insbesondere Blasfoimen, Thermofoimen, Tiefziehen, Vakuumtiefziehen, Druckverformen oder einer Kombination dieser Verformungsverfahren,
e) Metallisieren der strukturierten Primerschicht, insbesondere durch chemisches Metallisieren, zum Aufbau einer elektrisch leitenden Schicht,
f) ggf. galvanisches Verstärken der elektrisch leitenden Schicht und
g) Verbinden des Verbundes aus Kunststoffolie, Primerschicht und elektrisch leitender Schicht mit einer Kunststoffdeckfolie durch Verschweißen oder Verkleben.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kunststofformteils mit Leiterbahnen durch die Schritte
a) Auftragen eines Primers, bevorzugt in Lösung, auf eine Kunststoffolie, insbesondere durch Bedrucken, insbesondere mittels Siebdruck, Besprühen, Begießen, Tauchen oder Niederschlagen gesputterten Primers unter Bildung einer ggf. strukturierten Primerschicht,
b) Trocknen der Primerschicht,
c) ggf. weiteres Formen der gewünschten Strukturierung durch Härten bzw.
Verfestigen des Primers an den gewünschten Stellen mittels Wärme, Strahlung, insbesondere durch UV-, IR- Röntgenstrahlung oder durch sichtbares Licht, bevorzugt mittels Laserstrahlung, und ggf. anschließendem Herauslösen des unverfestigten Primermaterials oder Formen der gewünschten Strukturierung durch Entfernen nicht gewünschter Bereiche der Primerschicht, beispielsweise durch Laserablation, - 14 -
femer mittels Plasmabehandlung, reaktivem Ionenätzen oder Beschüß durch Elektronen- oder Ionenstrahlen ggf. unter Verwendung einer Belichtungsmaske unter Ausbilden der gewünschten Struktur
d) ggf. dreidimensionales Verformen der Kunststoffolie mit strukturierter Primerschicht durch insbesondere Blasformen, Thermoformen, Tiefziehen, Vakuumtiefziehen, Druckverformen oder einer Kombination dieser Verformungsverfahren,
e) Metallisieren der strukturierten Primerschicht, insbesondere durch chemisches Metallisieren, zum Aufbau einer elektrisch leitenden Schicht,
f) ggf. galvanisches Verstärken der elektrisch leitenden Schicht und
g) Verkleben eines vorgeformten duroplastischen oder thermoplastischen Kunst- stoffköipers, dessen Kontur bevorzugt der Kontur des Verbundes aus Kunststoffolie, Primerschicht und elektrisch leitender Schicht auf der Seite der elektrisch leitenden Schicht entspricht, mit dem Verbund, so daß der Kunst- stoffkörper die elektrisch leitende Schicht wenigstens teilweise, insbesondere mindestens zu 95% abdeckt.
Anstelle des Schrittes g) wie oben beschrieben kann bei thermoplastischem Material für den Kunststoffkörper das Kunststofformteil mit Leiterbahnen auch hergestellt werden durch
h) Hinterspritzen des Verbundes aus Kunststoffolie, Primerschicht und elektrisch leitender Schicht auf der Seite der elektrisch leitenden Schicht in einer Spritzgußform mit thermoplastischem Kunststoff unter Bildung eines Kunst- stoffkörpers, so daß der Kunststoffkörper die elektrisch leitende Schicht wenigstens teilweise, insbesondere mindestens zu 95% abdeckt. - 15 -
Der Primer wird bevorzugt durch Siebdruck aufgetragen. Hierbei kann durch Siebdruck direkt die Leiterbahnstruktur gedruckt werden. .Anschließend wird der metallisierbare Primer in einem additiven Prozeß, mit chemischen Metallisierungs- bädern, metallisiert. Gegebenenfalls kann ein Aktivie.rungsschri.tt dem Metallisieren vorausgehen. Dem Fachmann ist dieses Verfahren als Additiwerfahren geläufig.
In einem alternativen Verfahren wird der Primer ganzflächig mittels Siebdruck aufgetragen. Der Primer wird dabei nach dem flächigen Auftrag durch z.B. thermische Einwirkung strukturiert. Die unbehandelten Stellen werden danach mittels eines weiteren Schrittes entfernt. Dieser weitere Schritt kann beispielsweise ein Auswaschen unter Verwendung eines Lösemittels oder Wasser sein. Die so erhaltenen Leiterbahnen werden danach durch einen Additivprozeß chemisch metallisiert. Gegebenenfalls muß vor der chemischen Metallisierung ein Aktivie- rungprozeß erfolgen.
Eine weitere Möglichkeit des Auftrages stellt ein flächiger Auftrag durch Sprühen, Tauchen, Zerstäubungsauftrag (Sputtern) des Primers oder durch andere physikalische oder chemische Oberflächenbehandlungsverfahren dar. Der Primer kann durch thermische Einwirkung, durch Strahlung, dabei vorzugsweise UV-Strahlung oder
Strahlung im sichtbaren Bereich oder auch IR- Strahlung strukturiert werden. Nach dem Strukturieren wird der unbehandelte Primer vorzugsweise durch Auswaschen entfernt. Die nun strukturierte Primerschicht wird dann in einem additiven chemischen Prozeß metallisiert. Gegebenenfalls wird zusätzlich vor der Metallisierung ein Aktivierungsprozeß des Primer zwischengeschaltet.
In gleicher Weise kann man diese Schritte in einem Verfahren mit negativer Abbildung durchführen.
