<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Herstellen elektrischer Vorrichtungen und nach dem Verfahren hergestellte elektrische Vorrichtung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen elektrischer Vorrichtungen und im besonderen auf ein Verfahren, um bestimmte Teile eines Basisgliedes aus elektrisch isolierendem Material mit einer Metallauflage zu versehen, um auf diesem Glied beispielsweise eine gedruckte Schaltung zu erzeugen.
Bei der beständig steigenden Verwendung sogenannter gedruckter Schaltungen für die verschiedenen Arten elektrischer und elektronischer Einrichtungen hat es sich als wünschenswert erwiesen, ein Verfahren zum Herstellen dieser Schaltungen zu finden, das leicht durchführbar ist und gleichzeitig die Fabrikation der Schaltungen mit Mindestkosten ermöglicht.
Die bisherigen Verfahren haben sich in bezug auf diese Erfordernisse als nicht befriedigend erwiesen, insofern, als sie zu hohen Produktionskosten für die Schaltungen oder zur Verwendung einer oder mehrerer Verfahrensstufen führten, die entweder zeitraubend waren oder die die hergestellte gedruckte Schaltung nachteilig beeinflussten. Beispielsweise gibt es zwei Grundherstellungsverfahren, die den Beifall der Industrie gefunden haben. Das erste besteht aus der Verwendung einer auf der Rückseite mit einer Isolation überzogenen Metallfolie, wobei Teile der Folie etwa durch Fortätzen entfernt werden, und wobei die gedruckte Schaltung aus demjenigen Teil der Folie besteht, der auf dem Isolationsuntergrund nach dem Entfernen der nicht benötigten und dadurch unerwünschten Bezirke übrigbleibt.
Die Herstellungskosten dieser Art Schaltungen ist von vornherein hoch infolge der Schwierigkeit des Entfernens der unerwünschten Folienbezirke. Überdies werden, wenn bei der Entfernungsstufe ein Ätzbad zur Anwendung gelangt, in bezug auf die Handhabung des Säure- materials und im Hinblick auf Korrosion und Abnutzung der bei dem Verfahren verwendeten Einrichtung eine Anzahl von Problemen eingeführt.
Es ist ausserdem wohlbekannt, dass die Verwendung einer Atz-Verfahrensstufe einen Niederschlag eines leitenden Restes der Ätzsäure auf dem nichtleitenden Untergrundmaterial bewirkt, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Funkenüberschlages zwischen den leitenden Teilen der gedruckten Schaltung eintritt. Das Beseitigen der Möglichkeit eines Funkenüberschlages ist natürlich nicht nur erwünscht, um. die Verwendung höherer Spannungen bei der gedruckten Schaltung zu ermöglichen, sondern auch um ein engeres Anordnen der leitenden Teile der Schaltung zum Verringern der Gesamtabmessungen der fertigen Schaltung zu gestatten.
Das zweite Grundverfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen besteht aus dem Aufbringen des leitenden Materials direkt auf die isolierende Basis mittels Aufsprühen, Elektroplattieren oder ähnlichen Verfahren dieser Art. Während dieses letztgenannte Verfahren im allgemeinen weniger kostspielig ist als das erstgenannte, sind zur Herstellung der gedruckten Schaltung Masken oder Schablonen zur Bildung eines Umrisses des gewünschten Musters nötig. Diese Schablonen verstopfen sich mit dem aufgebrachten leitenden Material und erfordern ein häufiges Ersetzen, wodurch das Verfahren das Eingreifen eines Arbeiters nötig macht, der die Schablone entfernen und eine neue einlegen muss, die von leitendem Material frei ist.
Ein derartiges Verfahren ist offenbar zeitraubend und für eine Hochgeschwindig- keitsproduktion nicht geeignet.
Wie bereits bekannt, beruht der Hauptvorteil der gedruckten Schaltungen auf ihrem geringen Gewicht und Raumbedarf; doch ist ihre Verwendbar-
<Desc/Clms Page number 2>
keit infolge ihrer Ungeeignetheit für Ströme beträchtlicher Stärke etwas begrenzt. Diese Begrenzung rührt nicht nur von den vorerwähnten Schwierigkeiten in bezug auf Funkenüberschläge zwischen leitenden Teilen der Schaltung, sondern auch davon her, dass die bisher angewendeten Verfahren für die Herstellung von < :gedruckten Schaltungen mit elektrischen Leitern von für verhältnismässig starke Ströme ausreichendem Querschnitt ungeeignet waren.
Es ist deshalb erwünscht, ein Verfahren zum Herstellen < :gedruckter Schaltungen zu schaffen, bei welchem die Schaltungsleiter eine vergrösserte Stromführungs- kapazität besitzen, ohne gleichzeitig den für die Schaltung erforderlichen Oberflächenbereich zu vergrössern.
Bei der Montage gedruckter Schaltungen ist es häufig notwendig, zu löten oder die gedruckten Schaltungsleiter mit äusseren Schaltungselementen auf andere Weise zu verbinden, welche Elemente aus Transformatoren, Drosseln, Widerständen, Kondensatoren und Röhrenfassungen bestehen können.
Um einen solchen Lötvorgang mit einem Minimalaufwand bei Maximalgeschwindigkeit durchzuführen, ist es erwünscht, alle Lötverbindungen gleich durch ein Tauchverfahren herzustellen, bei dem das mit der < < gedruckten Schaltung versehene Basisglied in ein Lötbad getaucht wird; ein solches Tauchlöten ist ferner notwendig, um die freiliegenden Oberflächen des leitenden Musters der gedruckten Schaltung mit einer Lötschicht zu überziehen, um eine übermässige Oxydation des Musters zu verhindern.
Jedoch haben sich bisher bei der Herstellung der erforderlichen Überzüge und Verbindungen einige Schwierigkeiten gezeigt als Folge des Umstandes, dass die gedruckten Anschlüsse und andere gedruckten Leiter die Tendenz zeigten, sich von der Isolierbasis infolge der beim Eintauchen in das Lotbad übertragenen Hitze abzulösen. Es ist deshalb erwünscht, ein Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungen zu schaffen, das diese Nachteile vollständig vermeidet. Aus den oben genannten Gründen ist es überdies erwünscht, ein solches Verfahren zu schaffen, bei dem die hergestellte gedruckte Schaltung eine verhältnismässig grosse Kapazität zum Festhalten des Lotes besitzt, wobei Lötverbindungen hergestellt werden, die eine vergrösserte Stromführungskapazität besitzen.
Bei den bisherigen Verfahren schien es häufig erwünscht, die gedruckte Schaltung auf einem isolierenden Basisglied (kurz Basis) aus Phenol-Form- aldehyd-Harz oder einem andern durch Hitze abbindenden plastischen Material herzustellen, da dieses Material solche erwünschten Eigenschaften wie relativ hohe Festigkeit, ausgezeichnete Isolationsfähij keit, verhältnismässig grosse Beständigkeit gegen Temperatur und Feuchtigkeit usw. besitzt. Jedoch ist es infolge der Sprödigkeit dieser Materialien verhältnismässig schwierig, in diese Löcher zur Aufnahme der Anschlussdrähte zu bohren, die an die gedruckten,> Anschlüsse der Schaltung auf die oben beschrie- bene Weise angelötet werden sollen.
Daher haben die bisherigen Versuche, diese Basismaterialien zu verwenden, das Erhitzen der Basis erfordert, um diese für das Hineinstanzen von Löchern genügend biegsam zu machen. Da jedoch die Richtung der Expansion und Kontraktion eines solchen Basismaterials bei der Anwendung von Hitze im allgemeinen nicht vorausgesagt werden kann, wurden die Löcher oftmals an ungeeigneten Stellen angebracht mit dem Ergebnis, dass Löcher in den leitenden Teilen nicht zu den Löchern in der Basis passen, weshalb die mit der gedruckten Schaltung versehene Basis als Ausschuss behandelt werden musste. Ein solches Ergebnis vergrössert natürlich die Produktionskosten infolge des weggeworfenen Ausschussmaterials wie auch durch die bei der Herstellung der Ausschussstücke verlorene Zeit.
Werden anderseits die Löcher in der Basis bei deren Herstellung geformt, so sind häufig die entsprechenden, in dem Metallüberzug für die Basis hergestellten Löcher auf die erstgenannten nicht ausgerichtet, so dass die mit der gedruckten Schaltung versehene Basis wiederum als Ausschuss zurückgewiesen werden muss. Es ist deshalb erwünscht, ein Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungen zu schaffen, das in weitem Umfang die Möglichkeit eines Ausschusses infolge von Fehldrucken reduziert.
In den vergangenen Jahren zeigte sich bei den meisten Herstellungsverfahren die Tendenz in Richtung auf das, was unter dem einzelnen Wort Automation bekannt geworden ist; für diese sind in der elektrischen Industrie gedruckte Schaltungen ein sehr wichtiger Faktor geworden. Bei der Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen einer auf einer isolierenden Basis erzeugten gedruckten Schaltung und unabhängigen, darauf anzubringenden Schaltungsteilen ist es bei den automatischen Montageverfahren oftmals erforderlich, gewisse Leiter durch Öffnungen in der isolierenden Basis zu führen.
Bei den bisherigen Anordnungen besteht, selbst wenn die Möglichkeit mangelhafter Ausrichtung der Löcher, die in die isolierende Basis gestanzt sind, ausser Acht gelassen wird, das Problem, eine genügend präzise arbeitende Einrichtung zu entwerfen und zu bauen, die die Leiter in die verhältnismässig kleinen öffnun- gen einführt, die sich in der isolierenden Basis der gedruckten Schaltung befinden.
Es ist erwünscht, eine Anordnung zu schaffen, bei der diese Öffnungen an zumindest einer Seite des isolierenden Trägers, in die die Leiter eingeführt werden, einen konisch geformten Einführungskanal besitzen, der eine grössere Abweichung bei dem Ausrichten der elektrischen Schaltungsteile zulässt, jedoch sichert, dass die Leiter ordentlich in die Löcher gelangen, die in der Basis für die gedruckte Schaltung vorgesehen sind.
Überdies wurde bei den bisher erhältlichen Basisgliedern mit gedruckten Schaltungen>> Isoliermaterial aus Papierschichten oder mit einem hygroskopischen Füllstoff allgemein verwendet. Beim Stanzen solcher Isoliermaterialien und auch beim Ätzen und beim Tauchlotveifahren wird die Oberfläche der Isoliertafel
<Desc/Clms Page number 3>
angegriffen, so dass öffnungen für eine Wasserabsorption entstehen, wobei die hygroskopischen Papierschichten oder Füllmaterialien Wasser aus der Atmosphäre aufnehmen und Pfade niedrigen Widerstandes in der isolierenden Basis und damit die Möglichkeit von Funkenüberschlägen über den kleinen Raum zwischen benachbarten Leitern schaffen.
Es ist deshalb erwünscht, beim Herstellen eines Schaltungselements mit einer gedruckten Schaltung:> ein Basisglied aus isolierendem Material zu schaffen, bei dem die Oberfläche des Materials niemals zerstört wird und kein Problem in bezug auf Wasserabsorption entsteht.
Bei den bisherigen Anordnungen liegen die gedruckte Schaltung bzw. die Oberfläche der Basis in einer einzigen Ebene. Es gibt jedoch viele Verwendungsgebiete, bei denen eine in verschiedenen Ebenen liegende, < gedruckte Schaltung verlangt wird. Es ist deshalb erwünscht, eine einfache Anordnung und ein Verfahren zu schaffen, wobei Teile der gedruckten Schaltung> in bezug auf andere Teile auf wesentlich verschiedenen Ebenen liegen, und wobei dennoch die gedruckte Schaltung,> auf dieselbe Weise hergestellt werden kann, wie wenn die gesamte Schaltung in einer einzigen Ebene liegt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen, welche Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulichen; es zeigen: Fig. l eine Draufsicht auf einen Teil eines bei der Durchführung einer Form des erfindungsgemässen Verfahrens verwendeten isolierenden Basisgliedes (kurz Basis), wonach die Basis mit einer Mehrzahl darin geformter Nuten zur Aufnahme der leitenden Teile der gedruckten Schaltung und ferner mit einer Mehrzahl von Löchern für die Anschlüsse der gedruckten Schaltung;>, für äussere Anschlussdrähte, Stecker der in der Schaltung verwendeten Vakuumröhren oder für andere ähnliche Vorrichtungen versehen ist;
Fig.2 zeigt eine Stufe der Herstellung eines Schaltungselementes mit gedruckter Schaltung und besteht aus einem stark vergrösserten Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, der eine mit einer haftenden Schicht bedeckte Folie in der geeigneten Lage über der isolierenden Basis zeigt, in der sie durch eine Platte flexiblen Materials gegen die isolierende Basis gedrückt wird; Fig. 3 zeigt eine weitere Verfahrensstufe zur Herstellung eines Schaltungselementes mit gedruckter Schaltung , die der in der Fig. 2 dargestellten Verfahrensstufe folgt, wobei die Lage der mit einer Haftschicht überzogenen Folie und der flexiblen Platte nach dem Andrücken an die isolierende Basis dargestellt wird;
Fig.4 zeigt noch eine weitere, auf die in der Fig.3 dargestellten Verfahrensstufe folgende Stufe zur Herstellung eines Schaltungselementes mit gedruckter Schaltung;>, wobei ein Teil der geformten gedruckten Schaltung;> nach Zurücknahme der in den Fig. 2 und 3 dargestellten flexiblen Platte dargestellt wird; Fig. 5 ist eine der Fig. 1 ähnliche Draufsicht, die eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung veranschaulicht; Fig. 6 ist ein vergrösserter Querschnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 5;
Fig. 7 ist eine stark vergrösserte, etwa der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Verfahrensstufe bei der Herstellung gedruckter Schaltungen nach der durch Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsform des Verfahrens; Fig. 8 ist eine der Fig.7 ähnliche Darstellung einer folgenden Verfahrensstufe;
Fig. 9 ist eine den Fig. 7 und 8 ähnliche Darstellung einer weiteren folgenden Verfahrensstufe, Fig. 10 eine der Fig. 9 ähnliche Darstellung der Art, in welcher die Bestandteile des Schaltungselementes ineinandergreifen; Fig. 11 ist ein Querschnitt durch einen Metallblechabschnitt, der bei der Herstellung gedruckter Schaltungen verwendet werden kann, und der auf der einen Seite mit einer Lotschicht überzogen ist; Fig. 12 ist ein Querschnitt ähnlich der Fig. 11 durch einen Metallblechabschnitt, der auf beiden Seiten mit einer Lotschicht bedeckt ist;
Fig. 13 ist ein Querschnitt längs der Linie l3-13 der Fig. 5, der eine auf die isolierende Basis aufgebrachte, vergrösserte Metallfläche zeigt; Fig. 14 ist eine Draufsicht, die einem Teil der Fig. 5 ähnelt, und die einen Teil einer in zwei Ebenen geformte gedruckten Schaltung zeigt, und die Fig. 15 ist ein Schnitt längs der Linie 15-15 der Fig. 14.
