Армированные слоистые пластиковые материалы, применяемые при производстве печатных плат, способ получения таких слоистых материалов и получаемые изделия

Армированные слоистые пластиковые материалы, применяемые при производстве печатных плат, способ получения таких слоистых материалов и получаемые изделия

Реферат

 

Использование: изобретение относится к микроэлектронике, в частности к изготовлению подложек для печатных плат. Сущность изобретения: проводят формирование слоистой структуры путем параллельной намотки диэлектрических нитей на плоскую оправку. Полученную структуру пропитывают в вакууме связующим. Представлены конструкции оправки и структура, получаемая в результате намотки и пропитки ее связующим, выбираемым из группы: эпоксидная смола или полиимид или сложный полиэфир или бисмалеимид или винилэфир или фенолальдегидная смола или меламин, или полибутадион. 10 с. и 47 з.п. ф-лы, 35 ил, 2 табл.

Изобретение касается пластиковых конструкций с волоконным армированием, а также соответствующих способов изготовления и изделий, в частности печатных плат.

Обычно печатные платы изготавливают на основе ткани и в особенности стеклоткани, пропитываемой какой-либо смолой, например, эпоксидной, и частично отверждают до В-стадии. Затем с одной или с обеих сторон предварительно пропитанного материала В-стадии помещают медную фольгу, обработанную с одной стороны для достижения хорошего соединения. Полученную таким образом сборку помещают между стальными плитами, причем между плитами и сборкой предусматривают подходящую антиадгезионную смазку или антиадгезионную пленку, и нагревают при действии тепла и давления для получения слоистого материала или ламината, у которого с одной или с обеих сторон имеются медные слои.

Ламинаты с медным покрытием затем используют для производства печатных плат по субтрактивной или аддитивной технологии. Печатные платы применяют в электронной промышленности для изготовления электронных схем. Как правило в печатных платах необходимо выполнять отверстия для установки выводов электронных компонентов (например, резисторов, конденсаторов, интегральных микросхем, транзисторов и т.д.), либо для соединения электрических схем, находящихся на одной поверхности с электрическими схемами, находящимися на другой, либо на нескольких поверхностях.

Выполнение отверстий (обычно путем сверления) в ламинатах, армированных стекловолокном или иным твердым армирующим волоконным материалом, является сложным, дорогим и связано с необходимостью проведения дополнительных операций. Во время сверления в эпоксидной смоле сверло из-за трения нагревается до температуры, превышающей температуру стеклования пластиковой матрицы, и пластик размазывается по краям меди. Размазывание пластика необходимо удалять повторным травлением с тем, чтобы открыть медный слой и обеспечить его надежное соединение с медью, осажденной в сквозном отверстии.

В ходе патентного исследования, предпринятого при проверке данного изобретения на новизну, был встречен патент США N 3537937 от 3 ноября 1970 г. В нем раскрыта конструкция, согласно которой на противоположные стороны бесконечной плоской металлической ленты наносятся продольно расположенные волокна, после чего спирально вокруг нее наматываются дополнительные волоконные пряди. Волоконную конструкцию пропитывают смолой до того, как она поступает в отверждающее устройство, где смола частично отверждается. По выходе из отверждающего устройства смолу и волоконный материал по краям ленты удаляют, а отдельные верхний и нижний листы из пропитанных смолой волокон отделяют от ленты и наматывают на катушки в виде непрерывных кусков.

Известное техническое решение может быть применено для изготовления конструктивных панелей, поврежденных действию механических нагрузок. В нем не рассматривается вопрос получения конструктивно стабильных и сбалансированных тонких плоских листов.

По способу из патента США N 3537937 нельзя получить слои, в которых отрезки волокна будут полностью перпендикулярны друг другу.

