Армирующая текстильная ткань для оптимизации стабильности размеров слоистых композиционных структур, включая изделия для электротехники и электроники

3. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что порядка 50 от общего числа основных нитей Имеют кручение по часовой стрелке от 0,4 до 40 кручений на метр И порядка 50 от общего числа уточных нитей имеют кручение против часовой стрелки с таким же модулем.4. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что порядка 50 от общего количества уточных нитей имеют кручение по часовой стрелке от 0,4 до 40 кручений на метр и порядка 50 от общего числа уточных нитей имеют кручение против часовой стрелки с таким же модулем.5. Слоистая композиционная структура для печатных плат, содержащая ткань по одному из пп. 1-4.Настоящее изобретение относится к арматуре из текстильной ткани для использования в слоистых композиционных структурах, в частности для слоистых диэлектрических материалов и печатных плат. Специальная конфигурация ткани и расположение нитей способствуют получению сбалансированной структуры ткани, что значительно уменьшает сдвиги получаемой слоистой композиционной структуры на стадии последующих процессов механической и температурной обработки, используемых при изготовлении печатных плат.Армирующие ткани сегодня успешно используются для производства усовершенствованных диэлектрических композиционных материалов для электротехнической и электронной промышленности. В частности, в производстве слоистых структур стекловолоконные ткани являются доминирующими на рынке для армирования всех типов термореактивных и термопластичных смол.С одной или обеих сторон слоистой структуры имеется медная фольга, которая после нескольких процессов фотографии, травления, сверления и отделки становится хорошо известной печатной платой. В многослойной плате дополнительные слои смолы, армированной тканью, и дополнительные слои медной фольги располагаются послойно и подвергаются воздействию дополнительных процессов фотографии, травления, сверления и отделки для того, чтобы получить довольно сложные многослойные печатные платы.Печатные платы и используемые для их производства слоистые структуры должны иметь очень высокую стабильность размеров, как можно более низкое коробление и кручение, а также очень ограниченный и предсказуемый сдвиг по осям Х и У во время последующих стадий процессов механической и температурной обработки.Армирующие ткани, производимые в настоящее время, имеют, как правило, полотняную структуру переплетения, отличительной особенностью которой является большое число переплетений между основными и уточными нитями, например около 500 или более, определявшееся в 50-ые годы как следствие технологических возможностей, имеющихся на то время, и оставшееся практически неизменным.Используемая нить, в частности нить стеклоткани, имеет среднее число круток на метр от 12 до 40 кручений. Обычно используемое направление крутки это 2-крутка. При 2-крутке нити располагаются в виде восходящей слева направо конфигурации, как в центральной части буквы 2 (фиг. 1). При 5-крутке нити располагаются в виде восходящей справа налево конфигурации, как в центральной части буквы 5 (фиг. 2).Потребность в улучшении рабочих характеристик вызвана последними технологическими достижениями в производстве печатных плат (и, в частности, многослойных печатных плат с большим числом слоев), такими как процесс наращивания слоев, формирование микроперемычек и лазерное сверление, которые требуют более высокой стабильности размеров слоистой структуры, а также более ровного распределения арматуры внутри полимерной матрицы.В патенте США 5,662,990 описывается Использование некрученой нити в армирующей ткани, что значительно улучшает рабочие характеристики получаемой слоистой структуры и печатной платы. Однако, еще лучшие результаты дает изменение конфигурации ткани, как это описано в данном патенте, чем просто использование улучшенных характеристик нитей.Используемая в печатных платах текстильная ткань ортогональной структуры с весом на единицу площади менее 190 г/кв. м описана в ЕР-399219.