In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen und im besonderen in der Fig. 1 wird eine aus einem geeigneten isolierenden Material wie Phenol-Formalde- hyd- oder Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharz geformte isolierende Basis 20 in Form einer verhältnismässig flachen Platte dargestellt, die jede gewünschten äusseren Abmessungen und jede gewünschte Gestalt haben kann.
Die Basis 20, die als Chassis für die herzustellende elektrische Einrichtung dienen kann, kann aus jedem geeigneten, elektrisch isolierenden Plastik- oder Harzmaterial hergestellt werden, das durch Druck und Hitze in die geeignete Gestalt gebracht oder sonstwie zu einer isolierenden Basis der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung geformt werden kann. Offensichtlich wird die Auswahl des Basismaterials in gewissem Ausmass bestimmt von der besonderen Umgebung, in der die fertige Schaltung verwendet werden soll.
So kann es beispielsweise erwünscht sein, ein Basismaterial zu verwenden, das den Einwirkungen von Feuchtigkeit und relativ hohen Temperaturen widersteht, und zwar für Einrichtungen, wo diese Bedingungen auftreten können, wobei Harze, die der Basis diese Eigenschaften verleihen, gewählt werden können. In jedem Fall wird die Basis allgemein aus einem Material hergestellt, das den Temperaturen geschmolzenen Lotes widerstehen kann, um deren Ein-
<Desc/Clms Page number 4>
tauchen in ein Lotbad für eine zur Herstellung der später beschriebenen Lötverbindungen ausreichende Zeitspanne zu gestatten.
Die Basis 20 kann jede gewünschte Dicke haben, die von einigen Hundertstel Millimetern bis zu viel grösseren Werten schwanken kann. Während des For- mens wird die dargestellte Basis 20 mit einer Mehrzahl von in Abständen angeordneten Löchern oder Öffnungen geeigneter Gestalt versehen, die von einer Seite zur anderen laufen, und die, wie bereits erwähnt, zur Aufnahme äusserer Schaltungsdrähte, Anschlussglieder, wie Lötösen oder anderer mechanischer Befestigungseinrichtungen, oder anderer Vorrichtungen dieser Art eingerichtet werden können.
Für diese Funktionen typische Löcher sind in der Fig. 1 mit 21a und 21b bezeichnet und entweder als kreisrund oder rechteckig dargestellt, obwohl diese Löcher offensichtlich jede Gestalt annehmen können, die für die von ihnen aufzunehmende Vorrichtung geeignet ist. In der in der Fig. 1 dargestellten typischen Basis können weitere Löcher zur Aufnahme der Büchsen für die Röhrenstifte einer üblichen Vakuumröhre vorgesehen werden, wie durch die rechteckigen Löcher 21b dargestellt.
Wie bereits erwähnt, können gewisse weitere Löcher für die Aufnahme von Anschlussdrähten äusserer Schaltungsteile, wie Widerstände, Kondensatoren, Drosseln, Transformatoren und dergleichen eingerichtet werden, welche Teile gewöhnlich in elektrischen Schaltungen zusammen mit nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten gedruckte Schaltungen aufweisenden Basisgliedern verwendet werden. Jedes der Löcher 21a und 21b ist von einer Vertiefung umgeben, die zumindest in einem der Oberflächenteile der Basis 20 geformt und mit 21c bezeichnet ist, wobei jede Vertiefung vorzugsweise eine Gestalt besitzt, die zu dem besonderen Loch, das sie umgibt, passt.
Das Material, aus welchem die isolierende Basis 20 hergestellt ist, ist mittels einer Matrize gepresst, welche die nötigen Vorsprünge zur Erzeugung der einzelnen Löcher sowie von mehreren durch Zwischenräume voneinander getrennten Nuten 22 aufweist; diese Nuten verbinden die einzelnen Anschlussstellen und die in einer bestimmten Folge an die gedruckte Schaltung anzuschliessenden Schaltungsteile miteinander. Diese Folge richtet sich im Einzelfall selbstverständlich nach der zu erzeugenden Schaltungsanordnung. Diese Nuten können für die Aufnahme der Anschlussorgane oder Leiter einer der üblichen gedruckten elektrischen Schaltungen eingerichtet werden oder können auch als eingebettete Organe ein geeignetes Widerstandsmaterial oder sogar einen Halbleiter enthalten.
Für den Zweck der vorliegenden Beschreibung sei jedoch angenommen, dass alle Nuten 22 für die Aufnahme der elektrischen Leiter für die gedruckte Schaltung eingerichtet sind. Obwohl nach der Fig.1 die Basis 20 die Nuten 22 und die die Öffnungen in der Basis umgebenden Vertiefungen 21c nur auf einer Seite besitzt, versteht es sich, dass es bei vielen Einrichtungen vorteilhaft ist, das Basisglied mit ähnlichen Nuten und Vertiefungen auf der Rückseite zu versehen, wodurch mit Hilfe des später noch zu beschreibenden Verfahrens eine zweite gedruckte elektrische Schaltung hergestellt werden kann.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich jedoch auf die Herstellung der gewünschten gedruckten Schaltung nur auf einer Seite der Basis 20, wobei es sich versteht, dass das gleiche Verfahren zur Herstellung einer zweiten Schaltung auf der Rückseite angewendet werden kann.
So ist es bei der in der Fig. 1 dargestellten Schaltung erwünscht, eine elektrische Verbindung zwischen den Öffnungen 23 und 24 in dem Basisglied durch Einbetten eines Leiters in die Nute 22' herzustellen. Die Nute 22' und die Öffnungen 23 und 24 wurden nur als Beispiel gewählt und erhielten von den anderen Öffnungen 21a und Nuten 22 in der Basis verschiedene Bezugszeichen nur deshalb, weil sie hiernach eingehend behandelt werden, wobei es sich versteht, dass sie mit ihren Gegenstücken identisch sind mit Ausnahme einiger Veränderungen der Gestalt und Grösse, die für den beabsichtigten Verwendungszweck erforderlich sind. Gleichfalls sei es erwünscht, das Loch 24 durch einen in der Nute 22' eingebetteten Leiter mit der Öffnung 25 usw. zu verbinden, bis die gesamte gedruckte Schaltung hergestellt ist.
Gleichzeitig sei es erwünscht, leitende Schaltungsteile in die Vertiefungen 23c, 24c, 25c bzw. 26c einzubetten, die die Öffnungen 23, 24, 25 und 26 umgeben, um Anschluss- oder Verbindungsdrähte aufnehmende Regionen beträchtlicher Grösse in der Nähe der Öffnungen herzustellen. Da die übrigen Anschlüsse und Leiter der gedruckten Schaltung den soeben beschriebenen gleichen, so stellt eine Schilderung des Verfahrens zum Herstellen der leitenden Teile der Schaltung in der Nute 22' und in den Vertiefungen 25c bzw. 26c, die die Öffnungen 25 und 26 umgeben, die bei der Anwendung des Verfahrens befolgten Massnahmen hinreichend dar.
Zum Herstellen der leitenden Teile der gedruckten Schaltung wird ein in der Fig. 2 mit 29 bezeichnetes Metallblatt oder Folie, deren Aussenabmessungen im wesentlichen den Abmessungen der Basis 20 entsprechen, auf die Basis gelegt. Das Metallblatt oder Folie 29 kann aus jedem geeigneten Material, wie Kupfer, bestehen und wird auf der Unterseite mit einem reaktionsfähigen Haftmittel 30 überzogen, das vor dem Einleiten einer Reaktion ein trockenes Material mit geringfügigen Hafteigenschaften ist. Danach wird die überzogene Folie 29 mit einer Platte aus biegsamem, elastischem oder nachgiebigem Plastikmaterial, wie Gummi oder dergleichen, bedeckt.
Nach der Fig.3 wird alsdann auf die obere Fläche 31a der elastischen Platte 31 unter Verwendung einer entweder hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Stanzpresse, einer Druckwalze oder einer ähnlichen Vorrichtung ein Druck ausgeübt, welche den Druck ausübende Einrichtung mit 32 bezeichnet ist.
Der auf die obere Fläche 31a der elastischen Platte 31 (Fig. 3) ausgeübte Druck presst die elasti-
<Desc/Clms Page number 5>
sche Platte zusammen und drückt die überzogene Metallfolie 29 gegen das isolierende Basisglied 20 mit dem Ergebnis, dass die Oberkanten der Nuten und Löcher in diesem Glied die Folie wirksam abscheren, auf welche Weise die bei der herzustellenden gedruckten Schaltung gewünschte Foliengestalt umrissen wird.
Beispielsweise scheren die Kanten 22a und 22b der Nute 22' die gegen diese Kanten gepresste überzogene Folie ab mit dem Ergebnis, dass in die Nute 22' ein stromführender Leiter eingebettet wird, während die nicht verwendeten Teile 29b der Folie auf den erhöhten Teilen 20a und 20b der Basis, die an die Nute 22' angrenzen, ruhen. Der beschriebene Abschervorgang bewirkt, dass in die Nute 22' ein Teil der Folie 29 eingelegt wird, der so gross ist, dass sowohl der Boden dieser Nute als auch deren Seitenflanken bedeckt werden, wie deutlich aus der Fig. 3 zu ersehen ist.
In der gleichen Weise bewirkt die Anwendung eines Druckes auf die obere Fläche der elastischen Platte 31, dass die Kanten 25a und 25b der Wände, die die im Querschnitt rechteckige Öffnung 25 bilden, einen Teil 29a der Folie 29 abscheren, dessen Gestalt der Öffnung 25 entspricht. In der Folge wird der abgescherte Teil 29a durch die Öffnung 25 und von der Basis 20 fortgedrückt. Die die Vertiefung 25c um die Öffnung 25 bildenden Kanten 25d und 25e bewirken ein Abscheren des Teiles der Metallfolie, der gegen diese Kanten gepresst wird, mit dem Ergebnis, dass die nicht verwendeten Teile 29b der Folie auf den erhöhten Flächen 20e und 20d der Basis in der Nähe der Vertiefung 25c ruhen.
Ein Teil 29c der Folie zwischen den Abscherkanten 25a, 25b, 25d und 25e wird in die Vertiefung 25c gedrückt und bedeckt sowohl den Boden dieser Vertiefung als auch die Seitenflanken der Vertiefung, wie in der Fig. 3 dargestellt ist. Ein gleiches Abscheren erfolgt längs der Kanten der Wandungen, die die Öffnung 26 bilden und deren umgebende Vertiefung 26e, wobei ein leitender Fo- lienteil 29d auf den Boden und die Seiten der letztgenannten Vertiefung gelegt wird.
In diesem Zeitpunkt ist der Haftüberzug 30 auf den die Basis 20 berührenden Flächen der Metallfolie 29 noch unwirksam und stellt keine Haftverbindung her, weshalb die nicht verwendeten Teile 29b der Folie von der Basis auf irgendeine geeignete Weise, etwa durch Abbürsten oder indem ein Luftstrom über die Fläche der Basis 20 geleitet wird, entfernt werden können. Falls die Teile 29a innerhalb der Öffnungen 25 und 26 von der Basis unter der Einwirkung der Schwerkraft nicht abfallen, können diese gleichfalls auf die eben beschriebene Weise entfernt werden.
