KR102060088B1 - 회로 물질, 회로 라미네이트, 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

10 GHz에서 약 3.5보다 낮은 유전 상수 및 약 0.006보다 낮은 손실 계수를 갖는 유전체 서브스트레이트층 및 전도성 금속층을 포함하는 회로 서브어셈블리로서, 상기 유전체 서브스트레이트층의 조성물은 알칼리성 용액으로 처리된 보로실리케이트 마이크로스피어 약 5 내지 약 70 부피%를 포함하는 회로 서브어셈블리가 개시된다.

Description

회로 물질, 회로 라미네이트, 및 이의 제조방법{CIRCUIT MATERIALS, CIRCUIT LAMINATES, AND METHODS OF MANUFACTURE THEROF}
본 발명은 일반적으로 회로 물질, 회로 물질의 제조방법, 및 이로부터 형성되고, 회로 및 회로 라미네이트를 포함하는 물품에 관한 것이다.
본원에서 사용된, 회로 물질은 회로 및 다층 회로의 제조에서 사용되는 물품으로, 회로 서브어셈블리, 본드 플라이, 수지 고팅된 전도성층, 언클래드(unclad) 유전체층, 및 커버 필름을 포함한다. 회로 라미네이트는 유전체층에 고정적으로 부착된 전도성층, 예컨대 구리를 갖는 회로 서브어셈블리의 종류이다. 이중 클래드 회로 라미네이트는 유전체의 각 면에 하나씩, 2개의 전도성층을 갖는다. 라미네이트의 전도성층을 패터닝, 예를 들어 에칭하는 것은 회로를 제공한다. 다층 회로는 복수개의 전도성층을 포함하고, 하나 이상은 전도성 와이어링 패턴을 포함한다. 일반적으로, 다층 회로는 본드 플라이를 이용하여 하나 이상의 회로를 서로 라미네이팅하는 단계, 이어서 에칭되는 수지 코팅된 전도성층으로 추가적인 층을 형성하는 단계, 또는 첨가 금속화가 수반되는 언클래드 유전체층을 부가하여 추가적인 층을 형성하는 단계에 의해 형성된다. 다층 회로 형성 후, 공지된 홀-형성 및 도금 기술이 전도성층 사이에 유용한 전기적 경로를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
유전체층은 폴리머 유전체 복합 물질을 포함할 수 있고 유전체 및 물리적 특성은 미네랄 또는 세라믹 입자 필러의 사용에 의해 제어된다. 구체적으로 낮은 유전 상수가 요구되는 경우, 중공 유리 또는 세라믹 마이크로스피어가 사용될 수 있다. 예를 들어, U.S. Patent No. 4,134,848 (Adicoff 등)은 탄화수소 매트릭스에 중공의, 공기로 채워진 유리 마이크로스피어를 포함하는 스트립 라인 보드 물질을 위한 복합체를 설명한다. U.S. Patent 4,661,301 (Okada 및 Fujino)은 용융된 조성물을 수직의 이중 벨트 프레스의 개구부로 직접 압출하여 제조된 중공-유리 마이크로스피어로 채워진 폴리머 복합체를 개시한다. U.S. Patent No. 5,126,192 (Chellis 등)는 3.2 이하의 유전 상수를 갖고 다양한 제조처로부터 중공 마이크로스피어를 사용하여 제조된 충전된 프리프레그 물질을 개시한다. U.S. Patent No. 4,610,495 (Landi)는 마이크로 전자 장치의 무납땜 커넥터에서 임피던스 제어를 위한 중공 마이크로스피어로 채워진 엘라스토머층의 사용을 개시한다. U.S. Patent 4,994,316 (Browne 및 Jarvis)은 중공 유리 마이크로스피어를 포함하는 회로 보드에 대한 결합층을 개시한다.
이러한 앞선 특허 이후에, U.S. Patent No. 8,187,696 (Paul 등)은, 세노스피어가 어떤 조성 요건을 충족시켜, 회로 제품에서 합성 마이크로스피어의 사용에 대해 비용이 덜 드는 대안으로서, 세노스피어로 알려진 자연적으로 발생한 중공 마이크로스피어의 사용을 개시하였다. 선택된 세노스피어는 기계적 특성의 보존을 위해 필요한 필러 부피를 유지하면서, 낮은 Dk 및 다른 바람직한 전기적 특성을 유리하게 제공하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 상업적 생산 이후, 이용할 수 있는 양이 무한정 보장되지 않을 수 있다는 문제가 발생하였다. 자연적으로 공급된 제품의 가변적인 자연과 결부된 이런 공급 제약은, 많은 기반에도 세노스피어의 사용에 대한 합성 대안으로 조사를 촉진시켰다. 구체적인 요구는 회로 서브어셈블리에서 낮은 손실 계수를 필요로 하는 고주파 적용에 필요한 전기적 특성을 갖는 필러를 수득하는 것이다.
중공 유리 마이크로스피어는 복합 물질에서 광범위한 다양한 사용을 위해 제조되어 왔다. 예를 들어, 중공 마이크로스피어는 잠수정의 선체에 대한 신택틱 폼(Syntactic foams)의 성분으로서 사용되어 왔다. 이러한 마이크로스피어는 또한 제약 또는 수소 가스의 점진적 감소 및/또는 저장을 위해 사용되어 왔다. 마이크로스피어는 일반적으로 10 내지 300 마이크로미터 범위의 직경을 갖고 때로는 마이크로벌룬 또는 유리 버블로 불린다.
중공 유리 마이크로스피어는 초음파 스프레이 열분해를 포함하는 다양한 공정에 의해 제조될 수 있다. 형성된 마이크로스피어의 요구되는 특성은, 특정한 용도를 위해, 소듐의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있는 표면 처리에 의해, 향상될 수 있다. 예를 들어, 다른 이유들 중에서도, 깨끗한 표면을 갖는 마이크로스피어를 제조하는 것은 다양한 폴리머로 마이크로스피어의 습윤성을 향상시킬 수 있다. 또한, 마이크로스피어의 소듐 고갈은 유리 마이크로스피어가 화학적 감응성 수지와 혼합되는 적용에 대해 바람직할 수 있다. 마지막으로, 마이크로스피어의 표면 처리는 필요한 경우 커플링 반응에 대한 결합을 향상시킬 수 있다.
U.S. Patent No. 4,904,293 (Garnier)은 유리 마이크로스피어의 제조 및 회수 후, 내열성을 높이기 위해, 마이크로스피어를 실리카 함량을 증가시키는 탈알킬화제와 접촉시켜 소듐 함량을 감소시킴으로써 유리 마이크로스피어를 처리하는 것을 개시한다. 제조 후, 마이크로스피어의 알칼리성 옥사이드 함량은 보통 10%보다 낮다. 이 경우, 탈알킬화는 알칼리성 옥사이드 함량을 4% 또는 그 아래로 가져오는 것을 목적으로 한다.
버지니아, 알링턴, Armed Services Technical Information Agency로부터 입수 가능한, USAF Contract No. AF33 (616)-7263 하의 Emerson & Cuming에 의해 마련된, Technical Report 60-899 (July 1961), “The Development of Silica Hollow Microspheres for Use as a High Temperature Dielectric”에서 Leforge, J.W. 등은 200℃보다 높은 온도에서 유용한 낮은 손실 계수(0.008보다 낮은) 및 낮은 유전 상수(2.0보다 낮은)를 갖는 벌크 마이크로스피어 물질의 생산을 개시한다. 특히, 소듐 보로실리케이트 유리 마이크로스피어("마이크로버블")를 고온 안정성(1090℃)을 증가시키기 위해 산성 리칭하여 소듐을 제거하였다. 구체적으로, 다양한 밀도의 Eccosphere® 마이크로스피어를 H2SO4 또는 HCl의 다양한 농도에서 시간의 다양한 기간 동안 산성 리칭하였다. 마이크로스피어의 산성 리칭 이후에, 저자는 다소 낮아진 유전 상수 및 동등한 손실 탄젠트 값이 수득되었음을 밝혔으며, 즉 저자는 모든 추출 가능한 소듐의 제거에도 불구하고 손실 탄젠트가 감소되지 않았음을 밝혔다.
상기의 관점에서, 개선된(감소된) 손실 계수를 갖는 저손실의 회로 물질, 낮은 유전 상수에 대한 필요성이 남아 있다.
상기에서 설명한 결점 및 단점은 유전체 서브스트레이트층 상에 구비된 전도성층을 포함하고, 상기에서 유전체 서브스트레이트층은 유전체층의 부피에 기초하여, 약 30 내지 약 90 부피%의 폴리머 매트릭스 물질, 및 약 5 내지 약 70 부피%의 중공 보로실리케이트 마이크로스피어(hollow borosilicate microspheres)를 포함하고 상기 중공 보로실리케이트 마이크로스피어는 보로실리케이트 마이크로스피어를 알칼리성 용액으로 처리하여 마이크로스피어의 표면을 개질하는 공정의 생성물이고, 상기에서 유전체 서브스트레이트층은 약 3.5보다 낮은 유전 상수(dielectric constant) 및 10 GHz에서 약 0.006보다 낮은 손실 계수(dissipation factor)를 갖는 회로 어브어셈블리에 의해 완화된다. 손실 계수는 IPC-TM-650 2.5.5.5.1 X-밴드 스트립 라인 방법으로 측정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 회로 서브어셈블리를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 폴리머 매트릭스 물질과 필러 성분과 컴바이닝하여 유전체 복합 물질을 형성하는 단계로서, 상기에서 필러 성분은 복수개의 중공 보로실리케이트 마이크로스피어를 포함하며; 상기에서 보로실리케이트 마이크로스피어는 알칼리성 용액으로 처리하여 이의 표면을 개질한 것이고; 유전체 복합 물질의 층을 형성하여, 유전체 서브스트레이트층을 수득하는 단계; 유전체 서브스트레이트층 상에 전도성층을 배치하는 단계; 및 유전체 복합층 및 전도성층을 라미네이팅하여 약 3.5보다 낮은 유전 상수(dielectric constant) 및 10 GHz에서 약 0.006보다 낮은 손실 계수(dissipation factor)를 갖는 유전체 서브스트레이트층을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
바람직하게는, 회로 서브어셈블리는 후술하는 바와 같이, Dk, Df 및 PIM 성능의 개선된 조합을 나타낼 수 있다. 필러는, 합성 제조될 수 있기 때문에, 이론적으로 무궁무진한 공급으로 수득될 수 있다.
