DE19812471A1 - Verfahren und Vorrichtung zur zweischichtigen Beschichtung von Kupferfolien mit schmelzbaren Beschichtungsmitteln - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur zweischichtigen Beschichtung von Kupferfolien mit schmelzbaren Beschichtungsmitteln

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Abstract

Es wird ein Verfahren beschrieben, das sich dadurch auszeichnet, daß Kupferfolien mit schmelzbaren Beschichtungsmitteln derart zweischichtig beschichtet werden, indem die Kupferfolie mit halber (19) Umschlingung um eine beheizbare Walze (1) geführt wird, und mittels zwei beheizbarer Walzenbeschichtungseinheiten (2, 4) und (3, 5) derart beschichtet wird, daß in einem ersten Beschichtungsvorgang ein UV- und thermisch härtbares lösungsmittelfreies Beschichtungsmittel aus der Schmelze aufgetragen und in einem zweiten Beschichtungsvorgang ein lösungsmittelfreies nur thermisch härtbares schmelzbares Beschichtungsmittel über das erste Beschichtungsmittel aufgetragen wird, und daß durch nachgeordnete UV-Strahler die erste Bindemittelschicht strahlenvernetzt wird. Es wird auch noch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.

Description

Zur Herstellung von sequenziellen Multilayer ist es erforderlich, mit dielektrischen Harzen beschichtete Kupferfolien auf Leiter­ platten auf zu pressen oder zu laminieren. Hierbei muß das Harz eine sehr gute Fließfähigkeit besitzen, um die Leiterzwischenräume luftbla­ senfrei ausfüllen zu können. Eine gegenläufige Forderung besteht darin, daß der vertikale Abstand zwischen den Leiterebenen konstant sein muß, um einen gleichen Isolatinsabstand zu gewährleisten. Um diese Forderung erfüllen zu können, muß das Harz eine möglichst geringe Fließfähigkeit haben. Es sollte vorzugsweise nicht mehr unter Einwirkung von Tempera­ tur und Druck seine auf der Kupferfolie erzielte Schichtdicke verändern. Um diese gegensätzlichen Forderungen erfüllen zu können, wurden Beschich­ tungsverfahren beschrieben, bei denen lösungsmittelhaltiges Harz in einem ersten Beschichtungsprozeß auf die Kupferfolie aufgetragen, das Lösungs­ mittel getrocknet und das Harz unter Temperatureinwirkung bis zum C-Zu­ stand vorgehärtet wurde. Der C-Zustand bedeutet bei Epoxidharzen, daß alle Epoxidgruppen vernetzt sind und keine freien Epoxidgruppen mehr nachweisbar sind. Die so beschichtete Folie wird anschließend ein zwei­ tes mal mit der gleichen Epoxidharzlösung beschichtet. Diese zweite Schicht muß unter Druck- und Temperaturanwendung fließfähig sein. Daher wird sie nur getrocknet und falls erforderlich bis in den nahen B-Zustand vor­ gehärtet. Die erste Beschichtung erfordert bei einer Trocknertempe­ ratur von 160°C und einer Trocknerlänge von 10 m bei einer Gelierzeit von 180 sek. bei 160°C eine Beschichtungsgeschwindigkeit von drei Metern pro Minute.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung verfügbar zu machen, bei dem eine Trocknung und Vor­ härtung nach der ersten Beschichtung nicht erforderlich ist, und das somit Beschichtungsgeschwindigkeiten von größer 10 m/min erreicht.
Beschrieben wurde derartiges Verfahren in der P 195 39 193.4 Hier hat man Pulverharze mit unterschiedlichem Schmelzpunkt benutzt und eine erste Schicht mit einem hohen Schmelzpunkt sowie eine zwei­ te Schicht mit einem niedrigeren Schmelzpunkt aufgetragen.
Dieses Verfahren ist insbesondere wegen der hohen Schmelz- und Beschich­ tungstemperaturen sehr schwer zu beherrschen, da die Härtungsreaktion einsetzt und es zu unakzeptablen Verarbeitungszeiten kommt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird daher für die erste Beschichtung ein UV- und thermisch härtbares Epoxidharz verwendet, weiches bei Temperaturen unter 100°C aufgeschmolzen werden kann.
Eine Härtungsreaktion findet bei dieser Temperatur nur so langsam statt, daß der Beschichtungsprozeß nicht beeinträchtigt wird. Zur Beschichtung wird die Kupferfolie um eine beheizte Walze gelegt, die sie halb umschlingt. Diese Walze (1) sollte einen möglichst großen Durch­ messer haben. Vorteilhaft ist ein Durchmesser, der etwa dem doppelten Durchmesser der Auftragswalzen (2) u. (3) entspricht.