Nach dem Entfernen der nicht verwendeten Teile der Folie und nach dem Zurückziehen der elastischen Platte 21 aus dem Eingriff mit der Basis durch Zurückziehen des Mechanismus 32 wird der Haftüberzug 30 aktiviert. Zu diesem Zweck kann, wenn der überzug 30 aus einer durch ein Lösungsmittel akti- vierbaren Type besteht, die isolierende Basis 20 mit deren Leitern und Anschlussgliedern, die in den ver- schiedenen Nuten und Vertiefungen eingebettet ruhen, wie in der Fig. 4 dargestellt, in ein geeignetes Lösungsmittel eingetaucht werden.
Ein besonderer überzug, der bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens befriedigende Ergebnisse gezeitigt hat, besteht aus einem Haftmittel auf Gummi- Phenolbasis, das durch Eintauchen in ein geeignetes Lösungsmittel, wie Äthylazetat, aktiviert werden kann. Ein durch ein geeignetes Lösungsmittel aktivierbares Haftmittel dieser Art wird unter der Handelsbezeichnung FUZE ON von der Aetna Supply, Inc., Arling- ton Heights, Illinois, geliefert.
Wird ein solcher überzug einem Lösungsmittel ausgesetzt, so wird dieser aktiviert und stellt eine feste Haftverbindung zwischen den leitenden Teilen der gedruckten Schaltung und den Nuten und Vertiefungen in der Basis her, dem diese Teile ausgesetzt waren.
Anderseits kann ein durch Hitze aktivierbarer flberzug 30 verwendet werden, der auf die Anwendung von Hitze reagiert und eine feste Verbindung zwischen der Metallfolie und der Basis 20 herstellt.
Geeignete, durch Hitze aktivierbare Haftmittel sind im Handel erhältlich und können aus einer Mischung eines Epoxy-Harzes, wie es durch Reaktion von Epichlorhydrin mit einem Bi-Phenol erhalten wird, mit einem Linear-Polyamid, wie es bei der Kondensation einer dimerisierten Leinölsäure und Äthylen- diamin entsteht, einer Mischung eines Epoxy-Harzes mit Malein- oder Phthalsäuren, oder aus einer Mischung eines Epoxyharzes mit einem Amin,
wie Di- äthylentriamin- m-Phenylendiamin oder Melamin bestehen.
Wenn eine durch ein Lösungsmittel aktivierbare Haftschicht 30 verwendet wird, werden das. Basisglied 20 und die gemäss Fig.4 in diesen verschiedenen Nuten und Vertiefungen befindliche Metallfolie in das Lösungsmittel getaucht, so dass das Haftmittel aktiviert wird und einen kräftigen Verband zwischen allen aneinander anliegenden Flächen der Folie und des Basisgliedes herstellt. Es versteht sich, dass das Lösungsmittel die gewünschten Bezirke durch Kapil- larwirkung erreicht.
In ähnlicher Weise wird, wenn eine durch Hitze aktivierbare Haftschicht verwendet wird, die in der Fig. 4 dargestellte Anordnung einer Hitzeeinwirkung ausgesetzt, um den gewünschten Verband der Haftschicht zu erzeugen. In jedem Falle wird eine kräftige Haftverbindung zwischen der Unterseite der Metallfolie und allen gegenüberliegenden Basisflächen erzeugt.
Die Metallfolie 29 kann -jede Dicke besitzen, die zum Führen der in der besonderen herzustellenden Schaltung fliessenden Ströme erforderlich ist. Offensichtlich kann die Tiefe der verschiedenen Nuten und Vertiefungen in dem Basisglied 20 je nach der Dicke der Metallfolie variieren, die verwendet wird, wodurch Schaltungen hergestellt werden können, die eine relativ grosse Stromführungskapazität besitzen.
Die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellte Schaltung kann vervollständigt werden durch
<Desc/Clms Page number 6>
Anbringen der gewünschten Verbindungen zu äusseren Schaltungsbestandteilen der oben beschriebenen Art, worauf die Anordnung in ein geeignetes Lotbad für eine kurze Zeitspanne getaucht wird, die ausreicht, um die Lötverbindungen an den Anschlusspunkten herzustellen. Die kanalförmige Gestalt der verschiedenen Nuten und Vertiefungen in dem Basisglied bietet relativ grosse Lötmittel-Haftbezirke, wodurch eine grössere Leitungskapazität zwischen den Lötver- bindungen innerhalb relativ kleiner Flächenbezirke auf der Basis erhalten wird.
In der Tat können die von der Folie 29, wie in der Fig. 4 dargestellt, gebildeten Kanäle vollständig mit Lot gefüllt werden, das sich sogar über den Kanal nach oben hinaus erstrecken kann, wobei eine sehr hohe Stromführungs- kapazität erhalten wird. Es sei darauf hingewiesen, dass überdies das Basisglied 20 zu Anfang mit allen erforderlichen Löchern und Vertiefungen versehen werden kann, wodurch die vorerwähnten Schwierigkeiten in bezug auf eine Fehlausrichtung der Öffnungen in der Basis und den entsprechenden Öffnungen in den leitenden Teilen der gedruckten Schaltung vollständig vermieden werden.
Da das erfindungsgemässe Verfahren nicht die Verwendung einer Ätzoperation oder dergleichen erfordert, werden die isolierenden Teile des Basisgliedes 20 nicht durch Säureresten oder durch einen Niederschlag anderer unerwünschter Elemente verunreinigt. Daher können die leitenden Teile der gedruckten Schaltung verhältnismässig näher beieinanderliegen, ohne dass die Möglichkeit eines Funkenüberschlages zwischen ihnen besteht.
Da weiterhin die Herstellung der Verbindung oder die Aktivierung der Haftschicht die Schlussstufe des Verfahrens darstellt mit Ausnahme des Herstellens der Lötverbindungen, wird eine Verbindung mit äusserst guten Hafteigenschaften erzeugt, die nicht durch eine nachfolgende Behandlung der Schaltung zum Entfernen unerwünschter Folienflächen oder dergleichen beeinträchtigt wird.
Die heute bevorzugte Ausführungsart des Verfahrens weicht von der beschriebenen in verschiedenen Einzelheiten ab, wobei die wichtigste Abweichung darin besteht, dass die in der isolierenden Basis geformte Nute derart ausgebildet wird, dass im Innern der Nute ein erhöhter Auflagepunkt oder eine Auflagelinie geschaffen wird, wodurch das Abscheren unterstützt und bewirkt wird, dass das Metall beim Abscheren sich streckt, wodurch das in der Nute ver- bleibendeMetall breiterwird als dieNute und nach dem Abscheren infolge der ihm innewohnenden Elastizität gegen die Wandungen der Nute zurücktederi, mit ihnen in Eingriff kommt und im Innern der Nuten festgehalten wird.
Bei dieser Anordnung kann die Verwendung eines aktivierbaren Haftmittels entbehrt werden, wobei in einigen Verwendungsgebieten geeignete Befestigungsmittel, wie Nieten oder die Anschlüsse elektrischer Schaltungsteile zum Festhalten der leitenden Elemente in den Nuten ausreichen.
Eine weitere, in der in den Fig. 5 bis 10 dargestellten Anordnung enthaltene Verbesserung be- steht aus dem Überziehen einer oder beider Seiten der Metallfolie mit Lot, wodurch die Folie gegen Oxydation geschützt wird, und wobei die mit dem Löten verbundene Zeit stark reduziert wird. Eine weitere Ausführungsvariante kann darin bestehen, das Haftmittel in Fällen, in denen es erwünscht oder notwendig ist, nicht nur auf der Metallfolie, sondern auch auf dem Basisglied oder nur auf dem Basisglied anzubringen.
Nach den Fig. 5 bis 10 wird eine steife isolierende Platte (Basis) 40 verwendet, welche auf dieselbe Weise und aus denselben Materialien wie die Basis 20, vorzugsweise durch Formen, hergestellt ist und eine Mehrzahl von Öffnungen 42, die sich durch die Basis 40 hindurch erstrecken, wie auch eine Mehrzahl von Ausnehmungen 44 besitzt, die die Öffnungen 42 umgeben. Die Öffnungen 42 sind für die Aufnahme leitender Glieder an äusseren Schaltungsteilen, wie Zuführungsdrähte an Widerständen, Kondensatoren und Spulen oder andere Klemmen oder Verbindungseinrichtungen an Transformatoren und elektronischen Vorrichtungen, wie Transistoren und Hochvakuumröhren, geeignet.
Die Ausnehmungen 44 sind für die Aufnahme einer Masse leitenden Materials zur Herstellung von Anschlussverbindungen mit den sich durch die Öffnungen 42 erstreckenden Leitern bestimmt. Zur Herstellung eines die sich durch die Öffnungen 42 erstreckenden Elemente verbindenden Schaltungsmusters und zur Herstellung weiterer Querverbindungen ist die Basisplatte (Tafel) 40 mit einer Mehrzahl von Nuten 46 versehen, die zumindest einige der Öffnungen 42 miteinander verbinden und für die Aufnahme von leitendem Material geeignet sind, das ein leitendes Muster je nach dem Verwendungszweck der gedruckten Schaltung erzeugt.
Die Tafel 40 kann ferner mit einer oder mehreren grösseren Ausnehmungen 47 versehen werden, die zur Aufnahme flächenhafter Gebilde leitenden Materials geeignet sind, durch welche eine elektromagnetische Abschirmung erreicht oder eine andere Funktion ausgeübt werden soll, die die Anbringung einer grossen Fläche leitenden Materials auf der isolierenden Tafel erfordert.
Obwohl die Fig.5 bis 10 die Herstellung eines Schaltungsmusters auf nur einer Seite der Basis oder Tafel 40 darstellen, können Schaltungsmuster auf beiden Seiten der Basisplatte 40 hergestellt werden, die entweder miteinander elektrisch verbunden sind und eine einheitliche < :gedruckte Schaltung bilden, die das leitende Material auf beiden Seiten umfasst, oder die elektrisch unabhängig sind und im wesentlichen getrennte Schaltungsmuster darstellen.
Die Basisplatte 40 ist, wie bereits erwähnt, mit Öffnungen 42, den Ausnehmungen 44 und Nuten 46 durch irgendeines der üblichen Materialformungs- verfahren versehen; jedoch wird die Tafel 40 durch einen einzigen Formungs- oder Heisspressvorgang unter Verwendung entweder eines lamellierten Harzes oder eines anderen plastischen Materials oder einer heissverformbaren Phenolharzmasse (z. B. das unter
<Desc/Clms Page number 7>
der eingetragenen Marke Bakelite hergestellte Material) hergestellt.
Da die gegenwärtig gebräuchliche lamellierte Basisplatte aus Schichten eines Papierproduktes besteht, das mit einer geeigneten plastischen Masse oder einem Harz imprägniert ist, und da die normalerweise zum Herstellen von Platten für gedruckte Schaltungen verwendeten Phenolharzmasse annähernd 40 " Holz-Füllstoff enthält, wird bei der Anwendung eines Formverfahrens, bei dem die öff- nungen 42, die Ausnehmungen 44 und 47 und die Kanäle oder Nuten 46 gleichzeitig geformt werden, ein Produkt erhalten, dessen Qualität von den bisherigen gedruckten Schaltungen nicht erreicht wird, und zwar aus dem Grunde,
weil während des For- mens die Teile an den Aussenflächen der Basisplatte 40 im wesentlichen aus dem flüssigen Anteil des Materials geformt werden. Der Holzfüllstoff der geformten Phenolharzmasse und die Papierschichten der lamellierten Platten sind innerhalb des ziemlich flüs- sigen äusseren Teiles der Schmelzmischung enthalten, so dass nach dem Erstarren eine im wesentlichen dichte Aussenfläche an der Platte 40 erzeugt wird, wodurch das hygroskopische Material des Holzfüll- stoffes und der Papierschichten gegen die Luft abgedichtet wird, auf welche Weise verhindert wird, dass diese Materialien Wasser absorbieren und unerwünschte Pfade niedrigen Widerstandes in der Basisplatte 40 erzeugen.
Diese Vorzüge werden mit der bisherigen Technik nicht erhalten, bei der das die Basisplatte oder Tafel 40 bildende Material nach dem Herstellen der isolierenden Platte und während der Herstellung der gedruckten Schaltung durch geeignete Einrichtungen zum Erhalten von Öffnungen, wie die Öffnung 42, perforiert werden muss. Diese Durchbohrungen bringen das im Innern des Basisgliedes eingeschlossene hygroskopische Material mit der Luft in Berührung und gestatten damit die Absorption von Feuchtigkeit und die Bildung von leitenden Pfaden niedrigen Widerstandes in der isolierenden Basis.
Um das Einführen leitender Glieder, wie Röhrenstecker oder Anschlussdrähte von Schaltungsteilen, in die Öffnungen 42 in der Basisplatte 40 zu erleichtern, wird die Platte 40 vorzugsweise mit sich verjüngenden oder konischen Eingängen 48 (Fig. 6) zu den Öffnungen 42 versehen, welche konischen Eingänge 48 auf derjenigen Seite der Tafel 40 geformt werden, gegen welche die leitenden Glieder beim automatischen Zusammenbau bewegt werden.
Gedruckte Schaltungen sind von besonderem Wert bei elektronischen oder elektrischen Vorrichtungen, bei denen der Zusammenbau automatisch und in grossem Masse von Maschinen vorgenommen wird, die für den automatischen Zusammenbau elektronischer Schaltungen eingerichtet sind, und bei denen die Montageglieder verschiedenster Ausführung elektrische Schaltungsteile an vorherbestimmten Stellen in bezug auf eine Basisplatte zuführen.
