为了部分或全部增硬将挠性电路板与聚合物材料胶粘的方法

专利名称：为了部分或全部增硬将挠性电路板与聚合物材料胶粘的方法
为了部分或全部增硬将挠性电路板与聚合物材料胶粘的方法本发明涉及为了部分或全部增硬将挠性电路板与聚合物材料粘结的方法。可热活 化的片(foil)用于该粘结工序。压敏胶带和可热活化胶带是工业时代广泛使用的加工辅助件。这些胶带特别是当 用于电子工业时经受非常严格的要求。电子工业目前正朝着日益轻薄的且能够提供提高的操作速度的组件发展。这些目 的的实现不仅要求持续进一步优化生产工艺，而且要求使用特殊的技术。这些发展还碰到 挠性印刷电路板，其非常频繁地用于提供各电子组件如显示器、照相机、刚性电路板或键盘 之间的电连接。其上设置有处理器的所述挠性印刷电路板正日益不仅仅提供电连接，而且 代替常规印刷电路板。因此，挠性印刷电路板在各种电子设备中发现，例如移动电话、汽车收音机、计算 机等。它们通常由铜(电导体)和聚酰亚胺(电绝缘体)的层组成。但是，挠性印刷电路 板还要求部分或全部增强，以满足应用部门的要求。例如，这可以在挠性印刷电路板设置有 处理器的位置进行。这里，反面增硬是期望的，是为了确保处理器不与非常软的印刷电路板 分离或脱离。优选在插接连接处进行增硬。这里再次提供反面增硬，是为了提高处理的容 易度，或者当印刷电路板具有插座式元件时还为了防止其分离。可热活化胶带通常用于粘结挠性印刷电路板，这些胶带是不释放挥发性成分且甚 至当温度高时也可以使用的胶带。该要求是由称之为回流烘烤工艺(回流焊接工艺)的下 游工艺产生的，例如使用该工艺是为了在挠性印刷电路板上焊接处理器。例如，可热活化胶带的实例描述于US 5，478，885，它们基于环氧化的苯乙烯-丁 二烯，尤其是苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物。WO 96/33248披露了可热活化粘合剂片的其它 实例。所提及的耐热性和低排放水平并非是对于该粘结的仅有的要求意图使增硬介质 (“增强片材”)和挠性印刷电路板之间所包含的气泡数量最小化。在后继回流烘烤工艺中， 气泡会膨胀，这会破坏增硬介质和挠性印刷电路板之间的粘结。此外，气泡使得印刷电路板 的表面以及增硬介质的表面不平。这可能产生问题，例如当挠性印刷电路板起插接件作用 时，在这种情况下可能发生电连接的局部中断。为了消除这些问题，现在通常使用加热的压机用于粘结工艺。加热的压机的优点 是同时施加高压和高温。高压通过挠性印刷电路板和增硬介质上的可热活化粘合剂物质实 现良好的润湿。此外，高压抑制来自印刷电路板的排放，特别是水分的排放。(聚酰亚胺是 非常易于吸水的)。但是，该工艺也具有缺点。例如，该工艺的效率较低，因为该工艺不是连 续进行的，在加热的压机中的停留时间较长(通常至少90秒)。这是具有局限性的，因为较 长的工艺时间限制每小时加工的挠性印刷电路板的数量。这与对于电子组件和设备日益增 长的要求相矛盾。因此，需要更有效的工艺，用于通过使用可热活化粘合剂体系将挠性印刷电路板 粘结至增硬介质上。
该目的通过制造印刷电路板的方法来实现，该方法包括改性挠性印刷电路板的工 序，特别是稳定该挠性印刷电路板的工序，其特征在于，至少包括以下步骤a)提供挠曲性低于所述挠性印刷电路板的片材(“增强片材”)，b)在所述增强片材上加热层合可热活化粘合剂片，c)将由粘合剂片和增强片材制成的层合体的粘合剂片侧放置在所述挠性印刷电 路板上，和d)将由增强片材、粘合剂片和挠性印刷电路板制成的组件导入压力小于大气压的 环境中，e)施加压力和热量来加热层合所述组件。有利的是，该加热层合的组件接着在另一步骤f)中进行后固化，特别是在烘箱中 进行。优选的是，在层合到增强片材之前，可热活化粘合剂片设置有临时背衬(隔离纸、 隔离箔、隔离衬垫等)。然后，可以有利地在步骤b)将可热活化粘合剂片层合至增强片材之 后除去该临时背衬，从而释放出可热活化粘合剂片远离增强片材的那个表面。此外在所描述的工艺中，为了改变尺寸可以有利地进行冲压操作，例如这可以在 步骤b)和c)之间，步骤c)和d)之间，或者在步骤f)之后采取进行切成所需尺寸工序 (dimensioning process)的形式。此外，特别有利的是，步骤C)和d)在连续、准连续或半连续工序中进行。参照本发明特别有利地使用的材料，下面详细地描述本发明方法的各步骤。有利的是，本发明方法中的步骤a)至f)以上述顺序进行；但是，也可以有利地改 变本发明中各步骤的顺序。在本发明中，也可以有利地同时进行两个或更多个步骤，例如步 骤d)和e)，其中在加热层合工序(步骤e)期间产生压力小于大气压的环境，而不是预先产 生该环境。