DE102010051850A1

DE102010051850A1 - In Halbleiter-Packung-Anwendungen nützliche Interposerfilme und dazu in Beziehung stehende Verfahren

Info

Publication number: DE102010051850A1
Application number: DE102010051850A
Authority: DE
Inventors: Brian C. Pickerington Auman; Kostantinos Kourtakis; Salah Wilmington Boussaad
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2011-05-26
Also published as: US20110123796A1; JP2011109109A; CN102110617A

Abstract

Ein Interposerfilm für IC-Packung wird offenbart. Der Interposerfilm umfasst ein Substrat, das eine Vielzahl von elektrisch leitenden Domänen trägt. Das Substrat enthält ein starres Stabpolyimid und etwa 5–60 Gew.-% Füllstoff. Der Füllstoff hat mindestens eine Dimension, die (im Durchschnitt) kleiner ist als etwa 800 Nanometer, und der Füllstoff hat außerdem ein durchschnittliches Aspektverhältnis größer als etwa 3:1.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Packung von integrierten Schaltungen. Insbesondere sind die Hochleistungs-Polyimidfilme der vorliegenden Erfindung nützlich in Ball-Grid-Array-(BGA)- oder anderen Halbleiter-Packung-Anwendungen, die einen Interposerfilm nutzen.
2. Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik
IC-Packung-Technologie wird auf IC-Chips angewandt: (1) zum Bereitstellen eines Wegs für den elektrischen Strom, der die Schaltungen auf den Chips mit Energie versorgt; (2) zum Verteilen der Signale hin auf und weg von dem Chip; (3) zum Entfernen der Wärme, die direkt oder indirekt von dem IC-Chip erzeugt wird; und (4) zum Tragen und Schützen des Chips vor ungünstigen Umgebungen. Eine typische Ball Grid Array-(BGA)-IC-Packung enthält einen IC-Chip, der an einem flexiblen Polyimid-Interposerfilm befestigt ist. In derartigen BGA-IC-Packung-Anwendungen wird eine dünne Drahtverbindung verwendet, um eine Anschlussfläche auf dem IC-Chip mit einer leitenden Leiterbahn auf dem Polyimid-Interposerfilm zu verbinden. Die leitende Leiterbahn wird zu einer Lotperle geführt. Die Lotperle ist eine einer Anordnung von Lotperlen, die an der gegenüberliegenden Seite des Polyimid-Interposerfilms angebracht sind und von der Unterseite der BGA-Packung hervorstehen. Diese Lotperlen stellen die Verbindung mit einer Anordnung von Anschlussflächen her, die sich auf einem Substrat wie einer gedruckten Leiterplatte befinden. Dementsprechend verbindet die typische BGA-Packung jede Anschlussfläche auf einem IC elektrisch mit einer Anschlussfläche auf einer gedruckten Leiterplatte.
In derartigen Packung-Anwendungen können die Verarbeitungstemperaturen manchmal sehr hoch sein, z. B. über 300°C. Bei derartigen hohen Betriebstemperaturen kann der Interposerfilm dimensionale Verzerrungen aufzeigen. Außerdem können Bestrebungen zur Verringerung der Verarbeitungskosten Spule-zu-Spule-Betriebsabläufe bei zunehmend höheren Spannungen erfordern, und die Verarbeitung bei derartigen hohen Spannungen kann auch bewirken, dass ein Interposerfilm dimensionale Verzerrungen aufzeigt. In der Industrie besteht ein Trend hin zu geringeren Toleranzen für dimensionale Verzerrungen (die vom Interposerfilm aufgezeigt werden), weil der IC-Chip, die IC-Packung und die zugehörigen Schaltungen mit jeder neuen Generation in der Größe abnehmen, um die Produktionskosten zu senken. Daher besteht ein Bedarf in der Industrie, dass Polyimid-Interposerfilme für IC-Packung-Anwendungen verbesserte thermische und dimensionale Stabilität aufweisen.
U.S. 6770981 an Jiang et al. betrifft zusammengesetzte Interposerfilme für BGA-Packung-Anwendungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Interposerfilm-Zusammensetzungen der vorliegenden Offenbarung für IC-Packung-Anwendungen umfassen ein gefülltes Polyimid-Substrat und eine Vielzahl von elektrisch leitenden Domänen. Das Polyimid-Substrat hat eine Dickte von etwa 8 bis etwa 150 Mikrometer und enthält von etwa 40 bis etwa 95 Gewichtsprozent eines Polyimids, der abgeleitet wurde von: i. mindestens einem aromatischen Dianhydrid, wobei mindestens etwa 85 Molprozent eines derartigen aromatischen Dianhydrids ein starrer Stabdianhydrid ist, ii. mindestens einem aromatischen Diamin, wobei mindestens etwa 85 Molprozent eines derartigen aromatischen Diamins ein starrer Stabdiamin ist. Die Polyimid-Substrate der vorliegenden Offenbarung umfassen weiterhin einen Füllstoff mit primären Partikeln (als ein numerischer Durchschnitt), die: i. weniger als etwa 800 Nanometer in mindestens einer Dimension betragen; ii. ein Aspektverhältnis größer als etwa 3:1 aufweisen; iii. in allen Dimensionen weniger als die Dickte des Films betragen; und iv. in einer Menge von etwa 5 bis etwa 60 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des Substrats vorhanden sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt eine Unteransicht einer Face-down-Fan-in-Packung, die eine Erweiterungszuleitung einsetzt, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
1B zeigt eine teilweise Querschnittansicht einer Face-down-Fan-in-Packung, die eine Erweiterungszuleitung einsetzt, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
1C zeigt eine teilweise Querschnittansicht einer Face-down-Fan-in-Packung, die eine Erweiterungszuleitung einsetzt, wobei die Zuleitungen auf der zweiten Oberfläche des Substrats sind, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
1D zeigt eine teilweise Querschnittansicht einer Face-down-Fan-in-Packung, die eine Erweiterungszuleitung einsetzt, wobei eine elastomere Ausgleichsschicht zwischen der vorderen Oberfläche des Chips und der ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2. zeigt eine perspektivische Ansicht einer μBGA-Packung.
3. zeigt eine Querschnittansicht einer μBGA-Packung.
4. zeigt eine Querschnittansicht eines bevorzugten Interposers der vorliegenden Erfindung.
5. zeigt eine Querschnittansicht einer First-Level-Packung, die an eine Second-Level-Packung befestigt wurde.
6. zeigt eine Querschnittansicht der First-Level-Packung von 5, dargestellt ohne das Gehäuse der First-Level-Packung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Definitionen
„Elektrisch leitende Domänen” sollen jedes leitende Material wie leitende Anschlussflächen, leitende Schaltungen oder Leiterbahnen und dergleichen bedeuten. Die elektrisch leitenden Domänen werden von den Polyimidfilmen der vorliegenden Offenbarung getragen. Die elektrisch leitenden Domänen stellen, zumindest teilweise, die elektrisch leitende Schnittstelle zwischen dem IC-Chip und den Gegenständen, die nicht Bestandteil des IC-Chips sind, bereit. Die elektrisch leitende Schnittstelle gestattet: i. dem IC-Chip die Steuerung (oder Beeinflussung) von Gegenständen, die nicht Bestandteil des IC-Chips sind (z. B. Schaltungen auf einer gedruckten Leiterplatte, Eingangs-/Ausgangsvorrichtungen oder dergleichen); und/oder ii. gestattet die Steuerung (oder Beeinflussung) des IC-Chips durch Gegenstände, die nicht Bestandteil des IC-Chips sind (z. B. eine elektrische Verbindung zur Energieversorgung des IC-Chips).
„Film” soll einen frei stehenden Film oder eine Beschichtung auf einem Substrat bedeuten. Der Begriff „Film” wird austauschbar mit dem Begriff „Schicht” benutzt und bezieht sich auf die Abdeckung eines gewünschten Bereichs.
„Dianhydrid”, wie hierin benutzt, soll auch Präkursoren und Derivate von Dianhydriden (oder anderweitig dazu in Beziehung stehenden Zusammensetzungen) umfassen, die technisch unter Umständen keine Dianhydride sind, aber aufgrund der Fähigkeit zur Reaktion mit einem Diamin zur Bildung einer Polyamidsäure, die wiederum in einen Polyimid umgewandelt werden könnte, funktional äquivalent sind.
Gleichermaßen soll „Diamin” auch Präkursoren und Derivate von Diaminen (oder anderweitig dazu in Beziehung stehenden Zusammensetzungen) umfassen, die technisch unter Umständen keine Diamine sind, aber aufgrund der Fähigkeit zur Reaktion mit einem Dianhydrid zur Bildung einer Polyamidsäure, die wiederum in einen Polyimid umgewandelt werden könnte, funktional äquivalent sind.
Die Begriffe, wie hierin verwendet, „umfasst”, „umfassend”, „enthält”, „enthaltend”, „haben”, „aufweisen” und andere Variationen davon sollen eine nichtexklusive Inklusion abdecken. Beispielsweise ist ein Verfahren, ein Prozess, ein Teil oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Liste von Elementen umfasst, nicht notwendigerweise auf nur diese Elemente begrenzt, sondern kann andere Elemente enthalten, die nicht ausdrücklich aufgelistet oder einem derartigen Verfahren, Prozess, Teil oder Vorrichtung innewohnend sind. Weiterhin bedeutet „oder”, wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben wird, ein inklusives oder und kein exklusives oder. Beispielsweise wird eine Bedingung A oder B durch jede der folgenden erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).
Weiterhin werden die Artikel „ein”, „eine” und „einer” zur Beschreibung von Elementen und Komponenten der Erfindung verwendet. Dies erfolgt lediglich zur Bequemlichkeit und um eine allgemeine Bedeutung der Erfindung zu vermitteln. Diese Beschreibung sollte so gelesen werden, dass sie eine oder mindestens eine enthält, und die Einzahl enthält auch die Mehrzahl, außer wenn es offensichtlich ist, dass es anders gemeint ist.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich insbesondere auf eine Polyimid-Interposerschicht, die ein Halbleiterplättchen mit einer Lotperlen-Anordnung in einer μBGA-Packung verbinden. Es ist jedoch einsichtig, dass die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung nicht nur μBGA-Technologie betreffen, sondern auch jedes IC-Packung-System, das eine Interposerschicht verwendet. Die Interposerschichten der vorliegenden Offenbarung sind gut für jede IC-Packung-Technologie angepasst, die eine Interposerschicht in Rolle-zu-Rolle- oder Spule-zu-Spule-Verarbeitung einsetzt.
Die Interposerfilme der vorliegenden Offenbarung widerstehen Schrumpfung oder Kriechen (selbst unter Spannung wie Spule-zu-Spule-Verarbeitung) in einem großen Temperaturbereich wie von etwa Raumtemperatur bis zu Temperaturen über 400°C, 425°C oder 450°C. In einer Ausführungsform verändert sich der Interposerfilm der vorliegenden Offenbarung in der Abmessung um weniger als 1, 0,75, 0,5 oder 0,25 Prozent, wenn er einer Temperatur von 450°C für 30 Minuten ausgesetzt wird, während er unter einer Spannung in einem Bereich von 7,4–8,0 MPa (Mega-Pascal) steht.
Die Polyimid-Interposerfilme der vorliegenden Offenbarung können verstärkt werden mit thermisch stabilem, anorganischem: Gewebe, Papier (z. B. Glimmerpapier), Folie, Netztuch oder Kombinationen davon. In einigen Ausführungsformen bieten die Interposerfilme der vorliegenden Offenbarung:

i. geringe Oberflächenrauheit, d. h. eine durchschnittliche Oberflächenrauheit (Ra) von weniger als 1000, 750, 500, 400, 350, 300 oder 275 Nanometer;
ii. niedrige Grade von Oberflächendefekten; und/oder
iii. andere nützliche Oberflächenmorphologie, um unerwünschte Defekte wie elektrische Kurzschlüsse zu reduzieren oder zu unterbinden.

In einer Ausführungsform weisen die Interposerfilme der vorliegenden Offenbarung einen CTE in der Ebene in einem Bereich zwischen (und optional einschließlich) beliebige zwei der folgenden auf: 1, 5, 10, 15, 20 und 25 ppm/°C, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) in der Ebene zwischen 50°C und 350°C gemessen wird. In einigen Ausführungsformen ist der CTE in diesem Bereich weiter optimiert, um unerwünschte Rissbildung aufgrund von Fehlanpassung der Wärmeausdehnung eines bestimmten unterstützten Halbleitermaterials, das gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgewählt wurde, weiter zu reduzieren oder zu unterbinden. Im Allgemeinen wird ein chemischer Umwandlungsprozess (anders als ein thermischer Umwandlungsprozess) beim Bilden des Polyimids einen Polyimidfilm mit einem niedrigeren CTE ergeben. Dies ist insbesondere in einigen Ausführungsformen nützlich, da sehr niedrige CTE-Werte (< 10 ppm/°C) erhalten werden können, die annähernd mit denjenigen der empfindlichen Leiter- und Halbleiterschicht, die darauf abgelagert wird, übereinstimmen. Chemische Umwandlungsprozesse zum Umwandeln von Polyamidsäure in Polyimid sind gut bekannt und müssen hier nicht weiter beschrieben werden. Die Dickte eines Polyimid-Interposerfilms kann sich auch auf den CTE auswirken, wobei dünnere Filme dahin tendieren, einen niedrigeren CTE (und dickere Filme einen höheren CTE) zu ergeben, und daher kann die Filmdickte genutzt werden, um den Film-CTE in Abhängigkeit von einer bestimmten Anwendung fein abzustimmen.
Die Filme der vorliegenden Offenbarung haben eine Dickte in einem Bereich zwischen (und optional einschließlich) jeden der folgenden Dickten (in Mikrometer): 4, 6, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 125 und 150 Mikrometer. Monomere und Füllstoffe im Rahmen der vorliegenden Offenbarung können auch ausgewählt oder optimiert werden, um den CTE in dem obigen Bereich fein abzustimmen. Durchschnittliches Fachwissen und Erfahrung können zum Feinabstimmen eines bestimmten CTE der Polyimidfilme der vorliegenden Offenbarung in Abhängigkeit von der jeweils ausgewählten Anwendung erforderlich sein. Der CTE in der Ebene des Polyimidfilms der vorliegenden Offenbarung kann durch thermomechanische Analyse unter Verwendung eines TA Instruments TMA-2940 erhalten werden, betrieben bei 10°C/min, bis zu 380°C, dann abgekühlt und erneut erwärmt auf 380°C, wobei der CTE in ppm/°C, der während der erneuten Erwärmung erhalten wird, zwischen 50°C und 350°C erfasst wird.
Die Polyimid-Interposerfilme der vorliegenden Offenbarung sollten hohe thermische Stabilität aufweisen, so dass die Filme z. B. während des Halbleiter-Ablagerungsprozesses nicht wesentlich zerfallen, Gewicht verlieren, reduzierte mechanische Eigenschaften aufweisen oder beträchtlich flüchtige Stoffe abgeben. Die Polyimid-Interposerfilme der vorliegenden Offenbarung sollten dünn genug sein, um nicht übermäßiges Gewicht oder übermäßige Kosten hinzuzufügen, aber dick genug, um eine hohe elektrische Isolierung bei Betriebsspannungen, die in einigen Fällen 400, 500, 750 oder 1000 Volt oder mehr erreichen können, bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Füllstoff zu dem Polyimidfilm hinzugefügt, um den Polyimid-Speichermodulus zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff der vorliegenden Offenbarung den Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) der Polyimidschicht aufrechterhalten oder verringern, während er gleichzeitig den Modulus erhöht. In einigen Ausführungsformen erhöht der Füllstoff den Speichermodulus über die Glasübergangstemperatur (Tg) des Polyimidfilms. Die Hinzufügung von Füllstoff gestattet normalerweise die Beibehaltung von mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen und kann die Handlingeigenschaften verbessern. Die Füllstoffe der vorliegenden Offenbarung:

1. haben eine Abmessung von weniger als 800 Nanometer (und in einigen Ausführungsformen weniger als 750, 650, 600, 550, 500, 475, 450, 425, 400, 375, 350, 325, 300, 275, 250, 225 oder 200 Nanometer) in mindestens einer Dimension (da Füllstoffe eine Vielfalt von Formen in jeder Dimension haben können und da die Form von Füllstoffen sich entlang jeder Dimension unterscheiden kann, soll die „mindestens eine Dimension” ein numerischer Durchschnitt entlang dieser Dimension sein);
2. haben ein Aspektverhältnis größer als 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15 zu 1;
3. betragen weniger als 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15 oder 10 Prozent der Dickte des Films in allen Dimensionen; und
4. sind vorhanden in einer Menge zwischen und optional einschließlich beliebigen zwei der folgenden Prozentsätze: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 und 60 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht des Films.

