DE4036803A1

DE4036803A1 - Verfahren zur herstellung von kupferkaschierten schichtpressstofftafeln

Info

Publication number: DE4036803A1
Application number: DE4036803A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Chem Dr Fasbender; Burkhard Dipl Chem Dr Voss; Karl-Heinz Dipl Ing Weiper
Original assignee: Huels Troisdorf AG
Current assignee: Huels Troisdorf AG
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1992-05-21

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von insbesondere kupferkaschierten Schichtpreß stofftafeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Die Herstellung von Schichtpreßstofftafeln mit und ohne Kup ferkaschierung geschieht in an sich bekannter Weise durch Imprägnieren von Trägerbahnen aus Papier oder Gewebe, vorzugs weise Glasgewebe, mit härtbaren Harzen, Schneiden und Aufeinan derschichten der imprägnierten Bögen (Prepregs) und schließlich Verfestigung unter Druck und Temperatur in Pressen, vorzugs weise Mehretagenpressen. Nach Beendigung des Preßvorganges wer den die Tafeln rundum besäumt, visuell und maßlich kontrolliert und ggf. in kleinere Nutzen aufgetrennt. Die so erhaltenen Laminate müssen in bezug auf Ihre Eigenschaftswerte nationale und internationale Normen, wie z. B. DIN 7735, DIN 40 802, NEMA IEC 249, MIL 13 949, UL 94 usw. erfüllen.

Die gewünschte Nenndicke der Tafeln wird auf der Grundlage gesammelter Erfahrungswerte durch die Anzahl der imprägnierten Bögen unter Berücksichtigung ihres Einlegegewichtes festgelegt bei gleichzeitiger Festschreibung des Harzgehaltes und des Fließvermögens des Harzes. Dicke und Ausführung der Kupferka schierung sind ebenfalls zu berücksichtigen.

Zur Erzielung einer wirtschaftlichen Fertigung werden die ein zelnen Heizetagen einer Mehretagenpresse mit jeweils ca. 10 Stapeln Prepregs gefüllt, wobei die Prepreg-Stapel durch zwi schengelegte Preßbleche getrennt sind.

Unabhängig vom angewendeten Preßprogramm erhält man jedoch immer eine Dickenverteilung derart, daß in den Randzonen auf grund des Harzaustriebes die Tafeln dünner sind als im Mitten bereich. Weiterhin weisen die einzelnen Tafeln in jeder Heiz etage untereinander eine unterschiedliche Dickenverteilung auf.

Obwohl der Anwender des Materiales eine gleichmäßige Dickenver teilung und engere Toleranzen benötigt und fordert, ist mit der herkömmlichen Preßtechnik eine Verbesserung in dieser Hinsicht nicht möglich.

Einen Fortschritt hat die Einführung der Vakuum-Preßtechnik gebracht, die bei Pressen mit sogenannten Einfach-Formaten schon weitgehend angewandt wird. Hierzu wird jede Heizetage mit einem Vakuumrahmen ringsum abgedichtet, so daß im kalten Zustand der Presse und während der Aufheizphase, d. h. solange bis das Harz schmilzt, die imprägnierten Bögen evakuiert werden und danach in üblicher Weise unter Druck und Temperatur zu Schichtstofftafeln verpreßt werden können. Das Verfahren hat neben der weitgehenden Entgasung des Vormateriales den Vorteil, daß mit einem niedrigeren Druck in der Endstufe gearbeitet wer den kann. Hierdurch wird der Harzaustrieb vermindert, und die Dickenverteilung innerhalb der gepreßten Tafeln gestaltet sich günstiger. Dennoch weisen die nach diesem Verfahren hergestell ten Schichtpreßstofftafeln z. T. zu große Abweichungen in der Dicke auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend von einem gattungsgemäßen Verfahren eine gleichmäßigere Dickenver teilung und -toleranz bei den hergestellten Schichtpreßstoffta feln zu gewährleisten.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe damit, daß die übereinanderge legten Prepregs vor dem Verpressen mit einer Drahtschlaufe umlegt werden, wobei der Durchmesser des Drahtes mindestens der Nenndicke der Schichtpreßstofftafel entspricht.

