CN101990790A - 为了部分或全部增硬将挠性电路板与聚合物材料胶粘的方法 - Google Patents

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Abstract

制造电路板的方法，包括改性挠性电路板的工序，特别是稳定该挠性电路板的工序，其特征在于，至少包括以下步骤：a)提供挠曲性低于所述挠性电路板的平面结构(“增强板”)，b)在所述增强板上加热层合可以通过加热活化的粘合剂膜，c)将由粘合剂膜和增强板制成的层合体的粘合剂膜侧放置在所述挠性电路板上，d)将由增强板、粘合剂膜和挠性电路板制成的组件导入部分真空环境中，e)施加压力和热量来加热层合所述组件。

Description

为了部分或全部增硬将挠性电路板与聚合物材料胶粘的方法
本发明涉及为了部分或全部增硬将挠性电路板与聚合物材料粘结的方法。可热活化的片(foil)用于该粘结工序。
压敏胶带和可热活化胶带是工业时代广泛使用的加工辅助件。这些胶带特别是当用于电子工业时经受非常严格的要求。
电子工业目前正朝着日益轻薄的且能够提供提高的操作速度的组件发展。这些目的的实现不仅要求持续进一步优化生产工艺，而且要求使用特殊的技术。这些发展还碰到挠性印刷电路板，其非常频繁地用于提供各电子组件如显示器、照相机、刚性电路板或键盘之间的电连接。其上设置有处理器的所述挠性印刷电路板正日益不仅仅提供电连接，而且代替常规印刷电路板。
因此，挠性印刷电路板在各种电子设备中发现，例如移动电话、汽车收音机、计算机等。它们通常由铜(电导体)和聚酰亚胺(电绝缘体)的层组成。但是，挠性印刷电路板还要求部分或全部增强，以满足应用部门的要求。例如，这可以在挠性印刷电路板设置有处理器的位置进行。这里，反面增硬是期望的，是为了确保处理器不与非常软的印刷电路板分离或脱离。优选在插接连接处进行增硬。这里再次提供反面增硬，是为了提高处理的容易度，或者当印刷电路板具有插座式元件时还为了防止其分离。
可热活化胶带通常用于粘结挠性印刷电路板，这些胶带是不释放挥发性成分且甚至当温度高时也可以使用的胶带。该要求是由称之为回流烘烤工艺(回流焊接工艺)的下游工艺产生的，例如使用该工艺是为了在挠性印刷电路板上焊接处理器。
例如，可热活化胶带的实例描述于US 5,478,885，它们基于环氧化的苯乙烯-丁二烯，尤其是苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物。WO 96/33248披露了可热活化粘合剂片的其它实例。
所提及的耐热性和低排放水平并非是对于该粘结的仅有的要求：意图使增硬介质(“增强片材”)和挠性印刷电路板之间所包含的气泡数量最小化。在后继回流烘烤工艺中，气泡会膨胀，这会破坏增硬介质和挠性印刷电路板之间的粘结。此外，气泡使得印刷电路板的表面以及增硬介质的表面不平。这可能产生问题，例如当挠性印刷电路板起插接件作用时，在这种情况下可能发生电连接的局部中断。
为了消除这些问题，现在通常使用加热的压机用于粘结工艺。加热的压机的优点是同时施加高压和高温。高压通过挠性印刷电路板和增硬介质上的可热活化粘合剂物质实现良好的润湿。此外，高压抑制来自印刷电路板的排放，特别是水分的排放。(聚酰亚胺是非常易于吸水的)。但是，该工艺也具有缺点。例如，该工艺的效率较低，因为该工艺不是连续进行的，在加热的压机中的停留时间较长(通常至少90秒)。这是具有局限性的，因为较长的工艺时间限制每小时加工的挠性印刷电路板的数量。这与对于电子组件和设备日益增长的要求相矛盾。
因此，需要更有效的工艺，用于通过使用可热活化粘合剂体系将挠性印刷电路板粘结至增硬介质上。
该目的通过制造印刷电路板的方法来实现，该方法包括改性挠性印刷电路板的工序，特别是稳定该挠性印刷电路板的工序，其特征在于，至少包括以下步骤：
a)提供挠曲性低于所述挠性印刷电路板的片材(“增强片材”)，
b)在所述增强片材上加热层合可热活化粘合剂片，
c)将由粘合剂片和增强片材制成的层合体的粘合剂片侧放置在所述挠性印刷电路板上，和
d)将由增强片材、粘合剂片和挠性印刷电路板制成的组件导入压力小于大气压的环境中，
e)施加压力和热量来加热层合所述组件。
有利的是，该加热层合的组件接着在另一步骤f)中进行后固化，特别是在烘箱中进行。
优选的是，在层合到增强片材之前，可热活化粘合剂片设置有临时背衬(隔离纸、隔离箔、隔离衬垫等)。然后，可以有利地在步骤b)将可热活化粘合剂片层合至增强片材之后除去该临时背衬，从而释放出可热活化粘合剂片远离增强片材的那个表面。
此外在所描述的工艺中，为了改变尺寸可以有利地进行冲压操作，例如这可以在步骤b)和c)之间，步骤c)和d)之间，或者在步骤f)之后采取进行切成所需尺寸工序(dimensioning process)的形式。
