DE1223910B

DE1223910B - Verfahren zur Erzeugung gedruckter Schaltungen auf isolierenden Traegern

Info

Publication number: DE1223910B
Application number: DES70589A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Streich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-09-28
Filing date: 1960-09-28
Publication date: 1966-09-01

Description

Verfahren zur Erzeugung gedruckter Schaltungen auf isolierenden Trägern Isolierende Träger mit aufgedrucktem Schaltungsschema zur Herstellung elektrischer Geräte bestehen aus einer Trägerplatte, z. B. aus Hartgummi oder Isolierfaserstoffen, auf der die elektrisch leitenden Linienstege aufgestrichen oder aufgemalt sind. Solche gedruckten Schaltungen haben jedoch nur eine geringe Lebensdauer, weil die aufgestrichenen oder aufgemalten Linienstege leicht abblättern können. Es ist bereits bekannt, zum Aufdrucken von Schaltungen eine elektrisch leitende Masse durch Öffnungen von Schablonen auf die Trägerplatte zu drücken. Dazu sind Klebemittel und hohe Drücke erforderlich, die zu einer Beschädigung der Trägerplatte führen können.
Es ist ferner bekannt, das Schaltungsschema auf eine Isolierfaserplatte mit Hilfe eines mit Leim, Lack oder Beize angefeuchteten Gummistempels aufzutragen, sodann die Isolierfaserstoffplatte mit Metallpulver zu bestreuen, das nicht festklebende überschüssige Metallpulver zu entfernen und abschließend die Isolierfaserstoffplatte einem besonderen Druck- und Wärmeprozeß zu unterwerfen, in welchem die Verbindung zwischen dem Metallpulver und der Isolierfaserstoffplatte verfestigt wird. Dieses Verfahren ist jedoch umständlich, zeitraubend und kostspielig. Außerdem haben die auf diese Weise hergestellten Schaltungen den Nachteil, da.ß sie gegen Feuchtigkeit empfindlich sind, wodurch ihr Anwendungsbereich sehr eingeschränkt wird.
Ferner ist es bekannt, die Linienstege auf eine keramische Grundlage aufzubringen, z. B. durch Aufstreichen eines geeigneten Werkstoffes, der in die Glasur eingebrannt wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß mehrfache Wärmebehandlungen notwendig sind, die leicht zur Verformung oder zum Springen der Keramikgrundlage führen können.
Bekannt ist auch ein Verfahren zum galvanischen Metallisieren von Kunststoffartikeln, bei dem zunächst eine Grundschicht aus Graphit aufgebürstet wird. Die Haftfestigkeit der auf diese Weise hergestellten leitenden Schichten ist jedoch außerordentlich gering, so daß sie zur Herstellung gedruckter Schaltungen nicht geeignet sind. Das gleiche gilt auch für ein weiteres bekanntes Verfahren, bei dem zur Herstellung einer elektrisch leitenden Schicht zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen an hochisolierenden und stark polarisierbaren Kunststoffe aufgestreuter Graphit mittels eines Wollappens eingerieben wird. Hierdurch läßt sich ein festhaftender Auftrag mit für die Zwecke gedruckter Schaltungen ausreichender Leitfähigkeit jedoch nicht erreichen.
Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren aus, bei dem eine weichlötbare Metallschicht auf einen elektrischen Isolierkörper aus Glas oder keramischem Werkstoff unter Verwendung einer Bürste aufgebracht wird, die als Übertragungsorgan für das aus einem Vorrat zu entnehmende und auf den Glas-oder Keramikkörper zu übertragende Metall benutzt wird. Gemäß der Erfindung wird dieses Verfahren zum Aufbringen von Metallschichten auf elektrische Isolierkörper aus Glas oder keramischem Werkstoff für die Erzeugung gedruckter Schaltungen auf Träger auf Keramik- oder Glasgrundlage verwendet. Auf diese Weise werden einwandfrei auf dem Isolierträger haftende Linienstege erzeugt, die eine hohe Leitfähigkeit besitzen. Eine in Durchführung des Erfindungsgedankens hergestellte gedruckte Schaltung weist eine hohe Lebensdauer auf, die auch durch gegebenenfalls auftretende hohe Temperaturschwankungen nicht beeinflußt wird. Durch die Verwendung von Trägern auf Keramik- oder Glasgrundlage sind solche gedruckte Schaltungen auch gegen Feuchtigkeit unempfindlich.