В соответствии с предлагаемым способом в намотанных армирующих слоях может быть образована требуемая группа отверстий, представляющих собой пустоты в армирующих волокнах. Затем в ходе прессовой операции эти отверстия могут быть заполнены смолой и потом высверлены или пробиты. Отверстия также можно получить в ходе прессовой операции за счет применения соответствующих инструментов на всей плате, либо на ее части, благодаря чему уменьшается или исключается необходимость в сверлении или пробивке отверстий, необходимых для использования готового изделия.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, при котором требуемые отверстия заполняют пластиком в отсутствии армирующих волокон, далее можно применять пробивку отверстий в зависимости от свойств пластиковой матрицы. Если же возникнет необходимость в проведении сверления, то скорость сверления будет выше при меньшем выделении тепла, сверла обеспечат сверление большего числа отверстий, сами отверстия будут более чистыми, их диаметр может быть меньше, при этом не будет возникать размазывание смолы, благодаря чему и будут исключены необходимость в повторном травлении и другие сопутствующие проблемы.

Поскольку отверстия пробивают или сверлят лишь в смоле, то их края будут состоять также только из смолы. Следовательно, отверстие будет окружать сплошное кольцо из смолы, действующее в качестве барьера и предотвращающее попадание каких-либо растворов во время травления, промывки и т.д. в армирующие волокна, в поверхность раздела между волокнами и смолой и в микропустоты, либо в области между слоями. Растворы также не смогут проникнуть в пустоты и поры, имеющиеся в армирующих волокнах. Как известно, применяемая в настоящее время технология не обеспечивает защиты перечисленных выше участков от проникновения и загрязнения растворами, либо их остатками. Растворы и их остатки могут оказаться токопроводящими, из-за чего могут возникать непредвиденные проводящие участки, либо короткие замыкания. Растворы или их остатки могут корродировать и разрушать проводник и/или диэлектрик, становясь причиной отказа схемы спустя некоторое время.

Другой целью изобретения является достижение такого расчета и контроля слоистых материалов, а также отношения армирующего содержимого к содержанию смолы, которые по величине и по допускам не могли быть достигнуты при использовании существующей технологии. Среди переменных параметров в существующих технологических процессах следует назвать вес ткани, содержание смолы, степень старения и реологические свойства препрега в распространении тепла по направлениям X, Y и Z и т.д. Из-за наличия в слоистых пластиках множества слоев в прессе возникают значительные вариации температуры в функции времени между ламинатами и даже на участках ламината. В соответствии с данным изобретением ламинат прессуется при строго выдерживаемой требуемой толщине наряду с высокой повторяемостью. Для компенсации текучести материала армирование может наносится прямо по месту. Все оставшееся пространство занимает матрица из смолы, в результате отсутствуют пустоты. Тем самым обеспечивается конструктивная свобода и строгий контроль за толщиной стенок, а также за отношением армирования к смоле.

Благодаря всем перечисленным и иным особенностям данного изобретения получают изделия с улучшенными эксплуатационными свойствами, необходимыми и до сих пор не достижимыми для электронной промышленности. Среди них надо назвать следующие: повышенная стабильность в размерах, необходимая для ламинатов при производстве многослойных печатных плат. В усовершенствованном изделии может содержаться больше армирующих волокон, что обеспечит получение более стабильной печатной платы. В электронной промышленности проявляется тенденция к применению все более тонких слоев, используемых в большем числе в многослойных печатных платах. При нынешнем состоянии технологии с уменьшением толщины печатной платы падает отношение армирующего содержимого к смоле, что ведет к ухудшению стабильности размеров. Так как изделие по данному изобретению имеет повышенную стабильность размеров, то возможно получение более тонких плат; температурный коэффициент расширения платы можно согласовать с температурным коэффициентом расширения подложки интегральной микросхемы. Этот параметр также можно контролировать. Он особо важен при поверхностном монтаже для уменьшения механических напряжений, возникающих из-за расширения, возникающего под действием тепла в месте подсоединения электронного компонента к печатной плате. Прежняя технология не обеспечивала достижения достаточно большого отношения армирующего содержимого к смоле, а также не обеспечивала строгого контроля этого отношения; благодаря поддержанию строгих допусков на толщину и отношение армирующего содержимого к смоле можно получить одинаковое значение диэлектрической постоянной от платы к плате. Величину диэлектрической постоянной можно заранее определить и рассчитать путем выбора типа армирования и смолы и их отношения. Указанная конструктивная особенность наряду с контролем диэлектрической постоянной особенно важна для электронных схем, применяемых в микроволновом оборудовании и сверхбыстрых компьютерах.

