DE3515985A1 - Method for preparing a solderable coating on a substrate and printed circuit board, or solderable contact surface - Google Patents

Abstract

Low-resistance and solderable printed conductors and contact surfaces are obtained by the initial application to an insulating substrate (10) of a first layer (11, 12, 13) of an electrically conductive coating which contains the following components: an adhesive binder, for example based on synthetic resins; electrically conductive particles in the form of carbon and/or metallic carbides and metal particles of a metal which in the electrochemical series of elements is less noble than a solderable metal. After curing of this first layer, the substrate with the first layer is brought into contact with a solution (for example by dipping or spraying) which contains ions of the solderable metal (e.g. copper, silver or gold), by which means a second layer (14, 15, 16) of the metal ions is applied to the first layer in a purely chemical way. <IMAGE>

Description

Verfahren zur Herstellung einer lötbaren Method of making a solderable

Beschichtung auf einem Substrat und Leiterbahnplatte bzw. lötbare Kontaktfläche Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Leiterbahnplatte bzw. eine lötbare Kontaktfläche gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 8. Coating on a substrate and circuit board or solderable Contact surface description The invention relates to a method according to the The preamble of claim 1 and a printed circuit board or a solderable one Contact surface according to the preamble of claim 8.

Eine gängige Technik bei der Herstellunq von Leiterbahnplatten besteht darin, aus einer vollständig mit Kupfer kaschierten Platte (Substrat) die gewünschten Leiterbahnen und/oder Kontaktflächen durch Aetzen auszubilden.There is a common technique in the manufacture of printed circuit boards in it, from a plate (substrate) completely clad with copper, the desired Form conductor tracks and / or contact surfaces by etching.

Das zu ätzende Muster wird in Phototechnik mit lichtempfindlichem, ätzresistem Lack hergestellt oder auch durch Aufdrucken (z. B. in Siebdrucktechnik) eines ätzresisten Lackes. Aus der DE-OS 31 37 279 ist es bekannt, diesen ätzfesten Lack elektrisch leitfähig auszubilden.The pattern to be etched is made in photo technology with light-sensitive, Etch-resistant varnish produced or by printing (e.g. using screen printing technology) an etch-resistant varnish. From DE-OS 31 37 279 it is known this to train etch-resistant paint electrically conductive.

Dieser Lack bedeckt dann die unter ihm liegenden Kupferbahnen, so dass Lötverbindungen nicht möglich sind.This lacquer then covers the copper tracks underneath it, like this that soldered connections are not possible.

Weiterhin ist es aus dieser Schrift bekannt, den ätzfesten, elektrisch leitfähigen Lack so auszubilden, dass er galvanisierbar ist, damit im Bereich von Leiterbahnbrücken auf ihn galvanisch eine Metallschicht aufgebracht werden kann.It is also known from this document, the etch-resistant, electrical to train conductive paint in such a way that it can be electroplated, thus in the range of Conductor track bridges can be galvanically applied to it a metal layer.

Aus der US-PS 3 998 677 ist es bekannt, als ätzfesten Lack eine Lötpaste zu verwenden.It is known from US Pat. No. 3,998,677 to use a solder paste as an etch-resistant varnish to use.

Die DE-OS 25 58 367 beschreibt eine Leiterbahnplatte mit mehrschichtigen Leiterbahnen, wobei zur Bildung von Leiterbahnbrücken ein elektrisch leitfähiger Lack aufgebracht wird, der zusätzlich mit einem Kupfermantel verstärkt wird, wobei dieser Kupfermantel mit einem Plattierungsverfahren aufgebracht wird.DE-OS 25 58 367 describes a printed circuit board with multilayer Conductor tracks, an electrically conductive one to form conductor track bridges Varnish is applied, which is additionally reinforced with a copper jacket, wherein this copper jacket is applied using a plating process.

Aus der DE-PS 30 13 667 bzw. der US-PS 4 440 823 ist ebenfalls die Verwendung eines elektrisch leitenden ätzfesten Lackes auf einer Kupfer-Leiterbahn bekannt.From DE-PS 30 13 667 and US-PS 4,440,823 is also the Use of an electrically conductive, etch-proof lacquer on a copper conductor track known.

Nachteilig an den beschriebenen Aetzverfahren ist die Vergeudung von Kupfer. Bei einer fertig geätzten Leiterplatte wird nämlich in der Praxis meist deutlich weniger als die Hälfte der Fläche der Leiterplatte mit Kupferbahnen bedeckt sein, so dass von der ursprünglich vollständig mit Kupfer kaschierten Leiterplatte mehr als die Hälfte des Kupfers weggeätzt wird. Weiterhin ist es bei der Technik mit ätzfestem, elektrisch leitfähigem Lack (gemäss DE-OS 31 37 279) nicht möglich, Lötverbindungen aufzubringen. Es müssen daher in weiteren Arbeitsgängen lötbare Flächen aufgebracht werden.The disadvantage of the etching process described is the waste of Copper. In practice, this is usually the case with a completely etched printed circuit board significantly less than half of the surface of the circuit board is covered with copper tracks so that from the circuit board originally completely clad with copper more than half of the copper is etched away. Furthermore, it is with the technology with etch-resistant, electrically conductive paint (according to DE-OS 31 37 279) not possible, Apply soldered connections. It must therefore be solderable in further operations Surfaces are applied.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das eingangs genannte Verfahren bzw. die Leiterbahnplatte und die lötbare Kontakt fläche der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass ohne Vergeudung des lötbaren Metalles, insbesondere von Kupfer in einfacher Weise niederohmige, lötbare Beschichtungen auf einer Leiterbahnplatte hergestellt werden können.The object of the invention is therefore to provide the method mentioned at the outset or the printed circuit board and the solderable contact surface of the aforementioned Kind to the point of improving that without wasting the solderable metal, in particular of copper in a simple way low-resistance, solderable coatings on a printed circuit board can be produced.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 8 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen ZU entnehmen.This object is achieved by the characterizing part of the claims 1 and 8 specified features solved. Advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.

