DE3238160A1

DE3238160A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung eines kupferdeckschicht-laminats fuer leiterplatten

Info

Publication number: DE3238160A1
Application number: DE19823238160
Authority: DE
Inventors: Masami Shimodate Arai; Atsushi Shimodate Fujioka; Ikuo Hoshi; Yasuo Miyadera; Takehisa Yuki Nakagawa; Kiyoshi Tochigi Yokochi
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1981-10-15
Filing date: 1982-10-14
Publication date: 1983-05-11
Also published as: US4510008A; GB2108427B; JPS5866390A; DE3238160C2; JPS6144659B2; GB2108427A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Kupferdeckschicht-Laminats für Leiterplatten.

Als Kupferdeckschicht-Laminate für Leiterplatten wurden bislang solche verwendet, bei denen verschiedene Fasersubstrate, wie Gewebe, Vliese, papierartige Materialien, aus Glasfasern, organischen Fasern, Zellstoff und dergleichen mit verschiedenen wärmehärtenden Harzen, wie Phenolharzen, Epoxidharzen, Polyesterharzen und dergleichen, beispielsweise zu Papier-Phenolharz, Glassmatten-Polyester, Glasfasergewebe-Epoxidharz usw. kombiniert sind. Diese Schichtstoffe wurden im allgemeinen hergestellt, indem ein Substrat mit einem Lackfirnis imprägniert oder beschichtet wurde, der bei Raumtemperatur flüssig und mit einem Lösungsmittel verdünnt worden ist, das Lösungsmittel in einem Trockner oder dergleichen entfernt wurde und gleichzeitig die Reaktion in einen Zustand geführt wurde, der sich für ein Preßformen in einem späteren Stadium zur Herstellung eines Prepreg eignet, in welchem die Reaktion in den B-Zustand fortgeführt wird, indem ferner das Prepreg auf gewünschte Abmessungen geschnitten wurde, Kupferfolien auf die Oberflächen des sich ergebenden Prepreg aufgeschichtet wurden und eine Druckformung unter Erwärmen in mehrstufigen parallelen Heizplatten unter Halten des Prepreg zwischen ebenen Tafeln durchgeführt wurde. Nach diesem herkönmlichen Verfahren läßt sich dadurch, daß das Substrat vor dem Preßformen für die Imprägnierung mit einem Lackfirnis niedriger Viskosität behandelt wird, ein hohlraumfreies Substrat guter Imprägniereigenschaften gewinnen, und dadurch, daß das Prepreg während des Formens in parallelen Heizplatten zwischen den ebenen Tafeln gehalten wird, ein Laminat mit glatten Oberflächen ohne Wölbungen, der wichtigen Eigenschaften für seine Verwendung als Leiterplatten gerecht wird. Das beschriebene Verfahren hat jedoch insofern

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Nachteile, als für das Imprägnieren des Substrats erhebliche Lösungsmittelmengen notwendig sind, das Trocknen viel Energie erfordert und eine Rückgewinnung des Lösungsmittels schwierig ist, so daß das meiste davon verloren geht. Außerdem verursacht das Verflüchtigen von Lösungsmittel Luftverschmutzungsprobleme. Da ferner die einzelnen Schritte wie die Imprägnierung, die Prepreg-Aufschichtung, das Preßformen, Schneiden usw. getrennt, ohne Verwendung eines kontinuierlichen Verfahrens durchgeführt werden, ist viel Arbeitskraft und -zeit erforderlich, was zu steigenden Produktionskosten führt.

Zur Lösung dieser Probleme wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, so etwa ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats unter Verwendung eines lösungsmittelfreien Harzes, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Laminats für Leiterplatten unter Verwendung eines lösungsmittelfreien Harzes usw.. Beispielsweise wurde ein sogenanntes SMC-Verfahren vorgeschlagen, bei welchem zerhackte Glaslitzen mit einem ungesättigten Polyesterharz imprägniert werden, die sich ergebenden gehackten harzimprägnierten Glaslitzen (ein plattenartiges Formmaterial (SMC)) unter vorheriger Erhöhung der Viskosität auf chemische Weise und mit einer Kupferfolie auf ihrer Oberfläche einer Form zugeführt werden, und ein Pressen unter Erwärmung folgt. Ferner wurde ein Pultrusionsverfahren zur Erzeugung eines . Laminats vorgeschlagen, nach welchem zur Imprägnierung mit einem Harz ein Substrat in ein Bad aus einem ungesättigten Polyesterharz eingeführt wird, das Substrat zusammen mit einer Kupferfolie in eine Heizmatrize eingeführt wird und ein kontinuierlicher Formvorgang durchgeführt wird (Insulation Circuit, November 1977, Seite 28); ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach welchem mehrere Substrate zur Imprägnierung mit einer gewünschten Harzmenge in ein lösungsmittelfreies Harzbad eingeführt werden und unter Kalanderung oder Heizwalzenpressung geformt wird (GB-PS 1 525 872); ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach welchem eine Mischung aus lösungsmittelfreiem

