DE112016001291T5

DE112016001291T5 - Magnetodielektrisches Substrat, Schaltungsmaterial und Anordnung mit diesem

Info

Publication number: DE112016001291T5
Application number: DE112016001291.8T
Authority: DE
Inventors: Murali Sethumadhavan; Karl Edward Sprentall; Michael White; Allen F. Horn III
Original assignee: Rogers Corp
Current assignee: Rogers Corp
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: CN107347258A; CN107347258B; US20160276072A1; KR102303160B1; JP6921751B2; KR20170139519A; WO2016149465A1; GB2550738A; JP2018517273A; GB201712245D0; DE112016001291B4; TWI685857B; TW201640530A; GB2550738B

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst ein magnetodielektrisches Substrat eine dielektrische Polymermatrix und eine Vielzahl von Hexaferritpartikeln, die in der dielektrischen Polymermatrix in einer Menge und einer Art dispergiert sind, die wirksam sind, das magnetodielektrische Substrat mit einer magnetischen Konstante von kleiner oder gleich 3,5 von 500 MHz bis 1 GHz, oder von 3 bis 8 von 500 MHz bis 1 GHz, und einem magnetischen Verlust von kleiner oder gleich 0,1 von 0 bis 1 GHz oder von 0,001 bis 0,07 über 0 bis 1 GHz zu versehen.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein magnetodielektrisches Substrat, das sich für Anwendungen wie metallkaschierte Schaltungsmaterialien für Schaltungen, Antennen und dergleichen eignet.
Neuere Konstruktionen und Fertigungstechniken haben zu zunehmend kleineren Abmessungen von elektronischen Bauelementen geführt, beispielsweise von Bauelementen wie Induktoren auf elektronischen integrierten Schaltungschips, elektronische Schaltungen, elektronische Baugruppen, Module und Gehäuse, UHF, VHF und Mikrowellen-Antennen. Ein Ansatz zur Verkleinerung von elektronischen Bauteilen ist die Verwendung von magnetodielektrischen Materialien als Substrate. Als Funktionsmaterialien mit verbesserten Mikrowelleneigenschaften wurden insbesondere Ferrite, Ferroelektrika und Multiferroika weithin untersucht. Diese Materialien sind jedoch nicht ganz zufriedenstellend, da sie für eine bestimmte Anwendung nicht die gewünschte Bandbreite aufweisen oder die gewünschte mechanische Leistung bereitstellen können. Die Entwicklung von Materialien mit ausreichender Flammwidrigkeit ist besonders schwierig, da die partikelförmigen metallischen Füllstoffe, die dazu verwendet werden, die gewünschten magnetodielektrischen Eigenschaften zu verleihen, brennbar sind.
Derartige Füllstoffe sind außerdem unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit – auch wenn sie von der polymeren Matrix umgeben sind – nicht stabil.
Im Stand der Technik besteht demnach ein Bedarf an magnetodielektrischen Materialien zur Verwendung in dielektrischen Substraten mit optimalen magnetischen und dielektrischen Eigenschaften bei Frequenzen größer als 500 Megahertz (MHz), die zugleich optimale thermomechanische und elektrische Eigenschaften für die Schaltungsherstellung aufweisen. Insbesondere besteht ein Bedarf an magnetodielektrischen Substraten, aufweisend eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften: geringe dielektrische und magnetische Verluste, geringe Leistungsaufnahme, niedrige elektrische oder magnetische Vorspannungsfelder, Flammwidrigkeit, und andere verbesserte mechanische Eigenschaften. Es wäre ein weiterer Vorteil, wenn die Materialien mit bestehenden Herstellungsverfahren gut verarbeitbar und integrierbar wären. Ein weiterer Vorteil wäre es, wenn die thermomechanischen und elektrischen Eigenschaften über die Lebensdauer der Substrate unter Wärme- und Feuchtigkeitsbedingungen stabil wären.
KURZDARSTELLUNG
In einer Ausführungsform umfasst ein magnetodielektrisches Substrat eine dielektrische Polymermatrix und eine Vielzahl von Hexaferritpartikeln, die in der dielektrischen Polymermatrix in einer Menge und einer Art dispergiert sind, die wirksam sind, das magnetodielektrische Substrat zu versehen mit: einer magnetischen Konstante von kleiner oder gleich 3,5 von 500 MHz bis 1 GHz, oder 1 bis 2 von 500 MHz bis 1 GHz und mit einem magnetischen Verlust von kleiner oder gleich 0,1, oder kleiner oder gleich 0,08, oder 0,001 bis 0,07 über 500 MHz bis 1 GHz.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung des magnetodielektrischen Substrats das Dispergieren einer Vielzahl von Hexaferritpartikeln in einer härtbaren Polymermatrixzusammensetzung zum Bilden eines Gemischs; das Bilden einer Schicht aus dem Gemisch; und das Härten der Polymermatrixzusammensetzung zum Bilden des magnetodielektrischen Substrats.
In einer Ausführungsform umfasst ein Schaltungsmaterial eine leitende Schicht und ein auf der leitenden Schicht angeordnetes magnetodielektrisches Substrat.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsmaterials das Dispergieren einer Vielzahl von Hexaferritpartikeln in einer härtbaren Polymermatrixzusammensetzung, um ein Gemisch zu bilden; das Bilden einer Schicht aus dem Gemisch; das Anordnen der Schicht auf einer leitenden Schicht; und das Härten der Polymermatrixzusammensetzung, zum Bilden des Schaltungsmaterials.
In einer Ausführungsform umfasst eine Antenne ein magnetodielektrisches Substrat.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein HF-Bauelement ein magnetodielektrisches Substrat.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Unter Bezugnahme auf die beispielhaften, nicht einschränkenden Zeichnungen, in denen gleiche Elemente in den beigefügten Figuren gleich nummeriert sind, zeigen:
1 eine Schnittansicht eines magnetodielektrischen Substrats mit einer gewebten Verstärkung;
2 eine Schnittansicht von einfach kaschiertem Schaltungsmaterial umfassend das magnetodielektrische Substrat der 1;
3 ein doppelt kaschiertes Schaltungsmaterial umfassend das magnetodielektrische Substrat der 1;
4 eine Schnittansicht des metallkaschierten Schaltungslaminats der 3 mit einem strukturierten Patch.
5 ist ein Diagramm, das die Werte der Dielektrizitätskonstante (e') gegenüber der Frequenz für die Beispiele 1 bis 3 zeigt;
6 ist ein Diagramm, das den dielektrischen Verlust (e' tan delta) gegenüber der Frequenz für die Beispiele 1 bis 3 zeigt;
7 ist ein Diagramm, das die magnetische Konstante (u') gegenüber der Frequenz für die Beispiele 1 bis 3 zeigt;
8 ist ein Diagramm, das den magnetischen Verlust (u' tan delta) gegenüber der Frequenz für die Beispiele 1 bis 3 zeigt; und
9 bis 12 sind Diagramme, welche die magnetischen und dielektrischen Eigenschaften gegenüber der Frequenz für die Beispiele 4 und 5 zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Magnetodielektrische Substrate mit optimalen magnetischen, dielektrischen und physikalischen Eigenschaften bei Frequenzen oberhalb 500 Megahertz (MHz) für die Schaltungsherstellung sind sehr wünschenswert. Die Erfinder haben festgestellt, dass magnetodielektrische Substrate, die magnetische Füllstoffe wie Eisenpartikel enthalten, zu Substraten führten, die entweder brennbar waren, bei Feuchtigkeit oder Temperaturänderungen – auch wenn sie sich innerhalb der Substrate befanden – nicht stabil waren, oder hohe Werte des magnetischen Verlustes aufweisen. Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass ein magnetodielektrisches Substrat bei Frequenzen von 500 MHz bis 1 GHz ohne signifikante Erhöhung der Wirbelstromverlustleistung arbeiten kann. Beispielsweise kann ein magnetodielektrisches Substrat mit einem Hexaferrit-Magnetfüllstoff eine magnetische Konstante (auch magnetische Permeabilität genannt) von kleiner oder gleich 3,5, gemessen im Bereich von 500 MHz bis 1 GHz, und einen magnetischen Verlust von kleiner oder gleich 0,1, und speziell kleiner oder gleich 0,08, gemessen im Bereich von 500 MHz bis 1 GHz, und entsprechende dielektrische Eigenschaften aufweisen. Das magnetodielektrische Substrat mit dem magnetischen Füllstoff kann überraschenderweise auch verbesserte Entflammbarkeit und/oder Stabilität bei der Verwendung in einer Schaltung zeigen. Die Verwendung spezieller dielektrischer Polymere ermöglicht, dass die Materialien sich gut verarbeiten lassen und Schaltungsbedingungen standhalten können.
Wie durch die verschiedenen Figuren und den zugehörigen Text dargestellt und beschrieben, umfasst ein magnetodielektrisches Substrat eine dielektrische Polymermatrixzusammensetzung mit einer Vielzahl von darin angeordneten magnetischen Partikeln, insbesondere Hexaferritpartikeln und optional einer Verstärkungsschicht.
Das magnetodielektrische Substrat (an dieser Stelle auch als magnetodielektrische Schicht bezeichnet) umfasst eine Polymermatrixzusammensetzung. Das Polymer kann 1,2-Polybutadien (PBD), Polyisopren, Polyetherimid (PEI), ein Fluorpolymer, wie Polytetrafluorethylen (PTFE), ein Polyimid, Polyetheretherketon (PEEK), ein Polyamidimid, Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat, Polycyclohexylenterephthalat, einen Polyphenylenether, ein Epoxid, einen allylierten Polyphenylenether oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfassen. Das Polymer der Polymermatrixzusammensetzung kann ein duroplastisches Polybutadien und/oder Polyisopren umfassen. Wie er hier verwendet wird, umfasst der Begriff „duroplastisches Polybutadien und/oder Polyisopren“ Homopolymere und Copolymere, die von Butadien, Isopren oder Gemischen aus diesen abgeleitete Einheiten enthalten. Auch Einheiten, die von anderen copolymerisierbaren Monomeren abgeleitet sind, können in dem Polymer vorliegen, beispielsweise in Form von Pfropfen. Copolymerisierbare Monomere umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: vinylaromatische Monomere, beispielsweise 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, Tetrachlorstyrol und dergleichen; sowie substituierte und unsubstituierte divinylaromatische Monomeren wie Divinylbenzol, Divinyltoluol und dergleichen. Kombinationen, die wenigstens eines der obengenannten copolymerisierbaren Monomere umfassen, können ebenfalls eingesetzt werden. Duroplastische Polybutadiene und/oder Polyisoprene umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Butadienhomopolymere, Isopren-Homopolymere, Butadien-Vinylaromat-Copolymere wie Butadien-Styrol, Isopren-Vinylaromat-Copolymere wie Isopren-Styrol-Copolymere und dergleichen.
Die duroplastischen Polybutadien und/oder Polyisopren Polymere können auch modifiziert sein. Beispielsweise können die Polymere hydroxylterminiert, methacrylatterminiert, carboxylatterminiert oder dergleichen sein. Nachreagierte Polymere, wie epoxy, maleinsäureanhydrid oder urethanmodifizierte Polymere aus Butadien oder Isoprenpolymeren können eingesetzt werden. Die Polymere können auch vernetzt sein, beispielsweise durch divinylaromatische Verbindungen wie Divinylbenzol, z.B. ein mit Divinylbenzol vernetztes Polybutadien-Styrol. Polymere werden von ihren Herstellern, beispielsweise Nippon Soda Co., Tokyo, Japan, und Cray Valley Hydrocarbon Specialty Chemicals, Exton, PA, grob als „Polybutadiene“ klassifiziert. Es können auch Gemische von Polymeren verwendet werden, beispielsweise ein Gemisch aus einem Polybutadien-Homopolymer und einem Poly(Butadien-Isopren)-Copolymer. Auch Kombinationen, die ein syndiotaktisches Polybutadien umfassen, können zweckmäßig sein.
