DE60220405T2

DE60220405T2 - Dreidimensionales vliesstoffsubstrat für leiterplatte

Info

Publication number: DE60220405T2
Application number: DE60220405T
Authority: DE
Inventors: Jerry Charleston ZUCKER; Nick Mark Mooresville CARTER
Original assignee: Polymer Group Inc
Current assignee: Avintiv Specialty Materials Inc
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004528466A; US20030008590A1; WO2002098638A1; EP1392495A1; US6964749B2; EP1392495A4; EP1392495B1; DE60220405D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Vliesstoffsubstrat und im Speziellen ein Vliesstoffsubstrat, das mit einem dreidimensionalen Bild versehen ist, wobei das dreidimensional ausgebildete Vliesstoffsubstrat insbesondere als Trägersubstrat für eine Leiterplatte (PCB – „Printed Circuit Board") und ähnliche Anwendungen geeignet ist.
Allgemeiner Stand der Technik
Die Herstellung herkömmlicher Textilsubstrate für Leiterplatten und ähnliche Anwendungen ist bekanntermaßen ein komplexes Verfahren mit mehreren Schritten. Die Herstellung solcher Substrate aus Stapelfasern beginnt mit dem Kardiervorgang, wobei die Fasern getrennt und zu einem Rohmaterial, das als Flor bekannt ist, ausgerichtet werden Anschließend werden mehrere Florbahnen mehrmals mittels eines Streckwerks gezogen, um die Fasern weiter auszurichten, zu mischen und die Gleichförmigkeit zu verbessern sowie den Durchmesser des Flors zu verringern. Der gestreckte Flor wird anschließend einer Vorspinnmaschine zugeführt, um Vorgarn herzustellen, und zwar durch weitere Verringerung des Durchmessers sowie durch Verleihen einer leichten Vordrehung. Das Vorgarn wird anschließend der Spinnmaschine zugeführt, wo es zu Garn gesponnen wird. Daraufhin gelangt das Garn auf eine Haspel, von welcher aus es derart weitergeleitet wird, daß größere Bündel entstehen. Anschließend kann das Garn dazu verwendet werden, einen Textilstoff herzustellen.
Im Falle von Webstoffen wird das Garn einem spezifischen Verwendungszweck entweder als Kettfaden oder als Schußfaden zugeordnet. Die Schußfäden (die entlang der y-Achse verlaufen) werden direkt der Webmaschine zugeführt, um dort verwoben zu werden. Die Kettfäden (entlang der x-Achse verlaufen) müssen einer weiteren Bearbeitung unterzogen werden. Die großen Garnbündel werden auf einen Schärrahmen gegeben und um einen Teilkettbaum gewickelt, wo sie parallel zueinander ausgerichtet werden. Der Teilkettbaum wird anschließend in eine Schlichtmaschine gegeben, wo eine Schlichte auf das Garn aufgebracht wird, um es steifer und abriebfester zu machen, was erforderlich ist, um dem Webvorgang zu widerstehen. Beim Verlassen der Schlichtmaschine wird das Garn auf einen Garnbaum gewickelt, welcher anschließend an der Rückseite der Webmaschine befestigt wird. Die Kettfaden werden durch die Nadeln der Webmaschine geführt, welche die Einzelfäden hebt und senkt, während die Schußfä den gemäß einem Verflechtungsschema rechtwinklig dazu eingewoben werden, wodurch das Garn zu einem Textilstoff verwoben wird. Nachdem der Textilstoff gewoben wurde, muß er einem Reinigungsvorgang unterzogen werden, um die Schlichte von den Kettfaden zu entfernen, bevor er gefärbt oder ausgerüstet werden kann. Gegenwärtig werden gewerbliche Hochgeschwindigkeitswebmaschinen mit einer Geschwindigkeit von 1.000 bis 1.500 Schüssen pro Minute betrieben, wobei ein Schuß dem Einführen des Schußfadens über die gesamte Breite des Textilstoffs entspricht. Tücher und Laken weisen typischerweise eine Fadenzahl von 80 × 80 bis 200 × 200 auf, womit die Kettfäden beziehungsweise die Schußfäden pro Inch bezeichnet werden. Die Webgeschwindigkeit wird dadurch bestimmt, wie schnell die Schußfäden in die Kettfäden eingeschossen werden können; daher sind Webmaschinen zur Herstellung von Lakenstoffen im Allgemeinen zu einer Herstellungsgeschwindigkeit von 12,7 cm bis 47,6 cm (5 Inches bis 18,75 Inches) pro Minute befähigt.
