NO852512L - Fremgangsmaate og anordning for fremstilling av flerlagslederplater. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av flerlagslederplater med ledermønstre som ligger i minst tre plan og hvor minst to laminater med mellomkobling av minst én prepreg er anordnet over hverandre og utrettet i forhold til hverandre ved hjelp av et pasningshullsystem som laminatene er forsynt med innen deres kantområde, og hvor denne lagkonstruksjon utsettes for en herdeprosess under trykk og temperatur.

Oppfinnelsen angår videre en spesiell lagkonstruksjon fremstilt ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte, idet lagkonstruksjonen representerer et mellomtrinn ved den foreliggende fremstilling av flerlagslederplater, og dessuten anvendelse av denne mellomtrinnslagkonstruksjon ved ut-førelsen av den foreliggende fremgangsmåte.

Med flerlagslederplater forstås en lagkonstruksjon av to eller flere laminater, f.eks. tynne epoxyglassharpiks-vevnader (tynnlaminater) som hvert har én eller to etsede ledermønstre og mellom hvilke såkalte prepregs, f.ek^. epoxyglassvevnader, er anordnet i fremdeles ikke utherdet, såkalt B-tilstand, og hvor lagkonstruksjonen forbindes under dannelse av en enhet ved herding under trykk og temperatur i en presse.

Slike flerlagslederplater anvendes innen den ervervs-messige elektronikk.

Ved en kjent fremgangsmåte for fremstilling av flerlagslederplater finner såvel den korrekte lagmessige an-ordning av laminatene og dermed av ledermønstrene som pressingen av laminatene med de såkalte prepregs under trykk og temperatur sted i ett arbeidstrinn. For dette formål oppviser presseformene pasningsstifter som laminatene med deres pasningsboringer anbringes på, hvorpå de skiktkonstruk-sjoner som på denne måte er blitt fastlåst til deres korrekte stilling i presseformer, utsettes for presseprosessen i pressen. Ved denne såkalte "pin-lamination"-prosess er det en ulempe at presseformene såvel som samtlige hjelpeelementer, som presseblikk, pressepolstring og skillefolier, på samme måte som laminatene må være forsynt med pasningsboringer for pasningsstiftene, og dette er meget omstendelig. Dessuten reduserer presseformene pressens utnyttbare opp-takskapasitet og øker varmebehovet for herdeprosessen. En ytterligere ulempe beror på at ved fremstilling av flerlagslederplater med forskjellige formater må tilsvarende til-passede presseformer innbefattende de nevnte hjelpeelementer fremstilles og holdes parate eller at dersom det anvendes en enhetsform som er blitt avpasset i forhold til presse-formatet, oppstår øket materialtap på grunn av dårlig ut-nyttelse. Begge de nevnte ulemper innebærer en betydelig økning av produktprisen.

Sammenlignet med den beskrevne produksjonsmetode tas det ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av flerlagslederplater, idet fremgangsmåten skal muliggjøre en økonomisk gunstig og flek-sibel produksjon i henhold til moderne metoder under fullstendig bibeholdelse av den høye presisjon, spesielt stillingsnøyaktigheten, for laminatene og dermed for leder-mønstrene.

Denne oppgave løses ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte av den ovennevnte type, og fremgangsmåten er sær-preget ved at allerede før herdeprosessen sammenføyes lag-konstruks jonen under anvendelse av mekaniske forbindelseselementer, slik at laminatene holdes festet i forhold til hverandre.

Den foreliggende oppfinnelse beror følgelig på den prinsipielle erkjennelse at lagkonstruksjonen av laminater og prepregs i et mellomtrinn av den samlede fremstillings-prosess og før herdeprosessen under innvirkning av trykk og temperatur skal forbindes med hverandre til en enhet som danner et slags halvprodukt, idet laminatene og dermed deres ledermønstere i halvproduktenheten holdes permanent og sikkert festet i forhold til hverandre med den ønskede presisjon. Disse enheter kan håndteres uten spesielle forsiktighetsforanstaltninger og kan mellomlagres efter behov før de utsettes for den avsluttende sammenbindings-prosess, nemlig herdingen under innvirkning av trykk og temperatur.

Dette representerer et avvik fra den hittil kjente fremstillingsmetode hvor, som nevnt, såvel stillingsorienteringen for laminatene som pressingen av disse laminater sammen med de såkalte prepregs finner sted i presseformer med pasningsstifter.

