用于获得印刷电路的多层片材的设备和相关方法与流程

本发明涉及用于获得多层片材的设备领域，从其可以获得印刷电路。

上述类型的多层片材包括一层或多层由介电材料制成的层，它们彼此叠加并且在一面或两面上由一层层叠的铜覆盖。为了从多层片材获得印刷电路，需要化学除去“过量”的铜，以将铜层压板变换成相应的电路连接网络。具体地，如果印刷电路由仅包括一个电介质层的多层片材形成，该电介质层在一个或两个面上由层压铜层覆盖，则印刷电路被定义为“单层”。如果印刷电路由包括多个电介质层的多层片形成，则该印刷电路被定义为“多层”，该多个电介质层在一个或两个面上被层叠的铜层覆盖，并且通过插入粘合剂层彼此重叠。在后一种情况下，构成片材的层之间的对准的稳定性可以通过在属于没有电路网络的周边带的外围区域处相互焊接不同层而获得，其中存在几个圆形金属化元件；这种金属化元件被成形为在各个层之间对准的螺旋，并且是能够导致局部焊接的强感应短路电流的位置。

在下文中，在本说明书中，表述“多层片材”旨在标识上述类型的片材，从其处理可获得任何一个印刷电路。

更确切地，本发明涉及一种用于通过热压获得用于印刷电路的多层片材的设备，所述多层片材设置有用于在压制过程结束时根据预先确定的梯度冷却多层片材的合适装置。本发明还涉及一种用于获得用于印刷电路的多层片材的方法，该多层片材可通过使用本发明的装置来制造。

现有技术

在同一申请人拥有的专利申请PCT/IT1992/000101中描述了一种用于获得用于印刷电路的多层片材的设备和方法，其在此作为公知技术给出。在上述专利申请中要求保护的方法基本上在于形成“封装”的堆叠，每个“封装”包括一组在一个或两个表面上浸渍有塑料材料和金属叠层的支撑片，所述支撑片通过缠绕成螺旋形的金属带围绕所述封装。金属带具有两个端部，在该两个端部处，其以合适的功率连接到电流发生器，使得通过在堆叠组上产生适当的压力并且使发电机的电路闭合，金属带的各个部分相对封装的表面作为加热元件，通过焦耳效应获得各种元件之间的紧密连接和多层片材的形成。具体地，金属带由铜制成，并且每个包包括浸渍有环氧树脂的玻璃纤维片。还存在插入在各种封装之间的分离片，优选由不锈钢制成。

使用缠绕为线圈的铜带，其中使加热电流循环，允许相对于前面的多层压机所允许的热量在封装件堆叠内部获得更均匀的热分布，其中只有在堆的两端的封装与加热平面接触。尽管具有不可否认的优点，但是使用铜带加热封装的方法也不缺乏缺点，特别是在堆叠的端部处的封装比在堆叠的中心处的封装加热更少，因此它们必须经常被丢弃。部分地由于热量从铜带传递到包含堆叠的金属板，并且部分地由于这样的端部的封装比靠近堆叠中心的部分的热膨胀较小的事实，外围封装的较少被加热

为了克服上述缺点，申请人设想了一种用于获得用于印刷电路的多层片材的新装置，其成为专利申请PCT/IT2012/00066的目的，该专利申请在这里也是完全公知的。具体地，用于获得用于印刷电路的多层片材的方法(在前述专利申请中要求保护)，其可通过所述新装置实施，其特征在于，在堆叠的两端通过使用两个辅助加热元件，其被约束到压机的两个水平面并与其绝热，以这样的方式控制辅助加热器的温度，使得根据预先确定的梯度增加温度，以便使得位于所述堆叠顶部和底部的封装与在堆叠中央测量的温度相同。

由于热产生和对于压机的冷层的热绝缘，分别在上部和下部的两个附加的加热器形成了阻止堆叠中产生的热量的分散的障碍。最靠近堆叠的两端的封装最多受益于额外的热，并且补偿了由于它们所处位置导致它们受热较少的情况。因此，沿着整个堆叠更加温度恒定，从而最终防止必须丢弃封装的可能性。

