DE19650813A1

DE19650813A1 - Folienleiterplattensystem

Info

Publication number: DE19650813A1
Application number: DE19650813A
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Dr Ing Roehrs; Pavlin Sabev
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1996-12-07
Filing date: 1996-12-07
Publication date: 1998-06-10

Description

Die Erfindung betrifft ein Folienleiterplattensystem bestehend aus einem Trägersubstrat und einer Folie zum Zweck des einfachen Recyclings der Folienleiterplatte.

Aus Gründen der Erhaltung der natürlichen Ressourcen und zum Schutz der Umwelt durch Vermeidung von Deponieablagerungen, insbesondere von schadstoffhaltigen Materialien, ist eine möglichst vollständige stoffliche Wiederverwertung von Leiterplatten nach ihrem Ge brauch dringend erforderlich. Die Recyclingfähigkeit der derzeitig verwendeten Leiterplatte ist jedoch problembehaftet. Die Leiterplatte ist mit bekannten zerstörungsfreien Trennverfahren nicht zerlegbar, sondern nur durch Shredderprozesse mit anschließenden aufwendigen Aufbe reitungsverfahren. Der bisher verwendete Leiterplattenwerkstoff, ein glasfaserverstärktes Epoxidharz, ist für neue Kunststoffteile praktisch nicht wiederverwertbar. Die aus Flamm schutzgründen der Leiterplatte beigefügten Additive tragen Schadstoffcharakter und bedingen eine Sondermülldeponierung. Schließlich sind die derzeitig eingesetzten Werkstoffmen gen/Leiterplatte viel zu hoch.

Aus EP 0 560 847 und EP 0 599 774 ist eine nichtautonome Vorrichtung zum Halten einer Folie mittels Unterdruck bekannt, die insbesondere das Handling der Folie während des techno logischen Prozesses betrifft. Der Unterdruck wird von einer an die Vorrichtung angeschlosse nen Vakuumanlage erzeugt. Aus der WO 93 02 294, WO 93 03 286 sind autonome Vorrichtun gen bekannt, die Halte- und Befestigungsmittel nach dem Saugprinzip betreffen. Sie realisieren eine lösbare Verbindung über einen bestimmten Zeitraum. Die Unterdruckerzeugung erfolgt aufgrund einer mechanischen Deformation der Befestigungsmittel. Auf eine Befestigung von Folienmaterial wird nicht eingegangen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine autonom lösbare Verbindung zwischen einem Trägersystem und einer Folie (Folienleiterplatte) zu schaffen, sowie ein Verfahren anzugeben, mit dem eine solche Struktur hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Aufbau mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü chen. Weiterhin wird die Aufgabe durch Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 8 ge löst. Vorteilhafte Varianten des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Ausgangspunkt für die Erfindung ist eine Folienleiterplatte aus einem thermoplastischen Material (z. B. Polyimid), die auf einem Träger angebracht ist.

Für die Realisierung einer Verbindung Folie-Träger sind Bindungskräfte notwendig, die ganz flächig in der Paarung Ebene-Ebene wirken. Die bisherige Erfahrungen erstrecken sich auf die Makro- und Mikrobindungskräfte, realisiert mit Verbindungselementen aus festen Werkstoffen (z. B. Kleben). Wesentlich an der Erfindung ist der völlige Verzicht auf jegliche zusätzliche feste Verbindungselemente in der Paarung Ebene-Ebene. Daraus resultiert im idealen Fall eine Fuge beim Auflegen der Folie auf den Träger. Wird eine gasdichte Folie verwendet, so bildet die Fuge zwischen Folie und Träger eine dünne Kammer.

Die Recyclinggerechtheit wird durch den Verzicht auf Fugenmittel (Kleber, Verbindungsglie der) erreicht. Die Krafterzeugung für den Zusammenhalt der Folie und Träger kann vom At mosphärendruck abgeleitet werden.

