DE29719716U1 - Divider - Google Patents
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Description
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Carl Aug. Picard GmbH & Co. KG, Hasteraue 9
D-42857 Remscheid-HastenCarl Aug. Picard GmbH & Co. KG, Hasteraue 9
D-42857 Remscheid-Hasten
TrennblechDivider
Die Erfindung betrifft ein Trennblech, vorzugsweise eines Preßwerkzeuges zur Herstellung von mehrlagigen harzgebundenen Leiterplatten für gedruckte Schaltungen, dessen Grundkörper durch zwei parallele ebene ober- und unterseitig angeordnete Druckflächen und durch mehrere Kantenflächen begrenzt ist.The invention relates to a separating plate, preferably of a pressing tool for producing multilayer resin-bonded circuit boards for printed circuits, the base body of which is delimited by two parallel flat pressure surfaces arranged on the top and bottom and by several edge surfaces.
Mehrlagige harzgebundene Leiterplatten für gedruckte Schaltungen werden auch als Multilayer bezeichnet. Sie umfassen mehrere vorfabrizierte Innenlagen, die mit Hilfe von harzimprägnierten Glasfasergeweben (Prepregs) unter Druck und Temperatureinwirkung verpreßt werden. Aus Kupferfolien sind zwei Außenlagen gebildet, auf denen nach dem Verpressen das Leiterbild erstellt wird. Zum Verpressen des Multilayers werden Preßwerkzeuge, bestehend aus einer Unter- und einer Oberplatte sowie aus Trennblechen verwendet. Die Platten und die Trennbleche müssen so beschaffen sein, daß die Oberflächen der Außenlagen des Multilayers nicht beschädigt werden und daß Planheit und Parallelität des Multilayers garantiert werden können. Bei den hohen Drücken, die beim Verpressen entstehen können, dürfen durch die Trennbleche auf der Oberfläche der Multilayer keine Eindrücke entstehen. Die bekannten Werkzeuge bestehen bekanntermaßen aus hochwertigen Stahl- oder Aluminiumlegierungen.Multilayer resin-bonded circuit boards for printed circuits are also known as multilayers. They comprise several prefabricated inner layers that are pressed together under pressure and temperature using resin-impregnated glass fiber fabrics (prepregs). Two outer layers are made of copper foil, on which the circuit pattern is created after pressing. Pressing tools consisting of a bottom and top plate as well as separating plates are used to press the multilayer. The plates and the separating plates must be designed in such a way that the surfaces of the outer layers of the multilayer are not damaged and that the flatness and parallelism of the multilayer can be guaranteed. At the high pressures that can arise during pressing, the separating plates must not cause any impressions on the surface of the multilayer. The known tools are known to be made of high-quality steel or aluminum alloys.
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Beim Verpressen kommt dem Preßwerkzeug außerdem die Aufgabe zu, die Position jeder einzelnen Lage des Multilayers sicherzustellen, weil der geringste Versatz später zu Ausschuß führen kann. Zu diesem Zweck sind die Preßwerkzeuge mit Aufnahmebohrungen versehen, in die Registrierstifte eingebracht werden, um die Innenlagen des Multilayers während des Verpressens zu führen. Jede Innenlage hat ebenfalls genau dimensionierte und positionierte Aufnahmebohrungen, um einem möglichen Versatz entgegenzuwirken. Auch die Prepregs und Außenlagen weisen korrespondierende Öffnungen auf, an die jedoch hinsichtlich ihrer Abmaße und Lage nicht so hohe Genauigkeitsforderungen gestellt werden.During pressing, the pressing tool also has the task of ensuring the position of each individual layer of the multilayer, because the slightest misalignment can later lead to rejects. For this purpose, the pressing tools are provided with mounting holes into which registration pins are inserted in order to guide the inner layers of the multilayer during pressing. Each inner layer also has precisely dimensioned and positioned mounting holes to counteract any possible misalignment. The prepregs and outer layers also have corresponding openings, but these do not have to meet such high precision requirements in terms of their dimensions and position.
Beim Verpressen wird das Paket aus Außenlagen, Innenlagen und Prepregs auf Temperaturen von etwa 175 bis 195 0C erhitzt, wobei das Harz im Glasfasergewebe flüssig wird. Anschließend wird unter einem Druck, der bis zu etwa 25 bar betragen kann, wieder abgekühlt. Dabei härtet das Harz aus und stellt die untrennbare Verbindung zwischen den einzelnen Innenlagen sowie zwischen oberster und unterster Innenlage und den Außenlagen her. Große Probleme beim Verpressen bereitet der Harzfluß, da das Harz in flüssigem Zustand so viskos ist, daß es durch kleinste Poren in der Kupferfolie der Außenlage dringt und auf die Trennbleche läuft. Das Harz läuft außerdem auch durch die Aufnahmebohrungen für die Registrierstifte und an den Registrierstiften entlang und härtet dort ebenfalls aus. Die dadurch entstehenden Verschmutzungen der Preßwerkzeuge sind vor dem nächsten Einsatz unbedingt zu entfernen, da kleinste Schmutzpartikel im Prozeß zu Störungen und Ausschuß führen können. Eindrücke verbleibender Schmutzpartikel auf den Trennblechen in die empfindliche Kupferfolie der Außenlage des Multilayers können später eine vielleicht nur 75 &mgr;&tgr;&agr; oder sogar nurDuring pressing, the package of outer layers, inner layers and prepregs is heated to temperatures of around 175 to 195 ° C, during which the resin in the glass fiber fabric becomes liquid. It is then cooled again under a pressure that can be up to around 25 bar. The resin hardens and creates the inseparable bond between the individual inner layers and between the top and bottom inner layers and the outer layers. The flow of the resin causes major problems during pressing, as the resin is so viscous in its liquid state that it penetrates through the smallest pores in the copper foil of the outer layer and runs onto the separating plates. The resin also runs through the mounting holes for the registration pins and along the registration pins, where it also hardens. The resulting contamination of the pressing tools must be removed before the next use, as the smallest dirt particles in the process can lead to disruptions and rejects. Impressions of remaining dirt particles on the separating sheets in the sensitive copper foil of the outer layer of the multilayer can later result in a thickness of perhaps only 75 μ΄α or even only
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50 &mgr;&tgr;&eegr; breite Leiterbahn unterbrechen und den ganzen Multilayer unbrauchbar machen.50 μιδι wide conductor track and render the entire multilayer unusable.
Die Trennbleche werden in der Regel abrasiv, d.h. durch Bürsten und/oder Schleifen, periodisch gereinigt, wobei es im Bereich der Registrieröffnungen zu Auswaschungen, d.h. Muldenbildungen kommt. In den entstandenen Mulden um die Registrieröffnungen kann sich auslaufendes Harz sammeln. Wenn das ausgelaufene Harz auf dem Kupfer der Außenlage verbleibt, sind zu seiner Entfernung aufwendige Zwischenbehandlungen, wie eine Quellung in einem speziellen Lösungsmittel, erforderlich, da die bekannten abrasiven Reinigungsmethoden nicht die gewünschte Effizienz haben. Hinzu kommt, daß eine Reinigung innerhalb der Registrieröffnungen bis heute nicht zufriedenstellend automatisiert werden konnte. Durch das Schleifen und Bürsten der Bleche verlieren diese auch an Masse, so daß nach einiger Zeit ein Austausch erforderlich ist. Die Reinigungsmethoden haben daneben einen negativen Einfluß auf die ursprüngliche Parallelität der Bleche, so daß die Gefahr besteht, daß aufgrund von Handling- oder Maschinenbedienungsfehlern die Bleche verworfen werden müssen.The separating sheets are usually cleaned periodically using an abrasive method, i.e. by brushing and/or grinding, whereby washouts, i.e. troughs, occur in the area of the registration openings. Leaking resin can collect in the resulting troughs around the registration openings. If the leaked resin remains on the copper of the outer layer, complex intermediate treatments, such as swelling in a special solvent, are required to remove it, as the known abrasive cleaning methods do not have the desired efficiency. In addition, cleaning within the registration openings has not yet been satisfactorily automated. Grinding and brushing the sheets also causes them to lose mass, so that after a while they have to be replaced. The cleaning methods also have a negative effect on the original parallelism of the sheets, so that there is a risk that the sheets will have to be discarded due to handling or machine operating errors.