Другое существенное преимущество данного изобретения связано с получаемым изделием и со способом. В изобретении применяются материалы в их более типичной и менее дорогостоящей форме наряду с меньшим числом этапов при менее вредных и менее загрязняющих процессах. Благодаря этому по сравнению с существующими процессами и материалами достигаются следующие преимущества: меньшие затраты на исходные материалы, например, стекловолоконная ровница состоит примерно четверть того, что стоит готовая стекловолоконная ткань, применяемая в существующих технологических процессах; меньшее число этапов при меньших затратах на переработку; возможно применение более хрупких армирующих материалов типа кварцевого волокна и более тонкой ровницы пряжи или волокон при меньших повреждениях армирующего материала; возможно применение большого числа условий отверждения смолы.

В отличие от известных технологических процессов здесь отсутствуют требования к возможности нахождения на B-стадии, а также требования к условиям хранения. Тем самым данное изобретение обеспечивает меньшие затраты на исходные материалы при эквивалентных или более высоких эксплуатационных параметрах, улучшенные свойства полученного ламината, например, более высокую температуру стеклования, меньшее поглощение воды и химикатов, более низкую диэлектрическую постоянную и улучшенные электрические свойства наряду с более хорошими характеристиками при длительной работе на высокой температуре; возможно применение систем из смол с высокой температурой плавления в отличие от сольвентных систем, необходимых по известным технологическим процессам. Благодаря этому исключаются внешние проблемы с выделением опасных и ядовитых дымов, составляющих проблему с точки зрения законодательство по охране здоровья на производстве. Кроме того, исключаются затраты на растворитель и проблемы с летучими остатками этого продукта. Также исключается необходимость в оборудовании для препрега, связанном со значительными капитальными затратами; так как исключается необходимость в крахмально-масляной пропитке, требующейся согласно существующей технологии для ткани, то исключается и проблема крахмально-масляного остатка в готовом изделии. Согласно изобретению армирование размещают по месту в заданной геометрической ориентации. Благодаря этому достигаются улучшенные механические свойства, среди которых прочность на изгиб и модуль упругости при изгибе, кроме того, такой материал может иметь одинаковые коэффициенты температурного расширения на осях X и Y в отличие от различных значений у известных изделий. Этот момент особо важен при поверхностном монтаже и поскольку исключаются проблемы с короблением и заполнением ткани, то исключаются и некоторые проблемы качества, присущие известным изделиям, среди которых появление белых пятен из-за частичного отслаивания слоев.

Ламинат по данному изобретению можно отверждать при помощи микроволновой или радиочастотной электрической энергии при использовании пластин или плит пресс-формы в качестве противоположных полюсов с тем, чтобы поглощение энергии осуществлялось лишь ламинатом. Тем самым обеспечивается экономия энергии на нагрев пластин, подложки и разделительных слоев по сравнению с известными технологическими процессами. Кроме того, ламинат по данному изобретению можно формовать при нулевом, либо минимальном давлении, что исключает необходимость в мощном прессе, на который идут значительные капитальные затраты и который является препятствием для повышения производительности в известных технологических процессах. Также можно применять в одном и том же даминате две различные системы смол без увеличения числа этапов. Затем для повышения качества или улучшения точности размеров медь можно обрабатывать после ее нанесения, но до ламинирования. Например, ее можно полировать, либо прессовать для улучшения ее структуры или подвергать станочной обработке, либо пришлифовывать для достижения заданной толщины.

Кроме того, целью данного изобретения является создание усовершенствованного ламината, пригодного для изготовления печатных плат, и усовершенствованного способа его производства, а создание усовершенствованного ламината, рассчитанного на точное позиционирование электронных компонентов и создание структуры из намоточных волокон, связанных смолой и пригодной к пробивке отверстий, либо по крайней мере к их сверлению при условии, что сверло не затрагивает армирующих волокон.

Для достижения указанных выше и иных целей данного изобретения в соответствии с предпочтительным вариантом его реализации предусматривается способ, согласно которому формуют группу из электрически непроводящих отрезков нитей, образующую по меньшей мере зеркальное изображение относительно плоскости симметрии.

