ES2256359T3 - Utilizacion de un material de almohadillado termorresistente en un proceso de moldeo por prensado. - Google Patents
Utilizacion de un material de almohadillado termorresistente en un proceso de moldeo por prensado.Info
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Abstract
¿ Un uso de un material de almohadillado termorresistente para moldeo por prensado en la fabricación de estratificados para placas de circuitos impresos, placas de circuitos impresos, paquetes de escamas de chips, y monitores de panel plano, estando formado dicho material de almohadillado por estratificación de una o más capas de fibras en bloque sobre una cara o ambas caras de una tela de base e integración de dicha fibra en bloque y dicha tela de base por agujeteado, estando constituida dicha fibra en bloque por una o más clases de fibras que son iguales o diferentes que las utilizadas para la tela de base, caracterizado porque dicho material de almohadillado comprende 20 a 100% en peso de fibras termoconductoras que tienen una tasa de subida de temperatura no menor que 3, 6ºC/min en un intervalo de 90ºC a 140ºC en una forma configurada para tener un peso por unidad de área de 4000
Description
Utilización de un material de almohadillado
termorresistente en un proceso de moldeo por prensado.
La presente invención se refiere a un uso de un
material de almohadillado termorresistente para moldeo por
prensado, y más específicamente a un uso de un material de
almohadillado termorresistente con alto volumen de almohadillado
para moldeo por prensado en la fabricación de estratificados para
placas de circuitos impresos, placas de circuitos impresos, CSPs, y
monitores de panel plano.
Las placas de circuitos impresos se están
utilizando en gran escala en las áreas en las que se precisa
cualquier conexión eléctrica con inclusión de dispositivos
electrónicos. Por ejemplo, placas de circuitos impresos de un solo
lado, en las cuales está formado un patrón conductor en un solo lado
de la placa, se utilizan para aparatos de radio, equipos
estereofónicos, hornos de microondas, refrigeradores, máquinas
lavadoras, y otros. Placas de circuitos impresos de dos lados, en
las cuales está formado un patrón conductor en ambos lados de la
placa, se utilizan para facsímiles, procesadores de textos,
reproductores de CD, y otros. Una placa de circuito impreso
multicapa se forma mediante moldeo por prensado de más de dos
placas, cada una de las cuales está formada con un patrón
conductor, con un material preimpregnado estratificado entre cada
par de placas, y por tanto es un tipo de placa de circuito impreso
que tiene más de tres capas de patrones conductores dentro de la
placa además de las que se encuentran en las superficies exteriores
de la placa. Estas placas de circuitos impresos multicapa se
utilizan en unidades de proceso centrales (CPUs) y/o unidades de
memoria de super-ordenadores, dispositivos de
comunicación de alta calidad o instrumentos de medida de alta
velocidad tales como aparatos de comunicaciones por satélite que
requieren cableado de alta densidad y/o ensamblaje de alta densidad
y/o alta fiabilidad.
Por regla general, una placa impresa utilizada
para placas de circuitos impresos incluye un estratificado de
papel-fenol constituido por papel kraft y resina
fenólica o un estratificado vidrio-epoxi constituido
por tela de fibra de vidrio y resina epoxi. Un material de
almohadillado termorresistente para moldeo por prensado que se
utiliza en la fabricación de los estratificados que anteceden juega
un papel importante en la distribución uniforme de calor y presión
por toda el área del material preimpregnado moldeado (en una
condición de etapa B) por compensación de irregularidades,
deformaciones, faltas de continuidad de las planchas calientes y/o
las planchas de espejo de una pieza moldeada por prensado. Es decir,
en un proceso de prensado en caliente, se dispone un material de
almohadillado entre la plancha caliente y la plancha metálica de
espejo que está situada en contacto con la hoja de material
preimpregnado a fin de que la desigualdad de temperatura en la hoja
de material preimpregnado debida a los tubos para el medio de
calentamiento dispuesto en la plancha caliente se corrija y la
presión se distribuya uniformemente por toda la hoja del material
preimpregnado suministrando una cantidad constante de calor desde
el plato calentado dentro de un tiempo dado mientras que la hoja de
material preimpregnado se endurece gradualmente después que su
viscosidad se ha reducido volviendo temporalmente a un estado
líquido por calentamiento.
En el caso de estratificados tales como
estratificado vidrio-epoxi, se adopta generalmente
un moldeo por prensado para la producción en masa en el cual las
materias primas se disponen entre las planchas calientes de tal
modo que se producen más de 10 hojas de los productos en un solo
ciclo de prensado. En el caso de tales estratificados, se fabrican
productos en tamaños tales como, por ejemplo, 1 m x 1 m, 1 m x 2 m,
y 1 m x 4 m, y el número de planchas calientes montado en una sola
operación de moldeo por prensado es aproximadamente 11 a 31
dependiendo de las máquinas de prensado individuales. Estas máquinas
de prensado se denominan de modos tales como una prensa de 10
etapas o una prensa de 30 etapas según el número de las planchas
calientes. Una hoja del producto fabricada en una sola etapa entre
un par de planchas calientes se conoce como una página, y a veces
la totalidad de los productos formados en una sola etapa se designa
globalmente como un libro. Varias, hasta más de 10 hojas de
materiales preimpregnados, cuya tela de vidrio está impregnada con
resina epoxi en un estado semi-curado, se
estratifican en una sola hoja del producto dependiendo del espesor
del producto. Para producir una placa de circuito impreso de dos
caras, se aplica una lámina delgada de cobre con un espesor de 17 a
70 \mum a cada lado del material preimpregnado estratificado,
mientras que la lámina delgada de cobre se aplica únicamente a una
superficie en el caso de una placa de circuito impreso de una sola
cara.