Im Gegensatz dazu ist die Herstellung von Vliesstoffen aus Stapelfasern und/oder Filamenten bekanntermaßen effizienter als herkömmlicher Textilverfahren, da die Textilstoffe direkt beim Kardiervorgang hergestellt werden.
Vliesstoffe eignen sich zur Verwendung in einem breiten Spektrum von Anwendungen, bei denen die Effizienz, mit welcher die Textilstoffe hergestellt werden können, diesen Textilstoffen einen bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Textilstoffen verschafft. Es sind wasserstrahlverfestigte Textilstoffe mit verbesserten Eigenschaften entwickelt worden, die durch eine Verflechtung der Fasern und/oder Filamente innerhalb des Textilstoffs entstehen, wodurch der Zusammenhalt des Textilstoffs verbessert wird. Nach der Verflechtung kann die Haltbarkeit des Textilstoffs weiter verbessert werden, indem Bindemittelzusammensetzungen aufgebracht und/oder die verflochtene Fasermatrix thermisch stabilisiert wird.
Bislang wurden zur Herstellung von elektronischen Bauteilen, wie etwa Leiterplatten, gewobene Glasfasern verwendet, die entweder aus Endlosgarn oder aus Vorgarn bestanden. Das Weben von Glasfasern ist bekanntermaßen sehr schädlich für die Bauteile der Webvorrichtung und auch schwierig in der Handhabung, und zwar aufgrund der Gefährdung durch feine Glasfilamente. Dank der Verwendung von wasserstrahlverfestigten, mit einem dreidimensionalen Bild versehenen Trägersubstraten können Leiterplatten und ähnliche Anwendungen nicht nur aus einer Vielzahl von faserartigen Bestandteilen, die deutlich weniger gefährlich sind, hergestellt werden, sondern es werden ihnen darüber hinaus einzigartige und nützliche Leistungseigenschaften verliehen, welche die bauliche, elektrische und thermische Leistungsfähigkeit der Leiterplatte insgesamt verbessern. Ein besonderer Vorteil, der mit der Verbesserung der Wärmeschutzeigenschaften des Substrats, welches gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, einhergeht, besteht darin, daß hochgradig temperaturempfindliche elektrische Bauteile, wie etwa leistungsfähige Computerprozessoren, weiteren Nutzen daraus ziehen, daß das Substrat Wärme besser ableiten kann. Bei verringerter Temperatur kann eine weitere Verbesserung von Eigenschaften von Prozessorgeschwindigkeit und Batterielebensdauer erreicht werden.
Die US-Patentschrift 5 990 377 offenbart eine dreidimensionale absorbierende Fasermatte mit zwei Bereichen, welches sich als körperseitige Auskleidung für saugfähige Artikel wie etwa Damenbinden, Windeln und Ähnliches eignet. Um einen Vliesstoff mit Öffnungen zu versehen, wird in dem Schriftstück ein Wasserstrahlverfestigungsschritt vorgeschlagen, im Rahmen dessen Hochdruckwasserstrahlen verwendet werden, um die faserige Oberfläche zu verändern. Weiterhin wird die Verwendung von Klebstoff und ähnlichen Mitteln beschrieben, die dazu dienen, ein Flechtwerk aus hydrophoben Fasern einer Schutzlage mit den angrenzenden Bereichen eines darüberliegenden Flechtwerks aus hydrophoben Fasern zu verkleben.