En forskyvning av laminatene og dermed av leder-mønstrene i løpet av herdeprosessen under trykk pa på-litelig måte utelukket ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte fordi i henhold til de vesentlige særtrekk fester forbindelsestelementene laminatene sikkert i forhold til hverandre og holder de mellomliggende prepregs likeledes på plass med tilstrekkelig nøyaktighet.

Ifølge en spesielt foretrukken utførelsesform av

den foreliggende fremgangsmåte ligger laminatene innen området for forbindelseselementene tett mot hverandre slik at en flyting av de såkalte prepregs under presseprosessen vil være uten innvirkning på stillingsfastholdelsen for laminatene.

For å oppnå denne materialkontakt blir i det minste de ytre laminater innen deres kantområder utenfor de såkalte prepregs tilsvarende formet ved hjelp av forbindelses-midlene, hvorved også de prepregs som skal innføyes mellom nabolaminatene, er tilsvarende utformet. Ifølge en første utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte kan de såkalte prepregs i kantsonene innen området for forbindelseselementene oppvise utsparinger som muliggjør en låsing av de tilstøtende laminater på grunn av at disse er tilsvarende utformet. Derved er det mulig å gjøre den utnyttbare flate av flerlagskonstruksjonen størst mulig under hensyntagen til de såkalte prepregs restflytetid. Ifølge en annen ut-førelsesform av den foreliggende fremgangsmåte oppviser de såkalte prepregs mindre dimensjoner enn den flate som er definert av pasningshullsystemet. I henhold hertil skal følgelig de såkalte prepregs ganske enkelt tilskjæres i form av rektangler, slik at de på en prisgunstig måte kan fremstilles ved hjelp av vanlig verktøy.

Dersom de på forhånd festede enheter ved utførelsen

av den foreliggende fremgangsmåte blir sluttpresset i en mekanisk, f.eks. hydraulisk, presse, må det påses at i

løpet av dette prosesstrinn blir intet trykk utøvet mot forbindelseselementene, hvorved de mekaniske forbindelseselementer også i løpet av pressetrinnet holder laminat-lagene sikkert festet i forhold til hverandre. Ifølge en første utførelsesform kan dette oppnås ved at laminatene blir slik forspent ved hjelp av forbindelseselementene under deformasjon at laminatenes endeflater blir for-skjøvet tilbake i forhold til den festede lagkonstruksjons ytre flater, slik at pressen ikke vil utøve trykk mot forbindelseselementene, men utelukkende mot lagkonstruksjonen innen området for de såkalte prepregs. Forbindelseselementene kan altså uten videre ligge innenfor presseplatene.

Ifølge en ytterligere utførelsesform er det imidlertid også mulig å anordne forbindelseselementene slik.at de vil befinne seg utenfor presseplatene, slik at det ved pressingen i pressen likeledes ikke vil utøves trykk mot forbindelseselementene, men utelukkende mot lagkonstruksjonen innen området for de såkalte prepregs.

I begge tilfeller kan de forhånd festede enheter (fritt fordelt over hverandre og/eller ved siden av hverandre på presseblikk) presses i en stasjonær presse. Sammenlignet med "pin-lamination"-prosessen fås følgelig den fordel at ingen presseformer er nødvendig, og når disse sløyfes, kan også pressens kapasitet utnyttes bedre. På denne måte er også stasjonære presser egnede for en rasjonell ferdig-fremstilling av flerlagslederplater.

De ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte på forhånd festede enheter kan dessuten med fordel presses i en dobbeltbåndpresse, hvorved en kontinuerlig ferdigfrem-stilling av flerlagslederplater muliggjøres.

Endelig kan de ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte på forhånd festede enheter tillate at herdeprosessen blir utført under vakuum eller under hydraulisk eller pneumatisk trykk. Ved den foreliggende oppfinnelse muliggjøres følgelig anvendelse av nye metoder for herdeprosessen som allerede står til disposisjon eller vil kunne stå til disposisjon innen rammen for en massefremstilling.

