DE4118814C2

DE4118814C2 - Verfahren zum Herstellen einer Mehrlagenplatte

Info

Publication number: DE4118814C2
Application number: DE4118814A
Authority: DE
Inventors: Yotaro Hatamura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1991-06-07
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2011-06-08
Also published as: KR940003719B1; KR920001707A; DE4118814A1; JPH0443020A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrlagenplatte insbesondere Mehrlagenleiterplatten ka schierten Folien u. dgl., gemäß den im Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten werden abwech selnd dünne glasfaserhaltige Kunststoff-Folien und kupfer beschichtete kaschierte Folien, die auf einer oder beiden Seiten mit einer metallischen Schaltungsstruktur versehen sind, aufeinandergestapelt. Die kupferbeschichteten ka schierten Folien werden zur Mehrlagenplatte zwischen zwei plattenförmigen Preßformwerkzeugen miteinander verklebt. Bei diesem Preßvorgang fließt das verflüssigte Harz der kupferbeschichteten kaschierten Folien und der Kunststoff- Folien zwischen die Schaltkreise und wird an den Seitenkan ten des Plattenstapels in einen Zwischenraum herausge drückt. Bei diesem Verfahren besteht die Gefahr, daß eine seitliche Verlagerung der Leiterplatten relativ zueinander auftritt. Um eine solche Verlagerung zu vermeiden, werden - wie in Fig. 6 gezeigt - an geeigneten Stellen des Plat tenstapels Durchgangsbohrungen gebohrt, in welche Zentrier stifte 8 eingesetzt werden.

Bei diesem Herstellungsverfahren tritt in der Mehrlagenlei terplatte 5 eine sehr unausgeglichene Druckverteilung auf, wie Fig. 7 zeigt, und die erhaltene Mehrlagenleiterplatte 5 hat eine ungleichmäßige Dickenverteilung, wie Fig. 8 zeigt. Die ungleichmäßige Druckverteilung führt zur Bildung von Blasen am Umfangsbereich, in dem der Druck niedrig ist, wo durch die elektrische Isoliereigenschaft im Kunststoffteil der Mehrlagenleiterplatte 5 verschlechtert wird. Die bei terplatten können sich beim Erwärmen und Abkühlen nicht un gehindert ausdehnen und zusammenziehen, weil die in Paß bohrungen eingesetzten Zentrierstifte 8 eine Lageverschie bung gegenüber den Preßwerkzeugen 1, 2 verhindern, und weil zwischen der obersten bzw. untersten Platte im Plattensta pel und den Druckflächen der Preßwerkzeuge hohe Reibungs kräfte wirksam werden. Diese nachteiligen Erscheinungen sind darauf zurückzuführen, daß sich die Mehrlagenleiter platte 5 während der Druckbeaufschlagung und Erwärmung aus dehnt und nach Beendigung der Druckbeaufschlagung und Er wärmung zusammenzieht.

Um dieses Problem zu lösen, wird von Kyooi, Murooka, Mura kami in "Paper for the 40th Joint Lecture for Plastic Wor king" (1989), 307-310, ein gattungsgemäßes Verfahren vorge schlagen, bei dem um den Umfang der Mehrlagenleiterplatte herum zwischen den beiden Preßplatten ein Dichtring vorge sehen ist. Während des Preßvorganges wird das schmelzflüs sige Harz zwischen den Leiterplatten in den vom Dichtring begrenzten Raum herausgedrückt und erzeugt einen hydrosta tischen Druck, durch den eine ungleichmäßige Druckvertei lung korrigiert wird. Bei diesem Verfahren ergeben sich die Vorteile, daß die unausgeglichene Dickenverteilung sowie die Blasenbildung im Umfangsbereich der Mehrlagenleiter platte unterdrückt werden. Die Mehrlagenleiterplatte wird aber trotzdem an einer ungehinderten Ausdehnung bzw. Kon traktion gehindert. Die Probleme der ungleichmäßigen Dicke und der durch erzwungene Bewegung der Leiterplatten hervor gerufene Verlagerung der Einzelplattenlagen bleiben beste hen.

Ferner ist eine in Fig. 9 dargestellte Preßplattenanordnung bekannt, bei der die Preßplatten 1, 2 Längsschlitze 10 auf weisen, um eine unerwünschte Fixierung der Positionierstif te 8 der Preßplatten 1, 2 zu vermeiden. Dabei verhindert aber die Reibung zwischen den Preßplatten 1, 2 und der zu pressenden Mehrlagenleiterplatte 5 eine ungehinderte Aus dehnung und Kontraktion der Mehrlagenleiterplatte 5.

