DE3324302C2

DE3324302C2 - Vorrichtung zum Herstellen von mehrlagigen Schichtstoffplatten

Info

Publication number: DE3324302C2
Application number: DE3324302A
Authority: DE
Inventors: Konrad Ing.(grad.) 7148 Remseck Schermutzki
Original assignee: Santrade Ltd
Current assignee: Santrade Ltd
Priority date: 1983-07-06
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1986-07-10
Also published as: US4690721A; JPS6036162A; CA1257188A; KR890001530B1; DE3324302A1; KR850001082A; JPS6335425B2

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen von mehrlagigen Schichtstoffplatten, insbesondere von Leiterplatten für elektrotechnische Zwecke, in der mehrere Warenbahnen, vorzugsweise Glasfaserrovinggewebe, über Zuführeinrichtungen zusammengeführt, mit einem Bindemittel, vorzugsweise Kunstharz, getränkt und anschließend in einer Preßeinrichtung, vorzugsweise einer Doppelbandpresse, verpreßt werden. Vor der Preßeinrichtung ist eine Heizzone, vorzugsweise ein aus mehreren Heizplatten bestehender Heiztisch, vorgesehen, vor der oder in der die mit dem Bindemittel beschichteten Warenbahnen zusammengeführt und dort getränkt werden. In dieser Heizzone kann das verwendete Bindemittel exakt auf Verarbeitungstemperatur gehalten werden. Die Verwendung von Lösungsmitteln einschließlich des nachfolgenden Trocknungsvorganges entfällt damit. Außerdem können schnell aushärtende Bindemittel Verwendung finden, so daß der Übergang des Bindemittels von seinem flüssigen in seinen festen Zustand trotz kurzer Preßzeiten in der Preßeinrichtung stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von mehrlagigen Schichtstoffplatten nach dem -Oberbegriff des Anspruches 1.

Zur Herstellung mehrlagiger Schichtstoffplatten sind verschiedene Vorrichtungen bekannt. Weite Verbreitung haben beispielsweise Mehrlagenpressen gefunden, bei denen mit Bindemittel getränkte Warenbahnen eingelegt und mit einem Stempel Verpreßt werden. Eine Schwierigkeit dabei ist, daß die verwendbaren Bindemittel bei Raumtemperatur erstarrt sind und deshalb mit einem Lösungsmittel versetzt werden müssen, damit eine Tränkung der Warenbahnen möglich wird. Dieses Lösungsmittel muß daher durch Trocknung wieder entfernt werden, wodurch die Handhabung umständlicher und arbeitsintensiver wird. Da überdies die einzelnen Lagen jeder zu fertigenden Schichtstoffplatte manuell geschichtet und in die Mehrlagenpresse eingelegt sowie nach dem Preßvorgang wieder entfernt werden, nüssen,

ίο ist die Kapazität einer derartigen Presse relativ klein. Schließlich ist auch die Preßzeit derartiger Mehrlagenpressen relativ groß, da der Zeitpunkt, an dem das Bindemittel in seinen festen Zustand übergeht, nicht exakt bestimmbar ist und /on einer Reihe verschiedener

is Faktoren abhängt, so daß die getränkten Warenbahnen zumindest solange in der Presse belassen werden müssen, bis dieser Zeitpunkt mit Sicherheit überschritten ist. Es sind daher schon Vorschläge für Vorrichtungen zum Herstellen von mehrlagigen Schichtstoffplatten gemacht worden, bei denen die geschilderten Nachteile, insbesondere die geringe Kapazität, dieser Mehrlagenpressen vermieden werden sollen.

In der DE-OS 26 13 081 ist beispielsweise eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben, bei der die einzelnen Bahnen in einem Imprägnierbad zusammengeführt, mit Hilfe von Walzen mehrfach aus diesem Imprägnierbad Heraus- und wieder hineingeführt, anschließend von Kalanderwalzen abwechselnd gewalkt und gepreßt und schließlich in einem Glättwalzwerk vollständig verpreßt werden. Die Vielschichtbahn kann dabei sowohl in dem Kalander als auch in dem Glättwerk geheizt oder gekühlt werden, wobei auch die Walzen selbst geheizt bzw. gekühlt sein können.