此外，特别有利的是，步骤c)和d)在连续、准连续或半连续工序中进行。
参照本发明特别有利地使用的材料，下面详细地描述本发明方法的各步骤。
有利的是，本发明方法中的步骤a)至f)以上述顺序进行；但是，也可以有利地改变本发明中各步骤的顺序。在本发明中，也可以有利地同时进行两个或更多个步骤，例如步骤d)和e)，其中在加热层合工序(步骤e)期间产生压力小于大气压的环境，而不是预先产生该环境。
在本发明中，特别有利的是，步骤d)和e)在连续工序中进行，特别是在保持压力小于大气压的环境的情况下进行加热层合步骤e)，这里实现的压力条件可以保持恒定，但是也可以变化。
提供可热活化片
在本发明的方法中使用可热活化粘合剂片。在一种非常有利的实施方式中，这些粘合剂片是片材，该片材不具有背衬且由可热活化粘合剂物质构成，视需要含有合适的添加剂。在本发明中，还可以有利地使用具有背衬的可热活化粘合剂片。为了本发明的目的，例如可以使用化学反应(粘合)的粘合剂片或者物理粘合的粘合剂片。所用的粘合剂片可以在一定程度上有利地在室温是自粘合的，不过本发明另一有利的实施方式使用在室温无粘性的粘合剂片。但是，本发明使用的可热活化粘合剂片的共有特征是，在高于(片特定的)活化温度(或高于相应的温度范围)，它们具有充分的粘性，允许通过层合步骤进行需要的粘结工序。非常有利的合适粘合剂片是在使用本发明方法之后产生长期持久粘结的粘结基板(挠性印刷电路板和增强片材)的那些粘合剂片。
为了实现长期持久粘结(随着片的材料和片的构成变化)，上面提到的后固化工序可以是特别有利的。
有利的是，可热活化片是基于可以在室温交联和形成高强度三维聚合物网络的反应性树脂的混合物的薄片，以及基于具有长期持久弹性和抑制产品脆化的弹性体的薄片。
可以存在其它组分，但是在最简单和最有利的情形中，片的成分限于上面提到的组分。
当加热材料时，粘度暂时降低，因而材料可以非常好地润湿挠性印刷电路板的表面。
通过在类型和比例方面改变所用的原料，可以有利地宽泛改变粘合剂片的成分。
弹性体可以优选源自聚烯烃、聚酯、聚氨酯或聚酰胺，或者可以是改性橡胶，例如腈橡胶。
特别优选的热塑性聚氨酯(TPU)已知是源于聚酯多元醇或聚醚多元醇和有机二异氰酸酯如二苯基甲烷二异氰酸酯的反应产物。它们的结构主要由线型大分子构成。该类型的材料主要以粒状弹性材料的形式购得，例如以“Desmocoll”得自Bayer AG。
通过组合TPU和选定的相容性树脂(即，对于弹性体合适的树脂的混合物)，可以显著降低粘合剂片的软化点。同时，粘附性提高。已证实有利地适合于本发明的树脂的实例是松香树脂、烃树脂和/或苯并呋喃树脂。
添加反应性树脂/硬化剂体系也使得上述聚合物的软化点降低，这有利地降低其加工温度和加工速度。
为了获得期望性质的所得材料，弹性体中树脂的量必须是适当的；不过，具体地，具有2wt％至75wt％树脂、特别是至多40wt％树脂的混合物证明是非常有利的。
在一种有利的方案中，通过组合TPU与选定的环氧树脂，特别是基于双酚A和/或双酚B的环氧树脂，优选添加有适合于环氧树脂的硬化剂(实例是双氰胺或对于环氧树脂已知的任何其它硬化剂)，可以实现粘合剂片的软化点的降低。具体地，当粘结的挠性印刷电路板例如通过回流烘箱时，由该类型体系(TPU和上述环氧树脂)制成的粘合剂片允许该粘结的挠性印刷电路板进行良好的后固化。
树脂的化学交联反应实现粘合剂膜和待增硬材料之间的高强度。
非常适合作为本发明的粘合剂片的另一体系是由TPU和酚醛树脂制成的体系，如果需要具有其它组分或添加剂。在本发明一种有利的方案中，将酚醛树脂的硬化剂体系也添加至基于TPU-酚醛树脂的粘合剂片中。这里可以使用本领域技术人员已知的且导致与酚醛树脂反应的任何硬化剂。该类别包括例如所有的甲醛供体如六亚甲基四胺。
在本发明的另一优选方案中，可热活化片基于至少一种丁腈橡胶。
本发明合适的丁腈橡胶的实例可以以EuropreneTM得自Eni Chem，以KrynacTM和PerbunanTM得自Bayer，或者以BreonTM和Nipol NTM得自Zeon。水合的丁腈橡胶以TherbanTM得自Bayer，以ZetpolTM得自Zeon。在高温或低温聚合丁腈橡胶。
丁腈橡胶的丙烯腈含量优选为15wt％至45wt％，是为了避免当使用反应性树脂时产生完全相分离。
丁腈橡胶的另一标准是门尼粘度。必须确保低温时的高挠曲性，因此门尼粘度应该低于100(Mooney ML 1+4，100℃；根据DIN 53523)。在本发明具有良好适用性的市售的该类型丁腈橡胶的实例是NipolTM N917，得自Zeon Chemicals。
