DE4217075C2 - Fluoropolymer composite material with a low volume of ceramic filler - Google Patents

Fluoropolymer composite material with a low volume of ceramic filler

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Abstract

Es wird ein Verbundmaterial beschrieben, das aus einem Fluorpolymermaterial mit einem keramischen Füllstoff besteht. Der keramische Füllstoff macht einen Anteil von 26 bis weniger als 50 Volumenprozent des Verbundmaterials aus und ist mit einem Zirkonat- oder Titanüberzug versehen. Das Verbundmaterial eignet sich besonders gut als elektrisches Substratmaterial mit hoher chemischer Widerstandsfähigkeit, als Klebeschicht bei Mehrschicht-Leiterplatten und zum Füllen von Öffnungen in einem bereits starren Substratmaterial.A composite material is described which consists of a fluoropolymer material with a ceramic filler. The ceramic filler accounts for 26 to less than 50 percent by volume of the composite material and is provided with a zirconate or titanium coating. The composite material is particularly suitable as an electrical substrate material with high chemical resistance, as an adhesive layer in multilayer printed circuit boards and for filling openings in an already rigid substrate material.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluorpolymer-Verbundmaterial. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fluorpolymer-Verbund­ material, das besonders gut geeignet ist für die Verwen­ dung als Klebeschicht bei einer Mehrschicht-Leiterplatte und anderen Leiterplatten-Anwendungen, die eine gute Fließfähigkeit, sowie gute thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften erfordern. Das Fluorpolymer- Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung weist außerdem eine gute chemische Widerstandsfähigkeit auf, insbeson­ dere in alkalischen Umgebungen mit hohem pH-Wert.The present invention relates to a Fluoropolymer composite. In particular relates the present invention on a fluoropolymer composite material that is particularly suitable for use as an adhesive layer on a multilayer printed circuit board and other circuit board applications that are good Flowability, as well as good thermal, mechanical and require electrical properties. The fluoropolymer Composite material of the present invention also has good chemical resistance, in particular especially in alkaline environments with a high pH.

In dem US-Patent 4.849.284 wird ein elektrisches Substratmaterial auf Fluorpolymerbasis mit einem keramischen Füllstoff beschrieben, das von der Rogers Corporation (USA) unter dem Warenzeichen RO-2800 ver­ trieben wird. Dieses elektrische Substratmaterial enthält vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, das mit Silika und einer kleinen Menge Mikroglasfaser gefüllt ist. Ein wichtiges Merkmal dieses Materials ist, daß der keramische Füllstoff (Silika) mit einem Silanüberzug versehen ist, der die Oberfläche der keramischen Partikel hydrophob macht und eine größere Zugfestigkeit, Abzieh­ festigkeit und Dimensionsstabilität bewirkt. Das Verbund­ material des US-Patents 4.849.284 enthält einen Füll­ stoffanteil (auf hohlraumfreier Basis) von mindestens 50 Volumenprozent bei Verwendung als Leiterplatten-Substrat oder Klebeschicht.U.S. Patent 4,849,284 discloses an electrical Fluoropolymer based substrate material with a ceramic filler described by the Rogers Corporation (USA) under the trademark RO-2800 ver is driven. This electrical substrate material contains preferably polytetrafluoroethylene, which with silica and a small amount of microfiber is filled. On important feature of this material is that the ceramic filler (silica) with a silane coating is provided, the surface of the ceramic particles makes hydrophobic and greater tensile strength, peeling strength and dimensional stability. The network material of U.S. Patent 4,849,284 contains a fill content (on a void-free basis) of at least 50  Volume percent when used as a circuit board substrate or adhesive layer.

Das elektrische Substratmaterial auf Fluorpolymer­ basis mit keramischem Füllstoff, gemäß dem Patent 4.849.284, ist gut geeignet für die Herstellung von Substratmaterialien für starre Leiterplatten und weist gegenüber anderen Leiterplatten-Materialien bessere elektrische Eigenschaften auf. Außerdem haben der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient und die Nachgiebig­ keit dieses elektrischen Substratmaterials eine größere Oberflächenbefestigungs- und Lochplattierungs- Zuverlässigkeit zur Folge. Wie bekannt ist, können einzelne Folien aus diesem elektrischen Substratmaterial übereinander angeordnet werden, um eine Mehrschicht- Leiterplatte zu bilden. Dünnfilm-Formulierungen des in dem US-Patent 4.849.284 beschriebenen Materials (das von der Rogers Corporation unter dem Warenzeichen RO-2800 vertrieben wird) können in der Tat als Klebeschicht verwendet werden, um eine Vielzahl von übereinander angeordneten Substratschichten zusammenzukleben, wobei die Mehrschicht-Leiterplatte erhalten wird.The electrical substrate material on fluoropolymer base with ceramic filler, according to the patent 4,849,284, is well suited for the production of Substrate materials for rigid printed circuit boards and exhibits better than other circuit board materials electrical properties. In addition, the low coefficient of thermal expansion and the compliant speed of this electrical substrate material is a larger one Surface mounting and perforated plating Reliability. As is known, can individual foils from this electrical substrate material can be stacked to create a multi-layer Form circuit board. Thin film formulations of the in the material described in U.S. Patent 4,849,284 (that of from Rogers Corporation under the trademark RO-2800 is indeed available as an adhesive layer used to be a variety of one above the other arranged substrate layers to stick together, wherein the multilayer circuit board is obtained.

