DE3541977C2

DE3541977C2 -

Info

Publication number: DE3541977C2
Application number: DE19853541977
Authority: DE
Inventors: Manfred 7341 Amstetten De Roth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-28
Filing date: 1985-11-28
Publication date: 1988-12-08
Also published as: DE3541977A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichssubstrat zum Verpressen von gedruckten Schaltungsteilen untereinander oder mit Folien.

Das erfindungsgemäße Substrat soll beim Verpressen von gedruckten Schaltungen (starre, flexible und starr-flexible Schaltungen) un tereinander oder beim Aufbringen von Deck- oder Verbindungsfolien auf diese Schaltungen, evtl. auftretende Lufteinschlüsse zwischen diesen Einzelteilen, infolge niveau-ungleicher Oberflächenstruktu ren, verhindern.

Um höhere Packungsdichten bzw. zuverlässigere Verbindungen elek tronischer Bauelemente untereinander zu erzielen, sind in den letzten Jahren verstärkt Weiterentwicklungen von starren, ein- oder beidseitigen gedruckten Schaltungen entwickelt worden. Diese Weiterentwicklungen sind z. B. unter den Fachbegriffen "Mehrlagenschaltungen", "Flexible Schaltungen" oder "Starr-flex. Schaltungen" bekannt. Alle Schaltungen wer den im Prinzip so hergestellt, daß einzelne vorgefertigte Schich ten (z. B. Leiterbahnen oder Abschirmflächen) entweder untereinan der oder durch Abdeckung mit Schutz- und Deckfolien in einem so genannten "Verpreß-Vorgang" unter Anwendung von Druck und/oder Temperatur miteinander verbunden werden. Dabei ist von größter Wichtigkeit für das Endprodukt, daß dabei keine Lufteinschlüse nach dem Verpressen zwischen den einzelnen Schichten verbleiben, welche die elektrischen Parameter der Schaltungen sowie die Haft festigkeit der Verbindungen bei späteren Arbeitsprozessen (z. B. beim Löten oder Temperatur- und Feuchtigkeitsbeanspruchungen) negativ beeinflussen.

Nach dem Stand der Technik wird dies i. A. dadurch gelöst, daß mehrere sogenannte "Polster-Materialien" zum Verpressen einge setzt werden, welche bei dem Verpressen niveau-ungleicher Tei le selektiv als "Höhenausgleich" wirken und somit einem möglichst gleichmäßigen Druck auf die gesamte Fläche bewirken.

Fig. 1 zeigt einen derartigen Aufbau für das Aufbringen einer einseitig mit Kleber versehenen Deckfolie 3 auf eine bereits vorgefertigte Schaltung 2 zwischen Preßblechen 1 und unter Zu hilfenahme von Polstermaterialien (ACC-10 Preßpolster ACC-25 Druckausgleichsfolie, Prospektblätter Fa. Cimatec 5/81 bzw. 4/82).

Dieser Aufbau wird je nach Komplexität der Schaltung bis zu ca. 20mal übereinander in einer Etage einer beheizten Presse auf gebaut und sodann unter Druck und Temperatur für eine bestimmte Zeit behandelt.

Dabei üblicher Parameter sind:
Druck: 5 × 10⁵ - 4 × 10⁶ N/m²
Temperatur: 70-200°C
Zeit: 15-120 Minuten

Nach dem Abkühlen und Entformen der Teile ergibt sich dazu i. A. ein mit Deckfolie 3 versehene Schaltung 2 ohne störende Luftein schlüsse.

Die Funktionen der einzelnen "Polster-Materialien" sind dabei wie folgt:

Trennfolie (A) - Verhindert ein Verkleben der Ausgleichsfolie B mit der Schaltung 2 durch evtl. von der Kleberschicht der Deckfolie 3 an Aussparungen austretende Kleberreste.

Ausgleichsfolie - Eine relativ dicke Kunststoffolie, welche bei den Verpreßtemperaturen vom festen in den "tei gigen" Zustand übergeht und damit für einen "Höhenausgleich" bei niveau-ungleichen Struk turen und damit wiederum für einen gleichmäß igeren Druck auf die gesamte Fläche sorgt.

Puffermaterial (C) - ein möglichst kompressibles Vlies aus Papier oder Kunststoff, welches durch eine selektive Verdichtung an den Stellen, wo erhabene Leiter bildkonfiguration vorhanden sind, die "ein ebnende" Wirkung der Ausgleichsfolie B unter stützt.

Da die "Polster-Materialien" nach dem Verpressen eine permanente Verformung entsprechen der verpreßten Schaltungen aufweisen, wer den sie nach diesem Arbeitsgang verworfen, d. h. es sind "Einweg- Materialien".

Materialien dieser Art sind z. B. aus Ausgleichsfolie unter der Be zeichnung "Druckausgleichsfolie ACC 25" oder als Trennfolie unter den Bezeichnungen "Tedlar" und "Pacothane" auf dem Markt erhält lich.

Es sind aus der Technik auch andere, mehrmals verwendbare Materialien für diesen Zweck bekannt, z. B. eine Silikongummi-Matte mit der Be zeichnung "Preßpolster ACC-16", welche aber nicht nur sehr teuer sind, sondern aufgrund ihrer Struktur zu beachtlichen Dimensions veränderungen der miteinander zu verbindenden Schichten führen und außerdem nach mehrmaligem Gebrauch durch Schmutz- und Staub partikel eine weitere Anwendung nur unter praktisch unzulässiger Verringerung der damit erzielbaren Oberflächengüte der fertigen Schaltung erlauben.