Kurz zusammengefasst geht die Erfindung also von einem nicht kaschierten Substrat aus und bringt zunächst einen elektrisch leitfähigen Lack in bestimmter Zusammensetzung auf das Substrat auf, auf dem nach dessen Aushärten chemisch, d. h. ohne Verwendung einer Fremdspannungsquelle, das lötbare Metall abgeschieden wird. Zu diesem chemischen Abscheiden werden die elektrochemischen Eigenschaften der elektrochemischen Spannungsreihe von Materialpaarungen ausgenutzt, in einem konkreten Ausführungsbeispiel die elektrochemische Potentialdifferenz zwischen Zink und Kupfer. Gegenüber den beschriebenen Aetzverfahren ist also die Reihenfolge der Anordnung der Schichten vertauscht, so dass nunmehr als oberste Schicht eine Schicht aus lötfähigem Material, vorzugsweise Kupfer liegt.In short, the invention is based on a non-laminated one Substrate and first brings an electrically conductive paint in a certain Composition on the substrate, on which chemically, d. H. without using an external voltage source, the solderable metal is deposited. For this chemical deposition, the electrochemical properties become the electrochemical Tension series of material pairings exploited, in a specific embodiment the electrochemical potential difference between zinc and copper. Compared to the The etching process described is the order in which the layers are arranged interchanged, so that now the top layer is a layer of solderable material, preferably copper.

Um das chemische Abscheiden der Schicht aus Metallmolekülen des lötbaren Metalles in ausreichender Dicke und möglichst kurzer Zeit zu gewährleisten, muss die erste Schicht des elektrisch leitenden Lackes eine gute Leitfähigkeit haben, also mqlichst niederohmig sein. Aus diesem Grunde enthält der Lack nicht nur die Metallpartikel des unedleren Metalles sondern zusätzlich Kohlenstoff und/oder metallische Karbide.To the chemical deposition of the layer of metal molecules of the solderable It must be ensured that the metal is sufficiently thick and as short as possible the first layer of the electrically conductive paint have good conductivity, so be as low-resistance as possible. For this reason, the paint does not only contain the Metal particles of the less noble metal but also carbon and / or metallic Carbides.

Die metallischen Karbide wie z. B. Wolframkarbid erhöhen auch die mechanische Abriebfestigkeit, was in manchen Anwendungsfällen erforderlich oder günstig ist.The metallic carbides such. B. tungsten carbide also increase the mechanical abrasion resistance, which is required in some applications or is cheap.

Eine bevorzugte Metallkombination besteht aus Zink in der ersten Schicht und Kupfer in der zweiten Schicht.A preferred combination of metals consists of zinc in the first layer and copper in the second layer.

Ganz generell genügt es, wenn die Metallpartikel der ersten Schicht in der elektrochemischen Spannungsreihe unedler sind als das Metall der zweiten Schicht. Damit wird gewährleistet, dass Ionen aus der Lösung auf die erste Schicht abgeschieden werden.In general, it is sufficient if the metal particles of the first layer in the electrochemical series are less noble than the metal of the second Layer. This ensures that ions from the solution onto the first layer to be deposited.

Mit der sauren Lösung gemäß Anspruch 4 wird der Abscheidungsvorgang beschleunigt, da durch die Säure Wasserstoffionen freigesetzt werden, was wiederum zur Folge hat, dass Metallionen in ausreichender Menge zur Verfügung stehen.With the acidic solution according to claim 4, the deposition process accelerated because the acid releases hydrogen ions, which in turn As a result, metal ions are available in sufficient quantities.

Die im Anspruch 5 aufgeführten Lackharze verbessern das Verfahren dahingehend, dass sie relativ schnell und bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen aushärten. Damit kann das Verfahren auch bei Substraten angewandt werden, die eine verhältnismässig geringe Temperaturfestigkeit haben, wie z. B. Kunststoffolien.The paint resins listed in claim 5 improve the process in that they are relatively quick and at comparatively low temperatures Harden. This means that the method can also be used with substrates that have a have relatively low temperature resistance, such. B. plastic films.

Mit den Merkmalen des Anspruches 6 wird die Langlebigkeit der nach dem Verfahren hergestellten Leiterbahnplatten verbessert. Es ist klar, dass der dort erwähnte Korrosionsschutz lack nicht auf solche Flächen aufgedruckt wird, auf denen später qelötet werden soll.With the features of claim 6, the longevity of the after the printed circuit boards produced by the process improved. It is clear that the The corrosion protection paint mentioned there is not printed on such surfaces which should be soldered later.