Установлено, что конфигурация армирующей ткани является основополагающим фактором для характеристики стабильности размеров получаемой слоистой композиционной структуры. Настоящее изобретение было также успешно использовано для производства тонких слоистых структур, где применяются тонкие ткани толщиной от 0,035 до 0,13 мм, которые, как правило, укладываются в ограниченное число слоев. Проведенные исследования позволили установить различия между армирующими тканями. При весе ткани свыше 190 г на квадратный метр оптимальные результаты были получены для тканей с однонаправленными нитями, как это описано в принадлежащем заявителю патенте США 5,752,550, в то время как при весе ткани менее 190 г на квадратный метр, ткани с однонаправленными нитями показали результаты хуже оптимальных. Кроме того, на характеристику стабильности размеров армированных тканей с ортогональным расположением нитей весом до 190 г на квадратный метр, в частности полотняной структуры переплетения влияют три основных фактора1. Конфигурация структуры ткани исключительно важна. Вследствие того, что на всех стадиях производства, связанных с отделкой и пропиткой, используются непрерывные процессы разматывания, вытягивания и намотки ткани в продольном направлении, было установлено, что для обеспечения удовлетворительной стабильности армирующей ткани необходимо иметь в продольном направлении по меньшей мере 55 и до порядка 65 от общего числа основных и уточных нитей, что позволяет получить лучшую характеристику диэлектрических слоистых структур и печатных плат.2. Число переплетений между основными и уточными нитями должно быть ограниченным на единицу площади независимо от веса ткани. Результаты показывают, что при весе ткани на единицу площади до 190 г на квадратный метр оптимальное число переплетений составляет от 200 до 315 переплетений на квадратный сантиметр. За пределами этих величин получаемая слоистая композиционная структура имеет искаженную и непредсказуемую характеристику.3. Третьим и наиболее важным фактором для характеристики стабильности размеров слоистых композиционных структур является кручение, имеющееся в каждой основной и уточной нити. Было установлено, что армирующая ткань в получаемой слоистой композиционной структуре имеет абсолютно нейтральную характеристику при использовании порядка 50 (1 10 ) от общего числа основных и уточных нитей с кручением против часовой стрелки (2-крутка) и оставшихся порядка 50 (1 10 ) нитей - с кручением по часовой стрелке (5-крутка) с одинаковым модулем кручения. Для получения оптимальных результатов уровни кручения должны быть как можно более низкими, но и при высоких уровнях кручения наблюдалась нейтральная характеристика, так что хорошие результаты были получены в широком диапазоне от 0,4 до 40 кручений на метр. Это легко объяснить,если представить каждую нить как группу волокон (порядка нескольких сотен), имеющих спиралевидную (эликоидальную) форму. Таким образом, при каждой температурной нагрузке нить ведет себя подобно пружине, когда нагрев при высоких температурах вь 1 зь 1 вает удлинение, а охлаждение вызывает сжатие. Теперь, если каждая нить имеет одинаковое направление кручения, эти температурные нагрузки будут вызывать скручивание всей слоистой композиционной структуры. Однако, поскольку удлинение вследствие нагрева и сжатие вследствие охлаждения носят нелинейный характер, как следствие возникает гео ВУ 8175 С 1 200641630метрическая Деформация получаемой слоистой композиционной структуры, которая вь 1 зь 1 вает смещение слоев на последующих технологических стадиях, необходимых для получения законченной печатной платы. Аналогичное явление может быть описано для механических нагрузок или комбинированных механических и температурных нагрузок.В предпочтительном варианте настоящего изобретения кручение каждой нити с круткой против часовой стрелки нейтрализуется кручением смежной нити с круткой по часовой стрелке. Действительно, в предпочтительном варианте изобретения каждая последующая основная нить имеет противоположное кручение с равным модулем относительно предществующей основной нити, и каждая последующая уточная нить имеет противоположное кручение с равным модулем относительно предшествующей уточной нити. Такое расположение нитей действует аналогично противовесу в автомобильном двигателе, который используется для подавления вибраций, вызываемых основным валом двигателя(хотя динамическая природа этого принципа полностью отлична от квазистатической природы настоящего изобретения).Такая конфигурация ткани и расположение нитей позволяют получить оптимально нейтральную характеристику арматуры из текстильной ткани и получаемой слоистой композиционной структуры.Предмет настоящего изобретения представлен в следующем ниже подробном описании со ссылками на прилагаемые чертежи, на которыхфиг. 1 показывает кручение нити против часовой стрелки или 2-круткуфиг. 2 показывает кручение нити по часовой стрелке или 5-круткуфиг. 3 показывает профиль армирующей ткани, известной в настоящее времяфиг. 4 показывает профиль армирующей ткани в соответствии с настоящим изобретениемПроцесс, необходимый для получения армирующей ткани, в частности стеклоткани,проходит следующие этапыНесколько сотен нитей собирают вместе для формирования так называемых первичных пучков. Такая технология используется потому что, как правило, число основных нитей,необходимых для формирования ткани, так велико, что одного станка, способного обработать все основные нити одновременно, было бы недостаточно для обеспечения качества и производительности процесса.