Zum Schutz vor dem Entstehen von Harzanhaftungen ist es unter Ausnutzung der niedrigen Adhäsionsneigung des PoIytetrafluorethylens (PTFE) auch bekannt, polytetrafluorethylenhaltige (Teflon-) Sprays einzusetzen oder sogenannte Tedlarpapiere als Trennfolien zwischen das Trennblech und den Preßling zu bringen. Alle diese Versuche, das Problem zu reduzieren, führten jedoch ausschließlich zu Lösungen, die nur eine einmalige Nutzung zulassen, da Polytetrafluorethylen unter Druck eine hohe Kriechneigung besitzt und bei erhöhter Druckbeanspruchung in Fluorkohlenstoffe geringererTo prevent the formation of resin adhesions, it is also known to use polytetrafluoroethylene (Teflon) sprays or to place so-called Tedlar papers as separating films between the separating sheet and the pressed part, taking advantage of the low adhesion tendency of polytetrafluoroethylene (PTFE). However, all of these attempts to reduce the problem have only led to solutions that can only be used once, since polytetrafluoroethylene has a high tendency to creep under pressure and, under increased pressure, breaks down into fluorocarbons of lower
molekularer Masse zerfällt. Aufgrund dessen verflüchtigen sich Teflonsprays, bzw. das Tedlarpapier zerfließt unter Veränderung seiner Transparenz von weiß auf durchsichtig. Deshalb ist eine dauerhafte Beschichtung eines Trennblechs mit Polytetrafluorethylen technisch nicht realisierbar. Gegen eine solche Beschichtung spricht auch der hohe thermische Ausdehnungskoeffizient des Polytetrafluorethylene, der bei den prozeßbedingten Temperaturschwankungen eine dauerhafte Schichthaftung, insbesondere auf den hier geforderten relativ großen Oberflächen von bis zu etwa 0,5 m2 Größe, nahezu unmöglich macht, da sich das Material des Grundkörpers und die Schicht unterschiedlich stark ausdehnen würden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Trennbleche besteht auch in der relativ weichen Oberfläche, beispielsweise des Aluminiums, die leicht Beschädigungen zuläßt, welche sich dann negativ auf das Endprodukt auswirken. molecular mass. This causes Teflon sprays to evaporate, or Tedlar paper to melt, changing its transparency from white to transparent. This is why a permanent coating of a separating sheet with polytetrafluoroethylene is technically not feasible. Another argument against such a coating is the high thermal expansion coefficient of polytetrafluoroethylene, which makes permanent layer adhesion almost impossible due to the process-related temperature fluctuations, particularly on the relatively large surfaces of up to around 0.5 m 2 required here, as the material of the base body and the layer would expand to different degrees. Another disadvantage of the known separating sheets is the relatively soft surface, for example of aluminum, which is easily damaged, which then has a negative effect on the end product.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Trennblech eines Preßwerkzeuges zur Herstellung von mehrlagigen harzgebundenen Leiterplatten für gedruckte Schaltungen zu schaffen, mit dem einerseits kostengünstig eine Senkung des Aufwandes bei der Reinigung von anhaftenden Harzresten erreicht, andererseits aber auch über einen langen Zeitraum die hohe geforderte Oberflächenqualität der zu verpressenden Leiterplatten sichergestellt werden kann.The invention is based on the object of creating a generic separating plate of a pressing tool for the production of multilayer resin-bonded circuit boards for printed circuits, with which on the one hand a cost-effective reduction in the effort involved in cleaning adhering resin residues can be achieved, but on the other hand the high required surface quality of the circuit boards to be pressed can be ensured over a long period of time.
Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Trennblech gelöst, bei dem mindestens eine der Druckflächen des Grundkörpers mit einer dauerhaften antiadhäsiven Beschichtung überzogen ist, die mindestens aus einer Fluorpolymer-Partikel enthaltenden Dispersionsschicht besteht.This task is solved by a generic separating plate in which at least one of the pressure surfaces of the base body is covered with a permanent anti-adhesive coating which consists of at least one dispersion layer containing fluoropolymer particles.
Je nach Bedarf können auch beide Druckflächen oder vorzugsweise die gesamte, aus den Druckflächen und den Kantenflächen gebildete, Oberfläche des Grundkörpers mit dieser dauerhaften antiadhäsiven Beschichtung überzogen sein.Depending on requirements, both printing surfaces or preferably the entire surface of the base body, consisting of the printing surfaces and the edge surfaces, can be coated with this permanent anti-adhesive coating.
Insbesondere können dabei die Fluorpolymer-Partikel der Dispersionsschicht aus Polytetrafluorethylen bestehen, jedoch liegt es auch im Rahmen der Erfindung, anstelle des Polytetrafluorethylens ein Polytetrafluorethylen-Copolymer einzusetzen, welches ähnliche Eigenschaften aufweist, sich jedoch unter Umständen leichter verarbeiten läßt.In particular, the fluoropolymer particles of the dispersion layer can consist of polytetrafluoroethylene, but it is also within the scope of the invention to use a polytetrafluoroethylene copolymer instead of polytetrafluoroethylene, which has similar properties but may be easier to process.
Vorteilhafterweise kann durch die Fluorpolymer-Partikel, insbesondere Polytetrafluorethylen-Partikel, enthaltende Schicht, die erfindungsgemäß als disperses System vorliegt, einerseits die geringe Oberflächenenergie des Polymers zum Schutz gegen Harzanhaftungen genutzt werden, andererseits ist es möglich, die Schichteigenschaften gezielt einzustellen und sowohl auf die Beschaffenheit des Grundkörpers (thermischer Ausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit usw.) als auch auf die sich aus den geforderten Qualitätsmerkmalen des Multilayers ergebenden Maßgaben abzustimmen, so daß kein "Wegwerfblech" entsteht, sondern ein leicht zu reinigendes, für mehrere Pressungen verwendbares Trennblech, mit dem die geforderte hohe Oberflächengüte des Multilayers gewährleistet werden kann. Außerdem kann die Dispersionsschicht auch gezielt auf die beim Pressen auftretenden hohen Drücke und Temperaturen hin optimiert werden.Advantageously, the layer containing fluoropolymer particles, in particular polytetrafluoroethylene particles, which according to the invention is present as a disperse system, allows the low surface energy of the polymer to be used to protect against resin adhesion, and it is also possible to specifically adjust the layer properties and to match them to the properties of the base body (thermal expansion coefficient, thermal conductivity, etc.) as well as to the requirements resulting from the required quality characteristics of the multilayer, so that no "disposable sheet" is created, but rather a separating sheet that is easy to clean and can be used for several pressings, with which the required high surface quality of the multilayer can be guaranteed. In addition, the dispersion layer can also be specifically optimized for the high pressures and temperatures that occur during pressing.
In den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung sind weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung enthalten.Further advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims and in the following description.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following, the invention is explained in more detail using several examples with reference to the accompanying drawing. They show:
Fig. 1 in perspektivischer Explosionsdarstellung, ausschnittsweise vergrößert, eine Ansicht eines Preßwerkzeugs mit erfindungsgemäßen Trennblechen, einschließlich mehrerer zu verpressender mehrlagiger harzgebundener Leiterplatten für gedruckte Schaltungen,Fig. 1 in a perspective exploded view, partially enlarged, a view of a pressing tool with separating plates according to the invention, including several multilayer resin-bonded printed circuit boards for printed circuits to be pressed,
Fig. 2 eine schematisierte Darstellung der erfindungsgemäß auf dem Trennblech vorgesehenen dauerhaften antiadhäsiven Beschichtung.Fig. 2 is a schematic representation of the permanent anti-adhesive coating provided on the separating sheet according to the invention.
Das in Fig. 1 dargestellte Preßwerkzeug besteht aus einer Oberplatte 1, einer Unterplatte 2 sowie erfindungsgemäßen Trennblechen 3. Zwischen der Oberplatte 1 und dem obersten Trennblech 3 ist außerdem eine Lage von Polstermaterial 4 angeordnet, ebenso zwischen dem untersten Trennblech 3 und der Unterplatte 2. Zwischen den einzelnen Trennblechen 3 sind die zu verpressenden mehrlagigen harzgebundenen Leiterplatten (Multilayer 5) für gedruckte Schaltungen angeordnet. Im mittleren Teil der Fig. 1 ist einer dieser Multilayer 5 durch eine vergrößerte Darstellung hervorgehoben .The pressing tool shown in Fig. 1 consists of an upper plate 1, a lower plate 2 and separating plates 3 according to the invention. A layer of cushioning material 4 is also arranged between the upper plate 1 and the uppermost separating plate 3, as well as between the lowermost separating plate 3 and the lower plate 2. The multilayer resin-bonded circuit boards (multilayer 5) for printed circuits to be pressed are arranged between the individual separating plates 3. In the middle part of Fig. 1, one of these multilayers 5 is highlighted by an enlarged illustration.