Geeignete Füllstoffe sind im Allgemeinen stabil bei Temperaturen über 450°C, und in einigen Ausführungsformen verringern sie die elektrischen Isolationseigenschaften des Films nicht beträchtlich. In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff aus einer Gruppe ausgewählt, die aus nadelähnlichen Füllstoffen, fibrösen Füllstoffen, Plättchen-Füllstoffen und Mischungen davon besteht. In einer Ausführungsform weisen die Füllstoffe ein Aspektverhältnis von mindestens 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15 zu 1 auf. In einer Ausführungsform beträgt das Füllstoff-Aspektverhältnis 6:1 oder mehr. In einer anderen Ausführungsform beträgt das Füllstoff-Aspektverhältnis 10:1 oder mehr und in einer anderen Ausführungsform beträgt das Aspektverhältnis 12:1 oder mehr. In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Oxiden (d. h. Oxide, die Silicium, Titan, Magnesium und/oder Aluminium umfassen), Nitriden (d. h. Nitride, die Bor und/oder Silicium umfassen) oder Karbiden (d. h. Karbide, die Wolfram und/oder Silicium umfassen) besteht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Füllstoff Sauerstoff und mindestens ein Mitglied aus der Gruppe, die aus Aluminium, Silicium, Titan, Magnesium und Kombinationen davon besteht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Füllstoff Plättchen-Talkum, nadelförmigen Titandioxid und/oder nadelförmigen Titandioxid, von dem mindestens ein Teil mit einem Aluminiumoxid überzogen ist. In einigen Ausführungsformen beträgt der Füllstoff weniger als 50, 25, 20, 15, 12, 10, 8, 6, 5, 4 oder 2 Mikrometer in allen Dimensionen.
In einer anderen Ausführungsform können Kohlenstofffasern und Graphit in Kombination mit anderen Füllstoffen verwendet werden, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Häufig muss jedoch darauf geachtet werden, die Beschickung mit Graphit und/oder Kohlenstofffasern unter 10% zu halten, weil Graphit und Kohlenstofffasern die Isolationseigenschaften reduzieren können, und in vielen Ausführungsformen sind reduzierte elektrische Isolationseigenschaften nicht erwünscht. In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff mit einem Haftmittel überzogen. In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff mit einem Aminosilan-Haftmittel überzogen. In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff mit einem Dispergiermittel überzogen. In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff mit einer Kombination aus einem Haftmittel und einem Dispergiermittel überzogen. Alternativ kann das Haftmittel und/oder Dispergiermittel direkt in den Film inkorporiert werden und wird nicht notwendigerweise dem Füllstoff überzogen.
In einigen Ausführungsformen wird ein Filtersystem verwendet, um zu gewährleisten, dass der endgültige Film keine unterbrochenen Domänen enthalten wird, die größer als die gewünschte maximale Füllstoffgröße sind. In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff einer intensiven Dispergierungsenergie wie Rühren und/oder Hochschermischen oder Mediummahlen oder anderen Dispergierungstechniken einschließlich der Verwendung von Dispergiermitteln ausgesetzt, wenn er in den Film inkorporiert wird (oder in einen Film-Präkursor integriert wird), um unerwünschte Zusammenballung über der gewünschten maximalen Füllstoffgröße zu verhindern. Bei zunehmendem Aspektverhältnis des Füllstoffes steigt auch die Tendenz des Füllstoffes, sich mit den äußeren Oberflächen des Films auszurichten oder sich anderweitig dazwischen zu positionieren, wodurch ein zunehmend glatter Film resultiert, insbesondere bei abnehmender Füllstoffgröße.
Allgemein gesprochen, kann die Oberflächenrauheit die Wahrscheinlichkeit von elektrischen oder mechanischen Defekten erhöhen und kann die Gleichförmigkeit der Eigenschaften entlang dem Film reduzieren. In einer Ausführungsform werden der Füllstoff (und etwaige andere unterbrochene Domänen) während der Filmbildung ausreichend dispergiert, so dass der Füllstoff (und etwaige andere unterbrochene Domänen) sich nach der Filmbildung ausreichend zwischen den Oberflächen des Films befinden, um einen fertigen Film mit einer durchschnittlichen Oberflächenrauheit (Ra) von weniger als 1000, 750, 500 oder 400 Nanometer bereitzustellen. Die Oberflächenrauheit, wie sie hierin bereitgestellt wird, kann durch optische Oberflächen-Profilometrie bestimmt werden, um Ra-Werte bereitzustellen, wie durch Messen mit einem Veeco Wyco NT 1000 Series Instrument im VSI-Modus bei 25,4x oder 51,2x unter Nutzung der Software Wyco Vision 32.
In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff so ausgewählt, dass er sich bei den gewünschten Verarbeitungstemperaturen nicht selbst abbaut oder Abgase erzeugt. Gleichermaßen wird der Füllstoff in einigen Ausführungsformen so ausgewählt, dass er nicht zum Abbau des Polymers beiträgt.
Nützliche Polyimide der vorliegenden Offenbarung werden abgeleitet von: i. mindestens einem aromatischen Diamin, von dem mindestens 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 oder 100 Molprozent ein starrer Stabmonomer ist; und ii. mindesten einem aromatischen Dianhydrid, von dem mindesten 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 oder 100 Molprozent ein starrer Stabmonomer ist. Geeignete aromatische Diamin-Monomere in starrer Stabausführung enthalten: 1,4-Diaminobenzol (PPD), 1,3-Diaminobenzol (MPD), 4,4'-Diaminobiphenyl, 2,2'-Bis(Trifluormethyl) Benzidin (TFMB), 1,4-Naphthalindiamin und/oder 1,5-Naphthalindiamin. Geeignete aromatische Dianhydrid-Monomere in starrer Stabausführung enthalten Pyromellitic-Dianhydrid (PMDA) und/oder 3,3',4,4'-Biphenyl-Tetracarboxylic-Dianhydrid (BPDA).
In einigen Ausführungsformen können auch andere Monomere für bis zu 15 Molprozent des aromatischen Dianhydrids und/oder bis zu 15 Molprozent des aromatischen Diamins berücksichtigt werden, abhängig von gewünschten Eigenschaften für eine bestimmte Anwendung der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel: 3,4'-Diaminodiphenyläther (3,4'-ODA), 4,4'-Diaminodiphenyläther (4,4'-ODA), 4,4'-Diaminodiphenylsulfid, 9,9'-Bis(4-Aminophenyl)fluor, 3,3',4,4'-Benzophenon-Tetracarboxylic-Dianhydrid (BTDA), 4,4'-Oxydiphthalic-Anhydrid (ODPA), 3,3',4,4'-Diphenyl-Sulfon-Tetracarboxylic-Dianhydrid (DSDA), 2,2-Bis(3,4-Dicarboxyphenyl) Hexafluoropropan-Dianhydrid (6FDA) und Mischungen davon. Polyimide der vorliegenden Offenbarung können durch Verfahren hergestellt werden, die im Fachgebiet gut bekannt sind, und ihre Herstellung muss hier nicht ausführlich diskutiert werden.
In einigen Ausführungsformen wird der Film hergestellt, indem der Füllstoff in ein Film-Präkursormaterial wie ein Lösungsmittel, ein Monomer, ein Prepolymer und/oder eine Polyamidsäure-Zusammensetzung inkorporiert wird. Schließlich wird eine gefüllte Polyamidsäure-Zusammensetzung im Allgemeinen zu einem Film gegossen, der Trocknung und Aushärtung (chemische und/oder thermische Aushärtung) ausgesetzt wird, um einen freistehenden oder nicht freistehenden gefüllten Polyimidfilm zu bilden. Jedes konventionelle oder nicht konventionelle Verfahren zum Herstellen von gefüllten Polyimidfilmen kann gemäß der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden. Die Herstellung von gefüllten Polyimidfilmen ist gut bekannt und muss hier nicht weiter beschrieben werden. In einer Ausführungsform weist das Polyimid der vorliegenden Offenbarung eine hohe Glasübergangstemperatur (Tg) von über 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370 380, 390 oder 400°C auf. Eine hohe Tg hilft im Allgemeinen zur Aufrechterhaltung der mechanischen Eigenschaften wie Speichermodulus bei hohen Temperaturen.
In einigen Ausführungsformen können die Kristallinität und der Umfang der Vernetzung des Polyimid-Interposerfilms zur Erhaltung des Speichermodulus beitragen. In einer Ausführungsform beträgt der Speichermodulus des Polyimid-Interposerfilms (gemessen durch dynamisch mechanische Analyse, DMA) bei 480°C mindestens: 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800, 3000, 3500, 4000, 4500 oder 5000 MPa.
