CH627405A5

CH627405A5 - Process for producing basic material for printed circuits

Info

Publication number: CH627405A5
Application number: CH1621877A
Authority: CH
Inventors: Theodor Dr Dipl Chem Siepmann; Guenther Dr Dipl Ing Herrmann
Original assignee: Ferrozell Sachs & Co Gmbh
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1982-01-15
Also published as: DE2659625B2; BR7708768A; BE862476A; FR2376593B1; SE7714867L; DE2659625A1; DE2659625C3; FR2376593A1; IT1091341B; NL7714506A; JPS5731675B2; JPS53111480A; ES466030A1; GB1595245A

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten Ausbildungen zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung von Materialien für gedruckte 25 Schaltungen zu schaffen, das sich durch geringen Preis, geringe und somit das «Undercutting» vermeidende Dicke der Metallschicht auszeichnen, bei denen die Kosten des Ätzens verringert werden, die keinen gefährlichen und kostspieligen Verfahren wie bei den bekannten aus Aluminium oder Kupfer beste-30 henden Trägern unterworfen werden müssen, bei denen keine Schwierigkeiten und keine besonderen Arbeitsgänge bezüglich der Verbindung der Kupferschicht mit dem Schichtpressstoff auftauchen und bei denen kein Material als Abfall verlorengeht.

35 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Basismaterial für gedruckte Schaltungen, das folgende Schritte aufweist:

eine Metallschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 100 /im wird im fortlaufenden Verfahren auf eine aus Isolier-40 stoff bestehende Folie aufgebracht;

das aus der Metallschicht und der Folie gebildete Verbundmaterial wird etwa auf dieselbe Grösse wie die zur Bildung des Schichtpressstoffs bestimmten Kernbogen zugeschnitten;

45 das Verbundmaterial wird auf einen der äusseren Kernbogen mit seiner Metallschicht nach aussen aufgelegt; und das Verbundmaterial und die Kernbogen werden unter Anwendung von Druck und unter Anwendung erhöhter Temperatur zu einem homogenen Körper zusammengepresst und so miteinander vereinigt.

Wie ersichtlich, gestattet das erfindungsgemässe Verfahren die Anbringung einer sehr dünnen Schicht aus Kupfer oder anderem Metall auf dem Schichtpressstoff, wobei die Folie aus Isolierstoff eine Deckschicht des Schichtpressstoffes bildet, 55 wobei kein Material als Abfall verlorengeht, wobei keine Schwierigkeiten der Verbindung der Metallschicht mit dem Schichtpressstoff auftauchen und wobei kein gesonderter Arbeitsgang für die Verbindung der die Metallschicht tragenden Folie mit einem vorab verpressten Schichtpressstoff erforder-60 lieh ist.

Weiterbildungen und Abwandlungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und deren Veranschaulichung in den beiliegenden Zeichnungen sowie aus den abhängigen Patentansprü-65 chen.

In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Perspektive einer metallkaschierten Folie aus Isoliermaterial,

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Fig. 2 eine Perspektive eines Basismaterials, auf dessen Oberseite bzw. Unterseite eine metallkaschierte Folie nach Fig. 1 mit der Folie in Berührung mit dem Basismaterial angebracht ist,

Fig. 3 eine Perspektive einer beidseitig metallkaschierten Folie,

Fig. 4 eine Perspektive eines Basismaterials auf dessen Oberseite eine metallkaschierte Folie angebracht ist und auf dessen Unterseite eine strichliniert dargestellte metallkaschierte Folie nach Fig. 1 und 2 angebracht sein kann,

Fig. 5 eine Perspektive, teilweise im Schnitt eines beidseitig mit metallkaschierten Folien nach Fig. 1 bedeckten Basismaterials und einer galvanisch metallkaschierten, sich quer durch die Folien und das Basismaterial erstreckenden Bohrung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung in grösserem Massstab der Anordnung zweier metallkaschierter Folien und mehrerer Kernbogen vor ihrer gemeinsamen erfindungsgemässen Ver-pressung zu einem in Fig. 5 veranschaulichtem Block, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Beschichtung einer Folie mit Metall.

