用于生产堆叠层体的工艺和设备的制作方法
专利名称：用于生产堆叠层体的工艺和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于生产堆叠层体的工艺和设备，其中包括给一个金属箔通电产生热量以促进叠层体形成。
通过集成叠加一个金属箔层和一个合成树脂材料板得到一个其表面包括一个金属箔的叠层体。一种用铜箔等作为金属箔、用半固化片(prepreg)等作为合成树脂材料板得到的叠层体用作印刷电路板。这种叠层体是用这样一种工艺形成的，该工艺包括堆叠一个金属箔和一个板状合成树脂材料如半固化片，选择性地与一内层或外层材料堆叠该叠层体，然后在压力下加热该叠层体，以便于包含在叠层体内的板状合成树脂材熔化以经受热固或冷固化。上述热压成形是用一个热源如蒸汽和电热器在热压或真空加压下实现的。
上述热压是通过一个热压板进行的。一个由组件如铜箔和合成树脂材料板组成的叠层体由压板从其上下表面加压并加热。在上述真空加压中，组件叠层体由一种包封材料气密包封。叠层体内部的空气排空，并向该叠层体周围引入高温加压气体进行成形。为了通过这种热压或真空加压进行叠层体化，一系列合成树脂材料板、金属箔和其它组成叠层体的组件结合在一起，形成一套结合的组件。然后多个这种结合组件套层通过内插金属间层而堆叠成一个堆叠块。热压成形该堆叠块以便同时形成一系列叠层体板。上述金属间层是用来保证各叠层体的平整度的。通常，用不锈钢板作为金属间层。
当上述堆叠多层组合组件形成的堆叠块经受热压时，由模压的压板从叠块的上下表面加热。因此，由于热传导滞后或堆叠块侧面的散热，靠近压板的结合组件和远离压板的结合组件加热温度不同。这种加热温度的不均匀性是不希望有的，因为它会使叠层体的质量差别很大。所以，通过热压而叠加的结合组件的数目受得限制。
另一方面，真空加压涉及堆叠块周围热量的利用。所以各结合组件的温升几乎是均匀的。但是，真空加压也因导热滞后而易于在叠块外部和心部存在温差，这样就难于形成大面积叠层体。
为了克服这些缺点，英国专利1,321,305披露了一种成形方法。在该成形方法中，上述结合组件内插金属板而成为多层叠层板以形成一个堆叠块。然后为该金属板通电产生焦耳热，以便同时形成一系列叠层体。
按照该成形方法的这种加热工艺，叠层体中的各结合组件可以由金属板直接加热。因此，在垂直方向和水平方向上叠层体都可以被均匀加热。所以叠层体质量变化不大，从而解决了上述问题。
此外，JP-B-62-58903(JP-B指经审查的日本公开专利examined Japanesepatent publication)披露了一种高压热成形方法。在这种方法中，由金属箔和热塑树脂膜形成的叠层体通过一个输送辊供至一个金属辊上。金属箔从金属辊电极上通电产生焦耳热。所以，金属箔作为一个加热元件进行高压热固。用金属泊加热的方法使叠层体水平方向上的加热温度均匀，因而可以减小叠层体平面内的质量差异。
此外，Tokuhyou7-508940给出了一种成形方法，它结合了上述英国专利1，321,305和JP-B-62-58903披露的方法。在该成形方法中，用一种连续长度的金属箔作为金属箔。在金属箔长度方向上的多个点处叠加合成树脂材料板。然后在相邻合成树脂材料板之间的点处把金属箔折叠形成“之”结构。各合成树脂材料板堆叠成多层，其间插入电绝缘金属间层以形成一个叠层块。然后在模压下成形该叠层块。给金属箔通电加热同时给叠层块加压。在这种方式下，叠层块在压力下热成形。因此，合成树脂材料板可以通过叠层体的金属箔直接加热。所以，在垂直方向和水平方向上加热温度均匀，从而高效地生产质量差导小的叠层体。
在这种方法中，用金属箔加热可以使得在加压热成形步骤中加热温度均匀。但是，其缺点是加压热成形的叠层体还必须象传统的热压方法一样在加压下冷却，从而延长生产时间。
下面让我们参照用一种层板(用例如环氧树脂的半固化片浸渍玻璃布而形成，该玻璃布通过将一基底如玻璃布浸渍热固树脂然后干燥该材料而制得)作为合成树脂材料板形成的叠层体进一步解释上述方法。当热压成形的叠层体冷却时，金属箔表面印上作为基底的玻璃布编织的花纹，尤其在玻璃纤维纺线交错的地方，从而增加了叠层体表面的粗糙度，这是因为热成形树脂收缩很大，除非叠层体保持压力直到其温度不高于热成形树脂的玻璃转变温度。例如，如果加压热成形的叠层体不在压力下冷却，根据一种触摸式表面粗糙度仪测得玻璃线一面的表面粗糙度Rmax为4-7μm。这就使得难于用刻蚀或其它电路形成方法在叠层体上进行加工以形成印刷电路板的精细电路图。相反，如果加压热成形的叠层体在加压下冷却。那么表面粗糙度Rmax低于1μm。因此热压成形的叠层体需要在模压压力下冷却。