Aus dieser vergrößerten Darstellung ist ersichtlich, daß die Multilayer 5 jeweils zwei Außenlagen 6 aufweisen, die aus zwei Kupferfolien gebildet sind, auf denen nach dem Verpressen das Leiterbild erstellt wird. Dazwischen befinden sich mehrere vorfabrizierte Innenlagen 7 {zweiseitig gedruckte Schaltungen). Diese werden mit Hilfe von harzim-From this enlarged view it can be seen that the multilayers 5 each have two outer layers 6, which are made of two copper foils, on which the conductor pattern is created after pressing. In between there are several prefabricated inner layers 7 (two-sided printed circuits). These are bonded together using resin-
prägnierten Glasfasergeweben {Prepregs 8) unter Druck und Temperatureinwirkung verpreßt.pre-pregnated glass fiber fabrics (prepregs 8) are pressed under pressure and temperature.
Die erfindungsgemäßen Trennbleche 3 des Preßwerkzeuges besitzen jeweils einen Grundkörper 9, der durch zwei parallele ebene ober- und unterseitig angeordnete Druckflächen 10 und durch mehrere Kantenflächen 11 begrenzt ist. Die Trennbleche 3 sind aufgrund ihrer erfindungsgmäßen Merkmale so beschaffen, daß auch bei einer langen Einsatzzeit der Bleche die Oberflächen der Außenlagen 6 der Multilayer 5 nicht beschädigt werden und daß nach dem Verpressen die Planheit und Parallelität jedes Multilayers 5 garantiert werden kann.The separating plates 3 of the pressing tool according to the invention each have a base body 9 which is delimited by two parallel flat pressure surfaces 10 arranged on the top and bottom and by several edge surfaces 11. Due to their inventive features, the separating plates 3 are designed in such a way that even if the plates are used for a long time, the surfaces of the outer layers 6 of the multilayers 5 are not damaged and that the flatness and parallelism of each multilayer 5 can be guaranteed after pressing.
Fig. 1 zeigt auch eine typische Auslegung einer Registrierung der Multilayer 5, die dazu dient, die Positionen der verschiedenen Lagen 6, 7, 8 während des Verpressens sicherzustellen. Für die Registrierung sind, wie insbesondere der vergrößerte Ausschnitt im oberen Teil von Fig. 1 veranschaulicht, das aus Oberplatte 1, Unterplatte 2, Trennblechen 3 und Polstermaterial 4 bestehende Preßwerkzeug sowie die einzelnen Lagen 6, 7, 8 des Multilayers 5 mit Aufnahmebohrungen (einheitlich mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet) versehen. Durch Aufnahmebohrungen 12 sind Registrierstifte 13 eingebracht, um insbesondere die Innenlagen 7 der Multilayer 5 während des Verpressens zu führen. Wie bereits eingangs erwähnt, werden an Abmaße und Lage der Aufnahmebohrungen 12 in den einzelnen Lagen 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 des Preßwerkzeugs und der Leiterplatte 5 unterschiedliche Genauigkeitsforderungen gestellt. Wie in der Ausschnitt svergrößerung durch eine gestrichelte Bezugslinie angedeutet ist, entstehen durch die Aufnahmebohrungen 12 an den Trennblechen 3 auch innere Kantenflächen 11.Fig. 1 also shows a typical design of a registration of the multilayer 5, which serves to ensure the positions of the various layers 6, 7, 8 during pressing. For the registration, as illustrated in particular by the enlarged section in the upper part of Fig. 1, the pressing tool consisting of the upper plate 1, lower plate 2, separating plates 3 and cushioning material 4 as well as the individual layers 6, 7, 8 of the multilayer 5 are provided with receiving holes (uniformly designated with the reference number 12). Registration pins 13 are inserted through receiving holes 12 in order to guide in particular the inner layers 7 of the multilayer 5 during pressing. As already mentioned at the beginning, different accuracy requirements are placed on the dimensions and position of the mounting holes 12 in the individual layers 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 of the pressing tool and the circuit board 5. As is indicated in the enlarged detail by a dashed reference line, the mounting holes 12 on the separating plates 3 also create inner edge surfaces 11.
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Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Trennbleche 3 können alle eingangs beschriebenen Probleme gleichzeitig beseitigt werden. Die Trennbleche 3 sind erfindungsgemäß vorzugsweise ganzflächig, d.h. die gesamte, aus den Druckflächen 10 und den Kantenflächen 11 gebildete, Oberfläche ihres Grundkörpers 9 mit einer dauerhaften antiadhäsiven Beschichtung 14 überzogen. Dies betrifft auch die Kantenflächen 11 an den Wänden der Aufnahmebohrungen 12. Diese, im Detail in Fig. 2 dargestellte Beschichtung 14 verhindert das Festhaften des aus den Prepregs 8 ausgetretenen Harzes, so daß die Notwendigkeit einer abrasiven Reinigung entfällt. Die Beschichtung 14 kann dabei hinsichtlich ihrer Härte so eingestellt werden, daß Schäden durch Handlingfehler, wie Kratzer, vermieden werden.By using the separating plates 3 according to the invention, all of the problems described at the beginning can be eliminated at the same time. According to the invention, the separating plates 3 are preferably covered over their entire surface, i.e. the entire surface of their base body 9, formed by the pressure surfaces 10 and the edge surfaces 11, with a permanent anti-adhesive coating 14. This also applies to the edge surfaces 11 on the walls of the receiving holes 12. This coating 14, shown in detail in Fig. 2, prevents the resin that has leaked out of the prepregs 8 from sticking, so that there is no need for abrasive cleaning. The hardness of the coating 14 can be adjusted so that damage caused by handling errors, such as scratches, is avoided.
Bedarfsweise kann es zweckmäßig sein, wenn nur eine der Druckflächen 10 des Grundkörpers 9 mit der dauerhaften antiadhäsiven Beschichtung 14 überzogen ist, beispielsweise bei dem in der Nähe der Oberplatte 1 unter der oberen Lage von Polstermaterial 4 angeordneten, obersten Trennblech 3 oder bei dem untersten Trennblech 3 in der Nähe der Unterplatte 2, die jeweils mit einer Druckfläche 10 in Kontakt zum Polstermaterial 4 stehen.If necessary, it may be expedient if only one of the pressure surfaces 10 of the base body 9 is covered with the permanent anti-adhesive coating 14, for example in the case of the uppermost separating plate 3 arranged near the upper plate 1 under the upper layer of cushioning material 4 or in the case of the lowermost separating plate 3 near the lower plate 2, each of which is in contact with the cushioning material 4 with a pressure surface 10.
Ebenso kann unter Umständen auch darauf verzichtet werden, daß die Kantenflächen 11 des Grundkörpers 9 mit der dauerhaften antiadhäsiven Beschichtung 14 überzogen sind.Likewise, under certain circumstances it may also be possible to dispense with the edge surfaces 11 of the base body 9 being coated with the permanent anti-adhesive coating 14.
Wie Fig. 2 zeigt, besteht die auf die gesamte Oberfläche des Grundkörpers 9 des Trennbleches 3 aufgebrachte dauerhafte antiadhäsive Beschichtung 14 mindestens aus einer Dispersionsschicht 15, welche Fluorpolymer-Partikel enthält. Insbesondere kann es sich dabei um Polytetrafluor-As shown in Fig. 2, the permanent anti-adhesive coating 14 applied to the entire surface of the base body 9 of the separating plate 3 consists of at least one dispersion layer 15 which contains fluoropolymer particles. In particular, this can be polytetrafluoro-
ethylen-Partikel 16 handeln, die in der Dispersionsschicht 15 gleichmäßig in einer Matrix 17 von fremdstromlos abgeschiedenem Nickel eingelagert sind.ethylene particles 16 which are evenly embedded in the dispersion layer 15 in a matrix 17 of nickel deposited without external current.