С другой стороны армирующей структуре придается форма планарных слоев из параллельных волокон, находящихся по меньшей мере на одинаковом расстоянии друг от друга. В чередующихся слоях может чередоваться направление отрезков волокон, причем в соответствии с предпочтительным вариантом реализации чередующиеся слои перпендикулярны друг другу. Кроме того, желательно, чтобы число отрезков волокон в двух перпендикулярных направлениях было одинаковым и чтобы волокна образовывали зеркальное изображение относительно нейтральной плоскости, либо центра ламината или его нейтральной оси. В соответствии предпочтительным вариантом реализации изобретения желательно, чтобы угол между отрезками волокон в различных слоях составлял 90^o с тем, чтобы волокна в смежных слоях были ортогональны друг другу. Однако в особых случаях могут использоваться и иные углы, а также возможно применение двух и более параллельных слоев.

В каждом слое отрезки нитей образуют несколько одиночных или многонитевых конструкций, намотанных непрерывно и по спирали (либо аналогичным образом), вокруг плоской формы. Согласно другому варианту реализации нити могут быть намотаны в любой иной подходящей форме и затем перенесены на плоскую форму, либо послойно, либо группами слоев. Такая нитевая конструкция может представлять собой пучок из нескрученных волокон, промышленно доступных в плоской форме типа пряжи или ровницы и идеально подходящих для использования в соответствии со способом по данному изобретению.

В соответствии с одним из аспектов данного изобретения конструкции наматывается по спирали вокруг какой-либо плоской формы, и предпочтительно изготовленной в виде прямоугольных четырехугольников. На такую форму в перекрещивающихся направлениях наматываются чередующиеся слои, их может быть два и более параллельных слоя. В соответствии с другим аспектом данного изобретения отрезки нитей заключается в матрицу из электрически непроводящего материала, фиксирующего отрезки нитей в их положениях и заполняющего все пустоты или промежутки между двумя внешними поверхностями платы, не заполненными нитями.

Предпочтительно, чтобы слои размещались в параллельных плоскостях. В соответствии с одним из аспектов данного изобретения края противоположных сторон упомянутой выше формы соединяются и на противоположных сторонах формы образуются нитевые группы, переходящие с одной стороны на другую по краям формы. Далее в соответствии с данным способом нитевые группы разделяют, подрезая спирально намотанные нитевые конструкции на краях формы.

В соответствии с еще одной особенностью данного изобретения каждую из используемых нитевых конструкций при намотке на форму смачивают смолой, которая затем отверждается и образует упомянутую матрицу. В качестве варианта нитевые конструкции можно смачивать после намотки на форму, погружая в ванну со смолой или другое схожее устройство. В соответствии с предпочтительным способом реализации смолу наносят по методу вакуумной пропитки. В качестве варианта можно частично пропитывать до или во время намотки, после чего следует вакуумная пропитка в той же либо совместимой системе смол. Еще одним вариантом является пропитка до намотки.

Как было сказано выше, нитевые конструкции формируют из волоконных пучков. Такие пучки можно наматывать, придавая форме вращение. В качестве варианта нитевые конструкции можно спирально наматывать на форму при вращении нитевых конструкций по меньшей мере от одного планетарного источника вокруг упомянутой выше формы.

В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения контроль угла между формой и нитевыми конструкциями обеспечивается путем относительного смещения формы и по меньшей мере одного из источников нитевой конструкции или конструкций. Далее в соответствии с данным изобретением возможно формирование проводящего слоя по меньшей мере на одном из образованных на форме слоев. Другой особенностью данного изобретения является ламинат по каждому из вышеуказанных групп нитей. Ламинат может разрезаться в виде четырехугольников, когда боковые грани по существу перпендикулярны отрезкам волокон.

