CN102555398A - 热压机用的缓冲材及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热压机用的缓冲材及应用该缓冲材的热压机的堆叠结构，其中该缓冲材是借助将一熔点大于260℃且弹性系数大于1000公斤/平方公分的含氟树脂成形为所需的形状而制得。用于制造积层板的热压机的堆叠结构，由外而内依序包含上下成对配置的加热板、承载盘、包含本发明的缓冲材的缓冲层及钢板，其中待热压的积层板材料是置于该两钢板之间。该缓冲材是以含氟树脂为材料，兼具良好缓冲性、热传导性、耐久度及抗沾黏性，且具光滑表面易于吸附移载。

Description

热压机用的缓冲材及其应用

技术领域

本发明是关于一种热压机用的缓冲材及应用该缓冲材的热压机的堆叠结构。

背景技术

积层板是通过热压程序而形成的复合层结构，如软性印刷电路板、IC载板、多层布线板、印刷电路板(如铜箔披覆积层板)等。以印刷电路板(printed circuit board，PCB)为例，其是由数层的胶片、绝缘层、黏合层与金属层以热压程序黏合而成。于热压程序中，温度及压力的控制极为重要，其不仅直接影响所得积层板各层间的接合效果，且进一步影响所得积层板的物理特性及电特性。

以制作铜箔披覆积层板为例，该积层板通常是借助以下方法制造：将一补强材料(如玻璃织物)含浸于一树脂中，并将含浸树脂后的补强材料固化至半硬化状态(即B-阶段(B-stage))以获得一预浸材；随后将一定层数的预浸材层叠，并于该层叠预浸材的至少一外侧层叠一铜箔以提供一积层板材料；以及对该积层板材料进行一热压操作(即C-阶段(C-stage))而得到一铜箔披覆积层板。

上述C-阶段的热压操作是通过一热压机来进行，一般而言，热压机的堆叠结构由外而内包含上下成对配置的加热板、承载盘、缓冲层及钢板，而积层板材料是置于二钢板之间进行热压。其中，缓冲层是用于确保来自加热板的压力及热能可均匀地传递到积层板材料表面，从而获致精密度良好的积层板成品。

牛皮纸由于具有成本低廉、传热效果均匀等优点，因此常作为缓冲层的材料，即缓冲材。然而，牛皮纸在高温(如150℃)的热压条件下，其拉张强度(tensile strength)不及室温时的拉张强度的20％，且其弹性系数(modulus of elasticity)更低至250百万磅/平方英寸以下。此外，牛皮纸在重复使用多次后，容易因本身的劣化而造成缓冲材的热阻提升、热传效能降低等问题，故重复使用次数有限，既不符合环保概念也不符合经济效益。此外，牛皮纸在实际应用时也存在容易沾污的问题(如容易沾黏积层板的树脂及溢胶)。

就缓冲层的材料而言，目前已有数种可供重复使用的缓冲材问世，如美国专利第4,284,680号揭露的缓冲毡材、中国台湾专利第I231265号及第I318924号揭露的由二种成分构成的缓冲无纺布等。虽然该等缓冲材具备合宜的缓冲效果、热传导特性及耐久度，然而该等材料同样存在易沾污的问题，甚至可能因表面结构特性而使沾污情况加剧，反而须耗费大量的清除成本。再者，该等缓冲材为非光滑平整的表面，因此不利于吸附移载。

鉴于此，本发明提供一种可供重复使用的热压机用的缓冲材，其可作为热压机的堆叠结构中的缓冲层材料。该缓冲材是以含氟树脂为材料，兼具良好缓冲性、热传导性、耐久度及抗沾黏性，且具光滑表面易于吸附移载。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可供重复使用的热压机用的缓冲材，其可作为热压机的堆叠结构中的缓冲层材料。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述缓冲层材料的用于制造积层板的热压机的堆叠结构。

本发明提供了一种热压机用的缓冲材，其是借助将一熔点大于260℃且弹性系数大于1000公斤/平方公分的含氟树脂成形为预定的形状而制得，可供作为热压机的堆叠结构中的缓冲层材料。

本发明还提供了一种用于制造积层板的热压机的堆叠结构，其由外而内依序包含上下成对配置的加热板、承载盘、包含上述缓冲材的缓冲层、及钢板，其中待热压的积层板材料是置于该两钢板之间。