然而，由于叠层体的暴露面积太小，在施压下冷却热压成形的叠层体需要很长时间，从而延长了生产周期。可以用电扇在叠层体周边吹风强制冷却。但是，采用该方法只能从叠层体周边散失热量。因此，需要花费很长时间冷却多层叠层体的内部。所以这种方法几乎不能缩短生产周期。
上述给金属箔通电加热叠层块从而同时成形多层的方法存在以下缺点，即必须根据叠层块的测量温度控制流过金属箔的电流大小，以便控制金属箔产生的热量。通常的方法是在叠层块内插入一个热电偶测量叠层块的温度。
然而，如果成形叠层体时其内插入一个热电偶，那么插热电偶的地方将压上热电偶的形状从而使该处不能用，降低了叠层体产率。叠层体堆中插热电偶形成的叠层体可以用作粗糙叠层体。但是，这种方法遗留了一些需要解决的问题，换句话说，用于粗糙叠层体的空间占据了本可以用于生产叠层体的空间，从而降低了产率。
本发明是在这种情况下产生的。本发明的一个目的是提供一种生产工艺，该工艺能生产质量稳定、表面粗糙度低的叠层体，同时加快冷却速率、缩短生产时间，提高生产效率。
(1)根据本发明，一种用于生产叠层板的工艺包括折叠一层合成树脂材料板2和一层在其端部有一电缘表面的金属间层4之间的夹层金属箔1以形成一个由所述的合成树脂材料板2、金属间层4和金属箔1组成的叠层块，相邻的合成树脂材料板之间的金属箔1彼此相连，所述金属间层4置于其间，给金属箔1通电产生热量，并给上述叠层块5加压，然后在压力下冷却上述叠层块以形成一个叠层体，其中，至少一部分所述金属间层4内部提供一种热管6，具有这种热管6的金属间层4以这样一种方式与所述金属箔1堆叠，即使其边缘从所述叠层块5凸出，因而热量从该凸出的金属间层4释放，从而允许这样成形的叠层块5冷却。
(2)在第1条中叠层块的冷却可以通过所述的具有热管的金属间层强制冷却而实现。
(3)在第1条中的叠层块的冷却可以通过提供于具有热管的金属间层上的散热片强制冷却而实现。
(4)在第1条中叠层块的冷却可以通过用水冷却所述的具有热管的金属间层而实现。
(5)在第1条中叠层块的冷却可以通过安装于所述的具有热管的金属间层的辐射部分的水冷套用水冷却而实现。
(6)根据本发明用于生产一种叠层体的一种设备，包括一个通过折叠一层合成树脂材料板2和一层在其端部有一电绝缘表面的金属间层4之间的夹层金属箔1而形成的、由所述板状合成材料2、金属间层4和金属箔1组成的叠层块，相邻的和金属间层4布置在一起的板状树脂材料之间彼此相连的多个金属箔1，一个用于给所述金属箔通电产生热量的电加热装置，和一个加压上述叠层块的压模，其中，至少一些所述金属间层内部装有热管，并且具有热管的所述金属间层足够长，以从所述叠层块边缘凸出。
(7)根据第(6)条所限定的内部具有热管的金属间层可以具有提供于其凸出部分的翅片。
(8)根据第(6)条所限定的内部具有热管的金属间层可以具有一些在其内平行镶嵌的圆的热管。
(9)根据第(6)条所限定的内部具有热管的金属间层可以在其内部具有一种扁平热管。
(10)在第(6)至第(9)中的任意一条中，可以提供一种用于测量内部具有热管的金属间层的温度的测温仪器。
图1是一个示意的正视图，显示了本发明的一个实施例；图2是一个立体图，显示了本发明的叠层块的一个实施例；以及图3是一个立体图，显示了按照本发明形成的内部具有热管的金属间层。
下面将描述本发明的一些实施例。
在本发明中，将基底例如玻璃布浸渍热固树脂然后干燥而得的多个半固化片堆或者包括具有形成于其上的电路的内层或外层的这种树脂叠层作为合成树脂材料板2，用连续长度的铜箔作为金属箔1。在本实施例中，用两条金属箔1。
上述合成树脂材料板2在两条金属箔1长度方向上的多个点处插入其间，以形成一种堆叠结合材料3。然后在两相邻合成树脂材料板2之间的点处折叠金属箔2，并在上下金属箔2之间插入金属间层4，使相邻的金属箔1不能相互接触，从而使堆叠结合材料3弯成“之”字(zigzag)形。这样以来，各合成树脂材料板2就层叠成如图2所示的一个堆叠块5。
在上述实施例中，用两条连续长度的金属箔作为金属箔1。但是，也可以选用其它形式的金属箔。例如，可用一条连续长度的金属箔连接所有层。
堆叠块5可以在无叠层体结合材料3的情况下形成。在这种替代方法中，在一层金属箔1上叠加一层合成树脂材料板2。然后在合成树脂材料板2一端反折金属箔1，以使自由长度的金属箔1叠加在合成树脂材料板2上。然后再在金属箔1上叠加金属间层4。再在该金属间层4一端反折金属箔1，以使金属箔1的自由长度部分叠加在金属间层4上。再在金属箔1上叠加另一层合成树脂材料板2。这种堆叠程序不断重复，从压模8的一个压盘16，至另一个压盘16从而形成一个堆叠块5。