在本发明中，特别有利的是，步骤d)和e)在连续工序中进行，特别是在保持压力 小于大气压的环境的情况下进行加热层合步骤e)，这里实现的压力条件可以保持恒定，但 是也可以变化。提供可热活化片在本发明的方法中使用可热活化粘合剂片。在一种非常有利的实施方式中，这些 粘合剂片是片材，该片材不具有背衬且由可热活化粘合剂物质构成，视需要含有合适的添 加剂。在本发明中，还可以有利地使用具有背衬的可热活化粘合剂片。为了本发明的目的， 例如可以使用化学反应(粘合)的粘合剂片或者物理粘合的粘合剂片。所用的粘合剂片可 以在一定程度上有利地在室温是自粘合的，不过本发明另一有利的实施方式使用在室温无 粘性的粘合剂片。但是，本发明使用的可热活化粘合剂片的共有特征是，在高于(片特定 的)活化温度(或高于相应的温度范围)，它们具有充分的粘性，允许通过层合步骤进行需 要的粘结工序。非常有利的合适粘合剂片是在使用本发明方法之后产生长期持久粘结的粘 结基板(挠性印刷电路板和增强片材)的那些粘合剂片。为了实现长期持久粘结(随着片的材料和片的构成变化)，上面提到的后固化工 序可以是特别有利的。有利的是，可热活化片是基于可以在室温交联和形成高强度三维聚合物网络的反应性树脂的混合物的薄片，以及基于具有长期持久弹性和抑制产品脆化的弹性体的薄片。可以存在其它组分，但是在最简单和最有利的情形中，片的成分限于上面提到的 组分。当加热材料时，粘度暂时降低，因而材料可以非常好地润湿挠性印刷电路板的表通过在类型和比例方面改变所用的原料，可以有利地宽泛改变粘合剂片的成分。弹性体可以优选源自聚烯烃、聚酯、聚氨酯或聚酰胺，或者可以是改性橡胶，例如 腈橡胶。特别优选的热塑性聚氨酯(TPU)已知是源于聚酯多元醇或聚醚多元醇和有机二 异氰酸酯如二苯基甲烷二异氰酸酯的反应产物。它们的结构主要由线型大分子构成。该类 型的材料主要以粒状弹性材料的形式购得，例如以“Desmocoll”得自Bayer AG。通过组合TPU和选定的相容性树脂(即，对于弹性体合适的树脂的混合物)，可以 显著降低粘合剂片的软化点。同时，粘附性提高。已证实有利地适合于本发明的树脂的实 例是松香树脂、烃树脂和/或苯并呋喃树脂。添加反应性树脂/硬化剂体系也使得上述聚合物的软化点降低，这有利地降低其 加工温度和加工速度。为了获得期望性质的所得材料，弹性体中树脂的量必须是适当的；不过，具体地， 具有2衬％至75wt%树脂、特别是至多40wt%树脂的混合物证明是非常有利的。在一种有利的方案中，通过组合TPU与选定的环氧树脂，特别是基于双酚A和/或 双酚B的环氧树脂，优选添加有适合于环氧树脂的硬化剂(实例是双氰胺或对于环氧树脂 已知的任何其它硬化剂)，可以实现粘合剂片的软化点的降低。具体地，当粘结的挠性印刷 电路板例如通过回流烘箱时，由该类型体系(TPU和上述环氧树脂)制成的粘合剂片允许该 粘结的挠性印刷电路板进行良好的后固化。树脂的化学交联反应实现粘合剂膜和待增硬材料之间的高强度。非常适合作为本发明的粘合剂片的另一体系是由TPU和酚醛树脂制成的体系，如 果需要具有其它组分或添加剂。在本发明一种有利的方案中，将酚醛树脂的硬化剂体系也 添加至基于TPU-酚醛树脂的粘合剂片中。这里可以使用本领域技术人员已知的且导致与 酚醛树脂反应的任何硬化剂。该类别包括例如所有的甲醛供体如六亚甲基四胺。在本发明的另一优选方案中，可热活化片基于至少一种丁腈橡胶。本发明合适的丁腈橡胶的实例可以以Europrene 得自Eni Chem,以Krynac 和 Perbunan 得自Bayer，或者以Breon 和Nipol N 得自Zeon。水合的丁腈橡胶以Therban 得自Bayer，以Zetpol 得自Zeon。在高温或低温聚合丁腈橡胶。丁腈橡胶的丙烯腈含量优选为15衬％至45wt%，是为了避免当使用反应性树脂 时产生完全相分离。丁腈橡胶的另一标准是门尼粘度。必须确保低温时的高挠曲性，因此门尼粘度应 该低于100(M00ney ML 1+4, IOO0C ；根据DIN 53523)。在本发明具有良好适用性的市售的 该类型丁腈橡胶的实例是Nipol N917，得自Zeon Chemicals。除了丁腈橡胶之外，羧基_、胺_、环氧基-或甲基丙烯酸酯基_封端的丁腈橡胶可 以有利地作为组分。特别优选使用这样类型的弹性体，其中摩尔质量Mw < 20000g/mol和/或丙烯腈含量为5衬％至30wt%。至少5%的丙烯腈含量产生理想的混溶性。市售的该类型的封端的丁腈橡胶的实例是Hycar ，得自Noveon。当考虑羧基封端的丁腈橡胶时，所用的橡胶的羧酸值(carboxylic acidnumber) 优选为15至45，非常优选为20至40。羧酸值定义为以毫克KOH计的值，该值是完全中和 羧酸所需要的量，基于Ig橡胶。