Wenn die Basisplatte, wie oben erwähnt, während der bei der bisherigen Herstellung gedruckter Schaltungen durchgeführten Erhitzungs- und Bohrarbeiten seitlich verzogen wird, so sind die den Öffnungen 42 gleichenden Öffnungen der Erzeugnisse der bisherigen Technik sehr oft nicht auf die Zuführeinrichtungen an den Zusammenbau-Stationen ausgerichtet, weshalb die Drähte in die Basis nicht ordentlich eingeführt werden können.
Die mit den Öffnungen 42 in Verbindung stehenden konischen Eingänge 48 gestatten, obwohl die Öffnungen 42 zugleich beim Formen der Basisplatte 40 hergestellt werden, um deren genaue Lage zu sichern, eine gewisse seitliche Versetzung zwischen der Zuführ- einrichtung des Schaltungsteil-Einführmechanismus und den Öffnungen 42 in der Basisplatte und sichern trotzdem das gewünschte Einführen der Drähte der Schaltungsteile oder anderer Anschlusseinrichtungen in die Öffnungen 42.
Um eine Einrichtung zum Verbessern der Ab- scherfunktion der Nuten 46 und der Ausnehmungen 44 und 47 -und um eine Einrichtung zu erhalten, die die abgeschnittenen Teile des Metallbleches darin festhält, wenn das ausgeschnittene Blech von der Basisplatte 40 entfernt wird, ist jede der Nuten 46 mit einer langgestreckten abgerundeten Erhöhung 50 versehen, die sich zwischen den im wesentlichen senkrechten Scherwänden 46a der Nuten 46 erstreckt. Der Scheitel der Erhöhung liegt etwas unterhalb oder in der Ebene der angrenzenden Oberfläche der Platte 40.
In der gleichen Weise sind die Ausnehmungen 44 in der Basisplatte 40 mit halbkugelig abgerundeten Teilen oder Buckeln 52 versehen, die zentral in bezug auf die senkrechten Abscherwände 44a der Ausneh- mungen 44 angeordnet sind, wobei die Öffnungen 42 durch die in der Mitte liegenden Teile der Erhöhungen 52 gehen. Nachstehend werden die Masse einer Tafel oder Basisplatte 40 als Beispiel gegeben, die sich für die Herstellung gedruckter Schaltungen als brauchbar erwiesen hat.
Es betrug die Stärke des Kupferblechs (Folien) 0,038 mm, die Breite der Nuten 46 oder Kanäle 1,6 mm, die Tiefe (in der Nähe der Wandungen 46a) 0,45 mm, während der Scheitel der abgerundeten Erhöhung 50 sich etwa 0,13 mm unter der Oberfläche der Basisplatte 40 befand.
Obwohl diese besonderen Abmessungen eine Ausführungsform eines Kanals oder einer Nute beschreiben, die bei der Durchführung des Verfahrens verwendbar sind, ist leicht einzusehen, dass diese Abmessungen und die besondere Gestalt der Nuten 46 veränderlich sind je nach dem Kaliber des verwendeten Metalls und nach Konstruktionsgesichtspunkten, wie die gewünschte Stromführungskapazität des leitenden Musters, die bei dem Muster zu verwendenden Spannungen, der während des Abscher- und Formungsvorganges ausgeübte Druck und viele andere Falttoren.
Bei der Herstellung einer gedruckten Schaltung unter Verwendung eines Basisgliedes oder Platte 40 wird ein dünnes Metallblech 54 von im wesentlichen derselben Grösse wie der allgemeine Umriss des in der Basis 40 geformten Schaltungsmusters auf das Basisglied 40 gelegt, so dass zumindest der mit Nuten und Löchern versehene Teil der Tafel 40 bedeckt ist. Die an die Tafel 40 angrenzende Seite des Metall-
<Desc/Clms Page number 8>
bleches 54 oder die Seite der Tafel 40, die gegenüber dem Metallblech 54 liegt, oder auch beide Flächen können mit einem normalerweise trockenen, aktivierbaren Haftmaterial 55 überzogen werden, wenn dieses Mittel zum Herstellen eines festen Verbandes zwischen den abgeschnittenen Teilen des Metallbleche$ 54 und der Basis 40 benutzt werden soll.
Die Platte 40 und das Metallblech 54 werden dann zusammen in einen geeignet betriebenen Pressenmechanismus gelegt, wobei eine Schicht eines bieg- Samen, elastischen oder nachgiebigen Plastikmaterials 56 auf die Seite des Metallbleches 54 gelegt wird, die dem Basisglied 40 abgewendet ist (vgl. Fig.7), welches nachgebende plastische oder elastische Material 56 nach der Darstellung mit einem Pressenkopf 58 verbunden ist, der von einem Antriebsglied 60 getragen wird.
Zum Einleiten der Herstellung der gedruckten Schaltung , wobei Teile oder Segmente des Metallblechs 54 von dem Blech abgeschnitten und gleichzeitig in die Kanäle 46 und Ausnehmungen 44 und 47 gelegt werden, wird der Pressenkopf 58 in bezug auf das Basisglied 40 nach unten bewegt, das in seiner Lage festgehalten wird, so dass das nachgebende plastische Material 56 das Metallblech 54 gegen alle ausser den ausgesparten Teilen der angrenzenden Oberfläche des Basisgliedes 40 drückt. Dabei erzeugt die Materialschicht 56 zwei getrennte Abscherlinien, mit 60a und 60b (Fig. 8) bezeichnet, die an gegenüberliegende Wandungen 46a einer jeden Nute 46 angrenzen.
Die weitere Abwärtsbewegung des Presskopfes 58 und des nachgiebigen plastischen Materials 56 streckt den Teil des Metallbleches 54, der zwischen den Linien 60a und 60'b und über oder in den Nuten 46 liegt, bis zu derjenigen Lage, in der weitere oder dritte Auflagestellen 62 (Fig. 8) zwischen der unteren Fläche der langgestreckten Teile des Metallbleches 54 und den Scheiteln des abgerundeten Teils 50 erreicht werden. Während dieses Strek- kens wird die Breite des Metallbleches, das zwischen die Abscherlinien gedrückt wird, grösser als die der Kanäle 46.
Bei den Aasnehmungen 44 erzeugt die Bewegung des elastischen Plastikmaterials 56 gegen die Platte 40 Abscherlinien, die an die Wandungen 44a der Ausnehmungen 44 angrenzen, wobei das Metallblech, das über den Ausnehmungen 44 lieb und von den zugehörigen Abscherlinien begrenzt wird, gestreckt wird, und erzeugt weitere Auflagestellen oder -fäden zwischen der unteren Fläche des gestreckten Teiles des Metallbleches und den höchsten Partien der abgerundeten Teile 52.
Da sich die öff- nungen 42 in die Teile 44 im wesentlichen in der Mitte der abgerundeten Teile 52 öffnen, bewirken die darauf erzeugten weiteren Berührungslinien ein Abschneiden des Metallbleches 54, das über den Öffnungen 42 liegt.
Zum Abschneiden dieser Teile des Metallbleches 54, die über den Öffnungen, den Ausnehmungen 44 und den Nuten 46 liegen, drückt die weitere Abwärtsbewegung des Presskopfes 58 das elastische Plastikmaterial 56 in die ausgesparten Teile der Nuten 46 und die Ausnehmungen 44, so dass, wie in der Fig.9 dargestellt, das Blechmaterial 54 längs der senkrechten Abscherkanten oder Wände 46a und 44a abgeschnitten wird. Der Presskopf 58 setzt seine Abwärtsbewegung so lange fort, bis die abgeschnittenen Teile des Metallbleches 54 die oberen gekrümmten Flächen der abgerundeten Teile 50 und 52 berühren.
Eine weitere Abwärtsbewegung des Presskopfes 58 drückt das elastische Plastikmaterial 56 in die Öffnungen 42 hinein und schneidet, mit deren ringförmigen Seitenwänden 42a (wie in Fig. 6 gezeigt) zusammenarbeitend, die Teile des Metallbleches 54 ab, die über den Öffnungen 42 liegen, wie in der Fig. 3 im Zusammenhang mit den Öffnungen 25 und 26 in der Basisplatte 20 dargestellt.
Um die abgeschnittenen Metallsegmente auf der Basisplatte 40 zurückzuhalten, werden der Kopf 58 und das elastische Plastikmaterial 56, das von diesem getragen wird, von der Basisplatte 40 fortbewegt und der Druck auf die von dem Metallblech 54 abgeschnittenen, abgerundeten und gestreckten Segmente aufgehoben.
Diese Segmente biegen sich nach aussen um die von den abgerundeten Teilen 50 und 52 dargestellten Stützpunkte in ihre ursprüngliche flache Gestalt infolge der ihnen innewohnenden Elastizität, so dass deren Enden oder Kanten in die senkrechten Seitenwandungen 44a und 46a eingreifen, wie bei 64a und 64b (Fig. 10) und 66a und 66b (Fig. 6) dargestellt, wobei diese abgeschnittenen Teile am Herausfallen gehindert werden, wenn das Blech 54 von der Oberfläche der Basisplatte oder Tafel 40 entfernt wird.
Das Strecken der abgeschnittenen Teile des Metallbleches 54 und die Elastizität dieses Metalls tragen gemeinsam, besonders in Verbindung mit der Gestalt der Bodenflächen der Nuten 46 und der Ausnehmungen 44, gegenseitig dazu bei, eine mechanische Verriegelung zwischen den Randteilen des abgeschnittenen Metalls und den senkrechten Wandungen 44a und 46a zu schaffen, wodurch die abgeschnittenen Teile in den ausgesparten Teilen der Basisplatte 40 nachteilig befestigt werden.
Nach dem Entfernen des Abfallteiles des Metall- bleches 54 von der Basis 40 durch irgendeine geeignete Einrichtung, etwa durch einen Luftstrom, wird, wenn das Metallblech 54 der Basis 40 mit dem akti- vierbaren Haftmittel versehen wurde, das Haftmittel aktiviert, um eine kräftige Verbindung zwischen den abgeschnittenen Teilen des in den erweiterten Teilen 44 und den Kanälen 46 liegenden Metalls durch Anwendung eines geeigneten Lösungsmittels oder durch Hitzeeinwirkung herzustellen, wie bereits bei der gedruckten Schaltung;> auf der Basisplatte 20 beschrieben.
Sollen jedoch die ausgeschnittenen Teile des Metallbleches 54, die in den Nuten 46 und in den Ausnehmungen 44 liegen, an der Basisplatte 40 mechanisch befestigt werden, so werden geeignete Befestigungsmittel, wie Nieten, an der Basisplatte 40 angebracht, die in Abständen Teile des in dem ausgesparten Teil der Platte 40 befindlichen leiten-
<Desc/Clms Page number 9>
den Musters festhalten.
Obwohl das Verfahren des Abschneidens und Einlegens von Teilen des Metall- bleches 54 in die Nuten 46 und in die Ausnehmun- gen 44 in Verbindung mit einer Presseneinrichtung unter Verwendung einer Lage plastischen Materials 56, die von einem bewegbaren Pressenkopf 58 getragen wird, beschrieben wurde, kann es auch dadurch leicht durchgeführt werden, dass das Basisglied 40 und das elastische Plastikmaterial 56 gegeneinander bewegt werden, oder indem das biegsame Material 56 feststehend gehalten und das Basisglied 40 gegen das elastische Plastikmaterial 56 bewegt wird, wobei das Metallblech 54 dazwischengelegt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Metallblech, das mit einem Überzug eines normalerweise trockenen, aktivierbaren Haftmittels versehen werden kann oder auch nicht, zumindest auf einer Seite mit einer Lotschicht überzogen. Bei der Herstellung gedruckter Schaltungen ist es normalerweise erforderlich, die Aussenseite des leitenden Materials, von der isolierenden Platte aus betrachtet, mit einem Material, wie Lot, zu überziehen, und zwar sowohl zwecks Erleichterung der Herstellung von Lötverbindungen zwischen der gedruckten Schaltung und äusseren Schaltungsteilen als auch zum Verhindern der Oxydation der relativ dünnen, in dem Schaltmuster vorhandenen Auflage leitenden Materials.
Eine übermässige Oxydation des leitenden Materials vergrössert den Widerstand der Verbindung und kann tatsächlich die elektrische Kontinuität eines Teiles des leitenden Musters vollständig zerstören. Bei den bisherigen Verfahren zum Herstellen von gedruckten Schaltungen wird nach dem Aufbringen des leitenden Musters auf eine oder mehrere Flächen einer isolierenden Platte und entweder vor oder nach dem Befestigen von weiteren Schaltungsbestandteilen daran die das Muster tragende Seite der dielektrischen Platte für eine Zeitspanne von annähernd 41/2 Sekunden in ein Bad geschmolzenen Lotes mit einer Temperatur von annähernd 245 C gelegt.
Während dieser Zeit werden die Aussenflächen des leitenden Musters mit Lot überzogen und, wenn an der Basisplatte Schaltungsteile angebracht wurden, werden elektrische Verbindungen zwischen den Schal- tungsteilanschlüssen und dem aufgelegten leitenden Muster hergestellt. Jedoch wird beim Eintauchen in das heisse Bad geschmolzenen Lotes die Oberfläche der isolierenden Platte oftmals blasig, wodurch die Abdichtung gegen die Atmosphäre unterbrochen und die in den meisten dielektrischen Basisplatten enthaltenen hygroskopischen Materialien freigelegt werden, wobei die Möglichkeit des Entstehens unerwünschter Pfade niedrigen Widerstandes in der gedruckten Schaltung vergrössert wird.
