DE2020535C3 - Verfahren zum Herstellen elektrischer Leiter in gedruckten Schaltungen sowie nach diesem Verfahren hergestellter elektrischer Leiter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen elektrischer Leiter in gedruckten Schaltungen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein nach diesem Verfahren hergestellter elektrischer Leiter gemäß Obergriff des Anspruchs 12.

In den letzten Jahren wurde der Entwicklung von Verfahren zum Herstellen mikrominiaturisierter koaxialer Schaltungen weitgehende Aufmerksamkeit gewidmet, wie dies beispielsweise in den US-Patentschriften 3351 702,33 51 8l6und3351 953 erläutert ist.

Die bekannten Verfahren gehen aus von einer Metallplatte oder einem Blech, in denen dem Verlauf des herzustellenden Leiters entsprechende Nuten gebildet werden. Diese Nuten werden mit einem dielektrischen Material gefüllt. Zwei derartige Bleche werden entsprechend ausgerichtet aufeinandergelegt, und zwischen dem dielektrischen Material in den aufeinanderliegenden Blechen wird der Leiter angeordnet, so daß der Leiter etwa in der Mitte zwischen den

beiden äußeren Oberflächen der beiden Bleche von dem dielektrischen Material gehalten wird, Pieses Verfahren ist jedoch nachteilig, weil viele Verfahrensschritte notwendig sind, und ein präzises Ausrichten der aufeinanderzulegenden Bleche erforderlich ist, um den Leiter in seiner gewünschten Koaxialsteüung zu positionieren.

Es ist auch in der US-PS 34 99 219 ein Verfahren zur Herstellung voti Schaltungen in einer Ebene zur Verwendung in koaxialen Systemen vorgeschlagen worden, bei dem eine erste Oberfläche einer Metallplatte bzw. eines Blechs zur bildung erster Paare von Rillen oder Nuten selektiv chemisch geätzt wird. Die Rillenpaare verlaufen auf einer Spur entsprechend der eines Leiters in der herzustellenden Schaltungsanordnung. Die Rillen werden mit einem dielektrischen Material angefüllt und dieses wird mit der Oberfläche der Platte glatt geschliffen. Anschließend wird eine zweite, der ersten gegenüberliegende Fläche des Blechs selektiv chemisch geätzt, wobei den ersten Rillenpaaren auf der ersten Oberfläche gegenüberliegende und sich bis in diese erstreckende zweite Rillenpaare entstehen und elektrisch isolierte, bündig mit den Oberflächen des Blechs abschließende Leiter gebildet werden. Die zweiten Rillenpaare werden ebenfalls mit einem dielektrischen Material gefüllt und dieses wird gleichfalls bis zur zweiten Fläche niedergeschliffen. Darauf werden die Oberflächen der Leiter durch erneutes selektives chemisches Ätzen bis unterhalb der Oberflächen des Blechs abgetragen und die dabei entstehenden Vertiefungen mit dielektrischem Material gefüllt sowie eben mit den Oberflächen geschliffen. Zur Vervollständigung der leitenden Umhüllung der Leiter wird anschließend auf die beiden Oberflächen des Blechs einschließlich der damit bündigen dielektrischen Flächen eine leitende Beschichtung aufgebracht

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Verfahren einfacher zu gestalten und mit möglichst wenig Arbeitsschritten auszukommen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 12 angegebene Erfindung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 bis 7 eine Darstellung des Verfahrens nach der Erfindung mit Schnittansichten einzelner Schritte bei der Herstellung eines koaxialen Leiters in einer Schaltung und

F i g. 8 bis 18 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Teil- Schi'ägansichten und Schnittansichten entsprechend den eingezeichneten Linien zur Erläuterung einzelner Schritte eines geänderten Herstellungsverfahrens.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszahlen durchgehend gleiche Teile.

Fig. 1 zeigt eine Beryllium-Kupferplatte bzw. ein Beryllium-Kupferblech 10, aus dem Leiter einer Schaltung herzustellen sind. Die Dicke des Blechs 10 wird in Abhängigkeit von der gewünschten Dicke der herzustellenden Leiter gewählt. Seine Größe wird ausreichend für die Herstellung der Schaltung bemessen, mit einem genügend breiten Rand für die Bearbeitung und Ausrichtung. In bezug auf das zu beschreibende Ausführungsbeispiel sei die Größe der herzustellenden Schaltung gleich der in der vorstehend angeführten USA-Patentanmeldung 6 80 913 beschriebenen angenommen. Dd'jei ist jedoch aufgrund der größeren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Präzision eine beträchtliche Verringerung der Größe möglich.