Anspruch 7 zeigt, dass das Grundprinzip nach der Erfindung auch zur Herstellung von Leiterbahnbrücken verwendet werden kann.Claim 7 shows that the basic principle according to the invention also for Manufacture of conductor track bridges can be used.

Die Sachansprüche 8 bis 12 beschreiben das mit dem Verfahren hergestellte Produkt. Hierzu sei noch erwähnt, dass die Herstellung lötbarer Kontaktflächen nicht unbedingt nur bei Leiterbahnplatten anwendbar ist. So ist beispielsweise bei der Herstellung von Potentiometern oder Trimmerwiderständen erforderlich, Anschlussdrähte bzw. Lötfahnen anzubringen. Bisher hat man oftmals hierfür Nietstifte verwendet, was eine verhältnismässig aufwendige mechanische Bearbeitung erfordert und oftmals zu schlechter elektrischer Verbindung zwischen dem aufgenieteten Kontaktstift und der entsprechenden Anschlussfläche führt. Bringt man stattdessen eine lötbare Kontaktfläche mit den Merkmalen nach der Erfindung auf, so kann der Anschlussdraht bzw. die Lötfahne an dieser Kontaktfläche angelötet werden.The claims 8 to 12 describe the produced with the method Product. It should also be mentioned that the production of solderable contact surfaces is not is only applicable to printed circuit boards. For example, the Manufacture of potentiometers or trimmer resistors required, connecting wires or to attach soldering lugs. So far, head pins have often been used for this, which requires a relatively complex mechanical processing and often poor electrical connection between the riveted contact pin and the corresponding connection surface leads. Instead, you bring a solderable contact surface with the features according to the invention, the connecting wire or the soldering lug can be soldered to this contact surface.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichung ausführlicher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Leiterbahnplatte nach der Erfindung; Fig. 2 bis 4 ähnliche Schnittansichten einer Leiterbahnplatte in verschiedenen Herstellungsstufen beim Aufbringen einer J.eiterbahnbrücke; Fig. 5 und 6 zwei Varianten eines Potentiometers mit lötbarer Kontakt fläche nach der Erfindung; und Fig. 7 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 1 mit zusätzlich aufgebrachtem Korrosionsschutzlack.In the following the invention is based on embodiments in Connection with the drawing explained in more detail. It shows: Fig. 1 a schematic Sectional view of a circuit board according to the invention; Fig. 2 to 4 similar sectional views of a printed circuit board in different stages of manufacture when applying a track bridge; 5 and 6 two variants of a potentiometer with solderable contact surface according to the invention; and Fig. 7 is a similar sectional view Fig. 1 with additionally applied anti-corrosion paint.

Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche bzw. einander entsprechende Teile.The same reference symbols in the individual figures denote the same or corresponding parts.

Die einzelnen Bezugszeichen bedeuten: 10 Substrat 11, 12, 13 erste Schicht (Leitlack) 14, 15, 16 zweite Schicht (lötbares Metall) 17 Isolierschicht 18 Leitlackschicht für Brücke 19 Schicht aus lötbarem Metall (für Brücken 20 Schleiferbahn 21, 22 lötbare Anschlussflciche 23 Oeffnung für Schleiferträger 24, 25, 26 Korrosionsschutz lack 27, 29 lötbare Anschlussfläche 28, 30 Bohrung.The individual reference symbols denote: 10 substrate 11, 12, 13 first Layer (conductive lacquer) 14, 15, 16 second layer (solderable metal) 17 insulating layer 18 layer of conductive lacquer for bridge 19 layer of solderable metal (for bridges 20 wiper track 21, 22 solderable connection surface 23 opening for wiper supports 24, 25, 26 corrosion protection lacquer 27, 29 solderable connection surface 28, 30 hole.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Ltrbahnplatte.Fig. 1 shows a section through a sheet metal sheet.

Auf ein Substrat 10, das beispielsweise Hartpapier, glasfaserverstärkter Kunststoff, Keramik, Glas oder auch eine Kunststoffolie sein kann (generell ist jedes elek- trisch isolierende Material geeiqnet), wird eine erste Schicht eines Leitlackes in Form der gewünschten Leiterbahnen 12, 13, 14 aufgebracht, üblicherweise mittels Siebdruck. Der Leitlack hat hierbei folgende Zusammensetzung: - Ein haftfähiges Bindemittel, - Kohlenstoff und/oder metallische Karbide und - Metallpartikel eines Metalles, das in der elektrochemischen Spannungsreihe unedler ist als das lösbare Metall der zweiten Schicht 14, 15, 16.On a substrate 10, for example hard paper, glass fiber reinforced Plastic, ceramic, glass or even a plastic film (generally is every elec- trically insulating material), a first Layer of conductive lacquer applied in the form of the desired conductor tracks 12, 13, 14, usually by means of screen printing. The conductive lacquer has the following composition: - an adhesive binder, - carbon and / or metallic carbides and - Metal particles of a metal that is less noble in the electrochemical series is as the releasable metal of the second layer 14, 15, 16.

