DE4217224A1 - Film aus mit partikeln gefuelltem verbundmaterial und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Film aus mit partikeln gefuelltem verbundmaterial und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf mit
Partikeln gefüllte Polymermatrix-Verbundmaterialien, und
auf Verfahren zu ihrer Herstellung, und insbesondere auf
dünne Filme aus Polymermatrix-Verbundmaterialien mit
hohem Füllstoffanteil.
Leiterplatten-Schichtsubstrate, die aus einer
leitenden Schicht auf einem dielektrischen Fluorpolymer
matrix-Verbundmaterial bestehen, sind bekannt. Im Zuge
des fortwährenden Trends zu einer Erhöhung der Strombahn
dichte sind sehr dünne Filme, beispielsweise von weniger
als ungefähr 1,0 mil Dicke, aus Fluorpolymermatrix-
Verbundmaterialien mit hohem Füllstoffanteil, die eine im
wesentlichen gleichmäßige Mikrostruktur aufweisen,
wünschenswert geworden, da sie eine weitere Verminderung
der Größe der elektronischen Schaltungen ermöglichen. Es
ist technisch und wirtschaftlich schwierig, solche
Materialien nach bekannten Verfahren herzustellen.
Filme aus ungefülltem und gefülltem Fluorpolymer
matrix-Verbundmaterial werden nach bekannten Papier
herstellungs-, Abschäl-, Gieß-, Schmelzextrusions-,
Pastenextrusions- und Kalandrierprozessen hergestellt.
Nach Papierherstellungsprozessen hergestellte Filme
erfordern eine Glasfaserverstärkung und sind auf Dicken
über ungefähr 2 mils beschränkt.
Es ist sehr schwierig, dünne, hochwertige Filme aus
einer Fluorpolymermatrix mit hohem Füllstoffanteil durch
Abschälen herzustellen, da die Füllstoffpartikel bei der
Abschälklinge Abrieb hervorrufen und der Film infolge des
Widerstandes, den die Füllstoffpartikel der Abschälklinge
entgegensetzen, leicht zerreißt.
Der Füllstoffanteil von nach bekannten Gieß
prozessen hergestellten Filmen ist auf weniger als
ungefähr 15 Volumenprozent begrenzt.
Die hohe Schmelzviskosität von reinen Fluor
polymeren kompliziert die Herstellung von Fluorpolymer
filmen durch Schmelzextrusion. Polyvinylidenfluorid
(PVDF) und Polychlortrifluorethylen (PCTFE) sind nur
innerhalb eines schmalen Verarbeitungsbereichs aus der
Schmelze extrudierbar. Polyvinylfluorid (PVF)-Film kann
infolge der thermischen Instabilität nicht durch Schmelz
extrusion hergestellt werden. Polytetrafluorethylen
(PTFE) kann infolge seiner außergewöhnlich hohen Schmelz
viskosität nicht aus der Schmelze extrudiert werden. Es
sind Fluorcopolymere bekannt, die eine niedrigere
Schmelztemperatur haben und bei den Extrusions
temperaturen eine niedrigere Schmelzviskosität aufweisen,
wie beispielsweise Copolymere von Tetrafluorethylen und
Hexafluorpropylen (HFP) oder Ethylen, und Copolymere von
CTFE und Vinylidenfluorid oder Hexafluorpropylen.
Die Zugabe von Füllstoffen kompliziert die Schmelz
extrusion von Fluorpolymeren noch mehr. Bei manchen Füll
stoffen, besonders bei einem hohen Füllstoffanteil, nimmt
die Verarbeitbarkeit der aus der Schmelze extrudierbaren
Fluorpolymere rasch ab infolge einer Erhöhung der
Schmelzviskosität durch den Füllstoff, oder infolge einer
durch den Füllstoff katalysierten thermischen Degradation
der Polymermatrix.
Ein Verfahren zur Herstellung von PTFE-Verbund
materialien mit hohem Füllstoffanteil und ausgezeichneten
physikalischen und elektrischen Eigenschaften durch
Pastenextrusion und Kalandrieren ist in dem US-Patent
48 49 284 mit dem Titel "ELEKTRISCHES SUBSTRATMATERIAL"
angegeben. Es ist jedoch technisch schwierig, und wirt
schaftlich äußerst schwierig, dünne (das heißt, weniger
als 2 mils dicke) Filme aus Fluorpolymermatrix-Verbund
material mit hohem Füllstoffanteil (das heißt, über
ungefähr 40%) nach dem Pastenextrusions- und Kalandrier
prozeß herzustellen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein Ver
fahren vorzuschlagen, das die obenerwähnten Mängel der
bekannten Verarbeitungsverfahren nicht aufweist.
Dazu wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein
Verfahren zum Herstellen eines Films aus mit Partikeln
gefülltem Polymermatrix-Verbundmaterial vorgeschlagen,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Polymer mit einer
Dispersion eines partikelförmigen Füllstoffes in einer
Trägerflüssigkeit gemischt wird, um eine Gießzusammen-
Setzung herzustellen, wobei diese Gießzusammensetzung
relative Anteile an Polymer und Füllstoff enthält, die
einen Verbundmaterial-Film mit mehr als 15 Volumenprozent
Füllstoffpartikeln ergeben; daß eine Schicht der Gieß
zusammensetzung auf ein Substrat gegossen wird; und daß
die gegossene Schicht verfestigt wird, um den Film aus
dem mit Partikeln gefüllten Polymermatrix-Verbundmaterial
zu bilden.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Leiter
platten-Schichtverbundmaterials, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gießzusammensetzung gebildet wird aus einer
wässerigen Codispersion von Fluorpolymerpartikeln und
Glas- oder Keramik-Füllstoffpartikeln, wobei diese
Gießzusammensetzung relative Anteile an Fluorpolymer
partikeln und Füllstoffpartikeln aufweist, die einen Film
aus mit Partikeln gefülltem Fluorpolymermatrix-Verbund
material ergeben, der mehr als 15 Volumenprozent Füll
stoffpartikel enthält; daß eine Schicht der Gießzusammen
setzung auf ein Substrat gegossen wird, und die Gieß
schicht auf dem Substrat getrocknet wird, um das Leiter
platten-Schichtverbundmaterial zu bilden, wobei dieses
Leiterplatten-Schichtverbundmaterial aus einer Substrat
schicht und einem auf die Substratschicht aufgebrachten
Film aus mit Partikeln gefülltem Fluorpolymermatrix
Verbundmaterial besteht.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines
porösen Fluorpolymerfilms, dadurch gekennzeichnet, daß
das Fluorpolymer mit einer Dispersion eines partikel
förmigen Füllstoffs in einer Trägerflüssigkeit gemischt
wird, um eine Gießzusammensetzung zu bilden, wobei diese
Gießzusammensetzung relative Anteile an Füllstoff und
Fluorpolymer enthält, die einen Film aus mit Partikeln
gefülltem Verbundmaterial ergeben, der mehr als 15
Volumenprozent Füllstoff enthält; daß eine Schicht der
Gießzusammensetzung auf ein Substrat gegossen wird, daß
die Schicht verfestigt wird, um einen Film aus einem mit
Partikeln gefülltem Fluorpolymermatrix-Verbundmaterial zu
bilden, und daß der partikelförmige Füllstoff aus der
verfestigten Schicht entfernt wird, um den porösen Fluor
polymerfilm zu erhalten.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Produkt aus
einem mit Partikeln gefüllten Fluorpolymermatrix-Verbund
material beschrieben. Das Produkt besteht aus einer
Fluorpolymermatrix und bis zu ungefähr 95 Volumenprozent
Füllstoffpartikeln, die in der Matrix verteilt sind,
wobei diese Partikel einen maximalen äquivalenten
sphärischen Durchmesser von weniger als ungefähr 10
Mikron haben.