In einigen Ausführungsformen weist der Polyimid-Interposerfilm der vorliegenden Offenbarung einen isothermen Gewichtsverlust von weniger als 1, 0,75, 0,5 oder 0,3 Prozent bei 500°C über etwa 30 Minuten auf. Polyimide der vorliegenden Offenbarung haben eine hohe dielektrische Stärke, im Allgemeinen höher als gewöhnliche anorganische Isolatoren. In einigen Ausführungsformen weisen die Polyimide der vorliegenden Offenbarung eine Durchschlagspannung gleich oder größer als 10 V/Mikrometer auf. In einigen Ausführungsformen wird der Füllstoff aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Oxiden, Nitriden, Karbiden und Mischungen davon besteht, und der Film hat mindestens 1, 2, 3, 4, 5 oder alle 6 der folgenden Eigenschaften: i. eine Tg größer als 300°C, ii. eine dielektrische Stärke größer als 500 Volt pro 25,4 Mikrometer, iii. einen isothermen Gewichtsverlust von weniger als 1% bei 500°C über 30 Minuten, iv. einen CTE in der Ebene von weniger als 25 ppm/°C, v. eine spannungsfreie Absolutwert-Neigung von weniger als 10 Mal (10)^–6 pro Minute und vi. ein e_max von weniger als 1% bei 7,4–8 MPa. In einigen Ausführungsformen wird der Film der vorliegenden Offenbarung verstärkt mit thermisch stabilem, anorganischem: Gewebe, Papier, Folie, Netztuch oder eine Kombination davon.
In einigen Ausführungsformen können elektrisch isolierende Füllstoffe hinzugefügt werden, um die elektrischen Eigenschaften des Films zu modifizieren. In einigen Ausführungsformen ist es wichtig, dass der Polyimid-Interposerfilm frei von Nadellöchern und anderen Defekten (Fremdkörper, Gelen, Füllstoff-Zusammenballungen und anderen Unreinheiten) ist, die die elektrische Integrität und dielektrische Stärke des Polyimid-Interposerfilms beeinträchtigen könnten, und dies kann im Allgemeinen durch Filtern bewirkt werden. Ein derartiges Filtern kann auf jeder Stufe der Filmherstellung erfolgen, beispielsweise Filtern von gelöstem Füllstoff, bevor oder nachdem er zu einem oder mehr Monomeren hinzugefügt wird, und/oder Filtern der Polyamidsäure, insbesondere wenn die Polyamidsäure eine niedrige Viskosität aufweist, oder anderenfalls Filtern in jedem Schritt des Herstellungsprozesses, der Filtern gestattet. In einer Ausführungsform wird derartiges Filtern bei der minimal geeigneten Filterporengröße oder auf einem Niveau gerade oberhalb der größten Dimension des ausgewählten Füllstoffmaterials durchgeführt.
Ein Einzelschichtfilm kann dicker gemacht werden, um die Auswirkungen von Defekten zu verringern, die durch Material mit unerwünschten (oder unerwünscht großen) unterbrochenen Phasen in dem Film verursacht werden. Alternativ können mehrere Polyimidschichten eingesetzt werden, um den Schaden durch einen bestimmten Defekt (Material mit unerwünschten unterbrochenen Phasen einer Größe, die imstande sind, gewünschte Eigenschaften zu beeinträchtigen) in einer bestimmten Schicht zu reduzieren, und allgemein gesprochen werden derartige Mehrschichten im Vergleich mit einer einzelnen Polyimidschicht der gleichen Stärke weniger Defekte in der Leistung aufweisen. Die Verwendung mehrerer Schichten von Polyimidfilmen kann das Vorkommen von Defekten, die sich über die gesamte Dickte des Films erstrecken, reduzieren oder beseitigen, weil die Wahrscheinlichkeit von Defekten, die sich in jedem der einzelnen Schichten überlappen, dahin tendiert, extrem klein zu sein. Daher ist es viel weniger wahrscheinlich, dass ein Defekt in einer der Schichten einen elektrischen oder anderen Fehler durch die gesamte Dickte des Films verursacht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Polyimid-Interposerfilm zwei oder mehr Polyimidschichten. In einigen Ausführungsformen sind die Polyimidschichten gleich. In einigen Ausführungsformen sind die Polyimidschichten verschieden. In einigen Ausführungsformen können die Polyimidschichten unabhängig einen thermisch stabilen Füllstoff, verstärkendes Gewebe, anorganisches Papier, Folie, Netztuch oder Kombinationen davon umfassen. Optional enthalten 0–55 Gewichtsprozent des Films außerdem andere Bestandteile, um Eigenschaften nach Wunsch zu modifizieren, oder die für eine bestimmte Anwendung erforderlich sind.
Die 1A und 1B zeigen eine Vorderansicht bzw. eine teilweise Querschnittansicht eines Chips 10 mit einer Vielzahl von Chipkontakten 20 auf einer Kontakt tragenden Oberfläche. Eine Interposerschicht 30 liegt über der Kontakt tragenden Oberfläche des Chips 10 und ist normalerweise zentral darauf angeordnet, so dass die Chipkontakte 20 frei liegen. Die Interposerschicht 30 kann einfach über der Kontakt tragenden Oberfläche des Chips 10 liegen, aber normalerweise wird die Interposerschicht unter Verwendung einer dünnen Schicht eines Haftmittels 80 haftend an die Chipoberfläche angebracht, wie in 1B dargestellt.
Die Interposerschicht 30 kann ein starres oder flexibles Material umfassen. Vorzugsweise umfasst die Interposerschicht eine Polyimidfolie mit einer Dickte zwischen ungefähr 2 und 100 Mikrometer. Die erste Oberfläche der Interposerschicht 30 hat eine Vielzahl von leitenden Anschlussklemmen 40 darauf. Die Anschlussklemmen 40 sind elektrisch mit einem Chipkontakt 20 durch jeweilige leitende Zuleitungen 50 verbunden, die sich entlang der gegenüberliegenden Seite des Substrats erstrecken und mit den Zuleitungen 50 durch leitende Durchgangslöcher 70 verbunden sind. Alternativ kann das Substrat einfach entfernt sein, so dass Lotperlen-Anschlussklemmen direkt auf die Enden der Zuleitungen 50 gesetzt werden, ohne die leitenden Durchgangslöcher 70 zu erfordern.
Jede Zuleitung 50 weist einen Erweiterungsabschnitt 55 auf, der sich von einer Kante der Interposerschicht 30 erstreckt. Jeder Erweiterungsabschnitt ist auf einen jeweiligen Chipkontakt 20 aufgebracht, normalerweise unter Verwendung eines herkömmlichen Ultraschall- oder Thermosonicbond-Geräts. Jeder Erweiterungsabschnitt 55 wird vor dem Bondvorgang im Wesentlichen parallel zu der Ebene der Interposerschicht 30 seitlich gekrümmt. Vorzugsweise krümmt sich jeder Erweiterungsabschnitt 55 seitlich mindestens zwei Mal in entgegengesetzten Richtungen (im Wesentlichen „s”-förmig) und kann häufiger als zwei Mal gekrümmt sein. Die Zuleitungen 50 können vor dem Bonden weiterhin abnehmbar mit einer Tragestruktur verbunden werden, wie in den US-Pat. Nr. 5489749 und 5536909 offenbart.
Normalerweise werden die Erweiterungsabschnitte 55 der Zuleitungen mit einem geeigneten Einkapselungsmittel wie Silicium oder Epoxid eingekapselt, um sie vor Verschmutzung und Beschädigung zu schützen. Während des Betriebs des gestapelten Chips sind die Anschlussklemmen an eine gedruckte Leiterplatte angebracht, und die seitlich gekrümmte Form der Erweiterungsabschnitte 55 der Zuleitungen 50 tragen dazu bei, die Ausdehnung und Zusammenziehung des Chips während des thermischen Zyklus auszugleichen, weil sie die Fähigkeit haben, sich unabhängig zu beugen und zu biegen. Das vorher erwähnte Einkapselungsmittel 60 unterstützt die Erweiterungsabschnitte 55 der Zuleitungen 50, während sie sich beugen und biegen, und trägt weiter dazu bei, die Kräfte zu verteilen, die auf die Zuleitungen wirken. Weiterhin kann eine Lötmaske oder Deckschicht nach den Bonding- und Einkapselungsschritten über die frei liegende Oberfläche des Substrats 30 gelegt werden, so dass nur die Anschlussklemmen frei liegen.
1C zeigt eine teilweise Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsform, in der die Zuleitungen 50' sich auf derselben Seite wie die Anschlussklemmen 40 befinden, so dass die leitenden Durchgangslöcher 70 (in 1B dargestellt) nicht erforderlich sind. Eine Lötmaske wird auch in der in 1C dargestellten Ausführungsform verwendet, da die Zuleitungen 50 und die Anschlussklemmen 40 sich auf derselben Seite der Interposerschicht 30 befinden. Die Lötmaske/Deckschicht bietet eine dielektrische Abdeckung, die gewährleistet, dass das Lötmittel, das die Anschlussklemmen mit Kontakten auf der gedruckten Leiterplatte verbindet, nicht an den Zuleitungen herunterperlt oder Kurzschlüsse mit anderen gelöteten Anschlussklemmen herstellt.