在压制操作期间，封装叠堆达到优选地在180℃和200℃之间的温度。然而，在能够进行所获得的多层片材的随后的拆卸之前，必须等待，直到多层片材堆叠的温度已经冷却，达到适于允许所述拆卸的温度，这样明显地减慢所述制造印刷电路用多层片材的进程。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述缺点并提出一种装置，通过该装置可以获得用于印刷电路的多层片材，该多层片材由一堆叠封装开始，每一封装每个包括至少一个电介质层，其在一个或两个表面上由层叠金属层覆盖，通过粘合剂层插入在其间，每个封装的两个最外层由至少一种金属以相反方向重复折叠，以便形成整体地包围堆叠的线圈的环形。

所述装置包括：

·用于在所述封装的堆叠上施加压力的合适装置；

·用于产生电流的适合的装置，电连接到所述金属带；

·用于控制所述发电装置的装置，所述装置可编程用于改变所述电流的强度以便调节所述堆叠的温度，以便获得每个堆叠的层之间的相互连接，

其中，根据本发明，所述设备还包括用于冷却所述堆叠的装置。

在从属权利要求中描述了本发明的进一步的新特征。

根据本发明的一个方面，所述设备包括所述堆叠可在其中容纳的工作空间，所述冷却装置包括适于将来自所述空间外部环境的空气导入所述工作空间的第一气体装置。

优选地，工作空间可以被气密地封闭。在这种情况下，本发明的装置还包括用于在工作空间中产生真空的适当装置，并且压力装置适于在堆叠被容纳在工作空间中时在堆叠上产生所述压力。以这种方式，多层封装到印刷电路的多层片材的“转换”可以有利地在真空条件下进行。

根据本发明的另一方面，第一气体装置可以以这样的方式工作，使得当堆叠被置于工作空间内时，第一气流可以至少部分地吹到该堆叠上(即，它至少部分地撞击该堆叠)。

通过“引导气体装置”，旨在以这样的方式布置气体装置，以便引导由其产生的气流。

有利地，多层片堆的冷却至少部分地通过强制对流进行。

根据本发明的另一方面，冷却装置包括适于从工作空间抽吸(即抽吸)空气以便将空气导入到空间外部的所述环境中的第二气体装置。

由第一气体装置导入工作空间并由堆通过强制对流加热的空气有利地通过第二气体装置从该空间抽出。这进一步加速了堆叠的冷却过程。

根据本发明的另一方面，第二气体装置可以以这样的方式引导，使得当第二气流被容纳在工作空间中时，第二气流可以至少部分地被吸入堆叠附近。

根据本发明的另一方面，冷却装置包括适于从工作空间抽吸空气并将所述空气移回到空间中的第三气体装置。优选地，第三气体装置容纳在工作空间内。

第三气动装置确定工作空间内的空气的再循环。这增加了强制对流的现象，进一步加速了冷却堆叠的过程。

根据本发明的另一方面，第三气体装置可以以这样的方式被引导，使得第三气流可以至少部分地被吸入堆叠附近和/或可以至少部分地吹到容纳在工作空间中的堆叠上。

根据本发明的另一方面，控制装置包括用于控制冷却装置的装置，控制装置可编程用于改变所述空气流的流速，以便调节堆的温度的降低。

本发明的另一个目的是通过使用根据本发明的设备获得用于印刷电路的多层片材的方法。所述方法包括以下步骤：

a)获得封装件堆叠，每个封装件包括至少一个电介质层，所述电介质层在一个或两个表面上由层压金属层覆盖，通过粘合剂层的插入而彼此重叠，每个封装件的两个最外层通过沿相反方向重复折叠的至少一个金属带的相应部分构成，以形成整体地包围堆叠的线圈的环形；

