DE3238160C2

DE3238160C2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Kupferdeckschicht-Laminatplatten

Info

Publication number: DE3238160C2
Application number: DE3238160A
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: Showa Denko Materials Co ltd
Priority date: 1981-10-15
Filing date: 1982-10-14
Publication date: 1986-05-07
Also published as: JPS6144659B2; GB2108427B; DE3238160A1; GB2108427A; JPS5866390A; US4510008A

Abstract

Kupferdeckschicht-Laminate für Leiterplatten, praktisch ohne Wölbung können kontinuierlich ohne Verwendung eines Lösungsmittels durch Ablaufenlassen eines kontinuierlichen faserigen Substrats, teilweises und intermittierendes Zuführen eines lösungsmittelfreien wärmehärtenden Harzgemisches auf das laufende Substrat, Aufschichten einer Kupferfolie auf wenigstens eine der Oberflächen des laufenden Substrats, Heißpreßformen des kupferfolienbeschichteten Substrats in einer Form, welche ein Paar flacher Platten umfaßt, von denen wenigstens eine an ihrem Rand zur Mitte der flachen Platte hin schräg verlaufende Vorsprünge aufweist, Abnehmen und Beschneiden des geformten Laminats hergestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kupferdeckschicht-Laminatplatten einheitlicher Dicke für Leiterplatten, bei dem ein faseriges Substrat kontinuierlich zugeführt, auf dieses ein lösungsmittelfreies wärmehärtendes Harzgemisch aufgegeben wird und auf mindestens eine der Oberflächen des Substrates nach dem Auftrag des Harzgemisches eine Kupferfolie aufgelegt und die erhaltene Schichtung abschnittsweise in einer Presse zwischen zwei Preßplatten heißgepreßt und ausgehärtet wird und die Laminatplatten anschließend zugeschnitten werden, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Als Kupferdeckschicht-Laminate für Leiterplatten wurden bislang solche verwendet, bei denen verschiedene Fasersubstrate, wie Gewebe, Vliese, papierartige Materialien, aus Glasrasern, organische Fasern, Zellstoff und dergleichen mit verschiedenen wärmehärtenden Harzen, wie Phenolharze, Epoxidharzen, Polyesterharzen und dergleichen, beispielsweise zu Papier-Phenolharz, Glasmatten-Polyester, Glasfasergewebe-Epoxidharz usw. kombiniert sind. Diese Schichtstoffe wurden im allgemeinen hergestellt, indem ein Substrat mit einem Polyimerharz imprägniert oder beschichtet wurde, das 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 wicd, 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 herkömmlichen Verfahren läßt sich dadurch, daß das Substrat vor dem Preßformen für die Imprägnierung mit einem PoIymerharz 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 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

Zur Lösung dieser Probleme wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, so etwa ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats unter Verwendung eines lösungsmittelfreien Harzes, ein Verfahren zur kontinuierliehen Herstellung eines Laminats für Leiterplatten unter Verwendung eines lösungsmittelfreien Harzes usw. Bei dem sogenannten SMC-Verfahren werden zerhackte Glaslitzen mit einem ungesättigten Polyesterharz imprägniert und die sich ergebenden gehackten harzim- to prägnierten Glaslitzen (ein plattenartiges Formmaterial (SMC)) unter vorheriger Erhöhung der Viskosität auf chemische Weise mit einer Kupferfolie auf ihrer Oberfläche einer Form zugeführt, in der ein Pressen unter Erwärmung erfolgt. Ferner ist ein Pultrusionsverfahren zur Erzeugung eines Laminats bekannt, 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 kontinuierlieher Formvorgang durchgeführt wird (Insulation Circuit, November 1977, Seite 28). Nach einem anderen Verfahren zur Herstellung eines Laminats werden mehrere Substrate zur Imprägnierung mit einer gewünschten Harzmenge in ein lösungsmittelfreies Harzbad eingeführt und unter Kalanderung oder Heizwalzenpressung geformt (GB-PS 15 25 872). Ein weiteres 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 geformt wird, ergibt sich aus der japanischen Patentanmeldung (offengelegt) Nr. 1 35 859/79. Nach dem SMC-Verfahren kommt es jedoch 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 dent Extrusionsverfahren lassen sich gute Eigenschaften kaum erzielen, ohne daß das Prepreg getrennt hergestellt wird. Bei diesem 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 Fasersubstrat ohne eine Imprägnierung mit einem Harz in einer Form angeordnet wird, ein flüssiges lösungsmittelfreies Harz der Form zugeführt wird und unter Erwärmen gepreßt wird, so daß also Imprägnierung und Formung gleichzeitig in der Form ablaufen. Ein solches Verfahren wird beispielsweise bei der Formung mit aufeinander abgestimmten Matrizen, beim Kaltpressen usw. angewandt. Nach diesem Verfahren wird die Vorabimprägnierung 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 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 stc.

