DE3826776C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Laminaten, die wenigstens eine Schicht aus thermoplastischem und/oder duroplastischem Kunststoff enthalten, unter Einwirkung von Druck und Wärme in heizbaren Pressen. Weiterhin betrifft die Erfindung Preßpolster zur Durchführung des Verfahrens.

Mehrschichtige Laminate, bei denen wenigstens eine der beiden Schichten des Laminats thermoplastische und/oder duroplastische Kunststoffe enthält, sind beispielsweise kaschierte Holzspanplatten, bei denen Dekorschichten unter Zuhilfenahme eines Schmelzklebers aufgebracht werden. Andere mehrschichtige Laminate sind beispiels­ weise kupferkaschierte Basismaterialien für Leiter­ platten. Diese Basismaterialien bestehen im Inneren beispielsweise aus faser- oder vliesverstärkten wärme­ härtbaren Kunststoffen, auf die Kupferfolien unter Ein­ wirkung von Druck und Wärme auflaminiert werden. Während dieses Vorganges kommt es zum kurzzeitigen Aufschmelzen des im B-Zustand befindlichen Harzes, einer innigen Verbindung des Harzes mit der Kupferfolie und an­ schließend der irreversiblen Wärmehärtung durch Ver­ netzung des Harzes, wobei die Viskosität des geschmol­ zenen Reaktionsgemisches ansteigt.

Insbesondere in der Phase, in der das Harz in den flüssi­ gen Zustand übergeht und bereits der Preßdruck einwirkt, wird die zwischen den sogenannten Prepreglagen befind­ liche Luft herausgepreßt, während die im Prepreg einge­ schlossenen Gase in Lösung gehen.

Sowohl zur Steuerung des Temperaturanstieges als auch zum Druckausgleich werden die Preßpolster jeweils zwi­ schen die heizbare Presse und/oder die Heizetagen und die Preßbleche eingelegt. Bei der Herstellung von kupferkaschierten Basismaterialien für Leiterplatten werden im allgemeinen mehrere Schichten übereinander­ gelegt und als Stapel in die heizbare Presse einge­ bracht, wobei die Laminate durch Preßbleche voneinander getrennt sind.

Um die Störungen durch zwischen den Prepreglagen befind­ liche Luft und der Lösung eingeschlossene Gase so gering wie möglich zu halten, wird meistens mit Vakuumentgasung gearbeitet. Dennoch ist es bisher nicht möglich, Fehler an einzelnen Platten oder ganzen Chargen zu vermeiden.

Der Einsatz von Preßpolstern hat weiterhin zur Folge, daß der durch wiederholten Gebrauch entstandene Ver­ schleiß an den Platten der Heizbleche und der Presse ausgeglichen wird. Als Polstermaterialien werden insbe­ sondere Papier, Faservliese, gewebeverstärkte temperatur­ beständige Kautschukmatten, Kautschukfolien, Polytetra­ fluorethylen-beschichtete Glasgewebe sowie gepreßte Mineralfasern verwendet.

In der DE-OS 26 27 442 werden Preßpolster für Heißplattenpressen beschrieben, die aus einem Wirrfaservlies bestehen, welches beidseitigig mit Silikongummi beschichtet ist. Als Wirrvlies werden tem­ peraturbeständige Kunststoff-, Glas-, Mineral- oder Metallfasern eingesetzt. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähig­ keit werden dem Silikongummi Zuschlagstoffe aus Kupfer­ und/oder Aluminium- und/oder Aluminiumbronze- und/oder Ferrosilizium- und/oder Graphitpulver beigemengt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Polster besteht darin, daß sie nur unzureichend und unter lokaler Verminderung des Preßdruckes imstande sind, den Materialverschleiß an den Oberflächen der Heizbleche bzw. der Presse- oder Schiebebleche auszugleichen. Die Folge derartiger lo­ kaler Druckunterschiede im aufgeschmolzenen Harz während des Verpressens sind aber die unerwünschten Gas- und Luftansammlungen an Stellen verminderten Drucks, die sich im ausgehärteten Laminat in Form von runden Blasen im Harz sowie als strichförmige Gaseinschlüsse entlang der Gewebefäden insbesondere im Bereich der Kreuzungs­ punkte bemerkbar machen. Da insbesondere Preßpolster auf Basis von elastischen Materialien, wie Kautschuk, den Einschluß von Luft beim Verpressen fördern, wird in der Praxis überwiegend mit mehreren Lagen Kraftpapier als Preßpolster gearbeitet. Der Nachteil von derartigen Preßpolstern aus Papier besteht jedoch darin, daß sich die Spannungen beim Aufheizen zwischen den Heizblechen und dem Stapel von Prepregs nicht ausgleichen können. Dies führt dazu, daß der Spannungsabbau dann in dem dem Heizblech am nächsten liegenden, zuerst aufgeschmolzenen Prepreg erfolgt. Insbesondere bei Prepregs mit hohem Faseranteil und geringem Harzanteil wird durch die Re­ lativbewegungen zwischen Preßblech und Prepreg das Ge­ webe an den Knotenpunkten freigelegt. Dies führt zu einer schwer kontrollierbaren Qualitätsminderung, so daß oftmals ganze Chargen verworfen werden müssen.

