DE69534003T2

DE69534003T2 - Metallfolienkaschierte keramische Palette und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE69534003T2
Application number: DE1995634003
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Ohya; Norio Sayama
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: KR960017590A; KR100400093B1; TW350194B; EP0715488A1; US6113730A; US5686172A; EP0715488B1; DE69534003D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue metallfolienkaschierte keramische Platte, gebildet aus einer Schicht aus einem keramischen gesinterten Körper mit kontinuierlichen Poren, der mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert worden ist, und einer Metallfolie, die fest mit der Schicht des keramischen gesinterten Körpers durch eine Klebstoffschicht in einer minimalen Menge verbunden ist, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Im Allgemeinen haben anorganische gesinterte Körper mit kontinuierlichen Poren eine hohe Hitzebeständigkeit bis zu etwa 1000°C, während die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte keramische Platte keine derart hohe Hitzebeständigkeit zeigt. Jedoch zeigt die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte Platte eine hohe Hitzebeständigkeit bis zu der Zersetzungstemperatur des Harzes und sie hat ausgezeichnete Eigenschaften, z.B. einen niederen Hitzeausdehnungskoeffizienten und eine hohe Hitzeleitfähigkeit. Weiterhin ist die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte Platte hinsichtlich der Biegefestigkeit, der Schlagfestigkeit, der Wasserbeständigkeit und der Beständigkeit gegenüber Chemikalien stark verbessert und sie ist auch hinsichtlich der Verarbeitbarkeit in erheblicher Weise verbessert.
Die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte Platte hat die oben beschriebenen physikalischen Eigenschaften, so dass sie auf einer Vielzahl von Gebieten angewendet werden kann, wo die ausgezeichneten Eigenschaften der Keramik wesentlich sind, wobei aber die Verwendung von Keramiken aufgrund von Schwierigkeiten der Verarbeitbarkeit der Keramiken begrenzt ist.
Keramiken haben einen niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten, hohe Hitzeausbreitungseigenschaften, hohe elektrisch isolierende Eigenschaften und andere ausgezeichnete Eigenschaften und diese ausgezeichneten Eigenschaften werden für die praktische Herstellung von gedruckten Leitexplatten und anderen Produkten verwertet.
Da jedoch Keramiken im Allgemeinen eine schlechte Verarbeitbarkeit haben, erfordert die Verwendung einer Keramik als ein gewünschter Teil oder dergleichen eine spezielle Vorrichtung oder eine spezielle Maschine und fortgeschrittene Prozesstechniken für die Herstellung davon. Als Ergebnis sind aus Keramiken hergestellte Produkte sehr teuer und die Verwendung von Keramiken ist starken Beschränkungen unterworfen.
Zur Überwindung der oben genannten Defekte ist schon eine maschinell bearbeitbare Keramik, die mit Maschinen verarbeitet werden kann, entwickelt worden. Jedoch ist die spanabhebende Bearbeitungsfähigkeit eingeschränkt. So ist es im Allgemeinen schwierig, die maschinell bearbeitbare Keramik zu Platten mit einer Dicke von etwa 1 mm und mit einer erheblichen Breite zu zerschneiden. Selbst dann, wenn diese erhalten werden können, sind solche Platten zu brüchig, als dass sie so wie sie sind zum Einsatz kommen können.
Weiterhin sind maschinell bearbeitbare Keramiken im Allgemeinen Verbundkeramiken, die Poren haben, so dass sie maschinell bearbeitet werden können. Als Ergebnis ist die maschinell bearbeitbare Keramik mit dem Nachteil behaftet, dass sie aufgrund einer Feuchtigkeitsabsorption bei Verwendung unter üblichen Umgebungsbedingungen starke Veränderungen der physikalischen Eigenschaften zeigt.
Andererseits wird eine keramische Mehrschichtleiterplatte durch ein Grünblättchen-Verfahren hergestellt, bei dem nicht-calcinierte grüne Keramikblättchen bereitgestellt werden und auf den grünen Keramikblättchen gewünschte gedruckte Verdrahtungsnetzwerke und filmartige Teile aus einer Paste vom calcinierenden Typ gebildet werden. Diese Blättchen werden aufeinander gestapelt und calciniert. Dieses Grünblättchen-Verfahren hat Eingang in die praktische Verwendung gefunden. Jedoch sind als grüne Blättchen verwendbare Keramiken ihrer Art nach begrenzt. Es ist wesentlich, die Stufe des Erhitzens der grünen Blättchen bei hoher Temperatur durchzuführen, und es schwierig, Dimensionsveränderungen genau zu kontrollieren, die durch eine Kontraktion, die durch die Calcinierung induziert worden ist, bewirkt werden. Weiterhin hat das oben genannte Verfahren eine schlechtere Produktivität, so dass es nicht dazu geeignet ist, Platten, wie Glas-Epoxy-Laminate, herzustellen, die im Allgemeinen in großen Mengen hergestellt werden.
Es gibt weiterhin ein weiteres Verfahren, bei dem ein grünes Keramikblättchen calciniert wird, um ein calciniertes Blättchen herzustellen, das Poren aufweist. Das calcinierte Blättchen wird dann im Vakuum mit einem flüssigen Epoxyharz vom Zwei-Packungstyp imprägniert. Dabei wird das Harz unter Bildung eines keramischen Harzverbundsubstrats gehärtet und auf die Oberfläche des Harzverbundsubstrats werden ein Glasgewebe-Epoxy-Prepreg, hergestellt durch Imprägnieren eines dünnen Glasgewebes mit einem Epoxyharz, und eine Kupferfolie auf jeder Oberfläche davon aufgebracht. Der resultierende Satz wird pressverformt ( US-PS 4,882,455 , EP-A-0 196 865, JP-A-64-82689 (= JP-B-3-50429). Dieses Verfahren wird durch ein Verfahren verbessert, bei dem der oben genannte Satz aus einem calcinierten Blättchen und dünnen Glasgeweben mit einem flüssigen Epoxyharz im Vakuum imprägniert wird und Kupferfolien mittels einer Zugwalze aufgebracht werden, worauf der resultierende Satz pressverformt wird (JP-A-64-82689). Das letztgenannte Verfahren ist schon in der Praxis eingesetzt worden.
Das oben genannte Verfahren hat einen bestimmten Effekt, und zwar insbesondere denjenigen, dass es den Wärmeausdehnungskoeffizienten verringert. Da jedoch eine Schicht des dünnen Glasgewebes zwischen einer Kupferfolie und der mit einem Harz imprägnierten keramischen Schicht vorhanden ist und da die andere Schicht des dünnen Glasgewebes zwischen der anderen Kupferfolie und der keramischen Schicht vorhanden ist, kann die zentrale keramische Schicht nur eine kleine Dicke haben, wenn die Platte als ganzes eine kleine Dicke hat, so dass die gewünschten Eigenschaften der Platte, nämlich insbesondere der niedere Wärmeausdehnungskoeffizient, verschlechtert werden. Weiterhin hat die Platte auch eine schlechte thermische Leitfähigkeit aufgrund ihrer großen Klebstoffschicht und sie hat weiterhin ein Problem hinsichtlich der Verarbeitbarkeit.
Weiterhin beschreiben die JP-A-3-149890 und die JP-A-3-149891 ein Verfahren, bei dem eine Zusammensetzung, enthaltend ein keramisches Pulver und optionale Komponenten, wie kurze Glasfasern etc., kompressionsverformt werden um eine komprimierte Platte herzustellen. Diese komprimierte Platte wird dann mit einem flüssigen Epoxyharz vom Zwei-Packungstyp imprägniert um eine Platte im B-Stadium zu bilden. Darauf wird eine Kupferfolie aufgebracht und der resultierende Satz wird pressverformt. Da jedoch das so erhaltene kupferkaschierte Laminat nicht aus einer gesinterten Keramik gebildet worden ist, verwertet es die Eigenschaften einer Keramik nicht oder es hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der so groß wie 10 × 10^–6 K^–1 bis 12 × 10^–6 K^–1 ist.
Es gibt weiterhin auch schon gedruckte Leiterplatten, die dadurch erhalten worden sind, dass Schaltkreisteile und -vorrichtungen auf einem keramischen Substrat gebildet werden, um Leiterplatten herzustellen. Die Leiterplatten werden dann mit einem Harz imprägniert und das Harz wird gehärtet. Bei diesen Platten werden jedoch die Schaltkreise und die Vorrichtungen bei hohen Temperaturen gebildet, um keramische Schaltkreisteile herzustellen, und die Schaltkreisteile werden mit einem Harz sowohl für den Schutz als auch für die Fertigstellung versiegelt. Diese Technik entspricht daher einer Nachbearbeitung beim Grünblättchen-Verfahren und es hat nichts mit einer Technik der Bildung und Fixierung von Schaltkreisen und -vorrichtungen auf einem Harzkeramikverbundsubstrat zu tun.
Wie oben bereits zum Ausdruck gebracht wurde, findet sich im Stand der Technik kein Hinweis betreffend einer Technik zur Herstellung einer metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte, bei der eine keramische gesinterte Platte mit einem Harz imprägniert wird, darauf direkt eine Metallfolie aufgebracht wird und der resultierende Satz pressverformt wird.
Auch die bei der Prüfung der oben genannten US-PS 4,882,455 , der JP-B-3-50429 etc. zitierten Entgegenhaltungen schweigen sich über eine derartige Technik aus.
Andererseits ist auch schon ein Verfahren zur Herstellung eines metallfolienkaschierten Laminats bekannt, bei dem eine Mehrzahl von Substraten der B-Stufe, imprägniert mit einem Harz, z.B. herkömmliche Glasgewebe-Epoxyharz-Prepregs, aufeinander gestapelt werden, darauf ein oder mehrere Metallfolien, z.B. Kupferfolien, weiter aufgebracht werden und der resultierende Satz erhitzt und verpresst (pressverformt) wird.
Das bei dem oben genannten Verfahren verwendete Harz des oben genannten, mit dem Harz imprägnierten Substrats in der B-Stufe hat eine Gelierungszeit von etwa 2 bis 3 Minuten unter Pressverformungsbedingungen. Wenn die B-Stufen- Bedingungen nicht richtig sind, z.B. wenn die Gelierungszeit zu lang ist, dann strömt das Harz zu stark, so dass das resultierende Laminat eine Dicke haben kann, die kleiner ist als die festgelegte Dicke, oder das Harz fließt weg, wodurch Hohlräume gebildet werden. Wenn andererseits die Gelierungszeit zu klein ist, dann ist der Kontakt zwischen dem mit dem Harz imprägnierten Substrat oder zwischen dem Substrat und der Metallfolie fehlerhaft und Mängel des Flusses des Harzes können Hohlräume bewirken.
D.h. es ist bei den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von metallfolienkaschierten Laminaten wesentlich, die richtigen, mit einem Harz imprägnierten Substrate in der B-Stufe zu verwenden.
Man könnte daran denken, ein weiteres Verfahren einzusetzen, bei dem das oben genannte, mit einem Harz imprägnierte Substrat der B-Stufe, das bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung von herkömmlichen Glasepoxy-Metallfolien-kaschierten Laminaten verwendet wird, durch ein Blättchen eines mit einem Harz imprägnierten anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper der B-Stufe ersetzt wird.
Das obige Verfahren entspricht einem Verfahren, bei dem die keramische komprimierte Platte bei dem obigen Verfahren unter Verwendung einer keramischen komprimierten Platte (JP-A-3-149890 und JP-A-3-149891) durch einen keramischen gesinterten Körper (Blättchen aus einem anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper) ersetzt wird.
Ein nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltenes metallfolienkaschiertes Laminat hat eine dicke Klebstoffschicht zwischen der Metallfolie und dem Blättchen des keramischen gesinterten Körpers. Als Ergebnis ist es so, dass ausgenommen der Fall, dass die Adhäsion zwischen der Keramik und dem zur Imprägnierung verwendeten Harz ausgezeichnet ist und das Harz eine Flexibilität hat, Restspannungen aufgrund eines Unterschieds des Wärmeausdehnungskoeffizienten freigesetzt werden, wodurch bewirkt wird, dass die Kupferfolie oder die Klebstoffschicht eine Rissbildung erfährt und dass die der Keramik inhärente hohe Wärmeleitfähigkeit aufgrund der dicken Klebstoffschicht verschlechtert wird.
Man könnte auch daran denken, eine Platte praktisch ohne eine Klebstoffschicht durch entsprechende Einstellung der Pressverformungsbedingungen herzustellen.
Aus den folgenden Gründen ist es jedoch sehr schwierig, eine solche Platte, die praktisch keine Klebstoffschicht hat, herzustellen. Wenn eine große Menge einer Harzschicht auf einer Keramik vorhanden ist, dann kann es sein, dass das Fließmuster des Harzes auf der Kupferfolie vorkommt, so dass die Dicke der Klebstoffschicht variiert. Weiterhin ist ein hoher Druck für das Pressverformen erforderlich und es ist daher sehr gut möglich, dass eine sehr brüchige Keramik eine Rissbildung erfährt. Bei diesen Umständen kann, solange wie die Harzschicht auf der Oberfläche der Keramik entfernt werden kann, eine ausgezeichnete Platte hergestellt werden. Jedoch insbesondere aufgrund der Brüchigkeit der Keramik ist es sehr schwierig, den Vorgang der Entfernung der Harzschicht unter Beibehaltung der richtigen Menge der Harzschicht mechanisch oder automatisiert durchzuführen. Weiterhin ist der richtige Bereich der Pressverformungsbedingungen auf der Basis der Menge der zu entfernenden Klebstoffschicht sehr eng und dies stellt ebenfalls ein Problem zur Gewährleistung der Adhäsionsfestigkeit an der Metallfolie dar. Wenn weiterhin die Klebstoffschicht ungleichmäßig entfernt wird, dann spiegelt sich diese Ungleichmäßigkeit auf der Oberflächenschicht wider und es kann keine oben beschriebene Platte mit praktisch keiner Klebstoffschicht darauf hergestellt werden.
D.h. es kann keine calcinierte keramische Platte, die mit einem Harz imprägniert ist, durch das gleiche Verfahren wie dasjenige hergestellt werden, das zur Herstellung der herkömmlichen Glasgewebe-Epoxyharz-Prepregs zur Anwendung kommt.
Wie bereits oben zum Ausdruck gebracht wurde, sind die Techniken gemäß dem Stand der Technik nicht dazu geeignet, metallfolienkaschierte keramische Verbundplatten durch Imprägnierung einer calcinierten keramischen Platte mit einem Harz, direktes Aufstapeln einer Metallfolie darauf und Pressverformen des resultierenden Satzes herzustellen.
Die benannten Erfinder haben sorgfältige Untersuchungen zur Herstellung einer gedruckten Leiterplatte mit hoher Dimensionsgenauigkeit unter Verwertung der ausgezeichneten Eigenschaften von Keramiken, wie eines niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten, einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer hohen Hitzebeständigkeit, durchgeführt. Sie haben als Ergebnis Anmeldungen, betreffend ein Verfahren, bei dem ein anorganischer, kontinuierlich poröser gesinterter Körper mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert wird, das wärmehärtbare Harz gehärtet wird und dann der imprägniere gesinterte Körper in Scheiben zerschnitten wird, eingereicht (JP-A-5-291706 und JP-A-6-152086).
Ein Block der bei dem oben beschriebenen Verfahren verwendeten, mit Harz imprägnierten Keramik hat eine stark verbesserte Verarbeitbarkeit aufgrund der Verbesserung seiner Schlagfestigkeit etc., so dass eine groß dimensionierte Platte mit einer Dicke von 1 mm oder weniger, einer Dickegenauigkeit innerhalb ±5 μm und einer Größe von 350 mm × 250 mm durch scheibenweises Zerschneiden hergestellt werden kann. Die so erhaltene Platte behält die ausgezeichne ten Eigenschaften einer Keramik, wie eines niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer Hitzebeständigkeit bei und sie hat auch eine Wasserbeständigkeit sowie eine Beständigkeit gegenüber Chemikalien.
Die oben genannte Platte gestattet ein Plattieren mit einem Metall durch ein beliebiges der herkömmlichen Trocken- und Nassverfahren und sie kann in geeigneter Weise für eine gedruckte Leiterplatte verwendet werden.
Die benannten Erfinder haben daher Untersuchungen hinsichtlich der wärmehärtbaren Harzkomponenten, die für die Imprägnierung verwendet werden, der Oberflächenbehandlung der porösen keramischen Schicht (eines anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers), erhalten durch Imprägnierung mit dem Harz, und Härtung des Harzes und Klebstoffzusammensetzungen durchgeführt. Sie haben eine metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte entwickelt, bei der eine Metallfolie mit einem Klebstoff angeheftet ist.
Die oben genannte metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte hat eine ausgezeichnete Flachheit der Oberfläche der Metallfolie und sie weist eine Schlagfestigkeit, eine maschinelle Bearbeitbarkeit, eine Wasserbeständigkeit und eine Beständigkeit gegenüber Chemikalien auf. Jedoch ist ihre Herstellungsstufe kompliziert und die Metallfolie wird durch eine Klebstoffschicht mit einer Dicke von mehr als 10 μm angeklebt, so dass die physikalischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Klebstoffschicht eingeschränkt sind. Insbesondere besteht ein Problem dahingehend, dass die Wärmeleitfähigkeit stark verschlechtert worden ist. Die benannten Erfinder haben daher sorgfältige Untersuchungen durchgeführt, um ein Herstellungsverfahren für die Verringerung der Klebstoffschicht dahingehend zu entwickeln, dass die Klebstoff schicht so klein wie möglich ist. Sie haben als Ergebnis gefunden, dass eine neue metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte, bei der eine Metallfolie durch eine minimale Klebstoffschicht stark angeheftet ist, dadurch zur Verfügung gestellt werden kann, dass gleichzeitig die Bindung der Metallfolie und die Herstellung der harzimprägnierten keramischen Schicht durchgeführt wird, anstelle dass die Metallfolie mit einem Klebstoff aufgebracht wird. Auf der Basis dieser Auffindung wurde die vorliegende Erfindung vervollständigt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte, gebildet aus:
einem harzimprägnierten gesinterten Substrat), hergestellt durch Imprägnieren eines 0,2 bis 10 mm dicken gesinterten Substrats, das aus einem anorganischen, kontinuierlich porösen, gesinterten Körper mit einer tatsächlichen Porosität von 12 bis 50% und einer Offenporigkeit von mindestens 10% erhalten worden ist, mit einem wärmehärtbaren Harz unter Vakuum, und
einer Metallfolie;
wobei das harzimprägnierte, gesinterte Substrat und die Metallfolie gestapelt, pressgeformt und wärmegehärtet wurden;
die gestapelte Metallfolie eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 10 μm oder weniger besitzt und das gesinterte Substrat eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 30 μm oder weniger besitzt; wobei
das gesinterte Substrat durch das wärmegehärtete, wärmehärtbare Harz, das das gesinterte Substrat derart imprägniert, dass keine vom gesinterten Substrat unterscheidbare Harzschicht vorliegt oder eine Harzschicht eine Klebstoffschicht mit einer Dicke von 10 μm oder weniger bildet, an der Metallfolie haftet,
zur Verfügung gestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der oben genannten metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Imprägnieren eines 0,2 bis 10 mm dicken gesinterten Substrats, das aus einem anorganischen, kontinuierlich porösen, gesinterten Körper mit einer tatsächlichen Porosität von 12 bis 50% und einer Offenporigkeit von mindestens 10% erhalten worden ist, mit einem wärmehärtbaren Harz unter Vakuum unter Bildung eines harzimprägnierten gesinterten Substrats,
Umlegen des Umfangs des harzimprägnierten gesinterten Substrats mit einer rahmenförmigen Umkehrpolsterung zur Absorption des überschüssigen Harzes, das seitlich aus dem harzimprägnierten gesinterten Substrat fließt, und zur Verringerung einer lokalen Drucklast,
Aufbringen einer Metallfolie auf das harzimprägnierte gesinterte Substrat und die Umkehrpolsterung unter Bildung eines Satzes, wobei die Metallfolie eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 10 μm oder weniger zur Erhöhung der Haftfestigkeit besitzt und das gesinterte Substrat eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 30 μm oder weniger besitzt; und
Pressformen und Wärmehärten des auf diese Weise hergestellten Sets, wobei das Pressformen durch Erniedrigen des Drucks in einer Umgebungsatmosphäre auf 20 kPa oder weniger und nachfolgendes Anlegen eines Pressformdrucks von mindestens 0,2 MPa durchgeführt wird, um das Harz zu erstarren und zu härten.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte keramische Platte hat vorzugsweise eine Genauigkeit der Dicke innerhalb von ±20 μm und die Metallfolie davon hat vorzugsweise eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit von nicht mehr als 5 μm.
Der erfindungsgemäß verwendete anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) hat vorzugsweise eine Offenporigkeit von mindestens 10%, vorzugsweise 15 bis 35%, eine tatsächliche Porosität von 12 bis 50%, vorzugsweise 15 bis 45%, eine geschlossene Porosität von vorzugsweise 2% oder weniger und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von vorzugsweise 0,2 bis 5 μm. Was die mechanischen Eigenschaften betrifft, so hat der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) vorzugsweise eine Shore-Härte (HS) von 45 oder weniger, eine Vickers-Härte (HV) von 300 oder weniger und eine Biegefestigkeit von mindestens 50 MPa.
Das erfindungsgemäß verwendete gesinterte Substrat (II) schließt vorzugsweise die folgenden Substrate ein.
Ein gesintertes Substrat, erhalten durch Sintern eines grünen Blättchens, erhalten durch ein Extrudierungsverfahren zur Herstellung eines anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I) und Glätten der Oberfläche des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I). Dieses gesinterte Substrat hat eine Größe von vorzugsweise mindestens 500 cm², eine Dicke von 1,0 bis 6,0 mm und eine Genauigkeit der Dicke innerhalb von ±30 μm pro Abstand von 2 bis 50 mm.
Ein gesintertes Substrat, erhalten durch Imprägnieren eines blockartigen anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I) mit einer Dicke von mindestens 10 mm mit einer flüssigen organischen Substanz (OR) im Vakuum, Zuschneiden des resultierenden imprägnierten gesinterten Körpers zu einer vorbestimmten Dicke von 0,2 bis 6,0 mm und Entfernen der organischen Substanz durch Extraktion, Vergasung oder Calcinierung. Dieses gesinterte Substrat hat vorzugsweise eine Genauigkeit der Dicke innerhalb von ±20 μm und eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit Rz von 30 μm oder weniger.
Das gesinterte Substrat (II) kann ein solches sein, das wie folgt behandelt wird, um ihm die folgenden Eigenschaften zu verleihen.
Ein gesintertes Substrat, erhalten durch Imprägnierung eines gesinterten Substrats (II) mit der Lösung einer metallorganischen Verbindung (OM1), und Pyrolysierung der metallorganischen Verbindung (OM1) durch eine Hitzebehandlung bei einer End-Erhitzungstemperatur von 650 bis 800°C, zur Bildung eines Oxids oder eines Verbundoxids auf den Oberflächen mit Einschluss der Oberflächen der Poren, so dass das gesinterte Substrat (II) eine verbesserte Affinität gegenüber einem wärmehärtbaren Harz (R) hat.
Ein gesintertes Substrat, erhalten durch Imprägnierung eines gesinterten Substrat (II) mit einer metallorganischen Verbindung (OM2), und Pyrolisierung der metallorganischen Verbindung (OM2) durch Behandlung des imprägnierten gesinterten Körpers mit Wasserdampf und Hitzebehandlung bei der höchsten Temperatur von 650 bis 900°C zur Bildung eines Verbundoxids in den Poren, so dass es eine hohe dielektrische Konstante hat.
Die oben genannte metallorganische Verbindung (OM1) wird aus metallorganischen Verbindungen, wie Al-, Ti- und Si-Verbindungen, ausgewählt. Die Lösung der metallorganischen Verbindung (OM1) hat vorzugsweise eine Konzentration der metallorganischen Verbindung von 0,05 bis 10 Gew.-%.
Die oben genannte metallorganische Verbindung (OM2) wird aus metallorganischen Verbindungen, wie Ti-, Ta-, Al-, Zr-, Ba-, Ca-, Sr-, Pb- und Mg-Verbindungen ausgewählt. Die metallorganische Verbindung (OM2) wird so eingesetzt, dass die Menge des daraus durch Pyrolyse gebildeten Produkts in den Poren 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den gesinterten Körper (I), beträgt.
Das erfindungsgemäß verwendete wärmehärtbare Harz (R) erfährt eine Härtung durch Additionspolymerisation und es hat einen Schmelzpunkt, der höher als Raumtemperatur ist.
