KR20170139519A - 자기 유전기판, 회로 재료 및 이들을 갖는 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
자기 유전 기판은 유전 폴리머 매트릭스 및 상기 유전 폴리머 매트릭스에 분산된 500 MHz 초과 주파수에서 최적의 자기 및 유전 특성을 갖는 동시에 회로 제작에 최적의 열기계적(thermomechanical) 및 전기적 특성을 갖는 유전 기판용 복수의 헥사페라이트 입자를 포함한다.
Description
본 개시는 일반적으로 회로, 안테나 등을 위한 금속 클래드 회로 재료와 같은 어플리케이션에 유용한 자기 유전기판을 나타낸다.
더 신규한 디자인 및 제조 기술로 인해 전자 컴포넌트는 점차 더 작은 치수로 되었으며, 예를 들어, 전자 통합 회로 칩 상의 인덕터, 전자 회로, 전자 패키지, 모듈 및 하우징, UHF, VHF, 및 마이크로파 안테나와 같은 컴포넌트를 들 수 있다. 전자 컴포넌트 사이즈를 줄이기 위한 한 가지 방법으로 자기 유전 재료를 기판으로 사용해왔다. 특히, 페라이트(ferrites), 강유전체(ferroelectrics), 및 다중강성체(multiferroics)가 향상된 마이크로파 물성을 지닌 기능성 재료로써 널리 연구되어 왔다. 하지만, 이들 재료는 소정의 어플리케이션에서 목표하는 대역폭(bandwidth)을 제공하지 않거나 또는 목표하는 기계 성능(mechanical performance)을 갖지 않을 수 있기 때문에 전적으로 만족스럽지는 않은 재료이다. 목표하는 자기 유전 물성을 주기 위해 사용된 미립자 금속성 충진재(particulate metallic fillers)가 가연성(combustible)이기 때문에, 충분한 난연성(flame retardancy)을 갖는 재료를 개발하는 것은 특히 어려운 일이었다. 폴리머 매트릭스에 둘러쌓인 경우라 하여도, 이러한 충진재는 또한 고 가습 조건(high humidity conditions)하에서 불안정 하다.
따라서, 회로 제작을 위한 최적의 열기계적(thermomechanical) 및 전기적(electrical) 특성을 갖는 동시에, 500 메가헤르츠(MHz)를 초과하는 주파수에서 최적의 자성(magnetic) 및 유전(dielectric) 특성을 갖는 유전 기판용 자기 유전 재료에 대한 당 업계의 요구가 여전히 있다. 특히, 저 유전(low dielectric) 및 자성 손실(magnetic losses), 저전력 소모(low power consumption), 저 바이어스(low biasing) 전기장 또는 자기장, 난연성, 및 다른 향상된 기계적 특성 중 하나 이상을 갖는 자기 유전 기판에 대한 요구가 있다. 만약 상기 재료가 쉽게 제조될 수 있고 기존의 제작 공정을 이용하여 쉽게 통합시킬 수 있다면 더욱 유리할 것이다. 열 및 가습조건 하에서 상기 기판의 수명 동안에 열기계적 및 전기적 특성이 안정적이라면, 또한 더욱 유리할 것이다.
일 구현예에서, 자기 유전 기판은 유전 폴리머 매트릭스; 및 500 MHz 내지 1 GHz에서 3.5 이하, 또는 500 MHz 내지 1 GHz에서 1 내지 2의 자기 상수(magnetic constant), 및 500 MHz 내지 1 GHz에 걸쳐서 0.1 이하, 또는 0.08 이하, 또는 0.001 내지 0.07의 자기 손실(magnetic loss)를 갖는 자기 유전 기판 제공을 위한 유효량 및 유효 타입으로 상기 유전 폴리머 매트릭스(dielectric polymer matrix) 내에 분산된 복수의 헥사페라이트 입자를 포함한다.
일 구현예에서, 자기 유전 기판의 제조 방법은 경화성 폴리머 매트릭스 조성물(a curable polymer matrix composition)에 복수의 헥사페라이트 입자(hexaferrite particles)를 분산시켜 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물로부터 층을 형성하는 단계; 및 상기 폴리머 매트릭스 조성물을 경화시켜 자기 유전 기판을 형성하는 단계를 포함한다.
일 구현예에서, 회로 재료는 도전성층; 및 상기 도전성층 상에 분산된 자기 유전 기판을 포함한다.
일 구현예에서, 회로 재료의 제조 방법은 경화성 폴리머 매트릭스 조성물(a curable polymer matrix composition)에 복수의 헥사페라이트 입자(hexaferrite particles)를 분산시켜 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물로부터 층을 형성하는 단계; 및 상기 층을 도전성층 상에 배치하는 단계; 및 상기 폴리머 매트릭스 조성물을 경화시켜 상기 회로 재료를 형성하는 단계를 포함한다.
일 구현예에서, 안테나는 자기 유전 기판을 포함한다.
다른 구현예에서, RF 컴포넌트는 자기 유전 기판을 포함한다.
상기 특성과 이점 및 다른 특성과 이점은 첨부된 도면과 관련하여 적힌 다음의 발명의 설명으로부터 용이하게 명백해진다.