Aus der DE-OS 21 66 213 ist bekannt, daß insbesondere in Mehretagen-Kaschierpressen für Holzwerkstoffe eine verbesserte Oberfläche erhalten werden kann, wenn man gegebenenfalls gelochte Bleche benutzt und diese an den Seitenkanten mit U-förmigen Stützen versieht. Der Nach­ teil dieser Maßnahmen besteht darin, daß zwar hierdurch thermisch bedingte Spannungen vermindert werden können, jedoch findet kein wirksamer Ausgleich lokaler Druck­ unterschiede im Preßpolster statt.

Aus der CH-PS 4 89 363 ist eine Polsterplatte bekannt, die aus zwei dünnen Metallblechen besteht, die größtenteils parallel zueinander verlaufen und längs ihres Umfangs miteinander verbunden sind, so daß eine geschlossene Kammer entsteht, die mit einem Material gefüllt ist, welches einen Schmelzpunkt von unter 120°C besitzt. Diese Polsterplatte kann jedoch nur auf Dimensionsänderungen in der Z-Achse reagieren, nicht jedoch auf die ebenfalls auftretenden geringen Dimensionsänderungen in der X- und Y-Achse.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Ver­ fahren zur Herstellung von mehrschichtigen Laminaten unter Einwirkung von Druck und Wärme in heizbaren Pressen und unter Verwendung von Preßpolstern zu ent­ wickeln, bei dem wenigstens eine der Schichten des Laminates thermoplastische und/oder duroplastische Kunststoffe enthält, bei dem zuverlässig einwandfreie und qualitativ hochwertige Produkte entstehen, die Bil­ dung von Blasen einerseits aber auch Freilegung des Gewebes an den Knotenpunkten andererseits vermieden wird.

Diese Aufgabe kann überraschend einfach dadurch gelöst werden, daß Preßpolster, die eine beim Erwärmen in der Presse schmelzende Schicht, die bei Temperaturen erweicht, die bei oder unterhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen und/oder duroplastischen Kunststoffes liegt, enthalten, welche zwischen zwei nicht schmelzenden Schichten aus Papier, Faservlies, gewebeverstärkten temperaturbeständigen Kautschukmatten, Kautschukfolien, Polytetrafluorethylen beschichtetem Glasgewebe oder mit Silikongummi beschichtetem Wirrvlies eingelagert ist, verwendet werden.

Eine besonders einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Preßpolster ist beispielsweise eine thermoplastisch aufschmelzende Kunststoffolie zwischen zwei Lagen Papier. Bereits mit einem derartigen Preßpolster können hervorragende Ergebnisse erzielt werden. Der Nachteil dieser einfachen Ausführungsform besteht darin, daß dieses Preßpolster nur einmal verwendet werden kann, da der aufgeschmolzene Kunststoff in das Papier eindringt und insbesondere bei Wiederverwendung auf der anderen Seite des Papiers wieder austritt. Dennoch kann bereits hiermit zuverlässig und kostengünstig produziert werden.