1D zeigt eine teilweise Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsform, in der die dünne Schicht Haftmittel von 1B durch eine dickere Schicht eines Ausgleichsmaterials 80' ersetzt wurde, um zusätzliche Kompensation für thermische Nichtübereinstimmung zu geben, wie in den US-Pat. Nr. 5148265 und 5148266 offenbart. Das Ausgleichsmaterial 80' ist normalerweise etwa 50 bis 200 Mikrometer dick und umfasst entweder ein Duroplast- oder ein thermoplastisches Material. Die in 1D dargestellte Struktur gestattet außerdem, dass die Erweiterungsabschnitte 55 der Zuleitungen 50 durch den Bondvorgang geformt werden, so dass sie in einer Richtung senkrecht zur seitlichen Krümmung der Zuleitungen 50 gekrümmt werden. Wie oben angeführt, werden diese seitlich und vertikal gekrümmten Zuleitungen normalerweise von dem Einkapselungsmittel 60 unterstützt, um die Kräfte zu verteilen, die während des thermischen Zyklus der betriebsfähigen Packung auf sie wirken. Weitere Einzelheiten hinsichtlich dieser und anderer Ausführungsformen werden im US-Pat. Nr. 5821608 offenbart.
Die 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine First-Level-Packung 8 bereitgestellt wird, wobei gleiche Komponenten gemäß den obigen 1A–1D nummeriert sind. In der IC-Packung-Industrie wird die Anordnung des IC-Chips in einer geeigneten Packung gewöhnlich als „1st-Level”-Packung bezeichnet. Die Anordnung oder Anbringung der IC-Packung auf einer geeigneten gedruckten Leiterplatte (PCB) oder einem anderen Substrat wird als „2nd-Level”-Packung bezeichnet. Die Verbindung der verschiedenen PCBs oder anderer Träger innerhalb eines elektronischen Systems, z. B. durch die Verwendung einer Hauptplatine, wird als „3rd-Level”-Packung bezeichnet.
In einer Ausführungsform ist die Packung 8 eine Ball Grid Array-(BGA)-Packung mit einer Vielzahl von Lotperlen 40, die die Packung mit einer gedruckten Leiterplatte verbinden (siehe 5 und 6). Wie in 2 und 3 dargestellt, ist in dieser Packung 8 ein Halbleiterplättchen oder Chip 10 zum Bonden mit einer Second-Level-Packung vorbereitet. Wie in 5 dargestellt, ist das integrierte Schaltungshalbleiterplättchen 10 der BGA-Packung durch Lotperlen 88 an eine gedruckte Leiterplatte 82 angebracht und von einem starren Gehäuse oder einer Abdeckung 84 eingeschlossen, das/die normalerweise aus einem Spritzguss-Kunststoffmaterial konstruiert ist. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform der μBGA-Packung ohne ein Packungsgehäuse 84.
Das Halbleiterplättchen 10 ist, wie von einem durchschnittlichen Fachmann verstanden werden wird, eines von vielen verschiedenen Ausführungen einer integrierten Schaltung. Beispielsweise kann das Halbleiterplättchen 10 aus einem großen Bereich von integrierten Schaltungsprodukten stammen, beispielsweise Mikroprozessoren, Co-Prozessoren, digitalen Signalprozessoren, Grafik-Prozessoren, Mikrosteuerungen, Speichervorrichtungen, wiederprogrammierbaren Geräten, Geräten mit programmierbarer Logik und logischen Feldern usw.
Ein Halbleiterplättchen-Anbringungsmaterial 80 wird über den mittleren Teil des Halbleiterplättchens 10 bereitgestellt. Eine Lotperlen-Anordnung 40 wird über dem Anbringungsmaterial bereitgestellt. Die Lotperlen-Anordnung 40 dient zum Herstellen der Verbindung zur Packung der nächsten Ebene. Das Anbringungsmaterial 80 kann ein Silicium-Clastomer oder ein epoxidmodifiziertes elastomeres Material sein. Die Lotperlen 40 sind vorzugsweise relativ flexibel und können daher eine fehlende Ebenheit in der gedruckten Leiterplatte oder der Packung ausgleichen. Zusätzlich werden die Lotperlen in einer Anordnung zusammengefasst und bieten daher einen relativ hohen Durchsatz. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Lotperlen aus einem leicht schmelzenden Zinn/Blei-(SnPb)-Material wie Sn63Pb37 hergestellt und weisen einen Durchmesser von etwa 0,3 bis 0,5 mm auf.
Der Interposerfilm 30 erstreckt sich über das Anbringungsmaterial 80, um eine Verbindung mit der Lotperlen-Anordnung 40 zu bilden. Der Kontakthöcker-Abstand der Lotperlen 40 auf dem Interposerfilm 30 kann klein sein wie etwa 0,25 bis 1 mm und beträgt vorzugsweise etwa 0,5 mm. Zuleitungen 50 erstrecken sich von dem Interposerfilm 30, um eine Verbindung mit dem Halbleiterplättchen 10 an den Anschlussflächen 20 zu bilden. Die Zuleitungen sind vorzugsweise aus Au-Draht hergestellt und sind vorzugsweise im Thermosonicbond-Verfahren in einer liegenden S-Form im Erweiterungsabschnitt 55 aufgebracht, um Verformung aufgrund von thermischer Ausdehnung aufzunehmen.
4 zeigt den Interposerfilm 30 ausführlicher im Querschnitt. Der Interposerfilm 30 enthält einen zusammengesetzten Polyimidkern 100 und leitende Leiterbahnen 102 und 104, die vorzugsweise aus Kupfer hergestellt werden. Der Polyimidkern 100 hat vorzugsweise eine Dickte von etwa 25 μm. Die Kupfer-Leiterbahnen haben vorzugsweise eine Dickte von etwa 12 μm.
Die erhöhte Starrheit des Interposerfilms 100 hat den Vorteil, dass der Interposerfilm während der Herstellung der Packung einfacher handhabbar ist. Bei herkömmlichen Interposerfilmen mit einem Modulus im Bereich von beispielsweise etwa 4,5 bis 8 GPa wird der Interposer während des Zusammenbaus der Packung unter Verwendung eines Metallrahmens getragen, wie oben beschrieben. Der zusammengesetzte Interposer der bevorzugten Ausführungsformen hat dagegen einen höheren Modulus, der die Verwendung eines Metallrahmens überflüssig machen kann. Beispielsweise kann Füllstoff hinzugefügt werden, so dass der Modulus des Interposers etwa 5 und 500% höher als der Modulus nur des Polyimidkerns ist. Dadurch wird die Fertigung vereinfacht, und die erhöhte Starrheit des Interposerfilms ermöglicht es, den Interposerfilm direkt von einer Maschine ohne Verwendung eines Metallrahmens zu handhaben. Die Beseitigung des Metallrahmens unterstützt die Prozessgenauigkeit und reduziert Handhabung und Kosten.
Weiterhin verhindert der starrere Interposer der bevorzugten Ausführungsformen außerdem die Delamination. Dies beruht darauf, dass ein starrerer Interposer ebener hergestellt werden kann und daher wirksamer auf das Halbleiterplättchen-Anbringungsmaterial aufgebracht werden kann.
Es ist einsichtig, dass die hierin beschriebene Interposerschicht nicht nur in μBGA-Packungen verwendet werden kann, sondern auch in anderen integrierten Schaltungspackungen. Andere Arten von Anwendungen von integrierten Schaltungspackungen, die einem Fachmann bekannt sind, enthalten, sind aber nicht begrenzt darauf, jede Packung, die ein flexibles Substrat verwendet.
Die oben dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen werden lediglich als Beispiele von bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Von Fachleuten können verschiedene Änderungen und Modifikationen an den hierin vorgestellten Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne den Sinn und Rahmen der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert wird, zu verlassen.
BEISPIELE
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen, die den Rahmen der Erfindung, wie in den Patentansprüchen beschrieben, nicht begrenzen sollen, weiter beschrieben. In diesen Beispielen bezieht „Vorpolymer” sich auf ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht, hergestellt mit einem geringen stöchiometrischen Überschuss von Diamin-Monomer (ca. 2%), um eine Brookfield-Lösungsviskosität im Bereich von etwa 50–100 Poise bei 25°C zu ergeben. Erhöhen des Molekulargewichts (und der Lösungsviskosität) wurde durch Hinzufügen kleiner zunehmender Mengen von zusätzlichem Dianhydrid bewirkt, um der stöchiometrischen Äquivalenz von Dianhydrid zu Diamin nahezukommen.
Beispiel 1
BPDA/PPD-Vorpolymer (69,3 g einer 17,5 Gew.-% Lösung in anhydrischem DMAC) wurde mit 5,62 g nadelförmigem TiO₂ (FTL-110, Ishihara Corporation, USA) kombiniert und die resultierende Aufschlämmung für 24 Stunden gerührt. In einem separaten Behälter wurde eine 6 Gew.-% Lösung von Pyromellitic-Anhydrid (PMDA) durch Kombinieren von 0,9 g PMDA (Aldrich 412287, Allentown, PA) und 15 ml DMAC hergestellt.
Die PMDA-Lösung wurde langsam zu der Vorpolymer-Aufschlämmung hinzugefügt, um eine endgültige Viskosität von 653 Poise zu erhalten. Die Zubereitung wurde über Nacht bei 0°C gelagert, damit sie entgasen konnte.
Die Zubereitung wurde unter Verwendung einer 25 mil Schaberklinge auf die Oberfläche einer Glasplatte gegossen, um einen Film von 3'' × 4'' zu bilden. Das Glas wurde mit einem Trennmittel vorgehandelt, um das Entfernen des Films von der Glasoberfläche zu erleichtern. Der Film wurde 20 Minuten auf einer Heizplatte bei 80°C getrocknet. Anschließend wurde der Film von der Oberfläche abgehoben und an einen Nadelrahmen von 3'' × 4'' angebracht.

