DE69510316T2

DE69510316T2 - Ungedrehtes Glasgewebe

Info

Publication number: DE69510316T2
Application number: DE69510316T
Authority: DE
Inventors: Diego Scari'; Marco Scari'
Original assignee: Gividi Italia SpA
Current assignee: Gividi Italia SpA
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2015-07-15
Also published as: EP0719353B1; HK1011713A1; US5662990A; EP0719353A1; WO1996002692A1; ITMI941498A0; AU3110795A; ES2133790T3; JP2908028B2; ITMI941498A1; ATE181379T1; DE69510316D1; JPH09503256A; DE719353T1; IT1271681B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Glasgewebe, welches mit ungedrehtem Garn hergestellt ist, seine Verwendung in der Herstellung von gedruckten Schaltungen und in einer Vielzahl weiterer industrieller Anwendungen, als auch ein Verfahren zur Herstellung des Glasgewebes.

Technisches Problem

Glasgewebe wird heutzutage erfolgreich in den vielfältigsten Anwendungen verwendet. Die wichtigsten dieser Anwendungen umfassen solche, welche sich auf moderne strukturelle Verbundstoffe für die Luftfahrt- und Schiffsbauindustrie beziehen, sowie dielektrische Verbundstoffe für die Elektroindustrie und elektronische Industrie.
Der Anmelder ist insbesondere interessiert an der Herstellung von Glasgewebe zur Verwendung in der elektrischen und elektronischen Industrie, bevorzugt die Herstellung von Laminaten für gedruckte Schaltungen und die Herstellung von Geweben und Gaze in der Verwendung als Verstärkungen in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen.
Heutzutage stellen gedruckte Schaltungen das am weitesten verbreitete und effektivste Trägermaterial für elektronische Ausstattungen dar, welches sowohl die mechanische Verankerung als auch die elektrische Verbindung der zugeordneten Komponenten gewährleistet, wobei mittel- oder langfristig keine anderen Verbindungssysteme in Sicht sind, welches dieses ersetzen könnten.
Infolgedessen kommt den Laminaten, welche zu deren Herstellung benötigt werden, eine wichtige Rolle zu, und es wird erwartet, daß ihre Produktionszahlen in den kommenden Jahren stetig zunehmen. Als ein Ergebnis der Entwicklung der Mikroelektroniktechnologie, welche es erlaubt, eine zunehmend größer werdende Zahl von logischen Schaltungen auf dem Chip oder auf den physikalischen Trägerkomponenten zu integrieren, wird von den gedruckten Schaltungen und den zu ihrer Herstellung verwendeten Laminaten gefordert, daß diese in zunehmendem Maße herausragende Eigenschaften besitzen.
Die Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen hat zu einer Vielzahl von Problemen bei deren Zusammenstellung geführt, beinhaltend die vergrößerte Konzentration der Leiterbahnen auf den geschriebenen Schaltungen und damit das Erfordernis, diese dünner zu gestalten.
Als Folge davon muß die Menge an Kupfer, welche an dem Laminat haftet, reduziert werden. Unter dem Antrieb dieses Erfordernisses wurde die Dicke der Kupferschicht der gedruckten Schaltungen innerhalb von wenigen Jahren reduziert, von 70 um bis zu 35 und 18 um, und die Tendenz geht dahin es weiter zu reduzieren auf 12 oder sogar 9 um.
Diese innovative Entwicklung hat die Produktionskriterien für Laminate nicht radikal beeinflußt, sie hat es jedoch notwendig werden lassen, Glasgewebe zu verwenden, welches wesentlich weiter veredelt ist als das gegenwärtig verwendete.
Insbesondere sind die Textilhersteller in zunehmender Dringlichkeit dazu aufgefordert, Lösungen zu den Problemen zu finden, welche in Verbindung stehen mit den Oberflächen der Gewebe, welche im allgemeinen eben und glatt sein müssen und soweit möglich frei von lockeren Fasern und Gewebefehlern sein sollten. Tatsächlich dringen einige der Glasgarne, welche sich an der Oberfläche des Laminates befinden, während des Pressprozesses in das Kupfer ein, während rauhere Oberflächen die Haftung der Kupferschicht auf dem Träger des Epoxy-Glas-Laminates vermindern.

Stand der Technik

Die Voraussetzungen der verstärkenden Glasgewebe in Laminaten für gedruckte Schaltungen sind eng verknüpft mit der geforderten Leistungsfähigkeit von diesen.
Das zur Zeit am weitesten verbreitete Laminat - das sogenannte FR-4 - hat die in der Tabelle unten gezeigten Eigenschaften:

Tabelle

Technische Merkmale des Laminates FR-4

4
Tg (ºC) 140
HPCT (Stunden) 2
VO (Bestehen/Versagen) Bestehen
Cu (N/mm) 2
aZ (ppm/ºK) 200
P (t)(um) 5
D stab(ppm) 400
= dielektrische Konstante
Tg = Glasumwandlungstemperatur
HPCT = High Pressure Cooker Test (Hochtemperatur Cooker Test)
VO = Self-extinguishing characteristics (Selbstlöschungscharakteristik gemäß UL9
Cu = Bindungsstärke (Kupfer an Epoxy-Glas-Laminat)
aZ = Wärmeausdehnungskoeffizient auf der Z-Achse
P (t) = Oberflächenprofil
D stab = Dimensionsstabilität
Die Parameter Tg, VO, Cu sind hauptsächlich durch die Charakteristik des in dem Laminat verwendeten Harzes beeinflußt, während die Parameter , aZ, P (t) und D stab direkt durch die Eigenschaften des Gewebes beeinflußt sind.
Da die zur Herstellung von gedruckten Schaltungen verwendeten Leiterplatten zunehmend die Gestalt von Produkten annehmen, welche für Hochpräzisionstechnologie vorgesehen sind, ist es von fundamentaler Bedeutung, die Parameter der zweiten Kategorie zu verbessern, also eine perfekte Monolitizität des Harzes mit dem Glasgewebe zu erreichen.
So können beispielsweise hohe Werte des Wärmeausdehungskoeffizienten entlang der Z-Achse, aZ, nicht toleriert werden, da dieser während des chemischen Erhitzungsprozesses zur Herstellung des Laminates zu Deformationen der gedruckten Schaltungsplatte führen könnte, was es schwierig macht die elektrischen Komponenten auf die Platte selber zu bringen. Darüber hinaus dissipieren die Komponenten ihrerseits eine beträchtliche Menge an thermischer Energie, sobald diese einmal fixiert und in Betrieb sind, was zu ungleichförmigen thermischen Bedingungen an verschiedenen Punkten auf der Platte führt, was bei hohen Werten von aZ schwerwiegende Probleme des "Widerstands" auf dem Epoxy-Glas-Laminat hervorrufen kann.
Die Situation wird besonders heikel, wenn die Platten durch Vielschichtlaminate gebildet sind. In diesem Falle erhält der Wert aZ besondere Wichtigkeit.
Eine schlechte Dimensionsstabilität, beispielsweise hervorgerufen durch ungleichmäßige Imprägnierung des Gewebes durch das Harz oder hervorgerufen durch unbeabsichtigte Verschiebung der Garne innerhalb des Gewebes, oder auch hervorgerufen durch interne Spannungen des Laminates, können die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der gedruckten Schaltungen ungünstig beeinflussen.
In diesem Zusammenhang sollte berücksichtigt werden, daß die Kupferbahnen auf einer sehr dünnen Reihenplatte eine Breite von 60-70 um aufweisen und in einem Abstand von etwa 100 um voneinander angeordnet sind. Es ist klar, daß unter diesen Umständen eine leichte lokale Deformation die Unversehrtheit der Bahnen oder die Isolation zwischen ihnen aufheben kann oder die Werte der elektrischen und parasitären magnetischen Parameter ungünstig beeinflußt.
Es muß auch darauf hingewiesen werden, daß die Konfiguration des Glasträgermediums die Parameter Eu und indirekt beeinflussen kann. Wenn beispielsweise das Gewebe nicht geeignet ist den Harzimprägnierungsprozeß zu unterstützen, können sich im Laminat kleine Kavitäten bilden und die Werte von verfälschen und dazu führen, daß sich diese unregelmäßig von einer Zone zur anderen ändern, wie im Falle eines fehlerhaften Dielektrikums eines Kondensators. Dies verursacht eine unsichere Situation im Hinblick auf die Kontrolle von Störungen während der Signalübertragung (heutzutage hochfrequent) über den Verbindungen des gedruckten Schaltungens.
Was die Prozessierbarkeit der Platte anbelangt, so ist diese insbesondere durch ihre Eignung für Lochbohrungen bestimmt. Es ist bekannt, daß die Löcher wesentliche Elemente einer gedruckten Schaltungsplatte sind. Diese müssen geeignet metallisiert sein, d. h. die innere Oberfläche des Loches muß mit einem leitenden Metall, gewöhnlich Kupfer, bedeckt sein.
Die Herstellung von Laminaten, welche einfach prozessiert werden können, gewährleisten, daß sauber metallisierte Löcher erhalten werden. Das Gewebe, welches mit Garnen hergestellt ist, die 0-6 Umdrehungen pro Meter aufweisen, würde in diesem Zusammenhang auch eine beträchtliche Zunahme der Leistungsfähigkeit gewährleisten, da diese den intrinsischen Reißwiderstand der Fasern der gedrehten Garne beträchtlich reduziert.
HPCT (High Pressure Cooker Test) ist ein beschleunigter Alterungstest für das Laminat, welches zunächst für eine Stunde unter Druck in kochendes Wasser eingetaucht ist und anschließend in ein Bad von geschmolzenem Zinn bei 260ºC getaucht wird. Um eine ausreichende Stärke der Bindung zwischen Glas und Harz anzuzeigen, darf für mindestens 20 Sekunden keine Blasenbildung oder "Masern-Bildung" auf dem Laminat auftreten. Dies ist grundlegend für das Gewährleisten guter Resultate, was den Prozeß der Herstellung, Zusammenfügung und Lötung der gedruckten Schaltungen anbelangt. Diese Stärke hängt in weiten Bereichen von der Qualität der Imprägnierung des Gewebes ab. Lufttaschen, als "Blasen" bezeichnet (welche hauptsächlich zwischen Filamente innerhalb eines individuellen Garnes auftreten), begünstigen das Eindringen von Feuchtigkeit, was zur Aufblätterung des Laminates führt. Es wird erwartet, daß das Gewebe, welches unter Verwendung von Garn mit 0-6 Umdrehungen pro Meter hergestellt ist, die Phänomene in beträchtlichem Umfang ausschaltet, da diese die maximale Benetzbarkeit eines jeden Filaments begünstigen (in diesen Garnen ist die Fadenkompressionskomponente, welche durch die Spannung des gedrehten Garnes entsteht, praktisch nicht vorhanden und es wird ein Garn mit eindeutig getrennten Filamente erhalten), was zu einer optimalen Imprägnierung des gesamten Gewebes führt.