Weiterhin kann der Primer durch Laserstrukturierung, dem Fachmann auch als
Laserablation bekannt, strukturiert werden. - 16 -
Ein weiteres bevorzugtes Auftragsverfahren unter Bildung einer Struktur ist das Besprühen der Trägerfolie mit Primer durch eine strukturierte Maske.
Die für die stromlose Metallisierung eingesetzten Metallisierungsbäder sind marktgängig und dem Fachmann bekannt. Für die Herstellung der elektrisch leitenden Schicht, insbesondere der Leiterbahnen geeignete Metalle sind beispielsweise Cu, Ni Ag, Au, Pd, bevorzugt Cu.
Für den Fall einer nachfolgenden galvanischen Verstärkung der chemisch metallisierten elektrisch leitenden Schicht, insbesondere der Leiterbahnen kommt ein Aufbau der Metallschichtdicke auf bis zu 500 μm in Frage.
Das Verkleben der mit Leiterbahnen beschichteten Trägerfolie mit einer Deckfolie oder mit einem entsprechend vorgeformten Kunststoffkörper erfolgt nach im Prinzip bekannten Verfahren.
Die Verklebbarkeit von Kunststoffen ist bekanntermaßen abhängig von der Polarität, dem Benetzungsverhalten und der Ausbildung von Haftungskräften. Für das Ver- kleben der Kunststoffe werden bevorzugt Lösemittel- und Reaktionsklebstoffe verwendet. Geeignete Klebstoffe basieren u.a. auf Acrylaten, Cyanacrylaten, Polyurethanen, Cellulosen, Polyethern, Polyetherimiden, Polyetherester, Polysulfone Polysulfiden, Polybenzimidazolen, Polyimiden, Polyamiden, Polyesteramiden, Polyester, Siliconen, Polychloroprenen, Kautschuken, Epoxiden oder Block- und Copoly- meren oder ähnlichen Systemen, die dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind.
Hierbei sind Einkomponenten als auch Mehrkomponentenklebersysteme mit verschiedenen Basiskomponenten inbegriffen. Als weitere Beispiele von Klebersystemen werden Lösemittel-Klebstoffe genannt, bei denen die Löslichkeit der zu verklebenden Kunststoffe im Lösemittel des Klebstoffes eine wichtige Rolle spielt. In Spezialfällen ist auch eine Verklebung mit reinem Lösemittel möglich, wenn die
Lösemittel in der Lage sind, die Oberfläche der Kunststoffe anzulösen oder anzu- - 17 -
quellen. Aber auch Schmelzklebstoffe können für das Kleben der Kunststoffolien eingesetzt werden.
Weitere Beispiele für geeignete Klebeverfahren sind aus: Habenicht, Kleben, S. 335- 351, Berlin: Springer 1986 oder aus: VDI-Gesellschaft für Kunststoffkleben,
Klebstoffe und Klebverfahren für Kunststoffe, Düsseldorf: VDI 1979 bekannt.
Alternativ können die mit Leiterbahnen beschichteten Trägerfolie mit einer Deckfolie durch Laminieren nach im Prinzip bekannten Verfahren miteinander verbunden werden.
Unter Laminieren von zwei Kunststoffolien versteht eine haftfeste Verbindung der beiden Kunststoffolien durch thermische Einwirkung. Das Laminieren von Folien wird gelegentlich auch als Verschweißen bezeichnet. Der Vorteil des Verschweißens gegenüber dem Kleben ist, daß man auf den haftvermittelnden Kleber verzichten kann. Durch das Verschweißen von zwei oder mehreren Kunststoffolien wird eine haftfeste nahezu untrennbare Verbindung der Kunststoffolien hergestellt.
Besonders bevorzugt werden tiefziehbare Kunststoffolien als Trägerkunststoffolie und oder als Deckfolie verwendet
Unter tiefziehbare Folien kann man alle Kunststoffolien verstehen, welche durch einen physikalischen Prozeß verformbar sind. Besonders geeignet sind hier thermoplastische Folien. Ein bevorzugtes Umfoimungsverfahren ist das Thermover- formen. Dabei kann die Kunststoffolie auf eine Form gepreßt werden. Ein weiteres geeignetes und häufig angewendetes Verfahren um eine dreidimensionale Verformung zu erzielen, ist das Blasform verfahren mit Hilfe von Druck, dem Fachmann bekannt als Druckverformen, oder spezieller Thermodruckverformen. Die Temperaturbereiche dieser Verfahren sind bekannt und liegen in der Regel bei Raumtem- peratur bis weit über 100°C, je nach verwendetem Folienmaterial. Bei besonders thermostabilen Kunststoffolien sind auch Temperaturen von über 250°C keine - 18 -
Seltenheit. Ein weiteres dem Fachmann bekanntes Verfahren ist das Tiefziehen, im speziellen Thermotiefziehen unter Verwendung von Vakuum. Der Unterdruck ist der speziellen Kunststoffolie sowie deren Dicke anzupassen. Die besonderen Konditionen des Thermotiefziehens sind dem Fachmann bekannt.
Als Kunststoffolien eignen sich grundsätzlich alle thermoplastischen Folien sowie verformbare Kunststoffkomposite. Dies sind beispielsweise Folientypen aus folgenden Polymeren: Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Polymere, Polycarbonat, deren Mischungen und flammfest ausgerüstete Typen, weiterhin Polyamide, Poly- estertypen wie Polyethylenterephtalat (PET), Polybutylenterephtalat, Polyethylen- naphtalat (PEN), aromatisch, flüssigkristalline Polyester, Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenoxid, Polyimide, Polyamidimide, Polyetherimid, Polyurethane, Polysulfone, Polyacetale, Polystyrol sowie deren Copolymere oder Mischungen aus diesen Polymeren.