金属间层4是由一种至少其表面为电绝缘的材料形成。一些金属间层4内部具有热管6。具有热管6的金属间层4a与金属箔1以这样一种方式堆叠，使它在堆叠块5边缘凸出。不需所有的金属间层4内部都具有热管6。作为其余的金属间层4b，可以用表面经阳极化处理以形成一个硬质阳极化膜的金属板如铝板，该阳极化膜浸渍聚四氟乙烯形成一个30至40μm厚的电绝缘膜。
内部具有热管6的金属间层4a可以具有在金属板如铝板内平行镶嵌的多个热管6，如图3所示。另外，也可以采用Acronics Corp．生产的超薄板热管(TPHP,thin plate heat pipe)之类的平的热管，这种TPHP包括一个钎焊在一个表面具有“之”字沟槽图样的金属板上的扁平金属板，沟槽内填充工作介质。所有这些金属间层具有形成于其表面的电绝缘层以具有上述金属间层4b的电绝缘性能。金属间层4a的一个边缘用作一个辐射部分15。各热管6这样布置，使其一端位于辐射部分15，如图3所示。另外，辐射部分15优选包括提供于其上的散热片10以加强其辐射性能。
在图2所示的实施例中，用一种内部装有热管6的金属间层4a作为最上和最下金属间层4，用一种无热管6的金属间层4b作为其它各金属间层。具有热管6的金属间层4a从叠层块5辐射部分15凸出出来。然后把按图2形成的叠层块5放在图1所示的压模8的压盘16、16之间，再把一个通电加热装置7接至金属箔1的两端。在这种条件下进行成形。可以选用一种真空叠层体压机作为压模8用于在真空室内施压。在操作过程中，真空室内的空气抽至10torr。在这种条件下，从通电加热装置7给两层金属箔1通直流电加热，同时分别从压盘16、16给叠层块5施加10kgf/cm2向上和向下的压力。在这种方式下，各层合成树脂材料板2可由在成形过程中由与其接触的金属箔1直接加热。因此，板状合成树脂材料2在垂直方向和水平方向均可以均匀加热，从而使得高效地生产质量变化小的叠层体成为可能。
热管6的热导率是金属热导率的几百倍并具有良好的响应特性。内部装有这种热管6的金属间层4a插入叠层块5。按照这样的布置，金属间层4a作为与其接触的金属箔1的一个热接受部分17。由该热接触部分17从叠层块5接受的热量再通过热管6传递至辐射部分15。这使热接收部分17和金属间层4a的辐射部分15的温差非常小。如果在这种设计中用一种普通铝板或其同类作为金属间层4b，那么，插入叠层块5并与金属箔1接触的金属间层4b的热接受部分和从叠层块5凸出的金属间层4b的辐射部分的温差会很大。这是因为铝板与热管6相比，其热导率和热响应特性都很低，板不可能使热量很快地从热接收部分传递至辐射部分。
根据上述讨论，内部装有热管6的金属间层4a的热接受部分17和辐射部分15之间的温差很小。所以通过测量从叠层块5伸出的辐射部分15的温度就可以测得由金属箔1产生的热量对叠层块5产生的加热温度。因此，可以根据对金属间层4a的辐射部分15的温度的测量控制从通电加热装置7流过金属箔1的电流大小，从而控制金属箔1产生的热量，因而控制了叠层块5的加热温度。这样，就可以在控制加热温度至某一个预定值，例如180℃的同时进行成形。金属间层4a的热接受部分17和辐射部分15之间温差很小但并不等于零，因为辐射部分15还散失热量。通常，这个温差不会造成问题。但是，若需要严格控制加热温度，可以通过热辐射计或其同类测量辐射部分15的温度和通过热电偶或其同类测量热接受部分17的温度从而建立其间的关系。可根据这种关系从辐射部分15测定热接触部分17的准确温度。
内部装有热管6的金属间层4a的辐射部分15的温度可以用一种测量仪器如图1所示的热辐射计9a或热电偶测量。由于辐射部分15从叠层块5凸出，因此可以在叠层块5外面测得叠层块5的温度。所以，没必要象传统工艺那样把热电偶插入叠层块5或在其内部布置热电偶使得存在压纹叠层体，因而避免的生产率的降低。
综上所述，在通电加热装置7给金属箔1通电加热的同时加压热成形叠层块5。之后，在压模8保压的同时关掉金属箔1上的电源使成形的叠层块5冷却。在冷却过程中，装有热管6的金属间层4a在插入叠层块5的热接受部分17处接受叠层块5的热量并通过热管6迅速传递给辐射部分15且在这里散失掉。这样，成形的叠层块5可以在很短的时间内完成冷却。如果在辐射部分5上装有散热片10那么它将提高散热效率从而提高冷却效应，进一步缩短冷却时间。另外，如果用电扇强制冷却散热片10，散热效率会进一步提高，冷却时间会进一步缩短。另一种可替代的方法是在辐射部分15上连接一个水冷套来强化水冷。
如果没有装有热管6的金属间层4a，那么在保压下冷却成形的叠层块5，从180℃降至100℃(低于其玻璃转变温度)，则需要5小时，若用电扇从这种叠层块5的四周吹风强冷，那么从180℃冷至100℃也得需要1小时。另一方面，如果按照本发明的结构采用电扇对具有内装热管6的插入叠层块5的金属间层4a的块5进行吹风强冷，那么叠层块5从180℃冷至100℃只需要10分钟，这就显著地缩短了生产时间。