Bei einer anderen Ausführungsform weist ein Produkt
aus mit Partikeln gefülltem Fluorpolymermatrix-Verbund
material eine Fluorpolymermatrix und bis zu ungefähr 95
Volumenprozent Füllstoffpartikel auf, die in der Matrix
verteilt sind, wobei die Partikel keine lineare Abmessung
über ungefähr 10 Mikron aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist ein
Film aus mit Partikeln gefülltem Fluorpolymermatrix-
Verbundmaterial eine nichtfibrillierte Fluorpolymermatrix
und mehr als ungefähr 15 Volumenprozent Füllstoffpartikel
auf, die in der Matrix verteilt sind. Der Film hat eine
Dicke von weniger als ungefähr 2 mils und ist frei von
offensichtlichen Pinholes oder Rissen.
Außerdem wird ein poröser Fluorpolymerfilm aus
einer nichtfibrillierten Fluorpolymermatrix mit einem
Hohlraumvolumen von mehr als ungefähr 15 Volumenprozent
und einer Dicke von weniger als ungefähr 2 mils
beschrieben.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines
Films aus einem mit Partikeln gefüllten Polymermatrix-
Verbundmaterial angegeben. Dieses Verfahren ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Polymer mit einer Dispersion des
partikelförmigen Füllstoffs in einer Trägerflüssigkeit
gemischt wird, um eine Gießzusammensetzung zu erhalten,
wobei die Gießzusammensetzung relative Anteile an Polymer
und Füllstoff enthält, die einen Film mit mehr als 15
Volumenprozent Füllstoff ergeben; und daß eine Schicht
der Gießzusammensetzung auf ein Substrat gegossen wird,
und die gegossene Schicht verfestigt wird, um den Film
aus dem mit Partikeln gefüllten Polymermatrix-Verbund
material zu bilden.
Weiterhin wird eine Gießzusammensetzung angegeben.
Die Gießzusammensetzung enthält ein Gemisch aus einem
flüssigem Träger, einem Polymermatrixmaterial, und
Partikeln eines Füllstoffs.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden
nun unter Bezugnahme auf die im Anhang beigefügten
Zeichnungen beschrieben, die Folgendes darstellen:
Die Fig. 1 ist eine Mikrofotografie einer Schnitt
ansicht eines Films aus einem mit Partikeln gefüllten
Polymermatrix-Verbundmaterial, gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Die Fig. 2 ist ein nach dem Prozeß der vorliegen
den Erfindung hergestelltes Leiterplatten-Schicht
substrat.
Die Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer leitenden
Lochverbindung zwischen Schichten eines Teils einer
Schicht-Leiterplatte.
Die Fig. 4 ist eine Schnittansicht längs der
Schnittlinie 4-4 der Fig. 3.
Die Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Teils
einer Schicht-Leiterplatte.
Geeignete Fluorpolymermatrix-Materialien sind
fluorierte Homopolymere, wie beispielsweise Polytetra
fluorethylen (PTFE) und Polychlortrifluorethylen (PCTFE),
und fluorierte Copolymere, wie beispielsweise Copolymere
von Tetrafluorethylen und einem Monomer, das aus der
Gruppe ausgewählt ist, die von Hexafluorpropylen und Per
fluoralkylvinyläthern gebildet wird, Copolymere von
Tetrafluorethylen und einem Monomer, das aus der Gruppe
ausgewählt ist, die von Vinylidenfluorid, Vinylfluorid
und Ethylen gebildet wird, und Copolymere von Chlortri
fluorethylen und einem Monomer, das aus der Gruppe aus
gewählt ist, die von Hexafluorpropylen, Perfluoralkyl
vinyläthern, Vinylidenfluorid und Ethylen gebildet wird.
Gemische der obigen Monomere sind ebenfalls als Fluor
polymermatrixmaterial der vorliegenden Erfindung
geeignet.
Das Polymermatrixmaterial der vorliegenden
Erfindung kann wahlweise auch aus einem anderen thermo
plastischen oder duroplastischen Polymer als einem
Fluorpolymer bestehen. Geeignete andere Polymermatrix
materialien sind beispielsweise Polyolefine, Polyimide,
Epoxyharze und Cyanatester. Spezielle Beispiele für
geeignete Polymermatrixmaterialien sind Polyethylen,
Polymethylpenten und Polybutadien.
Der partikelförmige Füllstoff der vorliegenden
Erfindung kann organische oder anorganische Partikel
enthalten. Die in diesem Patent verwendeten Ausdrücke
"partikelförmig" und "Partikel" schließen Fasern ein.
Geeignete anorganische Füllstoffe sind beispielsweise
Glaspartikel, keramische Partikel, metallische Partikel,
Kohlenstoffpartikel und mineralische Partikel. Spezielle
Beispiele für geeignete Partikel sind Glasperlen, Mikro
glaskugeln, Glasfasern, Silikapartikel, Ruß, Titandioxid
partikel und Bariumtitanatpartikel. Silikapartikel,
insbesondere Partikel aus amorphem Quarz und nach einem
Sol-Gel-Prozeß hergestellte Silikapartikel, und Glas
partikel sind bevorzugte Füllstoffpartikel für Anwendun
gen wie beispielsweise dielektrische Schichten einer
Schicht-Leiterplatte, die eine niedrige Dielektrizitäts
konstante erfordern.
Spezielle Beispiele für geeignete polymere,
partikelförmige Füllstoffe sind Polymethylmethacrylat
Partikel, Polystyrol-Partikel und Polyimid-Partikel.
Geeignete polymere Partikel sind beispielsweise LARC-TPI
(Rogers Corp.) und P-84 (Lenzing).
Die Form, die Größe, und die Größenverteilung der
Füllstoffpartikel sind wichtige Parameter zur Kenn
zeichnung des erfindungsgemäßen Produkts aus mit
Partikeln gefülltem Verbundmaterial.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung haben alle Partikel des partikel
förmigen Füllstoffs einen äquivalenten sphärischen Durch
messer von weniger als ungefähr 10 Mikron (µ). Unter dem
"äquivalenten sphärischen Durchmesser" eines Füllstoff
partikels wird dabei der Durchmesser einer Kugel ver
standen, die das gleiche Volumen wie das Füllstoff
partikel hat.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung weisen die Füllstoffpartikel keine
lineare Abmessung über ungefähr 10 µ auf.
