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Die
Erfindung betrifft eine hitzeaktivierbare Klebmasse mit geringem
Fließvermögen bei
hohen Temperaturen insbesondere zur Verklebung von flexiblen gedruckten
Leiterbahnen (Flexible Printed Circuit Boards, FPCBs).
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Flexible
Printed Circuit Boards werden heutzutage in einer Vielzahl von elektronischen
Geräten
wie Handys, Radios, Computern, Druckern und vielen anderen eingesetzt.
Sie sind aufgebaut aus Schichten von Kupfer und einem hochschmelzenden
widerstandsfähigen
Thermoplasten, meistens Polyimid, seltener Polyester. Für die Herstellung
dieser FPCBs werden häufig
Klebebänder
mit besonders hohen Ansprüchen
eingesetzt. Zum einen werden zur Herstellung der FPCBs die Kupferfolien
mit den Polyimidfolien verklebt, zum anderen werden auch einzelne
FPCBs miteinander verklebt, in diesem Fall findet eine Verklebung
von Polyimid auf Polyimid statt. Daneben werden die FPCBs auch auf
andere Substrate geklebt.
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An
die Klebebänder,
die für
diese Verklebungen eingesetzt werden, werden sehr hohe Ansprüche gestellt.
Da sehr hohe Verklebungsleistungen erreicht werden müssen, werden
im Allgemeinen hitzeaktivierbare Klebebänder eingesetzt, die bei hohen
Temperaturen verarbeitet werden. Diese Klebebänder dürfen während dieser hohen Temperaturbelastung
bei der Verklebung der FPCBs, die häufig bei Temperaturen um 200 °C stattfindet,
keine flüchtigen
Bestandteile abgeben. Um eine hohe Kohäsion zu erreichen, sollten
die Klebebänder
während
dieser Temperaturbelastung vernetzen. Hohe Drücke während des Verklebungsprozesses
machen es nötig,
dass die Klebebänder
bei hohen Temperaturen nur eine geringe Fließfähigkeit besitzen. Dieses wird
durch hohe Viskosität
des unvernetzten Klebebandes oder durch eine sehr schnelle Vernetzung
erreicht. Zudem müssen
die Klebebänder
noch lötbadbeständig sein,
das heißt,
für eine
kurze Zeit eine Temperaturbelastung von 288 °C überstehen.
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Aus
diesem Grund ist der Einsatz von reinen Thermoplasten nicht sinnvoll,
obwohl diese sehr leicht aufschmelzen, für eine gute Benetzung der zu
verklebenden Substrate sorgen und zu einer sehr schnellen Verklebung
innerhalb von wenigen Sekunden führen.
Andererseits sind diese bei hohen Temperaturen so weich, dass sie
bei Verklebung unter Druck zum Herausquellen aus der Klebfuge neigen.
Damit ist auch keine Lötbadbeständigkeit
gegeben.
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Üblicherweise
werden für
vernetzbare Klebebänder
Epoxidharze oder Phenolharze eingesetzt, die mit bestimmten Härtern zu
polymeren Netzwerken reagieren. In diesem speziellen Fall sind die
Phenolharze nicht einsetzbar, da sie bei der Vernetzung Abspaltprodukte
erzeugen, die freigesetzt werden und während der Aushärtung oder
spätestens
im Lötbad
zu einer Blasenbildung führen.
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Epoxidharze
werden hauptsächlich
in der Konstruktionsverklebung eingesetzt und ergeben nach der Aushärtung mit
entsprechenden Vernetzern sehr spröde Klebmassen, die zwar hohe
Klebfestigkeiten erreichen, aber kaum flexibel sind.
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Eine
Steigerung der Flexibilität
ist für
den Einsatz in FPCBs unumgänglich.
Zum einen soll die Verklebung mit Hilfe eines Klebebandes geschehen,
das idealerweise auf eine Rolle gewickelt ist, zum anderen handelt
es sich um flexible Leiterbahnen, die auch gebogen werden müssen, gut
zu erkennen am Beispiel der Leiterbahnen in einem Laptop, bei dem
der aufklappbare Bildschirm über
FPCBs mit den weiteren Schaltungen verbunden ist.