Die Folie für die Trägerschicht und die Deckschichtfolie haben insbesondere eine Dicke von 0J bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,25 bis 1 mm.
Der Vorteil der bevorzugten flexiblen Folie mit metallischem Leiterbahnengitter gegenüber einer bekannten ganzflächig metallisierten Folie besteht darin, daß aufgrund der freiliegenden Kunststofflächen beim Gitterdesign der Leiterbahnen, eine hervorragende Verschweißbarkeit der metallisierten Seite der Trägerfolie ermöglicht wird. Der direkte Kontakt der freiliegenden Kunststoffflächen mit der Deckfolie ermöglicht daher ein einfaches Laminieren von Folien zur Herstellung einer Abschirmung. Bei einer ganzflächig metallisierten Kunststoffolie ist die metallisierte Seite der Folie nicht verschweißbar. Eine ganzflächig metallisierte Seite einer Kunststoffolie ist daher nicht mit einer Deckfolie verschweißbar, oder gibt einen mechanisch schlechten Verbund. Die freien Stellen im metallisierten Gitter ermöglichen daher den Verbund der metallisierten Seite der Trägerfolie mit der Kunststoff- deckfolie. Der Verbund ist so haftfest, daß die verschweißten Kunststoffolien ohne
Zerstörung mechanisch nicht mehr zu trennen sind. Der Verbund der freiliegenden - 19 -
Kunststofflächen der metallisierten Seite der Trägerfolie mit der Deckfolie zeigt bei einem Reißtest die Eigenschaften einer einheitlichen Folie.
Die durch das metallische Gitterdesign freiliegenden Flächen, ermöglichen ebenso ein leichtes Verkleben der metallisierten Seite der Kunststoffolie mit der Kunststoffdeckfolie. Der haftfeste Verbund, erzeugt durch das Verkleben der metallisierten Seite der metallisierten Leiterbahn mit einer Kunststoffdeckfolie, hat eine bei weitem höhere Haftfestigkeit als ein Verkleben einer ganzflächig metallisierten Kunststoffolie mit einer Deckfolie.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen flexiblen Folien bzw. der Kunststofformteile als Platinen oder elektromagnetische Abschirmung, z.B. von elektronischen Geräten, insbesondere zur Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 1 Mhz bis 500 Ghz.
Weitere Vorteile der Verwendung der erfindungsgemäßen flexiblen Folie bzw. des erfindungsgemäßen Kunststofformteils bestehen hinsichtlich elektrischer Durchführungen
Durch Bildung z.B. eines Metallgitters werden elektrische Durchführungen durch die
Folie an den metallfreien Lücken des Metallgitters ermöglicht. Es können Kurzschlüsse, wie sie bei einer ganzflächig metallisierten Folie auftreten, vermieden werden. Unter anderem sind solche Durchführungen dem Fachmann bekannt unter der Bezeichnung "Vias, Micro Vias" oder auch "Through Holes". Ebenso wird durch das spezielle Gitterdesign der Leiterbahnen eine Durchkontaktierung ermöglicht, ohne daß es zu elektrischen Entladungen kommt, wie dies bei einer ganzflächig metallisierten Folie der Fall ist. Eine weiteres Kontaktierungsverfahren, ohne die Gefahr von elektrischen Entladungen, durch das Metallgitter ist das Löten. Es wird deutlich, daß durch das bevorzugte Gittermuster eine Durchführung, vorzugsweise elektrischen Durchführung oder Verbindung, durch das Gitter der flexiblen Folie ohne die Gefal r einer elektrischen Entladung gewährleistet ist. - 20 -
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht im Schutz vor metallischen Kontakt- allergenen (vergl. Römpp-Lexikon Umwelt CD-Rom Version 1,0):
Typischerweise wird zur elektromagnetischen Abschirmung von elektrischen
Geräten und zur Bildung von Leiterbahnen in Elektronikschaltungen Kupfer verwendet. Um das Kupfer vor Oxidation zu schützen, wird ein dünner Nickelüberzug auf die Kupferoberfläche aufgetragen. Nickel ist als Kontaktallergen allgemein bekannt. Bei einem Produktionsprozeß, bei dem Nickel oder andere Kontaktallergene als mögliche Kontaktpunkte zur Haut auftreten, muß allgemein ein erhöhter Arbeitschutz gewährleistet sein. Durch das Verschweißen oder Verkleben von metallisierten Leiterbahnen mit einer Deckfolie, kann auf eine Nickelschicht als Korrosionsschutz für Kupfer verzichtet werden. Dies erhöht die Arbeitssicherheit. Ebenso werden Leiterbahnen die aus einem Kontaktallergen bestehen durch den haftfesten Verbund der Leiterbahnenseite mit einer Deckfolie abgeschirmt. Ein Kontakt auch bei eventuell nachfolgenden Produktions- oder Verarbeitungsschritten ist somit ausgeschlossen.
Es ist ferner insbesondere möglich, auf der Rückseite einer mit Leiterbahnen ver- sehenen Folie noch weitere Leiterbahnen nach der gleichen Technik wie bei der erfindungsgemäßen Folie aufzubringen. Dies kann durch doppelseitiges Bedrucken der Trägerfolie mit Primer, Metallisieren und Abdecken mit Deckfolien geschehen.
So entsteht ein Verbund, der beispielsweise auf einer Seite ein Abschirmnetz aus
Kupfer und auf der anderen Seite Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung enthält. Beliebige Formgebungen sind auch hierbei möglich. Zum Schutz der Leiterbahnen können beidseitig Deckfolien und/oder ein- oder beidseitig thermoplastischer
Kunststoff angespritzt werden. An speziell vorgesehenen Durchbrüchen in der
Trägerfolie kann der Primer die vordere Primerschicht mit der hinteren verbinden.
