Laminát pre plošné spoje

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

vynález sa týka elektroizolačných vrstvených materiálov, vrátane samozhášavých, vhodných na výrobu plošných spojov aditívnym alebo semiaditívnym postupom.Dosky plošných spojov s vysokou hustotou vodičov, ktoré vyžaduje moderná elektronika,sú navrhované tak, že šírka plošných vodičov a medzier je menšia ako 0,25 mm, v extrémnych prípadoch až 0,1 mm. subtraktívne matődy výroby plošných spojov, spočívajúce v odleptaní prebytočnej medi z plátovaného základného materiálu týmto požiadavkám z dôvodu podleptania väčšinou nevyhovujú.Riešenie problému priniesli nové spôsoby výroby plošných spojov, ako sú aditívna a semiaditívna technológia, pri ktorých sa vychádza z neplátovaných materiálov a med, prípadne iný kov, sa vylučuje z chemického kúpeľa bezprúdovo na povrch plastu po predchádzajúcej úprave. Pretože lamináty na báze reaktoplastických živíc, napr. fenolických epoxidových,polyimidových a i., nie je možné vyhovujúca chemicky pokovit, boli pre aditívne technológie vyvinuté nové typy laminátov, napr. so zosilnenou živičnou vrstvou na povrchu, alebo s nalisovanými termoplastickými főliami, leptateľnými v polárnych rozpúštadlách (dimetylformamid,N-metyl-2-pyrolidôn) ako to uvádza patent NSR DE 3 013 130 z 20. 1. 1993. Patenty US 3 959 523 a 3 982 045 z r. 1976 si patentujú lamináty s nalisovanou eloxovanou hliníkovouNajnovší trend smeruje k výrobe špeciálnych typov laminátov s adhezívnou vrstvou, chránenou na povrchu nosnou fôliou, najčastejšie hliníkovou. V patente US 3 956 041 z r. 1976 je patentovaný spôsob použitia prencsového náteru charakterizovaného tým, ze živičná vrstva(epoxidová, kaučukovo-rezolová a pod.) je najprv nanesená na jednu stranu prenosového materiálu, ktorým je kovová alebo plastová fólia a po odstránení rozpúštadla sa fólia natretou stranou priloží na navrstvené prepregy a zlisuje sa na laminát. ochrannú hliníkovú fóliu je potrebné odstrániť odleptaním. VPoužitie anodicky oxidovanej fólie, natretej adhezívnou vrstvou na báze fenolickej polyvinylbutyralovej živice sa patentuje v patente US 3 903 326 z r. 1975 - uvádza sa zlepšenie pevnosti v odlupovaní a teplotnej odolnosti na spájke v porovnaní s použitím nenatretej eloxovanej hliníkovej fölie (patent US 3 620 923). Pri optimálnom vytvrdení vrstvy predstavuje uvedené zlepšenie hodnoty pevnosti v odlupovaní 1,4 až 2,7 N/mm a odolnosti na spájke pri 260 OC za 11 až 30 sekúnd. Niekoľko spôsobov prípravy laminátov 5 adhezívnou vrstvou na báze rôznych druhov kaučukov alebo zmesí kaučukov a reaktoplastickej živice,uvádzajú patenty Shaula a Wooda (patent US 4 001 466 z r. 1977 a BP 1 355 332 z r. 1974),kde okrem prenosu adhezívnej vrstvy pomuam hliníkovej fólie, ktorá je pevne nalisovaná a treba ju odleptať, uvádzajú aj separovanie nosnej hliníkovej fólie takým sposobom, že pred nanesením adhezívnej vrstvy opatria fóliu vytvrdeným náterom zo silikônovej živice, alebo náterom parafínu. Nevýhodou náteru silikónovej živice je, že rozpúštadlá z kaučukovo-živičného roztoku napučiavajú čiastočne tento náter, takže povrch laminátu po oddelení hliníkovej fólie nie je dokonale hladký a planárny. Parafínový separátor okrem uvedeného spôsobuje dalšie problémy tým, že migruje do adhezívnej vrstvy a v procese chemického pokovovania svojím hydrofóbnym charakterom sťažuje prilipnutie čiastočiek medi alebo iného kovu. výsledkom je, že pripravené dosky plošných spojov majú nízku pevnosť v odlupovaní a nízku odolnosť na spájke. Patent NSR DE 2 536 152 patentuje zloženie laminátu s obsahom špeciálneho separátcra 0,1 až S S fosfolipidu, ktorý môže byt do kaučukovo-živičnej vrstvy na báze nitrilkaučuku a reaktoplastu pridaný, alebo nanesený na hliníkovú fóliu pred