Ein weiterer Parameter, der von zunehmender Wichtigkeit ist, ist das Profil der Laminatoberfläche in der Form bezüglich seiner zwei Komponenten Rauhheit, R (t) und Welligkeit, W (t). Die gegenwärtigen Werte von P (t) erlauben nicht die volle Ausnutzung von fortgeschrittenen Techniken zur Herstellung der vollendeten Platte, wie z. B. Oberflächenmontage oder sogar direkter Aufbringung der Kupferbahnen auf das Laminat. Die Ebenheit des Laminates ist daher entscheidend im Hinblick auf die zunehmend hohen Frequenzen, welchen das Laminat ausgesetzt sein wird. Um diese Leistungsmerkmale zu erreichen, ist die gegenwärtige Technologie vor allem basiert auf der Reduktion der Abmessungen der Bahnen und den Abständen zwischen den verschiedenen Komponenten, welche auf dem Laminat "angebracht" sind (d. h. eine Zunahme in der Dichte der Schaltungen). Für das Laminat bedeutet dies, daß nicht nur die Bahnen enger gemacht werden müssen (60-70 um), sondern daß auch ihre Dicke wegen des "aspect ratios" reduziert werden muß (weniger als 10 um). Es ist offensichtlich, daß solch kleine Abmessungen der Kupferbahnen eine perfekte Haftung auf dem Laminat erfordern, was nur durch optimale Ebenheit garantiert werden kann.
Zusätzlich zu den technischen Parametern der Laminate für gedruckte Schaltungen muß außerdem der Preis in Betracht gezogen werden, welche einen bedeutenden Einfluß auf die Kosten des vollendeten Massenproduktes hat. Daher muß der Preis niedrig gehalten werden, während die technischen Merkmale der Laminate selbst verbessert werden müssen.
Im industriellen Bereich sind Gewebe, welche ungedrehte Garne verwenden, bereits bekannt. Derartiges Garn ist als "Vorgarn" bekannt und weist Durchmesser im Bereich von um auf und Garnnummern, welche wesentlich höher sind als die, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht.
Die GB-A-790 216 offenbart ein Glasgewebe, welches aus einer Kette von im wesentlichen ungedrehtem Vorgarn aus kontinuierlichen Glasfilamenten gewoben ist. Vorgarne haben einen sehr hohen Titer und sind Verstärkungsprodukte mit wenig komplexen Eigenschaften und werden immer "ungedreht" verkauft. Im Gegensatz zu Garne, welche niedrigere Titer aufweisen jedoch weitaus komplexere Eigenschaften besitzen, wie z. B. Titer-Beständigkeit, konstante Menge und Qualität der Schlichte, konstante mechanische und elektrische Eigenschaften, sind Vorgarne ungeeignet für die Mikroelektronik. Weitere Beispiele für Vorgarne sind in der FR-A-990 557 und der BE- A-538 079 offenbart.
Das hohe Gewicht in Gramm stattet diese Garne mit der Stärke aus, welche für sie zur Herstellung notwendig ist und ermöglicht dadurch, daß sie ohne größere Probleme gewoben werden können. Die Situation stellt sich jedoch anders dar, betrachtet man Gewebe in der industriellen Verwendung, welche unter Verwendung von Garnen verbunden mit elektronischen Anwendungen hergestellt sind, d. h. Garne mit einem Tex-Wert von 5,5 bis 136 und mit Durchmessern von 5 bis 9 um. Tatsächlich werden Gewebe, welche für den elektronischen Bereich vorgesehen sind, gegenwärtig unter Verwendung von Garnen mit 28-40 Drehungen hergestellt. Die intrinsische Schwäche der Garne dieses Gewichtes hat bisher weder die ungedrehte Herstellung noch die Webung erlaubt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich, was die Verwendung im industriellen Bereich anbelangt, daher ausschließlich auf solche Gewebe, welche gegenwärtig hergestellt werden unter Verwendung von Garnen mit 28-40 Drehungen und mit einer Garnnummer von zwischen 5,5 und 136 Tex.
Diese Gewebe, falls aus ungedrehtem Garn mit gleichem Gramm-Gewicht hergestellt, würden eine verbesserte Verstärkungsfunktion aufweisen, also eine Verbesserung der wichtigsten Funktion, welche von Glasgewebe in derartigen Anwendungen gefordert ist.
Tatsächlich ist es dem Fachmann bekannt, daß der Steifigkeitskoeffizient von Glas sich vermindert mit einer Zunahme in der Anzahl der Drehungen. Darüber hinaus erlaubt es die verbesserte intrinsische Benetzbarkeit von ungedrehtem Gewebe, bei gleichem Gesamtgewicht, ein vorimprägniertes Produkt mit höherem Glasgehalt zu erhalten, was die mechanischen und verstärkenden Eigenschaften des vorimprägnierten Produktes selbst verbessert. In solchen Anwendungen, in denen die Dicke eine Eigenschaft von primärer Bedeutung ist (so z. B. die Verstärkung in Klebebändern) reduziert ein ebeneres Gewebe, wie z. B. ein solches hergestellt unter Verwendung von ungedrehtem Garn, die Gefahr des Zerreissens von Dichtungsband für Versandschachteln folgend der Einwirkung mit anderen Oberflächen wegen seiner stark eingeschränkten Überschußdicke.
Darüber hinaus sind ökonomische Überlegungen von wichtiger Bedeutung; das mit ungedrehtem Garn hergestellte Glasgewebe bietet beträchtliche wirtschaftliche Vorteile verglichen mit herkömmlichem Glasgewebe.
Ganz allgemein stellen in den industriellen Anwendungen, wo mechanische Eigenschaften und die Kosten von grundlegender Bedeutung sind, die Glasgewebe der vorliegenden Erfindung einen beträchtlichen konkurrierenden Vorteil im Hinblick auf Qualität und Kosten dar.