다음은 예시적이고 비한정적인 도면을 나타내며, 첨부된 도면에서 유사한 구성요소에는 비슷한 숫자를 붙였다:
도 1은 직조 보강재(a woven reinforcement)를 갖는 자기 유전기판의 단면도를 도시하고;
도 2는 도 1의 자기 유전 기판을 포함하는 단일 클래드 회로 재료의 단면도를 도시하고;
도 3은 도 1의 자기 유전 기판을 포함하는 이중 클래드 회로 재료를 도시하고;
도 4는 패턴된 패치를 갖는 도 3의 금속 클래드 회로 적층체의 단면도를 도시하고;
도 5는 실시예 1 내지 3에서의 유전 상수(e')값 대 주파수를 도시하는 그래프이고;
도 6은 실시예 1 내지 3에서의 유전 손실(e' 탄젠트 델타) 대 주파수를 도시하는 그래프이고;
도 7은 실시예 1 내지 3에서의 자기 상수(u') 대 주파수를 도시하는 그래프이고;
도 8은 실시예 1 내지 3에서의 자기 손실(u' 탄젠트 델타) 대 주파수를 도시하는 그래프이고; 및
도 9 내지 12는 실시예 4 및 5의 자기 및 유전 특성(properties) 대 주파수를 도시하는 그래프이다.
도 1은 직조 보강재(a woven reinforcement)를 갖는 자기 유전기판의 단면도를 도시하고;
도 2는 도 1의 자기 유전 기판을 포함하는 단일 클래드 회로 재료의 단면도를 도시하고;
도 3은 도 1의 자기 유전 기판을 포함하는 이중 클래드 회로 재료를 도시하고;
도 4는 패턴된 패치를 갖는 도 3의 금속 클래드 회로 적층체의 단면도를 도시하고;
도 5는 실시예 1 내지 3에서의 유전 상수(e')값 대 주파수를 도시하는 그래프이고;
도 6은 실시예 1 내지 3에서의 유전 손실(e' 탄젠트 델타) 대 주파수를 도시하는 그래프이고;
도 7은 실시예 1 내지 3에서의 자기 상수(u') 대 주파수를 도시하는 그래프이고;
도 8은 실시예 1 내지 3에서의 자기 손실(u' 탄젠트 델타) 대 주파수를 도시하는 그래프이고; 및
도 9 내지 12는 실시예 4 및 5의 자기 및 유전 특성(properties) 대 주파수를 도시하는 그래프이다.
500 메가헤르츠(HMz)이상의 주파수에서 최적의 자기, 유전 및 물리적 특성을 갖는 회로 제작을 위한 자기 유전 기판은 매우 가치가 있다. 본원의 발명자들은 철 입자와 같은 자성 충진재를 포함하는 자기 유전 기판이 가연성이거나; 상기 기판 내부에 위치한 경우에도, 가습 또는 온도 변화에 불안정하거나; 또는 고 자기 손실값(high magnetic loss values)을 갖는 기판을 초래하는 것을 발견하였다. 본 발명의 발명자들은 놀랍게도 자기 유전 기판이 와전류 손실(eddy current power loss)의 중대한 손실 없이도 500 MHz 내지 1 GHz의 주파수에서 작동 가능하다는 사실을 발견하였다. 예를 들어, 헥사페라이트 자기 충진재를 포함하는 자기 유전 기판은 500 MHz 내지 1 GHz의 범위에서 측정된 3.5 이하의 (투자율(magnetic permeability)로도 알려진)자기 상수 및 500 MHz 내지 1 GHz의 범위에서 측정된 0.1 이하, 구체적으로 0.08 이하의 자기 손실 및 이에 맞먹는 유전 특성을 가질 수 있다. 또한 놀랍게도 상기 자성 충진재를 포함하는 자기 유전 기판은 향상된 가연성 및 회로에 사용될 경우의 안정성 중 하나 또는 둘 모두를 나타낼 수 있다. 특정 유전 폴리머의 사용으로 상기 재료가 용이하게 제조될 수 있고 회로화 환경(circuitization condition)을 견딜 수 있게 한다.
상기 다양한 도면 및 부수하는 텍스트에서 도시되고 기재된 것과 같이, 자기 유전 기판은 복수의 자성 입자로서, 구체적으로 그 안에 배치된 헥사페라이트 입자, 및 선택적으로 보강층을 갖는 유전 폴리머 매트릭스 조성물을 포함한다.
상기 자기 유전 기판(본 명세서에서 자기 유전층으로도 나타냄)은 폴리머 매트릭스 조성물을 포함한다. 상기 폴리머는 1,2-폴리부타디엔(PBD, 1,2-polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 같은 플루오로폴리머(fluoropolymer), 폴리이미드(a polyimide), 폴리에테르에테르케톤(PEEK, polyetheretherketone), 폴리아미드이미드(polyamidimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리싸이클로헥실렌 테레프탈레이트(polycyclohexylene terephthalate), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether), 에폭시(epoxy), 알릴화 폴리 페닐렌 에테르(allylated polyphenylene ether), 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 상기 폴리머 매트릭스 조성물의 폴리머는 열결화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "열결화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌"은 부타디엔, 이소프렌 또는 이들의 혼합물로부터 유도된 유닛을 포함하는 호모폴리머 및 코폴리머를 포함한다. 다른 코폴리머성(copolymerizable) 모노머로부터 유도된 유닛은 상기 폴리머에, 예를 들어 그래프트(grafts)의 형태로도 존재할 수 있다. 코폴리머성 모노머는 비닐방향족 모노머(vinylaromatic monomers)로서, 예를 들어 스티렌(styrene), 3-메틸스티렌(3-methylstyrene), 3,5-디에틸스티렌(3,5-diethylstyrene), 4-노말-프로필스티렌(4-n-propylstyrene), 알파-메틸스티렌(alpha-methylstyrene), 알파-메틸비닐톨루엔(alpha-methyl vinyltoluene), 파라-하이드록시스티렌(para-hydroxystyrene), 파라-메톡시스티렌(para-methoxystyrene), 알파-클로로스티렌(alpha-chlorostyrene), 알파-브로모스티렌(alpha-bromostyrene), 디클로로스티렌(dichlorostyrene), 디브로모스티렌(dibromostyrene), 테트라-클로로스티렌(tetra-chlorostyrene) 등과 같은 치환(substituted) 및 비치환(unsubstituted) 모노비닐방향족 모노머; 및 디비닐벤젠(divinylbenzene), 디비닐톨루엔(divinyltoluene) 등과 같은 치환 및 비치환 디비닐방향족 모노머; 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 하나 이상의 전술한 코폴리머성 모노머를 포함하는 조합도 사용될 수 있다. 