在热成形叠层块5的冷却过程中，通过测量内部装有热管6的金属间层4a的辐射部分15的温度，就可以测得叠层块5的温降。因此，通过测量金属间层4a的辐射部分15的温度，就可以控制操作过程，从而在叠层块5的温度降至某个预定值时打开压模8取出叠层块5。
从金属箔1折叠处切割和分离取出的叠层块5就可以得到具有双面堆叠了金属箔1的合成树脂材料板2的叠层体。在本发明中，叠层块5按上述方法在保压下冷却。所得到的叠层体的表面粗糙度Rmax不超过1μm。因此，可以在按本发明形成的叠层体上形成精细电路。工业应用如上所述，按照本发明形成叠层体的工艺包括，折叠夹层于一层合成树脂材料板和一层其端部具有一个电绝缘表面的金属间层之间的金属箔以形成一种由所述的合成树脂材料板、金属间层和金属箔组成的叠层块，其中相邻合成树脂材料板间的一系列金属箔相互连接，且其间插入上述金属间层，给上述金属箔通电同时压缩叠层块，然后在保压下冷却成形的叠层块以形成一种叠层体。因此，各层合成树脂材料板可以由金属箔直接加热。上述合成树脂材料板在垂直方向和水平方向均可以被均匀加热，从而使得高效生产质量变化不大的叠层体成为可能。此外，通过保压冷却上述叠层块，可以得到表面粗糙度小的叠层体。另外，有些金属间层内部可装有热管。这样热成形的叠层块可以通过冷却装于金属间层的热管得以冷却。在这种设计中，叠层块中的热量可以很快地通过热管传递然后散失掉。这样热成形的叠层块的冷却时间可以缩短，从而缩短生产周期。
另外，还可以提供一种测温仪器用于测量内部装有热管的金属间层的温度。通过这样测量金属间层的温度就可以测得叠层块的温度，因此就没有必要向叠层块中插入热电偶进行测温。所以，就不会浪费叠层体，因而避免降低生产率。
另外，内部装有热管的金属间层可在叠层块边缘凸出来。可以在金属间层的凸缘上装一些散热片，这些散热片具有很高的散热效应，能进一步缩短冷却时间，从而缩短生产周期。
权利要求
1．一种用于生产叠层体的工艺，该工艺包括折叠一层合成树脂材料板和一层在其端部有一电绝缘表面的金属间层之间的夹层金属箔，以形成一个由所述的合成树脂材料板、金属间层和金属箔组成的叠层块，相邻的合成树脂材料板之间金属箔相连，所述金属间层布置于合成树脂材料板之间，给金属箔通电产生热量的同时给上述叠层块加压，然后在压力下冷却上述叠层块以形成一个叠层体，其特征在于，至少一些所述金属间层内部提供一种热管，具有这种热管的金属间层以这样一种方式与所述金属箔堆叠，使其边缘从所述叠层块凸出，因而热量从该凸出的金属间层释放从而允许这样成形的叠层块冷却。
2．根据权利要求1所述的生产叠层体的工艺，其特征在于，所述叠层块的冷却是通过强制冷却内部装有热管的金属间层而实现的。
3．根据权利要求1所述的生产叠层体的工艺，其特征在于，所述叠层块的冷却是通过强制冷却内部装有热管的金属间层的散热片而实现的。
4．根据权利要求1所述的生产叠层体的工艺，其特征在于，所述叠层块的冷却是通过水冷内部装有热管的金属间层而实现的。
5．根据权利要求1所述的生产叠层体的工艺，其特征在于，所述叠层块的冷却是通过内部装有热管的金属间层的辐射部分上的水冷套水冷而实现的。
6．一种用于生产叠层体的设备，该设备包括一个通过折叠一层合成树脂材料板和一层在其端部有一绝缘表面的金属间层之间的夹层金属箔而形成的、由所述板状合成材料、金属间层和金属箔组成的叠层块，相邻的板状树脂材料之间相连的一系列金属箔，金属间层布置在树脂材料板之间，一个用于给所述金属箔通电产生热量的电加热装置，和一个加压上述叠层块的压模，其特征在于，至少一些所述金属间层内部装有热管，并且具有热管的所述金属间层足够大，以从所述叠层块边缘凸出。
7．根据权利要求6所述的生产叠层体的设备，其特征在于，内部装有热管的金属间层在其凸出部分装有一些散热片。
8．根据权利要求6所述的生产叠层体的设备，其特征在于，内部装有热管的金属间层在其内部镶嵌有一些相互平行的圆形热管。
9．根据权利要求6所述的生产叠层体的设备，其特征在于，内部装有热管的金属间层在其内部镶嵌有扁平的热管。
10．根据权利要求6至9中任意一项所述的生产叠层体的设备，其特征在于，它还包括用于测量内部装有热管的金属间层的温度的测温仪器。
全文摘要
通过堆叠合成树脂材料板、金属间层和金属薄膜而形成的叠层块在金属箔通电加热的同时加压成形为多层,其中的金属间层中至少一部分其内部装有热管。然后通过冷却内装热管的金属间层而保压冷却这样成形的叠层块。在这种设计中,热管可以缩短这样成形的叠层块冷却所需的时间,从而缩短生产周期。
文档编号B32B15/08GK1218435SQ97194681
公开日1999年6月2日 申请日期1997年11月26日 优先权日1997年2月14日
发明者梶田进, 富崎武士 申请人:松下电工株式会社
