CZ299775B6

CZ299775B6 - Tkaná výztužná textilie

Info

Publication number: CZ299775B6
Application number: CZ20013508A
Authority: CZ
Inventors: Scari´@Diego; Scari´@Marco
Original assignee: Isola Fabrics S.R.L.
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2008-11-19
Also published as: DE60003540D1; ES2202099T3; CA2367327A1; HK1042122B; KR100642262B1; AU4111200A; MXPA01009725A; CZ20013508A3; EP1165870A1; TW510364U; EP1043433A1; US6325110B1; EP1165870B1; CA2367327C; HK1042122A1; KR20010108417A; WO2000060152A1; CN1345388A; DE60003540T2; ATE243788T1

Abstract

Tkaná výztužná textilie pro desky s plošnými spoji, s ortogonální konstrukcí s plošnou hmotností až190 gramu na ctverecní metr, má osnovní a útkové nite. Tato textilie zahrnuje pocet osnovních nití,který je vetší než 55 % z celkového poctu osnovních a útkových nití na jednotku plochy, pocet prekrížení mezi osnovními nitemi a útkovými nitemi je mezi 200 a 315 prekríženími na ctverecní centimetr,pricemž 50 % z poctu osnovních a/nebo útkových nití má zákrut Z v rozsahu mezi 0,4 a 40 zákruty na metr, a 50 % z poctu osnovních a/nebo útkových nití má zákrut S o stejné velikosti.

Description

Tkaná výztužná textilie

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká tkaní výztužné textilie pro použití ve vrstvených složených strukturách, zejména pro dielektrické vrstvené materiály a pro desky s plošnými spoji. Specifická geometrie textilie a uspořádání nití přispívají k vyvážené struktuře látky, která do značné míry' snižuje pochyby výsledné vrstvené složené struktury během po sobě jdoucích mechanických a tepelin ných procesu při výrobě desek s plošnými spoji.

Dosavadní stav techn i ky

Výztužné textilie či tkaniny jsou v současnosti úspěšně využívány při výrobě zdokonalených dielektrických složených materiálů pro elektrický a elektronický průmysl. Zejména při výrobě vrstvených materiálů tkaniny se skleněnými vlákny dominují na trhu pro vyztužení všech typů termosetovýeh nebo termoplastických pryskyřic.

Vrstvené materiály mají na jedné nebo obou stranách začleněnou měděnou fólii, přičemž po provedení několika procesů, jako je přenesení obrazu, leptání, vrtání a povrchová úprava, sc stávají obecné známými deskami s plošnými spoji. Ve více-vrstvé desce jsou další vrstvy tkaniny vyztužené pryskyřice a další vrstvy měděné fólie vrstveny dohromady a procházejí dalšími procesy přenesení obrazu, leptání, vrtání a povrchová úprava, aby se tak staly složitějšími, více-vrstvený25 mi deskami s plošnými spoji.

Na desky s plošnými spoji a na vrstvené materiály, používané pro jejich výrobu, jsou kladeny vysoké nároky tak, aby měla vynikající rozměrovou stabilitu, co nej nižší možný prii hyb a kroucení a velmi omezený a předvídatelný pohyb na osách X &Y během po sobě jdoucích kroků

5u mechanického a tepelného zpracování.

V současnosti vyráběné výztužné tkaniny či textilie mají obvykle konstrukci s plátnovou vazbou a jsou charakterizovány velkým počtem přechodů mezi osnovu ím i nitěmi a útkovými nitěmi, například kolem 500 nebo více, což bylo stanoveno během padesátých let dvacátého století jako důsledek tehdy dosažitelných technologických možností a což ale laké většinou zůstalo beze změny.

Použité nitě, zejména nitě se skleněnými vlákny, mají průměrný počet otáček zakroucení na metr v rozsahu od 12 až 40 otáček na metr. Směr kroucení, který je běžně používán, jc zákrut Z (proti směru hodinových ručiček). Při zákrutu Z vlákna zaujímají vzestupné uspořádání zleva doprava, stejné jako prostřední Část písmena Z (viz obr. 1). Při zákrutu S (proti směru hodinových ručiček) vlákna zaujímají vzestupné uspořádání zprava doleva, stejně jako prostřední část písmena S (viz obr. 2).