Diese Nachteile können mit Sicherheit vermieden werden, wenn die eine Seite eines Metallbleches 72 (vgl. Fig. 11) vor der Herstellung der gedruckten Schaltung mit einer Schicht 70 eines Lotes überzogen wird. Wird das mit Lot überzogene Metallblech 72 zur Herstellung einer gedruckten Schaltung auf einer steifen dielektrischen Platte wie die Basisplatte 40 verwendet, so wird die Lotschicht 70 gegen das elastische Plastikmaterial 56 gelegt, während die andere Seite des Metallbleches 72, die vorzugsweise mit einem normalerweise trockenen, aktivierbaren Haftmittel 73 bedeckt ist, auf die mit Aussparungen versehene Fläche der Basisplatte 40 gelegt wird.
Im übrigen gleicht die Herstellung der gedruckten Schaltung unter Verwendung des mit Lot überzogenen Metallblechs 72 der oben in Verbindung mit dem Metallblech 54 beschriebenen mit der Ausnahme, dass das vorherige Überziehen des Metallblechs 72 mit dem Lot das Eintauchen der fertigen gedruckten Schaltung in ein Lotbad für länger als 11/2 Sekunden vermeidet, welche Zeit zum Herstellen der Lötverbindungen zwischen dem leitenden Muster und den hinzugefügten Schaltungsteilen benötigt wird. Dieses kurze Eintauchen in das geschmolzene Lot dauert nicht lange genug, um ein Blasenwerfen der Oberflächen der Platte 40 zu verursachen, wodurch die daraus entstehenden Schwierigkeiten vermieden werden.
In einigen Verwendungsgebieten kann es erwünscht sein, jede Möglichkeit einer zerstörenden Oxydation oder Korrosion der dünnen, auf der Basisplatte 40 ruhenden Schicht leitenden Materials auszuschliessen, indem beide Seiten des Metallblechs gegen Luft oder Feuchtigkeit wirksam abgedichtet werden. Die Verwendung des auf einer Seite mit dem Lot 70 überzogenen Metallblechs 72 verhindert einen direkten Kontakt zwischen der Atmosphäre und der freiliegenden Seite des Metallblechs 72. Ein Metallblech 76 kann jedoch nach Fig. 12 auch auf beiden Seiten mit Lotüberzügen 75 und 80 versehen werden, wodurch das leitende Basismetall 76 vollständig in einem Material eingeschlossen ruht, das den Zutritt der Atmosphäre zum Metall verhindert.
Wird das Metallblech 76 in dem oben in Verbindung mit den Fig.5 bis 10 beschriebenen Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungen verwendet, so wird das Metallblech 76 zwischen das elastische Plastikmaterial 56 und das. steife Basisglied 40 sowie eine Schicht 81 eines normalerweise trockenen, aktivierbaren Haftmittels zwischen die mit Aussparungen versehene Fläche der Basisplatte 40 und die Schicht 80 gelegt. Die Herstellung der gedruckten Schaltung bleibt die gleiche wie oben beschrieben.
Gewisse Erwägungen in bezug auf den Schaltungsentwurf machen es oftmals erwünscht, ziemlich grosse Bezirke leitenden Materials auf einer oder mehreren Flächen der Basisplatte 40 vorzusehen, und zwar für Zwecke wie Abschirmung von Bestandteilen der Schaltung gegen Störungen durch elektromagnetische Wellen. Um diese relativ grossen Bereiche leitenden Materials auf der Basisplatte 40 zu erzeugen, die mit dem in den Nuten oder Kanälen 46 ruhenden leitenden Muster elektrisch verbunden sein können oder auch nicht, sind z. B. in einer oder mehreren Flächen der Platte 40 Aussparungen 47 vorgesehen, die von einer fortlaufenden oder unterbrochenen senk-
<Desc/Clms Page number 10>
rechten Abscherwand 47a gebildet werden.
Um eine Einrichtung zu schaffen, die den grossen Bezirk Metallblechs 54, der in den ausgesparten Bezirk 47 gelegt werden soll, trägt und festklemmt, ist die Basis 40 mit einem hochstehenden Teil oder Insel 47b (Fig. 13) versehen. Diese Insel besitzt eine im wesentlichen flache obere Fläche der gleichen allgemeinen Gestalt wie die Aussparung 47, die mit der Oberfläche des Basisgliedes 40 entweder in einer Ebene liegt oder über oder unter dieser Oberfläche, und die mit der senkrechten Wandung 47a durch die schwach gekrümmten Flächen 47c vereinigt ist.
Wird das Metallblech 54 zwischen die ausgesparte Oberfläche des Basisgliedes 40 und das elastische Plastikmaterial 56 gelegt Und wird eine Relativbewe- gungzwischen der elastischen Plastikplatte 56 und dem Basisglied 40 erzeugt, so drückt das elastische Plastikmaterial 56 das Metallblech 54 gegen die angrenzende Fläche der Basisplatte 40 unter Einschluss der oberen Fläche der mit der Basis 40 eine Einheit bildenden Insel 47b. Die weitere relative Bewegung zwischen dem elastischen Plastikmaterial 56 und dem steifen Basisglied 40 streckt denjenigen Teil des Metallblechs 54, der über den gekrümmten Flächen 47c der Insel 47b liegt und schneidet das Metallblech 54 an den senkrechten Wandungen 47a ab.
Wird das elastische Plastikmaterial 56 entfernt, springen die gestreckten und deformierten, abgeschnittenen Teile des Metallblechs 54 infolge ihrer Deformation und innewohnenden Elastizität zurück in den verriegelnden Eingriff in die Wandungen 47a der Aussparung 47 an den mit 86a und 86b bezeichneten Punkten. Auf diese Weise werden verhältnismässig grosse Metallnassen 54 von einem Blech abgeschnitten und in den Ausnehmungen 47 in der Basisplatte 40 befestigt.
Die abgeschnittenen Teile des Metallblechs 54 werden danach in den Ausneh- mungen 47 entweder durch Verwenden einer mechanischen Befestigungseinrichtung oder durch Aktivieren eines Haftmittels befestigt, das zwischen die Aussenfläche der Insel 47b und die Innenfläche des abgeschnittenen Metallblechs 54 gelegt wird.
Aus bestimmten konstruktiven Erwägungen heraus ist oftmals die Verwendung einer Basisplatte 40 besonderer Dicke erforderlich, um eine befriedigende mechanische Festigkeit zum Tragen der benötigten Anzahl Schaltungsteile zu erhalten, welche Dicke die Dicke übersteigt, die normalerweise bei den Basisplatten der gegenwärtig hergestellten gedruckten Schaltungen verwendet wird.
Da die Lieferanten von Zubehörteilen diese normalerweise mit Anschluss- drähten vorherbestimmter Längen versehen, die lang genug sind, um sich durch die üblichen Basisglieder gedruckter Schaltungen erstrecken zu können, und die auch so lang sind, dass Verbindungen mit den auf einer oder mehreren Flächen der Basisplatte befindlichen leitenden Mustern hergestellt werden können, macht jedoch eine Vergrösserung der Dicke der Basisplatte diese Drahtlängen unzureichend.
Um diesen Mangel zu beheben, kann eine Basisplatte 40 veränderlicher Dicke vorgesehen werden, wobei gewisse Teile eine ausreichende Dicke haben dürfen für die mechanische Festigkeit oder für andere Funktionen, während andere Teile eine geringere Dicke besitzen, durch die die Anschlussdrähte vorhandener Zubehörteile sich erstrecken können. Eine solche Basis von veränderlicher Dicke kann auch beim beschriebenen Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungen verwendet werden, wobei ein Metallblech zwischen eine Masse aus elastischem Plastikmaterial und ein steifes Basisglied gelegt wird, ohne dass ein Abschneiden von Metallblech in denjenigen Bezirken erfolgt, die Basisteile grösserer und geringerer Dicke miteinander vereinigen.
Im besonderen zeigen die Fig. 14 und 15 der Zeichnungen einen Teil eines Basisgliedes 82, das dem oben beschriebenen Basisglied 40 ziemlich gleichen kann. Ausserdem besitzt der Hauptteil dieses Basisgliedes 82, mit 82a bezeichnet, allgemein eine gleichmässige Dicke, die gleich der Dicke des Basisgliedes der Fig. 5 sein kann. Zur Anpassung an gewisse elektrische Schaltungsteile kann jedoch das Basisglied 82 mit Bezirken reduzierter Dicke versehen werden, von denen einer in den Fig. 14 und 15 dargestellt und mit 82b bezeichnet ist. Den Umstand ausgenommen, d'ass das Basisglied 82 Bezirke verschiedener Dicke besitzt, können die Nuten, Öffnungen und die die Öffnungen umgebenden Aussparungen zumindest, was ihre Aufgabe betrifft, denen der Fig.5 gleichen.
Infolgedessen sind in den Fig. 14 und 15 die Nuten alle mit dem Bezugszeichen 46 versehen, ganz gleich, ob sie in dem Teil 82a oder 82b liegen. Aus demselben Grunde sind die Öffnungen mit 42 und die die Öffnungen umgebenden Vertiefungen mit 44 bezeichnet; wie bei der vorhergehenden Ausführungsform ist vorzugsweise jede der Nuten 46 mit einer Erhöhung 50 und die Vertiefungen 44 mit Buckeln 52 versehen.
Um die Nuten 46 an den Stellen, an denen sie auf zwei verschiedenen Ebenen des Basisgliedes 82 liegen, derart miteinander zu verbinden, dass an diesen Punkten kein Abscheren erfolgt, ist die Basisplatte an jedem Bezirk, in dem die Nuten 46 von einer Ebene zur anderen laufen, mit einer Abrundung 84 versehen. Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist dieser abgerundete Teil an allen Bezirken vorgesehen, in denen das Basisglied 82 von einer Ebene in die andere hinüberwechselt, obwohl dies offensichtlich nur in den Nuten oder Vertiefungen erforderlich sein würde, in die das Metallblechmaterial gelegt werden soll.
Durch Verwenden der schwach gekrümmten Fläche des Bereiches 84 wird offensichtlich infolge des von der elastischen Plastik 56 während des von den Fig. 7 bis 10 dargestellten Vorganges ausgeübten Druckes das in der Fig. 15 mit 54 bezeichnete Metallmaterial in die Nuten hineingedrückt und schmiegt sich den gekrümmten Teilen 84 an, wobei die beiden Ebenen, ohne ein Abschneiden zu bewirken, an den gekrümmten Teilen miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann das oben beschrie-
<Desc/Clms Page number 11>
bene Verfahren, wenn das Basisglied 82 zwei verschiedene Ebenen besitzt, in der gleichen Weise durchgeführt werden. Dasselbe wäre der Fall, wenn mehr als zwei Ebenen verwendet würden, obwohl dies im allgemeinen nicht erforderlich sein wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit Beispielen, bei welchen aktivierbares Haftmaterial verwendet wird, vorzugsweise einem durch ein Lösungsmittel oder durch Hitzeeinwirkung aktivierbaren Haftmaterial, beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass auch ein durch Druck aktivierbares Haftmittel verwendet werden kann. Beispielsweise kann bei der in den Fig. 5 bis 10 dargestellten Anordnung ein durch Druck aktivierbares Haftmittel 55 sowohl auf die eine Seite des Metallblechs 54 als auch auf die Teile des Basisgliedes 40 aufgebracht werden, die mit dem Metallblech bedeckt werden sollen, besonders in die Nuten 46 und die Vertiefungen 44. Diese Haftüberzüge sind normalerweise trocken.
Danach würde während des Herstellungsverfahrens und besonders beim Abschneiden des Metallblechgliedes und dessen Hineindrücken in die Nuten das durch Druck aktivierbare Haftmittel gleichzeitig aktiviert werden, mit dem Ergebnis, dass das Produkt unmittelbar nach der Abscheroperation fertig wäre.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit isolierenden Platten beschrieben wurde, auf denen leitende Muster angebracht sind, wie sie normalerweise in elektronischen Schaltungen vorkommen, versteht es sich, dass der Ausdruck gedruckte Schaltung , wie er in dieser Anmeldung benutzt wird, Schaltungen umfasst, die in vielerlei Geräten und in zahlreichen Verwendungsgebieten benutzt werden können. Beispielsweise hat sich ergeben, dass die vorliegende Erfindung ausgezeichnet für die Herstellung elektrischer Schaltungen bei verschiedenen Haushaltgeräten, wie elektrische Herde und dergleichen geeignet ist, bei denen der von der gedruckten Schaltung geführte Strom in Ampere anstatt in Milli- ampere gemessen wird.
Es ist leicht einzusehen, dass die Erfindung hierfür in gleichem Umfang verwendbar ist, da dies lediglich eine Frage des Querschnittes des leitenden Teiles der gedruckten Schaltung ist. In diesen Starkstrom-Verwendungsgebieten kann das Haftmittel entbehrt werden, da das Metall genügend dick ist, um bei Verwendung einiger weniger Befestigungsmittel, wie Nieten oder dergleichen, an seiner Stelle zu verbleiben.