Das duroplastische Polybutadien- und/oder Polyisopren-Polymer kann bei Raumtemperatur flüssig oder fest sein. Das flüssige Polymer kann ein zahlengemitteltes Molekulargewicht (Mn) von größer oder gleich 5,000 Gramm pro Mol (g/mol) auf Basis von Polycarbonat Standards aufweisen. Das flüssige Polymer kann ein Mn von kleiner oder gleich 5,000 g/mol, insbesondere 1,000 bis 3,000 g/mol aufweisen. Duroplastisches Polybutadien und/oder Polyisoprene mit mindestens 90 Gew.-% (Gew.-%) 1,2-Addition, können bei der Härtung aufgrund der großen Anzahl an seitenständigen Vinylgruppen, die für die Vernetzung zur Verfügung stehen, eine höhere Vernetzungsdichte aufweisen.
Das Polybutadien und/oder Polyisopren kann in der Polymerzusammensetzung in einer Menge von bis zu 100 Gew.-% vorliegen, insbesondere bis zu 75 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Polymermatrixzusammensetzung, speziell 10 bis 70 Gew.-%, noch spezieller, 20 bis 60 oder 70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Polymermatrixzusammensetzung.
Andere Polymere, die mit dem duroplastischen Polybutadien und/oder Polyisopren härten können, können für bestimmte Eigenschaften oder Verarbeitungsmodifikationen zugegeben werden. Um beispielsweise die Stabilität der dielektrischen Festigkeit und die mechanischen Eigenschaften des elektrischen Substratmaterials über die Zeit zu verbessern, kann in den Systemen ein niedermolekulares Ethylen-Propylen-Elastomer verwendet werden. Ein Ethylen-Propylen-Elastomer, wie es hierin verwendet wird, ist ein Copolymer wie ein Terpolymer oder ein anderes Polymer, das hauptsächlich Ethylen und Propylen umfasst. Ethylen-Propylen-Elastomere können ferner als EPM-Copolymere (d.h. Copolymere aus Ethylen und Propylenmonomeren) oder EPDM-Terpolymere (d.h. Terpolymere aus Ethylen-, Propylen- und Dienmonomeren) klassifiziert werden. Insbesondere Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymerkautschuke weisen gesättigte Hauptketten auf, mit zur Verfügung stehender Ungesättigtheit der Hauptkette für die leichte Vernetzung. Es können flüssige Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymerkautschuke, bei denen das Dien Dicyclopentadien ist, verwendet werden.
Die Molekulargewichte der Ethylen-Propylen-Kautschuke können kleiner oder gleich als ein viskositätsmittleres Molekulargewicht (Mv) von 10,000 g/mol sein. Der Ethylen-Propylen-Kautschuk kann ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von kleiner oder gleich 50,000 g/mol aufweisen, gemessen durch Gelpermeationschromatographie auf der Basis von Polycarbonatstandards. Der Ethylen-Propylen-Kautschuk kann einen Ethylen-Propylen-Kautschuk mit einem Mv von 7,200 g/mol enthalten, der von Lion Copolymer, Baton Rouge, LA, unter dem Handelsnamen TRILENE^TM CP80 erhältlich ist; einen flüssigen Ethylen-Propylen-Dicyclopentadien-Terpolymer-Kautschuk mit einem Mv von 7,000 g/mol, der von Lion Copolymer unter dem Handelsnamen TRILENE^TM 65 erhältlich ist; und ein flüssiges Ethylen-Propylen-Ethyliden-Norbornen-Terpolymer mit einem Mv von 7,500 g/mol, das von Lion Copolymer unter dem Namen TRILENE^TM 67 erhältlich ist.
Der Ethylen-Propylen-Kautschuk kann in einer Menge vorliegen, die wirksam ist, die Stabilität der Eigenschaften des Substratmaterials, insbesondere die dielektrische Festigkeit und mechanische Eigenschaften, über die Zeit aufrechtzuerhalten. Üblicherweise betragen solche Mengen bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrixzusammensetzung bis zu 20 Gew.-%, speziell 4 bis 20 Gew.-%, noch spezieller 6 bis 12 Gew.-%.
Ein co-härtbares Polymer anderer Art ist ein ungesättigtes Polybutadien- oder Polyisopren-haltiges Elastomer. Diese Komponente kann ein beliebiges oder Blockcopolymer aus primär 1,3-Addition Butadien oder Isopren mit einem ethylenisch ungesättigten Monomer sein, beispielsweise eine vinylaromatische Verbindung wie Styrol oder alpha-Methylstyrol, ein Acrylat oder Methacrylat wie Methylmethacrylat oder Acrylnitril. Das Elastomer kann ein festes, thermoplastisches Elastomer sein, das ein lineares oder pfropfartiges Blockcopolymer mit einem Polybutadien- oder Polyisopren-Block und einem thermoplastischen Block umfasst, der sich von einem monovinylaromatischen Monomer wie Styrol oder alpha-Methylstyrol ableiten lässt. Derartige Blockcopolymere umfassen Styrol-Butadien-Styrol-Triblockcopolymere, beispielsweise solche, die erhältlich sind von Dexco Polymers, Houston, TX, unter dem Handelsnamen VECTOR 8508M^TM, von Enichem Elastomers America, Houston, TX unter dem Handelsnamen SOL-T-6302^TM, und solche, die von Dynasol Elastomers unter dem Handelsnamen CALPRENE^TM 401 erhältlich sind; und Styrol-Butadien-Diblockcopolymere und gemischte Triblock- und Diblockcopolymere, die Styrol und Butadien enthalten, beispielsweise diejenigen, die von Kraton Polymers (Houston, TX) unter dem Handelsnamen KRATON D1118 erhältlich sind. KRATON D1118 ist ein gemischtes Diblock-, Triblockstyrol- und Butadien-haltiges Copolymer, das 33 Gew.-% Styrol bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers enthält.
Das optionale Polybutadien- oder Polyisopren-haltige Elastomer kann ferner ein zweites Blockcopolymer ähnlich dem oben beschriebenen umfassen, mit der Ausnahme, dass der Polybutadien- oder Polyisopren-Block hydriert wird, wodurch ein Polyethylenblock (im Fall von Polybutadien), oder ein Ethylen-Propylen-Copolymerblock (im Fall von Polyisopren) gebildet wird. Bei Verwendung in Verbindung mit dem oben beschriebenen Copolymer können Materialien mit höherer Zähigkeit hergestellt werden. Ein Beispiel für ein solches zweites Blockcopolymer ist KRATON GX1855 (zu beziehen von Kraton Polymers), von dem angenommen wird, dass es sich um eine Mischung aus einem Styrol-hohen 1,2-Butadien-Styrol-Blockcopolymer und einem Styrol-(Ethylen-Propylen)-Styrol-Blockcopolymer handelt.
Die ungesättigte Polybutadien- oder Polyisopren-haltige Elastomerkomponente kann in der Polymermatrixzusammensetzung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrixzusammensetzung, in einer Menge von 2 bis 60 Gew.-%, speziell 5 bis 50 Gew.-%, noch spezieller 10 bis 40 Gew.-% oder 10 bis 50 Gew.-% vorliegen.
Noch weitere co-härtbare Polymere, die für bestimmte Eigenschaften oder Verarbeitungsmodifikationen zugesetzt werden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Homopolymere oder Copolymere des Ethylens wie Polyethylen und Ethylenoxid-Copolymere, Naturkautschuk, Norbornen-Polymere wie Polydicyclopentadien, hydrierte Styrol-Isopren-Styrol-Copolymere und Butadien-Acrylnitril-Copolymere, ungesättigte Polyester und dergleichen. Die Gehalte dieser Copolymere sind in der Regel kleiner oder gleich 50 Gew.-% des Gesamtpolymers in der Polymermatrixzusammensetzung.
Für bestimmte Eigenschaften oder Verarbeitungsmodifikationen können auch freie radikal härtbare Monomere zugesetzt werden, beispielsweise um die Vernetzungsdichte des Systems nach der Aushärtung zu erhöhen. Monomere, die geeignete Vernetzungsmittel sein können, umfassen beispielsweise di-, tri- oder höher ethylenisch ungesättigte Monomere wie Divinylbenzol, Triallylcyanurat, Diallylphthalat und multifunktionelle Acrylatmonomere (z.B. SARTOMER^TM-Polymere, erhältlich von Sartomer USA, Newtown Square, PA) oder Kombinationen aus diesen, die alle im Handel erhältlich sind. Das Vernetzungsmittel kann, wenn es verwendet wird, in der Polymermatrixzusammensetzung in einer Menge von bis zu 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gesamtpolymers in der Polymermatrixzusammensetzung, vorliegen.
Zur Beschleunigung der Härtungsreaktion von Polyenen mit olefinischen reaktiven Stellen kann der Polymermatrixzusammensetzung ein Härtungsmittel zugesetzt werden. Härtungsmittel können organische Peroxide, wie z.B. Dicumylperoxid, t-Butylperbenzoat, 2,5-Dimethyl-2,5-di (t-Butylperoxy)Hexan,α,α-Di-bis(t-Butylperoxy)Diisopropylbenzol, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-Butylperoxy)Hexin-3 oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfassen. Kohlenstoff-Kohlenstoff-Initiatoren, beispielsweise 2,3-Dimethyl-2,3-diphenylbutan, können verwendet werden. Härtungsmittel oder Initiatoren können allein oder in Kombination eingesetzt werden. Die Menge an Härtungsmittel kann 1,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers in der Polymermatrixzusammensetzung, betragen.
Das Polybutadien- oder Polyisopren-Polymer kann carboxylfunktionalisiert sein. Die Funktionalisierung kann unter Verwendung einer polyfunktionellen Verbindung erfolgen, die im Molekül Folgendes aufweist: sowohl (i) eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung oder eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung, als auch (ii) mindestens eines der Folgenden: eine Carboxygruppe, einschließlich einer Carbonsäure, ein Anhydrids, ein Amids, einen Esters oder ein Säurehalogenid. Eine spezifische Carboxylgruppe ist eine Carbonsäure oder ein Carbonester. Beispiele für polyfunktionelle Verbindungen, die eine carbonsäurefunktionelle Gruppe bereitstellen können, sind Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure und Zitronensäure. Insbesondere können Polybutadiene als Addukt mit Maleinsäureanhydrid in der duroplastischen Zusammensetzung verwendet werden. Geeignete maleinisierte Polybutadienpolymere sind im Handel beispielsweise von Cray Valley unter den Handelsnamen RICON 130MA8, RICON 130MA13, RICON 130MA20, RICON 131MA5, RICON 131MA10, RICON 131MA17, RICON 131MA20 und RICON 156MA17 erhältlich. Geeignete maleinisierte Polybutadien-Styrol-Copolymere sind im Handel beispielsweise von Sartomer unter den Handelsnamen RICON 184MA6 (ein Butadien-Styrol-Copolymer als Addukt mit Maleinsäureanhydrid mit einem Styrolgehalt von 17 bis 27 Gew.-% und Mn von 9,900 g/mol) erhältlich.
Die relativen Mengen der verschiedenen Polymere in der Polymermatrixzusammensetzung, z.B. das Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer und andere Polymere, können von der jeweils verwendeten leitenden Metallschicht, den gewünschten Eigenschaften der Schaltungsmaterialien und kupferkaschierten Laminaten und ähnlichen Überlegungen abhängen. Beispielsweise kann die Verwendung eines Poly(arylenethers) eine erhöhte Haftfestigkeit an der leitenden Metallschicht, beispielsweise Kupfer, bereitstellen. Die Verwendung eines duroplastischen Polybutadiens und/oder Polyisoprens kann die Hochtemperaturbeständigkeit der Laminate erhöhen, beispielsweise wenn diese Polymere carboxyfunktionalisiert sind. Die Verwendung eines elastomeren Blockcopolymers kann dazu dienen, die Komponenten der Polymermatrix zu kompatibilisieren. Die Bestimmung der entsprechenden Mengen jeder Komponente kann ohne unnötige Versuche, je nach den gewünschten Eigenschaften für eine bestimmte Anwendung, erfolgen.