Haciendo referencia a un ejemplo representado en
la Fig. 1, un libro de placas de circuito impreso de dos caras a
ajustar entre un par de planchas calientes está dispuesto desde el
fondo a la parte superior de la manera siguiente: (1) la plancha
caliente inferior 1 + (2) el material de almohadillado
termorresistente 2 + ((3) la plancha de espejo 3 + (4) la lámina
delgada de cobre 4 + (5) las hojas de material preimpregnado 5 de
un número predeterminado que depende del espesor de la placa
estratificada + (6) la lámina delgada de cobre 4) x el número de
las páginas de un libro + (7) la plancha de espejo 3 + (8) el
material de almohadillado termorresistente 2 + (9) la plancha
caliente superior 1. Así, cuando la placa estratificada está
fabricada en una página de 1 m x 1 m y 12 páginas en un libro
utilizando una máquina de prensado de 20 etapas, el número de
placas estratificadas de tamaño 1 m x 1 m fabricadas en un solo
ciclo de prensado será 240. Pero cuando aquélla se fabrica en una
página de 1 m x 4 m y 12 páginas en un libro utilizando una máquina
de prensado de 30 etapas de la misma manera que se ha descrito
arriba, el número de placas estratificadas convertidas a un tamaño
de 1 m x 1 m será 1440, aumentando con ello 6 veces la
productividad. Por consiguiente, se desea para cada fábrica la
introducción de una máquina de prensado multietapa de mayor
escala.
En el moldeo de un ensamblaje de las materias
primas preparadas como se ha descrito arriba en una máquina de
prensado, una condición de moldeo adecuada varía dependiendo de
factores tales como la composición de la resina materia prima. Por
tanto, si la capacidad de transmisión de calor (tasa de subida de
temperatura: ºC/s) del material de almohadillado utilizado en el
proceso de moldeo no cumple la condición de moldeo, podrían ocurrir
variaciones en las propiedades del material entre una hoja del
producto situada en el área central de una etapa y una hoja del
producto situada cerca de la plancha caliente en la misma etapa, y
también entre una porción central y una porción periférica de una
hoja del producto. Esto está causado por una sincronización
inadecuada del aumento de presión durante un proceso de
calentamiento del material preimpregnado, en el cual la resina que
se encuentra en el material preimpregnado se reduce temporalmente en
su viscosidad volviendo a un estado líquido y después de ello la
resina se endurece gradualmente con el tiempo para formar un
producto final.
Así pues, una sincronización inadecuada del
moldeo por prensado hace que la temperatura y la presión salgan de
un intervalo permisible para fluidización de la resina a fin de unir
los materiales preimpregnados condigo mismos y también el material
preimpregnado y la lámina delgada de cobre, así como para eliminar y
absorber el aire incluido en la resina. Esto es debido a que,
cuando el material preimpregnado se presuriza mientras que la
viscosidad de la resina es baja, la resina se fluidiza excesivamente
conduciendo a un problema en el sentido de que el espesor de la
parte central de la placa estratificada se incrementa mientras que
el de la parte periférica se reduce. Por esta razón, por ejemplo,
cuando estas placas estratificadas están dispuestas en varias capas
para formar una placa de circuito impreso multicapa, los espesores
de los productos finales serán inconsistentes.
Por el contrario, cuando el material
preimpregnado se presuriza mientras la viscosidad de la resina se
ha elevado, la resina no se fluidizará suficientemente y por
consiguiente el aire incluido en la resina no podría eliminarse, lo
que podría causar un problema en las propiedades de aislamiento y
otras del producto final.
Por esta razón, en cada fábrica, se cree que el
aumento del volumen de almohadillado es deseable para obtener
productos de alta calidad, pero el aumento en el volumen de
almohadillado debería limitarse a fin de no cambiar la magnitud de
la transmisión de calor, es decir, la condición de moldeo por
prensado en la cual la sincronización de la presurización es crucial
como se ha descrito arriba.
Tanto en el caso de un solo moldeo por prensado
en una sola paca sin moldeo del estratificado como en el caso de un
moldeo de estratificado de páginas incrementadas para producción en
masa como se ha descrito arriba, es importante distribuir
uniformemente el calor a lo largo de todo el producto a fin de
obtener un producto de alta calidad. No obstante, se afirma que la
dificultad en la fabricación aumenta en proporción al cuadrado del
tamaño del producto, debido a que cuanto mayor se hace el tamaño del
producto, tanto mayor resulta el efecto de las irregularidades,
deformaciones, variaciones de espesor de las planchas calientes o
las planchas de espejo. Por esta razón, se desea un material de
almohadillado que tenga un volumen de almohadillado mayor que los
materiales de almohadillado de la técnica anterior a fin de
distribuir uniformemente el calor y la presión la totalidad de los
materiales preimpregnados (en una etapa B) para moldeo de
estratificados.
A continuación, se describe un método de
fabricación de una placa de circuitos impresos multicapa, haciendo
referencia a un ejemplo de una placa de circuitos impresos de 4
capas.
En primer lugar, se estampa un patrón de circuito
en la lámina delgada de cobre en cada superficie de una hoja de
estratificado fabricada por el método arriba descrito y a
continuación se retira la lámina delgada de cobre innecesaria por
medio de un agente químico para formar un patrón de circuito en cada
superficie de la hoja de estratificado, y se utiliza esta hoja de
estratificado como la hoja de la capa interior. A continuación se
fabrica una placa de circuito impreso de 4 capas en los pasos
siguientes: aplicación de un material preimpregnado similar a la
hoja de estratificado en cada lado de la hoja de la capa interior;
colocación de una lámina delgada de cobre sobre el material
preimpregnado de cada lado de la hoja; estratificación del
ensamblaje con placas espejo; colocación de materiales de
almohadillado fuera de ellas; y ajuste y prensado de las mismas en
una máquina de prensado de manera similar con la hoja de
estratificado. Pero en lo que una placa impresa multicapa es
diferente de una hoja de estratificado es en que su tamaño de
producto es menor, tal como aproximadamente 50 cm x 50 cm. La placa
de circuito impreso de 4 capas está conformada con orificios cuyas
superficies laterales están chapadas de cobre para interconectar
los circuitos en las capas internas y las capas externas.