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Eine
Flexibilisierung dieser Epoxidharzkleber ist auf zwei Arten möglich. Zum
einen existieren mit Elastomerketten flexibilisierte Epoxidharze,
die aber durch die sehr kurzen Elastomerketten nur eine begrenzte
Flexibilisierung erfahren. Die andere Möglichkeit ist, die Flexibilisierung
durch die Zugabe von Elastomeren zu erreichen, die der Klebmasse
zugegeben werden. Diese Variante hat den Nachteil, dass die Elastomere
chemisch nicht vernetzt werden, wodurch nur solche Elastomere zum
Einsatz kommen können,
die bei hohen Temperaturen immer noch eine hohe Viskosität aufweisen.
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Da
die Klebebänder
meistens aus Lösung
hergestellt werden, ist es häufig
schwierig, Elastomere zu finden, die langkettig genug sind, um bei
hohen Temperaturen nicht zu fließen, andererseits aber noch
so kurzkettig sind, dass sie in Lösung gebracht werden können.
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Eine
Herstellung über
einen Hotmelt-Prozess ist bei vernetzenden Systemen nur sehr schwierig
möglich,
da eine frühzeitige
Vernetzung während
des Herstellprozesses vermieden werden muss.
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Besonders
kohäsive
und hochklebfeste Massen können
durch den Einsatz eines löslichen
Polyamids, das mit Epoxidharzen vernetzt wird, erzielt werden. Nachteilig
ist, dass diese Klebmassen einen sehr hohen Erweichungspunkt haben.
Durch den hohen Erweichungspunkt der Polyamide ist eine Verarbeitung
erst bei hohen Temperaturen möglich.
Zudem besitzen Klebmassen aus Polyamid, Epoxidharz und Härtern nur
begrenzte Lagerstabilität.
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Vernetzbare
Klebmassen auf der Basis von Polyamid oder deren Derivaten sind
beschrieben.
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Dabei
handelt es sich wie in
US
5,885,723 A oder
JP
10 183 074 A beziehungsweise
JP 10 183 073 A um modifizierte
Polyamide, die bevorzugt Polycarbonat- oder Polyalkylenglycolgruppen
enthalten. Die Polyamide werden dabei so umgesetzt, dass sie Epoxidendgruppen
enthalten und dadurch mit den Epoxiden durch einen Härter vernetzt
werden können.
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Ansonsten
werden Klebmassen mit Polyamidimiden sehr spezieller Zusammensetzung
zum Beispiel in
US 6,121,553
A offenbart.
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In
WO 00/01782 A1 werden
Klebmassen auch auf Basis von Polyamiden und vernetzenden Harzen beschrieben.
Allerdings reagieren in diesen Klebmassen die Epoxidharze mit einem
Härter
und bilden so ein dreidimensionales Netzwerk, das Polyamid dient
nur als Flexibilisierungsmittel.
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Aufgabe
der Erfindung war es somit, ein Klebeband bereitzustellen, dass
hitzeaktivierbar ist, in der Hitze vernetzt, eine geringe Viskosität in der
Hitze besitzt, gute Haftung auf Polyimid zeigt und im unvernetzten Zustand
löslich
in organischen Lösungsmitteln
ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe überraschend
durch ein Klebeband, wie es in dem Hauptanspruch näher gekennzeichnet
ist. Gegenstand der Unteransprüche
sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des Erfindungsgegenstandes
sowie Verwendungsmöglichkeiten
desselben.
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Demgemäß ist Gegenstand
der Erfindung ein hitzeaktivierbares Klebeband insbesondere für die Herstellung
und Weiterverarbeitung von elektronischen Bauteilen und Leiterbahnen
mit einer Klebemasse, die zumindest aus
- a)
einem Polyamid mit Amino- und/oder Säureendgruppen,
- b) einem Epoxidharz,
- c) gegebenenfalls einem Weichmacher
besteht, wobei
das Polyamid bei Temperaturen von mindestens 150 °C mit dem
Epoxidharz reagiert und das Verhältnis
in Gewichtsanteilen von a) und b) zwischen 50:50 bis 99:1 liegt.
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Der
allgemeine Ausdruck Klebeband umfasst im Sinne dieser Erfindung
alle flächigen
Gebilde wie in zwei Dimensionen ausgedehnte Folien oder Folienabschnitte,
Bänder
mit ausgedehnter Länge
und begrenzter Breite, Bandabschnitte, Stanzlinge und dergleichen.
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Vorzugsweise
liegt das Verhältnis
in Gewichtsanteilen von a) und b) zwischen 70:30 bis 95:5.