<Desc / Clms Page number 1>
Method of manufacturing electrical devices and electrical device manufactured by the method. The present invention relates to a method of manufacturing electrical devices and, more particularly, to a method for providing certain parts of a base member of electrically insulating material with a metal coating to be placed on that member for example to produce a printed circuit.
With the ever increasing use of so-called printed circuits for the various types of electrical and electronic equipment, it has been found desirable to find a method of manufacturing these circuits which is easy to carry out and at the same time enables the circuits to be fabricated at a minimum cost.
Previous methods have proven unsatisfactory with respect to these requirements in that they resulted in high circuit production costs or the use of one or more process steps that were either time consuming or that adversely affected the printed circuit produced. For example, there are two basic manufacturing processes that have won industry acclaim. The first consists of the use of a metal foil coated on the back with an insulation, with parts of the foil being removed by etching, and the printed circuit consisting of that part of the foil that is on the insulation substrate after the removal of the unneeded and thereby unwanted districts remain.
The manufacturing cost of this type of circuit is inherently high due to the difficulty of removing the unwanted foil areas. Moreover, the use of an etching bath in the removal step introduces a number of problems with regard to the handling of the acid material and with regard to corrosion and wear of the equipment used in the process.
It is also well known that the use of an etching process step causes a conductive residue of the etching acid to deposit on the non-conductive substrate material, thereby creating the likelihood of a spark between the conductive parts of the printed circuit board. Eliminating the possibility of arcing is of course not only desirable in order to. to enable higher voltages to be used in the printed circuit, but also to allow the conductive portions of the circuit to be tighter to reduce the overall dimensions of the finished circuit.
The second basic method of making printed circuit boards consists of applying the conductive material directly to the insulating base by spraying, electroplating, or similar processes of this type. While this latter method is generally less expensive than the former, masks or masks are used to make the printed circuit board Templates needed to create an outline of the desired pattern. These stencils become clogged with the applied conductive material and require frequent replacement, whereby the process requires the intervention of a worker to remove the stencil and insert a new one that is free of conductive material.
Such a process is evidently time consuming and not suitable for high speed production.
As already known, the main advantage of printed circuit boards is their low weight and space requirements; but their usable
<Desc / Clms Page number 2>
somewhat limited due to their unsuitability for currents of considerable strength. This limitation stems not only from the aforementioned difficulties with regard to arcing between conductive parts of the circuit, but also from the fact that the methods previously used for the production of printed circuits with electrical conductors with a cross section sufficient for relatively strong currents were unsuitable.
It is therefore desirable to create a method for producing printed circuits in which the circuit conductors have an increased current-carrying capacity without at the same time increasing the surface area required for the circuit.
When assembling printed circuit boards, it is often necessary to solder or otherwise connect the printed circuit conductors to external circuit elements, which elements can consist of transformers, chokes, resistors, capacitors and tube sockets.
In order to carry out such a soldering process with minimum effort at maximum speed, it is desirable to produce all soldered connections equally by a dipping process in which the base member provided with the printed circuit is dipped into a solder bath; Such dip soldering is also necessary in order to coat the exposed surfaces of the conductive pattern of the printed circuit with a layer of solder in order to prevent excessive oxidation of the pattern.
However, some difficulties have been encountered in making the required coatings and connections as a result of the fact that the printed terminals and other printed conductors have tended to peel off the insulating base as a result of the heat transmitted by immersion in the solder bath. It is therefore desirable to provide a method of manufacturing printed circuit boards which completely obviates these disadvantages. For the reasons mentioned above, it is moreover desirable to create such a method in which the printed circuit produced has a relatively large capacity for holding the solder in place, soldered connections being produced which have an increased current-carrying capacity.
In previous processes, it has often appeared desirable to manufacture the printed circuit on an insulating base member (base for short) made of phenol-formaldehyde resin or some other heat-setting plastic material, since this material has such desirable properties as relatively high strength, excellent Isolation ability, relatively high resistance to temperature and humidity, etc. possesses. However, as a result of the brittleness of these materials, it is relatively difficult to drill holes in these holes to accommodate the connecting wires which are to be soldered to the printed connections of the circuit in the manner described above.
Therefore, previous attempts to use these base materials have required heating of the base in order to make it pliable enough for holes to be punched. However, since the direction of expansion and contraction of such a base material can generally not be predicted when heat is applied, the holes have often been made in inappropriate locations with the result that holes in the conductive parts do not match the holes in the base, therefore the printed circuit base had to be treated as scrap. Such a result, of course, increases production costs due to the discarded scrap material as well as the time lost in manufacturing the scrap pieces.
If, on the other hand, the holes are formed in the base during their manufacture, the corresponding holes made in the metal coating for the base are often not aligned with the former, so that the base provided with the printed circuit must again be rejected as scrap. It is therefore desirable to provide a method of making printed circuit boards that greatly reduces the possibility of rejects due to misprints.
In recent years, most manufacturing processes have tended towards what has become known under the single word automation; for these, printed circuits have become a very important factor in the electrical industry. When making electrical connections between a printed circuit made on an insulating base and independent circuit parts to be mounted thereon, automatic assembly processes often require certain conductors to be passed through openings in the insulating base.
In previous arrangements, even if the possibility of improper alignment of the holes punched in the insulating base is neglected, the problem of designing and building a sufficiently precise device that will open the conductors into the relatively small ones - Introduces genes located in the insulating base of the printed circuit.
It is desirable to provide an arrangement in which these openings on at least one side of the insulating support into which the conductors are inserted have a conically shaped insertion channel which allows for greater variation in the alignment of the electrical circuit parts, but ensures that the conductors can be neatly inserted into the holes provided in the printed circuit base.
In addition, the base members with printed circuits >> insulating material made of paper layers or with a hygroscopic filler were generally used in the previously available base members. When punching such insulating materials and also when etching and immersion soldering, the surface of the insulating board becomes
<Desc / Clms Page number 3>
attacked, so that openings for water absorption are created, whereby the hygroscopic paper layers or filler materials absorb water from the atmosphere and create paths of low resistance in the insulating base and thus the possibility of arcing over the small space between adjacent conductors.
It is therefore desirable, in making a circuit element with a printed circuit board:> To provide a base member of insulating material in which the surface of the material is never destroyed and there is no problem of water absorption.
In the previous arrangements, the printed circuit or the surface of the base are in a single plane. However, there are many areas of application in which a <printed circuit in different planes is required. It is therefore desirable to provide a simple arrangement and method wherein parts of the printed circuit> are on substantially different planes with respect to other parts, and yet the printed circuit can> be fabricated in the same way as if the whole Circuit is in a single plane.
For a better understanding of the invention, reference is made to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the invention; 1 shows a plan view of part of an insulating base member (base for short) used in carrying out one form of the method according to the invention, according to which the base has a plurality of grooves formed therein for receiving the conductive parts of the printed circuit and also a plurality of holes for the connections of the printed circuit;>, for external connection wires, plugs of the vacuum tubes used in the circuit or for other similar devices;
Fig. 2 shows a stage in the manufacture of a printed circuit element and consists of a greatly enlarged section along the line 2-2 of Fig. 1 showing a film covered with an adhesive layer in the appropriate position over the insulating base in which it is pressed against the insulating base by a sheet of flexible material; FIG. 3 shows a further process stage for the production of a circuit element with a printed circuit, which follows the process stage shown in FIG. 2, the position of the film coated with an adhesive layer and the flexible plate being shown after being pressed against the insulating base;
FIG. 4 shows yet another step following the process stage shown in FIG. 3 for the production of a circuit element with a printed circuit;>, with a part of the molded printed circuit;> after the flexible shown in FIGS. 2 and 3 has been withdrawn Plate is shown; Figure 5 is a top plan view similar to Figure 1 illustrating a preferred embodiment of the method of the invention; Figure 6 is an enlarged cross-section taken along line 6-6 of Figure 5;
FIG. 7 is a greatly enlarged representation, roughly corresponding to FIG. 2, of a method stage in the production of printed circuits according to the embodiment of the method illustrated by FIG. 5; FIG. 8 is an illustration, similar to FIG. 7, of a subsequent process stage;
FIG. 9 is a representation, similar to FIGS. 7 and 8, of a further subsequent method stage; FIG. 10 is a representation, similar to FIG. 9, of the manner in which the components of the circuit element interlock; Fig. 11 is a cross-section through a section of sheet metal which can be used in the manufacture of printed circuits and which is coated on one side with a layer of solder; FIG. 12 is a cross section similar to FIG. 11 through a metal sheet section which is covered on both sides with a layer of solder;
Fig. 13 is a cross-sectional view taken along line 13-13 of Fig. 5 showing an enlarged metal surface applied to the insulating base; 14 is a plan view, similar to a portion of FIG. 5, showing a portion of a two-level printed circuit board, and FIG. 15 is a section taken along line 15-15 of FIG.
In FIGS. 1 to 4 of the drawings and in particular in FIG. 1, an insulating base 20 formed from a suitable insulating material such as phenol-formaldehyde or urea-formaldehyde synthetic resin is shown in the form of a relatively flat plate which can have any desired external dimensions and any desired shape.
The base 20, which can serve as a chassis for the electrical device to be manufactured, can be made of any suitable, electrically insulating plastic or resin material which can be formed into the appropriate shape by pressure and heat or otherwise to an insulating base as shown in FIG. 1 embodiment shown can be shaped. Obviously, the choice of base material will be determined to some extent by the particular environment in which the finished circuit is to be used.
For example, it may be desirable to use a base material that will withstand the effects of moisture and relatively high temperatures for facilities where these conditions may occur, and resins that provide these properties to the base may be selected. In either case, the base is generally made of a material that can withstand the temperatures of molten solder to allow its insertion.
<Desc / Clms Page number 4>
soak in a solder bath for a period of time sufficient to make the solder joints described later.
The base 20 can be of any desired thickness, which can vary from a few hundredths of a millimeter to much larger values. During molding, the illustrated base 20 is provided with a plurality of spaced holes or openings of suitable shape which run from side to side and which, as previously mentioned, are intended to receive external circuit wires, connection members such as solder lugs or others mechanical fasteners, or other devices of this type can be set up.
Holes typical of these functions are designated 21a and 21b in Figure 1 and are shown as either circular or rectangular, although these holes can obviously take any shape suitable for the device they are to contain. In the typical base shown in Fig. 1, additional holes can be provided to accommodate the sleeves for the tube pins of a conventional vacuum tube, as shown by the rectangular holes 21b.
As already mentioned, certain additional holes can be made to accommodate connecting wires of external circuit parts, such as resistors, capacitors, chokes, transformers and the like, which parts are commonly used in electrical circuits together with base members having printed circuit boards produced by the present method. Each of the holes 21a and 21b is surrounded by a recess formed in at least one of the surface portions of the base 20 and indicated at 21c, each recess preferably having a shape to match the particular hole which it surrounds.
The material from which the insulating base 20 is made is pressed by means of a die which has the necessary projections for producing the individual holes as well as a plurality of grooves 22 separated from one another by spaces; these grooves connect the individual connection points and the circuit parts to be connected to the printed circuit in a specific sequence. In the individual case, this sequence naturally depends on the circuit arrangement to be generated. These grooves can be set up for receiving the connection elements or conductors of one of the usual printed electrical circuits or can also contain a suitable resistance material or even a semiconductor as embedded elements.
For the purpose of the present description, however, it is assumed that all of the grooves 22 are designed to receive the electrical conductors for the printed circuit. Although according to FIG. 1 the base 20 has the grooves 22 and the recesses 21c surrounding the openings in the base only on one side, it will be understood that in many devices it is advantageous to have the base member with similar grooves and recesses on the rear side to provide, whereby with the help of the method to be described later, a second printed electrical circuit can be produced.
However, the following description is limited to fabricating the desired printed circuit board on only one side of the base 20, it being understood that the same process can be used to fabricate a second circuit on the rear side.
Thus, in the circuit shown in Fig. 1, it is desirable to establish an electrical connection between the openings 23 and 24 in the base member by embedding a conductor in the grooves 22 '. The grooves 22 'and the openings 23 and 24 have only been chosen as an example and have been given different reference numerals from the other openings 21a and grooves 22 in the base only because they will be discussed in detail hereinafter, it being understood that they are with their counterparts are identical with the exception of some changes in shape and size that are necessary for the intended use. Likewise, it is desirable to connect the hole 24 to the opening 25, etc. by a conductor embedded in the groove 22 'until the entire printed circuit is made.
At the same time, it would be desirable to embed conductive circuitry in the recesses 23c, 24c, 25c and 26c, respectively, surrounding openings 23, 24, 25 and 26 to produce lead-receiving regions of substantial size near the openings. Since the other connections and conductors of the printed circuit are the same as just described, a description of the process for producing the conductive parts of the circuit in the groove 22 'and in the recesses 25c and 26c, respectively, which surround the openings 25 and 26, the Sufficiently describe the measures followed when applying the procedure.
To produce the conductive parts of the printed circuit, a metal sheet or foil, designated 29 in FIG. 2, the outer dimensions of which essentially correspond to the dimensions of the base 20, is placed on the base. The metal sheet or foil 29 can be made of any suitable material, such as copper, and is coated on the underside with a reactive adhesive 30 which, prior to initiating a reaction, is a dry material with minor adhesive properties. Thereafter, the coated film 29 is covered with a sheet of flexible, elastic or resilient plastic material such as rubber or the like.