Finalmente, se estampa un patrón de circuito en la lámina delgada
de cobre en las hojas de la capa exterior y a continuación se
retira la lámina delgada de cobre innecesaria para formar un
circuito en cada superficie exterior de la placa estratificada
multicapa.
Aunque el tamaño de producto en la fabricación de
una placa de circuito impreso multicapa es pequeño, el mismo
contiene, al contrario que los estratificados arriba descritos,
hojas de capa interior en las cuales están formados circuitos y por
consiguiente el espesor absoluto del material antes del moldeo por
prensado varía dentro de un producto dependiendo de la presencia o
ausencia de la lámina delgada de cobre que forma los circuitos. Por
esta razón, es necesario fluidizar suficientemente la resina durante
el moldeo por prensado a fin de que se obtenga un espesor uniforme
del producto. Así pues, se desea de nuevo un material de
almohadillado que proporcione un volumen de almohadillado
incrementado sin cambiar significativamente su tasa de subida de
temperatura.
Adicionalmente, debido al aumento reciente de las
placas de circuitos impresos altamente multiestratificadas usadas
para las unidades centrales de proceso (CPUs) y/o los dispositivos
de memoria de los super-ordenadores y dispositivos
de comunicaciones de alta calidad y/o dispositivos de medida de alta
velocidad tales como sistemas de comunicaciones por satélite, y
debido también al aumento previsible de las placas
multiestratificadas en el futuro, existe un deseo mayor aún de
materiales de almohadillado con un alto volumen de
almohadillado.
Recientemente se han desarrollado diversos
monitores de panel plano tales como monitores de cristal líquido y
monitores de electro-luminiscencia para televisiones
en lugar de los monitores CRT y, para el material de almohadillado
utilizado en los pasos de fabricación de dichos monitores tales como
la unión de los elementos del monitor, se desea también un material
de almohadillado para distribuir uniformemente calor y presión,
como en el caso de las placas de circuitos impresos. En el caso de
la fabricación de monitores de panel plano, dado que la presión del
moldeo por prensado es más pequeña al contrario que en el caso de
los estratificados para placas de circuitos impresos y se requiere
mayor precisión de producto, se adopta generalmente un moldeo de
una sola capa con una prensa de una sola etapa en lugar de un moldeo
por prensado multietapa. En estos casos, no se prefieren las
variaciones en las condiciones de calentamiento durante un moldeo
por prensado, y por tanto existe también necesidad de un material
de almohadillado mejorado que distribuya uniformemente el calor en
todo el producto.
Junto con el progreso de la miniaturización y la
mejora de la eficiencia de los paquetes de semiconductores, se ha
desarrollado un paquete semiconductor denominado un paquete de
escamas de chips, CSP, que tiene aproximadamente el mismo tamaño de
un chip IC, y existe también necesidad de un material de
almohadillado en un proceso de fabricación de CSPs, que tenga
características de almohadillado mejoradas y distribuya
uniformemente el calor en todo el producto.
El documento
US-A-5.863.390 da a conocer una
cinta sinfín para fabricación de papel que utiliza fibra de
poli(parafenileno-benzoxazol). El documento
WO-A 0061508 da a conocer un material de
recubrimiento resistente a temperaturas altas y destinado a
insertarse entre las herramientas y las planchas de vidrio caliente
durante el calentamiento, doblado o templado del vidrio. El
documento EP-A-1084821 da a conocer
un material de almohadillado termorresistente que incluye una o más
capas de almohadillado semejantes a fieltro producidas por punzonado
con agujas y un miembro de núcleo del material de almohadillado
termorresistente está compuesto de un material elástico que incluye
huecos dispersados. La alta eficiencia de las fibras de
poli-benzoxazol (PBO) y los diversos usos de las
fibras han sido descritos en la bibliografía (Research Disclosure,
354, páginas 678-684, 01.01.1993).
De acuerdo con ello, es un objeto de la presente
invención resolver los problemas arriba descritos proporcionando un
material de almohadillado termorresistente para moldeo por prensado
cuyo volumen de almohadillado puede aumentarse sin cambiar su tasa
de subida de temperatura permitiendo con ello una distribución
uniforme del calor.
Mientras llevaban a cabo arduas investigaciones
con objeto de resolver los problemas arriba descritos, los autores
de la presente invención han encontrado que cuando los materiales de
almohadillado de fieltro agujeteado termorresistentes para moldeo
por prensado tienen la misma densidad en condiciones fijas, existe
una correlación entre la tasa de subida de temperatura y el peso por
unidad de área del material de almohadillado que depende de la
clase de la materia prima. Esto indica que aunque puede conseguirse
un aumento del volumen de almohadillado por incremento del peso por
unidad de superficie del material de almohadillado, esto dará como
resultado una disminución en su velocidad de subida de temperatura,
como consecuencia de la cual no se cumplirán las condiciones
actuales de moldeo por prensado de las instalaciones existentes y se
ocasionarán defectos del producto tales como un flujo deficiente de
la resina. Aunque es posible también adaptar la condición del
moldeo por prensado al material de almohadillado, esto conducirá a
un tiempo excesivo del ciclo de moldeo reduciendo con ello la
productividad. Por otra parte, se ha encontrado también que para
aumentar la tasa de subida de temperatura, es necesaria una
reducción del peso del material de almohadillado por unidad de área,
pero esto impedirá una distribución uniforme del calor y la presión
en todo el producto, causando con ello defectos en el producto
debidos a la falta de volumen de almohadillado.