또한 상술한 유전체 서브어셈블리를 포함하는 회로 및 다층 회로가 개시된다.
본 발명은 하기 도면, 상세한 설명, 및 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명된다.
유사한 요소는 도면에서 똑같이 번호가 매겨진 예시적인 도면을 참조한다.
도 1은 단일 클래드 라미네이트의 개략도이다;
도 2는 이중 클래드 라미네이트의 개략도이다;
도 3은 패턴화된 전도성층을 갖는 이중 클래드 라미네이트의 개략도이다; 및
도 4는 2개의 이중 클래드 회로 라미네이트를 포함하는 예시적인 회로 어셈블리의 개략도이다.
유전체 복합 물질에서 입자 필러로서 특정의 합성 보로실리케이트 마이크로스피어가 개선된 손실 계수를 갖는 회로 서브어셈블리의 제조를 위해 사용 가능하다는 것이 본 발명자들에 의해 예기치 않게 발견되었다. 이러한 회로 서브어셈블리는 고주파 적용에 대해 특히 유리하다. 구체적으로, 보로실리케이트 마이크로스피어는 10 GHz에서 0.006보다 낮은 손실 탄젠트를 나타낼 수 있다. 본 개시된 유전체 복합 물질에 기초한 회로 및 다층 회로는 합성 유리 중공 마이크로스피어를 포함하는 종래의 다른 회로 물질에 대해 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
보로실리케이트 마이크로스피어는 300 마이크로미터보다 작은 평균 직경, 예를 들어 15-200 마이크론, 더욱 구체적으로 20 내지 100 마이크론을 갖는 중공 스피어이다. 중공 마이크로스피어의 밀도는 0.1 또는 그 이상의 범위, 구체적으로 0.2 내지 0.6, 더욱 구체적으로 0.3 g/cc 내지 0.5 g/cc일 수 있다.
중공 마이크로스피어는 다수의 상업적 공급처, 예를 들어 Trelleborg Offshore (Boston), 이전에 Emerson and Cuming, Inc., W.R. Grace and Company (Canton, MA), 및 3M Company (St. Paul, MN)로부터 입수 가능하다. 이러한 중공 마이크로스피어는 마이크로벌룬, 유리 버블, 마이크로버블 등으로 지칭되며 예를 들어 밀도, 크기, 코팅, 및/또는 표면 처리에 의해 달라질 수 있는 다양한 등급으로 판매된다.
예를 들어, 마이크로스피어는 유리 표면에 존재하는 하이드록실기와 반응할 수 있는 커플링제의 처리에 의해 화학적으로 개질된 외부 표면을 가질 수 있다. 일 양태에서, 커플링제는 실란 또는 에폭시, 구체적으로는, 한쪽 말단에 유리 마이크로스피어의 외부 표면에 존재하는 하이드록실기와 반응할 수 있는 기를 갖고, 또 다른 말단에 낮은 극성을 갖는 폴리머 매트릭스 내 마이크로스피어의 분산성을 도울 유기기를 갖는 유기 실란이다. 2관능성의 실란 커플링은 비닐, 하이드록시, 및 아미노기로부터 선택되는 기의 조합, 예컨대 3-아미노-프로필트리에톡시 실란을 가질 수 있다. 또한 실란 코팅은 수분 흡수를 최소화할 수 있다.
보로실리케이트 마이크로스피어는 알칼리 보로실리케이트 유리로 제조될 수 있다. 알칼리 보로실리케이트의 예시적인 옥사이드 조성물은 76.6 wt.%의 SiO2, 21.3 wt.%의 Na2O, 1.9 wt.%의 B2O3, 및 0.2 wt.%의 다른 성분들을 포함할 수 있다. 예시적인 소다-라임 보로실리케이트는 80.7 wt.%의 SiO2, 6.9 wt.%의 Na2O, 10.3 wt.%의 CaO, 2.1 wt.%의 B2O3, 및 1.9%의 불순물을 포함할 수 있다. 따라서, 조성물(주로 SiO2이고 1% 이상의 B2O3를 포함하더라도)은 시작 물질에 따라, 어느 정도 달라질 수 있다. 보로실리케이트 마이크로스피어의 예시적인 XPS 분석은, 산 세척에 의한 소듐 제거 후 98.7 wt.% SiO2, 0.1 wt.% Na2O, 및 1.2 wt.% B2O3이고, 반면 동일 또는 유사한 마이크로스피어의 예시적인 XPS 분석은, 알칼리 세척에 의한 소듐 제거 후 87.5 wt.% SiO2, 3.4 wt.% Na2O, 3.6 wt.% MgO, 및 3.3 wt.% B2O3, 1.2 wt.% BaO, 0.7 wt.% CaO, 및 0.4 wt.% Fe2O3이다. 따라서, 표면 XPS 분석을 통해 측정된, 0.50 wt.%보다 낮은, 철 함량은 과도한 어려움 없이 얻을 수 있다.
중공 마이크로스피어의 제조는 잘 확립된 기술이다. 중공 마이크로스피어를 제조할 수 있는 여러 가지 방법이 있다. 일반적인 접근법은 액체 액적 내 가스 조성물을 형성하기 위해 매우 높은 온도에서의 기질 분해를 포함한다. 높은 온도에서 가스 조성물의 급속한 팽창은 버블의 형성을 야기한다. 이후 중공 액적은 액체 상태로부터 급속히 냉각되어 중공 마이크로스피어를 형성한다.
중공 보로실리케이트 마이크로스피어의 생산은 일반적으로, 예컨대 유리-형성 옥사이드의 용액을 단단한 잔류물, 또는 겔로 건조시키고, 이후 적합한 입자 크기로 분쇄하는 건조된-겔 공정을 개시하는 U.S. Patent No. 3,699,050과 같은 종래 기술의 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 분쇄된 물질은 좁은 크기 범위로 체질되고 이후 고온 퍼니스 또는 스프레이 타워를 통해 기계적으로 드롭된다. 표면이 녹음에 따라, 겔 내 화학적으로 결합된 물은 입자를 팽창시키고, 중공-유리 마이크로스피어를 형성하는 것으로 보인다. 발포제가 또한 사용될 수 있다. Garnier의 U.S. Patent No. 4,904,293은 높은 실리카 함량을 갖는 마이크로스피어의 제조를 개시하며, 여기서 출발 유리는 분쇄에 의해 미분으로 줄어들고, 선택적으로 발포제와 혼합되며, 이후 1500℃ 또는 그 이상의 온도에서 버너의 화염을 통과하여 용융된 중공 마이크로스피어를 형성하고 이는 이후 고체 중공 마이크로스피어를 형성하기 위해 냉각된다.
중공 마이크로스피어를 제조하는 다른 방법은 황-함유 화합물 예컨대 소듐 설페이트의 미량을 보로실리케이트 유리와 혼합하는 단계를 포함하며 이후 혼합물은 파우더의 유리 및 소듐 설페이트를 용해하는 고온 화염으로 드롭된다. 소듐 설페이트의 용해는 용융된 유리 액적 내 버블을 형성하는 미량의 황 가스를 방출하는 분해 반응을 야기한다. 그러나, 이러한 황-함유 화합물 또는 다른 이러한 극성 화합물의 존재는 회로 물질의 이후 공정 동안 바람직하지 않은 부작용을 가질 수 있다. 따라서, 특정한 양태에서, 마이크로스피어 내부는 불활성, 비극성, 무황 가스 조성물, 예를 들어 비극성 화합물 예컨대 질소, 이산화탄소, 산소 및 1 wt.%보다 낮은 이산화황과 같은 화합물을 포함하는, 구체적으로 이산화황이 부재하는 조성물을 포함한다. 일 양태에서, 마이크로스피어 내 98 wt.% 이상, 구체적으로 99 wt.% 이상의 가스 조성물은, 예컨대 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 불활성이다.
마이크로스피어는, 고온에서 생산되고 회수된 이후 소듐 함량을 감소시키기 위해 탈알킬화제와 접촉된다. 생산되고 회수된 마이크로스피어의 원래의 소듐 옥사이드 함량은 약 6 wt.%보다 높을 수 있고, 구체적으로 약 7 wt.%보다 높을 수 있다. 탈알킬화 작용은 XPS 표면 분석으로 측정 시, 소듐 옥사이드(Na2O) 함량을 약 5.0 wt.%보다 적은 양으로, 구체적으로 약 4% wt.% 이하로 가져오는 것을 목적으로 한다. 따라서, 마이크로스피어 내 소듐 옥사이드의 wt.%는 0 내지 5.0 wt.%, 구체적으로 0.1 내지 4.5 wt.%일 수 있다. 일 양태에서, 소듐 옥사이드의 wt.%는 1.0 내지 5.0 wt.%, 구체적으로 2.0 내지 4.5 wt.%, 더욱 구체적으로 2.5 내지 4.0 wt.%이다. 일 양태에서, 25 wt.% 이상, 구체적으로 50 wt.% 이상으로 소듐의 총량 감소 후, 소듐 함량은 마이크로스피어의 중량에 기초하여, 약 5 중량%보다 적은 양으로 감소된다.