Garn-Herstellungsverfahren

Das Glasgewebe, welches für die vorgenannten Zwecke verwendet wird, ist durch Prozessierung von E-Glas (Borosilikat)-Garnen hergestellt.
Die Technik zum Spinnen von textilen E-Glasfasern ist folgendermaßen durchgeführt: Eine Zusammensetzung von ausgewählten Rohmaterialien (Borosilikate) wird einem Schmelztiegel zugeführt, auf 1700ºC erhitzt, und transformiert den Sand in ein fluides Produkt. Das homogene Fluid wird dann überfließend über die Spinndüse geleitet.
Die Spinndüse ist eine Metallplatte aus einer Platin/Rodium-Leerung mit einer Vielzahl von Löchern, welche als Düsen bezeichnet sind. Die Spinndüse wird durch den Joule-Effekt erhitzt indem sie ein integraler Bestandteil eines Stromkreises ist. Bei einer Temperatur von etwa 1100ºC (unter den Löchern in geeignetem Zustand) tritt die Flüssigkeit aus den Löchern in der Platte und formt so viele Tröpfchen wie Öffnungen (50, 100, 200 oder 400) vorliegen. Bei Erreichung einer bestimmten Größe entfernt sich jedes Tröpfchen vom Metall und bildet eine Faser, welche, wenn sie eine genügende Masse aufweist, weiterhin eine Zugkraft auf die aus den Löchern austretende Flüssigkeit ausübt, was zu einer kontinuierlichen Faser führt. Bei gleichbleibendem (Massen)-Fluß durch die Löcher und konstanter Bildungsgeschwindigkeit der Fasern, haben die Filamente alle den gleichen Durchmesser. Unmittelbar unter der Spinndüse werden die Filamente durch Wasserstrahlen abgekühlt. Anschließend werden die gekühlten und gehärteten Filamente dem Schlichten unterzogen und schließlich auf den Hülsen der Garnlagermaschine aufgewickelt. Die Schlichte besteht aus einer Mischung aus Stärke, Schmierstoffe, und antistatischer und schimmelvermeidende Mittel. Die Lagermaschine (Spulmaschine) besteht aus einer Spindel, welche unter hohen Geschwindigkeiten rotiert und einer "zick-zack"-Vorrichtung zur Kreuzwicklung der Windungen, welche auf den dafür an der Spindel angebrachten Plastikhülsen aufgewickelt sind.