Das magnetodielektrische Substrat weist ferner magnetische Partikel auf, die eine Vielzahl von Hexaferritpartikeln umfassen. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, sind Hexaferrite magnetische Eisenoxide mit einer hexagonalen Struktur, die Al, Ba, Bi, Co, Ni, Ir, Mn, Mg, Mo, Nb, Nd, Sr, V, Zn, Zr oder eine Kombination umfassend eines oder mehrere der vorgenannten, umfassen kann. Verschiedene Typen von Hexaferriten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: M-Typ-Ferrite, wie BaFe₁₂O₁₉ (BaM oder Bariumferrit), SrFe₁₂O₁₉ (SrM oder Strontiumferrit) und Kobalt-Titan-substituiertes M-Ferrit, Sr- oder BaFe_12-2xCoxTixO₁₉ (CoTiM); Z-Typ-Ferrite (Ba₃Me₂Fe₂₄O₄₁) wie etwa Ba₃Co₂Fe₂₄O₄₁ (Co₂Z); Y-Typ Ferrite (Ba₂Me₂Fe₁₂O₂₂), wie etwa Ba₂Co₂Fe₁₂O₂₂ (Co₂Y) oder Mg₂Y; W-Typ-Ferrite (BaMe₂Fe₁₆O₂₇), wie etwa BaCo₂Fe₁₆O₂₇ (Co₂W); X-Typ-Ferrite (Ba₂Me₂Fe₂₈O₄₆), wie etwa Ba₂Co₂Fe₂₈O₄₆ (Co₂X); und U-Typ-Ferrite (Ba₄Me₂Fe₃₆O₆₀), wie etwa Ba₄Co₂Fe₃₆O₆₀ (Co₂U) wobei in den vorstehenden Formeln Me ein +2-Ion ist und Ba durch Sr substituiert sein kann. Spezielle Hexaferrite enthalten ferner Ba und Co, gegebenenfalls zusammen mit einem oder mehreren anderen zweiwertigen Kationen (substituiert oder dotiert). Die Vielzahl von Hexaferritpartikeln kann Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V, Mn oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden, insbesondere Ba und Co, umfassen. Die magnetischen Partikel können ferromagnetische Partikel wie Ferrit, Ferritlegierung, Cobalt, Cobaltlegierung, Eisen, Eisenlegierung, Nickel, Nickellegierung oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden magnetischen Materialien umfassen. Die magnetischen Partikel können einen oder mehrere aus Hexaferrit, Magnetit (Fe₃O₄) und MFe₂O₄ umfassen, wobei M mindestens eines aus Co, Ni, Zn, V und Mn, insbesondere Co, Ni und Mn umfasst. Die magnetischen Partikel können ein Metalleisenoxid der Formel MxFeyOz, beispielsweise MFe₁₂O₁₉, Fe₃O₄, MFe₂₄O₄₁, oder MFe₂O₄ umfassen, wobei M Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V und Mn ist; insbesondere Co, Ni und Mn, oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden. Die magnetischen Partikel können ferromagnetische Cobaltcarbidpartikel (wie Co₂C- und Co₃C-Phasen) umfassen, beispielsweise Barium-Cobalt-Z-Hexaferrit (Co₂Z-Ferrit). Die Hexaferrit-Partikel können Mo umfassen.
Die magnetischen Partikel können in dem magnetodielektrischen Substrat in einer Menge von 5 bis 60 Gew.-% insbesondere 10 bis 50 Gew.-% oder 15 bis 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des magnetodielektrischen Substrats, vorliegen. Die magnetischen Partikel können in dem magnetodielektrischen Substrat in einer Menge von 5 bis 60 Vol.-% insbesondere 10 bis 50 Vol.-% oder 15 bis 45 Vol.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetodielektrischen Substrats, vorliegen.
Um die Dispersion in das Polymer zu unterstützen, können die magnetischen Partikel oberflächenbehandelt sein, beispielsweise mit einem Tensid, einem organischen Polymer oder einem Silan oder einem anderen anorganischen Material. Beispielsweise können die Partikel mit einem Tensid wie Oleylaminölsäure oder dergleichen beschichtet sein. Die magnetischen Partikel können mit einer Silanbeschichtung, beispielsweise einer Beschichtung die ein Phenylsilan umfasst, oberflächenbehandelt sein. Die magnetischen Partikel können mit SiO₂, Al₂O₃, MgO, oder einer Kombination, die eines oder mehrere der vorstehenden umfasst, beschichtet sein. Die magnetischen Teilchen können durch eine basenkatalysierte Sol-Gel-Technik, eine Nass- und Trockenbeschichtungstechnik mittels Polyetherimid (PEI) oder eine Nass- und Trockenbeschichtungstechnik mittels Polyetheretherketon (PEEK) beschichtet sein.
Die Form der magnetischen Teilchen kann unregelmäßig oder regelmäßig, beispielsweise kugelförmig, oval, flockenförmig und dergleichen sein. Die magnetischen Partikel können magnetische Nanopartikel und/oder Partikel in Mikrometergröße umfassen. Die Größe der magnetischen Partikel ist nicht besonders beschränkt und kann einen D₅₀-Massenwert von 10 Nanometer (nm) bis 10 Mikrometer, insbesondere 100 nm bis 5 Mikrometer, genauer 1 bis 5 Mikrometer aufweisen. Die magnetischen Nanopartikel können einen D₅₀-Massenwert von 1 bis 900 nm, insbesondere 1 bis 100 nm, genauer 5 bis 10 nm aufweisen. Die magnetischen Partikel können einen D₅₀-Massenwert von 1 bis 10 Mikrometern, insbesondere 2 bis 5 Mikrometern aufweisen.
Die magnetischen Partikel können magnetische Flocken umfassen. Die magnetischen Flocken können eine maximale laterale Abmessung von 5 bis 800 Mikrometern, insbesondere 10 bis 500 Mikrometer, und eine Dicke von 100 Nanometern bis 20 Mikrometern, insbesondere 500 nm bis 5 Mikrometer aufweisen, wobei ein Verhältnis der lateralen Abmessung zur Dicke größer als oder gleich 5, insbesondere größer oder gleich 10 sein kann.
Die magnetodielektrische Schicht kann ferner optional eine Verstärkungsschicht, beispielsweise eine Faserschicht, umfassen. Die Faserschicht kann gewebt oder ungewebt sein, wie etwa ein Filz. Die Faserschicht kann nichtmagnetische Fasern (z.B. Glasfasern und Fasern auf Polymerbasis), magnetische Fasern (z.B. Metallfasern und magnetische Fasern auf Polymerbasis) oder eine Kombination, die eine oder beide der vorgenannten umfasst, umfassen. Eine solche thermisch stabile Faserverstärkung verringert die Schrumpfung des magnetodielektrischen Substrats beim Härten innerhalb der Substratebene. Darüber hinaus kann die Verwendung der Gewebeverstärkung dazu beitragen, ein Substrat mit einer relativ hohen mechanischen Festigkeit zu auszubilden. Solche Substrate können durch kommerziell nutzbare Verfahren, beispielsweise Laminieren, einschließlich „Rolle-zu-Rolle“-Laminierung, leichter verarbeitet werden. Die Faserschicht kann darin dispergierte magnetische Partikel aufweisen.
Die Glasfasern können E-Glasfasern, S-Glasfasern, D-Glasfasern oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der vorgenannten umfassen. Die Fasern auf Polymerbasis können Hochtemperaturpolymerfasern umfassen. Die Fasern auf Polymerbasis können ein Flüssigkristallpolymer, wie VECTRAN, das im Handel von Kuraray America Inc., Fort Mill, SC erhältlich ist, umfassen. Die Fasern auf Polymerbasis können Polyetherimid, Polyetherketon, Polysulfon, Polyethersulfone, Polycarbonat, Polyester oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden, umfassen. Die Glasfasern und/oder die Fasern auf Polymerbasis können ein magnetisches Partikel umfassen und/oder mit einer magnetischen Beschichtung, die ein magnetisches Partikel umfasst, beschichtet sein.
Während der Bildung der Verstärkungsschicht können der Verstärkungsschicht magnetische Partikel zugesetzt werden. Zum Beispiel kann ein geschmolzenes oder aufgelöstes flüssiges Gemisch, das die Verstärkungsschicht und die magnetischen Partikel umfasst, zu Fasern versponnen werden, um die magnetische Verstärkungsschicht zu bilden.
Die magnetischen Fasern können Glasfasern umfassen; magnetische Fasern, beispielsweise umfassend Eisen, Cobalt, Nickel oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden; Polymerfasern, beispielsweise ein partikelförmiges Material umfassend, wobei das partikelförmige Material Eisen, Cobalt, Nickel umfassen kann, oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden; oder eine Kombination, die mindestens eines der vorhergehenden umfasst. Die magnetischen Fasern können Ferritfasern, Ferritelegierungsfasern, Kobaltfasern, Kobaltlegierungsfasern, Eisenfasern, Eisenlegierungsfasern, Nickelfasern, Nickellegierungsfasern oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfassen. Die magnetischen Fasern können eine eisenhaltige Verbindung, wie oben beschrieben, umfassen. Die magnetischen Fasern können Hexaferrit und/oder Magnetit umfassen. Die eisenhaltige Bestandteil kann ein Metalleisenoxid umfassen, wobei das Metall Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V und Mn, umfassen kann, insbesondere Co, Ni, und Mn, oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden. Beispielsweise kann das Metalleisenoxid die Formel M_xFe_yO_z haben, beispielsweise MFe₁₂O₁₉, Fe₃O₄, MFe₂₄O₄₁, oder MFe₂O₄, wobei M Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V und Mn ist; insbesondere Co, Ni und Mn; oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden. Die magnetischen Fasern können ferromagnetische Cobaltcarbidpartikel (wie Co₂C- und Co₃C-Phasen) umfassen. Die magnetischen Fasern können paramagnetische Elemente wie Platin, Aluminium und Sauerstoff umfassen. Die magnetischen Fasern können Iridium umfassen. Die magnetischen Fasern können ein Lanthanidelement umfassen.
Die Fasern können singuläre oder einzelne Fasern sein. Fasern können verdrillt, verseilt, gestrickt, geflochten oder dergleichen sein. Die Fasern können Durchmesser im Mikrometer- oder Nanometerbereich haben, beispielsweise 2 nm bis 10 Mikrometer oder 2 bis 500 nm oder 500 nm bis 5 Mikrometer. Die Fasern können einen durchschnittlichen Faserdurchmesser über die Länge der Faser von 50 nm bis 10 Mikrometer, oder 50 nm bis kleiner oder gleich 900 nm, oder 20 bis 250 nm aufweisen.
Die Verstärkungsschicht kann eine magnetisch beschichtete Verstärkungsschicht sein, die mit einem magnetischen Material beschichtet sein kann, beispielsweise durch chemische Dampfabscheidung, Elektronenstrahlabscheidung, Laminierung, Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung, Umkehrwalzenbeschichtung, „Rakel-über-Walze-Beschichtung“, „Rakel-über-Platte-Beschichtung“, Präzisionsrakelbeschichtung, Verlaufbeschichtung und dergleichen. Die magnetische Beschichtung kann beispielsweise als eine Lösung, welche die magnetischen Partikel oder einen Vorläufer derselben und ein geeignetes Lösemittel umfasst, auf die Verstärkungsschicht aufgebracht werden. Die magnetische Beschichtung kann auf beiden Seiten der Verstärkungsschicht in gleicher oder unterschiedlicher Weise aufgebracht werden. Eine Dicke der ersten und zweiten magnetischen Beschichtungsschicht kann jeweils unabhängig 1 bis 5 Mikrometer betragen.
