DE1199344B - Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIb

Deutschem.: 21c-2/34

Nummer: 1199 344

Aktenzeichen: G 31224 VIII d/21 c

Anmeldetag: 23. Dezember 1960

Auslegetag: 26. August 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte, bei dem auf einer mit Löchern für Anschlußdrähte versehenen Isolierplatte ein galvanisch aufgetragenes Schaltungsmuster erzeugt wird.

Es ist bereits bekannt, eine gedruckte Schaltung auf folgende Weise herzustellen: Eine Hartpapierplatte wird gestanzt, gesäubert, getrocknet, mit einem Kleber behandelt und mit einer Silberschicht versehen. Die Innenseiten der gestanzten Löcher erhalten einen leitenden Überzug. Die Platte wird dann bedruckt, die aufgebrachten Leitungszüge werden in einem galvanischen Bad verstärkt und schließlich wird die Platte unter hohem Druck mit den Leitungszügen innig verbunden.

Des weiteren ist ein Verfahren zum Herstellen von durchplattierten Löchern bekannt, bei dem ein umgekehrtes Schema aufgedruckt wird, das die Umgebung des Loches frei von der Druckmasse läßt, die gegen die Plattierung schützt. Dann wird ein Metall- oder Kohlefilm innerhalb des Lochausschnittes aufgestäubt, der die Leitfähigkeit herstellt. In einem Elektrolysebad wird dann das Innere des Loches ebenso wie die freie Kupferfolie mit dem aufzuplattierenden Metall überzogen. Anschließend daran wird die Druckmasse entfernt und das nicht gebrauchte Kupfer weggeätzt, wobei wiederum die vorher niedergeschlagene Plattierung gegen das Ätzen schützt. Die elektrolytisch niedergeschlagene ösenartige Verbindung verbleibt dann in dem Loch.

Gegenüber dem Stande der Technik wird gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der Vorderseite der Isolierplatte mit einem Schutzbelag ein Gegenbild der gewünschten Schaltung erzeugt wird und die nicht mit dem Schutzbelag versehenen Teile der Isolierplatte, einschließlich der Löcher, mit einem chemisch aufgebrachten, elektrisch leitenden Material versehen werden, daß anschließend auf die Rückseite der Isolierplatte auf die leitende Schicht ein Schutzbelag aufgebracht wird, danach die nicht mit einem Schutzbelag versehenen Teile der Isolierplatte mit einem galvanisch erzeugten Metallüberzug versehen und schließlich von der Rückseite der Schaltungsplatte der Schutzbelag sowie die chemisch erzeugte leitende Schicht entfernt werden. Zweckmäßigerweise wird im Anschluß daran als Abschluß des Verfahrens eine Lötmittelschutzschicht auf die gesamte Oberfläche des Schaltungsbrettes aufgebracht.

An Hand der Zeichnung wird das Verfahren gemaß der Erfindung im folgenden erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen Teil einer Verfahren zur Herstellung einer gedruckten
Schaltungsplatte

Anmelder:

General Electric Company,

Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:
Raymond Gilbert Olin, Utica, N. Y.;
Ralph Willi Richter,
Whitesboro, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Dezember 1959
(862 569)

Schaltungsplatte, auf die die gedruckte Schaltung aufgebracht werden soll;

F i g. 2 zeigt den in F i g. 1 gezeigten Teil der Schaltungsplatte nach Beendigung des Verfahrens;

F i g. 3 stellt einen Querschnitt nach der Linie 3-3 nach F i g. 1 dar;

Fig. 4 bis 8 zeigen Querschnitte der Schaltungsplatte bei verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

F i g. 9 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 9-9 der F i g. 2.

In der Zeichnung ist eine Schaltungsplatte 11 aus elektrisch isolierendem Material, z. B. aus Papierphenolfolien, einem Epoxydharz oder einem anderen geeigneten Material mit Löchern 12 an den Stellen, an denen Anschlüsse elektrischer Leitungen durchgeführt und mit den gedruckten Leitern verlötet werden sollen, vorgesehen. Vorzugsweise sind die Oberflächen der Platte 11 aufgerauht, z. B. mit Hilfe eines Sandstrahlgebläses, damit die nachfolgende chemische Plattierung der Platte auf einfachere Weise möglich ist. Die Platte 11 kann auch gekrümmt, z. B. in Form eines Hohlzylinders, ausgebildet sein.

Um das Aufbringen des chemischen Überzuges zu vereinfachen, kann z. B. die Platte 1 so behandelt werden, daß sie in ein Sensibilisierbad und anschlie-

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ßend daran in ein Entwicklerbad gegeben wird. Das Sensibilisierbad stellt z. B. eine Lösung aus 5 Gramm Zinnchlorür (SnCl₂), 25 ecm Salzsäure (HCl) und 500 ecm Wasser dar.