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Die
in den erfindungsgemäßen Klebmassen
eingesetzten Polyamide sollten ein nicht zu hohes Molekulargewicht
(vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewichte MW kleiner
40000) aufweisen und flexibilisiert beziehungsweise nur zum Teil
oder gar nicht kristallin sein. Dieses ist zum einen für die beschriebene Flexibilität der Klebmassen
erforderlich, zum anderen werden die Rohstoffe vorzugsweise aus
der Lösung
verarbeitet und vollständig
kristalline Polyamide lassen sich nur schwer und in nicht konvenienten
Lösungsmitteln wie
Trifluoressigsäure
oder Schwefelsäure
lösen.
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Deshalb
werden gemäß einer
vorteilhaften Weiterführung
der Erfindung statt der Homopolymere wie PA 6,6 Copolymere verwendet.
Zur Flexibilisierung des PA 6,6 kann dieses mit PA 6 copolymerisiert
werden. Andere Copolymere wie zum Beispiel PA 6,6/6,12 oder PA 6,6/6,11
sind ebenfalls einsetzbar. Durch eine Verringerung des Molekulargewichts
wird die Löslichkeit
der Polyamide erhöht.
Das Molekulargewicht sollte dabei nicht soweit abgesenkt werden,
dass die guten mechanischen Eigenschaften dabei verloren gehen.
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Das
gewichtsmittlere Molekulargewicht MW sollte
größer als
500 g/mol sein.
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Um
die Kristallinität
weiter zu senken, ist auch der Einsatz von Terpolymeren möglich. Es
können
nicht nur rein aliphatische Polyamide zum Einsatz kommen, auch aliphatisch
aromatische Polyamide sind verwendbar. Dabei sind solche bevorzugt,
die eine lange aliphatische Kette oder am besten durch Copolymerisation unterschiedlich
lange aliphatische Ketten enthalten. Eine Verbesserung der Löslichkeit
kann hier auch durch den Einsatz von Aromaten mit meta- beziehungsweise
ortho-Substitution erfolgen. Der Einsatz von Isophthalsäure statt
Terephthalsäure
senkt die Kristallinität
erheblich. Um in aliphatisch-aromatischen Polyamiden die Kristallinität zu senken,
sind auch Monomere der folgenden Formel einsetzbar:
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Dabei
kann X für
Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel stehen, aber auch eine Alkylengruppe
mit mindestens einem Kohlenstoffatom bedeuten. Auch eine Isopropylen-Gruppe ist möglich.
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Ebenfalls
sind Erweiterungen dieser Strukturen möglich durch Substituenten an
den Aromaten oder durch Verlängerung
der Struktur durch weitere Aromatengruppen.
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Weitere
Beispiele für
erfindungsgemäß einsetzbare
Amine sind in der
US
6,121,553 A genannt.
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Auch
Polyesteramide sind einsetzbar, vorausgesetzt, sie lassen sich in
einem Lösungsmittel
lösen, das
für das
Aufbringen auf einen Träger
geeignet ist.
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Wichtig
für die
Synthese der Polyamide ist, dass entweder die Aminokomponente(n)
oder die Säurekomponente(n)
in einem Überschuss
verwendet werden, damit zum einen das Molekulargewicht nicht zu
hoch wird, zum anderen, damit endständige reaktive Gruppen vorhanden
sind, die mit den Epoxidharzen reagieren können.
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Da
die Polyamide vernetzt werden, ist es auch möglich, recht niedermolekulare
Oligomere (nämlich solche
mit einem gewichtsmittleren Molekulargewichte MW von
500 bis 2000 g/mol) einzusetzen, um eine ausreichende Festigkeit
zu erhalten.
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Als
Epoxidharze werden üblicherweise
sowohl monomere als auch oligomere Verbindungen mit mehr als einer
Epoxidgruppe pro Molekül
verstanden. Diese können
Reaktionsprodukte von Glycidestern oder Epichlorhydrin mit Bisphenol
A oder Bisphenol F oder Mischungen aus diesen beiden sein. Einsetzbar
sind ebenfalls Epoxidnovolakharze, gewonnen durch Reaktion von Epichlorhydrin
mit dem Reaktionsprodukt aus Phenolen und Formaldehyd. Auch monomere
Verbindungen mit mehreren Epoxidendgruppen, die als Verdünner für Epoxidharze
eingesetzt werden, sind verwendbar. Ebenfalls sind elastisch modifizierte
Epoxidharze einsetzbar.