탈알킬화 처리는 화학적으로 수행될 수 있다. 탈알킬화 처리는 상승된 온도 또는 상온에서, 배치 또는 연속 공정에서 일어날 수 있다. 일 양태에서, 상기 처리는 소듐 함량에서 원하는 고갈을 얻기에 충분한 시간 동안 연장할 수 있다. 따라서, 중공 마이크로스피어는, 고온에서 형성 후 및 탈알킬화 처리되어 알칼리(소듐) 이온을 제거한 후, 나트륨 이온이 고갈된 표면층을 가질 수 있고, 보로실리케이트 유리 물질의 벌크로 확장될 수 있다.
하기 실시예에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 개선된 회로 서브어셈블리는, 특히 고주파 적용에 대해, 알칼리성 탈알킬화제로 처리된 중공 마이크로스피어를 유전체 복합 물질에 대한 필러로 사용하여 수득되어, 10 GHz에서 0.006보다 낮은 손실 탄젠트를 갖는 회로 서브어셈블리를 수득할 수 있음이 예기치 않게 발견되었다. 더욱 구체적으로, 보로실리케이트 마이크로스피어의 XPS 표면 분석에 기초하여, 4 중량%보다 낮은 소듐 옥사이드 함량을 갖는 알칼리-세척된 보로실리케이트 마이크로스피어의 사용은, 특히 고주파 회로 적용에 대해, 10 GHz에서 0.006보다 낮은, 구체적으로 0.004보다 낮은, 더욱 구체적으로 0.0035와 같거나 또는 낮은 손실 계수(Df)를 포함하는 바람직한 전기적 특성을 제공하는 유전체 물질을 야기하는 것이 예기치 않게 발견되었다.
손실 계수(Df)는 소산계(dissipative system)에서 전기적 진동 에너지의 손실률의 척도이다. 전기적 포텐셜 에너지는 모든 유전체 물질에서, 보통 열의 형태로 어느 정도 소실된다. Df는 유전체 물질 및 전기적 신호의 주파수에 따라 변화할 것이다. 손실 계수(Df) 및 손실 탄젠트는 본 발명의 목적에 대해 동일하다. 회로 서브어셈블리와 관련된 또 다른 특성은, 수동 소자의 전류-전압 관계에서 비선형성으로 인한 원치 않는 주파수의 발생인 수동 상호변조(PIM)이다. PIM은 무선 전화의 네트워크에 대해 성장하고 있는 이슈이다. PIM은 무선 전화 시스템의 감도를 감소시키는 간섭을 생성할 수 있다. 철과 같은 강자성 물질의 존재는 상당한 양의 PIM의 생성에 기여할 수 있다.
손실 계수 및 PIM은 PCB(인쇄 회로 보드) 안테나에 특히 관련된다. 안테나는 임의의 전송 시스템 또는 무선 통신 인프라 구조, 예컨대, 무선 통신 기지국 안테나에서 핵심 요소이다. 이와 같이, PCB 안테나에서 사용되는 고주파 라미네이트의 특성에 신중한 고려가 주어진다. 이러한 적용의 경우, 3.5보다 낮은 Dk, 0.004보다 낮은 Df, 및 -153 dBc보다 낮은 PIM이 바람직하다. 일 양태에서, 회로 서브어셈블리는 10 GHz에서 0.0030 내지 0.0035의 손실 계수, -153 dBc보다 낮은 PIM, 및 2.5와 3.5 사이의 유전 상수를 나타낸다.
마이크로스피어의 크기 및 이들의 크기 분포는, 유전체 복합 물질의 원하는 특성에 따라 변화할 수 있다. 예시적인 양태에서, 입자상 필러의 보로실리케이트 마이크로스피어는 약 20 내지 약 100 마이크로미터, 구체적으로 약 25 내지 약 75 마이크로미터, 더욱 구체적으로 약 20 내지 약 70 마이크로미터, 예를 들어 30 내지 65 또는 40 내지 55, 가장 구체적으로는 약 35 내지 약 60 마이크로미터의 평균 입자 직경을 나타낸다. 크기 분포는 2 모드, 3 모드 등일 수 있다.
보로실리케이트 마이크로스피어는 손실 계수에 상당한 부작용 없이 조성물의 유전 상수를 바람직한 수치로 낮추는 데에 효과적인 양으로 회로 서브어셈블리의 유전체 복합 물질에 존재한다. 또한, 상기 유전체 복합 물질은 고주파 회로 적용에 사용될 수 있다.
일부 경우, 낮은 열팽창 계수를 달성하는 필러의 부피 하중(loading)을 유지하면서, 회로 서브스트레이트의 유전 상수를 미리 결정된 값으로 미세 조정하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 원하는 효과는 약 10 부피%와 같은 낮은 보로실리케이트 마이크로스피어의 로딩 수준으로 얻을 수 있다. 일 양태에서, 보로실리케이트 마이크로스피어는 원하는 유전 상수에 따라, 조성물의 전체 부피에 기초하여, 약 1 내지 약 70 부피%(vol.%), 구체적으로 약 5 내지 약 50 vol.%의 양으로 유전체 복합 물질에 존재한다. 예를 들어, 2.55-Dk 유전체 복합 물질에서, 마이크로스피어는 27.0 내지 29.5 부피%의 양으로 존재할 수 있고, 반면 3.0 Dk 유전체 복합 물질에서, 마이크로스피어는 14.5 내지 16.5 부피%의 양으로 존재할 수 있다.
유전체 복합 물질은 보로실리케이트 마이크로스피어 이외 선택적으로 하나 이상의 추가적인 입자상 필러를 포함할 수 있다. 추가적인 유형의 필러 사용은 유전 상수, 손실 계수, 열팽창 계수, 및 유전체 복합 물질의 다른 특성을 미세 조정할 수 있게 한다. 제2의 입자상 필러의 예시로는, 제한이 없이, 티타늄 디옥사이드(루틸 및 아나타제), 바륨 티타네이트, 스트론튬 티타네이트, 실리카(용융 비결정질 실리카 포함), 강옥, 규회석, Ba2Ti9O20, 고체 유리 스피어(spheres), 합성 유리 또는 세라믹 중공 스피어, 석영, 보론 니트라이드, 알루미늄 니트라이드, 실리콘 카바이드, 베릴리아, 알루미나, 알루미나 트리하이드레이트, 마그네시아, 마이카, 탈크, 나노클레이, 및 마그네슘 하이드록사이드를 포함한다. 단일 제2의 필러, 또는 제2의 필러의 조합은, 원하는 특성의 균형을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 필러는 실리콘-함유 코팅, 예를 들어 유기 작용성 알콕시 실란 커플링제로 표면 처리될 수 있다. 또는, 지르코네이트 또는 티타네이트 커플링제가 사용될 수 있다. 이러한 커플링제는 폴리머 매트릭스 내 필러의 분산을 개선하고 최종 복합 회로 서브스트레이트의 수분 흡수를 감소시킬 수 있다.
또한 유전체 복합체는 화염에 강한 물질을 제조하는 데에 유용한 성분을 선택적으로 포함할 수 있다. 이러한 성분은 보통 전체 복합체 부피에서 0 내지 30 부피% 범위로 존재한다. 이러한 난연제는 할로겐화되거나 되지 않은 것일 수 있다. 난연제의 선택은 원하는 수준의 난연성을 달성하기 위해 필요한 로딩에 영향을 미칠 수 있다.
유전체 복합 물질 제조에 사용되는 총 필러 성분은, 총 조성물의 100%에 기초하여, 보로실리케이트 마이크로스피어 5 내지 70 vol.% 및 하나 이상의 제2의 필러 1 내지 90 vol.%, 구체적으로 제2의 필러 25 내지 75 vol.%를 적절히 포함할 수 있다. 일 양태에서, 필러 성분은 보로실리케이트 마이크로스피어 5 내지 50 vol.% 및 제2의 필러로서 용융 비결정질 실리카 70 내지 30 vol.%를 포함한다.
보로실리케이트 마이크로스피어는 유전체 폴리머 매트릭스 물질 내 분산되어 회로 서브어셈블리를 위한 유전체 복합 물질을 형성한다. 예시적인 유전체 폴리머 매트릭스 물질은 낮은 극성, 낮은 유전 상수 및 낮은 손실 폴리머 수지를 포함하며, 1,2-폴리부타디엔(PBD), 폴리이소프렌, 폴리부타디엔-폴리이소프렌 코폴리머, 폴리에테르이미드(PEI), 플루오로폴리머 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아미드이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트, 풀리부타디엔-폴리이소프렌 코폴리머, 폴리페닐렌 에테르 수지와 같은 열경화성 및 열가소성 수지에 기초한 것들, 및 아릴레이트된 폴리페닐렌 에테르 수지에 기초한 것들을 포함한다. 이러한 물질은 보로실리케이트 마이크로스피어 첨가에 의해 더욱 개선(즉, 감소)될 수 있는 낮은 유전 상수의 바람직한 특성을 나타낸다. 낮은 극성 수지와 높은 극성 수지의 조합이 또한 사용될 수 있고, 비제한적인 예로는 에폭시 및 폴리(페닐렌 에테르), 에폭시 및 폴리(에테르 이미드), 시아네이트 에스테르 및 폴리(페닐렌 에테르), 및 1,2-폴리부타디엔 및 폴리에틸렌을 포함한다.