In der DE 34 24 232 A1 ist ein Mehrschichtlaminat beschrie ben, das als Verstärkungsmaterial und für gedruckte elek trische Schaltkreise eingesetzt werden kann. Das Laminat weist Schichten aus nicht mehr formbaren vollaromatischen Polyimiden auf, die an je einer Seite einer Metallfolie als Trägermaterial fest haften. Wenigstens zwei Polyimid- Schichten sind jeweils auf der der Metallfolie abgewandten Seite mittels heißsiegelbarem Polyimid miteinander verbun den.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Mehrlagenplatten aufzuzeigen, das eine seitliche unge hinderte Ausdehnung und Kontraktion der Mehrlagenplatte während des Preßvorganges ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebe nen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Ver kleben von Mehrlagenplatten gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Preßplatte;

Fig. 3A bis 3F ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Her stellung einer Mehrlagenleiterplatte unter Ver wendung der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Druckvertei lung einer mit der Vorrichtung nach der Erfindung hergestellten Mehrlagenplatte;

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Dickenvertei lung einer mit der Vorrichtung nach der Erfindung hergestellten Mehrlagenplatte;

Fig. 6 einen Schnitt durch eine konventionelle Haft verbindungsvorrichtung;

Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der konventionel len Verteilung des aufgebrachten Drucks beim Ver kleben einer Mehrlagenplatte unter Anwendung von Druck;

Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der konventionel len Dickenverteilung beim Verkleben einer Mehrla genplatte unter Anwendung von Druck; und

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine konventionelle Preß platte.

Nach Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung zum Verkleben von Mehr lagenplatten eine obere Preßplatte 1 und eine untere Preß platte 2, die beide von einer hydraulischen Presse beauf schlagbar sind. Fig. 1 zeigt die Vorrichtung zum Verkleben von Mehrlagenplatten unmittelbar vor der Druckbeaufschla gung durch die Presse. Die untere Preßplatte 2 ist wie ein Behälter geformt, und die obere Preßplatte 1 ist wie ein in die untere Preßplatte 2 passender Deckel geformt. An gegen überliegenden Positionen in den beiden Preßplatten 1, 2 sind Stiftlöcher 9 gebildet, in die Positionierstifte 8 eingesetzt sind, die eine Mehrlagenleiterplatte 5 in einer richtigen Lage fixieren. Die Positionierstifte 8 haben ei nen Durchmesser von ca. 3-6 mm und die Stiftlöcher 9 einen um ca. 0,5-1,0 mm größeren Durchmesser als die Positionier stifte 8. Ein Dichtring 3 ist an der Innenumfangsseite der unteren Preßplatte 2 befestigt. Die Innenumfangsfläche des Dichtrings 3 und die Außenumfangsfläche der Mehrlagenlei terplatte 5 sind um einen Zwischenraum 6 von ca. 1-5 mm voneinander getrennt gehalten, wenn die beiden Platten nicht druckbeaufschlagt sind. Der Zwischenraum 6 ist so groß, daß er das beim Preßvorgang aus den Einzelplatten herausgedrückte schmelzflüssige Harz unter Erzeugung eines hydrostatischen Drucks aufnehmen kann. Der Dichtring 3 be steht aus einem Material wie Silikon mit einem Elastizi tätsmodul von 20-200 kg/cm².

Zur Herstellung der Mehrlagenleiterplatte 5 werden sieben mit Leiterstrukturen versehene Leiterplatten mit abwech selnd jeweils dazwischen liegenden Klebefolien übereinan dergelegt. Eine Polyimidschicht 7 ist an der Oberseite und an der Unterseite des Stapels angeordnet, um die Reibung in Seitenrichtung zu verringern. Wenn die obere und die untere Preßplatte 1, 2 druckbeaufschlagt werden und im Plattensta pel durch thermische Dehnung Querspannungen auftreten, kann sich die Mehrlagenleiterplatte 5 ungehindert in Querrich tung ausdehnen, weil die Gleitreibung in Querrichtung der Mehrlagenleiterplatte 5 durch die Polyimidschichten 7 ver ringert wird. Anstelle der wärmebeständigen Polyimidschicht 7 kann auch Teflon eingesetzt werden, das ebenfalls wärme beständig ist. Ferner kann auf die Oberfläche der Poly imidschichten 7 ein warmfestes Öl aufgebracht werden, um die Gleitreibung weiter zu mindern.

Als Leiterplatten 5 werden glasfaserverstärkte imprägnierte kupferbeschichtete Platten und als Klebefolie wird eine Harzmatte, beispielsweise ein mit thermoplastischem Harz imprägniertes Glasfasergewebe, verwendet. Der zur Bildung der Mehrlagenleiterplatte 5 aufgebrachte Druck beträgt 1-40 kg/cm², und die Erwärmungstemperatur beträgt 120- 220°C.