除了丁腈橡胶之外，羧基-、胺-、环氧基-或甲基丙烯酸酯基-封端的丁腈橡胶可以有利地作为组分。特别优选使用这样类型的弹性体，其中摩尔质量Mw＜20000g/mol和/或丙烯腈含量为5wt％至30wt％。至少5％的丙烯腈含量产生理想的混溶性。
市售的该类型的封端的丁腈橡胶的实例是HycarTM，得自Noveon。
当考虑羧基封端的丁腈橡胶时，所用的橡胶的羧酸值(carboxylic acidnumber)优选为15至45，非常优选为20至40。羧酸值定义为以毫克KOH计的值，该值是完全中和羧酸所需要的量，基于1g橡胶。
当考虑胺封端的丁腈橡胶时，所用的橡胶的胺值(amine value)特别优选为25至150，更优选为30至125。胺值是基于胺当量的数，通过用HCl的乙醇溶液滴定来测量。这里胺值是基于每克橡胶的胺当量。
基于腈橡胶的可热活化粘合剂中反应性树脂的比例优选为30-75wt％。
一种非常优选的组包括环氧树脂。对于聚合物环氧树脂，所用的环氧树脂的摩尔质量Mw优选为100g/mol到至多10000g/mol。
这里所用的环氧树脂例如包括双酚A与表氯醇的反应产物，表氯醇与缩水甘油基酯的反应产物，和/或表氯醇与对氨基苯酚的反应产物。
特别适合于本发明的优选的市售环氧树脂的实例是得自Ciba Geigy的AralditeTM 6010、CY-281TM、ECNTM 1273、ECNTM 1280、MY 720、RD-2；得自Dow Chemical的DERTM 331、DERTM 732、DERTM 736、DENTM 432、DENTM 438、DENTM 485；得自Shell Chemical的EponTM 812、825、826、828、830、834、836、871、872、1001、1004、1031等，以及同样得自ShellChemical的HPTTM 1071、HPTTM 1079。
本发明有利的市售脂族环氧树脂的实例是乙烯基环己烷二环氧化物，如ERL-4206，ERL-4221，ERL 4201，ERL-4289或ERL-0400，得自UnionCarbide Corp。
本发明可以使用的以及同样非常适合作为用于丁腈橡胶的树脂的酚醛清漆树脂的实例是得自Celanese的Epi-RezTM 5132，得自Sumitomo Chemical的ESCN-001，得自Ciba Geigy的CY-281，得自Dow Chemical的DENTM 431、DENTM 438、Quatrex 5010，得自Nippon Kayaku的RE 305S，得自DaiNiponInk Chemistry的EpiclonTM N673，或者得自Shell Chemical的EpicoteTM 152。
还可以优选作为上述可热活化粘合剂体系的反应性树脂使用的其它树脂是蜜胺树脂，例如得自Cytec的CymelTM 327和323。
可以有利地用于本发明所述粘合剂体系的其它反应性树脂的实例是多异氰酸酯，例如得自Nippon Polyurethan Ind.的CoronateTM L，和得自Bayer的DesmodurTM N3300或MondurTM 489。
反应性树脂的设计应该优选使得避免在交联过程中挥发性成分的任何释放。
在可热活化片(不仅对于TPU体系和丁腈橡胶体系，而且对于其它体系)的一种有利的实施方式中，还添加提高粘附性的(增粘)树脂，这些树脂的比例非常有利地为至多30wt％，基于可热活化粘合剂的全部成分。可以添加的增粘树脂毫无例外地是文献中已经披露和描述的任何粘合剂树脂。代表性地可以提及下列物质：蒎烯树脂、茚树脂和松香树脂，以及它们的歧化、氢化、聚合的或酯化衍生物和盐，脂族和芳族烃树脂、萜烯树脂和萜烯-酚醛树脂，以及C5和C9烃树脂，以及其它烃树脂。为了以期望的方式调整所得粘合剂物质的性质，也可以使用这些树脂和其它树脂的组合。一般地，可以使用与丁腈橡胶相容的任何(可溶)树脂，可以特别提及所有的脂族、芳族或烷基芳族烃树脂，基于纯单体的烃树脂，氢化的烃树脂，官能性烃树脂和天然树脂。可以具体提及在Donatas Satas的“Handbook of PressureSensitive Adhesive Technology”(van Nostrand，1989)中的现有技术知识的描述。
为了促进两种组分之间的反应，可以任选地向混合物添加交联剂和促进剂，不过再次这些应该有利地避免交联工序过程中任何挥发性成分的释放。
本发明合适的促进剂是咪唑类，以2M7、2E4MN、2PZ-CN、2PZ-CNS、P0505、L07N购自Shikoku Chem.Corp.，或者以Curezol 2MZ购自AirProducts。其它合适的交联剂是双氰胺。
