DE2020535C3 - Process for producing electrical conductors in printed circuits and electrical conductors produced by this process - Google Patents
Process for producing electrical conductors in printed circuits and electrical conductors produced by this processInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen elektrischer Leiter in gedruckten Schaltungen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein nach diesem Verfahren hergestellter elektrischer Leiter gemäß Obergriff des Anspruchs 12.The present invention relates to a method for manufacturing electrical conductors in printed circuits according to the preamble of claim 1, as well as one produced by this method electrical conductor according to the preamble of claim 12.
In den letzten Jahren wurde der Entwicklung von Verfahren zum Herstellen mikrominiaturisierter koaxialer Schaltungen weitgehende Aufmerksamkeit gewidmet, wie dies beispielsweise in den US-Patentschriften 3351 702,33 51 8l6und3351 953 erläutert ist.In recent years there has been development of Method for the production of microminiaturized coaxial circuits devoted extensive attention, as illustrated, for example, in U.S. Patents 3,351,702,33 51,816 and 3,351,953.
Die bekannten Verfahren gehen aus von einer Metallplatte oder einem Blech, in denen dem Verlauf des herzustellenden Leiters entsprechende Nuten gebildet werden. Diese Nuten werden mit einem dielektrischen Material gefüllt. Zwei derartige Bleche werden entsprechend ausgerichtet aufeinandergelegt, und zwischen dem dielektrischen Material in den aufeinanderliegenden Blechen wird der Leiter angeordnet, so daß der Leiter etwa in der Mitte zwischen denThe known methods are based on a metal plate or a sheet in which the course corresponding grooves of the conductor to be produced are formed. These grooves come with a dielectric material filled. Two such sheets are placed on top of one another, aligned accordingly, and the conductor is arranged between the dielectric material in the metal sheets lying on top of one another, so that the head is roughly in the middle between the
beiden äußeren Oberflächen der beiden Bleche von dem dielektrischen Material gehalten wird, Pieses Verfahren ist jedoch nachteilig, weil viele Verfahrensschritte notwendig sind, und ein präzises Ausrichten der aufeinanderzulegenden Bleche erforderlich ist, um den Leiter in seiner gewünschten Koaxialsteüung zu positionieren.Both outer surfaces of the two sheets are held by the dielectric material, Pieses method However, it is disadvantageous because many process steps are necessary, and precise alignment of the sheet metal to be placed on top of one another is required to get the conductor in its desired Koaxialsteüung position.
Es ist auch in der US-PS 34 99 219 ein Verfahren zur Herstellung voti Schaltungen in einer Ebene zur Verwendung in koaxialen Systemen vorgeschlagen worden, bei dem eine erste Oberfläche einer Metallplatte bzw. eines Blechs zur bildung erster Paare von Rillen oder Nuten selektiv chemisch geätzt wird. Die Rillenpaare verlaufen auf einer Spur entsprechend der eines Leiters in der herzustellenden Schaltungsanordnung. Die Rillen werden mit einem dielektrischen Material angefüllt und dieses wird mit der Oberfläche der Platte glatt geschliffen. Anschließend wird eine zweite, der ersten gegenüberliegende Fläche des Blechs selektiv chemisch geätzt, wobei den ersten Rillenpaaren auf der ersten Oberfläche gegenüberliegende und sich bis in diese erstreckende zweite Rillenpaare entstehen und elektrisch isolierte, bündig mit den Oberflächen des Blechs abschließende Leiter gebildet werden. Die zweiten Rillenpaare werden ebenfalls mit einem dielektrischen Material gefüllt und dieses wird gleichfalls bis zur zweiten Fläche niedergeschliffen. Darauf werden die Oberflächen der Leiter durch erneutes selektives chemisches Ätzen bis unterhalb der Oberflächen des Blechs abgetragen und die dabei entstehenden Vertiefungen mit dielektrischem Material gefüllt sowie eben mit den Oberflächen geschliffen. Zur Vervollständigung der leitenden Umhüllung der Leiter wird anschließend auf die beiden Oberflächen des Blechs einschließlich der damit bündigen dielektrischen Flächen eine leitende Beschichtung aufgebrachtIt