DE112009000839T5

DE112009000839T5 - Schaltungsmaterialien mit verbesserter Bindung, Verfahren zur Herstellung hiervon und hieraus hergestellte Artikel

Info

Publication number: DE112009000839T5
Application number: DE112009000839T
Authority: DE
Inventors: Dirk M. South Windsor Baars; Sankar Branford Paul
Original assignee: World Properties Inc
Current assignee: World Properties Inc
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2011-05-12
Also published as: US8519273B2; GB201016029D0; WO2009126366A3; US20090191387A1; US20110031003A1; JP2011517112A; KR20100136544A; GB2472702A; CN101999256A; GB2472702A8; US8257820B2; WO2009126366A2

Abstract

Schaltungsbaugruppe aufweisend:
eine leitfähige Schicht;
eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist:
ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz,
etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm ionische Verunreinigungen und
etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen Verbindung, wobei die stickstoffhaltige Verbindung wenigstens etwa 15 Gewichtsprozent Stickstoff aufweist; und
eine Klebeschicht, die zwischen und in Kontakt mit der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Schicht angeordnet ist, wobei der Klebstoff einen Poly(arylenether) aufweist;
wobei die Schaltungsbaugruppe eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.

Description

STAND DER TECHNIK
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Schaltungsbaugruppen, Verfahren zur Herstellung der Schaltungsbaugruppen und hieraus hergestellte Artikel, einschließlich Schaltungen und Mehrlagenschaltungen.
Wie hierin verwendet, ist eine Schaltungsbaugruppe ein Artikel, der bei der Herstellung von Schaltungen und Mehrlagenschaltungen verwendet wird, und beinhaltet Schaltungslaminate, Packungssubstratlaminate und Aufbaumaterialien, Bindungslagen, Harz beschichtete leitfähige Schichten und Deckfilme. Ein Schaltungslaminat ist eine Art von Schaltungsbaugruppe, die eine leitfähige Schicht aufweist, zum Beispiel Kupfer, die fest an einer dielektrischen Substratschicht befestigt ist. Doppelt kaschierte Laminate haben zwei leitfähigen Schichten, eine auf jeder Seite der dielektrischen Schicht. Das Strukturieren einer leitfähigen Schicht eines Laminats, zum Beispiel durch Ätzen, stellt eine Schaltung bereit. Mehrlagenschaltungen weisen mehrere leitfähige Schichten auf, von denen wenigstens eine ein leitfähiges Verdrahtungsmuster enthält. Typischerweise werden Mehrlagenschaltungen durch Zusammenlaminieren einer oder mehrerer Schaltungsschichten mittels Bindungslagen und in einigen Fällen Harz beschichteten leitfähigen Schichten mit richtiger Ausrichtung unter Verwendung von Wärme und/oder Druck gebildet. Nach der Laminierung zur Bildung der Mehrlagen schaltung können bekannte lochbildende und metallisierende Verfahren verwendet werden, um nutzbare elektrische Pfade zwischen leitfähigen Schichten herzustellen.
In der Vergangenheit wurden Schaltungsbaugruppendielektrika mit Glasfaser verstärkten Epoxidharzen gefertigt. Das relativ polare Epoxidmaterial bindet sich vergleichsweise gut an metallische Oberflächen wie Kupferfolie. Doch führen die polaren Gruppen im Epoxidharz ebenso zu einer relativ hohen Dielektrizitäts konstanten und einem hohen dielektrischen Verlustfaktor. Elektronische Geräte, die bei höheren Frequenzen betrieben werden, erfordern die Verwendung von dielektrischem Schaltungsmaterial mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten und geringen dielektrischen Verlustfaktoren. Eine bessere elektrische Effizienz wird mit Hilfe von vergleichsweise unpolaren Harzsystemen erreicht, wie zum Beispiel solche auf Basis von Polybutadien-, Polyisopren- oder PolyphenylenoxidPolymersystemen. Eine unerwünschte Folge der geringeren Polarität dieser Harzsysteme ist eine von Natur aus niedrigere Bindung an metallische Oberflächen.
Darüber hinaus wird, da die elektronischen Geräte und die darauf befindlichen Merkmale kleiner werden, die Herstellung von dichten Schaltungsanordnungen durch die Verwendung von dielektrischen Schaltungsmaterialien mit einer hohen Glasübergangstemperatur erleichtert. Wenn jedoch dielektrische Substrate mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten, geringen dielektrischen Verlustfaktoren und hohen Glasübergangstemperaturen verwendet werden, kann die Haftung zwischen der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Substratschicht verringert sein. Die Haftung kann noch stärker verringert sein, wenn die leitfähige Schicht eine Kupferfolie mit geringer oder sehr geringer Rauheit (Kupferfolie mit geringem Profil) ist. Solche Folien werden wünschenswerter Weise in dichten Schaltungsdesigns verwendet, um die Ätzgenauigkeit zu verbessern, und in Hochfrequenzanwendungen, um den Leitungsverlust aufgrund der Rauheit zu verringern.
Eine Reihe von Anstrengungen sind unternommen worden, um die Bindung zwischen dielektrischen Schaltungssubstraten und der leitfähigen Schichtoberfläche zu verbessern. Zum Beispiel ist die Verwendung von verschiedenen spezifischen Polymerzusammensetzungen offenbart worden. Die PCT-Anmeldung Nr. 99/57949 von Holman offenbart die Verwendung eines Epoxid- oder Phenoxyharzes mit einem Molekulargewicht von mehr als etwa 4.500, um die Schälfestigkeit eines Schaltungslaminats zu verbessern. Das US-Patent Nr. 6,132,851 von Poutasse offenbart ebenfalls die Verwendung einer mit einer Phenolresolharz-/Epoxidharzzusammensetzung beschichteten Metallfolie als Mittel zur Verbesserung der Haftung auf Schaltungssubstraten. Das US-Patent Nr. 4,954,185 von Kohm beschreibt ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Metallfolie für Leiterplattenlaminate, wobei die erste ein chemischer Prozess zur Erzeugung einer Metalloxidschicht auf der Metallsubstratoberfläche ist und der zweite die Anwendung einer Poly(vinylacetal)/wärmehärtbaren Phenolzusammensetzung ist. Gardeski beschreibt in dem US Patent Nr. 5,194,307 eine Klebstoffzusammensetzung mit einer oder mehreren Epoxidkomponenten und einer Polyesterkomponente mit hohem Molekulargewicht. Die gehärtete Klebeschicht ist flexibel und kann zum Binden einer Metallfolie an einem flexiblen Schaltungssubstrat (z. B. Polyimidfilm) verwendet werden. Yokono et al. beschreiben eine verbesserte Haftung in einem mit Kupfer überzogenen Schaltungslaminat in dem US-Patent Nr. 5,569,545 , die durch die Verwendung von verschiedenen schwefelhaltigen Verbindungen erhalten wurde, die sich vermutlich mit dem Harz vernetzen und chemisch an das Kupfer binden. Die Gegenwart von schwefelhaltigen Verbindungen kann unerwünscht sein, was zu einer erhöhten Korrosionsneigung führen. Die US-Patent-Veröffentlichung Nr. 2005/0208278 von Landi et al. offenbart die Verwendung einer haftvermittelnden elastomeren Schicht, die einen nicht schwefelhaltigen Härter aufweist. Doch in der Praxis hat sich gezeigt, dass die elastomeren Haftvermittlungsschichten zu einer weichen Oberfläche führen können, wodurch die Möglichkeit einer Beschädigung durch die Handhabung während der Verarbeitung erhöht wird. Schließlich verwenden Poutasse und Kovacs in dem US-Patent Nr. 5,622,782 eine Mehrkomponenten-Organosilanschicht um die Folienhaftung mit einem anderen Substrat zu verbessern. Hersteller von Kupferfolien können als abschließenden Produktionsschritt eine Silanbehandlung auf ihre Folien anwenden und die Silanzusammensetzung, die häufig proprietär ist, wird üblicherweise so gewählt, dass sie mit dem Substrat des Kunden kompatibel ist.
Wie von Putasse et al. in dem US-Patent Nr. 5,629,098 festgestellt wurde, weisen Klebstoffe, die eine gute Haftung auf Metall und Substrat haben (gemessen durch die Schälfestigkeit), in der Regel eine weniger als zufriedenstellende hohe Temperaturstabilität auf (gemessen in einem Lötblasenbeständigkeitstest). Umgekehrt bieten Klebstoffe, die eine gute hohe Temperaturstabilität haben, allgemein eine weniger als zufriedenstellende Haftung. Es besteht demnach weiterhin ein Bedarf in der Technik nach Verfahren zur Verbesserung der Bindung zwischen einem leitfähigen Metall und einem Schaltungssubstrat, insbesondere dünnen, starren, wärmehärtbaren Substraten mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten, geringen dielektrischen Verlustfaktoren und hohen Glasübergangstemperaturen, die eine Haftfähigkeit bei hohen Temperaturen beibehält. Es wäre vorteilhaft, wenn der Klebstoff keine B-Stufe benötigen würde und/oder dass die Verwendung des Klebstoffs die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der resultierenden Schaltungsmaterialien nicht ungünstig beeinflussen würde.
Ferner können die Materialien der Schaltungsbaugruppen, da sie synthetische, organische Materialien mit Kohlenstoff und häufig hohem Wasserstoffgehalt enthalten können, brennbar sein und viele Anwendungen erfordern, dass sie Flammschutzanforderungen erfüllen, die von verschiedenen Produktionssektoren wie der Bau-, Elektro-, Transport-, Bergbau- und Automobilindustrie angeordnet sind. Um diese Vorgaben zu erfüllen, werden Zusatzstoffe eingesetzt, die auf unterschiedlichen Wegen in die chemische, exotherme Verbrennungskette eingreifen.
In den Zusammensetzungen für elektrische Schaltungsbaugruppen wurden typischerweise halogenierte, insbesondere bromierte flammhemmende Zusatzstoffe verwendet, um den erforderlichen Flammschutzgrad zu erreichen. In den letzten Jahren wurden bromierte Flammschutzmittel einer Überprüfung wegen ihres Potenzials für einen Beitrag zu Gesundheits- und Umweltproblemen unterzogen; daher ist es wünschenswert geworden, Schaltungsbaugruppen zu haben, die flammhemmende Zusatzstoffe beinhalten, die wirksam sind, die jedoch keine Halogene, insbesondere Brom und Chlor, enthalten.
Alternative, üblich verwendete Flammschutzzusatzstoffe für Polymere, die kein Halogen enthalten, haben gravierende Nachteile, wenn sie in Schaltungsbaugruppen verwendet werden, entweder aufgrund ihrer inhärenten Eigenschaften oder weil sie als Flammschutzmittel weniger wirksam sind. Der erste Nachteil kann zu schlechten elektrischen Eigenschaften, verringerter thermischer Stabilität und einer erhöhten Wasserabsorption führen. Letzterer Nachteil könnte durch die Verwendung sehr hoher Ladungen überwunden werden, dies kann jedoch zu Porosität führen und einer Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften. Diese erwähnten Probleme von üblichen, alternativen Flammschutzmitteln werden verschärft, wenn sie mit einem leicht entflammbaren Harzsystem verwendet werden. Beispiele für alternative Flammschutzmittel mit diesen Problemen sind flammhemmende Phosphorverbindungen, Aluminiumtrihydrat, Borste, und dergleichen.
Dementsprechend besteht weiterhin ein Bedarf an halogenfreien, wärmehärtbaren Flammschutzzusammensetzungen, die die gewünschten flammhemmenden Eigenschaften ohne Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaften, wie zum Beispiel elektrische und Feuchtigkeitsabsorptionseigenschaften, bieten. Es wäre ebenfalls wünschenswert, eine starre, halogenfreie Schaltungsbaugruppe mit guten flammhemmenden Eigenschaften sowie einer verbesserten Bindung an leitfähigen metallischen Metallmaterialien bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform umfasst eine Schaltungsbaugruppe eine leitfähige Schicht, eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz, etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm ionische Verunreinigungen und etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen Verbindung, wobei die stickstoffhaltige Verbindung wenigstens etwa 15 Gewichtsprozent Stickstoff aufweist; und eine Klebeschicht, die zwischen und in engem Kontakt mit der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Schicht angeordnet ist, wobei der Klebstoff einen Poly(arylenether) aufweist, wobei die Schaltungsbaugruppe eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat. In einer Ausführungsform weist der Klebstoff ferner ein Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer auf, vorzugsweise ein carboxy-funktionalisiertes Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer und wahlweise ein Elastomer.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltungsbaugruppe auf: eine leitfähige Schicht; und eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz, etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm einer ionischen Verunreinigung und etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen Verbindung, wobei die stickstoffhaltige Verbindung wenigstens etwa 15 Gewichtsprozent Stickstoff aufweist; und wobei die Schaltungsbaugruppe eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
In noch einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltungsbaugruppe auf: eine leitfähige Schicht; eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz und etwa 50 bis etwa 80 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm einer ionischen Verunreinigung aufweist; und eine Klebeschicht, die zwischen und in engem Kontakt mit der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Schicht angeordnet ist, wobei der Klebstoff einen Poly(arylenether) aufweist; wobei das Schaltungsmaterial eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat. In einer Ausführungsform weist der Klebstoff ferner ein Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer auf, vorzugsweise ein carboxy-funktionalisiertes Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer und wahlweise ein Elastomer.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform weist eine Schaltungsbaugruppe auf: eine leitfähige Schicht; und eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz und etwa 50 bis etwa 80 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm einer ionischen Verunreinigung; wobei das Schaltungsmaterial eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
Noch eine weitere Ausführungsform betrifft eine Schaltungsbaugruppe, die aufweist: eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz; etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm ionische Verunreinigungen; und etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen Verbindung, wobei die stickstoffhaltige Verbindung wenigstens etwa 15 Gewichtsprozent Stickstoff aufweist; wobei die Schaltungsbaugruppe eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
Die Erfindung wird ferner durch die folgende Zeichnung, die ausführliche Beschreibung und die Beispiele veranschaulicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Unter Bezugnahme auf die beispielhafte Zeichnung, in der gleiche Elemente in den mehreren Figuren gleichermaßen nummeriert sind, zeigen:
1 eine beispielhafte Schaltungsbaugruppe mit einer Klebeschicht, die auf einer leitfähigen Schicht, z. B. einer Kupferfolie, angeordnet ist.
2 eine beispielhafte Schaltungsbaugruppe mit einer Klebeschicht, die auf einer dielektrischen Substratschicht angeordnet ist.
3 ein beispielhaftes Schaltungslaminat, das eine Klebeschicht aufweist.
4 ein beispielhaftes, doppelt kaschiertes Schaltungslaminat, das zwei Klebeschichten aufweist.
5 eine beispielhafte doppelt kaschierte Schaltung, die zwei Klebeschichten aufweist.
6 eine beispielhafte Mehrlagenschaltung, die drei Klebeschichten aufweist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die hierin offenbarten Schaltungsbaugruppen basieren auf Polymersystemen, die, während sie ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweisen, die in vielen modernen Anwendungen erwünscht sind, leicht entflammbar sein können und eine schlechte Haftung auf leitfähigen Metallen haben können. In der Vergangenheit ist das Problem der leichten Brennbarkeit durch die Zugabe von bromierten organischen Flammschutzmitteln zu dem Polymersystem angegangen worden. Diese bromierten Verbindungen ähneln der in anderen Schaltungsmaterialien verwendeten Art zur Erhöhung der Flammbeständigkeit. In den letzten Jahren hat es jedoch zunehmende, weltweite Gesundheits- und Umweltbedenken in Bezug auf diese bromierten Verbindungen wegen ihres angeblichen Potenzial gegeben, giftige, sogar krebserregende Nebenprodukte hervorzubringen, wenn sie verbrannt oder auf Deponien entsorgt werden.
Diese Bedenken haben den Wunsch nach „halogenfreien” Schaltungsmaterialien angespornt, die eine UL94-Flammschutzklassifizierung von V-1 oder besser haben, ohne die Verwendung von Halogenen, insbesondere Brom und Chlor. Einige Regierungen und andere Gruppen haben vorgeschlagen, dass die Angabe für „halogenfrei” in einem Schaltungsmaterial weniger als 900 Teile pro Million (ppm) Brom, Chlor oder eine Kombination hiervon sei.
Die hierin offenbarten Schaltungsbaugruppen weisen vorteilhafterweise unpolare Polymersysteme mit hologenfreien Zusatzstoffen auf, die einen Flammschutz von V-1 oder besser erreichen, während sie ebenfalls gute elektrische Eigenschaften aufweisen, eine niedrige Wasserabsorption, eine gute Haftung an leitfähigen Metallen und eine ausgezeichnete Widerstandfähigkeit gegenüber den Lösungsmitteln und Lösungen, insbesondere den stark sauren, die in der herkömmlichen Schaltungsherstellung verwendet werden. Diese Eigenschaften sind in Schaltungsbaugruppen für die Verwendung in Hochfrequenzanwendungen oder Anwendungen mit hoher Schaltungsdichte alle hoch erwünscht.
Das amerikanische Patent Nr. 7,022,404 B2 offenbart die Verwendung einer Kombination von Flammschutzmitteln, insbesondere Magnesiumhydroxid und Polytetrafluorethylen (PTFE), um eine UL94-Klassifizierung von V-1 oder besser mit den brennbaren Harzsystemen dieser Erfindung und ohne den Einsatz von zusätzlichem Brom oder Chlor zu erhalten. Diese Kombination kann jedoch Mängel aufweisen, die wenigstens zu einem Teil durch die hohe Ladung der Zusatzstoffe, die für den gewünschten Flammschutz erforderlich sind, hervorgerufen werden, nämlich eine höhere Wasserabsorption als erwünscht und eine schlechtere Säurebeständigkeit und Haftung an leitfähigen Metallen als erwünscht.
Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit diesen Mängeln, während sie eine UL94-Klassifizierung von V-1 oder besser erreicht. Dies wird durch Verringerung der Menge an Magnesiumhydroxid durch Zugabe einer stickstoffhaltigen Verbindung oder Kombination solcher Verbindungen, die einen Stickstoffgehalt von wenigstens etwa 15 Gewichtsprozent (Gew.-%) aufweisen, zusammen mit der Verwendung einer die Bindung verbessernden Klebstoffzusammensetzung zwischen dem Schaltungsdielektrikum und einem leitfähigen Metall erreicht. Die resultierenden Schaltungsbaugruppen haben die unerwartete, jedoch erwünschte Kombination der Eigenschaften einer V-1-Klassifizierung oder besser, einer niedrigen Wasserabsorption, guter elektrischer Eigenschaften, einer starken Widerstandsfähigkeit gegen Säuren und einer ausgezeichneten Haftung auf leitfähigen Metallen und alles halogenfrei.
Dementsprechend sind hierin Schaltungsbaugruppen beschrieben, die halogenfreie dielektrische Materialzusammensetzungen aufweisen, die die Bindung verbessernde Klebeschichtzusammensetzungen enthalten können.
Die die Bindung verbessernden Klebeschichtzusammensetzungen weisen einen Poly(arylenether) auf; wahlweise ein Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer, vorzugsweise mit einem carboxylierten Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer; und wahlweise ein elastomeres Blockcopolymer, das Einheiten aufweist, die aus einer alkenylaromatischen Verbindung und einem konjugierten Dien abgeleitet sind. Der Poly(arylenether) kann ebenfalls wahlweise carboxy-funktionalisiert sein. Die Kombination dieser Komponenten bietet eine verbesserte Haftung zwischen einer leitfähigen Metallschicht und einem Schaltungssubstrat sowie eine verbesserte Flammbeständigkeit. Die verbesserte Bindungsfestigkeit bleibt vorteilhafterweise bei hohen Temperaturen erhalten, wie sie bei Lötvorgängen auftreten (zum Beispiel 550°F oder 288°C). In einer besonders vorteilhaften Eigenschaft beeinflusst die Verwendung der Klebstoffzusammensetzung die elektrischen Eigenschaften des resultierenden Schaltungslaminats, wie zum Beispiel eine niedrige Dielektrizitätskonstante, ein geringer dielektrischer Verlustfaktor, eine geringe Wasserabsorption und eine verbesserte Durchschlagsfestigkeit, im Wesentlichen nicht ungünstig.