Harz und einer Füllmasse durch einen Extruder zu einem bahn- bzw. plattenförmigen Material geformt wird, die Reaktion in den B-Zustand geführt wird, ein nach einem herkömmlichen Verfahren gewonnenes Prepreg auf das plattenförmige Kernmaterial„und eine Kupferfolie auf das Prepreg geschichtet wird und schließlich mit beispielsweise einer Bänderpresse ge--formt wird (Japanische Patentanmeldung (offengelegt) Nr.. 135 859/79); usw. Nach dem SMC-Verfahren kommt es vjedoch leicht zu einer lokalen Ausrichtung der Glasfaser mit dem Materialfluß während des Preßformens, was eine stärkere Wölbung zur Folge hat. Nach dem Pultrusionsverfahren und dem Walzenpreßverfahren ist, da ein ausreichender Druck während des Formens nur schwer aufgebracht werden kann, die Beseitigung von Hohlräumen bzw. Lunkern schwierig, und ebenso ist es schwierig, ein ebenes Laminat ohne Wölbung herzustellen, da das Substratmaterial, solange das Harz noch Fließfähigkeit besitzt, stark gezogen wird, was die Anordnung des Fasermaterials stört. Nach dem Extrusionsverfahren lassen . sich gute Eigenschaften kaum erzielen, ohne daß das Prepreg getrennt hergestellt wird. Bei diesen Verfahren werden lösungsmittelfreie Harze verwendet, da mit diesen Harzen die Substrate aber vorab gleichmäßig imprägniert werden, gefolgt von einer Formgebung unter Verwendung von Formen, Walzen, Heizplatten usw., bleiben die erwähnten Probleme jedoch erhalten.

Andererseits wird nach einem herkömmlichen FRP-Formungsverfahren (FRP für faserverstärkter Kunststoff (fiber reinforced plastics)) das Produkt hergestellt, indem ein Fasersubst:rat ohne nine Tmpr'iqnjerunn rnH* einem llar/, In el nor Kann .inqeordncil. wird, ein MÜHMlqoK ioKuncjHini t te] freiet* lUirz der Korm zuqefülirt wird und unter Krwilnmsn qopreHt wird, ho daß rtlno linpifl<|n lorimq uiul Kormmui q l«<l Hizt« 11 I q lh <l<<i |''<>i in η I» laufen. Ein solches Verfahren wird beispielsweise bei der Formung mit aufeinander abgestimmten Matrizen, beim KaItpressen usw. angewandt. Nach diesem Verfahren wird die Vorab-

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imprägnierung mit einem Harz weggelassen, um das Verfahren zu vereinfachen. Aber auch wenn ein solches FRP-Formungsverfahren für die Herstellung von Kupferdeckschicht-Laminaten für qualitativ hochwertige Leiterplatten angewandt wird, lassen sich kaum Laminate herstellen, die keine Hohlräume und nur geringe Wölbung haben. Ferner ergeben sich bei den Formungsverfahren mit aufeinander abgestimmten Matrizen auch noch insofern andere Probleme, als eine kontinuierliche Herstellung unmöglich ist, da individuelle Produkte chargenweise eines nach dem anderen durch Abschneiden und Entfernen überflüssiger Teile des Substrats mit dem Scherkantenteil der Form am Ende derselben geformt werden,und insofern,als im Falle der Abdeckung der Oberfläche mit einer Kupferfolie am Scherkantenteil freigesetztes geschmolzenes Harz in den Teil zwischen der Kupferfolie und der Form fließt, wobei Eigenschaften verlorengehen, welche die Eignung als Kupferdeckschicht-Laminat für Leiterplatten bewirken, etc .

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung eines Kupferdeckschicht-Laminats für Leiterplatten, das praktisch keine Wölbung aufweist, unter Verwendung eines lösungsmittelfreien wärmehärtenden Harzes mit guter Imprägnierung durch das Harz. Hierzu schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, welches ein Ablaufenlassen eines kontinuierlichen faserigen Substrats,

ein teilweises intermittierendes Zuführen eines lösungsmittelfreien wärmehärtenden Harzgemisches an das laufende Substrat, ·

ein Aufschichten einer Küpferfolie auf wenigstens eine der Oberflächen des laufenden Substrats,

ein unter Erwärmuna stattfindendes Preßformen des mit der Kupferfolie beschichteten Substrats in einer Form, die ein Paar flacher Platten umfaßt, wobei wenigstens eine von diesen am Rand zur Mitte'derselben schräg verlaufende vor-

springende Abschnitte iiufweint , wc·] ehe die Kupfer folie nicht durchschneiden, üondern Kupfer.folie und Hubntrat quetschen,

ein Abnehmen de« geformten ϊ,.ιηιΐ nal ·; ,-him der Form unter öi fnon ilci aclbari und

ein" Zerschneiden des geformten .1,0111 i not r, "umfaiH . Eine Ausfuhrungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf iljci.cr zeigt
Figur 1 eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht einer

erfindungsgemäß verwendeten Form und Figur 2 eine schematische Ablaufdarstellung zur Erläuterung

des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Eines der wichtigen Merkmale der Erfindung lot die Ver^rj wendung einer Form mit einem besonderen Aufbnu, wie er in Figur 1 gezeigt iüt .