Nach weiterem Trocknen bei Raumtemperatur unter Vakuum für 12 Stunden wurde der angebrachte Film in einen Ofen (Thermolyne, F6000 Kammerofen) platziert. Der Ofen wurde mit Stickstoff gespült und gemäß dem folgenden Temperaturprotokoll erwärmt:

• 125°C	(30 Min.)
• 125°C bis 350°C	(Steigung bei 4°C/Min.)
• 350°C	(30 Min.)
• 350°C bis 450°C	(Steigung bei 5°C/Min.)
• 450°C	(20 Min.)
• 450°C bis 40°C	(Abkühlen bei 8°C/Min.)

Vergleichsbeispiel A
Eine identische Prozedur wie in Beispiel 1 wurde verwendet, mit dem Unterschied, dass kein TiO₂ Füllstoff zu der Vorpolymer-Lösung hinzugefügt wurde. Die endgültige Viskosität vor dem Gießen betrug 993 Poise.
Beispiel 2
Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 1 wurde angewendet, mit dem Unterschied, dass 69,4 g BPDA/PPD Vorpolymer (17,5 Gew.-% in DMAC) mit 5,85 g TiO₂ (FTL-200, Ishihara USA) kombiniert wurde. Die endgültige Viskosität der Zubereitung vor dem Gießen war 524 Poise.
Beispiel 3
Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 1 wurde angewendet, mit dem Unterschied, dass 69,4 g BPDA/PPD Vorpolymer mit 5,85 g nadelförmigem TiO₂ (FTL-300, Ishihara USA) kombiniert wurde. Die endgültige Viskosität vor dem Gießen betrug 394 Poise.
Beispiel 4A
Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 1 wurde angewendet, mit dem Unterschied, dass 69,3 g BPDA/PPD Vorpolymer (17,5 Gew.-% in DMAC) mit 5,62 g nadelförmigem TiO₂ (FTL-100, Ishihara USA) kombiniert wurde.
Das Material wurde durch 80-Mikrometer-Filtermedien (Millipore, Polypropylen-Sieb, 80 Mikrometer, PP 8004700) vor der Hinzufügung der PMDA-Lösung in DMAC gefiltert.
Die endgültige Viskosität vor dem Gießen betrug 599 Poise.
Beispiel 4
Die gleiche Prozedur, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde durchgeführt, mit dem Unterschied, dass 139 g BPDA/PPD Vorpolymer (17,5 Gew.-% in DMAC) mit 11,3 g nadelförmigem TiO₂ (FTL-100) kombiniert wurde. Die Mischung aus BPDA/PPD-Vorpolymer mit nadelförmigem TiO₂ (FTL-110) wurde in einen kleinen Behälter gegeben. Ein Hochschermischer Silverson Modell L4RT (Silverson Machines, LTD, Chesham Baucks, England), ausgestattet mit einem Quadratöffnungs-Hochschersieb, wurde verwendet, um die Zubereitung (mit einer Armdrehzahl von ungefähr 4000 U/min) für 20 Minuten zu mischen. Ein Eisbad wurde eingesetzt, um die Zubereitung während des Mischvorgangs kühl zu halten.
Die endgültige Viskosität des Materials vor dem Gießen betrug 310 Poise.
Beispiel 5
Die gleiche Prozedur, wie in Beispiel 4 beschrieben, wurde verwendet, mit dem Unterschied, dass 133,03 g BPDA/PPD Vorpolymer (17,5 Gew.-% in DMAC) mit 6,96 g nadelförmigem TiO₂ (FTL-110) kombiniert wurde.
Das Material wurde in einen kleinen Behälter gegeben und mit einem Hochschermischer (mit einer Armdrehzahl von ungefähr 4000 U/min) für ungefähr 10 Min. gemischt. Das Material wurde dann durch 45-Mikrometer-Filtermedien (Millipore, 45-Mikrometer-Polypropylensieb, PP4504700) gefiltert.
Die endgültige Viskosität vor dem Gießen betrug ungefähr 1000 Poise.
Beispiel 6
Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 5 wurde angewendet, mit dem Unterschied, dass 159,28 g BPDA/PPD Vorpolymer mit 10,72 g nadelförmigem TiO₂ (FTL-110) kombiniert wurde. Das Material wurde mit einem Hochschermischer für 5–10 Minuten gemischt.
Die endgültige Viskosität der Zubereitung vor dem Gießen betrug ungefähr 1000 Poise.
Beispiel 7
Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 5 wurde angewendet, mit dem Unterschied, dass 157,3 g BPDA/PPD Vorpolymer mit 12,72 Gramm nadelförmigem TiO₂ (FTL-110) kombiniert wurde. Das Material wurde mit dem Hochschermischer für ungefähr 10 Min. gemischt.
Die endgültige Viskosität vor dem Gießen betrug ungefähr 1000 Poise.
Beispiel 8
Eine ähnliche Prozedur wie die in Beispiel 5 beschriebene wurde angewendet, mit dem Unterschied, dass 140,5 g DMAC mit 24,92 g TiO₂ (FTL-110) kombiniert wurde. Diese Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Hochschermischers für ungefähr 10 Minuten gemischt.
Diese Aufschlämmung (57,8 g) wurde mit 107,8 g BPDA/PPD Vorpolymer (17,5 Gew.-% in DMAC) in einem 250 ml Dreihals-Rundkolben kombiniert. Die Mischung wurde über Nacht langsam mit einem Blattrührwerk unter einer langsamen Stickstoffspülung gerührt. Das Material wurde mit einem Hochschermischer (ungefähr 10 Min., 4000 U/min) ein zweites Mal gemischt und dann durch 45-Mikrometer-Filtermedien (Millipore, 45-Mikrometer-Polypropylen, PP4504700) gefiltert.
Die endgültige Viskosität betrug 400 Poise.
Beispiel 9
Die gleiche Prozedur wie die in Beispiel 8 beschriebene wurde angewendet, mit dem Unterschied, dass 140,49 g DMAC mit 24,89 g Talkum (Flex Talc 610, Kish Company, Mentor, OH) kombiniert wurde. Das Material wurde unter Verwendung der in Beispiel 8 beschriebenen Hochschermischprozedur gemischt.
Diese Aufschlämmung (69,34 g) wurde mit 129,25 g BPDA/PPD Vorpolymer (17,5 Gew.-% in DMAC) kombiniert, unter Verwendung eines Hochschermischers ein zweites Mal gemischt und dann durch 25-Mikrometer-Filtermedien (Millipore, Polypropylen, PP2504700) gefiltert und bei 1600 Poise gegossen.
Beispiel 10
Diese Zubereitung wurde bei einem ähnlichen Volumen-% (mit TiO₂, FTL-110) im Vergleich mit Beispiel 9 hergestellt. Die gleiche Prozedur, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde benutzt. 67,01 g BPDA/PPD Vorpolymer (17,5 Gew.-%) wurde mit 79,05 Gramm nadelförmigem TiO₂(FTL-110)-Pulver kombiniert.
Die Zubereitung wurde mit einer Viskosität von 255 Poise vor dem Gießen hergestellt.
Ein Instrument für dynamisch mechanische Analyse (DMA) wurde verwendet, um das mechanische Verhalten von Vergleichsbeispiel A und Beispiel 10 zu charakterisieren. Der DMA-Betrieb basierte auf dem viskoelastischen Ansprechen von Polymeren, die einer geringen schwingenden Belastung (z. B. 10 μm) ausgesetzt werden, als eine Funktion von Temperatur und Zeit (TA Instruments, New Castle, DE, USA, DMA 2980). Die Filme wurden im Spannungs- und Mehrfrequenzen-Belastungsmodus betrieben, wobei eine finite Größe von rechtwinkligen Proben zwischen stationären Spannbacken und beweglichen Spannbacken eingespannt wurden. Proben mit 6–6,4 mm Breite, 0,03–0,05 mm Dickte und 10 mm Länge in der MD-Richtung wurden mit einer Drehmomentkraft von 3 in-lb befestigt. Die statische Kraft in der Längenrichtung betrug 0,05 N mit automatischer Spannung von 125%. Der Film wurde bei einer Frequenz von 1 Hz von 0°C auf 500°C bei einer Rate von 3°C/Min. erwärmt. Die Speichermoduli bei Raumtemperatur, 500 und 480°C sind in Tabelle 1 aufgezeichnet.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Vergleichsbeispiel A und Beispiel 10 wurden durch thermomechanische Analyse (TMA) gemessen. Ein TA-Instrument Modell 2940 wurde im Spannungsmodus eingestellt und mit einer N₂-Spülrate von 30–50 ml/Min. und einem mechanischen Kühler versehen. Der Film wurde auf eine Breite von 2,0 mm in der MD-(Guss)-Richtung geschnitten und in Längenrichtung zwischen den Filmspannbacken mit einer Länge von 7,5–9,0 mm eingespannt. Die Vorlastspannung wurde auf 5 Gramm eingestellt. Der Film wurde dann einer Erwärmung von 0°C auf 400°C bei einer Rate von 10°C/Min., 3 Minuten Halten, Abkühlung zurück auf 0°C und erneuter Erwärmung auf 400°C mit der gleichen Geschwindigkeit ausgesetzt. Die Berechnungen des Wärmeausdehnungskoeffizienten in Einheiten von μm/m-C (oder ppm/°C) von 60°C bis 400°C werden für die Gussrichtung (MD) für den zweiten Erwärmungszyklus über 60°C bis 400°C und außerdem über 60°C bis 350°C aufgeführt.

Ein Thermogravimetrie-Analyseinstrument (TA, Q5000) wurde für Messproben des Gewichtsverlusts genutzt. Die Messungen wurden in strömendem Stickstoff durchgeführt. Das Temperaturprogramm umfasste Erwärmen bei einer Rate von 20°C/Min. auf 500°C. Der Gewichtsverlust nach Halten für 30 Minuten bei 500°C wird durch Normalisieren auf das Gewicht bei 200°C berechnet, wo etwaiges absorbiertes Wasser entfernt wurde, um die Zersetzung von Polymer bei Temperaturen über 200°C zu bestimmen. Tabelle 1

Beispiel Nr.	Speichermodulus (DMA) bei 500°C (480°C), MPa	CTE, ppm/°C 400°C, (350°C)	TGA, % Gew.-Verlust bei 500°C, 30 Min., normalisiert auf Gewicht bei 200°C
10	4000 (4162)	17,9, (17,6)	0,20
Vergleich A	weniger als 200 (weniger als 200)	11,8, (10,8)	0,16

Vergleichsbeispiel B
Die gleiche Prozedur, wie in Beispiel 8 beschrieben, wurde benutzt, mit den folgenden Unterschieden. 145,06 g BPDA/PPD Vorpolymer wurde verwendet (17,5 Gew.-% in DMAC).
127,45 Gramm Wallastonit-Pulver (Vansil HR325, R. T. Vanderbilt Company, Norwalk CT) mit einer kleinsten Dimension größer als 800 Nanometer (berechnet unter Verwendung einer äquivalenten zylindrischen Breite, definiert durch ein Aspektverhältnis von 12:1 und einer durchschnittlichen äquivalenten sphärischen Größenverteilung von 2,3 Mikrometer) wurde mit 127,45 Gramm DMAC kombiniert und gemäß der Prozedur von Beispiel 8 hochschergemischt.
145,06 g BPDA/PPD Vorpolymer (17,5 Gew.-% in DMAC) wurde mit 38,9 Gramm der hochschergemischten Aufschlämmung von Wollastonit in DMAC kombiniert. Die Zubereitung wurde gemäß der Prozedur von Beispiel 8 ein zweites Mal hochschergemischt.
Die Zubereitung wurde mit einer Viskosität von 3100 Poise hergestellt und dann mit DMAC zu einer Viskosität von 600 Poise vor dem Gießen verdünnt.
Messung des Hochtemperatur-Kriechens
Eine DMA (TA Instruments Modell Q800) wurde für eine Kriech-/Wiederherstellungsstudie der Filmproben im Spannungsmodus und benutzerdefinierten Modus mit kontrollierter Kraft genutzt. Ein gepresster Film von 6–6,4 mm Breite, 0,03–0,05 mm Dickte und 10 mm Länge wurde mit einer Drehmomentkraft von 3 in-lb zwischen stationären Spannbacken und beweglichen Spannbacken eingespannt. Die statische Kraft in der Längenrichtung betrug 0,005 N. Der Film wurde bei einer Rate von 20°C/Min. auf 460°C erwärmt und für 150 Min. auf 460°C gehalten. Das Kriechprogramm wurde auf 2 MPa für 20 Min. eingestellt, gefolgt durch Wiederherstellung für 30 Min. ohne zusätzliche Kraft außer der anfänglichen statischen Kraft von (0,005 N). Das Kriech-/Wiederherstellungsprogramm wurde mit 4 MPa und 8 MPa und den gleichen Zeitintervallen wie für 2 MPa wiederholt.
In der nachstehenden Tabelle 2 sind die Dehnung und die Wiederherstellung nach dem Zyklus bei 8 MPa aufgelistet (genauer beträgt die maximale Belastung von etwa 7,4 bis 8,0 MPa). Die Längung wird in eine einheitenfreie äquivalente Dehnung umgewandelt, indem die Längung durch die anfängliche Filmlänge dividiert wird. Die Dehnung bei 8 MPa (genauer beträgt die maximale Belastung von etwa 7,4 bis 8,0 MPa) und 460°C ist unter „e max” aufgelistet. Der Begriff „e max” ist die dimensionslose Dehnung, die hinsichtlich von Änderungen im Film aufgrund von Zersetzung und Lösungsmittelverlust (wie aus der belastungsfreien Neigung extrapoliert) am Ende des 8-MPa-Zyklus (genauer beträgt die maximale Belastung von etwa 7,4 bis 8,0 MPa) korrigiert wurde. Der Begriff „e rec” ist die Dehnungswiederherstellung unmittelbar folgend auf den 8-MPa-Zyklus (genauer beträgt die maximale Belastung von etwa 7,4 bis 8,0 MPa), aber ohne zusätzlich angewandte Kraft (außer der anfänglichen statischen Kraft von 0,005 N), der ein Maß der Wiederherstellung des Materials ist, korrigiert für etwaige Änderungen im Film aufgrund von Zersetzung und Lösungsmittelverlust, wie durch die belastungsfreie Neigung gemessen. Der Parameter mit der Bezeichnung „belastungsfreie Neigung” wird auch in Einheiten von dimensionsloser Dehnung/Min. aufgelistet und ist die Änderung der Dehnung, wenn die anfängliche statische Kraft von 0,005 N nach der anfänglichen Anwendung der Belastung von 8 MPa (genauer beträgt die maximale Belastung von etwa 7,4 bis 8,0 MPa) auf die Probe angewandt wird. Diese Neigung wird basierend auf der dimensionalen Änderung im Film („belastungsfreie Dehnung”) über den Verlauf von 30 Min. nach der Anwendung des 8-MPa-Belastungszyklus (genauer beträgt die maximale Belastung von etwa 7,4 bis 8,0 MPa) berechnet. Normalerweise ist die belastungsfreie Neigung negativ. Die belastungsfreie Neigung wird jedoch als Absolutwert angeführt und ist daher immer eine positive Zahl.
Die dritte Spalte, e plast, beschreibt das plastische Fließen und ist ein direktes Maß von Hochtemperaturkriechen, sie ist die Differenz zwischen e max und e rec.