Die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte kann durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem eine Metallfolie auf das mit Harz imprägnierte gesinterte Substrat (IIR), erhalten durch Imprägnieren des oben genannten gesinterten Substrats (II) mit einem wärmehärtbaren Harz (R) aufgebracht wird und der resultierende Satz pressverformt wird. Das Pressverformen wird durch Erhitzen und Verpressen des Satzes, nachdem der Verringerungsgrad des Umgebungsdrucks erreicht worden ist, durchgeführt. Die Herstellungsbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung 2 sind vorzugsweise wie folgt. a. Das wärmehärtbare Harz hat einen Schmelzpunkt höher als Raumtemperatur. b. Die obige Verringerung des Umgebungsdrucks wird eingeleitet, bevor das wärmehärtbare Harz (R) geschmolzen wird. c. Der Umgebungsdruck wird aus 7 kPa oder niedriger verringert und dieser Umgebungsdruck wird über mindestens 5 Minuten aufrechterhalten, bevor der Pressformungsdruck angelegt wird. Der Pressformungsdruck beträgt 0,4 bis 4 MPa. e. Nach dem Anlegen des Pressformungsdrucks wird der Verringerungsgrad des Umgebungsdrucks verringert (d.h. der Umgebungsdruck wird erhöht), um eine Vergasung der Komponenten in dem Harz (R) zu verhindern, und die Verringerung des Umgebungsdrucks wird beendigt, bevor das Harz (R) eine wesentliche Gelierung und Härtung beginnt.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer keramischen mehrschichtigen Verbundplatte kann Folgendes umfassen
Imprägnieren eines gesinterten Substrats (II) eines anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I) mit einer tatsächlichen Porosität von 12 bis 50% und einer Offenporigkeit von mindestens 10% mit einem wärmehärtbaren Harz (R) im Vakuum,
Härten des wärmehärtbaren Harzes (R) zur Bildung eines harzimprägnierten gesinterten Substrats (IIR) mit einer Dicke von 6 mm, in dem das gesinterte Substrat (II) und das wärmehärtbare Harz (R) integriert sind,
Bilden eines gedruckten Verdrahtungsnetzwerks für eine innere Schicht auf mindestens einer Oberfläche des mit dem Harz imprägnierten gesinterten Substrats (IIR) zum Erhalt eines Substrats (PCI),
Platzierung eines Substrats (PI), gebildet aus einem mit Harz imprägnierten gesinterten Substrat (nachstehend manchmal als IIR' bezeichnet), hergestellt durch Imprägnieren eines gesinterten Substrats (II) mit einer Dicke von 0,1 bis 3 mm mit einem wärmehärtbaren Harz (R') auf einer Oberfläche des Substrats (PCI), wobei die Oberfläche das gedruckte Verdrahtungsnetzwerk für eine innere Schicht hat,
gegebenenfalls Platzieren einer Metallfolie für eine äußere Schicht auf dem Substrat (PI), um einen Satz zu bilden und
Pressformen des so hergestellten Satzes.
Die Bedingungen des obigen Verfahrens sind wie folgt. a. Das Substrat (PCI) und das Substrat (PI) verwenden gesinterte Substrate (II), erhalten aus dem gleichen anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper (I). b. Das wärmehärtbare Harz R und das wärmehärtbare Harz R' sind von der gleichen Art. c. Das gesinterte Substrat (II) hat eine Genauigkeit der Dicke von innerhalb ±20 μm pro einem Abstand von 2 bis 50 mm und eine mittlere 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 30 μm oder weniger. d. Die Metallfolie der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte hat eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 5 μm oder weniger und die durch Hitze gehärtete Harzschicht, die eine Klebstoffschicht für die Me tallfolie bildet, ist im Wesentlichen null oder sie hat eine Dicke von 10 μm oder weniger und das Substrat (PCI) ist aus der obigen metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte gebildet worden und es hat ein gedrucktes Verdrahtungsnetzwerk für eine innere Schicht auf mindestens einer Oberfläche davon. e. Das Substrat (PI) hat konkave Teile, die genügend und vollständig breit und tief sind, um zu den konvexen Teilen der Metallfolie des Substrats (PCI) mit Einschluss des gedruckten Verdrahtungsnetzwerks für eine innere Schicht zu passen.
Nachstehend wird die Konstitution der vorliegenden Erfindung erläutert.
In der erfindungsgemäßen metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte hat die isolierende Schicht (eine keramische Schicht, imprägniert mit einem gehärteten Harz) eine Dicke von 0,2 bis 10 mm und eine Genauigkeit der Dicke von vorzugsweise innerhalb von ±30 μm pro einem Abstand von 2 mm bis 50 mm, und diese Genauigkeit der Dicke ist im Wesentlichen der Genauigkeit der Dicke eines gesinterten Substrats (II), erhalten aus einem anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper (I), äquivalent.
Weiterhin ist in der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte die mittlere 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z der Metallfolie 10 μm oder weniger und die Dicke der hitzegehärteten Harzschicht, die die Klebstoffschicht für die Metallfolie bildet, ist 10 μm oder weniger. Vorzugsweise ist die Klebstoffschicht praktisch nicht unterscheidbar oder ausgeprägt.
Wenn die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte eine Klebstoffschicht der Metallfolie hat, dann ist die äußere Oberfläche der Metallfolie äußerst glatt und die äußere Oberfläche der Metallfolie hat eine Oberflächenrauigkeit, die der Oberflächenrauigkeit einer zum Pressformen verwendeten Pressplatte (im Allgemeinen einer oberflächenpolierten Metallfolie oder Platte aus Edelstahl, Aluminium oder Eisen) und der Oberflächenrauigkeit der Metallfolie selbst äquivalent ist.
Andererseits ist es so, dass, wenn die Klebstoffschicht nicht unterscheidbar ist, die Oberflächenrauigkeit der Metallfolie reduktiv die Oberflächenrauigkeit des gesinterten Substrats (II) widerspiegelt. Wenn daher die Klebstoffschicht im Wesentlichen nicht unterscheidbar ist und wenn die durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z der laminierten Metallfolie 10 μm oder weniger sein muss, dann muss das gesinterte Substrat (II) im Allgemeinen einen Wert für R_z von 30 μm oder weniger haben. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kontaktierten konvexe Teile der ungleichmäßigen Oberfläche der Metallfolie (der auf die keramische Oberfläche laminierten Oberfläche) die keramische Oberfläche und sie bilden eine Struktur, bei der die konvexen Teile die Poren des gesinterten Substrats (II) so durchdringen, dass keine von dem mit Harz imprägnierten gesinterten Substrat (II) unterscheidbare Klebstoffschicht vorhanden ist.
Die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte hat eine erheblich verbesserte Festigkeit und Schlagfestigkeit im Vergleich zu dem als Rohmaterial verwendeten gesinterten Substrat (II).
Wenn beispielsweise das gesinterte Substrat (II) eine Biegefestigkeit von 50 MPa hat, dann zeigt im Allgemeinen die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte einen Wert von mindestens 70 MPa. Wenn weiterhin das gesinterte Substrat (II) eine Dicke von 1,6 mm hat und eine Fallkugel-Schlaghöhe (gemessen mit einer Vorrichtung gemäß dem Schlagtestgerät der JIS-Norm K 6718-1983 für Platten aus Methacrylsäureharzen) von ungefähr 5 bis 8 cm hat, d.h. für die Herstellung irgendeiner guten Probe für den Test nicht zufrieden stellend ist, dann wird die mit einem Harz imprägnierte keramische Schicht, die erfindungsgemäß verwendet wird, verbessert und sie zeigt einen Wert von 15 bis 25 cm, welcher Wert ungefähr so gut ist wie derjenige einer Phenol-laminierten Papierplatte mit einer Dicke von 1,6 mm für das Hochtemperatur-Stanzen.
Die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte ist als ein allgemeines Glasfaserverstärktes Epoxyharzlaminat maschinell bearbeitet und es gestattet insbesondere ein genaueres Bohren mit geringerem Durchmesser als ein Glasfaser-verstärktes Epoxyglaslaminat.
Weiterhin wird der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient der Keramik kaum verschlechtert, so dass die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte im Allgemeinen einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der demjenigen der verwendeten Keramik fast äquivalent ist. Weiterhin ist nach dem 30-minütigem Erhitzen auf 350°C die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte von Verwerfungen und Verdrehungen frei, so dass sie sehr gut als Substrat mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet werden kann.
Weiterhin sind die offenen Poren des gesinterten Substrats (II) vollständig mit einem Harz gefüllt, so dass die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Absorptionsfähigkeit für Wasser, der Beständigkeit gegenüber Säuren, der Beständigkeit gegenüber Alkalien, etc. hat. Als Ergebnis kann die Bildung eines gedruckten Verdrahtungsnetzwerks durch ein Nassverfahren, verwendet für herkömmliche Glasepoxylaminate, angewendet werden und es kann aus der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte eine gedruckte Leiterplatte durch Durchgangsloch- und Ätzungsverfahren gemäß den herkömmlichen Verfahren wie erforderlich hergestellt werden. Wie oben beschrieben wurde, ist die Oberfläche der Metallfolie äußerst glatt und die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte ist für die Bildung von Löchern mit kleinem Durchmesser verarbeitbar, so dass die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte besser verarbeitbar ist als ein herkömmliches Glasepoxylaminat.
Nachstehend werden die Komponenten der erfindungsgemäßen metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte, das Herstellungsverfahren hierfür und die keramische mehrschichtige Verbundplatte erläutert.
Anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper (I)
Der erfindungsgemäß verwendete anorganische kontinuierlich gesinterte Körper wird im Allgemeinen durch Einarbeitung eines Sinterungshilfsmittels und eines Mischhilfsmittels, wie eines organischen Lösungsmittels, oder von Wasser in ein anorganisches Pulver wie erforderlich zur Bildung eines homogenen Gemisches durch Press- oder Extrudierungsverformen des Gemisches zu einer gewünschten Form, wie einer Platte, einem Prisma, einem Zylinder, oder einer anderen Form, wie einem Block unter hohem Druck oder ultrahohem Druch und in einem Zustand, in dem das Mischhilfsmittel, etc. wie erforderlich entfernt werden kann und weiterhin durch Entfernung des Mischhilfsmittels durch Trocknen oder Erhitzen und durch Versintern des geformten Gemisches bei einer Temperatur von mindestens 600°C, im Allgemeinen mindestens 1000°C, hergestellt.
Das anorganische Pulver als Rohmaterial kann aus solchen Pulvern ausgewählt werden, die einen anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper ergeben, dessen elektrische Eigenschaften, etc., gemessen im trockenen Zustand, für elektrische Verwendungszwecke annehmbar sind.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung das anorganische Pulver im Hinblick auf die maschinelle Bearbeitbarkeit ausgewählt. Das anorganische Pulver kann ein Gemisch von mindestens zwei der folgenden Pulver sein.
Speziellerweise schließt das anorganische Pulver anorganische Pulver mit einem BN-Gehalt von 8 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-%, wie ein Verbundmaterial aus Aluminiumnitrid-Bornitrid (AlN-h-BN), ein Verbundmaterial aus Aluminiumbornitrid (Al₂O₃-h-BN), ein Verbundmaterial aus Zirkoniumoxid-Bornitrid (ZrO₂-h-BN) und ein Verbundmaterial aus Siliciumnitrid-Bornitrid (Si₃N₄-BN), Wollastonite, wie β-Wollastonit (β-CaSiO₃), Cordierit (2MgO/2Al₂O₃/5SiO₂), und Glimmer ein. Der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper wird aus einem beliebigen dieser Pulver als Hauptkomponente erhalten. Im Allgemeinen wird, wenn das anorganische Pulver gesintert wird, ein Sinterungshilfsmittel eingearbeitet, um dessen Sinterfähigkeit zu verbessern und um einen gesinterten Körper mit der gewünschten maschinellen Bearbeitbarkeit zu erzeugen.
Wenn beispielsweise AlN-h-BN als anorganisches Pulver verwendet wird, dann wirkt h-BN (hexagonales Bornitrid) als Sinterungshilfsmittel und als Porenbildner, während das Sinterungshilfsmittel aus Oxiden der Elemente der seltenen Erden, typischerweise Yttriumoxid, und Oxiden der Erdalkalielemente, wie Calciumoxid, ausgewählt wird. Bei Verwendung von β-CaSiO₃ gibt es ein Praxis-geeignetes Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Körpers mit einer weiter verbesserten Hitzebeständigkeit in Gegenwart von ungefähr 1 bis 18 Gew.-% MgO.
Im Allgemeinen kann für eine Keramik auf Oxidbasis ein Gel, erhalten durch Zersetzung einer metallorganischen Verbindung, als Sinterungshilfsmittel eingesetzt werden. So werden z.B. bei einem Sinterverfahren eine Lösung einer metallorganischen Verbindung und ein keramisches Pulver als Rohmaterial miteinander vermischt und die metallorganische Verbindung wird beispielsweise unter Erhitzen zersetzt, um ein Gel in einer gleichförmigen Dispersion zu bilden. Das Gel wird unter Druck wie erforderlich verformt und der geformte Körper wird getrocknet und dann bei einer Temperatur zwischen 600°C und 1000°C gesintert. Im Allgemeinen hat der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper, der durch das obige Verfahren erhalten worden ist, eine niedrige Festigkeit, während dieser gesinterte Körper mit einem Harz gemäß der vorliegenden Erfindung so integriert ist, dass seine Festigkeit und Schlagbeständigkeit stark verbessert ist.
Weiterhin werden z.B. verschiedene Typen von keramischen Waren für elektrisch isolierende Materialien, wie Isolatoren, und feuerfesten Materialien, wie herkömmliche Elektroofen- und Konstruktionsmaterialien, verwendet.
Einige der obigen keramischen Materialien können als ein anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper (I) mit der oben beschriebenen Biegefestigkeit, einer niedrigen Härte, einer Gleichförmigkeit, einer gewünschten Porosität und einem gewünschten Porendurchmesser verwendet werden. Solche, die den elektrischen Eigenschaften, etc. genügen, können naturgemäß als ein anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper (I) verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird es besonders bevorzugt, ein Aluminiumnitrid-Bornitrid-Verbundmaterial (AlN-h-BN), das ein hexagonales Kristallsystem hat, oder β-Wollastonit (β-CaSiO₃) zu verwenden.
Der erfindungsgemäß anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) hat eine tatsächliche Porosität (Vol./Vol.-%), wie unten definiert, von 12 bis 50%, vorzugsweise 15 bis 45%. Wenn die tatsächliche Porosität kleiner als 12% ist, dann hat der gesinterte Körper (I) eine schlechte maschinelle Bearbeitbarkeit. Wenn andererseits die tatsächliche Porosität über 50% hinausgeht, dann hat der gesinterte Körper (I) in unerwünschter Weise eine niedrige Festigkeit.
Zur Imprägnierung mit einem Harz hat der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper eine Offenporigkeit (Vol./Vol.-%), wie unten stehend definiert, von mindestens 10%, vorzugsweise 15 bis 35%. Wenn die Offenporigkeit kleiner als 10% ist, dann ist die Verbesserung der Eigenschaften durch die Imprägnierung nicht ausreichend. Wenn andererseits die Offenporigkeit 35% oder kleiner ist, insbesondere 25% oder kleiner ist, dann zeigt das harzimprägnierte gesinterte Substrat eine Flammfestigkeit von mindestens V-0 bei dem UL-Standardtest ohne Einarbeitung eines flammverzögernden Mittels in das Harz.
Die Bezeichnung „tatsächliche Porosität" soll die Porosität bedeuten, die nach der folgenden Gleichung auf der Basis des spezifischen Gewichts erhalten wird. Tatsächliche Porosität (Vol./Vol.-%) = (1 – ρ/ρ0) × 100ρ₀ = tatsächliches spezifisches Gewicht oder Dichte der Keramik
ρ = spezifisches Gewicht oder Dichte des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I)
Die Bezeichnung „Offenporosität" (= kontinuierliche Porosität) in der vorliegenden Erfindung ist einer Porosität fast äquivalent, die durch Umwandlung, bezogen auf die Wasserabsorptionsfähigkeit Gew./Gew.-% erhalten wird, und die Gleichung für die Umwandlung auf der Basis der Wasserabsorptionsfähigkeit Gew./Gew.-% ist wie folgt. Offenporigkeit (Vol./Vol.-%) = wρ/(100 – w) × 100w = Wasserabsorptionsfähigkeit Gew./Gew.-%
ρ = spezifisches Gewicht oder Dichte des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I)
Wenn die geschlossene Porosität (= tatsächliche Porosität – Offenporigkeit) etwa 10% beträgt, dann kann der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden, während die geschlossene Porosität vorzugsweise 5% oder weniger, mehr bevorzugt 2% oder weniger, beträgt. Bei Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung sind im Allgemeinen kleinere Werte die besseren. Wenn eine große Menge von geschlossenen Poren vorhanden ist oder wenn geschlossene Poren ungleichmäßig verteilt sind oder wenn ein großer gesinterter Teil der Keramik als Rohmaterial lokal vorhanden ist, dann können sich geschlossene Poren, die nicht mit einem Harz imprägniert sind, öffnen oder eine große Fläche der Keramik kann freigelegt werden, wenn der mit Harz imprägnierte gesinterte Körper (das Substrat) maschinell bearbeitet wird. Als Ergebnis ist der mit Harz imprägnierte gesinterte Körper brüchig und er hat Teile, die keine verbesserte Beständigkeit gegenüber Chemikalien haben. In einigen Fällen hat in unerwünschter Weise der mit Harz imprägnierte gesinterte Körper eine nicht-gleichförmige Restspannungsverteilung, so dass bei ihm eine Rissbildung erfolgen kann.
Die Genauigkeit der Dicke und die durchschnittliche Oberflächenrauigkeit, insbesondere die Oberflächenrauigkeit spiegeln die Größe und die Variierbarkeit der Porendurchmesser wider, wenn der gesinterte Körper zu dünnen Blättchen zugeschnitten wird. Weiterhin, wenn die Oberfläche des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I) durch Polieren geglättet wird, dann spiegelt die Glättung naturgemäß den Porendurchmesser wider. Im Hinblick auf diese Umstände wird es bevorzugt, dass die Poren so gleichförmig wie möglich verteilt sein sollten und dass sie so klein wie möglich sein sollten.
Andererseits wird gemäß der vorliegenden Erfindung das gesinterte Substrat mit einem Harz imprägniert, um die Ei genschaften des gesinterten Substrats, wie die maschinelle Bearbeitbarkeit und den Widerstand gegenüber Chemikalien, stark zu verbessern. Im Hinblick darauf wird ein gesintertes Substrat bevorzugt, das leicht mit einem Harz imprägniert werden kann, das jedoch das Harz nicht ausschwitzt und das aufeinander folgende Extrusionen des Harzes durch kontinuierliche Poren zum Zeitpunkt der Verformung unter Erhitzen und unter Druck gestattet.
Im Hinblick auf oben genannte zwei Punkte ist der letztgenannte Punkt von besonderer Wichtigkeit und der mittlere Porendurchmesser beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 μm, besonders bevorzugt 0,2 bis 6 μm.
Erfindungsgemäß hat weiterhin im Hinblick auf die Korrelation zwischen der maschinellen Bearbeitbarkeit und der Festigkeit des so hergestellten Substrats der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) eine Shore-Härte (HS) von 45 oder weniger, eine Vickers-Härte (HV) von 300 oder weniger und eine Biegefestigkeit von mindestens 40 MPa, vorzugsweise mindestens 50 MPa. Wenn die Werte für HS und HV über 45 bzw. 300 hinausgehen, dann ist es in unerwünschter Weise schwierig, den anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper (I) mit einer Bearbeitungsvorrichtung zu bearbeiten, die im Allgemeinen für Glas-Epoxy-Laminate eingesetzt wird, und es ist weiterhin schwierig, eine Präzisionsbearbeitung damit durchzuführen, was zu gesteigerten Kosten führt. Wenn die Biegefestigkeit kleiner als 40 MPa ist, dann hat der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) schlechte Handhabungseigenschaften. Beispielsweise in der Stufe der Imprägnierung, da er brüchig ist, wenn er als solcher mit einer Dicke von etwa 1 mm verwendet wird. Weiterhin ist es in unerwünschter Weise möglich, dass eine Rissbildung auftritt, wenn das mit Harz imprägnierte gesinterte Substrat und eine Metallfolie pressverformt werden.
Gesintertes Substrat (II)
Das erfindungsgemäß verwendete gesinterte Substrat (II) ist ein dünnes Blättchen mit einer Dicke von 0,2 bis 10 mm, erhalten aus dem obigen anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper (I). Dieser wird durch Herstellung eines grünen Blättchens, hergestellt durch ein Extrudierungsverfahren, etc., Sintern des grünen Blättchens zum direkten Erhalt eines grünen Blättchens und Polieren der Oberfläche des Innenblättchens hergestellt oder dadurch erhalten, dass der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) mit der Form eines Blocks und einer Dicke von mindestens 10 mm zu dünnen Blättchen zerschnitten wird.
Ein gesinterter Körper mit einer Dicke von mindestens 2 mm kann dadurch hergestellt werden, dass direkt ein grünes Blättchen, hergestellt durch ein Extrudierungsverfahren, zur Bildung eines dünnen Blättchens versintert wird und ein gesintertes Substrat mit einer Dicke von weniger als 2 mm und bis zu etwa 1,5 mm kann dadurch hergestellt werden, dass die Oberfläche des obigen gesinterten Körpers poliert wird und es kann als gesintertes Substrat (II) gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Wenn ein dünnes Blättchen nach diesem verbesserten Verfahren hergestellt werden kann, dann ist das dünne Blätten naturgemäß für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignet.
In der tatsächlichen Praxis ist, wenn der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) tatsächlich durch Sintern eines grünen Blättchens hergestellt wird, dann steht die Fläche oder die Größe des gesinterten Körpers (I) nahezu im Verhältnis zu seiner Dicke. Beispielsweise im Falle eines anorganisch kontinuierlich porösen gesinterten Körpers mit den Abmessungen 200 mm × 200 mm ist die kleinste Dicke, die erreicht werden kann, etwa 2 mm. Wenn er die Abmessungen 100 mm × 100 mm hat, dann ist die kleinste Dicke, die erreicht werden kann, etwa 1,5 mm.
Die Gründe hierfür sind wie folgt. Als erstes hat der gesinterte Körper im Allgemeinen eine aufgeraute Oberfläche, bewirkt durch die durch das Sintern induzierte Kontraktion, die erforderlich ist, um die Oberfläche zu polieren. Es ist wahrscheinlich, dass ein dünnes Blättchen des gesinterten Körpers sich verformt und verdreht aufgrund der durch das Sintern induzierten Kontraktion und der delikaten Variierbarkeit der Calcinierungsbedingungen. Schließlich ist es, da das dünne Blättchen im Allgemeinen brüchig ist, schwierig, seine Oberfläche zu polieren. Zum zweiten hat, weil das dünne Blättchen schlecht zu polieren ist, dieses praktisch keine Verwendbarkeit als solches.
Aus den obigen Gründen ist ein Verfahren zur Herstellung des obigen dünnen Blättchens, insbesondere zu dessen technischer Herstellung, noch nicht sorgfältig untersucht worden.
Bei diesen Umständen wird erfindungsgemäß vorzugsweise ein dünnes Blättchen mit einer Dicke von bis zu etwa 6 mm aus dem Block des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I), der leicht herstellbar ist und von Schwankungen fast frei ist, herausgeschnitten und als scheibenförmiges dünnes Blättchen (gesintertes Substrat (II)) verwendet.
Das obige scheibenförmige dünne Blättchen wird dadurch hergestellt, dass ein Block des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I) mit einem flüssigen Substrat (OR) unter Vakuum imprägniert wird und dass dann der mit dem Harz imprägnierte gesinterte Körper zu einer vorbestimmten Dicke von 0,2 bis 6,0 mm zugeschnitten wird und dass die organische Substanz (OR) durch Extraktion, Vergasung, Zersetzung oder Pyrolyse entfernt wird.
Die organische Substanz (OR) wirkt zuerst dahingehend, dass die Poren des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I) zugestopft werden um die Eindringung des Poliermittels oder eines Schneidmediums in die Poren und die Verschlechterung bzw. die Zerstörung des gesinterten Substrats zu verhindern. Zweitens wirkt sie dahingehend, dass sie die Brüchigkeit des anorganischen, kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I) überwindet, wenn dünne Blättchen hergestellt werden.
Das flüssige anorganische Substrat (OR) wird aus organischen Lösungsmitteln, wie Alkoholen, Estern, Ketonen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, Weichmachern, Wachsen, Additions-polymerisierbaren Harzmonomeren und Additionspolymerisierbaren wärmehärtbaren Harzen ausgewählt.
Beispiele für das organische Lösungsmittel, den Weichmacher und das Wachs schließen organische Verbindungen ohne Polymerisierbarkeit und ohne Selbst-Reaktivität, wie Octanol, Octandiol, (Poly)ethylenglykol, (Poly)ethylenglykoldialkylether, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Diacetonacrylamid, N-Methylolacrylamid, p-Ethylphenol, p-Octylphenol, Cresol, Naphthol, Ethylencarbonat, p-Xylol, flüssiges Paraffin, Paraffinwachs, Triphenylphosphat, Bienenwachs, Nussharz und Dioctylphthalat, ein.
Beispiele für das Additions-polymerisierbare Harzmonomere schließen Styrol, Vinyltoluol, Vinylacetat, Acrylsäure, Methacrylsäure, (Meth)acrylsäurealkylester, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Ethylenglykoldi(meth)acrylat, 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Pentaerythritoltri(meth)-acrylat, Epoxyharze vom hydrierten Bisphenol A-Typ, Trimethylolpropantriglycidylether, (Poly)propylenglykoldiglycidylether, 1,4-Butandioldiglycidylether, (Poly)ethylen glykol, Diglycidylether, epoxidiertes Vinylcyclohexen, Diglycidylhexahydrophthalsäure und eine Zusammensetzung, erhalten durch Einarbeitung eines geeigneten Katalysators oder Hartungsmittels in eine polymerisierbare vernetzbare oder härtbare Verbindung, ein.