In dem Schriftstück WO 98/52 458 werden dreidimensionale Strukturen offenbart, die als Reinigungstücher dienen. Ein Verfahren zur Herstellung einer Schicht aus losen faserigen Werkstoffe (z.B. Polyester) umfaßt einen Wasserstrahlverfestigungsschritt, bei welchem die faserigen Werkstoffe, die sich auf einem Trägerbauglied mit einem Muster aus Öffnungen befinden, Wasserdruckunterschieden ausgesetzt werden, die ausreichend groß sind, um eine mechanische Verflechtung der Einzelfasern zu einem Textilstoff zu bewirken.
In dem Schriftstück EP 0 333 228 A2 wird ein Verfahren zur Herstellung eines faserigen elastischen Werkstoffs mit Vliesstruktur offenbart. Die Technik des hydraulischen Verflechtens führt zu einem faserigen Werkstoff mit Vliesstruktur, der eine Fasermatte von hoher Festigkeit darstellt. Der Werkstoff kann verschiedenartige Verwendungen finden wie etwa als Schutzkleidung, als Wischtücher und als Deckmaterial für saugfähige Hygieneartikel.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trägersubstrat für elektronische Schaltkreise sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß Anspruch 1 und Anspruch 6.
Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Vliesstoffsubstrat und im Speziellen ein Vliesstoffsubstrat, das mit einem dreidimensionalen Bild versehen ist, wobei sich das dreidimensionale Vliesstoffsubstrat insbesondere als Trägersubstrat für Leiterplatten und ähnliche Anwendungen eignet.
Durch die Verwendung eines wasserstrahlverfestigten, dreidimensional mit einem Bild versehenen Trägersubstrats, welches mit einer dauerhaften Harzmatrix imprägniert ist, können Leiterplatten und ähnlichen Anwendungen einzigartige und nützliche Leistungseigenschaften verliehen werden, um die strukturelle Leistungsfähigkeit zu verbessern. Dem Substrat können auf direktem Wege inhärente Eigenschaften verliehen werden, welche bislang die Herstellung mehrerer Bauteile erforderten, aus denen dann ein Gegenstand mit einem Nutzwert hergestellt wurde, wie etwa: "Verstärkungen", um zeitweiligen (Biegen) und dauerhaften (Verzerren) Belastungen entgegenzuwirken, "Polsterungen", um im Bereich von Durchlässen und Befestigungspunkten einem Bruch vorzubeugen, sowie "Führungen", um andere Teile auf das Grundkonstrukt zu montieren. Weiterhin Gegenstände wie etwa "Kennzeichnungsmarken", um während des Herstellungsvorganges und bei der automatisierten Qualitätsüberwachung dazu beizutragen, daß je nach Referenz eine ordnungsgemäße Weiterleitung erfolgt, "einteilige Falzscharniere", welche die Biegeenergie in einem Bereich des Substrats konzentrieren, der am besten zur Aufnahme solcher Energie geeignet ist, "Schienenstopper", um zu verhindern, daß im Laufe der Herstellung eines einzelnen Konstrukts, oder wenn solche Konstrukte zur einer komplexeren Matrix zusammengesetzt werden, ein festgelegter Bezugspunkt überschritten wird, "Hohlräume", um die Bildung von Aussparungen zu ermöglichen, in welchen voluminöse oder sperrige Teile aufgenommen werden können, "Öffnungen", um bereits im Vorfeld einen Durchlaß zu schaffen, ohne daß eine Bohrung erforderlich wäre, "Bohrlochpunkte", eine Ausführungsform, die darauf beruht, daß ein Öffnungskanal vorhanden ist, in dem sich ausschließlich Harzbindemittel befindet. Die Faserzusammensetzung der Matrix, die im Zielbereich überall gleich und vorhersagbar ist, sorgt dafür, daß es auf einfache Weise möglich ist, den Bohrungsvorgang zu automatisieren, sei es hinsichtlich der Beständigkeit der Wattleistung, die zum Abtragen mittels Laser erforderlich ist, oder aber der Bohrerleistung über einen bestimmten Zeitraum.