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Beispiele
von Epoxidharzen sind AralditeTM 6010, CY-281TM, ECNTM 1273, ECNTM 1280, MV 720, RD-2 von Ciba Geigy, DERTM 331, 732, 736, DENTM 432
von Dow Chemicals, EponTM 812, 825, 826,
828, 830 etc. von Shell Chemicals, HPTTM 1071,
1079 ebenfalls von Shell Chemicals, BakeliteTM EPR
161, 166, 172, 191, 194 etc. der Bakelite AG.
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Kommerzielle
aliphatische Epoxidharze sind zum Beispiel Vinylcyclohexandioxide
wie ERL-4206, 4221, 4201, 4289 oder 0400 von Union Carbide Corp.
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Elastifizierte
Elastomere sind erhältlich
von der Firma Noveon unter dem Namen Hycar.
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Epoxidverdünner, monomere
Verbindungen mit mehreren Epoxidgruppen sind zum Beispiel BakeliteTM EPD KR, EPD Z8, EPD HD, EPD WF, etc. der
Bakelite AG oder PolypoxTM R 9, R12, R 15,
R 19, R 20 etc. der Firma UCCP.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden mehr als ein Epoxidharz gleichzeitig eingesetzt.
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Durch
die hohe Festigkeit der Polyamide und die zusätzliche Vernetzung mit den
Epoxidharzen werden sehr große
Festigkeiten innerhalb des Klebefilms erreicht. Aber auch die Verklebungsfestigkeiten
zum Polyimid sind ausgesprochen hoch.
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Idealerweise
werden die Epoxidharze und die Polyamide in einem Mengenverhältnis eingesetzt,
dass der molare Anteil an Epoxidgruppen und Aminogruppen beziehungsweise
Säuregruppen
gerade äquivalent ist.
Das Verhältnis
zwischen Härtergruppen
und Epoxidgruppen kann aber in weiten Bereichen variiert werden, dabei
sollte für
eine ausreichende Vernetzung keine der beiden Gruppen in mehr als
einem zehnfachen moläquivalenten Überschuss
vorliegen.
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Zur
zusätzlichen
Vernetzung ist es auch möglich,
chemische Vernetzer zuzusetzen, die mit den Epoxidharzen reagieren.
Vernetzer sind für
die Reaktion nicht nötig,
können
aber besonders, um einen Überschuss
an Epoxidharz abzufangen, zugegeben werden. Als Vernetzer beziehungsweise
Härter
kommen hauptsächlich
folgende Verbindungen zu Einsatz, wie sie in der
US 3,970,608 A näher beschrieben
sind:
- – Mehrwertige
aliphatische Amine wie zum Beispiel Triethylentetramin
- – Mehrwertige
aromatische Amine wie zum Beispiel Isophorondiamin
- – Guanidine
wie zum Beispiel Dicyandiamid
- – Mehrwertige
Phenole
- – Mehrwertige
Alkohole
- – Mehrwertige
Mercaptane
- – Mehrwertige
Carbonsäuren
- – Säureanhydride
mit einer oder mehreren Anhydridgruppen
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Klebebänder auf
der Basis von Polyamid und Epoxidharz mit und ohne Härter können zwar
sehr hohe Halteleistungen erreichen, der Erweichungspunkt dieser
Klebmassen ist vergleichsweise hoch, was in gewissen Fällen die
Verarbeitung einschränkt.
Da die Klebebänder
vor einer Verpressung auf den zu verklebenden Gegenstand laminiert
werden, ist eine sehr hohe Temperatur von über 160 °C nötig. Um diese Temperatur herabzusetzen,
werden gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung den Klebmassen Weichmacher zugesetzt. Versuche zeigen
auch, dass die Stabilität
nach Lagerung bei weichmacherabgemischten Klebmassen auf Polyamidbasis
deutlich höher
ist als bei solchen ohne Zusatz von Weichmachern. Neben der Laminiertemperatur
kann durch die Zugabe von Weichmachern auch die Vernetzungstemperatur gesenkt
werden, gleichzeitig wird die Lagerungsstabilität erhöht.
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Als
Weichmacher kommen zum einen die typischerweise in PVC eingesetzten
Weichmacher in Frage.