当考虑胺封端的丁腈橡胶时，所用的橡胶的胺值(amine value)特别优选为25至 150，更优选为30至125。胺值是基于胺当量的数，通过用HCl的乙醇溶液滴定来测量。这 里胺值是基于每克橡胶的胺当量。基于腈橡胶的可热活化粘合剂中反应性树脂的比例优选为30_75wt%。一种非常优选的组包括环氧树脂。对于聚合物环氧树脂，所用的环氧树脂的摩尔 质量Mw优选为100g/mol到至多10000g/mol。这里所用的环氧树脂例如包括双酚A与表氯醇的反应产物，表氯醇与缩水甘油基 酯的反应产物，和/或表氯醇与对氨基苯酚的反应产物。特别适合于本发明的优选的市售环氧树脂的实例是得自Ciba Geigy的 Araldite 6010、CY-281 、ECN 1273、ECN 1280、MY 720、RD-2 ；得自 Dow Chemical 的 DER 331、DER 732、DER 736、DEN 432、DEN 438、DEN 485;得自 Shell Chemical 的 Epon 812、825、826、828、830、834、836、871、872、1001、1004、1031 等，以及同样得自 ShellChemical 的 HPT 1071、HPT 1079。本发明有利的市售脂族环氧树脂的实例是乙烯基环己烷二环氧化物，如 ERL-4206, ERL-4221, ERL 4201, ERL-4289 或 ERL-0400，得自 UnionCarbide Corp0本发明可以使用的以及同样非常适合作为用于丁腈橡胶的树脂的酚醛清漆树脂 的实例是得自 Celanese 的 Epi-Rez 5132，得自 Sumitomo Chemical 的 ESCN-001，得自 Ciba Geigy 的 CY-281，得自 Dow Chemical 的 DEN 431、DEN 438、Quatrex 5010，得自 Nippon Kayaku 的 RE 305S，得自 DaiNiponInk Chemistry 的 Epiclon N673，或者得自 Shell Chemical 的 Epicote 152。还可以优选作为上述可热活化粘合剂体系的反应性树脂使用的其它树脂是蜜胺 树脂，例如得自Cytec的Cymel 327和323。可以有利地用于本发明所述粘合剂体系的其它反应性树脂的实例是多异氰酸酯， 例如得自 Nippon Polyurethan Ind.的 Coronate L，和得自 Bayer 的 Desmodur N3300 或 Mondur 489。反应性树脂的设计应该优选使得避免在交联过程中挥发性成分的任何释放。在可热活化片(不仅对于TPU体系和丁腈橡胶体系，而且对于其它体系)的一种 有利的实施方式中，还添加提高粘附性的(增粘)树脂，这些树脂的比例非常有利地为至 多30wt%，基于可热活化粘合剂的全部成分。可以添加的增粘树脂毫无例外地是文献中已 经披露和描述的任何粘合剂树脂。代表性地可以提及下列物质菔烯树脂、茚树脂和松香 树脂，以及它们的歧化、氢化、聚合的或酯化衍生物和盐，脂族和芳族烃树脂、萜烯树脂和萜 烯_酚醛树脂，以及C5和C9烃树脂，以及其它烃树脂。为了以期望的方式调整所得粘合剂 物质的性质，也可以使用这些树脂和其它树脂的组合。一般地，可以使用与丁腈橡胶相容的 任何(可溶)树脂，可以特别提及所有的脂族、芳族或烷基芳族烃树脂，基于纯单体的烃树脂，氢化的烃树脂，官能性烃树脂和天然树脂。可以具体提及在Donates Satas的“Handbook of PressureSensitive Adhesive Technology" (van Nostrand, 1989)中的现有技术知识 的描述。为了促进两种组分之间的反应，可以任选地向混合物添加交联剂和促进剂，不过 再次这些应该有利地避免交联工序过程中任何挥发性成分的释放。本发明合适的促进剂是咪唑类，以2M7、2E4MN、2PZ-CN、2PZ-CNS、P0505、L07N购自 Shikoku Chem. Corp.，或者以Curezol 2MZ购自AirProducts。其它合适的交联剂是双氰胺。在本发明中，也可以使用胺，特别是叔胺用于该促进作用。本发明中可以与反应性树脂一起有利地使用增塑剂。这里优选可以使用基于聚二 醇醚的、基于聚环氧乙烷的、基于磷酸酯的增塑剂，或者使用脂族羧酸酯或苯甲酸酯。还可 以使用芳族羧酸酯、分子量较高的二醇、磺酰胺和己二酸酯。还可以向弹性体添加热塑性或热固性材料作为增硬元素。实例是聚乙烯醇缩甲醛 或聚乙烯醇缩丁醛或聚乙酸乙烯酯，但是没有意图对本发明适合的配制物进行任何限制。通过使用特定添加的染料或无机或有机填料，同样可以实现其它产品性质，例如 颜色或可燃性。可热活化粘合剂片的厚度优选为5至100 μ m,优选为10至50 μ m。