is also in US-PS 34 99 219 a method for Manufacture of voti circuits in one plane Use in coaxial systems has been suggested in which a first surface is a metal plate or a sheet metal is selectively chemically etched to form first pairs of grooves or grooves. the Pairs of grooves run on a track corresponding to that of a conductor in the circuit arrangement to be produced. The grooves are filled with a dielectric material and this becomes with the surface the plate sanded smooth. Then a second face of the sheet metal opposite the first is made selectively chemically etched, the first pairs of grooves on the first surface being opposite and facing each other to arise in this extending second pairs of grooves and electrically isolated, flush with the surfaces of the Sheet metal final conductor are formed. The second pairs of grooves are also made with a dielectric material filled and this is also ground down to the second surface. Thereon the surfaces of the conductors are made by renewed selective chemical etching down to below the surfaces of the sheet metal removed and the resulting depressions filled with dielectric material as well Sanded flat with the surfaces. To complete the conductive sheathing of the conductor then on the two surfaces of the sheet metal including the dielectric surfaces flush therewith applied a conductive coating
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Verfahren einfacher zu gestalten und mit möglichst wenig Arbeitsschritten auszukommen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 12 angegebene Erfindung.The object of the invention is to make the known methods simpler and with as much as possible few work steps to get along. This problem is solved by the claims 1 and 12 specified invention.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the figures. Show it
F i g. 1 bis 7 eine Darstellung des Verfahrens nach der Erfindung mit Schnittansichten einzelner Schritte bei der Herstellung eines koaxialen Leiters in einer Schaltung undF i g. 1 to 7 show a representation of the method according to the invention with sectional views of individual steps the manufacture of a coaxial conductor in a circuit and
F i g. 8 bis 18 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Teil- Schi'ägansichten und Schnittansichten entsprechend den eingezeichneten Linien zur Erläuterung einzelner Schritte eines geänderten Herstellungsverfahrens. F i g. 8 to 18 an illustration of the method according to the invention with partial ski views and sectional views according to the drawn lines to explain the individual steps of a modified manufacturing process.
In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszahlen durchgehend gleiche Teile.In the drawings, the same reference numbers refer to the same parts throughout.
Fig. 1 zeigt eine Beryllium-Kupferplatte bzw. ein Beryllium-Kupferblech 10, aus dem Leiter einer Schaltung herzustellen sind. Die Dicke des Blechs 10 wird in Abhängigkeit von der gewünschten Dicke der herzustellenden Leiter gewählt. Seine Größe wird ausreichend für die Herstellung der Schaltung bemessen, mit einem genügend breiten Rand für die Bearbeitung und Ausrichtung. In bezug auf das zu beschreibende Ausführungsbeispiel sei die Größe der herzustellenden Schaltung gleich der in der vorstehend angeführten USA-Patentanmeldung 6 80 913 beschriebenen angenommen. Dd'jei ist jedoch aufgrund der größeren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Präzision eine beträchtliche Verringerung der Größe möglich.Fig. 1 shows a beryllium copper plate or a beryllium copper sheet 10, from the head of a Circuit are to be established. The thickness of the sheet 10 is depending on the desired thickness of the selected conductor to be manufactured. Its size is dimensioned sufficiently for the manufacture of the circuit, with a margin wide enough for editing and alignment. In relation to that too For the descriptive embodiment, let the size of the circuit to be produced be the same as that in the above U.S. Patent Application 6,80,913 cited is accepted. However, Dd'jei is due to the greater precision that can be achieved with the method according to the invention results in a considerable reduction the size possible.