De acuerdo con ello, los autores de la invención
han llegado a la conclusión de que existe necesidad de un material
cuya tasa de subida de temperatura no se reduzca aun cuando su peso
por unidad de área se incremente. Después de llevar a cabo
investigaciones adicionales, los autores de la invención han
encontrado un material de fibras que tiene a la vez alta
resistencia térmica y alta conductividad térmica, completando con
ello finalmente la presente invención.
El objeto arriba mencionado se cumple por un uso
de acuerdo con la reivindicación 1 y las reivindicaciones
subordinadas 2-7.
De acuerdo con la presente invención, es posible
aumentar el volumen de almohadillado del material de almohadillado
sin poner en compromiso su productividad utilizando fibras
fuertemente conductoras del calor que tienen una tasa elevada de
subida de temperatura que no puede ser conseguida por las fibras
termorresistentes convencionales.
Además, es posible también distribuir
uniformemente el calor haciendo posible con ello una producción en
serie de productos de alta calidad por aumento del volumen de
almohadillado del material de almohadillado.
Adicionalmente, es posible aumentar el volumen de
almohadillado sin cambiar las condiciones del moldeo por prensado,
dado que la tasa de subida de temperatura del material de
almohadillado no cambia sustancialmente aun cuando su peso por
unidad de área se incrementa debido al uso de fibras
termoconductoras.
Es posible también variar la tasa de subida de
temperatura del material de almohadillado más ampliamente que por
un método convencional por mezcla de las fibras termoconductoras con
fibras termorresistentes convencionales, lo cual hace posible
equilibrar el volumen de almohadillado y la tasa de subida de
temperatura del material de almohadillado por ajuste de la relación
de mezcla y el peso por unidad de área.
El material de almohadillado termorresistente
para moldeo por prensado utilizado en la presente invención es
capaz de distribuir uniformemente el calor, lo cual hace posible
obtener productos de alta calidad sin variaciones en la calidad en
todo el producto cuando se utiliza para el moldeo por prensado de
estratificados para placas de circuitos impresos, placas de
circuitos impresos, CSPs, y monitores de panel plano.
Una prensa de degradación, la medida y el cálculo
de una tasa de subida de temperatura, y la medida de un volumen de
almohadillado se realizan como sigue.
Se sometieron muestras de ensayo a una prensa de
degradación con una máquina de moldeo por prensado a una
temperatura de 180ºC y una presión de 100 kg/m^{2} durante 1 hora
para eliminar los efectos de la densidad inicial antes de evaluar
las características de subida de temperatura y las características
de almohadillado.
Una vez iniciado el ensayo, las temperaturas de
las planchas calientes superior e inferior de la máquina de moldeo
por prensado se ajustaron a 25ºC y se ajustó luego la tasa de subida
de temperatura de la plancha caliente superior a 4,0ºC/min hasta
200ºC. Se proporcionó una muestra preparada entre las planchas
calientes superior e inferior y se prensó a una presión de 20
kg/cm^{2}, después de lo cual se midió la temperatura de la
muestra en la superficie del lado de la plancha no calentada (lado
de la plancha caliente inferior).
Se determinó una tasa de subida de temperatura
dividiendo un intervalo de temperatura predeterminado por el tiempo
que fue preciso para que la temperatura del material de
almohadillado medida en la superficie de contacto con la plancha
caliente inferior en la condición arriba descrita aumentase más allá
del intervalo de temperatura (en el caso presente, el intervalo de
temperatura de 50ºC entre 90ºC y 140ºC se dividió por el tiempo
necesario para aumentar a lo largo del intervalo de
temperatura).
La muestras preparadas se pusieron entre las
planchas calientes superior e inferior de la máquina de moldeo por
prensado y se midió el espesor de las muestras preparadas mientras
se presurizaban las mismas a 0 kg/cm^{2} (presión de contacto),
15 kg/cm^{2}, y 50 kg/cm^{2}.
Un volumen de almohadillado para un intervalo de
15 kg/cm^{2} a 50 kg/cm^{2} se definió como la diferencia en
los espesores de la muestra cuando se presurizaba a 15 kg/cm^{2} y
50 kg/cm^{2}.
La medida de una temperatura final se realizó
simultáneamente con la medida de la tasa de subida de
temperatura.
La temperatura de la muestra puesta entre las
planchas calientes de la máquina de moldeo por prensado se midió en
su superficie del lado de la plancha no calentada (lado de la
plancha inferior).
La temperatura final se determinó como la
temperatura de la muestra en el momento correspondiente a una hora
después que su temperatura alcanzó 30ºC.
La Fig. 1 muestra un ejemplo del moldeo por
prensado de un estratificado.
La Fig. 2 muestra las curvas de subida de
temperatura de la plancha caliente y el material de almohadillado
durante la medida de la tasa de subida de temperatura.
1 Plancha caliente
2 Material de almohadillado termorresistente
3 Plancha de espejo
4 Lámina delgada de cobre
5 Material preimpregnado
La fibra termoconductora utilizada para el
material de almohadillado termorresistente para moldeo por prensado
de acuerdo con la presente invención puede ser de cualquier tipo de
material de fibras con tal que se satisfaga la condición siguiente:
un producto formado por 100% del material de fibras y que tiene un
peso por unidad de área de 4000 g/m^{2} tiene una tasa de subida
de temperatura mayor que 3,6ºC/min entre 90 y 140ºC. Ejemplos de
materiales de fibras de este tipo incluyen todos los tipos de fibras
poliéster aromáticas, fibras de
poli-para-fenileno-benzobisoxazol
(PBO), fibras de acero inoxidable y otras. Particularmente, es
preferible un material de fibras de este tipo que, por ejemplo,
cuando se conforme en un producto que tiene un peso por unidad de
área de 2000 g/m^{2}, su tasa de subida de temperatura entre 90 y
140ºC es 3,8 a 4,0ºC/min y cuando se conforma en un producto que
tiene un peso por unidad de área de 4000 g/m^{2}, su tasa de
subida de temperatura es 3,6 a 3,8ºC/min, dado que al aumentar el
peso por unidad de área del producto al doble no cambiaría su tasa
de subida de temperatura significativamente, haciendo así posible
aumentar el volumen de almohadillado sin cambiar la condición de
moldeo por prensado. Un ejemplo de un material de fibras de este
tipo es la fibra de
poli-para-fenileno-benzobisoxazol
(PBO), que es particularmente preferible dado que tiene alta
resistencia térmica y pequeñas variaciones dimensionales durante su
uso, además de una conductividad térmica satisfactoria.