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Diese
können
zum Beispiel gewählt
werden aus den Gruppen der
- – Phthalate wie DEHP (Diethylhexylphthalat),
DBP (Dibutylphthalat), BBzP (Butylbenzylphthalat), DnOP (Di-n-octylphthalat),
DiNP (Di-iso-nonylphthalat), DiDP (Di-iso-decylphthalat)
- – Trimellitate
wie TOTM (Trioctyltrimellitat), TINTM (Triisononyltrimellitat)
- – Aliphatische
Dicabonsäureester
wie DOM (Dioctylmaleat), DOA (Dioctyladipat), DINA (Diisononyladipat)
- – Phosphorsäureester
wie TCEP (Tris(2-chlorethyl)phosphat)
- – natürlichen Ölen wie
Rizinusöl
oder Campher
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Zudem
sind auch folgende Weichmacher einsetzbar:
- – niedermolekulare
Polyalkylenoxide, wie Polyethylenoxide, Polypropylenoxide und POlyTHF
- – Klebharze
auf der Basis von Kolophonium mit niedrigem Erweichungspunkt wie
Abalyn oder Foralyn 5040 der Firma Eastman
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Bevorzugt
sind dabei die letzten beiden Gruppen wegen ihrer besseren Umweltverträglichkeit
und der geringeren Neigung, aus dem Klebmasseverbund hinauszudiffundieren.
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Auch
Mischungen der einzelnen Weichmacher sind einsetzbar.
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Um
die Reaktionsgeschwindigkeit der Vernetzungsreaktion zu erhöhen, ist
der Einsatz von so genannten Beschleunigern möglich.
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Beschleuniger
können
zum Beispiel sein:
- – tertiäre Amine wie Benzyldimethylamin,
Dimethylaminomethylphenol, Tris(dimethylaminomethyl)phenol
- – Bortrihalogenid-Amin-Komplexe
- – substituierte
Imidazole
- – Triphenylphosphin
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Als
weitere Additive können
typischerweise genutzt werden:
- – primäre Antioxidanzien
wie zum Beispiel sterisch gehinderte Phenole
- – sekundäre Antioxidanzien
wie zum Beispiel Phosphite oder Thioether
- – Prozessstabilisatoren
wie zum Beispiel C-Radikalfänger
- – Lichtschutzmittel
wie zum Beispiel UV-Absorber oder sterisch gehinderte Amine
- – Verarbeitungshilfsmittel
- – Füllstoffe
wie zum Beispiel Siliziumdioxid, Glas (gemahlen oder in Form von
Kugeln), Aluminiumoxide, Zinkoxide, Calciumcarbonate, Titandioxide,
Ruße,
Metallpulver, etc.
- – Farbpigmente
und Farbstoffe sowie optische Aufheller
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Zur
Herstellung des Klebebandes werden die Bestandteile der Klebmasse
in einem geeigneten Lösungsmittel,
zum Beispiel heißem
Ethanol, heißem
Methanol, N-Methylpyrrolidon,
Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, γ-Butyrolacton
oder halogenierten Kohlenwasserstoffen oder Gemischen der vorgenannten,
gelöst
und auf ein flexibles Substrat, das mit einer Releaseschicht versehen
ist, zum Beispiel einem Trennpapier oder einer Trennfolie beschichtet
und getrocknet, so dass die Masse von dem Substrat leicht wieder
entfernt werden kann. Nach entsprechender Konfektionierung können Stanzlinge,
Rollen oder sonstige Formkörper
bei Raumtemperatur hergestellt werden. Entsprechende Formkörper werden
dann vorzugsweise bei erhöhter
Temperatur auf das zu verklebende Substrat, zum Beispiel Polyimid,
aufgeklebt.
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Es
ist auch möglich,
die Klebmasse direkt auf einen Polyimidträger zu beschichten. Solche
Klebfolien können
dann zur Abdeckung von Kupferleiterbahnen für FPCBs eingesetzt werden.
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Es
ist nicht erforderlich, dass die Verklebung als einstufiges Verfahren
erfolgt, sondern auf eines der beiden Substrate kann zunächst das
Klebeband geheftet werden, indem man in der Wärme laminiert. Beim eigentlichen
Heißklebeprozess
mit dem zweiten Substrat (zweite Polyimidfolie oder Kupferfolie)
härten
die Epoxidgruppen dann ganz oder teilweise aus, und die Klebstofffuge
erreicht die hohe Verklebungsfestigkeit. Die zugemischten Epoxidharze
und die Polyamide sollten vorzugsweise bei der Laminiertemperatur
noch keine chemische Reaktion eingehen, sondern erst bei der Heißverklebung
miteinander reagieren.