В соответствии с другими аспектами данного изобретения в качестве материала отрезков нитей возможно применение к примеру стекловолокна, кварца, арамида и т.д. В качестве матрицы возможно применение таких смол, как эпоксидная, полиимидная, полиэфирная, бисмалеимидная, винилэфирная или полибутадиеновая. Желательно, чтобы в упомянутой выше нитевой конструкции слои были планарными, а сама нитевая конструкция во время намотки вокруг формы поддерживалась под заданным натяжением. Тем самым обеспечивается предварительное натяжение отрезков нитей, а также различные физические свойства получаемого изделия или изделий.

В соответствии с еще одной особенностью данного изобретения по краю упомянутой выше формы может проходить съемный ободок, выполненный из пластика и удаляемый при разрезании нитевой конструкции. В соответствии с данным изобретением шаг спирально намотанной конструкции можно регулировать за счет регулируемого смещения упомянутой формы, кроме того, предусматривается размещение равного числа нитей в направлениях X и Y, что представляет особо важную особенность данного изобретения, полезную для чувствительных его применений. При этом обеспечивается одинаковый коэффициент температурного расширения в направлениях X и Y. Изделие можно выполнить таким образом, что оно будет иметь одинаковые модули упругости в направлениях X и Y, либо заданные и различные модули упругости в направлениях X и Y.

При достижении перечисленных выше преимуществ наряду с целями данного изобретения можно разметить отрезки нитей так, что между ними будет образован проход через полученное изделие в направлении оси Z, перпендикулярной плоскости осей X и Y. Другие пустоты устраняются за счет применения матрицы из отверждаемого вещества, причем отверждение происходит вместе с заключенными в нем отрезками нитей под действием тепла, тогда как до отверждения применяют вакуум с целью удаления воздуха из пустот и промежутков, а для достижения заданной толщины готового изделия возможно применение точных распорок или прокладок.

В соответствии с еще одной особенностью данного изобретения упомянутую выше проводящую поверхность образуют, помещая металлическую фольгу по меньшей мере с одной стороны формы, либо внешней плиты пресс-формы, тогда фольга переносится на смежную поверхность изделия. В качестве варианта вместо применения металлической фольги возможно осаждение по меньшей мере с одной стороны формы или внешней плиты какого-либо металла, способного к переходу на смежную поверхность. Следует отметить, что данное изобретение также охватывает возможность размещения проводящей поверхности на изделии в виде какой-либо схемы по меньшей мере с одной стороны формы, либо внешней пластины пресс-формы с переносом металла. Для достижения требуемой зернистости проводящую поверхность можно полировать или шлифовать, то же относится к достижению заданной толщины.

Перечисленные выше цели, особенности и преимущества данного изобретения относятся к способу. Однако заметим, что данное изобретение также охватывает одну или несколько конструктивных конфигураций, к примеру такую структуру, где содержится матрица и в упомянутой матрице заключено множество отрезков нитей, размещенных параллельными слоями в соответствии с вышеизложенным способом. Желательно, чтобы отрезки нитей в каждом слое были параллельны, тогда как отрезки нитей в чередующихся слоях могут размещаться под углом друг к другу. Угол предпочтительно должен быть таким, чтобы отрезки нитей в чередующихся слоях были по меньшей мере в основном перпендикулярно расположены. Для конечного результата желательно, чтобы отрезки нитей и матрица были электрически непроводящими. Слои могут иметь четырехугольную конфигурацию с парами противоположных краев, при этом отрезки нитей по меньшей мере перпендикулярны одной из пар краев. Как было сказано выше, отрезки нитей могут быть предварительно напряжены.

Из способа по данному изобретению следует, что в конструкции, получаемой в соответствии с данным изобретением, может содержаться металлическое покрытие, причем у матрицы может быть по меньшей мере одна поверхность, на которую по меньшей мере частично наносится металлическое покрытие в соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения.

Из способа по данному изобретению также следует, что если в матрице предусматривается по меньшей мере одно отверстие, то оно будет ограничивать внутреннюю поверхность внутри матрицы. В этом случае в состав металлического покрытия может входить также участок, нанесенный по меньшей мере на часть упомянутой выше поверхности.