Das haftfähige Bindemittel besteht vorzugsweise aus zwischen 20°C und 2000C aushärtbaren Lackharzen, insbesondere polymeren Vinylharzen und vorzugsweise Acrylaten und Methacrylaten, Amid- und Amin-Formaldehydharzen, Phenolharzen, Diisozyanatharzen, Epoxidharzen, Polyesterharzen, Polyamid- und Polvimidharzen allein oder in Kombination miteinander Zusätzlich kann dieses Bindemittel noch Additive in Form von bekannten Ffärtern und/oder Katalysatoren aufweisen. In dieses Bindemittel sind nun Kohlenstoff und/oder metallische Karbide eingemischt, wobei der Kohlenstoff beispielsweise in Form von Puss oder Graphit vorliegen kann und den wesontlichen Zweck hat, die geforderte gute elektrische Leitfähigkeit des Lackes sicheræustel len. Zuscitzlich oder alternativ zu dem Kohlenstoff kon nen auch metallische Karbide vorgesehen sein, wie z. P.The adhesive binder preferably consists of between 20 ° C and 2000C curable lacquer resins, especially polymeric vinyl resins and preferably Acrylates and methacrylates, amide and amine-formaldehyde resins, phenolic resins, diisocyanate resins, Epoxy resins, polyester resins, polyamide and polyimide resins alone or in combination In addition, this binder can also contain additives in the form of known additives Have hardeners and / or catalysts. There is now carbon in this binder and / or mixed in metallic carbides, the carbon for example in Can be in the form of puss or graphite and has the essential purpose required Ensure good electrical conductivity of the paint. Additional or alternative in addition to the carbon, metallic carbides can also be provided, such as P.

Wolframkarbid, das neben seiner elektrischen Leitfähigkeit auch eine gegenüber Kohlenstoff verbesserte Abriebfestigkeit hat. Weiterhin sind in dem Lack Metal]partikel eines Metalles vorhanden, das in der elektrochemischen Spannungsreihe unedler ist als das lösbare Metall. Bevorzugt werden hierfür Zinkpartikel verwendet. Stattdessen können aber auch beispielsweise Eisen, Nickel- oder Kobaltpartikel verwendet werden. Die letzt genannten Materialien sind allereines in der elektrochemischen Spannungsreihe edler als Zink, so dass das elektrochemische Potential gegenüber Kupfer oder Silber geringer ist als bei Zink.Tungsten carbide, which in addition to its electrical conductivity also has a has improved abrasion resistance compared to carbon. Furthermore are in the paint Metal] Particles of a metal present in the electrochemical series is less noble than the detachable metal. Zinc particles are preferred for this used. Instead, however, iron, nickel or cobalt particles, for example, can also be used will. The last-mentioned materials are all one in the electrochemical one Voltage series more noble than zinc, so that the electrochemical potential opposite Copper or silver is lower than zinc.

Dit genannte Bedingung, dass die Metallpartikel der ersten Schicht unedler sind als das lctbare Metall der zweiten Schicht, ist bei den soeben erwähnten Metallen dann erfüllt, wenn für die zweite Schicht Kupfer, Silber oder Gold verwendet wird. Bevorzuqt wird Kupfer, das gegenüber Silber oder Gold zwar einen geringeren spezifischen elektrischen Leitwert hat, das aber deutlich billiger ist und weniger dazu neiat, eine Ionemigration stattfinden zu lassen.Dit called condition that the metal particles of the first layer are less noble than the conductive metal of the second layer, is in the case of those just mentioned Metals are met if copper, silver or gold are used for the second layer will. Copper is preferred, which is less than silver or gold has a specific electrical conductivity, but it is significantly cheaper and less do not allow ion migration to take place.

Nachdam die erste Schicht 32, 13, 14 auf dc Substrat 10 aufgedruckt wurde, lässt man sie aushärten, was bei den beschriebenen Bindemitteln in einem Temperaturbereich zwischen 200C und 20()0C erfolgt Anschliessend wird das so beschichtete Substrat in eine Lsunq des Metallionen des lötbaren Metalles enthaltendes Bad eingetaucht oder die entsprechende Lösung wird aufgesprisht oder in sonstiger Weise aufgebracht, beispielsweise mit Pinsel, Farbroller etc. Vorzugsweise wird eine Kupfersilfatlösung verwendet. Es sind aber auch Kupfernitrat- oder Kupferchloridlösunqen möglich. Zur Beschleunigung des Abscheidens der Kupferionen kann die Lösung noch leicht sauer gemacht werden, vorzugsweise durch Zusätze von Schwefelsäure oder Salpetersäure.Then the first layer 32, 13, 14 is printed onto the substrate 10 they are allowed to cure, which is what happens with the binders described in one The temperature range is between 200C and 20 () 0C. The coated in this way is then applied The substrate is immersed in a bath containing a solution of the metal ions of the solderable metal or the corresponding solution is sprayed on or applied in any other way, for example with a brush, paint roller, etc. A copper silicate solution is preferred used. However, copper nitrate or copper chloride solutions are also possible. To the Accelerating the deposition of copper ions, the solution can still be slightly acidic can be made, preferably by adding sulfuric acid or nitric acid.