유전체층에 적합한 플루오로폴리머 매트릭스 물질은 플루오르화된 호모폴리머, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 및 플루오르화된 코폴리머, 예를 들어 헥사플루오로프로필렌 및 퍼플루오로알킬비닐에테르로 이루어진 군에서 선택되는 모노머와 테트라플루오로에틸렌의 코폴리머, 비닐리덴 플루오라이드, 비닐 플루오라이드 및 에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 모노머와 테트라플루오로에틸렌의 코폴리머, 및 헥사플루오로프로필렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르, 비닐리덴 플루오라이드, 비닐 플루오라이드 및 에틸렌의 군에서 선택되는 모노머와 클로로트리플루오로에틸렌의 코폴리머를 포함한다. 이러한 플루오로폴리머와 상기 나열된 모노머로부터 형성된 터폴리머의 블렌드가 또한 폴리머 매트릭스 물질로서 사용될 수 있다.
다른 구체적인 폴리머 매트릭스 물질은 열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌 수지를 포함한다, 본원에서 사용된, 용어 "열경화성 폴리부타디엔 및/또는 이소프렌 수지"는 부타디엔,이소프렌, 또는 이들의 혼합물로부터 유도된 단위를 포함하는 호모폴리머 및 코폴리머를 포함한다. 또한 다른 공중합 가능한 모노머로부터 유도된 단위는 수지 내, 예를 들어, 선택적으로 그래프트의 형태로 존재할 수 있다. 예시적인 공중합 가능한 모노머는, 이에 제한하는 것은 아니나, 비닐아로마틱 모노머, 예를 들어 치환된 및 비치환된 모노비닐아로마틱 모노머 예컨대 스티렌, 3-메틸스티렌, 3,5-디에틸스티렌, 4-n-프로필스티렌, 알파-메틸스티렌, 알파-메틸비닐톨루엔, 파라-하이드록시스티렌, 파라-메톡시스티렌, 알파-클로로스티렌, 알파-브로모스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 테트라-클로로스티렌 등; 및 치환된 및 비치환된 디비닐아로마틱 모노머 예컨대 디비닐벤젠, 디비닐톨루엔 등을 포함한다. 전술한 공중한 가능한 모노머 중 하나 이상을 포함하는 조합이 또한 사용될 수 있다. 예시적인 열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌 수지는, 이에 제한하는 것은 아니나, 부타디엔 호모폴리머, 이소프렌 호모폴리머, 부타디엔-비닐아로마틱 코폴리머 예컨대 부타디엔-스티렌, 이소프렌-비닐아로마틱 코폴리머 예컨대 이소프렌-스티렌 코폴리머 등을 포함한다.
열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌 수지는 또한 변형될 수 있다. 예를 들어, 수지는 하이드록실-말단, 메타크릴레이트-말단, 카복실레이트-말단된 수지 등일 수 있다. 포스트-반응된 수지, 예컨대 에폭시-, 말레산 무수물-, 또는 우레탄-개질된 부타디엔 또는 이소프렌 수지가 사용될 수 있다. 또한 수지는, 예를 들어 디비닐아로마틱 화합물 예컨대 디비닐 벤젠으로 가교될 수 있고, 예를 들어 디비닐 벤젠과 가교된 폴리부타디엔-스티렌일 수 있다. 예시적인 수지는 그들의 제조사, 예를 들어 일본, 도쿄의 Nippon Soda Co., 및 펜실베니아, 엑스톤의 Cray Valley Hydrocarbon Specialty Chemicals에 의해 "폴리부타디엔"으로 광범위하게 분류된다. 또한 수지의 혼합물, 예를 들어, 폴리부타디엔 호모폴리머 및 폴리(부타디엔-이소프렌) 코폴리머의 혼합물이 사용될 수 있다. 신디오택틱 폴리부타디엔을 포함하는 조합이 또한 유용할 수 있다.
열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌 수지는 상온에서 액체 또는 고체일 수 있다. 적합한 액체 수지는 약 5,000보다 높은 수 평균 분자량을 가질 수 있으나 일반적으로 약 5,000보다 낮은 수 평균 분자량을 가질 수 있다(가장 바람직하게는 약 1,000 내지 약 3,000). 열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌 수지는 1,2 첨가 90 wt.% 이상을 갖는 수지를 포함하며, 이는 가교에 이용 가능한 많은 팬던트 비닐기로 인해 경화 시 높은 가교 밀도를 나타낼 수 있다.
폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌 수지는 전체 폴리머 매트릭스 조성물에 기초하여, 폴리머 매트릭스 조성물 내 최대 100 wt.%, 구체적으로 전체 수지 시스템에 대해 최대 약 75 wt.%, 더욱 구체적으로 약 10 내지 약 70 wt.%, 더욱 구체적으로 약 20 내지 약 60 또는 70 wt.%의 양으로 존재할 수 있다.
열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌 수지와 동시 경화할 수 있는 다른 폴리머가 구체적인 특성 또는 가공 변형을 위해 첨가될 수 있다. 예를 들어, 시간에 대해 전기적 서브스트레이트 물질의 유전 강도 및 기계적 특성의 안정성을 개선하기 위해, 낮은 분자량 에틸렌 프로필렌 엘라스토머가 수지 시스템에서 사용될 수 있다. 본원에 사용된 에틸렌 프로필렌 엘라스토머는 코폴리머, 터폴리머, 또는 주로 에틸렌 및 프로필렌을 포함하는 다른 폴리머이다. 에틸렌 프로필렌 엘라스토머는 EPM 코폴리머(즉, 에틸렌 및 프로필렌 모노머의 코폴리머) 또는 EPDM 터폴리머(즉, 에틸렌, 프로필렌, 및 디엔 모노머의 터폴리머)로 더 분류될 수 있다. 에틸렌 프로필렌 디엔 터폴리머 고무는, 특히, 포화된 주쇄를 갖고, 주쇄 이외에서 용이한 가교를 위해 이용할 수 있는 불포화를 갖는다. 디엔이 디사이클로펜타디엔인 액체 에틸렌 프로필렌 디엔 터폴리머 고무가 사용될 수 있다.
에틸렌 프로필렌 고무의 분자량은 10,000 점도 평균 분자량보다 낮을 수 있다. 적합한 에틸렌 프로필렌 고무는 상표명 Trilene® CP80의 루이지애나, 배턴 루지의 Lion Copolymer에서 입수 가능한 약 7,200의 점도 평균 분자량(MV)을 갖는 에틸렌 프로필렌 고무; 상표명 Trilene® 65의 Lion Copolymer에서 입수 가능한 약 7,000의 분자량을 갖는 액체 에틸렌 프로필렌 디사이클로펜타디엔 터폴리머 고무; 및 상표명 Trilene® 67의 Lion Copolymer에서 입수 가능한 약 7,500의 분자량을 갖는 액체 에틸렌 프로필렌 에틸리덴 노보넨 터폴리머를 포함한다.
에틸렌 프로필렌 고무는 시간에 대해 서브스트레이트 물질의 특성, 특히 유전 강도 및 기계적 특성의 안정성을 유지하기에 효율적인 양으로 존재할 수 있다. 일반적으로, 이러한 양은 폴리머 매트릭스 조성물의 전체 중량에 대해 최대 약 20 wt.%, 더욱 구체적으로 약 4 내지 약 20 wt.%, 더욱 구체적으로 약 6 내지 약 12 wt.%일 수 있다.
동시 경화 가능한 폴리머의 또 다른 유형은 불포화된 폴리부타디엔- 또는 폴리이소프렌-함유 엘라스토머이다. 이 성분은 주로 1,3-첨가 부타디엔 또는 이소프렌과 에틸렌적으로 불포화된 모노머, 예를 들어 비닐아로마틱 화합물 예컨대 스티렌 또는 알파-메틸 스티렌, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 예컨대 메틸 메타크릴레이트, 또는 아크릴로니트릴의 랜덤 또는 블록 코폴리머일 수 있다. 엘라스토머는 고체일 수 있고, 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록 및 모노비닐아로마틱 모노머 예컨대 스티렌 또는 알파-메틸 스티렌으로부터 유도될 수 있는 열가소성 블록을 갖는 선형 또는 그래프트-타입 블록 코폴리머를 포함하는 열가소성 엘라스토머일 수 있다. 이러한 유형의 블록 코폴리머는 스티렌-부타디엔-스티렌 트리블록 코폴리머, 예를 들어 상표명 Vector 8508M® 하의 텍사스, 휴스톤의 Dexco Polymers, 상표명 Sol-T-6302® 하의 텍사스, 휴스톤의 Enichem Elastomers America, 및 상표명 Calprene® 401 하의 Dynasol Elastomers로부터 입수 가능한 것들; 및 스티렌-부타디엔 디블록 코폴리머 및 스티렌 및 부타디엔을 포함하는 혼합된 트리블록 및 디블록 코폴리머, 예를 들어 상표명 KRATON D1118 하의 Kraton Polymers(휴스톤, 텍사스)로부터 입수 가능한 것들을 포함한다. KRATON D1118은 스티렌 33 중량%를 포함하는 코폴리머를 포함하는 혼합된 디블록 / 트리블록 스티렌 및 부타디엔이다.