In einer der Oberflächen des Blechs 10 wird für jeden der herzustellenden Leiter eine Nut 12 gebildet (Fig, 2), welche jeweils entsprechend dem Muster der herzustellenden Schaltung verläuft. Die Nuten 12 können beispielsweise unter Anwendung bekannter selektiver Präzisions-Ätzmethoden gebildet werden, wie sie in den vorstehend angeführten Patentschriften bzw. -anmeldüngen beschrieben sind. Wenngleich in der Zeichnung die Herstellung nur eines einzigen Leiters dargestellt ist, sind erfindungsgemäß mehrere derselben gleichzeitig herstellbar.In one of the surfaces of the sheet 10 is for each the conductor to be produced has a groove 12 formed (Fig, 2), which runs according to the pattern of the circuit to be produced. The grooves 12 can for example, using known selective precision etching techniques such as those shown in US Pat the patent specifications or patent applications listed above are described. Although the drawing shows the production of only one conductor, several of the same can be produced according to the invention at the same time.
Im nächsten Verfahrensschritt (Fig.3) werden an gegenüberliegenden Seiten des Bodens der Nut 12 Rillen 14 gebildet, so daß in der Mitte des Bodens jeder Nut 12 ein erhöhter leitender Steg 15 stehenbleibt. Dies geschieht vorzugsweise mittels selektiver chemischer Präzisions-Ätzung, wodurch Rillen 14 von hoher Präzision herstellbar sind, so daß die Hehenbleibenden Leiter genaue Abmessungen haben. Sei dem in der vorstehend erwähnten USA-Patentanmeldung 6 80 913 beschriebenen Verfahren findet zwar zur Bildung der Leiter ebenfalls selektives chemisches Ätzen Anwendung. Dabei müssen die Leiter jedoch zur Abtragung bis unterhalb der Blechoberflächen geätzt werden. Bei diesem Ätzverfahren ist daher die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbare Präzision nicht zu erreichen.In the next step (Fig. 3) are on opposite sides of the bottom of the groove 12 formed grooves 14 so that in the center of the bottom each Groove 12 a raised conductive web 15 remains. this is preferably done by means of selective chemical precision etching, whereby grooves 14 of high Precision can be produced, so that the height remains Head have exact dimensions. See U.S. Patent Application 680913 mentioned above Although the method described is also used to form the conductor selective chemical etching. In this case, however, the conductors have to be etched to below the sheet metal surfaces for removal. at this etching process is therefore not matched by the precision that can be achieved by the process according to the invention reach.
jo Der nächste Schritt (F i g. 4) des erfindungsgemäßen Verfahrens der Herstellung in einer Ebene angeordneter Schaltungen besteht im Ausfüllen jeder der Nuten 12 und der Rillen 14 mit einem dielektrischen Material, beispielsweise einem Epoxidharz, welches anschließend mit der Oberfläche des Blechs 10 bündig geschliffen wird.jo The next step (Fig. 4) of the invention One method of making in-plane circuits is to fill in each of the grooves 12 and the grooves 14 with a dielectric material, for example an epoxy resin, which subsequently is ground flush with the surface of the sheet metal 10.