Das in Fig. 1 veranschaulichte, biegsame, blattförmige Verbundmaterial 20 besteht aus einer nichtmetallischen verhältnismässig dünnen, z.B. aus Kunststoff bestehenden Folie 21 und einer auf dieser Folie angebrachten Metallbeschichtung 22. Die Metallbeschichtung oder -kaschierung 22, deren Herstellung später im Zusammenhang mit der Erläuterung der Fig. 7 beispielsweise beschrieben werden wird, hat vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 100 um, während die Dicke der Folie vorzugsweise 20 bis 200 [im beträgt, wobei vorzugsweise spezifische Dicken für den Metallniederschlag 5,10, 20 und 35 m m und für die Folie 50 oder 100 um sind.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Material 20 ist, wie in Fig. 2 veranschaulicht, mit der Seite der Folie 21 in der später zu beschreibenden, erfindungsgemässen Weise mit einem Schichtpressstoff 23 verbunden. Die Dicke des Schichtpressstoffes kann 0,2 bis 73 mm sein und beträgt vorzugsweise 1,5 mm.

Wie in Fig. 2 liniert angedeutet, kann auch ein zweites metallkaschiertes Material 20 auf der anderen Seite des Schichtpressstoffes 23 angebracht werden.

Fig. 3 veranschaulicht ein doppelseitig metallkaschiertes dünnes, biegsames Verbundmaterial 31 mit einer inneren elektrisch isolierenden Folie 32 und äusseren auf deren beiden Seiten angebrachten oder niedergeschlagenen Metallbeschichtun-gen 33 und 34. Das Verbundmaterial 31 ist wie in Fig. 4 gezeigt, mit einer der Metallseiten auf der Oberfläche eines Schichtpressstoffes 35 vereinigt. Auf der anderen Seite des Schichtpressstoffes 35 kann ein strichliniert dargestelltes Verbundmaterial 20 der aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Art vorgesehen sein, oder es kann auch (nichtdargestellt) auf der anderen Seite ein doppelbeschichtetes Verbundmaterial gemäss Fig. 3 angebracht sein.

Fig. 5 zeigt leitende Verbindungen zwischen den Metallbe-schichtungen 22 auf beiden Seiten des Schichtpressstoffes 23 und der auf ihnen angebrachten Folien 21. Diese Querverbindung kann dadurch hergestellt werden, dass sowohl für die Folien 21 als auch für den Träger 23 kernkatalysiertes Material verwendet wird, so dass in einem chemischen Metallisierungsbad Metall, vorzugsweise Kupfer, an der Wand eines sowohl die Folien 21 als auch den Schichtpressstoff 23 durchdringenden Loches als rohrförmiger Leiter 36 niedergeschlagen wird. In der nicht durch eine isolierende Abdeckung geschützten Umgebung des Loches, bilden sich dabei anschliessend an die Enden des rohrförmigen Leiters 36 tellerartige, leitend an den Metall-beschichtungen 22 haftende Verdickungen 37.

Fig. 6 veranschaulicht schematisch wie auf die gleiche Grösse zugeschnittene Kernbogen 36, 37, 38, 39 und Verbundbogen 20 (bestehend aus Isolierfolie 21 und Metallschicht 22 gemäss Fig. 1) zueinander angeordnet werden, ehe sie unter Anwendung genügend lange einwirkendem Druck, und gegebenenfalls erhöhter Temperatur, zu einem homogenen beidseitig die Metallschichten 22 der Fig. 5 aufweisenden Schichtpressstoff miteinander vereinigt werden.

Die Kernbogen 36 bis 39 bestehen aus harzimprägniertem Papier oder aus anderem geeigneten Material. Die Dicke der Kernbogen, vor der Verpressung kann 0,2 bis 7,3 mm, vorzugsweise aber etwa 1,5 mm, sein. Die Folien der Deckbogen 20 können vorteilhafterweise aus mit Epoxyharz imprägniertem Glasgewebe bestehen. Die Dicke der Deckbogen kann 50 bis 300 /im und der ganzflächigen Metallkaschierung 0,1 bis 20 «m sein.