Die Drahtschlaufe entspricht in ihrem Durchmesser der zu erzie lenden Nenndicke oder weist ein geringes Aufmaß von 10 bis 20% auf. Die Drahtschlaufe wird durch den Preßdruck zwischen den beiden Preßblechen festgeklemmt und wirkt als hervorragende Dichtung gegen das austretende Harz. Da der Harzaustrieb somit auf ein Minimum begrenzt wird, ist der Dickenabfall in den Randzonen bei weitem nicht so stark wie bei einem Harzfluß unter normalen Bedingungen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sowohl mit als auch ohne Anwendung von Vakuum gepreßt werden. Das Verfahren ist nicht formatabhängig. Der Draht selbst kann hart oder weich gewählt werden, d. h. entweder aus Stahl oder aus Kupfer bzw. Aluminium. Beides hat Vor- und Nachteile. Stahldraht läßt sich aufgrund seiner größeren Steifigkeit besser als Schlaufe hand haben, ergibt jedoch einen höheren Verschleiß des Besäumwerk zeuges. Außerdem hält er Verformungskräften durch das fließende Harz besser stand und behält so eher seine Form. Er kann aber grundsätzlich in seinem Durchmesser nicht größer gehalten wer den als die Nenndicke der zu pressenden Tafel, da sonst Abdrücke auf den Preßblechen möglich sind. Weichere Materialien werden dagegen leichter verformt und beschädigen die Preßbleche nicht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Kup fer als Material für die Drahtschlaufe verwendet. Dieses hat den Vorteil, daß das Material nach dem Besäumen der fertigen Schichtpreßstofftafeln zusammen mit der Kupferfolie nahezu vollständig wiedergewonnen werden kann.

Die Kosten für die "verlorene" Form werden durch die Rationali sierungsmöglichkeiten der Produktion, die durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Vorschlages erzielbar sind, mehr als auf gewogen. In einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann die Drahtschlaufe auch in eine in das untere Preßblech gefräste Nut gelegt und so fixiert werden. Der Durchmesser des Drahtes ist dementsprechend größer zu wählen.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann auf eine geschlos sene Drahtschlaufe verzichtet werden. Statt dessen werden die Ecken des Prepregstapels mit Drahtwinkeln von je 5-20 cm Schenkellänge umlegt. Auf diese Weise wird der besonders in den Tafelecken vermehrte Harzaustrieb zurückgehalten und der dadurch hervorgerufene Dickenabfall verhindert oder wenigstens deutlich vermindert.

Eine besonders wichtige Anwendung erfährt die Erfindung beim Pressen von Mehrschichtleiterplatten, der sog. Multilayer. Hierbei werden dünne kupferkaschierte Epoxidglashartgewebelami nate in an sich bekannten Verfahren ein- oder beidseitig im Druckätzverfahren mit Leiterbildern versehen, unter Dazwischen legen von einem oder mehreren Bogen Prepregs übereinanderge schichtet, unter Druck und Temperatur in einer Presse ausgehär tet, wobei die Außenflächen in voller Kupferkaschierung ausge führt werden, und schließlich wie eine zweiseitige Leiterplatte behandelt, d. h. gelocht, mit Leiterbildern versehen, chemisch- galvanisch durchkontaktiert und schließlich geätzt.

Die bei diesem Herstellungsverfahren hauptsächlich auftretende Schwierigkeit besteht darin, beim Laminierprozeß des Multi layers den Harzfluß aus den Prepregs innerhalb kontrollierter Grenzen zu halten, damit im Innern des Multilayers genügend dicke Isolationsschichten zwischen zwei benachbarten Leitungs ebenen vorhanden sind und die gewünschte Nenndicke des fertigen Multilayers eingehalten wird. Trotz genauer Spezifizierung der Prepregs in bezug auf Harzgehalt, Fließ- und Reaktionsvermögen des Harzes sind übermäßige Harzverluste nicht immer sicher zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Anwendung der umlaufenden Drahtschlaufe wird eine deutliche Verbesserung in dieser Hin sicht erzielt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden Anhand eines Ausführungs- und Vergleichsbeispiels sowie der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 Eine Seitenansicht eines Prepreg-Stapels vor dem Ver pressen;

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Prepreg-Stapel gemäß Fig. 1;

Fig. 3 die Dickenverteilung einer Schichtpreßstofftafel gemäß dem Vergleichsbeispiel;

Fig. 4 die Dickenverteilung einer Schichtpreßstofftafel gemäß dem Ausführungsbeispiel.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung und Vergleichsversuch

In einer 4-Etagenpresse mit dem Heizplattenformat 1200 · 700 mm und dem Preßblechformat 1110 · 620 mm werden zwischen je zwei Preßblechen 1 jeweils acht Prepregs 2 im Format 1080 · 580 mm, bestehend aus 200 g/m²-Glasgewebe (US-Style 7628) mit 150 g/m²- Trockenharzauftrag und einer Restgelzeit von 80-90 s bei 170°C, fluchtend übereinandergeschichtet und mit einer 35 µm dicken Kupferfolie 3 im Aufmaß von 15 mm umlaufend sowie einer 25 um dicken Trennfolie 4 aus Tedlar PVF-Film auf der Gegen seite umlegt. Der Harzansatz für das Prepreg besteht aus:

100 Gew.-Teilen eines bromierten (20 Gew.-% Br) Epoxidharzes auf Basis Bisphenol A und einem Epoxidäquivalent von 560±10;
3,2 Gew.-Teilen Härter Dicyandiamid;
0,20 Gew.-Teilen Beschleuniger Benzyldimethylamin

alles gelöst in Butanon/Methylglykol 1 : 1 zu einer ca. 60%igen Imprägnierlösung.