Bei extrem dünnen Filmen, und bei Anwendungen, bei
denen eine im wesentlichen gleichmäßige Mikrostruktur ein
wichtiges Merkmal des Films ist, sollen alle Partikel des
partikelförmigen Füllstoffs vorzugsweise einen äquivalen
ten sphärischen Durchmesser von weniger als ungefähr 5 µ
haben. Andernfalls sollen alle Partikel des partikel
förmigen Füllstoffs vorzugsweise keine lineare Abmessung
von mehr als ungefähr 5 µ aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung sind die Füllstoffpartikel im
wesentlichen kugelförmig. Kugelförmige Füllstoffpartikel
ergeben eine bessere Verarbeitbarkeit, da sich für eine
bestimmte Partikelgröße und einen bestimmten Füllstoff
anteil eine minimale Füllstoff-Oberfläche ergibt. Außer
dem geben kugelförmige Partikel dem Film isotrope Eigen
schaften, da sie sich während der Verarbeitung nicht aus
richten können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung haben die Füllstoffpartikel des Films
eine einheitliche Größe. Ein monodisperser Füllstoff,
das heißt, ein Füllstoff, bei dem alle Füllstoffpartikel
im wesentlichen die gleiche Größe haben, ergibt einen
homogeneren Film, der im wesentlichen gleichmäßige Eigen
schaften über den ganzen Film aufweist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung bestehen die Füllstoffpartikel aus
kugelförmigen Silikapartikeln von im wesentlichen
gleicher Größe, das heißt, alle Partikel liegen innerhalb
plus oder minus 10% des nominalen Partikeldurchmessers.
Ein als GELSIL(R) bekanntes, reines Silikapulver, das von
Geltech Inc., USA, hergestellt wird, und folgende
Spezifikation aufweist : Kugelgröße 1 Mikron (+/-10%),
Dichte 2,2 g/cm3 1, frei von harten Agglomeraten, hat sich
als besonders geeignet erwiesen für die praktische
Anwendung der vorliegenden Erfindung.
Das partikelförmige Füllstoffmaterial kann einer
Oberflächenbehandlung unterworfen werden, um die
Feuchtigkeitsbeständigkeit und die mechanischen Eigen
schaften des Verbundmaterialfilms der vorliegenden
Erfindung zu verbessern.
Der hydrophobe Überzug der vorliegenden Erfindung
kann aus einem beliebigen Überzugsmaterial bestehen, das
thermisch stabil ist, eine niedrige Oberflächenenergie
aufweist, und die Feuchtigkeitsbeständigkeit des Verbund
materials der vorliegenden Erfindung verbessert.
Geeignete Überzugsmaterialien sind herkömmliche Silan-,
Titanat- und Zirkonatverbindungen.
Bevorzugte Silanverbindungen sind Phenyltrimethoxy
silan, Phenyltriethoxysilan, 3,3,3-Trifluorpropyltri
methoxysilan, (Tridekafluor-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)-1-
triethoxysilan und Gemische davon. Weitere Beispiele für
geeignete fluorierte Silanverbindungen sind in der am 2.
Dezember 1988 eingereichten US-Patentanmeldung 2 79 474
mit dem Titel "FLUORPOLYMER-VERBUNDMATERIALIEN" (jetzt
US-Patent . . .) wiedergegeben.
Geeignete Titanatverbindungen sind : Neopentyl(diallyl)
oxytrineodekanonyltitanat und Neopentyl(diallyl)oxytri
(dioctyl)pyrophosphattitanat.
Geeignete Zirkonatverbindungen sind : Neopentyl(diallyl)
oxytri(dioctyl)pyrophosphatzirkonat und Neopentyl
(diallyl)oxytri(N-ethylendiamin)ethylzirkonat. Weitere
Beispiele für geeignete Titanat- und Zirkonatverbindungen
sind in der europäischen Patentanmeldung 91 101 884.4
wiedergegeben.
Der Anteil des hydrophoben Überzugs wird so
gewählt, daß sich eine hydrophobe und mit dem Matrix
material kompatible Oberfläche der Füllstoffpartikel
ergibt. Der Anteil des Überzugs bezüglich der überzogenen
anorganischen Partikel variiert in Abhängigkeit von der
überzogenen Oberfläche und der Dichte der anorganischen
Partikel. Vorzugsweise weisen die überzogenen
anorganischen Partikel der vorliegenden Erfindung
ungefähr 0,5 bis 25 Gewichtsteile hydrophoben Überzug pro
100 Gewichtsteile anorganische Partikel auf.
Das Polymermatrixmaterial der vorliegenden
Erfindung wird mit einer ersten Trägerflüssigkeit
gemischt. Das Gemisch kann aus einer Dispersion von
polymeren Partikeln in der ersten Trägerflüssigkeit,
einer Dispersion, das heißt, einer Emulsion, von
flüssigen Tröpfchen des Polymers oder eines monomeren
oder oligomeren Vorgängers des Polymers in der ersten
Trägerflüssigkeit, oder einer Lösung des Polymers in der
ersten Trägerflüssigkeit bestehen.
Die Wahl der ersten Trägerflüssigkeit basiert auf
dem speziellen Polymermatrixmaterial und der Form, in der
das polymere Matrixmaterial zu der Gießzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung zugegeben werden soll. Wenn
gewünscht wird, das polymere Material als Lösung
zuzugeben, wird ein Lösungsmittel für das spezielle
Polymermatrixmaterial als Trägerflüssigkeit gewählt.
N-Methylpyrrolidon (NMP) wäre beispielsweise eine
geeignete Trägerflüssigkeit für eine Polyimid-Lösung.
Wenn gewünscht wird, das Polymermatrixmaterial als
Dispersion zuzugeben, ist eine geeignete Trägerflüssig
keit eine Flüssigkeit, in der das Matrixmaterial nicht
löslich ist. Wasser wäre beispielsweise eine geeignete
Trägerflüssigkeit für eine Dispersion von PTFE-Partikeln,
oder für eine Emulsion von Säure-Polyamid oder für eine
Emulsion von Butadienmonomer.
Vorzugsweise wird ein Fluorpolymermatrixmaterial
als wässerige Dispersion zugegeben. Eine als Teflon RTE
30 bekannte Dispersion von PTFE in Wasser, die von DuPont
hergestellt wird, hat sich als besonders gut geeignet
erwiesen für die praktische Anwendung der vorliegenden
Erfindung.
Eine Dispersion des partikelförmigen Füllstoffs der
vorliegenden Erfindung wird zu einer geeigneten zweiten
Trägerflüssigkeit zugegeben, das heißt, einer Flüssig
keit, in der der Füllstoff nicht löslich ist. Die zweite
Trägerflüssigkeit kann die gleiche Flüssigkeit wie die
erste Trägerflüssigkeit sein, oder eine von der ersten
Trägerflüssigkeit verschiedene Flüssigkeit sein, die mit
der ersten Trägerflüssigkeit mischbar ist. Wenn bei
spielsweise die erste Trägerflüssigkeit Wasser ist, kann
die zweite Trägerflüssigkeit Wasser oder ein Alkohol
sein. Vorzugsweise ist die zweite Trägerflüssigkeit
Wasser.