열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌은 부타디엔 호모폴리머(butadiene homopolymers), 이소프렌 호모폴리머(isoprene homopolymers), 부타디엔-스티렌(butadiene-styrene)과 같은 부타디엔 비닐방향족 코폴리머(butadiene-vinylaromatic copolymers), 이소프렌-스티렌 코폴리머(isoprene-styrene copolymers)와 같은 이소프렌-비닐방향족 코폴리머(isoprene-vinylaromatic copolymers) 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
상기 열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌 폴리머는 개질될 수도 있다. 예를 들어, 상기 폴리머는 하이드록실 종결된것(hydroxyl-terminated), 메트아크릴레이트 종결된것(methacrylate-terminated), 카복시레이트 종결된것 (carboxylate-terminated) 등 일 수 있다. 부타디엔(butadiene) 또는 이소프렌 폴리머(isoprene polymers)의 에폭시(epoxy-), 말레산 무수물(maleic anhydride-) 또는 우레탄(urethane-) 개질된 폴리머와 같은 후 반응된 폴리머(post-reacted polymers)가 사용될 수 있다. 상기 폴리머는 가교된 것일 수도 있으며, 예를 들어, 디비닐 벤젠(divinyl benzene)과 같은 디비닐방향족 화합물(divinylaromatic compounds)으로 가교된 것으로서, 예컨대, 디비닐 벤젠(divinyl benzene)으로 가교된 폴리부타디엔-스티렌(polybutadiene-styrene) 일 수도 있다. 폴리머는 그 제조사에 의해 "폴리부타디엔"으로 넓게 분류되며, 예를 들어 일본, 도쿄의 니폰 소다 코. 社(Nippon Soda Co.) 및 펜실베니아주, 엑스톤의 크레이 벨리 하이드로카본 스페셜티 케미컬즈 社(Cray Valley Hydrocarbon Specialty Chemicals)에 의해 분류된다. 폴리머의 혼합물이 사용될 수도 있으며, 예를 들어, 폴리부타디엔 호모폴리머(polybutadiene homopolymer) 및 폴리(부타디엔-이소프렌) 코폴리머{poly(butadiene-isoprene) copolymer}의 혼합물이 사용될 수 있다. 교대배열(syndiotactic) 폴리부타디엔을 포함하는 조합도 유용할 수 있다.
상기 열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌 폴리머는 상온에서 액체 또는 고체일 수 있다. 상기 액체 폴리머는 폴리카보네이트 기준에 대하여 5,000 몰당 그램(g/mol) 이상의 수 평균 분자량(Mn, a number average molecular weight)을 가질 수 있다. 상기 액체 폴리머는 5,000g/mol 이하의 Mn을 가질 수 있으며, 구체적으로 1,000 내지 3,000 g/mol을 가질 수 있다. 90 중량 퍼센트(중량%) 이상으로 1,2 첨가된 열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌은 가교될 수 있는 다수의 펜던트 비닐 그룹(pendent vinyl groups) 때문에 경화시 더 큰 가교 밀도(crosslink density)를 나타낼 수 있다.
상기 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌은 상기 폴리머 조성물에 100 중량% 이하의 양으로, 구체적으로 전체 폴리머 매트릭스 조성물(polymer matrix composition)에 대하여 75 중량% 이하로, 상기 전체 폴리머 매트릭스 조성물을 기준으로 할 때, 더 구체적으로 10 내지 70 중량%로, 더욱 더 구체적으로 20 내지 60 또는 70 중량%로 존재할 수 있다.
상기 열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌과 공경화(co-cure)할 수 있는 다른 폴리머가 특정 특성 또는 공정 개선(processing modification)을 위하여 첨가될 수 있다. 예를 들어, 시간 경과 후의 유전 강도(dielectric strength)의 안정성 및 상기 전자 기판 재료(electrical substrate material)의 기계적 특성을 향상시키기 위하여, 더 낮은 분자량의 에틸렌-프로필렌 엘라스토머(ethylene-propylene elastomer)가 상기 시스템에서 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 에틸렌-프로필렌 엘라스토머는 터폴리머(terpolymer)와 같은 코폴리머 또는 일차 에틸렌(primarily ethylene) 및 프로필렌을 포함하는 다른 폴리머이다. 에틸렌-프로필렌 엘라스토머는 EPM 코폴리머(즉, 에틸렌 및 프로필렌 모노머의 코폴리머) 또는 EPDM 터폴리머(즉, 에틸렌, 프로필렌 및 다이엔 모노머의 터폴리머)로 세부 분류될 수 있다. 특히, 에틸렌-프로필렌-다이엔 터폴리머 고무는 포화 주쇄(saturated main chain)를 가지며, 이는 용이하게 가교되도록 주쇄에서 떨어져 있는 불포화 결합을 갖는다. 액체 에틸렌-프로필렌-다이엔 터폴리머 고무로서, 상기 다이엔은 디싸이클로펜타다이엔(dicyclopentadiene)인 고무가 사용될 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 고무의 분자량은 10,000 g/mol 점도 평균 분자량(Mv, viscosity average molecular weight) 이하일 수 있다. 