Požadavky na vyšší výkon přicházejí z nedávných technologických pokroků při výrobě desek s plošnými spoji (a zejména více-vrstvených desek s velkým počtem vrstev), jako je proces nanášení, mikro-cesta a laserové vrtání, přičemž je požadována větší rozměrová stabilita vrstveného materiálu a dále rovnoměrněji rozložené vyztužení uvnitř pryskyřicové matrice.

5o US 5 662 990 popisuje, že použití nekroucených nití ve výztužné textilii do značné míry zlepšuje výkon výsledného vrstveného materiálu a desky s plošnými spoji. Dokonce ještě lepších výsledků lze ale dále dosáhnout prostřednictvím změny geometrie textilie, jak je popsáno v tomto popisu níže, než při pouhém spoléhání se na lepší vlastnosti jednotlivých nití.

- I CZ 299775 B6

V EP—399219 je popsána tkaná textilie pro použití v deskách s plošnými spoji, která má ortogonální konstrukci a plošnou hmotnost menší než 190 g/m“.

Podstata vynálezu

Nyní tedy bylo překvapivě zjištěno, že geometrie výztužné textilie je především zodpovědná za chování rozměrové stability u výsledné vrstvené složené struktury. Vynikající výsledky předkládaného vynálezu byly ve znatelné míře rovněž dosaženy při výrobě tenkých vrstvených materiáio !ú, kde jsou používány jemné textilie s tloušťkou od 0,035 až 0,13 mm, která jsou navíc sestavovány obvykle v omezeném počtu vrstev. Výzkum, který· byl proveden, odhalil rozdíl ve výztužných textiliích: při plošné hmotnosti nad 190 gramu na čtvereční metr bylv dosaženy optimální výsledky s 5 752 550, zatímco při plošné hmotnosti pod 190 gramů na metr čtvereční poskytovalo použití jednosměrné textilie neoptimální výsledky. Navíc bylo zjištěno, že tři základní vlast15 nosti přispívají k chování rozměrové stability v ortogonální výztužné textilii s plošnou hmotností nad 190 gramů na metr čtvereční, zejména u konstrukce s plátnovou vazbou:

1, Geometrie konstrukce textilie je extrémně důležitá vzhledem ke skutečnosti, že všechny výrobní kroky povrchové úpravy a impregnace využívají kontinuální proces, který' rozvine, táhne a opět navine textilii v osnovním směru. Bylo zjištěno, ze je potřebné mít v osnovním směru alespoň 55 % a až kolem 65 % z celkového počtu osnovníeh a útkových nití, aby bylo možné udržel uspokojivou stabilitu výztužné textilie. To má za následek lepší chování dielektrických vrstvených materiálů a desek s plošnými spoji.

2. Počet překřížení mezi osnovním i nitěmi a útkovými nitěmi musí být udržován v omezeném rozsahu na jednotku plochy bez ohledu na plošnou hmotnost textilie. Až do plošné hmotnosti 190 gramů na čtvereční metr výsledky indikují, že optimální rozsah je mezi 200 a 315 překříženími na čtvereční centimetr. Mezi tento rozsah výsledná vrstvená složená struktura vykazuje nestálé a nepředvídatelné chování.

3. Třetím nej vlivnějším faktorem, působícím na chování rozměrové stability vrstvených složených struktur, je zákrut přítomný v každé osnovni a útkové niti. Bylo zjištěno, že při použití kolem 50% (+ 10%) z poetu osnovníeh nebo útkových nití se zákrutem Z {kroucení proti směru hodinových ručiček) a u zbývajících přibližně 50 % (± 10 %) z počtu nití se zákrutem

S (kroucení po směru hodinových ručiček) o stejné velikosti má výztužná textilie absolutně neutrální chování ve výsledné vrstvené složené struktuře. Úrovně zákrutu musí být udržovány tak nízké, jak jen je možné, pro dosažení optimálních výsledků, ale neutrální chování bylo rovněž zjištěno při vyšších úrovních zákrutu, takže dobré výsledky byly dosaženy v čelem rozsahu mezi 0,4 až 40 zákruty na metr. To může být snadno vysvětleno, pokud uvažuji) jeme o každé niti jako o skupině vláken (několik stovek) majících elikoidní formu. Při každém tepelném napětí se tedy nit chová jako pružina, přičemž ohřev na vysoké teploty vytváří prodloužení a ochlazování způsobuje stahování. Nyní tedy. pokud každá nit má stejný směr kroucení (čili stejný zákrut), tato tepelná napětí budou vytvářet kroucení celé vrstvené složené struktury. Protože ale prodloužení v důsledku ohřevu a stahování v důsledku ochlazování nejsou lineární, je výsledkem geometrická deformace výsledné vrstveného laminátu mimo zákryt v následných výrobních krocích potřebných pro vytvoření finální desky s plošnými spoji. Podobné chování může být popsáno pro mechanická napětí nebo kombinovaná mechanická a tepelná napětí.