Um die Leistungsfähigkeit der Leiterplatte hinsichtlich des Wärmeschutzes zu verbessern, kann das wasserstrahlverfestigte, mit einem dreidimensionalen Bild versehene Trägersubstrat aus Vliesstoff derart konstruiert werden, daß die Gegenwart von Wärme, welche im Allgemeinen eine schädigende Wirkung auf elektronische Bauteile hat, bekämpft oder gesteuert werden kann. Beispielsweise kann die Leitung von Wärmeenergie derart gesteuert werden, daß diese von einem ersten bestimmten Bereich in Richtung eines zweiten bestimmten Bereichs erfolgt. Die Massenabnahme kann gesteuert werden, wobei ein Bereich mit erhöhter Masse als Endpunkt eines Wärmeleitweges verwendet werden kann. Weiterhin kann die Abnahme der Dynamik bekämpft werden, wobei ein Bereich, der dazu befähigt ist, aktiv gekühlt zu werden, als Endpunkt für einen Wärmeleitweg verwendet werden kann. Darüber hinaus kann das Vliesstoffsubstrat zu kühlenden Vorsprüngen wie etwa Stäben oder Rippen geformt werden, wodurch die Abnahme der Dynamik mit einer strukturellen Fähigkeit einhergeht.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Substrat bereitzustellen, welches die elektrische Leistungsfähigkeit der Leiterplatte verbessert. Das Substrat kann derart konstruiert werden, daß bei einem Einsatz als Grundlage für elektrische Schaltkreise bestimmte und spezifische Bereiche des Substrats Leistungen zeigen, die für die elektronischen Bauteile, die daran oder darauf befestigt sind, von Nutzen sind oder von diesen auf direktem Wege verwendet werden können. Zu den spezifischen Beispielen für leistungsorientierte Bereiche gehören diejenigen, welche über veränderliche, spezifische und/oder isolierte dielektrische Eigenschaften verfügen. Der veränderliche dielektrische Bereich kann eine entsprechende Veränderlichkeit hinsichtlich der räumlichen Ausdehnung aufweisen oder aber eine gleichförmige räumliche Ausdehnung haben, wobei die Veränderlichkeit eine Eigenschaft der Masse ist. Das Trägersubstrat aus Vliesstoff kann zu Erdungszwecken verwendet werden, womit der Leiterplatte die Fähigkeit verliehen wird, das Entstehen einer statischen Aufladung zu bekämpfen und/oder die Fähigkeit, empfindliche elektronische Bauteile vor einer Überladung zu schützen, sowie eine Leiterplatte bereitgestellt wird, die über eine elektromagnetische Abschirmung verfügt, welche wirksam wird, indem sie eine elektrische Ladung, die durch ein Magnetfeld induziert wird, ableitet.
Das Substrat der Erfindung ist für Leiterplatten insgesamt von Nutzen, kann aber auch für andere Endanwendungen einschließlich der drahtlosen und satellitengestützten Kommunikation, der Computer/Mikroprozessor-Architektur und der Stromversorgungsvorrichtungen verwendet werden, wobei die Auswahl aber nicht auf die genannten Anwendungen beschränkt ist.
Die Möglichkeiten, daß das Substrat aus einem einschichtigen Konstrukt oder einem mehrschichtigen Konstrukt besteht, fallen ebenfalls in den Geltungsbereich der Erfindung. Bei den Schichten kann es sich entweder um Webstoffsubstrate, Vliesstoffsubstrate oder eine Kombination daraus handeln, wobei die Zusammensetzung identisch oder verschiedenartig sein kann. weiterhin kann das Trägersubstrat eine Schichtstoff- oder Verbundstoffstruktur aufweisen. Darüber hinaus kann das Substrat integriert sein, wobei bei der Substratbildung andere Werkstoffe miteingeschlossen werden, um verschiedene physikalische Eigenschaften zu erzielen (d.h. Einarbeitung einer Kohlefaser in einen PET-Vliesstoff oder einen Glasfaserwebstoff, um ein elektrisch leitendes Substrat herzustellen). Zusätzlich dazu kann das Substrat andere Werkstoffe umfassen, um physikalische Eigenschaften zu verbessern (d.h. Verwendung von orientierten Einzelfilamenten oder solchen mit veränderlichem Denierwert, um die Dehnbarkeit zu verringern. Die Verwendung von Flammschutzmitteln oder selbstlöschenden Bestandteilen im Substrat ermöglicht es, empfindliche Schaltkreise im Falle eines unglücksartigen thermischen Versagens zu schützen.
