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Verfahren zur Herstellung von gedruckten Mehr-
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schichtplatten und Steuereinrichtung einer Presse zu dessen Durchführung
Die Erfindung bezieht sich auf den Gerätebau und betrifft insbesondere ein Verfahren
zur Herstellung von gedruckten Mehrschichtplatten und auf eine Steuereinrichtung
einer Presse zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Die Erfindung ist besonders für die Herstellung von großdimensionierten
gedruckten Mehrschichtplatten durch die Metallisation von Durchgangslöchern geeignet.
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Einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann ist bekannt, daß man unter
dem Fachausdruck "Metallisation von Durchgangslöchern" in der Produktion von gedruckten
Mehrschichtplatten die Herstellung von Verbindungen der in verschiedenen Schichten
der Platte liegenden Leiter durch die Herstellung von Löchern und eine elektrochemische
Aufbringung einer metallischen stromleitenden Schicht auf deren Wandung versteht.
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Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung sind darüber
hinaus für die Anfertigung von verschiedenen Gegenständen aus glasfaserverstärkten
Plasten durch das Verleimen deren Bestandteile mit Bindemitteln geeignet.
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Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Mehrschichtplatten
bekannt, das darin besteht, daß ein Plattenpaket in eine Preßform eingebracht und
dann zwischen die vorgewärmten Platten einer Presse gelegt wird. Gepreßt werden
die gedruckten Mehrschichtplatten in zwei Druckstufen, indem bei dem verhältnismäßig
niedrigen Druck das Bindemittel in flüssigen Zustand überführt wird und bei dem
verhältnismäßig hohen Druck eine Polymerisation des Bindemittels stattfindet und
das Paket zusammengeleimt wird.
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Die Haltezeit des Paketes unter dem verhältnismäßig niedrigen Druck
sowie der Moment des Aufbringens des verhältnismäßig hohen Druckes auf das Paket
werden durch eine visuelle Kontrolle über den Zustand des auf die Klebeeinlagen
aufgetragenen Bindemittels ermittelt.
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Während der Erhitzung des Paketes wird das Bindemittel verflüssigt,
bildet Blasen und beginnt auszufließen.
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Der Zeitpunkt, wo das aus dem Paket ausfließende Bindemittel keine
Blasen mehr bildet, gilt als Aufbringungsmoment eines verhältnismäßig hohen Druckes.
Nach der angenäherten Ermittlung dieses Momentes werden probeweise 10 bis 15 Pakete
von gedruckten Mehrschichtplatten gepreßt,died#aif Thermoschockbeständigkeit in
einem bestimmten Medium geprüft werden.
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Bei der genannten Prüfung wird die richtige Bestimmung des Aufbringungsmomentes
des verhältnismäßig hohen Druckes überprüft.
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Dies ist erforderlich, weil durch das Aufbringen des verhältnismäßig
hohen Druckes im Moment, wo das Bindemittel noch flüssig ist, eine beträchtliche
Menge herausgepreßt wird, so daß sich unzulässige Hohlräume zwischen den zusammenzuklebenden
Schichten ausbilden.
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Wenn dagegen der verhältnismäßig hohe Druck im Zeitpunkt aufgebracht
wird, wo das Bindemittel wesentlich erstarrt ist, entwickelt sich zwischen den Schichten
einer gedruckten Mehrschichtplatte keine ausreichende Bindung, und die Platte kann
sich abschichten.
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Bei der Ausführung des bekannten Verfahrens wird der Aufbringungsmoment
für den verhältnismäßig hohen Druck nicht genau, sondern auf empirische Weise ermittelt,
weil die Kontrolle über die Blasenbildung im Bindemittel praktisch unmöglich ist,
da sich die Pressung in einer an sich geschlossenen Preßform mit dem darin befindlichen
Paket vollzieht.
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Deswegen wird die unterschiedliche Haltezeit des Paketes unter dem
verhältnismäßig niedrigen Druck ermittelt.
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Die Durchführung des bekannten Verfahrens ist dadurch erschwert, daß
sich in einem weiten Bereich die Maße von gedruckten Mehrschichtplatten, die Schichtanzahl,
die Erhitzungsgeschwindigkeit des Paketes und andere Einflußgrößen verändern. Daher
liegt die Haltezeit des Paketes unter dem verhältnismäßig niedrigen Druck bei verschiedenen
Bauarten von gedruckten Mehrschichtplatten in Abhängigkeit von den angeführten Kenndaten
in einem ziemlich weiten Bereich von 4 bis 30 Min., und ein Fehler von einer bis
zwei Minuten bei der Ermittlung des Aufbringungsmomentes für den verhältnismäßig
hohen Druck führt zum Ausschuß des gepreßten Paketes.
