DE1936144A1 - Schichtpressstoff aus Epoxydharz-Glasfasergewebe mit zugleich guter mechanischer Bearbeitbarkeit,thermischer Bestaendigkeit sowie Resistenz gegen organische Loesungsmittel und gegen Saeuren und Laugen - Google Patents

Description

• Schichtpreßstoff aus wpoxydharz-Glashartgewebe mit zugleich guter mechanischer Bearbeitbarkeit, thermischer Beständigkeit sowie Resistenz gegen organische Lösungsmittel und gegen Säuren und Laugen.
• Es ist bekannt, Spoxydharz-Glashartgewebe unter Verwendung verschiedenartiger Glasseidengewebe als Trägermaterial und verschiedenartiger Epoxydharz-Härter-Eombinationen als Bindemittel auf zubauen. Die Wahl des einzusetzenden Gewebes und des Bindemittels richtet sich nach den an den Werkstoff gestellten Anforderungen, wobei in der Auswahl der Härterkomponente des Bindemittels fabrikationsmäßige Einschrankungen dadurch gegeben sind, daß das beharzte Trägermaterial vor dem Verpressen eine gewisse Lagerfähigkeit aufweisen muß.
• Besondere Werkstoffeigenschaften werden von Epoxydharz-Glashartgewebe dann gefordert, wenn das Material eine ein- oder beidseitige Metallkaschierung, vorzugsweise- Kupferkaschierung, trägt und als Basismaterial für gedruckte Schaltungen Verwendung findet.
• Diese Anforderungen, wie z.B. Haftfestigkeit der Kupferkaschierung1 L-ötbadbeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit, sind zusammen mit den anderen interessierenden Werkstoffeigenschaften in einschlägigen Normen, wie z.B. der Deutschen Norm DIN 40802 und den Amerikanischen Normen MIl-P-13949 und NEMA (National Electrical Manufacturers Association), niedergelegt. Hierbei werden Je nach Temperaturbeständigkeit und Flammwidrigkeit vier verschiedene Werkstofftypen unterschieden, die nach NEMA durch die Bezeichnungen G-10, G-11, FR-4 und FR-5 gekennzeichnet werden.
• Die thermischen Unterscheidungsmerkmale sind die Dauerwärmebeständigkeit und die Restbiegefestigkeit bei 1ooC. Der Typ G-10 ist gekennzeichnet durch eine Dauerwärmebeständigkeit von 1300 c (ohne mechanische Belastung), der Typ G-11 durch eine Dauerwärmebeständigkeit von 15000 sowie durch eine Restbiegefestigkeit bei 15000 in Höhe von mindestens 50 des Ausgangswertes bei Raumtemperatur. Die FR-Typen sind zusätzlich flammwidrig, wobei FR-4 die flammwidrige Ausführung des Typs G-10 und FR-5 die flammwidrige Ausführung des Typs G-11 darstellen.
• Außer diesen genormten Eigenschaftswerten werden von den Verarbeitern des Basismateriales und den Endverbrauchern der gedruckten Schaltungen zusätzliche Anforderungen an den Werkstoff gestellt. Im Vordergrund der vom Verarbeiter gestellten Anforderungen steht die gute mechanische Bearbeitbarkeit des Basismateriales, insbesondere durch Bohren, Sägen und Schneiden mittels Schlagschere. Unter guter Bohrbarkeit wird dabei verstanden, daß die Bohrer eine möglichst lange Gebrauchsdauer (Standzeit) haben und der Schichtpreßstoff selbst nach dem Bohrvorgang keine Delaminierungen und möglichst geringe Gratbildung aufweisen soll. Analoge Anforderungen gelten für das Sägen und Schneiden mittels Schlagschere. Zusätzlich werden vom Verarbeiter eine möglichst gute Chemikalien- und Lösungsmittelbeständigkeit des Basismateriales gefordert, da bei der Herstellung der gedruckten Schaltungen Siebdruckfarben oder Photoresistschichten mit organischen Lösungsmitteln vom Basismaterial entfernt und außerdem gelegentlich Behandlungen in Spezialbädern, wie z.B. durch Sudverzinnen oder Sudvergolden, durchgeführt werden müssen.
• Schließlich werden vom Eadvcrbraucher der gedruckten Schaltungen weitere Forderungen gestellt, unter denen die Beständigkeit des Basismateriales bei der Kolbenlötung eine große Rolle spielt.
• Hierunter ist zu verstehen, daß bei der Temperatur des Lötkolbens, die im Durchschnitt mit ca. 3000C angesetzt werden kann, kein Ablösen der Leiterbahnen vom Basismaterial stattfindet, daß also auch bei dieser Temperatur noch eine möglichst hohe Haftfestigkeit der Kupferkaschierung auf dem Basismaterial besteht.