在本发明中，也可以使用胺，特别是叔胺用于该促进作用。
本发明中可以与反应性树脂一起有利地使用增塑剂。这里优选可以使用基于聚二醇醚的、基于聚环氧乙烷的、基于磷酸酯的增塑剂，或者使用脂族羧酸酯或苯甲酸酯。还可以使用芳族羧酸酯、分子量较高的二醇、磺酰胺和己二酸酯。
还可以向弹性体添加热塑性或热固性材料作为增硬元素。实例是聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯醇缩丁醛或聚乙酸乙烯酯，但是没有意图对本发明适合的配制物进行任何限制。
通过使用特定添加的染料或无机或有机填料，同样可以实现其它产品性质，例如颜色或可燃性。
可热活化粘合剂片的厚度优选为5至100μm，优选为10至50μm。
为了制备可热活化粘合剂片，将形成该片的组合物以溶液的形式或由熔体涂布在柔性基材(“临时背衬”或“隔离衬垫”；实例是隔离箔、隔离纸)上，如果需要进行干燥，使得组合物能够易于从基材上移除。在一种非常优选的实施方式中，可热活化粘合剂片还从上面覆盖有隔离衬垫(或者例如隔离箔或隔离纸)。这使其易于进行后继冲压工序，和/或保护该可热活化片避免受到污染。
步骤a)：
提供增硬材料/增强片材
各种材料可以用于增硬(增强)。如果在挠性印刷电路板上发挥增硬效果，则需要增硬材料的刚性高于未增硬的挠性印刷电路板的刚性。表述“增强片材”的使用并不意图对本申请的刚性产生任何进一步限制。
随着增强片材和挠性印刷电路板之间的硬度差增加，增硬效果提高。良好限定的产品即具有良好限定的硬度值的增硬印刷电路板可以通过增强片材的硬度的特定选择来制备。但是，原则上对于增硬材料的硬度值没有其它限制，因此可以根据期望的结果使用具有低硬度值的增硬材料，以提供仅略微增强的印刷电路板，因此例如得到能够卷起的产品，也可以使用非常硬的材料作为增强材料，以获得非常稳定的最终产品，例如用于可插接的印刷电路板，所述可插接的印刷电路板具有与其它组件相关的插件保持体系(plug-in retention system)(插接接触)。还可以在这些值之间选择增强片材的硬度的任何值，以获得规定硬度的产品。
聚合物片非常广泛地用作增硬材料。对于低成本增硬，优选使用聚酯和/或共聚酯。经常碰到且在本发明具有优异适用性的实例是PET片(聚对苯二甲酸乙二醇酯片)。具体地，增硬程度由聚酯片的厚度确定。增硬能力随着厚度增加而提高。聚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)也经常用于增硬。与PET相比，这些材料对于后继工序具有较高的耐热性，因此同样对于本发明方法具有非常高的适用性。在本发明中具有良好适用性的其它聚合物材料的实例是LCP(液晶聚合物)，它们也具有非常好的耐热性。
在本发明方法的一种有利的方案中，聚合物材料还可以采用相同或不同聚合物片的层合体的形式，特别是上述片的层合体的形式，和/或可以具有功能层。层合体通常具有包含粘合剂的结构，这是为了最小化生产成本，不过也可以通过其它现有技术工艺来制备复合体。
在本发明方法的一种有利方案中，增硬聚合物片是预处理的，例如通过使用预先加热处理和/或电晕处理和/或预先等离子体处理。预先加热处理排除本发明后继工序中可能的排放。此外，电晕处理或预先等离子体处理可以改善可热活化粘合剂片在增硬材料上的锚固。
其它部分是有机的材料也可以与举例描述的聚合物材料一起有利地用于本发明。这里特别优选使用玻璃纤维/环氧树脂材料(用环氧树脂粘合的玻璃纤维织物，称为FR-4材料)。在硬化状态，这些材料具有高的耐热性，它们具有非常好的增硬性质。如上所述，这些材料也可以被预处理。
在本发明另一有利的实施方式中，挠性印刷电路板还可以被金属箔或金属片材增硬。这里，金属箔或金属片材除了增硬之外还可以承担其它功能，例如导热以及导电。这可以是例如EMI屏蔽(电磁干扰屏蔽)措施的要求。合适的金属是钢包括不锈钢，铝，黄铜，青铜，镍和/或铜，但并不意图由该描述所限制。此外，金属还可以设置有例如起钝化作用的第二层。例如，金和/或银涂层适合该目的。
在一种优选的方案中，增硬材料的粗糙度(算术平均粗糙度值Ra，根据DIN EN ISO 4287：1998-10)Ra≤1μm和/或层厚度为10μm至2mm，优选为50μm至800μm，非常优选为75μm至500μm。
步骤b)：
加热层合粘合剂片和增强片材
非常有利地地使用上述可热活化片。
步骤b)的层合工序优选使用辊式层合机。为了实现连续工艺和最大的层合品质，该步骤优选在加热的辊式层合机中进行，即，在层合机的辊或者层合机的辊的至少一部分可以被加热的层合机中进行。所述方法的这种方案可以实现该方法的最高效率。但是，作为备选方案，还可以在加热的压机中进行该步骤。