In einer der Oberflächen des Blechs 10 wird für jeden der herzustellenden Leiter eine Nut 12 gebildet (Fig, 2), welche jeweils entsprechend dem Muster der herzustellenden Schaltung verläuft. Die Nuten 12 können beispielsweise unter Anwendung bekannter selektiver Präzisions-Ätzmethoden gebildet werden, wie sie in den vorstehend angeführten Patentschriften bzw. -anmeldüngen beschrieben sind. Wenngleich in der Zeichnung die Herstellung nur eines einzigen Leiters dargestellt ist, sind erfindungsgemäß mehrere derselben gleichzeitig herstellbar.

Im nächsten Verfahrensschritt (Fig.3) werden an gegenüberliegenden Seiten des Bodens der Nut 12 Rillen 14 gebildet, so daß in der Mitte des Bodens jeder Nut 12 ein erhöhter leitender Steg 15 stehenbleibt. Dies geschieht vorzugsweise mittels selektiver chemischer Präzisions-Ätzung, wodurch Rillen 14 von hoher Präzision herstellbar sind, so daß die Hehenbleibenden Leiter genaue Abmessungen haben. Sei dem in der vorstehend erwähnten USA-Patentanmeldung 6 80 913 beschriebenen Verfahren findet zwar zur Bildung der Leiter ebenfalls selektives chemisches Ätzen Anwendung. Dabei müssen die Leiter jedoch zur Abtragung bis unterhalb der Blechoberflächen geätzt werden. Bei diesem Ätzverfahren ist daher die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbare Präzision nicht zu erreichen.

jo Der nächste Schritt (F i g. 4) des erfindungsgemäßen Verfahrens der Herstellung in einer Ebene angeordneter Schaltungen besteht im Ausfüllen jeder der Nuten 12 und der Rillen 14 mit einem dielektrischen Material, beispielsweise einem Epoxidharz, welches anschließend mit der Oberfläche des Blechs 10 bündig geschliffen wird.

Sodann (Fig.5) wird in der anderen Fläche des Blechs 10 gegenüber jedem der zunächst gebildeten Nuten und Rillen 12,14 eine Nut 19 gebildet. Dazu kann wiederum eine bekannte selektive Ätzmethode Anwendung finden. In der Tiefe erstreckt sich jede der Nuten 19 wenigstens bis an den Boden der Rillen 14, so daß die stehengebliebenen Stege 15 zu elektrisch gegenüber dem restlichen Blech 10 isolierten Leitern 15' umgebildet werden. Möglicherweise ist die Höhe des in jeder Nut 12 stehengelassenen leitenden Steges durch entsprechend tiefe Ausbildung der Rillen 14 im Verfahrensschritt nach F i g. 4 größer als die endgültige Dicke des Leiters. In diesem Fall wird die bei der Bildung der Nuten 19 (Fig.5) angesetzte Ätzzeit über das zum Erreichen des Bodens der Rillen 14 erforderliche Maß hinaus genügend verlängert, um den Leiter 15' auf die gewünschte Dicke abzutragen. Dabei hält das in die Nuten 12 und Rillen 14 eingebrachte dielektrische Material 17 den entstehenden Leiter 15' während und nach der Bildung der Nuten 19 ifl seiner Stellung.

Anschließend werden die Nuten 19 mit einem dielektrischen Maurial 21 gefüllt, beispielsweise einem

M) Epoxidharz, und dieses wird bündig mit der Oberfläche des Blechs 10 abgeschliffen (F i g. 6).

Als nächster Verfahrensschritt (Fig. 7) werden leitende Bleche oder Beschichtungen 23, 25 auf die Flächen des Blechs 10 und die damit bündigen mit dem

<,5 dielektrischen Material gebildeten Stellen 17, 21 gebracht und damit die leitende Umhüllung der einzelnen Leiter 15' geschlossen. Somit ist die gewünschte koaxiale Schaltungsanordnung, in der die

Leiter 15' die koaxialen Mittelleiter bilden, fertiggestellt. Die leitenden Beschichtungen 23, 23 können auf verschiedene Weise, beispielsweise durch Galvanisieren, Aufkleben oder andere Befestigung auf den Flächen des Blechs 10 angebracht werden. Selbstverständlich ^r> sollten solche Beschichtungen selektiv auf den Flächen des Blechs 10 angeordnet werden, um nicht irgendwelche an der metallenen Fläche des Blechs 10 angeordnete Kontakte kurzzuschließen.