Hierbei entsteht dann freier Wasserstoff, was die Bildung positiv geladener Kupferionen fördert. Weiter- hin kann die Lösung auch erwärmt werden, was den Abscheidungsvorgang ebenfalls beschleunigt. Zwischen dem Zink der ersten Schicht und dem Kupfer der Kupfersulfatlösung entsteht dann ein elektrochemisches Potential von 1,11 V. Das Zink gibt dann Elektronen an das Kupfer ab, welches sich dadurch auf dem Zink bzw. der ersten Schicht 11, 12, 13 abscheidet und damit die zweite Schicht 14, 15, 16 bildet.This then creates free hydrogen, which is positive for the formation of charged copper ions promotes. Further- the solution can go there too are heated, which also accelerates the deposition process. Between the Zinc of the first layer and the copper of the copper sulphate solution are then formed electrochemical potential of 1.11 V. The zinc then gives electrons to the copper which is then deposited on the zinc or the first layer 11, 12, 13 and thus forms the second layer 14, 15, 16.

Damit wird die zweite Schicht aus lötbarem, plektrisch leitfähigem Metall abgeschieden und bedeckt alle freiliegender Flächen der ersten Schicht vollstandig.This makes the second layer of solderable, electrically conductive Metal is deposited and completely covers all exposed areas of the first layer.

Dieser Vorgang erfolgt ausschliesslich aufgrund des durch dip Materialien selbst erzeugten elektrochemischen Potential. und vollständig ohne eine Fremdspannungsquelle. mit unterscheidet sich das Verfahren nach der Erfindung wesentlich von herkömmlichen Galvanisierverfahren. NeUn der Einsparung von Fremdspannungsquellen wird gegenüber dem Galvanisierverfahren auch der Verteil erreicht, dass die zu beschichtenden Flächen elektrisch nicht zusammenhängen müssen, was beim Galvanisieren erforderlich ist, da alle zu (Talvanisierenden Flächen ia auf ein gemeinsam Frerndspannungspotential gelegt werden müssen.This process takes place exclusively because of the dip materials self-generated electrochemical potential. and completely without an external voltage source. with the method according to the invention differs significantly from conventional ones Electroplating process. NeUn the saving of external voltage sources is compared The electroplating process also achieves the distribution that the surfaces to be coated do not have to be electrically connected, which is necessary for electroplating, since all surfaces to be (talvanized) generally have a common external voltage potential must be laid.

Zur Klarsvelling sei darauf hingewiesen, dass die Abbildung der Fig. 1 bis 4 und 7 nicht masstäblich sind. Die einzelnen Schichten sind in der Praxis deutlich dünner, so dass auch nicht die abgebildeten rechteckien Kanten und die gezeiqten Hohlräume entstehen.For Klarsvelling it should be pointed out that the illustration in Fig. 1 to 4 and 7 are not true to measure. The individual layers are in practice significantly thinner, so that the depicted rectangular edges and the Shown cavities arise.

t)ie lig. 2 bis 4 zeiqen die Herstellung einer Leiterbahnbrücke, welche die mittlere Leiterbahn (12, 15) überbrückt und damit die beidseitig neben der mittleren Leiterbahn liegenden Leiterbahnen (11, 14; 13, 16) miteinander verbindet. Im Bereich der zu bildenden Brücke wird auf die mittlere Leiterbahn zunächst eine Isolierschicht 17 aufgebracht, beispielsweise mittels Isolierlack aufgedruckt. Darjiber wird dann eine weitnre Schicht aus Leitlack in Form der gewünschten Brücke aufgedruckt, wobei dieser Leitlack der ersten Schicht 11, 12 bzw. 13 materialmässig entspricht. Diese Leitlackschicht 18 wird auch auf die beiden zu verbindenden Leiterbahnen aufgedruckt oder genauer u die zweiten Schichter 14 und 16 der Fig. 1. Nach dem Aus härten dieses Leitlackes wird dann darüber wieder eine Schicht 19 aus lötbarem Metall abgeschieden und zwar in gleicher Weise wie die Schichten 4, 1 '; und l 6 der Fig. 1.t) ie lig. 2 to 4 show the production of a conductor bridge, which the middle track (12, 15) bridged and thus both sides strip conductors (11, 14; 13, 16) lying next to the middle strip conductor with one another connects. In the area of the bridge to be formed, the middle conductor track is first applied an insulating layer 17 is applied, for example printed on by means of insulating varnish. A further layer of conductive lacquer in the form of the desired bridge is then placed over it printed on, this conductive lacquer of the first layer 11, 12 or 13 in terms of material is equivalent to. This conductive lacquer layer 18 is also applied to the two conductor tracks to be connected printed or more precisely u the second layer 14 and 16 of Fig. 1. After the From hardening of this conductive lacquer, a layer 19 of solderable is then over it again Metal deposited in the same way as the layers 4, 1 '; and l 6 of Fig. 1.

Fig 7 zeigt, dass auf die I.eiterbahng n die Fig.Fig. 7 shows that the Fig.

jeweils noch eine Schich 24, 25 bzw. 26 aus Krrosions schutzlack aufgebracht werden kann. Damit sind die nbgeschiedenen Schichten aus lötbarem Metall vollständig eingekapselt, wodurch einerseits Oxidatior bzw.another layer 24, 25 or 26 of anti-corrosion paint applied can be. The deposited layers of solderable metal are then complete encapsulated, whereby on the one hand oxidizer resp.