Die Dispersion der Füllstoffpartikel kann ein
Tensid in einer Konzentration enthalten, bei der die
Oberflächenspannung der zweiten Trägerflüssigkeit so
verändert wird, daß die zweite Trägerflüssigkeit die
Füllstoffpartikel benetzt. Geeignete Tensidverbindungen
sind ionische Tenside und nichtionische Tenside, Triton
X-100 (Rohm & Haas) hat sich als ein geeignetes Tensid
für wässerige Füllstoffdispersionen erwiesen.
Vorzugsweise enthält die Füllstoffdispersion
zwischen ungefähr 10 und 50 Volumenprozent Füllstoff
partikel, und zwischen ungefähr 0,1 und 10 Volumenprozent
Tensid, wobei der restliche Anteil aus der zweiten
Trägerflüssigkeit besteht.
Das Gemisch aus dem Polymermatrixmaterial und der
ersten Trägerflüssigkeit, und die Dispersion der Füll
stoffpartikel in der zweiten Trägerflüssigkeit werden
zusammengegeben, um die Gießzusammensetzung der vor
liegenden Erfindung zu bilden. Die Gießzusammensetzung
enthält vorzugsweise zwischen ungefähr 10 und 60 Volumen
prozent Polymermatrixmaterial mit Füllstoffpartikeln, und
zwischen ungefähr 40 und 90 Volumenprozent erste und
zweite Trägerflüssigkeit zusammen. Die Gesamtmenge aus
Polymermatrixmaterial und Füllstoffpartikeln kann
zwischen ungefähr 15 und 95 Volumenprozent Füllstoff
partikel enthalten. Vorzugsweise enthält die Gesamtmenge
aus Polymermatrixmaterial und Füllstoffpartikeln zwischen
ungefähr 30 und 70 Volumenprozent Füllstoffpartikel, und
noch besser zwischen ungefähr 40 und 65 Volumenprozent
Füllstoffpartikel.
Die Viskosität der Gießzusammensetzung der vor
liegenden Erfindung wird durch Zugabe eines geeigneten
Viskositätsmodifizierers eingestellt, der aufgrund seiner
Kompatibilität mit einer bestimmten Trägerflüssigkeit
oder einem bestimmten Gemisch von Trägerflüssigkeiten
ausgewählt wird. Das Ziel ist die Verzögerung der
Abscheidung der Füllstoffpartikel aus der Gießzusammen
setzung, das heißt, der Sedimentation oder der Flotation
der Füllstoffpartikel, und die Verwirklichung einer Gieß
zusammensetzung, deren Viskosität mit herkömmlichen Gieß
ausrüstungen kompatibel ist. Herkömmliche Verdickungs
mittel sind geeignet und werden aufgrund der verwendeten
Trägerflüssigkeit ausgewählt. Herkömmliche Viskositäts
modifizierer, die für wässerige Gießzusammensetzungen
geeignet sind, sind beispielsweise Polyacrylsäure
Verbindungen, Pflanzenharze und Zelluloseverbindungen.
Spezielle Beispiele für geeignete Viskositätsmodifizierer
sind Polyacrylsäure, Methylcellulose, Polyethylenoxid,
Guajakharz, Johannisbrotharz, Natriumcarboxymethyl
cellulose, Natriumalginat und Tragantharz.
Eine minimale Viskosität der Gießzusammensetzung
nach der Viskositätseinstellung wird festgelegt durch das
Stokessche Gesetz:
Dabei bedeuten:
γ = Endgeschwindigkeit der Partikel;
g = Erdbeschleunigung;
Dp = Partikeldurchmesser;
ρp = Partikeldichte;
ρL = Flüssigkeitsdichte; und
µ = Viskosität der Flüssigkeit.
γ = Endgeschwindigkeit der Partikel;
g = Erdbeschleunigung;
Dp = Partikeldurchmesser;
ρp = Partikeldichte;
ρL = Flüssigkeitsdichte; und
µ = Viskosität der Flüssigkeit.
Aus diesem Gesetz ergibt sich aufgrund der Größe und der
Dichte der Füllstoffpartikel eine theoretische End
geschwindigkeit, das heißt, eine Füllstoff-Abscheidungs
geschwindigkeit, bei der eine Gießzusammensetzung
erhalten wird, die innerhalb der interessierenden Zeit
dauer stabil ist, das heißt, innerhalb der Zeitdauer
zwischen dem Mischen der Gießzusammensetzung und der
Verfestigung des gegossenen Films. Beispielsweise ergibt
sich aus der obigen Beziehung für eine wässerige Lösung
mit einer Viskosität von 10 Pa·s (10.000 cP) eine
theoretische Endgeschwindigkeit von 6,5×10-10 cm/s für
Silikapartikel (Dichte = 2,2 g/cm3) mit einem Durchmesser
von 1 pm. Die Viskosität der Gießzusammensetzung nach der
Viskositätseinstellung kann für eine bestimmte Anwendung
weiter erhöht werden, das heißt, über die minimale
Viskosität hinaus, um die Gießzusammensetzung an die
ausgewählte Gießtechnik anzupassen. Beispielsweise wird
eine Viskosität von ungefähr 0,3 Pa·s (300 cP) bis 1 Pa·s
(1.000 cP) für das Rollrakel-Gießen bevorzugt.
Vorzugsweise weist die Gießzusammensetzung nach der
Viskositätseinstellung eine Viskosität zwischen ungefähr
0,01 Pa·s (10 cP) und 100 Pa·s (100.000 cP), und noch
besser eine Viskosität zwischen ungefähr 0,1 Pa·s (100
cP) und 10 Pa·s (10.000 cP) auf.
Wahlweise kann der Viskositätsmodifizierer weg
gelassen werden, wenn die Viskosität der Trägerflüssig
keit groß genug ist, um eine Gießzusammensetzung zu
ergeben, bei der während der interessierenden Zeitdauer
keine Abscheidung erfolgt. Insbesondere kann ein Viskosi
tätsmodifizierer im Falle von extrem kleinen Partikeln,
beispielsweise Partikeln mit einem äquivalenten
sphärischen Durchmesser von weniger als 0,1 µ nicht
erforderlich sein.
Eine Schicht der Gießzusammensetzung mit
eingestellter Viskosität wird nach herkömmlichen Ver
fahren, wie beispielsweise Tauchbeschichten, Umkehr
walzenbeschichtung, Walzenstreichbeschichtung, Platten
streichbeschichtung, und Rollrakelbeschichtung auf ein
Substrat gegossen.
Geeignete Substratmaterialien sind beispielsweise
Metallfilme, Polymerfilme oder Keramikfilme. Spezielle
Beispiele für geeignete Substrate sind Folien aus rost
freiem Stahl, Polyimidfilme, Polyesterfilme, und Fluor
polymerfilme.
Die Trägerflüssigkeit und die Verarbeitungshilfen,
das heißt, das Tensid und der Viskositätsmodifizierer,
werden aus der gegossenen Schicht entfernt, zum Beispiel
durch Verdampfen und/oder durch chemische Zersetzung, um
einen Film aus dem Polymermatrixmaterial und dem
partikelförmigen Füllstoff zu verfestigen. Vorzugsweise
wird der Film aus mit Partikeln gefülltem Polymermatrix-
Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung durch Erwärmen
verfestigt, wobei die Trägerflüssigkeit verdampft.