Die Presse wird bei Raumtemperatur mit je zehn der beschriebe nen Lagen Preßgut unter Dazwischenlegen von jeweils einem Preßblech 1 in einer der vier Heizetagen beschickt. Parallel dazu wird eine 2. Heizetage in derselben Weise mit dem gleichen Preßgut von denselben Abmessungen gefüllt, jedoch jeder Pre pregstapel mit einer 1,8 mm dicken Kupferdrahtschlaufe 5 im Format 1085 · 585 mm umlegt, welche durch Weichlöten zusammen gefügt ist. Die Presse wird nun mit einem spezifischen Preß druck von 10 bar bei Raumtemperatur zusammengefahren und mit einer Aufheizgeschwindigkeit von ca. 4°C/min im Preßgutpaket aufgeheizt. Dies wird durch beidseitiges Abpuffern der Pakete mit je zehn Bogen Kraftpapier von je 150 g/m erreicht. Nach dem Erreichen der Pressentemperatur von 170°C bleibt die Presse 1,5 Std. geschlossen, danach wird sie soweit abgekühlt, daß das Preßgut mit einer Temperatur von etwa 40°C entnommen werden kann.

Nach dem Austafeln sieht man sofort den optischen Unterschied zwischen den erfindungsgemäß mit und den als Vergleichsbeispiel ohne Drahtschlaufe gepreßten Tafeln.

Während bei den ohne Schlaufe entsprechend dem Stand der Tech nik gepreßten Tafeln ein ungleichmäßig ausgetretener Harzrand bis zu 10 mm Breite mit Lufteinschlüssen festzustellen ist, hält die Drahtschlaufe das Harz wie eine geschlossene Form zurück und bewirkt ein gleichmäßiges, einwandfreies Aussehen der Tafeln bis zum Rand der Prepregs. Das sich zwischen Pre pregs und Draht ansammelnde Harz erscheint klar und frei von Lufteinschlüssen.

Nachdem beide Sorten Tafeln rundum 10 mm besäumt worden sind, werden sie mit einer Mikrometerschraube auf 0,01 mm genau über die gesamte Fläche vermessen. In Fig. 3 sind die gemessenen Dicken als Zahlenwerte in mm an den jeweiligem Meßstellen der im Vergleichsversuch hergestellten Schichtpreßstofftafeln dar gestellt. Entsprechend sind in Fig. 4 die Meßwerte der erfin dungsgemäß hergestellten Schichtpreßstofftafeln eingetragen.

Wie aus dem Vergleich der Fig. 3 und 4 zu ersehen ist, führt das erfindungsgemäße Verfahren zu Schichtpreßstofftafeln mit erheblich geringeren Abweichungen von der Nenndicke als bei herkömmlichen Schichtpreßstofftafeln.

Bemerkenswert ist dabei, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfah ren die einzelnen Tafeln eine nahezu gleiche Dickenverteilung aufweisen, während bei den im Vergleichsversuch hergestellten Schichtpreßstofftafeln signifikante Unterschiede zwischen Innen- und Außentafeln zu verzeichnen sind.

Claims

1. Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von insbe sondere kupferkaschierten Schichtpreßstofftafeln (6), bei dem eine Mehrzahl mit einem durch Erwärmen erweichbaren Harz imprägnierter Prepregs (2) unter Einwirkung von Druck und erhöhter Temperatur zu einem Laminat verpreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinandergelegten Pre pregs (2) vor dem Verpressen mit einer Drahtschlaufe (5) umlegt werden, wobei der Durchmesser des Drahtes min destens der Nenndicke der Schichtpreßstofftafel (6) ent spricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Rand der Prepregs (2) und der Draht schlaufe (5) maximal 5 mm beträgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeich net durch die Verwendung von Kupfer als Material für die Drahtschlaufe.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Drahtschlaufe nach dem Laminieren zusammen mit einem Randstreifen der Schichtpreßstofftafeln entfernt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Preßvorgang unter Vakuum abläuft.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schichtstofftafel innere Leitungs ebenen enthält und damit einen sogenannten Multilayer dar stellt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Draht mit entsprechend größer gewähltem Durchmesser in eine in das untere Preßblech ein gefräste Rille eingelegt wird.

8. Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von insbe sondere kupferkaschierten Schichtpreßstofftafeln (6), bei dem eine Mehrzahl mit einem durch Erwärmen erweichbaren Harz imprägnierter Prepregs (2) unter Einwirkung von Druck und Temperatur zu einem Laminat verpreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß an jede der vier Ecken der übereinan dergelegten Prepregs (2) vor dem Verpressen jeweils ein Winkel aus einem Draht mit 5 bis 20 cm Schenkellänge pla ziert wird, wobei der Durchmesser des Drahtes mindestens der Nenndicke der Schichtpreßstofftafel (6) entspricht.