Zum Aufreiben kann eine Bürste verwendet werden, deren Borsten aus dem elektrisch leitenden Werkstoff, beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber usw., bestehen.
Man kann die Bürste aber auch nur als Organ zum Übertragen des elektrisch leitenden Werkstoffes, z. B. von einem Metallvorratsklotz oder aus einem Metallvorratsbehälter, auf die Keramik- bzw. Glasgrundlage verwenden.
Das Verfahren kann in der Weise durchgeführt werden, daß eine Schablone mit Aussparungen entsprechend dem aufzutragenden Linienstegnetz auf dem Träger befestigt und dann das Metall aufgebürstet wird. Dabei erwärmen sich die Borsten und die Oberfläche der Keramik- oder Glasgrundlage entsprechend der Höhe der Reibgeschwindigkeit und des Druckes, mit dem die Bürste gegen die Montageplatte gedrückt wird. Das Metall dringt in die Oberfläche der Keramik- oder Glasgrundlage ein, und es entsteht eine innige mechanisch besonders feste Verbindung zwischen dem Metall und der Keramik- bzw. Glasgrundlage.
Die Schablone wird nach Beendigung der Arbeit von der Trägerplatte abgenommen.
Im allgemeinen wird eine Schablone zum Aufreiben genügen. In besonderen Fällen kann es aber auch vorteilhaft sein, mehrere Schablonen nacheinander zu benutzen, was bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unten näher erläutert werden wird.
Als Werkstoff für die Schablonen kommen möglichst dünne, aber mechanisch feste Folien in Betracht, möglichst dünn, damit keine toten Ecken und Winkel vorhanden sind, in welche die Borsten der Bürste nicht gelangen können, und möglichst fest, d. h. widerstandsfähig gegen Abrieb und gegen die mechanische Beanspruchung durch die Bürste, damit die Schablone eine lange Lebensdauer hat und sich nicht verbiegt. Die Schablone soll diese Eigenschaften auch bei höheren Temperaturen haben, wie sie beim Reiben entstehen können. Als Werkstoffe kommen demnach in der Hauptsache legierte Stähle in Betracht.
Es ist vorteilhaft, als elektrisch leitenden Werkstoff Aluminium zu verwenden, d. h. also eine Aluminiumschicht aufzubürsten, weil Versuche mit verschiedenen Metallen ergeben haben, daß sich Aluminium am innigsten und am festesten mit der Grundlagenoberfläche verbindet. In vielen Fällen wird eine solche Aluminiumschicht genügen. Wird aber eine höhere Leitfähigkeit und/oder bessere Lötfähigkeit der Metallstege verlangt, so kann auf diese Aluminiumschicht noch eine Kupfer- oder Silberschicht aufgerieben werden. Es können auch mehrere Metallschichten übereinander oder auch nebeneinander aufgerieben werden.
Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
F i g. 1 und 2 zeigen eine Montageplatte mit aufgedruckter Schaltung in Aufsicht und im Schnitt II-II nach der F i g. 1; F i g. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung; F i g. 4 zeigt eine Montageplatte, für deren Herstellung vorteilhafterweise mehrere Schablonen benutzt werden, die in den F i g. 6 und 7 dargestellt sind; F i g. 5 zeigt eine Schablone für die Herstellung der Montageplatte nach F i g. 4.
Gemäß der F i g. 1 sind auf der Montageplatte 1 Linienstege 2 angeordnet.