Die Zusammensetzung des verfestigten Films ent
spricht den oben für die Gießzusammensetzung angegebenen
Anteilen von Polymermatrixmaterial und Füllstoff
partikeln, das heißt, der Film kann zwischen ungefähr 15
und 95 Volumenprozent Füllstoffpartikel, und zwischen
ungefähr 5 und 85 Volumenprozent Matrixmaterial
enthalten. Vorzugsweise enthält der Film zwischen
ungefähr 30 und 70 Volumenprozent Füllstoffpartikel, und
zwischen ungefähr 30 und 70 Volumenprozent Matrix
material, und noch besser zwischen ungefähr 40 und 65
Volumenprozent Füllstoffpartikel und zwischen ungefähr 35
und 60 Volumenprozent Matrixmaterial.
Der verfestigte Film aus Polymermatrixmaterial und
partikelförmigem Füllstoff kann weiter erwärmt werden, um
die physikalischen Eigenschaften des Film zu ändern,
zum Beispiel, um ein thermoplastisches Matrixmaterial zu
sintern, oder um ein duroplastisches Matrixmaterial aus
zuhärten und/oder nachzuhärten.
Der Prozeß der vorliegenden Erfindung ermöglicht,
Filme mit einer Dicke unter ungefähr 2 mils, und sogar
unter ungefähr 1 mil wirtschaftlich herzustellen. Die
Filmdicken sind hier in "mils" angegeben, wobei 1 mil
gleich 0,001 Zoll oder 0,0254 mm ist.
Da der Prozeß der vorliegenden Erfindung ermög
licht, dünne Filme herzustellen, ohne den Film zu ver
formen, zum Beispiel, ohne den Film- zu kalandrieren oder
zu dehnen, können Fluorpolymermatrix-Filme hergestellt
werden ohne die für gedehnte Filme charakteristische
Fibrillierung des Matrixmaterials, und die damit ver
bundene Gefahr des Zerreißens des Films, oder der
Pinhole-Bildung in dem Film.
Um einen porösen Film herzustellen, wird der Füll
stoff aus dem verfestigten Film entfernt. Das Verfahren
zum Entfernen des Füllstoffs hängt von dem gewählten
Füllstoff ab. Wenn ein Füllstoff in einem Matrixmaterial
dispergiert ist, das eine viel größere Temperatur
beständigkeit als der Füllstoff aufweist, wie beispiels
weise Polymethylmethacrylat-Füllstoff in einer PTFE
Matrix, kann der Füllstoff während des Verfestigungs
schritts und des Sinterschritts thermisch entfernt
werden. Andernfalls kann der Füllstoff in einer Flüssig
keit gelöst werden, in der der Füllstoff löslich ist,
aber das Matrixmaterial unlöslich ist. Die Entfernung von
Füllstoffen aus fluorierten Polymermatrizes zwecks
Bildung eines porösen Fluorpolymerfilms ist beschrieben
in dem US-Patent 49 87 274 mit dem Titel "KOAXIALKABEL
ISOLIERUNG UND DAMIT HERGESTELLTES KOAXIALKABEL".
Dabei ist anzumerken, daß die Fluorpolymermatrix
des dünnen, porösen Fluorpolymerfilms der vorliegenden
Erfindung nicht die für gedehnte poröse PTFE-Filme
charakteristische fibrillare Struktur aufweist.
Das Substrat mit dem verfestigten Film kann als
Schichtverbundmaterial, oder als Substrat für weitere
Verbundmaterialschichten verwendet werden. Andernfalls
kann das Substrat von dem Film getrennt werden. Das
Substrat kann auf zerstörende Weise entfernt werden, zum
Beispiel durch Auflösung in einem Lösungsmittel, durch
eine chemische Reaktion, oder durch thermische
Degradation, oder es kann auf wiederverwendbare Weise
entfernt werden, zum Beispiel durch Beseitigung der
Grenzflächen-Adhäsion zwischen dem gegossenen Film und
dem Substrat.
Der verfestigte Film kann alleine verwendet werden,
beispielsweise, wie weiter unten angegeben, oder als
Substrat zum Gießen weiterer Schichten der Gießzusammen
setzung, mit dem Ziel der Herstellung eines Mehrschicht
films.
Die dünnen Filme aus mit Partikeln gefülltem Fluor
polymer-Matrixmaterial, gemäß der vorliegenden Erfindung,
haben eine breite Palette von möglichen Anwendungen.
Ein nach dem Prozeß der vorliegenden Erfindung her
gestelltes Leiterplatten-Schichtsubstrat ist in der Fig.
2 wiedergegeben. Das Substrat weist eine leitende Schicht
2 auf, die auf eine Schicht 4 aus mit Partikeln gefülltem
Fluorpolymer-Verbundmaterial aufgebracht ist. Um das in
der Fig. 2 wiedergegebene Schichtsubstrat herzustellen,
kann beispielsweise die Schicht 4 auf eine Schicht aus
dem leitenden Film 2 aufgegossen und danach verfestigt
werden.
Wie oben ausgeführt wurde, sind die Form und die
Größenverteilung der Füllstoffpartikel bei manchen
Anwendungen sehr wichtig.
Die Filmdicke ist ein sehr wichtiger Parameter bei
Anwendungen, bei denen ein mit Partikeln gefüllter Film
als dielektrisches Substrat für eine Schicht-Leiterplatte
mit hoher Strombahn-Dichte verwendet wird. Wenn die
charakteristischen Abmessungen der Leiterplatte ver
mindert werden, ist es wünschenswert, die Dicke der
dielektrischen Schicht in entsprechender Weise zu
vermindern, damit die charakteristische Impedanz der
Leiterplatte erhalten bleibt.
Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß die größte
charakteristische Abmessung der Füllstoffpartikel wesent
lich, das heißt, um einen Faktor 10 kleiner ist als die
Dicke des mit Partikeln gefüllten Films, um eine Brücken
bildung von Partikeln zwischen den Oberflächen des Films
zu vermeiden. Bei abnehmender Filmdicke wird es zunehmend
schwieriger, dieses Kriterium zu erfüllen.
Eine weitere Folge der zunehmenden Strombahn-Dichte
ist in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht. Ein Teil
einer herkömmlichen Schicht-Leiterplatte 6 weist eine
leitende Schicht 8 auf, die zwischen dielektrischen
Schichten 10, 12 angeordnet ist. Ein leitendes
Durchgangsloch, das heißt, eine "Verbindung′′ ist durch
eine leitende Hülse 14 verwirklicht. Die leitende Hülse
14 ist von der leitenden Schicht 8 durch ein isolierendes
Hülsengebiet 16 aus dielektrischem Material getrennt, das
durch Verschmelzen der Ränder der dielektrischen
Schichten 10, 12 gebildet wird. Bei zunehmender
Strombahn-Dichte ist es wünschenswert, die Abmessung des
leitenden Durchgangslochs zu vermindern. Wenn der Abstand
zwischen der leitenden Hülse 14 und der leitenden Schicht
8 vermindert wird, muß die Größe der Füllstoffpartikel in
entsprechender Weise vermindert werden, um eine Brücken
bildung der Füllstoffpartikel zwischen der leitenden
Hülse 14 und der leitenden Schicht 8 zu vermeiden.