Diese bekannte Vorrichtung löst jedoch die von den Mehrlagenpressen bekannten Probleme nicht vollständig. Da das Bindemittel, beispielsweise ein Kunstharz, zum Aushärten relativ viel Zeit benötigt, kann die Fördergeschwindigkeit und damit die Kapazität dieser Vorrichtung nicht beliebig erhöht werden. Um das Harz in dem Imprägnierbad flüssig zu halten, muß die Topfzeit lange eingestellt sein, was wiederum eine relativ lange Härtezeit zur Folge hat. Auch ist die gesamte Vorrichtung durch die Verwendung von mehreren Walz- bzw. Quetschsystemen aufwendig und teuer. Schließlich kann nicht gewährleistet werden, daß das Bindemittel im Augenblick des Durchlaufs durch das Glättwalzwerk exakt seinen Umwandlungspunkt vom flüssigen in den festen Zustand erreicht. Da diese Umwandlung bei vielen Bindemitteln schlagartig erfolgt, führt ein zu frühes oder zu spätes Pressen zur Ausgabe von zu stark gepreßten oder in ihrer Haftwirkung nicht befriedigenden Schichtstoffplatten.

Bekannt ist auch, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art (DE-AS 27 22 262) die zur kontinuierlichen Herstellung von Laminaten geeignet ist. Bei dieser Bauart ist einer Doppelbandpresse eine Imprägniermaschine und ein Trockentunnel vorgeschaltet. In der Imprägniermaschine werden die einzelnen Warenbahnen jeweils durch ein Imprägnierbad geleitet, das aus lösungsmittelhaltigen Harzlösungen besteht. Diese Lösungs- ; .mittel werden in dem Trockentunnel aus den Bahnen 'Iherausgetrocknet; ehe'diese der Doppelbandpresse zum Zweck des gegenseitigen Verpressens zugeführt werden. Auch diese Vorrichtung weist daher die vorher erwähnten Nachteile der Verwendung von Lösungsmitteln auL

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontinuierliche Vorrichtung der eingangs

genannten Art mit hoher Kapazität zu schaffen, bei der auf den Einsatz von Lösungsmitteln verzichtet werden kann, trotzdem aber eine einwandfreie Tränkung der einzelnen Warenbahnen ohne die Verwendung eines Bades möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen.

Durch diese Ausgestaltung kann das Bindemittel während des Zusammenführens der einzelnen Gewebelagen in flüssigem Zustand gehalten werden und durchdringt die zu tränkenden Warenbahnen wie in einem Bad von unten her, wodurch auch die Gefahr der Bildung von Lufteinschlüssen ausgeschlossen wird. Durch die neue Ausgestaltung können auch verschiedene Arten von Bindemitteln verwendung finden, insbesondere schnell aushärtende Bindemittel. Das führt zu dem Vorteil, daß der Zeitpunkt, an dem der Umwandlungspunkt vom flüssigen in den festen Zustand erreicht wird, sehr schnell erreicht werden kann. Die Einstellung kann so vorgencrrinieri werden, daß dies ir. der Doppelbandpresse geschieht, so daß immer im richtigen Z xhpunkt verpreßte und daher stabile Schichtstoffplatten trotz hoher Produktionskapazität erhalten werden. Durch die Temperierung der Warenbahnen und des Bindemittels wird eine ausgezeichnete Tränkung erreicht, ohne daß die konstruktive Ausführung zu aufwendig wird. Vorteilhaft kann der Temperiertisch gemäß den Merkmalen der Unteransprüche 2, 3 oder 4 ausgebildet sein. Dadurch kann zum einen eine beliebige Aneinanderfügung von Temperiertischen zur gewünschten oder notwendigen Anzahl erreicht werden. Durch die gebogene Anordnung wird zusätzlich verhindert, daß beim Zusammenführen der Warenbahnen Luft mit eingezogen wird. Warenbahnen unterliegen dann einer verschiedenen Vorspannung, so daß ein definierter Andruck der zusammengeführten Bahnen und damit auch eine gute Tränkung erreicht wird.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 kann eine stets gleichbk.bende Spannung in den Warenbahnen gewährleistet werden. Die Merkmale des Anspruches 6 bieten den Vorteil, daß das Bindemittel in einfacher Weise an einem vertikal verlaufenden Warenbahnabschnitt aufgebracht, beispielsweise aufgerakelt werden kann. Die Ansprüche 7 und 8 schließlich verbessern die Möglichkeit, Jas Bindemittel auf der gt wünschten Temperatur zu halten. Dies gilt insbesondere, wenn bei Raumtemperatur feste Harze verwendet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 die Einzelheit »A« der F i g. 1 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Einzelheit »A«.

In der F i g. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung, hier speziell zur Herstellung von Leiterplatten für elektrotechnische Zwecke, dargestellt und als Ganzes mit 1 !bezeichnet. Sie zerfällt im wesentlichen in drei Abschnitte: die Zuführeinrichtungen 2, die Heizzone 3 und die Preßeinrichtung 4.