Beispiele für die Additions-polymerisierbaren wärmehärtbaren Harze schließen Epoxyharze, ungesättigte Polyesterharze, Diallylphthalatharze, Acrylharze, Cyanatharze, Cyanat-Epoxyharze, Cyanat-Maleimidharze, Cyanat-Maleimid-Epoxyharze, Maleimidharze, Maleimid-Vinylharze, Bisallylnadimidharze und andere ein. Diese Harze können entweder allein oder in Kombination zum Einsatz kommen.
Die flüssige organische Substanz (OR) wird vorzugsweise im Hinblick auf die folgenden Punkte ausgewählt. (1) Der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) wird nicht korrodiert. (2) Sie stellt eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität dar oder sie bildet beim Erhitzen eine stabile Flüssigkeit. (3) Sie setzt sich mit einem Schneidmedium nicht um. (4) Sie kann durch Extraktion, Vergasung, Zersetzung, Pyrolyse oder andere Maßnahmen vollständig entfernt werden. Diese vier Punkte sind wesentliche Erfordernisse. (5) Der anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I), der mit einem Harz imprägniert ist, kann mit einem Klebstoff verbunden werden. (6) Sie ist in dem Schneidmedium nicht löslich oder fast nicht löslich. (7) Sie hat weder eine Toxizität noch eine Brennbarkeit und sie ist auch hinsichtlich anderer Punkte hochsicher. (8) Sie ist ein Feststoff oder sie kann bei Umgebungsbedingungen, im Allgemeinen bei einer Temperatur von 40°C oder niedriger, in einen Feststoff umgewandelt werden. Diese vier Punkte betreffen die Handhabungseigenschaften. (9) Sie kann eine Schmierfähigkeit ergeben. (10) Sie kann die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die Schlagfestigkeit des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I) verbessern.
Wenn beispielsweise ein Schneidöl verwendet wird, dann wird das Trimethylolpropan (TMP) bevorzugt, da es den obigen Kriterien (1) bis (8) genügt, das Kriterium (9) zeigt und weiterhin den Effekt von (10) zeigt, obgleich es eine Verbindung mit einem niedrigen Molekulargewicht ist. Trimethylolpropan ist zur Verwendung mit einer Klingensäge oder einer Mehrklingensäge unter Verwendung eines Schneidöls, das mahlende Teilchen enthält, geeignet. Wenn das Schneidmedium Wasser ist, dann wird gleichermaßen das Triphenylphosphat (TPP) bevorzugt. Wenn es weiterhin erforderlich ist, die Festigkeit zur Herstellung eines breiteren Blättchens oder insbesondere eines dünnen Blättchens zu verbessern, dann wird es bevorzugt, eine polymerisierbare vernetzbare oder härtbare Verbindung auszuwählen und diese zu vernetzen oder zu härten, obgleich sie sich hinsichtlich der obigen Punkte (4) bis (9) schlecht verhalten kann.
Die Imprägnierung im Vakuum wird vorzugsweise bei Raumtemperatur oder bei vermindertem Druck und unter einem Druck von 7 kPa oder kleiner, vorzugsweise 3 kPa oder kleiner, in einem Bereich durchgeführt, in dem die organische Substanz (OR) nicht siedet.
Wenn die für die Imprägnierung verwendete flüssige organische Substanz (OR) eine polymerisierbare, vernetzbare oder eine härtbare Verbindung ist, dann wird die Reaktion vervollständigt um den Verstärkungseffekt zu verbessern.
Der mit dem Harz imprägnierte anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper (I) kann mit einer Schlitzvorrichtung mit einer fixierten Klinge, wie einem Diamantschneider mit einem Umfangsschneidrand, einem Diamantschneider mit einem Innenschneidrand und einem mit Diamanten fixierten Drahtschneider, einer mit Diamanten fixierten Mehrklingensäge, einer mit Diamanten fixierten Klin gensäge oder einer Klingensäge mit einer ultraharten Stahlklinge oder einer Vorrichtung zum Schneiden von Keramik unter Verwendung eines Drahtschneiders oder einer Mehrklingensäge unter Verwendung eines Schmieröls oder Wasser, das mahlende Teilchen enthält, zerschnitten werden. Erfindungsgemäß werden gemäß der vorliegenden Erfindung der oben genannte Apparat und die Zerschneidungs- oder Schneidbedingungen in richtiger Weise so ausgewählt, dass der scheibenförmig geschnittene gesinterte Körper von Verwerfungen oder Verdrehungen frei ist und eine glatte Oberfläche hat.
Die organische Substanz (OR), die für die Imprägnierung verwendet worden ist, wird von dem oben genannten, in Scheiben geschnittenen gesinterten Körper durch eine oder eine Kombination der folgenden Maßnahmen der Extraktion, Zersetzung und Pyrolyse entfernt. Im Allgemeinen wird die organische Substanz (OR) vorzugsweise vollständig durch ein Verfahren entfernt, bei dem sie vorläufig extrahiert, vergast oder bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 150°C zersetzt wird, worauf sie bei einer Temperatur, die nicht über 550°C hinausgeht und wie erforderlich unter vermindertem Druck pyrolysiert wird und schließlich bei einer maximalen Temperatur von 900°C oder niedriger hitzebehandelt wird.
So sind z.B. das TMP und das TPP leicht in einem Lösungsmittel mit einer niedrigen Viskosität, wie Methanol, Aceton oder Methylethylketon, löslich. Das TMP hat einen Siedepunkt von 292°C und das TPP hat einen Siedepunkt von 370°C. In diesem Fall wird die organische Substanz in Methanol, Aceton oder dergleichen unter Verwendung von Ultraschallwellen Lösungsmittel-extrahiert. Der imprägnierte gesinterte Körper wird bei einer Temperatur von 150°C oder niedriger getrocknet um das Lösungsmittel zu entfernen und die Temperatur des gesinterten Körpers wird weiterhin auf 300 bis 400°C mit einem Trockner mit einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung zur Behandlung von Abgas und einer Lösungsmittel-Wiedergewinnungsvorrichtung erhöht um die organische Substanz vollständig zu entfernen.
Bei Verwendung eines wärmehärtbaren Harzes wird dieses durch Hitzebehandlung bei einer maximalen Temperatur von 600 bis 900°C, vorzugsweise 0,2 bis 6 mm, in einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält, entfernt.
Das oben erläuterte gesinterte Substrat (II), das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat eine Dicke von 0,2 bis 10 mm, vorzugsweise 0,2 bis 6 mm, eine Genauigkeit der Dicke von vorzugsweise innerhalb ± 30 μm, besonders bevorzugt innerhalb ± 20 μm, pro einem Abstand von 2 bis 50 mm und eine durchschnittliche Zehn-Punkt-Oberflächenrauigkeit von 30 μm oder weniger, vorzugsweise 20 μm oder weniger, besonders bevorzugt 10 μm oder weniger.
Das gesinterte Substrat (II) ist porös und hat im Allgemeinen kontinuierliche Poren mit einer normalen Verteilung mit ihrem mittleren Porendurchmesser als Mitte. Das gesinterte Substrat (II) hat Poren, die eine große Größe haben, obgleich die Anzahl davon sehr gering ist. Wenn die Oberflächenrauigkeit des gesinterten Substrats (II) gemessen wird, dann werden manchmal die Poren mit großen Größen gemessen. In diesem Fall werden die durch die großen Poren bewirkten Messwerte weggelassen oder die Messung erfolgt an einem anderen Teil bzw. an anderen Teilen des Substrats (II).
Wenn z.B. die lokale Genauigkeit der Dicke über ± 15 μm über einen Abstand, der größer als der oben genannte ist, jedoch kleiner als 2 mm ist (z.B. eine durch das Schneiden bewirkte Sägemarke) oder wenn ein gesintertes Substrat (II) mit einem Rz-Wert von oberhalb 30 μm zur Herstellung einer metallfolienkaschierten Platte, deren Klebstoff schicht praktisch nicht unterscheidbar bzw. wahrnehmbar ist, dann spiegelt sich die Oberfläche des gesinterten Substrats (II) auf der Oberfläche der Metallfolie wider, während die Oberflächenrauigkeit verringert wird, und es ist nicht möglich, eine metallfolienkaschierte Platte herzustellen, bei der die Metallfolie einen Rz-Wert von 10 μm oder weniger hat. Wenn ein durch ein Schneidverfahren erhaltenes gesinterte Substrat (II) verwendet wird, dann werden Schneidbedingungen ausgewählt, bei denen keine Schneidmarken, bewirkt durch eine Säge, wahrgenommen werden können.
Wenn weiterhin das gesinterte Substrat (II) eine Genauigkeit der Dicke von oberhalb ± 30 μm bei einem Abstand von 2 mm bis 50 mm hat, dann ist es leicht möglich, dass eine Rissbildung in den gesinterten Substraten (II) erfolgt, und zwar insbesondere dann, wenn eine große Anzahl der gesinterten Substrate (II) gleichzeitig mit einem Pressformungsrahmen (Pressgesenk) gleichzeitig pressverformt werden.
Nachbehandlung des gesinterten Substrats (II)
Oberflächenbehandlung zur Adhäsion
Wenn ein gesinterter Körper aus einem anorganischen Pulver mit kleiner Polarität wie ein gesinterter Körper aus Aluminiumnitrid als kontinuierlich poröse keramische Schicht verwendet wird, dann ist in einigen Fällen die Adhäsionsfestigkeit gegenüber einer Kupferfolie schlechter. Insbesondere bei Verwendung einer Kupferfolie mit niedrigem Profil zeigt der oben genannte gesinterte Körper manchmal eine für die Praxis nicht ausreichende Adhäsionsfestigkeit. Es wird angenommen, dass die Schwankungsfähigkeit der Adhäsionsfestigkeit eines gesinterten Körpers aus Aluminiumnitrid von der Art der zur Herstellung des gesinterten Körpers verwendeten sekundären Komponente (h-BN) abhängig ist.
Die Oberflächenbehandlung zur Adhäsion wird zur verlässlichen Herstellung einer metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte, die eine für die Praxis zufrieden stellende Adhäsionsfestigkeit zeigt, insbesondere wenn eine Kupferfolie mit niedrigem Profil verwendet wird, durchgeführt.
Die Oberflächenbehandlung für die Adhäsion wird dadurch durchgeführt, dass das gesinterte Substrat (II) mit einer Lösung einer metallorganischen Verbindung (OM1) imprägniert wird und dass die metallorganische Verbindung (OM1) durch Hitzebehandlung bei einer maximalen Schluss-Erhitzungstemperatur von 650 bis 800°C pyrolysiert wird, um ein Oxid oder ein Verbundoxid auf der Oberfläche mit Einschluss der Oberflächen der Poren zu bilden.
Beispiele für die oben genannte metallorganische Verbindung (OM1) schließen metallorganische Verbindungen von Aluminium, Titan und Silicium ein, und diese metallorganischen Verbindungen können entweder allein oder in Kombination wie erforderlich zum Einsatz kommen. Von diesen metallorganischen Verbindungen wird es bevorzugt, eine solche zu verwenden, die leicht in einem organischen Lösungsmittel löslich ist. Es besteht auch die Tendenz dahingehend, eine solche zu verwenden, die einen höheren Schmelzpunkt und eine höhere Temperatur der Pyrolyse hat.
Spezielle Beispiele der Aluminiumverbindung schließen Aluminiumchelate, wie Aluminiumisopropylat, Aluminiumethylat, Aluminium-sek.-butylat, Aluminiummono-sek.butoxydiisopropylat, Aluminiumisopropoxid, Ethylacetoacetataluminiumdiisopropylat, Aluminiumtris(ethylacetoacetat), Aluminiummonoacetylacetoacetonatbis(ethylacetoacetat), Aluminiumtris-(acetylacetonat)(aluminiumacetylaceton); und cyclische AluGminiumverbindungsoligomere, wie cyclisches Aluminiumoxidoctylat, cyclisches Aluminiumoxidstearat und cyclisches Aluminiumoxidisopropylat.
Beispiele der Titanverbindungen schließen Tetraisopropoxytitan, Tetra-n-butoxytitan, Tetrakis-(2-ethylhexyloxy)-titan, Tetrastearyloxytitan, Diisopropoxybis(acetylaceton)titan, Di-n-butoxybis(triethanolaminato)titan, Titanisopropoxyoctylenglycolat, Titanstearat, Tri-n-butoxytitanmonostearat und Titanacetylaceton ein.
Beispiele der Siliciumverbindungen schließen γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Hexamethyldisilan, Trimethylsilylisocyanat, Dimethylsilyldiisocyanat, Dimethylsilyldiisocyanat, Methylsilyltriisocyanat, Fumanylsilytriisocyanat, Tetraisocyanatsilan, Ethoxysilantriisocyanat und Präpolymere mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von weniger als 10.000 oder keramische Vorläufer, wie Polysilazane, Polycarbosilane, Polyaminosiloxane, Polyborosiloxane, Polysiloxane, Polysilastyrole, Polycarbolansiloxane, Oligomere von Leiterpolymeren von Polysilikonen, Polytitancarbosilanen, Heptamethylvinyltrisilanen, Polybordiphenylsiloxanen und Boronylpyridin.
Für die oben genannte Imprägnierung ist es ausreichend, die metallorganische Verbindung (OM1) in einer sehr kleinen Menge einzusetzen, so dass alle Oberflächen mit Einschluss der Oberflächen der Poren nahezu gleichförmig mit einem molekularen Film der metallorganischen Verbindung (OM1) beschichtet werden können, während ein großer Überschuss einer Lösung der metallorganischen Verbindung (OM1) in einem organischen Lösungsmittel im Allgemeinen verwendet wird. Selbst dann, wenn ein großer Überschuss der oben genannten Lösung verwendet wird, bestehen keine speziellen Probleme im Hinblick auf die Verbesserung der Adhäsion.
Die oben beschriebene Imprägnierung wird bei Bedingungen durchgeführt, bei denen das Lösungsmittel erhitzt, jedoch nicht zum Sieden gebracht wird, und der Druck verringert wird. Der Druck übersteigt im Allgemeinen nicht 50 kPa und er ist vorzugsweise 7 kPa oder kleiner.
Bei der Hitzebehandlung des imprägnierten gesinterten Substrats (II) wird das organische Lösungsmittel vergast und abgedampft und die Temperatur des imprägnierten gesinterten Substrats (II) wird weiter erhöht, um die metallorganische Verbindung (OM1) zu pyrolysieren. Die maximale Erhitzungstemperatur für die Pyrolyse beträgt 350 bis 900°C, vorzugsweise 650 bis 850°C, besonders bevorzugt 700 bis 800°C.
Erfindungsgemäß ist es wesentlich, ein Oxid oder ein Verbundoxid, erzeugt durch die Hydrolyse der metallorganischen Verbindung, bei einer Temperatur von nicht höher als 900°C auf der Oberfläche des Substrats mit Einschluss der Porenoberfläche zu bilden. Wenn die maximale Erhitzungstemperatur über 900°C hinausgeht, dann liegt in unerwünschter Weise nicht länger irgendein Effekt hinsichtlich einer Verbesserung der Adhäsion vor.
Wenn eine Verbindung lediglich an der Substratoberfläche haftet, wenn ein anderes Zersetzungsprodukt als ein Pyrolyseprodukt darauf haftet (durch eine allgemeine Kupplungsbehandlung) oder wenn die die daran haftende Verbindung eine Verbindung ist, die bei einer Zwischentemperatur, z.B. bei einer Temperatur, bei der die maximale Erhitzungstemperatur ungefähr 350 bis 650°C beträgt, gebildet worden ist, dann kann in unerwünschter Weise keine Verbesserung der Adhäsion vorliegen. Einige Verbindungen (OM1) schreiten mit einer Gelierung des wärmehärtbaren Harzes (das zur Imprägnierung verwendet wird) zu einem Überschuss voran oder es können andere Nachteile auftreten.
Behandlung für eine hohe dielektrische Konstante
Damit einem keramischen Substrat eine hohe dielektrische Konstante verliehen wird, ist es die allgemeine Praxis, Materialien und Calcinierungsbedingungen so zu entwickeln, dass ein Substrat mit einer hohen dielektrischen Konstante und einem hohen Q-Wert erhalten wird. Es ist noch nicht bekannt gewesen, zu versuchen, ein bereits hergestelltes keramisches Substrat in ein solches mit einer hohen dielektrischen Konstante umzuwandeln, indem eine Komponente mit einer hohen dielektrischen Konstante in das bereits hergestellte keramische Substrat durch eine Nachbehandlung eingeführt wird.
Das gesinterte Substrat (II) ist eine Substanz, in der die kontinuierlichen Poren in der Größenordnung von Mikron homogen dispergiert sind.
Erfindungsgemäß kann zum Erhalt einer hohen dielektrischen Konstante das gesinterte Substrat (II) mit einer metallorganischen Verbindung (OM2) imprägniert werden, mit Wasserdampf behandelt werden und bei einer maximalen Temperatur von 650 bis 900°C hitzebehandelt werden, um die metallorganische Verbindung (OM2) zu pyrolysieren, damit in den Poren ein Oxid oder ein Verbundoxid gebildet wird. Die oben genannte metallorganische Verbindung (OM2) wird aus Verbindungen von Titan, Tantal, Aluminium, Zirkonium, Barium, Calcium, Strontium, Blei und Magnesium ausgewählt. Diese metallorganischen Verbindungen können entweder allein oder in Kombination verwendet werden. Es wird bevorzugt, die metallorganische Verbindung (OM2) so einzusetzen, dass die Menge der in den Poren gebildeten Pyrolyseprodukte 1 bis 20 Gew.-% beträgt.
Das Metalloxid oder das Verbundmetalloxid, das eine hohe dielektrische Konstante zeigt, wird auf der Basis seiner Eigenschaften in zwei Gruppen eingeordnet, wie eine Gruppe mit kompensierter Temperatur und eine Gruppe mit hoher dielektrischer Konstante.
Eine Verbindung der Gruppe mit kompensierter Temperatur ist im Allgemeinen eine Substanz mit einer dielektrischen Konstante, die nicht über 1000 hinausgeht, und die Temperaturabhängigkeit der dielektrischen Konstante ist ein positiver oder negativer konstanter Koeffizient innerhalb eines speziellen Temperaturbereichs. Typische Beispiele für eine Verbindung der Gruppe mit kompensierter Temperatur schließen Magnesiumtitanat, Titanoxid und Calciumtitanat ein.
Eine Verbindung der Gruppe mit hoher dielektrischer Konstante ist im Allgemeinen eine Substanz, die eine dielektrische Konstante von so hoch wie mindestens 1000 hat. Eine Verbindung der Gruppe mit hoher dielektrischer Konstante zeigt eine hohe Abhängigkeit der dielektrischen Konstante von der Temperatur und es ist daher notwendig, sie unter Berücksichtigung des Temperaturbereichs beim Gebrauch und des Temperaturveränderungsverhältnisses der dielektrischen Konstante einzusetzen. Typische Beispiele für eine Verbindung aus der Gruppe mit hoher dielektrischer Konstante schließen Bariumtitanat, Bariumstannat und Calciumzirconat ein. Die Verbindungen, die in dem Bariumtitanat eingeschlossen sind, erreichen eine Halbleiterfähigkeit und sie zeigen eine hohe dielektrische Konstante unter speziellen Bedingungen, während sie dazu neigen, eine Verringerung des Q-Wertes und des Isolierungswiderstands zu zeigen.
So hat z.B. aus Titanaloxid gebildetes Titandioxid eine negative Charakteristik und es ist daher möglich, Wollastonit, Steatit und Cordierit, die eine positive Charakteristik zeigen, als Material für das gesinterte Substrat (II) einzusetzen. Wenn das gesinterte Substrat (II) eine entgegengesetzte Charakteristik wie die obige hat, dann ist die Temperaturcharakteristik des gesinterten Substrats (II) ausgewogen, indem ein Magnesiumalkoxid und ein Siloxan in Kombination verwendet werden und indem Magnesiumtitanat und Calciumetalsilicat, die eine positive Charakteristika haben, eingearbeitet werden. Weiterhin hat ein Aluminiumnitrid-Bornitri-Verbund(AlN-h-BN)-System im Allgemeinen eine ausgewogene Charakteristik in einem allgemeinen Temperaturbereich und daher werden eine metallorganische Verbindung mit negativer Charakteristik und eine metallorganische Verbindung mit positiver Charakteristik dazu eingesetzt, um die ausgewogene Charakteristik nicht zu beeinträchtigen.
Wenn die metallorganische Verbindung (OM2) in eine anorganische Substanz umgewandelt wird, dann wird manchmal ein Verbundoxid aus einer Komponente des gesinterten Substrats (II) und der metallorganischen Verbindung lokal gebildet, so dass die dielektrische Konstante und das Temperaturveränderungsverhältnis davon im Vergleich zu einem Oxid aus der metallorganischen Verbindung allein beeinträchtigt werden. In diesem Fall werden die Art und die Menge der metallorganischen Verbindung (OM2) und die Bedingungen der Hitzebehandlung so festgelegt, dass die dielektrische Konstante einen gewünschten Wert erhält, indem die Bildung des Verbundoxids und der Einfluss der Bildung in Betracht gezogen werden.
Spezielle Beispiele für die metallorganische Verbindung (OM2) schließen Titan-enthaltende metallorganische Verbindungen, wie Tetraisopropoxytitan, Tetra-n-butoxytitan, Tetrakis-(2-ethylhexyloxy)titan, Tetrastearyloxytitan, Diisopropoxybis(acetylaceton)titan, Di-n-butoxybis(triethanolaminato)titan, Titanisopropoxyoctylenglycolat, Titanstearat, Tri-n-butoxytitanmonostearat und Titanacetylacetonat; Tantal-enthaltende metallorganische Verbindungen, wie Tantalethylat, Aluminium-enthaltende metallorganische Verbindungen, wie Aluminiumisopropylat, Aluminiumethylat, Aluminium-sek.-butylat, Aluminiummono-sek.-butoxydiisopropylat, Aluminiumisopropoxid, Ethylacetoacetataluminiumdiisopropylat, Aluminiumtris(ethylacetat), Aluminiummonoacetylacetonatbis(ethylacetoacetat) und Aluminiumtris(acetylaceton)(aluminiumacetylaceton); Zirkonium-enthaltende metallorganische Verbindungen, wie Zirkoniumbutylat; Bariumenthaltende metallorganische Verbindungen, wie Bariumisobutylat, Barium-tert.-butylat, Bariumoxalat, Bariumnaphthenat, Bariumoctylat, Bariumstearat und Bariumacetylaceton; Calcium-enthaltende metallorganische Verbindungen, wie Calciumethylat, Calcium-n-butylat, Calciummethylat, Calciumoxalat, Calciumnaphthenat, Calciumoctylat, Calciumstearat und Calciumacetylaceton; Strontium-enthaltende metallorganische Verbindungen, wie Strontium-isopropylat und Strontium-n-butylat; Blei-enthaltende metallorganische Verbindungen, wie Bleinaphthenat, Bleioctylat, Bleistearat und Bleiacetat; und Magnesium-enthaltende metallorganische Verbindungen, wie Magnesiumethylat, Magnesiumacetat, Magnesiumstearat, Magnesiumnaphthenat und Magnesiumacetylaceton, ein. Metallorganische Verbindungen, die eine Mehrzahl von Metallen enthalten, wie Titanylbariumoxalat, sind ebenfalls als Materialien, die naturgemäß zum Einsatz kommen können, eingeschlossen.
Die dielektrische Konstante, die ein Substrat für Hochfrequenzzwecke zur Verminderung der Größe und des Gewichts des Teils zur Erzielung einer hohen Performance und zur Ermöglichung einer Massenherstellung des Teils haben muss, ist im Allgemeinen 100 oder kleiner, vorzugsweise 9 bis 60, insbesondere 9 bis 40, und die Temperaturabhängigkeit der dielektrischen Konstante ist niedrig.
Erfindungsgemäß wird daher die metallorganische Verbindung so ausgewählt, dass dem gesinterten Substrat eine dielektrische Konstante in dem oben genannten Bereich verliehen wird. Erfindungsgemäß wird die metallorganische Verbindung hauptsächlich aus solchen ausgewählt, die eine Verbindung aus der Gruppe mit kompensierter Temperatur bilden.
Eine hohe dielektrische Konstante wird dadurch erhalten, dass erstens das gesinterte Substrat (II) (mit Einschluss des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I)) mit der metallorganischen Verbindung (OM2) imprägniert wird, dass dann im Allgemeinen das mit der metallorganischen Verbindung (OM2) imprägnierte gesinterte Substrat (II) mit Wasserdampf behandelt wird um die metallorganische Verbindung (OM2) zu einer Verbindung umzuwandeln, die mit einem Metallhydroxid oder unter Erhitzen leicht zersetzt wird und dass weiterhin dieses gesinterte Substrat (II) hitzebehandelt wird um Hydroxylgruppen und organische Gruppen von der Verbindung zu entfernen und ein stabileres Oxid oder ein stabileres Verbundoxid in den Poren zur Abscheidung zu bringen.