Der Poly(arylenether) kann in Form eines Homopolymers oder eines Copolymers vorliegen, darunter ein Pfropf- oder ein Blockcopolymer. Kombinationen von verschiedenen Formen können verwendet werden. Poly(arylenether) umfassen mehrere Struktureinheiten der Formel (1):
wobei für jede Struktureinheit jedes R und R' unabhängig Wasserstoff, primäres oder sekundäres C_1-7 Alkyl, Phenyl, C_1-7 Aminoalkyl, C_1-7 Alkenylalkyl, C_1-7 Alkynylalkyl, C_1-7 Alkoxy, C_6-10 Aryl und C_6-10 Aryloxy ist. In einigen Ausführungsformen ist jedes R unabhängig C_1-7 Alkyl oder Phenyl, zum Beispiel, C_1-4 Alkyl und jedes R' unabhängig Wasserstoff oder Methyl.
Beispielhafte Poly(arylenether) umfassen Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-diethyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-dipropyl-1,4-phenylenether), Poly(2-methyl-6-allyl-1,4-phenylenether), Poly(di-tert-butyl-dimethoxy-1,4-phenylenether), Poly(2,6-dichlormethyl-1,4-phenylenether, Poly(2,6-dibrommethyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-di(2-chlorethyl)-1,4-phenylenether), Poly(2,6-ditolyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-dichlor-1,4-phenylenether), Poly(2,6-diphenyl-1,4-phenylenether) und Poly(2,5-dimethyl-1,4-phenylenether). Ein nützlicher Poly(arylenether) weist 2,6-Dimethyl-1,4-phenylenether-Einheiten auf, wahlweise in Kombination mit 2,3,6-Trimethyl-1,4-phenylenether-Einheiten.
Der Poly(arylenether) kann funktionalisiert sein, um so eine funktionelle Gruppe vorzusehen, die die Haftung zwischen einer leitfähigen Metallschicht und einer Schaltungssubstratschicht verbessert. Die Funktionalisierung kann unter Verwendung einer polyfunktionellen Verbindung erreicht werden, die in dem Molekül sowohl (i) eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung oder eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung als auch (ii) eine oder mehrere einer Carboxygruppe, umfassend Carbonsäure, Anhydrid, Amid, Ester oder Säurehalogenid, aufweist. In einer Ausführungsform ist die funktionelle Gruppe eine Carbonsäure- oder eine Estergruppe. Beispiele von polyfunktionellen Verbindungen, die eine funktionelle Carbonsäuregruppe bereitstellen können, umfassen Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure und Zitronensäure.
Insbesondere umfassen geeignete funktionalisierte Poly(arylenether) das Reaktionsprodukt eines Poly(arylenether) und eines zyklischen Carbonsäureanhydrids. Beispiele von geeigneten zyklischen Anhydriden sind Maleinsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Adipinsäureanhydrid und Phthalsäureanhydrid, insbesondere Maleinsäureanhydrid. Modifizierte Poly(arylenether), wie zum Beispiel maleinierter Poly(arylenether), können durch Verfahren hergestellt werden, wie sie in dem US-Patent Nr. 5,310,820 beschrieben sind, oder sind kommerziell erhältlich. Beispiele von kommerziell erhältlichen, geeignet modifizierten und unmodifizierten Poly(arylenether) umfassen PPE-MA von Asahi (ein maleinisierter Poly(arylenether)) und Blendex HPP820 von Chemtura (ein unmodifizierter Poly(arylenether)).
In einigen Ausführungsformen weisen die Klebstoffe ferner ein Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer auf. In einer bestimmten Ausführungsform werden Verbindungen verwendet, die zwei oder mehrere Polybutadien- und/oder Polyisoprenpolymere aufweisen. Ein „Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer”, wie hierin verwendet, umfasst von Butadien abgeleitete Homopolymere, von Isopren abgeleitete Homopolymere und von Butadien und/oder Isopren abgeleitete Copolymere und/oder weniger als 50 Gew.-% eines Monomers, das mit dem Butadien und/oder dem Isopren co-härtbar ist. Mit anderen Worten weist das Copolymer aus Butadien und/oder Isopren Polymere mit mehr als 50 Gew.-% Butadien, mehr als 50% Isopren oder mehr als 50% Butadien plus Isopren auf. Geeignete Monomere, die mit Butadien und/oder Isopren co-härtbar sind, umfassen monoethylenisch ungesättigte Verbindungen wie zum Beispiel Acrylnitril, Ethacrylnitril, Methacrylnitril, Alpha-Chloracrylnitril, Beta-Chloracrylnitril, Alpha-Bromacrylnitril, C_1-6 Alkyl(meth)acrylate (zum Beispiel Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, n-Propyl(meth)acrylat und Isopropyl(meth)acrylat), Acrylamid, Methacrylamid, Maleinimid, N-Methylmaleinimid, N-Ethylmaleinimid, Itaconsäure, (Meth)acrylsäure, Styrol, alkenylaromatische Verbindungen wie nachfolgend beschrieben und eine Kombination mit mindestens einem der vorstehenden monoethylenisch ungesättigten Monomere.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Polybutadienpolymer ein syndiotaktisches Polybutadienhomopolymer ohne co-härtbares Monomer auf. Das syndiotaktische Polybutadienhomopolymer wird oft in Kombination mit einem anderen Polybutadienpolymer verwendet, einem Polyisoprenpolymer oder einer Kombination hiervon.
Das/die in der Klebstoffzusammensetzung verwendete(n) Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer(e) kann/können mit dem Poly(arylenether) co-härtbar sein. In einer Ausführungsform ist das Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer carboxy-funktionalisiert. Die Funktionalisierung kann unter Verwendung eines polyfunktionellen, mit Butadien oder Isopren co-härtbaren Monomers erreicht werden, das in dem Molekül sowohl (i) eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung oder eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung als auch (ii). eine oder mehrere einer Carboxygruppe, umfassend Carbonsäure, Anhydrid, Amid, Ester oder Säurehalogenid, aufweist. Eine bevorzugte Carboxygruppe ist eine Carbonsäure oder Ester. Beispiele von polyfunktionellen Verbindungen, die eine funktionelle Carbonsäuregruppe bereitstellen können, umfassen Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure und Zitronensäure. Insbesondere können mit Maleinsäureanhydrid adduzierte Polybutadiene in der Klebstoffzusammensetzung verwendet werden. Geeignete maleinisierte Polybutadienpolymere sind kommerziell erhältlich, zum Beispiel von Sartomer unter der Handelsnamen RICON 130MA8, RICON 130MA13, RICON 130MA20, RICON 131MA5, RICON 131MA10, RICON 131MA17, RICON 131MA20 und RICON 156MA17. Geeignete maleinisierte Polybutadien-Styrol-Copolymere sind kommerziell erhältlich, zum Beispiel von Sartomer unter den Handelsnamen RICON 184MA6. RICON 184MA6 ist ein Butadien-Styrol-Copolymer, das mit Maleinsäureanhydrid adduziert ist, mit einem Styrol-Gehalt von 17 bis 27 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht (Mn) von etwa 9.900 g/mol. In einer speziellen Ausführungsform wird ein syndiotaktisches Polybutadienhomopolymer in Kombination mit einem carboxy-funktionalisierten Polybutadien, insbesondere einem maleinisierten Polybutadienhomopolymer oder -Copolymer, zum Beispiel ein maleinisiertes Polybutadien-Styrol, verwendet.
In noch weiteren Ausführungsformen weisen die Klebstoffe ferner ein elastomeres Polymer auf. Das elastomere Polymer kann mit dem Poly(arylenether) und/oder dem Polybutadien- oder Isoprenharz co-härtbar sein. Geeignete Elastomere umfassen elastomere Blockcopolymere, die einen aus einer alkenylaromatischen Verbindung abgeleiteten Block (A) und einen aus einem konjugierten Dien abgeleiteten Block (B) aufweisen. Die Anordnung der Blöcke (A) und (B) umfasst lineare und Pfropfstrukturen, einschließlich radialer Teleblockstrukturen mit verzweigten Ketten. Beispiele für lineare Strukturen umfassen Diblock- (A-B), Triblock- (A-B-A oder B-A-B), Tetrablock- (A-B-A-B) und Pentablockstrukturen (A-B-A-B-A oder B-A-B-A-B) sowie lineare Strukturen, die insgesamt 6 oder mehr Blöcke von A und B enthalten. Bestimmte Blockcopolymere umfassen Diblock-, Triblock- und Tetrablockstrukturen und insbesondere A-B-Diblock- und A-B-A-Triblockstrukturen.
Die alkenylaromatische Verbindung, die den Block (A) bereitstellt, wird durch die Formel (2) dargestellt:
wobei jedes R² und R³ unabhängig Wasserstoff, C₁-C₅ Alkyl, Brom oder Chlor und jedes R⁴, R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig Wasserstoff, C₁-C₁₂ Alkyl, C₃-C₁₂ Cycloalkyl, C₆-C₁₂ Aryl, C₇-C₁₂ Aralkyl, C₇-C₁₂ Alkaryl, C₁-C₁₂ Alkoxy, C₃-C₁₂ Cycloalkoxy, C₆-C₁₂ Aryloxy, Chlor, Brom oder Hydroxy ist. Beispielhafte alkenylaromatische Verbindungen umfassen Styrol, 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol, 3,5-Diethylstyrol, 4-n-Propylstyrol, Alpha-Methylstyrol, Alpha-Methylvinyltoluol, Alpha-Chlorstyrol, Alpha-Bromstyrol, Dichlorstyrol, Dibromstyrol, Tetrachlorstyrol und dergleichen und Kombinationen aus zumindest einer der vorgenannten Verbindungen. Styrol und/oder Alpha-Methylstyrol werden häufig verwendet.
Spezifische Beispiele der konjugierten Diene, die zur Bereitstellung des Blocks (B) verwendet werden, umfassen 1,3-Butadien, 2-Methyl-1,3-butadien (Isopren), 2,3-Dimethyl-1,3-butadien und 1,3-Pentadien, insbesondere 1,3-Butadien und Isopren. Eine Kombination aus konjugierten Dienen kann verwendet werden. Der aus einem konjugierten Dien abgeleitete Block (B) ist wahlweise teilweise oder Vollständig hydriert.
Beispielhafte Blockcopolymere, die einen aus einer alkenylaromatischen Verbindung abgeleiteten Block (A) und einen aus einem konjugierten Dien abgeleiteten Block (B) aufweisen, umfassen Styrol-Butadien-Diblockcopolymer (SB), Styrol-Butadien-Styrol-Triblockcopolymer (SBS), Styrol-Isopren-Diblockcopolymer (SI), Styrol-Isopren-Styrol-Triblockcopolymer (SIS), Styrol-(Ethylen-Butylen)-Styrol-Triblockcopolymer (SEBS), Styrol-(Ethylen-Propylen)-Styrol-Triblockcopolymer (SEPS) und Styrol-(Ethylen-Butylen)-Diblockcopolymer (SEB). Solche Polymere sind kommerziell erhältlich, zum Beispiel von Shell Chemical Corporation unter dem Handelsnamen KRATON D-1101, KRATON D-1102, KRATON D-1107, KRATON D-1111, KRATON D-1116, KRATON D-1117, KRATON D-1118, KRATON D-1119, KRATON D-1122, KRATON D-1135X, KRATON D-1184, KRATON D-1144X, KRATON D-1300X, KRATON D-4141, KRATON D-4158, KRATON G1726 und KRATON G-1652. KRATON D-1118 ist ein festes SB-SBS-Copolymer. Dieses Copolymer weist Polystyrol-Endblöcke auf und einen gummiartigen Polybutadien-Mittelblock mit etwa 20% SBS-Triblock und etwa 80% SB-Diblock. Es ist ein weicher Gummi mit niedrigem Modul und geringer Kohäsionsfestigkeit.
Die relative Menge der Poly(arylenether), des/der Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer(e) und des elastomeren Blockcopolymers hängt von dem jeweiligen verwendeten Substratmaterial ab, den gewünschten Eigenschaften der Schaltungsmaterialien und Schaltungslaminate und ähnlichen Überlegungen. Es wurde festgestellt, dass die Verwendung eines Poly(arylenethers) eine erhöhte Bindungsfestigkeit zwischen einer leitfähigen Metallschicht, insbesondere Kupfer, und einem relativ unpolaren dielektrischen Substratmaterial bietet. Dieses Ergebnis ist besonders überraschend, da Poly(arylenether) selbst unpolar sind. Die Verwendung eines Polybutadien- oder Polyisoprenpolymers erhöht die Beständigkeit gegen hohe Temperaturen der Laminate weiter, insbesondere wenn diese Polymere carboxy-funktionalisiert sind. Die Verwendung eines elastomeren Blockcopolymers kann zur Kompatibilisierung der Komponenten des Klebstoffs dienen. Die Bestimmung der geeigneten Mengen der einzelnen Komponenten kann ohne unnötiges Experimentieren mit Hilfe der hierin bereitgestellten Anleitung durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Klebstoffzusammensetzung bis zu 100 Gew.-% des Poly(arylen)ethers, insbesondere des carboxy-funktionalisierten Poly(arylenethers). In einer anderen Ausführungsform besteht die Klebstoffzusammensetzung im Wesentlichen aus bis zu 100 Gew.-% des Poly(arylen)ethers, insbesondere des carboxy-funktionalisierten Poly(arylen)ethers. In noch einer weiteren Ausgestaltung besteht die Klebstoffzusammensetzung aus bis zu 100 Gew.-% des Poly(arylen)ethers, insbesondere des carboxy-funktionalisierten Poly(arylen)ethers.
Die Klebstoffzusammensetzung kann alternativ etwa 20 bis etwa 99 Gew.-%, insbesondere etwa 30 bis etwa 80 Gew.-%, insbesondere etwa 40 bis etwa 60 Gew.-% des Poly(arylenethers) aufweisen, vorzugsweise des carboxy-funktionalisierten Poly(arylenethers), und etwa 1 bis etwa 80 Gew.-%, insbesondere etwa 20 bis etwa 70 Gew.-%, insbesondere etwa 40 bis etwa 60 Gew.-% des Polybutadien- oder Polyisoprenpolymers, vorzugsweise des carboxy-funktionalisierten Polybutadien- oder Polyisoprenpolymers, wobei jede der vorstehenden Mengen auf das Gesamtgewicht des Polymerteils der Klebstoffzusammensetzung bezogen ist.
In noch einer weiteren Ausführungsform weist die Klebstoffzusammensetzung etwa 20 bis etwa 98 Gew.-%, insbesondere etwa 25 bis etwa 75 Gew.-%, insbesondere etwa 30 bis etwa 50 Gew.-% des Poly(arylenethers), vorzugsweise des carboxy-funktionalisierten Poly(arylenethers) auf; etwa 1 bis etwa 79 Gew.-%, insbesondere etwa 10 bis etwa 60 Gew.-%, insbesondere etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% des co-härtbaren Polybutadien- oder Polyisoprenpolymers, vorzugsweise umfassend das co-härtbare carboxy-funktionalisierte Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer; und etwa 1 bis etwa 79 Gew.-%, insbesondere etwa 10 bis etwa 60 Gew.-%, insbesondere etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% des elastomeren Blockcopolymers, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymerteils der Klebstoffzusammensetzung.
Zusätzlich zu dem einen oder den mehreren der oben beschriebenen Polymere kann die Klebstoffzusammensetzung weiterhin wahlweise Zusatzstoffe wie zum Beispiel Härter, Vernetzungsmittel, Viskositätsmodifizierungsmittel, Haftvermittler, Netzmittel, Flammschutzmittel, Füllstoffe und Antioxidantien aufweisen. Die spezielle Wahl der Zusatzstoffe hängt von der Art der leitfähigen Schicht und der Schaltungssubstratzusammensetzung ab und werden so gewählt, dass sie die Haftung zwischen einer leitfähigen Schicht und einem Schaltungssubstrat, die Dielektrizitätskonstante, den dielektrischen Verlustfaktor, die Wasserabsorption, die Flammhemmung und/oder andere gewünschte Eigenschaften des Schaltungsmaterials verbessern oder im Wesentlichen nicht ungünstig beeinflussen.
Geeignete Füllstoffe für die Verwendung in der Klebstoffzusammensetzung umfassen Titandioxid (Rutil und Anatas), Bariumtitanat, Strontiumtitanat, Siliziumdioxid, einschließlich amorphes Quarzglas, Korund, Wollastonit, Aramidfasern (z. B. KEVLAR^TM von DuPont), Glasfaser, Ba₂Ti₉O₂₀, Glaskugeln, Quarz, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Berylliumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Glimmer, Talk, Nanoton, Alumosilikate (natürliche und synthetische) und pyrogenes Siliziumdioxid (z. B. Cab-O-Sil erhältlich von Cabot Corporation), die alleine oder in Kombination verwendet werden. Die Füllstoffe können die Form von festen, porösen oder hohlen Partikeln aufweisen. Spezielle Füllstoffe umfassen Rutiltitandioxid und amorphes Siliziumdioxid. Zur Verbesserung der Haftung zwischen den Füllstoffen und dem Polymer kann der Füllstoff mit einem oder mehreren Haftvermittlern behandelt werden, wie zum Beispiel Silane, Zirkonate oder Titanate. Füllstoffe, wenn sie verwendet werden, sind in der Regel in einer Menge von etwa 15–60 Vol.-% vorhanden, insbesondere etwa 20–50 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoffzusammensetzung.
Geeignete Härter umfassen solche, die zur Einleitung der Härtung von Polymeren in der Klebstoffzusammensetzung nutzbar sind. Beispiele umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Azide, Peroxide, Schwefel und Schwefelderivate. Freie Radikalinitiatoren sind als Härtungsinitiatoren besonders erwünscht. Beispiele für freie Radikalinitiatoren umfassen Peroxide, Hydroperoxide und Nicht-Peroxidinitiatoren wie 2,3-Dimethyl-2,3-diphenylbutan. Beispiele von Peroxid-Härtern umfassen Dicumylperoxid,alpha,alpha-di(t-butylperoxy)-m,p-diisopropylbenzol, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan-3 und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexin-3 sowie Mischungen, die einen oder mehrere der vorstehenden Härtungsinitiatoren aufweisen. Der Härtungsinitiator, wenn er verwendet wird, ist in der Regel in einer Menge von etwa 0,25 Gew.-% bis 15 Gew.-% vorhanden, bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoffzusammensetzung.
Vernetzungsmittel sind reaktive Monomere oder Polymere, die die Vernetzungsdichte bei der Härtung des Klebstoffs erhöhen. In einer Ausführungsform sind solche reaktiven Monomere oder Polymere zu einer Co-Reaktion mit einem Polymer in dem Klebstoffpolymer und einem Polymer in der Schaltungssubstratzusammensetzung in der Lage. Beispiele geeigneter reaktiver Monomere umfassen unter anderen Styrol, Divinylbenzol, Vinyltoluol, Divinylbenzol, Triallylcyanurat, Diallylphthalat und multifunktionelle Acrylatmonomere (wie zum Beispiel Sartomer-Verbindungen von Sartomer Co.), die alle kommerziell erhältlich sind. Verwendbare Mengen der Vernetzungsmittel sind etwa 0,1 bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoffzusammensetzung.
Geeignete Antioxidantien umfassen Radikalfänger und Metalldeaktivatoren. Ein nicht einschränkendes Beispiel für einen freien Radikalfänger ist Poly[[6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino-s-triazin-2,4-dyil][(2,2,6,6,-tetramethyl-4-piperidyl)imino]hexamethylen[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidylimino]], das kommerziell unter dem Handelsnamen Chimmasorb 944 von Ciba Chemicals erhältlich ist. Ein nicht einschränkendes Beispiel für einen Metalldeaktivator ist 2,2-Oxalyldiamido-bis[ethyl-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat], das von Uniroyal Chemical (Middlebury, CT) unter dem Handelsnamen Naugard XL-1 kommerziell erhältlich ist. Es kann ein einziges Antioxidans oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Antioxidantien verwendet werden. Antioxidantien sind typischerweise in Mengen von bis zu etwa 3 Gew.-%, insbesondere etwa 0,5 bis etwa 2,0 Gew.-% vorhanden, bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoffzusammensetzung.
Haftvermittler können vorhanden sein, um die Bildung von kovalenten Bindungen zu fördern oder an diesen teilzuhaben, die eine Metalloberfläche oder Füllstofffläche mit einem Polymer verbinden. Beispielhafte Haftvermittler umfassen 3-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan und 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan Haftvermittler, wenn sie vorhanden sind, können in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-% vorhanden sein, bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoffzusammensetzung
Die oben beschriebene Klebstoffzusammensetzung kann mit einem dielektrischen Schaltungssubstrat und einer leitfähigen Schicht verwendet werden, um Schaltungsmaterialien, Schaltungslaminate, Schaltungen und Mehrlagenschaltungen herzustellen. Geeignete leitfähige Schichten umfassen eine dünne Schicht aus einem leitfähigen Metall, wie zum Beispiel eine Kupferfolie, die derzeit in der Schaltungsherstellung verwendet wird, zum Beispiel elektrolytisch abgeschiedene Kupferfolien. Verwendbare Kupferfolien weisen typischerweise Dicken von etwa 9 bis etwa 180 Mikrometer auf.
Die Kupferfolie kann entweder durch elektrolytische Abscheidung (ED) auf einer rotierenden Edelstahltrommel aus einem Kupfersulfatbad hergestellt werden oder durch Walzen von massiven Kupferstäben. Wenn ED-Kupferfolie verwendet wird, wird die Ausgangsrauheit der Grundfolie in dem Folienplattierungsprozess auf der „Bad-Seite” (oder der matten Seite) der Folie erzeugt. Eine zusätzliche Rauheit wird in einem sekundären Plattierungsschritt erzeugt. Wenn gewalzte Folie verwendet wird, wird der anfänglich glatten und glänzenden Folie durch einen sekundären Plattierungsschritt Rauheit verliehen.