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Somit setzt die Herstellung von gedruckten Mehrschichtplatten nach
dem bekannten Verfahren eine beachtliche Anzahl von probeweisen Pressungen voraus,
nach denen mit einem großen Fehler die Haltezeit unter dem verhältnismäßig niedrigen
Druck ermittelt wird, die dann an einem Zeitrelais eingestellt und nachfolgend automatisch
von der Presse eingehalten wird.
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Folglich gilt als Nachteil des bekannten Verfahrens zur Herstellung
von gedruckten Mehrschichtplatten eine ungenaue Bestimmung des Aufbringungsmomentes
für den verhältnismäßig hohen Druck.
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Das bekannte Verfahren benötigt eine beträchtliche Anzahl von probeweisen
Pressungen, was die Leistung wesentlich beeinträchtigt und einen großen Verbrauch
an wertvollen Werkstoffen verursacht.
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Das bekannte Verfahren sichert darüber hinaus keine beste Qualität
von gedruckten Mehrschichtplatten und ergibt einen recht hohen Prozentsatz des Ausschusses.
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Es ist weiterhin eine Steuereinrichtung der Presse zur Herstellung
von gedruckten Mehrschichtplatten bekannt, die ein
Steuerpult mit
einem Zeitrelais und einem Stellrelais darstellt. Der Ausgang des Stellrelais ist
elektrisch mit dem Antrieb einer hydraulischen Presse und der Eingang mit dem Zeitrelais
gekoppelt.
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Die Einhaltung der Zeitwerte für den verhältnismäßig niedrigen Druck
und den verhältnismäßig hohen Druck erfolgt durch das Zeitrelais, an welchem der
Moment für die Einschaltung des verhältnismäßig niedrigen Druckes und der Moment
für die Einschaltung des verhältnismäßig hohen Druckes sowie die erforderliche Haltezeit
eingestellt werden.
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Das Zeitrelais sorgt in den genannten Zeitmomenten für die Ein- und
Abschaltung des Stellrelais, das seinerseits die Stromversorgung für den Antrieb
der hydraulischen Presse ein- und abschaltet. In dieser Weise geschieht die Steuerung
der Presse für die Herstellung von gedruckten Mehrschichtplatten.
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Ein Nachteil der bekannten Einrichtung ist, daß der Aufbringungsmoment
für den verhältnismäßig hohen Druck am Zeitrelais aufgrund von vielfachen probeweisen
Pressungen eingestellt wird, wie bereits bei der Beschreibung des bekannten Verfahrens
erwähnt wurde.
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Dies beeinträchtigt wesentlich die Leistung der Presse beim Übergang
von dem einen Lot der Vormaterialien zu dem anderen, bei der Xnderung der Schichtzahl
und der Dicke des gepreßten Gegenstandes, was den Preßvorgang verteuert und die
Automatisierung des letzteren erschwert.
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Zweck der Erfindung ist die Behebung der genannten Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
von gedruckten Mehrschichtplatten gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches
1 und eine Steuereinrichtung der Presse zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 2 zu schaffen, damit eine ausreichend genaue Ermittlung
des Aufbringungsmomentes für den verhältnismäßig hohen Druck sichergestellt wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten
Mehrschichtplatten gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.
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Die genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung der
Presse zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Kennzeichen des
Anspruches 2 gelöst.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden beim Aufbringen des verhältnismäßig
hohen Druckes in dem Moment, wo das durch die Erhitzung verflüssigte Bindemittel
in den festen Zustand überzugehen beginnt, fast fehlerfrei gedruckte Mehrschichtplatten
erhalten, wobei in vorteilhafter Weise der Preßvorgang durch die Einsparung des
kostspieligen Werkstoffes bei probeweisen Pressungen verbilligt wird.