Die aus Glasfaserrovinggewebe bestehenden einzelnen Warenbahnen befinden sich auf Vorratsrollen Sa bis 5Λ und werden zur Verarbeitung von diesen Vorratsrollen abgezogen. Zur ErmögMchung eines reibungslosen Betriebs befinden sich neben diesen Vorratsrollen Ersatzrollen 6a bis 6h, von denen das Glasfaserrovinggewebe abgezogen werden kann, wenn die Vorratsrollen 5a bis 5Λ verbraucht sind. Die Anlage braucht dadurch nicht angehalten zu werden, während die Vorratsrollen ausgewechselt werden.

Nach dem Abziehen von der Vorratsrolle werden die einzelnen Glasfaserrovinggewebe über Umlenkrollen geführt, von denen nur zwei beispielhaft mit 7a und Tb bezeichnet sind. Das Glasfaserrovinggewebe 8 gelangt

ίο dann über die Bremsrollen 9a und 9b, deren Aufgabe in der Konstanthaltung der Spannung dieses Glasfaserrovinggewebes besteht, zu den Umlenkrollen 10 und 11. Diese sind so angeordnet, daß sich das Glasfaserrovinggewebe über einen gewissen Abschnitt in Gegenrichtung zur eigentlichen Förderrichtung bewegt Oberhalb dieses Abschnittes befindet sich eine Zuführvorrichtung 12 für das Bindemittel, das in diesem FeJI ein Kunstharz, insbesondere Epoxy-Harz, ist. Durch ein unterhalb dieser Zuführvorrichtung und auf der anderen Seite der Warenbahn angeordnetes Element 13 Hnn das Kunstharz dabei auf einer zur Verarbeitung geeigneten Temperatur gehalten werden. Je nach der Art des verwendeten Harzes kann es sich um ein Heiz- oder ein Kühlelement handeln. Durch diese Maßnahme entfällt die Ver-Wendung von Lösungsmitteln als Beimischung zu dem Kunstharz, da es von dem Element 13 bereits auf seiner Verarbeitungstemperatur gehalten wird. Insbesondere kann ein bei Raumtemperatur an sich festes Harz verwendet werden, wenn das Element 13 ak Heizelement ausgebildet ist Durch die Temperierung und die hohe Fördergeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann überdies ein schnell aushärtendes Harz Verwendung finden. Dies führt dazu, daß der Umwandlungspunkt, an dem dieses Harz von seinem flüssigen in den festen Zustand übergeht, relativ rasch erreicht wird. Die Preßzeit kann so bemessen werden, daß dieser Zeitpunkt während des Pressens mit Sicherheit erreicht wird, so daß einwandfrei verpreßte Leiterplatten erhalten werden können, wobei diese Preßzeit jedoch relativ kurz sein kann. Die hohe Kapazität der erfindungsgemäße ": Vorrichtung wird also nicht beeinträchtigt

Das mit dem Kunstharz beschichtete Glasfaserrovinggewebe 8 wird nun über eine weitere Umlenkrolle 14 der Heizzone zugeführt. Die Harzschicht befindet sich nun unterhalb des Glasfaserrovinggewebes und durchdringt dieses von unten nach oben, wodurch evtl. noch eingeschlossene Luft verdrängt wird.

Die Einzelheiten der Zuführvorrichtung 12, der Umlenkrolle 10, 11 und 14 sowie des Elements 13 können aus der F i g. 2 entnommen werden, die die Einzelheit »/4« der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung zeigt. Das verwendete Harz ist dort als wellenförmige Struktur schematisch dargestellt und mit 12' bezeichnet. Diese Anordnung hat auch den Vorteil, daß das Harz beim Beschichten des Gla^faserrovinggewebes 8 sehr gleichmäßig temperiert, beispielsweise gekühlt ist, wodurch sich günstige Verarbeitungseigenschaften ergeben. Der Fi g. 2 ist außerdem zu entnehmen, daß die Berührung des Glasfaserrovin^gewebes mit der hier mit 23a bezeichneten Heizplatte erst am Ende — hier am rechten Ende — dieser Heizplatte erfolgt. DasiHarz wird daher : nochmals exakt temperierturid auf Fiießtc^peratur gebracht, ehe es in Kontakt mit der als Trägerfolie verwendeten Kupferfolie 19 kommt.