Die Platte wird etwa 15 Sekunden lang in das lichtempfindliche Bad getaucht und dann etwa 15 Sekunden lang in ein Entwicklerbad gegeben, das aus einer Lösung aus 10 Gramm Silbernitrat (AgNO₃) und 500 ecm Wasser besteht.

Diese vorzugsweise zu verwendenden Zusammen-Setzungen des Sensibilisierbades und des Entwicklerbades sind nur als Beispiel angegeben, es können ebenso andere Lösungen zur entsprechenden Behandlung der Platte gewählt werden.

Im Anschluß daran wird ein Schutzüberzug 13 auf die Vorderfläche der Platte an den Stellen aufgebracht, an denen kein Leiter in der fertigen Platte vorhanden sein soll (vgl. Fig. 4). Alle Stellen der Platte, die durch den Schutzbelag 13 abgedeckt sind, sind in F i g. 2 mit der Ziffer 14 gekennzeichnet, während alle Stellen, die in der fertigen Platte einen elektrisch leitenden Überzug aufweisen, mit dem Bezugszeichen 15 versehen sind. Der Schutzüberzug 13 soll aus einem Material bestehen, das sowohl gegenüber Basen als auch Säuren unempfindlich ist, z. B. Polyesterharze, Epoxydharze, Melamine und bestimmte Silikonharze. Das Aufbringen des Schutzüberzuges 13 auf die Oberfläche der Platte erfolgt nach bekannten Verfahren, z. B. kann der Schutzüberzug auch aufgedruckt werden.

Dann wird die Platte in ein Bad gegeben, das z. B. aus einer Lösung von acht Tausendstel Litern Formaldehyd pro Liter, 25 g Natriumhydroxyd pro Liter, 11g Kupfersulfat pro Liter und 10 g Weinstein pro Liter besteht.

Die Platte wird in diesem Bad 45 Minuten lang (bzw. so lange, bis der Kupferüberzug eine Stärke von etwa 2,5 · 10~³ mm aufweist) belassen und dann in Wasser gespült. F i g. 5 zeigt den Kupferbelag 16, der die Platte mit Ausnahme der Stellen bedeckt, an denen der Schutzüberzug 13 vorgesehen ist. Insbesondere bedeckt der Belag aus Kupfer die Oberfläche der Platte 11 in allen Löchern 12.

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, einen Schutzbelag 17 auf die Rückseite der Platte 11 aufzubringen. Dies ist in Fig. 6 dargestellt. Der Schutzbelag 17 kann durch Aufwalzen aufgebracht werden und das Schutzmaterial soll so beschaffen sein, daß es eine galvanische Behandlung aushält. Solche Materialien sind beispielsweise Polyesterharze, Epoxydharze, Melamine, bestimmte Silikonharze und bestimmte Lacke.

Im Anschluß daran wird die Platte galvanisiert. Ein geeignetes Galvanisierbad weist eine Lösung von etwa 790 g Kupfersulfat, etwa 200 g Schwefelsäure und so viel Wasser auf, daß 3,78 1 Lösung entstehen.

Die Platte 11 wird in das Bad gegeben; um den erforderlichen Galvanisierstrom zu erhalten, wird ein Anschluß einer Stromquelle an eine Elektrode im galvanischen Bad gelegt, während der andere An-Schluß der Stromquelle an Stellen 15 angeschlossen wird. Auf diese Weise ist ein stromleitender Übergang von den Stellen 15, an die die Stromelektrode gelegt ist, über die Löcher 12 zum Belag, der die Platte 11 bedeckt, und damit von anderen Löchern 12 an alle übrigen Stellen 15 geschaffen, wobei ein Kupferbelag an den Stellen 15 durch Elektroplattierung aufgebracht wird. Falls erwünscht, können besondere Flächen 15 auf der Vorderfläche der Platte 11 zu dem Zweck vorgesehen werden, die Stromverbindungen zum galvanischen Überzug herzustellen; diese besonderen Flächen 15 dienen im folgenden aber nicht zum Aufbringen elektrischer Stromleiter auf die Platte 11. Üblicherweise ist die Fläche 15, an die die Stromverbindung vorteilhafterweise gelegt wird, ziemlich groß und nimmt einen beträchtlichen Teil der Platte 11 ein. Die Platte wird vorzugsweise 90 Minuten lang elektroplattiert, bzw. so lange, bis der Kupferbelag eine Stärke von etwa 5 · 10~² mm angenommen hat. Die Stärke wird z. B. nach dem Kocour-Verfahren gemessen. Das elektroplattierte Kupfer bedeckt die leitende Schicht 16 an allen Stellen 15 und den Wandungen der Öffnungen 12, wie durch die Ziffer 18 in F i g. 7 gezeigt ist. Nach dem Elektroplattieren wird die Platte vorzugsweise in Wasser gespült, das ein Reinigungsmittel enthält, um das elektroplattierte Material zu neutralisieren.