Die magnetodielektrische Schicht kann ferner optional einen partikelförmigen dielektrischen Füllstoff enthalten, der ausgewählt ist, um die Dielektrizitätskonstante, den Dissipationsfaktor, den Wärmeausdehnungskoeffizienten und andere Eigenschaften der magnetodielektrischen Schicht einzustellen. Der dielektrische Füllstoff kann zum Beispiel Titandioxid (Rutil und Anatase), Bariumtitanat, Strontiumtitanat, Siliciumdioxid (einschließlich geschmolzenes amorphes Siliciumdioxid), Korund, Wollastonit, Ba₂Ti₉O₂₀, feste Glaskugeln, Kunstglas oder hohle Keramikkugeln, Quarz, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Siliciumcarbid, Berylliumoxid, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidtrihydrat, Magnesiumoxid, Glimmer, Talke, Nanotone, Magnesiumhydroxid oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfassen. Ein einzelner sekundärer Füllstoff, oder eine Kombination aus sekundären Füllstoffen, kann zur Bereitstellung eines gewünschten Gleichgewichts von Eigenschaften verwendet werden. Der dielektrische Füllstoff kann in einer Menge von 1 bis 60 Vol.-%, oder 10 bis 50 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetodielektrischen Substrats, vorliegen.
Optional können die dielektrischen Füllstoffe mit einer siliciumhaltigen Beschichtung, beispielsweise einem organofunktionellen Alkoxysilankopplungsmittel oberflächenbehandelt sein. Ein Zirconat- oder Titanatkopplungsmittel kann verwendet werden. Derartige Kopplungsmittel können die Dispergierung des Füllstoffs in der Polymermatrix verbessern und die Wasseraufnahme des fertigen Schaltungs-Verbundsubstrats reduzieren. Die Füllstoffkomponente kann bezogen auf das Gewicht des Füllstoffs, 70 bis 30 Vol.-% an geschmolzenem amorphem Siliciumdioxid als sekundären Füllstoff, enthalten.
Die Polymermatrixzusammensetzung kann optional auch ein Flammschutzmittel enthalten, das geeignet ist, die Schicht flammbeständig zu machen. Das Flammschutzmittel kann halogeniert oder unhalogeniert sein. Das Flammschutzmittel kann in der magnetodielektrischen Schicht, bezogen auf das Volumen der magnetodielektrischen Schicht, in einer Menge von 0 bis 30 Vol.-%, vorliegen.
Das Flammschutzmittel kann anorganisch sein und in Form von Partikeln vorliegen. Das anorganische Flammschutzmittel kann ein Metallhydrat mit zum Beispiel einem volumengemittelten Partikeldurchmesser von 1 bis 500 nm, insbesondere 1 bis 200 nm oder 5 bis 200 nm oder 10 bis 200 nm umfassen; alternativ ist der volumengemittelte Partikeldurchmesser 500 nm bis 15 Mikrometer, beispielsweise 1 bis 5 Mikrometer. Das Metallhydrat kann ein Hydrat eines Metalls wie Mg, Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu, Ni oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfassen. Hydrate von Mg, Al oder Ca können eingesetzt werden, zum Beispiel Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid, Eisenhydroxid, Zinkhydroxid, Kupferhydroxid und Nickelhydroxid; und Hydrate von Calciumaluminat, Gipsdihydrat, Zinkborat und Bariummetaborat. Verbundstoffe dieser Hydrate können eingesetzt werden, zum Beispiel ein Hydrat, das Mg und eines oder mehrere von Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu und Ni enthält. Ein Verbundmetallhydrat kann die Formel MgM_x(QH)_y haben, wobei M Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu oder Ni ist, x 0,1 bis 10 ist und y 2 bis 32 ist. Die Flammhemmenden Partikel können zur Verbesserung der Dispergierung und anderer Eigenschaften beschichtet oder anderweitig behandelt sein.
Alternativ oder zusätzlich zu den anorganischen Flammschutzmitteln können organische Flammschutzmittel eingesetzt werden. Beispiele für organische Flammschutzmittel umfassen Melamincyanurat, Melaminpolyphosphat in feiner Partikelgröße, verschiedene andere phosphorhaltige Verbindungen wie aromatische Phosphinate, Diphosphinate, Phosphonate, Phosphate, Polysilsesquioxane, Siloxane und halogenierte Verbindungen wie Tetrabromphthalsäure, Hexachlorendomethylentetrahydrophthalsäure (HET-Säure), und Dibromneopentylglycol. Ein Flammschutzmittel (wie ein bromhaltiges Flammschutzmittel) kann in einer Menge von 20 bis 60 phr (Teile pro hundert Teile Harz), insbesondere 30 bis 45 phr, bezogen auf das Gesamtgewicht des Harzes, vorliegen. Beispiele von bromierten Flammschutzmitteln umfassen Saytex BT93W (Ethylenbistetrabromphthalimid), Saytex 120 (Tetradecabromodiphenoxybenzol) und Saytex 102 (Decabromodiphenyloxid). Das Flammschutzmittel kann in Kombination mit einem Synergisten eingesetzt werden, zum Beispiel kann ein halogeniertes Flammschutzmittel in Kombination mit einem Synergisten wie Antimontrioxid verwendet werden und ein phosphorhaltiges Flammschutzmittel kann in Kombination mit einer stickstoffhaltigen Verbindung, wie Melamin, verwendet werden.
Die magnetodielektrische Schicht kann, jeweils von 500 MHz bis 1 GHz, eine magnetische Konstante von kleiner oder gleich 3,5 oder kleiner oder gleich 2,5, oder kleiner oder gleich 2, insbesondere 1 bis 2, genauer 1,5 bis 2 aufweisen. Die magnetodielektrische Schicht kann, gemessen im Bereich von 500 MHz bis 1 GHz, eine magnetische Konstante von kleiner oder gleich 1,8, oder kleiner oder gleich 1,7 aufweisen. Die magnetodielektrische Schicht kann, jeweils von 500 MHz bis 1 GHz, einen magnetischen Verlust von kleiner oder gleich 0,3 oder kleiner oder gleich 0,1, oder kleiner oder gleich 0,08, oder 0,001 bis 0,07, oder 0,001 bis 0,05 aufweisen.
Die magnetodielektrische Schicht kann, jeweils von 500 MHz bis 1 GHz, eine Dielektrizitätskonstante (auch dielektrische Permeabilität genannt) von größer oder gleich 1,5, oder größer oder gleich 2,5, oder 1,5 bis 8, oder 3 bis 8, oder 3,5 bis 8, oder 6 bis 8 oder 5 bis 7 aufweisen. Die magnetodielektrische Schicht kann, jeweils von 500 MHz bis 1 GHz, einen dielektrischen Verlust von kleiner oder gleich 0,3 oder kleiner oder gleich 0,1, oder kleiner oder gleich 0,05, oder 0,001 bis 0,05, oder 0,01 bis 0,05 aufweisen.
Die magnetodielektrischen Eigenschaften können unter Verwendung einer Koaxialluftleitung mit einer Nicholsson-Ross-Extraktion aus den Streuparametern gemessen werden, die mittels eines vektoriellen Netzwerkanalysators gemessen werden.
Die magnetodielektrische Schicht kann eine verbesserte Entflammbarkeit aufweisen. Beispielsweise kann die magnetodielektrische Schicht eine UL94 V1-Bewertung oder eine UL94 V0-Bewertung bei 1,6 mm aufweisen.
Im Gegensatz zu anderen Materialien, zum Beispiel denjenigen, die Hochtemperatur-Thermoplasten oder Eisenpartikel enthalten, können die magnetodielektrische Schichten den Prozessen, die bei der Herstellung von Schaltungen zum Einsatz kommen, einschließlich Laminieren, Ätzen, Schweißen, Bohren und dergleichen, problemlos standhalten.
Die Kupferhaftfestigkeit kann im Bereich von 3 bis 7 pli (Pfund pro linearem Zoll), [„pounds per linear inch“]), insbesondere im Bereich von 4 bis 6 pli liegen, gemessen nach IPC-Prüfverfahren 650, 2.4.9.
Ein beispielhaftes magnetodielektrisches Substrat ist in 1 dargestellt. Die magnetodielektrische Schicht 100 umfasst die Polymermatrix, die magnetischen Partikel und die optionale Verstärkungsschicht 300, wie oben beschrieben. Die Verstärkungsschicht 300 kann eine gewebte Schicht sein, eine Vliesschicht sein, oder nicht verwendet werden. Die magnetodielektrische Schicht 100 weist eine erste ebene Oberfläche 12 und eine zweite ebene Oberfläche 14 auf. Wenn eine Verstärkungsschicht 300 und/oder eine magnetische Beschichtungsschicht vorhanden ist, kann das magnetodielektrische Substrat 100 einen ersten magnetodielektrischen Schichtabschnitt 16, der sich auf einer Seite der Verstärkungsschicht befindet, und einen zweiten magnetodielektrischen Schichtabschnitt 18, der sich auf einer zweiten Seite der Verstärkungsschicht und/oder der magnetischen Beschichtungsschicht befindet, aufweisen.
Ein beispielhaftes Schaltungsmaterial, welches die magnetodielektrische Schicht 100 der 1 umfasst, ist in 2 dargestellt, wobei eine leitende Schicht 20 auf einer planaren Oberfläche 14 des magnetodielektrischen Substrats 100 angeordnet ist, um ein einfach kaschiertes Schaltungsmaterial 50 zu bilden. Wie hier und in der gesamten Offenbarung verwendet, bedeutet „angeordnet“, dass die Schichten sich teilweise oder vollständig überdecken. Eine Zwischenschicht, zum Beispiel eine Klebeschicht, kann zwischen der leitenden Schicht 20 und dem magnetodielektrischen Substrat 100 (nicht dargestellt) vorhanden sein. Das magnetodielektrische Substrat 100 umfasst die Polymermatrix, ein magnetisches Partikel und die optionale Verstärkungsschicht 300.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform ist in 3 dargestellt, wobei ein doppelt kaschiertes Schaltungsmaterial 50 die magnetodielektrische Schicht 100 der 1 umfasst, die zwischen zwei leitenden Schichten 20 und 30 angeordnet ist. Eine oder beide der leitenden Schichten 20 und 30 kann bzw. können in Form einer Schaltung (nicht dargestellt) vorliegen, um eine doppelt kaschierte Schaltung zu bilden. Ein Klebstoff (nicht dargestellt) kann auf einer oder beiden Seiten der Schicht 100 verwendet werden, um die Haftung zwischen dem Substrat und der bzw. den leitenden Schicht(en) zu erhöhen. Zusätzliche Schichten können hinzugefügt werden, sodass eine Mehrschichtschaltung resultiert.
Nützliche leitende Schichten für die Bildung der Schaltungsmaterialien umfassen beispielsweise Edelstahl, Kupfer, Gold, Silber, Aluminium, Zink, Zinn, Blei, Übergangsmetalle und Legierungen, die mindestens eines der vorgenannten umfassen. Hinsichtlich der Dicke der leitenden Schicht bestehen keine besonderen Einschränkungen, hinsichtlich der Form, Größe oder Textur der Oberfläche der leitenden Schicht gibt es ebenfalls keine Einschränkungen. Die leitende Schicht kann eine Dicke von 3 bis 200 Mikrometern und insbesondere von 9 bis 180 Mikrometern aufweisen. Wenn zwei oder mehrere leitende Schichten vorhanden sind, kann die Dicke der beiden Schichten gleich oder verschieden sein. Die leitende Schicht kann eine Kupferschicht umfassen. Geeignete leitende Schichten umfassen eine dünne Schicht aus einem leitenden Metall, wie etwa eine Kupferfolie, die derzeit bei der Herstellung von Schaltungen verwendet wird, beispielsweise galvanisch abgeschiedene Kupferfolien. Die Kupferfolie kann einen quadratischen Mittenrauwert (RMS) von kleiner oder gleich 2 Mikrometer, insbesondere kleiner oder gleich 0,7 Mikrometer aufweisen, wobei die Rauheit unter Verwendung eines Veeco Instruments WYCO Optical Profilers unter Einsatz des Verfahrens der Weißlichtinterferometrie gemessen wird.