• Es hat sich durch Erfahrung gezeigt, daß die in den Normen aNgestellten Unterschiede bezüglich der Temperaturbeständigkeit des Epoxydharz-Glashartgewebes zugleich auch wesentliche Unterschiede in den vom Verarbeiter sowohl als auch vom Endverbraucher gestellten Anforderungen mit einschließen. So besitzen erfahrungsgemäß z.B.die weniger temperaturbeständigen Typen eine besonders gute lagenbindung, sind relativ weich und demzufolge mechanisch sehr gut bearbeitbar, während ihre Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel und Spezialbäder im allgemeinen gering ist. Ferner ist die Lötkolbenbeständigkeit dieser Typen nicht ausreichend.
• Andererseits sind die Lötkolbenbeständigkeit und die Resistenz gegen organische Lösungsmittel, saure und alkalische Bäder bei anderen Typen hervorragend, während ihre mechanische Bearbeitbarkeit aufgrund ihrer schlechten lagenbindung und großen Härte mangelhaft ist. Somit ist es von vornherein mit sehr großen Schwierigkeiten verbunden, sämtliche Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen.
• Zu-r Lösung des Problems, gute mechanische Bearbeitbarkeit mit möglichst hoher Temperatur- und Lösungsmittelbeständigkeit zu verbinden hat man versucht, verschiedene Harze und Härter miteinander zu kombinieren, z.B. durch Abmischen von festen und flüssigen Epoxydharzen, Abmischen von Härtern oder durch beide Maßnahmen zusammen. Diesen Maßnahmen war Jedoch bisher kein voller Erfolg beschieden, da zwischen einatnoer gegenlauf enden Forderungen ein Kompromiß geschlossen werden mußte, bei dem keine der verlangten Eigenschaften voll aufrecht erhalten werden konnte. Hinzu kommt, daß manche Härter aufgrund des unterschiedlichen Härtungsmechanismus nicht miteinander verträglich sind und dadurch nicht in einem Bindemittelansatz miteinander kombiniert werden können.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schichtpreßstoff aus EpoxtdharoGlashartgewebe mit zugleich guter mechanischer Bearbeitbarkeit, thermischer Beständigkeit sowie Resistenz gegen organische Solventien, Säuren und Laugen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schichtpreßstoff aus Kernschichten und außen angeordneten Deckschichten besteht und daß zur Herstellung der Kernschichten als Bindemittel eine Epoxydharz-Härter-Kombination von vergleichsweise geringer Temperatur- und Lösungsmittelbeständigkeit, dafür guter mechanischer Bearbeitbarkeit, undzur Herstellung der Deckschichten als Bindemittel Epoxydha2-Härter-Kombinationen von schlechter mechanischer Bearbeitbarkeit aber sehr guter Temperatur- und Lösungsmittelbeständigkeit verwendet werden.
• Die Variation der Eigenschaftswerte des Basismateriales wird über das Bindemittel vorgenommen, in geringem Maße auch durch den Bindemittelgehalt und die Art des Glasseidengewebes. Die Temperaturbeständigkeit des Bindemittels, die zugleich auch die Lösungsmittelbestandigkeit und die Verarbeitungseigenschaften des Laminats bedingt, ist vornehmlich eine Funktion der Vernetzungsiichte, die durch geeignete Wahl des Epoxydharzes und des Härters entsprechend variiert werden kann. Die Vernetzungsdichte der Bindemittel für die Kernschichten ist geringer als die Bindemittel für die Deckschichten. Für die Kernschichten verwendet man deshalb vorzugsweise höhermolekulare, feste Epoxydharze, für die Deckschichten dagegen niedrigmolekulare, flüssige Epoxydharze. Als Härter kommen für die Kernschichten vorwiegend Dicyandiamid und ähnliche Verbindungen in Betracht, während für die Deckschichten hauptsächlich aromatische Diamine, wie z.B.
• p.p' - Diaminodiphenylsulfon und p.p' - Diaminodiphenylmethan verwendet werden.
• Beispiele für geeignete Bindemittel: 1.) Bindemittel für die Kernschichten: 100 Gew.Tl. festes Epoxydharz auf Basis Bisphenol-A Epoxydäquivalentgewicht 450 - 550 4 Gew.Tl. Härter Dicyandiamid 0,2-0,3 Gew.Tl. Beschleuniger Benzyldimethylamin 2.) Bindemittel für die Deckschichten: 100 Gew.Tl. flüssiges Epoxydharz auf Basis Bisphenol-A Rpoxydäquivalentgewicht 180 - 200 30 Gew.Tl. Härter p.p' - Diaminodiphenylsulfon 1 Gew.Tl. BF3-Aminaddukt Für flammwidrige Einstellungen können vorteilhaft an sich bekannte bromierte Bisphenol-A-Typen für beide Bindemittel verwendet werden.
• Der Schichtpreßstoff wird aus zwei Sorten beharzter Trägermaterialien aufgebaut. Man legt zunächst den Kern des Laminats aus einer bestimmten, durch die gewünschte Dicke der Tafel annähernd festgelegten Anzahl beharzter Gewebelagen zusammen, die mit einem Bindemittel nach Beispiel 1 imprägniert sind.