Wie ersichtlich, fügt sich die Anbringung der Metallschicht oder -schichten in einen Arbeitsgang mit der Herstellung des Schichtpressstoffes ein, und es ist nichts als Abfall zu entfernen; im Gegenteil, die Folie oder Folien verstärken den Schichtpressstoff und können zur Erreichung seiner Gesamtdicke eingeplant werden.

Fig. 7 veranschaulicht schematisch ein elektrochemisches Beschichten einer Folie 67, die von einer drehbaren Rolle 68 über Umlenkrollen 69 bis 73 zunächst durch einen Aktivierungsbehälter 74 und dann über weitere Umlenkrollen 75 bis 78 durch einen ein chemisches Metallisierungsbad 79 enthaltenden Behälter 80 geführt und schliesslich über weitere Umlenkrollen 81, 82, 83 eine die metallkaschierte Folie aufnehmende drehbare Rolle 84 aufgewickelt wird.

Zum Aktivieren innerhalb des Behälters 74 können Me-tallösungen, Metallkolloide (Kupferkolloid), Graphit oder Leitlacke verwendet werden, die mittels der Leitung 85 und die Einrichtungen 86 bzw. 86 und 87 einseitig oder beidseitig die Folie 67 so aktivieren, dass sich in dem chemischen Metallisierungsbad 79 die Metallbeschichtung (nichtdargestellt) auf der Folie 67 absetzt.

Nach dem Durchlauf der Folie 67 durch das Metallisierungsbad 79 werden die Folie 67 und der metallische Niederschlag im Bereich zwischen den Umlenkrollen 81 und 82 mittels hierfür üblicher, nichtdargestellter Einrichtungen getrocknet, neutralisiert und gehärtet.

Als besonders vorteilhaft hat sich Photoforming (Kupferoxyd) auf Epoxyharz imprägniertem Glasgewebe erwiesen.

Im folgenden seien noch einige der zahlreichen besonderen, zeichnerisch nichtveranschaulichten, Anwendungs- und Ausbildungsbeispiele der Erfindung kurz erwähnt.

Die Erfindung lässt sich auch in Verbindung entweder mit dem sogenannten additiven oder dem subtraktiven Verfahren anwenden.

Bei Anwendung des additiven Verfahrens wird zunächst nur ein dünner Metallniederschlag erzeugt, der dann später, entweder vor oder nach dem Wegätzen der als Leiter übrig zu bleibenden Bereiche, durch elektrogalvanischen Niederschlag auf die erforderliche Dicke gebracht wird.

Beim subtraktiven Verfahren dagegen wird die Metallschicht in der erforderlichen Enddicke hergestellt, und es werden dann die nicht als Leiter zu verwendenden Teile der Beschichtung in üblicher Weise weggeätzt.

Bei der Auswahl des Materials für die metallzubeschichtende Folie muss berücksichtigt werden, dass eine Haftung mit dem Basisträger erzeugt werden kann, dass bei Hochvakuum-beschichtung das Material keine Dämpfe abgibt, oder dass bei elektrochemischer Beschichtung das Material nicht von den Aktivierungsmitteln oder dem chemischen Metallisierbad unzulässig angegriffen wird.

Als Folie kommen insbesondere in Betracht thermoplastische Kunststoffe; Isolierfilme, verstärkt zum Beispiel durch

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Glasseidengewebe; Isolierfilme, die durch Druck, Wärme oder ein Lösungsmittel zwecks Befestigung an dem Trägermaterial klebend gestaltet werden.