Noch dem oben erwähnten 1''KP-Ve r 1 ahren, etwa dem Vet~ fahren mit auf e i nmiilcr .ibgeiiM mmten Matrizen, dein KnHprellverfahren usw., werden Formen verwendet, die eine positive Form und eine negative Form umfnuüen, die mit geringem /iWl ficlK'ii ι ,mm in linen M.mdbere i dien miie I luitulei nlx|ent limnl sind, überflüssiges, aus der Form gepreßtes Substrat wird an der Scherkante abgeschnitten, wobei aufgrund des Flußwiderstandes des Harzes im Zwischenraumbereich der Innendruck auf das in der Form vorhandene Produkt ausgeübt wird. Wenn eine aolche Form mit abgofil iininl ein Aufbau zur Herstellung von Kupferdeckfiehich.t.-I.iiiiiinnt en

für gedruckte Schaltungen verwendet wild, werden Kupforfol Ie und iiubüt.rat an ύιτ i5<:lierk.itiL(! abgeru'hn I I t en, no «liiM K) (Hifi dem üchn 11 I bei ·'I eh <|·«Ί J.dnneiu'M iiefU'hiiio I /oiicji H.ti / aiii die Oberfläche der Kupferfolie geleitet wird, wo en einen dünnen gehärteten Harzfilm bildet, womit Funktionen als Leiterplatten verlorengehen und ein kontlnulei1lchea Formen unmöglich wird, weil es unmöglich ist, ein geformtes Larninat zum nächsten Vorgang zu transportieren. Im Hinblick auf

BAD ORIGINAL

die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Innendrucks sollte der Zwischenraum an der Scherkante nicht größer als 0,1 bis 0,2 mm sein, andererseits sollte aber zur Verbesserung der Harzimprägnierung und zur Beseitigung von Lunkern .zur Erfüllung der erhöhten Anforderungen bei Leiterplatten der Zwischenraum noch kleiner sein, was sich in der Praxis als sehr schwierig erweist.

Zur Lösung dieses Problems wurde erfindungsgemäß eine besondere Form konzipiert, die einen für das Entfernen von Lunkern ausreichenden· Innendruck halten kann, ohne daß ein Schneiden von Kupferfolie und Substrat bewirkt wird, und mit der sich ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen durchführen läßt. Das heißt, eine Form mit positivem und negativem Teil, die aufeinander abgestimmt sind, wird nicht verwendet, vielmehr wird eine Form verwendet, die ein Paar ebener Platten aufweist, von denen wenigstens eine am Rand zur Mitte der Platte schräg zulaufende vorspringende Abschnitte aufweist, derart, daß Kupferfolie und Substrat am vorspringenden Abschnitt nicht geschnitten, sondern für den Warmpreßformungsvorgang nur stark zusammengedrückt werden/ Dies ist eines der Merkmale der Erfindung. Durch die Verwendung des Paares flacher bzw. ebener Platten, von denen wenigstens eine schräg zulaufende vorspringende Abschnitte aufweist, werden Kupferfolie und Substrat während des Warmpreß-Formungsvorgangs stark geklemmt, wobei der Klemmbereich ein Entweichen von geschmolzenem Harz verhindert und für eine Aufrechterhaltung des Innendrucks sorgt. Der aufrechterhaltbare Innendruck hängt vom Grad der Klemmung des Substrats ab, wobei die Verwendung einer Form mit zur Mitte hin schräg verlaufenden vorspringenden Abschnitten dafür wesentlich ist, daß ohne Schneiden von Kupferfolie und Substrat das Substrat genügend dafür festgehalten wird, daß sich ein für das Entfernen von Lunkern ausreichender Innendruck aufrechterhal-

ten läßt.. ' '

Die Form des vorspringenden Abschnitts wird nun unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert. Die Form des vorspringenden Abschnitts läßt sich durch die Höhe (h), die Breite (b) und den Neigungswinkel (Θ) bestimmen. Der Klemmungsgrad des Substrats hängt von dem auf den vorspringenden Abschnitt ausgeübten Druck ab und wird durch das Verhältnis von Fläche des vorspringenden Abschnitts zu Plattenfläche bestimmt, wobei die Breite (b) abhängig von der Größe der Platte frei gewählt werden kann. Die Höhe (h) des vorspringenden Ab-Schnitts kann über die Verminderung der Dicke des Substrats am geklemmten Abschnitt um den vorspringenden Abschnitt gegenüber der gewünschten Dicke des Substrats bestimmt werden. Der Neigungswinkel (Θ) beträgt unabhängig von Höhe und Breite vorzugsweise 55° oder mehr. Wäre der Neigungswinkel (Θ) null, d.h. wäre die Kante rechtwinklig, könnte die Kupf.er folie und nachfolgend das Substrat durchschnitten werden, bevor eine ausreichende Klemmung erreicht ist. Bei einem Neigungswinkel von 55° oder mehr wird eine für einen ausreichenden Innendruck ausreichende Klemmung ohne ein Schneiden möglich. Ein zu großer Neigungswinkel jedoch macht die Laminatausbeute geringer, da Substrat an den geneigten Abschnitten vom Endprodukt entfernt wird. Die Schrägung beschränkt sich nicht auf eine lineare Neigung, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, vielmehr lassen sich auch eine Schräge mit leichter Krümmung oder eine stufenartige Schräge verwenden. In einem solchen Fall beträgt ein θ entsprechender mittlerer Winkel vorzugsweise 55° oder mehr. In Figur 1 ist eine Unterform mit vorspringendem Abschnitt gezeigt, ebenso kann der vorspringende Abschnitt jedoch auch auf der Oberform oder auch sowohl auf Unter- als auch auf Oberform so, daß die vorspringenden Abschnitte einander gegenüber stehen, ausgebildet sein. Wenn in dieser Weise die vorspringenden Abschnitte auf Unter- und Oberform ausgebildet sind, erhöhen sich die Herstellungskosten für die Form, andererseits läßt sich aber der Ausstoß an Endprodukten