Zu der obigen Imprägnierung wird mindestens eine metallorganische Verbindung (OM2), die aufgeschmolzen wird, um eine Flüssigkeit bei Raumtemperatur oder bei einer niedrigeren Temperatur als der Pyrolysetemperatur verwendet oder es wird eine Lösung einer metallorganischen Verbindung (OM2), die die Kontrolle ihrer Viskosität und die Menge der metallorganischen Verbindung (OM2) gestattet, und das Lösungsmittel für die obige Lösung wird hinsichtlich der Art und der Menge so ausgewählt, dass die metallorganische Verbindung (OM2) stabil vorhanden sein kann.
Das für die Lösung der metallorganischen Verbindung (OM2) verwendete Lösungsmittel schließt vorzugsweise hydrophile Verbindungen, wie Essigsäure, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Aceton, Methylethylketon und Methoxyethanol, und andere flüchtige Verbindungen, wie Lackbenzin, ein.
Die Imprägnierung wird vorzugsweise bei einem verminderten Druck und bei einer Temperatur durchgeführt, bei dem die metallorganische Verbindung oder das optional verwendete organische Lösungsmittel nicht siedet. Die metallorganische Verbindung (OM2) pyrolysiert beim Erhitzen innerhalb eines engen Temperaturbereichs. Die Temperatur, bei der die Pyrolyse begonnen wird, hängt von der Art der metallorganischen Verbindung (OM2) ab, wobei die meisten davon, die bei Raumtemperatur gehandhabt werden können, eine Temperatur des Beginns der Pyrolyse im Bereich von ungefähr 100 bis 400°C haben. Weiterhin polymerisieren einige der metallorganischen Verbindungen beim Erhitzen und einige davon sind flüchtig, wenn sie nicht polymerisiert werden. Wenn die Pyrolyse nur durch Erhitzen durchgeführt wird, dann ist in der Praxis im Allgemeinen eine Erhitzungstemperatur erforderlich, die höher ist als die Temperatur des Beginns der Pyrolyse.
Als Ergebnis werden im Falle einer Pyrolyse allein ein Teil oder ein Hauptteil der metallorganischen Verbindung, mit der die Poren imprägniert worden sind, durch ihr Zersetzungsgas ausgetragen oder sie werden verflüchtigt und es ist daher schwierig, das Metall in den Poren wirksam zurückzuhalten. Die Behandlung mit Wasserdampf wird zur Umwandlung der metallorganischen Verbindung in ein Metallhydroxid oder in ein partielles Metallhydroxid und zur Umwandlung der metallorganischen Verbindung zu einer Verbindung, bei der eine organische Gruppe leicht von einem Metall abgetrennt wird und unter Hitze zersetzt wird, durchgeführt, während das Metalloxid, etc. zurückgelassen werden.
D.h. die Bildung des Metalloxids und des partiellen Metalloxids in eine Art einer Zersetzung und einer Niederschlagsbildung und das gebildete Metallhydroxid und das partielle Metallhydroxid haben ein stark verringertes Volumen im Vergleich zu der metallorganischen Verbindung, die zur Imprägnierung und zur Bildung von Mikroaggregaten anstelle der Bildung einer Verbindung eingesetzt wird. An dererseits haben organischen Verbindungen von organischen Gruppen, die die metallorganische Verbindung gebildet haben, im Allgemeinen eine hohe Flüchtigkeit, so dass sie je nach der Zeit der Hitzebehandlung teilweise an die Außenseite ausgetragen werden um Pfade zu bilden, die an die Außenseite führen. Weiterhin wird die Temperatur, bei der das Zersetzungsprodukt vergast wird, in Richtung auf eine relativ niedrige Temperatur verschoben. Als Ergebnis wird daher angenommen, dass die metallorganische Verbindung als Ganzes nicht auf einmal zersetzt wird, sondern allmählich zersetzt wird um entfernt zu werden.
Die Behandlung mit Wasserdampf wird im Allgemeinen bei einer Temperatur von 150°C oder niedriger, vorzugsweise 120 bis 60°C und über einen Zeitraum von 10 Minuten bis 24 Stunden durchgeführt. Im Allgemeinen werden die Bedingungen der Wasserdampfbehandlung unter Berücksichtigung der Reaktivität zwischen dem gesinterten Substrat (II) und Wasserdampf und der Art der metallorganischen Verbindung (OM2), die für die Imprägnierung verwendet wird, ausgewählt.
Wenn das gesinterte Substrat eine Keramik auf Oxidbasis ist, dann ist die Verschlechterung bzw. Zerstörung des gesinterten Substrats trivial und die Bedingungen der Behandlung mit Wasserdampf können je nach der Art der metallorganischen Verbindung ausgewählt werden.
Eine Keramik auf Nichtoxid-Basis, wie eine Keramik auf AlN-Basis, kann sich beim Kontakt mit heißem Wasser von 75°C oder höher zersetzen und die Wasserdampfbehandlung wird nicht zur Bildung von Wasser in flüssiger Form durchgeführt, z.B. dadurch, dass die Keramik auf AlN-Basis so erhitzt wird, dass die Keramik auf AlN-Basis eine Temperatur höher als Umgebungstemperatur hat.
Das durch die obige Behandlung mit Wasserdampf gebildete Hydroxid und partielle Zersetzungsprodukt werden vollständig durch die Hitzebehandlung pyrolysiert um sie in ein Metalloxid und ein Verbundmetalloxid umzuwandeln, die stabiler sind und eine hohe dielektrische Konstante haben. Die Hitzebehandlung wird im Allgemeinen durch eine Erhöhung der Temperatur oder durch ein stufenweise erfolgendes Erhitzen durchgeführt.
Zuerst wird das mit dem Wasserdampf wie oben behandelte gesinterte Substrat bei einer Temperatur von 100°C oder niedriger getrocknet, um Wasser, Alkohole, organische Säuren und andere hochflüchtige Zersetzungskomponenten zu entfernen. Das Trocknen dient zum Wiederöffnen der ursprünglich offenen Poren des porösen Materials, so dass das durch Pyrolyse gebildete Gas danach leicht ausgetragen werden kann.
Dann werden das partielle Zersetzungsprodukt und die metallorganische Verbindung pyrolysiert, indem das gesinterte Substrat in der Gegend der Pyrolyse-Initiierungstemperatur der metallorganischen Verbindung über einen relativ langen Zeitraum hitzebehandelt wird, wobei die Pyrolyse-Initiierungstemperatur der metallorganischen Verbindung in Betracht gezogen wird.
Schließlich wird die Temperatur des gesinterten Substrats zu einer maximalen Temperatur von ungefähr 600 bis 900°C, vorzugsweise ungefähr 700 bis 850°C, erhöht und bei einem vorbestimmten Wert gehalten um die spezifische Oberfläche des partiellen Zersetzungsprodukts zu verringern und es durch Oxidieren und Sintern des Zersetzungsprodukts zu inaktivieren, so dass das partielle Zersetzungsprodukt in Teilchen eines Oxids oder eines Verbundoxids, die stabiler sind und fest in den Poren gehalten werden, umgewandelt wird. Die Atmosphäre für die obige Hitzebehandlung kann entsprechend der in Betracht gezogenen Verbindung ausge wählt werden, wobei es im Allgemeinen bevorzugt wird, die Hitzebehandlung in Luft so durchzuführen, dass das oben genannte partielle Zersetzungsprodukt in ein stabiles Metalloxid und Verbundmetalloxid umgewandelt wird.
Wärmehärtbares Harz (R)
Das wärmehärtbare Harz (R), das erfindungsgemäß verwendet wird, wird vorzugsweise aus Additions-polymerisierbaren wärmehärtbaren Harzen, etc., wie Epoxyharzen, ungesättigten Polyesterharzen, Diallylphthalatharzen, Acrylharzen, Cyanatharzen (Cyanatharzen, Cyansäureester-Epoxyharzen, Cyansäureester-Maleimidharzen und Cyansäureester-Maleimidepoxyharzen), Maleimidharzen, Maleimid-Vinylharzen, Bisaryl-Nadiimidharzen und anderen wärmehärtbaren Harzen ausgewählt. Diese Harze können entweder allein oder im Gemisch verwendet werden.
Was die Imprägnierung betrifft, so werden wärmehärtbare Harze bevorzugt, die bei Raumtemperatur in flüssiger Form vorliegen, oder die beim Erhitzen aufschmelzen und die eine niedrige Viskosität und kaum Viskositätsveränderungen bei der Imprägnierungstemperatur zeigen, wie solche, bei denen die Gelierungszeit bei der Imprägnierungstemperatur mindestens 1 Stunde, vorzugsweise 2 Stunden oder mehr beträgt. Weiterhin werden solche wärmehärtbaren Harze bevorzugt, die in einen Feststoff ohne irgendeine Vorreaktion bei Imprägnierungs-Betriebsbedingungen umgewandelt werden, wenn sie nach der Imprägnierung auf eine Temperatur in der Gegend von Raumtemperatur abgekühlt werden, da sie eine ausgezeichnete Lagerungsstabilität haben und insbesondere in der Stufe der Herstellung der kupferkaschierten Platte leicht zu handhaben sind.
Im Hinblick auf die obigen Punkte werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch Säureanhydride härtbare Epoxyharzzusammensetzungen und Cyanatharze bevorzugt und eine Zu sammensetzung, enthaltend 10 bis 50 Gew.-% eines Epoxyharzes eines Novolaks, modifiziert mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff-Formaldehydharz, wird besonders bevorzugt.
Eine Vielzahl von Hilfsmitteln kann in das härtbare Harz eingearbeitet werden. Beispiele für das Hilfsmittel schließen Silankupplungsmittel, wie Epoxysilan und Aminosilan, Titanat-enthaltende Kupplungsmittel, Aluminiumenthaltende Kupplungsmittel und Tenside ein. Zur Förderung der Härtungsreaktion kann wie erforderlich ein Härtungskatalysator zum Einsatz kommen und ein flammverzögerndes Mittel kann wie erforderlich zur Erzielung einer Flammverzögerung eingesetzt werden.
Mit Harz imprägniertes gesintertes Substrat (IIR)
Das gesinterte Substrat (II) ist mit keinen besonderen Problemen behaftet, wenn es von einer Absorption von Feuchtigkeit, etc. frei ist, da es nach der Herstellung in einem geschlossenen System gelagert wird. Wenn jedoch das gesinterte Substrat (II) in der Luft enthaltenes Wasser absorbiert hat, so dass die Affinität oder die Haftung davon mit/gegenüber dem zur Imprägnierung verwendeten Harz verschlechtert wird, dann verhindert in manchen Fällen das absorbierte Wasser die Imprägnierung, wodurch ein Teil bewirkt wird, der nicht imprägniert werden kann.
Das gesinterte Substrat (II) wird daher vollständig vor der Verwendung oder während einer Stufe vor dem Imprägnierungsvorgang getrocknet. Das Trocknen wird bei einer Temperatur von 70 bis 250°C und bei einem Druck von 4 kPa oder niedriger über einen Zeitraum von 0, 5 bis 72 Stunden durchgeführt. Die Trocknungsbedingungen, wie das stufenweise erfolgende Erhitzen, der verringerte Druck, etc., werden in geeigneter Weise je nach der Art des gesinterten Substrats (II) ausgewählt.
Das gesinterte Substrat (II) wird vorzugsweise mit dem wärmehärtbaren Harz (R) wie folgt imprägniert. Das wärmehärtbare Harz (R), das aufgeschmolzen worden ist, und vorzugsweise im Vakuum entgast worden ist, wird bei einem Druck von 7 kPa oder niedriger, vorzugsweise 4 kPa oder niedriger, insbesondere 0,7 kPa oder niedriger, 10 Minuten bis 10 Stunden lang, vorzugsweise 15 Minuten bis 2 Stunden lang, in eine geeignete Spritzgussmaschine eingespritzt und das mit Harz imprägnierte gesinterte Substrat (II) wird herausgenommen und vorzugsweise abgekühlt um das wärmehärtbare Harz zu verfestigen, wodurch ein mit Harz imprägniertes gesintertes Substrat (IIR) erhalten wird.
Das Harz, das an der Oberfläche des mit dem Harz imprägnierten gesinterten Substrats (IIR) haftet, wird zum größten Teil an die Außenseite des mit dem Harz imprägnierten gesinterten Substrats (IIR) ausgetragen, wenn eine metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte hergestellt wird, so dass die Menge des obigen, an der Substratoberfläche haftenden Harzes vorzugsweise so klein wie möglich ist.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte wird ein Pressformverfahren verwendet, bei dem die keramische Substanz und die Metallfolie dazwischen keine wahrnehmbare Harzschicht haben.
Das Harz, das für die Herstellung des erfindungsgemäßen mit Harz imprägnierten gesinterten Substrats (IIR) verwendet wird, benötigt keine B-Stufenbehandlung des Harzes im Gegensatz zu einem Harz, das zur Herstellung eines Glasepoxylaminats verwendet wird, und eher wird keine B-Stufenbehandlung durchgeführt. Wenn es angestrebt wird, die Menge des an der Oberfläche mit dem Harz imprägnierten gesinterten Substrats (IIR) haftenden Harzes dahingehend genau zu kontrollieren, dass die Menge die niedrigstmögliche Menge ist, kann eine vorläufige Reaktion bei etwa 5 Minuten oder mehr zum Zeitpunkt der Pressformung durchgeführt werden, solange wie die hohe Fließfähigkeit des Harzes aufrecht erhalten werden kann.
Metallfolie
Die erfindungsgemäß verwendete Metallfolie kann aus Kupferfolien, Aluminiumfolien, Nickelfolien, nickelplattierten Kupferfolien, nickelplattierten Kupferfolien mit einer Klebstoffschicht, dünnen Kupferfolien mit einer Aluminiumfolie, Metallkernen mit einer Kupferfolie, gebildet durch ein temporäres Anheften einer Kupferfolie an eine Oberfläche eines Aluminiums, und Metallkerne mit doppelten Kupferfolien, gebildet durch temporäres Anheften von Kupferfolien auf beide Oberflächen eines Aluminium-, Eisen- oder Edelstahlblättchens mit einer Dicke von 0,07 bis 0,7 mm ausgewählt werden.
Es wird eine Struktur bevorzugt, bei der die Metallfolie so eng wie möglich an die Oberfläche des gesinterten Substrats (II) angeheftet ist. Im Hinblick darauf ist die Oberflächenrauigkeit Rz der unebenen Oberfläche, die im Allgemeinen auf der rückwärtigen Oberfläche der Metallfolie gebildet wird, zur Verfestigung der Adhäsionsfestigkeit vorzugsweise etwa 5 μm oder kleiner und eine Kupferfolie mit der oben genannten Oberflächenrauigkeit Rz wird bevorzugt. Beispiele für die obige Kupferfolie sind Niederprofil-behandelte (LP-Folie, VLP-Folie), Silikon-behandelte oder Schwarzoxid-behandelte Kupferfolien und Schwarzoxid-behandelte reduzierte Kupferfolien.
Erfindungsgemäß wird besonders eine Aluminiumkern-Kupferfolie, hergestellt durch temporäres Anheften von Niederprofil-Kupferfolien an beide Oberflächen eines Blättchens aus einer Aluminiumlegierung mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 0,5 mm durch einen hitzeabblätternden Klebstoff, bevorzugt.
Hilfsmaterialien für das Pressformen
Das gesinterte Substrat (II) hat eine konstante Dicke und eine konstante Größe und es erfolgen praktisch keine Dimensionsveränderungen bei den Pressformungsbedingungen, ausgenommen Veränderungen auf der Basis von thermischen Ausdehnungen. Das Substrat ist jedoch brüchig und leicht einer Rissbildung unterworfen, wenn darauf eine Schlagwirkung ausgeübt wird. Für eine verlässliche technische Produktion sind daher Hilfsmaterialien für das Pressformen erforderlich um den obigen Umständen Rechnung zu tragen.
Rahmen bzw. Säule für das Pressformen
Der Rahmen bzw. die Säule für das Pressformen wird dazu verwendet, um eine Mehrzahl von Sätzen von Laminaten zwischen den heißen Druckplatten zu platzieren und unter Erhitzen und unter Druck Laminate zu bilden, worauf die Laminate herausgenommen werden, wie erforderlich nachgehärtet werden und allmählich abgekühlt werden.
Der obige Rahmen bzw. die obige Säule hat eine Struktur, die aus zwei rechteckigen oder quadratischen Metallplatten als obere und untere Platten auf vier Seiten vorgesehenen Stiften zur Positionierung der Laminate und Fixierungswerkzeuge für die entfernbare Fixierung der oberen und unteren Platte gebildet ist. Ein Metall ist als Material für die obere und die untere Platte geeignet und eine Aluminiumlegierung für das Strukturmaterial oder das Gesenk- bzw. Pressmaterial wird bevorzugt, da sie ein geringes Gewicht hat.
Die Stifte zur Positionierung der Laminate schließen Stifte vom Schrumpf- und Streck-Typ oder vom Biege-Typ ein, die mit der Anzahl der in den Rahmen platzierten Laminate und der Dicke der Laminate zu jedem Zeitpunkt übereinstimmt, wenn die Laminate platziert werden und wenn das Pressformen beendigt wird. Die untere Druckplatte ist vorzugsweise mit mindestens einem Stift, vorzugsweise mit mindestens zwei Stiften auf jeder Seite versehen.
Das Verfahren zur entfernbaren Fixierung der oberen und unteren Pressplatten schließt ein Verfahren unter Verwendung von Klammern oder Federn als Fixierungswerkzeugen und ein Verfahren unter Verwendung von paarenden Stiften und der Auswertung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten (ein Verfahren, bei dem Stifte mit hohem thermischen Ausdehnungskoeffizienten als positive Stifte verwendet werden und eine Erhöhung der Temperatur für die Fixierung verwertet wird) ein. Sowohl die oberen als auch die unteren Pressplatten sind auf jeder Seite mit mindestens einem Stift, vorzugsweise mit mindestens zwei Stiften versehen.
Erhitzungseinrichtung für die Platte
Wenn das Pressformverfahren oder das Pressformgerät eine obere Grenze der Erhitzungstemperatur hat, dann kann eine Erhitzungseinrichtung für die Platte in geeigneter Weise als Hilfs-Erhitzungseinrichtung mit einem großen Freiheitsgrad für die Nachhärtung oder die allmähliche Abkühlung der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte, die gebildet worden ist und herausgenommen worden ist, eingesetzt werden. Die Erhitzungseinrichtung für die Platte ist auf jeder der oberen und unteren Druckplatte oder zwischen dem Laminat und der oberen Pressplatte und zwischen dem Laminat und der unteren Pressplatte vorgesehen.
Die Erhitzungseinrichtung für die Platte schließt eine Erhitzungseinrichtung, gebildet durch Bereitstellung eines linearen bandförmigen oder anderen Heizmediums zwischen zwei Platten mit flachen und glatten äußeren Oberflächen und durch Bereitstellung eines Terminals für die Temperaturkontrolle und eine Erhitzungseinrichtung mit einer Innenschicht aus einem beständigen Materialmuster, gebildet auf einer Folie aus einem Widerstandsmaterial, wie einer Nickel-Chrom-Legierungsfolie, gemäß dem nachstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen keramischen Platte ein.
Umkehrpolsterung
Die Umkehrpolsterung wird zur Absorption eines überschüssigen Harzes verwendet, das aus dem mit Harz imprägnierten gesinterten Substrat (IIR) herausfließt. Die Umkehrpolsterung verhindert die folgenden Probleme, die bei ihrer Nicht-Verwendung auftreten können. Das Harz, das aus dem mit Harz imprägnierten gesinterten Substrat (IIR) herausfließt, wird allein gehärtet und haftet fest an der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte. Es ist schwierig, dieses Harz zu entfernen. Wenn die metallfolienkaschierte Verbundplatte eine große Größe, z.B. mehr als 500 cm² hat, dann erfolgt bei der keramischen Verbundschicht eine Rissbildung aufgrund einer Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wenn die Platte abgekühlt wird. Weiterhin mindert die Umkehrpolsterung die Überfließfähigkeit des Harzes und eine lokale Druckbelastung.
Vorzugsweise ist die Umkehrpolsterung porös und sie hat eine geringe Festigkeit. Besonders bevorzugt kann die Umkehrpolsterung leicht zerstört werden, wenn das absorbierte Harz gehärtet wird, und ihre Dicke wird kleiner als diejenige des gesinterten Substrats (II) unter dem pressbildenden Druck. Papier wird besonders bevorzugt. Die Umkehrpolsterung schließt Baumwollpapier, Pappe, Wellpappe und Recyclingpapier ein.
An dem Teil der Umkehrpolsterung, der sich nahe an dem gesinterten Substrat (II) befindet, ist z.B. ein Band angefügt oder eine Beschichtungszusammensetzung wird gehärtet, um die Absorption zu kontrollieren. D.h. der obige Teil absorbiert das Harz nicht oder hat nur eine schlechte Absorptionsfähigkeit hierfür. Der Grund dafür liegt darin, dass, wenn der oben genannte Teil eine gute Absorptionsfähigkeit hat, dann das Harz in den Poren des mit Harz imprägnierten gesinterten Substrats (IIR) gleichfalls absorbiert oder entfernt wird. Die Umkehrpolsterung hat eine genügende Breite für die Absorption des überfließenden Harzes.
Wenn das gesinterte Substrat (II) eine geringe Größe hat, dann wird ein Verfahren angewendet, bei dem eine Mehrzahl von Sätzen für die metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatten gleichzeitig pressgeformt werden (Mehrfach-Pressformung). Bei diesem Verfahren hat die Umkehrpolsterung eine Mehrzahl von herausgeschnittenen Teilen, von denen jeder die Größe des gesinterten Substrats (II) hat. Die Umkehrpolsterung hat vorzugsweise eine rechteckige Form.
Hitzebeständige Polsterung
Das Polsterungsmaterial wird für die gleichförmige Anlegung von Druck und zur Vermeidung von Schlageinwirkungen auf das laminierte Material verwendet. Das hitzebeständige Polsterungsmaterial wird aus bekannten Polsterungsmaterialien ausgewählt. Erfindunsgemäß wird es bevorzugt, ein Polsterungsmaterial, das eine thermische Leitfähigkeit besitzt, die bis zum Anlegen des Druckformdrucks niedrig ist, und die allmählich erhöht wird, wenn der Druck angelegt wird, zu verwenden. Es wird speziell bevorzugt, ein Polsterungsmaterial einzusetzen, das dadurch gebildet worden ist, dass ein Vlies aus Kohlenstofffasern mit hoher thermischer Leitfähigkeit zwischen Metallfolien, wie Alu miniumfolien, angeordnet ist, und zwar im Hinblick auf die Hitzebeständigkeit, die Polsterungseigenschaften und die Veränderungen der thermischen Leitfähigkeit.
Andere
Die Metallplatten, die eine flache und glatte Oberfläche haben, wie solche aus Edelstahl, und die für die Pressformung verwendet werden, schließen Metallplatten aus Eisen und Aluminium zusätzlich zu solchen aus Edelstahl ein. Die Metallplatten haben eine Dicke von 1 mm oder weniger, z.B. von ungefähr 0,1 bis 0,7 mm.
Bei Verwendung einer dicken Metallfolie, z.B. einer Metallfolie mit einer Dicke von 70 μm oder mehr, oder bei Verwendung einer Folie, die einen Kern aus Aluminium oder Eisen und eine Kupferfolie hat, ist es nicht besonders notwendig, die oben beschriebenen Platten zu verwenden. Die Härte und die Oberflächenglätte der oben beschriebenen Platten bei Pressformbedingungen stehen mit der Oberflächenglätte der damit gebildeten metallfolienkaschierten keramischen Verbundmaterialien in Zusammenhang. Bei Verwendung von Edelstahlplatten mit spiegelnden Oberflächen bilden z.B. das gesinterte Substrat (II) und eine Kupferfolie eine glattere Oberfläche mit einem Rz-Wert von 2 μm oder weniger, während das gleiche gesinterte Substrat (II) und die gleiche Kupferfolie dazu neigen, eine Oberfläche mit schlechterer Glätte, d.h. mit einem Rz-Wert von 3 bis 4 μm zu bilden, wenn Aluminiumplatten oder Platten aus einer Aluminiumlegierung verwendet werden, was jedoch für die Praxis kein Problem darstellt.
Die Pressformvorrichtung kann aus herkömmlichen Mehrfach-Heizpressen mit verringertem Druck, die so angeordnet sind, dass unter Erhitzen unter vermindertem Druck oder im Vakuum gepresst wird, Autoklaven, Vakuumbeutel-Packpressen und anderen ausgewählt werden.
Das gesinterte Substrat (II) zur Bildung der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte ist brüchig und erfährt durch Schlageinwirkungen oder zu starke Biegespannungen leicht eine Rissbildung. Es ist daher mit größter Sorgfalt darauf zu achten, keine Last einer Heißpressplatte mit zu hoher Geschwindigkeit anzulegen und keinen ungleichförmigen Druck, bewirkt von einem abgeleiteten Parallelismus der Heißpressplatte, anzulegen, wenn eine Heißpressplatte verwendet wird.