상기 에틸렌-프로필렌 고무는 폴리카보네이트 기준에 기초하여 겔 투과 크로마토그래피(gel permeation chromatography)로 측정된 것으로서 50,000 g/mol 이하의 중량 평균 분자량(weight average molecular weight)을 가질 수 있다. 상기 에틸렌-프로필렌 고무는 7,200 g/mol의 Mv를 갖는 에틸렌-프로필렌 고무(an ethylene-propylene rubber)로서, 상표명 TRILENETM CP80으로 로스앤젤레스, 베이튼 로그(Baton Rouge)에 위치한 라이온 코폴리머 社(Lion Copolymer)에서 입수할 수 있는 고무; 7,000 g/mol의 Mv를 갖는 액체 에틸렌-프로필렌-디싸이클로펜타디엔 터폴리머 고무(a liquid ethylene-propylene-dicyclopentadiene terpolymer rubbers)로서, 상표명 TRILENETM 65으로 라이온 코폴리머 社(Lion Copolymer)에서 입수 가능한 고무; 및 7,500 g/mol의 Mv를 갖는 액체 에틸렌-프로필렌-에틸이덴 노보넨 터폴리머(a liquid ethylene-propylene-ethylidene norbornene terpolymer)로서, 상표명 TRILENETM 67으로 라이온 코폴리머 社(Lion Copolymer)에서 입수할 수 있는 것을 포함할 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 고무는 시간 경과 후의 상기 기판 재료 특성의 안정성을 유지하는데 효과적인 양으로 존재할 수 있으며, 특히 상기 유전 강도(dielectric strength) 및 기계적 특성(mechanical properties)을 유지하는데 효과적인 양으로 존재할 수 있다. 통상적으로, 그러한 양은 상기 폴리머 매트릭스 조성물의 전체 중량에 대하여 20 중량% 이하이고, 구체적으로 4 내지 20 중량%, 더 구체적으로 6 내지 12 중량% 이다.
다른 타입의 공경화성 폴리머(co-curable polymer)는 불포화 폴리부타디엔- 또는 폴리이소프렌- 함유 엘라스토머다. 이 컴포넌트는 에틸렌 불포화 모노머(ethylenically unsaturated monomer)를 갖는 1차 1,3-첨가 부타디엔 또는 이소프렌(primarily 1,3-addition butadiene or isoprene)의 랜덤 또는 블록 코폴리머로서, 예를 들어 스티렌(styrene) 또는 알파-메틸 스티렌(alpha-methyl styrene)과 같은 비닐방향족 화합물, 메트아크릴레이트(methyl methacrylate)와 같은 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트 또는 아크릴로나이트릴(acrylonitrile) 일 수 있다. 상기 엘라스토머는 고체일 수 있으며, 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록 및 스티렌 또는 알파-메틸 스티렌과 같은 모노비닐방향족 모노머(a monovinylaromatic monomer)로부터 유도될 수 있는 열가소성 블록을 갖는 선형 또는 그래프트 타입의 블록 코폴리머을 포함하는 열가소성 엘라스토머일 수 있다. 이런 타입의 블록 코폴리머는 스티렌-부타디엔-스티렌 트리블록 코폴리머(styrene-butadiene-styrene triblock copolymers)로서, 예를 들어, 상표명 VECTOR 8508MTM으로 텍사스, 휴스턴에 위치한 덱스코 폴리머즈 社(Dexco Polymers)에서 시판하는 것, 상표명 SOL-T-6302TM으로 텍사스 주, 휴스턴에 위치한 에니켐 엘라스토머즈 아메리카 社(Enichem Elastomers America)에서 시판하는 것 및 상표명 CALPRENETM 401으로 다이나솔 엘라스토머즈 社(Dynasol Elastomers)에서 시판하는 것; 및 스티렌-부타디엔 디블록 코폴리머(styrene-butadiene diblock copolymers) 및 스티렌 및 부타디엔을 함유하는 혼합 트리블록 및 디블록 코폴리머(mixed triblock and diblock copolymers)로서, 예를 들어, 상표명 KRATON D1118으로 크라톤 폴리머즈 社(Kraton Polymers)(텍사스 주, 휴스턴에 위치)에서 시판하는 것을 포함한다. KRATON D1118은 상기 코폴리머의 전체 중량에 대하여 스티렌 33 중량%를 함유하는 코폴리머를 함유한 혼합 디블록/트리블록 스티렌 및 부타디엔(a mixed diblock / triblock styrene and butadiene)이다.
선택적인 폴리부타디엔- 또는 폴리이소프렌- 함유 엘라스토머는 전술한 것과 유사하나, 상기 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록은 수소화된 점에서 다른 제 2 블록 코폴리머를 더 포함할 수 있으며, 그렇게 함으로써 폴리에틸렌 블록(a polyethylene block)(폴리부타디엔인 경우) 또는 에틸렌-프로필렌 코폴리머 블록(an ethylene-propylene copolymer block)(폴리이소프렌인 경우)을 형성할 수 있다. 전술한 코폴리머와 함께 사용된 경우, 더 큰 인성(toughness)를 갖는 재료가 제조될 수 있다. 이러한 타입의 제 2 블록 코폴리머의 일 예시는 크라톤 폴리머즈 社(Kraton Polymers)에서 시판하는 KRATON GX1855으로서, 스티렌-고 1,2-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머(styrene-high 1,2-butadiene-styrene block copolymer) 및 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌 블록 코폴리머{styrene-(ethylene-propylene)-styrene block copolymer}의 혼합물로 알려진 것을 들 수 있다.
상기 불포화 폴리부타디엔- 또는 폴리이소프렌- 함유 엘라스토머 컴포넌트는 상기 폴리머 매트릭스 조성물의 전체 중량에 대하여 2 내지 60 중량%의 양으로, 구체적으로 5 내지 50 중량%의 양으로, 더 구체적으로 10 내지 40 중량% 또는 10 내지 50 중량%의 양으로 상기 폴리머 매트릭스 조성물에 존재할 수 있다.