선택적 폴리부타디엔- 또는 폴리이소프렌-함유 엘라스토머는 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록이 수소화되어 폴리에틸렌 블록(폴리부타디엔의 경우) 또는, 에틸렌-프로필렌 코폴리머 블록(폴리이소프렌의 경우)을 형성하는 것을 제외하고, 상기에서 설명한 것과 유사한 제2의 블록 코폴리머를 더 포함할 수 있다. 상술한 코폴리머와 함께 사용 시, 더 큰 인성을 갖는 물질을 제조할 수 있다. 이러한 유형의 예시적인 제2의 블록 코폴리머는 KRATON GX1855이다(Kraton Polymers로부터 입수 가능한 것으로, 스티렌-높은 1,2-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머 및 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌 블록 코폴리머의 혼합물인 것으로 여겨진다.
일반적으로, 불포화된 폴리부타디엔- 또는 폴리이소프렌-함유 엘라스토머 성분은 수지 시스템에서 전체 폴리머 매트릭스 조성물에 대해 약 2 내지 약 60 wt.%, 더욱 구체적으로 약 5 내지 약 50 wt.%, 더욱 구체적으로 약 10 내지 약 40 또는 50 wt.%의 양으로 존재한다.
계속해서 특정의 특성 또는 가공 변형을 위해 첨가될 수 있는 다른 동시 경화 가능한 폴리머는, 이에 제한하는 것은 아니나, 에틸렌의 호모폴리머 또는 코폴리머 예컨대 폴리에틸렌 및 에틸렌 옥사이드 코폴리머; 천연 고무; 노보넨 폴리머 예컨대 폴리디사이클로펜타디엔; 수소화된 스티렌-이소프렌-스티렌 코폴리머 및 부타디엔-아크릴로니트릴 코폴리머; 불포화된 폴리에스테르; 등을 포함한다. 이러한 코폴리머의 수준은 일반적으로 매트릭스 조성물에서 전체 폴리머의 50 wt.%보다 낮다.
또한 자유 라디칼-경화 가능한 모노머가 구체적인 특성 또는 가공 변형을 위해, 예를 들어 경화 후 수지 시스템의 가교 밀도를 증가시키기 위해 첨가될 수 있다. 적합한 가교제일 수 있는 예시적인 모노머는, 예를 들어 디(di), 트리-, 또는 더 높게 에틸렌적으로 불포화된 모노머 예컨대 디비닐 벤젠, 트리아릴 사이누레이트, 디알릴 프탈레이트, 및 다관능성 아크릴레이트 모노머(예를 들어, 펜실베니아, 뉴타운 스퀘어의 Sartomer USA로부터 입수 가능한 Sartomer® 수지), 또는 이들의 조합을 포함하고, 이들 모두는 상업적으로 입수 가능하다. 사용 시, 가교제는 전체 폴리머 매트릭스 조성물에 기초하여, 최대 약 20 wt.%, 구체적으로 1 내지 15 wt.%의 양으로 수지 시스템에서 존재할 수 있다.
경화제는 올레핀 반응성 부위를 갖는 폴리엔의 경화 반응을 촉진시키기 위해 수지 시스템에 첨가될 수 있다. 구체적으로 유용한 경화제는 유기 퍼옥사이드 예컨대, 예를 들어, 디쿠밀 퍼옥사이드, t-부틸 퍼벤조에이트, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산, α,α-디-비스(t-부틸 퍼옥시)디이소프로필벤젠, 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥신-3이고, 이들 모두는 상업적으로 입수 가능하다. 탄소-탄소 개시제, 예를 들어 2,3-디메틸-2,3 디페닐부탄이 수지 시스템에서 사용될 수 있다. 경화제 또는 개시제는 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다. 경화제의 일반적인 양은 전체 폴리머 매트릭스 조성물의 약 1.5 내지 약 10 wt.%이다.
일 양태에서, 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머는 카복시-기능화된다. 기능화는 분자 내 (i) 탄소-탄소 이중 결합 또는 탄소-탄소 삼중 결합, 및 (ii) 카복실산, 무수물, 아미드, 에스테르, 또는 산 할라이드를 포함하는, 하나 이상의 카복시기 모두를 갖는 다기능성 화합물을 이용하여 달성될 수 있다. 구체적인 카복시기는 카복실산 또는 에스테르이다. 카복실산 작용기를 제공할 수 있는 다기능성 화합물의 예로는 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 및 시트르산을 포함한다. 특히, 말레산 무수물로 부가된 폴리부타디엔이 열경화성 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 말레인화된 폴리부타디엔 폴리머는, 예를 들어 상표명 RICON 130MA8, RICON 130MA13, RICON 130MA20, RICON 131MA5, RICON 131MA10, RICON 131MA17, RICON 131MA20, 및 RICON 156MA17 하의 Cray Valley로부터 상업적으로 입수 가능하다. 적합한 말레인화된 폴리부타디엔-스티렌 코폴리머는, 예를 들어 상표명 RICON 184MA6 하의 Sartomer로부터 상업적으로 입수 가능하다. RICON 184MA6은 17 내지 27 wt.%의 스티렌 함량 및 약 9,900 g/mole의 수 평균 분자량(Mn)을 갖는 말레산 무수물로 부가 생성된 부타디엔-스티렌 코폴리머이다.
다양한 폴리머, 예를 들어 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머 및 다른 폴리머들의 상대적인 함량은, 사용된 특정 전도성 금속층, 회로 물질 및 회로 라미네이트의 원하는 특성, 및 유사 고려사항에 의존할 수 있다. 예를 들어, 폴리(아릴렌 에테르)의 사용은 전도성 금속층, 특히 구리에 증가된 결합 강도를 제공할 수 있음이 밝혀졌다. 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머의 사용은, 특히 이러한 폴리머가 카복시-기능화되는 경우, 라미네이트의 고온 저항성을 증가시킬 수 있다. 엘라스토머 블록 코폴리머의 사용은 폴리머 매트릭스 물질의 성분들을 양립 가능하도록 작용할 수 있다. 각 성분의 적합한 양의 결정은 과도한 실험 없이, 구체적인 적용을 위해 의도되는 특성에 따라 이루어질 수 있다.
폴리머 매트릭스 물질에 더하여, 유전체 복합 물질은 적합한 섬유, 구체적으로 유리(E, S, 및 D 유리) 또는 고온 폴리에스테르 섬유의 부직 또는 직조된, 열적으로 안정한 웹을 더 포함할 수 있다. 이러한 열적으로 안정한 섬유 보강은 경화 시 라미네이트의 평면 내 수축을 조절하는 수단을 갖는 회로 라미네이트를 제공한다. 또한, 직조된 웹 보강의 사용은 상대적으로 높은 기계적 강도를 갖는 회로 서브스트레이트를 제공한다.
유전체 복합 물질은 당해 기술분야에서 알려진 방법에 따라 제조될 수 있다. 공정 조건의 구체적인 선택은 선택되는 폴리머 매트릭스에 의존할 수 있다. 예를 들어, 폴리머 매트릭스가 플루오로폴리머 예컨대 PTFE인 경우, 폴리머 매트릭스 물질은 제1의 캐리어 액체와 혼합될 수 있다. 상기 혼합물은 제1의 캐리어 액체 내 폴리머 입자의 분산, 즉 제1의 캐리어 액체 내 폴리머 또는 폴리머의 모노머 또는 올리고머 전구체의 액체 액적의 에멀젼, 또는 제1의 캐리어 액체 내 폴리머의 용액을 포함할 수 있다. 폴리머 성분이 액체인 경우, 그렇다면 제1의 캐리어 액체가 필수적이지 않을 수 있다.
제1의 캐리어 액체의 선택은, 존재하는 경우, 구체적인 폴리머 매트릭스 물질 및 폴리머 매트릭스 물질이 유전체 복합 물질에 도입되는 형태에 기초한다. 용액으로 폴리머 물질을 도입하고자 하는 경우, 구체적인 폴리머 매트릭스 물질에 대한 용매는 캐리어 액체로서 선택되며, 예를 들어, N-메틸 피롤리돈(NMP)은 폴리이미드의 용액을 위한 적합한 캐리어 액체일 수 있다. 분산물로 폴리머 매트릭스 물질을 도입하고자 하는 경우, 그렇다면 적합한 캐리어 액체는 매트릭스 물질이 녹지 않는 액체이며, 예를 들어, 물은 PTFE 입자의 분산에 대해 적합한 캐리어 액체일 수 있고 폴리아믹산의 에멀젼 또는 부타디엔 모노머의 에멀젼에 대해 적합한 캐리어 액체일 수 있다.
필러 성분은 선택적으로 적합한 제2의 캐리어 액체 내 분산되거나, 또는 제1의 캐리어 액체(또는 제1의 캐리어가 사용되지 않는 경우 액체 폴리머)와 혼합될 수 있다. 제2의 캐리어 액체는 제1의 캐리어 액체와 혼화성인 제1의 캐리어 액체 이외 다른 액체일 수 있거나 동일한 액체일 수 있다. 예를 들어, 제1의 캐리어 액체가 물인 경우, 제2의 캐리어 액체는 물 또는 알코올을 포함할 수 있다. 예시적인 양태에서, 제2의 캐리어 액체는 물이다.