Der Vorteil der Verwendung des Polytetrafluorethylens liegt darin, daß dieses den niedrigsten, von einem Festkörper bekannten Wert der Oberflächenenergie {18 mNm"1) in das disperse System der Beschichtung einbringt. Wie bereits erwähnt, ist es aber auch möglich, anstelle des Polytetrafluorethylene ein Polytetrafluorethylen-Copolymer einzusetzen, wodurch ggf. bei ähnlich geringer Oberflächenenergie Verarbeitungsvorteile erzielt werden können.The advantage of using polytetrafluoroethylene is that it brings the lowest surface energy value known for a solid (18 mNm" 1 ) into the disperse system of the coating. As already mentioned, it is also possible to use a polytetrafluoroethylene copolymer instead of polytetrafluoroethylene, whereby processing advantages can be achieved with a similarly low surface energy.
Der Vorteil der Matrix 17 aus fremdstromlos abgeschiedenem Nickel besteht zum einen darin, daß die auf das Fluorpolymer schädigend wirkende Druckbeanspruchung aufgenommen werden kann, so daß die Partikel vor einem chemischen Zerfall geschützt sind. Zum anderen sind fremdstromlos, beispielsweise aus einer Hypophosphit- oder Borhydridlösung, abgeschiedene Nickel-Schichten konturentreu, so daß eine Nachbearbeitung der erfindungsgemäßen Trennbleche 3 in der Regel entfallen kann.The advantage of the matrix 17 made of nickel deposited without external current is, on the one hand, that the compressive stress that has a damaging effect on the fluoropolymer can be absorbed, so that the particles are protected from chemical decomposition. On the other hand, nickel layers deposited without external current, for example from a hypophosphite or borohydride solution, are contour-accurate, so that post-processing of the separating plates 3 according to the invention can generally be omitted.
Die Dispersionsschicht sollte vorteilhafterweise eine Dicke DD von etwa 7 bis 30, vorzugsweise etwa 10, &mgr;&idiagr;&eegr; aufweisen. Bei kostengünstig kurzer Herstellungszeit und materialökonomisch günstigem Nickel- und Polytetrafluorethylen-Verbrauch ist so eine sichere Funktionserfüllung gewährleistet. The dispersion layer should advantageously have a thickness D D of about 7 to 30, preferably about 10, μηη. With a cost-effective short production time and economically favorable nickel and polytetrafluoroethylene consumption, reliable functional fulfillment is thus ensured.
Eine Möglichkeit zur Optimierung der Eigenschaften der Dispersionsschicht 15 besteht in der Variation der Anteile von Fluorpolymer und Matrixwerkstoff. Unter dem Aspekt derOne way to optimize the properties of the dispersion layer 15 is to vary the proportions of fluoropolymer and matrix material.
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geforderten Eigenschaften und des beschriebenen Beanspruchungsprofils der Trennbleche 3 sollte die Dispersionsschicht 15 etwa 15 bis 40, vorzugsweise etwa 20 bis 35 Volumenprozent Fluorpolymer enthalten.required properties and the described stress profile of the separating plates 3, the dispersion layer 15 should contain about 15 to 40, preferably about 20 to 35, percent by volume of fluoropolymer.
Insbesondere hat es sich für die Eigenschaften der Dispersionsschicht 15 als günstig erwiesen, wenn die Matrix 17 des fremdstromlos abgeschiedenen Nickels etwa 4 bis 9, vorzugsweise etwa 6 bis 8, Masseprozent Phosphor enthält, ein solcher Phosphorgehalt ermöglicht eine Aufhärtung des Überzugs durch Mischkristall-, Ausscheidungs- und Feinkornhärtung .In particular, it has proven to be advantageous for the properties of the dispersion layer 15 if the matrix 17 of the nickel deposited without external current contains about 4 to 9, preferably about 6 to 8, percent by mass of phosphorus; such a phosphorus content enables the coating to be hardened by solid solution, precipitation and fine grain hardening.
Eine Dispersionsschicht 15 besitzt nach der chemischen Abscheidung des Nickels bei einer Messung entsprechend dem Kleinlasthärte-Prüfverfahren nach Vickers eine mittlere Mikrohärte H von etwa 300 bis 350 HV 0,01. Die Matrix 17 kann dabei etwa zu 40 Prozent in amorpher und zu etwa 60 Prozent in kristalliner Form vorliegen, wobei die Kristallite eine nanokristalline Struktur, mit mittleren Abmessungen im Bereich von 1 bis 7 nm aufweisen.After the chemical deposition of the nickel, a dispersion layer 15 has an average microhardness H of approximately 300 to 350 HV 0.01 when measured according to the Vickers low-load hardness test method. The matrix 17 can be approximately 40 percent amorphous and approximately 60 percent crystalline, with the crystallites having a nanocrystalline structure with average dimensions in the range of 1 to 7 nm.
Es hat sich nun gezeigt, daß es bei dieser Härte und Struktur beim Preßprozeß noch nicht vollständig ausgeschlossen werden kann, daß es vereinzelt zu einer Abbildung von Leiterbahnzügen der elektrischen Schaltungen der Multilayer 5 auf den Druckflächen 10 der Trennbleche 3 kommt. Beim nächsten Preßprozeß kann dies zur Abbildung dieser Leiterbahnzüge auf den Außenlagen 6 des nächsten zu verpressenden Multilayers 5 führen. Dieser Effekt wird auch als "Imagebildung11 bezeichnet. Um diese Imagebildung vollständig zu vermeiden, hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Dispersionsschicht 15 getempert, d.h. wärmebehandelt, ist.It has now been shown that with this hardness and structure, it cannot be completely ruled out during the pressing process that the conductor tracks of the electrical circuits of the multilayer 5 may occasionally be reproduced on the printing surfaces 10 of the separating plates 3. During the next pressing process, this may lead to the reproduction of these conductor tracks on the outer layers 6 of the next multilayer 5 to be pressed. This effect is also referred to as "image formation 11" . In order to completely avoid this image formation, it has proven to be advantageous if the dispersion layer 15 is tempered, ie heat-treated.
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Durch eine Wärmebehandlung kann die Härte der Dispersionsschicht 15 auf optimale Werte einer mittleren Mikrohärte H nach Vickers von 500 bis 800, vorzugsweise von 600 bis 750 HV 0,01 gesteigert werden. Die sich bei der Temperung vollziehenden positiven Veränderungen der Eigenschaften der Trennbleche 3 sind auf Strukturänderungen in der Dispersionsschicht 15 zurückzuführen. Bei der Wärmebehandlung kommt es in einem bestimmten Temperaturbereich zu einer Phosphoranreicherung in den amorphen Bereichen der Matrix 17. Die amorphen Bereiche der Matrix 17 gehen zudem teilweise in eine kristalline Struktur über. Und schließlich kommt es auch zu einer Vergrößerung der Nanokristallite, deren mittlere Abmessungen etwa auf Werte von 15 nm ansteigen. Through heat treatment, the hardness of the dispersion layer 15 can be increased to optimal values of an average microhardness H according to Vickers of 500 to 800, preferably 600 to 750 HV 0.01. The positive changes in the properties of the separating plates 3 that occur during tempering are due to structural changes in the dispersion layer 15. During heat treatment, there is a phosphorus enrichment in the amorphous areas of the matrix 17 in a certain temperature range. The amorphous areas of the matrix 17 also partially change into a crystalline structure. And finally, there is also an enlargement of the nanocrystallites, whose average dimensions increase to values of around 15 nm.
Mit einer Wärmebehandlung ist des weiteren ein Volumenschwund der Dispersionsschicht 15 verbunden, d.h. es kommt vorteilhafterweise zu einer Verringerung der (ohnehin schon geringen) Porosität und zu einem Anstieg der mittleren Dichte &rgr; der Dispersionsschicht 15. Für diese mittlere Dichte &rgr; werden, wenn die Dispersionsschicht 15 etwa zu 6 bis 13 Masseprozent aus Polytetrafluorethylen, zu 7 bis 8 Masseprozent aus Phosphor und zu 79 bis 87 Masseprozent aus Nickel besteht, Werte von etwa 6,1 bis 6,9 gern"3 erreicht, die als optimal angesehen werden können. Trotz des auftretenden, bei ähnlichen, aber einphasigen, fremdstromlos oder elektrolytisch abgeschiedenen Nickelschichten oft zu Rißbildung führenden Volumenschwundes, kann durch eine geeignete Prozeßführung eine völlig rißfreie Dispersionsschicht 15 hergestellt werden.Furthermore, a shrinkage in volume of the dispersion layer 15 is associated with a heat treatment, i.e. there is advantageously a reduction in the (already low) porosity and an increase in the average density ρ of the dispersion layer 15. For this average density ρ, if the dispersion layer 15 consists of approximately 6 to 13 percent by mass of polytetrafluoroethylene, 7 to 8 percent by mass of phosphorus and 79 to 87 percent by mass of nickel, values of approximately 6.1 to 6.9 g/ cm3 are achieved, which can be regarded as optimal. Despite the volume shrinkage that often occurs in similar, but single-phase, externally currentless or electrolytically deposited nickel layers and leads to the formation of cracks, a completely crack-free dispersion layer 15 can be produced by a suitable process control.