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Die
hergestellten Klebmassen haben gegenüber vielen gebräuchlichen
Klebmassen zur Verklebung von FPCBs den Vorteil, nach der Verklebung
eine sehr hohe Temperaturstabilität zu besitzen, so dass der
geschaffene Verbund auch noch bei Temperaturen von über 150 °C sehr fest
ist.
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Vorteil
der erfindungsgemäßen Klebmassen
ist, dass das Elastomer tatsächlich
chemisch mit dem Harz vernetzt, eine Zugabe eines Härters für das Epoxidharz
ist nicht notwendig, da das Elastomer selbst als Härter wirkt.
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Dabei
kann die Vernetzung sowohl über
endständige
Säuregruppen
als auch über
endständige
Aminogruppen stattfinden. Auch eine Vernetzung über beide Mechanismen gleichzeitig
ist möglich.
Damit genügend
Endgruppen vorhanden sind, darf das Molekulargewicht der Polyamide
nicht zu hoch sein, da ansonsten der Vernetzungsgrad zu gering wird.
Molekulargewichte über
40.000 führen
zu nur wenig vernetzten Produkten.
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Die
Molekulargewichtsbestimmungen der gewichtsmittleren Molekulargewichte
MW erfolgten mittels Gelpermeationschromatographie
(GPC). Als Eluent wurde THF (Tetrahydrofuran) mit 0,1 Vol.-% Trifluoressigsäure eingesetzt.
Die Messung erfolgte bei 25 °C.
Als Vorsäule
wurde PSS-SDV, 5 μ,
103 Å,
ID 8,0 mm × 50 mm
verwendet. Zur Auftrennung wurden die Säulen PSS-SDV, 5 μ, 103 sowie 105 und 106 mit jeweils ID 8,0 mm × 300 mm eingesetzt. Die Probenkonzentration
betrug 4 g/l, die Durchflussmenge 1,0 ml pro Minute. Es wurde gegen
PMMA-Standards gemessen.
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Beispiele
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Im
Folgenden wird die Erfindung durch einige Beispiele näher beschrieben,
ohne dabei die Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
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Beispiel 1
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90
Teile eines Copolyamid 6/66/136 mit einer Viskositätszahl in
96 %iger Schwefelsäure
nach ISO 307 von 122 ml/g (Ultramid 10 der Firma BASF) werden unter
Rühren
in siedendem Ethanol gelöst
(20 %ige Lösung),
und die abgekühlte
Lösung
mit 10 Teilen des Epoxidharzes EPR 161 (Firma Bakelite, Epoxidzahl
von 172) versetzt. Nach vollständiger
Lösung
der Komponenten wird die Lösung
auf einem silikonisierten Träger ausgestrichen,
so dass man nach Trocknen einen Klebefilm von 25 μm erhält.
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Vergleichsbeispiel 2
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90
Teile des oben beschriebenen Copolyamids, bei dem die Aminoendgruppen
mit Benzoesäurechlorid
umgesetzt werden, werden wie oben beschrieben in Ethanol gelöst und mit
EPR 161 (10 Teilen) versetzt.
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Vergleichsbeispiel 3
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Herstellung
einer Klebmasse analog Beispiel 1, mit den Verhältnissen von Polyamid zu Epoxidharz von
40:60.
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Beispiel 4
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90
Teile eines Copolyamid 6/66/136 mit einer Viskositätszahl in
96 %iger Schwefelsäure
nach ISO 307 von 122 ml/g (Ultramid 10 der Firma BASF) werden unter
Rühren
in siedendem Ethanol gelöst
(20% ige Lösung),
und die abgekühlte
Lösung
mit 10 Teilen des Epoxidharzes EPR 166 (Firma Bakelite, Epoxidzahl
von 184), 20 Teilen eines Polyethylenglycols mit der mittleren Molmasse
2000 und dem Klebharz Foralyn 5040 der Firma Eastman versetzt.
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Nach
vollständiger
Lösung
der einzelnen Bestandteile wird die Lösung auf einem silikonisierten
Träger ausgestrichen,
so dass man nach Trocknen einen Klebefilm von 25 μm erhält.
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Vergleichsbeispiel 5
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Das
Polyamid wird wie in Beispiel 4 gelöst, diesmal wird auf die Zugabe
der beiden Weichmacher verzichtet. Wiederum wird wie oben beschrieben
ein Klebmassefilm der Dicke 25 μm
ausgestrichen.
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Beispiel 6
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Die
Einsatzstoffe wie in Beispiel 4, zusätzlich werden noch 2 Teile
Dicyandiamid als Härter
für das
Epoxidharz hinzugegeben.