El material utilizado para el material base y la
fibra en bloque del material de almohadillado termorresistente para
moldeo por prensado de la presente invención puede ser de cualquier
tipo de material de fibras con tal que se cumplan las condiciones
siguientes: el material debe tener suficiente resistencia térmica
para usos de durante periodos de larga duración en condiciones de
moldeo por prensado a alta temperatura y alta presión (por ejemplo,
en condiciones de moldeo por prensado para estratificados
vidrio-epoxi: temperatura 180 a 210ºC, presión 30 a
50 kg/cm^{2}; para estratificados papel-fenol:
temperatura 160 a 190ºC, presión 80 a 120 kg/cm^{2}; para paneles
de cristal líquido: temperatura 160 a 180ºC, presión 3 a 5
kg/cm^{2}). Ejemplos de fibra de este tipo incluyen fibra de
poliamida meta-aromática (CONEX (nombre comercial de
Teijin) y NOMEX (nombre comercial de DuPont)), fibra de poliamida
para-aromática con
poli-para-fenileno-teleftalamidas
como el componente principal (KEVLAR (nombre comercial de DuPont),
TECHNOLA (nombre comercial de Teijin)), y fibra de PPS (TORCON
(nombre comercial de Toray)). Por ejemplo, por utilización de un
material de fibras cuya velocidad de subida de temperatura entre 90
y 140ºC es 2,5 a 3,1ºC/min cuando se conforma en un producto con un
peso por unidad de área de 2000 g/m^{2}, y 1,0 a 1,8ºC/min cuando
se conforma en un producto por un peso por unidad de área de 4000
g/m^{2}, es posible ajustar la tasa de subida de temperatura
cambiando la relación de mezcla del material de fibras dado que su
tasa o subida de temperatura es baja comparada con las fibras
termoconductoras arriba descritas. De entre tales fibras, son
preferibles las fibras de poliamida aromática desde el punto de
vista de la resistencia térmica, y son preferibles particularmente
las fibras de poliamidas meta-aromáticas desde el
punto de vista del ajuste de la velocidad de subida de temperatura,
aunque las poliamidas para-aromáticas o
meta-aromáticas deberían seleccionarse
adecuadamente dependiendo de la finalidad de uso. Los materiales de
fibras utilizados para el material base y la fibra en bloque pueden
ser de la misma clase o de clases
diferentes.
diferentes.
La relación de mezcla de las fibras
termoconductoras en el material de almohadillado puede modificarse
desde 20 a 100% en peso para cambiar su tasa de subida de
temperatura a fin de aumentar la productividad y mejorar la calidad
(irregularidad de mezcla). El material de almohadillado
termorresistente para moldeo por prensado de la presente invención
se fabrica por estratificación de una o más capas de fibra en bloque
hechas de una o más de las fibras arriba descritas como el material
base principal en un lado o ambos lados de una tela monocapa tejida
o varias capas de tela estratificada seguido por agujeteado del
material base y la fibra en bloque para integrar los
mismos.
mismos.
Específicamente, se prepara un material
pre-agujeteado disponiendo fibra en bloque con un
peso por unidad de área de 50 a 200 g/m^{2}, preferiblemente 75 a
150 g/m^{2} sobre una hoja de tela tejida que es el material base
con un peso por unidad de área de 30 a 300 g/m^{2},
preferiblemente 50 a 150 g/m^{2}, seguido por agujeteado de la
fibra en bloque con el material base. Se fabrican 2 a 15 espesores
de este material pre-agujeteado enredados unos con
otros por agujeteado, siendo el número de espesores enredados
preferiblemente 3 a 6. Cuando un material de almohadillado así
fabricado por integración del material base y las fibras en bloque
por agujeteado tiene un peso por unidad de área de 500 a 7000
g/m^{2}, preferiblemente 1500 a 3000 g/m^{2} y un espesor de 1
a 30 mm, preferentemente 2 a 15 mm, el mismo tendrá propiedades
satisfactorias como el material de almohadillado.
Existe un ejemplo especial en el cual, en lugar
de mezclar las fibras de una tasa de subida de temperatura baja con
fibras de una tasa de subida de temperatura alta, se disponen fibras
de una tasa de subida de temperatura baja en el centro y se
disponen fibras de tasa de subida de temperatura alta por un lado o
ambos lados de las fibras situadas en el centro. En este ejemplo,
por aumento del peso por unidad de área de las fibras de tasa de
subida de temperatura baja, las características de subida de
temperatura y las características de almohadillado se hacen más
uniformes y con ello se suaviza el flujo de calor desde el material
de almohadillado a la plancha de espejo (lado del producto). En
principio, es necesaria una capa de fibras con tasa de subida de
temperatura alta en el lado que está en contacto con la plancha de
espejo. Sin embargo, no siempre sucede que la misma superficie esté
orientada hacia el exterior, por lo que se forma una capa de fibras
con tasa de subida de temperatura alta a cada lado del material de
almohadillado. En esta configuración, la productividad es inferior
a la configuración de fibras en bloque mezcladas arriba descrita. El
material de almohadillado termorresistente para moldeo por prensado
de la presente invención tiene características de almohadillado
satisfactorias, distribuye el calor uniforme y eficazmente, y
permite el ajuste de temperatura, lo cual hace que el mismo sea
particularmente preferible para el material de almohadillado
utilizado en la fabricación de estratificados para placas de
circuitos impresos, placas de circuitos impresos, CSPs, y monitores
de panel plano en los cuales las sincronizaciones de calentamiento
y presurización tienen una gran influencia en la calidad del
producto.
producto.