Weitere Vorschläge für die Herste^g von verkleideten Verbundstoffen sind der DE-OS 26 3? 792 und der DE-OS 15 04 777 zu entnehmen. Nach der ersteren wird eine endlose Lage eines Verstärkungsmaterials im Tauchverfahren vollständig mit einem flüssigen Kunstharz imprägniert und die imprägnierte Bahn auf wenigstens einer Seite mit einer Verkleidungsfolie, wie einer Metallfolie, versehen. Anschließend wird der erhaltene Schichtstoff durch ein übliches Form- und Aushärtewerkzeug geleitet und mindestens teilweise gehärtet Im Falle der DE-OS 15 04 777 wird eine Schicht von porösem Folienmaterial zwischen zwei Walzen durchgeführt und gleichzeitig die Lösung eines Imprägniermittels durch den Walzendruck eingepreßt Die imprägnierte Bahn wird zwischen erhitzte Druckplatten geführt und dort verdichtet und gehärtet Bei beiden Verfahren wird eine vollständige Imprägnierung der Faserbahn mit einem Kunstharz vorgenommen und alsdann die Kupferfolie aufgelegt sowie der Schichtstoff der HärtungSiiufe zugeführt Bei Verwendung von ungesättigten Polyestern, flüssigen oder Lösungsmittel enthaltenden Epoxyharzen läßt sich dabei die Imprägnierstufe mit nicht so großen Schwierigkeiten durchführen, doch wachsen diese, wenn bereits vor der Härtungsstufe ein Viskositätsanstieg und Gelbildung des Imprägnierharzes eintreten. Dies ist besonders der Fall bei festen oder halbfesten, thermisch härtenden Harzen, die zur Verminderung der Viskosität des Erhitzens bedürfen, sofern nicht die mit anderen Nachteilen verbundenen Lösungsmittel eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, die den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile zu vermeiden, beziehungsweise eine handhabuiigss.chere Arbeitsweise im Zuge der Kupferdeckschicht-Laminatherstellung mit wärmehärtenden lösungsmittelfreien Imprägnierharzen bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Rahmen des Gesamtverfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Kupferdeckschicht-Laminatplatten einheitlicher Dicke für Leiterplatten, bei dem ein faseriges Substrat kontinuierlich zugeführt, auf dieses ein lösungsmittelfreies wärmehärtendes Hangtmisch aufgegeben wird und auf mindestens eine der Oberflächen des Substrates nach dem Auftrag des Harzgemisches eine Kupferfc'.ie aufgelegt und die erhaltene Schichtung abschnittsweise in einer Presse zwischen zwei Preßplatten heißgepreßt und ausgehärtet wird und die Laminatplatten anschließend zugeschnitten werden, nunmehr der Auftrag des Harzgemisches intermittie-

rend auf örtlich begrenzte, den zu pressenden Abschnitt zuzuordnende Bereiche des Substrats erfolgt, daß das Heißpressen der zu pressenden Abschnitte so vorgenommen wird, daß die Schichtung aus Kupferfolie und Substrat an den Rändern der zu pressenden Abschnitte ohne Zerschneiden der Kupferfolie stark geklemmt wird und ein Entweichen von geschmolzenem Harz verhindert wird, und daß beim Zuschneiden der Platten die stark geklemmten Ränder der Abschnitte entfernt werden.

