CN102653156A - 印刷电路板制造方法以及为此使用的设备 - Google Patents

Abstract

公开了印刷电路板制造方法和设备，其中压力包设置在压力机的压力板之间，并且包括至少两个金属材料的压板，压板中间设置有由金属片材、绝缘材料层和/或印刷电路板形成的印刷电路板结构，压力包受到可变感应磁场的作用，该磁场在压力包的金属压板和金属片材中产生感应电流以加热压板和金属片材，反过来通过热传导加热绝缘材料层，使绝缘材料层中的树脂熔化和液化，并且使绝缘材料和金属片材粘接，当继续升高温度时，绝缘材料层中的可聚合树脂聚合，在压力包冷却之后，产生适于制作印刷电路板的硬电路板。

Description

印刷电路板制造方法以及为此使用的设备

本申请是申请日为2004年3月2日、申请号为200480005620.9、发明名称为“印刷电路板制造方法以及为此使用的设备”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的目标是一种印刷电路板制造方法以及用于实现所述方法的设备。

背景技术

印刷电路板可能具有多个功能成分，这些功能成分主要涉及金属片材的数量与它们所形成的电路图像。因此，例如，除了其它形式以外，一种电路板结构最初由一张金属片材和一个上面浸有可聚合树脂的绝缘材料层形成，一旦树脂聚合并且电路板冷却至变硬，一个雕刻电路图像就会形成于金属片材上；另一种电路板结构最初由其中间具有一个或多个绝缘材料层的两张金属片材形成；而第三种用于印刷电路板的结构最初由其中间具有两个绝缘材料层的两张金属片材形成，其中两个绝缘材料层由一个两面都设置有雕刻电路图像的印刷电路板隔开。

一般而言，使绝缘材料层中的树脂聚合的过程是通过在温度升高直至聚合温度的同时使其成分已经公开的电路板受压来实现。为此，压力机（press）被使用，它们基本上通过加热电路板的方法来区分。一种压力机包括设置在压力机的压力板上的加热装置，以至在压的过程中通过热传导将电路板加热。另一种压力机包括基于将由电源提供的电流（通常为直流）通过电路板的金属片材的加热装置；在这种情况下，为了使电流有可能通过，金属片材将连续设置。

上面公开的几种压力机存在缺陷。在将加热装置设置在其压力板上的压力机中，温度升高的速度和可以达到的最高温度非常有限，这导致低的生产率。并且，在其中加热装置是基于使电流通过电路板的金属片材的压力机中，金属片材和中间压力板之间电绝缘的问题出现。

发明内容

在作为本发明目标的印刷电路板制造方法中，一个压力包设置在压力机的压力板之间，并且受压，其中该压力包包括至少两个金属材料的压板，它们中间设置有由一张或多张金属片材、一个或多个浸有可聚合树脂的绝缘材料层和/或由一张或多张刻有电路图像的印刷电路板形成的印刷电路板结构。

该方法主要特征在于，保持施加在压力包上的压力，该方法包括如下步骤：

i)使压力包受到可变感应磁场的作用，该磁场在压力包的各金属压板和金属片材中产生感应电流以至加热所述压板和金属片材，反过来通过热传导加热绝缘材料层；

ii)升高压力包中的温度直到绝缘材料层中的树脂熔化、液化和流动，从而在绝缘材料层和金属片材之间提供粘接；

iii)升高压力包中的温度直到超过前一阶段ⅱ）的温度，以至于绝缘材料层中的可聚合树脂聚合；

iv)持续冷却压力包直到绝缘材料层硬化；最后从压力机的压力板之间移走压力包，并且将压板和获得的硬电路板隔开。

该方法的另一个特征是用来形成压力包结构一部分的、刻有电路图像的印刷电路板根据本发明的方法而获得。

该方法的另一个特征是压力包的金属片材由铜和/或铝制成。

根据本发明的另一个方面，绝缘材料层由纤维玻璃纸和/或浸有环氧树脂、聚酰胺、酚醛树脂或含氟聚合物（PTFE）的材料形成。

根据本发明方法的另一个特征，压力包为真空加压。

一种用于本发明上述方法中的设备包括一个设置有至少一个压力机单元的封闭结构，所述压力机单元包括一个通过推动装置驱动、能够沿两个方向竖直移动的上压力板和一个相对于上压板同轴设置、固定到封闭结构上或者可沿两个方向竖直移动的下压力板，所述上、下压板能够在其中间容纳一个根据本发明方法的压力包。

实质上，该设备的特征在于它包括一个用于在压力包的金属压板和金属片材中产生感应电流并导致这些它们发热的可变感应磁场发生装置以及控制该磁场发生装置工作和控制压力包所受压力的控制装置，所述控制装置实质上影响应用于发生装置的频率和电压以及压力包内达到的温度。