Diese mechanische Rauheit kann zu mehreren Nachteilen führen. Wie ausführlich von Brist et al. (Gary Brist, Stephen Hall, Sidney Clouser und Tao Lang, "Nonclassical conductor losses due to copper foil roughness and treatment", S. 26, Circuitree, can 2005) und Ogawa et al. (N. Ogawa, H. Onozeki, N. Moriike, T. Tanabe, T. Kumakura, "Profile-free foil for high-density packaging substrates and high-frequency applications", S. 457, Proceedings of the 2005 Electronic Components and Technology Conference, IEEE) beschrieben wurde, kann die Rauheit einer Leiteroberfläche zu einer wesentlichen Erhöhung des Leitungsverlusts bei hohen Frequenzen führen, wobei ein rauer Leiter einen bis zu zweifachen Leitungsverlust eines glatten bewirkt. Ogawa beschreibt ebenfalls die Einschränkungen für eine genaue Schaltungsfertigung, vor allem die genaue Ätzung feiner Linien und Räume, die durch die Leitungsrauheit verursacht werden.
Die Rauheit einer Kupferfolie wird in der Regel durch Kontaktprofilometrie oder optische Interferometrie charakterisiert. Die meisten Folienhersteller messen die Rauheit mit einem Kontaktprofilometer aufgrund ihrer langen Erfahrung mit einem solchen Messsystem. Die meisten hierin zitierten Werte wurden mit einem optischen Profilometer WYCO von Veeco Instruments unter Verwendung des Verfahrens der Weißlichtinterferometrie gemessen. Da die Rauheit in mehreren verschiedenen Größenordnungen bestehen kann und aus vielen Spitzen und Tälern mit unterschiedlichen Abständen von einer festen Bezugsebene besteht, gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, die Oberflächenrauheit numerisch zu beschreiben. Zwei häufig berichtete Quantitäten sind der RMS-Rauheitswert, Rq, und die Erhebung-zu-Senke-Rauheit, Rz, die beide in Längenmaßen angegeben werden.
Konventionell hergestellte ED-Kupferfolie für die Schaltungsindustrie hat Rz-Werte der behandelten Seite von 7 bis 20 Mikrometer (μm) (entsprechend Rq-Werten von etwa 1,2 bis 4 μm), wenn sie mit dem optischen Profilometer WYCO. gemessen wurden. Kontaktprofilometer tendieren dazu, niedrigere Werte zu erhalten aufgrund der Verformung der Kupferbehandlung durch den Aufnahmestift, während die Messung durchgeführt wird. Die behandelte Seite gewalzter Kupferfolie weist Rz-Werte von 3,5–5,5 μm auf (entsprechend Rq-Werten von 0,45–0,9 μm). „Revers behandelte” ED-Folien, wie zum Beispiel Oak-Mitsui MLS-TOC-500, können ebenfalls Rq-Werte aufweisen, die ähnlich denen von gewalzten Folien sind. Die ED-Folien mit geringem Profil weisen derzeit Rz-Werte von 2 bis 3 μm auf. Bei der WYCO-Messung weist die glänzende Seite der gewalzten Folie einen Rz-Wert von etwa 0,7 μm und einen entsprechenden Rq von etwa 0,1 μm auf.
In jüngerer Zeit sind andere Arten elektrolytisch abgeschiedener Folien mit geringem Profil kommerziell erhältlich. Dazu gehören die Produkte SQ-VLP von Oak Mitsui mit einem mit dem WYCO gemessenen Rq-Wert von 0,7 μm und MQ-VLP mit einem WYCO Rq-Wert von 0,47 μm.
Sowohl die gewalzten wie auch die für die Schaltungsindustrie speziell behandelten ED-Folien sind von einer Vielzahl kommerzieller Hersteller erhältlich. Zum Beispiel sind Kupferfolien mit geringem Profil kommerziell erhältlich von Oak Mitsui unter dem Handelsnamen ”TOC-500”, ”TOC-500-MLS” und ”TOC-500-LZ”, von Nippon Denkai unter dem Handelsnamen ”USLP” und von Furukawa unter dem Handelsnamen ”F1WS”. Kupferfolien mit hohem Profil sind kommerziell erhältlich von Circuit Foil unter dem Handelsnamen ”TWS”.
Geeignete dielektrische Schaltungssubstrate weisen Harze mit geringer Polarität, niedriger Dielektrizitätskonstante und niedrigem Verlust auf, darunter solche auf Basis von wärmehärtbaren Harzen wie zum Beispiel 1,2-Polybutadien-, Polyisopren-, Poly(etherimid) (PEI), Polybutadien-Polyisoprencopolymeren, Poly(phenylenether)-Harzen und jene, die auf allylierten Poly(phenylenether)-Harzen basieren. Während diese Materialien die gewünschten Eigenschaften einer niedrigen Dielektrizitätskonstanten und einem niedrigen Verlust aufweisen, weisen sie ebenfalls eine geringe Kupferschälfestigkeit auf. Die Kupferschälfestigkeit solcher Materialien kann durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung wesentlich verbessert werden. Es ist ebenso wichtig, dass die Haftfestigkeit bei erhöhten Temperaturen relativ hoch bleibt, um eine „Nachbearbeitung” zu ermöglichen, das heißt die Entfernung und den Austausch von gelöteten Komponenten auf der Leiterplatte. Kombinationen von Harzen mit geringer Polarität und Harzen höherer Polarität können ebenfalls verwendet werden, wobei nicht einschränkende Beispiele Epoxid und Poly(phenylenether), Epoxid und Poly(etherimid), Cyanatester und Poly(phenylenether) und 1,2-Polybutadien und Polyethylen um fassen. Zusammensetzungen mit Polybutadien, Polyisopren, und/oder Butadien und Isopren enthaltende Copolymere sind besonders nützlich.
Besonders geeignete Schaltungssubstrate sind wärmehärtbare Zusammensetzungen, die ein wärmehärtbares Polybutadien- und/oder Polyisoprenharz aufweisen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „wärmehärtbares Polybutadien- und/oder Polyisoprenharz” Homo- und Copolymere, die von Butadien, Isopren oder Mischungen hiervon abgeleitete Einheiten aufweisen. Einheiten, die aus anderen copolymerisierbaren Monomeren abgeleitet sind, können ebenfalls in dem Harz vorhanden sein, zum Beispiel in Form von Pfropfen. Beispielhafte copolymerisierbare Monomere umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, vinylaromatische Monomere, zum Beispiel substituierte und unsubstituierte monovinylaromatische Monomere wie Styrol, 3-Methylstyrol, 3,5-Diethylstyrol, 4-n-Propylstyrol, Alpha-Methylstyrol, Alpha-Methylvinyltoluol, Para-Hydroxystyrol, Para-Methoxystyrol, Alpha-Chlorstyrol, Alpha-Bromstyrol, Dichlorstyrol, Dibromstyrol, Tetra-Chlorstyrol und dergleichen; und substituierte und unsubstituierte divinylaromatische Monomere wie Divinylbenzol, Divinyltoluol und dergleichen. Kombinationen aus zumindest einem der vorhergehenden copolymerisierbaren Monomere können auch verwendet werden. Beispielhafte wärmehärtbare Polybutadien- und/oder Polyisoprenharze umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Butadienhomopolymere, Isoprenhomopolymere, Butadien-vinylaromatische Copolymere wie Butadien-Styrol, Isopren-vinylaromatische Copolymere wie Isopren-Styrol-Copolymere und dergleichen.
Die wärmehärtbaren Polybutadien- und/oder Polyisoprenharze können ebenfalls modifiziert sein, zum Beispiel können die Harze Hydroxyl-terminierte, Methacrylat-terminierte, Carboxylat-terminierte Harze sein. Post-reagierte Harze können verwendet werden, wie zum Beispiel Epoxy-, Maleinsäureanhydrid- oder Urethan-modifizierte Butadien- oder Isoprenharze. Die Harze können auch vernetzt werden, zum Beispiel durch divinylaromatische Verbindungen wie Divinylbenzol, z. B. ein Polybutadien-Styrol, das mit Divinylbenzol vernetzt ist. Geeignete Harze sind im Großen und Ganzen als „Polybutadiene” von ihren Herstellern klassifiziert, zum Beispiel Nippon Soda Co., Tokyo, Japan und Sartomer Company Inc., Exton, PA. Mischungen aus Harzen können ebenfalls verwendet werden, zum Beispiel eine Mischung aus einem Polybutadienhomopolymer und einem Poly(butadienisopren)-Copolymer. Kombinationen, die ein syndiotaktisches Polybutadien aufweise, können ebenfalls nützlich sein.
Das wärmehärtbare Polybutadien- und/oder Polyisopren-Harz kann bei Raumtemperatur flüssig oder fest sein. Geeignete flüssige Harze können ein mittleres Molekulargewicht von mehr als ca. 5.000 aufweisen, haben jedoch im Allgemeinen ein mittleres Molekulargewicht von weniger als etwa 5.000 (am meisten bevorzugt etwa 1.000 bis etwa 3.000). Wärmehärtbare Polybutadien- und/oder Polyisoprenharze mit wenigstens 90 Gew.-% 1,2-Zugabe sind bevorzugt, da sie die größte Vernetzungsdichte beim Härten aufgrund der großen Anzahl von unabhängigen Vinylgruppen, die für die Vernetzung zur Verfügung stehen, zeigen.
Das Polybutadien- und/oder Polyisoprenharz ist in dem Harzsystem in einer Menge von bis zu 100 Gew.-% vorhanden, insbesondere etwa 60 Gew.-% bezogen auf das gesamte Harzsystem, ganz besonders etwa 10 bis etwa 55 Gew.-%, noch genauer etwa 15 bis etwa 45 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Harzsystem.
Andere Polymere, die mit den wärmehärtbaren Polybutadien- und/oder Polyisoprenharzen co-härten können, können für bestimmte Eigenschafts- oder Prozessmodifikationen hinzugefügt werden. Um zum Beispiel die Stabilität der Durchschlagsfestigkeit und der mechanischen Eigenschaften des elektrischen Substratmaterials im Laufe der Zeit zu verbessern, kann ein Ethylen-Propylen-Elastomer mit geringerem Molekulargewicht in den Harzsystemen verwendet werden. Ein Ethylen-Propylen-Elastomer, wie hierin verwendet, ist ein Copolymer, Terpolymer oder anderes Polymer, das in erster Linie Ethylen und Propylen aufweist. Ethylen-Propylen-Elastomere können ferner als EPM-Copolymere (das heißt Copolymere aus Ethylen- und Propylenmonomeren) oder EPDM-Terpolymere (das heißt Terpolymere aus Ethylen-, Propylen- und Dienmonomeren) klassifiziert werden. Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer-Kautschuke haben insbesondere gesättigte Hauptketten mit einer Ursättigung, die abseits der Hauptkette für eine leichte Vernetzung zur Verfügung steht. Flüssige Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer-Kautschuke, in denen das Dien Dicyclopentadien ist, sind bevorzugt.
Verwendbare Molekulargewichte der Ethylen-Propylen-Kautschuke betragen weniger als 10.000 viskositätsmittleres Molekulargewicht. Geeignete Ethylen-Propylen-Kautschuke umfassen einen Ethylen-Propylen-Kautschuk mit einem vis kositätsmittleren Molekulargewicht (MW) von etwa 7.200, der von Uniroyal Chemical Co., Middlebury, CT, unter dem Handelsnamen Trilene CP80 erhältlich ist; flüssiger Ethylen-Propylen-Dicyclopentadien-Terpolymer-Kautschuk mit einem Molekulargewicht von etwa 7.000, der von Uniroyal Chemical Co. unter dem Handelsnamen Trilene 65 erhältlich ist; und ein flüssiges Ethylen-Propylen-Ethylidennorbornen-Terpolymer mit einem Molekulargewicht von etwa 7.500, das von Uniroyal Chemical Co. unter dem Namen Trilene 67 erhältlich ist.
Der Ethylen-Propylen-Kautschuk ist bevorzugt in einer Menge vorhanden, die zur Aufrechterhaltung der Stabilität der Eigenschaften des Substratmaterials im Laufe der Zeit wirksam ist, insbesondere die Durchschlagsfestigkeit und die mechanischen Eigenschaften. Typischerweise betragen solche Mengen bis zu 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Harzsystems, insbesondere etwa 4 bis etwa 20 Gew.-%, ganz besonders etwa 6 bis etwa 12 Gew.-%.
Eine andere Art eines co-härtbaren Polymers ist ein ungesättigtes Polybutadien oder Polyisopren enthaltendes Elastomer. Diese Komponente kann ein willkürliches oder ein Blockcopolymer von primär 1,3-Addition-Butadien oder -Isopren mit einem ethylenisch ungesättigten Monomer sein, zum Beispiel eine vinylaromatische Verbindung wie Styrol oder Alpha-Methylstyrol, ein Acrylat- oder Methacrylat wie ein Methylmethacrylat oder Acrylnitril. Das Elastomer ist bevorzugt ein festes, thermoplastisches Elastomer, das ein lineares oder pfropfenartiges Blockcopolymer mit einem Polybutadien- oder Polyisoprenblock und einen thermoplastischen Block aufweist, der vorzugsweise aus einem monovinylaromatischen Monomer wie Styrol oder Alpha-Methylstyrol abgeleitet ist. Geeignete Blockcopolymere dieses Typs umfassen Styrol-Butadien-Styrol-Triblockcopolymere, zum Beispiel diejenigen, die von Dexco Polymers, Houston, TX, unter dem Handelsnamen Vector 8508M, von Enichem Elastomers America, Houston, TX, unter dem Handelsnamen Sol-T-6302 und diejenigen von Fina Oil and Chemical Company, Dallas, TX, unter dem Handelsnamen Finaprene 401 erhältlich sind; Styrol-Butadien-Blockcopolymere; und gemischte Triblock- und Diblockcopolymere, die Styrol und Butadien enthalten, zum Beispiel jene, die von Shell Chemical Corporation, Houston, TX, unter dem Handelsnamen Kraton D1118 erhältlich sind. Kraton D1118 ist ein gemischtes Diblock-/Triblock-Styrol und Butadien enthaltendes Copolymer, das 30 Vol.-% Styrol enthält.
Das wahlweise Polybutadien oder Polyisopren enthaltende Elastomer kann ferner ein zweites Blockcopolymer ähnlich dem zuvor beschriebenen aufweisen, mit der Ausnahme, dass der Polybutadien- oder Polyisoprenblock hydriert ist, wodurch ein Polyethylenblock (im Falle von Polybutadien) oder ein Ethylen-Propylen-Copolymerblock (im Fall von Polyisopren) gebildet wird. Bei der Verwendung in Verbindung mit dem oben beschriebenen Copolymer können Materialien mit höherer Zähigkeit hergestellt werden. Ein beispielhaftes zweites Blockcopolymer dieser Art ist Kraton GX1855 (kommerziell erhältlich von Shell Chemical Corp.), das vermutlich eine Mischung aus einem styrolreichen 1,2-Butadien-Styrol-Blockcopolymer und einem Styrol-(Ethylen-Propylen)-Styrol-Blockcopolymer ist. Ein weiteres beispielhaftes Blockcopolymer ist Kraton G (kommerziell erhältlich ebenso von Shell Chemical Corp.), ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes Blockcopolymer aus Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol.
Typischerweise ist die ungesättigte Polybutadien oder Polyisopren enthaltende Elastomerkomponente in dem Harzsystem in einer Menge von etwa 10 bis etwa 60 Gew.-% vorhanden, bezogen auf das Gesamtharzsystem, insbesondere etwa 20 bis etwa 50 Gew.-% oder ganz besonders etwa 25 bis etwa 40 Gew.-%.
Noch andere co-härtbare Polymere, die für bestimmte Eigenschafts- oder Prozessmodifikationen zugesetzt werden können, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Homo- oder Copolymere aus Ethylen wie zum Beispiel Polyethylen- und Ethylenoxid-Copolymere; Naturkautschuk; Norbornenpolymere wie Polydicyclopentadien; hydrierte Styrol-Isopren-Styrol-Copolymere und Butadienacrylnitril-Copolymere; ungesättigte Polyester; und dergleichen. Die Höhe dieser Copolymere beträgt in der Regel weniger als 50 Vol.-% des gesamten Harzsystems.
Vernetzungsmittel können wahlweise hinzugefügt werden, um die Vernetzungsdichte der Harze zu erhöhen. Beispiele für Vernetzungsmittel umfassen ohne Ein schränkung Triallylisocyanurat, Triallylcyanurat, Diallylphthalat, Divinylbenzol und multifunktionelle Acrylatmonomere (zum Beispiel die Sartomer-Harze, die von Arco Specialty Chemicals Co. erhältlich sind) und Kombinationen hiervon, die alle kommerziell erhältlich sind, wobei Triallylisocyanurat insbesondere beispielhaft ist. Der Gehalt der Vernetzungsmittel der wärmehärtbaren Zusammensetzung kann leicht durch einen Fachmann bestimmt werden, abhängig von der gewünschten Flammwidrigkeit der Zusammensetzung, der Menge der anderen Bestandteile und den anderen Eigenschaften, die im Endprodukt erwünscht sind. UL-94, eine Brandprüfung von Underwriters Laborstories, bietet vier mögliche Klassifizierungen, HB, V-2, V-1 und V-0. V-0 ist die am schwierigsten zu erhaltende Klassifizierung, die verlangt, dass fünf Materialstangen sich selbst mit einer durchschnittlichen Verlöschzeit der Flamme von fünf Sekunden oder weniger ohne zu tropfen löschen. Insbesondere hängt die Menge des Vernetzungsmittels von der Ladung von Magnesiumhydroxid und der Menge(n) der anderen Komponenten in der wärmehärtbaren Zusammensetzung ab und dem zu erreichenden ausgezeichneten Flammschutz, den elektrischen und Feuchtigkeitseigenschaften, die alle im Folgenden näher beschrieben werden. Wenn sie zur Erhöhung der Vernetzungsdichte verwendet werden, sind wirksame Mengen größer als oder gleich 0,5 Gew.-%, insbesondere größer als oder gleich 1 Gew.-% und insbesondere größer als oder gleich etwa 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung. Wirksame Mengen können weniger als etwa 10 Gew.-%, insbesondere etwa 10 Gew.-% und insbesondere weniger als etwa 7 Gew.-% betragen.
Partikelförmige Fluorpolymere können wahlweise in die wärmehärtbare Zusammensetzung einbezogen werden. Beispielhafte partikelförmige Fluorpolymere umfassen diejenigen, die im Stand der Technik für die Verwendung in Schaltungsbaugruppen bekannt sind, und umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf fluorierte Homopolymere, zum Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE) und fluorierte Copolymere, z. B. Copolymere von Tetrafluorethylen mit Hexafluorpropylen oder Perfluoralkylvinylether wie Perfluoroctylvinylether oder Copolymere von Tetrafluorethylen mit Ethylen. Mischungen aus fluorierten Polymeren, Copolymeren und Terpolymeren können ebenfalls verwendet werden. Die Fluorpolymere können in feinem Pulver, in einer Dispersion oder in granularer Form vorliegen, umfassend feines Pulver (oder „koagulierte Dispersion”) PTFE, das durch Koagulation und Trocknung von dispersionshergestelltem PTFE hergestellt wird, das in der Regel auf eine Korngröße von etwa 400 bis etwa 500 Mikrometer hergestellt wird; PTFE-Granulat, das durch Suspensionspolymerisation hergestellt wird, in der Regel mit zwei unterschiedlicher Partikelgrößenbereichen (mittlere Partikelgröße von etwa 30 bis etwa 40 Mikrometer für das Standardprodukt und etwa 400 bis etwa 500 Mikrometer für Produkt mit hoher Schüttdichte); und/oder granulares PTFE, FEP oder PFA. Die granularen Fluorpolymere können kryogen Gemahlen werden, um eine mittlere Partikelgröße von weniger als etwa 100 Mikrometer aufzuweisen.
Wenn vorhanden, kann der wirksame Gehalt des partikelförmigen Fluorpolymers der wärmehärtbaren Zusammensetzung leicht durch einen Fachmann bestimmt werden, abhängig von dem gewünschten Flammschutz der Zusammensetzung, der Menge der anderen Komponenten und den anderen Eigenschaften, die in dem Endprodukt erwünscht sind. Insbesondere hängt die Menge der Fluorpolymerzusammensetzung von der Ladung von Magnesiumhydroxid und der/den Menge(n) der anderen Flammschutzmittel in der wärmehärtbaren Zusammensetzung ab. Im Allgemeinen betragen wirksame Mengen mehr als oder gleich etwa 1 bis etwa 90 Gew.-Teile pro hundert Gewichtsteile der anderen wärmehärtbaren Polymerkomponenten (phr), insbesondere etwa 5 bis etwa 75 phr, und ganz besonders etwa 10 bis etwa 50 phr (Teile pro hundert Gewichtsteile) der gesamten wärmehärtbaren Harzzusammensetzung.
Ein Härter kann dem Harzsystem hinzugefügt werden, um die Härtungsreaktion der Polyene mit olefinischen reaktiven Stellen zu beschleunigen. Besonders verwendbare Härter sind organische Peroxide wie zum Beispiel Dicumylperoxid, t-Butylperbenzoat, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, α,α-Di-bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzol und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexin-3, die alle kommerziell erhältlich sind. Sie können alleine oder in Kombination verwendet werden. Typische Mengen der Härter betragen von etwa 1,5 bis etwa 10 Gew.-% der gesamten Harzzusammensetzung.
Die Schaltungssubstratmaterialien können wahlweise partikuläre Füllstoffe enthalten. Beispiele für geeignete Füllstoffe umfassen Titandioxid (Rutil und Anatas), Bariumtitanat, Strontiumtitanat, Siliziumdioxid (Partikel und Hohlkugeln) ein schließlich amorphem Quarzglas; Korund, Wollastonit, Aramidfasern (z. B. Kevlar), Glasfaser, Ba₂Ti₉O₂₀, Glaskugeln, Quarz, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Berylliumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Glimmer, Talk, Nanoton, Alumosilikate (natürliche und synthetische) und Magnesiumhydroxid. Kombinationen von Füllstoffen können ebenfalls verwendet werden. Insbesondere sind Rutiltitandioxid und amorphes Siliziumdioxid besonders wünschenswert, da diese Füllstoffe eine hohe bzw. niedrige Dielektrizitätskonstante aufweisen, wodurch eine breite Palette von Dielektrizitätskonstanten kombiniert mit einem niedrigen dielektrischen Verlustfaktor, der in dem endgültigen, gehärteten Produkt zu erreichen ist, möglich wird, indem die jeweiligen Mengen der beiden Füllstoffe in der Zusammensetzung eingestellt werden. Diese Füllstoffe können alleine oder in Kombination verwendet werden.
Das Schaltungssubstrat kann wahlweise ferner gewebte, thermisch stabile Bahnen einer geeigneten Faser umfassen, insbesondere Glas (E-, S- und D-Glas), einschließlich Flachglas oder eng gewebte Glasfaser oder Hochtemperatur-Polyesterfasern (z. B. KODEL von Eastman Kodak). Solch eine thermisch stabile Faserverstärkung stellt ein Schaltungslaminat mit Mitteln zur Steuerung der Schrumpfung bei der Härtung innerhalb der Ebene des Laminats bereit. Darüber hinaus leistet die Verwendung der gewebten Bahnverstärkung ein Schaltungssubstrat mit einer relativ hohen mechanischen Festigkeit.