Слои в упомянутой выше конструкции таковы, что во всех слоях может содержаться по меньшей мере равное количество отрезков нитей. Согласно другому варианту реализации в слоях может содержаться различное количество отрезков волокон с целью получения задания значения модуля упругости в направлениях X и Y. В каждом из упомянутых слоев отрезки нитей размещаются равномерно относительно оси, при этом оси чередующихся слоев перпендикулярны друг другу в соответствии с предпочтительным вариантом реализации данного изобретения.

Выше уже отмечалось, что предпочтительным изделием по данному изобретению является печатная плата. Поскольку плата будет изготовлена в виде упомянутой выше конструкции, то в ее состав будет входить матрица с собственной плоскостью симметрии, а по противоположным сторонам от этой плоскости и внутри матрицы будут размещаться по меньшей мере первый и второй слой из параллельных отрезков нитей, при этом отрезки нитей в первом слое будут находиться под углом и предпочтительно перпендикулярно по отношению к отрезкам нитей второго слоя. Также желательно, но не обязательно параллельные отрезки нитей в первых слоях с противоположных сторон от плоскости симметрии расположить параллельно друг другу и сориентировать друг с другом. В соответствии с данным изобретением также желательно, чтобы в упомянутых слоях содержалось одинаковое число отрезков нитей. В соответствии с одним из вариантов реализации отрезки нитей могут быть натянуты или предварительно напряжены. Как будет подробно показано далее, у слоев имеются соответствующие оси, раcположенные перпендикулярно, при этом отрезки нитей в соответствующих слоях распределяются равномерно относительно соответствующей оси. Далее будет показано, что у матрицы может иметься по меньшей мере одна поверхность, где по меньшей мере на части этой поверхности имеется металлическое покрытие, что и обеспечивает производство печатных плат. Как отмечалось выше, отрезки нитей могут размещаться в матрице таким образом, что в каком-либо участке матрицы будут отсутствовать отрезки нитей, за счет чего в матрице может быть образовано отверстие, проходящее через этот участок. Особенностью печатной платы по данному изобретению является также то, что отрезки нитей в первом слое x перпендикулярны отрезкам нитей во втором слое. Другой особенностью данного изобретения является то, что матрица имеет сечение в виде прямоугольного четырехугольника с двумя поверхностями в виде параллельных плоскостей, эти плоскости попарно соединяются четырьмя краями. При такой конструкции отрезки волокон первого и второго слоя будут перпендикулярны соответствующим парам краев.

Согласно данному изобретению отрезки нитей предпочтительно имеют некрученую волоконную структуру, хотя возможно применение крученой нити. В качестве материала отрезков волокон предпочтительно применение стекловолокна, арамида, кварца, углерода, нейлона, сложного полиэфира и т.д. В качестве материала матрицы предпочтительно использование бисмалеимида, эпоксидной смолы, полиимида, полиэфира, винилэфира, фенолоальдегидной смолы, меламина, полибутадиена и т.д.

Одним из аспектов данного изобретения является создание устройства для получения матрицы с волоконным армированием. В состав такого устройства могут входить форма, источник нитей и приводное приспособление, обеспечивающее относительное перемещение между источником и формой с тем, чтобы нить наматывалась вокруг формы по меньшей мере по первой и второй спиралям с ортогонально размещенными осями. Устройство по данному изобретению также может содержать приспособление для нанесения на спирали фиксирующей смолы для получения матрицы. Как было сказано выше, при этом используется особая форма. Предпочтительно, чтобы такая форма представляла собой плоскую оправку или рамку. Приводное приспособление может содержать устройство для вращения оправки и для прямолинейного смещения оправки относительно источника нитей во время вращения оправки. Согласно другому варианту, приводное приспособление может содержать элементы, предназначенные для смещения источника нитей по кругу относительно оправки с тем, чтобы источник вращался вокруг нее. В этом случае приводное приспособление также содержит элементы, предназначенные для прямолинейного перемещения оправки во время перемещения источника по кругу.