Die verschiedenen Materialien und Artikel, die hier verwendet werden, einschließlich der magnetischen Verstärkungsschichten, dielektrischen Schichten, magnetodielektrischen Substrate, Schaltungsmaterialien und elektronischen Vorrichtungen, welche die Schaltungsmaterialien umfassen, können durch Verfahren gebildet werden, die in der Technik allgemein bekannt sind.
Die leitende Schicht kann aufgebracht werden durch Anordnen der leitenden Schicht in einer Gussform vor dem Formen, durch Laminieren der leitenden Schicht auf das magnetodielektrische Substrat, durch direktes Laserstrukturieren, oder durch Ankleben der leitenden Schicht an das magnetodielektrische Substrat über eine Klebeschicht. Das Laminieren kann das Anordnen eines magnetodielektrischen Substrats zwischen einer oder zwei Lagen von beschichteten oder unbeschichteten leitenden Schichten nach sich ziehen (zwischen mindestens einer leitenden Schicht und dem magnetodielektrischen Substrat kann eine Zwischenschicht angeordnet sein), um einen Schichtaufbau zu bilden. Alternativ kann die leitende Schicht mit dem magnetodielektrischen Substrat oder der optionalen Zwischenschicht, insbesondere ohne dazwischenliegende Schicht in direktem Kontakt sein, wobei eine optionale Zwischenschicht kleiner oder gleich 10 % der Dicke der Gesamtdicke des gesamten magnetodielektrischen Substrats betragen kann. Der Schichtaufbau kann dann unter einem Druck und bei einer Temperatur und für eine Zeitdauer, die zum Verbinden der Schichten und Bilden eines Laminats geeignet sind, in eine Presse, z.B. eine Vakuumpresse, eingelegt werden. Das Laminieren und Härten kann durch ein einstufiges Verfahren, beispielsweise unter Verwendung einer Vakuumpresse, oder durch ein mehrstufiges Verfahren erfolgen. In einem einstufigen Verfahren kann der Schichtaufbau in eine Presse eingelegt werden, auf einen Laminierdruck gebracht werden (z.B. 150 bis 400 Pfund pro Quadratzoll [„pounds per square inch”] (psi) und auf eine Laminiertemperatur erwärmt werden (z.B. 260 bis 390 Grad Celsius (°C)). Die Laminiertemperatur und der Laminierdruck können für die gewünschte Einwirkzeit, d. h. 20 Minuten, aufrechterhalten und danach (noch unter Druck) auf kleiner oder gleich 150 °C abgekühlt werden.
Falls vorhanden, kann die Zwischenschicht einen Polyfluorkohlenstofffilm, der zwischen der leitenden Schicht und dem magnetodielektrischen Substrat angeordnet sein kann, und eine optionale Schicht aus mikroglasverstärktem Fluorkohlenstoffpolymer umfassen, das zwischen dem Polyfluorkohlenstofffilm und der leitenden Schicht angeordnet sein kann. Die Schicht aus mikroglasverstärktem Fluorkohlenstoffpolymer kann die Haftung der leitenden Schicht an dem magnetodielektrischen Substrat erhöhen. Das Mikroglas kann in einer Menge von 4 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht, vorliegen. Das Mikroglas kann ein längstes Längenmaß von kleiner oder gleich 900 Mikrometer, insbesondere kleiner oder gleich 500 Mikrometer, aufweisen. Das Mikroglas kann Mikroglas des Typs sein, der von der Johns-Manville Corporation in Denver, Colorado, im Handel erhältlich ist. Der Polyfluorkohlenstofffilm umfasst ein Fluorpolymer (wie Polytetrafluorethylen (PTFE), ein fluoriertes Ethylen-Propylen-Copolymer (wie Teflon FEP) und ein Copolymer mit einem Tetrafluorethylen-Grundgerüst mit einer vollständig fluorierten Alkoxy-Seitenkette (wie Teflon PFA).
Die leitende Schicht kann durch Laser-Direktstrukturierung aufgebracht werden. Hierbei kann das magnetodielektrische Substrat einen Laser-Direktstrukturierungs-Zusatzstoff umfassen; ein Laser wird zum Bestrahlen der Oberfläche des Substrats unter Bildung einer Spur des Laser-Direktstrukturierungs-Zusatzstoffs eingesetzt und ein leitendes Metalls wird auf die Spur aufgebracht. Der Laser-Direktstrukturierungs-Zusatzstoff kann ein Metalloxidpartikel (wie Titanoxid und Kupferchromoxid) umfassen. Der Laser-Direktstrukturierungs-Zusatzstoff kann ein spinellbasiertes anorganisches Metalloxidpartikel wie Spinellkupfer umfassen. Das Metalloxidpartikel kann beschichtet sein, beispielsweise mit einer Zusammensetzung die Zinn und Antimon umfasst (beispielsweise 50 bis 99 Gew.-% Zinn und 1 bis 50 Gew.-% Antimon, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung). Der Laser-Direktstrukturierungs-Zusatzstoff kann 2 bis 20 Teile des Zusatzstoffs auf Basis von 100 Teilen der jeweiligen Zusammensetzung umfassen. Die Bestrahlung kann mit einem YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1.064 Nanometern bei einer Ausgangsleistung von 10 Watt, einer Frequenz von 80 kHz und einer Rate von 3 Metern pro Sekunde durchgeführt werden. Das leitende Metall kann unter Anwendung eines Plattierungsverfahrens in einem stromlosen Plattierungsbad, das beispielsweise Kupfer umfasst, aufgebracht werden.
Alternativ kann die leitende Schicht durch Aufkleben der leitenden Schicht aufgebracht werden. In einer Ausführungsform ist die leitende Schicht die Schaltung (die metallisierte Schicht einer anderen Schaltung), zum Beispiel eine Flex-Schaltung. Beispielsweise kann eine Klebeschicht zwischen einer oder beiden der leitenden Schicht(en) und dem Substrat angeordnet sein. Die Haftschicht kann einen Poly(arylenether) umfassen; und ein carboxyfunktionalisiertes Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer, das Butadien, Isopren oder Butadien- und Isopreneinheiten und null bis weniger als oder gleich 50 Gew.-% co-härtbare Monomereinheiten umfasst, wobei die Zusammensetzung der Haftschicht nicht die gleiche ist wie die Zusammensetzung der Substratschicht. Die Haftschicht kann in einer Menge von 2 bis 15 Gramm pro Quadratmeter vorliegen. Der Poly(arylenether) kann carboxyfunktionalisierten Poly(arylenether) umfassen. Der Poly(arylenether) kann das Reaktionsprodukt eines Poly(arylenethers) und eines cyclischen Anhydrids oder das Reaktionsprodukt eines Poly(arylenethers) und von Maleinsäureanhydrid sein. Das carboxyfunktionalisierte Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer kann ein carboxyfunktionalisiertes Butadien-Styrol-Copolymer sein. Das carboxyfunktionalisierte Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer kann das Reaktionsprodukt eines Polybutadien- oder Polyisoprenpolymers und eines cyclischen Anhydrids sein. Das carboxyfunktionalisierte Polybutadien- oder Polyisoprenpolymer kann ein maleinisiertes Polybutadien-Styrol- oder maleinisiertes Polyisopren-Styrol-Copolymer sein. Andere im Stand der Technik bekannte Verfahren können, wenn die jeweiligen Materialien und die Form des Schaltungsmaterials es zulassen, zum Aufbringen der leitenden Schicht eingesetzt werden, beispielsweise galvanische Abscheidung, chemische Dampfphasenabscheidung, Laminierung oder dergleichen.
4 zeigt ein doppelt kaschiertes Schaltungsmaterial 50, dessen leitende Schicht 30 durch Ätzen, Fräsen oder jedes andere geeignete Verfahren strukturiert ist. Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „strukturiert” eine Anordnung, bei der die leitende Schicht 30 in einer Linie und in einer Ebene leitende Unterbrechungen 32 aufweist. Das Schaltungsmaterial kann ferner eine Signalleitung umfassen, die ein zentraler Signalleiter eines Koaxialkabels sein kann, beispielsweise kann ein Zuführungsstreifen oder ein Mikrostreifen in Signalverbindung mit der leitenden Schicht 30 angeordnet sein. Ein Koaxialkabel kann bereitgestellt sein, das einen Massemantel aufweist, der um die zentrale Signalleitung angeordnet ist und der Massemantel kann in elektrischer Massekommunikation mit der leitenden Masseschicht 20 angeordnet sein.
Während die Verstärkungsschicht 300 in den 1 bis 4 durch eine Wellenlinie mit einer „Liniendicke“ dargestellt ist, ist ersichtlich, dass eine solche Darstellung allgemeinen veranschaulichenden Zwecken dient und den Umfang der hierin offenbarten Ausführungsformen nicht einschränken soll. Die Verstärkungsschicht 300 kann ein faseriges Gewebe- oder Vliesmaterial sein, das durch Poren in der Verstärkungsschicht 300 einen Kontakt zwischen der magnetodielektrischen Schicht 100 ermöglicht. Somit kann die magnetodielektrische Schicht 100 strukturell makroskopisch entlang einer Ebene durchgehend sein und die Verstärkungsschicht 300 kann zumindest teilweise strukturell makroskopisch entlang einer Ebene durchgehend sein. Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck „zumindest teilweise strukturell makroskopisch in einer Ebene durchgehend“ sowohl eine massive Schicht als auch eine faserige Schicht (wie eine Gewebe- oder Vliesschicht), die makroskopische Poren aufweisen kann. Wie sie hier verwendet werden beziehen sich die Ausdrücke „erste magnetodielektrische Schicht“ und „zweite magnetodielektrische Schicht“ auf die Bereiche auf jeder Seite der magnetischen Verstärkungsschicht 300 und beschränken die verschiedenen Ausführungsformen nicht auf zwei separate Schichten. Die Verstärkungsschicht 300 kann eine Materialeigenschaft aufweisen, die eine magnetische Anisotropie innerhalb einer Ebene aufweist.
Die verschiedenen Materialien und Artikel, die hier verwendet werden, einschließlich der magnetodielektrischen Substrate, magnetischen Verstärkungsschichten, Schaltungsmaterialien und elektronischen Vorrichtungen, welche die Schaltungsmaterialien umfassen, können durch Verfahren gebildet werden, die in der Technik allgemein bekannt sind.
Beispielsweise kann bei Vorhandensein der Verstärkungsschicht die magnetodielektrische Schicht direkt auf die Verstärkungsschicht gegossen werden, oder die Verstärkungsschicht kann mit einer Lösung oder einem Gemisch, die bzw. das die dielektrische Polymermatrixzusammensetzung, den dielektrischen Füllstoff, magnetische Partikel und optionale Zusatzstoffe umfasst, beschichtet werden, beispielsweise durch Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung, Umkehrwalzenbeschichtung, „Rakel-über-Walze-Beschichtung“, „Rakelüber-Platte-Beschichtung“, Präzisionsrakelbeschichtung, Verlaufbeschichtung oder dergleichen. Alternativ wird in einem Laminierungsverfahren die Verstärkungsschicht zwischen eine erste und eine zweite magnetodielektrische Schicht gelegt und unter Wärme und Druck laminiert. Wenn die Verstärkungsschicht faserig ist, fließt die magnetodielektrische Schicht in die faserige magnetische Verstärkungsschicht und imprägniert diese. Eine Haftschicht kann zwischen die faserige magnetische Verstärkungsschicht und die magnetodielektrische Schicht gelegt werden. Insbesondere kann die magnetodielektrische Schicht durch direktes Gießen, beispielsweise auf die Verstärkungsschicht gebildet werden oder es kann eine magnetodielektrische Schicht hergestellt werden, die auf die Verstärkungsschicht, sofern vorhanden, laminiert werden kann.