本发明有益效果在于，本发明缓冲材兼具良好的缓冲性、热传导性、耐久度及抗沾黏性，非常适合作为热压机的堆叠结构中的缓冲层材料。此外，由含氟树脂所制成的缓冲材具备光滑表面，易于吸附移载，大幅提高工艺便利性。

为让本发明的上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文是以部分具体实施形态进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的堆叠结构的一实施形态的结构示意图。

具体实施方式

以下将具体地描述根据本发明的部分具体实施形态；只是，在不背离本发明的精神下，本发明尚可以多种不同形式的形态来实践，不应将本发明保护范围解释为限于说明书所陈述者。此外，除非文中有另外说明，于本说明书中(尤其是在专利申请范围中)所使用的“一”、“该”及类似用语应理解为包含单数及复数形式。此外，为明确起见，图式中可能夸示各元件及区域的尺寸，而未依实际比例绘示。

本发明缓冲材是以一含氟树脂为材料，该缓冲材具有高耐热性、高弹性系数、高热传导性、抗沾黏性、耐燃性、高韧度等特点，可单独使用以提供良好的缓冲效果，也可与传统牛皮纸并用以大幅减少牛皮纸损耗率。此外，相较于聚合物毡材及无纺布的现有缓冲材，本发明缓冲材具有绝佳的抗沾黏性，且其具平滑表面，故特别有利于吸附移载。

具体言之，本发明缓冲材是借助将一熔点大于260℃且弹性系数大于1000公斤/平方公分的含氟树脂成形为所需的形状(预定的形状)而制得。本发明缓冲材由于具有高熔点，故能避免于热压过程中发生质变，且由于是以塑料构成而且组织致密且具有高弹性系数，因此以相对较薄的厚度便能提供所欲的缓冲效果。

于不受理论限制的情况下，可于本发明使用任何熔点大于260℃且弹性系数大于1000公斤/平方公分的含氟树脂。然基于原料获取便利性及价格考量时，较佳是采用选自以下群组的含氟树脂：聚二氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(poly(ethylene-co- tetrafluoroethylene)，ETFE)及前述的组合。于后附实施例中，是例示使用四氟乙烯及乙烯-四氟乙烯共聚物。

本发明缓冲材的成形方法并无特殊限制，本领域具有通常知识者于观得本案说明书揭露内容后，依其通常知识当可视需要采用合宜的成形方法，例如：模塑-烧结法、挤制成形、浸渍压模成形等。此外，本发明的缓冲材可针对使用者需求制作成任何形状及尺寸。举例言之，可制成一具光滑表面的片材，以便于吸附移载，或者可制成一具有表面凸粒或沟槽等结构的片材，以增加缓冲能力。同样地，本发明缓冲材的厚度也可依使用者的需求而设计，大抵而言，厚度约0.05毫米至约20毫米的本发明缓冲材可适用于大部分的热压工艺。于后附的实施例中，是使用模塑-烧结法或浸渍压模成形，制备厚度为约0.2毫米至约0.25毫米的平滑缓冲材片。

为提高缓冲材强度，可于本发明缓冲材中导入结构性的补强材料，以防止破损或减缓使用过程中已产生的破损处扩大。补强材料也可为缓冲材提供适当的刚度，避免因循环热压而过度延展或扭曲。举例言之，适当的补强材料可选自以下群组：玻璃纤维、天然纤维、有机纤维、一或多种前述纤维所构成的织物或非织物及短绒棉纸。于部分后附的实施例中，是例示使用玻璃纤维布作为补强材料，将补强材料含浸于含氟树脂胶液中并取出干燥后，进行一压模成形步骤，制得本发明的缓冲材。此外，为防止边缘破损，可对缓冲材进行适当的边缘处理，如高度热压缓冲材的边缘或者对缓冲材进行镶边处理以强化其边缘结构。