Z- oder S- gedrehte Garne 20-40 tpm

Das um die Plastikhülsen (oder "Spinnkuchen") gewickelte Garn wird, nach Trocknung, zur Zwirnerei befördert. Der Arbeitsvorgang besteht aus dem Abwickeln des Garnes von der Hülse und dem Wiederaufwickeln auf Plastikhülsen. Die Hülsen rotieren bei hoher Geschwindigkeit und bewirken eine Verdrehung des Glasgarnes mittels kleiner Ringe. Die Röhre mit dem gedrehten Garn ist bereit zum Verkauf und wird anschließend für die Standard-Webungen verwendet.
Die ersten Verwendungen von Glasgarnen mit Standardwebmaschinen (1950) erwiesen sich als schwierig, wegen der Zerbrechlichkeit des Garnes und des eingeschränkten Schutzes der durch die ersten rudimentären Größen bereitgestellt wurde.
Es wurde daher als unumgänglich betrachtet, doppelt gedrehtes Garn zu verwenden. Zunächst wurde das einfache Garn mit 160 Z Drehungen gedreht und dann zusammengefügt, um Doppelgarn zu bilden, welches eine gegenläufige Verdrehung aufweist (genannt S) mit 150 Drehungen zur korrekten Abgleichung.
Das so produzierte Garn hielt den anschließenden Prozessierungsschritten gut Stand, jedoch waren seine Kosten sehr hoch.
Mit den anschließenden Veränderungen an den Textilmaschinen, wie die Verwendung von Keramik-Garnführungen und hartbeschichtetem Chrom-Überzug auf allen Garnlaufwegen, sowie die deutliche Verbesserung der Spinngrößen, wurde es möglich, einfach gedrehte Garne zu prozessieren. Die ersten einfach gedrehten Garne bestanden in 40 Z Drehungen (1965), welche weiter reduziert wurden zu 28 Z Drehungen (1975 bis heute).
Zur gleichen Zeit verbesserte sich die Gewebeimprägnierung beträchtlich, was ursprünglich eine verbesserte Durchdringung der Filamente durch die Verbindungslösung (Fiberglasharz) und anschließend eine bessere Bindung des Harzes mit der am meisten exponierten Oberfläche des Glases ermöglichte.
Der Bereich von gedruckten Schaltungen kann in folgende Typen aufgeteilt werden: starr und vielschichtig. Die starren Standardlaminate haben eine Dicke von 1,55 mm und sind hergestellt mit 8 Schichten von 7628 Geweben, welche 201 bis 203 g/m² wiegen. Die Zahl 7628 ist eine Codifizierung, welche durch die IPC (Interconnecting and Packaging Electronic Circuits) festgelegt ist und in diesem Falle ein Glasgewebe bezeichnet, welches durch Garn gebildet ist mit einem Tex-Wert von 68 (68 g/1000 m) mit 12,6 Schußgarnen pro cm und 17 Kettgarnen pro cm. Gegenwärtig hat das Garn, welches für dieses Gewebe verwendet ist, 28 Drehungen pro Meter entlang des Schuß und der Kette und ist durch 9 um Filamente gebildet.
Die Vielschichtlaminate haben eine kleinere Dicke und sind daher weniger steif. Die Dicke reicht von 0,05 bis 0,8 mm.
Die verwendeten Gewebe sind von der folgenden Art (IPC-Bezeichnung): 1080, 2112, 2116, 2113, 2313, 167, 2125 und 2165.
Dieser gesamte Bereich von Geweben ist produziert unter Verwendung von Garnen mit 40 Drehungen pro Meter (beides entlang des Schuß und entlang der Kette) und die Garnnummern sind: 5,5 : 11; 22 oder 34 Tex mit 5, 6 oder 7 um-Filamente.
Die Breite der Gewebe stellt einen wichtigen Parameter dar und reicht von 96,5- 132 cm (ursprünglich wurde 142 cm verwendet). Zur Zeit gibt es sehr große Toleranzen was die verschiedenen Parameter anbelangt, welche das Gewebe definieren.
Wegen der immer strenger werdenden Spezifizierungen von gedruckten Schaltungen ist der Fachmann nun gezwungen, bestimmte Aspekte der Laminate kritisch zu überdenken, wie z. B. die Oberflächenwelligkeit, die Dimensionsstabilität, die Wölbung, die Eignung für Lochbohrung, die Dicke, die dielektrische Konstante, usw., so daß man sagen kann, daß die Charakteristik des Laminates nicht nur vom verwendeten Harz abhängt, sondern auch von der Struktur des Glasgewebes.
Glasgewebe ist daher, weil es ein einfaches Trägermedium darstellt, eine grundlegende Komponente geworden, welche wesentlich für die Qualität des Produktes ist. Dieses Gewebe ist sowohl durch die Eigenschaften der Glasfasern beeinflußt als auch durch technologische Herstellungsfaktoren.
Wie dem Fachmann bekannt, ist Glasgewebe gebildet durch eine in sich verwickelte Anordnung oder gewobenes Netzwerk, umfassend eine Kette und einen Schuß.
In Anbetracht der Struktur des gewobenen Netzwerkes beeinflußt die Charakteristik des Glasgewebes in direkter Weise das Oberflächenprofil des Fieberglasharzlaminates P (t), welches definiert ist als:
P = R (t) + W (t)
wobei: R (t) die maximale Oberflächenrauhheit darstellt und im wesentlichen durch das Kupfer bedingt ist und W (t) die maximale zugrundeliegende Welligkeit darstellt, welche hauptsächlich durch das Trägermedium bedingt ist.
Der Parameter W (t) ist eine unmittelbare Funktion des Glasgewebes, was sowohl den Garntyp als auch die Verwicklung von Schuß und Kette anbelangt.
Die Anzahl der Drehungen (pro Meter) des Garnes spielt eine wichtige Rolle in der Bestimmung der Amplitude von W (t).
Eine weitere Anomalie des Gewebes, welches Schwierigkeiten hervorruft was seine Verwendung in Laminaten anbelangt, ist die fehlende Gleichförmigkeit in den Durchmessern von seinen Basis-Filamente, dessen negativer Einfluß drastisch erhöht ist, bei hohen Drehzahlen (25 bis 40 Drehungen pro Meter) und mit Inkonsistenzen der Drehungen pro zugeordneter Meßeinheit des Drehsystems (mehr oder weniger 25% bezüglich der Anzahl der Drehungen zwischen Beginn und Ende der Haspel). Es kann fehlende Gleichförmigkeit in der Dicke des Gewebes hervorrufen, sowie Probleme bei der Dimensionsstabilität des Laminates, bedingt durch das Vorhandensein von anormalen internen Spannungen, und schließlich kritische Bedingungen während des Prozesses der Lochbohrung erzeugen.
Schließlich besteht ein gefährlicher Defekt des Glasgewebes in der unvollständigen Sauberkeit bedingt durch die Anwesenheit von Rückständen von organischen Verbindungen, wie beispielsweise Stärke, welche im Webprozeß verwendet und anschließend entfernt wurden, wie oben erklärt. Ihre Anwesenheit im Laminat verändert dessen chemische und physikalische Eigenschaften. Es ist offensichtlich, daß die gedrehten Filamente sehr kompakt sind und dadurch schwerer zu säubern sind, wegen der Schwierigkeit mit der Hitze sie durchdringen kann und infolgedessen wegen der Schwierigkeit, mit der die anwesenden Destillationsdämpfe der Schlichte entweichen können.
