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DE2311919A1 - Glasfaserverstaerktes epoxy-laminat mit einer relativ dicken beidseitigen kunststoffdeckschicht auf epoxybasis, und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Glasfaserverstaerktes epoxy-laminat mit einer relativ dicken beidseitigen kunststoffdeckschicht auf epoxybasis, und verfahren zu dessen herstellung

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DE2311919A1
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Perstorp AB
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Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPJL. IjPO. W. EITiE · DR. «ER. NAT. K. HOFFMANN
PATESTi-NWA !/TR D-SOOO MÖNCHEN 81 · ARABEILASTRASSE 4 · TELEFON (Οβ'ΐί) 911087
23
Perstorp AB, Perstorp / Schweden
Glasfaserverstärktes Epoxy-Laminat mit einer relativ dicken beidseitigen Kunststoffdeckschicht auf Epoxybasis, und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines glasfaserverstärkten Epoxylatninats mit relativ dicken Schichten eines Epoxy-Kunststoffs auf beiden Seiten, zur Verwendung bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen mit plattierten Durchgangsöffnungen sowie auf ein aus einer oder mehreren Lagen aus einem mit einem Epoxy-Harz imprägnierten Glasfasermaterial bestehendes und unter Wärmeeinwirkung gepreßtes Laminat zur Verwendung bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen mit plattierten Durchgangsöffnungen.
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309838/1172 original $nspec*eo
In der modernen Elektronik sind gedruckte Schaltungen unerläßlich. Sie bestehen aus einer Isoliergrundplatte und elektrischen Anschlüssen. Normalerweise ist die Grundplatte verstärkt. Beispielsweise kann sie aus einem mit Papier verstärkten Phenolharzlaminat bestehen, das für einfachere Schaltungen verwendet wird, und aus einem mit Glasfaser verstärkten Epoxyharzlaminat, das bei hohen technischen Anforderungen Verwendung findet.
Zur Herstellung von gedruckten Schaltungen auf der Grundplatte gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten. Bei der ersten wird eine Kupferfolie auf das mit Kunststoff imprägnierte Fasermaterial (sog. Vorimprägnierung) aufgebracht, worauf unter hohem Druck und bei hoher Temperatur ein Preßvorgang stattfindet. Vor dem Pressen wird der im Fasermaterial vorhandene Kunststoff auf die sogenannte B-Stufe ausgehärtet. Beim Pressen erfolgt eine vollständige Aushärtung des Kunststoffes, wodurch das Fasermaterial mit dem Kunststoff so verbunden wird, daß ein Laminat entsteht, auf welchem die Kupferfolie aufgeklebt ist. Normalerweise weist die Kupferfolie eine Dicke von 35/um auf. Dann wird auf das Kupferblech ein Abdruck der gewünschten Verdrahtung beispielsweise durch Druck oder auf fotochemischem Weg übertragen. Das überschüssige Kupferblech wird durch Ätzen entfernt.
Bei einer beträchtlichen Anzahl derzeit hergestellter gedruckter Schaltungen ist auf beiden Seiten des Laminats eine Schaltung vorhanden. Die Anschlüsse zwischen den beiden Seiten erhält man durch sogenannte plattierte Durchgangs-Öffnungen. Unter anderem erfolgt bei der Herstellung derartiger Schaltungen eine Plattierung der Innenseite der gebohrten Löcher auf chemischem Weg, Zur Zeit werden die meisten ge-
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druckten Schaltungen mit plattierten Durchgangsöffnungen nach diesem ersten Verfahren hergestellt. Es liegt auf der Hand, daß die Kupferfolie auf beiden Seiten eines Laminats zum Plattieren von Durchgangsöffnungen wegfallenienn, wenn die Oberfläche des Laminats auf chemischem Weg im gleichen Arbeitsgang wie die Bohrungen plattiert werden kann. Dies geschieht bei dem zweiten Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen. Bei diesem Verfahren wird die gesamte Schaltung auf der Grundplatte durch chemische und/oder elektrolytische Ablagerung von Kupfer auf einem Kunststofflaminat aufgebaut, auf welchem keine Kupferschicht aufgebracht ist.