Weitere Eigenschaftsmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich in offensichtlicher Weise aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen sowie den angehängten Ansprüchen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Substrates aus Vliesstoff, ausgeführt nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt nichteinschränkende Beispiele für den Aufbau des Vliesstoffsubstrats der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine Leiterplatte ohne Verwendung des Substrats der vorliegenden Erfindung und eine Leiterplatte mit Verwendung des Substrats der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine photographische Detailaufnahme des Vliesstoffsubstrats, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Ausführliche Beschreibung
Während die vorliegende Erfindung in verschiedenartigen Formen ausgeführt werden kann, betreffen die Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei es sich versteht, daß die vorliegende Offenbarung als beispielhafte Ausführung der Erfindung aufzufassen ist und die Erfindung nicht auf die dargestellte spezifische Ausführungsform einschränken soll.
Die Herstellung eines Vliesstoffsubstrats, das mit einem dreidimensionalen Bild versehen ist und nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, beginnt mit dem Bereitstellen einer faserigen Matrix, wobei, unter anderem, Fasern mit Stapellänge, Endlosfilamente sowie Mischungen aus Fasern und/oder Filamenten von gleichartiger oder verschiedenartiger Zusammensetzung verwendet werden können. Die Fasern und/oder Filamente werden derart gewählt, daß sie von natürlicher oder synthetischer Zusammensetzung sein können und eine homogene oder gemischte Faserlänge aufweisen können. Zu den geeigneten Naturfasern gehören Baumwolle, Holzzellstoff, Viskosefasern, Leinen, Hanf und Kenaf. Zu den Naturfasern gehören ebenfalls Silikate wie etwa Glas. Zu den synthetischen Fasern, welche vollständig oder teilweise als Mischung vorliegen können, gehören thermoplastische und duroplastische Polymer einschließlich Acrylfasern und Polycarbonate. Zu den thermoplastischen Polymeren, die dafür geeignet sind, mit dispergierenden thermoplastischen Harzen gemischt zu werden, gehören Polyolefine, Polyamide und Polyester. Thermoplastische Aramide und Melamine sind aufgrund ihrer hohen thermischen Stabilität besonders vorteilhaft. Weiterhin können die thermoplastischen Polymere aus Homopolymeren, Copolymeren, Konjugaten und andere Derivaten gewählt werden, einschließlich derjenigen thermoplastischen Polymere, in welche Schmelzzusätze oder Tenside eingearbeitet wurden. Die Stapellängen werden in der Größenordnung von 0,63 cm bis 25,4 cm (0,25 Inch bis 10 Inch) gewählt, wobei der Bereich von 2,54 cm bis 7,62 cm (1 bis 3 Inch) bevorzugt ist, und der Denierwert der Fasern wird in der Größenordnung von 1 bis 22 gewählt, wobei der Bereich von 2,0 bis 8 Denier für allgemeine Anwendungen bevorzugt ist. Das Profil der Faser und/oder des Filaments stellt für die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung keine Einschränkung dar.
Das Substrat der vorliegenden Erfindung kann aus einem Konstrukt mit einer einzigen Textilstoffschicht oder aus einem mehrschichtigen Konstrukt bestehen. Die Schichten können entweder aus Webstoffsubstraten, Vliesstoffsubstraten oder aus einer Kombination daraus bestehen, wobei sie von identischer oder unterschiedlicher Zusammensetzung sein können. Weiterhin kann das Trägersubstrat eine Schichtstoff- oder Verbundstoffstruktur aufweisen. Darüber hinaus kann das Substrat integriert sein, wobei bei der Substratbildung andere Werkstoffe miteingeschlossen werden, um verschiedene physikalische Eigenschaften zu erzielen (d.h. Einarbeitung einer Kohlefaser in einen PET-Vliesstoff oder einen Glasfaserwebstoff, um ein elektrisch leitendes Substrat herzustellen). Zusätzlich dazu kann das Substrat andere Werkstoffe umfassen, um physikalische Eigenschaften zu verbessern (d.h. Verwendung von orientierten Einzelfilamenten oder solchen mit veränderlichem Denier, um die Dehnbarkeit zu verringern. Die Verwendung von Flammschutzmitteln oder selbstlöschenden Bestandteilen im Substrat ermöglicht es, empfindliche Schaltkreise im Falle eines unglücksartigen thermischen Versagens zu schützen.