Hierbei werden Direktverbindungen zwischen ausgewählten Leiterbahnen der Vorder- und Rückseite der Trägerfolie möglich. - 21 -
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert, ohne daß dadurch die Erfindung im Einzelnen eingeschränkt wird.
Es zeigen:
Figur 1 die vereinfachte schematische Darstellung einer Ausführung der flexiblen Folie im Querschnitt
Figur 2 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Ausführung des erfindungsgemäßen Kunststofformteils mit Leiterbahnen
Figur 3 eine vereinfachte schematische Darstellung der Gitterstruktur der elektrisch leitenden Schicht für eine Folie zur elektromagnetischen
Abschirmung
Figur 4 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Ausführungsform der flexiblen Folie mit elektrischer Leiterbahn in dreidimensionaler
Formgebung.
Figur 5 den Querschnitt durch ein Kunststoffformteil mit Leiterbahn in dreidimensionaler Formgebung der Leiterbahn.
Figur 6 ein Schema der Form von Kupferbahnen als Abschirmgitter in der flexiblen Folie.
Figur 7 die Form eines erweiterten Abschirmgitters aus Kupfer in der flexiblen Folie. - 22 -
Beispiele
Beispiel 1
Eine flexible Folie ist wie in Figur 1 aus einer Polycarbonatträgerfolie 1 aufgebaut, auf die ein Gitternetz 2 aus metallisierbarem Primer (etwa 2 μm Schichtdicke) aufgedruckt ist.
Der Primer hatte folgende Zusammensetzung pro 1 000 g:
149 g Desmolac 2100 (Polyurethan-Binder; MW 4000)
484 g N-Methyl-caprolactam (NMC)
283 g Methoxypropylacetat (MPA)
8,6 g Aktivator GSK-4138 (PdCl2) 1,2 g Kalziumcarbonat
54,7 g Aerosil (SiO2, feindispers)
19,5 g Heliogenblau (Farbstoff; 18,5 %ige Anreibung in MPA)
Auf dem Gitternetz 2 wurde mit Hilfe eines Metallisierungsbades eine Kupfer- schicht 3 (2 μm Schichtdicke) abgeschieden. Es wurde hierzu ein Metallsierungsbad:
McDermid XD-6157-T Copper verwendet, enthaltend eine wässrige CuIISO.4- Lösung (etwa pH 11, T.: 70°C, 2 g/1 Cu in Form von CuSO4, 9 g/1 NaOH, 2 g/1 Foimaldehyd). Abschließend wurde die Kupferschicht mit einer weiteren Poly- carbonatdeckfolie 4 abgedeckt, die mit der Polycarbonatträgerfolie 1 an den freien Stellen im Kupfergitter 3 verschweisst ist. Das Kupfergitter entsprach der in Figur 3 gezeigten Form. Die gelcreuzten Kupferbahnen 5 und 5' hatten eine Breite von 2mm und einen Abstand untereinander von ca. 3mm (s. Figur 6). Durch den Verbund sind die Kupferbahnen hier vollständig abgedeckt und vor Oxidation geschützt. An bestimmten Stellen weist die Deckfolie 4 Öffnungen auf, die die Kupferbahnen frei- lassen. An diesen Stellen ist das Kupfergitter elektrisch kontaktierbar. Hier kann auch die allmähliche Oxidation des Kupfers an Luft beobachtet werden. - 23 -
Beispiel 2
In einem anderen Versuch wurde nach dem Aufdrucken eines Gittermusters aus Primer 2 (Zusammensetzung wie in Beispiel 1) die Folie in einer Tiefzieheinrichtung verformt. Auf diesem Gitternetz wurde wieder mit Hilfe eines Metallisierungsbades ähnlich wie in Beispiel 1 eine Kupferschicht 3 (2 μm Schichtdicke) abgeschieden. Statt des Laminieren einer Polycarbonatdeckfolie 4 wurde die Polycarbonatdeckfolie 4 mit der Polycarbonatträgerfolie 1 verklebt. Figur 4 zeigt die entstandene flexible Folie mit Kupferbahn 3 in einem seitlichen Schnitt.
Beispiel 3
Zur Herstellung eines Kunststofformteils mit Leiterbahnen entsprechend dem Querschnitt nach Figur 3 wurde wie in Beispiel 2 verfahren. Jedoch wurde nach dem
Aufbringen der Kupferschicht 3 die verformte Folie in eine Spritzgießform eingelegt und mit Polycarbonat unter Bildung eines Kunststoffkörpers 6 hinterspritzt, wobei sich an den freien Stellen zwischen den Leiterbahnen 3 die Kunststoffe der Trägerfolie und des angespritzten Polymeren direkt verbinden konnten.
Beispiel 4
Eine flexible Folie wird wie in Figur 1 aus einer Polycarbonatträgerfolie 1 aufgebaut, auf die ein Gitternetz 2 aus metallisierbarem Primer (Zusammensetzung wie in Bei- spiel 1) aufgedruckt ist. Die Trockenschichtdicke des Primers betrug etwa 2 μm. Auf diesem Gitternetz wurde mit Hilfe eines Metallisierungsbades nach Beispiel 1 eine haftfeste Kupferschicht 3 (Schichtdicke 2 μm) abgeschieden. Die Haftfestigkeit der Kupferschicht betrug nach DIN 53494 gemessen 30 N / 25 mm. Abschließend wurde die Kupferschicht mit einer weiteren Polycarbonatfolie 4 abgedeckt, die mit der Polycarbonatträgerfolie 1 an den freien Stellen im Kupfergitter 3 verschweißt wird.