Korrosion vermieden wird und andererseits auch eine Ionenwanderung, was insbesondere bei Substraten aus Hartpapier auftritt. Die mit Korrosionsschutzlack bdeccrten Flächen sind dann nicht mehr ; ötbar.Corrosion is avoided and, on the other hand, ion migration, which occurs in particular with substrates made of hard paper. The ones with anti-corrosion paint Covered areas are then no longer; detectable.

Die Fig. 5 und 6 zeigen lötbare Anschlussflächen im Zusammenhang mit einem Drehwiderstand. @ Auf das Substrat 10 ist in Fig. 5 die Schleiferbahn 20 aus Widerstandslack aufgedruckt. Die beiden Enden der im wesentlichen kreisbogenförmingen Schleifernbahn 20 sind mit lötbahren Anschlussflächen 21 bzw. 22 verbunden. Diese lötbaren Anschlussflächen 21 und 22 sind analog den Leiterbahnen der Fig. l bis 4 und 7 aufgebaut, d. h. auf das Substrat ist zunächst der elektrisch leitfähige Lack aufgebracht und darüber die Schicht aus lötbarem Metall chemisch abgeschieden. Anschlussdrähte (nicht dargestellt! oder Lötfahnen können dann unmittelbar an die Anschlussflächen 21 und 22 angelötet werden. In Fig. 5 befinden sich diese Anschlussflächen auf der gleichen Seite wie die Schleiferbahn 20. In Fig. 6 befinden sich die Anschlussflächen 27 und 29 dagegen auf der der Schleiferbahn 20 gegenüberliegenden Seite des Substrates 10. Etwa in der Mitte der Anschlussflächen 27 und 29 sind daher Bohrungen 28 und 30 vorgesehen, durch welche ein Anschlussdraht hindurchgesteckt werden kann, so dass er die beiden Enden der Scheiferbahn 20 elektrisch kontaktiert, wobei dann an der Unterseite, d. h. also an den Anschlussflächen 27 und 29 gelötet wird. Zusätzlich kann auch an der Oherseite, d.h. der Seite der Schleiferbahn 20 entsprechend Fig. 5 gelötet werden.FIGS. 5 and 6 show solderable connection surfaces in connection with a rotational resistance. @ On the substrate 10 in Fig. 5, the wiper track 20 is off Resistance varnish printed on. The two ends of the substantially circular arc-shaped Slider tracks 20 are connected to solderable connection surfaces 21 and 22, respectively. These solderable connection surfaces 21 and 22 are analogous to the conductor tracks the Figs. 1 to 4 and 7 constructed, i. H. on the substrate is first the electrical Conductive lacquer is applied and the layer of solderable metal is chemically over it deposited. Connecting wires (not shown! Or soldering lugs can then be used directly be soldered to the connection surfaces 21 and 22. In Fig. 5 these are Connection surfaces are located on the same side as the wiper track 20. In FIG The connection surfaces 27 and 29, on the other hand, are on the opposite side from the wiper track 20 Side of the substrate 10. Approximately in the middle of the connection surfaces 27 and 29 are therefore Bores 28 and 30 are provided through which a connecting wire is inserted can be so that it electrically contacts the two ends of the Scheiferbahn 20, then at the bottom, d. H. that is, soldered to the connection surfaces 27 and 29 will. In addition, on the upper side, i.e. the side of the wiper track 20 5 are soldered according to FIG.

An diesen Beispiel ist zu erkennen, dass die Erfindung nicht nur auf Leiterbahnplatten heschrnkt St sondern überall dort angewendet werden kann, wohlbare An£-hlussflächen benötigt werden.This example shows that the invention is not only based on Printed circuit boards restricts St but can be used anywhere, beneficial At £ -bottom surfaces are required.

Die nach der Erfindung hergestellten lösbaren An-chAuss;-flächen und Leiterbahnen sind äusserst niederohmig.The detachable connection surfaces and surfaces produced according to the invention Conductor tracks are extremely low-resistance.

Die erste Schicht allein hat einen Flachenwiderstand von 50 bis 120 Ohm. Unter Flächenwiderstand, auch Ouadratwiderstand genannt, versteht man den ohmscher Widerstand eines Quadrates, gemessen zwischen zwei gegenüberl legenden Seiten. Dieser Widerstand ist nahezu unabhängig von der absoluten Grösse des Quadrates. Nach der Verkupferung Liegt der Fläch widerstand dann zwischen 30 und 70 Ml liohr. Zur guten Verankerung in der Kohleschicht muss das ufgebrachte Kupfer gut getrocknet werden, wa 3 vorzugsweise durch ein kurzes Nachtempern hel 100 bis 120°C erfolgt.The first layer alone has a surface resistance of 50 to 120 Ohm. Sheet resistance, also called square resistance, is the ohmic one Resistance of a square, measured between two opposite sides. This Resistance is almost independent of the absolute size of the square. After Copper plating lies the surface resistance then between 30 and 70 Ml liohr. The applied copper must be used for good anchoring in the carbon layer be well dried, wa 3 preferably by a short post-curing hel 100 to 120 ° C takes place.