Ifølge en prinsipiell ferdigfremstillingsmetode ved anvendelse av de på forhånd festede enheter blir såvel stillingsorienteringen for laminatene som den relative festing av disse i forhold til hverandre oppnådd ved anvendelse av de mekaniske forbindelseselementer. For dette formål blir tilsvarende forbindelseselementer under tilstrekkelig nøyaktig avpasning ført gjennom minst to pasningshull i laminatene som er anordnet over hverandre, hvorved samtidig på den ene side en stillingsorientering for laminatene og på den annen side festing av disse i forhold til hverandre oppnås.

Slike forbindelsesmidler kan i første rekke være nagler, og nærmere bestemt hulnagler eller blinknagler, som fortrinnsvis består av aluminium eller av en aluminium-legering. I første rekke vil nagler komme på tale fordi disse er prismessig gunstige og kan bringes på plass ved hjelp av enkle innretninger. Imidlertid vil også skrueforbindelser av stål eller plast kunne komme på tale.

Ifølge en annen fremstillingsmetode ved anvendelse av de på forhånd festede enheter blir stillingsorienteringen for laminatene oppnådd ved hjelp av en pasningsstiftanordning i et hjelpeverktøy, og de mekaniske forbindelseselementer blir først efter at laminatene er blitt bragt korrekt på plass i forhold til hverandre, anbragt på en-heten som skal forbindes for på forhånd å feste denne for de videre bearbeidelsestrinn. Efter at forbindelseselementene er blitt anbragt, kan de festede enheter løftes bort fra hjelpeanordningens pasningsstifter og fritt hånd-terbart tilføres for mellomlagring eller for de videre bearbeidelsestrinn .

Som forbindelseselementer for denne fremstillingsmetode ved anvendelse av de på forhånd festede enheter kommer på den ene side klemmeforbindelser på tale. For dette formål kan metallklemmer anvendes. Laminatene som er forsynt med ledermønstre. blir da ved hjelp av pasningsstifter orientert i korrekt stilling i forhold til hverandre. Derefter blir klemmene drevet gjennom laminatene innen kantområdet, hvorved festing og eventuelt material låsing av laminatene oppnås. Pasningsstiftene som bare tjener til å bringe montasjen korrekt på plass, kan derefter fjernes.

Det er imidlertid også på den annen side mulig å forbinde laminatene med hverandre ved hjelp av sveising. Laminatene blir da sveiset til hverandre innen deres kantområder, fortrinnsvis via metallfolier. Også her blir pasningsstiftene som er blitt anvendt for forhåndsmon-teringen, derefter fjernet.

De ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte frem-stilte, på forhånd festede enheter kan også med fordel anvendes i kombinasjon med den nevnte "mass-lamination"-prosess. Denne prosess anvendes for å ferdigfreinstille flerlagslederplater med ledermønstre anordnet i minst tre og høyst fire plan, ved hjelp av en presseprosess. I mot-setning til "pin-lamination"-prosessen blir da imidlertid et laminat med et ledermønster eller med to ledermønstre på begge sider utsatt for herdeprosessen mellom presseblikk sammen med prepregs og en ytre metallfolie uten pas-ningsstif ter . Anordningen av innenforliggende leder-mønstre skjer ved hjelp av et såkalt produksjonsinternt pasningshullsystem eller ved hjelp av optisk iakttagbare trådkryss.

Dersom det forlanges lederplater med ledermønstere i flere enn fire plan, kan høyst to ytterligere ledende plan påføres i ett ytterligere arbeidstrinn ved "mass-lamination"-prosessen. Dette krever imidlertid et ytterligere herdetrinn og gjør produktet dyrere fordi produksjonen for en gitt pressekapasitet blir halvert på grunn av den dobbelte presseprosess. Denne ulempe overvinnes ved at det under "mass-lamination"-prosessen anvendes en på forhånd festet enhet med flere ledermøns_tere istedenfor et laminat med høyst to ledermønstre som innvendig lag, idet denne enhet ved kombinasjonen med "mass-lamination"-prosessen utvides med to ytterligere ledende plan i ett eneste herdetrinn.

Efter pressingen kan de overstående metallfolier på begge sider som bekjent fjernes innen de områder som ikke er klebet sammen med de tilhørende prepregs, hvorved til- gangen til pasningshullsystemet for de innenforliggende laminater igjen vil være frilagt for den videre bearbeiding.

Således kan ved kombinasjon av de to prosesser meget nøyaktige lederplater med flere enn fire ledende plan fremstilles økonomisk gunstig i ett eneste herdetrinn.