Hohe Volumenanteile (über 55 Volumenprozent) an keramischem Füllstoff haben einen sehr ungünstigen Einfluß auf die rheologischen Eigenschaften (wie beispielsweise das Fließvermögen) des Fluorpolymer- Verbundmaterials. Dies ist besonders wichtig, wenn das Verbundmaterial als Klebefilm oder zum Füllen von Öffnungen in zuvor starren Strukturen verwendet wird. Während Anteile an keramischem Füllstoff von 50-55 Volumenprozent gegenüber höheren Füllstoff-Anteilen bereits wesentlich bessere rheologische Eigenschaften ergeben, wird es weiterhin als erforderlich angesehen, noch bessere Fließeigenschaften des Fluorpolymer-Verbund­ materials zu verwirklichen, ohne die ausgezeichneten thermischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften wesentlich zu verändern. High volume fractions (over 55 volume percent) ceramic filler have a very unfavorable Influence on the rheological properties (like e.g. the fluidity) of the fluoropolymer Composite material. This is especially important if that Composite material as an adhesive film or for filling Openings in previously rigid structures are used. While proportions of ceramic filler from 50-55 Volume percent compared to higher filler proportions already much better rheological properties it’s still considered necessary, even better flow properties of the fluoropolymer composite materials to realize without the excellent thermal, mechanical and electrical properties to change significantly.  

Es wurde festgestellt, daß Anteile an keramischem Füllstoff von 50 Volumenprozent und darüber außer den nachteiligen Wirkungen auf die rheologischen Eigen­ schaften eine nachteilige Auswirkung auf die chemische Widerstandsfähigkeit des Verbundmaterials in manchen aggresiven Umgebungen, insbesondere alkalischen Bädern mit hohem pH-Wert haben. Solche alkalischen Bäder mit hohem pH-Wert (d. h. über pH = 12) sind für die stromlose Verkupferung erforderlich, die ein sehr nützliches und oft verwendetes Verfahren bei der Herstellung von Leiter­ platten mit schmalen Leiterbahnen (d. h. Multichip- Modulen) ist. Es wurde festgestellt, daß hohe Anteile (50 Volumenprozent und mehr) an keramischem Füllstoff eine geringe chemische Widerstandsfähigkeit des Fluorpolymer- Leiterplattenmaterials bei langer Einwirkung in solchen alkalischen Bädern hervorrufen können. Die sich ergebene Verschlechterung infolge der geringen Widerstands­ fähigkeit gegenüber alkalischen Bädern führt zu einer Verminderung der hydrophoben Eigenschaften des Fluorpolymer-Verbundmaterials, was wiederum eine erhöhte Feuchtigkeitsabsorption mit einer entsprechenden und höchst unerwünschten Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Leiterplatten-Verbundmaterials zur Folge hat. It was found that portions of ceramic Filler of 50 volume percent and above except for adverse effects on the rheological eigen have an adverse effect on the chemical Resistance of the composite material in some aggressive environments, especially alkaline baths with a high pH. Such alkaline baths with high pH (i.e. above pH = 12) are for the electroless Copper plating required which is a very useful and often used method in the manufacture of conductors boards with narrow conductor tracks (i.e. multichip Modules). It was found that high proportions (50 Volume percent and more) of ceramic filler low chemical resistance of the fluoropolymer PCB material with long exposure in such can cause alkaline baths. The resulting one Deterioration due to low resistance ability towards alkaline baths leads to a Reduction of the hydrophobic properties of the Fluoropolymer composite material, which in turn increases Moisture absorption with a corresponding and highly undesirable deterioration in electrical Properties of the PCB composite material Consequence.  