Weben ist der grundlegende Vorgang zur Umwandlung von Garn in Gewebe.
Die Umwandlung von Garn in Gewebe ist durch die folgenden Arbeitsschritte durchgeführt:
- Schären: Arbeitsschritt, der aus der Überführung des Glasgarnes von der Haspel zum Baum besteht, wobei das Glasgarn dabei straff und parallel gehalten ist;
- Leimen oder Schlichten: Arbeitsschritt, bei dem das Glasgarn mit organischen Polymeren, genannt Schlichte, geschützt und geschmiert wird, um sie geeignet für den Webprozeß zu machen;
- Weben: Arbeitsschritt, der auf Webmaschinen durchgeführt wird, welche senkrecht zueinander stehende Garngruppen verweben; die vertikal verlaufenden (bei 0º) bilden die Kette und die um 90º gedreht angeordneten bilden den Schuß; die sich verwebende Anordnung der Garne ist als "Bindung" bekannt;
- Veredelung (finishing): Arbeitsschritt, der die folgenden Schritte umfaßt:
- Entschlichten: thermisch durchgeführt, während die Schlichte von dem Glasgewebe entfernt wird;
- Behandlung mit Oberflächenreagenzien: Besteht in der chemischen Reaktion zwischen der Oberfläche des Glases und Bindungsreagenzien, so daß das Gewebe reaktiv bezüglich Harze im allgemeinen gemacht ist.
Die herkömmliche Technologie, welche heutzutage in der Herstellung von Glasgewebe verwendet wird, beinhaltet die Verwendung von Luft-Webstühlen, in denen das Schußgarn in Richtung der Kette geblasen wird.
Bei Luft-Webestühlen muß das durch die Luftdüse geblasene Garn eine Konsistenz aufweisen, welche deutlich über der liegt, welche für eine mechanische Transportierung notwendig ist, so daß die Tendenz dahin ging, Garne mit einer hohen Anzahl von Drehungen und ausreichender Größe zu verwenden.
Dieser Technologie-Aspekt widerspricht der Möglichkeit, ungedrehtes Glasgewebe zu produzieren, welches geeignet ist in der Verwendung zur Herstellung von gedruckten Schaltungen der neuesten Generation.
Andererseits hat der Anmelder die besondere Wahl der Verwendung von Greiferwebmaschinen für die Herstellung von Glasgewebe getroffen. Greiferwebmaschinen werden gewöhnlich verwendet in der Herstellung von Textilien aus natürlichen oder synthetischen Fasern.
Um Greiferwebmaschinen in der Herstellung von Fiberglasgewebe zu verwenden, hat der Anmelder einige originelle Verbesserungen entwickelt. In diesem Zusammenhang wird auf die EP 0 477 138 und die EP 0 477 139 verwiesen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wurde nun herausgefunden, und diese Entdeckung stellt ein Element der vorliegenden Erfindung dar, daß es mit einem Glasgewebe, bestehend aus einem Garn mit 0-6 Drehungen, möglich ist, Laminate für gedruckte Schaltungen herzustellen, welche die Erfordernisse erfüllen, die durch die fortlaufende Miniaturisierung dieser Schaltungen gestellt sind zusammen mit den Implikationen hieraus im Hinblick auf die technologische und qualitative Sichtweise. Dieses Gewebe ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemacht durch Verwendung von Garn mit 0-6 Drehungen pro Meter, sowohl entlang des Schusses als auch entlang der Kette. Mit vergleichsweise weniger vorteilhaften Ergebnissen kann es auch gemacht werden unter Verwendung von Garn mit 0-6 Drehungen pro Meter entweder ausschließlich entlang des Schusses oder ausschließlich entlang der Kette (jeweils -40% und -60%).
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Glasgewebe, welches aus Garn mit 0-6 Drehungen besteht, für industrielle Anwendungen als Verstärkungsmaterial.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Das Glasgewebe gemäß der vorliegenden Erfindung ist hergestellt aus einem ungedrehten Glasgarn; in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Garn verwendet sowohl entlang des Schusses als auch entlang der Kette; oder mit vergleichsweise weniger vorteilhaften Resultaten nur entlang des Schusses oder nur entlang der Kette.
Garn mit einer Anzahl von Drehungen pro Meter reichend von 0-6 ist als ungedrehtes Garn definiert.
Ungedrehtes Glasgarn ist bekannt und verwendet in einigen industriellen Bereichen, in denen die Garnnummer (von 160 bis ungefähr 2400 Tex) und die Durchmesserwerte des Grund-Filaments (von 9-20 um) der verwendeten Garne extrem hoch sind so daß, aus der technischen und Produktionssichtweise, diese als ein Produkt betrachtet werden kann, welches insgesamt unterschiedlich von Garn für die Elektrotechnik und elektronische Anwendungen ist, weil diese ebenfalls aus einem Glastyp gemacht sind, welcher nicht geeignet für elektronische Anwendungen ist.
In der Elektroindustrie und den elektronischen Bereichen, in denen Borosilikatglas (E) - Garne verwendet werden und in denen, wie gesagt, die Garnnummern (von 5,5-136 Tex) und die Durchmesserwerte (von 5-9 um) beträchtlich kleiner sind und die qualitativen und technologischen Anforderungen in gewisser Weise strenger sind, war es bisher nicht möglich, Gewebe herzustellen unter Verwendung dieses ungedrehten Garnes, wegen seiner extremen Empfindlichkeit und der daraus folgenden Unmöglichkeit es zu prozessieren.
Zur Zeit existieren zwei Verfahren zur Herstellung von ungedrehtem Garn:
1. Die einfachste Lösung besteht aus der Ersetzung der Zwirnmaschine durch Spulmaschinen. Statt des klassischen Systems, welches Hülsen verwendet, die das Garn drehen, ist es notwendig ein System anzupassen, um das Garn umzuspulen, welches keine Drehung erhält. Die Hülse, welche das Garn unterhalb der Spinndüse erhält, wird getrocknet und dann zum Spulen wegbefördert. Die Spulmaschine ist eine Maschine, welche durch eine bei hoher Drehzahl rotierender Plastikspindel das Garn von der Hülse ohne Drehung umspult. Dieser Arbeitsschritt ist einfach und ökonomisch, dadurch daß die Umspulgeschwindigkeit höher ist als die der Zwirnhülsen und daß die Investitionskosten sehr moderat ausfallen. Schwierigkeiten treten auf bei der Herstellung von hochqualitativen Textilgarnen. Tatsächlich ist Glasgarn sehr verschleißanfällig und die Filamente brechen leicht, wenn sie nicht geeignet geschützt sind. Wie oben beschrieben, übt das Zwirnen eine wichtige Rolle aus beim Zusammenhalten der 50-400 Filamente und der einzige Zweck der Standardschlichte war das Garn leichter gleitbar zu machen. Mit ungedrehtem Garn erhält die Schlichte eine wesentliche Rolle; sie muß gewährleisten, daß während des Spinnens keine Defekte durch Vereinigung der Garnfilamente auftreten, den Garnfilamente Schutz vor Bruch liefern und es dem Garn ermöglichen, weich und flexibel zu bleiben. Es sollte bedacht werden, daß die Flexibilität von Glas, welches einen sehr hohen Youngschen Biegemodul aufweist, davon abhängt, daß es zusammengesetzt ist aus einem Satz von Basis-Filamente mit sehr kleinem Durchmesser (5-9 um).