Beispiele für die gewebte Glasfaserbahn sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1

Hersteller	Typ	Dicke, Zoll (μm)
Fiber Glast	519-A	0,0015 (38,1)
Clark-Schwebel	112	0,0032 (81,3)
Clark-Schwebel	1080	0,0025 (63,5)
Clark-Schwebel	1674	0,004
Burlington	7628	0,0068 (172,7)
JPS Composite Materials	106	0,0013
JPS Composite Materials	3313	0,0033
JPS Composite Materials	1067	0,0014
JPS Composite Materials	1280	-

Die wärmehärtbare Zusammensetzung mit besonderem Nutzen als Substrat für ein elektrisches Schaltungsmaterial weist ferner etwa 50 bis etwa 80 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung eines Magnesiumhydroxids mit einem niedrigen Ionengehalt auf. Die Erfinder haben entdeckt, dass die Verwendung von Magnesiumhydroxid mit niedrigem Ionengehalt als Flammschutzmittel ermöglicht, dass das Schaltungssubstrat die gewünschte Flammschutzklassifizierung von wenigstens UL94 V-1 in Abwesenheit von halogenierten Flammschutzmitteln, insbesondere bromierten Flammschutzmitteln, unter Beibehaltung eines niedrigen dielektrischen Verlusts und einer guten thermischen Stabilität erreicht.
Eine Reihe von kommerziell erhältlichen Magnesiumhydroxiden kann für die Verwendung in der vorliegenden, wärmehärtbaren Zusammensetzungen geeignet sein, zum Beispiel diejenigen, die unter dem Handelsnamen MAGNIFIN^® von Albemarle Corp. erhältlich sind. Entsprechend der Produktliteratur sind MAGNIFIN^® H5IV und MAGNIFIN^® H10IV Magnesiumhydroxide mit einem geringen Ionengehalt und sind mit einem Aminosilan behandelt (beschichtet). Ein niedriger Ionengehalt wird hierin als mit weniger als etwa 1.000 ppm definiert, insbesondere weniger als etwa 500 ppm, bezogen auf ionische Verunreinigungen wie zum Beispiel Chloridion. Außerdem weist in einem Ausführungsbeispiel das Magnesiumhydroxid einen niedrigen Gesamtmetallgehalt auf. Ein niedriger Gesamtmetallgehalt wird hierin als weniger als etwa 500 ppm definiert, insbesondere weniger als etwa 400 ppm, insbesondere weniger als etwa 300 ppm, bezogen auf metallische Verunreinigungen wie zum Beispiel Eisen, Aluminium, Chrom, Mangan, Kupfer und dergleichen. In einer bestimmten Ausführungsform kann die Menge an Eisenoxid auf weniger als etwa 100 ppm begrenzt werden, bevorzugt weniger als etwa 50 ppm. Andere geeignete Magnesiumhydroxide sind kommerziell erhältlich unter dem Handelsnamen MGZ-6R von Sakai Chemicals, Japan, MAGSHIELD von Martin Marietta Corporation, ZEROGEN von J. M. Huber Engineering Materials und FR20 von Dead Sea Bromine Group.
Darüber hinaus kann die Partikelgröße des Magnesiumhydroxids auf die elektrischen und flammhemmenden Eigenschaften des Substratmaterials einen Einfluss haben. Das Magnesiumhydroxid kann eine durchschnittliche Oberfläche (BET) von etwa 2 bis etwa 12 Quadratmeter pro Gramm aufweisen, insbesondere etwa 5 bis etwa 10; und eine mittlere Partikelgröße von etwa 0,1 bis etwa 2 Mikrometer. Das Magnesiumhydroxid weist etwa 50 bis etwa 80 Gewichtsprozent der gesamten wärmehärtbaren Zusammensetzung auf (d. h. das Harzsystem wie nachfolgend beschrieben, einschließlich Härter, Vernetzungsmittel und Magnesiumhydroxid, jedoch ohne eine verstärkende Glasbahn oder einen Füllstoff).
In einer optionalen Ausführungsform kann das Magnesiumhydroxid beschichtet sein, das heißt oberflächenbehandelt. Beispiele für beschichtetes Magnesiumhydroxid können Silan beschichtetes Magnesiumhydroxid, Siliziumdioxid beschichtetes Magnesiumhydroxid, Aluminiumoxid beschichtetes Magnesiumhydroxid und Kombinationen des Vorstehenden umfassen, insbesondere Siliziumdioxid-Methylhydrogenpolysiloxan beschichtetes Magnesiumhydroxid. Beispiele für das Oberflächenbehandlungsmittel, das zur Bildung der Siliziumdioxid-, Aluminiumoxid- und/oder Silanbeschichtungen verwendet werden kann, können ohne Einschränkung Methylhydrogenpolysiloxan wie APS-219 von Advanced Polymers Inc., MH1107-Fluid von Dow Corning, Silanhaftvermittler wie Vinyltrichlorsilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltris(β-methoxyethoxy)silan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldiethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltriethoxysilan, N-β(Aminoethyl)γ-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-β(Aminoethyl)γ-aminopropyltrimethoxysilan, N-β(Aminoethyl)γ-aminopropyltriethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, N-Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilan und γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan sein. Ein beispielhaftes, Siliziumdioxid beschichtetes Magnesiumhydroxid ist Siliziumdioxid beschichtetes Magnesiumhydroxid mit einer mittleren Partikelgröße im Bereich von 1,5–2,5 Mikrometer und einer Oberfläche von etwa 3 bis etwa 10 Quadratmeter pro Gramm, das von Sakai Chemicals, Japan, unter dem Handelsnamen MGZ-6R erhältlich ist. Ein beispielhaftes, Silan beschichtetes Magnesiumhydroxid ist ein Silan beschichtetes Magnesiumhydroxid mit einer Teilchengröße von etwa 2,25 Mikrometern und einer Oberfläche von ca. 3–4 Quadratmeter pro Gramm, das von Kisuma Chemicals, Japan, unter dem Handelsnamen Kisuma 8SN erhältlich ist. Andere Spezialbeschichtungen für Magnesiumhydroxidteilchen umfassen Fettsäuren, Zinkhydroxid und Kombinationen von diesen mit Silan oder Siliziumdioxid. Andere beschichtete Magnesiumhydroxide sind Kisuma 5N und 5J von Kyowa Chemical, Magseeds EP1-A und EN1 von Knoshima Chemical und Ecomag PZ-1EX und Z-10 von Tatebo Industries.
Wie beschrieben, kann die Verwendung von Magnesiumhydroxid die Notwendigkeit eines halogenierten Flammschutzmittels beseitigen. Um jedoch eine ausreichende, nichtbrennbare Eigenschaft für die Schaltungsbaugruppe zu erhalten, muss eine große Menge hiervon dem wärmehärtbaren Harz zugesetzt werden, mit dem Ergebnis, dass sich die anderen Eigenschaften der Schaltung verschlechtern können. Im Extremfall kann die Porosität eine Folge einer hohen Magnesiumhydroxidladung sein. Eine solch hohe Magnesiumhydroxidladung kann die Probleme einer erhöhten Wasserabsorption, was sich ungünstig auf die elektrischen Eigenschaften auswirkt, einer verringerten Säurebeständigkeit, was die Fähigkeit vermindert, Leitermuster mit feinen Linien herzustellen, und einer erhöhten Absorption von Lösungsmitteln und anderer Lösungen der Schaltungsfertigung verursachen, was zu elektrischen und anderen Leistungsproblemen in der resultierenden Schaltung führen kann.
In einer optionalen Ausführungsform kann die Schaltungsbaugruppe ferner einen oder mehrere anderer Zusatzstoffe aufweisen. Diese anderen Zusatzstoffe können eine Verringerung der Menge des verwendeten Magnesiumhydroxids ermöglichen und können in Fällen die Gesamtladung von Zusatzstoffen in der Schaltungsbaugruppe verringern, während eine UL94-Klassifizierung von wenigstens V-1 ohne die Verwendung von Halogenen noch erreicht wird. Wichtig ist, dass die Kombination von verringertem Magnesiumhydroxid und den anderen Zusatzstoffen eine signifikante Verbesserungen bei den wichtigen Schaltungsmaterialeigenschaften der Wasserabsorption, Lösungsmittelabsorption, Säurebeständigkeit und Haftung zwischen dem Schaltungssubstrat und einem leitfähigen Metall bieten kann.
Wirksame andere Zusatzstoffe zur Verwendung mit Magnesiumhydroxid sind Verbindungen, die einen hohen Prozentsatz von Stickstoff in ihrer molekularen Struktur enthalten. Insbesondere können wirksame andere Zusatzstoffe Verbindungen sein, die mehr als etwa 20% Stickstoff enthalten. Das Magnesiumhydroxid und die hoch stickstoffhaltige Verbindung wirken synergistisch im Hinblick auf den Flammschutz mit einer resultierenden, unerwarteten Verbesserung bei anderen Eigenschaften. Es kann auch sein, dass die Kombination von verschiedenen Zusatzstoffen dispergiert und besser packt als Magnesiumhydroxid alleine.
Beispiele für solche stickstoffhaltigen Verbindungen können ohne Einschränkung Triazine, Guanidine, Cyanurate, Isocyanurate, Ammoniumpolyphosphate, Phosphazene, Silazane und sein Polymer, Melamin basierte Harze und dergleichen sowie Mischungen hiervon umfassen. Beispiele von Triazinen können Melamin, Melam, Melem, Melon, Ammelin, Ammelid, Ureidomelamin, Acetoguanamin, Benzoguanamin und dergleichen umfassen. Triazine können ferner Salze und Addukte dieser Verbindungen mit Borsäure, Phosphorsäure umfassen. Beispiele umfassen Melaminphosphat, Melaminpyrophosphat und Melaminpolyphosphat. Beispiele für Guanidinverbindungen können Guanidin, Aminoguanidin und dergleichen umfassen; und ihre Salze und Addukte mit Borsäure, Carbonsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure und dergleichen; sowie Mischungen hiervon. Beispiele für Cyanurat- und Isocyanuratberbindungen können die Salze und Addukte der Triazinverbindungen mit Cyanursäure und Isocyanursäure umfassen, wie zum Beispiel Melamincyanurat, Melaminisocyanurat und Hydroxyl Ethyl-Isocyanurat-Triacrylat. Die stickstoffhaltigen Verbindungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, ebenso wie Verfahren zu ihrer Herstellung und viele sind kommerziell erhältlich.
Wie bereits erwähnt, führt die Zugabe von hoch stickstoffhaltigen Verbindungen, um einen Teil des Magnesiumhydroxids zu ersetzen, zu der halogenfreien Schaltungsbaugruppenzusammensetzung dieser Offenbarung mit einer ausgezeichneten Kombination von Eigenschaften.
Eine erwähnte Verbesserung ist die Säurebeständigkeit. Diese Verbesserung wird durch den Säuregewichtsverlust gemessen. Eine Bedeutung der Verbesserung ist, die Widerstandsfähigkeit gegen den Abbau während der chemischen Nickel-Gold-Immersionsverarbeitung (ENIG) zu verbessern. Ein weiterer Bereich der Verbesserung liegt in einer niedrigeren Lösungsmittelabsorption und einer geringeren Porosität. Diese Verbesserung kann durch die Xylol-Absorption gemessen werden. Noch eine weitere Verbesserung ist die verstärkte Bindung zwischen dem Dielektrikum des Substrats und der leitfähigen Kupferfolienschicht mit geringem Profil.
Die optionalen stickstoffhaltigen Verbindungen enthalten in der Regel etwa 15 bis etwa 65 Gew.-% Stickstoff. Diese Verbindungen werden in Kombination mit Magnesiumhydroxiden in einer bevorzugten Konzentration von etwa 4 bis etwa 25% bezogen auf das Gewicht des Magnesiumhydroxids verwendet. Weniger als etwa 4% kann für das Erreichen des gewünschten Flammschutzes nicht wirksam sein und mehr als etwa 25% könnte zu einer übermäßigen Porosität und einem höheren dielektrischen Verlustfaktor führen.
In einer optionalen beispielhaften Ausführungsform kann die wärmehärtbare Harzzusammensetzung der Schaltungsbaugruppen einen stickstoffhaltigen Melamincyanurat- oder Melaminpolyphosphat-Zusatzstoff aufweisen. Eine beispielhafte Melamincyanurat-Verbindung weist einen Stickstoffgehalt von gleich oder mehr als etwa 40 Gewichtsprozenten auf und ist von Ciba Specialty Chemicals, Basel, Schweiz, unter dem Handelsnamen MC-15 erhältlich. Eine beispielhafte Melaminpolyphosphat-Verbindung weist einen Stickstoffgehalt von gleich oder mehr als etwa 40 Gewichtsprozenten auf und ist von Ciba Specialty Chemicals, Basel, Schweiz, unter dem Handelsnamen Melapur 2000 erhältlich.
Ebenso wie das Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel kann die Stickstoffverbindung mit Siliziumdioxid, Fettsäuren, Silanen, Siliziumdioxid-Silanen, Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Siliziumdioxid, Aluminiumoxid-Siliziumdioxid-Silanen und dergleichen beschichtet sein. Ein beispielhaftes, beschichtetes Melaminpolyphosphat weist einen Stickstoffgehalt von gleich oder größer als 40 Gew.-% auf und ist von Flame Chk Inc. unter dem Handelsnamen Budit 3141CA erhältlich. Die Verwendung solcher beispielhaften, stickstoffhaltigen Verbindungen kann zu einer Verringerung von etwa 20 bis etwa 40 Gewichtsprozent Magnesiumhydroxid aus der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung führen unter Beibehaltung der gewünschten flammhemmenden Eigenschaften.
Wenn sie in der wärmehärtbaren Zusammensetzung vorhanden ist, kann die stickstoffhaltige Verbindung in einer Menge von etwa 4 bis etwa 20 Gewichtsprozenten bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung verwendet werden. Ein beispielhafter Gew.-%-Bereich der stickstoffhaltigen Verbindung ist etwa 5 bis etwa 15%, insbesondere etwa 6 bis etwa 12%.
In einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung das MagnesiumhydroxidFlammschutzmittel und die stickstoffhaltige Verbindung auf. In dieser Ausführungsform kann das Gewichtsverhältnis des Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittels zu der stickstoffhaltigen Verbindung etwa 3:1 bis etwa 25:1, insbesondere 4:1 bis 15:1, und ganz besonders etwa 5:1 bis etwa 10:1 betragen.
Bei einem Verfahren zur Bildung der Schaltungsbaugruppe kann die Klebstoffzusammensetzung direkt auf eine leitfähige Schicht oder eine dielektrische Substratschicht als eine Beschichtung aufgetragen werden (bei ausreichend niedriger Viskosität) oder gelöst oder suspendiert werden, das heißt in Form einer Lösung. Wird eine Lösung verwendet, wird die Klebstoffzusammensetzung in einem geeigneten Lösungsmittel vor der Anwendung gelöst. Das Lösungsmittel wird so gewählt, dass es die Klebstoffzusammensetzung löst und eine dienliche Verdampfungsrate für das Auftragen und das Trocknen der Beschichtung aufweist. Eine nicht erschöpfende Liste möglicher Lösungsmittel ist Xylol, Toluol, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Hexan und höhere flüssige lineare Alkane, wie zum Beispiel Heptan, Octan, Nonan und dergleichen, Cyclohexan, Isophoron und verschiedene Terpen-basierte Lösungsmittel. Insbesondere umfassen geeignete Lösungsmitteln Xylol, Toluol, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Hexan und insbesondere Xylol und Toluol. Die Konzentration der Klebstoffzusammensetzung in Lösung ist nicht kritisch und hängt von der Löslichkeit der Klebstoffskomponenten ab, dem Auftragungsverfahren und anderen Faktoren. Im Allgemeinen weist die Lösung 1 bis etwa 50 Gew.-%, insbesondere etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% der Klebstoffzusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstofflösung auf.
Der Klebstoff oder die Klebstofflösung können auf eine Oberfläche einer leitfähigen Schicht oder eines dielektrischen Schaltungssubstratmaterials (z. B. ein Prepreg oder B-Stufenmaterial) nach in dem Stand der Technik bekannten Verfahren aufgetragen werden, zum Beispiel durch eine Tauch-, Sprüh-, Wasch- oder andere geeignete Beschichtungstechnik. Wenn die Klebstofflösung während der Beschichtung oder Trocknung Phasenseparation zeigt, kann die Gleichmäßigkeit durch Erhöhen der Lösungsmitteltemperatur verbessert werden. Wenn ein Lösungsmittel vorhanden ist, wird die Klebstofflösung unter Umgebungsbedingungen oder durch Gebläse- oder erwärmte Luft trocknen gelassen, um eine Haftvermittlungsschicht auszubilden. Typischerweise wird die Haftvermittlungsschicht aufgebracht, um ein Beschichtungsgewicht von etwa 2 Gramm pro Quadratmeter (g/m² oder ”gsm”) bis etwa 15 g/m² zu erhalten, insbesondere etwa 3 g/m² bis etwa 8 g/m². Die haftvermittelnde Schicht kann bei dem Trocknungsprozess nicht ausgehärtet oder teilweise gehärtet werden oder die Haftvermittlungsschicht kann teilweise oder vollständig nach dem Trocknen gehärtet werden, wenn gewünscht.
Nach dem Aufbringen der Klebstoffbeschichtung kann die beschichtete, leitfähige Schicht oder das beschichtete Schaltungssubstrat gelagert oder direkt verwendet werden, um ein Schaltungslaminat zu bilden. Das Laminat kann durch aus dem Stand der Technik bekannte Mittel gebildet werden. In einer Ausführungsform umfasst der Laminierungsprozess das Anordnen einer oder mehrerer Schichten eines beschichteten oder unbeschichteten Schaltungssubstrats zwischen eine oder zwei Lagen von beschichteten oder unbeschichteten leitfähigen Schichten (vorausgesetzt, dass eine Klebeschicht zwischen wenigstens einer leitfähige Schicht und wenigstens einer dielektrischen Substratschicht angeordnet ist). Das geschichtete Material kann dann vor der Laminierung gelagert werden und gehärtet, teilweise gehärtet und anschließend gelagert werden oder laminiert und nach dem Stapeln gehärtet werden. Das Laminieren und Härten kann durch einen Ein-Schritt-Prozess, zum Beispiel mit Hilfe einer Vakuumpresse, oder durch einen mehrstufigen Prozess ausgeführt werden. In einem beispielhaften mehrstufigen Prozess wird ein konventioneller Peroxid-Härtungsschritt bei Temperaturen von etwa 150°C bis 200°C durchgeführt und der teilweise gehärtete Stapel kann dann einer Härtung mit einer energiereichen Elektronenbestrahlung (E-Strahl-Härtung) oder einem Hochtemperaturschritt unter einer Schutzgasatmosphäre unterzogen werden. Die Verwendung einer zweistufigen Härtung kann dem resultierenden Laminat einen ungewöhnlich hohen Grad der Vernetzung verleihen. Die in der zweiten Stufe verwendete Temperatur beträgt in der Regel etwa 250°C bis etwa 300°C oder die Zersetzungstemperatur des Harzes. Diese Hochtemperaturhärtung kann in einem Ofen durchgeführt werden, kann jedoch ebenso in einer Presse durchgeführt werden, nämlich als eine Fortsetzung des anfänglichen Laminierungs- und Härtungsschritts. Die speziellen Laminierungstemperaturen und -drücke hängen von der speziellen Klebstoffzusammensetzung und der Substratzusammensetzung ab und sind leicht von einem Fachmann des Stands der Technik ohne unnötiges Experimentieren ermittelbar.
In Übereinstimmung mit verschiedenen bestimmten Ausführungsformen stellt 1 ein beispielhaftes Schaltungsmaterial 10 dar, das eine Klebeschicht 14 aufweist, die auf einer leitfähigen Schicht, zum Beispiel einer Kupferfolie 12, angeordnet ist. Wie hierin verwendet, bedeutet „angeordnet” zumindest teilweise engen Kontakt zwischen der leitfähigen Schicht aus Kupferfolie und dem Klebstoff. Es versteht sich, dass in allen hierin beschriebenen Ausführungsformen die verschiedenen Schichten sich ganz oder teilweise gegenseitig bedecken können, und zusätzliche Kupferfolienschichten, strukturierte Schaltungsschichten und dielektrische Schichten können ebenfalls vorhanden sein. Die Klebeschicht 14 kann nicht gehärtet oder teilweise gehärtet werden.
2 stellt ein beispielhaftes Schaltungsmaterial 20 dar, das eine Klebeschicht 24 aufweist, die auf einem dielektrischen Schaltungssubstrat 22 angeordnet ist. Die Klebeschicht 24 kann nicht gehärtet oder teilweise gehärtet werden und das Substrat 22 kann gehärtet, teilweise gehärtet oder vollständig gehärtet werden.
3 stellt ein beispielhaftes Schaltungslaminat 30 dar, das eine Klebeschicht 34 aufweist, die zwischen einem dielektrischen Schaltungssubstrat 32 und einer leitfähigen Schicht 36, z. B. einer Kupferfolie, angeordnet ist. Die Klebeschicht 34 kann nicht gehärtet oder teilweise gehärtet werden und das Substrat 32 nicht gehärtet, teilweise gehärtet oder vollständig gehärtet werden
4 stellt ein beispielhaftes, doppelt kaschiertes Schaltungslaminat 40 dar, das eine erste Klebeschicht 42 aufweist, die zwischen einer ersten leitfähigen Schicht 44 und einer ersten Seite eines dielektrischen Schaltungssubstrats 45 angeordnet ist. Die zweite Klebeschicht 46 ist zwischen der zweiten leitfähigen Schicht 48 und einer zweiten Seite des Schaltungssubstrats 45 angeordnet. Die ersten und zweiten Klebeschichten 42, 46 können dasselbe oder eine verschiedene Polymerzusammensetzung aufweisen und die ersten und zweiten leitfähigen Schichten 44, 48 können dieselbe oder verschiedene Arten der leitfähigen Schicht, z. B. Kupferfolie, aufweisen. Es ist auch möglich, nur eine der Klebeschichten 42, 46 zu verwenden oder eine der Klebeschichten 42, 43 mit einer Bindungslage zu ersetzen, wie in dem Stand der Technik bekannt ist (nicht dargestellt).
5 stellt eine beispielhafte, doppelt kaschierte Schaltung 50 dar, die eine erste Klebeschicht 52 aufweist, die zwischen einer ersten leitfähigen Schicht 54 und einer ersten Seite eines dielektrischen Schaltungssubstrats 55 angeordnet ist. Die zweite Klebeschicht 56 ist zwischen einer strukturierten (z. B. geätzten) Schaltungsschicht 58 und einer zweiten Seite des dielektrischen Schaltungssubstrats 55 angeordnet. Die ersten und zweiten Klebeschichten 52, 56 können dieselbe oder eine unterschiedliche Polymerzusammensetzung aufweisen. Es ist ebenfalls möglich, lediglich eine der Klebeschichten 52, 56 zu verwenden oder eine der Klebeschichten 52, 56 mit einer Bindungslage zu ersetzen, wie im Stand der Technik bekannt ist (nicht dargestellt).
6 stellt eine beispielhafte Schaltung 60 dar, die das Schaltungsmaterial 50 wie in 5 beschrieben aufweist. Eine Bindungslage 62 kann auf der Seite der strukturierten Schaltung 58 gegenüber der Klebeschicht 56 angeordnet sein und die harzbeschichtete leitfähigen Schicht, die eine auf einer Bindungslage 62 angeordnete Kupferfolie 64 aufweist, ist auf einer Seite gegenüber der strukturierten Schaltung 58 angeordnet. Wahlweise und wie in 6 dargestellt, ist eine dritte Klebeschicht 66 zwischen der Bindungslage 62 und der Kupferfolie 64 angeordnet. Die ersten, zweiten und dritten Klebeschichten 52, 56, 62 können dasselbe oder eine unterschiedliche Polymerzusammensetzung aufweisen und die ersten und zweiten leitfähigen Schichten 54, 64 können dieselbe oder verschiedene Arten von z. B. der Kupferfolie aufweisen.
Die Schaltungsbaugruppen, die halogenfrei sind und eine die Bindung verbessernde Beschichtung aufweisen können, bieten, wenn sie kombiniert werden, Schaltungsmaterialien mit zahlreichen Vorteilen. Die Baugruppen können eine UL94-Klassifizierung von wenigstens V-1 ohne die Verwendung von bromierten Flammschutzmitteln aufweisen. Darüber hinaus weisen sie eine geringe Wasserabsorption auf, in der Regel weniger als etwa 0,5%, insbesondere weniger als etwa 0,3%. Die Bindungsfestigkeit einer Kupferfolie mit geringem Profil auf der beschichteten Schaltungsbaugruppe ist in der Regel größer als etwa 5,0 Pfund pro linearem Zoll (pli). Die Widerstandsfähigkeit gegen Säuren und andere Lösungen, die bei der Schaltungsherstellung verwendet werden, ist hoch. Darüber hinaus stimmen die elektrischen und thermischen Eigenschaften mit denen über- ein, die in Schaltungen für moderne elektrische und elektronische Anwendungen erwünscht sind, insbesondere einem dielektrischen Verlustfaktor von weniger als etwa 0,006.
Die Erfindung wird weiter durch die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele erläutert.
BEISPIELE

Die in Tabelle 2 aufgeführten Materialien wurden in den folgenden Beispielen verwendet. Tabelle 2

Materialname	Chemischer Name	Anbieter
PPE-MA	Maleinisierter Polyphenylenether	Asahi
Blendex HPP820	Unmodifizierter Polyphenylenether	Chemtura
Ricon^® 184MA6	Butadien-Styrol-Copolymer mit Maleinsäureanhydrid adduziert	Sartomer
Ricon 257	Styrol-Butadien-Divinylbenzol-Polymer	Sartomer
Hycar 2000 X168	Carboxy-Polybutadien	Noveon
TE 2000	Polybutadien mit Urethanbindungen	Nippon Soda
B3000	Vinyl-terminiertes Polybutadien	Nippon Soda
BN1015	Maleiniertes Polybutadien	Nippon Soda
JSR 810	Syndiotaktisches Polybutadien	JSR Corporation
Kraton^® D-1118	SB-Diblockcopolymer (20%) und SBS-Triblockcopolymer (80%)	Kraton Polymers
RO-43508	Flammhemmendes wärmehärtbares Kohlenwasserstoff-Schaltungsubstratmaterial	Rogers Corp.
RO-4233	Wärmehärtbares Kohlenwasserstoff-Schaltungssubstratmaterial	Rogers Corp.
FR	Flammhemmendes unpolares Schaltungssubstratmaterial mit Mg(OH)₂ ( US-Patent 7,022,404 von Sethumadhavan et al.)
TOC-500	Standardkupfer mit geringem Profil, zinkfrei	Oak-Mitsui
TOC-500-LZ	Kupfer, mit leichter Zinkspülung	Oak-Mitsui
TWS	Kupferfolie mit hohem Profil	Circuit Foil
A74NT	Aminosilan	Gelest, Inc.
Trilene 65	Flüssiger Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk	Crompton Corp.
MGZ-6R	Siliziumdioxid beschichtetes Magnesiumhydroxid	Sakai Chemicals
MGZ-6R-2	Siliziumdioxid beschichtetes Magnesiumhydroxid höherer Dichte	Sakai Chemicals
CE 44I	Quarzglas	C. E. Minerals
CE 44IR	Quarzglas	C. E. Minerals
BA 188	Quarzglas	Brook Services Inc.
Naugard XL	Antioxidans für Gummi	Crompton Corp.
Perkadox 30	2,3-Dimethyl-2,3-diphenylbutan-Härter	Akzo Nobel
TAIC	Triallylisocyanurat
Varox	Peroxid-Härter	RT Vanderbilt
MC-15	Melamincyanurat	Ciba
Budit 315, 3141CA	Melamincyanurat	Flame CHK Inc
Melapur 200	Melaminpolyphosphat	Ciba
Kisuma 8SN	Silan beschichtetes Magnesiumhydroxid	Kyowa Chemicals