durch Verkürzung des dem schrägen Abschnitt der Formen entsprechenden Abschnitts, der vom Fertigprodukt ja entfernt wird, erhöhen. Der Abschnitt der Breite (b) kann eben oder nahezu eben mit leichter Krümmung sein.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß lösungsmittelfreies wärmehärtendes Harz dem laufenden faserigen Substrat teilweise und intermittierend zugeführt wird. Der Ausdruck "teilweise" bedeutet, daß das Harz nicht auf das gesamte laufende Substrat zugeführt wird, sondern nur "teilweise" auf denjenigen Abschnitt, der bei Anordnung in der speziellen Form dem Mittelabschnitt entspricht, in einem Ausmaß, das ·' für eine Imprägnierung des in der Form befindlichen Sub-•strats-mit dem Harz ausreichend, ist. Das teilweise, auf den Mittelabschnitt, zugeführte Harz wird in der Form während des Heißpreßformens zu einer niedrigen Viskosität erweicht und fließt durch das Pressen an den Rand der Form, so daß es in den gesamten Körper eindringt, während gleichzeitig durch die durch den vorspringenden Abschnitt bewirkte Verhütung des Austretens von Harz der Innendruck am Ende so erhöht wird, daß eine ausreichende Imprägnierung des Substrats mit dem Harz erreicht wird. Wenn das Harz auf das Substrat insgesamt, nicht teilweise, zugeführt wird, ist der Harzfluß vermindert, womit die Entfernung von Blasen aus dem Substrat unzureichend wird. Ferner wird bei einem kontinuierlichen Verfahren

.25 das im Bereich der Form vorliegende und als nächstes zu formende Harz durch die von der Form während des Heißpreßformens herkommende Wärme gehärtet, was zu einer unerwünschten Verminderung der Ausbeute führt, weil der gehärtete Teil nicht für das Formen verwendet werden kann.

Ferner soll das Harz dem laufenden faserigen Substrat "intermittierend" zugeführt werden. Der Ausdruck "intermittierend" bedeutet, daß das Harz dem laufenden Substrat ■in zeitlichen .". Abständen zugeführt werden soll, damit der kontinuierliche Vorgang des Preßformens unter Verwendung der speziellen Form möglich wird.

Durch das teilweise und intermittierende Zuführen des Harzes auf das laufende Substrat wird das erfindungsgemäße kontinuierliche Verfahren möglich. Im einzelnen wird bevorzugt, das Harz einem Mittelabschnitt des laufenden Substrats so zuzuführen, daß dieser Abschnitt bei Anordnung in der Form einen Platz im Mittelteil der Form einnimmt, wobei dies höchst vorzugsweise ungefähr 30 mm innerhalb bezüglich des vorspringenden Abschnitts der Form ist» Als fas.erjigjs.s-:;Substrat können faserverstärkte Substrate bespielsweise Gewebe, Vliese (im Sinne von nicht-gewebtem Faserverband, im Ggs. zum Gewebe), wie Wirbelmatten, oder papierartige Materialien verwendet werden, wobei die erwähnten Materialien auf der Basis von Glasfasern, und hinsichtlich der Gewebe, Vliese und papierartigen Materialien . auch auf der Basis von organischen Fasern, Zellstoff usw. sind. Als lösungsmittelfreies wärmehärtendes Harz können solche wärmehärtenden Harze verwendet werden, die im wesentlichen kein Lösungsmittel enthalten, wie Epoxidharz,· ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze,und dergleichen.

Die lösungsmittelfreien wärmehärtenden Harze sind mit Ausnahme etwa der ungesättigten Polyester, die vernetzbare Monomere (die flüssig sind) enthalten, manchmal fest oder halbfest mit hohen Viskositäten bei Normaltemperaturen. In einem solchen Fall kann das Harz unter vorheriger Erwärmung in einem geschmolzenen Zustand mit niedriger Viskosität dem laufenden Substrat zusammen mit einem oder mehreren Härtern, Füllstoffen und anderen Zusatzstoffen in Beimischung zum Harz zugeführt werden.