Los materiales de almohadillado termorresistentes
para moldeo por prensado de la presente invención se describirán
ulteriormente haciendo referencia a ejemplos que, sin embargo, no
impondrán limitación alguna sobre la presente invención.
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaban
constituidas por 50% de PBO y 50% de fibras mezcladas de KEVLAR se
pusieron sobre y se agujetearon a una hoja de tela de base que
tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y comprendía
meollares de fibra de PBO para formar un material
pre-agujeteado con un peso por unidad de área de 500
g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en cuatro capas para
formar un material de almohadillado de fieltro agujeteado integrado
para moldeo por prensado con un peso por unidad de área de 2000
g/m^{2} y un espesor de 6 mm.
Tres capas de telas de base cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y
constituidas por meollares de fibra de PBO se dispusieron para
formar una hoja de base, y fibra en bloque constituida por 70% de
PBO y 30% de fibras mezcladas KEVLAR se dispuso sobre aquéllas y se
agujeteó a cada lado de la hoja de base formando un material de
almohadillado de fieltro agujeteado integrado para moldeo por
prensado con un peso por unidad de área de 2000 g/m^{2} y un
espesor de 6 mm.
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y
constituida por 50% de PBO y 50% de fibras mezcladas CONEX se
dispusieron sobre y se agujetearon a una hoja de tela de base que
tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por meollares de fibra de PBO formando un material
pre-agujeteado con un peso por unidad de área de 500
g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en cuatro capas para
formar un material de almohadillado de fieltro agujeteado integrado
para moldeo por prensado con un peso por unidad de área de 2000
g/m^{2} y un espesor de 6 mm.
Tres hojas de telas de base cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaban
constituidas por meollares de fibra de PBO se extendieron para
formar una hoja de base y fibras en bloque constituidas por 70% de
PBO y 30% de fibras mezcladas CONEX se dispusieron sobre y se
agujetearon a cada lado de la hoja de base para formar un material
de almohadillado de fieltro agujeteado integrado para moldeo por
prensado por un peso por unidad de área de 2000 g/m^{2} y un
espesor de 6 mm.
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y
constituidas por 100% de fibras de PBO se dispusieron sobre y se
agujetearon a una hoja de tela de base que tenía un peso por unidad
de área de 100 g/m^{2} y estaba constituida por meollares de fibra
de PBO formando un material pre-agujeteado con un
peso por unidad de área de 500 g/m^{2}, que se agujeteó
ulteriormente en cuatro capas para formar un material de
almohadillado de fieltro agujeteado integrado para moldeo por
prensado con un peso por unidad de área de 2000 g/m^{2} y un
espesor de 6 mm.
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por 50% de PBO y 50% de fibras mezcladas KEVLAR se
dispusieron sobre y se agujetearon a una hoja de tela de base que
tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} constituida por
meollares de fibra de PBO formando un material
pre-agujeteado con un peso por unidad de área de 500
g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en ocho capas para formar
un material de almohadillado de fieltro agujeteado integrado para
moldeo por prensado con un peso por unidad de área de 4000 g/m^{2}
y un espesor de 13 mm.
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por 70% de PBO y 30% de fibras mezcladas KEVLAR se
dispusieron sobre y se agujetearon a una hoja de tela de base que
tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por meollares de fibra de PBO formando un material
pre-agujeteado con un peso por unidad de área de 500
g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en ocho capas para formar
un material de almohadillado de fieltro agujeteado integrado para
moldeo por prensado con un peso por unidad de área de 4000 g/m^{2}
y un espesor de 13 mm.
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y
constituidas por 50% de PBO y 50% de fibras mezcladas CONEX se
dispusieron sobre y se agujetearon a una hoja de tela de base que
tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por meollares de fibra de PBO formando un material
pre-agujeteado con un peso por unidad de área de 500
g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en ocho capas para formar
un material de almohadillado de fieltro agujeteado integrado para
moldeo por prensado con un peso por unidad de área de 4000 g/m^{2}
y un espesor de 13 mm.
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2}
constituidas por 70% de PBO y 30% de fibras mezcladas CONEX se
dispusieron sobre y se agujetearon a una hoja de tela de base que
tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por meollares de fibra de PBO formando un material
pre-agujeteado con un peso por unidad de área de 500
g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en ocho capas para formar
un material de almohadillado de fieltro agujeteado integrado para
moldeo por prensado con un peso por unidad de área de 4000 g/m^{2}
y un espesor de 13 mm.
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por fibras de PBO se dispusieron sobre y se agujetearon
a una hoja de tela de base que tenía un peso por unidad de área de
100 g/m^{2} y estaba constituida por meollares de fibra de PBO
formando un material pre-agujeteado con un peso por
unidad de área de 500 g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en
ocho capas para formar un material de almohadillado de fieltro
agujeteado integrado para moldeo por prensado con un peso por
unidad de área de 4000 g/m^{2} y un espesor de 13 mm.
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por fibras de PBO se dispusieron sobre y se agujetearon
a una hoja de tela de base que tenía un peso por unidad de área de
100 g/m^{2} y estaba constituida por meollares de fibra de PBO
formando un material pre-agujeteado con un peso por
unidad de área de 500 g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en
14 capas para formar un material de almohadillado de fieltro
agujeteado integrado para moldeo por prensado con un peso por
unidad de área de 7000 g/m^{2} y un espesor de 23 mm.