náterom adhezívnou vrstvou.Pre ľahké ručné stiahnutie ochrannej hliníkovej fólie je potrebné, aby jej pevnost V odlupovaní bola menšia ako 0,2 N/mm. U laminátov bez použitia separátora mechanická stiahnutie nie je možné (pevnosť v odlupovaní je až 10-násobná), preto je potrebné hliníkovú fóliu chemicky odleptat V kyselina chlorovodíkovej alebo v hydroxide sodnom, pričom sa uvoľňuje značné množstvo vodíka.Nevýhody doterajšieho stavu rieši vynález, ktorého podstatou je na vrstve vnútorných prepregov vytvorená adhezivna vrstva vymedzeného zloženia, na ktorej je umiestnená kovová alebo polymérna fólia. Fólia je v mieste dotyku natretá separačnou vrstvou špecifického zloženia. Ako vnútorné vrstvy sa môžu použit všetky druhy prepregov používané na lamináty, napr. fenolické živicované papiere, epoxidové alebo polyimidové živicované sklenené tkaniny a iné. Adhezivna vrstva podľa vynálezu pozostáva zo 45 až 75 hmotnostných percent butadiénakrylonitrilového kaučuku modifikovaného karboxylovými činidlami, 15 až 20 hmotnostných percent reaktoplastickej živice a 0,5 až 40 hmotnostných percent anorganického práškového plniva, výhodne oxidu antimonitého na zlepšenie samozhášavosti laminátu. Separačnú vrstvu tvorí film hrúbky 0,1 až 3 m silikónovej emulzie alebo neiónových dispergačných prostriedkov, resp. emulgátorov na báze etylénoxidu s prídavkom kyseliny citrónovej. Separačný film je nanesený na nosnej fólii, ktorou môže byt bud kovová alebo polymérna fólia hrúbky 10 až l 20 m, napr. hliníková, polyvinylfluoridová, polyetyléntereftalátová, polypropylénová,triacetátová a pod. Vystužujúca vrstva z tkanej alebo netkanej výstuže je výhodne vytvorená zo sklenenej tkaniny, impregnovanej na vysoký nános, t. j. s 70 až 150 hmotnostných percent polovytvrdeného vysušeného epoxidového spojiva na hmotnost tkaniny.Výhody nového typu laminátu podľa vynálezu vyplývajú zo zloženia použitého butadiénakrylonitrilového kaučuku, obsahujúceho karboxylové skupiny kompatibilné so živičnou zložkou a umožňujúce zosietenie zmesi. Butadiěnakrylonitrilový kaučuk modifikovaný karboxylovými činidlami je okrem toho veľmi dobre rozpustný v aromatických rozpúštadlách a v ketönoch,čo umožňuje väčšiu variabilnost použitých reaktoplastických živic vzhľadom na miešateľnosť jednotlivých rozpúštadiel. Reaktoplastické živičné kompozicie pre adhezívnu vrstvu s obsahom napríklad brômepoxidovej živice a oxidu antimonitěho zvyšujú samozhášavosť a odolnost proti šíreniu ohňa. Modifikácie laminátu s použitím výstuže medzi vnútorný prepreg a adhezivnu vrstvu zo sklenenej tkaniny s vysokým nánosom (70 až 150 hmotnostných percent) polovytvrdeného epoxidového spojiva na hmotnosť tkaniny umožňuje vyrobit kvalitnejšie adhezivne povrchy, u ktorých sa pri dalšom spracovaní aditivnymi technolčgiami neobnažuje textúra sklenenej tkaniny. Použitie separačnej vrstvy na báze silikönovej emulzie alebo neiónových povrchovoaktívnych látok kombinovaných s kyselinou citrónovou v porovnani s doterajším stavom uľahčujú mechanické stiahnutie nalisovanej ochrannej kovovej (hliníkovej) alebo polymérnej fóliea ich stopová prítomnosť v adhezivnej vrstve zlepšuje priľnavost chemicky vylúčenej medik povrchu substrátu, t. j. zvýšenie pevnosti medi v odlupovaní a tým aj zlepšenie odolnostiNa obrázku 1 je znázornený rez laminátu podľa vynálezu, kde vrstva 1 predstavuje vnútorné prepregy, vrstva la tkaná alebo netkaná výstuž impregnovaná na vysoký 70 až 150 hmotnostných percentný nános polovytvrdeného vysušeného epoxidového spojiva na hmotnost tkaniny g je adhezivna vrstva, Q je separačná vrstva hrúbky 0,1 až 3 mikrometrov, A je nosná, resp. ochranná kovová alebo polymérna fólia hrúbky 10 až 120 mikrometrov.V následovnej tabuľke sú uvedené dosiahnuté výsledky pri rovnakom