• Darauf legt man außen ein- oder beidseitig Je eine und mehrere Gewebelagen auf, die mit einem Bindemittel nach Beispiel 2 imprägniert sind. Auf diesen Lagen kann die Metallkaschierung, falls eine solche gewünscht wird, angeordnet werden. Die Preßbedingungen hinsichtlich Temperatur und Stehzeit werden so gewählt, daß beide Bindemittelsysteme weder über-- noch unterhärtet werden. Gemäß diesem Aufbau und diesem Herstellungsverfahren resultiert ein Epoxydharz-Glashartgewobe, welches die in der Einleitung geschilderten Anforderungen in optimaler Weise erfüllt, da sich einerseits die mit dem harten Bindemittel imprägnierte Decklage, vor allem wenn sie möglichst dünn gehalten wird, für die mechanische Bearbeitbarkeit praktisch nicht nachteilig auswirkt, dabei aber zugleich einen optimalen Oberflächenschutz gegen thermische und sonstige Beanspruchung bildet.
• Durch das Auflegen der Gewebelagen mit dem temperaturbeständigen Bindemittel wird die Haftfestigkeit der Kupferfolie bei höheren Temperaturen verbessert. Somit wird erfindungsgemäß ein universell verwendbarer Epoxydharz-Glashartgewebe-Werkstoff geschaffen. Die erfindungsgemäß vorgenommene Anordnung von relativ weichem Kern und relativ harten Deckschichten hat auch Vorteile, wenn gedruckte Schaltungen nicht in einem Subtraktions-Verfahren, sondern in einem Additiv-Verfahren aufgebaut werden.Wie nicht im einzelnen weiter dargestellt werden soll, wird in diesem Falle nicht von einem kupferkaschierten Werkstoff, sondern von einem unkaschierten ausgegangen, auf dem nach dem Preßvorgang ein-oder beidseitig eine Schicht aus einem für die Anmetallisierung geeigneten Haftkleber aufgebracht wird, wozu beispielsweise vorwiegend ABS-Kunststoffe als hauptsächliche Kleberkomponente Verwendung finden. Da derartige Haftkleber in der Regel aggressive Lösungsmittel, wie z.B. Azeton oder Methyläthylketon, enthalten, die zum Auflösen des ABS-Eunststoffes benötigt werden, besteht beim überziehen des Basismateriales mit der Kleberlösung die Gefahr, daß es von den Lösungsmitteln angegriffen wird, zumal wenn die beschichteten Tafeln vor dem Trocknen und Härten des lackfilmes längere Zeit an der Luft stehen. Beim nachfolgenden Härten des Klebers, das im allgemeinen bei Temperaturen vorgenommen wird, die etwa der Erweichungstemperatur des Bindemittels entsprechen, werden dann die eingewanderten Lösungsmittel zum Teil wieder herausgetrieben und verursachen Blasenbildung. Auch diese Nachteile werden vermieden, wenn erfindungsgemäß der geschilderte Aufbau des Schichtpreßstoffes gewählt wird.
• 6 Seiten Beschreibung 6 Patentansprüche

Claims (6)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Schichtpreßstoff aus Epoxydharz-Glashartgewebe mit zugleich guter mechanischer Bearbeitbarkeit, thermischer Beständigkeit sowie Resistenz gegen organische Solventien, Säuren und Laugen, dadurch gekennzeichnet, daß der ,Schichtpreßstoff aus Kernschichten und außen angeordneten Deckschichten besteht und daß zur Herstellung der Kernschichten als Bindemittel eine Epoxydharz-Härter-Kombination von vergleichsweise geringer Temperatur- und Lösungsmittelbeständigkeit, dafür guter mechanischer Bearbeitbarkeit, und zur Herstellung der Deckschichten als Bindemittel Epoxydharz-Härter-Kombinationen von schlechter mechanischer Bearbeitbarkeit aber sehr guter Temperatur- und Lösungsmittelbeständigkeit verwendet werden.
2. 2. Schichtpreßstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel für die Eernschichten ein Epoxydharz auf Bisphenolbasis mit einem Epoxydäquivalentgewicht von etwa 450-500 in Mischung mit einem Härter auf Basis von Dicyandiamid unter Zusatz eines Beschleunigers verwendet wird.
3. 3. Schichtpreßstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel für die Deckschichten ein Epoxydharz auf Bisphenolbasis mit einem Epoxydäquivalentgewicht von etwa 180 - 200 in Mischung mit einem aromatischen Amin als Härter unter Zusatz eines Beschleunigers verwendet wird.
4. 4. Schichtpreßstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittel sowohl für die Kern- als auch die Deckschichten flammwidrig eingestellt sind.
5. 5. Schichtpreßstoff nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein- oder beidseitig eine Metallkaschierung an der Oberfläche aufgebracht ist.
6. 6. Schichtpreßstoff nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein- oder beidseitig ein für das Aufbringen einer Metallkaschierung geeigneter Haftkleber an der Oberfläche aufgebracht ist.