Auf der Oberfläche dieser beheizten Folienwalze (1) sind auf der horizontalen Achse und der vertikalen Achse je eine Walzenbeschich­ tungseinheit angebracht. Die erste beheizbare Walzenbeschichtungsein­ heit besteht aus der Dosierwalze (4) und der Auftragswalze (2).
Dieses Walzenpaar bildet einen Spalt aus, in den aus einem darüber an­ geordneten beheiztem Harzvorratsgefäß (6) das geschmolzen Harz dosiert wird.
Auf der vertikalen Achse der Folienwalze (1) ist eine zweite Walzen­ beschichtungseinheit bestehend aus der Auftragswalze (3) und der Dosierwalze (5) angeordnet. Über diesem Walzenpaar ist ein zweites beheiztes Harzvorratsgefäß (7) angeordnet, aus dem ein zweites ge­ schmolzenes nur thermisch härtbares Harz dem Walzenpaar (5, 3) zugeführt wird. Die zweite Beschichtung wird naß in naß auf die erste Schicht aufgetragen. Nach erfolgter Beschichtung wird die Folie (9) im Winkel von 45°C tangential von der Folienwalze (1) abgezogen und die Lackschicht (8) mit einem UV-Strahler (10) bestrahlt.
Diese Bestrahlung kann auch noch durch eine vertikale Umlenkung der Folie (9) intensiviert werden. Hierzu werden gekühlte Umlenkwalzen (11) (12) u. (13) benötigt. Zwischen den Walzen (11) u. (12) ist ein UV-Strahler u. zwischen (12) u. (13) ein IR-Strahler angeordnet. Nach der Abkühlung auf Raumtemperatur wird die Folie (9) auf einer Wickelstation (14) aufgewickelt.
Die Temperaturen der Auftagswalzen (2) u. (3) werden so gewählt, daß sich aus dem Mittel aus der Auftragswalzentemperatur (2) u. (3) und der Temperatur der Folienwalze (1) mittlere Beschichtungs­ temperatur ergibt, bei der das zu beschichtende Epoxidharz eine Schmelz­ viskosität von ca. 5000 bis 15 000 mPa.s aufweist.
Die UV-Strahlung nach der Zweifachbeschichtung sorgt dafür, daß die erste Lackschicht (17) strahlenvernetzt wird. Die zweite Lackschicht (8) glättet sich durch die Erwärmung, härtet jedoch nicht. Ein definierte Vorhärtung der zweiten Schicht (8) wird durch den IR-Strahler (16) er zielt.
Die vorliegende Erfindung soll an nachfolgendem Beispiel erläutert werden.
Beispiel Beschichtungsmittel 1
 45,00 Gew.Tl. Rütapox VE 4704 R Fa. Bakelite
 36,00 Gew.Tl. Mg (OH)2
 15,00 Gew.Tl. Kresolnovolak
  3,00 Gew.Tl. 2-Ethylanthrachinon BASF
  0,50 Gew.Tl. 2 Ethyl 4 Methylimidazol BASF
  0,50 Gew.Tl. Helioechtgrün
100,00 Gew.Tl. 100 Gew.-%
Beschichtungsmittel 2
 53,00 Gew.Tl. Rütapox 0400 Fa. Bakelite
 18,00 Gew.Tl. Rütapox 0164 Fa. Bakelite
 28,00 Gew.Tl. Kresolnovolak
  0,50 Gew.Tl. 2 Ethyl-4 Methylimidazol
  0,50 Gew.Tl. Helioechtgrün
100,00 Gew.Tl. 100 Gew.-%
Elektrolytische Kupferfolie Dicke 17,5 µm
Das Beschichtungsmittel 1 wird in das auf 60°C vorgeheizte Vorrats­ gefäß (6) gegeben. Die Auftragswalze (2) und die Dosierwalze (4) werden 60°C temperiert. Die Folienwalze (1) wird auf auf 70°C temperiert.
Das Beschichtungsmittel 2 wird in den auf 100°C temperierten Lackvor­ ratsbehälter (7) gegeben.
Die Auftragswalze (3) und die Dosierwalze (5) werden auf 100°C erwärmt.
Die Auftragswalzen (2) u. (3) sind mit einer 3 µm dicken Gummierung versehen, die profiliert ist. Die Profilierung beträgt 125 Rillen pro 25 mm. Der Lackfilm spaltet sich in der Mitte. Es werden 25 µm Schicht­ dicke pro Beschichtungsvorgang aufgetragen.
Die Beschichtungsgeschwindigkeit beträgt 15 m/min.
Die UV Härtung der ersten Schicht wird in 2 × 10 sek. durchgeführt.
Die UV-Strahler (10) u. (15) haben eine Länge von je 2500 mm.
Die Umlenkwalzen (11) (12) u. (13) werden auf 5°C gekühlt.
Die Walzenoberfläche ist teflonisiert.
Beschichtungsanlage
Folienwalze Durchmesser 500 mm verchromt (1)
Dosierwalzen (4, 5) Durchmesser 250 mm
Auftragswalzen gummiert 3 mm LÜRA 2105 40 shore A Fa. Lüraflex
Durchmesser 250 mm
Strahler UV 10 KW Wellenlänge 350 nm Länge 2500 mm (10, 15).