여전히 특정 특성 또는 공정 개선을 얻기 위하여 첨가될 수 있는 다른 공경화성 폴리머는 폴리에틸렌(polyethylene) 및 에틸렌 옥사이드 코폴리머(ethylene oxide copolymers)와 같은 에틸렌의 호모폴리머 또는 코폴리머; 천연 고무; 폴리디싸이클로펜타디엔(polydicyclopentadiene)과 같은 노보넨 폴리머(norbornene polymers); 수소화 스티렌-이소프렌-스티렌 코폴리머(hydrogenated styrene-isoprene-styrene copolymers) 및 부타디엔-아크릴로나이트릴 코폴리머(butadiene-acrylonitrile copolymers); 불포화 폴리에스테르(unsaturated polyesters); 등을 포함하나 여기에 한정되는 것은 아니다. 이들 코폴리머의 레벨은 일반적으로 상기 폴리머 매트릭스 조성물에서 전체 폴리머의 50 중량% 이하이다.
자유 라디칼 경화성 모노머(free radical-curable monomers)가 특정 특성을 얻거나 또는 공정 개선을 위하여, 예를 들어 경화 후 시스템의 가교 밀도를 증가시키기 위하여 또한 첨가될 수 있다. 적합한 가교제일 수 있는 모노머는 예를들어, 디비닐 벤젠(divinyl benzene), 트리알릴 시아누레이트 (triallyl cyanurate), 디알릴 프탈레이트(diallyl phthalate) 및 다능성 아크릴레이트 모노머(multifunctional acrylate monomers)와 같은 디, 트리- 또는 그 이상의 에틸렌 불포화 모노머(ethylenically unsaturated monomers)(예컨대, 펜실베니아 주, 뉴타운 스퀘어에 위치한 사르토머 유에스에이 社(Sartomer USA)에서 시판하는 사르토머TM (SARTOMERTM) 폴리머) 또는 이들의 조합을 포함하며, 이들 모두 시판중인 것이다. 사용되는 경우, 상기 가교제는 상기 폴리머 매트릭스 조성물 내에서 전체 폴리머의 전체 중량에 대하여 20 중량% 이하의 양으로, 구체적으로 1 내지 15 중량%의 양으로 상기 폴리머 매트릭스 조성물에 존재할 수 있다.
경화제가 상기 폴리머 매트릭스 조성물에 첨가되어 올레피닉 반응점을 갖는 폴리엔의 경화 반응(curing reaction)을 촉진시킬 수 있다. 경화제는 유기 퍼옥사이드(organic peroxides)로서, 예를 들어 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide), 터셔리-부틸 퍼벤조에이트(t-butyl perbenzoate), 2,5-디메틸-2,5-디(터셔리-부틸 퍼옥시)헥산{2,5-dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxy)hexane}, α,α-디-비스(터셔리-부틸 퍼옥시)디이소프로필벤젠{α,α-di-bis(t-butyl peroxy)diisopropylbenzene}, 2,5-디메틸-2,5-디(터셔리-부틸 퍼옥시) 헥신-3{2,5-dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxy) hexyne-3}, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 카본-카본 개시제(carbon-carbon initiators)로서, 예를 들어 2,3-디메틸-2,3 디페닐부탄(2,3-dimethyl-2,3 diphenylbutane)이 사용될 수 있다. 경화제 또는 개시제는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 상기 경화제의 양은 상기 폴리머 매트릭스 조성물 내에서 상기 폴리머의 전체 중량에 대하여 1.5 내지 10 중량% 일 수 있다.
상기 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머는 카복시 관능화(carboxy-functionalized)될 수 있다. 관능화(functionalization)는 분자에 (i) 카본-카본 이중 결합 또는 카본-카본 삼중 결합 및 (ii) 하나 이상의 카복시기(carboxy group)로서, 카복시산(carboxylic acid), 무수물(anhydride), 아미드(amide), 에스테르(ester), 또는 산 할라이드(acid halide)를 포함하는 카복시기 모두를 갖는 다관능 화합물(polyfunctional compound)을 사용하여 성취될 수 있다. 구체적인 카복시기는 카복시산 또는 에스테르이다. 카복시산 작용기를 제공할 수 있는 다관능 화합물의 예시로는 말레산(maleic acid), 말레산 무수물(maleic anhydride), 푸마르 산(fumaric acid), 및 시트르산(citric acid)을 포함한다. 특히, 말레산 무수물이 부가된 폴리부타디엔이 상기 열경화성 조성물에 사용될 수 있다. 적절한 말레화 폴리부타디엔 폴리머(maleinized polybutadiene polymers)가 시판중이며, 예를 들어 상표명 RICON 130MA8, RICON 130MA13, RICON 130MA20, RICON 131MA5, RICON 131MA10, RICON 131MA17, RICON 131MA20, 및 RICON 156MA17으로 크레이 벨리 社(Cray Valley)에서 시판중이다. 적절한 말레화 폴리부타디엔-스티렌 코폴리머(maleinized polybutadiene-styrene copolymers)가 시판중이며, 예를 들어 상표명 RICON 184MA6(17 내지 27 중량%의 스티렌 함량 및 9,900 g/mol의 Mn을 갖는 말레산 무수물이 부가된 부타디엔-스티렌 코폴리머)으로 사르토머 社(Sartomer)에서 시판중이다.
