DE4322764A1

DE4322764A1 - Production of an inorganic printed circuit board base material composed of an enamelled metal foil

Info

Publication number: DE4322764A1
Application number: DE19934322764
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dr Ing Mueller
Original assignee: MUELLER KLAUS PETER DR ING
Current assignee: MUELLER KLAUS PETER DR ING
Priority date: 1993-07-08
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1995-01-12

Abstract

The invention describes the production of printed circuit board material with the aid of a technically simple enamelling process. The product which is produced is environmentally friendly since it can be processed using simple metallurgical methods. It is described that all the materials which are contained in the base material can be supplied, after their life has ended, for sensible utilisation as metal or as glass blasting means.

Description

Basismaterial für Leiterplatten besteht im allgemeinen aus mit Kupfer kaschierten, meist glasfaserverstärkten Kunststofflaminaten. Da Leiterplatten dadurch aus einem Gemisch aus organischen, nichtmetallisch- anorganischen und metallischen Werkstoffen bestehen, stellen diese Basismaterialien ein nur schwierig zu lösendes Umweltproblem dar, dessen Entsorgung ungeklärt ist und keine preiswerten Lösungen erwarten läßt. Entsorgungsprobleme zwingen dazu, Materialien, die entsorgungsfreundlich sind, in Zukunft einzusetzen. Gegenstand der Erfindung ist es, ein Leiterplattenbasismaterial einzusetzen, das aus einem auf Kupferfolie oder einer anderen Metallfolie aufgeschmolzenen Email besteht.Base material for printed circuit boards generally consists of copper laminated, mostly glass fiber reinforced plastic laminates. There PCBs made from a mixture of organic, non-metallic inorganic and metallic materials exist, these represent Base materials represent an environmental problem that is difficult to solve Disposal is unclear and no inexpensive solutions can be expected. Disposal problems force materials that are disposal friendly are to be used in the future. The object of the invention is a To use circuit board base material, which consists of a on copper foil or another metal foil melted enamel.

Anorganische Leiterplattenbasismaterialien aus Keramik sind bekannt. Sie werden deshalb nur selten eingesetzt, weil sie teuer in der Herstellung und aus Herstellungsgründen zu dick und zu schwer im Vergleich zu Kunststofflaminaten sind. Auch können sie nur nachträglich mit erhöhtem Kostenaufwand metallisiert und nur durch Einsatz organischer Kleber zu Leiterplattenpaketen zusammengestellt werden. Derartige Leiterplattenpakete sind dann zu behandeln wie mehrlagige Kunststofflaminate. Sie sind in ihrer Temperaturfestigkeit auf weniger als 250°C begrenzt. Bei der Entsorgung muß beachtet werden, daß Kunststoffkleber im Laminat enthalten sind. Auch ist das keramische Material so hochschmelzend, daß eine Entsorgung durch hüttenmechanische Operationen teuer wird, weil die Verschlackung des keramischen Materials nicht ohne hohe Temperaturen und Verwendung von Zuschlägen vonstatten geht. Inorganic circuit board base materials made of ceramic are known. she are rarely used because they are expensive to manufacture and too thick and heavy for manufacturing reasons compared to Plastic laminates are. They can also only be added afterwards with increased Metallized costs and only by using organic glue PCB packages are put together. Such PCB packages are then to be treated like multilayer plastic laminates. You are in theirs Temperature resistance limited to less than 250 ° C. When disposing Please note that plastic glue is contained in the laminate. Is too the ceramic material melts so high that disposal by metallurgical operations becomes expensive because of the slagging of the ceramic material not without high temperatures and use of Surcharges.

Leiterplattenbasismaterialien aus emailliertem Stahlblech sind ebenfalls bekannt. Nachteilig ist jedoch, daß auch diese Materialien erst nachträglich metallisiert werden können, weil sie aus einem beidseitig emaillierten Stahlblech bestehen. Nachteilig ist auch die Abschirmwirkung durch die Stahleinlage und das dadurch bedingte erhöhte Gewicht der Leiterplatte.PCB base materials made of enamelled steel sheet are also known. It is disadvantageous, however, that these materials too can be subsequently metallized because they are made on both sides enamelled steel sheet exist. The shielding effect is also disadvantageous through the steel insert and the resulting increased weight of the Circuit board.