如果意图提供具有两个隔离衬垫的可热活化片，使用第一分步骤来除去保护性隔离衬垫(即，除去粘合剂片的两侧之一上的隔离衬垫层)。增硬材料(增强片材)和可热活化片然后以幅状物(web)的形式组合。加热的辊式层合机应该有利地具有至少一个橡胶辊。在本发明方法的一个具体设计中，加热的辊式层合机具有两个橡胶辊，其中它们施加压力和有利地施加热量用于预层合工序(prelamination process)(步骤b的层合工序)。在一种优选设计中，加热的辊式层合机具有两个直径相同的辊。所述辊从内部或间接地或者单独或者一起加热。对于高效层合，平面布置加热的辊是特别有利的。幅状物的材料(可热活化片和增硬材料)在称之为送料板(送料架)的设备上组合。这应该在与两个辊的辊隙相同的平面上。一旦片施加到增强片材上，层合的材料应该有利地再次在相同平面(处于与送料架相同的高度)向前移动(pass onward)。
有利地进行加热层合工序的温度范围为60℃至180℃(辊温度)。温度的选择具体取决于增硬材料的耐热性、材料的厚度以及可热活化片。为了有效地进行该方法，辊温度应该非常优选地高于可热活化片的软化点，但是仍然优选低于可热活化片的交联温度，这是为了避免在预层合步骤期间的任何初始交联。此外，非常优选确保在层合工序之后不存在气泡。为此，有利地不仅最优化温度而且最优化辊压力。在本发明一种优选的方案中，通过加热的辊式层合机施加到待层合组件上的有效压力(层合压力)为至少15巴，非常优选至少25巴，最优选至少30巴。如果要求避免从粘合剂片中压出物质(特别是当粘合剂片倾向流动时)，有效压力(层合压力)优选控制为不超过60巴的值，更优选不超过50巴。具体地，这里的各个压力条件与粘合剂片的性质相适应(如果在压力下流动的倾向明显则优选在较低压力下操作，但如果粘合剂片具有低的流动倾向性则选择较高的层合压力)。为了排除气泡以及完全润湿，有利地在该方法的技术可以容许的最大值下设定层合压力和/或层合温度。
在本发明一种优选的方案中，以0.1至10m/min的工艺速度操作加热的辊式层合机，特别是当连续进行该工艺时。
以图1的图示举例说明该类型方法的有利实施。在位置1(退绕(unwind))，设置有隔离衬垫的可热活化片2是未卷绕的。(隔离衬垫未单独示出；其位置是在粘合剂片以“2a”表示的那一侧。)在粘合剂片的另一侧任选的第二隔离衬垫层或者在卷绕该片之前预先除去，或者在退绕工序过程中剥离。(这里未示出。)然后，通过隔离衬垫，可热活化片与辊3接触。增硬材料5(增强片材)通过送料架4导入。这可以间歇进行，或者优选连续进行。然后，辊3，6施加热量和压力。由可热活化片2(其具有隔离衬垫)和增硬材料5制成的层合体7通过输出架(outfeed shelf)8向前移动。这里，可热活化片仍然具有隔离衬垫，因此具有保护性。(这一点未示出；图中层合体的粘合剂片的上面。)
如图举例所示，可以通过将来自“连续卷轴”的粘合剂片连续地层合到大量或许多通过该系统的增强片材的序列上，非常优选地进行该层合工序。然后，在后继步骤中进行适当的切成所需尺寸的工序。当然，该方法的这种类型的连续实施并不限于图1例举的具体所示的方法，而是还可以使用其它模式的层合。
或者，可以将“连续的”粘合剂片层合至由增强材料制成的“连续的”层上，具体根据本申请描述的具体方法及其变型。然后使连续层合体在步骤d)和e)之前进行切成所需尺寸的工序，不过也可以在步骤d)和e)中层合至连续形式的挠性印刷电路板，进行后继层合。
在加热层合工序之后的步骤中除去隔离衬垫(如图1的步骤中或任何其它模式的层合中)。最简单地，这可以手工完成。但是，在连续工艺的情形中，也可以通过使用剥离辊(delamination roller)来进行该步骤。此外，有利的是，为了改变具有可热活化片的增硬材料的尺寸，可以在除去隔离衬垫之前进行一个或多个冲压步骤或切割步骤。
步骤c)：
放置层合体
在适当地除去隔离衬垫之后，可以将由增硬材料和可热活化片制成的层合体施用至挠性印刷电路板。施用至挠性印刷电路板的那一侧是具有可热活化片的那一侧。该施用工序可以手动进行或者可以使用机器人。
施加压力进行该放置工序，本申请中在无粘性可热活化片(在室温不是自粘合的或没有粘性的那些可热活化片)的情形还可以施加热量。最简单地，这可以通过手动放置和使用光滑熨斗来实现。对于半连续操作，还可以使用加热的辊式层合机，类似于步骤b)中的特定方法。b)中描述的预处理(工艺参数如压力和温度)这里也是有利地适用的。
步骤c)的放置步骤的有利方案也可以将连续形式的由可热活化片和增硬材料制成的层合体的层[例如，来自步骤b)的连续层合工序的产品形式]与连续形式的挠性导体-轨迹材料(conductor-track material)组合，具体地这可以如上述步骤c)所描述的那样进行。