为了制备可热活化粘合剂片，将形成该片的组合物以溶液的形式或由熔体涂布在 柔性基材(“临时背衬”或“隔离衬垫”；实例是隔离箔、隔离纸)上，如果需要进行干燥，使 得组合物能够易于从基材上移除。在一种非常优选的实施方式中，可热活化粘合剂片还从 上面覆盖有隔离衬垫(或者例如隔离箔或隔离纸)。这使其易于进行后继冲压工序，和/或 保护该可热活化片避免受到污染。步骤a)提供增硬材料/增强片材各种材料可以用于增硬(增强)。如果在挠性印刷电路板上发挥增硬效果，则需要 增硬材料的刚性高于未增硬的挠性印刷电路板的刚性。表述“增强片材”的使用并不意图 对本申请的刚性产生任何进一步限制。随着增强片材和挠性印刷电路板之间的硬度差增加，增硬效果提高。良好限定的 产品即具有良好限定的硬度值的增硬印刷电路板可以通过增强片材的硬度的特定选择来 制备。但是，原则上对于增硬材料的硬度值没有其它限制，因此可以根据期望的结果使用 具有低硬度值的增硬材料，以提供仅略微增强的印刷电路板，因此例如得到能够卷起的产 品，也可以使用非常硬的材料作为增强材料，以获得非常稳定的最终产品，例如用于可插接 的印刷电路板，所述可插接的印刷电路板具有与其它组件相关的插件保持体系(Plug-in retention system)(插接接触)。还可以在这些值之间选择增强片材的硬度的任何值，以 获得规定硬度的产品。聚合物片非常广泛地用作增硬材料。对于低成本增硬，优选使用聚酯和/或共聚 酯。经常碰到且在本发明具有优异适用性的实例是PET片(聚对苯二甲酸乙二醇酯片)。 具体地，增硬程度由聚酯片的厚度确定。增硬能力随着厚度增加而提高。聚酰亚胺或聚萘 二甲酸乙二醇酯(PEN)也经常用于增硬。与PET相比，这些材料对于后继工序具有较高的耐热性，因此同样对于本发明方法具有非常高的适用性。在本发明中具有良好适用性的其 它聚合物材料的实例是LCP (液晶聚合物)，它们也具有非常好的耐热性。在本发明方法的一种有利的方案中，聚合物材料还可以采用相同或不同聚合物片 的层合体的形式，特别是上述片的层合体的形式，和/或可以具有功能层。层合体通常具有 包含粘合剂的结构，这是为了最小化生产成本，不过也可以通过其它现有技术工艺来制备 复合体。在本发明方法的一种有利方案中，增硬聚合物片是预处理的，例如通过使用预先 加热处理和/或电晕处理和/或预先等离子体处理。预先加热处理排除本发明后继工序中 可能的排放。此外，电晕处理或预先等离子体处理可以改善可热活化粘合剂片在增硬材料 上的锚固。其它部分是有机的材料也可以与举例描述的聚合物材料一起有利地用于本发明。 这里特别优选使用玻璃纤维/环氧树脂材料(用环氧树脂粘合的玻璃纤维织物，称为FR-4 材料)。在硬化状态，这些材料具有高的耐热性，它们具有非常好的增硬性质。如上所述，这 些材料也可以被预处理。在本发明另一有利的实施方式中，挠性印刷电路板还可以被金属箔或金属片材增 硬。这里，金属箔或金属片材除了增硬之外还可以承担其它功能，例如导热以及导电。这可 以是例如EMI屏蔽(电磁干扰屏蔽)措施的要求。合适的金属是钢包括不锈钢，铝，黄铜， 青铜，镍和/或铜，但并不意图由该描述所限制。此外，金属还可以设置有例如起钝化作用 的第二层。例如，金和/或银涂层适合该目的。在一种优选的方案中，增硬材料的粗糙度(算术平均粗糙度值Ra，根据DIN EN ISO 4287 1998-10) Ra彡1 μ m和/或层厚度为10 μ m至2mm，优选为50 μ m至800 μ m,非常 优选为75 μ m至500 μ m。步骤b)加热层合粘合剂片和增强片材非常有利地地使用上述可热活化片。步骤b)的层合工序优选使用辊式层合机。为了实现连续工艺和最大的层合品质， 该步骤优选在加热的辊式层合机中进行，即，在层合机的辊或者层合机的辊的至少一部分 可以被加热的层合机中进行。所述方法的这种方案可以实现该方法的最高效率。但是，作 为备选方案，还可以在加热的压机中进行该步骤。如果意图提供具有两个隔离衬垫的可热活化片，使用第一分步骤来除去保护性隔 离衬垫(即，除去粘合剂片的两侧之一上的隔离衬垫层)。增硬材料(增强片材)和可热 活化片然后以幅状物(web)的形式组合。加热的辊式层合机应该有利地具有至少一个橡胶 辊。在本发明方法的一个具体设计中，加热的辊式层合机具有两个橡胶辊，其中它们施加压 力和有利地施加热量用于预层合工序(prelamination process)(步骤b的层合工序)。在 一种优选设计中，加热的辊式层合机具有两个直径相同的辊。所述辊从内部或间接地或者 单独或者一起加热。对于高效层合，平面布置加热的辊是特别有利的。幅状物的材料(可 热活化片和增硬材料)在称之为送料板(送料架)的设备上组合。这应该在与两个辊的辊 隙相同的平面上。一旦片施加到增强片材上，层合的材料应该有利地再次在相同平面(处 于与送料架相同的高度)向前移动(pass onward)。