zložení adhezívnejvrstvy obsahujúcej 70 hmotnostných percent kaučukovej zložkyVlastnost bez separačnej vrstvy so separačnou vrstvou podľa vynálezuvrstvy medi v N/mm 1,6 - 2,1 3,0 - 3,5 teplotnáoodolnost na spájke pri 260 C, S 15 - 25 180pevnosť v odlupovani ochrannej Al fólie, N/mm 0,7 - 1,1 0,07 - 0,16Laminát podla vynálezu je zložený zo zlisovaných vrstiev prepregov impregnovaných reaktoplastickým spojivom, na ktorých je adhezivna vrstva pozostávajúca zo 45 až 75 hmotnostných percent butadiénakrylonitrilového kaučuku modifikovaného karboxylovými činidlami, 15 až 20 hmotnostných percent reaktoplastickej živice, výhodne brömepoxidovej, krezolanilinformaldehydovej, melaminovej, epoxidovej butadién-styrénovej, dikyándiamidformaldehydovej alebo ich zmesi a z 0,5 až 40 hmotnostných percent práškového plnivá, výhodne oxidu antimonitého. Adhezivna vrstva sa chráni hliníkovou föliou, ktorá je za účelom ľahkého stiahnutia ochrannej fólie z laminátu natretá separačnou vrstvou Výhodne vytvorenou z 0,5 až 5 hmotnostných percent vodnou alebo vodnoliehovou emulziou silikóncvěho oleja, pripadne 1 až 15 hmotnostných percent roztokom neiónového emulgátora na báze etylénoxidu, prípadne vosku s pridavkom l až 5 hmotnostných percent kyseliny citrónovej.Najvýhodnejši spôsob výroby takéhoto laminátu je, že nosná hliníková, resp. polymérna fólia opatrená separačnou vrstvou hrúbky 0,1 až 3/um a adhezivnou vrstvou podľa prihlášky vynálezu sa nalisuje na vnútorné prepregy a vylisuje pri 120 až 200 °C a tlaku 2 až 10 MPa,alebo sa adhezivna vrstva nanesie na vnútorné prepregy, potom sa prekryje ochrannou hliníkovou alebo polymérnou föliou opatrenou separačnou vrstvou a vylisuje podľa už uvedených podmienok. Po ochladení vylisovaného laminátu na izbovú teplotu sa ochranná kovová alebo plastová fólia stiahne, obnažená adhezívna vrstva ostáva na povrchu laminátu a má schopnost po oxidačnom zaleptani, napr. v kyseline chrómovej alebo chrómsírovej pri teplote 40 až 50 °C počas 5 až 20 minút a následnej katalýze v roztoku paládnatých soli, viazat na svojom povrchu čiastočky kovu z chemických pokovovacich kúpeľov.Vynález je čalej objasnený prikladmi prevedenia Príklad 1Na hliníkovej fólii hrúbky 100 m sa vytvorí separačná vrstvička nanesením roztoku pozostávajúceho z 10 kg emulgátora 5 obsahom etylénoxidu 75 hmotnostných percent, 10 kg kyseliny citrónovej a 180 kg etylalkoholu a vysušením pri 100 až 120 °C. Na takto upravenú fóliu sa nanesie roztok pripravený zo 70 kg butadiénakrylonitrilového kaučuku obsahujúceho 0,08 karboxylových skupin na 100 g a 27 akrylonitrilu a 5 mastenca, 26 kg krezolanilínformaldehydového rezolu, 4 kg koloidnej kyseliny kremičitej, 400 kg metyletylketönu a 26 kg etanolu. Ziskaná adhezivna vrstva po vysušeni pri 120 až 170 OC majúca plošnú hmotnost 50 g/m 2 obsahujúca 0,3 prchavých látok sa priloží z oboch strán na paket vytvorený z 18 vrstiev papiera impregnovaného fenolickou živicou rezolového typu, modifikovanou alkylfenolmi,drevným olejom a retardérmi horenia tak, aby nosič, t. j. hliníková fólia tvorila vonkajšiu stranu paketu a zlisuje sa pri 155 °C a tlaku 7 MPa počas 120 minút. Po vylisovani sa h 1 ini~ ková fólia stiahne a obnažená adhezívna vrstva na povrchu sa zaleptá 7 minút v kyseline chrômovej a po katalýze V roztoku paladnatých soli sa pokovi v chemickom mediaoom kúpeli počas 20 minút. vylúčená vrstvička medzi hrúbky 1 až 1,5 m sa po vytvorení motívu plošných vodičov galvanicky zosilni na hrúbku 20 až 35 m.Pevnosť v odlúpani vylüčenej vrstvy medi je 2,6 N/mm a teplotná odolnost na spájke pri 260 °C je 40 s. Laminát je samozhášavý, pri horizontálnej skúške horľavosti zhasina do 15 s.Na hliníkovú fóliu so separačnou vrstvičkou, vytvorenou ako v príklade 1 sa nanesie roztok