Zwischen der Kupferschicht und der isolierenden Grundplatte ist eine starke Adhäsionskraft erforderlich. Jedoch ist die Adhäsion zwischen einer phemisch plattierten Kupferschicht und einer glasigen Epoxy-Oberflache gering. Aus diesem Grund muß die Oberfläche des Epoxylaminats vor Ablagerung des Kupfers vorbehandelt werden. Bei vielen zu diesem Zweck bekannten Verfahren wird die Oberfläche durch Ätzen vorbehandelt, wodurch man eine poröse Oberflächenstruktur erhält. Eine Ätzung der gesamten Oberfläche homogener Kunststoffmaterialien ist leicht durchzuführen. Jedoch können verstärkte Materialien, beispielsweise glasfaserverstärkte Epoxylaminate, nur schwer behandelt werden, da sich das Ätzmittel leicht zwischen den Fasern und dem Kunststoffmaterial ausbreiten kann. Wird ein Glasfasermaterial als Verstärkung verwendet, so liegen oft einige Fasern nahe der Oberfläche. Wenn das Ätzmittel mit dem Verstärkungsmaterial beim Ätzen in Berührung kommen.kann, so erhält man nicht nur weniger gute mechanische Eigenschaften der Kunststoffschicht, sondern es werden auch die elektrischen Eigenschaften schlechter. Aus diesem Grund ist es ein großes Bedürfnis, in der Lage zu sein, ein glasfaserverstärktes Epoxylaminat herzu-
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■ψ-
stellen, bei welchem über dem Verstärkungsmaterial eine so dicke Epoxy-Schicht vorhanden ist, daß das Ätzmittel nicht in das Verstärkungsmaterial eindringen kann.
Bei Anwendung eines herkömmlichen PreßVerfahrens erhält man im allgemeinen eine Epoxy-Schicht mit einer Dicke von 0 - 5/Um. Es ist jedoch zur Erzielung einer zufriedenstellenden Adhäsionskraft erforderlich, auch in tiefere Schichten zu ätzen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, indem die auf ein Verstärkungsmaterial aufgebrachte Epoxyschicht eine solche Dicke aufweist, daß beim nachfolgenden Ätzen - auch in tiefere Schichten - das Ätzmittel nicht mit den im Verstärkungsmaterial enthaltenen Glasfasern in Berührung gelangt, wobei die erforderliche Adhäsionskraft groß genug ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß ein Epoxy-Harz auf eine Seite einer aus einer Folie aus Aluminium oder Aluminiumlegierung bestehenden provisorischen Grundplatte aufgebracht und so weit ausgehärtet wird, daß seine Fließfähigkeit bei einem nachfolgenden PreßVorgang verringert wird, daß eine derartige Folie unter Wärmeeinwirkung auf beide Seiten einer endgültigen Grundplatte aufgepreßt wird, wobei die epoxybeschichtete Oberfläche der provisorischen Grundplatten zur endgültigen Grundplatte hin gerichtet ist, welche aus einer oder mehreren Lagen aus einem mit einem Epoxy-Harz imprägnierten Glasfiasermaterial besteht, und daß die provisorischen Grundplatten nach dem Preßvorgang in geeigneter "Weise vom fertigen Laminat entfernt werden.
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Wichtig ist dabei, daß das Epoxy-Harz auf den provisorischen Grundplatten, bis zu dem Punkt ausgehärtet wird, an dem beim nachfolgenden PreßVorgang kein Materialfluß in das Hauptteil des Laminats mehr stattfindet. Es müssen jedoch noch nicht umgesetzte chemische Gruppen zurückbleiben, welche für eine Bindung des Epoxy-Harzes im Hauptteil des Laminats sorgen.
Die Dicke der Epoxy-Schicht auf dem fertigen Laminat kann durch Verändern der auf die provisorische Grundplatte aufgebrachten Menge an Epoxy-Harz eingestellt werden. Eine geeignete Dicke dar Epoxyschicht auf der provisorischen Grundplatte beträgt 10 - 200yum, beispielsweise ca. 50/um.
Bei Bedarf kann ein organischer oder anorganischer Füllstoff in Form feiner Partikel in das Epoxy-Harz eingemischt werden, das auf die provisorischen Grundplatten aufgebracht wird.
Als provisorische Grundplatte wird eine Folie aus Aluminium oder A luminjunle gierung verwendet. Insbesondere wird eine mattierte Folie bevorzugt. Die Dicke der provisorischen Grundplatten kann je nach Steifigkeit der verwendeten Folie verändert werden. Jedoch ist eine Dicke von ca. 30/um bei einer Aluminiumfolie für diesen Zweck geeignet.
Die provisorischen Grundplatten werden von beiden Seiten des fertigen Laminats beispielsweise durch Abziehen, Auflösen oder Abätzen entfernt. Natürlich ist es von Vorteil, wenn die provisorische Grundplatte so dünn wie möglich ist, wenn sie auf chemischem Wege entfernt werden soll.
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Im folgenden wird nun die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den nachstehenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Beispiel 1 stellt einen Vergleichstest für die Herstellung eines Laminats auf herkömmlichem Wege dar, während die Beispiele 2 und 3 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen.