Die Kupferschälfestigkeit wurde in Übereinstimmung mit dem Prüfverfahren „Peel strength of metallic clad laminates” geprüft (IPC-TM-650 2.4.8).
Die Laminate wurden in einem Lötbad getestet, indem sie auf in einem Topf geschmolzenem Lot bei einer Temperatur von 288°C für 10 Sekunden schwimmen gelassen wurden. Diese Prozedur wurde fünfmal mit jeder Probe wiederholt. Ein Nichtbestehen des Lötbadtests wird notiert, wenn es zu einer Blasenbildung oder Delaminierung der Kupferfolie von der Laminatoberfläche kommt.
Beispiele 1–4 und Vergleichsbeispiele A–D
Die Schaltungslaminate wurden unter Verwendung einer Klebstoffzusammensetzung, wie in Tabelle 3 aufgeführt, hergestellt, die zwischen einem dielektrischen Schaltungssubstrat und einer Kupferfolie angeordnet ist. Die Klebstoffzusammensetzung in den Beispielen 1, 1A–4 und A-D enthielt 100 Gew.-Teile eines maleinisierten Poly(arylenethers) (10 Gew.-% Lösung in einem Lösungsmittel mit 98% Toluol und 2% Xylol), 0,5 Gew.-Teile Varox (ein Peroxid-Härtungsinitiatar) und die angegebenen Mengen eines funktionalisierten Polybutadienpolymers und ein elastomeres Blockcopolymer.
Der Klebstoff wurde auf 1/2 Unzen/ft² TWS-Kupferfolie mit einer RMS-Oberflächenrauheit von mehr als 2 μm aufgetragen, wie durch das WYCO Interferometer gemessen, und getrocknet, um eine Beschichtung mit einem trockenen Beschichtungsflächengewicht von 5–6 g/m² bereitzustellen. Prepreg-Lagen von zwei unterschiedlichen dielektrischen Substraten wurden auf die behandelte Kupferfolie unter Verwendung eines Pressvorgangs laminiert, der aus einem schnellen Anstieg bis 345°F (174°C) und Halten für 15 Minuten bei 345°F (174°C) und dann einem Anstieg bis 475°F (246°C) und Halten für eine weitere Stunde bei 475°F (246°C) besteht. Ein Druck von 1000 psi (70,3 Kilogramm/Zentimeter²) wird während des gesamten Vorgangs aufrechterhalten.
Die Proben wurden einem Lötbadtest unterzogen und wenn sie diesen bestanden, wurden sie anschließend auf die Schälfestigkeit getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3

NT – nicht getestet.
Diese Beispiele zeigen, dass ein Klebstoff in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Kupferschälfestigkeit eines Schaltungslaminats, das eine Folie mit vergleichsweise hohem Profil aufweist, erhöht. Sie zeigen ebenfalls die Wirksamkeit der Beschichtung zur Verbesserung der Haftung auf anderen Substratzusammensetzungen als das RO4350B Hochfrequenzlaminat. Darüber hinaus zeigen sie die Bedeutung des maleinisierten Polybutadiens bei der Verbesserung der Hochtemperaturbeständigkeit der Klebstoffbeschichtung.
Die Vergleichsbeispiele A und D zeigen, dass alle drei der hier verwendeten Komponenten der Klebstoffzusammensetzung erforderlichen sind, um gleichzeitig die Kupferschälfestigkeit zu erhöhen und den Lötbadtest bei hoher Temperatur zu bestehen. Insbesondere führen die Abwesenheit des elastomeren Blockcopolymers (Bsp. D) und/oder des carboxylierten Polybutadienpolymers (Bsp. A-D) zum Nichtbestehen des Lötbadtests. Die Substitution eines Vinyl-terminierten Butadienpolymers (Bsp. B) oder eines Urethan-funktionalisierten Butadienpolymers (Bsp. C) führt ebenfalls zum Nichtbestehen des Lötbadtests.
Die Beispiele 1–4 zeigen, dass geringere Mengen des carboxylierten Butadienpolymers (Bsp. 1) lediglich zu einem marginalen Lötverhalten führen, aber wenn der Gehalt an carboxyliertem Butadienpolymer erhöht wird, sowohl ein zufriedenstellendes Lötverhalten sowie eine verbesserte Bindung erhalten wurden (Bsp. 2 und 4). Eine weitere Erhöhung in dem carboxylierten Butadienpolymer (7,5 Teile in Bsp. 2 bis 10,0 Teile in Bsp. 3) führte zu einer leichten Abnahme bei der Kupferschälfestigkeit (5,3 pli in Bsp. 2 gegenüber 4,0 pli in Bsp. 3). Diese Beispiele zeigen den Nutzen dieser Beschichtung bei Materialien außer dem RO4350B Schaltungssubstrat.
Die Beispiele 2-4 wurden auf ein mit einem halogenfreien Flammschutzmittel Mg(OH)₂ gefülltes Material laminiert, das in US-Patent 7,022,404 von Sethumadhavan et al. beschrieben ist. Die Beispiele 2–4 zeigen den Nutzen dieser Beschichtung bei Materialien außer dem RO4350B Schaltungssubstrat. Zum Vergleich: Die Abwesenheit von Klebstoff ergibt eine Bindungskraft von lediglich 1,9 pli mit dem halogenfreien System und etwa 3,5 pli mit dem RO4350B Schaltungssubstrat.
Die Klebstoffzusammensetzung aus Beispiel 2 wurde auch auf zwei Arten von elektrolytisch abgeschiedener Kupferfolie mit vergleichsweise geringem Profil (Oak Mitsui SQ-VIP und TQ-VLP) beschichtet und auf ein RO4350B Prepreg laminiert wie oben beschrieben. Wie nachfolgend gezeigt, wurde die Bindung der beiden Folienarten im Wesentlichen durch den Einsatz der Beschichtung erhöht. Beide Proben bestanden ebenfalls den 288°C Lötbadtest wie folgt.

Kupferfolienart Schälfestigkeit (kein Klebstoff) Schälfestigkeit mit Klebstoff

SQ-VLP 2,2 pli 4,5 pli

TQ-VLP 2,3 pli 4,2 pli
Dieses Beispiel zeigt, dass die Beschichtung zur Verbesserung der Bindung bei einer großen Vielzahl von Kupferfolien wirksam ist.
Beispiele 5–6 und Vergleichsbeispiel E.
In den Beispielen 5 und 6 wurde eine Klebstofflösung mit 10 Gew.-Teilen einer Lösung eines maleinisierten Poly(arylenethers) (10 Gew.-% in einer Lösung aus 98% Toluol und 2% Xylol), einem maleinierten Polybutadien (7,5 Gew.-Teile) und einem elastomeren Blockcopolymer (7,5 Gew.-Teile) gebildet. Die Klebstofflösung wurde zur Bildung eines Laminats verwendet, das mit einem RO4350B Prepreg (6 Schichten) und einer 0,5 Unzen Kupferfolie mit geringem Profil (MLS TOC-500 LZ) hergestellt wurde. Die Seite der Kupferfolie mit der geringen Zinkbehandlung wurde in Kontakt mit der Klebeschicht gebracht.
Die Materialien wurden alle in einer Vakuumpresse unter Verwendung eines schnellen Anstiegs auf 345°F (174°C) und Halten für 15 Minuten bei 345°F (174°C), gefolgt von einem Anstieg auf 475°F (246°C) und Halten für eine zusätzliche Stunde bei 475°F (246°C) laminiert. Ein Druck von 1000 psi (70,3 Kilogramm/Zentimeter²) wurde während des gesamten Vorgangs aufrechterhalten.

Die Proben wurden auf die Bindungsfestigkeit, das Lötbad, die Dielektrizitätskonstante und den dielektrischen Verlustfaktor getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4.

Eigenschaft	Bsp. 5	Bsp. 6	Bsp. E
Bindungsfestigkeit (1/8-Zoll) (pli)	5,3	4,7	3,0
Lötbadtest	Bestanden	Bestanden	Bestanden
Dielektrizitätskonstante bei 10 GHz	3,51	3,53	3,53
Dielektrischer Verlustfaktor bei 10 GHz	0,0040	0,0042	0,0042

Die Ergebnisse in Tabelle 4 zeigen, dass die Kupferschälfestigkeiten, die mit dem Klebstoff auf zinkbeschichteten Kupferfolien mit geringem Profil erhalten wurden (Bsp. 5 und 6), mehr als 50% höher als der Wert ohne den Klebstoff waren (Bsp. E). Ferner zeigen die Ergebnisse der Beispiele 5, 6 und E, dass die Verwendung der Klebstoffbeschichtung die Lötfähigkeit bei hoher Temperatur, die Dielektrizitätskonstante oder den dielektrischen Verlustfaktor der Laminate nicht negativ beeinträchtigte.
Beispiele 8–10 und Vergleichsbeispiel G.
In den Beispielen 8–10 wurde eine Klebstofflösung, die 10 Gew.-Teile eines maleinisierten Poly(arylenethers) (10 Gew.-% in einer Lösung aus 98% Toluol und 2% Xylol), 7,5 Gew.-Teile eines maleinisierten Polybutadiens und 7,5 Gew.-Teile eines elastomeren Blockcopolymers umfasst, als Klebstoff für ein Laminat verwendet, das mit einem RO4233B Prepreg (3 Schichten) und einer Kupferfolie mit einem geringen RMS Profil von 0,4 μm (MLS TOC-500-LZ, 0,5 Unzen) hergestellt wurde. Die Seite der Kupferfolie mit der Zinkbehandlung wurde mit der Klebeschicht in Kontakt gebracht. Unterschiedliche Beschichtungsdicken wurden für die Beispiele 8–10 verwendet (Mengen sind auf einer Trockengewichtsbasis dargestellt). In dem Vergleichsbeispiel G wurde keine Klebstoffrezeptur verwendet.

Die Proben wurden wie zuvor beschrieben laminiert. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5

Komponente	Bsp. 8	Bsp. 9	Bsp. 10	Bsp. G
Beschichtungsdicke (gsm)	3,0	5,0	10,0	(Keine Beschichtung)
Bindungsfestigkeit (pli)	4,25	4,10	4,00	2,60
Lötbadtest	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden

Die Beispiele 8–10 zeigen, dass die Verbesserung in der Kupferschälfestigkeit über einen weiten Bereich von Beschichtungsgewichten (von 3,0 gsm (Bsp. 8) bis 5,0 gsm (Bsp. 9) und 10,0 gsm (Bsp. 10)) erkennbar ist. Dieser weite Bereich des Beschichtungsgewichts beeinflusste die Hochtemperatur-Lötmittelbeständigkeit nicht nachteilig.
Die Adhäsion der Kupferfolie von Beispiel 9 und Vergleichsbeispiel G wurde des Weiteren durch Messen der Kupferzugfestigkeit getestet. Die Zugsfestigkeit wurde auf Lötaugen mit einem Durchmesser von 0,090 Zoll (0,2286 Zentimeter), durch Löten eines Kupferdrahtes an das Lötauge und Ziehen des Drahtes senkrecht zu der Oberfläche des Laminats mit einer Zugfestigkeitstestmaschine gemessen. Die Zugsfestigkeit wird durch Dividieren der maximal aufgezeichneten Kraft durch die Fläche des Lötauges berechnet. Die Ergebnisse für vier einzelne Züge jedes Materials, angegeben in Einheiten von psi, sind in Tabelle 6 dargestellt. Tabelle 6

Wiederholung 1 Wiederholung 2 Wiederholung 3 Wiederholung 4

Beispiel 9 8,49 10,58 9,10 7,54

Beispiel G 5,72 5,79 7,75 6,40
Die Daten zeigen, dass die Zugfestigkeiten in Laminaten, die den erfindungsgemäßen Klebstoff verwenden, viel höher sind als jene ohne den Klebstoff. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Klebstoffbeschichtungen die Zugfestigkeiten der beschichteten Proben im Vergleich zu unbeschichteten Materialien erhöhten.
Beispiels 11–16 und Vergleichsbeispiel H-Q.
Die folgenden Beispiele zeigen, dass die Klebstoffzusammensetzung zur Erhöhung der Kupferschälfestigkeit bei einer Folie mit einem geringen Profil nützlich ist. Sie zeigen auch die Wirksamkeit der Beschichtung bei der Verbesserung der Haftung auf dielektrischen Polybutadien- und/oder Polyisopren-Substraten.
Dementsprechend wurden Schaltungslaminate unter Verwendung einer Klebstoffzusammensetzung hergestellt, die zwischen einem Schaltungssubstrat und einer Kupferfolie angeordnet wurden. Die Klebstoffzusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle 7 beschrieben. Die Klebstoffzusammensetzungen in den Beispielen 11–15 und den Vergleichsbeispielen J–L wiesen 100 Gew.-Teile maleinisierten Poly(arylenether) (10 Gew.-% Lösung in 98% Toluol und 2% Xylol), 0,5 Gew.-Teile Varox (ein Peroxid-Härtungsinitiator) und die angegebenen Mengen eines funktionalisierten Polybutadienpolymers und eines elastomeren Blockcopolymers auf. In Beispiel 16 wurde anstelle des maleinisierten Poly(arylenethers) Blendex HPP820 ein unmodifizierter Poly(arylenether) verwendet, der kommerziell von Chemtura erhältlich ist. In Beispiel N wurde anstelle von RICON 184MA6 BN1015, ein maleinisiertes Polybutadienpolymer, verwendet, das kommerziell von Nippon Soda erhältlich ist.
Der Klebstoff wurde auf 1/2 Unzen/ft² MLS TOC-500-LZ Kupferfolie mit einer RMS Oberflächenrauheit von etwa 0,4 μm, gemessen mit dem WYCO Interferometer, bei einem endgültigen Zieltrockenbasisgewicht von etwa 5 Gramm/m² (gsm) unter Verwendung einer #28 Mayer-Rakel aufgetragen und in einer Haube luftgetrocknet. In Beispiel Q war die Kupferfolie unbeschichtet.
Sechs 0,0033 Zoll (0,00838 Zentimeter) dicke Prepreg-Schichten des RO4350 Schaltungssubstrats wurden auf die angegebenen getrockneten, beschichteten Kupferproben unter Verwendung des zuvor beschriebenen Laminierungsvorgangs laminiert, um ein 0,020 Zoll (0,0508 Zentimeter) dickes Laminat zu bilden. Die Laminate wurden einem Lötbadtest unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 dargestellt.
Die Beispiele 11–16 zeigen, dass alle Beispiele, die einen Poly(arylenether) enthalten, wenigstens eine 40% höhere Kupferschälfestigkeit aufweisen als die unbeschichtete Kontrolle, Beispiel Q. Diese Verbesserung in der relativ glatten Kupferadhäsion alleine ist eine signifikante Verbesserung in der Nützlichkeit dieser Schaltungssubstrate. Die Vergleichsbeispiele H, I, M und N zeigen, dass die Gegenwart des maleinisierten Poly(arylenethers) auch für eine Erhöhung in der Schälfestigkeit sorgt. In keinem dieser vier Fälle, die die anderen Komponenten der Beschichtungsrezeptur enthalten, jedoch nicht ein maleinisiertes Poly(arylenether)polymer enthalten, überschreitet die Kupferschälfestigkeit 3,5 pli.
Die Vergleichsbeispiele J und K zeigen, dass das Vorhandensein des maleinisierten Polybutadiens die Nützlichkeit der Beschichtung durch Verbesserung der Hochtemperaturlötmittelbeständigkeit des fertigen Laminats weiter verbessert. Aus Tabelle 7 ist erkennbar, dass alle Beispiele, die den maleinisierten oder nicht maleinisierten Poly(arylenether) enthalten, die auch das maleinisierte Polybutadien enthalten, sowohl die Erhöhung in der Kupferschälfestigkeit aufweisen wie auch den 288°C Lötbadtest bestehen. Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, wird angenommen, dass die erhöhte Polarität des maleinisierten Polybutadienpolymers dazu beiträgt, die Hochtemperaturbindung der Kupferfolie an das Laminat durch stärkere Interaktion mit der polaren Oberfläche der Folie zu verbessern.
Das Vergleichsbeispiel L zeigt die Nützlichkeit des Styrol-Butadien-Blockcopolymers in der Bereitstellung einer glatten und gleichförmigen Beschichtung, wenn beide Arten von Poly(arylenether) und das maleinisierte Polybutadien vorhanden sind. In Beispiel L, in dem Kraton 1118 fehlte, wurde die Beschichtung als ”körnig” oder ungleichförmig auf einer makroskopischen Größenskala festgehalten. Es wird angenommen, dass das Styrol-Butadien-Copolymer eine Kompatibilisierung, zumindest in einem makroskopischen Maßstab, des Poly(arylenether)polymers und des maleinisierten Polybutadienpolmyers bewirkt. Tabelle 7
P = Bestanden; F = Nicht bestanden
Beispiele 17–23.
Diese Beispiele zeigen die Eignung dieser Klebstoffrezepturen für eine effektive und ökonomische Beschichtung auf Standardproduktionsgeräten, wie auch den weiten Bereich von Rezepturen, über den die Kupferschälfestigkeit und die Hochtemperaturbeständigkeit verbessert sind.
Beschichtungsversuche in kommerziellem Maßstab von 25 Zoll (63,5 Zentimeter) breiten Rollen aus Kupferfolie wurden auf einer Schlitzdüsenauftragsvorrichtung unter Verwendung der in Tabelle 8 gezeigten Rezepturen (Mengen sind in Gramm angegeben) durchgeführt. Die sechs Rezepturen wurden bei Liniengeschwindigkeiten von 30 Fuß/Minute (fpm) (9,14 Meter/Minute) sowohl auf Gould TWS Kupferfolie mit hohem Profil wie auch Oak Mitsui MLS-TOC-500-LZ revers behandelte (geringes Profil) Kupferfolie (Bsp. 17 – Bsp. 22) aufgetragen. Die Rezeptur 20 wurde auch bei 60 fpm aufgetragen, einfach um zu zeigen, dass eine Beschichtung bei höherer Geschwindigkeit möglich war (Bsp. 23). Die Beschichtungsbasisgewichte reichten von 6 bis 8 gsm. Die Proben wurden in einem Drei-Zonen-Linienofen mit Trocknungstemperaturen von 100°C, 125°C und 150°C getrocknet. Etwa 250 lineare Fuß (76,2 lineare Meter) brauchbaren Materials wurden für jede Rezeptur und Kupferfolienart aufgetragen.
Jede Probe der beschichteten Kupferfolie wurde auf sechs Lagen 0,003 Zoll (0,0076 Zentimeter) RO4350B Prepreg laminiert, um ein 0,020 Zoll (0,0508 Zentimeter) dickes Laminat unter Verwendung des oben genannten Pressvorgangs zu bilden, und getestet.