Die vorliegende Erfindung hat gemäß dem Patent­ anspruch 1 das Ziel, die chemische Widerstandsfähigkeit eines elektrischen Substratmaterials aus einem Fluor­ polymermaterial und einem keramischen Füllstoff zu ver­ bessern. Das Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung weist außerdem bessere rheologische Eigenschaften auf, so daß es in vorteilhafter Weise als Klebeschicht bei einer Mehrschicht-Leiterplatte, oder als Füllstoff für Öffnungen in starren Substraten verwendet werden kann.The present invention has according to the patent claim 1 the goal, chemical resistance an electrical substrate material made of a fluorine polymer material and a ceramic filler improve. The composite material of the present invention also has better rheological properties, so that it is advantageously used as an adhesive layer in a Multi-layer circuit board, or as a filler for Openings in rigid substrates can be used.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde nun fest­ gestellt, daß die starke chemische Verschlechterung, die mit den Fluorpolymer-Verbundmaterialien mit hohem Füllstoffanteil (zum Beispiel 50 Volumenprozent und mehr) des US-Patents 4.849.284 bei langer Einwirkung von Bädern mit hohem pH-Wert verbunden ist, vermindert und/oder abgeschwächt wird, wenn niedrigere Füllstoffanteile von bis zu ungefähr 26 Volumenprozent auf hohlraumfreier Basis verwendet werden. Der keramische Füllstoff wird mit einem Titanat- und/oder Zirkonatüberzug versehen. Das sich ergebende Verbundmaterial mit keramischem Füllstoff hat ausgezeichnete mechanische und elektrische Eigen­ schaften, und weist (gegenüber Verbundmaterialien mit höheren Füllstoffanteilen) eine wesentlich größere alkalische Widerstandsfähigkeit auf. Das Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung ist ein Fluorpolymer-Verbund­ material, das 26 bis weniger als 50 Volumenprozent keramischen Füllstoff mit Titanat- und/oder Zirkonatüberzug aufweist.According to the present invention, it has now become solid posed that the severe chemical deterioration that with the fluoropolymer composite materials with high Filler content (for example 50 volume percent and more) of U.S. Patent 4,849,284 for long exposure to baths is associated with high pH, decreased and / or is weakened when lower filler levels of up to about 26 volume percent on void free Base to be used. The ceramic filler comes with provided with a titanate and / or zirconate coating. The resulting composite material with ceramic filler has excellent mechanical and electrical properties and has (compared to composite materials higher filler proportions) a much larger one  alkaline resistance. The composite material The present invention is a fluoropolymer composite material that is 26 to less than 50 volume percent ceramic filler with titanate and / or zirconate coating.

Weitere Merkmale und Vorteile des Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung werden aufgrund der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich und verständlich werden, wobei auf die im Anhang beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die Folgendes darstellen.Other characteristics and advantages of the composite material of the present invention are based on the following detailed description of preferred embodiments become apparent and understandable, with reference to the im Reference is made to the accompanying drawings Represent the following.

Die Fig. 1A und 1B sind vertikale Schnitt­ ansichten einer mit Öffnungen versehenen starren Struktur vor bzw. nach dem Füllen dieser Öffnungen mit dem Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung. FIGS. 1A and 1B are vertical sectional views of an apertured rigid structure before and after the filling these openings with the composite material of the present invention.

Die Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht einer Mehrschicht-Leiterplatte, bei der das thermoplastische Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung als dünne Klebeschicht verwendet wird. Fig. 2 is a vertical sectional view of a multi-layer circuit board using the thermoplastic composite material of the present invention as a thin adhesive layer.

Das mit einem keramischen Füllstoff versehene Fluorpolymer-Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung entspricht im wesentlichen dem in dem US-Patenten 4.849.284, 5.061.548 und 5.024.871 beschriebenen Verbund­ material, wobei jedoch der Anteil an keramischem Füll­ stoff, auf hohlraumfreier Basis, bis auf ungefähr 26 Volumenprozent vermindert sein kann.The one with a ceramic filler Fluoropolymer composite material of the present invention corresponds essentially to that in US patents 4,849,284, 5,061,548 and 5,024,871 described composite material, but the proportion of ceramic filling fabric, on a void-free basis, except for about 26 Volume percent can be reduced.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verbundmaterial mit einem Anteil von 26 bis weniger als 50 Volumenprozent an einem partikelförmigen keramischen Füllstoff, und einen Anteil von ungefähr 74 bis mehr als 50 Volumenprozent an Fluorpolymer (beispielsweise PTFE) auf hohlraumfreier Basis auf. Der bevorzugte keramische Füllstoff ist amorphes Quarzpulver, aber es können auch andere partikelförmige siliziumhaltige Füllstoffe, wie beispielsweise Sand und Tonerde verwendet werden. Außer­ dem können Verstärkungsmaterialien, wie Glasfaser, feste Glasperlen und lose Glasplatten in Anteilen von bis zu 2 Gewichtsprozent verwendet werden. Der keramische Füllstoff ist mit einem Titanat- und oder Zirkonatüberzug versehen. Die anderen Bestandteile und die Herstellungs­ verfahren entsprechen dem US-Patent 4.849.284, auf das hinsichtlich dieser Einzelheiten verwiesen wird.The present invention thus relates to a Composite material with a share of 26 to less than 50 Volume percent of a particulate ceramic Filler, and a proportion of approximately 74 to more than 50 Percentage by volume of fluoropolymer (for example PTFE) void-free base. The preferred ceramic Filler is amorphous quartz powder, but it can also other particulate fillers containing silicon, such as For example, sand and clay can be used. Except reinforcement materials such as glass fiber can be solid  Glass beads and loose glass plates in proportions of up to 2 Weight percent are used. The ceramic Filler is covered with a titanate and or zirconate Mistake. The other ingredients and the manufacturing methods correspond to U.S. Patent 4,849,284, to which reference is made to these details.