Die Haspel, welche für den Webvorgang zur Verfügung gestellt ist, muß sehr vorsichtig hergerichtet sein und darf unter keinen Umständen Imperfektionen aufweisen, insbesondere entlang den Kanten, an denen ein Bruch der Filamente auftreten könnte, was dramatische Konsequenzen hätte.
2. Die innovativste Lösung ist die Herstellung der Spule direkt unterhalb der Spinndüse, was den anschließenden Schritt des Spulens, wie in der vorangegangenen Lösung beschrieben, überflüssig macht. Das Problem, das gegenwärtig zu lösen ist, besteht darin, einen konstanten Durchmesser für die einzelnen Filamente zu erhalten während der Phase des Aufwickelns auf die Spule, welche unterschiedliche Abmessungen hat verglichen mit herkömmlichen Spinn-Hülsen oder "Spinnkuchen". Es ist daher notwendig eine neu konstruierte Aufwickelmaschine zu verwenden, welche eine höhere Präzision besitzt hinsichtlich des automatischen Systems zur Veränderung der Anzahl von Drehungen der Spule, um die Wickelgeschwindigkeit und die Zugkraft absolut konstant zu halten. Die Schlichte ist auch in diesem Fall von grundlegender Wichtigkeit und ihre Herstellung muß in Betracht ziehen, daß der Trocknungsvorgang nach dem Spinnen auf einer Spule durchgeführt ist mit Dimensionen, welche von den Dimensionen einer gewöhnlich verwendeten Standard-Hülse oder Spinnkuchen abweicht. Diese Lösung ist die bevorzugte für die vorliegende Erfindung, weil es die Spule so verwendet, wie sie vom Spinnen geliefert ist, ohne während eines zusätzlichen Arbeitsschrittes (Spulen) eine weitere Behandlung durchzuführen und daher das so produzierte ungedrehte Garn den ersten Beanspruchungen nur während den anschließenden Webvorgängen ausgesetzt ist.
Das Weben wird auf Greiferwebmaschinen durchgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet der Webstuhl den Greifer wie in der vorgenannten europäischen Patentanmeldung beschrieben.
In dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist der Greifer, oder anders genannt Zangenzuführung, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Seite der lateralen Wand des Haltegreifers, die zur Spitze des Webfaches gerichtet ist, eine Klemme für das in das Webfach einzutragende Schußgarn vorgesehen ist. Insbesondere ist das Gewebe der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch doppelte Benetzbarkeit bei halbem Wert der Rauhheit. Im folgenden wird das schematische Diagramm der begleitenden Zeichnung betrachtet, welche einen Querschnitt eines Gewebes zeigt mit einem gedrehten Garn aus Basis-Filamente von 5 um, 40 Drehungen (1), und es wird verglichen mit dem eines Gewebes mit Garn, bestehend ebenfalls aus 5 um-Filamente, welche nicht gedreht und parallel sind (2), und welche gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten sind.
Es ist klar zu sehen, daß W (t) viel kleiner ist bei Garnen mit einer niedrigen Anzahl von Drehungen oder bei ungedrehten Garnen, als bei Garnen mit einer hohen Anzahl von Drehungen. Das Profil des Laminates beeinflußt die Qualität der photografischen Wiedergabe des Bildes auf dem trockenen Film für den Einschnitt der gedruckten Schaltung.
Gewebe mit einer derart niedrigen Oberflächenrauhheit ermöglichen ebenfalls sich neue revolutionäre Techniken in der Herstellung von gedruckten Leiterplatten zu eigen zu machen, welche die Möglichkeit des direkten Transfers von Kupfer geätzt in das Laminat ins Auge fassen, mit enormen ökononomischen, ökologischen und technologischen Vorteilen, wie z. B. eine drastische Reduktion in der Menge des verwendeten Kupfers, der Eliminierung des Ätzprozesses und folglicher Eliminierung der rückfließenden Säuren, sowie erhöhter Feinheit der gedruckten Leiterbahnen.
Die Vorteile der mit den neuen Geweben hergestellte Laminate, können folgendermaßen zusammengefaßt werden:
- Reduktion des Wärmeausdehnungskoeffizienten Garnen welcher nun sehr groß ist; tatsächlich ist aZ reduziert, weil das imprägnierte Gewebe sich schon in einem Zustand der maximalen Expansion befindet, wegen der Öffnung der Fasern resultierend aus der Verwendung von ungedrehtem Garn;
- Oberflächenrauhheit mit sehr niedrigen Werten;
- verbesserte Eigenschaften des Laminates zur Lochbohrung und bessere Bohrungsqualität;
- Oberfläche frei von Einschlüssen und Überschußdicken;
- hohe dimensionale Stabilität Dstab, da in Glasgewebe die Garne, welche nicht gedreht sind, perfekt ausgerichtet angeordnet sind und einen höheren Dehnungsmodul aufweisen (kein Verlust als Ergebnis der Drehung) und stabiler sind in beiden Richtungen (bei 0º und bei 90º);
- kleinere Anzahl von mikroskopischen Blasen, aufgrund verbesserter Imprägnation des Gewebes mit ungedrehten Garnen;
- größere Widerstandskraft gegen den "Masern-Effekt".
Die Verwendung des neuen Gewebes eröffnet ebenfalls Vorteile für den Herstellungsprozeß des Laminates. Da das neue Gewebe eine kürzere Benetzungszeit hat, ergibt sich eine Ersparnis in der Menge der Lösungsmittel in der Epoxy-Harz- Mischung, welche viskoser sein könnte; größere Geschwindigkeit der Imprägnierung und dadurch größere Produktionskapazität der Imprägnierungsmaschine.
Was das Gewebe anbelangt, welches mit ungedrehtem Garn hergestellt ist und für industrielle Zwecke zur Verstärkung vorgesehen ist, können die Vorteile wie folgt zusammengefaßt werden:
- verbesserter Steifigkeits-Modul, verbesserte Benetzung, resultierend in verbesserten mechanischen Eigenschaften des fertiggestellten Produktes;
- reduzierte Dicke und Rauheit bei gleichem Gewicht des fertiggestellten Produktes;
- geringere Kosten.
Das Gewebe gemäß der Erfindung kann beispielsweise als Basis für Einstreuung mit PVC-Harzen, als Trägergewebe für feuerbeständige Harze oder Gewebe für Schiffsanwendungen, für verstärkende thermoplastische oder hitzehärtbare Harze, als dekorative Gewebe oder interne und externe Mauergewebe, sowie zur Verstärkung von Papier oder thermoplastischen Filmen und ähnliches.
In einer typischen Ausführungsform hiervon hat das Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Eigenschaften:

Claims

1. Glasgewebe, hergestellt mit ungedrehtem Garn, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn aus Glasfilamenten mit einem Durchmesser zwischen 5 und 9 um (Mikrometer) und einem Tex-Wert von zwischen 5,5 und 136 hergestellt ist.

2. Glasgewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit ungedrehtem Garn sowohl entlang des Schusses als auch entlang der Kette hergestellt ist.

3. Glasgewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es nur entlang des Schusses mit ungedrehtem Garn hergestellt ist.

4. Glasgewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es nur entlang der Kette mit ungedrehtem Garn hergestellt ist.

5. Glasgewebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas ein Glas des Borosilicat-Typs (E) ist.

6. Glasgewebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Merkmale hat:

7. Verfahren zu Herstellung des Gewebes nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es Greiferwebmaschinen verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer an der äußeren Seite seiner Seitenwand, die zur Spitze des Webfaches gerichtet ist, mit einer Klemme für das in das Webfach einzutragende Schußgarn ausgestattet ist.

9. Verwendung des Glasgewebes nach den Ansprüchen 1 bis 6 zur Herstellung von Laminaten für gedruckte Schaltungen.

10. Gedruckte Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat Glasgewebe nach den Ansprüchen 1 bis 6 enthält.

11. Verwendung des Glasgewebes nach den Ansprüchen 1 bis 6 als Verstärkungsmaterial.