Sodann (Fig.5) wird in der anderen Fläche des Blechs 10 gegenüber jedem der zunächst gebildeten Nuten und Rillen 12,14 eine Nut 19 gebildet. Dazu kann wiederum eine bekannte selektive Ätzmethode Anwendung finden. In der Tiefe erstreckt sich jede der Nuten 19 wenigstens bis an den Boden der Rillen 14, so daß die stehengebliebenen Stege 15 zu elektrisch gegenüber dem restlichen Blech 10 isolierten Leitern 15' umgebildet werden. Möglicherweise ist die Höhe des in jeder Nut 12 stehengelassenen leitenden Steges durch entsprechend tiefe Ausbildung der Rillen 14 im Verfahrensschritt nach F i g. 4 größer als die endgültige Dicke des Leiters. In diesem Fall wird die bei der Bildung der Nuten 19 (Fig.5) angesetzte Ätzzeit über das zum Erreichen des Bodens der Rillen 14 erforderliche Maß hinaus genügend verlängert, um den Leiter 15' auf die gewünschte Dicke abzutragen. Dabei hält das in die Nuten 12 und Rillen 14 eingebrachte dielektrische Material 17 den entstehenden Leiter 15' während und nach der Bildung der Nuten 19 ifl seiner Stellung.Then (Figure 5) is in the other surface of the sheet 10 opposite each of the initially formed Grooves and grooves 12, 14 form a groove 19. Can do this Again, a known selective etching method can be used. Each of the grooves extends in depth 19 at least to the bottom of the grooves 14, so that the remaining webs 15 are electrically opposite the remaining sheet metal 10 insulated conductors 15 'are formed. Possibly the amount of in each Groove 12 left standing conductive web by correspondingly deep formation of the grooves 14 in the Process step according to FIG. 4 greater than the final thickness of the conductor. In this case, the Formation of the grooves 19 (Fig. 5) over the set etching time the amount required to reach the bottom of the grooves 14 also extended enough to the Conductor 15 'to be removed to the desired thickness. In the process, that which is introduced into the grooves 12 and grooves 14 holds dielectric material 17 the resulting conductor 15 'during and after the formation of the grooves 19 ifl his Position.
Anschließend werden die Nuten 19 mit einem dielektrischen Maurial 21 gefüllt, beispielsweise einemThen the grooves 19 are filled with a dielectric Maurial 21, for example one
M) Epoxidharz, und dieses wird bündig mit der Oberfläche des Blechs 10 abgeschliffen (F i g. 6).M) epoxy, and this will be flush with the surface of the sheet metal 10 is ground off (FIG. 6).
Als nächster Verfahrensschritt (Fig. 7) werden leitende Bleche oder Beschichtungen 23, 25 auf die Flächen des Blechs 10 und die damit bündigen mit demAs the next step (Fig. 7), conductive sheets or coatings 23, 25 are on the Surfaces of the sheet 10 and that are flush with the
<,5 dielektrischen Material gebildeten Stellen 17, 21 gebracht und damit die leitende Umhüllung der einzelnen Leiter 15' geschlossen. Somit ist die gewünschte koaxiale Schaltungsanordnung, in der die < . Thus, the desired coaxial circuit arrangement in which the
Leiter 15' die koaxialen Mittelleiter bilden, fertiggestellt. Die leitenden Beschichtungen 23, 23 können auf verschiedene Weise, beispielsweise durch Galvanisieren, Aufkleben oder andere Befestigung auf den Flächen des Blechs 10 angebracht werden. Selbstverständlich r> sollten solche Beschichtungen selektiv auf den Flächen des Blechs 10 angeordnet werden, um nicht irgendwelche an der metallenen Fläche des Blechs 10 angeordnete Kontakte kurzzuschließen.Conductors 15 'form the coaxial center conductors, completed. The conductive coatings 23, 23 can be applied to the surfaces of the sheet metal 10 in various ways, for example by electroplating, gluing or other fastening. Of course, r> should such coatings are selectively located on the surfaces of the sheet 10 so as not to short-circuit any 10 arranged contacts to the metal surface of the sheet.