According to Figure 3, a pressure is then applied to the upper surface 31a of the elastic plate 31 using either a hydraulically or pneumatically operated punch press, a pressure roller or a similar device, which pressure-exerting device is designated by 32.
The pressure exerted on the upper surface 31a of the elastic plate 31 (Fig. 3) presses the elastic
<Desc / Clms Page number 5>
cal plate and presses the coated metal foil 29 against the insulative base member 20 with the result that the top edges of the grooves and holes in that member effectively shear the foil, thereby defining the foil shape desired in the printed circuit to be fabricated.
For example, the edges 22a and 22b of the groove 22 'shear off the coated foil pressed against these edges with the result that a current-carrying conductor is embedded in the groove 22', while the unused parts 29b of the foil on the raised parts 20a and 20b the base, which are adjacent to the groove 22 ', rest. The described shearing process has the effect that a part of the film 29 is inserted into the groove 22 'which is so large that both the bottom of this groove and its side flanks are covered, as can be seen clearly from FIG.
In the same way, the application of pressure to the upper surface of the elastic plate 31 causes the edges 25a and 25b of the walls forming the opening 25, which is rectangular in cross section, to shear off a part 29a of the film 29, the shape of which corresponds to the opening 25 . As a result, the sheared portion 29a is pushed through the opening 25 and away from the base 20. The edges 25d and 25e forming the recess 25c around the opening 25 shear off the part of the metal foil that is pressed against these edges, with the result that the unused parts 29b of the foil on the raised surfaces 20e and 20d of the base in FIG rest near the recess 25c.
A part 29c of the film between the sheared edges 25a, 25b, 25d and 25e is pressed into the recess 25c and covers both the bottom of this recess and the side flanks of the recess, as shown in FIG. The same shearing takes place along the edges of the walls which form the opening 26 and its surrounding depression 26e, a conductive film part 29d being placed on the bottom and the sides of the last-mentioned depression.
At this point in time, the adhesive coating 30 on the surfaces of the metal foil 29 in contact with the base 20 is still ineffective and does not produce an adhesive connection, which is why the unused parts 29b of the foil from the base in any suitable manner, for example by brushing off or by blowing a stream of air over the Surface of the base 20 is passed, can be removed. If the parts 29a within the openings 25 and 26 do not fall off the base under the action of gravity, they can also be removed in the manner just described.
After removing the unused parts of the film and after withdrawing the elastic plate 21 from engagement with the base by pulling back the mechanism 32, the adhesive coating 30 is activated. To this end, if the coating 30 is of a solvent-activated type, the insulating base 20 with its conductors and connecting members resting embedded in the various grooves and depressions, as shown in FIG. be immersed in a suitable solvent.
A special coating which has produced satisfactory results in carrying out the process according to the invention consists of a rubber-phenol-based adhesive which can be activated by immersion in a suitable solvent, such as ethyl acetate. An adhesive of this type which can be activated by a suitable solvent is available from Aetna Supply, Inc., Arlington Heights, Illinois, under the trade name FUZE ON.
When such a coating is exposed to a solvent, the solvent is activated and creates a firm bond between the conductive parts of the printed circuit and the grooves and depressions in the base to which these parts have been exposed.
Alternatively, a heat-activatable cover 30 can be used which reacts to the application of heat and creates a firm connection between the metal foil and the base 20.
Suitable heat-activatable adhesives are commercially available and can be prepared from a mixture of an epoxy resin, such as is obtained by reacting epichlorohydrin with a bi-phenol, with a linear polyamide, such as the condensation of a dimerized linoleic acid and ethylene - diamine is formed, a mixture of an epoxy resin with maleic or phthalic acids, or from a mixture of an epoxy resin with an amine,
such as diethylenetriamine, m-phenylenediamine or melamine.
If a solvent-activatable adhesive layer 30 is used, the base member 20 and the metal foil located in these various grooves and depressions according to FIG. 4 are immersed in the solvent, so that the adhesive is activated and a strong bond between all abutting surfaces the foil and the base member. It goes without saying that the solvent reaches the desired areas by capillary action.
Similarly, when a heat activated adhesive layer is used, the assembly shown in Figure 4 is subjected to heat to produce the desired dressing of the adhesive layer. In any case, a strong adhesive bond is created between the underside of the metal foil and all opposing base surfaces.
The metal foil 29 can have any thickness which is necessary for carrying the currents flowing in the particular circuit to be produced. Obviously, the depth of the various grooves and depressions in the base member 20 can vary depending on the thickness of the metal foil that is used, thereby making it possible to make circuits that have a relatively large current carrying capacity.
The circuit produced by the method described above can be completed by
<Desc / Clms Page number 6>
Making the desired connections to external circuit components of the type described above, after which the arrangement is immersed in a suitable solder bath for a short period of time which is sufficient to produce the soldered connections at the connection points. The channel-like shape of the various grooves and depressions in the base member provides relatively large areas of solder adhesion, whereby greater conduction capacitance between the soldered connections is obtained within relatively small areas on the base.
In fact, the channels formed by the film 29, as shown in FIG. 4, can be completely filled with solder, which can even extend upward beyond the channel, with a very high current-carrying capacity being obtained. It should also be noted that the base member 20 can be initially provided with any necessary holes and indentations, thereby completely avoiding the aforementioned difficulties relating to misalignment of the openings in the base and corresponding openings in the conductive parts of the printed circuit .
Since the method according to the invention does not require the use of an etching operation or the like, the insulating parts of the base member 20 are not contaminated by acid residues or by deposition of other undesirable elements. Therefore, the conductive parts of the printed circuit can be relatively closer to one another without the possibility of a sparkover between them.
Since the production of the connection or the activation of the adhesive layer represents the final stage of the process with the exception of the production of the soldered connections, a connection with extremely good adhesive properties is produced that is not impaired by a subsequent treatment of the circuit to remove unwanted foil areas or the like.
The currently preferred embodiment of the method differs from the one described in various details, the most important difference being that the groove formed in the insulating base is formed in such a way that an elevated support point or support line is created inside the groove, whereby the Shearing is assisted and causes the metal to stretch during shearing, whereby the metal remaining in the groove becomes wider than the groove and, after shearing, as a result of its inherent elasticity, returns to the walls of the groove, comes into engagement with them and inside the Grooves is held.
With this arrangement, the use of an activatable adhesive can be dispensed with, and in some areas of use suitable fastening means, such as rivets or the connections of electrical circuit parts, are sufficient for holding the conductive elements in the grooves.
Another improvement included in the arrangement shown in FIGS. 5 to 10 consists of coating one or both sides of the metal foil with solder, thereby protecting the foil against oxidation and greatly reducing the time associated with soldering . A further variant embodiment can consist in applying the adhesive, in cases where it is desired or necessary, not only to the metal foil, but also to the base member or only to the base member.
5 to 10, a rigid insulating plate (base) 40 is used, which is made in the same way and from the same materials as the base 20, preferably by molding, and a plurality of openings 42 extending through the base 40 extend therethrough, as well as having a plurality of recesses 44 surrounding the openings 42. The openings 42 are suitable for receiving conductive members on external circuitry, such as lead wires on resistors, capacitors and coils, or other clamps or connectors on transformers and electronic devices such as transistors and high vacuum tubes.
The recesses 44 are intended to receive a mass of conductive material for producing connection connections with the conductors extending through the openings 42. To produce a circuit pattern connecting the elements extending through the openings 42 and to produce further cross connections, the base plate (panel) 40 is provided with a plurality of grooves 46 which connect at least some of the openings 42 and are suitable for receiving conductive material that creates a conductive pattern depending on the purpose of the printed circuit board.
The panel 40 can also be provided with one or more larger recesses 47, which are suitable for receiving planar structures of conductive material, through which electromagnetic shielding is to be achieved or another function is to be performed, which is the application of a large area of conductive material on the insulating Board requires.
Although Figures 5 through 10 illustrate the formation of a circuit pattern on only one side of the base or panel 40, circuit patterns can be fabricated on either side of the base plate 40 that are either electrically connected to one another and form a unitary <: printed circuit board that includes the conductive material on both sides, or that are electrically independent and constitute substantially separate circuit patterns.
The base plate 40 is, as already mentioned, provided with openings 42, the recesses 44 and grooves 46 by any of the usual material forming processes; however, the panel 40 is formed by a single molding or hot pressing operation using either a laminated resin or other plastic material or a thermoformable phenolic resin composition (e.g., that below
<Desc / Clms Page number 7>
the registered trademark Bakelite manufactured material).
Since the laminated base plate in use today consists of layers of a paper product impregnated with a suitable plastic compound or resin, and since the phenolic resin compound normally used to make printed circuit boards contains approximately 40 "of wood filler, when using one Molding process in which the openings 42, the recesses 44 and 47 and the channels or grooves 46 are formed at the same time, a product is obtained, the quality of which has not been achieved by the previous printed circuits, for the reason
because during the molding the parts on the outer surfaces of the base plate 40 are essentially molded from the liquid portion of the material. The wood filler of the formed phenolic resin mass and the paper layers of the laminated panels are contained within the fairly liquid outer part of the melt mixture, so that after solidification a substantially dense outer surface is created on the panel 40, whereby the hygroscopic material of the wood filler and the paper layers is sealed from the air, which prevents these materials from absorbing water and creating undesirable low resistance paths in the base plate 40.
These benefits are not obtained with the prior art, in which the material forming the base plate or panel 40 must be perforated by suitable means for obtaining openings, such as opening 42, after the insulating plate is made and during the manufacture of the printed circuit. These perforations bring the hygroscopic material trapped inside the base member into contact with the air, thereby allowing moisture to be absorbed and low resistance conductive paths to be formed in the insulating base.
In order to facilitate the insertion of conductive members, such as tube plugs or connecting wires of circuit parts, into the openings 42 in the base plate 40, the plate 40 is preferably provided with tapered or conical entrances 48 (FIG. 6) to the openings 42, which conical entrances 48 can be formed on the side of the panel 40 against which the conductive members are moved during automatic assembly.
Printed circuits are of particular value in electronic or electrical devices in which the assembly is carried out automatically and to a large extent by machines designed for the automatic assembly of electronic circuits, and in which the mounting members of various designs relate to electrical circuit parts at predetermined locations feed onto a base plate.
As mentioned above, if the base plate is warped laterally during the heating and drilling operations carried out in previous printed circuit manufacture, the openings of the prior art products similar to openings 42 are very often not aligned with the feeders at the assembly stations , which is why the wires cannot be properly inserted into the base.
The conical entrances 48 communicating with the openings 42 allow, although the openings 42 are made at the same time as the base plate 40 is formed in order to secure its precise position, a certain lateral displacement between the feed means of the circuit part insertion mechanism and the openings 42 in the base plate and nevertheless ensure the desired insertion of the wires of the circuit parts or other connection devices into the openings 42.
In order to provide means for improving the shear function of the grooves 46 and the recesses 44 and 47 - and to obtain a means for retaining the cut portions of the metal sheet therein when the cut sheet is removed from the base plate 40, each of the grooves 46 is provided with an elongated rounded elevation 50 which extends between the essentially vertical shear walls 46 a of the grooves 46. The apex of the elevation lies somewhat below or in the plane of the adjacent surface of the plate 40.
In the same way, the recesses 44 in the base plate 40 are provided with hemispherically rounded parts or bosses 52, which are arranged centrally with respect to the vertical shear walls 44a of the recesses 44, the openings 42 through the parts of FIG Increases 52 go. The following is an example of the bulk of a board or base plate 40 which has been found useful in the manufacture of printed circuit boards.
The thickness of the copper sheet (foils) was 0.038 mm, the width of the grooves 46 or channels 1.6 mm, the depth (near the walls 46a) 0.45 mm, while the apex of the rounded elevation 50 was about 0. 13 mm below the surface of the base plate 40.
Although these particular dimensions describe an embodiment of a channel or a groove that can be used in carrying out the method, it will be readily appreciated that these dimensions and the particular shape of the grooves 46 will vary depending on the caliber of the metal used and on construction considerations such as the desired current carrying capacity of the conductive pattern, the voltages to be used in the pattern, the pressure applied during the shear and forming process, and many other folding gates.
In making a printed circuit using a base member or plate 40, a thin sheet of metal 54 of substantially the same size as the general outline of the circuit pattern formed in the base 40 is placed on the base member 40 so that at least the grooved and holed portion the panel 40 is covered. The side of the metal adjacent to the panel 40
<Desc / Clms Page number 8>
sheet 54 or the side of the panel 40 opposite the metal sheet 54, or both surfaces can be coated with a normally dry, activatable adhesive material 55, if this means to create a strong bond between the cut portions of the metal sheet $ 54 and the Base 40 should be used.
The plate 40 and sheet metal 54 are then placed together in a suitably operated press mechanism, with a layer of pliable, resilient, or resilient plastic material 56 being placed on the side of sheet metal 54 facing away from base member 40 (see Fig. 7), which yielding plastic or elastic material 56 is connected to a press head 58, which is carried by a drive member 60, as shown.