Es wird nach der Erfindung bevorzugt, ein härtendes Harzgemisch zu verwenden, welches einen oder mehrere Härter, Füllstoffe und ähnliche Zusatzstoffe in einer Weise enthält, daß das Gemisch eine Schmelzviskosität von 0,1 bis 50 Poise bei der Form-Formungstemperatur ergibt. Wenn die Viskosität niedriger, als 0,1 Poise ist, steigt der Innendruck nicht ausreichend an, was zu einer unzureichenden Imprägnierung,

die viele Leerräume im Substrat bewirkt, führt. Dies liegt daran, daß es selbst mit der speziellen Form mit ihrem schräg verlaufenden vorspringenden Abschnitt und der Klemmung mit dem vorspringenden Abschnitt unmöglich ist, den Zwischenraum zwischen dem Substrat durch den vorspringenden Abschnitt zu null zu machen. Das Harz kann also aus solchen Zwischenräumen austreten, was unerwünschte Effekte ergibt. Voluminöse Substrate wie etwa Vliese und papierartige Materialien können den Innendruck verglichen mit Geweben, die etwa tuchartig sind, ohne Schwierigkeiten anheben, so daß ein Harz mit einer niedrigeren Viskosität geeigneterweise für solche voluminösen faserigen Substrate verwendet werden kann. Wenn andererseits die Viskosität höher als 50 Poise ist, kann zwar der Innendruck ohne Schwierigkeiten angehoben werden, die Imprägnierung des Substrats sinkt infolge der höheren Viskosität aber ab. Ferner fließen während des Heißpreßformens faserige Materialien zusammen mit dem Fluß geschmolzenen Harzes, was eine Schrägstellung und lokale Ausrichtung der faserigen Materialien und eine größere Wölbung der hergestellten Laminate zur Folge hat. Unter dem Gesichtspunkt des Fließens der faserigen Materialien ist die Verwendung von Geweben bevorzugt und ebenso ist die Verwendung von Vliesen und papierartigen Materialien mit langen Fasern aufgrund eines größeren Widerstandes dem Fließen gegenüber, als er rbei solchen mit kurzen Fasern gegeben ist, vorteilhaft.

Diese Substrate werden in kontinuierlicher Form allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr derselben verwendet. Es ist ebenso möglich und bevorzugt, ein Gewebe wie etwa Glasfasergewebe als Oberflächenmaterial und ein''-Vlies, wie etwa eine Wirbelmatte, oder papierartiges> Material als innere Kernschicht zu verwenden. Aus dem oben erwähnten Gründen ist die Verwendung eines Vlieses oder eines papierartigen Materials als Kernschicht bevorzugt, weil ein solches Material durch die Her-

gäbe eines höheren Innendrucks bei gleichem Klemmdruck gute Imprägniereigenschaften hat, andererseits ist ein solches Material infolge der Fließbereitschaft aber auch nachteilig. Umgekehrt wird die Verwendung eines Gewebes als Oberflächenschicht bevorzugt, da Gewebe gegenüber dem Fluß des geschmolzenen Harzes beständiger ist und eine Störung des Substrats im Oberflächenbereich verhindert werden kann. Die kombinierte Verwendung von Gewebe und Vlies oder papderartigem

Material bei dem oben erwähnten Aufbau macht also die Herstellung eines Kupferdeckschicht-Laminats mit guter Imprägnierung ohne Wölbung möglich, wobei die Oberflächenschicht aus Gewebe dem sich ergebenden Laminat eine größere Festigkeit, etwa Biegesteifigkeit, verleiht. Ferner kann das lösungsmittelfreie wärmehärtende Harzgemisch dem Substrat von dessen Oberfläche her zugeführt werden, bevorzugt wird jedoch, das Harzgemisch dem Substrat im Mittelteil in Richtung der Dicke des Substrats zuzuführen.
Das Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines kupferplattierten Schichtstoffes für Leiterplatten wird nun unter Bezugnahme auf Figur 2 im einzelnen erläutert. Das lösungsmittelfreie wärmehärtende Harz 11 wird aus einer Harzzuführeinrichtung 12 nach Mischung mit einem oder mehreren Härtern und, falls erforderlich, Füllern und dergleichen Zusatzstoffe in einem Harzzuführungstank 2 zwischen ablaufende faserige Substrate 1 und 1', welche eine Kernschicht 13 und eine Oberflächenschicht 14 umfassen, teilweise und intermittierend zugeführt. 10 bezeichnet eine Fördereinrichtung, welche das kontinuierliche Substrat trägt. Auf das im Mittelteil mit Harz versehene Substrat wird von beiden Seiten her eine Kupferfolie 3 aufgeschichtet und das Substirat zu einer Presse 4 geführt, durch welche das kupferplattierte Substrat unter Verwendung einer vorspringende Abschnitte aufweisenden Form 5 heißpreßgeformt wird. In einem solchem