Nach dem Elektroplattieren werden der Schutzbelag 17 und die leitende Schicht 16 an der Rückseite der Platte 11 entfernt. Dies kann beispielsweise durch ein Sandstrahlgebläse oder durch Schleifen der Grundfläche bis auf die Linie 19 in F i g. 7 erfolgen. Das Ergebnis, das in F i g. 8 gezeigt ist, ist eine plattierte Schaltplatte aus elektrisch isolierendem Material 11, das elektrische Leiter 15 aus einer leitenden Schicht 16 aufweist, welche durch einen galvanisch erzeugten Metallüberzug 18 bedeckt wird, wobei der Metallüberzug in die Öffnungen 12 hineinreicht. Das Schutzmaterial 13 verbleibt auf der fertigen Platte.

Der letzte Schritt des Verfahrens besteht darin, daß ein Belag 20 aus einer Lötmittelschutzschicht der gesamten Oberfläche der Schaltungsplatte aufgegeben wird, ausgenommen an den Stellen, die in unmittelbarer Nähe der Öffnungen 12 liegen, wie in F i g. 2 gezeigt. Die Lötmittelschutzschicht kann ein an sich bekanntes Epoxyd- oder Polyesterharz oder andere harzförmige oder plastische Materialien enthalten, die die zum Löten erforderlichen Temperaturen aushalten. Die Lötmittelschutzschicht 20 kann in der Weise aufgebracht werden, daß das allmählich zugeführte Lötmittel auf die plattierten Öffnungen 12 und ihre unmittelbare Umgebung beschränkt bleibt. Die Lötmittelschutzschicht 20 wirkt auch als Schutz für die plattierten Leiter 15. Ferner dient sie dazu, die plattierten Leiter auf der Schallplatte 11 zu halten.

Eine derartige erfindungsgemäße gedruckte Schaltung kann vorteilhafterweise wie folgt verwendet werden: Elektrische Bauelemente werden auf der Seite der Schaltplatte, die keine Stromverbindungen aufweist, angeordnet. Ihre Leitungen führen durch geeignete Öffnungen in der Schaltplatte. Diese Schaltplatte, deren Stromverbindungen auf der Unterseite vorgesehen sind, wird in Berührung mit geschmolzenem Lötmittel gebracht und dann wieder entfernt. Das Lötmittel steigt in die Öffnungen und befestigt elektrisch und mechanisch die Drähte an den plattierten Leitern. Während des Lötvorganges wirkt die Platte 11 als Wärmeisolator zum Schutz der elektrischen Teile vor zu hoher Erwärmung durch das Lötmittel. Ein anderes Verfahren zur Befestigung besteht darin, die elektrischen Bauelemente auf der Seite der Platte, die die Schaltverbindungen trägt, anzuordnen, wobei ihre Drähte durch Öffnungen geführt sind.

Dann wird die Platte mit der Seite, die keine Stromverbindungen aufweist, in Berührung mit der Oberfläche des geschmolzenen Lötmittels gebracht und dann wieder abgenommen. Wie oben erläutert, steigt das Lötmittel auch hier wieder in die öffnungen und befestigt die Drähte elektrisch und mechanisch an den plattierten Leitern.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte, bei dem auf einer mit Löchern für Anschlußdrähte versehenen Isolierplatte ein galvanisch aufgetragenes Schaltungsmuster erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorderseite der Isolierplatte (11) mit einem Schutzbelag (13) ein Gegenbild der gewünschten Schaltung (15) erzeugt wird und die nicht mit dem Schutzbelag versehenen Teile der Isolierplatte, einschließlich der Löcher (12), mit einem chemisch aufgebrachten, elektrisch leitenden Material (16) versehen werden, daß anschließend auf die Rückseite der Isolierplatte (11) auf die leitende Schicht (16) ein Schutzbelag (17) aufgebracht wird, danach die nicht mit einem Schutzbelag (13, 17) versehenen Teile der Isolierplatte mit einem galvanisch erzeugten Metallüberzug (18) versehen und schließlich von der Rückseite der Schaltungsplatte der Schutzbelag (17) sowie die chemisch erzeugte leitende Schicht (16) entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lötmittelschutzschicht (20) auf die gesamte Oberfläche der Schaltungsplatte aufgebracht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Funkschau«, 1956, H. 12, S. 485 bis 488;
»Metallwaren-Industrie u. Galvanotechnik«, 1957, H. 12, S. 519/520;

»Elektronik«, 1957, H. 6, S. 163 bis 167.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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