须说明者，除可依使用者需求设计缓冲材的厚度外，也可通过调整所用的缓冲材层数来满足使用者的需求。换言之，可通过使用多层厚度较薄的缓冲材取代单层厚度较厚的缓冲材，以在不改变缓冲材规格的情况下达到相仿的缓冲效果，提高缓冲材的使用弹性及应用性。在使用多层缓冲材的情况下，各层的缓冲材可具相同或不相同的规格(如形状、厚度等)，例如可将一具光滑表面的缓冲材片与表面具颗粒凸起缓冲材片合并使用。当然，本发明的缓冲材也可与现有的缓冲材并用，例如于部分后附实施例中，本发明缓冲材是与牛皮纸结合成所欲的缓冲层。合并使用的方式并无特殊限制，端视使用者的需求进行调整。举例言之，以并用价格低廉的牛皮纸为例，考量牛皮纸容易产生沾黏现象，较佳是于牛皮纸两面均包覆本发明缓冲材。

根据本发明，可于缓冲材中添加填充料以增益缓冲材的特性，所述填充料可例如选自以下群组：金属、无机氧化物、碳质材料及前述的组合。特定言之，可于缓冲材中添加一或多种如铝、银、铜、镍等金属，以增益缓冲材的热传导性能；添加一或多种如氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、二氧化硅、氮化硼、高岭土、滑石、云母等无机氧化物，以增益缓冲材的热传导性能、耐压性能等；或者添加一或多种如活性碳、石墨、碳等碳质材料，增益缓冲材的抗静电能力、抗沾污性等。虽然填充料的添加量本无特殊限制，但在不影响含氟树脂本身的特性及提供有效增益效果的前提下，以含氟树脂的重量计，填充料的添加量较佳为约0.01重量％至约40重量％，更佳为约0.1重量％至约20重量％，尤佳为约1重量％至约15重量％。若填充料的添加量低于0.01重量％，则所提供的增益效果不明显；反之，若填充料的添加量高于40重量％，则恐有影响含氟树脂特性的问题，且会增加工艺难度(如树脂可能过于浓稠而难以搅拌、或聚合度不均等)。此外，于不受理论限制的情况下，填充料的形状亦无特殊限制，以碳质材料为例，可为如粉状、片状、纳米管状等。至于填充料的添加方式，本领域具有通常知识者于观得本说明书后，当可依其通常知识选用合宜的技术方案。例如，于后附实施例中，是于含氟树脂固化成形前，将填充料先行添加至含氟树脂胶液中混合均匀，随后再将所得混合物固化成形为缓冲材。

本发明还提供一种用于制造积层板的热压机的堆叠结构，如图1所示，其由外而内依序包含上下成对配置的加热板、承载盘、包含本发明缓冲材的缓冲层及钢板，待热压的积层板材料则置于该两钢板之间。其中，如前所述，可将本发明缓冲材与价格低廉的牛皮纸并用，以提供所欲的缓冲层，牛皮纸的用量及与本发明缓冲材的配比则可视使用者需求自由搭配。

须说明者，除上述配置方式外，依应用领域不同，本发明缓冲材于使用时，可视所应用的热压机种类，以各种合宜的方式配置(如直接与待加工材料接触或不直接与待加工材料接触)成不同的堆叠结构，使得压力及热能均匀分布于积层板材料表面，提供所欲的缓冲效果，获致精密度良好的积层板成品。只是，考量此一配置变化并非本发明的技术重点所在，且本领域具有通常知识者于观得本说明书内容后，当可依其通常知识视需要选用合宜的配置，于此并不加详述。其余配置方式可参考申请人第099125584号中国台湾专利申请案，该申请案全文并于此处以供参考。

兹以下列具体实施形态以进一步例示说明本发明，其中，所采用的量测仪器及方法分别如下：

[熔点]

以上泰公司的毛细管熔点测定仪测量含氟树脂的熔点。

[热传导系数]

以Hot Disk公司的热传导分析仪(thermo conductivity analyzer)测量缓冲材的热传导系数。

[弹性系数]

根据三光仪器公司的拉力暨弹性测试机测量缓冲材的弹性系数。

[耐燃性]

根据UL-94标准方法测量缓冲材的耐燃性。

[延展性]

根据三光仪器公司的拉力暨弹性测试机标准法测量缓冲材的延展性。

[表面沾黏]