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Vergleichsbeispiel 7
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90
Teile des oben beschriebenen Copolyamids, bei dem die Aminoendgruppen
mit Benzoesäurechlorid
umgesetzt werden, werden wie oben beschrieben in Ethanol gelöst und mit
EPR 161 (10 Teilen) und den beiden Weichmachern aus Beispiel 4 versetzt.
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Verklebung von FPCBs mit dem
hergestellten Klebeband
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Zwei
FPCBs werden jeweils mit den nach den Beispielen 1 bis 3 hergestellten
Klebebändern
verklebt. Dazu wird das Klebeband auf die Polyimidfolie des FPCB-Laminats aus Polyimid/Kupferfolie
bei 170 °C
auflaminiert. Anschließend
wird eine zweite Polyimidfolie eines weiteren FPCBs auf das Klebeband
geklebt und der ganze Verbund in einer beheizbaren Bürklepresse
bei 200 °C
bei einem Druck von 1,3 MPa für
eine Stunde verpresst.
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Zwei
FPCBs werden jeweils mit den nach den Beispielen 4 bis 7 hergestellten
Klebebändern
verklebt. Dazu wurde das Klebeband auf die Polyimidfolie des FPCB- Laminats aus Polyimid/Kupferfolie
bei 140 °C
beziehungsweise 170 °C
auflaminiert. Anschließend
wird eine zweite Polyimidfolie eines weiteren FPCBs auf das Klebeband
geklebt, und der ganze Verbund in einer beheizbaren Bürklepresse
bei 200 °C
bei einem Druck von 1,3 MPa für
eine Stunde verpresst.
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Prüfmethoden
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Die
Eigenschaften der nach den oben genannten Beispielen hergestellten
Klebstofffolien werden mit folgenden Testmethoden untersucht.
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Laminiertemperatur
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Es
wird die Mindesttemperatur bestimmt, bei der das Klebeband auf einen
Polyimidträger
auflaminiert werden kann, ohne sich von selbst zu lösen.
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T-Peel-Test mit FPCB
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Mit
einer Zugprüfmaschine
der Firma Zwick werden die nach dem oben beschriebenen Verfahren
hergestellten Verbunde aus FPCB/Klebeband/FPCB im 180° Winkel mit
einer Geschwindigkeit von 50 mm/min auseinander gezogen und die
benötigte
Kraft in N/cm gemessen. Die Messungen werden bei 20 °C und 50
% rel. Feuchte durchgeführt.
Jeder Messwert wird dreifach bestimmt.
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Temperaturbeständigkeit
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Analog
zum beschriebenen T-Peel-Test werden die nach dem oben beschriebenen
Verfahren hergestellten FPCB-Verbunde so aufgehängt, dass einer der beiden
entstandenen Anfasser oben befestigt wird, am anderen Anfasser wird
ein Gewicht von 500 g befestigt, so dass sich zwischen den beiden
FPCBs ein Winkel von 180° ausbildet.
Es wird nun die Temperatur bestimmt, bei der nach 30 min ein Schälweg von
mehr als 10 mm gemessen werden kann.
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Lötbadbeständigkeit
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Die
nach dem oben beschriebenen Verfahren verklebten FPCB-Verbunde werden
für 10
Sekunden auf ein 288°C
heißes
Lötbad
gelegt. Die Verklebung wird als lötbadbeständig gewertet, wenn sich keine
Luftblasen bildeten, welche die Polyimidfolie des FPCBs aufblähen lassen.
Der Test wird als nicht bestanden gewertet, wenn bereits eine leichte
Blasenbildung eintritt.
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Ergebnisse:
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Zur
klebtechnischen Beurteilung der oben genanten Beispiele wird zunächst der
T-Peel-Test durchgeführt.