Die Materialien der vorliegenden Erfindung können entweder durch "nasses Mischen" von PTFE-Polymer in Dispersion mit dem keramischen Füllstoff und Koagulation, oder durch "trockenes Mischen" von feinpulverigem PTFE mit dem keramischen Füllstoff hergestellt werden.The materials of the present invention can either by "wet mixing" PTFE polymer in Dispersion with the ceramic filler and coagulation, or by "dry mixing" fine powdered PTFE be made with the ceramic filler.

Geeignete Zirkonat-Haftvermittler sind, jedoch ohne Begrenzung, Neopentyl(diallyloxy)tri(dioctyl)pyro­ phophatzirkonat, sowie Neopentyl(diallyloxy)tri- (N-äthylendiamin)äthylzirkonat, das bei der Kenrich Petrochemicals, Inc., unter der Handelsbezeichnung LZ-44 erhältlich ist.Suitable zirconate adhesion promoters are, but without Limitation, neopentyl (diallyloxy) tri (dioctyl) pyro phosphate zirconate and neopentyl (diallyloxy) tri- (N-ethylenediamine) ethyl zirconate, which Kenrich Petrochemicals, Inc., under the trade designation LZ-44 is available.

Geeignete Titanat-Haftvermittler sind:
Neopentyl(diallyl)oxy-trineodekanonyltitanat,
Neopentyl(diallyl)oxy-tri(dodecyl)benzol-sulfonyltitanat,
Neopentyl(diallyl)oxy-tri(dioctyl)phosphattitanat,
Neopentyl(diallyl)oxy-tri(dioctyl)pyro-phosphattitanat,
Neopentyl(diallyl)oxy-tri(N-äthylendiamin)äthyltitanat,
Neopentyl(diallyl)oxy-tri(m-amin)phenyltitanat, und
Neopentyl(diallyl)oxy-trihydroxycaproyltitanat;
wobei alle diese Produkte bei der Kenrich Petrochemicals, Inc., (USA) unter der Handelsbezeichnung LICA erhältlich sind.Suitable titanate adhesion promoters are:
Neopentyl (diallyl) oxy-trineodecanonyl titanate,
Neopentyl (diallyl) oxy-tri (dodecyl) benzene sulfonyl titanate,
Neopentyl (diallyl) oxy-tri (dioctyl) phosphate titanate,
Neopentyl (diallyl) oxy-tri (dioctyl) pyrophosphate titanate,
Neopentyl (diallyl) oxy-tri (N-ethylenediamine) ethyl titanate,
Neopentyl (diallyl) oxy-tri (m-amine) phenyl titanate, and
Neopentyl (diallyl) oxy-trihydroxycaproyl titanate;
all of which are available from Kenrich Petrochemicals, Inc., (USA) under the trade name LICA.

Die bevorzugte Zirkonat- und Titanatkonzentration zur Verwirklichung der wichtigen Merkmale des elektri­ schen Substratmaterials dieser Erfindung beträgt 1 Gewichtsprozent des (keramischen) Füllstoffs.The preferred zirconate and titanate concentration to realize the important features of the electri The substrate material of this invention is 1 Weight percent of the (ceramic) filler.

Die Verminderung des Füllstoffanteils bis auf ungefähr 26 Volumenprozent führt zu einer wesentlichen Erhöhung der Widerstandsfähigkeit des Fluorpolymer- Verbundmaterials gegenüber alkalischen Umgebungen. Diese erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber alkalischen Umgebungen ist im Zusammenhang mit Silanüberzügen in der deutschen Patentanmeldung P 42 00 583.3 vom 11.01.1992 ausführlich beschrieben.The reduction in the filler content down to about 26 volume percent results in a substantial one Increase the resistance of the fluoropolymer Composite material to alkaline environments. This  increased resistance to alkaline Is related to silane coatings in the environment German patent application P 42 00 583.3 dated January 11, 1992 described in detail.

Das Fluor­ polymer-Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung, mit einem keramischen Füllstoff, der einen Titanat- und/oder Zirkonatüberzug aufweist, hat also gleiche oder ähnliche Eigenschaften wie Verbundmaterialien mit einem Füllstoff, der einen Silanüberzug aufweist.The fluorine polymer composite material of the present invention a ceramic filler containing a titanate and / or Zirconate coating has the same or similar Properties like composite materials with a filler, which has a silane coating.