有利地进行加热层合工序的温度范围为60°C至180°C (辊温度)。温度的选择具 体取决于增硬材料的耐热性、材料的厚度以及可热活化片。为了有效地进行该方法，辊温度 应该非常优选地高于可热活化片的软化点，但是仍然优选低于可热活化片的交联温度，这 是为了避免在预层合步骤期间的任何初始交联。此外，非常优选确保在层合工序之后不存 在气泡。为此，有利地不仅最优化温度而且最优化辊压力。在本发明一种优选的方案中，通 过加热的辊式层合机施加到待层合组件上的有效压力(层合压力)为至少15巴，非常优选 至少25巴，最优选至少30巴。如果要求避免从粘合剂片中压出物质(特别是当粘合剂片倾 向流动时)，有效压力(层合压力)优选控制为不超过60巴的值，更优选不超过50巴。具 体地，这里的各个压力条件与粘合剂片的性质相适应(如果在压力下流动的倾向明显则优 选在较低压力下操作，但如果粘合剂片具有低的流动倾向性则选择较高的层合压力)。为了 排除气泡以及完全润湿，有利地在该方法的技术可以容许的最大值下设定层合压力和/或 层合温度。在本发明一种优选的方案中，以0. 1至lOm/min的工艺速度操作加热的辊式层合 机，特别是当连续进行该工艺时。以

图1的图示举例说明该类型方法的有利实施。在位置1(退绕(unwind))，设置 有隔离衬垫的可热活化片2是未卷绕的。(隔离衬垫未单独示出；其位置是在粘合剂片以 “2a”表示的那一侧。)在粘合剂片的另一侧任选的第二隔离衬垫层或者在卷绕该片之前预 先除去，或者在退绕工序过程中剥离。(这里未示出。)然后，通过隔离衬垫，可热活化片与 辊3接触。增硬材料5 (增强片材)通过送料架4导入。这可以间歇进行，或者优选连续进 行。然后，辊3，6施加热量和压力。由可热活化片2 (其具有隔离衬垫)和增硬材料5制成 的层合体7通过输出架(outfeed shelf)8向前移动。这里，可热活化片仍然具有隔离衬垫， 因此具有保护性。(这一点未示出；图中层合体的粘合剂片的上面。)如图举例所示，可以通过将来自“连续卷轴”的粘合剂片连续地层合到大量或许多 通过该系统的增强片材的序列上，非常优选地进行该层合工序。然后，在后继步骤中进行适 当的切成所需尺寸的工序。当然，该方法的这种类型的连续实施并不限于图1例举的具体 所示的方法，而是还可以使用其它模式的层合。或者，可以将“连续的”粘合剂片层合至由增强材料制成的“连续的”层上，具体根 据本申请描述的具体方法及其变型。然后使连续层合体在步骤d)和e)之前进行切成所需 尺寸的工序，不过也可以在步骤d)和e)中层合至连续形式的挠性印刷电路板，进行后继层合。
在加热层合工序之后的步骤中除去隔离衬垫(如图1的步骤中或任何其它模式的 层合中)。最简单地，这可以手工完成。但是，在连续工艺的情形中，也可以通过使用剥离辊 (delamination roller)来进行该步骤。此外，有利的是，为了改变具有可热活化片的增硬 材料的尺寸，可以在除去隔离衬垫之前进行一个或多个冲压步骤或切割步骤。步骤C)放置层合体在适当地除去隔离衬垫之后，可以将由增硬材料和可热活化片制成的层合体施用 至挠性印刷电路板。施用至挠性印刷电路板的那一侧是具有可热活化片的那一侧。该施用 工序可以手动进行或者可以使用机器人。
施加压力进行该放置工序，本申请中在无粘性可热活化片(在室温不是自粘合的 或没有粘性的那些可热活化片)的情形还可以施加热量。最简单地，这可以通过手动放置 和使用光滑熨斗来实现。对于半连续操作，还可以使用加热的辊式层合机，类似于步骤b) 中的特定方法。b)中描述的预处理(工艺参数如压力和温度)这里也是有利地适用的。步骤c)的放置步骤的有利方案也可以将连续形式的由可热活化片和增硬材料制 成的层合体的层[例如，来自步骤b)的连续层合工序的产品形式]与连续形式的挠性导 体-轨迹材料(conductor-track material)组合，具体地这可以如上述步骤c)所描述的 那样进行。步骤d)和 e)导入到压力小于大气压的环境。施加压力和热量虽然在物理上不是严格正确的，下面对于压力小于大气压的环境使用简化用语