Fall wird bevorzugt, die Kupferfolie vor dem Aufschichten auf eine Temperatur von ± 60⁰C der Formungstemperatur, vorzugsweise t 3O⁰C der Formungstemperatur, zu erwärmen, um ein Knittern des Produkts zu vermeiden. Nach Beendigung des Formungsvorgangs wird die Form geöffnet und das geformte Produkt vor dem Schließen der Form 5 mit einer Abnahmevorrichtung 6 abgenommen. Durch diesen Abnahmevorgang wird der Teil des Substrats, der als nächstes geformt werden soll, in die Form geführt. Falls nötig, kann das geformte Substrat vor der Einwirkung der Abnahmevorrichtung darauf mittels einer Kühlpresse 7 gekühlt werden, um ein Wölben zu verhindern. Das sich ergebende Substrat wird mittels eines Abschneiders 8 zerschnitten, womit sich das gewünschte Kupferdeckschicht-Laminat .für Leiterplatten ergibt. In Fiqur 2 werden die Substrate von zwei Stellen her herangeführt und das Harz der Mitte der Substrate zugeführt, es ist.aber auch möglich, mehrere Substrate von einer Stelle her heranzuführen, wobei das Harz dann diesen Substraten an deren Oberfläche zugeführt wird.

Um die Reaktion und eine Zunahme der Viskosität des geschmolzenen Harzes vor dem Zuführen des Substrats zur Presse 4 zu verhindern, wenn das Harz bei Raumtemperatur fest ist und mit dem Katalysator und dergleichen unter Erwärmen gemischt werden muß, kann das Substrat durch eine Kühlvorrichtung 9 gekühlt werden. Das Kühlen nach dem Formen wirkt sich mit der Verhinderung eines Wölbens aus, falls erforderlich kann dieses Kühlen aber auch weggelassen sein. Wie oben erwähnt, ist es wichtig, das Harz dem Substrat teilweise derart zuzuführen, daß der mit Harz versehene Abschnitt bei An-Ordnung in der Form mittig bezüglich der Form liegt. Damit erreicht man, daß das Harz auf dem als nächsten zu formenden Substratabschnitt auf diesem vorliegt, ohne mit der heißen Form für die Preßformung in Berührung zu kommen.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele erläutert, in denen, wenn nichts anderes angegeben ist,' Teile

jeweils als Gewichtsteile zu verstehen sind.

Beispiel 1

Unter Verwendung einer kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, wurden Kupferdeckschicht-Laminate kontinuierlich hergestellt. Ein bei Raumtemperatur festes lösungsmittelfreies Epoxidharz (Araldite 8011, Handelsname, hergestellt durch Ciba Ltd.) wurde in einem Erwärmungsgefäß 2 bei 110⁰C geschmolzen. In einem weiteren Gefäß 2 wurde ein Gemisch aus einem Säureanhydrid-Härter (Methyltetrahydrophthalsäure anhydrid, HN-2200, Handelsname, hergestellt durch Hitachi Chemical Co., Ltd.) und einem Härtungsbeschleuniger (Benzyldimethyl¹-amin) in flüssigem Zustand bei Raumtemperatur angeordnet.

Aus diesen beiden Gefäßen wurden deren Inhalte unter Druck in einen statischen Mischer 12 geleitet und 100 Teile Harz, 33 Teile Härter und 1,0 Teile Beschleuniger gemischt. Unter ausreichender Mischung wurde das Harzgemisch aus dem statischen Mischer einem auf einem Bandförderer lauf enden Substrat teilweise und intermittierend zugeführt, wobei das Substrat Glasfasergewebe einer Breite von 520 mm (210 g/m²y als Oberflächenschicht 14 und eine Wirbelmatte einer Breite von 520 mm (450 g/m?)-"als Kernschicht 13 umfaßte. Dies heißt, daß das Harzgemisch mit einem Abstand von ungefähr 200 mm in Laufrichtung in einer Gesamtmenge von 400 g pro einer Fläche von ungefähr 400 mm im Quadrat angeordnet wurde. Dann wurde das gleiche Substrat wie das oben erwähnte, das heißt ein solches, welches eine Wirbelmatte als Kernschicht und Glasfasergewebe als Oberflächenschicht enthielt, auf das mit dem Harz versehene Substrat, wie in Figur 2 gezeigt, aufgeschichtet, gefolgt von einem Kühlen mit einer wassergekühlten Presse 9 bei einem leichten Kontaktdruck. Außerdem wurden auf 170°C vorgewärmte Kupferfolien einer Dicke von 35 μΐη auf beide Oberflächen des Substrats aufgeschichtet und das sich ergebende Substrat durch eine

Abnahmevorrichtung 6 so transportiert, daß der mit dem Harz versehene Abschnitt in der Mitte der auf 170⁰C erwärmten Form 5 zur Anordnung kam. Nachfolgend wurde die Form in 30 Sekunden geschlossen und über 3 Minuten bei einem Enddruck von 490,5 N/cm² (50 kp/cm² ) preßgeformt. Die Oberform war eine flache Platte von 510 mm im Quadrat und die Unterform eine flache Platte von 510.mm im Quadrat mit einem vorspringenden Abschnitt am Rand einer Höhe (h) von 1,1 mm, einer Breite (b) von 3 mm und einem Schrägungswinkel (Θ) von 70°.