根据一个最佳实施例，该设备包括用于在封闭结构内部产生真空的装置。

本发明的另一个特征在于该设备设置有一个由感应线圈形成而不带磁芯的可变感应磁场发生装置，其中上压力板和下压力板设置于感应线圈中。

本发明方法和设备的特征为用于制造印刷电路板的已知方法和设备所产生的问题提供了创新的解决方案。采用本发明的方法，通过电磁感应加热压力包的金属片材具有如下优势：它在压力包中产生均匀的加热，并且事实上有可能获得压板的任何温升速度以及所用树脂需要的任何聚合温度。通过控制应用于产生磁场的电路的电源电压和/或频率很容易控制和调节压力包达到的温度。它可以应用于任何压电路板结构而不损失与温度或其温度调节有关的性能；并且它不需要中间压板具备电绝缘，而这会发生在基于将形成压力包的压板通电流的压力机的实施例中。

附图说明

通过非限制性实例，附图举例说明了使用本发明方法可以获得的各种印刷电路板结构以及用于本发明方法的设备的一个实施例。在所述图中：

图1至5是各个压力包结构的示意性剖面图；和

图6是表示用于本发明方法的一种设备的图解剖面图。

具体实施方式

在下面为本发明方法和设备的说明中，为了简化，相同附图标记用于表示相同或相似部件。

图1表示第一种压力包（press packet）10，包括两个压板，分别为一个上压板11和一个下压板12，它们中间设置有一个由第一金属片材13和第二金属片材14形成的印刷电路板结构，两张金属片材由三个浸有可聚合树脂的绝缘材料层15彼此隔开。金属层13和14优选由铜构成并且绝缘材料层15优选由浸有环氧树脂的纤维玻璃材料构成。

图2表示第二种压力包20，包括三个压板，分别为一个上压板11、一个中间压板21和一个下压板12。在上压板11和中间压板21之间设置有一个由第一金属片材13和第二金属片材14形成的印刷电路板结构，两张金属片材由三个浸有可聚合树脂的绝缘材料层15彼此隔开，它们都与图1中详细表示的印刷电路板结构具有相似的形式，并且一个与设置在上压板11和中间压板21之间的印刷电路板结构相似的印刷电路板结构设置在中间压板21和下压板12之间。

图3表示第三种压力包30，包括两个压板，分别为一个上压板11和一个下压板12，它们中间设置有一个由第一金属片材13、两个浸有可聚合树脂的绝缘材料层15、一个上下面设置有各自雕刻电路图像的印刷电路板31、两个浸有可聚合树脂的绝缘材料层15和第二金属片材14形成的印刷电路板结构。

图4表示第四种压力包40，包括三个压板，分别为一个上压板11、一个中间压板21和一个下压板12。在上压板11和中间压板21之间设置有一个由第一金属片材13、两个浸有可聚合树脂的绝缘材料层15、一个上下面设置有各自雕刻电路图像的印刷电路板31、两个浸有可聚合树脂的绝缘材料层15和第二金属片材14形成的印刷电路板结构，它们都与图3中详细表示的印刷电路板结构具有相似的形式；并且一个与设置在上压板11和中间压板21之间的印刷电路板结构相似的印刷电路板结构设置在中间压板21和下压板12之间。

图5表示第五种压力包50，包括四个压板，分别为一个上压板11、一个第一中间压板21、一个第二中间压板51和一个下压板12。在各对层叠压板之间，即压板11和21、21和51以及51和12之间设置有一个由第一金属片材13和第二金属片材14形成的印刷电路板结构，两张金属片材由三个浸有可聚合树脂的绝缘材料层15彼此隔开，它们都与图1和2中所示的印刷电路板结构具有相似的形式。应该注意到，各结构的第一金属片材13之间的连续性和第二金属片材14之间的连续性对于本发明方法的应用决不是必须的，但是如果压力包以图5所示的方式形成，即在第一和第二金属片材之间提供物理连续性，那么作为本发明方法应用的实例提供则更好。

用于实现该方法的压板由金属材料，如铝或钢构成，优选由磁钢构成。

同样，当用于生产电路板的金属片材由铜和/或铝构成时根据本发明的方法的结果为最佳。

被设计为与绝缘材料层接触的金属片材表面经过机械或化学处理以提高其粗糙度以及与所述绝缘材料层的粘接。

作为选择，所使用并被设计为接触绝缘材料层的金属片材的表面可以浸有粘接剂或树脂，也提高金属片材与所用绝缘材料的粘接。

如上图1至5中所示，已经通过实例说明了本发明方法的应用，但是存在提供压力包不同实施例的很多其它可能的结构。本发明的方法适用于全部，并且一旦压力包已经形成并且受到本发明设备的压力，下面将通过实例进行说明，采取如下步骤：ⅰ）将压力包10、20、30、40、50置于在压板11、12、21、51和金属片材13、14以及带有电路图像的印刷电路板31中产生感应电流的可变磁场中，将它们加热，并且通过热传导加热绝缘材料层15；ⅱ）升高压力包10、20、30、40、50中的温度直到绝缘材料层15中的树脂熔化并且所述材料粘接到金属片材上；ⅲ）升高压力包的温度直到绝缘材料层15中的树脂聚合；和ⅳ）继续冷却压力包10、20、30、40、50直到绝缘材料层15变硬，从压力机的压力板之间移走压力包，并且将压板11、12、21、51与所获得的硬电路板隔开。