Die Herstellung der Folienleiterplatte erfolgt auf folgende Weise:
In einer Vakuumkammer (z. B. Vakuumlaminator) wird die oben beschriebene glatte Folie auf einen Träger aufgelegt. Durch einfache Manipulation im Vakuum werden die Folienkanten mit einem Rahmen dicht an die Trägeroberfläche gepreßt. Insbesondere eignen sich hier formschlüssige Verbindungen in Kombination mit einer stoffschlüssigen Verbindung eines Rahmens mit dem Träger zur Gewährleistung der Dichtheit an den Folienrändern. Auf diese Weise wird in einer flächigen Kammer, abgegrenzt durch Träger, Folie und dicht angepreßte Folienränder ein Unterdruck fixiert. Beim nachfolgenden Herausnehmen des Folien-Träger-Systems aus der Vakuumkammer übt der Atmosphärendruck eine Kraft auf die Folie aus, die durch die Druckdifferenz zwischen Atmosphäre und der unter der Folie liegenden Unterdruckkammer entsteht.

Die Materialauswahl für diese Verbindung wird durch folgende Bedingungen bestimmt:

1. Gasdichtheit der Folie;
2. Gasdichtheit des Trägers;
3. Oberflächenbeschaffenheit der Elemente Folie und Träger;
4. keine Gasabscheidung aus den zu verwendenden kammerbildenden Materialien bei einer äußeren physikalischen und/oder chemischen Einwirkung.

Allgemein erfüllen die Metalle am besten die aufgestellten Anforderungen.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf der Grundlage eines neuartigen Aufbauprin zips eine vollständig recyclingfähige Leiterplatte hergestellt wird, die im Recyclingfall sowohl eine einfache Demontage in ihre stofflichen Bestandteile ermöglicht als auch eine vollständige Wiederverwertung der eingesetzten Werkstoffe ermöglicht.

Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine einfache Anordnung der Unterdruckverbindung zur Lagesicherung einer Fo lie mit einem Träger und einer Folie in zwei Zuständen,

Fig. 2 einen beispielhaften Ablauf des Verfahrens bei der Herstellung einer der mögli chen Ausführungen der Unterdruckverbindung mit zwei Folien,

Fig. 3 einen Aufbau im Sinne der Erfindung mit mehreren am Träger positionierten Elementen.

Fig. 1 zeigt eine einfache Anordnung der Unterdruckverbindung zur Lagesicherung einer Folie, mit einem Träger und einer Folie in zwei Zuständen. Der gasdichte Träger 3, dessen Oberflä che aus Metall bzw. Glas oder der selbst aus Metall bzw. Glas ist, wird mit einem Auftrag ei nes festen Werkstoffes zur Verwirklichung einer gasdichten stoffschlüssigen Verbindung (bspw. Löten) versehen. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die gasdichte Folie (bspw. Halbzeug für eine Folienleiterplatte) auf den Träger aufgelegt. Diese Anordnung wird in einer Vakuumkammer (z. B. Vakuumlaminator) und unter Einwirkung von Wärme, mit Hilfe eines mechanischen Druckrahmens zur Bildung einer flächigen Unterdruckkammer, zwischen Folie 1, Träger 3 und gasdichten Rändern 4 zu einem festen Folienleiterplattensystem verarbeitet.

Fig. 2 zeigt nun einen beispielhaften Ablauf des Herstellungsverfahrens in den unterschiedli chen Stadien der Herstellung einer recyclinggerechten Folienleiterplatte. Hier dient die Unter druckverbindung zum Versteifen der Folienleiterplatte 7, wobei das Trägerelement 3 keine stoffschlüssige Verbindung zu den Folien 1 und 2 hat. Die eigentliche flächige Unterdruck kammer wird zwischen den Folien 1 und 2 mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 4 gebildet. Der eingelegte Träger wird in einer Art Vakuumbeutel umschlossen. Die Anordnung eignet sich insbesondere zum Einsatz in elektronischen Baugruppen der Leistungselektronik, wo der Träger 3 dank der guten Ankontaktierung zur Folie 1 bzw. Leiterplatte 7 als Wärmesenke fungieren kann und dennoch die Recyclingfähigkeit nicht beeinträchtigt wird. Das einfache Abschneiden der Folienränder zieht ein Auseinanderfallen dem Komponenten des Systems in seine Bestandteile nach sich. So ist eine gute Zerlegbarkeit und Separierung der Folien und der Trägersysteme möglich.