Insbesondere um die Preßpolster mehrfach verwenden zu können, wird daher die schmelzende Schicht zwischen zwei nicht schmelzende Schichten eingelagert, die für die aufgeschmolzene Schicht undurchdringlich sind. So kann beispielsweise eine niedrig schmelzende Kunststof­ folie zwischen zwei gummielastische Außenschichten ein­ gebracht werden, wobei nur darauf zu achten ist, daß es nicht zu einer gegenseitigen Auflösung und Vermischung der beiden Kunststoffe kommt. Besonders geeignet sind daher äußere Schichten aus Kautschuk oder Silikongummi. Obwohl gerade derartige Materialien als Preßpolster zur verstärkten Blasenbildung führen, kann dieser Nachteil hervorragend vermieden werden, wenn zwei derartige Preß­ polster mit einer dazwischenliegenden thermoplastischen Kunststoffschicht kombiniert werden. Derartige Polster vermeiden auch vollständig die befürchteten Gewebefrei­ legungen an den Laminatoberflächen, insbesondere den Kreuzungspunkten der eingelagerten Gewebe. Auch der gebrauchsbedingte Oberflächenverschleiß von Heizplatten und Schiebeblechen wird völlig ausgeglichen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Preßpolster ist, daß sie ohne Qualitätseinbuße in uneingeschränkter Reihenfolge für das Verpressen unterschiedlicher Formate verwendet werden können.

Für die Lebensdauer und Wiederverwendbarkeit der erfin­ dungsgemäßen Preßpolster ist vor allem zu beachten, daß die schmelzende Schicht auch nach mehrfachem Aufschmel­ zen und Wiedererstarren ihre Eigenschaften nur unwesent­ lich verändert. Es wurde festgestellt, daß handelsüb­ liches Polyethylen und handelsübliches Polypropylen auch nach mehrfacher Verwendung nur geringfügige Verän­ derungen des Schmelzpunktes und der Schmelzenthalpie aufweisen.

Als schmelzende Schicht kommen somit zunächst einmal derartige temperaturbeständige thermoplastische Kunst­ stoffe infrage, jedoch können auch bei der geeigneten Temperatur schmelzende Metalle oder Metallegierungen eingesetzt werden, die sich unter Ausschluß von Luft nahezu beliebig oft aufschmelzen lassen, ohne sich zu verändern. Ein Vorteil von Metallen oder Metallegierun­ gen ist die gute Wärmeleitfähigkeit, die eine gute Über­ tragung der zuzuführenden Wärme von den beheizten Preß­ blechen oder Heizplatten gewährleistet. Prinzipiell ist es aber auch möglich, die Leitfähigkeit von thermopla­ stischen Kunststoffen zu erhöhen, indem man nicht­ schmelzende Partikel mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu­ setzt, insbesondere Metallpulver.

Insbesondere wenn die erfindungsgemäßen Preßpolster eine lange Lebensdauer aufweisen, kann sich der Aufwand für teurere Materialien ohne weiteres bezahlt machen, wobei jedoch der wichtigste Vorteil darin besteht, daß zuverlässig Laminate mit hoher Qualität entstehen und damit der bisher unvermeidliche Anteil an Ausschuß er­ heblich gesenkt oder ganz vermieden werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Preßpolster zur Durchführung des Verfahrens können so­ mit insbesondere Verwendung finden bei der Herstellung von hochwertigen kaschierten Holzspanplatten sowie den faser- oder vliesverstärkten, wärmehärtbaren Prepregs zur Herstellung von kupferkaschierten Basismaterialien für Leiterplatten. Sie können aber auch darüber hinaus An­ wendung finden für alle Arten von hochwertigen mehr­ schichtigen Laminaten, die üblicherweise unter Einwir­ kung von Druck und Wärme in heizbaren Pressen herge­ stellt werden; dabei können sowohl Stempelpressen als auch Durchlaufpressen zur Anwendung kommen.