Herstellung der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte
Die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte wird dadurch hergestellt, dass eine Metallfolie auf beide Oberflächen aller obigen gesinterten Substrate (II), imprägniert mit dem wärmehärtenden Harz (R), d.h. das mit Harz imprägnierte gesinterte Substrat (IIR), aufgestapelt wird, dass eine Mehrzahl der resultierenden Laminate durch Metallplatten mit einer flachen und glatten Oberfläche aufgestapelt wird, dass eine Metallplatte zwischen einem Laminat und einem weiteren angrenzenden Laminat platziert wird, dass Polsterungen auf den Seiten des resultierenden Satzes platziert werden, dass der Satz zwischen die Heißpressplatten platziert wird, dass der Satz unter Erhitzen pressgeformt wird (pressverformt wird), dass der Druck wie erforderlich, nachdem die gesinterten Substrate imprägniert worden sind und das Harz gehärtet worden ist, entfernt wird und dass der Satz zwangsweise abgekühlt wird oder selbst abkühlen gelassen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Pressformung wird zuerst der Druck der Umgebungsatmosphäre verringert und es wird eine Entgasung durchgeführt, wobei die Temperatur erhöht wird und der Druck von 20 kPa oder niedriger, vorzugsweise 7 kPa oder niedriger, über mindestens 5 Minu ten lang aufrecht erhalten wird. Dann wird eine Last von 0,2 bis 8 MPa, vorzugsweise 0,4 bis 4 MPa, als Pressformdruck angelegt, so dass die Adhäsionsoberfläche jeder Metallfolie und das Harz aneinanderpassend zusammengefügt werden, während überflüssiges Harz ausgetragen wird. Dann wird das Harz (R) geliert und gehärtet.
Die Entgasung bei vermindertem Druck wird vorzugsweise in der Weise durchgeführt, dass der Druck auf den niedrigsten Wert verringert wird, bevor das Harz des mit Harz imprägnierten gesinterten Substrats (IIR) geschmolzen ist. Es wird vorzugsweise bei dem gleichen Wert des Vakuums und im gleichen Temperaturbereich wie im Falle der Imprägnierung des gesinterten Substrats (II) mit dem Harz (R) durchgeführt.
Nach dem Schmelzen des Harzes und dem Anlegen des Pressformdrucks wird der verringerte Druck gemindert um die Vergasung des Harzes zu hemmen und die Verringerung des Drucks wird beendigt. Weiterhin wird, wenn eine Vergasung des Harzes gefunden worden ist, die Verringerung des Drucks beendigt. Weiterhin wird die Verringerung des Drucks beendigt, bevor eine Temperatur erreicht wird, bei der eine wesentliche Härtungsreaktion des Harzes beginnt.
Beim Anlegen des Pressformdrucks wird ein überfließendes Harz, das geschmolzen worden ist, um eine Fließfähigkeit zu erhalten, aus dem mit Harz imprägnierten gesinterten Substrat (IIR) ausgetragen, und die Adhäsion der Metallfolie wird erhöht. Die Harz-Verbundkeramikschicht zeigt ihre Eigenschaften. Der Druck wird in einer Stufe angelegt, wo flüchtige Komponenten durch das obige Entgasen bei vermindertem Druck im Wesentlichen entfernt worden sind und das Harz beginnt zu schmelzen. Es wird bevorzugt, das Entgasen mindestens 5 Minuten lang durchzuführen, bevor der Druck angelegt wird. Der Druck liegt im Bereich von 0,2 bis 8 MPa, vorzugsweise 0,4 bis 4 MPa. Der Druck wird erforderlichenfalls stufenweise angelegt.
Die Härtungstemperatur wird in geeigneter Weise, je nach der Art der zur Imprägnierung verwendeten wärmehärtenden Harze (R) festgelegt. Erfindungsgemäß wird jedoch das Harz, das für die Imprägnierung im Vakuum verwendet werden kann, ausgewählt und im Allgemeinen wird kein Katalysator eingesetzt oder der Katalysator wird nur in sehr geringer Menge verwendet. Als eine End-Härtungstemperatur wird es daher im Allgemeinen bevorzugt, eine Temperatur auszuwählen, die geringfügig höher liegt als die gewöhnlich angewendete Temperatur.
Wenn die Harzschicht zwischen dem gesinterten Substrat (II) und der Metallfolie eine große Dicke hat, oder wenn das geschmolzene Harz einen kleinen Fließabstand hat, dann fließt überflüssiges Harz durch einen Spalt zwischen dem gesinterten Substrat (II) und der Metallfolie und es wird ausgetragen. Wenn jedoch die Dicke der Harzschicht abnimmt, dann wird das Harz nicht länger durch den Spalt hindurch ausgetragen. Wenn erfindungsgemäß ein gesintertes Substrat (II) mit großer Dicke verwendet wird, dann wird ein Aussickern des Harzes (R) von den Seiten- und Endoberflächen davon beobachtet.
Auf der Basis der obigen Beobachtungen geht man davon aus, das die zurückbleibende dünne Harzschicht dadurch ausgetragen wird, dass sie nacheinander durch die kontinuierlichen Poren des gesinterten Substrats (II) extrudiert wird, um eine Platte zu bilden, in der die konvexen Teile der unebenen (konvexen oder konkaven) Oberfläche für die Adhäsion sich im Wesentlichen in innigem Kontakt mit der Keramik befinden.
Wie in dem später beschriebenen Referenzbeispiel 1 beschrieben, war die Gelierungszeit kleiner als im Falle des später beschriebenen Referenzbeispiels 2, während keine Klebstoffschicht beobachtet wurde und die Viskosität des Harzes langsam zunahm, so dass vermutlich das Harz nacheinander extrudiert wurde. In Referenzbeispiel 2, bei dem die Gelierungszeit länger war als im Falle des Referenzbeispiels 1, und im Referenzbeispiel 3, bei dem die Gelierungszeit ungefähr so lang war wie im herkömmlichen Falle, blieb eine dicke Adhäsionsschicht zurück und die Dicke der Schicht variierte. Es wird angenommen, dass in diesen zwei Referenzbeispielen die aufeinander folgende Extrudierung des Harzes durch einen scharfen Anstieg der Viskosität des Harzes und durch die Initiierung einer Gelierungsreaktion gehemmt wurde.
Erfindungsgemäß ist festzustellen, dass die Gelierungszeit kein Faktor zur Festlegung der Pressformungsbedingungen ist, was im Gegensatz zu dem herkömmlichen Glasepoxy-Prepreg-Materialien steht.
Herstellung der mehrschichtigen keramischen Verbundplatte
Die mehrschichtige keramische Verfahren wird dadurch hergestellt, dass ein mit Harz imprägniertes gesintertes Substrat mit einer Dicke von 0,1 bis 3 mm (nachstehend als „Substrat PI" bezeichnet) auf der Oberfläche einer keramischen Verbundplatte (nachstehend als „Substrat (PCI)" bezeichnet), auf der ein gedrucktes Verdrahtungsnetzwerk für eine innere Schicht gebildet worden ist, wobei die keramische Verbundplatte ein gedrucktes Verdrahtungsnetzwerk für eine innere Schicht auf einer oder jeder Oberfläche davon hat, platziert wird und dass gegebenenfalls eine Metallfolie für eine äußere Schicht aufgestapelt wird und dass das resultierende Laminat mit der obigen Konstitution pressgeformt wird.
Bei der Herstellung der mehrschichtigen keramischen Verbundplatte ist es wesentlichen, dass die thermischen Aus dehnungskoeffizienten und das Verhalten der Schichten im Wesentlichen die gleichen sein sollten und dass die Spannungen, die durch die Zwischenschicht-Klebstoffschicht und eine leitende Metallfolie der inneren Schicht, welche Schichten ein unterschiedliches thermisches Verhalten haben, so klein wie möglich sein sollten.
Im Hinblick auf die obigen Punkte werden die folgenden Anordnungen bevorzugt. Das Substrat (PCI) und das Substrat (PI) werden auf dem gleichen gesinterten Substrat (II) aus dem gleichen anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper (I) gebildet. Das wärmehärtende Harz (R) und das wärmehärtende Harz (R') sind gleich. Das gesinterte Substrat (II) hat eine Genauigkeit der Dicke von innerhalb ± 30 μm, vorzugsweise von innerhalb ± 20 μm, und eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit von 30 μm oder weniger. Die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte hat eine Genauigkeit der Dicke von innerhalb ± 20 μm und die Metallfolie hat eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit Rz von 10 μm oder weniger, vorzugsweise 5 μm oder weniger. Weiterhin ist das Substrat (PCI) aus einer metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte gebildet, in der die Metallfolie eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit hat. Der Anteil einer hitzegehärteten Harzschicht, die eine Klebstoffschicht für die Metallfolie bildet, ist praktisch null oder diese Schicht hat eine Dicke von 10 μm oder kleiner. Das Substrat (PCI) hat ein gedrucktes Verdrahtungsnetzwerk für eine innere Schicht auf jeder Oberfläche davon. Wieterhin weist das Substrat (PI) in seinem keramischen Teil gebildete Rillen mit einer Breite und einer Tiefe auf, die den konvexen Teilen der Metallfolie mit Einschluss des gedruckten Verdrahtungsnetzwerks des Substrats (PCI), das mit der Oberfläche des Substrat (PI) verbunden werden soll, entsprechen und die für ihre Aufnahme ausreichend sind.
Das Substrat (PCI) schließt die folgenden Materialien 1) und 2), erhalten aus einem Substrat, erhalten durch ein Verfahren, bei dem der anorganische kontinuierliche poröse gesinterte Körper (I) mit dem wärmehärtenden Harz (R) im Vakuum imprägniert wird, das Harz gehärtet wird um einen integrierten Block zu bilden und der Block zu dünnen Platten zerschnitten wird um mit Harz imprägnierte gesinterte Verbundkörper zu bilden, ein. Es schließt auch das folgende Material 3), erhalten aus einer metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte, ein.
Material 1). Ein Substrat, erhalten durch Metallplattierung einer Oberfläche jeder Oberfläche des mit Harz imprägnierten gesinterten Verbundkörpers, und Bildung eines gedruckten Verdrahtungsnetzwerks für eine innere Schicht und von Führungslöchern.
Material 2). Ein Substrat, erhalten durch Bildung von Rillen für ein gedrucktes Verdrahtungsnetzwerk für eine innere Schicht auf einer Oberfläche oder jeder Oberfläche des mit Harz imprägnierten gesinterten Verbundkörpers und Bildung eines metallisierten gedruckten Verdrahtungsnetzwerks und von Führungslöchern in den Rillen.
Material 3). Ein Substrat, erhalten durch Bildung eines gedruckten Verdrahtungsnetzwerks für eine innere Schicht auf einer Oberfläche oder jeder Oberfläche der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte durch ein bekanntes Ätzverfahren.
Weiterhin schließt das Substrat (PI) die folgenden Materialien 4) und 5) ein.
Material 4). Ein Substrat, das das oben erläuterte, mit Harz imprägnierte gesinterte Substrat (II) ist.
Material 5). Ein Substrat, erhalten durch Bildung in seinem keramischen Teil von Rillen mit einer Breite und einer Tiefe, die den konvexen Teilen der Metallfolie mit Einschluss des gedruckten Verdrahtungsnetzwerks des Substrats (PCI) entsprechen und zu deren Aufnahme ausreichend sind.
Das Substrat (PI) wird durch komplizierte Stufen erhalten, während es bevorzugt wird, da die Menge des Harzschichtteils, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient sich stark von demjenigen der gehärteten Harz-Verbundkeramikschicht unterscheidet, so klein wie möglich ist.
Die Rillen in dem oben genannten, mit Rillen versehenen Substrat 5) können durch ein mechanisches Schneidverfahren oder ein Ätzverfahren gebildet werden.
Bei Verwendung des mechanischen Schneidverfahrens muss das gesinterte Substrat (II) Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften haben, die für das mechanische Schneiden ausreichend sind. Im Hinblick auf diesen Punkt wird ein gesintertes Substrat (II), das mit einem Harz imprägniert ist, verwendet und nach dem Schneiden wird das Harz vollständig durch Auflösen oder durch thermische Zersetzung entfernt.
Bei dem Ätzverfahren wird der Teil für die Rille freigelegt (der andere Teil als der Teil für die Rille wird mit einer Schutzschicht versehen) und derjenige Teil des gesinterten Substrats (II), der die Rille bilden soll, wird in einer vorbestimmten Menge aufgelöst. Das Auflösungsmittel ist eine Lösung, die nicht auflöst oder kaum auflöst. Wenn die Keramik Wollastonit ist, dann wird eine wässrige Lösung einer Säure verwendet. Wenn die Keramik Aluminiumnitrid ist, dann wird eine wässrige Lösung eines Alkalis verwendet.
Bei Verwendung eines Substrats, erhalten durch Imprägnierung des gesinterten Substrats (II) mit einem Harz, und scheibenweisem Zerschneiden des mit Harz imprägnierten gesinterten Substrats (II) wird der Teil für die Rille durch ein Verfahren freigelegt, bei dem das Harz in dem Teil für die Rille vergast wird und mittels einer Laser-Schablonenbehandlung vergast und zersetzt wird.
Bei Verwendung eines Substrats, das nicht mit einem Harz imprägniert worden ist, werden die Poren des Substrats mit Wasser, einer organischen Substanz oder einer anderen Substanz in der gleichen Art und Weise wie bei der Herstellung der dünnen Platten durch scheibenweises Zerschneiden des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers (I) imprägniert und dann wird das Substrat vor oder nach der Bildung eines vorbestimmten Musters mit einem Resistfilm oder dergleichen geätzt.
Das obige Substrat (PCI), das Substrat (PI) und gegebenenfalls eine Metallfolie werden genau zu- oder aufeinander gepasst und so kombiniert, dass sie eine gewünschte Schichtkonstitution haben. Der resultierende Satz wird pressgeformt um eine erfindungsgemäße mehrschichtige keramische Verbundplatte zu erhalten.
Beispiele für die obige Kombination, z.B. für vierschichtige Platten, sind wie folgt.

(1) Eine doppelseitig mit Kupfer plattierte vierschichtige Platte, gebildet aus einer Kombination des Substrats (PCI) mit einem gedruckten Verdrahtungsnetzwerk auf jeder Oberfläche davon, der Substrate (PI), platziert auf eine Oberfläche und das andere auf die andere Oberfläche, und einer weiter darauf platzierten Kupferfolie.
(2) Eine doppelseitig mit Kupfer plattierte vierschichtige Platte, gebildet aus einer Kombination von zwei Substraten (PCI), die jeweils ein gedrucktes Verdrahtungsnetzwerk für eine innere Schicht auf einer Oberfläche allein haben, und dem Substrat (PI), das zwischen die zwei Substrate (PCI) eingesetzt worden ist.
(3) Eine vierschichtige Platte, gebildet aus einer Kombination aus zwei Substraten (PCI), von denen jede ein gedrucktes Verdrahtungsnetzwerk für eine äußere Schicht auf einer Oberfläche und ein gedrucktes Verdrahtungsnetzwerk auf der anderen Oberfläche hat, und des Substrats (PI), das zwischen die Substrate (PCI) eingesetzt worden ist.

Die Mehrschicht-Pressformung wird mit einer Pressformungsplatte durchgeführt, während das Substrat (PCI) und das Substrat (PI) gegenseitig genau zu- oder aufeinander in Position gepasst werden. Die Bedingungen des Erhitzens und des Härtens unter Druck sind vorzugsweise die gleichen wie diejenigen, die betreffend das Verfahren für die Herstellung der oben beschriebenen metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte spezifiziert worden sind.
Wenn eine isolierende Schicht mit einer besonders geringen Dicke und einer relativ breiten Größe erforderlich ist, dann wird eine Oberfläche der erfindungsgemäßen metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte gleichförmig poliert um eine breite Platte mit einer Dicke von 0,2 mm oder weniger zu bilden, die als solche verwendet wird.
Verarbeitungsverfahren und Verwendung
Die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte behält im Wesentlichen die ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften der Keramik bei und sie kann mit Maschinen und Vorrichtungen und durch ein Verfahren, verwendet für die Verarbeitung von Glasepoxylaminaten, verarbeitet bzw. bearbeitet werden. Die erfindungsgemäßen metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatten können naturgemäß anstelle der herkömmlichen keramischen Substrate zum Einsatz kommen. Sie können aber auch auf einer Vielzahl von Anwendungsgebieten Verwendung finden, wo ausgezeichnete physikalische Eigenschaften wesentlich sind, jedoch die Verwendung von Keramiken aufgrund der Schwierigkeit ihrer Verarbeitung bzw. Bearbeitung beschränkt ist.
Typische Beispiele für das Verarbeitungs- bzw. Bearbeitungsverfahren schließen die Folgenden ein.
Da die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte eine hohe Hitzebeständigkeit und Dimensionsstabilität beim Erhitzen bis zur Zersetzungstemperatur des Harzes hat, kann sie bei den Bedingungen einer Stufe der Montage eines Teils eines keramischen Substrats verarbeitet werden. Beispielsweise schließt das Verarbeitungsverfahren ein direktes Verbinden, ein Legierungsverbinden, wie ein IC-Chipverbinden, einen wiederholten Hitzebehandlungszyklus bei hoher Temperatur und eine Hitzereinigung ein.
Da die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte eine ausgezeichnete maschinelle Bearbeitbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit hat, schließt das Verarbeitungs- bzw. Bearbeitungsverfahren ein Präzisionsbohren, ein „spot facing" und die Bildung eines Teils mit dünner Wand (beispielsweise 0,2 mm oder weniger) ein, wobei eine Flexibilität gezeigt wird, die ungefähr derjenigen einer Glasfolie (etwa 50 μm) äquivalent ist.
Da die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Chemikalien hat, schließt das Verarbeitungs- bzw. Bearbeitungsverfahren ein Ätzen, ein stromloses Plattieren und ein Elektroplattieren unter Verwendung einer wässrigen Lösung einer Chemikalie ein.
Die obigen Verfahren können auch in Kombination zur Anwendung kommen.
Spezielle Beispiele für das Anwendungsgebiet der metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte sind wie folgt.
Materialien, die in Zusammenhang mit Halbleiterpackungen stehen im Hinblick auf Leitfähigkeit und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie ein Chip-auf-Platte-Substrat (COB-Substrat), ein Multichip-Modul-Substrat (MCM-Substrat), ein hybridintegriertes Schaltkreissubstrat (HIC-Substrat), ein Stiftgitter-Anordnungs-Substrat (PGA-Substrat), ein Kugelgitter-Anordnungssubstrat (BGA-Substrat), ein Substrat für ASIC und LSI, ein Surdip-Substrat, ein LSI- und IC-Chip-Träger, ein monolithisches IC-Multichip-Substrat, ein Multichip-Modul-Substrat, ein Chip-Trägersubstrat, ein Keramik-Mehrschichtsubstrat, eine Mutterplatte, eine Karte für eine PC-Platte, einen leiterlosen Träger, einen Hohlraum, ein Substrat für einen Hochgeschwindigkeits-Computer und ein Kernsubstrat für den Aufbau von Mehrfachschichten;
Substrate für die Kontrolle einer Hochenergiedichte im Hinblick auf die hohe thermische Leitfähigkeit, wie ein Zündungsschaltersubstrat (Zündungsvorrichtung, Kraftquelle für einen Automobil-Zündungsstöpsel), ein Regulator-Substrat, ein Chopper-Substrat, ein Hochspannungs- und Hochstromstärke-Schaltermodulsubstrat, ein Substrat für die Kontrolle eines Thyristors, ein Substrat für die Kontrolle einer Servolenkung, ein Substrat für eine Stromkontrolle, ein Substrat für eine Motorenkontrolle, ein GTO (gate turn off)-Substrat (Substrat für IGBT (isolierter bipolarer Gate-Transistor) bipolaren Transistor, GTO-Inverter-Substrat, Substrat für einen Kraftantrieb) und ein HIC-Substrat für den Antrieb eines Stepping-Motors;
Materialien hinsichtlich der Dimensionsstabilität beim Erhitzen auf eine hohe Temperatur, wie ein Thermokopf, ein Thermodruckkopf für eine Facsimile-Maschine, ein Ladungssubstrat für einen Kopierer, eine Resistoranordnung, ein Printedresistor-Schaltkreissubstrat (PRC), ein Flachtransformator-Substrat, ein Flachmotor-Substrat, ein Druckmotor-Substrat und ein Memory-Substrat;
Materialien für ein Hochfrequenzmodul im Hinblick auf die thermische Leitfähigkeit und die Hochfrequenzeigenschaften, wie ein Hochfrequenz-Kraftmodul-Substrat, ein VHF-Ladungs-Kraftvervielfachungs-Modulsubstrat, ein Hochfrequenztransmitter für ein tragbares Telefon und einen Mikrowellen-integrierten Schaltkreis (MIC-Substrat, monolithischer Mikrowellen-integrierter Schaltkreis (MMIC-Schaltkreis));
Materialien im Hinblick auf die hohen Frequenzeigenschaften, wie ein flaches Antennensubstrat, z.B. ein Substrat für ein globales Positionierungssystem (GPS), eine kleindimensionierte hoch-dielektrische Antenne, ein Antennen-Duplexgerät, ein Hochfrequenz-Filtersubstrat, ein Banddurchlauffilter, einen dielektrischen Resonator, ein Chip-Induktor-Substrat, ein Oberflächenwellenfilter (auf der Basis von Aluminiumnitrid), ein Hochfrequenz-Coaxial-Verbindungssubstrat, ein Isolatorsubstrat, einen Kondensator und einen S-Band-Down-Konverter, einen S-Band-Niedriggeräuschverstärker, einen S-Band-Kraftverstärker, eine dielektrische Chip-Antenne und ihre Antennenintegriertes Substrat und eine dielektrische Antenne für en LAN-System (lokales Flächennetzwerk) und sein Antennenintegriertes Substrat;
Materialien für optoelektronische Module im Hinblick auf die hohe Hitzebeständigkeit, wie ein Laserübertragungs- und -aufnahmesubstrat, einen Laserdiodenwärmeableiter, ein Head-Modul-Substrat für einen LED-Drucker, ein Substrat für einen optischen Druckkopf und einen optischen Charakter-Erkennungs-Sensor;
Sensorsubstrate im Hinblick auf die Verwertbarkeit der hohen thermischen Leitfähigkeit (auf der Basis von Aluminiumnitrid) aufgrund der Freiheit einer Gaserzeugung bei hoher Temperatur und unter hohem Vakuum, wie eine Vakuum-Dünnfilmmaschine, und ein Einrichtungssensor und ein komplexes Kontrollsubstrat, ein Hitze-Gleichgewicht schaltersubstrat, ein Hitzeisolierungssubstrat, ein Konstanttemperatur-Dioden-Anordnungs-Substrat und ein Hitze-Logger-Substrat;
Substrate, die bei einem burn-in-Plattentest im Hinblick auf die hohe Hitzebeständigkeit verwendet werden, wie eine burn-in-Platte, eine burn-in-flash-Platte, eine burn-in-Reinigungsplatte, ein burn-in-Trägersubstrat, und andere Materialien, wie ein gedrucktes Resistor-Schaltkreis-Substrat (PRC), eine Resistor-Anordnung und ein ebener Erhitzer;
Testsondensubstrate (Sondendurchmesser 0,3 mm oder weniger) für IC, PGA, eine quad-flat-Packung (QFG), eine Chip-Größen-Packung (CSP) und einen bloßen Chip im Hinblick auf die Präzisionsverarbeitbarkeit und die Dimensionsstabilität; und
andere, wie eine Wärmeableitung, eine Strahlungs-Isolierungsplatte, ein Substrat für eine Peltier-Vorrichtung, die zum Kühlen und zum Bestrahlen verwendet wird (für einen klein-dimensionierten elektronischen Kühler, eine CPU-Anordnung, eine Cash-Kontrollanordnung, eine Gate-Anordnung und einen RISK-Chip), ein Thermomodul und ein Substrat für Solarzellen.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Ein Block mit den Abmessungen 35 mm × 150 mm × 150 mm eines Aluminiumnitrid-Bornitrid-Verbundmaterials (h-BN 12 Gew.-%, Schüttdichte 2,45, tatsächliche Porosität 20,6, durchschnittlicher Porenradius 0,66 μm, nachstehend als „AN" bezeichnet) wurde in einen Imprägnierungsbehälter einer Imprägnierungsvorrichtung mit verminderbarem Druck eingegeben und 2 Stunden lang unter Erhitzen auf 110°C behandelt.
Trimethylolpropan (nachstehend als „TMP" bezeichnet) wurde in den Harzbehälter der Imprägnierungsvorrichtung mit verminderbarem Druck eingegeben und der Harzbehälter wurde auf 110°C erhitzt, um TMP zu schmelzen.
Der Druck in der Imprägnierungsvorrichtung wurde 30 Minuten lang bei 110°C bei 0,66 kPa gehalten.
Dann wurde das TMP in dem Harzbehälter allmählich in den Imprägnierungsbehälter eingeführt, bis das AN vollständig mit TMP bedeckt war. Weiterhin wurden die obige Temperatur und der obige Druck 30 Minuten lang aufrecht erhalten, um die Imprägnierung mit dem TMP zu vervollständigen. Dann wurde das imprägnierte AN herausgenommen und auf Raumtemperatur abgekühlt.