Zur metallischen Kaschierung der Folie können Kupfer, Silber, Aluminium, Nickel, Gold, Eisen, Kobald, ferromagneti-sche Werkstoffe und Legierungen verwendet werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung von Basismaterial für gedruckte Schaltungen, bei dem auf einem aus mehreren aufein-anderliegenden Kernbogen bestehenden Schichtpressstoff eine Metallschicht angebracht wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

eine Metallschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 100 mm wird im fortlaufenden Verfahren auf eine aus Isolierstoff bestehende Folie aufgebracht;

das Verbundmaterial wird auf einen der äusseren Kernbogen mit seiner Metallschicht nach aussen aufgelegt; und das Verbundmaterial und die Kernbogen werden unter Anwendung von Druck und unter Anwendung erhöhter Temperatur zu einem homogenen Körper zusammengepresst und miteinander vereinigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Folie aus Isolierstoff je eine Metallschicht kontinuierlich niedergeschlagen und die eine Metallschicht auf einen der äusseren Kernbogen aufgelegt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Folie thermoplastischer Kunststoff verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch Glasseidengewebe verstärkte Folie verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie zwecks deren Verbindung mit einem äusseren Kernbogen durch Druck, Wärme oder ein Lösungsmittel klebend gestaltet wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Metallschicht Kupfer, Silber, Aluminium, Gold, Eisen, Kobalt, ferromagnetische Werkstoffe oder Legierungen verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die beiden äusseren Kernbogen mit einer Metallschicht versehene Folien aufgebracht werden, und dass in Löchern der Folien und des von den Kernbogen gebildeten Schichtpressstoffes Metall galvanisch niedergeschlagen wird, das die beiderseitigen Metallkaschierungen leitend verbindet.

Es ist bekannt für gedruckte Schaltungen eine Metallfolie, insbesondere auf einem im wesentlichen starren, elektrisch isolierendem Basismaterial zu befestigen, wobei solche Folien in einem besonderen Arbeitsgang hergestellt werden. Bei aus Phenolpapieren gebildeten Schichtpressstoffen als Basismaterial ist es unerlässlich, zur Verbindung mit der Metallfolie einen Kleber zu benutzen. Bei Schichtpressstoffen auf Basis Epo-xyd entfällt diese Kleberbeschichtung. Die Folie muss verhältnismässig dick sein, damit sie beim gleichzeitigen Zusammenpressen mit den sogenannten Kernbogen des Schichtpressstoffes nicht Risse entwickelt.

Die Herstellung der Metallfolien in einem gesonderten Arbeitsgang stellt einen enormen Kostenfaktor dar. Die meist aus Kupfer bestehenden Folien sind, wie gesagt, notwendigerweise verhältnismässig dick, wodurch sich ein grosser Metallverbrauch und ein entsprechend hohes Gewicht ergeben. Ausserdem ergibt sich beim Ätzen der dicken Kupferschicht unter der Abdeckung ungefähr eine der Dicke entsprechende seitliche

Unterätzung von beiden Seiten her, das sogenannte «Under-cutting». Der Verringerung der Dicke der Kupferfolie sind dadurch Grenzen gesetzt, dass sich die Herstellungskosten bis unter eine gewisse Dicke stark erhöhen, dass sich die Handha-5 bung erschwert, und dass schliesslich die Folie allein den hohen für ihr Zusammenpressen mit den Kernbogen des Schichtpressstoffes erforderlichen Druck nicht aufnehmen könnte.

Zwecks Verringerung der Dicke der Kupferschicht und Herstellung sogenannter Thinclad Materialien ist vorgeschla-lo gen worden, eine dünne Kupferschicht, z.B. etwa 5 bis 8 /xm dick, durch galvanische Abscheidung auf einen Aluminiumträger aufzubringen und den Träger nach der Vereinigung der Folie mit den Kernbogen des Schichtpressstoffes zu entfernen. Aus mit dem als Abfall des Aluminiumträgers verlorengehen-i5 den bedingten Preisgründen und durch die Probleme, die mit dem Entfernen des Aluminiumträgers verbunden sind, ist der Einsatz dieses Materials begrenzt, obwohl in der Industrie zum Herstellen von Leiterplatten der Feinleitertechnik eine grosse Nachfrage besteht. Das Abbeizen des Aluminiumträgers hat 20 in bestimmten Vorrichtungen zu Explosionen geführt, da beim chemischen Abbau von Aluminium Knallgas entsteht.