技术领域：
本发明涉及用于生产堆叠层体的工艺和设备，其中包括给一个金属箔通电产生热量以促进叠层体形成。
通过集成叠加一个金属箔层和一个合成树脂材料板得到一个其表面包括一个金属箔的叠层体。一种用铜箔等作为金属箔、用半固化片(prepreg)等作为合成树脂材料板得到的叠层体用作印刷电路板。这种叠层体是用这样一种工艺形成的，该工艺包括堆叠一个金属箔和一个板状合成树脂材料如半固化片，选择性地与一内层或外层材料堆叠该叠层体，然后在压力下加热该叠层体，以便于包含在叠层体内的板状合成树脂材熔化以经受热固或冷固化。上述热压成形是用一个热源如蒸汽和电热器在热压或真空加压下实现的。
上述热压是通过一个热压板进行的。一个由组件如铜箔和合成树脂材料板组成的叠层体由压板从其上下表面加压并加热。在上述真空加压中，组件叠层体由一种包封材料气密包封。叠层体内部的空气排空，并向该叠层体周围引入高温加压气体进行成形。为了通过这种热压或真空加压进行叠层体化，一系列合成树脂材料板、金属箔和其它组成叠层体的组件结合在一起，形成一套结合的组件。然后多个这种结合组件套层通过内插金属间层而堆叠成一个堆叠块。热压成形该堆叠块以便同时形成一系列叠层体板。上述金属间层是用来保证各叠层体的平整度的。通常，用不锈钢板作为金属间层。
当上述堆叠多层组合组件形成的堆叠块经受热压时，由模压的压板从叠块的上下表面加热。因此，由于热传导滞后或堆叠块侧面的散热，靠近压板的结合组件和远离压板的结合组件加热温度不同。这种加热温度的不均匀性是不希望有的，因为它会使叠层体的质量差别很大。所以，通过热压而叠加的结合组件的数目受得限制。
另一方面，真空加压涉及堆叠块周围热量的利用。所以各结合组件的温升几乎是均匀的。但是，真空加压也因导热滞后而易于在叠块外部和心部存在温差，这样就难于形成大面积叠层体。
为了克服这些缺点，英国专利1,321,305披露了一种成形方法。在该成形方法中，上述结合组件内插金属板而成为多层叠层板以形成一个堆叠块。然后为该金属板通电产生焦耳热，以便同时形成一系列叠层体。
按照该成形方法的这种加热工艺，叠层体中的各结合组件可以由金属板直接加热。因此，在垂直方向和水平方向上叠层体都可以被均匀加热。所以叠层体质量变化不大，从而解决了上述问题。
此外，JP-B-62-58903(JP-B指经审查的日本公开专利examined Japanesepatent publication)披露了一种高压热成形方法。在这种方法中，由金属箔和热塑树脂膜形成的叠层体通过一个输送辊供至一个金属辊上。金属箔从金属辊电极上通电产生焦耳热。所以，金属箔作为一个加热元件进行高压热固。用金属泊加热的方法使叠层体水平方向上的加热温度均匀，因而可以减小叠层体平面内的质量差异。
此外，Tokuhyou7-508940给出了一种成形方法，它结合了上述英国专利1，321,305和JP-B-62-58903披露的方法。在该成形方法中，用一种连续长度的金属箔作为金属箔。在金属箔长度方向上的多个点处叠加合成树脂材料板。然后在相邻合成树脂材料板之间的点处把金属箔折叠形成“之”结构。各合成树脂材料板堆叠成多层，其间插入电绝缘金属间层以形成一个叠层块。然后在模压下成形该叠层块。给金属箔通电加热同时给叠层块加压。在这种方式下，叠层块在压力下热成形。因此，合成树脂材料板可以通过叠层体的金属箔直接加热。所以，在垂直方向和水平方向上加热温度均匀，从而高效地生产质量差导小的叠层体。
在这种方法中，用金属箔加热可以使得在加压热成形步骤中加热温度均匀。但是，其缺点是加压热成形的叠层体还必须象传统的热压方法一样在加压下冷却，从而延长生产时间。
下面让我们参照用一种层板(用例如环氧树脂的半固化片浸渍玻璃布而形成，该玻璃布通过将一基底如玻璃布浸渍热固树脂然后干燥该材料而制得)作为合成树脂材料板形成的叠层体进一步解释上述方法。当热压成形的叠层体冷却时，金属箔表面印上作为基底的玻璃布编织的花纹，尤其在玻璃纤维纺线交错的地方，从而增加了叠层体表面的粗糙度，这是因为热成形树脂收缩很大，除非叠层体保持压力直到其温度不高于热成形树脂的玻璃转变温度。例如，如果加压热成形的叠层体不在压力下冷却，根据一种触摸式表面粗糙度仪测得玻璃线一面的表面粗糙度Rmax为4-7μm。这就使得难于用刻蚀或其它电路形成方法在叠层体上进行加工以形成印刷电路板的精细电路图。相反，如果加压热成形的叠层体在加压下冷却。那么表面粗糙度Rmax低于1μm。因此热压成形的叠层体需要在模压压力下冷却。
然而，由于叠层体的暴露面积太小，在施压下冷却热压成形的叠层体需要很长时间，从而延长了生产周期。可以用电扇在叠层体周边吹风强制冷却。但是，采用该方法只能从叠层体周边散失热量。因此，需要花费很长时间冷却多层叠层体的内部。所以这种方法几乎不能缩短生产周期。