b)向所述堆叠施加压力，并且以受控的方式同时在所述堆叠中产生热量，以便调节所述堆叠的温度，以便获得每个封装的层之间的相互连接；

c)返回初始压力和温度条件；

d)将金属带从其离开的位置切割成与堆叠的相对侧齐平，从而拆开多层片材，

其中，根据本发明，在步骤c)期间，驱动装置以强制冷却所述堆叠。

根据方法发明的一个方面，在步骤c)期间，通过强制通风来冷却堆叠。

根据本方法发明的另一方面，在步骤c)期间，以受控的方式驱动冷却装置，以使得堆的温度根据预先确定的梯度减小。

附图说明

从下面对其实施例的详细描述和仅作为非限制性示例给出的附图，本发明的其它目的和优点将更清楚，其中：

-图1示出了根据本发明的用于获得印刷电路的多层片材的设备的示意图；

-图2以透视图示出了图1中示意性示出的装置；

-图3以示意性右截面示出了图2的装置。

具体实施方式

在下面的描述中，描述一个图时还可以提到了在该图中未明确示出但在其他图中示出的元件。各种所描绘的元件的尺寸和比例不一定对应于实际的尺寸和比例。

图1示意性地示出了设备1，通过该设备1可以获得用于印刷电路的多层片材，从多个彼此叠置的多层封装2开始，以形成堆叠3，该堆叠3放置在优选固定的下层4和上部5，优选地可移动的，优选为气动类型的运动和压缩压机6(图2中可见)。

每个封装2，从图中的底部到顶部，依次包括例如：

·由层压金属制成的下层，属于优选由铜制成的金属带7；

·下粘合剂层8，优选由预浸料制成；

·分层9，包括优选由FR-4制成的介电层，在至少一个面上进行各种金属化，与优选由预浸料制成的粘合剂层交替；

·上粘合剂层10，优选由预浸料制成；

·也由属于铜带7的由层压金属制成的上层。

预浸料层(8,10和分层9内)优选由用仅被轻微聚合的环氧树脂预浸渍的由玻璃纤维制成的织物构成。在上述专利申请PCT/IT1992/000101和PCT/IT2012/00066中充分描述，由于其合适的加热，所述层在聚合和随后的树脂交联之后变成粘合剂。

对于“在至少一个面上不同地金属化的电介质层”，例如意图是由电介质材料制成的一个或多个层彼此叠加并且在层压金属(优选铜)中的一个或两个面上被覆盖。

在一个封装2和下一个封装之间插入分离片11，优选由适当阳极氧化的铝制成，以获得热辐射和电绝缘黑色氧化物的表面层。

带7来源于卷绕成卷的连续片材，整体地且逐渐地折叠为线圈，在层8和10的整个高度上围绕层8和10，以完成封装2，并且围绕分离片11相邻。如下文将更好地示出的，当使电流在带7中循环时，由于焦耳效应，电流加热带7。以这种方式，可以从内部加热堆叠3。例如，在线圈7的形成中，在图1中右侧打开的环属于封装2，而在图1中左侧打开的环包括片材11.在堆叠3中，上部和下部环包括依次包括以下的相同结构：与带7接触的片材11，优选由芳族聚酰胺纤维和硅树脂粘合剂制成的织物构成的缓冲层13和两片牛皮纸12。片材12和缓冲器13的功能是平衡由压力机6的水平4和5施加在堆叠3的两端处的表面上的压力。带部分7放置在堆叠的底部3位于堆叠承载托盘14上，堆叠承载托盘14优选由非阳极化铝板构成，其可在压力机6的相对侧上前后移动。在压制循环期间，托盘14搁置在加热板15上，优选地由非阳极化铝制成，叠加在电介质片16上并与其刚性连接。后者位于压机6的下层4上，在那里它被稳定地固定。加热板15和电介质片16的组形成还用作防止堆叠3中产生的吸热的向下逸出的“热障”的装置17，从而防止放置在堆叠3中的封装2的温度降低。相对于中央封装2的堆叠3的最下部分。例如，片材16由环氧树脂玻璃G11制成并且具有优选为60mm的厚度。这种术语是指具有在交联的环氧树脂内正交排列的玻璃纤维基底的分层复合材料。

加热板15可以以不同的方式获得。优选的模式包括在板15中制造，例如，25mm厚，一定数量的纵向孔，其优选地在整个宽度上彼此等距，并且在其中引入相应的铠装电阻器18，优选地“蜡烛”型，并联连接在230V AC电源的端子之间。这种电阻器18由优选由钢制成的圆柱形壳体构成，在该壳体内封装有优选由铁镍或镍铬制成的电阻器。填充材料，优选硅树脂或水泥，是电绝缘的并且是热导体。例如，八个优选2kW的电阻器配备有直径，优选15mm，的圆柱形壳体。电阻器的数量和各自的吸收取决于堆叠3中的封装2的尺寸和数量。