Mellomtrinnsproduktet i form av en festet lagkonstruksjon som anvendes ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte, byr også på flere vesentlige og overraskende fordeler.

Oppfinnelsen angår videre en lagkonstruksjon som ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte er festet på forhånd og først derefter utsettes for presseprosessen. Dette halvprodukt, henholdsvis dette produkt som er fremstilt i et mellomtrin, gjør det mulig å oppnå de beskrevne fordeler. Endelig angår oppfinnelsen også anvendelse av de festede enheter for fremstilling av flerlagsprodukter.

Den foreliggende fremgangsmåte og den ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte fremstillbare, på forhånd festede enhet som først derefter utsettes for de videre bearbeidelsestrinn, spesielt pressetrinnet, er nedenfor nærmere beskrevet i form av et eksempel og under henvisning til tegningene.

Av tegningene viser

Fig. 1 en perspektivskisse av en på forhånd festet lagkonstruksjon ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 et snitt gjennom anordningen ifølge Fig. 1,

Fig. 3 en utspilt perspektivskisse av en lagkonstruksjon med prepregs med utsparinger og Fig. 4 en utspilt perspektivskisse av en lagkonstruksjon med prepregs som oppviser e.t format som er mindre enn den flate som er definert av pasningshullsystemet.

Oppbygningen av en på forhånd festet lagkonstruksjon ifølge oppfinnelsen såvel som fremstillingsmåten for denne fremgår av Fig. 1 og Fig. 2. Via et på forhånd bestemt pasningshullsystem 4 blir innvendig anordnede laminater 2 som på begge sider er forsynt med ferdige ledermønstre, ved hjelp av nagler 5 fast forbundet med utvendig anordnede, med metallfolie dekkede laminater 1 med mellominnføyning av prepregs 3. Disse prepregs. 3 som er nødvendige som elektrisk isolasjon og klebemateriale, blir utspart rundt de enkelte nagler, slik at alle innvendige lag 2 og utvendige lag 1 som skal festes, oppviser materiallåsing innen nagleområdet. Lagene 1, 2 og dermed de senere tilkoblingspunkter for gjennommetallisering av flerlagsleder-platen er derved festet i forhold til hverandre slik at de dekker hverandre.

De ytre laminater 1 kan ifølge en annen utførelses-form på den utvendige side være forsynt med et fullstendig metallfoliepålegg og på den annen side med et allerede etset ledermønster. Derved økes antallet av lederbaneplan.

Fig. 3 og Fig. 4 viser to mulige utførelsesformer av prepregs 3 som er nødvendig for utførelsen av fremgangsmåten. Som allerede nevnt sikres det at laminatene 1,2 ligger an mot hverandre med materiallåsing i det minste innen området for naglene 5. Ifølge Fig. 3 oppviser de såkalte prepregs 3 som selvfølgelig er større enn det senere flerlagssluttformat 10, for dette formål utsparinger 7 i det minste innen området for de pasningshull 4 som for-synes med nagler 5, slik at en materiallåsing mellom nabolaminatene 1, 2 kan finne sted innen området for nagle-forbindelsene. Ifølge Fig. 4 har riktignok disse prepregs 3 et større format enn flerlagssluttformatet 10,men mindre dimensjoner enn den flate som er definert av pasningshullsystemet 4. Mens ifølge utførelseseksemplet vist på Fig.3 flerlagsnytteflaten er størst mulig, blir i henhold til utførelseseksemplet vist på Fig. 4 prepregmateriale spart.

Dersom de ifølge oppfinnelsen på forhånd festede enheter anordnet i form av lag over hverandre skal presses i en hydraulisk presse, selvfølgelig uten å anvende de presseformer som er nødvendige ved "pin-lamination"-prosessen,

må det påses at naglene 5 ikke blir utsatt for trykkbelastning. Det fremgår tydeligst av Fig. 2 at for dette formål blir de utvendig anordnede laminater 1 ved hjelp av naglene 5 slik forspent med det innenforliggende laminat 2 at deres endeflater er tilsvarende tilbakeforskutt i forhold til lagkonstruksjonens utvendige flater 6. Dette fører

til at i løpet av pressetrinnet vil pressetrykket bare virke mot prepregflaten, og de dypereliggende nagler vil ikke bli utsatt for trykkbelastning i løpet av pressetrinnet. Dermed sikrer naglene 5 og den materiallåsende forbindelse mellom laminatene 1,2 en stillingsnøyaktig festing også

i løpet av pressetrinnet, slik at flerlagslederplater med meget nøyaktig stillingsnøyaktighet vil bli dannet.