상기 폴리머 매트릭스 조성물에 있는 다양한 폴리머로서, 예를 들어 상기 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머 및 다른 폴리머의 상대량은 사용된 특정 도전성 금속층, 상기 회로 재료 및 구리 클래드 적층체의 목표하는 특성 및 기타 고려사항에 의존한다. 예를 들어, 폴리(아릴렌 에테르)의 사용은 예를 들어, 구리인 상기 도전성 금속층에 증가된 결합 강도(bond strength)를 제공할 수 있다. 열경화성 폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌의 사용은 상기 적층체의 고온 저항(high temperature resistance)을 증가시킬 수 있으며, 예를 들어, 이러한 폴리머는 카복시 관능화될때 증가시킬 수 있다. 엘라스토머 블록 코폴리머의 사용은 상기 폴리머 매트릭스의 컴포넌트를 상용화(compaibilize)시키는 작용을 할 수 있다. 각 컴포넌트의 적절한 양이 과도한 실험 없이 결정될 수 있으며, 이는 특정 어플리케이션을 위해 목표하는 특성에 의존한다.
상기 자기 유전 기판은 복수의 헥사페라이트 입자를 포함하는 자성 입자를 더 포함한다. 당 업계에 알려진 것과 같이, 헥사페라이트는 Al, Ba, Bi, Co, Ni, Ir, Mn, Mg, Mo, Nb, Nd, Sr, V, Zn, Zr, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있는 육각 구조(hexagonal structure)를 갖는 자성 철 옥사이드(magnetic iron oxides)이다. 다른 타입의 헥사페라이트는 BaFe12O19(BaM 또는 바륨 페라이트), SrFe12O19(SrM 또는 스트론튬 페라이트), 및 코발트-티타늄 치환된 M 페라이트와 같은 M-타입 페라이트, Sr- 또는 BaFe12 - 2 xCoxTixO19 (CoTiM); Ba3Co2Fe24O41 (Co2Z)와 같은 Z-타입 페라이트(Ba3Me2Fe24O41); Ba2Co2Fe12O22 (Co2Y) 또는 Mg2Y와 같은 Y-타입 페라이트(Ba2Me2Fe12O22); BaCo2Fe16O27(Co2W)와 같은 W-타입 페라이트(BaMe2Fe16O27); Ba2Co2Fe28O46(Co2X)와 같은 X-타입 페라이트(Ba2Me2Fe28O46); 및 Ba4Co2Fe36O60 (Co2U)와 같은 U-타입 페라이트(Ba4Me2Fe36O60)를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 전술한 화학식에서 Me는 +2 이온이고 Ba는 Sr로 치환될 수 있다. 특정 헥사페라이트는 Ba 및 Co를 더 포함하며, 하나 이상의 다른 2가 양이온(divalent cations)과 선택적으로 결합(치환 또는 도핑)한다. 상기 헥사페라이트 입자는 Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V, Mn 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있으며, 구체적으로 Ba 및 Co을 포함할 수 있다. 상기 자성 입자는 페라이트, 페라이트 합금, 코발트, 코발트 합금, 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 또는 전술한 자성 재료 중 하나 이상을 포함하는 조합과 같은 강자성 입자(ferromagnetic particles)를 포함할 수 있다. 상기 자성 입자는 하나 이상의 헥사페라이트, 자철석(Fe3O4), 및 MFe2O4을 포함할 수 있으며, 여기서 M은 Co, Ni, Zn, V, 및 Mn 중 하나 이상을, 구체적으로, Co, Ni, 및 Mn을 포함한다. 상기 자성 입자는 하나 이상의 헥사페라이트(hexaferrite), 자철석(Fe3O4), 및 MFe2O4을 포함할 수 있으며, 여기서 M은 Co, Ni, Zn, V, 및 Mn, 구체적으로, Co, Ni, 및 Mn 중 하나 이상을 포함하는 것이다. 상기 자성 입자는 화학식 MxFeyOz인 금속 산화철로서, 예를 들어, MFe12O19, Fe3O4, MFe24O41, 또는 MFe2O4로서, 여기서 M은 Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V, 및 Mn, 구체적으로 Co, Ni 및 Mn인 금속 산화철; 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 상기 자성 입자는 Co2C 및 Co3C 상(phases)과 같은 강자성 코발트 카바이드 입자(ferromagnetic cobalt carbide particles)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 바륨 코발트 Z 타입 헥사페라이트(Co2Z Ferrite)를 포함할 수 있다. 상기 헥사페라이트 입자는 Mo를 포함할 수 있다.
상기 자성 입자는 각각 상기 자기 유전 기판의 전체 중량에 대하여 상기 자기 유전 기판 내에 5 내지 60 중량%의 양으로, 구체적으로 10 내지 50 중량% 또는 15 내지 45 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 상기 자성 입자는 각각 상기 자기 유전 기판의 전체 부피에 대하여 상기 자기 유전 기판 내에 5 내지 60 부피%의 양으로, 구체적으로 10 내지 50 부피%, 또는 15 내지 45 부피%의 양으로 존재할 수 있다.
상기 자성 입자는 상기 폴리머 내의 표면 처리된 보조 분산액(aid dispersion)일 수 있으며, 예를 들어 계면 활성제, 유기 폴리머, 또는 실레인(silane) 또는 다른 무기 재료로 표면처리된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 입자는 올레일아민 올레산(oleylamine oleic acid) 등과 같은 계면활성제로 코팅될 수 있다. 상기 자성 입자들은 실레인 코팅, 예를 들어 페닐 실레인을 포함하는 코팅으로 표면처리될 수 있다. 상기 자성 입자는 SiO2, Al2O3, MgO, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 코팅될 수 있다. 상기 자성 입자는 염기 촉매 솔 겔법(a base-catalyzed sol-gel technique), 폴리에테르이미드(PEI) 습건식 코팅법{a polyetherimide (PEI) wet and dry coating technique}, 또는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 습건식 코팅법{a polyether ether ketone (PEEK) wet and dry coating technique}을 통하여 코팅될 수 있다.