Was die 1 betrifft, so wird darin eine Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahren zur Bildung eines Vliesstoffsubstrats dargestellt. Das Trägersubstrat der Erfindung wird gemäß den Techniken, die in der US-Patentschrift Nr. 5,098,764 , erteilt an Drelich und hiermit in das vorliegende Schriftstück eingefügt, offenbart sind, hergestellt. Das Substrat wird aus einer faserigen Matrix gebildet, welche typischerweise Fasern von Stapellänge umfaßt. Die faserige Matrix wird vorzugsweise kardiert und überkreuz gelegt, um eine Vorläufer-Fasermatte zu bilden, die als P bezeichnet wird. In einer gängigen Ausführungsform umfaßt die Vorläufer-Fasermatte mehrheitlich überkreuz gelegte Fasern, das heißt, daß die meisten der Fasern der Matte gebildet wurden, indem ein kardierter Flor derart überkreuz gelegt wurde, daß die Fasern gegenüber der Maschinenrichtung der entstehenden Fasermatte in einem Winkel ausgerichtet sich.
In 1 ist die Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung für die Bildung von Vliesstoffsubstraten gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt eine durchlöcherte formgebende Oberfläche in Gestalt eines Bandes 10, auf welches die Vorläufer-Fasermatte P gelegt wird, um mittels des Verflechtungsstrahlrohrs 12 vorverflochten zu werden. Anschließend erfolgt ein weiteres Vorverflechten der Vorläufer-Fasermatte, indem die Fasermatte P, und zwar vor der Übertragung des dreidimensionalen Bildes, über eine Trommel 14 mit einer durchlöcherten, formgebenden Oberfläche geführt wird, wobei das Verflechten der Fasermatte durch das Verflechtungsstrahlrohr 16 bewirkt wird. Eine weiteres Verflechten des Fasermatte wird auf der durchlöcherten formgebenden Oberfläche einer Trommel 18 mit dem Verflechtungsstrahlrohr 20 bewirkt, woraufhin die Fasermatte nacheinander über die durchlöcherten Trommeln 22 geführt wird, um dort nacheinander eine Verflechtungsbehandlung mittels der Verflechtungsstrahlrohre 24', 24' zu erfahren.
Zu der Verflechtungsvorrichtung der 1 gehört weiterhin eine Bildgebungstrommel 24, welche eine Vorrichtung zur Übertragung dreidimensionaler Bilder umfaßt, um die Vorläufer-Fasermatte, die jetzt verflochten ist, mit einem Bild zu versehen. Zu der Bildübertragungsvorrichtung gehört eine bewegliche bildgebende Oberfläche, welche sich relativ zu mehreren Verflechtungsstrahlrohren 26 bewegt, wobei letztere mit dreidimensionalen Elementen, die von der bildgebenden Oberfläche der Bildübertragungsvorrichtung festgelegt werden, zusammenwirken, um das Substrat, welches gerade geformt wird, mit einem Bild zu versehen. Die Wasserstrahlverfestigung führt dazu, daß einige Teile der Vorläufer-Fasermatte von der Oberseite der dreidimensionalen Oberflächenelemente der bildgebenden Oberfläche entfernt werden, um auf diese Weise ein Vliesstoffsubstrat zu bilden, das mit einem dreidimensionalen Bild versehen ist und Bereiche mit unterschiedlicher Dichte aufweist, die miteinander verbunden sind.