步骤d)和e)：
导入到压力小于大气压的环境。
施加压力和热量
虽然在物理上不是严格正确的，下面对于压力小于大气压的环境使用简化用语“真空”。
各种方法可以用于施加真空、压力和热量(升高的温度)。在一种有利的具体方法中，使用加热的辊式层合机来加压和加热。在该方法的一种有利的变型中，具体可以使用三部分结构(three-part structure)。
图2举例示出了该类型三部分的加热的辊式层合机装置的图形。将在适当位置具有增硬材料的挠性印刷电路板通过密闭系统D1导入到装料腔室C1中(其中，箭头表示工艺的方向)。然后，关闭腔室C1，使用真空泵V1施加真空。该真空内的压力(或者，确切地说压力小于大气压的环境中的压力)优选＜50毫巴，非常优选＜10毫巴，最优选＜1毫巴。
然后，打开密闭系统D2，将由增强片材(增硬材料)、粘合剂片和挠性印刷电路板制成的组件转移到加热的辊式层合机腔室C2。腔室C2优选运行在＜50毫巴，非常优选＜10毫巴，最优选＜1毫巴(特别是，在与腔室C1所选的相同压力条件下运行；例如通过使用真空泵V2控制真空度)。腔室C2已经配备有一个或多个(n个)加热的辊式层合机(n≥1)，使得多个组件同时或者仅略微延迟地并行导入到层合工序。由此，可以减少加工时间。基于实践原因，优选使用至多6个(1≤n≤6)辊式层合机，不过对于本发明也可以使用更多数量(n＞6)的加热的辊式层合机。
加热的辊式层合机的结构优选与图1中的描述以及相关说明相类似；但是，需要考虑的因素是，导入待层合的组件的方法是相应不同的，(不存在退绕，和通过送料板导入增强片材(增硬材料)、粘合剂片和挠性印刷电路板制成的组件)。
为了实现完全润湿，通常提高层合压力和/或层合温度。在本发明优选的方案中，由加热的辊式层合机施加到待层合的组件上的有效压力(层合压力)为至少15巴，非常优选至少25巴，最优选至少30巴。如果要求避免从粘合剂片中压出物质(特别是当粘合剂片倾向流动时)，有效压力(层合压力)优选控制为不超过60巴的值，更优选不超过50巴。具体地，这里的各个压力条件与粘合剂片的性质相适应(如果在压力下流动的倾向明显，则优选在较低压力下操作，但如果粘合剂片具有低的流动倾向性则选择较高的层合压力)。为了排除气泡以及完全润湿，有利地在该方法的技术可以容许的最大值下设定层合压力和/或层合温度。
进行加热层合工序的温度范围优选为60℃至180℃(辊温度)。
在另一优选的方案中，以0.1至10m/min的工艺速度连续操作加热的辊式层合机。
加热的辊式层合机Rn各自应该具有至少一个橡胶辊；有利的是，加热的辊式层合机各自具有两个橡胶辊，其中它们有利地施加压力和热量用于预层合工序。加热的辊式层合机Rn各自有利地具有两个直径相同的辊。所述辊从内部或间接地或者单独或者一起加热。对于高效层合，平面布置加热的辊是特别有利的。
层合工序之后，将增硬的印刷电路板通过密闭系统D3从腔室C2移出，转移到出料腔室C3，该出料腔室C3优选预先已经抽真空至＜50毫巴，非常优选＜10毫巴，最优选＜1毫巴(特别地，该压力与腔室C2所选的压力相同，其中该腔室内的压力例如通过使用另一真空泵V3进行设定)。然后，将空气导入腔室C3(特别是直到达到1013毫巴的标准压力或环境压力)，一旦关闭密闭系统D3，则在打开密闭系统D4之后取出印刷电路板。三部分结构使得该系统半连续运行。在从腔室C3取出时，例如，同时可以向腔室C2和/或C1装料。因此，对于腔室C1，C2和C3，循环时间可以分别降低至至多15s，由此确保快速有效地进行该方法。
本申请所述的方法可以特别有利地提供预先切成所需尺寸的组件(predimensioned component)的连续层合。
方案；特别是用于步骤d)和e)的方案
下面给出该方法的两个方案。具体地，下面所述的层合方法(或者，如图3和4所示)可以用作上面对于步骤d)和e)所述的方案的备选。对于步骤b)，可以如上所述进行，不过作为步骤b)的备选方案，还可以使用如下方案之一所述的层合机(对应于步骤d)和e)所选的方案)，不过对于步骤b)来说，受控的环境是不需要的。
其它步骤可以有利地与上述方案完全类似地进行。
Figure BPA00001226252300131