Die Daten für die Schälfestigkeit bei Raumtemperatur, Heißöl-Schälfestigkeit und den Lötbadtest sind in Tabelle 8 angegeben. Tabelle 8

Komponente	Bsp. 17	Bsp. 18	Bsp. 19	Bsp. 20	Bsp. 21	Bsp. 22	Bsp. 23
Toluol	12540	12540	12000	12000	11500	12000	12000
Xylol	577	577	577	577	525	577	577
Blendex	1039	-	1039	1039	-	-	1039
PPE (Asahi)	-	1039	-	-	945	1039	-
Kraton	808	808	404	808	735	404	808
Ricon 184 MA6	1617	1617	1617	2079	1890	1617	2079
Varox + Toluol	52 + 100	52 + 100	50 + 100	52 + 100	52 + 100	50 + 100	52 + 100
Ergebnisse mit MLS-TOC-500-LZ Kupferfolie
Kupferschälfestigkeit (pli)	6,3	6,0	7,2	5,9	4,9	5,1	5,2
Heißöl-Schälfestigkeit, 150°C (pli)	3,2	3,2	3,4	3,4	-	-	3,2
Heißbi-Schälfestigkeit, 200°C (pli)	2,1	2,0	2,2	2,0	-	-	2,0
Lötbadtest, 288°C, 10 s × 5 (bestanden/nicht bestanden)	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden	-	Bestanden
Beschichtungsgewicht, gsm	7,8	7,4	8,4	8,1	-	-	6,0
DK bei 10 GHz	3,53	3,53	3,53	3,53	-	-	3,51
DF bei 10 GHz	0,0042	0,0044	0,0043	0,0044	-	-	0,0041
Z-CTE (ppm/°C)	45	-	-	-	-	-	43
Ergebnisse TWS Kupferfolie
Kupferschälfestigkeit (pli)	6,8	7,1	6,9	5,9	6,1	6,1	6,2
Heißöl-Schälfestigkeit, 150 °C (pli)	3,8	3,8	3,9	3,6	-	-	3,6
Heißöl-Schälfestigkeit, 200 °C (pli)	2,8	2,7	3,1	2,5	-	-	2,4
Lötbadtest, 288°C, 10 s × 5 (bestanden/nicht bestanden)	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden	-	Bestanden
Beschichtungsgewicht (gsm)	7,5	7,7	8,1	7,8	7,4	-	6,3
DK bei 10 GHz	3,50	3,49	3,48	3,47	-	-	3,51
DF bei 10 GHz	0,0045	0,0044	0,0043	0,0043	-	-	0,0042

Die Schälfestigkeitswerte für das unbeschichtete TWS-Kupfer sind etwa 3,5 pli und der Wert für das unbeschichtete MLS-TOC-500 Kupfer ist weniger als 2 pli (Daten nicht dargestellt). Die obigen Heißöl-Schälfestigkeitsdaten zeigen eine ausreichende Bindung bei hoher Temperatur, so dass eine robuste „Nachbarbeitungsfähigkeit” gegeben ist. Die Daten für CTE, Dielektrizitätskonstante und Verlusttangente zeigen, dass die Klebstoffbeschichtung keine schädliche Auswirkung auf diese Eigenschaften hat.
Die Beispiele in den Tabellen 9–14 zeigen die Nützlichkeit der Zugabe von stickstoffhaltigen Verbindungen zu Magnesiumhydroxid-haltigen Zusammensetzungen. Im Allgemeinen wurden diese Zusammensetzungen wie folgt für die Beispiele 24–51 verarbeitet. Zuerst wurden die Harze, das Magnesiumhydroxid und alle anderen Komponenten gründlich gemischt, um eine Aufschlämmung in einer konventionellen Mischvorrichtung zu bilden. Die Mischtemperatur wurde geregelt, um eine wesentliche Zersetzung des Härters zu vermeiden (und damit eine vorzeitige Härtung). Als nächstes wurden herkömmliche Prepreg Herstellungsverfahren eingesetzt. Typischerweise, falls verwendet, wurde die Bahn mit der Aufschlämmung imprägniert, auf die richtige Dicke dosiert und dann das Lösungsmittel entfernt (verdampft, um ein Prepreg herzustellen). Der Laminierungsprozess führte zu einer Aufschichtung von 6 Prepreg Lagen zwischen zwei Lagen Kupferfolie (Oak Mitsui TOC 500 LZ oder TWS Schaltungsfolie), die unbeschichtet oder zuvor mit dem Klebstoff beschichtet sind. Diese Aufschichtung wurde dann verdichtet und durch eine Flachbettlaminierung gehärtet; typische Temperaturbereiche für die Härtung lagen zwischen etwa 325°F (163°C) und etwa 475°F (246°C) und der Druck zwischen 300–1200 psi.
In den Beispielen 24–51 wurde die Flammhemmung in Übereinstimmung mit UL-94 gemessen. Die Bezeichnung „nicht bestanden” gibt an, dass die Probe V-1 nicht erreichte. Die Dielektrizitätskonstante (DK) und der dielektrische Verlustfaktor (DF) sind die Mittelwerte der gemessenen Dielektrizitätskonstanten und dielektrischen Verlustfaktoren eines Frequenzsweeps von 1 bis 10 GHz. Wie bereits erwähnt, wurde die Kupferschälfestigkeit in Übereinstimmung mit dem Prüfverfahren „Peel strength of metallic clad laminates” (IPC-TM-650 2.4.8) gemessen. Die Wasserabsorption wurde in Übereinstimmung mit dem Testverfahren IPC-TM-650 2.6.2.1 gemessen (konditioniert in einer Umgebung, die bei 50 relative Luftfeuchtigkeit und 22°C gehalten wurde, für 1 Stunde (vor dem Tränken in Wasser)).
In dem Xylol Absorptionstest wurden 2” rechteckige Laminatproben (2 Stück) bei 105°C für 1 Stunde getrocknet und in einer Umgebung, die bei 50% relativer Luftfeuchtigkeit und 22°C gehalten wurde, für 1 Stunde konditioniert. Das Gewicht jeder konditionierten Probe wurde auf das nächste 0,1 Milligramm bestimmt. Die konditionierten Proben wurden dann in Xylol bei 22°C für 24 Stunden eingetaucht. Am Ende der 24 Stunden wurden die Laminatproben aus dem Xylol nacheinander entfernt, das oberflächliche Xylol wurde mit einem trockenen Tuch entfernt und die Proben wurden unmittelbar danach gewogen. Die Xylol-Absorption in Prozent wurde wie folgt berechnet:
In dem Säuregewichtsverlusttest wurden 2” rechteckige Laminatproben (2 Stück) bei 105°C für 1 Stunde getrocknet und in einer Umgebung, die bei 50% relativer Luftfeuchtigkeit 72°F gehalten wurde, für 1 Stunde konditioniert. Das Gewicht jeder konditionierten Probe wurde auf das nächste 0,1 Milligramm bestimmt. Die konditionierten Proben wurden dann in 10 Gew.-% Schwefelsäure eingetaucht bei 70°C für 20 Minuten. Am Ende der 20 Minuten wurden die Laminatproben aus der Säure entfernt, gründlich mit Wasser gewaschen, getrocknet und konditioniert. Das Gewicht jeder konditionierten Probe wurde auf das nächste 0,1 Milligramm festgelegt. Der Säureverlust in Prozent wurde wie folgt berechnet:

Die Zusammensetzung und die Testergebnisse jedes hergestellten Beispiels sind in den Tabellen 9–14 dargestellt. Tabelle 9

Komponente	Bsp. 24	Bsp. 25	Bsp. 26	Bsp. 27
Kraton D-1118	24,2	24,2	24,2	24,2
A74NT	2,0	2,0	2,0	2,0
Trilene 65	10,1	10,1	10,1	10,1
B-3000	79,0	79,0	79,0	79,0
MGZ-6R (Flammschutzmittel)	400	400	250	250
Naugard XL	0,5	0,5	0,5	0,5
Perkadox 30	2,2	2,2	-	-
TAIC	-	10,0	-	-
Varox	-	-	2,2	2,2
MC-15	-	-	50	-
Melapur 2000	-	-	-	50
Eigenschaften
DK bei 10 GHz	4,12	4,10	4,06	4,13
DF bei 10 GHz	0,0046	0,0047	0,0053	0,0056
Lötbadtest, 288°C, 10 s × 5 (bestanden/nicht bestanden)	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden
Brennbarkeit UL-94	V0	V0	V0	V0

Die Beispiele 24–27 in Tabelle 9 zeigen die Wirkung des Magnesiumhydroxid Flammschutzmittels auf die Brennbarkeit und die elektrischen Eigenschaften der Schaltungsmaterialien. Die Beispiele 26 und 27 zeigen die Wirkung der Zugabe verschiedener Stickstoffverbindungen und der Verringerung der Menge an Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel auf die Brennbarkeit und elektrischen Eigenschaften derselben Schaltungsbaugruppen. Das Magnesiumhydroxid produzierte eine halogenfreie, wärmehärtbare RO4350B Substratzusammensetzung mit einer UL-94-Klassifizierung von V0 in den Beispielen 24 und 25 aus Tabelle 9. Die Beispiele 26 und 27 zeigen, dass die Zugabe von stickstoffhaltigen Verbindungen die Verringerung des Magnesiumhydroxidgehalts erlaubt, ohne sowohl die elektrischen Eigenschaften als auch die Brennbarkeit der halogenfreien RO4350B Zusammensetzung zu opfern.
Die Beispiele 28–37 in den Tabellen 10 und 11 untersuchen ferner die Wirkung verschiedener Stickstoffverbindungen auf die Eigenschaften von Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel enthaltende Schaltungsbaugruppenzusammensetzungen. Insbesondere können einige der stickstoffhaltigen Verbindungen in den Beispielen die Konzentration von Magnesiumhydroxid, die in der Zusammensetzung erforderlich ist, unter Beibehaltung der Flammschutzeigenschaften verringern.
Die Rezeptur aus Beispiel 24 ohne die stickstoffhaltige Verbindung hatte ein Gewichtsverhältnis von RO4350B Harz (Kraton, Trilene und B3000) zu Magnesiumhydroxid (MGZ-6R) von 1:3,57. Diese Originalrezeptur hatte ein spezifisches Gewicht für 20 Mil Laminate von 1,67 und eine Xylol-Absorption von mehr als 7,0 Prozent. Das berechnete spezifische Gewicht und die Xylol-Absorption von Standard RO4350B Harz ohne Magnesiumhydroxid beträgt 1,84 bzw. etwa 1,5%. Beim Testen erlitt die Originalrezeptur mit dem Magnesiumhydroxid etwa einen 70%-igen Bindungverlust in dem chemischen Nickel-Gold-Immersionsprozess (ENIG) wegen der Porosität in dem Laminat, wahrscheinlich verursacht durch die hohe Konzentration von MGZ-6R.

Die Tabelle 10 zeigt die Verwendung von zwei Arten von stickstoffhaltigen Verbindungen (Melamincyanurat MC-15 und Melaminpolyphosphat Melapur 200) bei der Verringerung des Magnesiumhydroxidgehalts in den Baugruppen. Die in jedem Beispiel verwendete Rezeptur enthielt 25–30 Gewichtsprozent weniger MGZ-6R als in der Originalrezeptur. Tabelle 10

Komponente	Bsp. 28	Bsp. 29	Bsp. 30	Bsp. 31	Bsp. 32	Bsp. 33
Kraton D-1118	24,4	24,4	24,4	24,4	24,4	24,4
Trilene 65	10,1	10,1	10,1	10,1	10,1	10,1
B3000	79,0	79,0	79,0	79,0	79,0	79,0
MC-15	50,0	50,0	50,0	25,0	25,0	25,0
MGZ-6R	300,0	275,0	250,0	300,0	275,0	250,0
Testergebnisse
Laminatdicke (mil)	24	21	23	21,5	20	22
Brennbarkeit (UL-94)	V0	V0	V0	~V0	~V0	V1
Bindung, pli	3,89	3,85	3,93	4,37	4,35	4,64
Lötbadtest, 288°C, 10 s × 5 (bestanden/nicht bestanden)	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden
Spezifisches Gewicht	1,77	1,80	1,77	1,79	1,80	1,77
Xylol-Absorption (%)	1,67	1,08	1,05	1,17	1,00	1,09
DK bei 10 GHz	4,08	4,10	4,06	4,12	4,07	4,05
DF bei 10 GHz	0,005	0,005	0,0053	0,0054	0,0051	0,0047
Z-Achse CTE (ppm/°C)	-	56,51	57,48	-	-	-
Wasserabsorption (%)	0,19	0,16	0,13	0,17	0,16	0,12

Die Zugabe von Melamincyanurat (MC-15) oder Melaminpolyphosphat (Melapur 200) zu der Harzzusammensetzung erhöhte das spezifische Gewicht auf einen Bereich von 1,77 bis 1,81 für alle Beispiele in den Tabellen 10 und 11. Die 25–30% Verringerung von Magnesiumhydroxid, die durch die Zugabe der stickstoffhaltigen Verbindung zur Erhaltung des Brennbarkeitsgrads möglich gemacht wurde, ermöglichte der Harzzusammensetzung, etwa zu dem gewünschten spezifischen Gewichtsniveau für die Harzzusammensetzung ohne das Flammschutzmittel zurückzukehren. Die gleiche Wirkung wird bei der Xylol-Absorption beobachtet, wobei die Absorptionsprozentsätze in allen Proben (1,00–1,67%) durch die Zugabe der stickstoffhaltigen Verbindung und die Verringerung von Magnesiumhydroxid abnahmen. Erneut spiegeln die Xylol-Absorptionswerte jene genauer wider, die in Harzzusammensetzungen ohne halogenfreie Flammschutzmittel beobachtet werden. Durch die Zugabe der stickstoffhaltigen Verbindung kann daher die Magnesiumhydroxidkonzentration in der Harzzusammensetzung vorteilhaft verringert werden. Als Ergebnis kann die Zugabe der stickstoffhaltigen Verbindung dazu beitragen, die Fragen bzgl. der Porosität und Bindung, die mit einem hohen Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittelgehalt in Verbindung gebracht werden, zu beseitigen. Tabelle 11

Komponente	Bsp. 34	Bsp. 35	Bsp. 36	Bsp. 37
Kraton D-1118	24,4	24,4	24,4	24,4
Trilene 65	10,1	10,1	10,1	10,1
B3000	79,0	79,0	79,0	79,0
MC-15	50,0	50,0	25,0	-
Melapur 200	-	-	-	50,0
MGZ-6R-2	275,0	250,0	300,0	250,0
Testergebnisse
Laminatdicke (mil)	20,5	20,5	23,0	21,0
Brennbarkeit (UL-94)	V0	V0	V1	V0
Bindung, pli	3,82	3,93	4,25	3,85
Lötbadtest, 288°C, 10 s × 5 (bestanden/nicht bestanden)	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Bestanden
Spezifisches Gewicht	1,81	1,77	1,77	1,79
Xylol-Absorption (%)	1,20	1,10	1,12	1,20
DK bei 10 GHz	4,15	4,10	4,08	4,13
DF bei 10 GHz	0,009	0,01	0,008	0,006

Die Beispiele 34–37 in Tabelle 11 enthielten einen höheren Grad an Magnesiumhydroxid (MGZ-6R-2), wobei das Flammschutzmittel eine höhere Schüttdichte hatte. 0,60 g/Kubikzentimeter. Während die dielektrischen Verlustfaktoren mit den Beispielen, die diesen Grad verwendeten, höher waren, haben die Beispiele keine signifikante Verbesserung im spezifischen Gewicht oder der Xylol-Absorption gegenüber der geringeren Schüttdichteklasse von Magnesiumhydroxid (MGZ-6R) gezeigt. Es scheint jedoch ein Indiz dafür zu sein, dass die zwei verschiedenen stickstoffhaltigen Zusatzstoffe die Möglichkeit eines Laminats schaffen, das eine intermediäre Brennbarkeit (d. h. V1) aufweist. Die Beispiele 33 und 36, die jeweils 25 Gramm MC-15 enthalten, hatten UL-94-Klassifizierungen von V1.
Um es zu wiederholen, untersuchen die Beispiele 28–37 die Wirkung verschiedener Stickstoffverbindungen auf die Eigenschaften von Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel enthaltende Schaltungsbaugruppenzusammensetzungen. Insbesondere können einige der stickstoffhaltigen Verbindungen in den Beispielen die Konzentration von Magnesiumhydroxid, das in der Zusammensetzung erforderlich ist, unter Beibehaltung der Flammeschutzeigenschaften verringern und die Fragen bzgl. der Porosität und des Bindungsverlusts für das Laminat verhindern.
Die Beispiele in den Tabellen 12–14 zeigen die Vorteile der speziellen Klebeschicht zwischen der dielektrischen und der Kupferfolie, wenn sie in Kombination mit den neuartigen Magnesiumhydroxid/stickstoffhaltigen Verbindungsmischungen verwendet wird.