pozostávajúci zo 48 kg butadiénakrylonitrilového kaučuku, 100 kg 50 percentného toluénového roztoku butadién-styrénoveho reaktoplastického živičného spojiva, 2 kg oxidu horečnatého a 270 kg toluénu.Adhezivna vrstva po vysušení pri 100 až 145 °C s plošnou hmotnosťou 70 g/m 2 sa priloži na paket, zložený z 15 vrstiev butadién-styrénovou živicou naimpreqnovaných papierov a zlisu cs 255 115 51 5je sa pri teplote 165 °C a tlaku 5 MPa počas 90 minút na laminát. Po stiahnutí ochrannej hliníkovej fólie sa laminát spracujena dosky plošných spojov aditívnym alebo semiaditivnymNavrství sa 1 D hárkov skloepoxidového prepregu s nánosom živičného spojíva 70 percent,predtvrdeného tak, aby bol výtok živice skušobnej dosky rozmerov 100 x 100 mm pri teplote 165 OC a tlaku 5 MPa 18 až 22 percent. Na obidve strany paketu sa priloží 1 hárok prepregu s nánosom živičného spojiva 150 percent a výtokom skúšobnej dosky pri 165 OC a tlaku 1,5 MPa 3 až 5 percent. Paket sa z obidvoch strán prekryje hárkami hlinikovej fólie opatrenej separačnou a adhezivnou vrstvou ako V príklade 1 a vylisuje sa pri teplote 165 OC a tlaku 7 MPaPripravený laminát je po navřtaní otvorov a stiahnutí ochrannej hlinikovej fólie vhodný na pripravu plošných spojov s pokovenými otvormi semiaditívnou technológiou. Epoxidové živičné spojivo použité na prípravu vnútorných vrstiev lamínátu sa môže aditivovať vhodnou fotosenzibilnou zlúčeninou, napr. antrachinônom, henzofenőnom, alebo derívátmi pre absorbciuultrafialového žiarenia pri fotoaditívnych procesoch.Pripraví sa adhezivna kompozicia zo 72 kg akrylonitrilového kaučuku, 15 kg 80 percentného roztoku brómepoxidovej živice s epoxidovým ekvívalentom 0,18 až 0,24/100 g sušiny, 3 kg diaminodifenylmetánu, 20 kg 50 percentného roztoku krezolanilínformaldehydovej živice v etanole, 3 kg oxidu antimonitého a 405 kg metyletylketónu. Touto kompozíciou sa z oboch strán ovrstvi vopred pripravený nosič, ktorým je prepreg na báze brómepoxidovej živice a sklenej tkaniny s nánosom vysušeného živičného spojiva 150 percent. Celková plošné hmotnosť adhezívnej vrstvy po vysušení je 100 g/m 2, obsah prchavých látok menej ako 2,5 percent.Laminát sa pripraví zlisovaním l 2 vrstiev sklenej tkaniny impregnovanej brőmepoxidovou živicou s tvrdivom, 2 vrstiev nosiča s adhezívnou vrstvou na oboch stranách a 2 hliníkových fólii opatrených vrstvičkou separátora, vytvorenou na hliníkovej fólii hrúbky 50 m nanášaním 1,5 percentnej vodno-liehovej emulzie silikönového oleja. Lisuje sa pri l 70 °C a tlaku 8 MPa 120 minút. Po vylisovani je možné ochrannú hliníkovú fóliu lahko ručne stiahnut a povrchovú adhezivnu vrstvu, ostávajúcu na lamináte, je možné chemickým spracovaním pokryť súvislou,pevne lipnúcou vrstvou meoi. Laminát je samozhášavý pri horizontálnej i vertikálnej plameňo vej skúške. Charakteristické vlastnosti sú nasledovné- pevnosť v odlupovaní hliníkovej fólie 0,07 N/mm- pevnosť v odlupovaní vylúčenej vrstvy medi 3,6 N/mm- pevnosť v~odtrhnutí kontaktnej plochy 170 N- teplotná odolnosť na spájke pri 260 OC 180 sAükzivna vrstva na nosiči, pripravená obojstranným ovrstvením nosiča podľa prikladu 4 je vhodná ako lepiaca medzivrstva na zlepovanie základných plátovaných laminátov s vyleptanými motivmi pri výrobe viacvrstvcvých plošných spojov.Pri zlisovaní takejto adhezívnej vrstvy so skloepoxidovými prepregmi v počte potrebnom pre požadovanú hrúbku a medenou fčliou docieli sa 2 až 2,5-násobné zvýšenie pevnosti v odlupovaní v porovnani s bežnými typmi skloepoxidovýoh laminátov.

MPK / Značky

MPK: H05K 1/03

Značky: spoje, laminát, plošné

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/8-266115-laminat-pre-plosne-spoje.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Laminát pre plošné spoje</a>

Podobne patenty