5() Vc výhodném provedení předkládaného vynálezu je zákrut S každé niti, kroucený proti směru hodinových ručiček, neutralizován zákrutem Z přiléhající nitě, krouceným po směru hodinových ručiček. Ve skutečnosti ve výhodném provedení předkládaného vynálezu má každá následující osnovni nit opačný zákrut o stejné velikosti vc srovnání s předcházející osnovni nití a každá následující útková nit má opačný směr kroucení čili opačný zákrut o stejné velikosti ve srovnání s předcházející útkovou nití. Toto uspořádání nití působí podobným způsobem, jako vyvažovači

-2C’Z 299775 B6 hřídel v automatickém motoru, který je zkonstruován pro vytváření proti účinku pro vibrace, vytvářené hlavním hřídelem motoru (ačkoliv dynamická povaha tohoto principu je naprosto odlišná od kvazi-statické povahy předkládaného vynálezu).

? Taková geometrie textilie a takové uspořádání nití má za následek optimální neutrální chování tkané výztužné textilie a výsledné vrstvené složené struktury.

Předmět předkládaného vynálezu bude poněkud podrobněji popsán v následujícím popisu ve spojené s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 ilustruje definici kroucení po směru hodinových ručiček cíli zákrut Z;

Obr. 2 ilustruje definici kroucení proti směru hodinových ručiček čili zákrut S;

Obr. 3 znázorňuje profil výztužné textilie podle dosavadního stavu techniky;

Obr. 4 znázorňuje profil výztužné textilie podle předkládaného vynálezu;

Obr. 5 znázorňuje pohyb v osách X Y vrstveného materiálu, vyrobeného z textilií 2116 (podle dosavadního stavu techniky); a

Obr. 6 znázorňuje pohyb vosách X-Y vrstveného materiálu, vyrobeného s výztužnou textilií podle předkládaného vynálezu.

Příklady provedení vynálezu .10

Způsob, potřebný pro výrobu výztužné textilie, zejména textilie ze sklených vláken, postupuje podle následujících kroků:

1, Operace snování

Několik stovek nit i je shromážděno dohromady pro vytvoření tak zvaných primárních svazků. To je použito proto, že obvykle je počet osnovních nití, potřebných pro výrobu látky, tak velký, že jedno zařízení, schopné zpracovat všechny osnovní nití v jednom okamžiku, by bylo neúčinné, pokud se týká kvality a produktivity.

to

2, Operace šlichtování

Určitý počet primárních svazku je sestaven dohromady pro vytvoření osnovních nití textilie, prostřednictvím navinutí (nasoukání) všech nití na tak zvané vratidlo stavu. Současně je na každou nit nanesena šlichta pro její zpevnění a pro zvýšení jejího výkonu ve vysokorychlostních stavech, používaných v současnosti.

V současnosti mají nitě, používané jak v osnovním, tak i v útkovém směru výztužné textilie, zejména textilie se skleněnými vlákny, vždy kroucení proti směru hodinových ručiček, nazývané

5o zákrut Z. Z tohoto důvodu jsou primární svazky obvykle vytvářeny bez omezení, co do jejich počtu, protože jsou všechny konstruovány stejným způsobem. Pokud například určitá fazóna látky má 3000 osnovních nití, její konstrukce může být provedena mnoha způsoby, včetně následujících;

- j C7 299775 B6

A. 4 primární svazky každý se 750 osnovními nitěmi

B. 5 primárních svazků každý se 600 osnovními nitěmi

C. 6 primárních svazků každý se 500 osnovními nitěmi s

Podle výhodného provedení předkládaného vynálezu musí být počet primárních svazků vždy sudý, aby se zaručilo rovnoměrné rozložení nití se zákrutem Z a se zákrutem S. Tak například by položky A. a C„ uvedené výše, měly 50 % z počtu primárních svazku vytvořených s kroucením proti směru hodinových ručiček (zákrut Z) a 50 % z počtu primárních svazků vytvořených io s kroucením ve směru hodinových ručiček (zákrut S). Prostřednictvím střídání primárních svazků se zákrutem Za zákrutem S jeden po druhém v cívečnici šlichtovacího stroje s prostřednictvím pečlivého sledování stejné procedury při navlékání na paprsky stroje bude mít výsledné textilie sudé osnovu í nitě se zákrutem Z a liché osnovu i nitě se zákrutem S. Je možné nitě střídat odlišně, pokud přibližně 50 % z počtu osnovních nití je se zákrutem Z a zbývajících přibližně 50 % z poč15 tu osnovních nití je se zákrutem S. a obráceně.