Insbesondere zeigen die Beispiele 38–41 in Tabelle 12 die Wirkung der Magnesiumhydroxid-, stickstoffhaltigen Verbindungskombination und der Haftschicht auf die Brennbarkeit, den Säuregewichtsverlust und die Bindung. Insbesondere zeigen die Beispiele 38, 39 und 41, dass die Klebeschicht den Säuregewichtsverlust verringert. Auch das Beispiel 41 verglichen mit den Beispielen 39 und 40 zeigt, dass die Magnesiumhydroxid-/stickstoffhaltige Verbindungsmischung in Kombination mit der Klebeschicht einen hohen Flammschutz mit einer reduzierten Menge von Magnesiumhydroxid erreichen kann, während gute elektrische Eigenschaften und eine geringe Wasser- und Xylol-Absorption beibehalten werden. Tabelle 12

	Bsp. 38	Bsp. 39	Bsp. 40	Bsp. 41
RO4350B Harze	113,3	113,3	113,3	113,3
A174NT	2,0	2,0	2,0	2,0
MGZ-6R	400	400	300	300
Melapur 200	-	-	-	50
Antioxidans	0,6	0,6	0,6	0,6
Varox-Härter	2,2	2,2	2,2	2,2
Beschichtetes LZ Kupfer (0,5 Unzen)	Nein	Ja	Nein	Ja
Bindung, pli	0,52	5,30	2,60	6,22
Brennbarkeit (UL-94)	V0	V0	Nicht bestanden	V0
Säuregewichtsverlust, %	0,96	0,35	0,82	0,55
Wasserabs., %, 24 h	0,76	0,45	0,18	0,28
Xylol-Abs.%, 24 h	7,54	4,04	1,12	1,52

Die Beispiele 42–45 in Tabelle 13 untersuchen die Wirkung der verschiedenen Stickstoffverbindungen auf die Eigenschaften von Magnesiumhydroxid enthaltende Schaltungsbaugruppenzusammensetzungen. Die Ergebnisse zeigen, dass die verschiedenen Stickstoffverbindungen alle zu dem gewünschten Flammschutz V-0 führen, während andere gewünschte anwendungstechnische Eigenschaften erhalten bleiben, wenn die Laminate die spezielle Klebeschicht aufweisen. Verglichen mit den Beispielen 38 und 39 zeigen die Beispiele 42–45 deutlich, dass die Verwendung von drei verschiedenen Stickstoffverbindungen den Magnesiumhydroxidgehalt in den Dielektrika verringert. Insbesondere verwendeten die Rezepturen in den Beispielen 42–45 etwa 25% weniger Magnesiumhydroxid als die Rezepturen in 38 und 39. Tabelle 13

	Bsp. 42	Bsp. 43	Bsp. 44	Bsp. 45
RO4350B Harze	113,3	113,3	113,3	113,3
A174NT	2,0	2,0	2,0	2,0
MGZ-6R	300	300	300
MC-15	-	-	35	-
Melem 350	-	-	-	35
Budit 3141CA*	35	35	-	-
Antioxidans	0,6	0,6	0,6	0,6
Varox-Härter	2,5	-	2,2	-
TAIC	-	18	-	18
Perkadox	-	3,5	-	3,5
Beschichtetes LZ Kupfer (0,5 Unzen)	Ja	Ja	Ja	Nein
Bindung, pli	6,63	5,92	5,50	-
Testergebnisse
Brennbarkeit (UL-94)	V0	V0	V-0	V-1
Säuregewichtsverlust* %	0,42	0,31	0,25	-
Wasserabs., %, 24 h	0,3	0,25	0,24	-
Xylol-Abs.%, 24 h	1,49	1,38	1,67	-
DK (bei 10 GHz)	4,20	4,22	4,10	-
DF (bei 10 GHz)	0,0048	0,0051	0,0053	-

* Melem 350 von Delamin Ltd in Großbritannien

Die Beispiele 47–51 in Tabelle 14 untersuchen die Wirkung zweier anderer Magnesiumhydroxide, die sich wahrscheinlich von dem MGZ-6R der vorangegangenen Beispiele in der bei ihrer Herstellung verwendeten Beschichtungstechnik unterscheiden. Während es einige kleine Unterschiede in den resultierenden Laminateigenschaften gibt, zeigen diese unterschiedlichen Magnesiumhydroxide weiterhin die Vorteile der Kombination der Magnesiumhydroxid- und stickstoffhaltigen Verbindung unter Verwendung der speziellen Klebeschicht bei der Erreichung des Flammschutzes V-1 oder besser mit guter adhäsiver Bindungsfestigkeit und niedrigem Säuregewichtsverlust. Table 14
*Säuregewichtsverlust % ohne beschichtetes Kupfer (keine Klebeschicht) für die Beispiele 9 bis 13 betrug 8–12%.
Die Beispiele der Tabelle 15 zeigen bestimmte Vorteile alternativer Klebstoffzusammensetzungen, insbesondere die Verwendung eines zweiten Polybutadiens, das ein syndiotaktisches Polybutadienhomopolymer, JSR 810, ist als Ersatz für das elastomere Blockcopolymer, Kraton 1118. In der Tabelle unterscheiden sich die Beispiele 52A, B und C von den Beispielen 53A, B und C in der Substratzusammensetzung. Wesentliche Unterschiede liegen in der Art und dem Gehalt des Füllstoffs, wobei die Zusammensetzungen aus 53 einen erheblich niedrigeren Füllstoffgehalt aufweisen.
Darüber hinaus unterscheiden sich in der Tabelle 15 die Beispiele „B” von den Beispielen „A” in der Verwendung von JSR 810, syndiotaktisches Polybutadien, anstelle von Kraton 1118K, elastomeres Blockcopolymer, in dem Klebstoff. Die Beispiele „C” unterscheiden sich von den Beispielen „B” in der Verwendung von Quarzglasfüllstoff in dem Klebstoff.
Vergleicht man die Beispiele 52C und 52B bis 52A, die alle die gleiche Substratzusammensetzung aufweisen, haben die Änderungen in der Klebstoffzusammensetzung keinen signifikanten Einfluss auf die Lötmittelbeständigkeit und die Kupferbindung der resultierenden Laminate: aber mit der alternativen Substratzusammensetzung der Beispiele 53 verbessern die Änderungen in der Klebstoffzusammensetzung deutlich die Lötmittelbeständigkeit und erhöhen die Kupferbindung (vgl. 53B und 53C bis 53A). Auch zeigen die Laminatergebnisse, dass die Zugabe eines Füllstoffs zu dem Klebstoff die Z-Achse CTE deutlich senkt.

Ein weiterer Vorteil der Kombination der Substratzusammensetzung aus 53 mit der JSR 810-Modifizierung des Klebstoffs ist eine Verringerung der Dielektrizitätskonstante des resultierenden Laminats, wie durch den Vergleich des DK-Ergebnisses von 53B bis 52A gesehen werden kann. Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass die Beispiele in Tabelle 15 alle eine UL94-Brennbarkeitsklassifizierung von V0 haben. Table 15

Schaltungssubstratzusammensetzung	Bsp. 52A	Bsp. 52B	Bsp. 52C	Bsp. 53A	Bsp. 53B	Bsp. 53C
RO4350B Harze	63,80	63,80	63,80	47,90	47,90	47,90
Ricon 257	-	-	-	13,0	1,0	1,0
A174NT	1,72	1,72	1,72	0,5	0,5	0,5
Teccosphere CE44I	124,0	124,0	124,0	-	-	-
Teccosphere CE44IR	61,29	61,29	61,29	-	-	-
BA 188	-	-	-	40,0	40,0	40,0
BT93 WFG	28,28	28,28	28,28	35,0	35,0	35,0
Antioxidans	0,60	0,60	0,60	0,40	0,40	0,40
Peroxid-Härter	1,28	1,28	1,20	1,20	1,20	1,20
Klebstoffzusammensetzung
Blendex HPP820	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0
Kraton 1118	7,5	-	-	7,5	-	-
JSR 810	-	7,5	7,5	-	7,5	7,5
Ricon 184MA6	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5
BA 188	-	-	16,0	-	-	16,0
Laminattestergebnisse
Laminatdicke (2 Lagen), mil	7,1	7,1	7,3	5,50	5,50	5,70
Lötbadtest 288°C (5 × 10 s)	Bestanden	Bestanden	Bestanden	Nicht bestanden	Bestanden	Bestanden
Bindung (0,5 Unzen MLS), pli	5,20	5,0	5,1	2,40	4,1	4,30
Z-CTE (0–250°C), ppm	-	-	-	102	108	49,20
DK/DF @ 10 GHz	3,5/0,004	-	-	-	3,25/0,004	-

Die Singularformen „einer”, „eine”, „eines” und „der”, „die”, „das” enthalten die Pluralformen, wenn der Kontext nicht eindeutig anderes besagt. Die Endpunkte aller Bereiche, die sich auf dieselbe Eigenschaft oder Komponente beziehen, sind unabhängig kombinierbar und einschließlich des genannten Endpunkts. Alle Referenzen sind hierin durch Bezugnahme eingeschlossen. Wie hierin und durchgehend verwendet, beziehen sich „angeordnet”, „kontaktiert” und Varianten hiervon auf den vollständigen oder teilweisen physikalischen Kontakt zwischen den entsprechenden Materialien, Substraten, Schichten, Filmen und dergleichen. Ferner bezeichnen die Begriffe „erster”, „zweiter” und dergleichen hierin keine Reihenfolge, Quantität oder Bedeutung, sondern dienen zur Unterscheidung eines Elements von einem anderen.
Während spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, können verschiedene Modifizierungen und Substitutionen vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung Abstand zu nehmen. Dementsprechend ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung beschrieben wurde.
Beansprucht wird:
Zusammenfassung der Offenbarung
Eine Schaltungsbaugruppe aufweisend: eine leitfähige Schicht, eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz auf weist, etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm ionische Verunreinigungen und etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen Verbindung, wobei die stickstoffhaltige Verbindung wenigstens etwa 15 Gewichtsprozent Stickstoff aufweist; und eine Klebeschicht, die zwischen und in engem Kontakt mit der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Schicht angeordnet ist, wobei der Klebstoff einen Poly(arylenether) aufweist, wobei die Schaltungsbaugruppe eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6132851 [0005]
US 4954185 [0005]
US 5194307 [0005]
US 5569545 [0005]
US 2005/0208278 [0005]
US 5622782 [0005]
US 5629098 [0006]
US 7022404 B2 [0027]
US 5310820 [0034]
US 7022404 [0104, 0113]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Yokono et al. [0005]
Landi et al. [0005]
Putasse et al. [0006]
Gary Brist, Stephen Hall, Sidney Clouser und Tao Lang, ”Nonclassical conductor losses due to copper foil roughness and treatment”, S. 26, Circuitree, can 2005 [0054]
N. Ogawa, H. Onozeki, N. Moriike, T. Tanabe, T. Kumakura, ”Profile-free foil for high-density packaging substrates and high-frequency applications”, S. 457, Proceedings of the 2005 Electronic Components and Technology Conference, IEEE [0054]

Claims

Schaltungsbaugruppe aufweisend: eine leitfähige Schicht; eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz, etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm ionische Verunreinigungen und etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen Verbindung, wobei die stickstoffhaltige Verbindung wenigstens etwa 15 Gewichtsprozent Stickstoff aufweist; und eine Klebeschicht, die zwischen und in Kontakt mit der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Schicht angeordnet ist, wobei der Klebstoff einen Poly(arylenether) aufweist; wobei die Schaltungsbaugruppe eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die stickstoffhaltige Verbindung ein Melaminpolyphosphat, ein Melamincyanurat oder eine Kombination aufweisend wenigstens eine der vorgenannten Verbindungen ist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1–2, wobei der Poly(arylenether) carboxy-funktionalisiert ist.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 3, wobei der Poly(arylenether) das Reaktionsprodukt aus einem Poly(arylenether) und Maleinsäureanhydrid ist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Klebeschicht ferner ein Polybutadienpolymer, ein Polyisoprenpolymer oder eine Kombination aufweisend wenigstens eines der vorgenannten Polymere aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 5, wobei das Polybutadienpolymer oder Polyisoprenpolymer in der Klebeschicht carboxy-funktionalisiert ist.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 6, wobei das Polybutadienpolymer oder Polyisoprenpolymer in der Klebeschicht ein maleinisiertes Polybutadien-Styrol-Copolymer oder ein maleinisiertes Polyisopren-Styrol-Copolymer ist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Klebeschicht ein syndiotaktisches Polybutadienpolymer, wahlweise zusammen mit einem anderen Polybutadienpolymer, ein Polyisoprenpolymer oder eine Kombination aufweisend wenigstens eines der vorgenannten Polymere aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Klebeschicht ferner ein elastomeres Polymer aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 9, wobei das elastomere Polymer ein Blockcopolymer ist, das von einer alkenylaromatischen Verbindung und einem konjugierten Dien abgeleitete Einheiten aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1–10, wobei die Klebeschicht ferner einen Füllstoff aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1–10 mit wenigstens einem aus einem kombinierten Brom- und Chlor-Gehalt von weniger als etwa 900 ppm; einer Wasserabsorption von weniger als 0,5 Prozent nach dem Eintauchen in Wasser bei 23°C für 24 Stunden; einer Xylol-Absorption von weniger als 2 Gew.-%, nachdem eine Probe mit den Abmessungen 2 Zoll × 2 Zoll × 20 Mil in Xylol bei 23°C für 24 Stunden eingetaucht ist; und einem Säuregewichtsverlust von weniger als 1,0% nach dem Eintauchen in 10 Gew.-% Schwefelsäure bei 70°C für 20 Minuten. Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht strukturiert ist, um einen Schaltkreis zu bilden.
Schaltungsbaugruppe aufweisend: eine leitfähige Schicht, und eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz, etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm einer ionischen Verunreinigung, und etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen Verbindung, wobei die stickstoffhaltige Verbindung wenigstens etwa 15 Gewichtsprozent Stickstoff aufweist; und wobei die Schaltungsbaugruppe eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 13, wobei die stickstoffhaltige Verbindung ein Melaminpolyphosphat, ein Melamincyanurat oder eine Kombination aufweisend wenigstens eine der vorgenannten Verbindungen ist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 13–14 mit wenigstens einem aus einem kombinierten Brom- und Chlor-Gehalt von weniger als etwa 900 ppm; einer Wasserabsorption von weniger als 0,5 Prozent nach dem Eintauchen in Wasser bei 23°C für 24 Stunden; einer Xylol-Absorption von weniger als 2 Gew.-%, nachdem eine Probe mit den Abmessungen 2 Zoll × 2 Zoll × 20 Mil in Xylol bei 23°C für 24 Stunden eingetaucht ist; und einem Säuregewichtsverlust von weniger als 1,0% nach dem Eintauchen in 10 Gew.-% Schwefelsäure bei 70°C für 20 Minuten.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 13–15, wobei die leitfähige Schicht strukturiert ist, um einen Schaltkreis zu bilden.
Schaltungsbaugruppe aufweisend: eine leitfähige Schicht; eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz und etwa 50 bis etwa 80 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm einer ionischen Verunreinigung; und eine Klebeschicht, die zwischen und in engem Kontakt mit der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Schicht angeordnet ist, wobei der Klebstoff einen Poly(arylenether) aufweist; wobei das Schaltungsmaterial eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 17, wobei der Poly(arylenether) carboxy-funktionalisiert ist.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 18, wobei der Poly(arylenether) das Reaktionsprodukt aus einem Poly(arylenether) und Maleinsäureanhydrid ist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 17–19, wobei die Klebeschicht ferner ein Polybutadienpolymer, ein Polyisoprenpolymer oder eine Kombination aufweisend wenigstens eines der vorgenannten Polymere aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 20, wobei das Polybutadienpolymer oder Polyisoprenpolymer in der Klebeschicht carboxy-funktionalisiert ist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 17–21, wobei die Klebeschicht ein syndiotaktisches Polybutadienpolymer, wahlweise zusammen mit einem anderen Polybutadienpolymer, ein Polyisoprenpolymer oder eine Kombination aufweisend wenigstens eines der vorgenannten Polymere aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 20–22, wobei die Klebeschicht ferner ein elastomeres Polymer aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 23, wobei das elastomere Polymer ein Blockcopolymer ist, das von einer alkenylaromatischen Verbindung und einem konjugierten Dien abgeleitete Einheiten aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 17–24, wobei die Klebeschicht ferner einen Füllstoff aufweist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 17–26 mit wenigstens einem aus einem kombinierten Brom- und Chlor-Gehalt von weniger als etwa 900 ppm; einer Wasserabsorption von weniger als 0,5 Prozent nach dem Eintauchen in Wasser bei 23°C für 24 Stunden; einer Xylol-Absorption von weniger als 2 Gew.-%, nachdem eine Probe mit den Abmessungen 2 Zoll × 2 Zoll × 20 Mil in Xylol bei 23°C für 24 Stunden eingetaucht ist; und einem Säuregewichtsverlust von weniger als 1,0% nach dem Eintauchen in 10 Gew.-% Schwefelsäure bei 70°C für 20 Minuten.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 17–27, wobei die leitfähige Schicht strukturiert ist, um einen Schaltkreis zu bilden.
Schaltungsbaugruppe aufweisend: eine leitfähige Schicht; und eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung. gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz und etwa 50 bis etwa 80 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm einer ionischen Verunreinigung; wobei das Schaltungsmaterial eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 28 mit wenigstens einem aus einem kombinierten Brom- und Chlor-Gehalt von weniger als etwa 900 ppm; einer Wasserabsorption von weniger als 0,5 Prozent nach dem Eintauchen in Wasser bei 23°C für 24 Stunden; einer Xylol-Absorption von weniger als 2 Gew.-%, nachdem eine Probe mit den Abmessungen 2 Zoll × 2 Zoll × 20 Mil in Xylol bei 23°C für 24 Stunden eingetaucht ist; und einem Säuregewichtsverlust von weniger als 1,0% nach dem Eintauchen in 10 Gew.-% Schwefelsäure bei 70°C für 20 Minuten.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 28, wobei die leitfähige Schicht strukturiert ist, um einen Schaltkreis zu bilden.
Schaltungsbaugruppe aufweisend: eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz; etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm ionische Verunreinigungen; und etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen Verbindung, wobei die stickstoffhaltige Verbindung wenigstens etwa 15 Gewichtsprozent Stickstoff aufweist; wobei die Schaltungsbaugruppe eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 31, wobei die stickstoffhaltige Verbindung ein Melaminpolyphosphat, ein Melamincyanurat oder eine Kombination aufweisend wenigstens eine der vorgenannten Verbindungen ist.
Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 31–32 mit wenigstens einem aus einem kombinierten Brom- und Chlor-Gehalt von weniger als etwa 900 ppm; einer Wasserabsorption von weniger als 0,5 Prozent nach dem Eintauchen in Wasser bei 23°C für 24 Stunden; einer Xylol-Absorption von weniger als 2 Gew.-%, nachdem eine Probe mit den Abmessungen 2 Zoll × 2 Zoll × 20 Mil in Xylol bei 23°C für 24 Stunden eingetaucht ist; und einem Säuregewichtsverlust von weniger als 1,0% nach dem Eintauchen in 10 Gew.-% Schwefelsäure bei 70°C für 20 Minuten.
Schaltungsbaugruppe aufweisend: eine dielektrische Schicht, die aus einer wärmehärtbaren Zusammensetzung gebildet ist, wobei die wärmehärtbare Zusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der wärmehärtbaren Zusammensetzung aufweist: ein Polybutadien- oder Polyisoprenharz und etwa 50 bis etwa 80 Gewichtsprozent eines Magnesiumhydroxids mit weniger als etwa 1000 ppm ionischer Verunreinigungen; wobei die Schaltungsbaugruppe eine UL-94-Klassifizierung von wenigstens V-1 hat.
Schaltungsbaugruppe nach Anspruch 34 mit wenigstens einem aus einem kombinierten Brom- und Chlor-Gehalt von weniger als etwa 900 ppm; einer Wasserabsorption von weniger als 0,5 Prozent nach dem Eintauchen in Wasser bei 23°C für 24 Stunden; einer Xylol-Absorption von weniger als 2 Gew.-%, nachdem eine Probe mit den Abmessungen 2 Zoll × 2 Zoll × 20 Mil in Xylol bei 23°C für 24 Stunden eingetaucht ist; und einem Säuregewichtsverlust von weniger als 1,0% nach dem Eintauchen in 10 Gew.-% Schwefelsäure bei 70°C für 20 Minuten.
Verfahren zur Herstellung der Schaltungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1–35, umfassend das Laminieren der Schichten, die die Komponenten der Ansprüche 1–35 aufweisen, um die Schaltungsanordnung bereitzustellen.