Weiterhin wird es als günstig angesehen, wenn die Dispersionsschicht 15 einen mittleren thermischen Ausdehnungs-Furthermore, it is considered advantageous if the dispersion layer 15 has an average thermal expansion
koeffizienten &agr; von etwa (8 bis 15) &Igr;&Ogr;"6 K"1 aufweist. In diesem Bereich des mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten &agr; ist bereits bei der oben als günstig angegebenen Dicke DD der Dispersionsschicht 15 und den nachstehend beschriebenen Materialien des Grundkörpers 9 der Trennbleche 3 die Gefahr von Ablöseerscheinungen nicht mehr gegeben.coefficient α of approximately (8 to 15) λΩ" 6 K" 1. In this range of the average thermal expansion coefficient α, the risk of detachment phenomena is no longer present even with the thickness D D of the dispersion layer 15 specified above as being favorable and the materials of the base body 9 of the separating plates 3 described below.
Eine mittlere thermische Leitfähigkeit &lgr; der Dispersionsschicht 15 sollte vorzugsweise etwa bei Werten von 4,3 bis 5,8 Wm-1K"1 liegen.An average thermal conductivity λ of the dispersion layer 15 should preferably be approximately at values of 4.3 to 5.8 Wm- 1 K" 1 .
Im Taber-Abraser-Test konnten für ein erfindungsgemäßes Trennblech 3, insbesondere mit getemperter Dispersionsschicht 15, - einerseits im Hinblick auf die Prozeßbeständigkeit, andererseits im Hinblick auf eine nachstehend beschriebene eventuelle spätere Aktivierung der Trennbleche 3 - gute Ergebnisse für die Verschleißfestigkeit erzielt werden. Nach 1000 Zyklen wurde bei Einsatz einer CS-IO-Schleifrolle und 1000 g Belastung nur ein durchschnittlicher Masseverlust von etwa 12 mg gemessen, während dieser bei einer ungetemperten Schicht bei etwa 16 mg lag. Die erzielte Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäßen Trennbleche 3 bietet Resistenz gegen Handlingschäden und verhindert Eindrücke in die Oberfläche, die aufgrund der hohen Drücke beim Verpressen entstehen könnten (sogenanntes "Telegraphing").In the Taber Abraser test, good results for wear resistance were achieved for a separating plate 3 according to the invention, in particular with a tempered dispersion layer 15 - on the one hand with regard to process stability, on the other hand with regard to a possible later activation of the separating plates 3 described below. After 1000 cycles, using a CS-IO grinding roller and a load of 1000 g, only an average mass loss of around 12 mg was measured, while this was around 16 mg for an untempered layer. The wear resistance achieved by the separating plates 3 according to the invention offers resistance to handling damage and prevents impressions in the surface that could arise due to the high pressures during pressing (so-called "telegraphing").
Polytetrafluorethylen durchläuft bei thermischer Behandlung ebenfalls Strukturumwandlungen. Schon bei 19 0C findet unter Volumenvergrößerung eine Umwandlung der &agr;-Phase, bei der sich an jedem der helixförmigen Polytetrafluorethylen-Moleküle 13 Einheiten pro Periode befinden, in die /3-PhasePolytetrafluoroethylene also undergoes structural transformations during thermal treatment. At just 19 0 C, the α-phase, in which there are 13 units per period on each of the helical polytetrafluoroethylene molecules, is transformed into the /3-phase with an increase in volume.
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ab, bei der sich an jedem der Moleküle 15 Einheiten pro Periode befinden. Bei 327 0C kommt es zu einer Verflüssigung des Polytetrafluorethylens; morphologisch läuft eine Umwandlung der teilkristallinen /3-Phase in eine amorphe Knäuelstruktur ab. Das Polytetrafluorethylen kann so in der Dispersionsschicht 15 in der bei den o.g. Verpreßtemperaturen thermisch stabilen /3-Phase vorliegen. In der /3-Phase kann es in der Dispersionsschicht 15 Wärmebelastungen bis zu etwa 285 0C ausgesetzt werden. Falls jedoch bei der fertigungsbedingten Wärmebehandlung der Dispersionsschichtwhere there are 15 units per period on each of the molecules. At 327 0 C, the polytetrafluoroethylene liquefies; morphologically, the semi-crystalline /3 phase is transformed into an amorphous coil structure. The polytetrafluoroethylene can thus be present in the dispersion layer 15 in the /3 phase, which is thermally stable at the above-mentioned pressing temperatures. In the /3 phase, it can be exposed to heat loads of up to about 285 0 C in the dispersion layer 15. However, if the heat treatment of the dispersion layer during production
15 Temperaturen im Bereich um 300 0C oder höher erreicht werden, kann es zu einer Koaleszenz bzw. zu einer Sinterung von Polytetrafluorethylen-Partikeln 16 kommen. Diesbezüglich ist darauf zu achten, daß auf der Oberfläche der Dispersionsschicht keine reine Polytetrafluorethylen-Schicht vorliegt und vorzugsweise ein mittlerer Durchmesser Dp der in die Matrix 17 eingelagerten Fluorpolymer-Partikel15 temperatures in the range of 300 0 C or higher are reached, coalescence or sintering of polytetrafluoroethylene particles 16 can occur. In this regard, care must be taken to ensure that there is no pure polytetrafluoroethylene layer on the surface of the dispersion layer and that the average diameter Dp of the fluoropolymer particles embedded in the matrix 17 is preferably
16 einen Wert von etwa 1,5, vorzugsweise von etwa 0,5, &mgr;&tgr;&eegr; nicht übersteigen sollte.16 should not exceed a value of about 1.5, preferably about 0.5, μιη.
Falls aufgrund von nach der Wärmebehandlung auf der Oberfläche der Dispersionsschicht 15 anhaftenden gesinterten Polytetrafluorethylen-Partikeln 16 ein Entfernen derselben notwendig werden sollte bzw. schon bei einer vor dem Beschichten des Grundkörpers 9 erfolgenden mechanischen Vorbearbeitung der Oberfläche, die bei der stromlosen Nickelabscheidung konturengetreu - jedoch mit einem rauheren Finish - abgebildet wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine derartige Oberflächenbearbeitung zu wählen, daß die fertig bearbeitete Dispersionsschicht 15 eine Oberflächenrauhigkeit Rz von weniger als etwa 2,0 &mgr;&khgr;&eegr; aufweist. Der arithmetische Mittenrauhwert Ra sollte vorzugsweise geringer als 0,5 &mgr;&tgr;&eegr; sein. Grundsätzlich ist es bei denIf it should become necessary to remove sintered polytetrafluoroethylene particles 16 adhering to the surface of the dispersion layer 15 after the heat treatment, or if it is necessary to pre-treat the surface mechanically prior to coating the base body 9, which is reproduced in the electroless nickel deposition true to contour - but with a rougher finish - it has proven advantageous to select a surface treatment such that the finished dispersion layer 15 has a surface roughness R z of less than about 2.0 μιη . The arithmetic mean roughness R a should preferably be less than 0.5 μιη. In principle, it is important for the
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erfindungsgemäßen Trennblechen 3 vorteilhafterweise möglich, das Oberflächenfinish den Kundenbedürfnissen anzupassen, wobei insbesondere für die Herstellung besonders hochwertiger Multilayer 5 mit Leiterbahnzügen in der Größenordnung von 8 0 /im und kleiner eine entsprechende Rauheit vorher am Grundkörper 9 durch eine feinere Oberflächenbehandlung eingestellt werden muß.With the separating plates 3 according to the invention, it is advantageously possible to adapt the surface finish to customer requirements, whereby, in particular for the production of particularly high-quality multilayers 5 with conductor tracks in the order of 8 0 /im and smaller, a corresponding roughness must be set beforehand on the base body 9 by means of a finer surface treatment.