Im Allgemeinen ist ein Material erstrebenswert, das die kleinstmögliche Dehnung (e max), den kleinsten Betrag von Belastungs-Plastikfluss (e plast) und einen niedrigen Wert der belastungsfreien Neigung aufweist. Tabelle 2

Beispiel	Additiv	angewandte Belastung (MPA)*	e max (Dehnung bei angewandter Belastung)	e rec	plastische Verformung (e plast) = e max – e rec))	Absolutwert belastungsfreie Neigung (/Min.)	Gewichtsanteil von anorganischem Füllstoff im Polyimid	Volumenanteil von anorganischem Füllstoff im Polyimid*
Beispiel 1	TiO₂ (FIT-110)	7,44	4,26E–03	3,87E–03	3,89E–04	2,82E–06	0,338	0,147
Vergleichsbeispiel A	keiner	7,52	1,50E–02	1,40E–02	9,52E–04	9,98E–06
Beispiel 2	TiO₂ (FLT-200)	4,64	3,45E–03	3,09E–03	3,67E–04	2,88E–06	0,346	0,152
Beispiel 3	TiO₂ (FLT-300)	7,48	2,49E–03	2,23E–03	2,65E–04	1,82E–06 (82% niedriger als Vergleichsbeispiel)	0,346	0,152
Beispiel 4A	TiO₂ (FLT-100)	7,48	3,56E–03	3,18E–03	3,77E–04	3,40E–06	0,338	0,147
Beispiel 4	TiO₂ (FIT-110)	7,45	2,42E–03	2,20E–03	2,16E–04	1,73E–06	0,338	0,147
Beispiel 5	TiO₂ (FIT-110)	7,48	7,83E–03	7,05E–03	7,84E–04	5,61E–06	0,247	0,100
Beispiel 6	TiO₂ (FIT-110)	7,46	4,35E–03	3,97E–03	3,82E–04	2,75E–06	0,297	0,125
Beispiel 7	TiO₂ (FIT-110)	7,46	3,32E–03	3,02E–03	3,00E–04	1,98E–06	0,337	0,147
Beispiel 8	TiO₂ (FIT-110)	8,03	3,83E–03	3,53E–03	2,97E–04	3,32E–06	0,337	0,146
Beispiel 9	Talc	8,02	5,65E–03	4,92E–03	7,23E–04	7,13E–06	0,337	0,208
Beispiel 10	TiO₂ (FTL-110)	7,41	1,97E–03	1,42E–04	2,66E–04	1,37E–06	0,426	0,200
Vergleich B	Wollastonit-Pulver	8,02	1,07E–02	9,52E–03	1,22E–03	1,15E–05	0,255	0,146

* Die maximale angewandte Belastung lag im Bereich von 7,4 bis 8,0 MPa mit der Ausnahme von Beispiel 2, das bei 4,64 MPa durchgeführt wurde.