In F i g. 3 ist eine weitere Möglichkeit für die Zuführung des Glasfaserrovinggewebes 8 — ebenfalls in vergrößerter Darstellung — gezeigt Es wird dort über Umlenkrollen i0' und 11' direkt der Heizplatte 23ä zu-

geführt, wobei die hier mit 12a bezeichnete Zuführvorrichtung für das Harz 12' vor der Gewebezuführung unmittelbar über der Kupferfolie 19 angeordnet ist. Diese Anordnung könnte anstelle der in Fig. 2 gezeigten Ausführung oder dann Verwendung finden, wenn nur eine Glasfaserroving-Gewebelage verarbeitet werden soll. Bei der Verarbeitung mehrerer Gewebelagen ist sie als nachfolgende Aufgabestelle ungeeignet, da das Harz direkt auf die bereits erwärmte Kupferfolie 19 aufgebracht wird und somit eine exakte Dosierung nicht möglich ist, da die Viskosität des Harzes an der Berührungsstelle abfällt. Das Harz kann daher seitlich des Aufgabedeckels heraus- oder zurücklaufen. Es werden daher Aufgabeanordnungen gemäß F i g. 2 vorgesehen.

Auf einer weiteren Vorratsrolle 15 bzw. Ersatzrolle 16 (F i g. 1) befindet sich eine dünne Kupferfolie, die als Trägermaterial verwendet wird. Mit 17 ist dabei eine Vorrichtung bezeichnet, die zum Ankleben der Ersatzfoiis bsi Verbrauch der Vorratsrolle dient Da die K'j" ferfolie nach der Verarbeitung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch zur Herstellung weiterer Leiterbahnen auf der Außenseite der Leiterplatte dienen soll und infolgedessen von Verunreinigungen freigehalten werden muß, erfolgt ihre Handhabung in einem Reinstraum 18.

Die Kupferfolie 19 wird nun über verschiedene Umlenkrollen der Heizzone zugeführt. Zur mechanischen Entlastung und zum Schutz vor Verunreinigungen wird ihr vorher jedoch noch von unten eine Trennfolie 20, die von einer Vorratsrolle 21 oder einer Ersatzrolle 22 abgezogen wird, zugeführt. Sowohl die Trennfolie 20 als auch die Kupferfolie 19 besitzen eine gute Wärmeleitfähigkeit, so daß eine konstante und homogene Temperaturverteilung und eine gute Weiterleitung der Wärme an das Glasfaserrovinggewebe gewährleistet sind.

Die Heizzone 3 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Heiztisch, der aus mehreren Heizplatten 23a bis 23/ zusammengesetzt ist. Am Beginn dieses Heiztisches werden zunächst die Trennfolie 20, die Kupferfolie 19 sowie — etwas weiter hinten — die beiden ersten Bahnen des Glasfaserrovinggcwebes zusammengeführt. Die von der Zuführvorrichtung 12 an das Glasfaserrovinggewebe abgegebene Harzschicht befindet sich nun unterhalb des Glasfaserrovinggewebes und kann dieses von unten nach oben durchdringen, was zur Beseitigung von Lufteinschlüssen führt Durch die konstante Temperatur der Heizplatten 23a bis 23/ wird das Kunstharz dabei ständig auf seiner Verarbeitungstemperatur gehalten. Diese Heizplatten sind im Ausführungsbeispiel eben und in Förderrichtung polygonförmig angeordnet D£;nit wird ebenfalls das Einziehen von Luft zwischen die Folien weitgehend verhindert Da die oberen Bahnen überdies einer größeren Vorspannung unterliegen als die unteren Bahnen, wird für einen definierten Andruck an den Heizplatten gesorgt Dieselben Vorteile bietet natürlich auch eine Anordnung, bei der die Heizplatten gewölbt sind.

Oberhalb der Heizplatten 23a bis 23/sind mit Abstand zu den Warenbahnen weitere Heizplatten 24a bis 24/angeordnet Diese gewährleisten eine Konstanthaltung der Temperatur in den Warenbahnen, so daß das Harz diese gleichmäßig durchtränken kann. Da sie im Abstand zu den Warenbahnen angeordnet sind, behindern sie auch nicht das Entweichen eventueller Luftbla-

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50 der Heiztisch polygonförmig ausgebildet, so daß auch hier eine gute Auflage gewährleistet und ein Lufteinschluß weitgehend vermieden wird.

Vor dem Einlaufen in die Preßvorrichtung wird dem Glasfaserrovinggewebe auch noch von oben eine von der Vorratsrolle 25 oder der Ersatzrolle 26 abgezogene Kupferfolie 27 zugeführt. Diese Kupferfolie wird in ähnlicher Weise wie die Kupferfolie 15 in einem Reinstraum 28 verarbeitet. Die Vorrichtung 29 dient zum Ankleben der Ersatzfolie, wenn die Vorratsrolle 25 aufgebraucht ist. Zum Schutz und zur mechanischen Entlastung dieser Kupferfolie wird schließlich noch eine von der Vorratsrolle 30 bzw. der Ersatzrolle 31 abgezogene Trennfoiie 32 zugeführt.