필러 분산물은 제2의 캐리어 액체가 보로실리케이트 마이크로스피어를 젖게 할 수 있도록 제2의 캐리어 액체의 표면 장력을 개질하기 위해 효과적인 양으로 계면활성제를 포함할 수 있다. 예시적인 계면활성제 화합물은 이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제를 포함한다. Rohm & Haas로부터 입수 가능한 Triton X-100®은 수성 필러 분산물에서 사용하기 위한 예시적인 계면활성제인 것으로 밝혀졌다. 일반적으로, 필러 분산물은 제2의 캐리어 액체를 포함하는 나머지와 함께, 약 0.1 vol.% 내지 약 10 vol.%의 계면활성제 및 약 10 vol.% 내지 약 70 vol.%의 필러를 포함한다. 폴리머 매트릭스 물질 및 제1의 캐리어 액체 및 제2의 캐리어 액체 내 필러 분산물의 혼합물은 컴바이닝되어 캐스팅 혼합물을 형성할 수 있다. 예시적인 양태에서, 캐스팅 혼합물은 약 10 vol.% 내지 약 60 vol.%의 컴바이닝된 폴리머 매트릭스 물질 및 보로실리케이트 마이크로스피어 및 선택적 제2의 필러 및 약 40 vol.% 내지 약 90 vol.%의 컴바이닝된 제1 및 제2의 캐리어 액체를 포함한다. 캐스팅 혼합물 내 필러 성분 및 폴리머 매트릭스 물질의 상대적인 양은 하기 설명되는 최종 조성물 내 원하는 양을 제공하기 위해 선택된다.
캐스팅 혼합물의 점도는 유전체 복합 물질로부터 중공 스피어 필러의 분리, 즉 침전 또는 부유를 저지하기 위해 및 일반적인 라미네이팅 장비와 양립 가능한 점도를 갖는 유전체 복합 물질을 제공하기 위해, 특정한 캐리어 액체 또는 캐리어 액체의 혼합물 내 혼화성에 기초하여 선택되는, 점도 개질제의 첨가에 의해 조정될 수 있다. 수성 캐스팅 혼합물 내 사용하기 적합한 예시적인 점도 개질제는 예를 들어, 폴리아크릴산 화합물, 식물성 검, 및 셀룰로오스 기반 화합물을 포함한다. 적합한 점도 개질제의 구체적인 예시로는 폴리아크릴산, 메틸 셀룰로오스, 폴리에틸렌옥사이드, 구아 검, 로커스트 빈 검, 소듐 카복시메틸셀룰로오스, 소듐 알지네이트, 및 검 트라가칸트를 포함한다. 점도-조정된 캐스팅 혼합물의 점도는 유전체 복합 물질을 선택된 라미네이팅 기술에 맞추기 위한 응용 기반에 의한 적용에서, 즉 최소 점도를 넘어 더욱 증가될 수 있다. 예시적인 양태에서, 점도-조정된 캐스팅 혼합물은 약 10 cp 및 약 100,000 cp; 구체적으로 약 100 cp 및 10,000 cp 사이의 점도를 나타낸다. 전술한 점도 값이 상온 값이라는 것은 당업자에게 인식될 것이다.
또는, 점도 개질제는 캐리어 액체의 점도가 관심 시간 기간 동안 분리되지 않는 캐스팅 혼합물을 제공하기에 충분한 경우 생략될 수 있다. 구체적으로, 매우 작은 입자, 예를 들어 0.1 마이크로미터보다 작은 등가구직경(equivalent spherical diameter)을 갖는 입자의 경우, 점도 개질제의 사용이 필수적이지 않을 수 있다.
점도-조정된 캐스팅 혼합물의 층은 일반적인 방법, 예를 들어 딥 코팅, 리버스 롤 코팅, 나이프-오버-롤, 나이프-오버-플레이트, 및 미터링 로드 코팅에 의해 서브스트레이트 상에 캐스팅될 수 있다. 캐리어 물질의 예는 금속 필름, 폴리머 필름, 세라믹 코팅 등을 포함할 수 있다. 캐리어의 구체적인 예시로는 스테인리스 스틸 포일, 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 및 플루오로폴리머 필름을 포함한다. 또는, 캐스팅 혼합물은 유리 웹 상에 캐스팅될 수 있고, 또는 유리 웹은 딥-코팅될 수 있다.
캐리어 액체 및 가공 보조제, 즉 계면활성제 및 점도 개질제는 중공 마이크로스피어를 포함하는 필러 및 폴리머 매트릭스 물질의 유전체층을 강화하기 위해, 예를 들어 증발 및/또는 열적 분해에 의해 캐스트층으로부터 제거된다.
폴리머 매트릭스 물질 및 필러 성분의 층은 상기 층의 물리적 특성을 개질하기 위해, 예를 들어 열가소성 매트릭스 물질을 소결하기 위해 또는 열경화성 매트릭스 물질을 경화 및/또는 사후 경화하기 위해 추가적으로 가열될 수 있다.
다른 방법에서, PTFE 복합 유전체 물질은 U.S. Patent 5,358,775에 교시된 페이스트 압출 및 칼렌더링 공정에 의해 제조될 수 있다.
회로 라미네이트, 다층 회로 라미네이트의 형성을 위한 유용한 전도성층은, 제한이 없이, 스테인리스 스틸, 구리, 금, 은, 알루미늄, 아연, 주석, 납, 전이 금속, 및 전술한 것 중 하나 이상을 포함하고, 예시적으로 구리를 갖는 합금을 포함할 수 있다. 전도성층의 두께와 관련하여 특별히 제한이 없고, 전도성층의 표면의 텍스처, 크기 또는 형상에 어떤 제한이 있는 것도 아니다. 그러나 바람직하게는, 전도성층은 약 3 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 구체적으로 약 9 마이크로미터 내지 약 180 마이크로미터의 두께를 포함한다. 2 이상의 전도성층이 존재하는 경우, 2개 층의 두께는 동일하거나 상이할 수 있다.
예시적인 양태에서, 전도성층은 구리층이다. 적합한 전도성층은 전도성 금속 예컨대 현재 회로 형성에 사용되는 동박, 예를 들어 전해동박(electrodeposited copper foil)의 얇은 층을 포함한다.
회로 서브어셈블리, 예를 들어 라미네이트는 당해 기술분야에서 알려진 방법에 따라 형성될 수 있다. 일 양태에서, 라미네이션 공정은 코팅 또는 비코팅된 전도성층의 하나 이상의 시트 사이에 하나 이상의 유전체 복합 물질의 층을 배치하여 회로 서브스트레이트를 형성하는 단계를 수반한다(접착층이 하나 이상의 전도성층 및 하나 이상의 유전체 서브스트레이트층 사이에 배치될 수 있다). 전도성층은 매개층(intervening layer) 없이, 유전체 서브스트레이트층 또는 선택적 접착층과 직접 접촉될 수 있으며, 상기 선택적 접착층은 유전체 서브스트레이트층 두께의 10%보다 작다. 적층된 재료는 이후 층을 결합하고 라미네이트를 형성하기에 적합한 시간 동안 및 압력 및 온도에서, 프레스, 예를 들어 진공 프레스에 배치될 수 있다. 라미네이션 및 경화는 한 단계 공정, 예를 들어 진공 프레스를 이용한 것일 수 있고, 또는 여러 단계 공정에 의한 것일 수 있다. PTFE에 대해, 예시적인 한 단계 공정에서, 적층된 재료는 라미네이팅 압력(예를 들어, 약 150 내지 400 psi)을 가져오고 라미네이팅 온도(예를 들어, 약 260 내지 약 390℃)로 가열되는 프레스에 배치된다. 라미네이팅 온도 및 압력은 원하는 유지 시간, 즉 약 20분 동안 유지되고, 이후 약 150℃ 이하로 냉각(압력은 여전히 유지하면서)된다.
열경화성 물질 예컨대 폴리부타디엔 및/또는 이소프렌에 대한 예시적인 여러 단계 공정에서는, 약 150℃ 내지 약 200℃의 온도에서 일반적인 퍼옥사이드 경화 단계가 수행되고, 및 이후 부분적으로 경화된 스택(stack)이 불활성 분위기 하에서 고온 경화 또는 고-에너지 전자 빔 조사 경화(E-빔 경화) 단계로 도입될 수 있다. 두 단계 경화의 사용은 결과적인 라미네이트에 흔치 않은 높은 가교 수준을 부여한다. 제2 단계에서 사용된 온도는 일반적으로 약 250℃ 내지 약 300℃, 또는 수지의 열분해 온도이다. 상기 고온 경화는 오븐에서 뿐만 아니라 프레스에서, 즉 초기 라미네이션 및 경화 단계의 연속으로 수행될 수 있다. 구체적인 라미네이션 온도 및 압력은 구체적인 접착 조성물 및 서브스트레이트 조성물에 의존할 것이며, 과도한 실험 없이 통상의 기술자에 의해 쉽게 확인 가능하다.
예시적인 양태에 따르면, 도 1은 예시적인 회로 서브어셈블리, 구체적으로 유전체층 114 상에 배치되고 접촉된 전도성 금속층 112을 포함하는 단일 클래드 라미네이트 110을 나타낸다. 유전체 서브스트레이트층 114는 약 10 내지 약 70 부피%의 입자상 필러 함량을 갖는 폴리머 매트릭스 물질을 포함하며, 상기 입자상 필러는 보로실리케이트 마이크로스피어를 포함한다. 선택적 유리 웹(도시되지 않음)이 유전체 서브스트레이트층 114에 존재할 수 있다. 본원에 설명되는 모든 양태에서, 다양한 층은 전체 또는 부분적으로 각 다른 층을 커버할 수 있고, 및 추가적인 전도성층, 패턴화된 회로층, 및 유전체층이 또한 존재할 수 있음이 이해되어야 한다. 또한 선택적 접착(본드 플라이)층(도시되지 않음)이 존재할 수 있고, 경화되지 않거나 부분적으로 경화될 수 있다. 많은 다른 다층 회로 구성은 상기 서브스트레이트를 이용하여 형성될 수 있다.