Определенное число нитей собирают вместе для формирования основных нитей ткани посредством наматывания всех нитей на так называемый ткацкий навой. Одновременно каждой нити придается размер для того, чтобы сделать ее более прочной и увеличить ее рабочие характеристики в соответствии с высокими скоростями современных ткацких навоев.В настоящее время нить, используемая как в продольном, так и в поперечном направлении армирующей ткани, в частности стеклоткани, всегда имеет кручение против часовой стрелки, называемое 2-круткой. Благодаря этому первичные пучки волокон можно изготавливать, как правило, без ограничения их числа, поскольку все они имеют одинаковую структуру. Например, если определенный вид ткани состоит из 3000 основных нитей,его структура может выполняться различными способами, включая следующийА. 4 первичных пучка волокон по 750 основных концов каждый.В. 5 первичных пучков волокон по 600 основных концов каждый.С. 6 первичных пучков волокон по 500 основных концов каждый.В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения число первичных пучков волокон должно быть всегда четным для того, чтобы как можно более ровно распределить нити 2-крутки и 5-крутки. Например, пункты А и С, приведенные выше, должны были бы содержать 50 первичных пучков, выполненных с кручением против часовой стрелки (2-крутка), и 50 первичных пучков, выполненных с кручением по часовой стрелке (5-крутка), соответственно. При попеременном чередовании первичных пучков волокон 2-крутки и 5-крутки в кату 1 Цечной стойке Шлихтовального станка, а также при соблюдении аналогичной процедуры при наматывании на бердо станка, получаемая ткань будет иметь четные основные нити 2-крутки и нечетные основные нити 5 крутки. Чередование можно выполнять различными способами при условии, что 50 от количества основных нитей имеют 2-крутку, а остальные 50 от количества основных нитей имеют 5-крутку и наоборот.Операция изготовления ткани выполняется на ткацких станках. Операция состоит в переплетении основных и уточных нитей для того, чтобы получить нужную структуру ткани. Нити, которые проходят вертикально вдоль траектории ткани (под 0), образуют продольное направление, а нити, которые проходят поперек (под 90), образуют поперечное направление. Структура переплетения между основными и уточными нитями известна как ткацкий узор. Армирующие ткани, предусмотренные настоящим изобретением, имеют разные ткацкие узоры, такие как сатин, парусина, саржа, рогожка и другие ортогональные структуры переплетения. В предпочтительном варианте настоящего изобретения в качестве типа узора используется полотняное переплетение.Используемые в настоящее время типы ткацких станков имеют приспособления для ввода уточной нити в ткань со сдвоенным механизмом подачи уточной нити для того,чтобы уменьщить скорость ввода. Использование такого сдвоенного механизма ввода с подачей нити от двух автономных бобин диктуется высокой скоростью современных вь 1 сокоскоростных ткацких станков пневматического или рапирного типа и позволяет существенно уменьщить натяжение уточной нити и таким образом избежать перегрузки нити. Для того чтобы уточная нить была сбалансированной, как это диктуется настоящим изобретением, следует просто использовать одну бобину с нитью 2-крутки, а другую - с нитью 5-крутки. Поскольку механизм двойного ввода попеременно тянет уточную нить с первой бобины и следующую уточную нить - со второй бобины, то легко получить сбалансированную уточную нить и получаемую ткань.Армирующая ткань, получаемая с помощью вышеописанного процесса, может обрабатываться на стадии отделки с использованием обычной технологии, которая состоит из тепловой или химической расщлихтовки, а также обработки связующими агентами на линии отделки.Особыми признаками структур армирующей ткани, в частности, армирующей стеклоткани, используемых изготовителями слоистых структур, являются разный вес, а именно от 25 грамм на квадратный метр до 190 грамм на квадратный метр, а также больщое число переплетений между основными и уточными нитями, например, 500 или более. Переплетениями называются точки в структуре ткани, в которых основные и уточные нити перекрещиваются друг с другом. В ткани полотняного переплетения каждое переплетение, в котором основная нить располагается сверху уточной нити (такая основная нить назь 1 вается выпуклой нитью), примыкает к переплетению, в которой основная нить располагается под уточной нитью (эта основная нить называется утопленной нитью). Такая структура повторяется как в продольном, так и в поперечном направлениях одинаковым образом,