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Die
Ergebnisse sind Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle
1
| T-Peel Test [N/cm] |
Beispiel 1 | Delamination des Kupfer-Poyimidverbundes
bei ca. 15 N/cm. Kein |
| Versagen der Verklebung
mit erfindungsgemäßem Klebeband |
Vergleichsbeispiel 2 | 1,8 |
Vergleichsbeispiel 3 | Sehr spröde, keine
flexible Verklebung möglich |
Beispiel 4 | Delamination des Kupfer-Poyimidverbundes
bei ca. 15 N/cm. Kein |
| Versagen der Verklebung
mit erfindungsgemäßem Klebeband |
Vergleichsbeispiel 5 | Delamination des Kupfer-Poyimidverbundes
bei ca. 15 N/cm. Kein |
| Versagen der Verklebung
mit erfindungsgemäßem Klebeband |
Beispiel 6 | Delamination des Kupfer-Poyimidverbundes
bei ca. 15 N/cm. Kein |
| Versagen der Verklebung
mit erfindungsgemäßem Klebeband |
Vergleichsbeispiel 7 | 1,8 |
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Wie
zu erkennen ist, konnte im Beispiel 1 eine flexible Klebmasse hergestellt
werden, die für
die Anwendung exzellent geeignet ist und sehr hohe Verklebungsfestigkeiten
aufweist.
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Wenn
das Polyamid nicht mit den Epoxidharzen reagieren kann, ergeben
sich deutlich niedrigere Werte in der Klebkraft als nach einer erfolgten
Reaktion.
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Durch
einen zu hohen Gehalt an Epoxidharz werden die Klebmassen zu spröde für die Anwendung.
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Auch
in den Beispielen 4 und 6 konnten flexible Klebmassen hergestellt
werden, die für
die Anwendung exzellent geeignet sind und sehr hohe Verklebungsfestigkeiten
aufweisen.
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Auch
Vergleichsbeispiel 5 zeigte gute Verklebungsfestigkeiten, ist nur
in der Verarbeitung eingeschränkt
durch die sehr hohe Laminiertemperatur.
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Wenn
das Polyamid nicht mit den Epoxidharzen reagieren kann wie in Vergleichsbeispiel
7, ergeben sich deutlich niedrigere Werte in der Klebkraft als nach
einer erfolgten Reaktion.
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Die
Temperaturbeständigkeit
der Klebebänder
wird mit dem statischen Peel-Test gemessen, dessen Werte in Tabelle
2 zu finden sind. Tabelle
2
| Statischer T-Peel-Test
[Versagenstemperatur in °C]] |
Beispiel 1 | Bei 180 °C Delamination
des Kupfer-Imid-Verbundes, noch kein |
| Versagen des Erfindungsgemäßen Klebers |
Vergleichsbeispiel 2 | Versagen bei 65 °C |
Vergleichsbeispiel 3 | Sehr spröde, keine
flexible Verklebung möglich |
Beispiel 4 | 160 °C |
Vergleichsbeispiel 5 | Bei 180 °C Delamination
des Kupfer-Imid-Verbundes, noch kein |
| Versagen des erfindungsgemäßen Klebers. |
Beispiel 6 | 170 °C |
Vergleichsbeispiel 7 | 65 °C |
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Wie
zu erkennen ist, ist bei dem Referenzmuster 2 die Temperaturbeständigkeit
deutlich niedriger als bei Beispiel 1. Es zeigt sich, dass die Temperaturstabilität des vernetzten
Musters besser ist als bei dem nicht vernetzenden.
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Trotz
der Zugabe der Weichmacher ist die Verklebungsfestigkeit auch bei
hohen Temperaturen fast ebenso hoch wie bei dem Vergleichsbeispiel
5.
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Durch
die Zugabe von Weichmachern ist es auch möglich, die Reaktionstemperatur
zu senken, beim Pressen bei 180 °C
statt wie oben beschriebene 200 °C
erhält
man bei den Beispielen 4 und 6 ähnlich
hohe Klebkräfte,
während
Vergleichsbeispiel 5 nur unvollständig vernetzt, so dass die
Klebkräfte
deutlich sinken.
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Dieselben
Tests wie oben beschrieben wurden nach einer Lagerung der unverklebten
Muster bei Raumtemperatur nach 6 Monaten mit den Beispielen 4 bis
6 wiederholt. Während
die Muster 4 und 6 sehr ähnliche
Werte zeigten und immer noch sehr hohe Verklebungsfestigkeiten aufwiesen,
ist das Vergleichsbeispiel 5 deutlich schwächer geworden, die Klebkraft
im T-Peel-Test lag jetzt bei 2 N/cm.
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Der
Lötbadtest
wurde von Beispiel 1 und 2 bestanden sowie von den Beispielen 4
bis 6.
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Bei
der Bestimmung der Laminiertemperatur zeigte sich, dass die Beispiele
4, 6 und 7 mit Weichmacher sich bei 120 °C laminieren ließen, während es
bei dem Beispiel 5 erst bei 170 °C
möglich
war.