Также в соответствии с данным изобретением может быть предусмотрено устройство для удержания оправки последовательно в перпендикулярных положениях по отношению к спиралям. Другой особенностью данного изобретения является то, что у оправки может содержаться съемное покрытие из приводящего металла, приспособленное к переносу на упомянутую матрицу, кроме того, оправка может представлять собой плоскую металлическую пластину с краями, где предусмотрены пластиковые или иные подходящие ободковые элементы, прикрепленные к этим краям и рассчитанные на пересечение упомянутыми спиралями из нитей с целью облегчения последующего разрезания спиралей на этих краях, предусмотрено приспособление для нанесения фиксирующей смолы в виде камеры для приема формы со спиралями из нитей, где предусмотрен источник смолы, в рабочем состоянии соединенный с камерой, а также предусмотрено устройство для создания вакуума внутри камеры для улучшения проникания смолы в спирали и для удаления из них пузырьков и иных пустот. Другая важная особенность данного изобретения связана с процессом формования, где применяются внешние пластины со средствами, обеспечивающими их контактирование с упорами и с пропитанными спиралями во время нахождения в вакууме.

Другая особенность изобретения связана с тем, что предусмотрено кулачковое или электронное устройство, в рабочем состоянии связанное с источником нитей и/или формой для компенсации скорости и регулирования натяжения при подаче нити во время намотки спиралей.

На фиг. 1 представлено схематичное изображение намоточной оправки с несколькими нитями, закрепленными на ней в ходе намотки; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1 в первом положении оправки; на фиг.3 узел I на фиг.2; на фиг.4 - узел I, вариант; на фиг.5 схема, где показан рисунок намотки для двух ортогонально размещенных осей; на фиг.6 схема, где показана камера пропитки в вакууме с находящейся внутри оправкой; на фиг.7 схема, где изображено приложение тепла и размещение пропитанной оправки внутри внешних пластин посредством стопоров или прокладок; на фиг.8 схематично показана операция подрезания; на рис.9 схематично показано устройство для намотки нити на оправку; на фиг. 10 схематично показана полностью выполненная намотка и вырезание из нее печатной платы; на фиг.11 показана схема размещения отверстий в печатной плате; на фиг.12 вариант фиг.11; на фиг.13 показана многослойная печатная плата; на фиг. 14 изображено устройство для автоматической реализации первого варианта способа; на фиг.15 изображена часть устройства с оправкой, положение которой изменено для намотки второй спирали; на фиг.16 схематично показана подача нити посредством планетарного механизма; на фиг.17 то же, более подробно в ином положении; на фиг.18 схематично показано применение навоя для получения изделия по данном изобретению; на фиг.19 изображено зажимное приспособление для удержания параллельных нитей с фиг.18; на фиг.20 схематично показано расположение нитей перпендикулярно нитям другого слоя, изображенным на фиг. 18; на фиг.21 изображено зажимное приспособление для нитей с фиг.20; на фиг. 22 схематично показана часть устройства для нанесения смолы для получения матрицы; на фиг.23 то же, с намотанной оправкой, погруженной в ванну со смолой; на фиг. 24 изображено устройство на фиг.22 и 23 во время подъема пропитанной намотанной оправки из ванны со смолой; на фиг.25 - смыкание внешних пластин со стопорами и с пропитанным смолой изделием в устройстве на фиг.22, 23 и 24.

На фиг.26 изображено заключительное отверждение изделия на фиг.22 25; на фиг. 27 а и б схематично показано в частном поперечном разрезе изделие по данному изобретению; на фиг.28 то же, в более крупном масштабе; на фиг. 29 а, б, в и на фиг.30 г, д и е показана схема получения сборки для изготовления многослойной печатной платы; на фиг. 30-33 схематично изображены способ и устройство для производства многослойных плат по фиг.10 при использовании сборки по фиг.29 а-е; на фиг.34 A(X) и (Y)-E(X) и (Y) изображены предпочтительные конструкции, изготовленные в соответствии со способом по данному изобретению; на фиг.35 F(X) и (Y)-C(X) и (Y) изображены другие конструкции, которые можно изготовить согласно способу данного изобретения без использования всех его преимуществ.