3. Operace tkaní

Operace tkaní se provádí na tkacích strojích, nazývaných stavy. Tato operace sestává z proplétání osnovních nití a útkových nití tak, aby se dosáhlo požadované konstrukce látky. Nitě, které procházejí vertikálně poděl dráhy materiálu (v 0°), tvoří osnovu a nitě, které jsou uspořádány příčně (v 90°), tvoří útek. Propletené uspořádání mezi osnovními nitěmi a útkovými nitěmi je známé jako vazba. Výztužné textilie, předpokládané v předkládaném vynálezu, mají různé vazby, jako je například atlasová (saténová) vazba, paprsková vazba, keprová vazba, panama vazba, a další typy ortogonálních vazeb.

Typy v současnosti používaných stavů jsou vybaveny pro zavádění útku do látky s dvojitým podavačem útku, aby se snížila rychlost zavádění útku. Současné vysokorychlostní pneumatické tryskové stavy nebo jehlové stavy vyžadují toto vybavení pro dvojité zavádění, které je provádělo no prostřednictvím dvou nezávislých cívek na niti, aby se značně snížilo napnuli úlku a tudíž vyloučilo přepnutí nití. Aby se tak dosáhlo vyváženého útku lze podle předkládaného vynálezu jednoduše použít jednu cívku na nitě se zákrutem Z a druhou cívku na nitě se zákrutem S. Protože vybavení pro dvojité zavádění vytahuje střídavě útkovou nit z první cívky a následující útkovou nit z druhé cívky, lze tak snadno dosáhnout požadovaného vyváženého útku a výsledné látky.

4. Operace povrchové úpravy

Výztužná textilie, získaná se shora popisovaným procesem, může být ošetřena v operaci povrchové úpravy s využitím běžné technologie, která zahrnuje operaci odšlichtování, tepelnou nebo chemickou úpravu a úpravu s pojivý na lince pro povrchovou úpravu.

Konstrukce výztužné textilie, zejména výztužné textilie se skleněnými vlákny, použité výrobci vrstvených materiálů, jsou charakterizovány různými hmotnostmi (plošnými hmotnostmi), a zejména v rozsahu od 25 gramů na čtvereční metr až do 190 grantů na čtvereční metr, a jsou dále charakterizovány tím, že mají velký počet překřížení mezi osnovními a útkovými nitěmi, například 500 nebo více (na jednotku plochy). Překřížení jsou body ve struktuře textilie, ve kterých se osnovní nitě a útkové nitě vzájemně spolu kříží. V textilii s plátnovou vazbou je každé překřížení, ve kterém osnovní nit přechází na vršek útkové nitě (tato osnovní nit se nazývá stoupající nit), v sousedství překřížení, ve kterém osnovní nit přechází pod útkovou nit (tato osnovní

5u nit se nazývá klesající nit). To se opakuje jak v osnovním, tak i v útkovém směru zcela jednotným způsobem, takže pokud se vytvoří schéma stoupajících nití (označených černým čtvercem) a klesajících nití (označených bílým čtvercem), výsledný obraz bude mít vzor čtvercové vazby.

Vlnitá dráha, kterou osnovní a útkové nitě musí sledovat, byla shledána jako kritický faktor v chování výsledné vrstvené složené struktury a desky s plošnými spoji, kde vysoký počet překří-4CZ 299775 B6 žení určuje přídavná pnutí při následných krocích tepelného a mechanického zpracování, a tudíž určuje nestálé a neopakovatelné chování.

Na obr. 3 a obr. 4 jsou znázorněny dvč různé textilie, mající stejnou plošnou hmotnost a podobné 5 tloušťky, ale různý počet překřížení. Je zcela zřejmé, že snížený počet osnovních nití a útkových nití na jednotku plochy je kompenzován vyšším počtem nití (hmotnosti nití) pro dosažení stejné hmotnosti látky na jednotku plochy.