Durch die nur teilweise, also örtlich begrenzte sowie intermittierende Aufbringung auf das Substrat ist auch bei festen Harzen nur eine geringfügige Erwärmung erforderlich. Durch diese Art des Zuführens vom Harz auf das Substrat wird nämlich in der späteren Heißpreßstufe bewirkt, daß das örtlich aufgetragene Harz auf dem zu formenden Substratabschnitt liegt, ohne mit der heißen Preßform in Berührung zu kommen und beim Schmelzen gleichförmig in dem porösen Substrat fließen kann, wobei Luft enthaltende Hohlräume beseitigt werden. Darüber hinaus wird ein Herausfließen des geschmolzenen Harzes aus der Form durch die vorspringenden Teile verhindert, während ausreichender Innendruck aufrechterhalten wird. Erfindungsgemäß wird somit die porenfreie Herstellung eines Kupferdeckschicht-Laminats mit Hilfe einer relativ einfachen Verfahrensweise ermöglicht.

Die Unteransprüche 2 bis 5 betreffen vorteilhafte Maßnahmen im Zusammenhang mit dem Auftragen des Harzes beziehungsweise das Vorwärmen der Kupferfolie sowie das abschnittsweise Kühlen vor dem Heißpressen.

Die Erfindung betrifft sodann eine Vorrichtung mit einer oder mehreren Einrichtungen zur Zuführung endlosen faserigen Substrats 13, einem Bandförderer 10 zum Transport des Substrats, einer Zuführeinrichtung für das Harzgemisch 12, einer oder mehreren Kupfer-Folien-Zuführeinrichtungen zum Aufbringen von endloser Kupfer-Folie 14 auf das laufende Substrat, einer Presse 4 mit Preßplatten zum Heißpressen jeweils eines Abschnittes des Kupfer-Deckschichtlaminats, einer Abnahmevorrichtung 6 zur Abnahme des gepreßten und ausgehärteten Laminats aus der Presse und einer Zuschneideeinrichtung für die Laminatplatte.

Gemäß diesem Teil der Erfindung ist sie zur Durchführung des zunächst vorgeschlagenen Verfahrens in der Weise ausgestaltet, daß die Harzzuführeinrichtung Einrichtungen aufweist, die das Harzgemisch intermittierend zuzuführen ermöglichen, daß wenigstens eine Preßplatte der Presse eine umlaufende Randerhöhung (Höhe h) aufweist, die im äußeren Bereich (Breite b) parallel zur Plattenebene ausgebildet ist und die zur Plattenmitte schräg (Schrägungs-Winkel Θ) abfällt, und daß die Zuschneideeinrichtung so gestaltet ist, daß sie beim Zuschneiden der Platten die stark geklemmten Ränder zu entfernen ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Randerhöhung in einem bestimmten Schrägungswinkel abfällt oder daß eine Kühleinrichtung zwischen Harzzuführeinrichtung und Kupfer-Folien-Zuführeinrichtung und/oder zwischen Harzpresse und Abnahmevorrichtung angeordnet ist

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht einer verwendeten Form und

F i g. 2 eine schematische Ablaufdarstellung zur Erläuterung des Verfahrens.