上述给金属箔通电加热叠层块从而同时成形多层的方法存在以下缺点，即必须根据叠层块的测量温度控制流过金属箔的电流大小，以便控制金属箔产生的热量。通常的方法是在叠层块内插入一个热电偶测量叠层块的温度。
然而，如果成形叠层体时其内插入一个热电偶，那么插热电偶的地方将压上热电偶的形状从而使该处不能用，降低了叠层体产率。叠层体堆中插热电偶形成的叠层体可以用作粗糙叠层体。但是，这种方法遗留了一些需要解决的问题，换句话说，用于粗糙叠层体的空间占据了本可以用于生产叠层体的空间，从而降低了产率。
本发明是在这种情况下产生的。本发明的一个目的是提供一种生产工艺，该工艺能生产质量稳定、表面粗糙度低的叠层体，同时加快冷却速率、缩短生产时间，提高生产效率。
(1)根据本发明，一种用于生产叠层板的工艺包括折叠一层合成树脂材料板2和一层在其端部有一电缘表面的金属间层4之间的夹层金属箔1以形成一个由所述的合成树脂材料板2、金属间层4和金属箔1组成的叠层块，相邻的合成树脂材料板之间的金属箔1彼此相连，所述金属间层4置于其间，给金属箔1通电产生热量，并给上述叠层块5加压，然后在压力下冷却上述叠层块以形成一个叠层体，其中，至少一部分所述金属间层4内部提供一种热管6，具有这种热管6的金属间层4以这样一种方式与所述金属箔1堆叠，即使其边缘从所述叠层块5凸出，因而热量从该凸出的金属间层4释放，从而允许这样成形的叠层块5冷却。
(2)在第1条中叠层块的冷却可以通过所述的具有热管的金属间层强制冷却而实现。
(3)在第1条中的叠层块的冷却可以通过提供于具有热管的金属间层上的散热片强制冷却而实现。
(4)在第1条中叠层块的冷却可以通过用水冷却所述的具有热管的金属间层而实现。
(5)在第1条中叠层块的冷却可以通过安装于所述的具有热管的金属间层的辐射部分的水冷套用水冷却而实现。
(6)根据本发明用于生产一种叠层体的一种设备，包括一个通过折叠一层合成树脂材料板2和一层在其端部有一电绝缘表面的金属间层4之间的夹层金属箔1而形成的、由所述板状合成材料2、金属间层4和金属箔1组成的叠层块，相邻的和金属间层4布置在一起的板状树脂材料之间彼此相连的多个金属箔1，一个用于给所述金属箔通电产生热量的电加热装置，和一个加压上述叠层块的压模，其中，至少一些所述金属间层内部装有热管，并且具有热管的所述金属间层足够长，以从所述叠层块边缘凸出。
(7)根据第(6)条所限定的内部具有热管的金属间层可以具有提供于其凸出部分的翅片。
(8)根据第(6)条所限定的内部具有热管的金属间层可以具有一些在其内平行镶嵌的圆的热管。
(9)根据第(6)条所限定的内部具有热管的金属间层可以在其内部具有一种扁平热管。
(10)在第(6)至第(9)中的任意一条中，可以提供一种用于测量内部具有热管的金属间层的温度的测温仪器。
图1是一个示意的正视图，显示了本发明的一个实施例；图2是一个立体图，显示了本发明的叠层块的一个实施例；以及图3是一个立体图，显示了按照本发明形成的内部具有热管的金属间层。
下面将描述本发明的一些实施例。
在本发明中，将基底例如玻璃布浸渍热固树脂然后干燥而得的多个半固化片堆或者包括具有形成于其上的电路的内层或外层的这种树脂叠层作为合成树脂材料板2，用连续长度的铜箔作为金属箔1。在本实施例中，用两条金属箔1。
上述合成树脂材料板2在两条金属箔1长度方向上的多个点处插入其间，以形成一种堆叠结合材料3。然后在两相邻合成树脂材料板2之间的点处折叠金属箔2，并在上下金属箔2之间插入金属间层4，使相邻的金属箔1不能相互接触，从而使堆叠结合材料3弯成“之”字(zigzag)形。这样以来，各合成树脂材料板2就层叠成如图2所示的一个堆叠块5。
在上述实施例中，用两条连续长度的金属箔作为金属箔1。但是，也可以选用其它形式的金属箔。例如，可用一条连续长度的金属箔连接所有层。
堆叠块5可以在无叠层体结合材料3的情况下形成。在这种替代方法中，在一层金属箔1上叠加一层合成树脂材料板2。然后在合成树脂材料板2一端反折金属箔1，以使自由长度的金属箔1叠加在合成树脂材料板2上。然后再在金属箔1上叠加金属间层4。再在该金属间层4一端反折金属箔1，以使金属箔1的自由长度部分叠加在金属间层4上。再在金属箔1上叠加另一层合成树脂材料板2。这种堆叠程序不断重复，从压模8的一个压盘16，至另一个压盘16从而形成一个堆叠块5。
金属间层4是由一种至少其表面为电绝缘的材料形成。一些金属间层4内部具有热管6。具有热管6的金属间层4a与金属箔1以这样一种方式堆叠，使它在堆叠块5边缘凸出。不需所有的金属间层4内部都具有热管6。作为其余的金属间层4b，可以用表面经阳极化处理以形成一个硬质阳极化膜的金属板如铝板，该阳极化膜浸渍聚四氟乙烯形成一个30至40μm厚的电绝缘膜。