图6中图解表示的本发明的设备包括封闭结构60，所述封闭结构60设有用于在其内部生产真空的装置61和一个真空计62。在结构60内部，有一个压力机单元，包括一个能够沿两个方向竖直移动的上压力板63、一个相对于上压力板63同轴设置的下压力板64以及推动上压力板63的装置，在该实施例的实例中下压力板固定到结构60上，尽管可以理解，作为未示出的实施例的变化例，所述下压力板可能能够沿两个方向竖直移动，而所述推动装置包括一个设置有活塞66的油缸65，活塞66的连杆67固定到上压力板63上，所有这些适合于在上压力板63和下压力板64之间容纳一个压力包70，该压力包带有一个如图1至5中所示的印刷电路板结构或任何其它可能的结构。在该实施例的实例中，只显示了一个压力机单元，但是可以理解，封闭结构60可以包含一个以上的压力机单元，例如，两个或多个压力机单元，并且除了其它因素之外，它们的数量受所需印刷电路板体积的限制。

图6显示本发明的设备设置有一个基本上由感应线圈形成而不带磁芯的可变感应磁场发生装置68，在感应线圈中设置有上压力板63、压力包70和下压力板64。另外，磁场产生装置68设置有控制装置69，它实际上被设计为控制这些线圈的频率和供电电压，这使得压力包70可以达到的温度可以改变。

需要使可能用于印刷电路板制造过程中的树脂聚合的时间和温度决定于树脂的成分和应用于压力包的压力。因此，该设备设置有一个压力调节器71和一个或多个温度探测器72。压力调节器和温度探测器获得的信息用于控制设备的控制装置69。

Claims (7)

1.一种印刷电路板制造方法，包括：

a）将一个压力包（10、20、30、40、50）设置在压力机的压力板（63、64）之间，所述压力板布置在一个不带磁芯的感应磁场发生装置的感应线圈中，所述压力包包括至少三个金属材料的压板（11、12、21、51），它们中间设置有由一张或多张金属片材（13、14）、一个或多个浸有可聚合树脂的绝缘材料层（15）和/或一张或多张刻有电路图像的印刷电路板（31）形成的印刷电路板结构；

b）在真空状态下，在压力板之间对压力包（10、20、30、40、50）加压，并且

i)使压力包（10、20、30、40、50）受到可变感应磁场的作用，该磁场在压力包的各金属压板（11、12、21、51）和金属片材（13、14）中产生感应电流，加热所述压板（11、12、21、51）和金属片材（13、14），并通过热传导来加热绝缘材料层（15）；

ii)升高压力包（10、20、30、40、50）中的温度直到绝缘材料层（15）中的树脂熔化、液化和流动，从而在所述绝缘材料层和金属片材（13、14）之间产生粘接；

iii)进一步升高压力包（10、20、30、40、50）中的温度直到超过前一阶段ⅱ）的温度，以至于绝缘材料层（15）中的可聚合树脂聚合；

iv)冷却压力包直到绝缘材料层（15）硬化；并且从压力板（63、64）之间移走压力包（10、20、30、40、50），并且将压板（11、12、21、51）与所获得的硬电路板隔开。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，压力机的各压力板平行于所述感应线圈的轴向延伸。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用来形成压力包（30、40）结构一部分的、刻有电路图像的印刷电路板（31）根据权利要求1所述的方法而获得。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，压力包（10、20、30、40、50）的金属片材（13、14）由铜和/或铝制成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，绝缘材料层（15）由纤维玻璃纸和/或浸有环氧树脂、聚酰胺、酚醛树脂或含氟聚合物（PTFE）的材料形成。

6.一种用于权利要求1所述方法的设备，包括：

一个封闭结构（60），包括用于在其内部产生真空的装置；

设置在封闭结构中的至少一个压力机单元，所述压力机单元包括一个通过推动装置（65、66、67）驱动而沿两个方向竖直移动的上压力板（63）和一个相对于上压力板（63）同轴设置的下压力板（64），所述上压力板（63）和下压力板（64）布置在一个不带磁芯的感应磁场发生装置的感应线圈中且平行于所述感应线圈的轴向延伸，并且适合于在它们中间容纳一个根据权利要求1至6中任一项所述的方法中描述的压力包；

所述感应磁场发生装置为用于在压力包（10、20、30、40、50）的金属压板（11、12、21、51）和金属片材（13、14）中产生感应电流并导致发热的可变感应磁场发生装置（68）；

控制该磁场发生装置工作和控制压力包所受压力的控制装置（69），所述控制装置实质上影响应用于发生装置（68）的频率和电压以及压力包（10、20、30、40、50）内达到的温度。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，压力机的上下压力板平行于所述感应线圈的轴向延伸。

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