Nach dem oben erwähnten FRP-Verfahren, etwa dem Verfahren mit aufeinander abgestimmten Matrizen, dem KaltpreQverfahren usw., werden Formen verwendet, die eine positive Form und eine negative Form umfassen, die mit geringem Zwischenraum in ihren Randbereichen aufeinander abgestimmt 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 solche Form mit abgestimmtem Aufbau zur Herstellung von Kupferdeckschicht-Laminaten für gedruckte Schaltungen verwendet wird, werden Kupferfolie und Substrat an der Scherkante abgeschnitten, so daß aus dem Schnittbereich geflossenes geschmolzenes Harz auf die Oberfläche der Kupferfolie geleitet wird, wo es einen dünnen gehärteten Harzfilm bildet, womit Funktionen als Leiternlatten verlorengehen und ein kontinuierliches Formen unmöglich wird, weil es unmöglich ist, ein geformtes Laminat zum nächsten Vorgang zu transportieren. Im Hinblick auf 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 ton 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 Entweiche:; 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 aufrechterhalten läßt

Die Form des vorspringenden Abschnitts wird nun unter Bezugnahme auf F i g. 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 vorsprin-

gendcn Abschnitts zu Plattenfläche bestimmt, wobei die Breite (b) abhängig von der Größe der Platte frei gewählt werden kam. Die Höhe (h) des vorspringenden Abschnitts kann über die Verminderung der Dicke des Substrats am geklemmten Abschnitt um den vorspringenden Abschnitt gegenüber der gewünschten Dicke des Sr.Lstrats bestimmt werden. Der Neigungswinkel (Θ) beträgt unabhängig von Höhe und Breite vorzugsweise 55° oder mehr. Wäre der Neigungswinkel (θ)η\ι\\, d. h. wäre die Kante rechtwinklig, könnte dio Kupferfolie 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 Pilf?^rnt wird. Die 55rhri.j»ung hesrhränWt sich nicht auf eine lineare Neigung, wie sie in Fig. 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 F i g. 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 Breit; (b) kann eben oder nahezu eben mit leichter Krümmung sein.

Ein weiteres Merkmai der Erlindung 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 ei.iem Ausmaß, das für eine Imprägnierung des in der Form befindlichen Substrats 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 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 faseriges Substrat können faserverstärkte Substrate, beispielsweise Gewebe, Vliese (im Sinne von nicht gewebtem Faserverband, im Ggs. zum Gewebe), wie Wirbelmatten, oder papierartige Materialien verwendet werden, wohei 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 sowohl 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 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 0,01 bis 5Pa-s (0,1 bis 50 Poise) bei der Form-Formungstemperatur ergibt. Wenn die Viskosität niedriger als 0,01 Pa · s (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 5 Pa · s (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 Verwen-

dung 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 bei 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 den oben erwähnten Gründen ist die Verwendung eines Vlieses oder eines papierartigen Materials als Kernschicht bevorzugt, weil ein solches Material durch die Hergabe 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 papierartigem 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 F i g. 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 Γ, 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 Substrat zu einer Presse 4 geführt, durch welche das kupferplattierte Substrat unter Verwendung einer vorspringende Abschnitte aufweisenden Form 5 heißpreßgeformt wird. In einem solchen Fall wird bevorzugt, die Kupferfolie vor dem Aufschichten auf eine Temperatur von ±60° C der Formungstemperatur, vorzugsweise ±30° C 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 F i g. 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,

ίο 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 Anordnung 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 Prsßfor mung 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 F i g. 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 110° C geschmolzen. In einem weiteren Gefäß 2 wurde ein Gemisch aus einem Säureanhydrid-Härter (Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, HN-2200, Handelsname, hergestellt durch Hitachi Chemical Co., Ltd.) und einem Härtungsbeschleuniger (Benzyldimethylamin) in flüssigem Zustand bei Raumtemperatur angeordnet. Aus diesen beiden Gefäßen wurden deren Inhalte unter Druck in einen statischen Mischer 12 geleitet und ίΟΟ Teile Harz, 33 Teile Härter und 1,0 Teile Beschleuniger gemischt. Unter ausreichender Mischung wurde das Harzgemisch aus dem statischen Mischer auf das auf einem Bandförderer laufende Substrat teilweise und intermittierend aufgetragen, wobei das Substrat Glasfasergewebe einer Breite von 520 mm (210 g/m²) als Oberflächenschicht 14 und eine Wirbelmatte einer Breite von 520 mm (450 g/m²) 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 Fig.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 μηι auf beide Oberflächen des Substrats aufgelegt und die sich ergebende Schichtung durch eine Abnahmevorrichtung 6 so transportiert daß der mit dem Harz versehene Abschnitt in der Mitte der auf 170° C 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 l,i mm, einer Breite (b) von 3 mm und einem Jchrägungswinkel (Θ) von 70°. Die Schmelzviskosität des Harzgemisches bei 170°C betrug0,3 Pa · s(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 Kupferdeckschicht-Laminat 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 1