Die Anwendungsmöglichkeiten von verkupferten Schichten auf Kohlelack sind sehr vielfältig. E können damit sehr niederohmige Brücken auf Codierschaltung hergestellt oder Leiterbahnen auf Polyesterfolien, Hart papier, Keramik, Glas und anderen Mat rialien im Siebdruck oder anderen Verfahren additiv aufgebracht werden, die bei Bedarf lötbar sind.The possible uses of copper-plated layers on charcoal paint are very diverse. E can therefore use very low-resistance bridges on the coding circuit manufactured or conductor tracks on polyester foils, hard paper, ceramics, glass and other materials are additively applied by screen printing or other processes, which can be soldered if necessary.

Weiter sei noch darauf hingewiesen, ilss die Metall partikel des elektrisch leitfähigen Lackes mnqlichst fein sein sollen und dass nicht nur Metallpartikel eines Metalles verwendet werden müssen sondern auch Mischungen verschiedener Metalle möglich sind. Wichtig hierbei ist nur, dass die resultierende elektrochemische Spannungskomponente dieser Mischung negativ gegenüber der lötbaren Metall, also beispielsweise gegenüber Kupler, Silber oder Gold kurz zusammengefasst erhält man mit der Erfindung Leiterbahnen und lösbare Anschlussflächen mit sehr guter Leitfähigkeit, bei geringer Einbrenntemperatur, wodurch eine geringe thermische Belastung des Basismateriales bzw. des Substrates erreicht wird. Man benötigt kein teures Kupfer-kaschiertes Material, sondern kann durch ein additives Autragen von Schichten - im Gegensatz zum abhebenden Verfahren bim Aetzen -Material einsparen.It should also be pointed out that the metal particles are electrically conductive paint should be as fine as possible and not just metal particles of a metal must be used but also mixtures of different metals possible are. It is only important here that the resulting electrochemical voltage component this mixture is negative in relation to the solderable metal, for example in relation to it In a nutshell, copper, silver or gold are obtained with the invention of conductor tracks and detachable connection surfaces with very good conductivity, at a low baking temperature, whereby a low thermal load on the base material or the substrate is achieved. You don't need an expensive copper-clad material, you can through an additive application of layers - in contrast to the lifting process Save material at the etching.

Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheizen können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the claims, the description and the drawing technical individual heating shown can be used both on its own and in any Combination with one another be essential to the invention.