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Des weiteren ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren und die Steuereinrichtung
der Presse zu dessen Durchführung die Leistung zu steigern und die Herstellung von
gedruckten Mehrschichtplatten dadurch zu automatisieren, daß durch das Bauteil zum
Messen des Volumenwiderstandes und Anzeigen dessen Mindestgröße ein Signal von dem
Anfang des Ueberganges des Bindemittels in den festen Zustand gegeben wird. Dieses
Signal betätigt den Antrieb der Presse, indem es auf das Stellrelais einwirkt. Auf
diese Weise wird in dem günstigsten Moment auf das Paket der verhältnismäßig hohe
Druck aufgebracht.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch
die Steuereinrichtung einer Presse zur Herstellung von gedruckten Mehrschichtplatten,
wobei die Presse zum Teil veranschaulicht ist; Fig. 2 einen an den gedruckten Schichten
angebrachten Geber eines elektrischen Widerstandes des Bindemittels in einem Längsschnitt,
der an ein Bauteil zum Messen des Volumenwiderstandes des Bindemittels und zum Anzeigen
seiner Größe angeschlossen ist; Fig. 3 eine Kurve der Abhängigkeit des elektrischen
Widerstandes R des Bindemittels - Ordinatenachse in Ohm - von der Zeit T - Abszissenachse
in Min.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei der Beschreibung der Steuereinrichtung
der Presse zur Ausführung des Verfahrens und der Wirkungsweise dieser Einrichtung
näher erläutert.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von gedruckten
Mehrschichtplatten wird ein Paket aus gedruckten Schichten zusammengestellt, zwischen
welchen Klebeinlagen mit darauf vorher aufgebrachtem Epoxyifflrz als Bindemittel
angeordnet werden. Anschließend wird das Paket erwärmt und gleichzeitig wird ein
niedriger Druck von 0,5 kp/cm2 aufgebracht, bei welchem das Bindemittel in flüssigen
Zustand überführt wird.
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Während des Aufbringens des verhältnismäßig niedriren Druckes auf
das Paket wird der Volumenwiderstand des Epoxydharzes gemessen. In dem Moment, wo
die Größe des Volumenwiderstandes am kleinsten ist, wird auf das Paket ein hoher
Druck von 25 kp/cm2 aufgebracht. Dies hat eine Polymerisation des Epoxydharzes zur
Folge, wodurch das Paket verleimt wird.
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Die Einrichtung 1 (Fig. 1) dient für die Steuerung des Antriebes 2
einer hydraulischen Presse 3 üblicher Konstruktion und stellt ein mit der gleichen
Position 1 bezeichnetes Pult dar, in welchem ein Zeitrelais 4, ein Stellrelais 5
und ein Bauteil 6 zum Messen des Volumenwiderstandes des Bindemittels und zur Anzeige
der Mindestgröße dieses Widerstandes, im weiteren "Meß- und Anzeigeblock" genannt,
eingebaut sind.
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Die Einrichtung 1 verfügt darüber hinaus über eine Stromquelle 7,
die gegebenenfalls ein Wechselstromnetz darstellt.
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Als Zeitrelais 4 wird hierbei ein elektromechanisches Relais bekannter
Bauart verwendet. Der Ausgang 4a des Zeitrelais 4 ist mit dem Eingang 5a des Stellrelais
5 elektrisch gekoppelt.
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Das Zeitrelais 4 ist an die Stromquelle 7 angeschlossen. Das Stellrelais
5 ist mit der Stromquelle 7 über das Zeitrelais 4 verbunden. Der Ausgang 5b des
Stellrelais 5 steht in Verbindung mit dem Antrieb 2 der Presse.
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Der Meß- und Anzeigeblock 6 hat einen Ausgang 6a, der an die Stromquelle
7 und an den anderen Eingang 5c des Stellrelais 5 angeschlossen ist.
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Die Einrichtung 1 verfügt außerdem über einen Geber 8 (Fig. 1) für
den Volumenwiderstand des Bindemittels, also die Epoxydharze , der von vornherein
auf die Klebeinlagen 9 auE-gebracht worden ist, welche zwischen den in die Presse
3 eingebrachten gedruckten Schichten 10 des Paketes angeordnet sind. Der Geber 8
ist an den Eingang 6b des Meß- und Anzeige blockes 6 angeschlossen.
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Die Ausführung des Stelirelais 5 und des Meß- ulld Anzeigen bLocks
6 kann entsprechentl ihren Bestirnmungszwecken be L LebL#j
sein.
Der Geber 8 des Volumenwiderstandes des Epoxydharzes stellt zwei Scheiben 8a aus
Kupfer (Fig. 2) dar, die koaxial an den entgegengesetzten Seiten der Klebeinlage
9 des Paketes angeordnet sind.
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Der Geber 8 des Volumenwiderstandes wird gleichzeitig mit den gedruckten
Leitern an den Paketschichten gefertigt.
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Die Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von gedruckten Mehrschichtplatten
und die Wirkungsweise der Einrichtung zu dessen Verwirklichung sind erfindungsgemäß
wie folgt.
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Ein Paket aus gedruckten Schichten 10, welche aus Dielektrikumfolien
gefertigt sind, und Klebeinlagen 9 mit darauf vorher aufgebrachtem Epoxydharz als
Bindemittel, wird zusammengestellt und in eine Preßform eingebracht.