상기 자성 입자의 형상은 불규칙형(irregular) 또는 규칙형(regular)으로서, 예를 들어, 구형, 타원형, 조각 등 일 수 있다. 상기 자성 입자는 자성 나노 입자 및 마이크로미터 사이즈 입자 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 상기 자성 입자의 사이즈는 특별히 제한되지 않으며, 10나노미터(nm) 내지 10마이크로미터, 구체적으로 100 nm 내지 5 마이크로미터, 더 구체적으로 1 내지 5 마이크로미터의 질량 기준 D50 값(a D50 value by mass)을 가질 수 있다. 상기 자성 나노 입자는 1 내지 900 nm, 구체적으로 1 내지 100 nm, 더 구체적으로 5 내지 10 nm의 질량 기준 D50 값을 가질 수 있다. 상기 자성 마이크로 입자는 1 내지 10 마이크로미터, 구체적으로 2 내지 5 마이크로미터의 질량 기준 D50 값을 가질 수 있다.
상기 자성 입자는 자성 조각(magnetic flakes)을 포함할 수 있다. 상기 자성 조각은 5 내지 800 마이크로미터, 구체적으로 10 내지 500 마이크로미터의 최대 측면 치수(lateral dimension); 및 100 나노미터 내지 20 마이크로미터, 구체적으로 500 nm 내지 5 마이크로미터의 두께(thickness)를 가질 수 있으며, 여기서 상기 측면 치수에 대한 두께의 비율은 5 이상일 수 있으며, 구체적으로 10 이상일 수 있다.
상기 자기 유전층은 선택적으로 보강층, 예를 들어 섬유질층을 더 포함할 수 있다. 상기 섬유질층은 직조 또는 펠트와 같은 비직조일 수 있다. 상기 섬유질층은 비자성 섬유(non-magnetic fibers)(예를 들어, 유리 섬유 및 폴리머 기반 섬유), 자성 섬유(예를 들어, 금속 섬유 및 폴리머 기반 자성 섬유), 또는 이들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 조합일 수 있다. 이들 내열성(thermally stable) 섬유 보강재는 경화시 기판면 내에서 상기 자기 유전 기판의 수축을 감소시킨다. 또한, 직물 보강재(cloth reinforcement)를 사용하여 상대적으로 높은 기계 강도를 갖는 기판을 만들 수 있다. 이들 기판은 상업적으로 사용되는 방법, 예를 들어 롤 대 롤 적층(roll-to-roll lamination)을 포함하는 적층법으로 용이하게 제조될 수 있다. 상기 섬유질층은 이들 내에 분산된 자성 입자들을 가질 수 있다.
상기 유리 섬유는 E 유리 섬유(E glass fibers), S 유리 섬유(S glass fibers), D 유리 섬유(D glass fibers), 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 상기 폴리머 기반 섬유는 고온 폴리머 섬유(high temperature polymer fibers)를 포함할 수 있다. 상기 폴리머 기반 섬유는 사우스 캐롤라이나 포트밀에 위치한 쿠라레이 아메리카 社(Kuraray America Inc.)에서 입수할 수 있는 벡트란(VECTRAN)과 같은 액정 고분자(liquid crystal polymer)를 포함할 수 있다. 상기 폴리머 기반 섬유는 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에테르 케톤(polyether ketone), 폴리설폰(polysulfone), 폴리에테르술폰(polyethersulfones), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 상기 유기 섬유 및/또는 상기 폴리머 기반 섬유는 자성 입자를 포함할 수 있고, 및/또는 자성 입자를 포함하는 자성 코팅으로 코팅될 수 있다.
자성 입자는 상기 보강재층의 형성 중에 상기 보강재층에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 상기 보강재층 및 상기 자성 입자를 포함하는 녹거나(melted) 용해된(dissolved) 액체 혼합물이 섬유로 자아져(spun) 상기 보강재층을 형성할 수 있다.
상기 자성 섬유는 유리 섬유; 예를 들어 철, 코발트 니켈, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 자성 섬유; 예를 들어 미립자를 포함하는 폴리머 섬유로서, 상기 미립자는 철, 코발트, 니켈, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있는 폴리머 섬유; 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 상기 자성 섬유는 페라이트 섬유, 페라이트 합금 섬유, 코발트 섬유, 코발트 합금 섬유, 철 섬유, 철 합금 섬유, 니켈 섬유, 니켈 합금 섬유, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 상기 자성 섬유는 전술한 철 함유 화합물(iron-containing compound)를 포함할 수 있다. 상기 자성 섬유는 헥사페라이트 및 자철석(magnetite) 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 상기 철 함유 화합물은 금속 철 옥사이드(metal iron oxide)를 포함할 수 있으며, 상기 금속은 Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V, 및 Mn, 구체적으로 Co, Ni, 및 Mn, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 철 옥사이드는 예를 들어 MFe12O19, Fe3O4, MFe24O41, 또는 MFe2O4 인 화학식을 가질 수 있으며, 여기서 M은 Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V, 및 Mn이고, 구체적으로 Co, Ni 및 Mn이고, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합이다. 상기 자성 섬유는 강자성 코발트 카바이드 입자(ferromagnetic cobalt carbide particles)(예컨대 Co2C 및 Co3C 상)를 포함할 수 있다. 상기 자성 섬유는 백금, 알루미늄, 및 산소와 같은 상자성 원소(paramagnetic elements)를 포함할 수 있다. 상기 자성 섬유는 이리듐(iridium)을 포함할 수 있다. 상기 자성 섬유는 란탄계열 원소(lanthanide element)를 포함할 수 있다.