Obwohl die Qualität der mit den einzelnen "Polster-Materialien" erzielbaren Resultate i. A. zufriedenstellend ist, weisen diese Ver fahren folgende Mängel auf:

1. Enorme "Handling Kosten"
Pro zu verpressender Seite müssen i. A. mindestens 3 verschiedene Materialien auf das Format der zu verpressenden Schaltung zuge schnitten, mit Referenzlochstanzungen zwecks Registrierung zu einander versehen und einzeln zusammengebaut werden.
2. Schlechte Wärmeverteilung
Durch Einsatz von organischen Materialien ist die gleichmäßige und schnelle Wärmeverteilung, ein wichtiger Aspekt bei der gleich mäßigen thermischen Aushärtung der eingesetzten Kleberschichten, nur unzulänglich gewährleistet.
3. Elektrostatische Eigenschaften
Die verwendeten Materialien in Kontakt mit den Schaltungsoberflächen laden sich bei der Handhabung sehr stark elektrostatisch auf, zie hen dadurch beim Zusammenbau unvermeidbare Staubpartikel und Flusen an, was beim Verpreßvorgang mit den dabei üblichen Drücken öfters zu unzulässigen Fremdpartikel-Eindrücken in der Schaltungsober fläche führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckausgleichssub strat zur Verfügung zu stellen, mit welchem der "Handlings-Aufwand" reduziert werden kann und das einen guten Wärmeübergang sowie eine gleichmäßige Wärmeverteilung beim Pressen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angeführten kenn zeichnenden Merkmale gelöst.

Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:

1. Durch den symmetrischen Aufbau des Druckausgleichssubstrats kann das Laminat von jeder Seite mit einer entsprechenden Schaltung zum Verpressen beaufschlagt werden.
Dadurch ergibt sich eine Reduzierung der "Handling-Kosten" (Zuschneiden, Lochen, Zusammenbau) im Verhältnis 5 : 1.
2. Gute Wärmeverteilung
Durch den direkten Kontakt der zu verpressenden Schaltungsober fläche mit einem thermisch excellent leitenden Material (D) er folgt die Temperaturübertragung im Preßpaket sofort und gleich mäßig.
3. Antistatische Eigenschaft
Durch den direkten Kontakt der zu verpressenden Schaltungsober fläche mit einem antistatischen Material (D), welches keine zu sätzlichen Staub- und Flusenpartikel der Umgebung aufnimmt, er gibt sich eine deutliche Verbesserung der erzielbaren Oberflä chenqualität im Vergleich zu den bisherigen Verfahren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und der Stand der Technik sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrie ben, es zeigt

Fig. 1 einen beim Stand der Technik gebräuchlichen Preßpaket-Aufbau,

Fig. 2 das erfindungsgemäße Druckausgleichssubstrat,

Fig. 3 eine Gegenüberstellung des Verpreß-Aufbaues nach dem Stand der Technik und mittels des erfindungsgemäßen Druckausgleichs substrates.

Dabei werden vorzugsweise folgende Materialien eingesetzt:

1. Trennschicht (D)
Eine thermisch und elektrisch gut leitende Schicht (z. B. Aluminium, Eisen, Kupfer, Graphit) in einer Dicke bis 100 µm. Diese Folie ist auf der außenliegenden Oberfläche mit einer dünnen Anti-Haftschicht, wie sie z. B. in den Verpackungs- und Lebensmittelbranchen üblich ist versehen, ohne daß dadurch die guten thermischen und elektri schen Eigenschaften der Folie beeinträchtigt werden.
2. Ausgleichsfolie (B)
Eine zwischen 0,10-1,00 mm dicke, modifizierte PVC-Folie, welche eine Temperaturbeständigkeit bis ca. 200°C aufweist.
3. Puffermaterial (C)
Ein möglichst kompressibles Polsterpapier oder Kunststoff-Vlies in dem Dickenbereich 0,10-1,00 mm und einem Flächengewicht zwischen 100-750 g/m².

Die Herstellung des Substrates erfolgt entweder in Pressen oder mittels Kaschiervorgängen, wie sie allgemein in der Kunststoff- und Folientechnik üblich sind. Der Verbund untereinander kann da bei durch Verwendung geeigneter Kleber oder durch Preßdruck und -temperatur erreicht werden. Dabei kann die Trennschicht (D) ent weder eine separate Folie sein oder bereits schon auf die Ausgleichs folie (B) aufkaschiert bzw. aufgedampft worden sein.

Selbstverständlich kann dieses Substrat auch zum Verpressen an derer niveau-ungleicher Teile mit ähnlicher Problematik mit dem selben Erfolgt eingesetzt werden. Das in der Anmeldung beschriebene Beispiel läßt sich auch jederzeit bei der Verbindung von flexiblen und starren Schaltungen (mittels sogenannter No-flow Prepreg, Ver bundfolien oder gegossener Kleberschichten) oder bei der Aufbringung von Heat-Sinks auf Mehrlagen-Leiterplatten anwenden.

Claims

1. Druckausgleichssubstrat zum Verpressen von gedruckten Schal tungen, insbesondere flexiblen und starr-flexiblen Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Mehrschicht-Laminat mit folgendem Schichtaufbau besteht:

a) elektrisch und thermisch gut leitender Schicht mit einer Dicke von max. 0,1 mm,
b) modifizierter PVC-Folie mit einer Dicke von 0,1-1,0 mm und einer Temperaturbeständigkeit von ungefähr 200°C,
c) kompressiblem Papier- oder Kunststoff-Vlies mit einer Dicke von 0,1-1,0 mm und einem Flächengewicht von 100-750 g/m².

2. Druckausgleichssubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zusätzlich Schichten a) und b) zum Aufbau eines symme trischen Laminates vorgesehen werden.