다층 회로 어셈블리의 또 다른 양태는 도 2의 210에서 보여진다. 이중 클래드 회로층 210은 보로실리케이트 마이크로스피어를 포함하는 유전체 서브스트레이트층 214의 양쪽에 배치된 전도성층 212, 216을 포함한다. 유전체 서브스트레이트층 214는 직조된 웹(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
회로 서브어셈블리 310은 도 3에서 보여지며, 유전체 서브스트레이트층 314의 양쪽에 배치된 회로층 318 및 전도성층 316을 포함한다. 유전체 서브스트레이트층 314는 직조된 웹(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
도 4는 제1의 이중 클래드 회로 430, 제2의 이중 클래드 회로 440, 및 이들 사이에 배치된 본드 플라이 442를 갖는 예시적인 다층 회로 어셈블리 410을 나타낸다. 이중 클래드 회로 430은 2개의 전도성 회로층 436, 438 사이에 배치된 유전체 서브스트레이트 434를 포함한다. 이중 클래드 회로 440은 2개의 전도성 회로층 446, 448 사이에 배치된 유전체 서브스트레이트 444를 포함한다. 유전체 서브스트레이트 434, 444의 하나 이상, 및 바람직하게는 모두는 필러로서 보로실리케이트 마이크로스피어를 포함한다. 각 유전체 서브스트레이트층 434, 444는 부직 유리 보강제(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 2개의 캡층 450, 460이 또한 도시된다. 각 캡층 450, 460은, 본드 플라이층 454, 464에 배치된 전도성층 452, 462를 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점은 회로 서브어셈블리를 제조하는 방법으로서 보로실리케이트 마이크로스피어를 알칼리성 탈알킬화제, 구체적으로 소듐 함량을 감소시키기 위해 알칼리성 용액으로 처리하는 유전체 복합 물질을 형성하기 위해 폴리머 매트릭스 물질 및 필러 성분을 컴바이닝하는 단계, 유전체 복합 물질의 층을 형성하는 단계, 유전체 복합체층 상에 전도성층을 배치하는 단계, 및 유전체 복합체층과 전도성층을 라미네이팅하여 약 3.5보다 낮은 유전 상수(dielectric constant) 및 약 0.006보다 낮은 손실 계수(dissipation factor)를 갖는 회로 서브어셈블리를 형성하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
보로실리케이트 마이크로스피어는 알칼리성 용액으로 처리될 수 있다. 구체적으로, 보로실리케이트 마이크로스피어는 소듐 옥사이드 함량을 감소시키기 위해 알칼리성 용액으로, 더욱 구체적으로 보로실리케이트 마이크로스피어를 알칼리 수용액(예를 들어, 8.0보다 높은, 더욱 구체적으로 10.0보다 높은 pH를 갖는 것)에 주입하여, 미리 결정된 양 이하로 소듐 수준을 감소시키기 위해 충분한 시간 동안 보로실리케이트 마이크로스피어를 효율적으로 리칭 또는 세척하는 단계를 포함하는 방법으로 처리될 수 있다. 일 양태에서, 보로실리케이트 마이크로스피어는 알칼리성 용액으로 처리되어 전체 소듐 옥사이드 함량(XPS 표면 분석으로 측정 시)을 원래의 양(형성되고 회수된 마이크로스피어 내)의 25 wt.% 이상, 더욱 구체적으로 50 wt.% 이상 감소시키고, 구체적으로 소듐 함량을 5.0 wt.%보다 낮은, 예를 들어 1 wt.% 내지 4 wt.%의 최종 함량으로, 2 wt.% 이상 감소시킨다. 일 양태에 따르면, 보로실리케이트 마이크로스피어는 소듐 옥사이드 함량을 이러한 양으로 감소시키기 위해 알칼리성 탈알킬화제(산성 탈알킬화제와 대비됨)로 세척된다. 예를 들어, XPS 표면 분석으로 측정 시, 소듐 옥사이드 수준을 원하는 양으로 감소시키기 위해 효과적인 농도에서 수성 암모늄 하이드록사이드가 사용될 수 있다.
상술한 유전체 조성물 및 방법은 우수한 특성을 갖는 회로 서브어셈블리 또는 회로 라미네이트를 제공한다. 일 양태에서, 회로 라미네이트는 10 기가헤르츠에서 측정된 약 3.5보다 낮은 유전 상수를 갖는다. 다른 양태에서, 얻어진 회로 라미네이트는 10 기가헤르츠에서 측정된 약 0.006보다 낮은 손실 계수를 갖는다. 또 다른 양태에서, 회로 라미네이트는 10 기가헤르츠에서 측정된 약 3.5보다 낮은 유전 상수 및 약 0.006보다 낮은 손실 계수를 갖는다.
본 발명은 후술하는 비제한적인 실시예에 의해 더욱 상세히 설명된다.
실시예
표 1에 나열된 물질은 하기 실시예에서 사용되었다. 구체적으로, 하기 필러 물질은 평가를 위해 수집되었다.
표 1
Figure 112016016216917-pct00001
표 1에서 모든 중공 스피어의 내부는 불활성 기체 혼합물만 포함하고 황 함유 화합물은 포함하지 않는다. 표 1에 나열된 수집된 중공 스피어에 더하여, 하기 물질들이 유전체 제형에 사용되었다.
표 2
Figure 112016016216917-pct00002
합성 마이크로스피어는 소듐 보로실리케이트 유리로부터 형성된다. 중공 스피어가 형성되면, 소듐의 일부 이상은 알칼리성 또는 산성 세척 공정을 통해 세라믹 매트릭스로부터 화학적으로 제거된다. 시판품에 관해서는, 표면 X-레이 광전자 분광법(XPS) 분석에 의해 측정 시, 합성 마이크로스피어에 남아 있는 소듐이 사실상 없거나 또는 0.5 wt.%보다 적은 결과를 야기하는, 산성 제거 공정이 상대적으로 더욱 효율적이다. 소듐을 제거하는데 비교적 덜 효율적인 경향을 갖는, 알칼리성 처리는 XPS 분석을 사용하여 측정 시 마이크로스피어의 표면 근처에 남아 있는 소듐 옥사이드 약 3.5% w/w를 야기한다. 벌크 조성물은 소듐 함량이 높다. 전체 소듐 함량의 정량에 대한 적합한 방법은 원자 흡수 분광법(AAS) 및 유도 결합 플라스마 분광법(ICP)을 포함한다.
알칼리성-세척된 합성 마이크로스피어의 내부는 질량 스펙트럼 분석(Mass Spectral Analysis)에 기초하여 0.01의 검출 한계 내에서, 질소(53.3% v/v), 산소(4.80% v/v), 아르곤(0.16% v/v), 이산화탄소(42,6% v/v), 및 수소(0.12% v/v)를 포함하는 가스 조성물을 포함하는 것으로 보고된다.
초기 실험 시도는 주로 산성-세척된 마이크로스피어로 실시되었다. 이러한 필러 물질은 안테나 적용을 위한 Rogers Corporation에 의해 공식화된 유전체 서브스트레이트에서 낮은-Dk 필러로서 사용되는, 표준 세노스피어(천연 마이크로스피어)에 대한 동등한 기준에서 대체되었다. 이 유전체 서브스트레이트는 낮은-Dk 마이크로스피어의 높은 로딩으로 인해 도전적인 비교 경우를 나타내었다. 서브스트레이트는 IPC-TM-650(X-밴드 스트립 라인 방법)에 따라 10GHz에서 측정 시 2.55의 공칭 유전 상수를 나타낸다. 구체적으로, 대조군 제형 E에서 기존의 세노스피어 필러는 하기 설명되는 바와 같이 제형 A 내지 D에서 각각의 합성 마이크로스피어 후보 물질로 대체되었다:
표 3
Figure 112016016216917-pct00003
시험 목적을 위해, 상기 제형 내 고체는 대략 35 wt.%의 농도에서 자일렌에 분산시켰고 1.7 내지 2.6 g/100 cm2 범위의 건조 고체 기준 중량으로 1080 스타일 직조 유리 섬유 상에 코팅시켰다. 프리프레그 제작에서 어려움 및 분산성의 용이성에 관한 관측은 하기 표 4에서 보고된다. 프리프레그 제조 동안, 8 내지 12 플라이가 적층되어 대략 0.060- 인치 두께 라미네이트가 형성되었고 평방 인치 당 1100 파운드의 압력 및 475℉의 온도에서 1.17 시간 동안 플랫-베드 프레스에서 동박에 라미네이트되어 경화된 라미네이트가 형성되었다.
라미네이트된 시트가 프레스로부터 제거되었고 동박은 시험편을 형성하기 위해 용해에 의해 제거하였다. 유전 상수 및 손실 계수는 IPC-TM-650 2.5.5.5.1에 설명된 클램핑 스트립 라인 시험 방법을 사용하여 10 GHz에서 시험되었다. Dk 및 Df 결과는 하기 표 4에 요약되어 있다.
표 4
Figure 112016016216917-pct00004
표 4의 결과의 관점에서, 소듐을 제거하기 위해 산성-세척 처리를 이용한 합성 마이크로스피어 필러를 포함하는 제형(A-D) 중 어느 것도 손실 계수(Df) 또는 가공 중 하나의 관점에서 성공적이지 않았다. 10 GHz에서 약 0.0035보다 낮은 손실 계수가 고주파 적용에 있어 바람직하다.