“真空”。各种方法可以用于施加真空、压力和热量(升高的温度)。在一种有利的具体方法 中，使用加热的辊式层合机来加压和加热。在该方法的一种有利的变型中，具体可以使用三 部分结构(three-part structure) 0图2举例示出了该类型三部分的加热的辊式层合机装置的图形。将在适当位置具 有增硬材料的挠性印刷电路板通过密闭系统Dl导入到装料腔室Cl中(其中，箭头表示工 艺的方向)。然后，关闭腔室Cl，使用真空泵Vl施加真空。该真空内的压力(或者，确切地 说压力小于大气压的环境中的压力)优选< 50毫巴，非常优选< 10毫巴，最优选< 1毫巴。然后，打开密闭系统D2，将由增强片材(增硬材料)、粘合剂片和挠性印刷电路板 制成的组件转移到加热的辊式层合机腔室C2。腔室C2优选运行在< 50毫巴，非常优选 < 10毫巴，最优选< 1毫巴(特别是，在与腔室Cl所选的相同压力条件下运行；例如通过 使用真空泵V2控制真空度)。腔室C2已经配备有一个或多个(η个)加热的辊式层合机 (n ^ 1)，使得多个组件同时或者仅略微延迟地并行导入到层合工序。由此，可以减少加工 时间。基于实践原因，优选使用至多6个6)辊式层合机，不过对于本发明也可以 使用更多数量(η > 6)的加热的辊式层合机。加热的辊式层合机的结构优选与图1中的描述以及相关说明相类似；但是，需要 考虑的因素是，导入待层合的组件的方法是相应不同的，(不存在退绕，和通过送料板导入 增强片材(增硬材料)、粘合剂片和挠性印刷电路板制成的组件)。为了实现完全润湿，通常提高层合压力和/或层合温度。在本发明优选的方案中， 由加热的辊式层合机施加到待层合的组件上的有效压力(层合压力)为至少15巴，非常优 选至少25巴，最优选至少30巴。如果要求避免从粘合剂片中压出物质(特别是当粘合剂 片倾向流动时)，有效压力(层合压力)优选控制为不超过60巴的值，更优选不超过50巴。 具体地，这里的各个压力条件与粘合剂片的性质相适应(如果在压力下流动的倾向明显， 则优选在较低压力下操作，但如果粘合剂片具有低的流动倾向性则选择较高的层合压力)。 为了排除气泡以及完全润湿，有利地在该方法的技术可以容许的最大值下设定层合压力和 /或层合温度。进行加热层合工序的温度范围优选为60°C至180°C (辊温度)。
在另一优选的方案中，以0. 1至lOm/min的工艺速度连续操作加热的辊式层合机。加热的辊式层合机Rn各自应该具有至少一个橡胶辊；有利的是，加热的辊式层合 机各自具有两个橡胶辊，其中它们有利地施加压力和热量用于预层合工序。加热的辊式层 合机Rn各自有利地具有两个直径相同的辊。所述辊从内部或间接地或者单独或者一起加 热。对于高效层合，平面布置加热的辊是特别有利的。层合工序之后，将增硬的印刷电路板通过密闭系统D3从腔室C2移出，转移到出料 腔室C3，该出料腔室C3优选预先已经抽真空至< 50毫巴，非常优选< 10毫巴，最优选< 1 毫巴(特别地，该压力与腔室C2所选的压力相同，其中该腔室内的压力例如通过使用另一 真空泵V3进行设定)。然后，将空气导入腔室C3 (特别是直到达到1013毫巴的标准压力或 环境压力)，一旦关闭密闭系统D3，则在打开密闭系统D4之后取出印刷电路板。三部分结 构使得该系统半连续运行。在从腔室C3取出时，例如，同时可以向腔室C2和/或Cl装料。 因此，对于腔室Cl，C2和C3，循环时间可以分别降低至至多15s，由此确保快速有效地进行 该方法。本申请所述的方法可以特别有利地提供预先切成所需尺寸的组件 (predimensioned component)的连续层合。方案特别是用于步骤d)和Θ)的方案下面给出该方法的两个方案。具体地，下面所述的层合方法(或者，如图3和4所 示)可以用作上面对于步骤d)和e)所述的方案的备选。对于步骤b)，可以如上所述进行， 不过作为步骤b)的备选方案，还可以使用如下方案之一所述的层合机(对应于步骤d)和 e)所选的方案)，不过对于步骤b)来说，受控的环境是不需要的。其它步骤可以有利地与上述方案完全类似地进行。
友索...1.;....真窒的.赵热.的.痪式.暴金柢图3示出了真空的加热的辊式层合机(vacuum heated-roller laminator)。通过 密闭系统I-D1，首先将材料装入该真空的加热的辊式层合机。将待层合的材料11 [如在步 骤c)的层-层合(放置)工序中由挠性印刷电路板制成的层序(layer sequence)；特别是 以连续方案的形式]导入层合机中。该材料优选以卷的形式导入，特别是当增硬材料的挠 曲性足以允许卷绕，提供卷12 (或者更正确地说，阿基米德螺旋线)时。然后，通过密闭系 统I-Dl来关闭该腔室(移除密闭系统(removal seal system) I-D2也是已经关闭的)，通 过真空泵I-V抽真空。真空度(压力小于大气压的环境)优选设定为<50毫巴，非常优选 < 10毫巴，最优选< 1毫巴。然后，使材料11从卷12退绕，通过进料架(infeedShelf)13 运行至实际的加热辊式层合机14。该加热的辊式层合机的至少一个辊15应该是可调整的。 层合机14实现连续层合工序，特别是通过层合机辊子导入压力和热量实现连续层合工序。在本发明的一种优选方案中，加热的辊式层合机中的层合压力为至少15巴，更优 选至少25巴，最优选至少30巴；不过，与所用的粘合剂片有关，特别是进行该步骤，以避免 超过60巴、优选50巴的层合压力上限。通过使用高的层合压力和/或层合温度，可以有利 地实现完全润湿。进一步优选以0. 1至lOm/min的工艺速度连续操作加热的辊式层合机。进行加热层合工序的温度范围优选为60°C至180°C (辊温度)。