Tabelle 2 führt Füllstoff-Ladungen sowohl als Gewichtsanteil als auch als Volumenanteil auf. Füllstoff-Ladungen mit ähnlichen Volumenanteilen sind im Allgemeinen genauere Vergleiche von Füllstoffen, da die Füllstoff-Leistung dahin tendiert, hauptsächlich eine Funktion des durch den Füllstoff eingenommenen Raums zu sein, zumindest in Bezug auf die vorliegende Offenbarung. Der Volumenanteil des Füllstoffs in den Filmen wurde aus den korrespondierenden Gewichtsanteilen berechnet, wobei ein volldichter Film zugrundegelegt wurde und diese Dichten für die verschiedenen Komponenten verwendet wurden:
1,42 g/cm³ für die Dichte von Polyimid; 4,2 g/cm³ für die Dichte von nadelförmigem TiO₂; 2,75 g/cm³ für die Dichte von Talkum; und 2,84 g/cm³ für Wollastonit.
Beispiel 11
168,09 Gramm einer Polyamidsäure-(PAA)-Vorpolymerlösung, hergestellt aus BPDA und PPD in DMAC (Dimethylacetamid), mit einem geringen Überschuss von PPD (15 Gew.-% PAA in DMAC), wurden mit 10,05 Gramm Flextalc 610 Talkum für 2 Minuten in einem Thinky ARE-250 Zentrifugalmixer gemischt, um eine Dispersion in gebrochenem Weiß des Füllstoffs in der PAA-Lösung zu erhalten.
Die Dispersion wurde dann durch eine 45-Mikrometer-Polypropylen-Filtermembran druckgefiltert. Anschließend wurden kleine Mengen PMDA (6 Gew.-% in DMAC) zu der Dispersion hinzugefügt mit darauffolgendem Mischen, um das Molekulargewicht und dadurch die Lösungsviskosität auf etwa 3460 Poise zu erhöhen. Die gefilterte Lösung wurde dann im Vakuum entgast, um Luftblasen zu entfernen, und dann wurde diese Lösung auf ein Stück Duofoil^®-Aluminium-Trägermaterial (~9 mil dick) aufgetragen, auf eine Heizplatte gelegt und bei etwa 80–100°C für 30 Min. bis 1 Stunde zu einem nicht klebrigen Film getrocknet.
Der Film wurde danach vorsichtig von dem Substrat entfernt und auf einen Nadelrahmen platziert und dann in einen stickstoffgespülten Ofen gesetzt, von 40°C bis 320°C über etwa 70 Minuten ansteigend erwärmt, für 30 Minuten bei 320°C gehalten, dann über 16 Minuten auf 450°C ansteigend erwärmt und für 4 Minuten bei 450°C gehalten, gefolgt von Abkühlen. Der Film auf dem Nadelrahmen wurde aus dem Ofen entnommen und von dem Nadelrahmen getrennt, um einen gefüllten Polyimidfilm (etwa 30 Gew.-% Füllstoff) zu erhalten.
Der Film von ungefähr 1,9 mil (ungefähr 48 Mikrometer) zeigte die folgenden Eigenschaften.
Speichermodulus (E') durch dynamisch mechanische Analyse (TA Instruments, DMA-2980, 5°C/Min.) von 12,8 GPa bei 50°C und 1,3 GPa bei 480°C und einen Tg (Max. von tan Delta Spitze) von 341°C.
Wärmeausdehnungskoeffizient (TA Instruments, TMA-2940, 10°C/Min., bis zu 380°C, dann Kühlen und erneutes Ablesen bei 380°C) von 13 ppm/°C bzw. 16 ppm/°C in der Guss- bzw. der Gegenrichtung bei Auswertung zwischen 50 und 350°C beim zweiten Durchgang.
Isothermer Gewichtsverlust (TA Instruments, TGA 2050, 20°C/Min. bis zu 500°C, dann Halten für 30 Min. bei 500°C) von 0,42% von Beginn bis Ende des isothermen Haltens bei 500°C.
Vergleichsbeispiel C
200 Gramm Polyamidsäure-(PAA)-Vorpolymerlösung, hergestellt aus BPDA und PPD in DMAC mit einem geringen Überschuss von PPD (15 Gew.-% PAA in DMAC) wurden ausgewogen. Anschließend wurden kleine Mengen PMDA (6 Gew.-% in DMAC) schrittweise in einem Thinky ARE-250 Zentrifugalmixer hinzugefügt, um das Molekulargewicht und dadurch die Lösungsviskosität auf etwa 1650 Poise zu erhöhen. Die Lösung wurde dann im Vakuum entgast, um Luftblasen zu entfernen, und dann wurde diese Lösung auf ein Stück Duofoil^®-Aluminium-Trägermaterial (~9 mil dick) aufgetragen, auf eine Heizplatte gelegt und bei etwa 80–100°C für 30 Min. bis 1 Stunde zu einem nicht klebrigen Film getrocknet. Der Film wurde danach vorsichtig von dem Substrat entfernt und auf einen Nadelrahmen platziert, dann in einen stickstoffgespülten Ofen gesetzt, von 40°C bis 320°C über etwa 70 Minuten ansteigend erwärmt, für 30 Minuten bei 320°C gehalten, dann über 16 Minuten auf 450°C ansteigend erwärmt und für 4 Minuten bei 450°C gehalten, gefolgt von Abkühlen. Der Film auf dem Nadelrahmen wurde aus dem Ofen entnommen und von dem Nadelrahmen getrennt, um einen gefüllten Polyimidfilm (0 Gew.-% Füllstoff) zu erhalten.
Der Film von ungefähr 2,4 mil (ungefähr 60 Mikrometer) zeigte die folgenden Eigenschaften.
Speichermodulus (E') durch dynamisch mechanische Analyse (TA Instruments, DMA-2980, 5°C/Min.) von 8,9 GPa bei 50°C und 0,3 GPa bei 480°C und einen Tg (Max. von tan Delta Spitze) von 348°C.
Wärmeausdehnungskoeffizient (TA Instruments, TMA-2940, 10°C/Min., bis zu 380°C, dann Kühlen und erneutes Ablesen bei 380°C) von 18 ppm/°C bzw. 16 ppm/°C in der Guss- bzw. der Gegenrichtung bei Auswertung zwischen 50 und 350°C beim zweiten Durchgang.
Isothermer Gewichtsverlust (TA Instruments, TGA 2050, 20°C/Min. bis zu 500°C, dann Halten für 30 Min. bei 500°C) von 0,44% von Beginn bis Ende des isothermen Haltens bei 500°C.
Beispiel 12
In einer ähnlichen Weise wie in Beispiel 11 wurde ein Polyamidsäure-Vorpolymer mit Flextalc 610 bei etwa 30 Gew.-% auf einen 5 mil Polyesterfilm gegossen. Der auf den Polyester gegossene Film wurde bei Raumtemperatur in ein Bad platziert, das ungefähr gleiche Anteile von Essigsäureanhydrid und 3-Pikolin enthielt. Beim Imidisieren des gegossenen Films im Bad begann er, sich von dem Polyester zu lösen. An diesem Punkt wurde der gegossene Film aus dem Bad entnommen und der Polyester wurde auf einen Nadelrahmen gesetzt, dann in einen Ofen gesetzt und wie in Beispiel 11 beschrieben ansteigend erwärmt. Der resultierende Talkum-gefüllte Polyimidfilm zeigte einen CTE durch TMA (wie in Beispiel 11) von 9 ppm/°C bzw. 6 ppm/°C in der Gussrichtung bzw. der entgegengesetzten Richtung.
Es ist zu beachten, dass nicht alle oben in der allgemeinen Beschreibung oder in den Beispielen angeführten Maßnahmen erforderlich sind, dass ein Teil einer bestimmten Maßnahme unter Umständen nicht erforderlich ist und dass weitere Maßnahmen zusätzlich zu den beschriebenen durchgeführt werden können. Weiterhin ist die Reihenfolge, in der die Maßnahmen aufgeführt werden, nicht notwendigerweise die Reihenfolge, in der sie durchgeführt werden. Nach dem Lesen dieser Beschreibung werden Fachleute in der Lage sein zu bestimmen, welche Maßnahmen für ihre besonderen Anforderungen oder Wünsche eingesetzt werden können.
In der vorstehenden Beschreibung wurde die Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Ein durchschnittlicher Fachmann wird jedoch einsehen, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, wie er in den nachstehenden Patentansprüchen aufgezeigt wird, zu verlassen. Dementsprechend sind die Beschreibung und alle Figuren in einem veranschaulichenden und nicht in einem beschränkenden Sinn anzusehen und sämtliche derartiger Abwandlungen sollen im Rahmen der Erfindung enthalten sein.
Oben wurden Nutzen, weitere Vorteile und Problemlösungen in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Die Nutzen, Vorteile, Problemlösungen und etwaige Elemente, die das Auftreten oder eine stärkere Ausprägung von Nutzen, Vorteilen oder Lösungen bewirken können, sind nicht als unverzichtbare, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Elemente von einem oder sämtlichen der Patentansprüche auszulegen.
Wenn eine Menge, eine Konzentration oder ein anderer Wert oder Parameter als ein Bereich, ein bevorzugter Bereich oder eine Liste von oberen Werten und unteren Werten angegeben wird, ist dies zu verstehen als spezielle Offenbarung aller Bereiche, die aus einem Paar einer oberen Bereichsgrenze oder eines bevorzugten Werts und einer unteren Bereichsgrenze oder eines bevorzugten Werts gebildet werden, unabhängig davon, ob Bereiche separat offenbart werden. Wenn ein Bereich von numerischen Werten hierin angeführt wird, soll der Bereich, außer wenn anders angegeben, die Endpunkte davon und sämtliche ganzen Zahlen und Bruchzahlen innerhalb des Bereichs enthalten. Es ist nicht beabsichtigt, den Rahmen der Erfindung auf die bestimmten Werte, die beim Definieren eines Bereichs angeführt werden, zu begrenzen.
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 6770981 [0004]
US 5489749 [0042]
US 5536909 [0042]
US 5148265 [0045]
US 5148266 [0045]
US 5821608 [0045]

Claims

Prozess zum Bilden eines Interposerfilms für eine integrierte Schaltungspackung, umfassend: Ablagern einer Vielzahl von elektrisch leitenden Domänen auf einem Substrat, wobei das Substrat umfasst: a) ein Polyimid in einer Menge von 40 bis 95 Gewichtsprozent des Substrats, das Polyimid abgeleitet von: i) mindestens einem aromatischen Dianhydrid, wobei mindestens 85 Molprozent des aromatischen Dianhydrids ein starrer Stabdianhydrid ist, und ii) mindestens einem aromatischen Diamin, wobei mindestens 85 Molprozent des aromatischen Diamins ein starrer Stabdiamin ist; und b) einen Füllstoff, der: a) weniger als 800 Nanometer in mindestens einer Dimension beträgt; b) ein Aspektverhältnis größer als 3:1 aufweist; c) weniger als die Dickte des Films in allen Dimensionen beträgt; und d) in einer Menge von 5 bis 60 Gewichtsprozent des Gesamtgewicht des Films vorhanden ist, wobei das Substrat eine Dicke von 4 bis 150 Mikrometer aufweist, wobei Ablagern der elektrisch leitenden Domänen auf einer kontinuierlichen Bahn des Substrats ausgeführt wird.
Prozess nach Anspruch 1, wobei die kontinuierliche Bahn des Substrats eine Komponente eines Spule-zu-Spule-Prozesses ist.
Prozess nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Füllstoff nadelförmiges Titandioxid umfasst.
Prozess nach einem der Ansprüche 1 bis 3 wobei der Füllstoff ein nadelförmiges Titandioxid umfasst, von dem mindestens ein Teil mit einem Aluminiumoxid überzogen ist.
Prozess nach einem der Ansprüche 1 bis 4 wobei: a) das starre Stabdianhydrid aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus 3,3',4,4'-Biphenyl-Tetracarboxylic-Dianhydrid (BPDA), Pyromellitic-Dianhydrid (PMDA) und Mischungen davon besteht; und b) das starre Stabdiamin aus 1,4-Diaminobenzol (PPD), 4,4'-Diaminobiphenyl, 2,2'-Bis(Trifluormethyl) Benzidin (TFMB), 1,5-Naphthalindiamin, 1,4-Naphthalindiamin und Mischungen davon ausgewählt wird.
Prozess nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens 25 Molprozent des Diamins 1,5-Naphthalindiamin ist.
Prozess nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Substrat ein Haftmittel, ein Dispergiermittel oder eine Kombination davon umfasst.
Prozess nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat verstärkt wird mit einem thermisch stabilen, anorganischen: Gewebe, Papier, Folie, Netztuch oder einer Kombination davon.
Interposerfilm für IC-Packung, umfassend eine Vielzahl von elektrisch leitenden Domänen, die von einem Substrat getragen werden, wobei das Substrat umfasst: a) ein Polyimid in einer Menge von 40 bis 95 Gewichtsprozent des Substrats, das Polyimid abgeleitet von: i) mindestens einem aromatischen Dianhydrid, wobei mindestens 85 Molprozent des aromatischen Dianhydrids ein starrer Stabdianhydrid ist, und ii) mindestens einem aromatischen Diamin, wobei mindestens 85 Molprozent des aromatischen Diamins ein starrer Stabdiamin ist; und b) einen Füllstoff, der: a) weniger als 800 Nanometer in mindestens einer Dimension beträgt; b) ein Aspektverhältnis größer als 3:1 aufweist; c) weniger als die Dickte des Films in allen Dimensionen beträgt; und d) in einer Menge von 5 bis 60 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des Films vorhanden ist, wobei das Substrat eine Dicke von 8 bis 150 Mikrometer aufweist, wobei: a) das starre Stabdianhydrid aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus 3,3',4,4'-Biphenyl-Tetracarboxylic-Dianhydrid (BPDA), Pyromellitic-Dianhydrid (PMDA) und Mischungen davon besteht; und b) das starre Stabdiamin aus 1,4-Diaminobenzol (PPD), 4,4'-Diaminobiphenyl, 2,2'-Bis(Trifluormethyl) Benzidin (TFMB), 1,5-Naphthalindiamin, 1,4-Naphthalindiamin und Mischungen davon ausgewählt wird.
Interposerfilm nach Anspruch 9, wobei der Füllstoff einen nadelförmiges Titandioxid umfasst, von dem mindestens ein Teil mit einem Aluminiumoxid überzogen ist.
Interposerfilm nach Anspruch 9 oder 10, wobei mindestens 25 Molprozent des Diamins 1,5-Naphthalindiamin ist.