Die Dimensionen der erfindungsgemäßen Preßpolster können dem jeweiligen Anwendungszweck angepaßt werden. Zu dünne Preßpolster können bei relativ dicken Laminaten unzurei­ chend sein. Zu dicke Preßpolster bei relativ dünnen Laminaten führen zu unnötig langen Aufheiz- und Preß­ zeiten und sind daher unwirtschaftlich. Die geeigenten Dicken liegen somit annähernd im gleichen Bereich oder geringfügig über dem Bereich bisher verwendeter Preß­ polster.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dabei verwendeten Preßpolster sind in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Zur Herstellung von kupferkaschierten Basismaterialien für Leiterplatten werden Prepregs verwendet aus Glasge­ webe mit einem Gehalt von 43 Gew.-% wärmehärtbarem Epoxidharz, die beidseitig mit Kupferfolie belegt sind. Auf ein Schiebeblech wird zunächst ein Preßpolster auf­ gelegt, bestehend aus zwei Schichten glasfaserverstärk­ ter Teflonfolie und einer dazwischengelagerten Schicht aus Polyethylenfolie. Hierauf werden abwechselnd Preß­ bleche, Kupferfolie, eine oder mehrere Lagen Prepreg, Kupferfolie, Preßblech etc. bis zum oberen Ende des Stapels geschichtet, wobei dann noch ein Preßblech und das Preßpolster aufgelegt werden. Das Preßpolster be­ steht wiederum aus zwei Schichten glasfaserverstärkter Teflonfolie mit zwischengelagerter Polyethylenfolie. Mehrere solcher Gesamtstapel werden in eine heizbare Stempelpresse mit mehreren Heizetagen eingeführt und unter Anwendung von Druck erwärmt bis zur Aushärtung des Epoxidharzes. Nach der Entnahme aus der Presse und Abkühlung wird die Qualität der entstandenen Produkte geprüft. Es stellt sich heraus, daß eine einwandfreie Laminierung ohne Blasen und ohne freigelegte Gewebe­ teile an den Knotenpunkten entstanden ist. Es finden sich auch sonst keinerlei Hinweise auf innere Spannun­ gen oder die üblicherweise als "Measling" bezeichneten Fehlstellen.

Im Vergleich zu den bisher verwendeten Preßpolstern aus Kraftpapier ist die Quote an Ausschuß um ein Mehrfaches gesunken und nahezu Null.

Beispiel 2

Beispielsweise bei einer Wiederholung des Verfahrens gemäß Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von zwei Schichten Kraftpapier, zwischen die eine Lage Poly­ ethylenfolie eingelagert ist, werden die gleichen guten Ergebnisse beobachtet, jedoch haben diese Preßpolster nur eine kurze Lebensdauer.

Beispiel 3

Unter Verwendung der gleichen heizbaren Presse werden Preßpolster aus ausvulkanisierten Silikonkautschuk­ schichten und einer Innenlage aus Polypropylen verwen­ det. Es wird eine Holzspanplatte beidseitig durch heißes Verpressen veredelt. Die erhaltene Holzoberflä­ che weist nach dem Verpressen Hochglanz auf und zeigt keinerlei Welligkeit.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Laminaten, die wenigstens eine Schicht aus thermoplastischem und/oder duroplastischem Kunststoff enthalten, unter Einwirkung von Druck und Wärme in heizbaren Pressen, wobei Preßpolster, die eine beim Erwärmen in der Presse schmelzende Schicht, die bei Temperaturen erweicht, die bei oder unterhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen und/oder duroplastischen Kunststoffes liegt, enthalten, welche zwischen zwei nicht schmelzenden Schichten aus Papier, Faservlies, gewebeverstärkten temperaturbeständigen Kautschukmatten, Kautschukfolien, Polytetrafluorethylen beschichtetem Glasgewebe oder mit Silikongummi beschichtetem Wirrflies eingelagert ist, verwendet werden.

2. Preßpolster zur Herstellung von mehrschichtigen Laminaten, die wenigstens eine Schicht aus thermoplastischem und/oder duroplastischem Kunststoff enthalten, unter Einwirkung von Druck und Wärme in heizbaren Pressen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer beim Erwärmen in der Presse schmelzenden Schicht, die bei Temperaturen erweicht, die bei oder unterhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen und/oder duroplastischen Kunststoffes liegt, besteht, welche eingelagert ist zwischen zwei nicht schmelzenden Schichten aus Papier, Faservlies, gewebeverstärkten temperaturbeständigen Kautschukmatten, Kautschukfolien, Polytetrafluorethylen beschichtetem Glasgewebe oder mit Silikongummi beschichtetem Wirrvlies.

3. Preßpolster gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht schmelzenden Schichten undurchdringlich sind für die aufgeschmolzene Schicht.

4. Preßpolster gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schmelzende Schicht ein thermo­ plastischer Kunststoff, ein Metall oder eine Metallegie­ rung ist.

5. Preßpolster gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schmelzende Substanz nicht schmelzbare Partikel enthält.

6. Preßpolster gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht schmelzenden Schichten Zusätze zur Steigerung der Wärmeleitfähigkeit enthalten.