Der niedrige Füllstoffanteil (beispielsweise 27 und 37 Volumenprozent) gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt eine wesentlich größere chemische Widerstands­ fähigkeit als der Füllstoffanteil von 50 Volumenprozent des Verbundmaterials gemäß dem US-Patent 4.849.284. Ein Fluorpolymer-Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Füllstoffanteil von 26 bis weniger als 50 Volumenprozent bietet also wesentliche Vorteile gegen­ über dem Material des US-Patents 4.849.284 (Füllstoff­ anteile von 50 Volumenprozent und mehr).The low filler content (e.g. 27 and 37 volume percent) according to the present invention gives a much greater chemical resistance ability as the filler content of 50 volume percent of the composite material according to U.S. Patent 4,849,284. On Fluoropolymer composite material according to the present Invention with a filler content of 26 to less than So 50 percent by volume offers significant advantages over over the material of U.S. Patent 4,849,284 (filler proportions of 50 volume percent and more).

Durch diese Verminderung des Füllstoffanteils werden die rheologischen Eigenschaften des Materials der vorliegenden Erfindung so verbessert, daß das Material "fließt" und relativ große Öffnungen in dicken Metall­ folien oder inneren Schichten einer Leiterplatte füllt, die mit einigen der in dem US-Patent 4.849.284 angegebenen Materialien mit hohem Füllstoffanteil (über 55 Volumenprozent) nicht gefüllt werden können.This reduction in the proportion of filler the rheological properties of the material of the present invention so improved that the material "flows" and relatively large openings in thick metal fills foils or inner layers of a printed circuit board, those associated with some of those described in U.S. Patent 4,849,284 specified materials with high filler content (above 55 percent by volume) cannot be filled.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß die rheologischen Eigenschaften verbessert werden, ohne daß sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials in Richtung der Z-Achse übermäßig erhöht. Als Wärmeausdehnungskoeffizient in Richtung der Z-Achse bei der Formulierung mit 30-50 Volumenprozent Füllstoff wurde über den Temperaturbereich von -55 bis +125°C ein wesentlich niedrigerer Wert (typisch ungefähr 200 ppm/°C) als bei dem häufig verwendeten glasfaser­ verstärkten PTFE gemessen. Mehrschicht-Leiterplatten aus RO 2800-Laminat, die mit Klebeschichten der vorliegenden Erfindung miteinander verbunden sind, ergeben einen Gesamt-Wärmeausdehnungskoeffizienten, der wesentlich niedriger als bei einer glasfaserverstärkten PTFE-Leiter­ platte ist. Der niedrigere Wärmeausdehnungskoeffizient ist wichtig, um die Zuverlässigkeit von durch­ kontaktierten Löchern bei Temperaturwechselbeanspruchung und dem Zusammenbau bei hoher Temperatur zu erhöhen.An important feature of the present invention is that the rheological properties improve be without the coefficient of thermal expansion of Material increased excessively in the Z-axis direction. As Coefficient of thermal expansion in the direction of the Z axis the formulation with 30-50 volume percent filler  was over the temperature range from -55 to + 125 ° C a much lower value (typically around 200 ppm / ° C) than the commonly used fiberglass reinforced PTFE measured. Multilayer printed circuit boards RO 2800 laminate covered with adhesive layers of the present Invention connected to each other, result in a Total coefficient of thermal expansion, which is essential lower than with a glass fiber reinforced PTFE ladder plate is. The lower coefficient of thermal expansion is important to the reliability of through contacted holes in the event of temperature changes and increase assembly at high temperature.

Die vorliegende Erfindung vergrößert die Anzahl der Anwendungen, bei denen PTFE-Verbundmaterialien mit einem keramischen Füllstoff zur Herstellung von zuverlässigen Leiterplatten verwendet werden können. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere nützlich zum Füllen von Öffnungen in bereits starren Strukturen, wie beispiels­ weise in geätzten CIC-Spannungs- oder Grundschichten und Haltekernen, oder in auf solchen Strukturen aufgeklebten Leiterbahnen. In der Fig. 1A ist beispielsweise bei der Kennziffer 50 eine mit verschiedenen Öffnungen 52 ver­ sehene Struktur mit starrer Grundschicht im vertikalen Schnitt wiedergegeben. Die Folien 54, 56 der vorliegenden Erfindung mit einem Anteil von 26 bis weniger als 50 Volumenprozent an keramischem Füllstoff werden dann auf beiden Seiten der Grundschicht 50 aufgebracht. In der Fig. 1B wurde die Stapelanordnung 58 der Fig. 1A unter Wärme und Druck laminiert. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung hat ein gutes Fließvermögen, so daß die Öffnungen vollständig gefüllt werden, während sie außerdem ausgezeichnete thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften bietet.The present invention increases the number of applications in which PTFE composite materials with a ceramic filler can be used to produce reliable circuit boards. The present invention is particularly useful for filling openings in already rigid structures, such as in etched CIC voltage or base layers and holding cores, or in conductor tracks glued to such structures. In Fig. 1A, for example, the code 50 shows a ver with different openings 52 structure with a rigid base layer in vertical section. The films 54 , 56 of the present invention with a proportion of 26 to less than 50 percent by volume of ceramic filler are then applied to both sides of the base layer 50 . In FIG. 1B, the stack assembly 58 of FIG. 1A was laminated under heat and pressure. The composition according to the invention has good fluidity so that the openings are completely filled, while also offering excellent thermal, mechanical and electrical properties.