Die Schmelzviskosität des Harzgemisches bei 170⁰C betrug 3 Poise. Nach Beendigung des Formungsvorgangs wurde die Form geöffnet und der geformte Abschnitt des Substrats durch die Abnahmevorrichtung 6 um 510 mm bewegt, gefolgt von einem Abschneiden mittels eines Abschneiders 8, zu einem KuDferdeckschicht-Läminat von 500 mm im Quadrat .Durch Wiederholung dieses. Vorgangs wurden Kupferdeckschicht-Laminate geringer Wölbung und ohne Lunker kontinuierlich hergestellt.

Eigenschaften der hergestellten Kupferdeckschicht-Laminate sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle

Eigenschaft

Erzielter Wert

Dicke Wölbung Lunker

Schälfestigkeit der Kupferfolie

Löt-Wärmebeständigkeit (260⁰C)

Biegesteifigkeit

Isolationswiderstand (Normalzustand)

Dielektrizitätskonstante

Tangens des Verlustwinkels

Oberf1ächenrauhi gke it

1,6+ 0,05 mm 1,5 mm/500 mm oder weniger keine 19,62 N/cm (2,0 kp/cm)

180 s oder mehr

343,35 N/mm² (35 kp/mrn²) 4 · 10¹⁵ Ohm

4,6
0,.016

3 μηι

Bemerkungen:

Lunker: nach Entfernen der Kupferfolie vom Produkt durch Ätzen wurde die sich ergebende Oberfläche mit einem Mikroskop betrachtet.
Oberf1ächenrauhigkeit: mittlere Höhe wurde mit einem Ober-

25 flächenrauhigkeitsmesser gemessen.

Andere Eigenschaften: gemessen nach JIS C-6481.

Beispiel 2

Kupferdeckschicht-Laminate wurden in der in Figur 2 ge-30 zeigten Weise hergestellt.

Ein flüssiges Harzgemisch wurde durch Mischen bei 50⁰C von 100 Teilen eines epoxid-modifizierten ungesättigten Polyesterharzes (UPE-10, Handelsname, hergestellt durch Hitache Chemical Co., Ltd.), 50 Teilen hydratisiertem AIu-35 . miniumoxid (H-40, Handelsname, hergestellt durch Showa

Kaikinzoku K.K.) als Füller, und 0,5 Teilen Dikumylperoxid als Härter hergestellt.

Das Harzgemisch wurde dem laufenden Substrat mit einem Abstand von 100 mm in Laufrichtung des Substrats in einer Menge von 470 g insgesamt pro einer Fläche von 450 mm im Quadrat zugeführt, wobei dieses Substrat Glasfasergewebe als Oberflächenschicht mit einer Breite von 520 mm (210 g/m²) und Glaspapier als Kernschicht mit einer Breite von 520 mm (300 g/m²) umfaßte. Dann wurde das gleiche Substrat wie oben 0 aus Glasfasergewebe und Glaspapier in der in Figur 2 gezeigten Weise auf das mit dem Harz versehene Substrat aufgeschichtet, gefolgt von einer Aufschichtung von auf 170⁰C vorgewärmten Kupfer folien mit einer Dicke von 35 μΐη auf beide Oberflächen (unter Weglassen des Kühlvorgangs). Dann wurde das Substrat in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben in der Form preßgeformt, abgenommen und zu einem Kupferdeckschicht-Laminat von 500 mm im Quadrat zerschnitten. Die Schmelzviskosität des Harzgemisches bei 17O⁹C betrug 10 Poise.

Die hergestellten Kupferdeckschicht-Laminate sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle

- 21 -

Eigenschaft

Erzielter Wert

Dicke Wölbung Lunker

Schälfestigkeit der Kupferfolie

Löt-Wärmebeständigkeit (260⁰C)

Biegesteifigkeit

Isolationswiderstand (Normalzustand)

Dieletrizitatskonstante

Tangens des Verlustwinkels

Oberflächenrauhigkeit

1,6 + 0,05 mm 1,5 mm/500 mm oder weniger keine 16,68 N/cm (1,7 kp/cm)

180 s

323,73 N/mm² (33 kp/mm²)

1 5 * 10 Ohm

4,8
0,017

2 - 3 lim

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, ausgenommen, daß als Substrat nur eine Wirbelmatte mit einem Basisgewicht von 600 g/m² ohne Oberflächenschicht aus Glasfasergewebe verwendet und der Schrägungswinkel (Θ) von 70° auf 60° geändert wurde. Die sich ergebenden Kupferdeckschicht-Laminate waren in Wölbung, Oberflächenrauhigkeit und Biegesteifigkeit denjenigen des Beispiels 1 laicht unterlegen, die Imprägniereigenschaften waren jedoch gut. 'Eigenschaften der hergestellten Kupferdeckschicht-Laminate sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

Tabelle 3

_ OO _

Eigenschaft

Erzielter Wert

Dicke Wölbung Lunker

10 Schälfestigkeit der Kupferfolie

Löt-Wärmebeständigkeit (260⁰C)