Es ist anzumerken, daß die leitenden Schichten 23, 25 in (F i g. 7) auch durch benachbart angeordnete, in gleicher Weise hergestellte Schaltungen oder durch ein entsprechendes Anschlußblatt gebildet sein können, da derartige Bleche oder Schichten zumeist ausreichende Gesamt-Leitfähigkeit aufweisen, um bei den in Frage kommenden Betriebsfrequenzen die gewünschte koaxiale Abschirmung zu bilden. Ein Beispiel dafür, wie ebene (pianare) Schaltungselemente mit ebenen (pianaren) oder äußeren Schaltungselementen gleicher Art zweckmäßig übereinandergeschichtet und untereinander verbunden werden können, ist in der US-PS 37 75 844 beschrieben. Die erfindungsgemäß hergestellten Leiter einer Schaltung können auch bis an die Kante des Blechs geführt und dort mit geeigneten Anschlußeinrichtungen versehen sein.It should be noted that the conductive layers 23, 25 in (Fig. 7) also by adjacently arranged circuits produced in the same way or by a corresponding one Terminal sheet can be formed, since such sheets or layers are usually sufficient Have overall conductivity in order to achieve the desired coaxial at the operating frequencies in question To form shielding. An example of how planar (pianar) circuit elements with planar (pianar) or external circuit elements of the same type are expediently stacked one above the other and one below the other can be connected is described in US Pat. No. 3,775,844. The manufactured according to the invention Circuit conductors can also be led to the edge of the sheet metal and there with suitable connection devices be provided.
In Fig.8 bis 18 ist eine Abänderung des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens dargestellt. Ferner ist darin ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes an reliebiger Stelle gleichzeitig mit der Herstellung des Leiters dargestellt. Zur Erleichterung m des Verständnisses und der Auffindung weisen den Teilen in Fig. 1 bis entsprechende Teile bei der Herstellung des Leiters in F i g. 8 bis 18 gleiche Bezugszahlen auf, und entsprechende Teile bei der Herstellung des Kontaktes in Fig.8 bis 18 sind mit um 100 vergrößerten Bezugszahlen versehen. F i g. 8 bis 10 zeigen einen ersten Schritt des geänderten Herstellungsverfahrens, F i g. 8.11 und 12 einen zweiten Schritt. F i g. 13 bis 15 einen dritten Schritt und F i g. 16 bis 18 einen vierten Schritt des Verfahrens.In Fig. 8 to 18 is a modification of the above described manufacturing process shown. Also therein is a method of making a Contact is shown at the same time as the conductor is made. To facilitate m For understanding and finding, parts in FIGS. 1 through 10 correspond to parts in FIG Manufacture of the conductor in FIG. 8 through 18 have the same reference numerals, and corresponding parts in Manufacture of the contact in Fig.8 to 18 are with um 100 provided enlarged reference numerals. F i g. 8 to 10 show a first step of the modified manufacturing process, F i g. 8.11 and 12 take a second step. F i g. 13 to 15 a third step and FIG. 16 to 18 a fourth step of the process.
/.Mnärh^t wprHpn an Hpn crpcypnühprlipcypnHpn Spitpn/.Mnärh^t wprHpn an Hpn crpcypnühprlipcypnHpn Spitpn
des Blechs 10 einander gegenüberliegende Nuten 12,19 für die Herstellung der Leiter sowie Nuten 112, 119 für die Herstellung von Kontakten hergestellt, vorzugsweise durch selektives chemisches Ätzen (F i g. 8 bis 10). Als nächster Schritt (Fig.8, II, 12) werden die Nuten für Leiter und Kontakte 19,119 mit dielektrischem Material 21 bzw. 121 gefüllt und dieses wird mit der Oberfläche des Blechs 10 bündig geschliffen. Selbstverständlich ist der durch den Verfahrensschritt nach Fig. 8. 11, 12 geschaffene Zustand auch durch Bildung der Nuten 12, 112 nach dem Auffüllen der Nuten 19, 119 mit dem dielektrischen Material 21 bzw. 121 erzielbar.of the sheet metal 10 opposing grooves 12, 19 for the production of the ladder and grooves 112, 119 for the production of contacts made, preferably by selective chemical etching (Fig. 8 to 10). as next step (Fig.8, II, 12) are the grooves for Conductors and contacts 19,119 with dielectric material 21 or 121 filled and this is ground flush with the surface of the sheet metal 10. It goes without saying by the method step according to FIG. 8, 11, 12 created state also by forming the grooves 12, 112 after filling the grooves 19, 119 with the dielectric material 21 or 121 can be achieved.