Nach der Übertragung des dreidimensionalen Bildes wird das Vliesstoffsubstrat mit einer dauerhaften Harzmatrix imprägniert, um auf diese Weise ein stabiles Trägersubstrat zur Verwendung mit elektrischen Bauteilen, wie dies etwa bei einer Leiterplatte der Fall ist, herzustellen. Zu den spezifischen dauerhaften Harzmatrizes, die sich zur Einarbeitung eignen, gehören duroplastische Harze wie etwa Polyester, Epoxystoffe und Vinylester ebenso wie Phenolharze, wobei die Auswahl aber nicht auf die genannten Verbindungen beschränkt ist und diese mit Hilfe von geeigneten oder anwendbaren Mitteln aufgebracht werden können. Die vorstehend erwähnten Harze werden aufgrund ihrer Vielseitigkeit und einfachen Anwendung bevorzugt. Polyester und Epoxidharze stellen aufgrund ihrer extremen Harte geeignete Harze für die vorliegende Erfindung dar. Das erhaltene Trägersubstrat aus Vliesstoff, welches mit einer Harzmatrix imprägniert ist, kann auch für andere Endanwendungen einschließlich der drahtlosen und satellitengestützten Kommunikation, der Computer/Mikroprozessor-Architektur und der Stromversorgungsvorrichtungen verwendet werden, wobei die Auswahl aber nicht auf die genannten Anwendungen beschränkt ist.
Wahlweise kann das Vliesstoffsubstrat mit einer Zusammensetzung behandelt werden, welche die Leistungseigenschaften verändert, um die Substratstrukturen weitergehend zu ändern oder um Anforderungen gerecht zu werden, die mit der Endanwendung der Gegenstände einhergehen. Die Oberflächenenergie der Fasern/Filamente kann durch Beschichtung oder Profilanwendung verändert werden, um die kapillare Dochtwirkung zu erhöhen. Eine beispielhafte Technik aus dem Bereich der Oberflächenenergieveränderung ist die Verbesserung der Imprägnierung mit der dauerhaften Harzmatrix.
Die Verwendung des Substrats der vorliegenden Erfindung in Leiterplatten und anderen Endanwendungen wie etwa in der drahtlosen und satellitengestützten Kommunikation, der Computer/Mikroprozessor-Architektur und in Stromversorgungsvorrichtungen hat einen strukturellen, thermischen und elektrischen Nutzeffekt für die betreffende Vorrichtung. Die Bekämpfung der thermischen Ausdehnung und der Wärmeweiterleitung verringert die Belastung, welcher die elektronischen Bauteile, insbesondere die Lötstellen und oberflächenmontierte Elektronik ausgesetzt sind. Es ist bekannt, daß Belastungen letztendlich zu einer Leistungsminderung und zum Versagen der Vorrichtung führen.
Das Vliesstoffsubstrat kann als veränderbare, spezifische und isolierte dielektrische Substanz dienen. Der veränderliche dielektrische Bereich kann eine entsprechende Veränderlichkeit hinsichtlich der räumlichen Ausdehnung aufweisen oder aber eine gleichförmige räumliche Ausdehnung haben, wobei die Veränderlichkeit eine Eigenschaft der Masse ist. Das Vliesstoffsubstrat kann zu Erdungszwecken verwendet werden, womit der Leiterplatte die Fähigkeit verliehen wird, das Entstehen einer statischen Aufladung zu bekämpfen und/oder die Fähigkeit, empfindliche elektronische Bauteile vor einer Überladung zu schützen, sowie eine Leiterplatte bereitgestellt wird, die über eine elektromagnetische Abschirmung verfügt, welche wirksam wird, indem sie eine elektrische Ladung, die durch ein Magnetfeld induziert wird, ableitet. Das Vliesstoffsubstrat der vorliegenden Erfindung weist einen Dielektrizitätswert auf, der innerhalb eines beliebigen der miteinander verbundenen Bereiche festgelegt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Trägersubstrat eine oder mehrere Öffnungen umfassen. Durch Einarbeitung von mehreren Öffnungen mit gleichförmigen Abständen wird ein Luftdurchlaßgitter innerhalb des Trägersubstrats bereitgestellt. Ein Teil des Trägersubstrats kann auch entfernbar sein, wobei der entfernte Teil des Substrats in dem Trägersubstrat neu positionierbar ist. Das Substrat kann Drahtkanäle umfassen, die in die Oberfläche des Substrats eingebettet sind. Weiterhin kann das Trägersubstrat einen oder mehrere hervorspringende Bereiche umfassen, wobei der hervorspringende Bereich durch eine Reihe von integrierten Abstandhaltern oder aber durch eine örtliche begrenzte verdickte Masse gebildet werden kann, wobei diese in der z-Richtung aus dem Substrat hervorstehen. Strukturelle Verstärkungen, einteilige Falzscharniere und Schwingungsdämpfer können ebenfalls in das Trägersubstrat eingearbeitet werden.