In technischen Prozessen werden Kunststoffe selten als reine Polymere einer Art eingesetzt. Sie enthalten - und dies trifft auch auf die erfindungsgemäß verwendbaren Fluorpolymere zu - weitere, als Additive bezeichnete, Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaf ten, wie z.B. Kristallisatoren, Stabilisatoren, Antistatika, Weichmacher, Fasern, Pigmente, Gleitmittel, Antiblockiermittel, Füllstoffe und/oder Schäume . Die Additive, die beispielsweise dem Polytetrafluorethylen zugesetzt werden können, haben die primäre Aufgabe, die Zähigkeit des Polytetrafluorethylen-Partikels 16 zu steigern. Bei den hohen Prozeßtemperaturen des Verpressens der Multilayer 5 können sich diese Additive verflüchtigen, wodurch das Polytetrafluorethylen eine Qualitätseinbuße erleidet. Die antiadhäsive Wirkung der Dispersionsschicht 15 läßt nach und kann schließlich sogar verloren gehen. Bei den erfindungsgemäßen Trennblechen 3 ist damit jedoch nicht eher als nach etwa 15 bis 20 Einsätzen zu rechnen. Vorteilhafterweise besteht jedoch die Möglichkeit, die Oberfläche der Beschichtung 14 wieder zu aktivieren. Dazu müssen lediglich die obersten Gefügebereiche der Dispersionsschicht 15 abrasiv solange abgetragen werden, bis neue Polytetrafluorethylen-Partikel 16 freigelegt werden. Um dies zu erreichen, genügt bereits ein abrasiver Abtrag von einigen Bruchteilen eines /xm. Dadurch erhält ein erfindungsgemäßes Trennblech eine sehr lange Lebensdauer.In technical processes, plastics are rarely used as pure polymers of one type. They contain - and this also applies to the fluoropolymers that can be used according to the invention - other substances known as additives with different properties, such as crystallizers, stabilizers, antistatic agents, plasticizers, fibers, pigments, lubricants, antiblocking agents, fillers and/or foams. The additives that can be added to the polytetrafluoroethylene, for example, have the primary task of increasing the toughness of the polytetrafluoroethylene particle 16. At the high process temperatures of pressing the multilayer 5, these additives can evaporate, causing the polytetrafluoroethylene to suffer a loss in quality. The anti-adhesive effect of the dispersion layer 15 decreases and can ultimately even be lost. However, in the case of the separating plates 3 according to the invention, this is not to be expected before about 15 to 20 uses. Advantageously, however, it is possible to reactivate the surface of the coating 14. To do this, only the uppermost structural areas of the dispersion layer 15 have to be abrasively removed until new polytetrafluoroethylene particles 16 are exposed. To achieve this, an abrasive removal of a few fractions of a /xm is sufficient. This gives a separating plate according to the invention a very long service life.
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Außerdem ist vorteilhafterweise auch eine Regenerierung von erfindungsgemäßen Trennblechen 3 möglich, bei denen die Beschichtung 14 nach einer sehr langen Nutzungsdauer durch wiederholte Aktivierung abgetragen ist. Bei der Aufarbeitung von derartigen Trennblechen 3 muß lediglich darauf geachtet werden, daß die Oberfläche des Grundkörpers 9 metallisch blank vorliegt. Sie sollte frei von Harzrückständen oder Schichtresten sein. Harzrückstände können entweder durch schleifende Bearbeitung, ggf. nach einem vorhergehenden Quellen in einem geeigneten Lösungsmittel, Reste der Beschichtung 14 durch nickelauflösende Chemikalien (Stripper), die aber den Grundkörper 9 nicht angreifen sollten, entfernt werden. Da solche Stripper Carbide und Einschlüsse im Grundkörper 9 auflösen können, empfiehlt es sich, daß der Grundkörper 9 aus einer nichtrostenden Stahlgualität mit geringer Neigung zur Carbidbildung besteht. Aus diesem Grund sollte der Grundkörper 9 auch möglichst frei von oxidischen und sulfidischen Einschlüssen sein. Die Trennbleche 3 können dann mit einer neuen Beschichtung 14 versehen werden.In addition, it is also advantageously possible to regenerate separating plates 3 according to the invention in which the coating 14 has been worn away after a very long period of use due to repeated activation. When reconditioning such separating plates 3, it is only necessary to ensure that the surface of the base body 9 is metallically bare. It should be free of resin residues or layer residues. Resin residues can be removed either by grinding, if necessary after prior swelling in a suitable solvent, or residues of the coating 14 using nickel-dissolving chemicals (strippers), which should not attack the base body 9. Since such strippers can dissolve carbides and inclusions in the base body 9, it is recommended that the base body 9 is made of a stainless steel quality with a low tendency to form carbide. For this reason, the base body 9 should also be as free as possible from oxidic and sulfidic inclusions. The separating plates 3 can then be provided with a new coating 14.
Die letzten beiden Forderungen sollten vorzugsweise auch dann erfüllt werden, wenn keine Regenerierung der Trennbleche 3 vorgesehen sein sollte, und zwar aus folgendem Grund: Der Grundkörper 9 muß vor der fremdstromlosen Nickelabscheidung vorbehandelt, z.B. gereinigt, entfettet und gespült, werden; u.a. erfolgt ein sogenanntes Dekapieren, d.h. ein kurzzeitiges Beizen zum Entfernen von Anlaufschichten und zum Aktivieren der Oberfläche. Durch die Dekapierung könnten Zeilen geöffnet und Einschlüsse freigesetzt werden, wodurch auf der Oberfläche vergrößerte Poren entstehen, die in dem darauffolgenden Beschichtungsprozeß nicht mehr vollständig abgedeckt werden könnten. SolcheThe last two requirements should preferably be met even if no regeneration of the separating plates 3 is planned, for the following reason: The base body 9 must be pre-treated, e.g. cleaned, degreased and rinsed, before the electroless nickel deposition; among other things, so-called pickling is carried out, i.e. a short-term pickling to remove tarnishing layers and to activate the surface. The pickling could open up lines and release inclusions, which would create enlarged pores on the surface that could no longer be completely covered in the subsequent coating process. Such
Poren würden auf der Kupferoberfläche der Außenlage 6 des Multilayers 5 zu Erhebungen und damit zum Ausschuß der Leiterplatte 5 führen. Auch Mikrolunker und Mikroporen sollten im Material des Grundkörpers 9 nicht auftreten, da diese die gleichen negativen Wirkungen besitzen. Falls Carbide einer bestimmten chemischen Zusammensetzung im Material des Grundkörpers 9 vorhanden sind, kann die Anhaftung der Beschichtung 14 bereichsweise gestört werden, so daß es zu dem gefürchteten Phänomen der sogenannten Brückenbildung kommen kann.Pores would lead to elevations on the copper surface of the outer layer 6 of the multilayer 5 and thus to the rejection of the circuit board 5. Micro cavities and micro pores should also not occur in the material of the base body 9, as these have the same negative effects. If carbides of a certain chemical composition are present in the material of the base body 9, the adhesion of the coating 14 can be disrupted in some areas, so that the dreaded phenomenon of so-called bridging can occur.
Um die Bekeimung des Grundkörpers 9 mit der Beschichtung 14 zu erleichtern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Gefüge des Grundkörpers 9 ein nahezu vollständig martensitisch umgewandelter Stahl ist. Vornehmlich kommen hier nichtrostende hochlegierte martensitische Stähle, wie beispielsweise X 10 Cr 13, X 20 Cr 13, X 4 Cr Ni 17 4, oder auch legierte Vergütungsstähle, wie z.B. 50 Cr V 4, in Betracht.In order to facilitate the nucleation of the base body 9 with the coating 14, it has proven to be advantageous if the structure of the base body 9 is an almost completely martensitic steel. Primarily, stainless, high-alloy martensitic steels, such as X 10 Cr 13, X 20 Cr 13, X 4 Cr Ni 17 4, or alloyed tempering steels, such as 50 Cr V 4, come into consideration.