Bei dem in Fig. 3A-3F beschriebenen Ablauf des Verfahrens zur Herstellung einer Mehrlagenleiterplatte 5 werden Löcher für Positionierstifte 8 in die Leiterplatten, die Haftfo lien und die Polyimidschicht 7 gebohrt. Nach Fig. 3A wird eine Polyimidschicht 7 auf der unteren Preßplatte 2 vorge sehen, wobei die Löcher der Polyimidschicht 7 mit den Stiftlöchern 9 der unteren Preßplatte 2 in Deckung liegen. Nach Fig. 3B wird ein Dichtring 3 an der Innenumfangsseite der unteren Preßplatte 2 angeordnet. Anschließend werden die Leiterplatten und die Haftfolien abwechselnd übereinan der auf die Polyimidschicht 7 gelegt, und Positionierstifte 8 werden durch die Leiterplatten und Haftfolien und in die Stiftlöcher 9 der unteren Preßplatte 2 geführt. In Fig. 3F werden die aufeinandergelegten Platten und Folien mit Druck beaufschlagt und von einer oberen und einer unteren Heiz platte 1a, 1b erwärmt, die in der beweglichen und der orts festen Werkzeughälfte einer Presse angeordnet sind.

Die Druckbeaufschlagung und Erwärmung durch die beiden Heizplatten 1a, 1b bewirkt eine Spannung in der Mehrlagen leiterplatte 5 in Querrichtung. Die Gleitreibung an den Oberflächen der beiden Preßplatten 1, 2 und der Mehrlagen leiterplatte 5 ist durch die Polyimidschichten 7 gering und das durch den elastischen Dichtring 3 eingeschlossene ge schmolzene Harz erzeugt einen hydrostatischen Druck. Durch das Spiel der Positionierstifte 8 in den Stiftlöchern 9 werden die zweidimensionalen Querspannungen in der Mehrla genleiterplatte 5 klein gehalten, wobei sich die Mehrlagen leiterplatte 5 in Querrichtung ausdehnen oder zusammenzie hen kann.

Fig. 4 zeigt die Verteilung des Drucks, der auf die effek tive Fläche der Mehrlagenleiterplatte 5 aufgebracht wird, die tatsächlich als Leiterplatte dient. Diese Druckvertei lung entspricht in etwa der Dickenverteilung nach Fig. 5, in der die Dickenverteilung auch in dem nichteffektiven Flächenbereich dargestellt ist. Im effektiven Flächenbe reich der Fig. 4 gibt es einen etwas erhöhten Mittelteil und an der Seite A des Vierseits einen verringerten Druck, wobei der auf die effektive Fläche aufgebrachte mittlere Druck 1,5 MPa oder weniger beträgt. Die in Fig. 4 gezeigte Druckschwankung resultiert aus Toleranzen des Planheits grads der beiden Heizplatten 1a, 1b.

Nach Fig. 5 beträgt die Dickenabweichung 0,1 mm oder weni ger.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Herstellung von anderen Mehrlagenplatten aus mehreren Einzelplatten an gewandt werden, die gleichmäßige Dicke haben sollen, z. B. bei keramischen Mehrlagenleiterplatten, Mehrlagenmagnetkar ten, Hybridkarten, Mehrlagenglasplatten, Mehrlagenstahl platten und Schichtpreßstoffen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Mehrlagenplatte, bei welchem die einzelnen plattenförmigen Lagen und Klebe folien in einer behälterförmigen unteren Preßplatte in wechselnder Folge übereinander gestapelt werden und mittels Stiften positioniert werden und bei dem der Plattenstapel durch eine obere deckelförmige Preßplat te unter Erhitzung und Verflüssigung der Klebefolien zur Mehrlagenplatte gepreßt wird, wobei ein den Plat tenstapel umgebender Dichtring während des Preßvorgan ges einen hydrostatischen Druck in dem seitlich her ausgedrückten Material der verflüssigten Klebefolien aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formwerkzeugen unter und über dem Platten stapel eine Gleitschicht aus einem reibungsarmen, wär mefesten Material angeordnet wird, wobei diese Gleit schicht zusammen mit erweiterten Aufnahmebohrungen in den Preßwerkzeugen für die Positionierstifte seitliche Relativbewegungen zwischen dem Plattenstapel und dem jeweiligen Preßwerkzeug während des Preßvorganges zu läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitschichten (7) Dünnschichten aus organi schem Material verwendet werden, wie Polyimid oder PTFE.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Gleitschichten (7) ein warmfestes Schmier öl aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschichten (7) auf die jeweilige Oberflä che der Preßplatten (1) aufgebracht werden.