Ein weiterer Aspekt der zunehmenden Strombahn
dichte und des abnehmenden Verbindungsloch-Durchmessers
ist, daß es erforderlich ist, kleinere Verbindungslöcher
zu bohren. Wenn der Verbindungsloch-Durchmesser abnimmt,
wird die Füllstoffpartikel-Größe zu einem wichtigen
Faktor der Lochqualität. Das Laserbohren von Filmen aus
einer mit Partikeln gefüllten Fluorpolymermatrix ist
beschrieben in dem ebenfalls übertragenen US-Patent
49 15 981 mit dem Titel "VERFAHREN ZUM LASERBOHREN VON
FLUORPOLYMERMATERIALIEN". Das Laserbohren ist ein
wirksames Verfahren zum Entfernen genauer Bereiche des
Matrixmaterials, aber aus dem Bohrloch werden ganze
Füllstoffpartikel-Brocken buchstäblich herausgerissen.
Folglich ermöglicht die Verwendung kleinerer Füllstoff
partikel eine bessere Qualität, das heißt, genauer
definierte Löcher mit kleinem Durchmesser beim Laser
bohren.
Die Fig. 5 zeigt einen Teil einer Schicht-Leiter
platte 16, mit einer Klebeschicht 24, die sandwichartig
zwischen zwei laminierten Schichten angeordnet ist, von
denen jede eine leitende Schicht 22 aufweist, die von
einer dielektrischen Schicht 20 getragen wird. Der Gieß
prozeß der vorliegenden Erfindung kann mit einem
niedriger schmelzenden Fluorpolymermatrixmaterial, wie
zum Beispiel Fluorethylenpropylen (FEP) verwendet werden,
um sehr dünne Klebeschichten mit hohem Füllstoffanteil
für Schicht-Leiterplatten herzustellen. Eine Klebeschicht
aus einer Fluorpolymermatrix mit hohem Füllstoffanteil
weist ähnliche elektrische Eigenschaften wie die zu
klebenden Substratschichten auf, während eine sehr dünne
Klebeschicht die nachteilige Wirkung der Klebeschicht auf
die Dimensionsstabilität der Schicht-Leiterplatte auf ein
Minium reduziert.
Sehr dünne Filme aus Flourpolymermaterial mit hohem
Füllstoffanteil, die eine geordnete Mikrostruktur auf
weisen, sind auch vorteilhaft bei Leiterplatten-Substrat
materialien, die für "mm-Wellen"-Anwendungen bestimmt
sind, und die sehr dünne Filme erfordern, mit physikali
schen und elektrischen Eigenschaften, die hinsichtlich
der verwendeten Kurzwellenstrahlung als im wesentlichen
gleichmäßig für die Zwecke der betreffenden Anwendung
angesehen werden können.
Eine Schicht aus einem mit anorganischen Partikeln
gefüllten Matrix-Verbundmaterial kann auf einen Polyimid
film gegossen werden, um einen Film aus einem Verbund
material herzustellen, der für Anwendungen bei flexiblen
Leiterplatten geeignet ist. Eine flexible Leiterplatte
mit einer Schicht aus einem mit Mikroglasfaser ver
stärktem Fluorpolymermatrix-Verbundmaterial, die
sandwichartig zwischen einem Polyimidfilm und einem
Leiterbahnmuster aus Kupfer angeordnet ist, ist
beschrieben in dem US-Patent 46 34 631 mit dem Titel
"FLEXIBLES LEITERPLATTEN-LAMINAT UND VERFAHREN ZU SEINER
HERSTELLUNG".
Nach dem Prozeß der vorliegenden Erfindung
hergestellte poröse Filme haben eine breite Palette von
möglichen Anwendungen, wie zum Beispiel Filtermembranen
und atmungsaktive Gewebe.
Dünne Filme aus mit Partikeln gefülltem Fluor
polymermatrix-Verbundmaterial wurden nach dem Prozeß der
vorliegenden Erfindung hergestellt.
Die Füllstoffpartikel wurden mit einem Silan-
Haftvermittler vorbehandelt. Ein Gemisch aus 6 Gewichts
teilen überzogenen Silikapartikeln, 4 Gewichtsteilen
Wasser, und 0,05 Gewichtsteilen Tensid (Triton X-100)
wurde während 12 Stunden in eine Kugelmühle gegeben, um
eine wässerige Füllstoff-Dispersion zu bilden.
Eine wässerige Dispersion aus 6 Gewichtsteilen
Fluorpolymerpartikeln in 4 Gewichtsteilen Wasser wurde
mit der wässerigen Füllstoff-Dispersion in einem solchen
Verhältnis gemischt, daß die in der TABELLE 1 angegebenen
Füllstoffanteile erhalten wurden.
Die Viskosität der wässerigen Dispersion aus
Polymer und Füllstoff wurde durch Zugabe einer genügenden
Menge des Viskositäts-Modifizierungsmittels Polyacryl
säure (Acrysol ASE 75), erhältlich bei Rohm & Haas, USA)
so eingestellt, daß eine Gießzusammensetzung mit einer
Viskosität von 1 Pa·s (1000 cP) erhalten wurde.
Die Gießzusammensetzung mit eingestellter
Viskosität wurde mit einem Labor-Plattenstreichapparat
auf eine 2 mils dicke Folie aus rostfreiem Stahl
gegossen. Der gegossene Film wurde bei 288°C während 1
Stunde getrocknet und bei 371°C während 10 Minuten
gesintert.
Das Matrixmaterial, der Füllstoff, das Überzugs
material, der Überzugsanteil (ausgedrückt als Gewichts
prozent Füllstoffpartikel), und die Filmzusammensetzung,
ausgedrückt als Volumenprozent überzogener Füllstoff/
Volumenprozent Matrixmaterial, sind in der TABELLE 1
wiedergegeben.
Die Wasserabsorption (Eintauchen während 24 h in
Wasser von 50°C), und die Dichte der Musterfilm-Zusammen
setzungen 1 und 4 wurden bestimmt und sind ebenfalls in
der TABELLE 1 wiedergegeben.
Die Zugfestigkeits-Eigenschaften des Musterfilms
mit der Zusammensetzung 1 wurden bestimmt. Der Film hatte
eine Zugfestigkeit von 50·105 Pa (0,731 kpsi), eine Reiß
dehnung von 167,4%, und einen Elastizitätsmodul von
320·105 Pa (4,62 kpsi).
Eine Mikrofotografie einer Schnittansicht des
Films mit der Zusammensetzung 4 ist in der Fig. 1
wiedergegeben.