Die Lamminiertemperatur betrug 185°C bei einem Anpreßdruck von 10 bar und - 24 -
10 sek Preßzeit. Das Kupfergitter entsprach der in Figur 6 gezeigten Form. Die Kupferbahnen 5 und 5' hatten eine Breite von 2mm und einen Abstand untereinander von 3mm. Die Polycarbonatdeckfolie 4 und Polycarbonatträgerfolie 1 sind nach dem Verschweißen untrennbar verbunden. Beim mehrfachen Verbiegen der Folie bleiben die Kupferleiterbahnen intakt. Beim Versuch, die verschweißten Folien zu trennen, zerreißen beide Folien. Die Haftfestigkeit der beiden Polycarbonatfolien zueinander ist somit größer als die Reißfestigkeit des Verbundes der Polycarbonatdeckfolie 4 und Polycarbonatträgerfolie 1.
Beispiel 5 (Vergleich)
Eine flexible, vollflächige reine 30 μm dicke Kupferfolie (10 x 5 cm Fläche) wird mit einer Polycarbonatfolie bei 185°C und einem Anpreßdruck von 10 bar für 10 sek. verpresst. Die Haftfestigkeit zwischen der Kupferfolie und Polycarbonatfolie beträgt 2,5 N / 25 mm nach DIN 53494. Die Kupferfolie löst sich beim Verbiegen der flexiblen Folie im Randbereich leicht von der Polycarbonatfolie ab.
Beispiel 6
Eine flexible Folie wurde wie in Figur 1 aus einer Polycarbonatträgerfolie 1 aufgebaut, auf die ein Gitternetz 2 aus metallisierbarem Primer (Zusammensetzung wie in Beispiel 1) aufgedruckt war. Die Trockenschichtdicke des Primers betrug etwa 2 μm. Auf diesem Gitternetz wurde mit Hilfe eines Metallisierungsbades (wie in Beispiel 1) eine haftfeste Kupferschicht 3 (2 μm Schichtdicke) abgeschieden. Die
Haftfestigkeit der Kupferschicht 3 betrug nach DIN 53494 30 N/25 min. Abschließend wurde die Kupferschicht 3 mit einer Polycarbonatdeckfolie 4 abgedeckt, die mit der Polycarbonatfolie 1 an den freien Stellen im Kupfergitter 3 verklebt wurde. Der Klebstoff war ein lösungsmittelhaltiger Polyurethan-Klebstoff (Mecotherm® L 147). Als Härter wurde Kiwodur® L 551 (Härter auf Basis eines aromatischen Polyisocyanates) hinzugegeben. Das Kupfergitter 3 entsprach der in - 25 -
Figur 6 gezeigten Form. Die Kupferbahnen 5 und 5' hatten eine Breite von 2 mm und einen Abstand untereinander von 3 mm. Die Polycarbonatdeckfolie 4 und Polycarbonatträgerfolie 1 wurden bei 175°C für 3 sek bei einen Anpreßdruck von 10 bar miteinander verklebt. Die Haftfestigkeit der beiden Polycarbonatfolien betrug nach DIN 53494 30 N / 25 mm. Die entstandene Folie bildete einen flexiblen, äußerst schwer zu trennenden Verbund.
Beispiel 7 (Vergleich)
Eine flexible, vollflächige Kupferfolie (30 μm dick, Fläche 5 x 10 cm) wurde mit einer Polycarbonatfolie bei 175°C und einem .Anpreßdruck von 10 bar über 3 sek verklebt. Der verwendete Klebstoff war ein Polyurethankleber wie in Beispiel 6 (Mecotherm® L 147). Als Härter wurde Kiwodur® L 551 (Härter auf Basis eines aromatischen Polyisocyanates) hinzugegeben. Die Haftfestigkeit zwischen der
Kupferfolie und Polycarbonatfolie betrug nach DIN 53494 5 N / 25 mm.
Beispiel 8
Eine flexible Folie wurde, ähnlich wie in Figur 1 dargestellt, aus einer Polyesterträgerfolie (PET) 1 aufgebaut, auf die ein Gitternetz 2 aus metallisierbarem Primer (Zusammensetzung wie in Beispiel 1) aufgedruckt wurde. Die Trockenschichtdicke des Primers betrug etwa 2 μm. Auf diesem Gitternetz wurde mit Hilfe eines Metallisierungsbades wie in Beispiel 1 eine haftfeste Kupferschicht 3 (Schichtdicke 2 μm) abgeschieden. Die Haftfestigkeit der Kupferschicht 3 betrug nach DIN 53494 30 N / 25 mm. Abschließend wurde die Kupferschicht mit einer weiteren Polyesterdeckfolie 4 abgedeckt, die mit der Polyethylenterephthalat (PET)-Träger- folie 1 (Fa. Autotype CT5) an den freien Stellen im Kupfergitter 3 verklebt wurde. Als Klebstoff diente ein Polyurethankleber wie in Beispiel 6 (Mecotherm® L 147).
Als Härter wurde Kiwodur® L 551 hinzugegeben. Das Kupfergitter entsprach der in - 26 -
Figur 6 gezeigten Form. Die Kupferbahnen 5 und 5' hatten eine Breite von 2 mm und einen Abstand untereinander von 3 mm. Die Polyesterdeckfolie 4 und die Polyesterträgerfolie 1 wurden bei 175°C für 3 sek bei einen Anpreßdruck von 10 bar miteinander verklebt. Die Haftfestigkeit der beiden Folien betrug nach DIN 53494 15 N / 25 mm.