第二模式包括在板15中获得矩形槽，该矩形槽与板15一样宽，并且在其中插入包括电阻线圈的厚的硅树脂片。

第三模式包括在板15中制造优选为矩形的腔，其几乎与板15一样宽，并且在其中插入由本申请人申请专利申请PCT/IT2006/000121中所述的铠装电阻器。这种电阻器由电阻线圈构成，该电阻线圈优选由钢棒制成，优选由优选阳极氧化的铝壳体绝缘，并且例如具有平行六面体形状。

在堆叠2的上部中，优选由铝制成而没有阳极氧化的片材19搁置在带7上。托盘14和板19优选由铝制成的，事实不排除使用其它金属或合金的可能性。压力机6的上层5在其内部具有在下部开口的腔20，以允许包括可自由垂直平移而不离开腔20的基部21。基部21限定空腔20，具有刚性壁和可变体积的室，在其内部容纳有“气囊”22，其通过柔性管24与压缩机23连接。气囊22是空气室，当放气时，近似矩形的扁平形状，并且其被扩展，能够将空腔20完全填充到其最大向下延伸。可移动基座21的下表面固定到电介质片25，电介质片25又固定到加热板26，加热板26的内部具有铠装电阻27，优选蜡烛型。片材25和板26都属于被限制到压机6的上部平台5的装置28，完全与下部装置17相同，并且因此也用作防止逸出的“热障”，此时向上，的堆叠3中产生的吸热，防止放置在堆叠3的最高部分中的包2相对于中心包2的温度降低。

用于加热带7和电阻器18和27的电功率优选地由400伏三相电网提供。通过具有四个触点的断路开关30适当地选择电网29和中性点N(接地)的三相导体。大部分功率通过主直流发电机31由带7吸收，主发电机31用作交流功率的调制和用于转换成直流的系统。作为示例，发电机31对应于在上述专利申请PCT/IT2012/000066中详细描述的主发电机。发电机31具有分别通过两个强导体32和33连接到加热板15和26的正极端子和负极端子。导体32终止于柔性部分，以便支持上层5的平移从正极端子流出的电流流入上部热板26，穿过上部片19，从带7的一端流向另一端，从内部加热堆叠3，穿过托盘14流入下加热板15，最后到达负极端子。

并联加热下板15的一组电阻器的加热由连接到电网29的一相的次级交流发电机34提供。类似地，并联加热该组电阻器27，其加热上板26由也连接到电网29的一相的次级交流发电机35提供。

提供给带7和电阻器组18和27的电功率的调制由温度控制来驱动，该控制使用至少三个热探针，包括第一探针36，其优选地位于堆的中心如图3所示，第二探针37优选位于在加热片26中获得的龛中，第三探针38优选位于在加热板15中获得的龛中。热探针36,37和38连接到可编程逻辑控制器或PLC 39借助于总线40连接到个人计算机或PC 41，其执行堆叠3的热压循环的致动程序。

装置1还包括均连接到PLC 39的真空泵42和通风装置43。泵42用于在密封室44(在图2中可见，并且在本申请还称为“空间“和”中间隔室“)中产生期望的真空水平，其在热压循环期间包含堆叠3。通风装置43在按压循环结束时开始操作，以便通过室4中的环境空气的输送和循环更快地冷却堆叠3，优选地靠近堆叠3.如下文将更好地描述的，通风装置43优选地包括用于将环境空气插入室44中的第一组风扇45(在图2和图3中示出)，用于从室44吸入空气的第二组风扇46(在图2和图3中示出)腔室44并将其排到设备1外部的环境中，以及第三组风扇47(图3所示)，用于促进腔室44内的空气的再循环。