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Das zusammengestellte Paket kommt innerhalb der Preßform in den Arbeitsbereich
der Presse 3 zwischen die (nicht gezeigten) auf 175+50C erhitzten Platten der Presse
3. Darauf erfolgt mit Hilfe von Drähten aus wärmebeständigem Werkstoff der Anschluß
des Gebers 8 an den Eingang 6b des Meß- und Anzeigeblockes 6.
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Man betätigt die Stromquelle 7 der Steuereinrichtung 1 der Presse
3. Das Zeitrelais 4 zieht an und schaltet über seinen Ausgang 4a das Stellrelais
5 ein. Das Stellrelais 5 spricht ebenfalls an und schließt über seinen Ausgang 5b
die Stromquelle 7 an den Antrieb 2 der Presse 3 an.
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Der Antrieb 2 wird eingeschaltet, und auf das (nicht gezeigte) Paket
wird der verhältnismäßig niedrige Druck - in vorliegendem Fall ein Druck von 0,5
kp/cm2 - aufgebracht. Gleichzeitig mit der Einschaltung der Stromquelle 7 gelangt
der Strom an den
Meß- und Anzeigeblock 6, wodurch dieser eingeschaltet
wird und die Messung der Größe des Volumenwiderstandes von Epoxydharz beginnt.
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Bei der Erhitzung des Paketes erfolgt die Verflüssigung des auf die
Klebeinlagen aufgebrachten Epoxydharzes,und die Größe des #Tolumenwiderstandes verändert
sich entsprechend der Kurve (Fig. 3) der Abhängigkeit des Volumenwiderstandes R
des Epoxydharzes in Ohm von der Zeit T in Min.
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Jeder Bereich der Kurve in Fig. 3 spricht für einen bestimmten Zustand
des Epoxydharzes an der Klebeinlage 10. So entspricht z.B. der Abschnitt zwischen
den Punkten A und B dem Prozeß, bei welchem das Epoxydharz flüssig wird. Der Abschnitt
B - C entspricht dem endgültigen übergang des Epoxydharzes in den flüssigen Zustand.
Der Punkt C der Kurve entspricht dem Anfang des überganges des Epoxydharzes in den
festen Zustand und zwar dem Moment, wo das Aufbringen des verhältnismäßig hohen
Druckes - im vorliegenden Fall ein Druck von 25 kp/cm2 - auf das Paket erforderlich
ist.
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Mittels des Gebers 8 und des Meß- und Anzeigeblockes 6 vollzieht sich
die Messung des Volumenwiderstandes des Epoxydkarzes, und in dem Moment, wo die
Größe des Volumenwiderstandes am geringsten ist, also der Punkt C der Kurve in Fig.
3, wird im Meß- und Anzeigeblock 6 ein Signal erzeugt.
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Von dem Ausgang 6a des Meß- und Anzeigeblockes 6 gelangt dieses Signal
an den Eingang 5c des Stellrelais 5. Das Stellrelais 5 spricht an und schließt die
Stromquelle 7 über den Ausgang 5b an den Antrieb 2 der Presse 3 an.
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Der Antrieb 2 wird betätigt, und auf das Paket wird ein Druck 2 von
25 kp/cm aufgebracht.
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Bei der Pressung einer gedruckten Mehrschichtplatte wird somit durch
die Verwendung der Steuereinrichtung 1 der Presse 3,
die mit dem
Geber 8 des Volumenwiderstandes des Bindemittels und dem Meß- und Anzeigeblock 6
versehen ist,ermöglicht, daß der verhältnismäßig hohe Druck in dem günstigen Moment
des überganges des Bindemittels aus dem flüssigen in den festen Zustand aufgebracht
wird.
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Die Zeitdauer des Aufbringens des verhältnismäßig hohen Druckes von
30 Min., bei welcher eine volle Polymerisation des Bindemittels stattfindet, und
die Abkühlungszeit des Paketes von 10 Min. werden mit Hilfe des Zeitrelais 4 und
des Stellrelais 5, das den Antrieb 2 betätigt, vorgegeben.
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Darauffolgend wird der verhältnismäßig hohe Druck vermindert, und
der Preßvorgang gilt als abgeschlossen.
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Dank der vorliegenden Erfindung kann der Zeitpunkt des Aufbringens
des verhältnismäßig hohen Druckes auf das Paket mit einer ausreichenden Genauigkeit
von ca. 30 s bestimmt werden.
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Als Folge davon nimmt die Ausschußquote bei der Pressung von gedruckten
Mehrschichtplatten um 10 bis 15 % ab und vermindert sich der Verbrauch an wertvollen
Werkstoffen wie metallkaschierte Basismaterialien und Epoxydharze, die bislang für
probeweise Pressungen eingesetzt wurden, wesentlich.
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