Claims (5)

1. Verfahren zur zweischichtigen Beschichtung von Kupferfolien mit schmelzbaren Beschichtungsmitteln dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupferfolie (19) mit ungefähr halber Umschlingung um eine beheizbare Walze (1) geführt wird, und mittels zwei be­ heizbarer Walzenbeschichtungseinheiten (2, 4) u. (3, 5) derart beschichtet wird, daß in einem ersten Beschichtungsvorgang ein UV- und thermisch härtbares lösungsmittelfreies Beschichtungs­ mittel aus der Schmelze aufgetragen und in einem zweiten Beschich­ tungsvorgang ein lösungsmittelfreies nur thermisch härtbares schmelzbares Beschichtungsmittel über das erste Beschichtungs­ mittel aufgetragen wird, und daß durch nachgeordnete UV-Strahler die erste Bindemittelschicht strahlenvernetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittel­ wert aus den Temperaturen der Auftragswalzen (2 u. 3) und der Folienwalze (1) eine Temperatur ergibt, bei der das Beschichtungs­ mittel eine Viskosität von 5000 bis 15 000 mPa.s erreicht.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer beheizten Walze mit einem bevorzugtem Durchmesser von 200 bis 600 mm zwei Walzenbeschichtungs­ einheiten bestehend aus beheizbarer Auftragswalze (2) (3) mit einem bevorzugten Durchmesser von 100 bis 300 mm derart angeordnet sind, daß die erste Auftragswalze (2) die Folie (19) auf der horizontalen Achse und die zweite Auftragswalze (3) auf der vertikalen Achse der Folienwalze (1) berührt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durch­ messer der Folienwalze (1) in etwa doppelt so groß ist wie der Durch­ messer der Auftragswalzen (2 u. 3.)
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Walzenbeschichtungseinheit (3, 5) UV-Strahler (10, 15) angeordnet sind.
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