图3示出了真空的加热的辊式层合机(vacuum heated-roller laminator)。通过密闭系统I-D1，首先将材料装入该真空的加热的辊式层合机。将待层合的材料11[如在步骤c)的层-层合(放置)工序中由挠性印刷电路板制成的层序(layer sequence)；特别是以连续方案的形式]导入层合机中。该材料优选以卷的形式导入，特别是当增硬材料的挠曲性足以允许卷绕，提供卷12(或者更正确地说，阿基米德螺旋线)时。然后，通过密闭系统I-D1来关闭该腔室(移除密闭系统(removal seal system)I-D2也是已经关闭的)，通过真空泵1-V抽真空。真空度(压力小于大气压的环境)优选设定为＜50毫巴，非常优选＜10毫巴，最优选＜1毫巴。然后，使材料11从卷12退绕，通过进料架(infeedshelf)13运行至实际的加热辊式层合机14。该加热的辊式层合机的至少一个辊15应该是可调整的。层合机14实现连续层合工序，特别是通过层合机辊子导入压力和热量实现连续层合工序。
在本发明的一种优选方案中，加热的辊式层合机中的层合压力为至少15巴，更优选至少25巴，最优选至少30巴；不过，与所用的粘合剂片有关，特别是进行该步骤，以避免超过60巴、优选50巴的层合压力上限。通过使用高的层合压力和/或层合温度，可以有利地实现完全润湿。
进一步优选以0.1至10m/min的工艺速度连续操作加热的辊式层合机。
进行加热层合工序的温度范围优选为60℃至180℃(辊温度)。
然后，通过跨越输出架17进行传送，将层合的材料16从层合机14中排出，优选再次卷绕形成卷18(更正确地说，得到阿基米德螺旋线)。一旦层合工序结束，通过密闭系统I-D2将空气导入到整个腔室中(达到标准压力或环境压力)，通过密闭系统I-D2取出该材料。与此同时，可以通过密闭系统I-D1装入材料，进行另一个层合工序。
加热的辊式层合机应该有利地具有至少一个橡胶辊。在一种进一步的设计中，加热的辊式层合机具有两个橡胶辊，其中它们施加压力和热量用于层合工序。在一种优选设计中，加热的辊式层合机具有两个直径相同的辊。所述辊从内部或间接地或者单独或者一起加热。对于高效层合，平面布置加热的辊是特别优选的。
图4的图形举例所示的方案特别适合切成所需尺寸的组件的层合。
在第一步骤[步骤II-a)，对应于图4a)]中，将挠性印刷电路板和一种或多种增硬材料插入板式层合机，所述增硬材料各自具有粘合剂片层(图4a中的标号21a表示，还没有层合的由挠性印刷电路板和增强材料制成的复合体)。板式层合机由两块金属板22和23组成，其中金属板22，23中至少之一(不过优选两块板)是可加热的。此外，一块金属板23具有一个或多个密封垫(seal)24，使得当其关闭时可以在装置内产生真空，至少一个金属板23装配有至少一个允许抽真空(通过真空泵II-V)的孔。(与该图相反，这也可以是金属板22。)具有增硬材料的挠性印刷电路板(复合体21a)放置在由一个或多个密封垫24形成的可抽真空的区域内。在步骤II-b)(对应于图4b))中，然后关闭由一个或多个密封垫24形成的腔室，特别是通过降低金属板22来进行。在步骤II-c)(对应于图4c))中，然后通过真空泵II-V抽真空使金属板22，23相互靠近。首先，从用于粘结工序的可热活化片中除去气泡，然后通过金属板22，23向待层合的复合体21a施加压力，使得层合工序产生复合体21b。可以通过选定的(一个或多个)密封垫24(特别是通过密封垫的高度和硬度)来适当地控制层合工序所施加的压力。此外，通过至少一个可加热的金属板(22和/或23)引入层合工序以及活化所述可热活化片所必需的热量。
该工艺优选以＜50毫巴、非常优选＜10毫巴、最优选＜1毫巴的真空度(压力小于大气压的环境)进行。对于快速工艺，优选的是，两块金属板(22，23)均是可加热的。金属板的温度优选为60至250℃，非常优选为130至200℃。所选的层合压力优选为至少15巴，更优选至少25巴，最优选至少30巴；不过，与所用的粘合剂片相关，特别是进行该步骤，以避免超过60巴、优选50巴的层合压力上限。工艺时间与可热活化片的成分(交联速度)相关，还与抽真空所要求的时间有关。在一种最优选的工艺中，在45s的时间内，非常优选在30s的时间内，和优选在15s的时间内获得最大真空度。在恒定真空度中，金属板(22，23)之间的压力可以保持恒定，直到再次引入空气。一旦引入空气，取出具有增硬材料的层合的印刷电路板(层合的复合体21b)。
可以有利地进行该方法的另一改进。例如，密封垫(24)可以被隔板代替，该隔板覆盖全部区域，首先起密封作用，还将印刷电路板复合体挤压至上金属板。这里，由于材料的挠曲特性，向复合体施加非常均匀的压力。在这种情形中，优选从上金属板(22)进行抽真空；具体地，也可以通过所述金属板(22)来进行加热。压力施加到下金属板(23)，这是为了在施加真空度之前以及在具有增硬材料的挠性印刷电路板(复合体21)上施加压力之前获得密封。
步骤f)：
后固化：特别是在烘箱中进行后固化