Fig. 3 gibt eine mögliche Verwirklichung des Konzepts für ein Komposition von unterschied lichen Funktionselementen an Stelle eines integrierten Trägers wieder.

Das System aus mehreren Funktionselementen 6 kann nicht nur zur Versteifung der Folie die nen, sondern selbst Funktionen in der elektronischen Baugruppe übernehmen. So können Bau elemente einer doppelseitig bestückten Folienleiterplatte in einer entsprechenden Matrixanord nung zur Versteifung der Folie dienen oder selbst auf diese Weise fixiert werden. Die Größe und die Geometrie der Elemente 6 sowie deren räumliche Anordnung zueinander ist für das Funktionsprinzip der Anordnung unerheblich. Anstelle eines stabilen Träger kann der Folien- Vakuum-Beutel mit einem Granulat gefüllt werden, das durch das Vakuum stabilisiert wird.

Bezugszeichenliste

1

gasdichte Folie, Folienleiterplatte

2

gasdichte Folie

3

Trägersystem

4

Bereich der kraft-, kraft/form-, form- oder stoffschlüssigen Verbindung

5

elektronisches Bauelement

6

Elemente des Trägersystems

7

auflaminierte Leiterplatte

Claims

1. Folienleiterplattensystem, bestehend aus einem Träger und wenigstens einer Folie, dadurch gekennzeichnet, daß Folie und Träger durch eine autonom lösbare Verbindung miteinan der verbunden sind, wobei die autonom lösbare Verbindung durch eine luftevakuierte Kammer unter der Folie gebildet wird, und zur Sicherung des Unterdrucks unter der Folie eine gasdichte Verbindung zwischen Folie und Träger bzw. zwischen Folie (1) und Folie (2) an den begrenzenden Rändern vorgesehen ist.

2. Folienleiterplattensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kammerbil denden Werkstoffe gasdicht sind und selbst keine Gase bei einer äußeren Einwirkung physi kalischer Felder und/oder chemischer Behandlungen abscheiden.

3. Folienleiterplattensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer unter der Folie durch Einbringen von Öffnungen in die Folie mit Umgebungsatmosphäre beströmbar ist.

4. Folienleiterplattensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei beidseitiger Anordnung von Folien am Träger ein Beutel gebildet wird, in dem der Träger gasdicht ein geschlossen ist.

5. Folienleiterplattensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von den Folien gebildeten Beutel neben dem Träger weitere Bauelemente angeordnet sind.

6. Folienleiterplattensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger durch in Größe, Geometrie und Raumposition beliebig wählbare Elemente gebildet wird.

7. Folienleiterplattensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie selbst eine bestückte flexible Folienleiterplatte ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Folienleiterplattensystem- nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Vakuumkammer die Folie auf einen Träger bzw. auf eine Folie ein- oder beidseitig aufgebracht wird und durch gasdichtes Verschließen der Folienränder mit dem Träger oder bei beidseitig aufgebrachten Folien miteinander eine Unterdruckkammer unter der Folie gebildet wird.

9. Verfahren zur Herstellung des Folienleiterplattensystems nach Anspruch 6 dadurch ge kennzeichnet, daß die Sicherung der Dichtheit der flächigen Kammer unter der Folie durch eine stoffschlüssige Verbindung an den Folienränder erfolgt.