10

15 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 aus Glasfasergewebe und Glaspapier in der in Fig.2 gezeigten Weise auf das mit dem Harz versehene Substrat aufgeschichtet, gefolgt von einem Auflegen von auf 170⁰C vorgewärmten Kupferfolien mit einer Dicke von 35 μπι auf beide Oberflächen (unter Weglassen des Kühlvorgangs). Dann wurde die Schichtung 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 170⁰C betrug 1 Pa · s (10 Poise).

Die hergestellten Kupferdeckschicht-Laminate sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Eigenschaft	Erzielter Wert	20	ι aDeiie/	Erzielter Wert
			Eigenschaft
Dicke	1,6 ± 0,05 mm			1,6 ± 0,05 mm
Wölbung	1,5 mm/500 mm		Dicke	1,5 mm/500 mm
	oder weniger		Wölbung	oder weniger
Lunker	keine	25		keine
Schälfestigkeit der	19,62 N/cm		Lunker	16,68 N/cm
Kupferfolic	(2,0 kp/cm)		Schälfestigkeit der	(1,7 kp/cm)
Lot-Wärmebeständigkeit	180 s oder mehr	in	Kupferfolie	180 s
(260⁰C)		JU	Lot-Wärmebeständigkeit
Biegesteifigkeit	343,35 N/mm²		(260° C)	323,73 N/mm²
	(35 kp/mm²)		Biegesteifigkeit	(33 kp/mm²)
Isolationswiderstand	4 ■ 10^l5Ohm			5 · 10'« Ohm
(Normalzustand		35	Isolationswiderstand
Dielektrizitätskonstante	4,6		(Normalzustand	4,8
Tangens des Veriustwinkeis	O.Oiö		Dielektrizitätskonstante	0,017
Oberflächenrauhigkeit	3 μπι	40	Tangens des Verlustwinkels	2—3 μπι
		Oberflächenrauhigkeät

Bemerkungen:

Lunker:

nach Entfernen der Kupferfolie vom Produkt durch Ätzen wurde die sich ergebende Oberfläche mit einem Mikroskop betrachtet.

Oberflächenrauhigkeit:

mittlere Höhe wurde mit einem Oberflächenrauhigkeitsmesser gemessen.

Andere Eigenschaften:

gemessen nach JIS C-6481.

Beispiel 2

Kupferdeckschicht-Laminate wurden ir. der in F i g. 2 gezeigten Weise hergestellt.

Ein flüssiges Harzgemisch wurde durch Mischen bei 50⁰C von 100 Teilen eines epoxid-modifizierten ungesättigten Polyesterharzes (UPE-10, Handelsname, hergestellt durch Hitachi Chemical Co, Ltd), 50 Teilen hydratisiertem Aluminiumoxid (H-40, Handelsname, hergestellt durch Showa Kaikinzoku K.K.) als Füller, und 0,5 Teilen Dikumylperoxid als Härter hergestellt

Das Harzgemisch wurde auf das laufende 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 aufgetragen, wobei dieses Substrat Glasfasergewebe als Oberflächenschicht

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederhol 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 leicht unterlegen, die Imprägniereigenschaften waren jedoch gut.