В соответствии с данным изобретением получают усовершенствованный материал для усовершенствованного производства печатных плат. Такой материал получают путем параллельной намотки армирующих нитей в последовательных слоях, в которых армирующие нити размещаются перпендикулярно друг другу. Такая конфигурация применяется для получения результата, схожего или превышающего существующие технологические решения, однако данное изобретение охватывает и возможность намотки нитей по другим рисункам, при этом между нитями соответствующих слоев могут существовать углы, отличные от прямых в случае необходимости получения иных свойств.

В соответствии с данным изобретением было обнаружено, что для получения недеформируемых ламинатов применяемые рисунки намотки должны образовывать зеркальное изображение (т.е. быть симметричными) по отношению к нейтральной оси, либо плоскости симметрии изделия. Также было обнаружено, что эти слои можно выполнить таким образом, что по направлениям X и Y будут получены одинаковые коэффициенты температурного расширения и модуля упругости второго рода. Чтобы каждая нить была прямой, она подвергается предварительному натяжению, пределы которого рассмотрены ниже. Применение нитей или некрученых волокон позволяет получить более тонкие и более равномерные слои по сравнению с крученой пряжей, однако при некоторых вариантах реализации данного изобретения возможно применение крученой нити.

Применение витого армирования вместо ныне используемой ткани позволяет уменьшить затраты благодаря применению меньшего числа этапов и более обычных исходных материалов, также устраняется ряд проблем, существующих на нынешний день в производстве печатных плат.

Как правило, нити армирования (в качестве которого можно применять стекловолокно, арамид, кварц, углерод, нейлон, сложный полиэфир и иные схожие материалы) должны быть совместимы с матрицей, выполненной из смолы. В качестве материала матрицы возможно применение эпоксидной смолы, полиимида, сложного полиэфира, бисмалеимида, винилэфира, фенольной смолы, меламина, полибутадиена и иных схожих материалов, не нарушающих нитей армирования. Матрица полностью покрывает каждую нить и заполняет смежные промежутки. Для отверждения матрицы используется источник тепла в виде встроенных электронагревательных элементов-сопротивлений, газовых конвекционных сушилок, теплопроводящих поверхностей, микроволнового оборудования и иных устройств, обеспечивающих получение отвержденного ламината. В систему смолы также могут входить наполнители.

В различных, либо чередующихся слоях могут применяться смеси из разных волокон, к примеру можно перемешивать проводящие и непроводящие волокна (например, с целью статической экранировки).

Натяжение нити регулируют таким образом, чтобы во время желатинизации матрицы все армирующие нити имели бы одинаковое натяжение. Величина натяжения при температуре желатинизации должна быть такой, чтобы при последующем понижении температуры до нормальной были сбалансированы напряжения, создаваемые в армировании натяжением, усадка смолы и связанные с температурой расширение и сжатие с тем, чтобы в ламинате не возникали напряжения, превышающие критические напряжения вспучивания. В противном случае будет получена деформированная печатная плата. Армирование также должно представлять зеркальное изображение по отношению к нейтральной оси, либо оно должно быть симметричным относительно центральной плоскости, либо плоскости симметрии с целью предотвращения коробления. Было обнаружено, что величину натяжения нити следует контролировать таким образом, чтобы натяжения нитей во всех слоях в одном и том же направлении были равны и чтобы величина натяжения была минимальной во время желатинизации с тем, чтобы получить в матрице нулевое или минимальное сжимающее напряжение.

Вне зависимости от толщины ламината отношение армирования к смоле матрицы по объему может лежать в очень широком диапазоне, примерно от 0 до 0,9, применяемые на нынешний день ламинаты на основе ткани имеют ограниченные отношения, лежащие в диапазоне примерно от 0,15 до 0,5 при толщине от 0,001 дюйма до 0,062 дюйма (от 0,0254 мм до 0,157 мм). В соответствии с данным изобретением благодаря прямизне нитей планарному расположению намотанных слоев, перпендикулярности между нитями соседних слоев и равномерной плотности получаемых ламинатов получается значительно более стабильный по размерам материал с хорошо предсказуемыми и повторяемыми свойствами, важными для производства печатных плат. Вследствие особой конструкции получаемый ламинат может иметь уменьшенный и одинаковый коэффициент температурного расширения по осям X и Y (в отличие от ламинатов, выполненных из ткани или нетканого материал