Das obige imprägnierte AN wurde in eine Sägevorrichtung mit mehreren Klingen (Klinge D 0,25 mm, L 500 mm, unter Verwendung einer SIC-Schneidöllösung #600) eingesetzt und zu einer dünnen Platte mit einer Dicke von 0,635 mm und einer Größe von 15 cm × 15 cm zugeschnitten.
Die oben genannte dünne Platte wurde mit einer Mischlösung aus Methanol/Methylethylketon (60/40) gewaschen um das Schneidöl und den größten Teil des TMP zu entfernen und dann 30 Minuten lang bei 80°C behandelt. Weiterhin wurde die Temperatur der dünnen Platte erhöht und sie wurde bei einer Endtemperatur von 320°C 2 Stunden lang behandelt um einen scheibenförmigen gesinterten Körper, aus dem das TMP entfernt worden war, zu erhalten (nachstehend als „AN1" bezeichnet).
Eine wärmehärbare Harzzusammensetzung (nachstehend als „Harz R1" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 85 Gew.-% eines Cyanat-Maleimid-Harzes (Warenbezeichnung: Bt-2100, 2,2-Bis(4-cyanatophenyl)propan/Bis (4-maleimidphenyl)methan = 9/1) mit 15 Gew.-% eines mit einem Xylol-Formaldehyd-Harz modifizierten Novolak-Epoxyharzes (Epoxyäquivalent 259, Erweichungspunkt 83°C, zahlenmittleres Molekulargewicht 1.163, Warenbezeichnung: Tetrad G, vertrieben von der Firma Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) gleichförmig geschmolzen und vermischt wurden.
Der auf die obige Weise erhaltene AN1 wurde in einen Imprägnierungsbehälter eingegeben und der Imprägnierungsbehälter wurde in eine Imprägnierungsvorrichtung mit reduzierbarem Druck eingebracht. Der Druck in dem System wurde auf 0,66 kPa verringert. Dann wurde die Temperatur in der Imprägnierungsvorrichtung auf 110°C erhöht und der AN1 wurde bei dieser Temperatur 1 Stunde lang gehalten.
Weiterhin wurde das auf die obige Weise hergestellte Harz R1 in den Harzbehälter der Imprägnierungsvorrichtung mit reduzierbarem Druck eingebracht, bei 110°C geschmolzen und bei vermindertem Druck 10 Minuten lang einer Entgasungsbehandlung unterworfen.
Unter Aufrechterhaltung des verminderten Drucks wurde das auf die obige Weise hergestellte Harz R1 allmählich in den Imprägnierungsbehälter durch den Boden des Behälters 110°C eingeführt um die Imprägnierung 1 Stunde lang durchzuführen.
Der mit dem Harz R1 imprägnierte AN1 wurde aus der Imprägnierungsvorrichtung mit reduzierbarem Druck herausgenommen und das Harz auf der Oberfläche wurde durch Abtropfenlassen entfernt. Das Harz R1 war ebenfalls verfestigt, wodurch eine Harz-imprägnierte poröse Platte erhalten wurde (nachstehend als „R-AN1" bezeichnet).
Eine elektrolytische Kupferfolie mit einer Dicke von 18 μm wurde auf jede der Oberflächen der obigen R-AN1 platziert und das resultierende Laminat wurde sandwichartig zwischen Edelstahlplatten mit einer Dicke von 0,5 mm angeordnet. Der resultierende Satz wurde zwischen heißen Pressplatten platziert und es wurde mit dem Erhitzen der heißen Pressplatten und der Verringerung des Drucks begonnen. Als die Temperatur der R-AN1 den Wert von 120°C erreicht hatte, wurde ein Druck von 0,6 MPa angelegt. Als die Temperatur den Wert 140°C erreicht hatte, wurde die Verringerung des Drucks beendet und es wurde ein Druck von 1 MPa angelegt. In diesem Zustand wurde die Temperatur auf 190°C und der Satz wurde 3 Stunden lang pressgeformt und Selbst-Abkühlen gelassen, wodurch eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte (nachstehend als „C-AN1" bezeichnet) erhalten wurde. Der Zeitraum vom Beginn der Verringerung des Drucks bis zum Anlegen eines Drucks von 0,6 MPa war 30 Minuten und der Zeitraum bis zur Beendigung der Verringerung des Drucks war 10 Minuten.
Die physikalischen Eigenschaften der auf die obige Weise erhaltenen C-AN1 wurden gemessen und die entsprechenden Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 zusammengestellt.
Beispiel 2
Ein imprägnierter AN wurde dadurch erhalten, dass die Imprägnierung im Vakuum in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt wurde, dass das TMP durch ein Acrylharzgemisch, enthaltend 98 Gew.-% Acrylmonomeres (Warenbezeichnung: NK Ester HD, vertrieben von der Firma Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.), und 2 Gew.-% eines Gemisches als ein Katalysator von 55 Gew.-% Methylethylketonperoxid und 45 Gew.-% Dimethylphthalat (vertrieben von der Firma Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) ersetzt wurde. Die Polymerisation wurde 3 Stunden lang bei 60°C durchgeführt.
Der auf die obige Art und Weise imprägnierte AN wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 zugeschnitten um eine dünne Platte zu ergeben.
Die auf die obige Art und Weise erhaltene dünne Platte wurde mit Methylethylketon Extraktions-gewaschen und durch Erhitzen auf 80°C 30 Minuten lang getrocknet. Dann wurde die Temperatur der dünnen Platte im Verlauf von 5 Stunden auf 650°C erhöht und sie wurde 2 Stunden lang bei dieser Temperatur hitzebehandelt um das Acrylharz durch thermoplastische Zersetzung zu entfernen. Auf diese Weise wurde ein scheibenförmiges Substrat (nachstehend als „AN2" bezeichnet) erhalten.
Eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte (nachstehend als „C-AN2" bezeichnet) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass der AN1 durch den AN2 ersetzt wurde.
Die physikalischen Eigenschaften des so erhaltenen C-AN2 wurden gemessen und in den Tabellen 1 bis 3 sind die Ergebnisse zusammengestellt.
Beispiel 3
Als anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper wurde ein poröses β-Wollastonit-Material mit einer Dicke von 30 mm und einer Breite von 200 mm × 200 mm (Schüttdichte 2,1, tatsächliche Porosität 27,6%, offene Porosität 18,5%, durchschnittlicher Porenradius 3,4 μm, Warenbezeichnung: Machinax, vertrieben von der Firma Mitsui Mining Material, nachstehend als „WC" bezeichnet) wurde bereitgestellt.
Eine dünne Platte mit den Abmessungen 1 mm × 200 mm × 200 mm (nachstehend „WC1" bezeichnet) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme erhalten, dass AN durch WC ersetzt wurde.
Eine wärmehärtende Harzzusammensetzung (nachstehend als „Harz R2" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 98 Gew.-% eines Cyanat-Maleimid-Harzes (Warenbezeichnung: BT-2100, 2,2-Bis(4-cyanatophenyl)propan/Bis (4-maleimidphenyl)methan = 9/1) und 2 Gew.-% eines Epoxyharzes vom Bisphenol A-Typ (Warenbezeichnung: Epikote 152, Epoxyäquivalent 172 – 179, vertrieben von der Firma Yuka-Shell Epoxy K.K.) gleichförmig geschmolzen und vermischt wurden.
Ein mit Harz imprägniertes poröses Material (nachstehend als „R-WC1" bezeichnet) wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme erhalten, dass AN1 durch WC1 ersetzt wurde und dass das Harz R1 durch das Harz R2 ersetzt wurde. Das R-WC1 wurde pressverformt und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 abgekühlt, wodurch eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte (nachstehend als „C-WC1" bezeichnet) erhalten wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der so erhaltenen C-WC1 wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 zusammengestellt.
Referenzbeispiel 1
Das gleiche R-WC1 wie in Beispiel 3 hergestellt wurde mit einem Heißlufttrockner 1 Stunde lang bei 160°C behandelt. Die Gelierungszeit dieses Harzes wurde bei 180°C gemessen. Es wurde eine Zeit von 6 Minuten 13 Sekunden gefunden.
Eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme erhalten, dass das oben erhaltene R-WC1 stattdessen verwendet wurde. Der an der Kupferfolie haftende Teil der kupferkaschierten keramischen Verbundplatte wurde durch ein Mikroskop beobachtet, wobei das gleiche Ergebnis gezeigt wurde wie in Beispiel 3.
Referenzbeispiel 2
Das gleiche R-WC1 wie in Beispiel 3 hergestellt wurde mit einem Heißlufttrockner 10 Minuten lang bei 170°C behandelt um es in einen Zustand zu bringen, bei dem die Vernetzungsreaktion begonnen wurde. Die Gelierungszeit des Harzes bei 180°C wurde gemessen. Es wurde ein Wert von 12 Minuten 27 Sekunden erhalten. Eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme erhalten, dass stattdessen das oben erhaltene R-WC1 in einem Zustand der Initiierung der Vernetzungsreaktion verwendet wurde. Der an der Kupferfolie haftende Teil der kupferkaschierten keramischen Verbundplatte wurde durch ein Mikroskop beobachtet, wodurch das Vorhandensein einer Klebstoffschicht mit einer Dicke von 5 bis 20 μm angezeigt wurde.
Referenzbeispiel 3
Eine kleine Menge von (2-n-Butoxycarbonylbenzoyloxy)tributoxytitan (Warenbezeichnung: Titacoat S-181, vertrieben von der Firma Nippon Soda K.K.) als Katalysator wurde zu dem gleichen Harz R2 wie in Beispiel 3 gegeben.
Ein mit Harz imprägniertes poröses Material (nachstehend als „R-WC1-2" bezeichnet) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme erhalten, dass das oben erhaltene Harz R2, enthaltend den Katalysator, verwendet wurde. Die kupferkaschierte keramische Verbundplatte (nachstehend als „C-WC1-2" bezeichnet) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme erhalten, dass stattdessen das auf die obige Weise erhalten, mit Harz imprägnierte poröse Material verwendet wurde. Die Ge lierungszeit des Harzes von R-WC1-2 wurde bei 180°C gemessen, wobei ein Wert von etwa 2 Minuten erhalten wurde.
Der an der Kupferfolie haftende Teil von C-WC-2 wurde durch ein Mikroskop beobachtet, wodurch das Vorhandensein einer Klebstoffschicht mit einer Dicke von 10 bis 50 μm angezeigt wurde. Weiterhin erfolgte in einem Teil der Oberfläche der Kupferfolie eine Verknitterung.
Beispiel 4
Eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte (nachstehend als „C-WC2" bezeichnet) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme erhalten, dass Triphenylphosphat (TPP) anstelle von TMP verwendet wurde und dass eine wässrige Lösung eines Schneidmittels SiC #600 anstelle der Schneidöllösung SiC #600 verwendet wurde.
Die physikalischen Eigenschaften des so erhaltenen C-WC2 wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 zusammengestellt.
Beispiel 5
Eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte (nachstehend als „C-SP1" bezeichnet) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme erhalten, dass ein Sinterkörper auf Siliciumdioxidbasis mit den Abmessungen 3,0 mm × 200 mm × 200 mm (Warenbezeichnung: Machinable Ceramics P typed, vertrieben von der Firma Ishihara Pharmaceuticals Co., Ltd., Katalogwerte; Schüttdichte 1,9, Porosität 19%, Wasserabsorptionsfähigkeit 10%, nachstehend als „SP" bezeichnet) als anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper stattdessen verwendet wurde und dass er als zu imprägnierte dünne Platte eingesetzt wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der auf die obige Weise erhaltenen C-SP-1 wurde gemessen und die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 zusammengestellt.
Beispiel 6
Eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung (nachstehend als „Harz R3" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 53,1 Gew.-% eines Epoxyharzes vom Bisphenol A-Typ (Warenbezeichnung: Epikote 828, vertrieben von der Firma Yuka-Shell Epoxy K.K.), 45,1 Gew.-% Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, 1,6 Gew.-% γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 0,2 Gew.-% Triethanolamin miteinander vermischt wurden.
Das gleiche WC1 wie in Beispiel 3 wurde in einen Imprägnierungsbehälter eingegeben und der Behälter wurde in eine Vakuum-Imprägnierungsvorrichtung eingesetzt. Nach dem Verringern des Drucks in dem System auf 0,66 kPa wurde dann die Temperatur des WC1 auf 80°C erhöht und bei dieser Temperatur 1 Stunde lang gelassen.
Weiterhin wurde das auf die obige Weise hergestellt Harz R3 in einen Harzbehälter in einer Vakuum-Imprägnierungseinrichtung eingebracht und 10 Minuten lang einer Entgasungsbehandlung bei 80°C unterworfen.
Das Harz R3 wurde allmählich in den Imprägnierungsbehälter durch seinen Boden eingeführt und die Imprägnierung wurde 1 Stunde lang durchgeführt.
Das imprägnierte WC1 wurde aus der Vakuum-Imprägnierungseinrichtung herausgenommen und das an der Oberfläche haftende Harz wurde durch Abtropfenlassen entfernt. Die Viskosität des Harzes R3 wurde durch Abkühlen erhöht, wodurch eine mit einem Harz imprägnierte poröse Platte (nachstehend als „E-WC1" bezeichnet) erhalten wurde.
Eine elektrolytische Kupferfolie mit einer Dicke von 18 μm wurde auf jede der Oberflächen des obigen E-WC1 aufgegeben und das resultierende Laminat wurde mit Edelstahlplatten mit 0,5 mm sandwichartig angeordnet. Der resultierende Satz wurde zwischen heißen Pressplattenelementen platziert und es wurde mit dem Erhitzen der heißen Pressplatten und einer Verringerung des Drucks begonnen. Als die Temperatur des E-WC1 einen Wert von 120°C erreicht hatte, wurde ein Druck von 0,6 MPa angelegt. Nach 5 Minuten wurde der Druck auf 2 MPa erhöht und die Verringerung des Drucks wurde beendet. Dann wurde die Temperatur auf 190°C erhöht und der Satz wurde 3 Stunden lang pressverformt und Selbst-Abkühlen gelassen, wodurch eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte (nachstehend als „CE-WC1" bezeichnet) erhalten wurde. Die Zeitspanne von dem Beginn der Verringerung des Drucks bis zu der Beendigung davon war 20 Minuten.
Die physikalischen Eigenschaften des auf die obige Weise erhaltenen CE-WC1 wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 zusammengestellt.
Die in den Tabellen angegebenen physikalischen Eigenschaften etc. sind auf dem Folgenden aufgebaut:

*1: Schüttdichte:: JIS-C-2141, Einheit g/cm³
*2: Wasserabsorptionsfähigkeit:: JIS-R-1601, Einheit Gew.-%
*3: Dielektrische Charakteristik:: JIS-C-2141, gemessen bei 1 MHz.
*4: Thermischer Ausdehnungskoeffizient:: Bereich der Messtemperatur; Raumtemperatur → 300°C, Einheit × 10^–6 K^–1
*5: Thermische Leitfähigkeit:: Gemessen nach der Laser-Flashmethode, Einheit W(mK)^–1
· Substratoberfläche:: die Kupferfolie auf jeder Oberfläche wurde vor der Messung durch Ätzen entfernt.
· Cu-Oberfläche:: die Kupferfolie auf einer Oberfläche wurde durch Ätzen entfernt und die andere Oberfläche der Kupferfolie wurde einer Bestrahlung mit einem Laser zur Messung ausgesetzt.
„Abgeblättert": bedeutet, dass keine Messung möglich war, da die Kupferfolie abgeblättert war.
*6: Beständigkeit gegenüber Chemikalien:: Elutionsmenge (mg/cm²) nach dem Eintauchen der Platte mit den Abmessungen 1,6 mm × 50 mm × 50 mm in die in den Tabellen gezeigten Chemikalien über einen Zeitraum von 24 Stunden. „+" bedeutet eine Zunahme des Gewichts.
*7: Genauigkeit der Dicke (Differenz):: Einheit μm Die kupferkaschierte keramische Verbundplatte wurde in neun Teile aufgeteilt und bei jedem Teil wurde die Dicke an einem beliebigen Teil mit einem Messgerät für die Dicke (Mitutoyo Digimatic Mini-Processor DP-2 DX) gemessen. Die Differenz zu einer vorbestimmten Dicke wurde als Genauigkeit genommen.
*8: Durchschnittliche Oberflächenrauigkeit (R_z):: 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z, Einheit μm Seitlich: Richtung der Klinge; Vertikal: Schneidrichtung der Klinge, JIS B 0601-1994; ISO 468-1982 Gemessen mit einem Testgerät für die Oberflächenrauigkeit (Surfcom, vertrieben von der Firma Tokyo Seimitsu K.K.). Die Mess-Standardlänge für Rz; wenn Rz einen Wert von 10 μm oder kleiner hatte, dann wurde der gleiche Standard wie derjenige in Tabelle 3 verwendet. D.h. wenn ein anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper gemessen wurde, dann zeigte sich manchmal ein tiefes Tal auf den Poren und dieser Messwert wurde weggelassen.
*9: Abblätterungsfestigkeit der Kupferfolie:: gemessen gemäß der JIS C2141. Einheit kg/cm.
A: Üblicher Zustand; S:: nach dem 5-minütigen Eintauchen in ein Lötmittel von 260°C.
*10: Klebstoffschicht:: die Probe wurde mit einem Harz versiegelt und geschnitten und die Messung erfolgte bei einer Photographie einer Schnittoberfläche.
· Vorhandensein oder Abwesenheit der Klebstoffschicht:: die Adhäsionsoberfläche zwischen der Kupferfolie und dem anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper wurde beobachtet um die Anwesenheit oder die Abwesenheit einer Harzschicht zu bestimmen, die von dem mit Harz imprägnierten anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper unterscheidbar war.
· Dicke oder Tiefe der Klebstoffschicht:: Einheit μm Dicke, wenn bestimmt wurde, dass die Klebstoffschicht vorhanden war. Tiefe der konkaven und der konvexen Oberfläche (anhaftende Vorsprünge), gebildet an der Adhäsionsoberfläche der Kupferfolie, die in den mit Harz imprägnierten anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper eindrangen.
*11: Konkav-konvex-Grad der Oberfläche der Lochwandeinheit:: Einheit μm Mit einem Bohrer mit 3 mm ⌀ (vertrieben von der Firma Union Tool, K.K., für PWB verwendet) wurde ein Loch gebohrt und die Wand des Lochs wurde stromlos mit Kupfer plattiert und mit Kupfer elektroplattiert um eine Plattierung mit einer Dicke von 20 μm zu bilden. Dann wurde die Plattierung mit einem Harz versiegelt und geschnitten. Es wurde eine Photographie der Schnittoberfläche angefertigt, auf deren Basis die Messung durchgeführt wurde.
*12: Hitzebeständigkeit:: Ein Probekörper mit den Abmessungen 5 cm × 5 cm mit einem Kupferfolienteil mit einem Durchmesser von 25 mm ⌀ in dem Zentrum zurückgelassen, wurde in einen Heißlufttrockner mit 350°C 30 Minuten lang eingegeben und dann herausgenommen. Das Oberflächenaussehen des Substrats des Probekörpers und ein Quellen der Kupferfolie wurden beobachtet. Die Zerstörung der Kupfer folie, bewirkt durch Oxidation, wurde nicht berücksichtigt.

Tabelle 1 Physikalische Eigenschaften des keramischen Verbundteils
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Tabelle 2 Anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper
Tabelle 3 Physikalische Eigenschaften als kupferkaschierte Platte
Tabelle 3 (Fortsetzung)
Referenzbeispiel 4
Der gleiche gesinterte Körper aus β-Wollastonit wie in Beispiel 3 verwendet wurde zu Probekörpern mit einer Dicke von 1,6 mm, einer Länge von 80 mm und einer Breite von 25 mm zerschnitten. Die Probekörper wurden gewaschen und durch Erhitzen getrocknet.
Einer der Probekörper wurde mit TMP imprägniert. Dieser imprägnierte Probekörper und der nicht-imprägnierte Probekörper wurden dem folgenden Fallkugel-Schlagtest unterworfen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.
Fallkugel-Schlagtest:
Ein Probekörper mit einer Länge von 80 mm, einer Breite von 25 mm und vorbestimmter Dicke wurde auf Trägern platziert, die in einem Abstand voneinander von 35 mm angeordnet waren. Eine Eisenkugel mit einem Gewicht von 55 g wurde auf den Mittelteil zwischen den Trägern von einer vor bestimmten Höhe herabfallen gelassen um die kleinste Höhe zu bestimmen, bei der eine Rissbildung, ein Bruch, etc. des Probekörpers erfolgt.
Tabelle 4 Fallkugel-Schlagtest (Plattendicke 1,6 mm, 55 g Eisenkugel)
Die Probekörper zeigten die folgenden Bruchzustände. D.h. WC1, imprägniert mit TMP wurde in zwei Stücke zerbrochen und das nicht-imprägniert WC1 wurde zu kleinen Stücken zerbrochen.
Die obigen Ergebnisse zeigen, dass der mit TMP erfindungsgemäß imprägnierte anorganische kontinuierlich poröse gesinterte Körper eine stark verbesserte Schlagfestigkeit im Vergleich zu einem nicht-imprägnierten Gegenstück hat und dass er zu ausgezeichneten dünnen Platten zerschnitten werden kann.
Beispiel 7
Das gleiche Aluminiumnitrid-Bornitrid-Verbundmaterial (= AN) wie in Beispiel 1 verwendet wurde mit einer Mehrklingensäge zerschnitten um einen scheibenförmigen gesinterten Körper mit den Abmessungen 2 mm × 81 mm × 81 mm (nachstehend als „AN3" bezeichnet) herzustellen.
Eine 3 Gew.-%ige Lösung von Aluminiumtris(ethylacetylacetonat) (Warenbezeichnung: ALCH-TR, vertrieben von der Firma Kawaken Fine Chemical K.K.) in Methylethylketon (nachstehend als „Lösung OM1-1" bezeichnet) wurde hergestellt.
Der AN3 wurde in einen Behälter eingegeben und der Behälter wurde in eine Vakuum-Imprägnierungseinrichtung eingebracht. Die Temperatur in der Imprägnierungseinrichtung wurde auf 60°C erhöht und der Druck wurde auf 7 kPa oder weniger vermindert. Dann wurde der AN3 1 Stunde unter Vakuum gehalten um ihn zu trocknen.
Die Lösung OM1-1 wurde in den Behälter mit dem darin befindlichen AN3 eingegossen und der AN3 wurde 30 Minuten lang unter Vakuum zur Imprägnierung dort belassen. Dann wurde der imprägnierte AN3 herausgenommen.
Der auf die obige Weise imprägnierte AN3 wurde in einen Trockner eingegeben und durch stufenweise Erhöhung der Temperatur in folgender Weise 120°C/60 Minuten + 180°C/30 Minuten + 250°C/30 Minuten getrocknet.
Weiterhin wurde der trockene AN3 herausgenommen und auf eine Aluminiumplatte aufgebracht. Dann wurde der AN3 in einen Muffel-Ofen eingebracht und es erfolgte eine Temperaturerhöhtung von 250°C auf 750°C mit einer Geschwindigkeit von 8°C/Minute. Der AN3 wurde bei 750°C 1 Stunde dort belassen und dann abgekühlt, wodurch AN3 erhalten wurde, der auf seiner Oberfläche mit Einschluss seiner Porenoberflächen gebildetes Aluminiumoxid aufwies (nachfolgend als „AN3-T" bezeichnet).
Eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung (nachfolgend als Harz „R4" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 64 Gew.-Teile 2,2-Bis(4-cyanatophenyl)propan, 29 Gew.-Teile eines mit Xylol-Formaldehyd-Harz-modifizierten Novolak-Epoxyharzes (Epoxyäquivalent 259, Erweichungspunkt 83°C, zahlenmittleres Molekulargewicht 1,163, Warenbezeichnung: Denacel, vertrieben von der Firma Nagase Chemical Co., Ltd.), 3,0 Gew.-Teile eines mit Polybutadien-modifizierten Epoxyharzes (zahlenmittleres Molekulargewicht 1.800, Dichte 0,95–0,97 g/cm², Epoxyadditionsmenge 7,3 mol/Molekül, Warenbezeichnung: Nisseki Polybutadiene E-1800-6.5, vertrieben von der Firma Nippon Petrochemical Co., Ltd.), 3,0 Gew.-Teile γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 0,9 Gew.-Teile Bis (4-maleimidphenyl)methan und 0,1 Gew.-Teile eines Imidazol-enthaltenden Katalysators (Warenbezeichnung: C11Z-CN, vertrieben von der Firma Shikoku Chemical, Co., Ltd.) miteinander vermischt wurden.
Der auf die obige Weise erhaltene AN3-T wurde in einen Imprägnierungsbehälter eingegeben und der Behälter wurde in eine Imprägnierungsvorrichtung mit Druckreduzierbarkeit eingebracht. Der Druck in dem System wurde auf 0,66 kPa oder weniger verringert und die Temperatur wurde auf 110°C erhöht. Der AN3-T wurde bei dieser Temperatur 1 Stunde lang gehalten.
Weiterhin wurde das auf die obige Weise hergestellte Harz R4 in einen Harzbehälter der Imprägnierungsvorrichtung mit Druckreduzierbarkeit eingebracht, bei 110°C geschmolzen und einer Entgasungsbehandlung im Vakuum 10 Minuten lang unterworfen.