Außerdem kann gemäß der Fig. 2 das erfindungs­ gemäße Verbundmaterial in seiner unverdichteten, ungesin­ terten Form zu einer Folie verarbeitet werden, die zum Kleben von Mehrschicht-Leiterplatten oder zum Herstellen von Leiterplatten durch Folienlaminierung verwendet werden kann. In der Fig. 2 ist eine solche Mehrschicht- Leiterplatte bei der allgemeinen Kennziffer 10 wieder­ gegeben. Die Mehrschicht-Leiterplatte 10 weist eine Viel­ zahl von Substratmaterial-Schichten 12, 14 und 16 auf, die alle aus einem elektrischen Substratmaterial bestehen, und zwar vorzugsweise dem Fluorpolymer- Verbundmaterial mit keramischem Füllstoff, gemäß den US- Patenten 4.849.284, 5.061.548, 5.024.871, oder der deutschen Patentanmeldung P 42 00 583.3 vom 11.01.1992. Auf die Substratschichten 12, 14 und 16 sind leitende Muster 18, 20, 22 und 24 aufgebracht. Dabei ist anzumerken, daß eine Substratschicht, auf die ein Leiterbahn-Muster aufgebracht ist, ein Leiterplatten- Substrat darstellt. Die durchkontaktierten Bohrungen 26 und 28 verbinden ausgewählte Leiterbahn-Muster in bekannter Weise.In addition, according to FIG. 2, the composite material according to the invention can be processed in its undensified, unsintered form into a film which can be used for gluing multilayer printed circuit boards or for producing printed circuit boards by film lamination. Such a multilayer printed circuit board is given in FIG. 2 at the general reference number 10 . The multi-layer circuit board 10 has a plurality of substrate material layers 12 , 14 and 16 , all of which consist of an electrical substrate material, preferably the fluoropolymer composite material with ceramic filler, according to US Patents 4,849,284, 5,061. 548, 5.024.871, or German patent application P 42 00 583.3 dated January 11, 1992. Conductive patterns 18 , 20 , 22 and 24 are applied to the substrate layers 12 , 14 and 16 . It should be noted that a substrate layer on which a conductor pattern is applied represents a circuit board substrate. The plated-through holes 26 and 28 connect selected conductor pattern in a known manner.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden getrennte Folien 30 und 32 aus Substratmaterial mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung als Klebeschicht ver­ wendet, um einzelne Leiterplatten-Substrate zusammen­ zukleben. Bei einer bevorzugten Methode zum Herstellen eines solchen Laminats werden Leiterplatten-Substrate mit dazwischen angeordneten Klebeschichten übereinander gestapelt. Diese Stapelanordnung wird dann miteinander verschmolzen, wobei ein homogener Aufbau mit gleich­ mäßigen elektrischen und mechanischen Eigenschaften erhalten wird. Dabei ist unbedingt anzumerken, daß die Klebeschichten 30 und 32 verwendet werden können, um Leiterplatten-Substrate zu laminieren, die aus anderen Materialien als den Fluorpolymeren mit silan-, titanat- und/oder zirkonatbeschichtetem keramischen Füllstoff bestehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Mehrschicht-Leiterplatte jedoch Leiterplatten-Substrate auf, die alle aus dem obenerwähnten Fluorpolymeren mit keramischem Füllstoff bestehen.According to the present invention, separate films 30 and 32 made of substrate material with a composition according to the invention are used as an adhesive layer in order to glue individual circuit board substrates together. In a preferred method for producing such a laminate, printed circuit board substrates with adhesive layers arranged between them are stacked one above the other. This stack arrangement is then fused together, a homogeneous structure with uniform electrical and mechanical properties being obtained. It is important to note that adhesive layers 30 and 32 can be used to laminate circuit board substrates that are made of materials other than fluoropolymers with silane, titanate and / or zirconate coated ceramic filler. In a preferred embodiment, however, the multilayer printed circuit board has printed circuit board substrates, all of which consist of the above-mentioned fluoropolymer with ceramic filler.