Zur Schaffung des in Fig. 13 bis 15 dargestellten Aufbaues werden die den Nuten 19, 119 gegenüberliegenden Nuten 12, 112 nochmals selektiv chemisch geätzt. Dabei werden in den Nuten 12 für die Leiter seitliche Rillen 14 gebildet (Fig. 13. 14), die sich in der Tiefe bis an das dielektrische Material 21 der gegenüberliegenden Nut 19 erstrecken und somit einen freistehenden Leiter 15' abgrenzen. Der Leiter 15' wird durch das dielektrische Material 21 in dem Blech 10 gehalten. Die Nuten M2 für die Herstellung der Kontakte werden erneut geätzt, bis sie sich in der Tiefe bis an das dielektrische Material 121 in der gegenüberliegenden Nut 119 erstrecken (Fig. 13, 15) und damit das Teil 150 des Blechs 10 zur Bildung eines Anschlußkontakts für den Leiter 15' gegenüber dem restlichen Blech 10 isolieren. Dabei wird der Kontakt 150 durch das dielektrische Material 121 in seiner Stellung gehalten.To create that shown in Figs In the structure, the grooves 12, 112 opposite the grooves 19, 119 are chemically again selectively etched. Lateral grooves 14 are formed in the grooves 12 for the ladder (FIG. 13. 14), which are located in the Extending depth to the dielectric material 21 of the opposite groove 19 and thus a Define free-standing ladder 15 '. The conductor 15 ′ is formed by the dielectric material 21 in the sheet metal 10 held. The grooves M2 for making the contacts are etched again until they are in depth extend to the dielectric material 121 in the opposite groove 119 (FIGS. 13, 15) and thus the part 150 of the sheet 10 to form a connection contact for the conductor 15 'opposite the Insulate the rest of the sheet metal 10. The contact 150 is thereby through the dielectric material 121 in its Position held.
Der fuchste Schritt des abgeänderten Herstellungsverfahrens umfaßt das Ausfüllen der Nuten 12, 112 für Leiter und Kontakte nach Fig. 13 bis 15 mit dielektrischem Material 17, 117. welches zur Schaffung des in Fig. 16 bis 18 dargestellten Zustandes mit der Fläche des Blechs 10 bündig geschliffen wird.The first step of the modified manufacturing process comprises filling in the grooves 12, 112 for Conductors and contacts according to FIGS. 13 to 15 with dielectric material 17, 117. which to create the state shown in Fig. 16 to 18 with the Surface of the sheet 10 is ground flush.
Als koaxiale Abschirmung für die entsprechend der Darstellung in Fig. 8 bis 18 hergestellten Leiter der Schaltung können die Oberflächen des Blechs 10 mit leitenden Beschichtungen entsprechend den Schichten 23, 25 in Fig. 7 versehen werden. Selbstverständlich sollten solche Beschichtungen selektiv auf der Fläche des Blechs 10 angeordnet werden, um keinen der vorgesehenen Kontaktes kurzzuschließen. Wie in Vprhindiinj mit dem er>;lpn Hprsfpllunewprfahrpn dargelegt, können solche Beschichtungen ebenso durch benachbart angeordnete, in gleicher Weise hergestellte ebene Schaltungen oder geneigte Kontakt- oder Anschlußbleche dargestellt sein.The surfaces of the sheet metal 10 can be provided with conductive coatings corresponding to the layers 23, 25 in FIG. 7 as a coaxial shielding for the circuit conductors produced in accordance with the illustration in FIGS. Of course, such coatings should be selectively arranged on the surface of the sheet metal 10 so as not to short-circuit any of the intended contacts. As explained in Vprhindiinj with the he>; lpn Hprsfpllunewprfahrpn , such coatings can also be represented by adjacent, similarly produced, flat circuits or inclined contact or terminal plates.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (1)
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1970
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