비교하여, 알칼리성 처리를 받은, 구체적으로 알칼리성 세척 처리된, 상이한 마이크로스피어 표면(필러 및 수지 매트릭스 사이에 다른 상호작용을 생성하는 것으로 여겨진다)을 생산하는 합성 마이크로스피어 필러가 이후 실험되었다. 알칼리성-처리된 합성 마이크로스피어를 포함하는 제형은 하기 표 5에 나열된다. 전술한 동일한 공정이 수반되었다.
표 5
Figure 112016016216917-pct00005
표 5의 제형을 사용하여 프리프레그를 제조하는 어려움 및 분산성의 용이성에 관한 관측은 표 6에서 제공된다.
표 6
Figure 112016016216917-pct00006
표 5의 결과에 의해 명백한 바와 같이, 알칼리성 처리에 대한 변화는 손실 계수(또는 손실 탄젠트) 및, 낮은 정도, 프리프레그 공정과 관련하여 상당히 긍정적인 영향을 가졌다.
이론에 의해 제한되는 것으로 의도함이 없이, 알칼리성 세척을 이용한 처리는, 구체적으로 산성 세척과 비교하여, 보로실리케이트 스피어 및 수지 시스템 사이의 가능한 표면 비양립성 및/또는 스피어의 표면에 결합된 극성 기의 존재로 인해 적어도 부분적으로 개선된 결과를 야기할 수 있다. 한 이론에 따르면, 수소 양성자가 이후 리칭된 보로실리케이트 마이크로스피어의 표면 근처에 존재하는, 산성 세척에서 수소 양성자(마이크로스피어 내 리칭된 소듐 원자를, 어느 정도 대체할 수 있다)는 물 분자를 끌어당기거나 결합할 수 있고, 이의 존재는 손실 탄젠트 또는 손실 계수에 부정적인 영향, 구체적으로 시간에 지남에 따라 증가된 손실 계수에 영향을 미칠 수 있다.
알칼리성-처리된 합성 마이크로스피어 5(조성물 F)를 시작으로, 상기 결과는 손실 탄젠트 또는 손실 계수와 관련하여 상당한 진전을 나타내었으나, 아직 프리프레그 공정에 관한 이슈는 존재하였다. 알칼리성-처리된 합성 마이크로스피어 6(조성물 G)은 이후 산성-처리된 합성 마이크로스피어 3 버전으로 기록된 유리한 공정 수행의 광(light)에서 평가되었다. 이것은 조성물 F와 비교하여 프리프레그 공정을 개선하였으나, 여전히 더욱 개선됨이 요구되었다. 최종적으로, 합성 마이크로스피어 7 및 8의 사용은 모두 개선된 손실 탄젠트 및 개선된 프리프레그 공정을 야기하였다.
따라서, 표 6의 결과의 관점에서, 알칼리성-처리된 합성 마이크로스피어의 사용은 손실 계수에 대해 상당한 개선을 제공하였다. 또한, 알칼리성-처리된 합성 마이크로스피어 7(조성물 H)을 통한 비교적 작은 입자 크기로의 이동은 공정 이슈를 해결하였다. 최종적으로, 인-시츄(in-situ) 실라네이션을 이용한, 알칼리성-처리된 합성 마이크로스피어 8(조성물 I)에서와 같이, 에폭시 관능성 실란 코팅을 제거하는 것은 손실 계수를 심지어 더욱 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
알칼리성-세척된 합성 마이크로스피어 8 필러의 성공적인 결과를 감안하여, 라미네이트 샘플들이 Summitek Instruments 1900B® PIM 분석기를 이용한 PIM 시험을 위해 보내졌다. 회로는 FIRNIC (Changzhou Wujin Fengshi Communication Equipment Co.)로부터 신규 및 재작업 Type 1 커넥터로 시험되었고, 결과는 표 7에 나타내었다.
표 7
Figure 112016016216917-pct00007
표 7의 결과의 관점에서, 후보 물질 합성 마이크로스피어 8 필러에 대한 PIM은, -166 dBc의 평균값으로 상당히 좋았으며, PTFE 대조군과 유사하였다. 이는 합성 마이크로스피어를 위해 중요한 차별화된 특성이다.
본원에 개시된 범위는 인용된 종점을 모두 포함하며 독립적으로 조합 가능하다. "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 모두 포함한다. 또한, "전술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합"은 리스트가 각 요소를 개별적으로 포함하는 것뿐만 아니라, 리스트 중 2개 이상의 요소의 조합, 및 리스트 중 1개 이상의 요소와 나열되지 않은 요소의 조합을 모두 포함하는 것을 의미한다. 본원에서 용어 "제1", "제2" 등은 임의의 순서, 양 또는 중요성을 나타내지 않고, 오히려 하나의 요소를 또 다른 것과 구분하기 위해 사용된다. 본원에서 용어 "하나" 및 "일"은 양의 제한을 나타내지 않고, 오히려 참조 항목의 적어도 하나의 존재를 나타낸다. 양과 관련해서 사용되는 "약"이라는 수식어는 언급된 값을 모두 포함하고 텍스트에 의해 지시되는 의미를 갖는다(예를 들어, 특정 양의 측정과 관련된 오차 정도를 포함한다). 또한, 설명되는 요소는 다양한 양태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
모든 인용된 특허, 특허 출원, 및 다른 참조문헌들은 이들의 전체가 참조로 본원에 포함된다. 그러나, 본 출원에서 용어가 포함된 참조문헌에서의 용어와 모순되거나 충돌할 경우, 본 출원의 용어가 포함된 참조문헌에서의 충돌하는 용어보다 우선한다.
본 발명을 예시적인 실시양태와 관련해서 기술하였지만, 당업자는 본 발명의 범주에서 벗어남이 없이 다양한 변화를 가할 수 있고 그의 요소를 동등물로 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 본 발명의 본질적 범주로부터 벗어남이 없이 어떤 특정 상황 또는 물질을 본 발명의 교시에 맞게 적응시키기 위해 많은 변경을 가할 수 있다. 따라서, 본 발명이 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 가장 좋은 방식으로서 개시된 특정 실시양태에 제한되지 않으며, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 모든 실시양태를 포함할 것으로 의도된다.

Claims (34)

  1. 회로 서브어셈블리로서,
    상기 회로 서브어셈블리는 전도성층을 포함하며 상기 전도성층은 유전체 서브스트레이트층 상에 구비된 것이고, 상기 유전체 서브스트레이트층의 조성물은,
    폴리머 매트릭스 물질; 및
    중공 보로실리케이트 마이크로스피어(hollow borosilicate microspheres)를 포함하고
    상기 보로실리케이트 마이크로스피어의 소듐 옥사이드 함량은 XPS 표면 분석으로 측정 시, 5 중량%보다 높지 않은 것이고; 및
    상기 유전체 서브스트레이트층은 3.5보다 낮은 유전 상수(dielectric constant) 및 10 GHz에서 0.006보다 낮은 손실 계수(dissipation factor)를 갖는 것인, 회로 서브어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회로 서브어셈블리는 10 GHz에서 0.0035보다 낮은 손실 계수를 갖는 회로 서브어셈블리.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로스피어는 XPS 표면 분석으로 측정 시, 조성물의 전체 중량에 기초하여 0.5 중량%의 페릭 옥사이드 함량을 갖는 회로 서브어셈블리.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로스피어의 소듐 옥사이드 함량은 XPS 표면 분석으로 측정 시, 2.5 내지 4.0 중량%인 회로 서브어셈블리.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전체 서브스트레이트층의 조성물은 유전체 서브스트레이트층의 부피에 기초하여, 5 내지 70 부피%의 보로실리케이트 마이크로스피어를 포함하는 회로 서브어셈블리.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보로실리케이트 마이크로스피어는 20 내지 100 마이크로미터의 중앙(median) 입자 직경을 갖는 회로 서브어셈블리.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 매트릭스 물질은 1,2-폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리에테르이미드, 플루오로폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐렌 에테르, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트, 또는 전술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 회로 서브어셈블리.
  8. 회로 서브어셈블리를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
    중공 보로실리케이트 마이크로스피어(hollow borosilicate microspheres)를 알칼리성 용액으로 처리하는 단계;
    중공 보로실리케이트 마이크로스피어를 폴리머 매트릭스 물질과 컴바이닝하여 유전체 복합 물질을 형성하는 단계;
    유전체 복합 물질의 층을 형성하여, 유전체 서브스트레이트층을 수득하는 단계;
    유전체 서브스트레이트층 상에 전도성층을 배치하는 단계; 및
    유전체 서브스트레이트층 및 전도성층을 라미네이팅하는 단계를 포함하며, 상기 유전체 서브스트레이트층은 3.5보다 낮은 유전 상수(dielectric constant) 및 10 GHz에서 0.006보다 낮은 손실 계수(dissipation factor)를 나타내는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 보로실리케이트 마이크로스피어를 알칼리성 용액으로 처리하는 단계는 XPS 표면 분석으로 측정 시, 중공 보로실리케이트 마이크로스피어의 소듐 옥사이드 함량을 원래의 양의 25 wt.% 이상 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 보로실리케이트 마이크로스피어를 알칼리성 용액으로 처리하는 단계는 XPS 표면 분석으로 측정 시, 중공 보로실리케이트 마이크로스피어의 소듐 함량을 1 wt.% 이상 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
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