In der F i g. 3 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Montageplatte 1 mit der Schablone 3 ist unter der Bürste 4 angeordnet. Diese wird um die Achse 5 in Richtung des Pfeiles 6 gedreht. Mit 7 ist ein Werkstoffvorrat bezeichnet aus demjenigen Metall, welches aufgebürstet werden soll. Die Borsten der Bürste nehmen zunächst von der Stirnseite 7a des Metallvorrats 7 das Metall ab und reiben es in die Oberfläche der Montageplatte 1 ein. Bei diesem Verfahren wird die Montageplatte 1 in Richtung des Pfeiles 8 hin- und herbewegt und der Metallvorratsklotz in Richtung 9 entsprechend der Abtragung von Metall vorgeschoben.
In der F i g. 4 ist eine Montageplatte 10 mit mehreren parallel zueinander gerichteten senkrechten Linienstegen 11 und waagerechten Linienstegen 12 und 13 dargestellt. Eine für die Herstellung dieser Montageplatte erforderliche Schablone ist in der F i g. 5 wiedergegeben. Man sieht, daß hier sehr lange Schablonenzungen 14, 15 und 16 vorhanden sind. Da diese Zungen beim Aufbürsten des Metalls durch die Bürste in Längs- bzw. Querrichtung stark beansprucht werden, so kann es vorkommen, daß sich die Zungen verbiegen oder abbrechen. Um das zu verhindern, wird an Stelle dieser einen Schablone eine Mehrzahl von Schablonen verwendet. Diese sind in den F i g. 6 und 7 schematisch dargestellt.
Die F i g. 6 zeigt eine Schablone, die nur in Richtung des Pfeiles 17 verwendet wird, mit der demnach nur ein Teil der endgültigen Linienstege hergestellt. werden kann.
Die F i g. 7 zeigt eine Schablone, die nur in Pfeilrichtung 18 verwendet wird und die Ergänzung darstellt. Vorteilhafterweise werden die Schablonen so ausgeschnitten, daß sich die mit ihnen hergestellten Linienzungen an den Ansatzstellen gegenseitig überdecken, vgl. die sich überdeckenden Stellen 19 der gestrichelten Darstellung an einem Liniensteg der F i g. 6.
Die Erfindung ist nicht an ihre Verwendung bei plattenförmigen Montagekörpern gebunden. Sie kann auch bei Montagekörpern mit gebogenen Flächen, z. B. Zylinderflächen, angewendet werden.
Montageplatten mit gedruckten Schaltungen gemäß der Erfindung sind besonders dort mit Vorteil zu verwenden, wo eine Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit und Temperaturwechsel bzw. gegen entsprechend hohe Temperaturen verlangt wird. Das ist z. B. im Bergbau, vorzugsweise unter Tage, und in den Tropen der Fall.
Die Pfeile 17 und 18 in den F i g. 6 und 7 zeigen die Richtungen an, in denen die Bürsten arbeiten bzw. in denen die Keramik- bzw. Glasplatten bewegt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Anwendung des Verfahrens zum Aufbringen von Metallschichten auf elektrische Isolierkörper aus Glas oder keramischem Werkstoff mittels rasch rotierender, Metallpulver übertragender Bürsten für die Erzeugung gedruckter Schaltungen auf Trägern auf Keramik- oder Glasgrundlage.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit einer entsprechend der geforderten Linienführung der gedruckten Schaltungen ausgesparten Schablone vorübergehend während des Aufbringens elektrisch leitender Linienstege versehen wird und daß das Leitermaterial aus einem entsprechenden Metallvorrat entnommen und mit dem Träger in Berührung gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrisch leitenden Linienstege der gedruckten Schaltungen Aluminium verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1015 081, 1074 829; österreichische Patentschrift Nr. 134 799; »Kunststoffe«, 1959, Heft 1, S. 45; »Metallwaren-Industrie und Galvanotechnik«, 1957, Heft 12, S. 516 bis 520; »Elektrotechnik«, 1960, S.163 bis 167.