以目测方式观察使用本发明的堆叠结构的热压机进行热压操作后，所用的缓冲材的沾黏情形。

实施例1

将杜邦公司的ETFE胶液(胶液温度保持280℃至300℃)注入一经预热的模具中(模具预热温度为100℃至150℃)，待胶液于模具中维持1分钟至2分钟后，卸除模具并将所得成形产物冷却至室温，制得厚度为约0.2毫米的ETFE的平滑片材(缓冲材1)。以前述量测方法测量缓冲材1的相关性质，结果记录于表1。

分别使用单层缓冲材1作为如图1所示的热压机的堆叠结构的上下缓冲层，并依以下条件进行热压操作，制作铜箔披覆的积层板：

积层板材料：四片层合的预浸材，并在其二侧的最外层各层合一张1盎司的铜箔，其中该预浸材是表面覆有环氧树脂的7628玻璃纤维布(树脂/玻璃纤维布：43％)；以及

热压条件：以2.0℃/分钟的升温速度升温至180℃，并在180℃下、以全压15公斤/平方公分(初压8公斤/平方公分)的压力热压60分钟，

观察缓冲材1于热压操作后的沾黏情形，结果记录于表1。

实施例2

将杜邦公司的PTFE胶液(胶液温度保持330℃至350℃)注入一经预热的模具中(模具预热温度为100℃至150℃)，待胶液于模具中维持1分钟至2分钟后，卸除模具并将所得成形产物冷却至室温，制得厚度为约0.2毫米的PTFE的平滑片材(缓冲材2)。以前述量测方法测量缓冲材2的相关性质，结果记录于表1。

以与实施例1实质相同的方式进行热压操作，但分别使用单层缓冲材2作为上下缓冲层。观察缓冲材2于热压操作后的沾黏情形，结果记录于表1。

实施例3

将台玻公司的玻璃纤维布(型号：7628，厚度：170微米)含浸于如实施例2的PTFE胶液中，将玻璃纤维布取出后以压模成型(成型温度：150℃至200℃)的方式加工该玻璃纤维布，制得厚度约0.24毫米的含玻璃纤维的PTFE的平滑片材(缓冲材3)。以前述量测方法测量缓冲材3的相关性质，结果记录于表1。

以与实施例1实质相同的方式进行热压操作，但分别使用单层缓冲材3作为上下缓冲层，观察缓冲材3于热压操作后的沾黏情形，结果记录于表1。

实施例4

将杜邦公司的PTFE胶液(胶液的温度保持330℃至350℃)与四国化学公司的活性碳粉末以重量比为10∶1的比例均匀混合获得一胶液混合物，将所得的胶液混合物注入一经预热的模具中(模具预热温度为100℃至150℃)，待胶液混合物于模具中维持1分钟至2分钟后，卸除模具并将所得成形产物冷却至室温，制得厚度为约0.21毫米的含活性碳的PTFE的平滑片材(缓冲材4)。以前述量测方法测量缓冲材4的相关性质，结果记录于表1。

以与实施例1实质相同的方式进行热压操作，但分别使用单层缓冲材4作为上下缓冲层，观察缓冲材4于热压操作后的沾黏情形，结果记录于表1。

实施例5

以与实施例4相同的方法制作本发明的缓冲材，但是以滑石粉取代活性碳粉末，制得厚度约0.22毫米的含滑石粉的PTFE的平滑片材(缓冲材5)。以前述量测方法测量缓冲材5的相关性质，结果记录于表1。

以与实施例1实质相同的方式进行热压操作，但分别使用单层缓冲材5作为上下缓冲层，观察缓冲材5于热压操作后的沾黏情形，结果记录于表1。

实施例6

将杜邦公司的PTFE胶液(胶液温度保持330℃至350℃)与四国化学公司的活性碳粉末以重量比为10∶1的比例均匀混合获得一胶液混合物，随后将台玻公司的玻璃纤维布(型号：7628，厚度：170微米)含浸于所得的胶液混合物中，取出玻璃纤维布并以压模成型(压模成型温度：150℃至200℃)的方式加工该玻璃纤维布，制得厚度约0.24毫米的含玻璃纤维的PTFE的平滑片材(缓冲材6)。以前述量测方法测量缓冲材6的相关性质，结果记录于表1。