Beispiel 9 (Vergleich)
Eine flexible, vollflächige Kupferfolie (30 μm, 5 x 10 cm Fläche) wurde mit einer
Polyester (PET)-Folie Autotype CF5 bei 175°C bei einem Anpreßdruck von 10 bar über 3 sek verklebt. Der Klebstoff war ein Polyurethankleber wie in Beispiel 6 (Mecotherm® L 147). Als Härter wurde Kiwodur® L 551 hinzugegeben. Die Haftung zwischen Kupferfolie und Polyesterfolie ist kleiner 2,5 N / 25 mm. Die Kupferfolie läßt sich vergleichsweise leicht wieder von der PET-Folie abziehen.
Beispiel 10
Eine flexible Folie wurde wie in Figur 1 aus einer Polycarbonatträgerfolie 1 aufgebaut, auf die ein Gitternetz 2 aus metallisierbarem Primer (Zusammensetzung wie in Beispiel 1 ; Schichtdicke etwa 2 μm) aufgedruckt wurde. Die Trockenschichtdicke des Primers betrug etwa 2 μm. Auf diesem Gitternetz wurde mit Hilfe eines Metallisierungsbades wie in Beispiel 1 eine haftfeste Kupferschicht 3 von 2 μm ab- geschieden. Die Kupferbahnen 5 und 5' hatten eine Breite von 2 mm und einen Abstand untereinander von 3 mm (vgl. Figur 6). Die Dämpfung der fertigen flexiblen Folie (gemessen nach der Norm US-MIL-STD 285) im Nahfeld bei einer Frequenz von 27 MHz betrug 28 dB. - 27 -
Beispiel 11
Eine flexible Folie wurde ähnlich wie in Figur 1 aus einer Polycarbonatträgerfolie 1 aufgebaut, auf die ein Gitternetz 2 aus metallisierbarem Primer (Zusammensetzung wie in Beispiel 1) aufgedruckt wurde. Die Trockenschichtdicke des Primers betrug etwa 2 μm. Auf diesem Gitternetz wurde mit Hilfe eines Metallisierungsbades wie in Beispiel 1 eine haftfeste Kupferschicht 3 von 2 μm abgeschieden. Die Kupferbahnen 5 und 5' hatten eine Breite von 2 mm und einen Abstand untereinander von 5 mm (siehe Figur 7). Die Dämpfung der Folie gemessen nach (US-MIL-STD 285) im Nahfeld bei einer Frequenz von 27 MHz betrug 18 dB.
Beispiel 12
Ein Formteil mit Leiterbahnen wurde aus einer Polycarbonatträgerfolie 1 aufgebaut, auf die ein Gitternetz 2 aus metallisierbarem Primer (Zusammensetzung wie in Beispiel 1) aufgedruckt wurde. Die Trockenschichtdicke des Primers betrug etwa 2 μm. Die bedruckte Polycarbonatträgerfolie wurde mit Hilfe des Hochdrucktiefzieh- verfahrens kugelförmig verformt (nicht gezeichnet). Auf diesem dreidimensional ver- formten Gitternetz wurde mit Hilfe eines Metallisierungsbades (wie in Beispiel 1) eine haftfeste Kupferschicht 3 von 2 μm abgeschieden. Die Kupferbahnen 5 und 5' hatten eine Breite von 2 mm und einen Abstand untereinander von 3 mm. Die Kupferbahnen wurden mit angespritztem Kunststoff 4 (Polycarbonat) abgedeckt (siehe Fig. 5). Die Dämpfung (gemessen nach dem Standard US-MIL-STD 285) im Nahfeld bei 27 MHz betrug 28 dB. Die Abschirmfähigkeit des Formteils wurde durch die Verformung der Folie vor dem Metallisieren nicht beeinträchtigt.

Claims

- 28 -Patentansprüche
1. Flexible Folie mit einer geschützten Leiterbahn, bestehend wenigstens aus einer Kunststoffolie (1) als Trägerschicht, einer darauf angebrachten, metal- lisierbaren Primerschicht (2), einer auf der Primerschicht (2) aufgebrachten strukturierten, metallischen elektrisch leitenden Schicht (3), insbesondere elektrischen Leiterbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Deckfolie (4) mit dem Verbund aus Trägerschicht (1), Primerschicht (2) und leitender Schicht (3) fest verbunden ist, so daß die leitende Schicht (3) wenigstens teilweise, insbesondere mindestens zu 95%, durch die Deckfolie
(4) abgedeckt ist.
2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolie (4) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, insbesondere einem Kunststoff aus der Reihe Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Polymer, Polycarbonat
(PC), deren Mischungen und flammfest ausgerüstete Typen, weiterhin Polyamid (PA), beispielsweise Polyamid 6, Polyamid 66, Polyester wie Poly- ethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, aromatische, flüssigkristalline Polyester, Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen, Polypropylen, Polyphenylensulfid, Polyphenylenoxid, Polyurethane, Poly- imide, Polyamidimide, Polyetherimid, Polysulfone, Polyacetale, Polystyrol sowie deren Copolymere oder Mischungen aus den genannten Polymeren.
3. Folie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolie (4) mit der Kunststoffolie (1) an freien Stellen zwischen den
Bahnen der leitenden Schicht (3) direkt verschweißt oder verklebt ist.
4. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolie (4) aus einem duroplastischen Kunststoff besteht, insbesondere einem Kunststoff aus der Reihe UF (Harnstoff-Formaldehyd-Harz), PF (Phenol-Formaldehyd-
Harz), EP (Epoxidharz), PI (Polyimid), Polyacrylat, bevorzugt PMMA. - 29 -
5. Folie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolie (4) mit der Kunststoffolie (1) an freien Stellen zwischen den Bahnen der leitenden Schicht (3) direkt verklebt ist.
6. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie dreidimensional geformt ist.
7. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (3) eine Schichtdicke von 0,-l bis 40 μm, bevorzugt von 0,5 bis 20 μm, besonders bevorzugt von 1 bis 5 μm aufweist.
8. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (3) aus einem für die stromlose Metallisierung geeigneten Metall, insbesondere aus Cu, Ni, Ag, Au oder Pd, bevorzugt Cu und Ni, besonders bevorzugt Cu, allein oder in beliebiger Kombination besteht.
9. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (3) eine zweidimensionale Gitterstruktur aufweist, wobei der Abstand der benachbarten Gitterbahnen (5, 5') bevorzugt von 0J mm bis 3 cm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 cm beträgt.
10. Kunststofformteil mit eingebetteter geschützter Leiterbahn, bestehend wenigstens aus einer Kunststoffolie (1) als Trägerschicht, einer darauf angebrachten, metallisierbaren Primerschicht (2), einer auf der Primerschicht (2) aufgebrachten strukturierten, metallischen elektrisch leitenden Schicht (3), insbesondere elektrischen Leiterbahnen, und einem Kunststoffkörper (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkörper (6), mit dem Verbund aus Trägerschicht (1), Primerschicht (2) und leitender Schicht (3) fest verbunden - 30 -
ist, so daß die leitende Schicht (3) wenigstens teilweise, insbesondere mindestens zu 95%, durch den Kunststoffkörper (6) abgedeckt ist.
11. Kunststofformteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunst- stoffkörper (6) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht insbesondere einem Kunststoff aus der Reihe Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Polymer, Polycarbonat (PC), deren Mischungen und flammfest ausgerüstete Typen, weiterhin Polyamid (PA), beispielsweise Polyamid 6, Polyamid 66, Polyester wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, aromatische, flüssigkristalline Polyester, Polyvinylchlorid (PVC), Poly- ethylen, Polypropylen, Polyphenylensulfid, Polyphenylenoxid, Polyurethane, Polyimide, Polyamidimide, Polyetherimid, Polysulfone, Polyacetale, Polystyrol sowie deren Copolymere oder Mischungen aus den genannten Polymeren.
12. Kunststofformteil nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkörper (6) mit der Kunststoffolie (1) an freien Stellen zwischen den Bahnen der leitenden Schicht (3) direkt verschweißt oder verklebt ist, insbesondere durch Spritzgiessen mit der leitenden Schicht (3) direkt verbunden ist.
13. Kunststofformteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunst- stoffkörper (6) aus einem duroplastischen Kunststoff besteht, insbesondere einem Kunststoff aus der Reihe UF (Harnstoff-Formaldehyd-Harz), PF (Phenol-Formaldehyd-Harz), EP (Epoxidharz), PI (Polyimid), Polyacrylat, bevorzugt PMMA.
14. Kunststofformteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkörper (6) mit der Kunststoffolie (1) an freien Stellen zwischen den Bahnen der leitenden Schicht (3) direkt verklebt ist. - 31 -
15. Kunststofformteil nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Kunststoffolie (1), metallisierbarer Primerschicht (2) und elektrisch leitender Schicht (3) dreidimensional geformt ist.
16. Kunststofformteil nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (3) eine Schichtdicke von 0J bis 40 μm, bevorzugt von 0,5 bis 20 μm, besonders bevorzugt von 1 bis 5 μm aufweist.
17. Kunststofformteil nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (3) aus einem für die stromlose Metallisierung geeigneten Metall, insbesondere aus Cu, Ni, Ag, Au oder Pd, bevorzugt Cu und Ni, besonders bevorzugt Cu, allein oder in beliebiger Kombination besteht.
18. Kunststofformteil nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (3) eine zweidimensionale Gitterstruktur aufweist, wobei der Abstand der benachbarten Gitterbahnen (5, 5') bevorzugt von 0J mm bis 3 cm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 cm beträgt.
19. Verfahren zur Herstellung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, durch
a) Auftragen eines Primers, bevorzugt in Lösung, auf eine Kunststoffolie
(1), insbesondere durch Bedrucken, insbesondere mittels Siebdruck, Besprühen, Begießen, Tauchen oder Niederschlagen gesputterten Primers unter Bildung einer ggf. strukturierten Primerschicht (2),
b) Trocknen der Primerschicht (2), - 32 -
c) gegebenenfalls, weiteres Formen der gewünschten Strukturierung durch Härten bzw. Verfestigen des Primers an den gewünschten Stellen mittels Wärme, Strahlung, insbesondere durch UV-, IR- Röntgenstrahlung oder durch sichtbares Licht, bevorzugt mittels Laserstrahlung, und ggf. anschließendem Herauslösen des unver- festigten Primermaterials oder Formen der gewünschten Strukturierung durch Entfernen nicht gewünschter Bereiche der Primerschicht (2), beispielsweise durch Laserablation, ferner mittels Plasmabehandlung, reaktivem Ionenätzen oder Beschüß durch Elektronen- oder Ionenstrahlen gegebenenfalls unter Verwendung einer Belichtungsmaske unter Ausbilden der Struktur (7)
d) ggf. dreidimensionales Verformen der Kunststoffolie (1) mit struk- turierter Primerschicht (2) durch insbesondere Blasformen, Thermo- formen, Tiefziehen, Vakuumtiefziehen, Druckverformen oder einer Kombination dieser Verformungsverfahren,
e) Metallisieren der strukturierten Primerschicht (2), insbesondere durch chemisches Metallisieren, zum Aufbau einer elektrisch leitenden
Schicht (3),
f) gegebenenfalls galvanisches Verstärken der elektrisch leitenden Schicht (3),
g) Verbinden des Verbundes aus Kunststoffolie (1), Primerschicht (2) und elektrisch leitender Schicht (3) mit einer Kunststoffdeckfolie durch Verschweißen oder Verkleben.