Während der verminderte Druck aufrecht erhalten wurde, wurde das oben genannte Harz R4 allmählich in den Imprägnierungsbehälter durch den Boden des Behälters bei 110°C eingeführt und die Imprägnierung wurde im Vakuum 30 Minuten lang durchgeführt.
Der mit dem Harz R4 imprägnierte AN3-T wurde aus der Imprägnierungsvorrichtung mit Druckreduzierbarkeit herausgenommen und das Harz auf seiner Oberfläche wurde durch Abtropfenlassen entfernt. Das Harz R4 wurde auch dadurch verfestigt, dass es abgekühlt wurde. Auf diese Weise wurde ein mit Harz imprägnierter AN3-T (nachstehend als „R-AN3" bezeichnet) erhalten.
Eine elektrolytische Kupferfolie mit einer Dicke von 31 μm und einem niedrigen Profil (vertrieben von der Firma Furukawa Circuit Foil K.K., VLP-Folie, Elongationsverhältnis (bei 180°C) vertikal 9,0%, seitlich 8,4%) wurde auf jede Oberfläche des obigen R-AN3-T aufgebracht und das resultierende Laminat wurde sandwichartig mit Aluminiumplatten angeordnet. Der so hergestellte Satz wurde zwischen heiße Pressplatten eingesetzt und es wurde mit der Verringerung des Drucks begonnen. Die heißen Pressplatten wurden erhitzt und als die Temperatur des R-AN3-T 120°C erreicht hatte, wurde mit dem Anlegen des Drucks begonnen. Der ebene Druck wurde auf 1,5 MPa eingestellt und dieser Druck wurde beibehalten. Als die Temperatur 140°C erreicht hatte, wurde die Verringerung des Drucks beendigt und der Druck wurde auf Atmosphärendruck erhöhen gelassen. Der R-AN3-T wurde 15 Minuten bei 140°C gehalten. Dann wurde die Temperatur des R-AN3-T bis 190°C erhöht und es wurde eine Pressformung über einen Zeitraum von 2 Stunden durchgeführt. Danach wurde Selbst-Abkühlen gelassen, wodurch eine kupferkaschierte Verbund-Aluminiumnitrid-Platte erhalten wurde. Der Zeitraum vom Beginn der Verringerung des Drucks bis zum Anlegen des Drucks war 30 Minuten. Der Zeitraum bis zu Beendigung der Verringerung des Drucks war 10 Minuten.
Die physikalischen Eigenschaften der auf die obige Weise erhaltenen kupferkaschierten Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
Vergleichsbeispiel 1
Eine kupferkaschierte Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 mit der Ausnahme erhalten, dass der AN3 direkt mit dem Harz im Vakuum imprägniert wurde, anstelle, dass AN3-T imprägniert wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der auf die obige Art und Weise erhaltenen kupferkaschierten Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Eine kupferkaschierte Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 mit der Ausnahme erhalten, dass ein AN3-CT, erhalten durch Imprägnierung von AN3 mit einer Lösung von OM1, Einbringen in einen Trockner und stufenweises Trocknen in der folgenden Weise bei 120°C/60 Minuten + 180°C/30 Minuten + 250°C/30 Minuten ohne Durchführung einer Pyrolyse in einem Muffel-Ofen verwendet wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der auf die obige Art und Weise kupferkaschierten Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
Vergleichsbeispiel 3
Eine kupferkaschierte Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 mit der Ausnahme erhalten, dass AN3-ST, erhalten durch Behandlung von AN3-CT mit Wasserdampf bei 98°C über einen Zeitraum von 1 Stunde und dass eine stufenweise Trocknung, in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, verwendet wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der auf die obige Art und Weise erhaltenen kupferkaschierten Verbund-Aluminium nitrid-Platte wurden gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
Beispiel 8
Eine kupferkaschierte Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 mit der Ausnahme hergestellt, dass die elektrolytische Kupferfolie mit niedrigem Profil und einer Dicke von 31 μm durch eine behandelte elektrolytische Kupferfolie mit allgemeinem Profil und einer Dicke von 18 μm ersetzt wurde.
Beispiel 9
Eine Lösung von 3 Gew.-% Aluminiumtris(acetylacetonat) (Warenbezeichnung: Almikylate A, vertrieben von der Firma Kawaken Fine Chemicals K.K.) in Methylethylketon (nachstehend als „Lösung OM1-2" bezeichnet) wurde hergestellt.
Imprägniertes AN3 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 mit der Ausnahme erhalten, dass stattdessen die obige Lösung OM1-2 eingesetzt wurde.
Das auf die obige Weise imprägnierte AN3 wurde in einen Trockner eingebracht und durch eine stufenweise erfolgende Temperaturerhöhung wie folgt: 120°C/30 Minuten + 160°C/30 Minuten + 180°C/30 Minuten + 230°C/30 Minuten + 250°C/30 Minuten getrocknet.
Das auf die obige Weise erhalten AN3 wurde in einem Muffel-Ofen in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 hitzebehandelt und abgekühlt, wodurch ein AN3 erhalten wurde, das auf seiner Oberfläche mit Einschluss seiner Porenoberflächen gebildetes Aluminiumoxid aufwies (nachstehend als „AN3-T2" bezeichnet).
Eine kupferkaschierte Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 mit der Ausnahme erhalten, dass das auf die obige Weise erhaltene AN3-T2 und eine Kupferfolie mit niedrigem Profil und einer Dicke von 31 μm (vertrieben von der Firma Furukawa Circuit Foil K.K., LP-Folie, Elongationsverhältnis (bei 180°C) vertikal 4,7%, seitlich 4,1%) stattdessen verwendet wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der auf die obige Art und Weise erhaltenen kupferkaschierten Verbund-Aluminiumplatte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
Beispiel 10
Eine Lösung von 3 Gew.-% (2-n-Butoxycarbonylbenzoyloxy)-tributoxytitan (Warenbezeichnung: Titacoat S-181, vertrieben von der Firma Kawaken Fine Chemical K.K.) in Toluol (nachstehend als „Lösung OM1-3" bezeichnet) wurde hergestellt.
Imprägniertes AN3 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 mit der Ausnahme erhalten, dass stattdessen die obige Lösung OM1-3 eingesetzt wurde.
Das auf die obige Art und Weise imprägnierte AN3 wurde in einen Trockner eingebracht und durch stufenweise erfolgende Temperaturerhöhung in folgender Weise: 120°C/30 min + 160°C/30 Minuten + 180°C/30 Minuten + 230°C/30 Minuten + 250°C/30 Minuten getrocknet.
Das auf die obige Art und Weise erhaltene trockene AN3 wurde in einem Muffel-Ofen in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 hitzebehandelt und abgekühlt, wodurch ein AN3 erhalten wurde, das auf seinen Oberflächen mit Einschluss seiner Porenoberflächen gebildetes Titanoxid aufwies (nachstehend als „AN3-T3" bezeichnet).
Eine kupferkaschierte Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 9 mit der Ausnahme erhalten, dass stattdessen das auf die obige Art und Weise erhaltene AN3-T3 verwendet wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der auf die obige Art und Weise erhaltenen kupferkaschierten Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurden gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
Beispiel 11
Eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung (nachstehend als „Harz R5" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 28,1 Gew.-Teile eines Epoxyharzes vom Bisphenol A-Typ (Warenbezeichnung: Epikote 828, vertrieben von der Firma Yuka-Shell Epoxy K.K.), 29 Gew.-Teile des gleichen mit Xylol-Formaldehyd-Harz modifizierten Novolak-Epoxyharzes (Denacal T, vertrieben von der Firma Nagase Chemical Co., Ltd.) wie in Beispiel 7 verwendet, 45,1 Gew.-Teil Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, 1,6 Gew.-Teile γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 0,2 Gew.-Teil Triethanolamin miteinander vermischt wurden.
Eine kupferkaschierte Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 9 mit der Ausnahme erhalten, dass das obige Harz R5 stattdessen verwendet wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der kupferkaschierten Verbund-Aluminiumnitrid-Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
Tabelle 5
Tabelle 5 (Fortsetzung)
Beispiel 12
Eine Metallalkoxidlösung (nachstehend als „Lösung OM2-1" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 80 Gew.-% Tetra-n-butoxytitan (Warenbezeichnung: TBT, vertrieben von der Firma Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) und 20 Gew.-% Isopropylalkohol (nachstehend als „IPA" bezeichnet) miteinander vermischt wurden.
Als anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper wurde poröses Material aus β-Wollastonit mit einer Dicke von 5,0 mm, und den Abmessungen 300 mm × 300 mm (Warenbezeichnung: Machinax, vertrieben von der Firma Mitsui Mining Material Co., Ltd., Schüttdichte 1,9, tatsächliche Porosität 33%, offene Porosität 28%, mittlerer Porenradius 1,8 μm (nachstehend als „WC3" bezeichnet) hergestellt.
Das WC3 wurde in einen Behälter eingegeben und der Behälter mit dem darin befindlichen WC3 wurde in einen Vakuumtrockner eingebracht. Der Druck in dem Vakuumtrockner wurde auf 7 kPa oder niedriger verringert und die Temperatur wurde auf 60°C erhöht. Das WC3 wurde bei dieser Temperatur 1 Stunde lang zu einer Behandlung im Vakuum gehalten.
Während der verringerte Druck aufrechterhalten wurde, wurde die Lösung OM2-1 in den Behälter eingegossen und dort 1 Stunde lang belassen um das WC3 damit zu imprägnieren. Das imprägnierte WC3 wurde herausgenommen.
Das obige imprägnierte WC3 wurde auf eine Edelstahlplatte aufgebracht und die Platte mit dem darauf befindlichen WC3 wurde in einen Behälter mit Wasserdampf eingebracht. Das WC3 wurde mit Wasserdampf von 98°C 1 Stunde lang behandelt. Dann wurde das WC3 in einen Trockner eingebracht und die Temperatur wurde von Raumtemperatur auf 300°C mit einer Geschwindigkeit von 3°C/Minute erhöht. Das WC3 wurde herausgenommen und auf eine Aluminiumplatte aufgebracht. Die Platte mit dem darauf befindlichen WC3 wurde in einen Muffel-Ofen eingebracht und die Temperatur wurde von 300°C auf 750°C im Verlauf von 1 Stunde erhöht und dann 1 Stunde lang bei 750°C gehalten. Danach wurde abgekühlt. Die Oberfläche des WC3 wurde poliert um überflüssiges Titanoxid, das an der Oberfläche haftet, zu entfernen und seine Genauigkeit der Dicke zu verbessern. Auf diese Weise wurde ein anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper erhalten, der in seinen Poren abgeschiedenes Titanoxid hatte (nachstehend als „WC3-M" bezeichnet).
Eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung (nachstehend als „Harz R5" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 87 Gew.-% eines Cyanat-Maleimid-Harzes (Warenbezeichnung: Bt-2100, 2,2-Bis(4-cyanatophenyl)propan/Bis (4-maleimidphenyl)methan = 9/1), 10 Gew.-% eines Harzes vom Bisphenol A-Typ (Warenbezeichnung: Epikote 152, Epoxyäquivalent 172–179, vertrieben von der Firma Yuka-Shell Epoxy K.K.) und 3 Gew.-% γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan miteinander vermischt wurden.
Das mit dem Harz R5 imprägnierte WC3-M (nachstehend als „R-WC3-M" bezeichnet) wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme erhalten, dass stattdessen das auf die obige Art und Weise hergestellte WC3-M und das Harz R5 verwendet wurden.
Eine Kupferfolie mit niedrigem Profil und einer Dicke von 18 μm (vertrieben von der Firma Furukawa Circuit K.K., VLP-Folie, Elongationsverhältnis (bei 180°C) vertikal 12,8%, seitlich 7,7%) wurde auf jede der Oberflächen des obigen R-WC3-M aufgebracht. Geschnittene Stücke von Pappe wurden aus einer Pappe mit einer Dicke von 6 mm hergestellt und ein Papierband wurde an den Innenrand jedes Stücks angeheftet. Diese Pappestücke wurden um das R-WC3-M angeordnet und das R-WC3-M wurde einem Laminierungs- Pressverformen unterworfen, wodurch eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte mit einer Dicke von 5 μm erhalten wurde, die eine Isolierungsschicht mit erhöhter dielektrischer Konstante hatte.
Die dielektrischen Eigenschaften, etc. der obigen kupferkaschierten keramischen Verbundplatte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt.
Die Tabelle 6 zeigt auch die Messergebnisse einer Platte, erhalten in der obigen Art und Weise, mit der Ausnahme, dass die Behandlung der Imprägnierung und Ausfällung mit/der metallorganischen Verbindung (OM2-1) gemäß der Erfindung nicht durchgeführt wurde (Referenzbeispiel 12).
Beispiel 13
Eine Metallalkoxidlösung (nachstehend als „Lösung OM2-2" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 80 Gew.-% Tetraisopropoxytitan (Warenbezeichnung: TPT, vertrieben von der Firma Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) und 20 Gew.-% Methylalkohol (nachstehend als „MeOH" bezeichnet) miteinander vermischt wurden.
Es wurde eine kupferkaschierte keramische Verbundplatte in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 12 mit der Ausnahme hergestellt, dass die oben genannte Lösung OM2-2 anstelle der Lösung OM2-1 eingesetzt wurde und dass die Imprägnierungstemperatur auf 20°C abgeändert wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der oben genannten Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt.
Beispiel 14
Eine Metallalkoxidlösung (nachstehend als „OM2-3" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 75 Gew.-% Diisopropoxybis(acetylacetonato)titan (Warenbezeichnung: TAA, vertrieben von der Firma Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) und 25 Gew.-% Isopropylalkohol miteinander vermischt wurden.
Als anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper wurde ein poröses Material aus Aluminiumnitrid/Bornitrid mit den Abmessungen 5,0 mm × 60 mm × 60 mm (h-BN-Gehalt 12%, Schüttdichte 2,45, tatsächliche Viskosität 20,6%, durchschnittlicher Porenradius 0,66 μm, nachstehend als „AN4" bezeichnet) verwendet.
In der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 12 wurde mit der Ausnahme, dass die Lösung OM2-1 durch die Lösung OM2-3 ersetzt wurde, dass das WC3 durch das AN4 ersetzt wurde, dass die Temperatur für die Imprägnierung mit der metallorganischen Verbindung auf 20°C abgeändert wurde und dass die Temperatur für die Behandlung mit Wasserdampf auf 60°C abgeändert wurde, eine ausgezeichnete Platte mit einer Dicke von 5,0 mm erhalten.
Die physikalischen Eigenschaften der obigen Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt.
Die Tabelle 6 zeigt auch die Messergebnisse einer Platte, erhalten in der gleichen Art und Weise wie oben beschrieben, mit der Ausnahme, dass keine Imprägnierungs- und Ausfällungsbehandlung mit/der metallorganischen Verschmutzungsentfernungseigenschaften (OM2-3) gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde (Referenzbeispiel 14).
Beispiel 15
Als anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper wurde ein poröses Cordierit-Material mit einer Dicke von 2,0 mm, mit den Abmessungen 150 mm × 150 mm (Warenbezeichnung: Lepton 902, vertrieben von der Firma Kikusui Chemical Industry Co., Ltd., spezifisches Gewicht 1,5, tatsächliche Porosität 45%, Wasserabsorptionsfähigkeit 23% (offene Porosität 44,8%), nachstehend als „CR1" bezeichnet) hergestellt.
In der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 12 wurde mit der Ausnahme, dass das WC3 durch das CR1 ersetzt wurde, eine ausgezeichnete Platte mit einer Dicke von 2 mm erhalten.
Die physikalischen Eigenschaften der oben genannten Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt.
Die Tabelle 6 zeigt auch die Messergebnisse einer Platte, erhalten in der gleichen Art und Weise wie oben, mit der Ausnahme, dass die Imprägnierungs- und Ausfällungsbehandlung mit/der metallorganischen Verbindung (OM2-1) gemäß der vorliegenden Erfindung nicht durchgeführt wurde (Referenzbeispiel 15).
Beispiel 16
Eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung (nachstehend als „Harz R6" bezeichnet) wurde dadurch hergestellt, dass 53,1 Gew.-% eines Epoxyharzes vom Bisphenol A-Typ (Warenbezeichnung: Epikote 828, vertrieben von der Firma Shell Chemical Co., Ltd.), 45,1 Gew.-% Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, 1,6 Gew.-% γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 0,2 Gew.-% Triethanolamin miteinander vermischt wurden.
In der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 15, mit der Ausnahme, dass das Harz R5 durch das oben genannte Harz R6 ersetzt wurde, wurde eine ausgezeichnete Platte mit einer Dicke von 2 mm erhalten. Die physikalischen Eigenschaften der Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt.
Die Tabelle 6 zeigt auch die Messergebnisse einer Platte, erhalten in der gleichen Art und Weise wie oben beschrieben, mit der Ausnahme, dass die Imprägnierungs- und Ausfällungsbehandlung mit/der metallorganischen Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht durchgeführt wurde (Referenzbeispiel 16).
Beispiel 17
Als anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper wurde ein poröses Siliciumdioxidmaterial mit einer Dicke von 1,0 mm und den Abmessungen 150 mm × 150 mm (Warenbezeichnung: P-Typ, vertrieben von der Firma Clayburn K.K., Schüttdichte 1,9, tatsächliche Porosität 36%, offene Porosität 21%, Zusammensetzung SiO₂/CaO/Al₂O₃ = 65/25/10, nachstehend als „SP1" bezeichnet) hergestellt.
In der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 12 mit der Ausnahme, dass das WC3 durch das obige SP1 ersetzt wurde, wurde eine ausgezeichnete Platte mit einer Dicke von 1 mm erhalten. Die physikalischen Eigenschaften der Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt.
Die Tabelle 6 zeigt auch die Messergebnisse einer Platte, erhalten in der gleichen Art und Weise wie oben beschrieben, mit der Ausnahme, dass die Imprägnierungs- und Ausfällungsbehandlungen mit/der metallorganischen Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht durchgeführt wurden (Referenzbeispiel 17).
Tabelle 6-1
Tabelle 6-1 (Fortsetzung)
Tabelle 6-2
Tabelle 6-2 (Fortsetzung)
Beispiel 18
Ein dünnes Blättchen eines mit Harz imprägnierten porösen Wollastonit-Materials (nachstehend als „R4-WC1" bezeichnet) wurde aus dem gleichen, wie in Beispiel 3 verwendeten WC1-Material mit einer Dicke von 1 mm und dem gleichen Harz R4 wie in Beispiel 7 verwendet, in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten.
Eine elektrolytische Kupferfolie mit niederem Profil und einer Dicke von 18 μm (VLP-Folie) wurde auf jede Oberfläche des auf die obige Weise erhaltenen R4-WC1-Materials aufgebracht und das resultierende Laminat wurde pressgeformt, wodurch eine doppelseitig kupferkaschierte β-Wollastonit-Platte (nachstehend als „C-R4-WC1" bezeichnet) erhalten wurde.
Bei dem obigen Pressformen wurden die Druckverringerung und die Temperaturerhöhung begonnen, als das Pressformen begonnen wurde. Als die Temperatur des Laminats 120°C erreicht hatte, wurde mit dem Anlegen des Drucks bis zu 1,5 MPa begonnen. Dann wurde, als die Temperatur 140°C er reicht hatte, die Druckverringerung beendet und der Druck wurde auf Atmosphärendruck ausgleichen gelassen. Unter Halten eines Drucks von 1,5 MPa wurde der pressgeformte Satz 100 Minuten bis zu einer Temperatur von 190°C gehalten. Der Zeitraum bis zum Anlegen des Drucks war 10 Minuten und der Zeitraum bis zum Beginn der Verringerung des Drucks betrug 15 Minuten.
Das obige C-R4-WC1 wurde mit einem gedruckten Modell-Verdrahtungsnetzwerk für eine innere Schicht auf beiden Oberflächen und zwei Führungslöchern versehen, wodurch das Substrat PCI-WC-1 erhalten wurde.
Andererseits wurden in den gleichen R4-WC1-Platten wie oben erhalten ebenfalls zwei Führungslöcher vorgesehen, um Substrate PI-WC-1 zu erhalten.
Ein Substrat PI-WC-1 wurde auf eine Oberfläche des PCI-WC-1 unter genauer Anpassung an die Führungslöcher aufgebracht. Weiterhin wurde eine Elektrolyt-Kupferfolie (VLP-Folie) mit niederem Profil und mit einer Dicke von 18 μm auf jede PI-WC-1 aufgebracht und der resultierende Satz wurde Laminat-verformt, wodurch eine doppelseitig kupferkaschierte vierschichtige Platte mit einer Dicke von 3 mm und einem ausgezeichneten Aussehen erhalten wurde. Die physikalischen Eigenschaften der so erhaltenen mehrschichtigen Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 7 zusammengestellt.
Beispiel 19
Die gleichen C-R4-WC1-Platten wie in Beispiel 18 erhalten, wurden mit einem gedruckten Modell-Verdrahtungsnetzwerk für eine innere Schicht auf jeder Oberfläche und zwei Führungslöchern versehen, wodurch zwei Substrate PCI-WC-2 erhalten wurden.
Andererseits wurde das gleiche C-R4-WC1 wie in Beispiel 18 erhalten mit zwei Führungslöchern versehen, wodurch ein Substrat PCI-WC-2 erhalten wurde.
Ein Substrat PCI-WC-2 wurde auf eine Oberfläche des Substrats PI-WC-2 unter Anpassung an die Führungslöcher so platziert, dass die Musterseite des PCI-WC-2 angeheftet wurde, und das andere Substrat PCI-WC-2 wurde auf die andere Oberfläche in der gleichen Art und Weise wie oben beschrieben aufgebracht. Der resultierende Satz war ein mehrschichtiges Laminat, das so geformt war, dass eine 3 mm dicke doppelseitig kupferkaschierte vierschichtige Platte mit ausgezeichnetem Aussehen lieferte.
Die physikalischen Eigenschaften der obigen mehrschichtigen Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 7 zusammengestellt.
Beispiel 20
Ein Block aus einem porösen gesinterten Körper aus Aluminiumnitrid/Bornitrid mit den Abmessungen 8 × 8 × 2,5 (cm) (BN-Gehalt 12,5%, Schüttdichte 2,45, offene Porosität 20,6%, durchschnittlicher Porenradius 0,6 μm) wurde in einen Imprägnierungsbehälter einer Imprägnierungsvorrichtung mit reduzierbarem Druck eingebracht und der Druck wurde auf 7 kPa verringert. Dann wurde die Temperatur auf 110°C erhöht und der Block wurde bei vermindertem Druck 2 Stunden lang getrocknet. Andererseits wurde eine Harzzusammensetzung von 2,2-Bis(4-cyanatophenyl)propan/Bis(maleimidphenyl)methan = 9/1 (Gewichtsverhältnis) in den Harzbehälter einer Imprägnierungsvorrichtung mit reduzierbarem Druck eingegeben und der Druck wurde auf 0,7 kPa verringert. Die Temperatur des Behälters wurde auf 110°C eingestellt um die Zusammensetzung zu schmelzen und zu entgasen.
Dann wurde das geschmolzene Harz in den Imprägnierungsbehälter bei 110°C eingegossen um eine Imprägnierung im Vakuum 30 Minuten lang durchzuführen. Der gesinterte Aluminiumnitrid-Bornitrid-Körper wurde aus dem Imprägnierungsbehälter herausgenommen, in eine Teflon-beschichtete Aluminiumfolie eingewickelt und seine Temperatur wurde stufenweise wie folgt: 120°C/30 Minuten + 150°C/30 Minuten + 180°C/30 Minuten + 190°C/2 Stunden erhöht um das Harz zu härten.
Der resultierende Block wurde mit einem Diamantschneider (Diamantwerkzeug #200, vertrieben von der Firma Nippon Diamond K.K.) scheibenweise zerschnitten um harzimprägnierte poröse Aluminiumnitrid-Sinterkörper-Platten mit den Abmessungen 8 cm × 8 cm und einer Dicke von 0,635 mm zu erhalten.
Zwei Platten, genommen von den auf die obige Art und Weise erhaltenen Platten, wurden mit Führungslöchern versehen (Substrate I-BR). Weiterhin wurde eine weitere Platte mit Führungslöchern versehen und jede Oberfläche davon wurde mit Spiegelmusterrillen für die gedruckte Innenschichtverdrahtung durch maschinelle Bearbeitung versehen (ein Substrat II-1R). Weiterhin wurden zwei weitere Platten mit Führungslöchern versehen und eine Oberfläche jeder Platte wurde mit Spiegelmusterrillen für eine gedruckte Innenschichtverdrahtung durch maschinelle Bearbeitung versehen (zwei Substrate II-2BR).
Die auf die obige Art und Weise bearbeiteten Platten wurden auf eine Aluminiumplatte aufgebracht und die Temperatur wurde im Verlauf von 30 Minuten auf 750°C und 2 Stunden lang bei 750°C gehalten um das Harz vollständig durch Pyrolyse zu entfernen.
Die resultierenden gesinterten Aluminiumnitrid-Körper-Platten, aus denen durch Pyrolyse das Harz entfernt worden war, wurden bei den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 7 Adhäsions-Oberflächen-behandelt, wodurch Substrate erhalten wurden, die in ihren Porenoberflächen gebildetes Aluminiumoxid hatten.