在操作中，在初始准备步骤结束时，堆叠3搁置在位于腔室44内部的位于压机6的上部高度5下方的托盘14上。通过优选地气动致动器降低水平面5，在图中不可见，气囊22放气，直到使得板26与放置在堆叠3的顶部处的铝片19接触。在这一点上，PC 41借助PLC 39产生信号D，其启动压缩机23一段时间以使气囊22膨胀到在堆叠3上施加预定的压力P。PLC 39在开始工作循环之前产生信号E，该信号E启动真空泵42一段时间，用于达到足以防止在热压期间在多层内部形成气泡的真空度。之后，PC 41借助PLC 39产生分别提供给发电机31,34和35的三个信号A，B，C，以便启动带7和电阻器18和27的加热循环。由于加热元件的热惯性，在一定延迟之后，热探针36,37和38产生与所测量的温度成比例的相应的模拟信号Ta，Tb，Tc；这些信号被引导到PLC 39，PLC 39以适当的频率将它们数字化并总线40上传送其数值。PC 41执行对总线40的连续监视，以便获取产生所需的温度值Ta，Tb，Tc信号A，B，C的新值，其根据所存储的程序的逻辑经由反馈控制相应的发电机31,34和35。总的来说，设置这样的程序以确保堆叠3的所有封装2从环境温度开始直到树脂的完全交联的具有相同的升温曲线。可以通过预先知道最适合被压制的封装件2的堆叠3的类型的理想升温曲线来达到这一目的。

可以基于影响预浸料层中存在的环氧树脂的已知化学物理现象获得类似的理想曲线。这种现象包括在催化剂存在下树脂组分的聚合(凝胶化)和树脂凝胶的交联直到达到玻璃状态的反应。所述理想曲线随着时间线性地上升，其梯度取决于在时间单位内可传递到带7的最大电功率，并且受到温度对环氧树脂中发生的化学物理反应的影响的限制。优选地，一旦达到约180℃的值，便宜使温度非常缓慢地增加几度，以完成交联。

在压制循环结束时，PC 41借助于PLC 39关闭发电机31,34和35，以便终止带7和电阻18和27的加热。随后，PC 41仍然通过PLC39指示提升板6的水平面5，停用真空泵42，并且将启动信号F发送到通风装置43，以加速堆叠3的冷却。类似于在热电堆叠3的加热期间发生的热探针36,37和38产生与测量的温度成比例的相应的模拟信号Ta，Tb，Tc；这些信号被引导到PLC 39，PLC 39以适当的频率将它们数字化并将其数值在总线40上传输。PC 41执行对总线40的连续监视，以便获取产生所需的温度值Ta，Tb，Tc信号F的新值，其根据所存储的程序的逻辑经由反馈控制通风装置43。总之，设置这样的程序以确保堆叠3的温度根据预先确定的梯度从强制循环结束时所具有的温度开始强制降低。

带7的宽度根据印刷电路设计者的要求来选择，并且优选地包括在300mm和1400mm之间。带7的厚度现在已标准化，最常见的是以下：1/4盎司(9微米)；1盎司(12微米)；1/2盎司(18微米)；1盎司(35微米)；2盎司(70微米)；3盎司(105微米)。带7的长度取决于待压制的封装件的数量，并且优选地包括在10米和200米之间。在带7中的电流通过时，所提供的热能在堆叠3的每个水平上相等。

参考图2，可以观察到，压机6包括用于锚固用于支撑待压材料的水平仪4的强支撑框架的基座50。框架将压机分成彼此叠加的三个隔间51,44和52。下隔室51在上部由支撑平面4界定，四个立柱搁置在几乎成角度的位置，这些立柱支撑上隔室52的底板。中间隔室44对应于密封室44，并且限定在侧面上具有气动密封的壁53和54，其中两个相对的壁53被固定并且包括窗口55，以便允许设备1的操作者在处理期间看到室44内部，而另外两个壁54可以像门一样可移除，以允许托盘14与封装2的堆叠3一起插入和取出。

带7的宽度根据印刷电路设计者的要求来选择，并且优选地包括在300mm和1400mm之间。带7的厚度现在已标准化，最常见的是以下：1/4盎司(9微米)；1盎司(12微米)；1/2盎司(18微米)；1盎司(35微米)；2盎司(70微米)；3盎司(105微米)。带7的长度取决于待压制的封装件的数量，并且优选地包括在10米和200米之间。在带7中的电流通过时，所提供的热能在堆叠3的每个水平上相等。

参考图2，可以观察到，压机6包括用于锚固用于支撑待压材料的水平仪4的强支撑框架的基座50。框架将压机分成彼此叠加的三个隔间51,44和52。下隔室51在上部由支撑平面4界定，四个立柱搁置在几乎成角度的位置，这些立柱支撑上隔室52的底板。中间隔室44对应于密封室44，并且限定在侧面上具有气动密封的壁53和54，其中两个相对的壁53被固定并且包括窗口55，以便允许设备1的操作者在处理期间看到室44内部，而另外两个壁54可以像门一样可移除，以允许托盘14与封装2的堆叠3一起插入和取出。