Velmi dobře známou výztužnou textilií s plošnou hmotností přibližně 100 gramů na čtvereční io metr jc textilie označená kódem 2116 (viz IPC-EG-140 specifikace Institutu pro propojování a zhušťování elektronických obvodů). V tomto případě je konstrukce textilie následující:

23,6 nití na cm v osnově

22,8 nití na cm v útku 15

Za shora uvedených údajů je možné odvodit, že počet osnovních nití je 50,86 % z celkového počtu osnovních a útkových nití. že celkový počet překřížení je 538 překřížení na čtvereční centimetr. a že není specifikován žádný požadavek ani co sc týče počtu potřebných zákrutů, ani co sc týče jejich směru.

Výztužná textilie o stejné plošné hmotnost i podle předkládaného vynálezu má následující vlastnosti:

niti na cm v osnově 25 12,6 nití na cm v útku

Ze shora uvedených údajů lze odvodit, že počet osnovních nití je 61.35 % / celkového počtu osnovních a útkových nití, že celkový počet překřížení jc 252 překřížení na čtvereční centimetr, a že požadavky na počet zákrutů a jejich vlastnosti jsou dány podle popisu, uvedeného výše, to jest v podstatě stejné kroucení.

Při porovnání výsledků testů rozměrové stability výsledné vrstvené složené struktury data. která jsou uvedena v Tabulce, a obr. 5 a obr. 6 ukazují různé pohyby vrstvených materiálů, vytvořených s textilií 2116 (obr. 5) a s výztužnou textilií o stejné plošné hmotnosti, vytvořenou podle předkládaného vynálezu (obr. ó).

Tabulka: Výsledky testů rozměrové stability

	Rozměrová stabilita v osách X-Y
Typ látky	Δχ [ppm]	σχ [ppm]	Ay [ppm]	oy [ppm]
2 116	215	31	150	25
podle vynálezu	120	12	80	9

- 5 CZ 299775 B6 kde:

A\ = průměrné rozdílové posunutí vc směru x v ppm (dílech 11a milion);

σχ = standardní odchylka rozdílového posunutí ve směru x v ppm (dílech na milion);

Ay = průměrné rozdílové posunutí vc směru y v ppm (dílech 11a milion);

σν standardní odchylka rozdílového posunutí ve směru y v ppm (dílech na milion).

Jak může být patrné pro osoby v oboru znalou, nová konstrukce a povaha nití v textilii, vyrobené podle předkládaného vynálezu, poskytuje výsledky rozměrové stability, které jsou jednoduše nedosažitelné textiliemi s plátnovou vazbou, vyráběnými podle dosavadního stavu techniky,

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. l kaná výztužná textilie pro desky s plošnými spoji, s ortogonální konstrukcí s plošnou hmotností až 190 gramů na čtvereční metr, mající osnovní a útkové nitě, vyznačující se tím, že zahrnuje počet osnovních nití, který je větší než 55 % z celkového počtu osnovních

25 a útkových nití na jednotku plochy, počet překřížení mezi osnovnímí nitěmi a útkovými nitěmi je mezi 200 a 315 překříženími na čtvereční centimetr, přičemž 50% 7 počtu osnovních a/nebo útkových nití má zákrut Z v rozsahu mezi 0,4 a 40 zákruty na metr, a 50 % z počtu osnovních a/nebo útkových nití má zákrut S o stejné velikosti.

sd
2. Lkaná výztužná textilie podle nároku 1, vyznačující sc tím. že 50 % z počtu jak osnovních. tak i útkových nití má zákrut Z v rozsahu mezi 0.4 a 40 zákruty na metr, a 50% z počtu jak osnovních, tak i útkových nití má zákrut S o stejné velikosti.
3. Tkaná výztužná textilie podle nároku 1, vyznačující se tím, že 50 % z počtu

55 osnovních nití má zákrut Z v rozsahu mezi 0,4 a 40 zákrutu na metr. a 50 % z počtu osnovních nití má zákrut S o stejné velikosti.
4. Tkaná výztužná textilie podle nároku 1. vyznačující se tím, že 50 % z počtu útkových nití má zákrut Z v rozsahu mezi 0,4 a 40 zákruty na metr, a 50 % z počtu útkových nití

4i) na zákrut S o stejné velikosti.