Die auf die obige Art und Weise hergestellten Substrate wurden in einen Imprägnierungsbehälter einer Imprägnierungsvorrichtung mit Druck-Reduzierbarkeit eingegeben und der Druck wurde auf 0,7 kPa verringert. Die Temperatur wurde auf 110°C erhöht und die Substrate wurden im Vakuum getrocknet.
Andererseits wurde das gleiche Harz R4 wie in Beispiel 7 hergestellt, in einen Harzbehälter einer Imprägnierungsvorrichtung mit Druckreduzierbarkeit eingegeben und der Druck wurde auf 0,7 kPA verringert. Die Temperatur des Behälters wurde auf 110°C eingestellt um das Harz zu schmelzen und zu entgasen.
Dann wurde das Harz R4 in den Imprägnierungsbehälter bei 110°C eingeführt und die Imprägnierung wurde 30 Minuten lang im Vakuum durchgeführt. Die mit dem Harz imprägnierten Substrate wurden aus dem Behälter herausgenommen und abgekühlt, indem Polyethylenrohre durch die Führungslöcher jedes Substrats eingesetzt wurden. Auf diese Weise wurden mit Harz imprägnierte Aluminiumnitrid-Sinterkörper-Platten erhalten, deren Harz verfestigt worden war (nachstehend als „Substrat PI-1RT, Substrate PI-2RT oder Substrate I-RT" bezeichnet).
Eine elektrolytische Kupferfolie mit niederem Profil und einer Dicke von 18 μm (VLP-Folie) wurde auf jede Oberfläche jedes der auf die obige Art und Weise erhaltenen Substrats I-RT aufgebracht und der resultierende Satz wurde pressgeformt, wodurch doppelseitig kupferkaschierte keramische Platten erhalten wurden.
Die einzelnen obigen doppelschichtig kupferkaschierten keramischen Platten wurden mit einem gedruckten Modell-Verdrahtungsnetzwerk auf der Basis der Führungslöcher versehen, wodurch zwei Innenschichtplatten erhalten wurden (nachstehend als „Substrate PCI-A" bezeichnet).
Die obigen zwei Substrate PCI-A, das Substrat PI-1RT und die zwei Substrate PI-2RT wurden unter Anpassung an die Führungslöcher so aufgestapelt, dass das Substrat PI-1RT zwischen den zwei Substraten PCI-A angeordnet war und dass die zwei Substrate PI-2RT in der Art und Weise aufeinander gestapelt worden waren, dass eines auf einer äußeren Oberfläche angeordnet war und das andere auf der anderen äußeren Oberfläche angeordnet war. Weiterhin wurde eine elektrolytische Kupferfolie (VLP-Folie) mit niedrigem Profil und einer Dicke von 18 μm auf jede der äußeren Oberflächen aufgebracht. Der resultierende Satz wurde Laminatpressgeformt um eine doppelseitig kupferkaschierte achtschichtige Platte mit ausgezeichnetem Aussehen und mit einer Dicke von 3,2 mm zu erhalten.
Die physikalischen Eigenschaften der obigen mehrschichtigen Platte wurden gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 7 zusammengestellt. Tabelle 7

Bsp.: Beispiel

Fußnoten für Tabelle 7 (physikalische Eigenschaften, etc.) sind wie folgt:

*13:: Kupferfolie, vertrieben von der Firma Furukawa Circuit Foil; VLP-Folie, Elongationsverhältnis (bei 180°C) Vertikal 12,8%, Seitlich 7,7%, Profil-behandelte Oberfläche R_z = 5,1 μm, Ra = 0,8 μm.
*14: Bedingungen des Hitzezyklus-Tests:: ein Zyklus, bestehend aus 150°C/30 Minuten → 15-minütiges Stehenlassen → 60°C/30 Minuten → 15-minütiges Stehenlassen. Dieser Zyklus wurde 100-mal wiederholt.
*15: Adhäsionsfestigkeit der inneren Schicht:: unter nicht-messbar ist zu verstehen, dass versucht wurde, die Zwischenschicht bzw. die innere Schicht abzuziehen, dass jedoch die Schichten nicht abgezogen werden konnten und brachen.

Beispiel 21 (Verfahren unter Verwendung eines Rahmens zur Pressformung eines Laminats)
Als anorganischer kontinuierlich poröser gesinterter Körper wurden zwei Stücke eines porösen β-Wollastonit-Materials mit einer Dicke von 35 mm und den Abmessungen 340 mm × 340 mm (Schüttdichte 2,1, tatsächliche Porosität 27,6%, offene Porosität 18,5%, durchschnittlicher Porenradius 3,4 μm, Warenbezeichnung: Machinax, vertrieben von der Firma Mitsui Mining Material Co., Ltd.) jeweils in vier Ecken zu 5 mm zugeschnitten und verwendet. Die obigen Stücke des porösen Materials wurden mit TMP in einem Imprägnierungsbehälter mit größerer Größe imprägniert, herausgenommen und auf Raumtemperatur abgekühlt, in der gleichen Weise wie in Beispiel 1.
Überfließendes TMP, das an den Oberflächen haftete, wurden entfernt und die Stücke wurden mit einem Klebstoff miteinander verbunden, wodurch ein Block mit einer Dicke von 105 mm und den Abmessungen 340 mm × 340 mm, von denen die Ecken entfernt worden waren, erhalten wurde.
Der obige Block wurde in eine Säge mit mehreren Klingen (Klinge D 0,4 mm, L 750 mm, unter Verwendung eines Schneidöls #600) eingesetzt und scheibenweise zu ausgezeichneten dünnen Platten mit einer Dicke von 1,6 mm, von denen die vier Ecken entfernt worden waren, zerschnitten.
Die obigen dünnen Platten wurden mit einer Mischlösung aus Methanol/Methylethylketon (60/40) gewaschen um das Schneidöl und den größten Teil des TMP zu entfernen. Dann wurden die dünnen Platten 30 Minuten bei 80°C behandelt. Sodann wurde die Temperatur erhöht und die Behandlung wurde bei einer Endtemperatur von 320°C 2 Stunden lang durchgeführt um scheibenförmige gesinterte Körper, von denen das TMP entfernt worden war, zu erhalten (nachstehend als „WC5" bezeichnet).
Mit Harz imprägnierte poröse Materialien (nachstehend als „R4-WC5" bezeichnet) wurden aus dem obigen WC5-Material und dem gleichen Harz R4 wie in Beispiel 7 und in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 erhalten.
Zur Entfernung des überfließenden Harzes wurde das R4-WC5 aus der Imprägnierungsvorrichtung herausgenommen und das Harz wurde durch Abtropfenlassen entfernt. Weiterhin wurde das Harz 4 zur Verfestigung abgekühlt.
Für die Pressformung des Laminats wurden die folgenden Werkzeuge hergestellt.
Rahmen (Pressgesenk) für die Pressformung des Laminats:
Ein unteres Rahmen(Pressgesenk)-Element wurde dadurch hergestellt, dass zwei genau aneinander angepasste Stifte des Bindungs-Typs für Laminatmaterialien auf jeder Seite einer Aluminium-Legierungs-Platte mit den Abmessungen 450 mm × 450 mm so befestigt wurden, dass ein Stift in einem Abstand von 390 mm des zugewandten Seitenrands angeordnet war und dass der andere Stift in einem Abstand von 365 mm des zugewandten Seitenrands angeordnet war (insgesamt 8 Stifte) und dass die zwei Werkzeugelemente miteinander fixiert wurden um das untere Rahmen- bzw. Gesenkelement und das obere Rahmen- bzw. Gesenkelement außerhalb der Stifte auf jeder Seite zu fixieren (insgesamt 8 Werkzeugelemente). Ein oberes Rahmen(Gesenk)-Element wurde dadurch hergestellt, dass 8 Fixierungs-Werkzeug-Elemente (insgesamt 8 Werkzeugelemente) in entsprechenden Positionen auf einer einen oberen Rahmen bildenden Platte fixiert wurden.
Umkehrpolsterung (Papierrahmen):
Ein Rahmen in der Form eines Bilderrahmens wurde aus recyclisierter Pappe mit einer Dicke von 1,7 mm hergestellt. In dem Rahmen hatten zwei Ränder eine Breite von etwa 2,5 mm und die anderen zwei Ränder hatten eine Breite von etwa 1,5 mm. Der innere Umfang hatte eine Größe von 340 mm × 335 mm plus 0,5 mm oder weniger. Ein Papierband mit einer Breite von 5 mm wurde an die innere Umfangsoberfläche angefügt. An die vier Ecken wurde kein Papierband angeheftet.
Hitzebeständige Polsterung:
Drei Faservliese aus Kohlefasern mit einer Dicke von 0,8 mm wurden aufeinander gestapelt und ein Papierband wurde an den Stapelumfang angeheftet. Der Stapel wurde sandwichartig mit zwei Aluminiumplatten mit einer Dicke von 0,4 mm angeordnet um eine Polsterung zu erhalten.
Metallfolie: Eine Doppelseiten-Kupferfolie mit einem Aluminiumkern mit den Abmessungen 390 mm × 360 mm, hergestellt durch vorläufiges Anheften einer Kupferfolie mit niedrigem Profil auf jeder der Oberflächen einer Aluminium-Legierungs-Platte mit einer Dicke von 0,4 mm (VLP-Kupferfolie mit einer Dicke von 18 μm, Aluminiumlegierung mit einer Dicke von 0,38 mm) hergestellt.
Es wurde eine Zusammenstellung hitzeständige Polsterung/Eisenplatte mit einer Dicke von 1,6 mm/CAC-Folie/Papierrahmen/R4-WC5 im Inneren des Rahmens/CAC-Folie/.../Papierrahmen/R4-WC5 in dem Papierrahmen/CAC-Folie/Eisenplatte mit einer Dicke von 1,6 mm/hitzebeständige Polsterung auf dem unteren Rahmenelement unter genauer Anpassung an die angepassten Stifte derart gebildet, dass 10 Platten erhalten wurden. Dann wurde das obere Rahmenelement aufgebracht und das resultierende Laminat wurde temporär mit den Fixierungswerkzeugen fixiert.
Thermopaare wurde an die Endteile der porösen Materialien R4-WC5 in oberen, unteren und mittleren Positionen angeschlossen.
Das oben genannte Laminat wurde zwischen Heißpressplatten einer Vakuum-Pressmaschine durch einen hitzebeständigen Polyamid-Filz (Dicke 3 mm, Filz von Conex (vertrieben von der Firma du Pont de Nemours & Co., Ltd.), vertrieben von der Firma Tokyo Felt K.K.) eingesetzt und das Erhitzen der Heißpressplatten und die Verringerung des Drucks wurde begonnen.
Als die Temperatur 120°C erreicht hatte, wurde ein Druck von 0,6 MPa angelegt. Als die Temperatur 140°C erreicht hatte, wurde die Verringerung des Drucks beendet und es wurde ein Druck von 1 MPa angelegt. In diesem Zustand wurde die Temperatur auf 190°C erhöht und das Laminat wurde 120 Minuten lang pressgeformt. Der Druck wurde weggenommen und das Laminat wurde sich selbst abkühlen gelassen. Der Umgebungsdruck beim Beginn des Anlegens des Drucks betrug 0,66 kPa. Der Zeitraum vom Beginn der Verringerung des Drucks bis zu dem Anlegen des Drucks von 0,6 MPa war 30 Minuten und der Zeitraum bis zur Beendigung der Druckverringerung war 10 Minuten.
Alle auf diese Weise erhaltenen kupferplattierten keramischen Platten waren von einer Rissbildung frei und das Aussehen jeder Kupferfolie war ausgezeichnet.
Beispiel 22 (Verfahren von mehrfachen Substraten)
Ein Aluminiumnitrid-Bornitrid-Verbundmaterial (AN) wurde mit einer mehrklingigen Säge so scheibenweise zerschnitten, dass Platten mit den Abmessungen 1 mm × 81 mm × 81 mm (nachstehend als „AN4" bezeichnet) erhalten wurden. Diese Platten wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 Oberflächen-behandelt um eine Adhäsion zu erhalten.
Mit Harz imprägnierte poröse Materialien (nachstehend als „R4-AN4" bezeichnet) wurden aus dem AN4 und dem gleichen Harz R4 wie in Beispiel 7 verwendet und in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 erhalten.
Für die Laminat-Pressverformung wurde eine umgekehrte Polsterung mit einer Dicke von 1,1 mm aus recycelter Pappe verwendet. Die Pappe wurde mit 3 × 3 Rahmen versehen, von denen jeder einen inneren Umfang mit einer Größe von 81 mm × 81 mm plus 0,5 mm oder weniger hatte. Ein Papierband mit einer Breite von 5 mm wurde auf jede Oberfläche des inneren Umfangs angeheftet. Im Hinblick auf die Papier-Herstellungsrichtung betrug der Abstand zwischen einem Rahmen bis zu seinem angrenzenden Rahmen 3 cm in Maschinenrichtung und derjenige in Querrichtung war 1,0 cm.
Eine Zusammenstellung hitzebeständige Polsterung/Eisenplatte mit einer Dicke von 1,6 mm/CAC-Folie/Papierrahmen/R4-AN5 innerhalb des Rahmens/CAC-Folie/.../Papier rahmen/R4-AN4 in dem Papierrahmen/CAC-Folie/Eisenplatte mit einer Dicke von 1,6 mm/hitzebeständige Polsterung wurde auf dem unteren Rahmenelement unter genauer Anpassung mit den angepassten Stiften so gebildet, dass 5 Platten pro Rahmen (45 Platten) erhalten wurden. Dann wurde das obere Rahmenelement aufgebracht und das resultierende Laminat wurde temporär mit den Fixierungswerkzeugen fixiert.
Thermopaare wurden an die Endteile der porösen Materialien R4-AN4 in oberen, unteren und mittleren Positionen angeschlossen.
Kupferkaschierte keramische Platten wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 21 mit der Ausnahme erhalten, dass stattdessen Laminate mit der obigen Zusammensetzung verwendet wurden.
Alle so erhaltenen kupferkaschierten keramischen Platten waren von einer Rissbildung frei und das Aussehen jeder Kupferfolie war ausgezeichnet.
Aus der obigen detaillierten Beschreibung der Erfindung und den Beispielen wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäße metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte eine derartige Konstitution hat, dass die Metallfolie fest an den anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körper durch eine Klebstoffschicht in einer Menge, die die kleinstmögliche Menge ist, gebunden ist. Sie zeigt ausgezeichnete physikalische Eigenschaften, z.B. hohe Hitzeausbreitungseigenschaften und einen niederen thermischen Ausdehnungskoeffizient. Sie hat eine höhere Hitzebeständigkeit als das Harz, das zur Imprägnierung des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers verwendet wird. Insbesondere ist sie von Verwerfungen, die durch ein Erhitzen bewirkt werden könnten, frei. Sie hat weiterhin ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Genauigkeit der Dicke und der Oberflächenflachheit und -glätte.
Schließlich hat sie eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit bzw. Bearbeitbarkeit, beispielsweise durch Bohren.
Weiterhin überwindet das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Schwankungen der Adhäsionsfestigkeit, bewirkt durch die Art und den Produktionsprozess des anorganischen kontinuierlich porösen gesinterten Körpers durch eine neue Oberflächenbehandlung zur Adhäsion. Das Verfahren liefert metallfolienkaschierte keramische Verbundplatten mit einer hohen dielektrischen Konstante und es gestattet die neue Herstellung von mehrschichtigen Platten. Es kann daher die technische Massenproduktion von metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatten gestatten.
Die metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher als Substrat für Hochfrequenzantennen, Modulteile für Hochfrequenzanordnungen und andere eingesetzt werden. Sie kann auch als Substrat für die direkte Montierung von Halbleiterchips verwendet werden. Weiterhin kann sie aufgrund der obigen neuen physikalischen Eigenschaften auf Gebieten zum Einsatz kommen, wo die ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften der Keramik verwendet werden, jedoch die Verwendung von Keramik aufgrund der Schwierigkeit der Verarbeitung bzw. Bearbeitung der Keramik eingeschränkt ist. Die vorliegende Erfindung hat daher eindeutig eine große Bedeutung.

Claims

Metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte, die gebildet worden ist aus: einem harzimprägnierten gesinterten Substrat (IIR), hergestellt durch Imprägnieren eines 0,2 bis 10 mm dicken gesinterten Substrats (II), das aus einem anorganischen, kontinuierlich porösen, gesinterten Körper (I) mit einer tatsächlichen Porosität von 12 bis 50% und einer Offenporigkeit von mindestens 10% erhalten worden ist, mit einem wärmehärtbaren Harz (R) unter Vakuum, und einer Metallfolie; wobei das harzimprägnierte, gesinterte Substrat (IIR) und die Metallfolie gestapelt, pressgeformt und wärmegehärtet wurden; die gestapelte Metallfolie eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 10 μm oder weniger besitzt und das gesinterte Substrat eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 30 μm oder weniger besitzt; wobei das gesinterte Substrat durch das wärmegehärtete, wärmehärtbare Harz, das das gesinterte Substrat derart imprägniert, dass keine vom gesinterten Substrat unterscheidbare Harzschicht vorliegt oder eine Harzschicht eine Klebstoffschicht mit einer Dicke von 10 μm oder weniger bildet, an der Metallfolie haftet.
Metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte nach Anspruch 1, wobei der anorganische, kontinuierlich poröse, gesinterte Körper (I) eine Offenporigkeit von 15 bis 35%, eine Geschlossenporigkeit von 2% oder weniger und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,2 bis 6 μm aufweist.
Metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte nach Anspruch 1, wobei der anorganische, kontinuierlich poröse, gesinterte Körper (I) eine Shore-Härte (HS) von 45 oder darunter, eine Vickers-Härte (HV) von 300 oder darunter und eine Biegefestigkeit von mindestens 50 MPa aufweist.
Metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte nach Anspruch 1, wobei das gesinterte Substrat (II) ein Substrat ist, das durch Oberflächenbehandlung eines gesinterten Substrats aus dem anorganischen, kontinuierlich porösen, gesinterten Körper (I) erhalten worden ist, der durch eine Extrusionsmethode aus einer Grünfolie hergestellt worden ist, und eine Größe von mindestens 500 cm², eine Dicke von 1,0 bis 6,0 mm und eine Dickengenauigkeit innerhalb von ±30 μm bei einem Abstand von 2 mm bis 50 mm besitzt.
Metallfolienkaschierte keramische Verbundplatte nach Anspruch 1, wobei das gesinterte Substrat (II) eine Dickengenauigkeit innerhalb von ±20 μm besitzt und die Metallfolie eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 5 μm oder darunter besitzt.
Verfahren zur Herstellung einer metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte nach Anspruch 1, wobei das Verfahren die folgenden Stufen umfasst: Imprägnieren eines 0,2 bis 10 mm dicken gesinterten Substrats (II), das aus einem anorganischen, kontinuierlich porösen, gesinterten Körper (I) mit einer tatsächlichen Porosität von 12 bis 50% und einer Offenporigkeit von mindestens 10% erhalten worden ist, mit einem wärmehärtbaren Harz (R) unter Vakuum unter Bildung eines harzimprägnierten gesinterten Substrats (IIR), Umlegen des Umfangs des harzimprägnierten gesinterten Substrats (IIR) mit einer rahmenförmigen Umkehrpolsterung zur Absorption des überschüssigen Harzes, das seitlich aus dem harzimprägnierten gesinterten Substrat (IIR) fließt, und zur Verringerung einer lokalen Drucklast, Aufbringen einer Metallfolie auf das harzimprägnierte gesinterte Substrat (IIR) und die Umkehrpolsterung unter Bildung eines Satzes, wobei die Metallfolie eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 10 μm oder weniger zur Erhöhung der Haftfestigkeit besitzt und das gesinterte Substrat eine durchschnittliche 10-Punkt-Oberflächenrauigkeit R_z von 30 μm oder weniger besitzt; und Pressformen und Wärmehärten des auf diese Weise hergestellten Sets, wobei das Pressformen durch Erniedrigen des Drucks in einer Umgebungsatmosphäre auf 20 kPa oder weniger und nachfolgendes Anlegen eines Pressformdrucks von mindestens 0,2 MPa durchgeführt wird, um das Harz (R) zu erstarren und zu härten.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der anorganische, kontinuierlich poröse, gesinterte Körper (I) eine Shore-Härte (HS) von 45 oder weniger, eine Vickers-Härte (HV) von 300 oder weniger, eine Biegefestigkeit von mindestens 50 MPa, eine Offenporigkeit von 15 bis 35%, eine Geschlossenporigkeit von 2% oder weniger und einen mittleren Porendurchmesser von 0,2 bis 6 μm besitzt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das gesinterte Substrat durch Oberflächenbehandlung eines gesinterten Substrats aus dem anorganischen, kontinuierlich porösen, gesinterten Körper (I) erhalten wird, der aus einer durch eine Extrusionsmethode hergestellten Grünfolie erhalten worden ist, und eine Größe von mindestens 500 cm², eine Dicke von 1,0 bis 6,0 mm und eine Dickengenauigkeit innerhalb von ±30 μm bei einem Abstand von 2 mm bis 50 mm besitzt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das gesinterte Substrat (II) durch Imprägnieren eines mindestens 10 mm dicken Blocks des anorganischen, kontinuierlich porösen, gesinterten Körpers (I) mit einer flüssigen organischen Substanz (OR) unter Vakuum, Zerschneiden des Blocks unter Erhalt einer Platte mit einer vorherbestimmten Dicke von 0, 2 bis 6, 0 mm und Entfernen der organischen Substanz (OR) durch Extraktion, Vergasung oder Glühen erhalten wird und eine Dickengenauigkeit innerhalb von ±20 μm besitzt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das wärmehärtbare Harz (R) durch Additionspolymerisation gehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das wärmehärtbare Harz (R) einen Schmelzpunkt oberhalb von Raumtemperatur besitzt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das wärmehärtbare Harz (R) einen Schmelzpunkt oberhalb von Raumtemperatur besitzt und mit der Erniedrigung des Drucks begonnen wird, bevor das Schmelzen des wärmehärtbaren Harzes (R) einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein reduzierter Druck von 7 kPa mindestens 5 Minuten lang beibehalten wird, bevor der Pressformdruck angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Pressformdruck 0,4 bis 4 MPa beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei nach dem Anlegen des Pressformdrucks ein Reduktionsgrad des Drucks in der Umge bungsatmosphäre verringert wird um zu verhindern, dass eine Komponente des wärmehärtbaren Harzes (R) verdampft und die Reduktion des Drucks in der Umgebungsatmosphäre nach Einsetzen des Härtens des wärmehärtbaren Harzes (R) beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das gesinterte Substrat (II) ein Substrat ist, das durch Imprägnieren eines mindestens 10 mm dicken Blocks des anorganischen, kontinuierlich porösen, gesinterten Körpers (I) mit einer flüssigen organischen Substanz (OR) unter Vakuum, Zerschneiden des Blocks unter Erhalt einer Platte mit einer vorherbestimmten Dicke von 0,2 bis 6,0 mm und Entfernen der organischen Substanz (OR) durch Extraktion, Verdampfung oder Glühen erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das gesinterte Substrat (II) ein Substrat mit einer erhöhten Dielektrizitätskonstante ist, das erhalten worden ist durch Imprägnieren eines gesinterten Substrats (II) mit einer Organometallverbindung (OM2), Dampfbehandeln des gesinterten Substrats (II) und Wärmebehandeln des dampfbehandelten gesinterten Substrats (II) bei einer Maximaltemperatur von 650 bis 900°C zur Pyrolyse der Organometallverbindung (OM2), wodurch in den Poren ein Oxid oder Verbundoxid gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Organometallverbindung (OM2) mindestens eine Verbindung ist, die aus einer Organometallverbindung von Titan, einer Organometallverbindung von Tantal, einer Organometallverbindung von Aluminium, einer Organometallverbindung von Zirkonium, einer Organometallverbindung von Barium, einer Organometallverbindung von Calcium, einer Organometallverbindung von Strontium, einer Organometallverbindung von Blei und einer Organometallverbindung von Magnesium ausgewählt ist und so ausgewählt ist, dass es ein Pyrolyseprodukt in einer Menge im Bereich von 1 bis 20 Gew.-% in den Poren bildet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das gesinterte Substrat (II) ein Substrat mit verbesserter Affinität zum wärmehärtbaren Harz (R) ist, das erhalten worden ist durch Imprägnieren des gesinterten Substrats (II) mit einer Organometallverbindung (OM1) und Wärmebehandeln des imprägnierten gesinterten Substrats (II) bei einer endgültigen Maximalerwärmungstemperatur von 650 bis 800°C zur Pyrolyse der Organometallverbindung (OM1), wodurch auf dem Substrat einschließlich der Porenoberflächen ein Oxid oder Verbundoxid gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Organometallverbindung (OM1) mindestens eine ist, die aus einer Organometallverbindung von Aluminium, einer Organometallverbindung von Titan und einer Organometallverbindung von Silicium ausgewählt ist, und bei der Imprägnierung des Substrats (II) als eine dünne Lösung mit einer Organometallverbindungskonzentration von 0,05 bis 10 Gew.-% eingesetzt wird.
Verwendung einer metallfolienkaschierten keramischen Verbundplatte nach Anspruch 1 in einer keramischen Mehrschichtverbundplatte.