然后，通过跨越输出架17进行传送，将层合的材料16从层合机14中排出，优选再 次卷绕形成卷18 (更正确地说，得到阿基米德螺旋线)。一旦层合工序结束，通过密闭系统 I-D2将空气导入到整个腔室中(达到标准压力或环境压力)，通过密闭系统I-D2取出该材 料。与此同时，可以通过密闭系统I-Dl装入材料，进行另一个层合工序。加热的辊式层合机应该有利地具有至少一个橡胶辊。在一种进一步的设计中，加 热的辊式层合机具有两个橡胶辊，其中它们施加压力和热量用于层合工序。在一种优选设 计中，加热的辊式层合机具有两个直径相同的辊。所述辊从内部或间接地或者单独或者一 起加热。对于高效层合，平面布置加热的辊是特别优选的。
方皇1..真式.暴金抵图4的图形举例所示的方案特别适合切成所需尺寸的组件的层合。在第一步骤[步骤ΙΙ-a)，对应于图4a)]中，将挠性印刷电路板和一种或多种增硬 材料插入板式层合机，所述增硬材料各自具有粘合剂片层(图4a中的标号21a表示，还没 有层合的由挠性印刷电路板和增强材料制成的复合体)。板式层合机由两块金属板22和 23组成，其中金属板22，23中至少之一(不过优选两块板)是可加热的。此外，一块金属 板23具有一个或多个密封垫(seal) 24，使得当其关闭时可以在装置内产生真空，至少一个 金属板23装配有至少一个允许抽真空(通过真空泵II-V)的孔。(与该图相反，这也可以 是金属板22。)具有增硬材料的挠性印刷电路板(复合体21a)放置在由一个或多个密封 垫24形成的可抽真空的区域内。在步骤ΙΙ-b)(对应于图4b))中，然后关闭由一个或多个 密封垫24形成的腔室，特别是通过降低金属板22来进行。在步骤II-c)(对应于图4c)) 中，然后通过真空泵II-V抽真空使金属板22，23相互靠近。首先，从用于粘结工序的可热 活化片中除去气泡，然后通过金属板22，23向待层合的复合体21a施加压力，使得层合工序 产生复合体21b。可以通过选定的(一个或多个)密封垫24 (特别是通过密封垫的高度和 硬度)来适当地控制层合工序所施加的压力。此外，通过至少一个可加热的金属板(22和 /或23)引入层合工序以及活化所述可热活化片所必需的热量。该工艺优选以<50毫巴、非常优选< 10毫巴、最优选< 1毫巴的真空度(压力小 于大气压的环境)进行。对于快速工艺，优选的是，两块金属板(22，23)均是可加热的。金 属板的温度优选为60至250°C，非常优选为130至200°C。所选的层合压力优选为至少15 巴，更优选至少25巴，最优选至少30巴；不过，与所用的粘合剂片相关，特别是进行该步骤， 以避免超过60巴、优选50巴的层合压力上限。工艺时间与可热活化片的成分(交联速度) 相关，还与抽真空所要求的时间有关。在一种最优选的工艺中，在45s的时间内，非常优选 在30s的时间内，和优选在15s的时间内获得最大真空度。在恒定真空度中，金属板(22， 23)之间的压力可以保持恒定，直到再次引入空气。一旦引入空气，取出具有增硬材料的层 合的印刷电路板(层合的复合体21b)。可以有利地进行该方法的另一改进。例如，密封垫(24)可以被隔板代替，该隔板 覆盖全部区域，首先起密封作用，还将印刷电路板复合体挤压至上金属板。这里，由于材料 的挠曲特性，向复合体施加非常均勻的压力。在这种情形中，优选从上金属板(22)进行抽 真空；具体地，也可以通过所述金属板(22)来进行加热。压力施加到下金属板(23)，这是 为了在施加真空度之前以及在具有增硬材料的挠性印刷电路板(复合体21)上施加压力之前获得密封。步骤f)后固化特别是在烘箱中讲行后固化为了获得增硬材料在挠性印刷电路板上的最大粘结强度，有利地使可热活化粘合 剂物质完全硬化。硬化工序可以例如在烘箱中进行。在本发明一种优选的方案中，烘箱对 流地操作。温度优选为100°c至230°C，这与可热活化粘合剂物质的硬化温度有关，该硬化 温度应该作为合理选择工艺温度的标准。在一种优选的方案中，由挠性印刷电路板和增硬材料制成的层合体不是使用恒定 温度硬化的，而是使用温度梯度硬化的。例如，首先采用在70°C加热，然后在110°C加热，接 着在150°C加热。