Aus der zeichnerischen Darstellung in Fig. 2 geht auch hervor, daß in der Beschichtung 14 mit Vorteil zwischen der Oberfläche des Grundkörpers 9 und der Dispersionsschicht 15 mindestens eine Zwischenschicht 18 zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit und zur Haftvermittlung vorgesehen werden kann. Die Zwischenschicht 18 kann vorzugsweise ebenfalls aus phosphorhaltigem, fremdstromlos abgeschiedenem Nickel bestehen. Wird eine derartige Zwischenschicht 18 gewählt, dann hat es sich für eine gute Haftung als günstig erwiesen, wenn der Phosphorgehalt der Zwischenschicht 18 etwa den gleichen Wert aufweist wie der Phosphorgehalt des fremdstromlos abgeschiedenem Nickels der Matrix 17 der Dispersionsschicht 15. Die Zwischenschicht 18 sollte mitFrom the graphic representation in Fig. 2 it is also clear that in the coating 14 at least one intermediate layer 18 can advantageously be provided between the surface of the base body 9 and the dispersion layer 15 to increase the corrosion resistance and to promote adhesion. The intermediate layer 18 can preferably also consist of phosphorus-containing nickel deposited without external current. If such an intermediate layer 18 is selected, it has proven to be advantageous for good adhesion if the phosphorus content of the intermediate layer 18 has approximately the same value as the phosphorus content of the nickel deposited without external current in the matrix 17 of the dispersion layer 15. The intermediate layer 18 should be
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Vorteil eine Dicke Dz von etwa 3 bis 7, vorzugsweise von etwa 5, &mgr;&tgr;&eegr; aufweisen.Advantageously, the thickness D z is from about 3 to 7, preferably from about 5, μιη.
Bei der Vorbehandlung des Grundkörpers 9 vor der fremdstromlosen Nickelabscheidung kann außer dem Dekapieren zum Aktivieren der Oberfläche auch eine Behandlung in einem Nickelstrikebad vorgesehen werden. In einem Nickelstrikebad wird die Oberfläche des Grundkörpers 9 unter Wasserstoffentwicklung mit einer Nickelhaut 19 überzogen. Die Nickelhaut 19 verhindert die Bildung von Oxidschichten auf der Oberfläche des Grundkörpers 9. Fig. 2 zeigt bei nichtmaßstäblicher Darstellung der Dicke DH, die vorteilhafterweise im Bereich von etwa 0,1 bis 0,2 &mgr;&tgr;&eegr; liegen sollte, eine solche, im Ergebnis einer Behandlung im Nickelstrikebad entstandene Nickelhaut 19 als Bestandteil der Beschichtung 14.In the pretreatment of the base body 9 before the electroless nickel deposition, in addition to pickling to activate the surface, treatment in a nickel strike bath can also be provided. In a nickel strike bath, the surface of the base body 9 is coated with a nickel skin 19 while hydrogen is evolved. The nickel skin 19 prevents the formation of oxide layers on the surface of the base body 9. Fig. 2 shows such a nickel skin 19, which is formed as a result of treatment in the nickel strike bath, as a component of the coating 14, with a non-scale representation of the thickness D H , which should advantageously be in the range of about 0.1 to 0.2 μιη.
Das Ausführungsbeispiel zeigt somit ein erfindungsgemäßes Trennblech 3 mit einer dreischichtigen, vorteilhafterweise etwa 10 bis 37, vorzugsweise etwa 15, /xm dicken, dauerhaften antiadhäsiven Beschichtung 14 auf der gesamten Oberfläche des Grundkörpers 9. Die Beschichtung 14 umfaßt dabei die Dispersionsschicht 15 mit der Matrix 17 aus fremdstromlos abgeschiedenem Nickel und mit den eingelagerten, gleichmäßig in der Matrix 17 verteilten Polytetrafluorethylen-Partikeln 16, die Zwischenschicht 18 - ebenfalls aus phosphorhaltigem, fremdstromlos abgeschiedenem Nickel - und die dünne oxidationshemmende Nickelhaut 19.The embodiment thus shows a separating plate 3 according to the invention with a three-layer, advantageously approximately 10 to 37, preferably approximately 15, /xm thick, permanent anti-adhesive coating 14 on the entire surface of the base body 9. The coating 14 comprises the dispersion layer 15 with the matrix 17 made of nickel deposited without external current and with the embedded, evenly distributed polytetrafluoroethylene particles 16 in the matrix 17, the intermediate layer 18 - also made of phosphorus-containing nickel deposited without external current - and the thin oxidation-inhibiting nickel skin 19.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Diesbezüglich wurde schon auf die mögliche Verwendung von Polytetraf luorethylen-Copolymer-Partikeln verwiesen. Auch ge-However, the invention is not limited to the embodiment shown, but also includes all embodiments that have the same effect within the meaning of the invention. In this regard, reference has already been made to the possible use of polytetrafluoroethylene copolymer particles.
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eignete Blends sind ggf. einsetzbar.Suitable blends can be used if necessary.
Die Multilayer 5 können auch aus einer geringeren Anzahl von Lagen bestehen, als in Fig. 1 dargestellt ist. Beispielsweise kann ein Basismaterial für eine Innenlage 7, die nur aus einer ober- und einer unterseitigen Kupferfolie mit einem dazwischen angeordneten Prepreg besteht, mit dem erfindungsgemäßen Trennblech 3 verpreßt werden.The multilayers 5 can also consist of a smaller number of layers than shown in Fig. 1. For example, a base material for an inner layer 7, which only consists of a top and bottom copper foil with a prepreg arranged in between, can be pressed with the separating sheet 3 according to the invention.
Weiterhin kann der Fachmann weitere zweckmäßige Merkmale bzw. technische Maßnahmen zur konstruktiven Gestaltung des erfindungsgemäßen Trennbleches 3 vorsehen. So sollte bei einer sich an die mechanische Bearbeitung im Rahmen des Vorbereitungsprozesses des Grundkörpers 9 anschließenden Kontrolle darauf geachtet werden, daß alle Kanten an den Druckflächen 10 und den Kantenflächen 11 sowie an den Aufnahmebohrungen 12 sorgfältig entgratet sind. Da - wie bereits ausgeführt - fremdstromlos abgeschiedene Nickelschichten die vorhandene Oberfläche genau abbilden, könnte es sonst an nicht beigeputzten Kanten bei der Temperaturerhöhung und Druckbeaufschlagung im Preßprozeß zum Auftreten mechanischer Spannungsspitzen und infolgedessen zu einem frühzeitigen Schichtversagen oder zu Abplatzungen kommen. Dies kann beispielsweise im Bereich der Aufnahmebohrungen 12 dann geschehen, wenn vor dem Verpressen der Leiterplatten 5 die Fixierung mit den Registrierstiften 13 oder nach dem Verpressen die EntStiftung erfolgt.Furthermore, the expert can provide further useful features or technical measures for the structural design of the separating plate 3 according to the invention. For example, during a check following the mechanical processing as part of the preparation process of the base body 9, care should be taken to ensure that all edges on the pressure surfaces 10 and the edge surfaces 11 as well as on the receiving holes 12 are carefully deburred. Since - as already explained - nickel layers deposited without external current precisely reproduce the existing surface, mechanical stress peaks could otherwise occur on edges that have not been plastered when the temperature increases and pressure is applied in the pressing process, resulting in premature layer failure or flaking. This can happen, for example, in the area of the receiving holes 12 if the circuit boards 5 are fixed with the registration pins 13 before pressing or if the foundation is removed after pressing.
Die Qualität eines erfindungsgemäßen Trennbleches 3 läßt sich durch werkstofftechnische Untersuchungen kontrollieren. Beispielsweise ist durch rasterelektronenmikroskop!- sehe Untersuchungen an einem Schliff der Volumenanteil an Fluorpolymer in der Dispersionsschicht 15 sowie die GrößeThe quality of a separating plate 3 according to the invention can be checked by material-technical investigations. For example, the volume fraction of fluoropolymer in the dispersion layer 15 and the size
♦··♦··
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und Verteilungsdichte von Polytetrafluorethylen-Partikeln 16 in der Matrix 17 feststellbar. Es hat sich dabei als günstig erwiesen, wenn ein mittlerer Abstand A der Polytetrafluorethylen-Partikel 16 zueinander kleiner ist bzw. etwa in der gleichen Größenordnung liegt wie die Größe (mittlerer Durchmesser Dp) der Partikel 16 selbst. Zur Härtemessung kann - wie bereits erwähnt - das Kleinlasthärteprüfverfahren nach Vickers eingesetzt werden, wobei die Messungen an einem vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 5° verlaufenden Schrägschliff erfolgen. Die erhaltenen Werte stellen so einen Mischwert aus den Einzelhärten der Dispersionsschicht 14 und der Zwischenschicht 18 dar. Die erfindungsgemäßen Trennbleche 3 sind mit hoher Reproduzierbarkeit ihrer Eigenschaften, insbesondere des mittleren Durchmessers Dp und der gleichmäßigen Verteilung der Polytetrafluorethylen-Partikel 16 in der Matrix 17, sowie der Härte H und der Dicke DD der Dispersionsschicht 14 herstellbar.and distribution density of polytetrafluoroethylene particles 16 in the matrix 17 can be determined. It has proven to be advantageous if an average distance A between the polytetrafluoroethylene particles 16 is smaller or is approximately of the same order of magnitude as the size (average diameter D p ) of the particles 16 themselves. As already mentioned, the small-load hardness test method according to Vickers can be used to measure hardness, with the measurements being carried out on an oblique section that is preferably at an angle of approximately 5°. The values obtained thus represent a mixed value of the individual hardnesses of the dispersion layer 14 and the intermediate layer 18. The separating plates 3 according to the invention can be produced with high reproducibility of their properties, in particular the average diameter D p and the uniform distribution of the polytetrafluoroethylene particles 16 in the matrix 17, as well as the hardness H and the thickness D D of the dispersion layer 14.