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung einer lötbaren Beschichtung auf einem Substrat und Leiterbahnplatte bzw. lötbare Kontaktfläche Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung einer lötbaren Beschichtung auf einem Substrat, bei dem auf ein elektrisch isolierendes Substrat (wie z. B. Hartpapier, glasfaserverstärkter Kunststoff, Glas, Kunststoffolie oder Keramik) eine Schicht aus lötbarem Metall in Form von Leiterbahnen und/oder Kontaktflächen aufgebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Aufbringen einer ersten Schicht eines elektrisch leitenden Lackes in Form von Leiterbahnen und/oder Kontaktflächen auf das Substrat, wobei der Lack folqendes enthält: - ein haftfähiges Bindemittel, - Kohlenstoff und/oder metallische Carbide und - Metallpartikel eines Metalles, das in der elektrochemischen Spannungsreihe unedler ist als das lösbare Metall. Process for producing a solderable coating on a substrate and circuit board or solderable contact surface claims 1. Method for Manufacture of a solderable coating on a substrate, in which on an electrically insulating substrate (such as hard paper, glass fiber reinforced plastic, glass, Plastic film or ceramic) a layer of solderable metal in the form of conductor tracks and / or contact surfaces is applied, characterized by the following steps: a) Applying a first layer of an electrically conductive paint in the form of Conductor tracks and / or contact areas on the substrate, with the lacquer following contains: - an adhesive binder, - carbon and / or metallic Carbides and - metal particles of a metal in the electrochemical series is less noble than the detachable metal. b) Aushärten der ersten Schicht und c) Eintauchen des Substrates mit der ausgehärteten ersten Schicht in eine Ionen des lötbaren Metalles enthaltende Lösung oder Aufsprühen bzw. Auftragen der Lösung zum chemischen Abscheiden einer zweiten Schicht von Metallmolekülen auf die erste Schicht. b) curing the first layer and c) immersing the substrate with the cured first layer in one containing ions of the solderable metal Solution or spraying or applying the solution for chemical deposition of a second layer of metal molecules on top of the first layer. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel der ersten Schicht vorzugsweise aus Zink oder aus Eisen, Nickel oder Kobalt bestehen und dass die Metallmoleküle der zweiten Schicht vorzugsweise Kupfer-, Silber- oder Goldmoleküle sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the metal particles the first layer preferably consist of zinc or of iron, nickel or cobalt and that the metal molecules of the second layer are preferably copper, silver or Are gold molecules. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung als Kationen vorzugsweise Kupfer-, Silber- oder Goldionen und als Anionen vorzugsweise Sulfat-, Nitrat-, Chlorid- oder Cyamidionen enthält.3. The method according to claim 2, characterized in that the solution preferably copper, silver or gold ions as cations and preferably as anions Contains sulfate, nitrate, chloride or cyamid ions. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung sauer ist, vorzugsweise durch Zusätze von Schwefelsäure oder Salpetersäure.4. The method according to claim 3, characterized in that the solution is acidic, preferably by adding sulfuric acid or nitric acid. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das haftfähige Bindemittel zwischen 200C und 2000C aushärtbare Lackharze enthält, insbesondere polymere Vinylharze und vorzugsweise Acrylate und Methacrylate, Amid- und Amin-Formaldehydharze, Phenolharze, Diisozyanatharze, Epoxidharze, Polyesterharze, Polyamid- und Polyimidharze allein oder in Kombination miteinander, wobei zusätzlich Additive in Form von Härtungsmitteln und Katalysatoren vorhanden sein können.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that the adhesive binder is curable between 200C and 2000C Contains lacquer resins, in particular polymeric vinyl resins and preferably acrylates and Methacrylates, amide and amine formaldehyde resins, phenolic resins, Diisocyanate resins, Epoxy resins, polyester resins, polyamide and polyimide resins alone or in combination with each other, with additional additives in the form of curing agents and catalysts may be present. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zweite Schicht eine dritte Schicht eines niederohmigen Korrosionsschutzlackes aufgedruckt wird.6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that a third layer of a low resistance is applied to the second layer Corrosion protection paint is printed. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung von Leiterbahnbrücken zunächst mindestens im Bereich der Leiterbahnbrücke eine weitere Schicht aus elektrisch isolierendem Material aufgedruckt wird und darauf in Form der Leiterbahnbrücke entsprechend dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5 zwei weitere elektrisch leitfähige Schichten aufgebracht werden.7. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that for the formation of conductor track bridges initially at least in the area another layer of electrically insulating material is printed onto the conductor track bridge and then in the form of the conductor track bridge according to the method of the claims 1 to 5 two further electrically conductive layers are applied. 8. Leiterbahnplatte bzw. lösbare Kontaktfläche mit einem elektrisch isolierenden Substrat und darauf aufgebrachten leitfähigen Schichten aus lötbaren Metall, insbesondere Kupfer in Form von Leiterbahnen und/oder Kontaktflächen, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat eine erste Schicht in Form von Leiterbahnen und/oder Kontaktflächen vorhanden ist, die folgendes enthält: - ein haftfähiges Bindemittel, - Kohlenstoff und/oder metallische Carbide und - Metallpartikel eines Metalles, das in der elektrochemischen Spannungsreihe unedler ist als das lötbare Metall, und dass auf der ersten Schicht eine chemisch abgeschiedene zweite Schicht des lötbaren Metalles vorhanden ist.8. Printed circuit board or detachable contact surface with an electrical insulating substrate and conductive layers applied thereon made of solderable Metal, in particular copper in the form of conductor tracks and / or contact surfaces, thereby characterized in that a first layer in the form of conductor tracks is on the substrate and / or contact surfaces are present which contain the following: - an adhesive Binder, - carbon and / or metallic carbides and - metal particles one Metal that is less noble in the electrochemical series than solderable Metal, and that on the first layer a chemically deposited second layer of solderable metal is present. 9. Leiterbahnplatte bzw. lötbare Kontaktfläche nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel der ersten Schicht vorzugsweise aus Zink oder aus Eisen, Nickel oder Kobalt bestehen und dass das abgeschiedene Metall der zweiten Schicht vorzugsweise Kupfer, Silber oder Gold ist.9. printed circuit board or solderable contact surface according to claim 8, characterized characterized in that the metal particles of the first layer are preferably made of zinc or consist of iron, nickel or cobalt and that the deposited metal is the second layer is preferably copper, silver or gold. 10. Leiterbahnplatte bzw. lötbare Kontaktfläche nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das haftfähige Bindemittel zwischen 200C und 2000C aushärtbare Lackharze enthält, insbesondere polymere Vinylharze und vorzugsweise Acrylate und Methacrylate, Amid- und Amin-Formaldehydharze, Phenolharze, Diisozyanatharze, Epoxidharze, Polyesterharze, Polyamid- und Polyimidharze allein oder in Kombination miteinander, wobei zusätzlich Additive in Form von Härtungsmitteln und Katalysatoren vorhanden sein können.10. printed circuit board or solderable contact surface according to claim 8 or 9, characterized in that the adhesive binder is between 200C and 2000C Contains curable lacquer resins, in particular polymeric vinyl resins and preferably Acrylates and methacrylates, amide and amine-formaldehyde resins, phenolic resins, diisocyanate resins, Epoxy resins, polyester resins, polyamide and polyimide resins alone or in combination with each other, with additional additives in the form of curing agents and catalysts may be present. Lsiterbahnplatte bzw. lötbare Kontaktfläche nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zweite Schicht zusätzlich eine dritte Schicht eines niederohmigen Korosionsschutzlackes aufgedruckt ist.Solder track plate or solderable contact area according to one or more of claims 8 to 10, characterized in that on the second layer in addition a third layer of a low-resistance corrosion protection lacquer is printed on. 12. Leiterbahnplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich von Leiterbahnkreuzungen eine weitere Schicht aus elektrisch isolierendem Material vorhanden ist, auf welcher entsprechend der ersten und der zweiten Schicht gemäss den Ansprüchen 7 bis 11 eine Leiterbahnbrücke aufgebracht ist.12. Printed circuit board according to one or more of claims 8 to 11, characterized in that in the area of conductor track crossings another layer is made of electrically insulating material, on which according to the first and second layers according to claims 7 to 11, a conductor track bridge is upset.