For å sikre en nøyaktig, på forhånd bestemt bormaskin-plassering i forhold til de elektriske tilkoblingspunkter må tilsvarende opptaksboringer bores ut i det pressede fler-lagsprodukt. Innføringen av disse opptaksboringer kan ut-føres på forskjellige og i og for seg kjente måter. I et-hvert tilfelle må dette passe stillingsnøyaktig til de innvendige lags 2 ledermønstre. En spesielt god posisjoner-ing oppnås ved at de allerede tilstedeværende pasningshull i laminatene 1, 2 som ikke er fylt med nagler 5, anvendes for opptaket på boreautomaten. Dersom pasningshull 4 som er forsynt med nagler 5 skal anvendes, kan naglene 5 utsettes for en kjemisk etseprosess for å fjerne disse.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av flerlagslederplater med ledermønstre som ligger i minst tre plan, hvor i det minste to laminater med mellomkobling av minst en prepreg er anordnet over hverandre og ved hjelp av et pasningshullsystem som laminatene er forsynt med innen kantområdet, er utrettet i forhold til hverandre, og hvor denne lagkonstruksjon utsettes for herding under innvirkning av trykk og temperatur, karakterisert ved at allerede før herdingen blir lagkonstruksjonen sammenføyet slik under anvendelse av mekaniske.forbindelseselementer at laminatene blir festet i forhold til hverandre.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at laminatene befinner seg i materiallåsende forhold til hverandre innen området for forbindelseselementene.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes prepregs som innen kantsonene i området for forbindelseselementene oppviser utsparinger som muliggjør materiallåsning av nabolaminatene til hverandre.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes prepregs med mindre dimensjoner enn den flate som er definert av pasningshullsystemet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at herdeprosessen ut-føres i en mekanisk presse og slik at forbindelseselementene ikke utsettes for trykk.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterterisert ved at laminatene for- spennes under deformasjon ved hjelp av forbindelseselementene slik at laminatenes endeflater i forhold til den festede lagkonstruksjons utvendige flater blir trukket så langt tilbake at pressen ikke vil utøve trykk mot forbindelseselementene .

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at forbindelseselementene anordnes slik at de ligger utenfor presseplatene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at herdetrinnet utføres under vakuum eller under hydraulisk eller pneumatisk trykk.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at laminatene stillings-orienteres og festes i forhold til hverandre ved anvendelse av de mekaniske forbindelseselementer.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at forbindelseselementene føres gjennom minst to pasningshull med tilsvarende pasning.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at nagler anvendes som forbindelseselementer.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at hulnagler eller blikk-nagler anvendes som nagler.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at skrueforbindelser anvendes som forbindelseselementer.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at laminatene bringes i korrekt stilling ved anvendelse av en pasningsstiftanordning for et hjelpeverktøy og at de mekaniske forbindelseselementer anbringes efter denne korrekte stillingsanbringelse.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at klemmeforbindelser anvendes som forbindelseselementer.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at laminatene forbindes med hverandre ved sveising.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 1-16, karakterisert ved at den på forhånd festede lagkonstruksjon i henhold til "mas--lamination"-prosessen utvides med én eller to lederplan og i denne forbindelse utsettes for ett eneste herdetrinn.

18. Lagkonstruksjon for fremstilling av flerlagslederplater med ledermønstre som befinner seg i minst tre plan, hvor minst to laminater (1, 2) er anordnet over hverandre med minst en mellomliggende prepreg (3) og ved hjelp av et pasningshullsystem (4) som laminatene (1, 2) er forsynt med innen deres kantområde, er utrettet i forhold til hverandre , karakterisert ved at lagkonstruksjonen er slik sammenfø yet under anvendelse av mekaniske forbindelseselementer (5) at laminatene (1, 2) er festet i forhold til hverandre.

19. Lagkonstruksjon ifølge krav 18, karakterisert ved at den er fremstilt ved en fremgangsmåte ifølge krav 2-17.

20. Anvendelse av den på forhånd festede lagkonstruksjon ifølge krav 18 eller 19 for fremstilling av flerlagslederplater .