Tres capas de telas de base cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por meollares de fibra de PBO se extendieron para formar
una hoja de base, y fibra en bloque que tenía un peso por unidad de
área de 650 g/m^{2} y estaba constituida por 100% de KEVLAR se
agujeteó a cada lado de la hoja de base, y se agujeteó
ulteriormente fibra en bloque que tenía un peso por unidad de área
de 200 g/m^{2} y estaba constituida por 100% de PBO a cada lado de
la capa agujeteada de KEVLAR para formar un material de
almohadillado de fieltro agujeteado integrado para moldeo por
prensado con un peso por unidad de área de 2000 g/m^{2} y un
espesor de 6 mm.
Tres capas de telas de base cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaban
constituidas por meollares de fibra de PBO se extendieron para
formar una hoja de base, y se agujeteó fibra en bloque que tenía un
peso por unidad de área de 650 g/m^{2} y estaba constituida por
100% de CONEX a cada lado de la hoja de base, después de lo cual se
agujeteó fibra en bloque con un peso por unidad de área de 200
g/m^{2} y constituida por 100% de PBO a cada lado de la capa
agujeteada de CONEX para formar un material de almohadillado de
fieltro agujeteado integrado para moldeo por prensado con un peso
por unidad de área de 2000 g/m^{2} y un espesor de 6 mm.
Muestra comparativa
1
Tres capas de telas de base cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por meollares de KEVLAR se extendieron para formar una
hoja de base y se agujeteó fibra en bloque constituida por 100% de
KEVLAR a cada lado de la hoja para formar un material de
almohadillado de fieltro agujeteado integrado para moldeo por
prensado con un peso por unidad de área de 2000 g/m^{2} y un
espesor de 6 mm.
Muestra comparativa
2
Tres capas de telas de base cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por meollares de CONEX se extendieron para formar una
hoja de base y se agujeteó fibra en bloque constituida por 100% de
CONEX a cada lado de la hoja de base para formar un material de
almohadillado de fieltro agujeteado integrado para moldeo por
prensado con un peso por unidad de área de 2000 g/m^{2} y un
espesor de 6 mm.
Muestra comparativa
3
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y estaba
constituida por KEVLAR se dispusieron sobre y se agujetearon a una
hoja de tela de base que tenía un peso por unidad de área de 100
g/m^{2} y estaba constituida por meollares de KEVLAR formando un
material pre-agujeteado con un peso por unidad de
área de 500 g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en ocho capas
para formar un material de almohadillado de fieltro agujeteado
integrado para moldeo por prensado con un peso por unidad de área
de 4000 g/m^{2} y un espesor de 13 mm.
Muestra comparativa
4
Cuatro capas de fibras en bloque cada una de las
cuales tenía un peso por unidad de área de 100 g/m^{2} y
constituidas por CONEX se dispusieron sobre y se agujetearon a una
hoja de tela de base que tenía un peso por unidad de área de 100
g/m^{2} y constituida por meollares de CONEX formando un material
pre-agujeteado con un peso por unidad de área de
500 g/m^{2}, que se agujeteó ulteriormente en ocho capas para
formar un material de almohadillado de fieltro agujeteado integrado
para moldeo por prensado con un peso por unidad de área de 4000
g/m^{2} y un espesor
de 13 mm.
de 13 mm.
Muestra comparativa
5
Fibra en bloque con un peso total por unidad de
área de 900 g/m^{2} constituida por 100% de CONEX se puso sobre y
se agujeteó a cada lado de una tela de base que tenía un peso por
unidad de área de 100 g/m^{2} y constituida por meollares de
CONEX para formar un material de almohadillado de fieltro agujeteado
integrado para moldeo por prensado con un peso por unidad de área
de 1000 g/m^{2} y un espesor de 3,3 mm.
La tasa de subida de temperatura y la temperatura
final medida entre 90 y 140ºC en la condición arriba descrita se
muestran en la Tabla 1 para cada material de almohadillado
termorresistente para moldeo por prensado. El Ejemplo 11 y las
muestras comparativas 1 y 5 están constituidos por fibras de PBO,
KEVLAR, y CONEX respectivamente, y configurados de modo que tengan
aproximadamente la misma tasa de subida de temperatura.
| P:PBO | K=KEVLAR | C:CONEX |
La comparación de los Ejemplos 5 y 10,
constituidos ambos por fibras de PBO solas, indica que el cambio en
la tasa de subida de temperatura debido al cambio en el peso por
unidad de área es pequeño, demostrando con ello las características
preferibles de estos ejemplos. Se demostró también que la tasa de
subida de temperatura puede modificarse cambiando la relación de
mezcla de las fibras de PBO.
El Ejemplo 11, la muestra comparativa 1, y la
muestra comparable 5 estaban constituidos respectivamente por una
sola clase de fibras: fibras de PBO, fibras KEVLAR y fibras CONEX
respectivamente, y configurados de modo que tuvieran una tasa de
subida de temperatura de aproximadamente 3,0ºC/min. El resultado
indicaba que los pesos por unidad de área de las muestra de cada
fibra difieren significativamente unos de otros; aquéllos son 7000
g/m^{2} para PBO, 2000 g/m^{2} para KEVLAR, y 1000 g/m^{2}
para CONEX.
Los materiales de almohadillado termorresistentes
de los Ejemplos 5, 10 y 11 constituidos por fibras de PBO (el peso
por unidad de área es 2000 g/m^{2}, 4000 g/m^{2}, y 7000
g/m^{2} respectivamente), las muestras comparativas 1 y 3
formadas por fibras KEVLAR (cuyo peso por unidad de área es 2000
g/m^{2} y 4000 g/m^{2} respectivamente), y las muestras
comparativas 2, 4, y 5 formadas por fibras CONEX (cuyo peso por
unidad de área es 2000 g/m^{2}, 4000 g/m^{2}, y 1000 g/m^{2}
respectivamente), se presurizaron a 0 hasta 50 kg/cm^{2} a 180ºC
y 250ºC, y se midió el cambio de espesor (\mum) de los materiales
de almohadillado entre 15 kg/cm^{2} y 50 kg/cm^{2} como el
volumen de almohadillado; los resultados se muestran en la Tabla
2.