Eigenschaften der hergestellten Kupferdeckschicht-Laminate sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

Tabelle 3	Erzielter Wert
Eigenschaft	1,6 ± 0,1 mm
Dicke	3 mm/500 mm oder weniger
Wölbung	keine
Lunker	19,62 N/cm (2,0 kp/cm)
Schälfestigkeit der Kupferfolie	180 s oder mehr
Lot-Wärmebeständigkeit (260⁰C)

Tabelle 3 (Fortsetzung)	13	32	38	160 14
Eigenschaft		Erzielter Wert

10

Biegesteifigkeit 24525 N/mm²

(25 kp/mm²)

Isolationswiderstand 3 - 10¹⁵ Ohm

(Normalzustand

Oberflächenrauhigkeit 4—5 um

Da es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie oben erläutert, nicht notwendig Lst, 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 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 Arbeits- ^K kraft eingespart werden, was die Arbeitskosten deutlich drückt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

30 35 40 45

50

55 60 65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kupferdeckschicht-Laminatplatten einheitlicher Dicke für Leiterplatten, bei dem faseriges Substrat kontinuierlich zugeführt, auf dieses ein lösungsmittelfreies wärmehärtendes Harzgemisch aufgegeben wird und auf mindestens eine der Oberflächen des Substrates nach dem Auftrag des Harzgemisches eine Kupferfolie aufgelegt und die erhaltene Schichtung abschnittsweise in einer Presse zwischen zwei Preßplatten heißgepreßt und ausgehärtet wird und die Laminatplatten anschließend zugeschnitten werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag des Harzgemisches intermittierend auf örtlich begrenzte, den zu pressenden Abschnitten zuzuordnende Bereiche des Substrats erfolgt, daß das Heißpressen der zu pressenden Abschnitte so vg?genommen wisd, daß die Schichtung aus Kupferfolie und Substrat an den Rändern der zu pressenden Abschnitte ohne Zerschneiden der Kupferfolie stark geklemmt wird und ein Entweichen von geschmolzenem Harz verhindert wird, und daß beim Zuschneiden der Platten die stark geklemmten Ränder der Abschnitte entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag des Harzgemisches auf das Substrat im Mittelteil der zu pressenden Abschnitte senkrecht zur Substratebene erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag des Harzgemisches auf einer bis höchstens 30 mm a-.i die Ränder der zu pressenden Abschnitte "Heranreichende Fläche erfolgt

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferfolie vor dem Aufbringen auf die Oberfläche des Substrats vorgewärmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Heißpressen abschnittsweise gekühlt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 —5 mit einer oder mehreren Einrichtungen zur Zuführung endlosen faserigen Substrats (13), einem Bandförderer (10) zum Transport des Substrats, einer Zuführeinrichtung für das Harzgemisch (12), einer oder mehrerer Kupfer-Folien-Zuführeinrichtung(en) zum Aufbringen von endloser Kupfer-Folie (14) auf das laufende Substrat, einer Presse (4) mit Preßplatten zum Heißpressen jeweils eines Abschnittes des Kupfer-Deckschichtlaminats, einer Abnahmevorrichtung (6) zur Abnahme des gepreßten und ausgehärteten Laminats aus der Presse, einer Zuschneideeinrichtung für die Laminatplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzzüführeinrichtung Einrichtungen aufweist, die das Harzgemisch intermittierend zuzuführen ermöglichen, daß wenigstens eine Preßplatte der Presse eine umlaufende Randerhöhung (Höhe /!^aufweist, die im äußeren Bereich (Breite £>,) parallel zur Plattenebene ausgebildet ist und die zur Plattenmitte schräg (Schrägungs-Winkel Θ) abfällt, und daß die Zuschneideeinrichtung so gestaltet ist, daß sie beim Zuschneiden der Platten die stark geklemmten Ränder der Abschnitte zu entfernen ermöglicht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Randerhöhung in einem Schrägungswinkel von 55° und mehr abfällt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (9, 7) zwischen Harzzuführeinrichtung (12) und Kupferfolien-Zuführeinrichtung und/oder zwischen Heizpresse (4) und Abnahmevorrichtung.