Biegesteifigkeit

Isolationswiderstand 15 (Normalzustand)

Oberflächenrauhigkeit·

1,6 + 0,1 mm

3 mm/500 mm oder weniger keine

19,62 N/cm (2,0 kp/cm)

180 s oder mehr

245,25 N/mm² (25 kp/mm²)

3 · 10¹⁵ Ohm

4 - 5 ρ

Da es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie oben erläutert, nicht notwendig ist, das faserige Substrat vorab mit einem Lackfirnis zu imprägnieren, ist es nicht erforderlich, große Lösungsmittelmengen ohne Wiedergewinnung zu verwenden, und ferner braucht keine Energie für ein Trocknen zur Entfernung des Lösungsmittels aufgewendet werden, was sich äußerst günstig auf die Einsparung von Material und Energie auswirkt. Da ferner nicht nur ein billiges Substrat, wie etwa ein Vlies oder dergleichen, verwendet werden kann, sondern ebenso viele Materialkombinationen als Substrat verwendet werden können, lassen sich die verschiedensten Anforderungen für Substrate ohne Schwierigkeiten erfüllen. Da sich ferner das Verfahren kontinuierlich durchführen läßt, kann in erheblichem Maße Arbeitskraft eingespart werden, was die Arbeitskosten deutlich drückt.

KI/he

Claims

3238180 HITACHI CHEMICAL COMPANY, LTD. DEA-25 869 14. Oktober 1982 Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Kupferdeckschicht-Laminats für Leiterplatten PATENTANSPRÜCHE

1.1 Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines
Kupferdeckschicht-Laminats für Leiterplatten g e kennz eichnet durch

das Ablaufenlassen eines kontinuierlichen faserigen Substrats,

das teilweise und intermittierende Zuführen eines lösungsmittelfreien wärmehärtenden Harzgemisches auf das laufende Substrat,

das Aufschichten einer Kupferfolie auf wenigstens eine der Oberflächen des laufenden Substrats,

das Heißpreßformen des kupferfolienbeschichteten Substrats in einer Form, welche ein Paar flacher Platten umfaßt, von denen wenigstens eine am Rande zur Mitte der flachen Platte schräg verlaufende vorspringende Abschnitte aufweist, derart, daß die Kupferfolie nicht geschnitten wird, sondern Kupferfolie und Substrat gequetscht werden,

das Abnehmen des geformten Laminats aus der Form unter öffnen der Form und

das Abschneiden des geformten Laminats. 10

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Substrat ein Glasfasergewebe als Oberflächenschicht und ein Glasfaservlies oder papierartiges Material als Kernschicht umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das lösungsmittelfreie wärmehärtende Harzgemisch dem Substrat im Mittelteil längs der Dickenrichtung des faserigen Substrats zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lösungsmittelfreie wärmehärtende Harzgemisch dem faserigen Substrat teilweise so zugeführt wird, daß das Harzgemisch bei Anordnung in der Form 30 mm oder mehr nach innen von den vorspringenden Abschnitten der Form zur Anordnung kommt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schmelzviskosität des lösungsmittelfreien wärmehärtenden Harzgemisches bei der Formtemperatur 0,1 bis 50 Poise beträgt.

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6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferfolie vor dem Aufschichten auf die Oberfläche des Substrats vorgewärmt-wird.

7. Verfahren nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Preßformungsschritt ein Kühlschritt vorgesehen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Form verwendet wird, deren schräg verlaufende Vorsprünge einen Schrägungswinkel von 55° oder mehr haben.

9. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Kupferdeckschicht-Laminaten für Leiterplatten, gekennzeichnet durch

eine oder mehrere Einrichtungen zur Zuführung eines kontinuierlichen faserigen Substrats (13), einen Bandförderer (10) zur Transportierung wenigstens eines der kontinuierlichen Substrate,

eine mit wenigstens einem Harzzuführtank (2) verbundene Harzzuführeinrichtung (12) zur teilweisen und intermittierenden

Zufuhr des Harzes auf das laufende Substrat,

eine oder mehrere Kupferfolien-Zuführeinrichtungen zur Aufschichtung von kontinuierlicher Kupferfolie (14) auf das laufende Substrat,

eine Presse (4) , welche mit einer Form (5) zur Formung eines Kupferdeckschicht-Laminats ohne Schneiden von Kupferfolie und Substrat versehen ist, wobei die Form ein Paar flacher Platten umfaßt, von denen wenigstens eine an ihrem Rand zur Mitte der flachen Platte schräg verlaufende vorspringende Abschnitte aufweist,

eine Abnahmevorrichtung (6) zur Abnahme des geformten Laminats aus der Form,

und einen Abschneider (8) zur Gewinnung getrennter Laminate durch Abschneiden von überflüssiger Kupferfolie und Substrat.

1 0. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (9; 7) zwischen Harzzuführeinrichtung (12) und Kupferfolien-Zuführeinrichtung und/oder zwischen Formungspresse (4) und Abnahmevorrichtung (6) .