20. Verfahren zur Herstellung eines Kunststofformteils nach einem der
Ansprüche 11 bis 18, durch die Schritte - 33 -
a) Auftragen eines Primers, bevorzugt in Lösung, auf eine Kunststoffolie (1), insbesondere durch Bedrucken, bevorzugt mittels Siebdruck, Besprühen, Begießen, Tauchen oder Niederschlagen gesputterten Primers unter Bildung einer ggf. strukturierten Primerschicht (2),
b) Trocknen der Primerschicht (2) ,
c) gegebenenfalls weiteres Formen der gewünschten Strukturierung durch Härten bzw. Verfestigen des Primers- an den gewünschten
Stellen mittels Wärme, Strahlung, insbesondere durch UV-, IR- Röntgenstrahlung oder durch sichtbares Licht, bevorzugt mittels Laserstrahlung, und ggf. anschließendem Herauslösen des unver- festigten Primermaterials oder Formen der gewünschten Strukturierung durch Entfernen nicht gewünschter Bereiche der Primerschicht (2), beispielsweise durch Laserablation, ferner mittels Plasmabehandlung, reaktivem Ionenätzen oder Beschüß durch Elektronen- oder Ionenstrahlen ggf. unter Verwendung einer Belichtungsmaske unter Ausbilden der Struktur (7),
d) gegebenenfalls dreidimensionales Verformen der Kunststoffolie (1) mit strukturierter Primerschicht (2) durch insbesondere Blasformen, Thermoformen, Tiefziehen, Vakuumtiefziehen, Druckverformen oder einer Kombination dieser Verformungsverfahren,
e) Metallisieren der strukturierten Primerschicht (2), insbesondere durch chemisches Metallisieren, zum Aufbau einer elektrisch leitenden Schicht (3), - 34 -
f) gegebenenfalls galvanisches Verstärken der elektrisch leitenden Schicht (3),
g) Verkleben eines vorgeformten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffkörpers (6), dessen Kontur bevorzugt der Kontur des Verbundes (1, 2, 3) aus Kunststoffolie (1), Primerschicht (2) und elektrisch leitender Schicht (3) auf der Seite der elektrisch leitenden Schicht (3) entspricht, mit dem Verbund (1, 2, 3), so daß der Kunst- stoffkörper (6) die elektrisch leitende Schicht (3) wenigstens teilweise, insbesondere mindestens zu 95% abdeckt.
21. Verfahren zur Herstellung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, durch die Schritte
a) Auftragen eines Primers, bevorzugt in Lösung, auf eine Kunststoffolie
(1), insbesondere durch Bedrucken, bevorzugt mittels Siebdruck, Besprühen, Begießen, Tauchen oder Niederschlagen gesputterten Primers unter Bildung einer ggf. strukturierten Primerschicht (2),
b) Trocknen der Primerschicht (2),
c) gegebenenfalls weiteres Formen der gewünschten Strukturierung durch
Härten bzw. Verfestigen des Primers an den gewünschten Stellen mittels Wärme, Strahlung, insbesondere durch UV-, IR- Röntgen- Strahlung oder durch sichtbares Licht, bevorzugt mittels Laserstrahlung, und gegebenenfalls anschließendem Herauslösen des unverfestigten Primermaterials oder Formen der gewünschten Strukturierung durch Entfernen nicht gewünschter Bereiche der Primerschicht (2), beispielsweise durch Laserablation, ferner mittels Plasmabehandlung, reaktivem Ionenätzen - 35 -
oder Beschüß durch Elektronen- oder Ionenstrahlen gegebenenfalls unter Verwendung einer Belichtungsmaske unter Ausbilden der Struktur (7),
d) gegebenenfalls dreidimensionales Verformen der Kunststoffolie (1) mit strukturierter Primerschicht (2) durch insbesondere Blasformen, Thermoformen, Tiefziehen, Vakuumtiefziehen, Druckverformen oder einer Kombination dieser Verformungsverfahren,
e) Metallisieren der strukturierten Primerschicht (2), insbesondere durch chemisches Metallisieren, zum Aufbau einer elektrisch leitenden Schicht (3),
f) gegebenenfalls galvanisches Verstärken der elektrisch leitenden Schicht (3),
g) Hinterspritzen des Verbundes (1, 2, 3) aus Kunststoffolie (1), Primerschicht (2) und elektrisch leitender Schicht (3) auf der Seite der elektrisch leitenden Schicht (3) in einer Spritzgußform mit thermo- plastischem Kunststoff unter Bildung eines Kunststoffkörpers (6), so daß der Kunststoffkörper (6) die elektrisch leitende Schicht (3) wenigstens teilweise, insbesondere mindestens zu 95% abdeckt.
22. Verwendung der Folien nach den Ansprüchen 1 bis 9 als Platinen oder elektromagnetische Abschirmung z.B. von elektronischen Geräten insbesondere zur Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 1 Mhz bis 500 Ghz. - 36 -
23. Verwendung der Kunststofformteile nach den Ansprüchen 11 bis 18 als Platinen oder elektromagnetische Abschirmung, z.B. von elektronischen Geräten, insbesondere zur Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 1 Mhz bis 500 GHz.
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