Ein poröser dünner Film wurde nach dem bei dem
Beispiel 1 angegebenen Prozeß hergestellt, wobei Poly
methylmethacrylat-Partikel mit einer nominalen Dicke von
0,2 µ als Füllstoff verwendet wurden, um einen 1,0 mil
dicken Film mit einem Füllstoffanteil von 60 Volumen
prozent herzustellen. Die Polymethylmethacrylat-Partikel
wurden während des Verfestigungsschritts und des Sinter
schritts thermisch zersetzt, um einen porösen PTFE-Film
mit einem Hohlraumanteil von 60 Volumenprozent zu
erhalten.
Muster- Gießzusammensetzungen wurden mit einem
Spiralschaber Nr. 21 kontinuierlich auf ein Substrat
gegossen. Die Filme wurden durch Erwärmung auf 250°C ver
festigt. Die Filmzusammensetzung, das Substrat, die
Substratgeschwindigkeit und die Filmdicke sind in der
TABELLE 2 wiedergegeben.
Die oben beschriebenen Filme waren von guter
Qualität und frei von offensichtlichen Fehlern, wie
beispielsweise Pinholes, Fischaugen und Risse.
Filme aus gefülltem Fluorpolymer wurden
kontinuierlich auf Mylar-, Kapton- und PTFE-Substrate
gegossen und in einem Zweizonen- In-Line-Ofen (mit auf
65°C bzw. 121°C eingestellten Zonen) verfestigt.
Zur Herstellung der Gießzusammensetzungen wurde
eine wässerige Fluorpolymer-Dispersion mit einer
wässerigen Dispersion von überzogenen Füllstoffpartikeln
in einem solchen Verhältnis gemischt, daß die in der
TABELLE 3 wiedergegebenen relativen Anteile an
Fluorpolymer und Füllstoffpartikeln erhalten wurden. Das
Matrixmaterial, der Füllstoff, das Überzugsmaterial, der
Tensid-Viskositätsmodifizierer, der pH und die Viskosität
für jede Filmzusammensetzung sind in der TABELLE 3
wiedergegeben. Der Anteil des Polymermatrixmaterials, des
Füllstoffs, und des Tensids ist als Volumenteile
angegeben; der Anteil des Überzugsmaterials ist als
Gewichtsprozent der Füllstoffpartikel angegeben; und der
Anteil der Viskositätsmodifizierer-Feststoffe ist als
Gewichtsprozent der gesamten Gießzusammensetzung
angegeben.
Die Zusammensetzungsnummer, das Substrat, die
Beschichtungsgeschwindigkeit (in feet pro Minute; 1 fpm =
0,508 cm/s), die Ofentemperatur (angegeben für die erste
Zone/zweite Zone), und die Dicke des Films sind für
Filme, die mit dem Walzenstreichapparat mit Zuführung aus
der Auftragwanne gegossen wurden, in der TABELLE 4
wiedergegeben, und für Filme, die mit dem Umkehrwalzen
Beschichtungsapparat mit drei Walzen und Zuführung der
Streichmasse von oben gegossen wurden, in der TABELLE 5
wiedergegeben.
Die obigen Filme, die mit dem Walzenstreichapparat
und dem Umkehrwalzen-Beschichtungsapparat gegossen
wurden, waren von guter Qualität und frei von offensicht
lichen Fehlern, wie beispielsweise Pinholes, Fischaugen
und Rissen.
Claims (49)
1. Verfahren zum Herstellen eines Films aus einem
mit Partikeln gefüllten Polymermatrix-Verbundmaterial,
dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer mit einer
Dispersion eines partikelförmigen Füllstoffs in einer
Trägerflüssigkeit gemischt wird, um eine Gießzusammen
setzung zu erhalten, wobei diese Gießzusammensetzung
relative Anteile von Polymer und Füllstoff enthält, die
einen Verbundmaterial-Film mit mehr als 15 Volumenprozent
Füllstoffpartikeln ergeben; daß eine Schicht der Gieß
zusammensetzung auf ein Substrat gegossen wird; und daß
die gegossene Schicht verfestigt wird, um den Film aus
mit Partikeln gefülltem Polymermatrix-Verbundmaterial zu
bilden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Trägerflüssigkeit Wasser ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polymer ein Fluorpolymer ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß das Fluorpolymer ist Polytetrafluorethylen,
Polychlortrifluorethylen, ein Copolymer aus Tetrafluor
ethylen und einem Monomer, das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die von Hexafluorpropylen und Perfluoralkylvinyl
äthern gebildet wird, ein Copolymer aus Tetrafluorethylen
und einem Monomer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die
von Vinylidenfluorid, Vinylfluorid und Ethylen gebildet
wird, oder ein Copolymer aus Chlortrifluorethylen und
einem Monomer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die von
Hexafluorpropylen, Perfluoralkylvinyläthern, Vinyliden
fluorid, Vinylfluorid und Ethylen gebildet wird.
5. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel
anorganische Partikel, organische Partikel, oder ein
Gemisch davon sind.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Füllstoffpartikel anorganische Partikel
sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die von Glas
partikeln, Keramikpartikeln, Metallpartikeln und Mineral
partikeln gebildet wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Füllstoffpartikel organische Partikel sind,
die aus der Gruppe ausgewählt sind, die von synthetischen
Polymerpartikeln gebildet wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Füllstoffpartikel überzogene anorganische
Partikel sind, die aus einen anorganischen Kern und einer
den Kern umgebenden Überzugsschicht bestehen.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Überzugsschicht aus der Gruppe ausgewählt
ist, die von Silanüberzügen, Zirconatüberzügen und
Titanatüberzügen gebildet wird.
10. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel
einen maximalen äquivalenten sphärischen Durchmesser von
weniger als ungefähr 10 µ haben.
11. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel
keine lineare Abmessung von mehr als 10 µ aufweisen.
12. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Füllstoffpartikel
kugelförmig sind.
13. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß alle Füllstoffpartikel im
wesentlichen die gleiche Größe haben.
14. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Mischschritt eine
Dispersion von Partikeln des Polymers in einer ersten
Trägerflüssigkeit mit der Dispersion des partikelförmigen
Füllstoffs in einer zweiten Trägerflüssigkeit gemischt
wird, und daß die Trägerflüssigkeit der Gießzusammen
setzung aus einem Gemisch der ersten und zweiten Träger
flüssigkeit besteht.
15. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tensid zu der Träger
flüssigkeit zugegeben wird, um die Oberflächenspannung
der Trägerflüssigkeit so zu ändern, daß die Träger
flüssigkeit die Füllstoffpartikel benetzt.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Tensid aus der Gruppe ausgewählt ist,
die von ionischen Tensiden und nichtionischen Tensiden
gebildet wird.
17. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität der Gieß
zusammensetzung so eingestellt wird, daß die Abscheidung
des partikelförmigen Füllstoffs in der Gießzusammen
setzung verzögert wird.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Viskosität durch Zugabe eines wirksamen
Anteils an Viskositätsmodifizierer eingestellt wird, der
aus der Gruppe ausgewählt ist, die von Polyacrylsäure,
Pflanzenharzen und Zelluloseverbindungen gebildet wird.
19. Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gießzusammensetzung mit ein
gestellter Viskosität eine Viskosität zwischen ungefähr
0,1 Pa·s (100 cP) und 10 Pa·s (10.000 cP) aufweist.
20. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch
Dispersions-, Walzenstreich-, Walzenzuführungs-, Umkehr
walzen-, oder Rollrakelbeschichtung aufgebracht wird.
21. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine
Metallfolie, ein Polymerfilm, oder ein Keramikfilm ist.
22. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
21, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat nach dem
Verfestigungsschritt von dem Film entfernt wird.
23. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß bei dem Schritt zur Verfestigung der
Schicht die Trägerflüssigkeit verdampft wird, und das
Tensid thermisch zersetzt wird.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei dem Verfestigungsschritt außerdem die
Polymermatrix gesintert wird.
25. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei dem Schritt zur Verfestigung der
Schicht die Trägerflüssigkeit verdampft wird, und der
Viskositätsmodifizierer thermisch zersetzt wird.
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei dem Verfestigungsschritt außerdem die
Polymermatrix gesintert wird.
27. Film aus mit Partikeln gefülltem Polymermatrix-
Verbundmaterial, hergestellt nach dem Verfahren gemäß
irgendeinem der Ansprüche 1 bis 26.
28. Film gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Partikel einen maximalen äquivalenten sphärischen
Durchmesser von weniger als ungefähr 10 µ aufweisen.
29. Film gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,
daß der Film eine Dicke von weniger als ungefähr 2 mils
(0,051 mm) aufweist.
30. Film gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,
daß das Produkt einen Film umfaßt, der eine Dicke von
weniger als ungefähr 1 mil (0,025 mm) aufweist.
31. Gießzusammensetzung zum Gießen eines Films aus
mit Partikeln gefülltem Fluorpolymer-Matrixmaterial nach
dem Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 26.
32. Verfahren zum Herstellen eines Leiterplatten-
Schichtverbundmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Gießzusammensetzung gebildet wird aus einer wässerigen
Codispersion von Fluorpolymerpartikeln und Glas- oder
Keramik-Füllstoffpartikeln, wobei diese Gießzusammen
setzung relative Anteile an Fluorpolymerpartikeln und
Füllstoffpartikeln aufweist, die einen Film aus mit
Partikeln gefülltem Fluorpolymermatrix-Verbundmaterial
ergeben, der mehr als 15 Volumenprozent Füllstoffpartikel
enthält; daß eine Schicht der Gießzusammensetzung auf ein
Substrat gegossen wird, und daß die gegossene Schicht auf
dem Substrat getrocknet wird, um das Leiterplatten-
Schichtverbundmaterial zu bilden, wobei dieses Leiter
platten-Schichtverbundmaterial aus einer Substratschicht
und einem auf die Substratschicht aufgebrachten Film aus
mit Partikeln gefülltem Fluorpolymermatrix-Verbund
material besteht.
33. Verfahren gemäß Anspruch 32, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Glas- oder Keramik-Füllstoffpartikel
überzogene Füllstoffpartikel sind, die einen Glas- oder
Keramikkern und eine den Kern umgebende Überzugsschicht
aufweisen.
34. Verfahren gemäß Anspruch 33, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Überzugsschicht aus der Gruppe aus
gewählt ist, die von Silanüberzügen, Zirconatüberzügen
und Titanatüberzügen gebildet wird.
35. Verfahren gemäß Anspruch 32, 33 oder 34,
dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel einen
maximalen äquivalenten Durchmesser von weniger als
ungefähr 10 µ haben.
36. Leiterplatten-Schichtverbundmaterial gemäß
irgendeinem der Ansprüche 32 bis 35.
37. Verfahren zum Herstellen eines porösen Fluor
polymerfilms, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluor
polymer mit einer Dispersion eines partikelförmigen Füll
stoffs in einer Trägerflüssigkeit gemischt wird, um eine
Gießzusammensetzung zu bilden, wobei diese Gießzusammen
setzung relative Anteile an Füllstoff und Fluorpolymer
enthält, die einen Film aus mit Partikeln gefülltem
Verbundmaterial ergeben, der mehr als 15 Volumenprozent
Füllstoff enthält; daß eine Schicht der Gießzusammen
setzung auf ein Substrat gegossen wird, daß die Schicht
verfestigt wird, um einen Film aus einem mit Partikeln
gefüllten Fluorpolymer-Matrixmaterial zu bilden, und daß
der partikelförmige Füllstoff aus der verfestigten
Schicht entfernt wird, um den porösen Fluorpolymerfilm
zu erhalten.
38. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Trägerflüssigkeit Wasser ist, und die
Gießzusammensetzung aus einer wässerigen Codispersion von
Fluorpolymerpartikeln und Füllstoffpartikeln besteht.
39. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Füllstoffpartikel Polystyrolpartikel
oder Polymethylmethacrylatpartikel sind.
40. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Füllstoffpartikel einen maximalen
äquivalenten sphärischen Durchmesser von ungefähr 10 µ
haben.
41. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Füllstoffpartikel einen maximalen
äquivalenten sphärischen Durchmesser von weniger als 5 µ
haben.
42. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß der verfestigte Film eine Dicke von weniger
als ungefähr 2 mils hat.
43. Verfahren gemäß Anspruch 37; dadurch gekenn
zeichnet, daß der verfestigte Film eine Dicke von weniger
als ungefähr 1 mil hat.
44. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Viskosität der Gießzusammensetzung ein
gestellt wird, um eine Abscheidung des partikelförmigen
Füllstoffe aus der Gießzusammensetzung zu verhindern.
45. Verfahren gemäß Anspruch 44, dadurch gekenn
kennzeichnet, daß der Viskositätsmodifizierer aus der Gruppe
ausgewählt ist, die von Polyacrylsäure, Pflanzenharzen
und Zelluloseverbindungen gebildet wird.
46. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schicht durch Dispersions-, Walzen
zuführungs-, Umkehrwalzen-, oder Rollrakelbeschichtung
aufgebracht wird.
47. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Füllstoffpartikel durch thermische
Zersetzung, eine chemische Reaktion, oder Auflösung aus
der verfestigten Schicht entfernt werden.
48. Poröser Fluorpolymerfilm, hergestellt nach dem
Verfahren gemäß den Ansprüchen 37 bis 47.
49. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 32
bis 35, oder Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 37
bis 47, oder Leiterplatten-Schichtverbundmaterial gemäß
Anspruch 36, oder poröser Fluorpolymerfilm gemäß Anspruch
48, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorpolymer ist
Polytetrafluorethylen, Polychlortrifluorethylen, ein
Copolymer aus Tetrafluorethylen und einem Monomer, das
aus der Gruppe ausgewählt ist, die von Hexafluorpropylen
und Perfluoralkylvinyläthern gebildet wird, ein Copolymer
aus Tetrafluorethylen und einem Monomer, das aus der
Gruppe ausgewählt ist, die von Vinylidenfluorid, Vinyl
fluorid und Ethylen gebildet wird, oder ein Copolymer aus
Chlortrifluorethylen und einem Monomer, das aus der
Gruppe ausgewählt ist, die von Hexafluorpropylen, Per
fluoralkylvinyläthern, Vinylidenfluorid, Vinylfluorid und
Ethylen gebildet wird.
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