内部具有热管6的金属间层4a可以具有在金属板如铝板内平行镶嵌的多个热管6，如图3所示。另外，也可以采用Acronics Corp．生产的超薄板热管(TPHP,thin plate heat pipe)之类的平的热管，这种TPHP包括一个钎焊在一个表面具有“之”字沟槽图样的金属板上的扁平金属板，沟槽内填充工作介质。所有这些金属间层具有形成于其表面的电绝缘层以具有上述金属间层4b的电绝缘性能。金属间层4a的一个边缘用作一个辐射部分15。各热管6这样布置，使其一端位于辐射部分15，如图3所示。另外，辐射部分15优选包括提供于其上的散热片10以加强其辐射性能。
在图2所示的实施例中，用一种内部装有热管6的金属间层4a作为最上和最下金属间层4，用一种无热管6的金属间层4b作为其它各金属间层。具有热管6的金属间层4a从叠层块5辐射部分15凸出出来。然后把按图2形成的叠层块5放在图1所示的压模8的压盘16、16之间，再把一个通电加热装置7接至金属箔1的两端。在这种条件下进行成形。可以选用一种真空叠层体压机作为压模8用于在真空室内施压。在操作过程中，真空室内的空气抽至10torr。在这种条件下，从通电加热装置7给两层金属箔1通直流电加热，同时分别从压盘16、16给叠层块5施加10kgf/cm2向上和向下的压力。在这种方式下，各层合成树脂材料板2可由在成形过程中由与其接触的金属箔1直接加热。因此，板状合成树脂材料2在垂直方向和水平方向均可以均匀加热，从而使得高效地生产质量变化小的叠层体成为可能。
热管6的热导率是金属热导率的几百倍并具有良好的响应特性。内部装有这种热管6的金属间层4a插入叠层块5。按照这样的布置，金属间层4a作为与其接触的金属箔1的一个热接受部分17。由该热接触部分17从叠层块5接受的热量再通过热管6传递至辐射部分15。这使热接收部分17和金属间层4a的辐射部分15的温差非常小。如果在这种设计中用一种普通铝板或其同类作为金属间层4b，那么，插入叠层块5并与金属箔1接触的金属间层4b的热接受部分和从叠层块5凸出的金属间层4b的辐射部分的温差会很大。这是因为铝板与热管6相比，其热导率和热响应特性都很低，板不可能使热量很快地从热接收部分传递至辐射部分。
根据上述讨论，内部装有热管6的金属间层4a的热接受部分17和辐射部分15之间的温差很小。所以通过测量从叠层块5伸出的辐射部分15的温度就可以测得由金属箔1产生的热量对叠层块5产生的加热温度。因此，可以根据对金属间层4a的辐射部分15的温度的测量控制从通电加热装置7流过金属箔1的电流大小，从而控制金属箔1产生的热量，因而控制了叠层块5的加热温度。这样，就可以在控制加热温度至某一个预定值，例如180℃的同时进行成形。金属间层4a的热接受部分17和辐射部分15之间温差很小但并不等于零，因为辐射部分15还散失热量。通常，这个温差不会造成问题。但是，若需要严格控制加热温度，可以通过热辐射计或其同类测量辐射部分15的温度和通过热电偶或其同类测量热接受部分17的温度从而建立其间的关系。可根据这种关系从辐射部分15测定热接触部分17的准确温度。
内部装有热管6的金属间层4a的辐射部分15的温度可以用一种测量仪器如图1所示的热辐射计9a或热电偶测量。由于辐射部分15从叠层块5凸出，因此可以在叠层块5外面测得叠层块5的温度。所以，没必要象传统工艺那样把热电偶插入叠层块5或在其内部布置热电偶使得存在压纹叠层体，因而避免的生产率的降低。
综上所述，在通电加热装置7给金属箔1通电加热的同时加压热成形叠层块5。之后，在压模8保压的同时关掉金属箔1上的电源使成形的叠层块5冷却。在冷却过程中，装有热管6的金属间层4a在插入叠层块5的热接受部分17处接受叠层块5的热量并通过热管6迅速传递给辐射部分15且在这里散失掉。这样，成形的叠层块5可以在很短的时间内完成冷却。如果在辐射部分5上装有散热片10那么它将提高散热效率从而提高冷却效应，进一步缩短冷却时间。另外，如果用电扇强制冷却散热片10，散热效率会进一步提高，冷却时间会进一步缩短。另一种可替代的方法是在辐射部分15上连接一个水冷套来强化水冷。
如果没有装有热管6的金属间层4a，那么在保压下冷却成形的叠层块5，从180℃降至100℃(低于其玻璃转变温度)，则需要5小时，若用电扇从这种叠层块5的四周吹风强冷，那么从180℃冷至100℃也得需要1小时。另一方面，如果按照本发明的结构采用电扇对具有内装热管6的插入叠层块5的金属间层4a的块5进行吹风强冷，那么叠层块5从180℃冷至100℃只需要10分钟，这就显著地缩短了生产时间。