如果需要，使用该特定方法还可以使得不剧烈地干燥(non-aggressive drying)挠性印刷电路板材料以及增硬材料，这是为了避免在粘结结合处内(特别是在层 合工序所包括的粘合剂片内和/或该粘合剂片上，即挠性印刷电路板和增强片材之间的 “结合处”内)形成气泡，其中所述气泡例如可能由来自聚酰亚胺的水蒸气产生。作为该干 燥和固化工艺的备选方案，还合适的是连续温度梯度以及步进工艺(st印wise process)。烘箱中的加工时间优选为10分钟至12小时，这与可热活化片的化学成分和硬化 机理有关。通过重复工艺顺序，本发明方法还可以用于提供具有多个增强片材的挠性印刷电 路板，以及制造相应的多层层合体(具有两个、多个或更多个增强材料层)。实验部分为了证实本发明方法用于实现本发明目的的适用性，使用市售产品tesa8865 进 行粘结。该可热活化片基于丁腈橡胶和环氧树脂的组合。所用的增硬材料(增强片材)是厚度为75 μ m的聚酰亚胺片，或者在第二实验中 是厚度为300 μ m的玻璃纤维/环氧树脂片材。所用的印刷电路板是挠性聚酰亚胺_铜层 合体。层合机分别对应于步骤a)中图1的布置，和对应于步骤d)和e)中图2的布置(其 具有对应于图1的层合机)，在170°C操作，其中有效粘结压力为20巴，速度为lm/min。在 所有情形中，真空度小于10毫巴。烘箱中的后固化工序如下进行70°C，10分钟；110°C，10 分钟；150°C，10分钟。本发明方法的各实施方式获得的粘结均不含气泡。在无气泡方面，使用显微镜 (10X放大倍数)来评价该粘结。即使在回流-烘烤工序(模拟试验在对流烘箱中，260°c， 5分钟)之后，在粘结结合处内也没有形成气泡。
权利要求
一种制造印刷电路板的方法，包括改性挠性印刷电路板的工序，特别是稳定该挠性印刷电路板的工序，其特征在于，至少包括以下步骤a)提供挠曲性低于所述挠性印刷电路板的片材(“增强片材”)，b)在所述增强片材上加热层合可热活化粘合剂片，c)将由粘合剂片和增强片材制成的层合体的粘合剂片侧放置在所述挠性印刷电路板上，和d)将由增强片材、粘合剂片和挠性印刷电路板制成的组件导入压力小于大气压的环境中，e)施加压力和热量来加热层合所述组件。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤d)和e)在连续工序中进行。
3.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，压力小于大气压的环境中的压力 ρ < 50hPa，优选< IOhPa,非常优选< lhPa。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，至少步骤e)在至少一个层合机中 进行，特别是在至少一个加热的辊式层合机中进行。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在步骤e)中进行加热层合工序的 温度范围为60°C至180°C。
6.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在步骤e)中在加热层合工序期间 所述组件暴露的层合压力为至少15巴，非常优选至少25巴，最优选至少30巴。
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在步骤e)中在加热层合工序期间 的层合压力不大于60巴，优选不大于50巴。
8.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，进行后固化，作为另一步骤f)。
9.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，至少通过将所述组件导入烘箱来 进行步骤f)。
10.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述增强片材的面积膨胀值大体 上等于所述挠性印刷电路板的面积膨胀值。
全文摘要
制造电路板的方法，包括改性挠性电路板的工序，特别是稳定该挠性电路板的工序，其特征在于，至少包括以下步骤a)提供挠曲性低于所述挠性电路板的平面结构(“增强板”)，b)在所述增强板上加热层合可以通过加热活化的粘合剂膜，c)将由粘合剂膜和增强板制成的层合体的粘合剂膜侧放置在所述挠性电路板上，d)将由增强板、粘合剂膜和挠性电路板制成的组件导入部分真空环境中，e)施加压力和热量来加热层合所述组件。
文档编号H05K3/00GK101990790SQ200980109258
公开日2011年3月23日 申请日期2009年1月21日 优先权日2008年1月28日
发明者弗兰克·汉尼曼, 马克·休斯曼, 马库斯·布罗德贝克 申请人:德莎欧洲公司