Die in dem US-Patent 4.849.284 angegebenen Verbund­ materialien mit hohem Füllstoffanteil (z. B. über 50 Volumenprozent) eignen sich gut für die meisten Leiter­ platten-Entwürfe (z. B. große Mehrschicht-Leiterplatten für Zentralcomputer, militärische Oberflächenmontage­ einheiten, und geklebte Mikrowellen-Leiterplatten­ einheiten). Für spezielle Mehrschicht-Leiterplatten- Anwendungen, die dicke Spannungsschichten erfordern im Vergleich zu der dielektrischen Dicke (z. B. dicke Stromschichten, dicke Haltefolien für die Beherrschung der Wärmeausdehnung), ist jedoch ein niedrigerer Füll­ stoffanteil (z. B. 45-50 Volumenprozent) erforderlich, um ein ausreichendes Fließvermögen zu erhalten, wie es in dem obenerwähnten US-Patent 5.061.548 angegeben ist. Der niedrigere Füllstoffanteil von ungefähr 26 bis 50% gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Antwort auf die Weiterentwicklung der Leiterplatten-Verarbeitungs­ technologie zur Herstellung von Multichip-Modulen, die insbesondere Laserbohren von kleinen Löchern, ein gutes Fließvermögen, und Widerstandsfähigkeit gegenüber alkalischen Bädern zur stromlosen Plattierung erfordern. Mit dem niedrigen Füllstoffanteil gemäß der vorliegenden Erfindung wird vielleicht keine gute herkömmliche Mehrschicht-Leiterplatte erhalten (im Gegensatz zu dem in dem US-Patent 4.849.284 angegebenen Material), aber das Material des US-Patents 4.849.284 eignet sich nicht für gewisse Multichipmodul-Anwendungen, die sich zu einer bevorzugten Verpackungstechnologie für Hochgeschwindig­ keits-Entwürfe mit hoher Dichte entwickeln.The composite specified in U.S. Patent 4,849,284 materials with a high filler content (e.g. over 50 Volume percent) are suitable for most conductors board designs (e.g. large multilayer printed circuit boards for central computer, military surface mounting units, and glued microwave circuit boards units). For special multilayer printed circuit boards Applications that require thick layers of stress in Comparison to the dielectric thickness (e.g. thick Current layers, thick holding foils for mastery thermal expansion), however, is a lower fill proportion of substance (e.g. 45-50 percent by volume) required to to maintain sufficient fluidity as described in the aforementioned U.S. Patent 5,061,548. The lower filler content of approximately 26 to 50% according to the present invention is an answer to that Further development of PCB processing technology for manufacturing multichip modules that especially laser drilling small holes, a good one Fluidity, and resistance to require alkaline baths for electroless plating. With the low filler content according to the present Invention may not be a good conventional one Get multilayer circuit board (in contrast to that material disclosed in U.S. Patent 4,849,284), but the material of U.S. Patent 4,849,284 is not suitable for certain multichip module applications that become one preferred packaging technology for high speed Develop high-density designs.

Claims (11)