为了获得增硬材料在挠性印刷电路板上的最大粘结强度，有利地使可热活化粘合剂物质完全硬化。硬化工序可以例如在烘箱中进行。在本发明一种优选的方案中，烘箱对流地操作。温度优选为100℃至230℃，这与可热活化粘合剂物质的硬化温度有关，该硬化温度应该作为合理选择工艺温度的标准。
在一种优选的方案中，由挠性印刷电路板和增硬材料制成的层合体不是使用恒定温度硬化的，而是使用温度梯度硬化的。例如，首先采用在70℃加热，然后在110℃加热，接着在150℃加热。如果需要，使用该特定方法还可以使得不剧烈地干燥(non-aggressive drying)挠性印刷电路板材料以及增硬材料，这是为了避免在粘结结合处内(特别是在层合工序所包括的粘合剂片内和/或该粘合剂片上，即挠性印刷电路板和增强片材之间的“结合处”内)形成气泡，其中所述气泡例如可能由来自聚酰亚胺的水蒸气产生。作为该干燥和固化工艺的备选方案，还合适的是连续温度梯度以及步进工艺(stepwise process)。
烘箱中的加工时间优选为10分钟至12小时，这与可热活化片的化学成分和硬化机理有关。
通过重复工艺顺序，本发明方法还可以用于提供具有多个增强片材的挠性印刷电路板，以及制造相应的多层层合体(具有两个、多个或更多个增强材料层)。
实验部分
为了证实本发明方法用于实现本发明目的的适用性，使用市售产品tesa
Figure BPA00001226252300161
进行粘结。该可热活化片基于丁腈橡胶和环氧树脂的组合。
所用的增硬材料(增强片材)是厚度为75μm的聚酰亚胺片，或者在第二实验中是厚度为300μm的玻璃纤维/环氧树脂片材。所用的印刷电路板是挠性聚酰亚胺-铜层合体。层合机分别对应于步骤a)中图1的布置，和对应于步骤d)和e)中图2的布置(其具有对应于图1的层合机)，在170℃操作，其中有效粘结压力为20巴，速度为1m/min。在所有情形中，真空度小于10毫巴。烘箱中的后固化工序如下进行：70℃，10分钟；110℃，10分钟；150℃，10分钟。
本发明方法的各实施方式获得的粘结均不含气泡。在无气泡方面，使用显微镜(10×放大倍数)来评价该粘结。即使在回流-烘烤工序(模拟试验：在对流烘箱中，260℃，5分钟)之后，在粘结结合处内也没有形成气泡。

Claims (10)

1.一种制造印刷电路板的方法，包括改性挠性印刷电路板的工序，特别是稳定该挠性印刷电路板的工序，其特征在于，至少包括以下步骤：
a)提供挠曲性低于所述挠性印刷电路板的片材(“增强片材”)，
b)在所述增强片材上加热层合可热活化粘合剂片，
c)将由粘合剂片和增强片材制成的层合体的粘合剂片侧放置在所述挠性印刷电路板上，和
d)将由增强片材、粘合剂片和挠性印刷电路板制成的组件导入压力小于大气压的环境中，
e)施加压力和热量来加热层合所述组件。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤d)和e)在连续工序中进行。
3.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，压力小于大气压的环境中的压力p＜50hPa，优选＜10hPa，非常优选＜1hPa。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，至少步骤e)在至少一个层合机中进行，特别是在至少一个加热的辊式层合机中进行。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在步骤e)中进行加热层合工序的温度范围为60℃至180℃。
6.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在步骤e)中在加热层合工序期间所述组件暴露的层合压力为至少15巴，非常优选至少25巴，最优选至少30巴。
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在步骤e)中在加热层合工序期间的层合压力不大于60巴，优选不大于50巴。
8.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，进行后固化，作为另一步骤f)。
9.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，至少通过将所述组件导入烘箱来进行步骤f)。
10.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述增强片材的面积膨胀值大体上等于所述挠性印刷电路板的面积膨胀值。
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