Das Substrat der vorliegenden Erfindung kann entweder als Endlosrolle oder in Plattenform geliefert werden.
Weitere Eigenschaftsmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich in offensichtlicher Weise aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen sowie den angehängten Ansprüchen.

Claims

Herstellungsverfahren für ein Trägersubstrat, das folgendes umfaßt: a. Bereitstellen eines Grundsubstrats (P); b. Unterziehen des Grundsubstrats (P) einer Wasserstrahlverfestigung auf einer dreidimensionalen punktieren Oberfläche (24) dabei c. Übertragen eines entsprechenden dreidimensionalen Bildes auf das Grundsubstrat (P); d. Auftragen einer Harzmatrix auf das dreidimensionale Grundsubstrat, welches es dauerhaft beständig macht; e. Bereitstellen mehrerer untereinander verbundener Bereiche von unterschiedlicher Dichte oder Zusammensetzung in dem Grundsubstrat (P); gekennzeichnet durch f. Fixieren eines dielektrischen Wertes innerhalb einer der untereinander verbundenen Bereiche des Grundsubstrats (P).
Herstellungsverfahren für ein Trägersubstrat nach Anspruch 1, bei dem das Grundsubstrat (P) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Fasern von Stapellänge, Endlosfilamenten und aus Gemischen davon besteht.
Herstellungsverfahren für ein Trägersubstrat nach Anspruch 2, bei dem das Grundsubstrat (P) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus thermoplastischen Fasern, Naturfasern, einer heißfixierten Faser und aus Kombinationen daraus besteht.
Herstellungsverfahren für ein Trägersubstrat nach Anspruch 3, bei dem die thermoplastischen Fasern aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyolefinen, Polyamiden, Polyester und aus Kombinationen davon bestehen.
Herstellungsverfahren für ein Trägersubstrat nach Anspruch 3, bei dem die Naturfasern aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Baumwolle, Holzzellstoff, Viskosefasern, Leinen, Hanf, Kenaf und aus Kombinationen davon besteht.
Trägersubstrat für eine elektronische Schaltung, die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt ist.
Trägersubstrat nach Anspruch 6, bei dem das Trägersubstrat einen Teil umfaßt, der entfernbar ist.
Trägersubstrat nach Anspruch 7, bei dem der entfernbare Teil des Trägersubstrats neu positionierbar in dem Trägersubstrat ist.
Trägersubstrat nach Anspruch 6, wobei das Trägersubstrat wenigstens eine Öffnung aufweist.
Trägersubstrat nach Anspruch 6, wobei das Trägersubstrat wenigstens eine erhöhte lokalisierte thermische Masse aufweist, die von dem Substrat hervorsteht.
Trägersubstrat nach Anspruch 6, wobei das Trägersubstrat integrierte Abstandshalter mit der gleichen Größe oder mit unterschiedlichen Größen aufweist, die von dem Substrat hervorstehen.
Trägersubstrat nach Anspruch 6, wobei das Trägersubstrat strukturelle Verstärkungen aufweist, die von dem Substrat hervorstehen.
Trägersubstrat nach Anspruch 12, bei dem die strukturellen Verstärkungen wenigstens eine Öffnung aufweisen.
Trägersubstrat nach Anspruch 6, wobei das Trägersubstrat drahtführende Kanäle aufweist, die in der Oberfläche des Substrats eingebettet sind.
Trägersubstrat nach Anspruch 6, wobei das Trägersubstrat ein einteiliges Falzscharnier aufweist.
Trägersubstrat nach Anspruch 6, wobei das Trägersubstrat ein Luftdurchlaßgitter aufweist.