以与实施例1实质相同的方式进行热压操作，但分别使用单层缓冲材6作为上下缓冲层，观察缓冲材6于热压操作后的沾黏情形，结果记录于表1。

比较例7

采用International Paper公司贩售的牛皮纸作为比较缓冲材7。以前述量测方法测量比较缓冲材7的耐燃性，结果记录于表1。

以与实施例1实质相同的方式进行热压操作，但分别使用单层比较缓冲材7作为上下缓冲层，观察比较缓冲材7于热压操作后的沾黏情形，结果记录于表1。

表1

由表1可知，本发明的缓冲材具有大于260℃的熔点及大于1000公斤/平方公分的弹性系数，其热传系数大于0.2瓦/米.K且耐燃性优异，此对于提供热压操作的缓冲性能而言是有利的。而在表面沾黏检测中，本发明的缓冲材不会与积层板的溢胶产生沾黏情形，相较之下，传统牛皮纸(比较缓冲材7)的耐燃性不佳且容易产生沾黏情形。此外，于本发明缓冲材中，可通过补强材料(如缓冲材3及缓冲材6)的使用，来增加缓冲材的使用寿命；亦可添加如碳质材料(如缓冲材4)、无机氧化物(如缓冲材5)等填充料，来增益缓冲材的耐压性、抗静电性等特性。前述补强材料或添加材料的使用，可同时减少较昂贵的含氟树脂的用量，降低制作成本。

实施例8：耐用性测试

采用如实施例1的热压机的堆叠结构及热压条件，并采用如表2所示的缓冲层，进行热压操作。待重复热压操作200次后，以目视观察缓冲层的耐久情形，结果纪录于表2。

表2

由表2可知，本发明缓冲材无论单独使用或与牛皮纸并用，皆能提供良好的耐久度，能大幅减少缓冲材料损耗率，减少制作成本。

由上述结果可知，本发明缓冲材兼具良好的缓冲性、热传导性、耐久度及抗沾黏性，非常适合作为热压机的堆叠结构中的缓冲层材料。此外，由含氟树脂所制成的缓冲材具备光滑表面，易于吸附移载，大幅提高工艺便利性。

上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，并阐述本发明的技术特征，而非用于限制本发明的保护范畴。任何熟悉本技术者在不违背本发明的技术原理及精神下，可轻易完成的改变或安排，均属本发明所主张的范围。因此，本发明的权利保护范围是如所附申请专利范围所列。

Claims (12)

1.一种热压机用的缓冲材，其特征在于，其是将熔点大于260℃且弹性系数大于1000公斤/平方公分的含氟树脂成形为预定的形状而制得的缓冲材。

2.根据权利要求1的缓冲材，其特征在于，更包含一补强材料。

3.根据权利要求2的缓冲材，其特征在于，该补强材料是选自以下群组：玻璃纤维、天然纤维、有机纤维、一或多种前述纤维所构成的织物或非织物及短绒棉纸。

4.根据权利要求1的缓冲材，其特征在于，该含氟树脂是选自以下群组：聚二氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物及前述的组合。

5.根据权利要求1至4中任一项的缓冲材，其特征在于，更包含一填充料，且以该含氟树脂的重量计，该填充料的含量为0.01重量％至40重量％。

6.根据权利要求5的缓冲材，其特征在于，该填充料是选自以下群组：金属、无机氧化物、碳质材料及前述的组合。

7.根据权利要求6的缓冲材，其特征在于，该金属是选自以下群组的粉末：铝、银、铜、镍及前述的组合。

8.根据权利要求6的缓冲材，其特征在于，该无机氧化物是选自以下群组的粉末：氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、二氧化硅、氮化硼、高岭土、滑石、云母及前述的组合。

9.根据权利要求6的缓冲材，其特征在于，该碳质材料是选自以下群组：活性碳、石墨、碳及前述的组合。

10.根据权利要求1的缓冲材，其特征在于，该缓冲材的厚度为0.05毫米至20毫米。

11.一种用于制造积层板的热压机的堆叠结构，其特征在于，其由外而内依序包含上下成对配置的加热板、承载盘、包含根据权利要求1至10中任一项的缓冲材的缓冲层及钢板，其中待热压的积层板材料是置于该两钢板之间。

12.根据权利要求11的堆叠结构，其特征在于，该缓冲层更包含牛皮纸。

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