Die magnetodielektrische Schicht kann basierend auf der ausgewählten Matrixpolymerzusammensetzung hergestellt werden. Beispielsweise kann das härtbare Matrixpolymer mit einer ersten Trägerflüssigkeit gemischt werden. Das Gemisch kann eine Dispersion polymerer Partikel in der ersten Trägerflüssigkeit, d.h., eine Emulsion, von Flüssigkeitströpfchen des Polymers oder eines monomeren oder oligomeren Vorläufers des Polymers in der ersten Trägerflüssigkeit oder eine Lösung des Polymers in der ersten Trägerflüssigkeit umfassen. Falls das Polymer flüssig ist, kann keine erste Trägerflüssigkeit erforderlich sein. Das Gemisch kann die magnetischen Partikel umfassen.
Die Wahl der ersten Trägerflüssigkeit, sofern vorhanden, kann von dem speziellen Polymer und der Form, in der das Polymer in die magnetodielektrische Schicht eingeleitet werden soll, abhängig sein. Falls gewünscht wird, das Polymer als Lösung einzuleiten, kann ein Lösemittel für das bestimmte härtbare Polymer als Trägerflüssigkeit gewählt werden, z.B. wäre N-Methylpyrrolidon (NMP) eine geeignete Trägerflüssigkeit für eine Lösung aus einem Polyimid. Falls gewünscht wird, das härtbare Polymer als Dispersion einzuleiten, kann die Trägerflüssigkeit eine Flüssigkeit umfassen, in der das Polymer nicht löslich ist, z.B. wäre Wasser eine geeignete Trägerflüssigkeit für eine Dispersion von Polymerpartikeln und wäre eine geeignete Trägerflüssigkeit für eine Emulsion von Polyaminsäure oder eine Emulsion von Butadienmonomer.
Die dielektrische Füllmittelkomponente und/oder magnetische Partikel kann bzw. können optional in einer zweiten Trägerflüssigkeit dispergiert oder mit der ersten Trägerflüssigkeit (oder einem flüssigen härtbaren Polymer, wenn kein erster Träger verwendet wird) gemischt werden. Die zweite Trägerflüssigkeit kann dieselbe Flüssigkeit sein, oder eine von der ersten Flüssigkeit verschiedene Flüssigkeit, die mit der ersten Trägerflüssigkeit mischbar ist. Falls die erste Trägerflüssigkeit beispielsweise Wasser ist, kann die zweite Trägerflüssigkeit Wasser oder einen Alkohol umfassen. Die zweite Trägerflüssigkeit kann Wasser umfassen.
Die Füllstoffdispersion (beispielsweise die dielektrische Füllstoffkomponente und/oder magnetische Partikel umfassend) kann ein Tensid in einer Menge umfassen, die zum Modifizieren der Oberflächenspannung der zweiten Trägerflüssigkeit wirksam ist. Beispiele für Tensidverbindungen umfassen ionische Tenside und nicht-ionische Tenside. TRITON X-100^TM hat sich als Tensid zur Verwendung in wässrigen Füllstoffdispersionen erwiesen. Die Füllstoffdispersion kann 10 bis 70 Vol.-% eines Füllstoffs umfassen, der eine dielektrische Füllstoffkomponente und/oder magnetische Partikel und 0,1 bis 10 Vol.-% Tensid umfasst, wobei der Rest die zweite Trägerflüssigkeit umfasst.
Die Kombination aus dem härtbaren Polymer und der ersten Trägerflüssigkeit (sofern verwendet) und die Füllstoffdispersion in der zweiten Trägerflüssigkeit können kombiniert werden, um eine Gießmischung zu bilden. Die Gießmischung kann 10 bis 60 Vol.-% der kombinierten härtbaren Polymerzusammensetzung und des Füllstoffs und 40 bis 90 Vol.-% der kombinierten ersten und zweiten Trägerflüssigkeiten umfassen. Die relativen Mengen des Polymers und der Füllstoffkomponente in der Gießmischung können so ausgewählt werden, dass sie die gewünschten Mengen in der fertigen Zusammensetzung, wie nachstehend beschrieben, bereitstellen.
Die Viskosität der Gießmischung kann durch Zugabe eines Viskositätsmodifikators eingestellt werden, der auf der Basis seiner Verträglichkeit in einer bestimmten Trägerflüssigkeit oder einer Mischung aus Trägerflüssigkeiten ausgewählt wird, um eine Trennung zu verzögern und ein dielektrisches Verbundmaterial mit einer Viskosität bereitzustellen, die mit einem herkömmlichen Laminierungsgerät verträglich ist. Viskositätsmodifikatoren, die zur Verwendung in wässrigen Gießmischungen geeignet sind, umfassen z.B. Polyacrylsäureverbindungen, pflanzliche Gummen und Verbindungen auf Cellulosebasis. Spezielle Beispiele für geeignete Viskositätsmodifikatoren umfassen Polyacrylsäure, Methylcellulose, Polyethylenoxid, Guargummi, Johannisbrotkernmehl, Natriumcarboxymethylcellulose, Natriumalginat und Tragantgummi. Die Viskosität der Gießmischung mit eingestellter Viskosität kann von Anwendung zu Anwendung weiter erhöht werden, d.h., über die minimale Viskosität hinaus, um das dielektrische Verbundmaterial an die gewählte Laminierungstechnik anzupassen. Die Gießmischung mit eingestellter Viskosität kann, bei Raumtemperatur gemessen, eine Viskosität von 10 bis 100.000 Centipoise (cp), insbesondere 100 cp bis 10.000 cp aufweisen.
Alternativ kann der Viskositätsmodifikator weggelassen werden, falls die Viskosität der Trägerflüssigkeit ausreichend ist, um eine Gießmischung bereitzustellen, die sich während des Zeitraums von Interesse nicht abtrennt. Insbesondere kann im Fall von extrem kleinen Partikeln, z.B. Partikeln mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 0,1 Mikrometer, die Verwendung eines Viskositätsmodifikators nicht erforderlich sein.
Eine Schicht der Gießmischung mit eingestellter Viskosität kann auf die Verstärkungsschicht gegossen werden oder kann tauchbeschichtet werden. Das Gießen kann beispielsweise durch Tauchbeschichtung, Verlaufbeschichtung, Umkehrwalzenbeschichtung, „Rakel-über-Walze-Beschichtung“, „Rakel-über-Platte-Beschichtung“, Präzisionsrakelbeschichtung und dergleichen erreicht werden. Ebenso kann die Gießmischung mit eingestellter Viskosität auf eine Oberfläche gegossen werden, die frei von einer Verstärkungsschicht ist.
Die Trägerflüssigkeit und Verarbeitungshilfsmittel, d. h. das Tensid und der Viskositätsmodifikator, können von der Gussschicht beispielsweise durch Verdampfung und/oder durch thermische Zersetzung entfernt werden, um eine magnetodielektrische Schicht des Polymers und optional einen Füllstoff und/oder die magnetischen Partikel zu konsolidieren. Die Schicht der Polymermatrix und optional der Füllstoff und/oder die magnetischen Partikel können ferner zum Härten des Polymers erwärmt werden. Die magnetodielektrische Schicht kann gegossen und danach teilweise gehärtet werden (in den „B-Zustand“ gebracht werden). Solche Schichten im B-Zustand können gelagert und anschließend z.B. in Laminierungsverfahren verwendet werden.
Ein einfach kaschiertes Schaltungsmaterial kann durch Gießen oder Laminieren der magnetodielektrischen Schicht auf die Verstärkungsschicht und Verkleben oder Laminieren einer leitenden Schicht an eine planare Oberfläche der magnetodielektrischen Schicht gebildet werden. Ein doppelt kaschiertes Schaltungsmaterial kann gebildet werden durch Gießen oder Laminieren der magnetodielektrischen Schicht auf die Verstärkungsschicht und gleichzeitiges oder aufeinanderfolgendes Aufbringen eines ersten und eines zweiten leitenden Elements auf die planaren Oberflächen des magnetodielektrischen Substrats. Die Verstärkungsschicht und/oder die magnetodielektrische Schicht können die magnetischen Partikel umfassen und/oder die magnetischen Partikel können in einer Schicht vorliegen, die sich zwischen der Verstärkungsschicht und einem Abschnitt der magnetodielektrischen Schicht befindet. Eine Laminierung kann bei einer Temperatur und über einen Zeitraum durchgeführt werden, die zur Härtung (oder Vollendung der Härtung) des härtbaren Matrixpolymers wirksam sind.
In einer speziellen Ausführungsform kann das Schaltungsmaterial durch ein Laminierungsverfahren gebildet werden, das ein Anordnen einer ersten und einer zweiten magnetodielektrischen Schicht und der Verstärkungsschicht zwischen einer oder zwei Lagen beschichteter oder unbeschichteter leitender Schichten bedingt (eine Haftschicht kann zwischen mindestens einer leitenden Schicht und mindestens einer dielektrischen Substratschicht angeordnet sein), um einen Schichtaufbau zu bilden. Alternativ kann die leitende Schicht in direktem Kontakt mit der dielektrischen Substratschicht oder der optionalen Haftschicht sein, insbesondere ohne eine dazwischenliegende Schicht, wobei eine optionale Haftschicht kleiner oder gleich 10 Prozent der Dicke der Gesamtdicke der gesamten ersten und zweiten dielektrischen Schicht betragen kann. Der Schichtaufbau kann dann unter einem Druck und bei einer Temperatur und für eine Zeitdauer, die zum Verbinden der Schichten und Bilden eines Laminats geeignet sind, in eine Presse, z.B. eine Vakuumpresse, eingelegt werden. Das Laminieren und Härten kann durch ein einstufiges Verfahren, beispielsweise unter Verwendung einer Vakuumpresse, oder durch ein mehrstufiges Verfahren erfolgen. In einem einstufigen Verfahren kann der Schichtaufbau in eine Presse eingelegt werden, auf einen Laminierdruck gebracht werden (z.B. 150 bis 400 Pfund pro Quadratzoll (psi) und auf eine Laminiertemperatur erwärmt werden (z.B. 260 bis 390 Grad Celsius (°C)). Die Laminiertemperatur und der Laminierdruck werden für die gewünschte Einwirkzeit, d.h. 20 Minuten, gehalten und danach (noch immer unter Druck) auf kleiner oder gleich 150°C gekühlt.
Ein mehrstufiges Verfahren, das für duroplastische Materialien wie Polybutadien und/oder Polyisopren geeignet ist, kann einen Peroxidhärtungsschritt bei Temperaturen von 150 bis 200°C umfassen und der teilweise gehärtete Stapel kann dann einer Elektronenstrahl-Bestrahlungshärtung (E-Strahl-Härtung) bei hoher Energie oder einem Hochtemperatur-Härtungsschritt unter einer inerten Atmosphäre unterzogen werden. Die Verwendung einer zweistufigen Härtung kann dem erhaltenen Laminat einen ungewöhnlich hohen Grad an Vernetzung verleihen. Die Temperatur, die in der zweiten Stufe verwendet wird, kann 250 bis 300°C oder die Zersetzungstemperatur des Polymers sein. Diese Hochtemperaturhärtung kann in einem Ofen ausgeführt werden, kann jedoch auch in einer Presse, und zwar als eine Fortsetzung des anfänglichen Laminierungs- und Härtungsschrittes ausgeführt werden. Die besonderen Laminierungstemperaturen und -drücke hängen von der besonderen Klebstoffzusammensetzung und der Substratzusammensetzung ab und können leicht von einem Durchschnittsfachmann ohne unnötige Versuche ermittelt werden.