Es ist anzumerken, daß die leitenden Schichten 23, 25 in (F i g. 7) auch durch benachbart angeordnete, in gleicher Weise hergestellte Schaltungen oder durch ein entsprechendes Anschlußblatt gebildet sein können, da derartige Bleche oder Schichten zumeist ausreichende Gesamt-Leitfähigkeit aufweisen, um bei den in Frage kommenden Betriebsfrequenzen die gewünschte koaxiale Abschirmung zu bilden. Ein Beispiel dafür, wie ebene (pianare) Schaltungselemente mit ebenen (pianaren) oder äußeren Schaltungselementen gleicher Art zweckmäßig übereinandergeschichtet und untereinander verbunden werden können, ist in der US-PS 37 75 844 beschrieben. Die erfindungsgemäß hergestellten Leiter einer Schaltung können auch bis an die Kante des Blechs geführt und dort mit geeigneten Anschlußeinrichtungen versehen sein.

In Fig.8 bis 18 ist eine Abänderung des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens dargestellt. Ferner ist darin ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes an reliebiger Stelle gleichzeitig mit der Herstellung des Leiters dargestellt. Zur Erleichterung m des Verständnisses und der Auffindung weisen den Teilen in Fig. 1 bis entsprechende Teile bei der Herstellung des Leiters in F i g. 8 bis 18 gleiche Bezugszahlen auf, und entsprechende Teile bei der Herstellung des Kontaktes in Fig.8 bis 18 sind mit um 100 vergrößerten Bezugszahlen versehen. F i g. 8 bis 10 zeigen einen ersten Schritt des geänderten Herstellungsverfahrens, F i g. 8.11 und 12 einen zweiten Schritt. F i g. 13 bis 15 einen dritten Schritt und F i g. 16 bis 18 einen vierten Schritt des Verfahrens.

/.Mnärh^t wprHpn an Hpn crpcypnühprlipcypnHpn Spitpn

des Blechs 10 einander gegenüberliegende Nuten 12,19 für die Herstellung der Leiter sowie Nuten 112, 119 für die Herstellung von Kontakten hergestellt, vorzugsweise durch selektives chemisches Ätzen (F i g. 8 bis 10). Als nächster Schritt (Fig.8, II, 12) werden die Nuten für Leiter und Kontakte 19,119 mit dielektrischem Material 21 bzw. 121 gefüllt und dieses wird mit der Oberfläche des Blechs 10 bündig geschliffen. Selbstverständlich ist der durch den Verfahrensschritt nach Fig. 8. 11, 12 geschaffene Zustand auch durch Bildung der Nuten 12, 112 nach dem Auffüllen der Nuten 19, 119 mit dem dielektrischen Material 21 bzw. 121 erzielbar.

Zur Schaffung des in Fig. 13 bis 15 dargestellten Aufbaues werden die den Nuten 19, 119 gegenüberliegenden Nuten 12, 112 nochmals selektiv chemisch geätzt. Dabei werden in den Nuten 12 für die Leiter seitliche Rillen 14 gebildet (Fig. 13. 14), die sich in der Tiefe bis an das dielektrische Material 21 der gegenüberliegenden Nut 19 erstrecken und somit einen freistehenden Leiter 15' abgrenzen. Der Leiter 15' wird durch das dielektrische Material 21 in dem Blech 10 gehalten. Die Nuten M2 für die Herstellung der Kontakte werden erneut geätzt, bis sie sich in der Tiefe bis an das dielektrische Material 121 in der gegenüberliegenden Nut 119 erstrecken (Fig. 13, 15) und damit das Teil 150 des Blechs 10 zur Bildung eines Anschlußkontakts für den Leiter 15' gegenüber dem restlichen Blech 10 isolieren. Dabei wird der Kontakt 150 durch das dielektrische Material 121 in seiner Stellung gehalten.

Der fuchste Schritt des abgeänderten Herstellungsverfahrens umfaßt das Ausfüllen der Nuten 12, 112 für Leiter und Kontakte nach Fig. 13 bis 15 mit dielektrischem Material 17, 117. welches zur Schaffung des in Fig. 16 bis 18 dargestellten Zustandes mit der Fläche des Blechs 10 bündig geschliffen wird.

Als koaxiale Abschirmung für die entsprechend der Darstellung in Fig. 8 bis 18 hergestellten Leiter der Schaltung können die Oberflächen des Blechs 10 mit leitenden Beschichtungen entsprechend den Schichten 23, 25 in Fig. 7 versehen werden. Selbstverständlich sollten solche Beschichtungen selektiv auf der Fläche des Blechs 10 angeordnet werden, um keinen der vorgesehenen Kontaktes kurzzuschließen. Wie in Vprhindiinj mit dem er>;lpn Hprsfpllunewprfahrpn dargelegt, können solche Beschichtungen ebenso durch benachbart angeordnete, in gleicher Weise hergestellte ebene Schaltungen oder geneigte Kontakt- oder Anschlußbleche dargestellt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1, Verfahren zum Herstellen elektrischer Leiter in gedruckten Schaltungen, bei dem in einer Metallplatte oder einem Blech dem Verlauf des herzustellenden Leiters entsprechende Nuten gebildet werden, welche mit einem dielektrischen Material gefüllt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Nuten eines Leiters an gegenüberliegenden Oberflächen des Blechs gebildet werden, daß wenigstens eine dieser Nuten mit einem dielektrischen Material gefüllt wird, daß in einer der gegenüberliegenden Nuten seitlich angeordnete Rillen gebildet werden, daß die Tiefe dieser Rillen und der diesen gegenüberliegenden Nut so groß bemessen wird, daß zwischen den Rillen ein gegenüber beiden Oberflächen des Blechs versenkter, elektrisch isolierter Leiter für die Schaltung gebildet wird, welcher durch das dielektrische Material in dem Blech gehaljea wird.

   Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut mit den seitlich darin angeordneten Rillen zunächst durch Bildung der Nutenaussparung und nachfolgend durch Entfernen von Material an beiden Seiten des Nutbodens hergestellt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen von Material durch selektives chemisches Ätzen erfolgt.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vervollständigung der leitenden Umhüllung des Leiters für die Schaltung über allen Nuten eine Beschichtung von ausreichender elektrischer Leitfähigkeit angebracht wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Oberfläche des Blechs eine erste, dem Verlauf des herzustellenden Leiters folgende Nut gebildet wird, daß die erste Nut mit dem dielektrischen Material gefüllt wird, und daß gegenüber der ersten Nut eine zweite Nut in der anderen Oberfläche des Blechs gebildet wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlich angeordneten Rillen in der ersten und/oder zweiten Nut gebildet werden.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den seitlich angeordneten Rillen versehene Nut durch selektives chemisches Ätzen zunächst der Nutenaussparung und anschließend der Seiten der Nut zur Herstellung der Rillen gebildet wird.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurqh gekennzeichnet, daß in einer Oberfläche des Blechs eine dem Verlauf des herzustellenden Leiters folgende erste Nut gebildet wird, daß an der anderen Oberfläche des Blechs eine der ersten Nut gegenüberliegende zweite Nut gebildet wird, daß die zweite Nut mit dem dielektrischen Material gefüllt wird und daß die seitlich angeordneten Rillen in dem zwischen den sich gegenüberliegenden Nuten stehengebliebenen Material des Blechs gebildet werden, so daß ein gegenüber beiden Oberflächen des Blechs versenkter, elektrisch isolierter Leiter für eine Schaltung gebildet wird, welcher mittels des dielektrischen Materials in dem Blech gehalten wird.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Nut mit dielektrischem Material gefüllt wird.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußkontakt für den Leiter der Schaltung durch Bildung einander an der für den Kontakt vorgesehenen Stelle auf den

   5 Oberflächen des Blechs gegenüberstehender Nuten hergestellt wird, daß wenigstens eine der zur Bildung des Kontakts dienenden Nuten mit dielektrischem Material gefüllt wird, und daß die andere der zur Herstellung des Kontakts dienenden Nuten bis zur gegenüberliegenden Nut vertieft wird, so daß ein elektrisch gegenüber dem Blech isolierter und durch das dielektrische Material darin gehaltener Anschlußkontakt gebildet wird.

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Nuten für die Herstellung der Leiter und für die Herstellung der Anschlußkontakte gleichzeitig durch selektives chemisches Ätzen hergestellt werden und daß die Bildung der seitlich angeordneten Rillen und die Vertiefung der anderen Nut für die Bildung von Kontakten gleichzeitig durch selektives chemisches Ätzen bewirkt wird.

   12. Elektrischer Leiter in gedruckten Schaltungen, mit einer Metallplatte oder einem Blech, in dem dem für den Leiter vorgesehenen Verlauf folgende Nuten gebildet sind, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurcri gekennzeichnet, daß auf den Oberflächen des Blechs (10) einander gegenüberstehende Nuten (12, 19) gebildet sind, daß wenigstens eine der Nuten eine Füllung (17, 21) aus dielektrischem Material enthält, und daß die Füllung einen koaxialen Leiter (15') in einer gegenüber beiden Oberflächen des Blechs (10) versenkten Stellung hält.

   13. Elektrischer Leiter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußkontakt (150) durch mittels selektiver chemischer Ätzung an beiden Seiten des leitenden Blattmaterials (10) an für den Anschlußkontakt (150) bt^immten Stellen gebildeten Nuten (112, 119) eingefaßt ist und daß wenigstens eine der Nuten (112, 119) ein dielektrisches Material (117, 121) enthält, welches den Anschlußkontakt (150) in bestimmten Abstand gegenüber dem umgebenden Blech (10) hält.