Ferner ist die Erfindung nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.Furthermore, the invention is not limited to the combination of features defined in claim 1, but can also be defined by any other combination of specific features of all the individual features disclosed overall. This means that in principle practically every individual feature of claim 1 can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application. In this respect, claim 1 is to be understood as merely a first attempt at formulating an invention.
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A mittlerer Abstand vonA mean distance of
DD Dicke von 15D D Thickness of 15
DH Dicke von 19D H Thickness of 19
Dp Durchmesser vonDp diameter of
D2 Dicke von 18D 2 thickness of 18
H MikrohärteH Microhardness
Ra arithmetischer MittenrauhwertR a arithmetic mean roughness
R2 mittlere RauheitR 2 average roughness
&agr; Wärmeausdehnungskoeffizientα coefficient of thermal expansion
&lgr; thermische Leitfähigkeit&lgr; thermal conductivity
&rgr; Dichte&rgr; Density
Claims (26)
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Druckflächen (10) des Grundkörpers1. Separating plate, in particular of a pressing tool for the production of multilayer resin-bonded printed circuit boards (5) for printed circuits, the base body (9) of which is delimited by two parallel flat pressure surfaces (10) arranged on the top and bottom and by several edge surfaces (11),
characterized in that at least one of the pressure surfaces (10) of the base body
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) aus einer Matrix (17) von fremdstromlos abgeschiedenem Nickel mit eingelagerten, gleichmäßig in der Matrix (17) verteilten Polytetrafluorethylen-Copolymer-Partikeln besteht.4. Divider according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the dispersion layer (15) consists of a matrix (17) of nickel deposited without external current with embedded polytetrafluoroethylene copolymer particles evenly distributed in the matrix (17).
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) aus einer Matrix (17) von fremdstromlos abgeschiedenem Nickel mit eingelagerten, gleichmäßig in der Matrix (17) verteilten Polytetrafluorethylen-Partikeln (16) besteht.5. Divider according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the dispersion layer (15) consists of a matrix (17) of nickel deposited without external current with embedded polytetrafluoroethylene particles (16) evenly distributed in the matrix (17).
dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (17) des fremdstromlos abgeschiedenen Nickels etwa 4 bis 9, vorzugsweise etwa 6 bis 8, Masseprozent Phosphor enthält.6. Divider according to claim 4 or 5,
characterized in that the matrix (17) of the electrolessly deposited nickel contains about 4 to 9, preferably about 6 to 8, percent by mass of phosphorus.
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) etwa 15 bis 40, vorzugsweise etwa 20 bis 35, Volumenprozent Fluorpolymer enthält.7. Divider according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the dispersion layer (15) contains about 15 to 40, preferably about 20 to 35, percent by volume of fluoropolymer.
dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorpolymer Additive, insbesondere zähigkeitssteigernde Additive, enthält.8. Divider according to one of claims 1 to 7,
characterized in that the fluoropolymer contains additives, in particular toughening additives.
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) eine Dicke (DD) von etwa 7 bis9. Divider according to one of claims 1 to 8,
characterized in that the dispersion layer (15) has a thickness (D D ) of about 7 to
dadurch gekennzeichnet, daß ein mittlerer Durchmesser (Dp) der eingelagerten Fluorpolymer-Partikel (16) kleiner als etwa 1,5, vorzugsweise kleiner als etwa 0,5, &mgr;&pgr;&igr; ist.10. Divider according to one of claims 1 to 9,
characterized in that an average diameter (D p ) of the embedded fluoropolymer particles (16) is less than about 1.5, preferably less than about 0.5, μπι.
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) einen mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten (&agr;) von etwa (8 bis 15) 10"e K"1 aufweist.11. Divider according to one of claims 1 to 10,
characterized in that the dispersion layer (15) has an average thermal expansion coefficient (α) of approximately (8 to 15) 10" e K" 1 .
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) eine mittlere thermische Leitfähigkeit (&lgr;) von etwa 4,3 bis 5,8 WnT1K"1 aufweist.12. Divider according to one of claims 1 to 11,
characterized in that the dispersion layer (15) has an average thermal conductivity (λ) of approximately 4.3 to 5.8 WnT 1 K" 1 .
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) eine mittleren Dichte (p) von etwa 6,1 bis 6,9 gern"3 aufweist.13. Divider according to one of claims 1 to 12,
characterized in that the dispersion layer (15) has an average density (p) of about 6.1 to 6.9 cm3 .
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) eine Oberflächenrauhigkeit (Rz) von weniger als etwa 2,0 /im aufweist.14. Divider according to one of claims 1 to 13,
characterized in that the dispersion layer (15) has a surface roughness (R z ) of less than about 2.0 /im.
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) eine mittlere Mikrohärte (H) von etwa 500 bis 800, vorzugsweise von etwa 600 bis15. Divider according to one of claims 1 to 14,
characterized in that the dispersion layer (15) has an average microhardness (H) of about 500 to 800, preferably about 600 to
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (15) getempert ist.16. Divider according to one of claims 1 to 15,
characterized in that the dispersion layer (15) is tempered.
dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (9) aus einem nichtrostenden Stahl mit geringer Neigung zur Carbidbildung besteht.17. Divider according to one of claims 1 to 16,
characterized in that the base body (9) consists of a stainless steel with a low tendency to carbide formation.
dadurch gekennzeichnet, daß das Gefüge des Grundkörpers (9) ein nahezu vollständig martensitisch umgewandelter Stahl ist.18. Divider according to one of claims 1 to 17,
characterized in that the structure of the base body (9) is an almost completely martensitic steel.
dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (9) möglichst frei von oxidischen und sulfidischen Einschlüssen ist.19. Divider according to one of claims 1 to 18,
characterized in that the base body (9) is as free as possible from oxidic and sulphidic inclusions.
dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (14) zwischen der Oberfläche des Grundkörpers (9) und der Dispersionsschicht (15) mindestens eine Zwischenschicht (18) zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit und zur Haftvermittlung umfaßt.20. Divider according to one of claims 1 to 19,
characterized in that the coating (14) between the surface of the base body (9) and the dispersion layer (15) comprises at least one intermediate layer (18) to increase the corrosion resistance and to promote adhesion.
dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (18) eine Dicke (Dz) von etwa 3 bis 7, vorzugsweise von etwa 5, &mgr;&igr;&eegr; aufweist.23. Divider according to one of claims 20 to 22,
characterized in that the intermediate layer (18) has a thickness (D z ) of about 3 to 7, preferably about 5, μm.
dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (14) zwischen der Oberfläche des Grundkörpers (9) und der Zwischenschicht (18) einen Überzug aus einer oxidationshemmenden Nickelhaut (19) umfaßt.24. Divider according to one of claims 20 to 23,
characterized in that the coating (14) between the surface of the base body (9) and the intermediate layer (18) comprises a coating of an oxidation-inhibiting nickel skin (19).
gekennzeichnet durch Aufnahmebohrungen (12) für Registrierstifte (13), wobei die Aufnahmebohrungen (12) im Grundkörper (9) innere Kantenflächen (11) bilden, welche mit der Beschichtung (14) überzogen sind.26. Divider according to one of claims 1 to 25,
characterized by receiving bores (12) for registration pins (13), wherein the receiving bores (12) in the base body (9) form inner edge surfaces (11) which are covered with the coating (14).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980129 |
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| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20010801 |