Die Schaltungsmaterialien und Schaltungen können in elektronischen Vorrichtungen wie Induktoren auf integrierten elektronischen Schaltungs-Chips, elektronischen Schaltungen, elektronischen Baugruppen, Modulen und Gehäusen, Wandlern und Ultrahochfrequenz-Antennen (UHF), „Very High Frequency“-Antennen (VHF) und Mikrowellenantennen für viele verschiedene Anwendungen, zum Beispiel elektrische Leistungsanwendungen, Datenspeicherung und Mikrowellenkommunikation verwendet werden. Die Schaltungsanordnung kann in Anwendungen verwendet werden, bei denen ein externes Gleichstrommagnetfeld angelegt wird. Außerdem kann bzw. können die magnetodielektrische(n) Schicht(en) mit sehr guten Ergebnissen (Größe und Bandbreite) in allen Antennenkonstruktionen über den Frequenzbereich von 100 bis 800 MHz verwendet werden. Darüber hinaus kann das Anlegen eines externen Magnetfelds die magnetische Permeabilität der magnetodielektrischen Schicht(en) und damit die Resonanzfrequenz des Patch „abstimmen“. Das magnetodielektrische Substrat kann in einem Radiofrequenz-(RF)-Bauteil verwendet werden.
Die folgenden nicht einschränkenden Beispiele dienen dazu, die verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen näher zu erläutern. Beispiele 1 bis 5
Schichten, die ein magnetisches Partikel und eine Polymermatrix umfassten, wurden wie nachstehend beschrieben über einen Bereich von Frequenzen geprüft.
Die Schicht aus Beispiel 1 umfasst VH-magnetische Partikel in einem duroplastischen Polybutadien/Polyisopren-Material wie oben beschrieben (RO4000 ohne dielektrischen Füllstoff oder Glastuch von Rogers Corporation) und ist in den 5 bis 8 durch die Rauten dargestellt. Die VH-magnetischen Partikel sind Barium-Cobalt-Z-Typ-Hexaferrite (Co₂Z Ferrit), die entweder mit Iridium oder Molybdän dotiert sind, um den spezifischen Widerstand der Partikel zu verbessern.
Die Schicht aus Beispiel 2 umfasst von Transtech zu beziehende TT2 500 magnetische Partikel in einem duroplastischen Polybutadien/Polyisopren-Material wie oben beschrieben (RO4000 ohne dielektrischen Füllstoff oder Glastuch von Rogers Corporation) und ist in den 5 bis 8 durch die Quadrate dargestellt.
Die Schicht aus Beispiel 3 umfasst SMMDP400-magnetische Co-Ba-Hexaferrit-Partikel, die mit einer Siliziumschicht beschichtetes Eisen sind, um beispielsweise Rosten zu verhindern, in einem thermoplastischen Polymer, das im Handel von Spectrum Magnetics erhältlich ist, und ist in den 5 bis 8 durch die Dreiecke dargestellt.
5 zeigt, dass die Beispiele 1 bis 3 bei Frequenzen von 500 MHz bis 1 GHz eine dielektrische Konstante (e') von größer als 5, insbesondere von 5 bis 7 aufweisen. Ferner zeigt 5, dass das Beispiel 2 bei Frequenzen von 500 MHz bis 1 GHz eine Dielektrizitätskonstante von 6 bis 7 aufweist.
6 zeigt, dass die Beispiele 1 und 2 im Vergleich zu Beispiel 3 einen signifikant besseren dielektrischen Verlust (e' tan delta, „e'tand“) aufweisen. Die Beispiele 1 und 2 weisen jeweils von 500 MHz bis 1 GHz einen dielektrischen Verlust von weniger als 0,007 auf und Beispiel 3 hat von 500 MHz bis 1 GHz einen dielektrischen Verlust von weniger als 0,014.
In 7 ist die magnetische Feldkonstante (u') gegenüber der Frequenz für die Schichten aus Beispiel 1 bis 3 dargestellt. Über 500 MHz bis 1 GHz beträgt die magnetische Konstante für alle Beispiele 1,4 bis 1,9.
Die magnetischen Verlustwerte (u 'tan delta, „u'tand“) gegenüber der Frequenz sind in 8 dargestellt. Jedes der Beispiele 1 bis 3 weist von 500 MHz bis 1 GHz magnetische Verlustwerte von kleiner als 0,08 auf. Das Beispiel 1 hatte von 500 MHz bis 1 GHz einen magnetischen Verlust von kleiner als 0,03.
Die Schicht der Beispiele 4 und 5 umfasst das gleiche Molybdän-dotierte Hexaferrit in dem gleichen duroplastischen Polybutadien/Polyisopren-Material wie oben beschrieben (TMM, eine Duroplast-Matrix (abgeleitet von flüssigem Poly(1,2-butadien)-Harz), das hochvernetzt ist) ohne dielektrischen Füllstoff oder Glasgewebe von Rogers Corporation). Die Ergebnisse sind in den 9 bis 12 dargestellt, wobei die durchgezogene Linie und die gestrichelte Linie die Daten aus den verschiedenen Proben bezeichnen. 9 zeigt die magnetische Konstante gegenüber der Frequenz, wobei die magnetische Konstante bei Frequenzen von kleiner oder gleich 1 GHz kleiner oder gleich 2,5 ist. 10 zeigt die Dielektrizitätskonstante gegenüber der Frequenz, wobei die Dielektrizitätskonstante über alle gemessenen Frequenzen größer als 5 ist. 11 zeigt die dielektrischen Verlustdaten, dargestellt durch den dielektrischen Verlust dividiert durch die Dielektrizitätskonstante gegenüber der Frequenz, und 12 zeigt die magnetischen Verlustdaten dargestellt durch den magnetischen Verlust dividiert durch die magnetische Konstante gegenüber der Frequenz. 11 und 12 zeigen, dass die Proben einen niedrigen dielektrischen Verlust sowie einen niedrigen magnetischen Verlust aufweisen.
Die 9 bis 12 zeigen außerdem, dass zwischen den Beispielen 4 und 5 eine gute Reproduzierbarkeit gegeben ist, wobei die 9, 11 und 12 über den gesamten getesteten Bereich überlappende Daten zeigen und 10 eine gute Übereinstimmung zwischen den beiden Proben zeigt.
Nachstehend sind einige Ausführungsformen des vorliegenden magnetodielektrischen Substrats dargelegt.
Ausführungsform 1: Ein magnetodielektrisches Substrat, umfassend: eine dielektrische Polymermatrix; und eine Vielzahl von Hexaferritpartikeln, die in der dielektrischen Polymermatrix in einer Menge und einer Art dispergiert sind, die wirksam sind, das magnetodielektrische Substrats zu versehen mit: einer magnetischen Konstante von kleiner oder gleich 3,5, oder kleiner oder gleich 2,5 von 500 MHz bis 1 GHz, oder 1 bis 2 von 500 MHz bis 1 GHz, und einem magnetischen Verlust von kleiner oder gleich 0,1, von 500 MHz bis 1 GHz, oder 0,001 bis 0,07 über 500 MHz bis 1 GHz.
Ausführungsform 2: Das magnetodielektrische Substrat der Ausführungsform 1, wobei das magnetodielektrische Substrat ferner mindestens eines der Folgenden aufweist: eine Dielektrizitätskonstante größer oder gleich 1,5 oder von 1,5 bis 8 von 500 MHz bis 1 GHz; einen dielektrischen Verlust von kleiner als 0,01 oder kleiner als 0,005 über 500 MHz bis 1 GHz; eine UL94 V1-Bewertung gemessen bei einer Dicke von 1,6 mm; und eine gemäß IPC-Testverfahren 650, 2.4.9 gemessene Schälfestigkeit gegenüber Kupfer von 3 bis 7 pli.
Ausführungsform 3: Das magnetodielektrische Substrat der Ausführungsform 2, wobei die Dielektrizitätskonstante von 500 MHz bis 1 GHz größer oder gleich 6, oder 6 bis 8 ist.
Ausführungsform 4: Das magnetodielektrische Substrat der Ausführungsform 2 oder 3, wobei von 500 MHz bis 1 GHz der dielektrische Verlust kleiner oder gleich 0,01 ist.
Ausführungsform 5: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der magnetische Verlust bei einer Frequenz von 500 MHz kleiner oder gleich 0,05 oder kleiner oder gleich 0,04 ist.
Ausführungsform 6: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Vielzahl von Hexaferritpartikeln in dem magnetodielektrischen Substrat bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetodielektrischen Substrats in einer Menge von 5 bis 60 Vol.-%, oder 10 bis 50 Vol.-%, oder 15 bis 45 Vol.-%, vorliegen.
Ausführungsform 7: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die dielektrische Polymermatrix 1,2-Polybutadien, Polyisopren oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfasst.
Ausführungsform 8: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die dielektrische Polymermatrix ein Polybutadien-Polyisopren-Copolymer, ein Polyetherimid, ein Fluorpolymer wie etwa Polytetrafluorethylen, ein Polyimid, Polyetheretherketon, ein Polyamidimid, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polycyclohexylenterephthalat, einem Polyphenylenether, einem allylierten Polyphenylenether oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfasst.
Ausführungsform 9: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die dielektrische Polymermatrix ein Polybutadien und/oder ein Polyisopren; optional einen Ethylen-Propylen-Kautschuk (insbesondere einen Flüssigkautschuk) mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von kleiner oder gleich 50,000 g/mol, gemessen durch Gelpermeationschromatographie auf Basis von Polycarbonatstandards; optional einen dielektrischen Füllstoff; und optional ein Flammschutzmittel umfasst.
Ausführungsform 10: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, ferner einen dielektrischen Füllstoff umfassend.
Ausführungsform 11: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Vielzahl von Hexaferritpartikeln ferner Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V, Mn oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfasst.
Ausführungsform 12: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Vielzahl von Hexaferritpartikeln Ba und Co umfasst.
Ausführungsform 13: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Vielzahl von Hexaferritpartikeln eine organische Polymerbeschichtung, eine Tensidbeschichtung, eine Silanbeschichtung oder eine Kombination umfassend wenigstens eine der voranstehenden Beschichtungen umfasst.
Ausführungsform 14: Das magnetodielektrische Substrat einer der vorhergehenden Ausführungsformen, ferner umfassend eine faserförmige Verstärkungsschicht, die gewebte oder nicht-gewebte Fasern umfasst.
Ausführungsform 15: Das magnetodielektrische Substrat der Ausführungsform 14, wobei die Fasern Folgendes umfassen: Glasfasern; magnetische Fasern umfassend vorzugsweise Eisen, Cobalt, Nickel oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden; Polymerfasern, optional ein partikelförmiges Material umfassend, wobei das partikelförmige Material vorzugsweise Eisen, Cobalt, Nickel, oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfasst; oder eine Kombination, die mindestens eines der vorhergehenden umfasst.
Ausführungsform 16: Das magnetodielektrische Substrat der Ausführungsform 15, wobei die Fasern Folgendes umfassen: Glasfasern, Ferritfasern, Ferritlegierungsfasern, Cobaltfasern, Cobaltlegierungsfasern, Eisenfasern, Eisenlegierungsfasern, Nickelfasern, Nickellegierungsfasern, Polymerfasern umfassend partikelförmiges Ferrit, eine partikelförmige Ferritlegierung, partikelförmiges Cobalt, eine partikelförmige Cobaltlegierung, partikelförmiges Eisen, eine partikelförmige Eisenlegierung, partikelförmiges Nickel, eine partikelförmige Nickellegierung oder eine Kombination, die mindestens eines der vorgenannten umfasst.
Ausführungsform 17: Das magnetodielektrische Substrat einer beliebigen der Ausführungsformen 14 bis 16, wobei die Fasern Polymerfasern oder Glasfasern umfassen.
Ausführungsform 18: Ein Verfahren zum Herstellen des magnetodielektrischen Substrats einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Dispergieren der Vielzahl von Hexaferritpartikeln in einer härtbaren Polymermatrixzusammensetzung zum Bilden eines Gemischs; das Bilden einer Schicht aus dem Gemisch; und das Härten der Polymermatrixzusammensetzung zum Bilden des magnetodielektrischen Substrats.
Ausführungsform 19: Das Verfahren der Ausführungsform 18, ferner umfassend das Imprägnieren einer faserigen Verstärkungsschicht mit Gemisch, um die Schicht zu bilden; und wobei das Härten zum Bereitstellen des magnetodielektrischen Substrats ein nur teilweises Härten der Polymermatrixzusammensetzung der Schicht umfasst.