Gegenstand der Erfindung ist es, daß man zunächst eine Kupferfolie durch geeignete Emails emailliert. Dabei ist die Kupferfolie zunächst das Trägermaterial. Das Email wird dabei einseitig aufgetragen. Das kann durch bekannte Techniken im Naßauftrag wie Rollenauftrag oder Spritzauftrag etc. oder im Trockenauftrag durch Pulveremaillierung erfolgen. Hierbei können dem Auftragsmaterial z. B. anorganische Faserstoffe oder Kohlenstoffasern zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder/und schaumbildende Stoffe zur Verringerung des Gewichts beigemischt werden. Die aufgetragene Schicht kann unter Luft oder unter inerter Atmosphäre oder unter reduzierendem Schutzgas bei Temperaturen zwischen 400 und 1000°C, je nach eingesetztem Emailtyp, aufgeschmolzen werden. Blasenfreies oder fast blasenfreies Email dagegen kann durch Emaillieren im Vakuum hergestellt werden.The object of the invention is that first through a copper foil suitable enamels. The copper foil is initially that Backing material. The email is applied on one side. That can be done by known techniques in wet application such as roller application or spray application etc. or in dry application by powder enamelling. Here you can the order material z. B. inorganic fibers or carbon fibers to improve the mechanical properties and / or foam-forming Substances to reduce weight are added. The applied Layer can be in air or under an inert atmosphere or under reducing protective gas at temperatures between 400 and 1000 ° C, depending on used enamel type, are melted. Bubble-free or almost bubble-free enamel, on the other hand, can be produced by enamelling in a vacuum become.

Nach Abkühlen der emaillierten Metallfolien liegt ein Verbundwerkstoff vor, der aus einer sehr dünnen Glasschicht mit Dicken zwischen 0,05 und 4 mm und einer Metallfolie von etwa 0,02 bis 0,2 mm Dicke besteht. Dickere Metallschichten sind natürlich jederzeit einsetzbar und in der Emailtechnik als Substrat bekannt. Bild 1 skizziert einen möglichen Fertigungsgang für die beschriebenen Leiterplatten.After the enamelled metal foils have cooled, a composite material is present which consists of a very thin glass layer with thicknesses between 0.05 and 4 mm and a metal foil of approximately 0.02 to 0.2 mm thickness. Thicker layers of metal can of course be used at any time and are known as substrates in enamel technology. Figure 1 outlines a possible production process for the printed circuit boards described.

Zur Verwendung als Leiterplattenbasismaterial steht jetzt das Pendant zum kupferkaschierten Kunststofflaminat zur Verfügung. Man verwendet jetzt die Emailschicht als Trägermaterial und kann die Kupferschicht mit bisher bekannten Techniken zu vorgegebenen Leiterbahnen abtragen.The counterpart of the is now available for use as a PCB base material copper-clad plastic laminate available. You use that now Enamel layer as a carrier material and can the copper layer with so far remove known techniques to specified conductor tracks.

Das so entstandene Leiterplattenmaterial kann zu mehrlagigen Paketen zusammengestellt werden. Man kann diese Pakete unter geringem Druck auf die Erweichungstemperatur des Emails erwärmen und dadurch zusammenkleben. Man kann auch diese Verbindung durch ein Glaslot mit tieferem Schmelzpunkt herstellen. The circuit board material created in this way can form multi-layer packages be put together. You can get these packages under light pressure on the Heat the softening temperature of the enamel and stick it together. Man this connection can also be made using a glass solder with a lower melting point produce.

Die entstandene Leiterplatte kann ebenso wie bisher z. B. mit Diamantscheiben geschnitten, mit hartstoffbeschichteten Bohrern gebohrt, mit Metallschichten durchkontaktiert etc. werden. Die entstandene Leiterplatte ist temperaturfest bis etwa 500, kurzzeitig bis 750°C. Im Falle der Schrottverwertung nach Ende der Benutzung können derartige Leiterplatten nach Entfernen der Bestückung metallurgisch aufgearbeitet werden, wobei die Emailanteile eine leicht schmelzende Schlacke bilden, die z. B. als mildes Strahlmittel zum mechanischen Bearbeiten von NE-Metallen eingesetzt werden kann.The resulting printed circuit board can be z. B. with Cut diamond disks, drilled with hard-coated drills, plated through with metal layers etc. The resulting one PCB is temperature-resistant up to about 500, briefly up to 750 ° C. in the In the case of scrap recycling after use, such PCBs metallurgically processed after removal of the assembly the enamel parts form a slightly melting slag that e.g. B. as a mild abrasive for mechanical processing of non-ferrous metals can be used.

Claims

1. The method according to the invention claims the production of inorganic base material consisting of a enamelled metal foil, preferably copper foil, by one or double-sided wet or dry coating of the metal foil in one Enamelling process.

2. The production of fiber-reinforced enamel layers by incorporation of inorganic fibers or carbon fibers in the enamel layer, thereby marked that the fiber materials are mixed into the finished slip or applied electrostatically before applying an electrostatic powder become.

3. The production of fiber-reinforced foam enamels, thereby characterized in that the emails produced according to claim 2 adds foam-forming additives.

4. The production of low-bubble enamel layers by enamelling in a vacuum.

5. The manufacture of multilayer inorganic printed circuit boards by Sintering under pressure or mechanical stress.

6. The production of multilayer printed circuit boards by gluing with easily melting glasses or glass solder.

7. The reuse of the enamel layer after metallurgical Recovery of conductor track metals as blasting media.