Vor dem Einlaufen der Warenbahnen in die Preßvorrichtung können weiterhin hier nicht näher gezeigte und an sich bekannte Reinigungsvorrichtungen am Oberbzw. Unterband vorgesehen werden, die Staub und überflüssige Harzreste entfernen.

Die Preßvorrichtung 4 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Doppelbandpresse 33, die im wesentlichen aus zwei Stahlbändern 34 und 35, vier teilweise oder ganz angetriebenen Rollen 36a bis 36d sowie aus zwei Preßstempeln 37 und 38 besteht. Der Vorschub in dieser Doppelbandpresse ist so bemessen, daß sich das Glasfaserrovinggewebe zu dem Zeitpunkt, an dem der Obergang vom flüssigen in den festen Zustand erfolgt, mit Siehe iheit noch in der Presse befindet Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung schnell härtende Harze Verwendung finden können, muß die Preßzeit jedoch nicht sehr lang sein, so daß eine hohe Kapazität dieser Vorrichtung gewährleistet ist. Es genügt ein Preßdruck in der Doppelbandpresse zwischen 0,2 und 20 bar.

Hinter der Doppelbandpresse können natürlich noch weitere Anlagen angeordnet sein, beispielsweise zum Nachhärten und/oder Zuschneiden der Leiterplatten bzw. zur Oberflächenbehandlung der außenliegenden Kupferlagen.

Die Erfindung schafft somit eine Vorrichtung, bei der die Verwendung von Lösungsmitteln entfällt und bei der auch schnell aushärtende oder bei Raumtemperatur feste Harze verwendet werden können, da ein Heiz- und/oder Kühlelement 13 dies auf der Verarbeitungstemperatur hält. Nach dem Beschichten der Warenbahnen werden diese einer Heizzone 3 zugeführt, so daß das Harz auch hier verarbeitungsfähig bleibt Die Beschichtung der Warenbahnen von oben während ihrer Bewegung entgegen der eigentlichen Förderrichtung führt dazu, daß das Harz diese Warenbahnen anschließend von unten her durchdringt, so daß Lufteinschlüsse beim Tränken vermieden werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Zwischen den Heizplatten 24a bis 24c/werden nun die restlichen und in analoger Weise mit Harz getränkten Warenbahnen zugeführt In diesem ganzen Bereich ist

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von mehrlagigen Schichtstoffplatten, insbesondere von Leiterplatten für elektrotechnische Zwecke, mit Zufuhreinrichtungen zum kontinuierlichen Zusammenführen mehrerer Warenbahnen, mit einer Temperiereinrichtung für ein zum Tränken der Warenbahnen vorgesehenes Bindemittel und mit einer danach angeordneten Doppelbandpresse, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung von mindestens einem Temperiertisch (23a—23e) gebildet ist, daß die Zufuhreinrichtungen (7a, 7 b, 9a, 9b) mit unmittelbar oberhalb des Temperiertisches angeordneten Umlenkrollen (H', 14) oder dergleichen für die zu tränkenden Warenbahnen (8) versehen sind, die die Warenbahnen in Berührung mit dem Temperiertisch bringen, und daß vor jeder Umlenkrolle eine Beschichtung^ ^richtung (12) zum einseitigen Aufbringen des Bindemittels auf der später dem Temperiertisch zugewandten Seite der Warenbahnen angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperiertisch aus mehreren Heizplatten (23a bis 23/? besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten (23a bis 23/? gewölbt sind und der Temperiertisch in Förderrichtung der Warenbahnen (8) als nach oben gewölbten Bogen ausgebildet ir,'.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten ('/3a bis 23f) eben und in Förderrichtung polygonförmig angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem de> Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtungen Bremsrollen (7a, 7 b) aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Warenbahnen (8) vor den Umlenkrollen (14) über zusätzliche Umlenkrollen (11) zunächst in Gegenrichtung zur Förderrichtung geführt sind und daß die Beschichtungseinrichtungen (12) vor den zusätzlichen Umlenkrollen (11) liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Beschichtungseinrichtungen (12) und auf der anderen Seite der Warenbahnen (8) je ein Heiz- und/oder Kühlelement (13) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Zufuhreinrichtungen (8) Vorratsrollen (15, 21) für unterhalb und/oder oberhalb der Warenbahnen (8) zuzuführende Kupferfolien (19) und/oder Trennfoüen (20) zugeordnet sind.