Beispiel 1
Ein Glasfasergewebe wurde mit einem Epoxy-Harz mit einem Kunststoff gehalt von 50 Gew.-# imprägniert und so weit ausgehärtet, daß das ursprüngliche Epoxy-Äquivalent des Harzes um etwa 30 %, nämlich von 523 auf 675 anstieg. Vier derartig vorimprägnierte Stücke wurden unter Wärmeeinwirkung in üblicher Weise zu einem Laminat gepreßt. Die Dicke der Kunststoffschicht - gemessen von der Laminatoberfläche bis zu dem der Oberfläche am nächsten liegenden Glasfaserbündel - betrug 0 - 10 /um.
Beispiel 2
Eine Aluminiumfolie, wahlweise mattierte Aluminiumfolie,
ο mit einer Dicke von 25 /um wurde auf beiden Seiten mit 100 g/m Epoxy-Harz beschichtet. Die Kunststoffschicht wurde so weit ausgehärtet, daß das Epoxy-Äquivalent um etwa 100 % anstieg, nämlich vom Ausgangswert 523 auf, 1040.
Ein Glasfasergewebe wurde mit Epoxy-Harz auf einen Kunststoff gehalt von 50 Gew.-% imprägniert und soweit ausgehärtet, daß das Epoxy-Äquivalent des Harzes um etwa 30 %s nämlich von 523 auf 675, zunahm.
Eine mit Epoxy-Harz beschichtete Aluminiumfolie wurde auf beide Seiten einer aus vier Lagen des mit Kunststoff
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imprägnierten Glasfasergewebes bestehenden Grundplatte aufgebradt. Die Kunststoffbeschichtung der Folien war dabei nach innen zur Grundplatte hin gerichtet. Nach dem Pressen unter Wärmeeinwirkung wurden die Folien in Natriumhydroxyd abgeätzt. Die Dicke der auf der Laminatoberfläche befindlichen Kunststoffschicht wurde gemessen und betrug 50 + 10yum.
Beispiel 3
Gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren wurde ein Laminat hergestellt, jedoch wurde die provisorische Grundplatte anstatt mit 100 g/m2 mit I50 g/m Epoxy-Harz beschichtet. Die Dicke der Kunststoffschicht auf dem fertigen Laminat betrug 75 + 10 ,um.
Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, da diese auf verschiedene Arten im Rahmen der Erfindung modifiziert werden können.
-8-
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Claims (5)

  1. P a t e η t a n s ρ r ü ehe
    ^l _. 'Verfahren air Herstellung eines glasfaserverstärkten Epoxylaminats mit relativ dicken Schichten eines Epoxy-Kunststoffs auf beiden Seiten, zur Verwendung bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen mit plattierten Durchgangsöffnungen, dadurch g e k e η η ζ e i c h ne t, daß ein Epoxy-Harz auf eine Seite einer aus einer' Folie aus Aluminium oder Aluminiumlegierung bestehenden"provisorischen Grundplatte aufgebracht und so weit ausgehärtet wird, daß seine Fließfähigkeit bei einem nachfolgenden Preßvorgang verringert wird, daß eine daartige Folie unter Wärmeeinwirkung auf beide Seiten einer endgültigen Grundplatte aufgepreßt wird, wobei die epoxybeschichtete Oberfläche der provisorischen Grundplatten zur endgültigen Grundplatte hin gerichtet ist, welche aus einer oder mehreren Lagen aus einen mit einem Epoxy-Harz imprägnierten Glasfasermaterial besteht, und daß die provisorischen Grundplatten nach dem Preßvorgang in geeigneter Weise vom fertigen Laminat entfernt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als provisorische Grundplatte eine mattierte Aluminiumfolie verwendet wird.
  3. J). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus Epoxy-Harz mit einer Dicke von 10 - 200 /um, beispielsweise ca. 50/Utn, auf die provisorische Grundplatte aufgebracht wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein organischer oder anorganischer Füllstoff in Form feiner Teilchen in das auf die provisorische Grundplatte aufgebrachte Epoxy-Harz eingemischt
    -9-
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  5. 5. Aus einer oder mehreren Lagen aus einem mit einem Epoxy-Harz imprägnierten Glasfasermaterial bestehendes und unter Wärmeeinwirkung gepreßtes Laminat zur Verwendung bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen mit plattierten Durchgangsöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß es auf beiden Seiten mit einer Deckschicht aus Epoxy-Harz in einer Dicke von 10 - 200yum, vorzugsweise etwa 50/Um, versehen ist.
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