1. Verbundmaterial aus einem Flourpolymermaterial und einem keramischen Füll­ stoff, das als elektrisches Substratmaterial verwendet wird, dadurch gekennzeich­ net, daß der keramische Füllstoff einen Anteil von 26 bis weniger als 50 Volu­ menprozent des gesamten Substratmaterials ausmacht, und daß der keramische Füllstoff mit einem Zirkonat- oder Titanatüberzug versehen ist. 1. Composite material made of a fluoropolymer material and a ceramic filler, which is used as the electrical substrate material, characterized in that the ceramic filler accounts for 26 to less than 50 percent by volume of the total substrate material, and that the ceramic filler with a zirconate - or titanate coating is provided. 2. Verbundmaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht aus leitendem Material auf mindestens einen Teil des elektrischen Substratmaterials aufgebracht ist.2. Composite material according to claim 1, characterized characterized in that at least one layer of conductive Material on at least part of the electrical Substrate material is applied. 3. Verbundmaterial aus einem Fluorpolymermaterial und einem keramischen Füllstoff, das als Klebeschicht zwischen einer ersten und einer zweiten Leiterplatten- Schicht einer Mehrschicht-Leiterplatte verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Füllstoff einen Anteil von 26 bis weniger als 50 Volumenprozent der gesamten Klebeschicht ausmacht, und daß der keramische Füllstoff mit einem Zirkonat- oder Titanatüberzug versehen ist.3. Composite material made of a fluoropolymer material and a ceramic filler that acts as an adhesive layer between a first and a second circuit board Layer of a multilayer printed circuit board is used characterized in that the ceramic filler a share of 26 to less than 50 percent by volume of the total Adhesive layer and that the ceramic filler is provided with a zirconate or titanate coating. 4. Verbundmaterial gemäß Anspruch 3, gekennzeich­ net durch mindestens ein durchkontaktiertes Loch.4. Composite material according to claim 3, characterized net through at least one plated-through hole. 5. Verbundmaterial aus einem Fluorpolymermaterial und einem keramischen Füllstoff, das zum Füllen mindestens einer Öffnung in einem starren Substrat verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Füllstoff einen Anteil von 26 bis weniger als 50 Volumen­ prozent des gesamten Verbundmaterials ausmacht, und daß der keramische Füllstoff mit einem Zirkonat- oder Titanatüberzug versehen ist.5. Composite material made of a fluoropolymer material and a ceramic filler that is used for filling at least one opening in a rigid substrate  is used, characterized in that the Ceramic filler accounts for 26 to less than 50 volumes makes up a percentage of the total composite material, and that the ceramic filler with a zirconate or Titanate coating is provided. 6. Verbundmaterial gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorpolymer­ material aus der Gruppe ausgewählt ist, die von Polytetrafluoräthylen, Hexafluorpropen, Tetrafluoräthylen und Perfluoralkylvinyläther gebildet wird.6. Composite material according to any of the claims 1 to 5, characterized in that the fluoropolymer material is selected from the group of Polytetrafluoroethylene, hexafluoropropene, tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether is formed. 7. Verbundmaterial gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Füllstoff Silika enthält.7. Composite material according to any of the claims 1 to 6, characterized in that the ceramic Filler contains silica. 8. Verbundmaterial gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zirkonatüberzug aus der Gruppe ausgewählt ist, die von Neopentyl(diallyloxy)-tri(dioctyl)pyro-phosphatzirkonat und Neopentyl(diallyloxy)tri(N-äthylendiamin)äthyl­ zirkonat gebildet wird.8. Composite material according to any of the claims 1 to 7, characterized in that the zirconate coating is selected from the group by Neopentyl (diallyloxy) tri (dioctyl) pyrophosphate zirconate and neopentyl (diallyloxy) tri (N-ethylenediamine) ethyl zirconate is formed. 9. Verbundmaterial gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Titanatüberzug aus der Gruppe ausgewählt ist, die gebildet wird von Neopentyl(diallyl)oxy-trineodekanoyltitanat, Neopentyl(diallyl)oxy-tri(dodecyl)benzol-sulfonyltitanat, Neopentyl(diallyl)oxy-tri(dioctyl)phosphattitanat, Neopentyl(diallyl)oxy-tri(dioctyl)pyro-phosphattitanat, Neopentyl(diallyl)oxy-tri(N-ethylendiamin)ethyltitanat, Neopentyl(diallyl)oxy-tri(m-amin)phenyltitanat, und Neopentyl(diallyl)oxy-trihydroxycaproyltitanat.9. Composite material according to any of the claims 1 to 8, characterized in that the titanate coating is selected from the group formed by Neopentyl (diallyl) oxy-trineodekanoyl titanate, Neopentyl (diallyl) oxy-tri (dodecyl) benzene sulfonyl titanate, Neopentyl (diallyl) oxy-tri (dioctyl) phosphate titanate, Neopentyl (diallyl) oxy-tri (dioctyl) pyrophosphate titanate, Neopentyl (diallyl) oxy-tri (N-ethylenediamine) ethyl titanate, Neopentyl (diallyl) oxy-tri (m-amine) phenyl titanate, and Neopentyl (diallyl) oxy-trihydroxycaproyl titanate. 10. Verwendung von Verbundmaterial gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9 zur Her­ stellung von Mehrschicht-Leiterplatten mit mindestens einer ersten Leiterplatten- Schicht, und einer Klebeschicht zwischen der ersten und der zweiten Leiterplat­ ten-Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht aus dem Verbundma­ terial besteht.10. Use of composite material according to one of claims 2 to 9 for the manufacture Positioning multilayer printed circuit boards with at least one first printed circuit board Layer, and an adhesive layer between the first and the second circuit board ten layer, characterized in that the adhesive layer from the Verbundma material exists. 11. Verwendungen von Verbundmaterial gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9 zur Herstellung eines Produktes aus einem starren Substrat mit mindestens einer Öff­ nung in diesem Substrat, die sich mindestens teilweise durch dieses Substrat er­ streckt, und mit einem Material in dieser mindestens einen Öffnung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dieses Material das Verbundmaterial ist.11. Uses of composite material according to one of claims 5 to 9 for Production of a product from a rigid substrate with at least one opening voltage in this substrate, which is at least partially determined by this substrate stretches, and with a material in this at least one opening, thereby ge indicates that this material is the composite material.
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