在热成形叠层块5的冷却过程中，通过测量内部装有热管6的金属间层4a的辐射部分15的温度，就可以测得叠层块5的温降。因此，通过测量金属间层4a的辐射部分15的温度，就可以控制操作过程，从而在叠层块5的温度降至某个预定值时打开压模8取出叠层块5。
从金属箔1折叠处切割和分离取出的叠层块5就可以得到具有双面堆叠了金属箔1的合成树脂材料板2的叠层体。在本发明中，叠层块5按上述方法在保压下冷却。所得到的叠层体的表面粗糙度Rmax不超过1μm。因此，可以在按本发明形成的叠层体上形成精细电路。工业应用如上所述，按照本发明形成叠层体的工艺包括，折叠夹层于一层合成树脂材料板和一层其端部具有一个电绝缘表面的金属间层之间的金属箔以形成一种由所述的合成树脂材料板、金属间层和金属箔组成的叠层块，其中相邻合成树脂材料板间的一系列金属箔相互连接，且其间插入上述金属间层，给上述金属箔通电同时压缩叠层块，然后在保压下冷却成形的叠层块以形成一种叠层体。因此，各层合成树脂材料板可以由金属箔直接加热。上述合成树脂材料板在垂直方向和水平方向均可以被均匀加热，从而使得高效生产质量变化不大的叠层体成为可能。此外，通过保压冷却上述叠层块，可以得到表面粗糙度小的叠层体。另外，有些金属间层内部可装有热管。这样热成形的叠层块可以通过冷却装于金属间层的热管得以冷却。在这种设计中，叠层块中的热量可以很快地通过热管传递然后散失掉。这样热成形的叠层块的冷却时间可以缩短，从而缩短生产周期。
另外，还可以提供一种测温仪器用于测量内部装有热管的金属间层的温度。通过这样测量金属间层的温度就可以测得叠层块的温度，因此就没有必要向叠层块中插入热电偶进行测温。所以，就不会浪费叠层体，因而避免降低生产率。
另外，内部装有热管的金属间层可在叠层块边缘凸出来。可以在金属间层的凸缘上装一些散热片，这些散热片具有很高的散热效应，能进一步缩短冷却时间，从而缩短生产周期。
权利要求
1．一种用于生产叠层体的工艺，该工艺包括折叠一层合成树脂材料板和一层在其端部有一电绝缘表面的金属间层之间的夹层金属箔，以形成一个由所述的合成树脂材料板、金属间层和金属箔组成的叠层块，相邻的合成树脂材料板之间金属箔相连，所述金属间层布置于合成树脂材料板之间，给金属箔通电产生热量的同时给上述叠层块加压，然后在压力下冷却上述叠层块以形成一个叠层体，其特征在于，至少一些所述金属间层内部提供一种热管，具有这种热管的金属间层以这样一种方式与所述金属箔堆叠，使其边缘从所述叠层块凸出，因而热量从该凸出的金属间层释放从而允许这样成形的叠层块冷却。
2．根据权利要求1所述的生产叠层体的工艺，其特征在于，所述叠层块的冷却是通过强制冷却内部装有热管的金属间层而实现的。
3．根据权利要求1所述的生产叠层体的工艺，其特征在于，所述叠层块的冷却是通过强制冷却内部装有热管的金属间层的散热片而实现的。
4．根据权利要求1所述的生产叠层体的工艺，其特征在于，所述叠层块的冷却是通过水冷内部装有热管的金属间层而实现的。
5．根据权利要求1所述的生产叠层体的工艺，其特征在于，所述叠层块的冷却是通过内部装有热管的金属间层的辐射部分上的水冷套水冷而实现的。
6．一种用于生产叠层体的设备，该设备包括一个通过折叠一层合成树脂材料板和一层在其端部有一绝缘表面的金属间层之间的夹层金属箔而形成的、由所述板状合成材料、金属间层和金属箔组成的叠层块，相邻的板状树脂材料之间相连的一系列金属箔，金属间层布置在树脂材料板之间，一个用于给所述金属箔通电产生热量的电加热装置，和一个加压上述叠层块的压模，其特征在于，至少一些所述金属间层内部装有热管，并且具有热管的所述金属间层足够大，以从所述叠层块边缘凸出。
7．根据权利要求6所述的生产叠层体的设备，其特征在于，内部装有热管的金属间层在其凸出部分装有一些散热片。
8．根据权利要求6所述的生产叠层体的设备，其特征在于，内部装有热管的金属间层在其内部镶嵌有一些相互平行的圆形热管。
9．根据权利要求6所述的生产叠层体的设备，其特征在于，内部装有热管的金属间层在其内部镶嵌有扁平的热管。
10．根据权利要求6至9中任意一项所述的生产叠层体的设备，其特征在于，它还包括用于测量内部装有热管的金属间层的温度的测温仪器。
全文摘要
通过堆叠合成树脂材料板、金属间层和金属薄膜而形成的叠层块在金属箔通电加热的同时加压成形为多层,其中的金属间层中至少一部分其内部装有热管。然后通过冷却内装热管的金属间层而保压冷却这样成形的叠层块。在这种设计中,热管可以缩短这样成形的叠层块冷却所需的时间,从而缩短生产周期。
文档编号B32B15/08GK1218435SQ97194681
公开日1999年6月2日 申请日期1997年11月26日 优先权日1997年2月14日
发明者梶田进, 富崎武士 申请人:松下电工株式会社
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