To initiate the manufacture of the printed circuit, with parts or segments of the metal sheet 54 being cut from the sheet metal and simultaneously placed in the channels 46 and recesses 44 and 47, the press head 58 is moved downwardly with respect to the base member 40 which is in its Position is held so that the yielding plastic material 56 presses the metal sheet 54 against all but the recessed portions of the adjacent surface of the base member 40. The material layer 56 thereby produces two separate shear lines, denoted by 60a and 60b (FIG. 8), which adjoin opposite walls 46a of each groove 46.
The further downward movement of the pressing head 58 and the flexible plastic material 56 stretches the part of the metal sheet 54, which lies between the lines 60a and 60'b and above or in the grooves 46, to the position in which further or third support points 62 ( 8) between the lower surface of the elongated parts of the metal sheet 54 and the apices of the rounded part 50. During this stretching, the width of the metal sheet that is pressed between the shear lines becomes greater than that of the channels 46.
In the recesses 44, the movement of the elastic plastic material 56 against the plate 40 creates shear lines which adjoin the walls 44a of the recesses 44, with the metal sheet which is delimited over the recesses 44 and is delimited by the associated shear lines being stretched and produced further support points or threads between the lower surface of the elongated part of the metal sheet and the highest parts of the rounded parts 52.
Since the openings 42 in the parts 44 open essentially in the middle of the rounded parts 52, the additional lines of contact produced thereon cause the metal sheet 54 which lies above the openings 42 to be cut off.
In order to cut off those parts of the metal sheet 54 which lie above the openings, the recesses 44 and the grooves 46, the further downward movement of the pressing head 58 presses the elastic plastic material 56 into the recessed parts of the grooves 46 and the recesses 44, so that, as in FIG 9, the sheet material 54 is cut along the vertical sheared edges or walls 46a and 44a. The pressing head 58 continues its downward movement until the cut portions of the metal sheet 54 touch the upper curved surfaces of the rounded portions 50 and 52.
Further downward movement of the press head 58 presses the resilient plastic material 56 into the openings 42 and, cooperating with their annular side walls 42a (as shown in FIG. 6), cuts off the parts of the metal sheet 54 which lie over the openings 42, as in FIG 3 in connection with the openings 25 and 26 in the base plate 20.
In order to retain the cut metal segments on the base plate 40, the head 58 and the resilient plastic material 56 carried thereby are moved away from the base plate 40 and the pressure on the rounded and elongated segments cut from the metal sheet 54 is released.
These segments bend outwards around the support points represented by the rounded parts 50 and 52 into their original flat shape as a result of their inherent elasticity, so that their ends or edges engage in the vertical side walls 44a and 46a, as at 64a and 64b (Fig 10) and 66a and 66b (FIG. 6), these cut-off portions being prevented from falling out when the sheet metal 54 is removed from the surface of the base plate or panel 40.
The stretching of the cut portions of the metal sheet 54 and the resilience of this metal together, particularly in connection with the shape of the bottom surfaces of the grooves 46 and the recesses 44, contribute mutually to a mechanical interlock between the edge portions of the cut metal and the vertical walls 44a and 46a, whereby the cut-off parts are adversely fixed in the recessed parts of the base plate 40.
After removing the scrap portion of sheet metal 54 from base 40 by any suitable means, such as a stream of air, once the sheet metal 54 of base 40 has been provided with the activatable adhesive, the adhesive is activated to create a strong bond between the cut parts of the metal lying in the enlarged parts 44 and the channels 46 by using a suitable solvent or by the action of heat, as already described for the printed circuit;> on the base plate 20.
If, however, the cut-out parts of the metal sheet 54, which are located in the grooves 46 and in the recesses 44, are to be mechanically fastened to the base plate 40, suitable fastening means, such as rivets, are attached to the base plate 40, which at intervals comprise parts of the in the recessed part of the plate 40 located conductive
<Desc / Clms Page number 9>
hold the pattern.
Although the method of cutting and inserting portions of sheet metal 54 into grooves 46 and recesses 44 has been described in connection with a press device using a sheet of plastic material 56 carried by a movable press head 58, It can also be easily performed by moving the base member 40 and the elastic plastic material 56 against each other, or by holding the flexible material 56 stationary and moving the base member 40 against the elastic plastic material 56 with the metal sheet 54 interposed therebetween.
According to a further embodiment of the invention, the metal sheet, which may or may not be provided with a coating of a normally dry, activatable adhesive, is coated on at least one side with a layer of solder. In the manufacture of printed circuit boards, it is normally necessary to coat the outside of the conductive material, viewed from the insulating plate, with a material such as solder, both to facilitate the making of soldered connections between the printed circuit and external circuit parts also to prevent oxidation of the relatively thin layer of conductive material present in the circuit pattern.
Excessive oxidation of the conductive material increases the resistance of the connection and can in fact completely destroy the electrical continuity of a portion of the conductive pattern. In previous processes for producing printed circuit boards, after the conductive pattern has been applied to one or more surfaces of an insulating plate and either before or after further circuit components have been attached thereto, the side of the dielectric board bearing the pattern is for a period of approximately 41 / Placed in a bath of molten solder at a temperature of approximately 245 C for 2 seconds.
During this time, the outer surfaces of the conductive pattern are covered with solder and, if circuit parts have been attached to the base plate, electrical connections are made between the circuit part connections and the applied conductive pattern. However, when immersed in the hot bath of molten solder, the surface of the insulating plate often becomes blistered, breaking the seal from the atmosphere and exposing the hygroscopic materials contained in most dielectric base plates, with the possibility of undesirable low resistance paths in the printed Circuit is enlarged.
These disadvantages can be avoided with certainty if one side of a metal sheet 72 (cf. FIG. 11) is coated with a layer 70 of solder before the printed circuit is manufactured. If the solder-coated sheet metal 72 is used to make a printed circuit on a rigid dielectric board such as the base plate 40, the solder layer 70 is placed against the resilient plastic material 56 while the other side of the sheet metal 72, preferably covered with a normally dry, activatable adhesive 73 is covered, is placed on the recessed surface of the base plate 40.
Otherwise, the manufacture of the printed circuit using the metal sheet 72 coated with solder is similar to that described above in connection with the metal sheet 54, except that the previous coating of the metal sheet 72 with the solder means that the finished printed circuit is immersed in a solder bath for longer than 11/2 seconds avoids the time required to make the soldered connections between the conductive pattern and the added circuit parts. This brief dip in the molten solder does not last long enough to cause the surfaces of the plate 40 to bubble, thus avoiding the ensuing difficulties.
In some areas of use it may be desirable to eliminate any possibility of destructive oxidation or corrosion of the thin layer of conductive material resting on the base plate 40 by effectively sealing both sides of the metal sheet from air or moisture. The use of the metal sheet 72 coated on one side with the solder 70 prevents direct contact between the atmosphere and the exposed side of the metal sheet 72. However, a metal sheet 76 can also be provided with solder coatings 75 and 80 on both sides, as shown in FIG the conductive base metal 76 rests completely enclosed in a material that prevents the atmosphere from entering the metal.
When the sheet metal 76 is used in the printed circuit manufacturing process described above in connection with Figures 5-10, the sheet metal 76 is sandwiched between the resilient plastic material 56 and the rigid base member 40 and a layer 81 of normally dry, activatable adhesive placed between the recessed surface of the base plate 40 and the layer 80. The manufacture of the printed circuit remains the same as described above.
Certain circuit design considerations often make it desirable to provide fairly large areas of conductive material on one or more surfaces of the base plate 40 for purposes such as shielding components of the circuit from interference from electromagnetic waves. In order to generate these relatively large areas of conductive material on the base plate 40, which may or may not be electrically connected to the conductive pattern resting in the grooves or channels 46, e.g. B. in one or more surfaces of the plate 40 recesses 47 are provided, which are characterized by a continuous or interrupted lowering
<Desc / Clms Page number 10>
right shear wall 47a are formed.
In order to provide a means to support and clamp the large area of sheet metal 54 to be placed in the recessed area 47, the base 40 is provided with an upstanding portion or island 47b (Fig. 13). This island has a substantially flat upper surface of the same general shape as the recess 47, which is either coplanar with the surface of the base member 40, or above or below that surface, and that with the perpendicular wall 47a through the gently curved surfaces 47c is united.
If the metal sheet 54 is placed between the recessed surface of the base member 40 and the elastic plastic material 56 and a relative movement is generated between the elastic plastic plate 56 and the base member 40, the elastic plastic material 56 presses the metal sheet 54 against the adjacent surface of the base plate 40 Inclusion of the upper surface of the island 47b integral with the base 40. The further relative movement between the resilient plastic material 56 and the rigid base member 40 stretches that part of the metal sheet 54 which lies over the curved surfaces 47c of the island 47b and cuts the metal sheet 54 at the vertical walls 47a.
When the resilient plastic material 56 is removed, the stretched and deformed, cut-off portions of the metal sheet 54 spring back into locking engagement with the walls 47a of the recess 47 at points indicated 86a and 86b due to their deformation and inherent resilience. In this way, relatively large amounts of metal 54 are cut off from a sheet metal and fastened in the recesses 47 in the base plate 40.
The cut parts of the metal sheet 54 are then fastened in the recesses 47 either by using a mechanical fastening device or by activating an adhesive which is placed between the outer surface of the island 47b and the inner surface of the cut metal sheet 54.
For certain design considerations, it is often necessary to use a base plate 40 of particular thickness in order to obtain satisfactory mechanical strength to support the required number of circuit parts, which thickness exceeds the thickness normally used in the base plates of the printed circuit boards currently being manufactured.
Since accessory suppliers usually provide pigtails of predetermined lengths, long enough to pass through common printed circuit base members, and long enough to allow connections to be made on one or more surfaces of the base plate located conductive patterns can be produced, however, an increase in the thickness of the base plate makes these wire lengths insufficient.
To remedy this shortcoming, a base plate 40 of variable thickness can be provided, with certain parts being of sufficient thickness for mechanical strength or for other functions, while other parts having a smaller thickness through which the leads of existing accessories can extend. Such a base of variable thickness can also be used in the described method for producing printed circuits, wherein a metal sheet is placed between a mass of elastic plastic material and a rigid base member without cutting off sheet metal in those areas, the base parts are larger and smaller Unite thicknesses.
In particular, Figures 14 and 15 of the drawings show a portion of a base member 82 which may be similar to the base member 40 described above. In addition, the main part of this base member 82, denoted by 82a, has a generally uniform thickness which can be equal to the thickness of the base member of FIG. To adapt to certain electrical circuit parts, however, the base member 82 can be provided with areas of reduced thickness, one of which is shown in FIGS. 14 and 15 and is designated by 82b. Except for the fact that the base member 82 has areas of different thicknesses, the grooves, openings and the recesses surrounding the openings can at least as far as their function is concerned, the same as those of FIG.
As a result, the grooves in FIGS. 14 and 15 are all provided with the reference numeral 46, regardless of whether they are in the part 82a or 82b. For the same reason, the openings are denoted by 42 and the depressions surrounding the openings are denoted by 44; As in the previous embodiment, each of the grooves 46 is preferably provided with an elevation 50 and the depressions 44 with bosses 52.
In order to connect the grooves 46 to one another at the points where they lie on two different planes of the base member 82 so that no shearing occurs at these points, the base plate is in each area in which the grooves 46 move from one plane to the other run, provided with a rounding 84. As shown in the drawings, this rounded portion is provided in all areas in which the base member 82 changes from one level to the other, although this would obviously only be necessary in the grooves or depressions in which the sheet metal material is to be placed.
By using the slightly curved surface of the region 84, the metal material denoted by 54 in FIG. 15 is obviously pressed into the grooves as a result of the pressure exerted by the elastic plastic 56 during the process illustrated in FIGS. 7 to 10 and hugs the curved ones Parts 84, the two planes being connected to one another at the curved parts without causing a cut. In this way, the above-described
<Desc / Clms Page number 11>
When the base member 82 has two different planes, procedures can be performed in the same manner. The same would be the case if more than two planes were used, although this will generally not be required.
Although the present invention has been described in connection with examples in which activatable adhesive material is used, preferably a solvent or heat activatable adhesive material, it should be understood that a pressure activated adhesive can also be used. For example, in the arrangement shown in Figures 5 to 10, pressure activatable adhesive 55 can be applied to one side of sheet metal 54 as well as to the portions of base member 40 to be covered with sheet metal, particularly in the grooves 46 and the wells 44. These adhesive coatings are normally dry.
Thereafter, during the manufacturing process, and particularly when cutting the sheet metal member and pressing it into the grooves, the pressure activatable adhesive would be activated simultaneously, with the result that the product would be ready immediately after the shearing operation.
Although the present invention has been described in connection with insulating boards having conductive patterns such as those normally found in electronic circuits thereon, it should be understood that the term printed circuit board as used in this application includes circuits shown in FIG can be used in a wide variety of devices and in a wide variety of applications. For example, it has been found that the present invention is excellently suited for making electrical circuits in various household appliances, such as electric cookers and the like, in which the current carried by the printed circuit board is measured in amps rather than millimeters.
It is easy to see that the invention can be used to the same extent for this, since it is only a question of the cross-section of the conductive part of the printed circuit. In these high voltage applications, the adhesive may be dispensed with because the metal is thick enough to remain in place with the use of a few fasteners, such as rivets or the like.