Ausführungsform 20: Ein Schaltungsmaterial, umfassend eine Haftschicht; und das magnetodielektrisches Substrat von einer der Ausführungsformen 1 bis 17, das auf der leitenden Schicht angeordnet ist.
Ausführungsform 21: Das Schaltungsmaterial der Ausführungsform 20, wobei die leitende Schicht Kupfer ist.
Ausführungsform 22: Ein Verfahren zum Herstellen des Schaltungsmaterials der Ausführungsform 20 oder 21, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: das Dispergieren der Vielzahl von Hexaferritpartikeln in einer härtbaren Polymermatrixzusammensetzung zum Bilden eines Gemischs; das Bilden einer Schicht aus dem Gemisch; das Anordnen der Schicht auf einer leitenden Schicht; und das Härten der Polymermatrixzusammensetzung zum Bilden des Schaltungsmaterials.
Ausführungsform 23: Das Verfahren der Ausführungsformen 16 bis 22, wobei das Härten durch Laminieren erfolgt.
Ausführungsform 24: Das Verfahren der Ausführungsformen 22 oder 23, wobei das Bilden das Imprägnieren einer faserigen Verstärkungsschicht mit dem Gemisch umfasst; und wobei zum Bereitstellen des magnetodielektrischen Substrats das Härten ein nur teilweises Härten der Polymermatrixzusammensetzung der Schicht (als „Prepreg“ bezeichnet) vor dem Anordnen des magnetodielektrischen Substrats auf der leitenden Schicht umfasst.
Ausführungsform 25: Eine Schaltung, umfassend das Schaltungsmaterial von einer der Ausführungsformen 20 bis 24.
Ausführungsform 26: Ein Verfahren zum Herstellen der Schaltung der Ausführungsform 25, ferner das Strukturieren der leitenden Schicht umfassend.
Ausführungsform 27: Eine Antenne, welche die Schaltung der Ausführungsform 25 oder der Ausführungsform 26 umfasst.
Ausführungsform 28: Ein HF-Bauelement, welches das magnetodielektrische Substrat von einer oder mehreren der Ausführungsformen 1 bis 17 umfasst.
Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck „Schicht“ planare Filme, Lagen und dergleichen, sowie andere dreidimensionale nicht-planare Formen. Eine Schicht kann ferner makroskopisch durchgehend oder nicht durchgehend sein.
Generell können die Zusammensetzungen, Verfahren und Gegenstände alternativ im Wesentlichen aus beliebigen Inhaltsstoffen, Schritten oder Komponenten, die hierin offenbart sind, bestehen, im Wesentlichen bestehen, oder diese umfassen. Die Zusammensetzungen, Verfahren und Gegenstände können zusätzlich oder alternativ so formuliert, durchgeführt oder hergestellt werden, dass sie frei oder im Wesentlichen frei von jeglichen Inhaltsstoffen, Schritten oder Komponenten sind, die nicht für die Erreichung der Funktion oder der Ziele der vorliegenden Ansprüche erforderlich sind.
Die Endpunkte aller auf dieselbe Komponente bzw. Eigenschaft gerichteten Bereiche schließen die Endpunkte ein, sind unabhängig voneinander kombinierbar und umfassen alle Zwischenpunkte. Beispielsweise umfasst ein Bereich von „bis zu 25 Gew.-% oder 5 bis 20 Gew.-%“ die Endpunkte und alle Zwischenwerte der Bereiche von „5 bis 25 Gew.-%“, wie etwa 10 bis 23 Gew.-% etc .). „Kombinationen“ schließt Mischungen, Gemische, Legierungen, Reaktionsprodukte und dergleichen ein. Die Begriffe „erster“, „zweiter“ und so weiter bezeichnen hier keine Reihenfolge, Menge oder Relevanz, sondern dienen vielmehr der Unterscheidung eines Elements von einem anderen. Die Begriffe „einer“, „eine“ und "eines" bedeuten keine Einschränkung der Menge, sondern vielmehr das Vorhandensein mindestens eines der genannten Elemente. „Oder“ bedeutet „und/oder“, sofern der Kontext nicht etwas anderes festlegt. „Optional“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der nachfolgend beschriebene Umstand eintreten kann oder auch nicht eintreten kann, und dass die Beschreibung Fälle enthält, in denen das Ereignis eintritt und Fälle, in denen es nicht eintritt. Die Begriffe „erster“, „zweiter“ und dergleichen, „primärer“, „sekundärer“ und dergleichen bezeichnen hier keine Reihenfolge, Menge oder Relevanz, sondern werden verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden.
In der gesamten Beschreibung bedeutet die Bezugnahme auf „eine Ausführungsform“, „eine weitere Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“ und so weiter, dass ein bestimmtes Element (z.B. Merkmal, Struktur, Schritt oder Eigenschaft), das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer hierin beschriebenen Ausführungsform enthalten ist, und in anderen Ausführungsformen vorhanden sein oder auch nicht vorhanden sein kann. Darüber hinaus versteht es sich, dass die beschriebenen Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen in jeder geeigneten Weise kombiniert werden können.
Sofern nicht anders definiert, haben die hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Offenbarung gehört, verstanden werden. Alle zitierten Patente, Patentanmeldungen und andere Literaturstellen werden hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen. Falls ein Begriff in der vorliegenden Anmeldung jedoch einem Begriff in der integrierten Literaturstelle widerspricht, oder mit einem dort verwendeten Begriff in Konflikt steht, hat der Begriff der vorliegenden Anmeldung Vorrang vor dem entgegenstehenden Begriff aus der integrierten Literaturstelle.
Sofern nicht anders angegeben, sind alle Prüfnormen die aktuellste Norm, die zum Anmeldetag dieser Anmeldung gültig ist, oder, falls Priorität beansprucht wird, zum Anmeldetag der frühesten Prioritätsanmeldung, in welcher die Prüfnorm erscheint.
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden sind, können Alternativen, Abwandlungen, Variationen, Verbesserungen und wesentliche Äquivalente, die gegenwärtig unvorhergesehen sind oder sein können, für Anmelder oder andere Fachleute entstehen. Dementsprechend sollen die beigefügten Ansprüche, wie eingereicht, und wie sie geändert werden können, alle derartigen Alternativen, Abwandlungen, Varianten, Verbesserungen und wesentlichen Äquivalente umfassen.

Claims

Ein magnetodielektrisches Substrat, umfassend: eine dielektrische Polymermatrix; und eine Vielzahl von Hexaferritpartikeln, die in der dielektrischen Polymermatrix in einer Menge und einer Art dispergiert sind, die wirksam sind, das magnetodielektrische Substrat zu versehen mit: einer magnetischen Konstante von kleiner oder gleich 3,5 oder kleiner oder gleich 2,5 von 500 MHz bis 1 GHz, oder von 1 bis 2 von 500 MHz bis 1 GHz und einem magnetischen Verlust von kleiner oder gleich 0,1 von 500 MHz bis 1 GHz, oder von 0,001 bis 0,07 über 500 MHz bis 1 GHz.
Magnetodielektrisches Substrat nach Anspruch 1, wobei das magnetodielektrisches Substrat ferner wenigstens eines der Folgenden aufweist: eine Dielektrizitätskonstante von 1,5 bis 8 von 500 MHz bis 1 GHz, einen dielektrischen Verlust von weniger als 0,01 oder weniger als 0,005 über 500 MHz bis 1 GHz, eine UL94 V1 Bewertung gemessen bei einer Dicke von 1,6 mm, eine Schälfestigkeit gegenüber Kupfer von 3 bis 7 pli, gemessen nach dem IPC-Testverfahren 650, 2.4.9..
Magnetodielektrisches Substrat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Hexaferritpartikeln in dem magnetodielektrischen Substrat bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetodielektrischen Substrats in einer Menge von 5 bis 60 Vol.-%, oder 10 bis 50 Vol.-%, oder 15 bis 45 Vol.-%, vorliegen.
Magnetodielektrisches Substrat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Polymermatrix 1,2 Polybutadien, Polyisopren oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfasst.
Magnetodielektrisches Substrat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Polymermatrix ein Polybutadien-Polyisopren-Copolymer, ein Polyetherimid, ein Fluorpolymer (insbesondere Polytetrafluorethylen), ein Polyimid, Polyetheretherketon, ein Polyamidimid, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polycyclohexylenterephthalat, einen Polyphenylenether, einen allylierten Polyphenylenether oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfasst.
Magnetodielektrisches Substrat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Polymermatrix ein Polybutadien und/oder ein Polyisopren umfasst; optional einen Ethylen-Propylen-Kautschuk mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von kleiner oder gleich 50,000 g/mol, gemessen durch Gelpermeationschromatographie auf Basis von Polycarbonatstandards; optional einen dielektrischen Füllstoff; und optional ein Flammschutzmittel umfasst.
Magnetodielektrisches Substrat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Hexaferritpartikeln ferner Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V, Mn oder eine Kombination umfassend wenigstens eines der voranstehenden umfasst.
Magnetodielektrisches Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Hexaferritpartikeln Mo umfasst.
Magnetodielektrisches Substrat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Hexaferritpartikeln eine organische Polymerbeschichtung, eine Tensidbeschichtung, eine Silanbeschichtung oder eine Kombination umfassend wenigstens eine der voranstehenden Beschichtungen umfasst.
Magnetodielektrisches Substrat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine faserförmige Verstärkungsschicht, die gewebte oder nicht gewebte Fasern umfasst.
Magnetodielektrisches Substrat nach Anspruch 10, wobei die Fasern Polymerfasern oder Glasfasern umfassen.
Magnetodielektrisches Substrat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetische Konstante kleiner oder gleich 2,5 ist.
Verfahren zum Herstellen des magnetodielektrischen Substrats nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst: Dispergieren der Vielzahl von Hexaferritpartikeln in einer härtbaren Polymer matrixzusammensetzung zum Bilden eines Gemischs; Bilden einer Schicht aus dem Gemisch; und Härten der Polymermatrixzusammensetzung zum Bilden des magnetodielektrischen Substrats.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend das Imprägnieren einer faserigen Verstärkungsschicht mit dem Gemisch, um die Schicht zu bilden; und wobei zum Bereitstellen des magnetodielektrischen Substrats das Härten nur ein teilweises Härten der Polymermatrixzusammensetzung der Schicht umfasst.
Ein Schaltungsmaterial, umfassend eine leitende Schicht; und das magnetodielektrische Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das auf der leitenden Schicht angeordnet ist.
Schaltungsmaterial nach Anspruch 15, wobei die leitende Schicht Kupfer ist.
Ein Verfahren zur Herstellung des Schaltungsmaterials nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei das Verfahren umfasst: Dispergieren der Vielzahl von Hexaferritpartikeln in einer härtbaren Polymermatrixzusammensetzung zum Bilden eines Gemischs; Bilden einer Schicht aus dem Gemisch; Anordnen der Schicht auf einer leitenden Schicht; und Härten der Polymermatrixzusammensetzung zum Bilden des Schaltungsmaterials.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Härten durch Laminieren erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 und 18, wobei die Bildung das Imprägnieren einer faserigen Verstärkungsschicht mit dem Gemisch umfasst; und wobei zum Bereitstellen des magnetodielektrischen Substrats das Härten nur ein teilweises Härten der Polymermatrixzusammensetzung der Schicht vor dem Anordnen des magnetodielektrischen Substrats auf der leitenden Schicht umfasst.
Eine Schaltung, umfassend das Schaltungsmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19.
Ein Verfahren zum Herstellen der Schaltung nach Anspruch 20, ferner das Strukturieren der leitenden Schicht umfassend.
Eine Antenne, umfassend die Schaltung nach Anspruch 20 oder 21.
Ein HF-Bauelement, umfassend das magnetodielektrische Substrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, oder hergestellt durch das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 und 14.