\vskip1.000000\baselineskip
| Condición de degradación: temperatura 180ºC, presión 100 kg/cm^{2}, tiempo 1 hora | ||||
| Temperatura | Peso por unidad | Volumen de almohadillado (\mum) | Tasa de subida de | |
| de | de área de | 15 a 50 kg/cm^{2} después de | temperatura 90 a | |
| medida | material (g/m^{2}) | 1 h de degradación | 140ºC (ºC/min) | |
| Ejemplo 5 | P-2000 | 101 | 3,9 | |
| Ejemplo 10 | P-4000 | 178 | 3,7 | |
| Ejemplo 11 | P-7000 | 356 | 3,0 | |
| Muestra comparativa 1 | 180ºC | K=2000 | 137 | 3,1 |
| Muestra comparativa 3 | K-4000 | 272 | 1,8 | |
| Muestra comparativa 2 | C-2000 | 175 | 2,5 | |
| Muestra comparativa 4 | C-4000 | 325 | 1,5 | |
| Muestra comparativa 5 | C-1000 | 80 | 3,0 | |
| Ejemplo 5 | P-2000 | 79 | 3,9 | |
| Ejemplo 10 | P-4000 | 147 | 3,7 | |
| Ejemplo 11 | P-7000 | 285 | 3,0 | |
| Muestra comparativa 1 | 250 | K-2000 | 66 | 3,1 |
| Muestra comparativa 3 | K-4000 | 87 | 1,8 | |
| Muestra comparativa 2 | C-2000 | 31 | 2,5 | |
| Muestra comparativa 4 | C-4000 | 48 | 1,5 | |
| Muestra comparativa 5 | C-1000 | 16 | 3,0 |
Los cambios de espesor (volumen de almohadillado)
de los materiales de almohadillado termorresistentes formados por
fibras de PBO, fibras KEVLAR y fibras CONEX se compararon para el
mismo peso por unidad de área a presiones de 15 kg/cm^{2} a 50
kg/cm^{2}, que se consideran presiones importantes cuando se
utilizan en instalaciones de fabricación para estratificados
vidrio-epoxi y estratificados
multi-capa. Los resultados indican que el volumen
de almohadillado de POB es menor que el de CONEX en 150 \mum y
menor también que el de KEVLAR en 100 \mum para el peso por
unidad de área de 4000 g/m^{2} a una temperatura de medida de
160ºC, pero a una temperatura de medida de 250ºC, el volumen de
almohadillado de las fibras POB es aproximadamente 3 veces mayor
que el de CONEX y 1,7 veces mayor que el de KEVLAR. Además, no
existe ninguna disminución importante en el volumen de
almohadillado de las fibras de PBO cuando la temperatura de medida
asciende desde 180ºC a 250ºC (Ejemplo 10, Muestra comparativa 3,
Muestra comparativa 4).
Comparando el volumen de almohadillado (Ejemplo
11, Muestras comparativas 1 y 5) para una tasa de subida de
temperatura de aproximadamente 3,0ºC/min, el volumen de
almohadillado de las fibras POB es aproximadamente 4,5 veces mayor
que el de CONEX y aproximadamente 2,5 veces mayor que el de KEVLAR a
180ºC. Además, a una temperatura de medida de 250ºC, el volumen de
almohadillado de POB era 285 \mum y era aproximadamente 18 veces
mayor que el de CONEX y aproximadamente 4 veces mayor que el de
KEVLAR.
Claims (7)
1. Un uso de un material de almohadillado
termorresistente para moldeo por prensado en la fabricación de
estratificados para placas de circuitos impresos, placas de
circuitos impresos, paquetes de escamas de chips, y monitores de
panel plano, estando formado dicho material de almohadillado por
estratificación de una o más capas de fibras en bloque sobre una
cara o ambas caras de una tela de base e integración de dicha fibra
en bloque y dicha tela de base por agujeteado, estando constituida
dicha fibra en bloque por una o más clases de fibras que son
iguales o diferentes que las utilizadas para la tela de base,
caracterizado porque dicho material de almohadillado
comprende 20 a 100% en peso de fibras termoconductoras que tienen
una tasa de subida de temperatura no menor que 3,6ºC/min en un
intervalo de 90ºC a 140ºC en una forma configurada para tener un
peso por unidad de área de 4000 g/m^{2}.
2. El uso de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichas fibras termoconductoras tienen
una tasa de subida de temperatura de 3,8 a 4,0ºC/min en un intervalo
de 90ºC a 140ºC en una forma configurada para obtener un peso por
unidad de área de 2000 g/m^{2} y tienen una tasa de subida de
temperatura de 3,6 a 3,8ºC/min en el mismo intervalo de temperatura
en una forma configurada para obtener un peso por unidad de área de
4000 g/m^{2}.
3. El uso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque dichas fibras termoconductoras son
fibras de
poli-para-fenileno-benzobisoxazol.
4. El uso de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho material
de almohadillado termorresistente comprende adicionalmente fibras
que tienen una tasa de subida de temperatura de 2,5 a 3,1ºC/min en
un intervalo de 90ºC a 140ºC en una forma configurada para obtener
un peso por unidad de área de 2000 g/m^{2} y tienen una tasa de
subida de temperatura de 1,0 a 1,8ºC/min en el mismo intervalo de
temperatura en una forma configurada para obtener un peso por unidad
de área de 4000 g/m^{2}.
5. El uso de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho material
de almohadillado termorresistente comprende adicionalmente fibras de
poliamida aromática.
6. El uso de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque dicha fibra de poliamida aromática
comprende fibras de poliamida meta-aromáticas y/o
fibras de poliamida para-aromáticas.
7. El uso de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dichas placas de
circuitos impresos son una placa de circuito impreso multicapa.
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