下部隔室51中容纳有张力稳定器和用于支撑致动器的气动功能的装置，以及在中间隔间44中产生真空的真空泵42.这种支撑装置和真空泵42可以位于外部上述支撑设备包括压缩机23和相关分配阀，用于执行以下功能：用于在压力机6的上层5的两个方向上平移的气压缸的驱动；用于在堆叠体3上施加压力的气囊22的膨胀；在将堆叠3引入压力机6的层4和5之间时用于提升托盘14的致动器的致动。优选地，还容纳在下隔室51中的是由PLC 32构成的电子控制系统以及PC41的主板。后者包括非易失性存储器，其中编写有控制印刷机6的操作的程序。合适的接口连接器将主板与PC41的外部站连接，可供操作员在系统中插入工作周期的主要操作参数，并更新程序存储器的内容。

具有堆叠3的托盘14，具有相关热探针38和37的辅助加热器17和28，热探针36优选在堆叠3的中心，压机的上层5如图3所示，在中间隔间44的壁54处，可能的是，在气囊22的中间隔室44中，观察分别属于通风装置43的第一组风扇和第二组风扇的多个风扇45和46(示意性地示出)。

用于过载保护的磁性开关和具有相关控制电子装置的发电机31,34和35容纳在上隔室52中。优选由铜制成的两个强金属圆柱形杆从下部隔室51并排地延伸到上部隔室52，以便为发电机31,34和35供电。绝缘壳体56包围这些杆以用于保护目的。

图3示意性地示出了作为本发明的目标的装置1的通风装置43。作为示例，装置43包括：

·属于上述第一组(用于将环境空气引入隔间44中)的四个风扇45；

·属于上述第二组(用于从隔室44吸入空气并将其排放到设备1外部的环境中)的两个风扇46；

·属于前述第三组(用于将空气再循环到隔间44的内部)的四个风扇47。

风扇45优选地安装在隔间44的可移动壁54处。更优选地，两个风扇45分别安装在每个壁54处，在其侧边缘附近(在图2中垂直布置)。风扇45适于在隔室44中引入从设备1外部的环境吸入的空气流，并且优选地可以以使得至少部分地击打封装件2的堆叠3的方式定向。

风扇46优选地安装在隔间44的可移动壁54处。更优选地，每个风扇46安装在壁54中的一个处，在风扇45之间的中间位置。风扇46适于引入，进入装置1外部的环境中，从隔室44抽吸的空气流优选地在封装件2的堆叠3附近。

风扇47优选地安装在隔室44内部，并且优选地一体地连接到压力机6的下层4.特别地，风扇47优选地位于包括在堆叠3和固定壁53之间的空间中。更优选地，两个风扇47与每个壁53相对。以这种方式，风扇47在将隔室44中的堆叠3插入和抽出的操作期间不构成障碍(所述操作通过可移动壁54发生)。风扇47适于从隔间44吸入空气流并将所述空气流移回到隔间44中。优选地，风扇47适于将空气流以这样的方式移回隔间44中，即至少部分地在图中未示出的替代实施例中，风扇47适于吸入优选地在堆叠3附近的空气流，并且用于将所述空气流移动回到隔间44中。在另一替代方案中在图中未示出的实施例中，风扇47适合于吸取优选地在堆叠3附近的空气流，并且适于优选地以这样的方式使所述空气流返回到隔室44中，以便至少部分地吹到堆叠3。

风扇47在运行时加速堆叠3的冷却，因为它们迫使在隔间44中的空气在不与可移动壁45和46相对(即不与风扇45和46相对)的堆叠3的壁上循环。

作为示例：总体上，风扇45能够将每小时高达600m 3的空气引入隔间44；总体上，风扇46能够从隔室44抽取高达每小时800m 3的空气；风扇47总体上具有每小时800m 3的空气的最大流速。

根据堆叠3的期望的冷却曲线(即温度降低)，每个风扇45,46和47可相对于其他风扇以自主方式编程。优选地，属于同一组的风扇在同一时间流量相同。

基于对优选实施例提供的描述，显然，本领域技术人员可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下引入一些改变。