상기 섬유는 단일(singular) 또는 개별(individual) 섬유일 수 있다. 상기 섬유는 트위스트(twisted), 로프트(roped), 브레이디드(braided) 등일 수 있다. 상기 섬유는 마이크로미터 또는 나노미터 범위로 직경을 가질 수 있으며, 예를 들어 2 nm 내지 10 마이크로미터, 또는 2 내지 500 nm, 또는 500 nm 내지 5 마이크로미터로 직경을 가질 수 있다. 상기 섬유는 상기 섬유의 길이에 걸쳐서 50 nm 내지 10 마이크로미터, 또는 50 nm 내지 900 nm 이하, 또는 20 내지 250 nm의 평균 섬유 직경(average fiber diameter)을 가질 수 있다.
상기 보강재층은 예를 들어, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 전자 빔 증착(electron beam deposition), 적층법(laminating), 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spray coating), 리버스 롤 코팅(reverse roll coating), 나이프-오버-롤(knife-over-roll), 나이프 오버 플레이트(knife-over-plate), 미터링 로드 코팅(metering rod coating), 플로우 코팅(flow coating) 등에 의하여 자성 재료로 코팅될 수 있는 자성 코팅된 보강층일 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 코팅은 상기 자성 입자들 또는 그들의 전구체(precursor), 및 적절한 용매를 포함하는 용액으로서 상기 보강층에 도포될 수 있다. 상기 장성 코팅은 동일한 또는 다른 방식으로 상기 보강층의 양 면에 도포될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 자성 코팅층의 두께는 각각 독립적으로 1 내지 5 마이크로미터일 수 있다.
상기 자기 유전 기판은 유전율(dielectric constant), 소산 계수(dissipation factor), 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion), 및 상기 자기 유전층의 다른 특성을 조절하기 위해 선택된 미립자 유전 충진재(particulate dielectric filler)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 상기 유전 충진재는 예를 들어, 티타늄 다이옥사이드(titanium dioxide){금홍석(rutile) 및 예추석(anatase)}, 바륨 티타네이트(barium titanate), 스트론튬 티타네이트 (strontium titanate), 실리카(silica){용융 비정질 실리카(fused amorphous silica) 포함}, 강옥(corundum), 규회석(wollastonite), Ba2Ti9O20, 고체 유리 구체(solid glass spheres), 합성 유리 또는 세라믹 중공 구체(ceramic hollow spheres), 석영(quartz), 보론 나이트라이드(boron nitride), 알루미늄 나이트라이드(aluminum nitride), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 베릴리아(beryllia), 알루미나(alumina), 알루미나 트리하이드레이트(alumina trihydrate), 마그네시아(magnesia), 운모(mica), 활석(talcs), 나노점토(nanoclays), 마그네슘 하이드로옥사이드(magnesium hydroxide), 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 단일 제 2 충진재 또는 제 2 충진재의 조합은 물성들의 목표하는 밸런스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 상기 유전 충진재는 상기 자기 유전 기판의 전체 부피에 대하여 1 내지 60 부피%, 또는 10 내지 50 부피%의 양으로 존재할 수 있다.
선택적으로, 상기 유전 충진재는 실리콘 함유 코팅재로, 예를 들어 유기관능성 알콕시 실란 커플링제(organofunctional alkoxy silane coupling agent)로 표면처리될 수 있다. 지르코네이트(zirconate) 또는 티타네이트 (titanate) 커플링제가 사용될 수 있다. 이러한 커플링제는 상기 폴리머 매트릭스에서 상기 충진재의 분산도(dispersion)를 향상시킬 수 있고, 완성된 복합 회로 기판의 물 흡수도(water absorption)를 감소시킬 수 있다. 상기 충진재 컴포넌트는 상기 충진재의 중량에 대하여 제 2 충진재로써 용융 비정질 실리카 70 내지 30 부피%를 포함할 수 있다.
상기 폴리머 매트릭스 조성물은 화염 저항층(layer resistant to flame)을 제조하는데 유용한 난연재(flame retardant)를 또한 선택적으로 함유할 수 있다. 상기 난연재는 할로겐화(halogenated) 또는 비할로겐화(unhalogenated)된 것일 수 있다. 상기 난연재는 상기 자기 유전층의 부피에 대하여 0 내지 30 부피%의 양으로 상기 자기 유전층에 존재할 수 있다.
상기 난연재는 무기물일 수 있고 입자의 형태로 존재할 수 있다. 상기 무기 난연재는 금속 하이드레이트(metal hydrate)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 1 내지 500 nm의 부피 평균 입자 직경(a volume average particle diameter)을, 구체적으로 1 내지 200 nm, 또는 5 내지 200 nm 또는 10 내지 200 nm을 갖는 것이며, 택일적으로 상기 부피 평균 입자 직경은 500 nm 내지 15 마이크로미터, 예를 들어 1 내지 5 마이크로미터이다. 상기 금속 하이드레이트는 Mg, Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu, Ni, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합과 같은 금속의 하이드레이트를 포함할 수 있다. Mg, Al, 또는 Ca의 하이드레이트는, 예를 들어 알루미늄 하이드로옥사이드(aluminum hydroxide), 마그네슘 하이드로옥사이드(magnesium hydroxide), 칼슘 하이드로옥사이드(calcium hydroxide), 철 하이드로옥사이드(iron hydroxide), 아연 하이드로옥사이드(zinc hydroxide), 구리 하이드로옥사이드(copper hydroxide), 및 니켈 하이드로옥사이드(nickel hydroxide); 및 칼슘 알루미네이트(calcium aluminate), 석고 디하이드레이트(gypsum dihydrate), 아연 보레이트(zinc borate) 및 바륨 메타보레이트(barium metaborate)의 하이드레이트가 사용될 수 있다. 이들 하이드레이트의 복합체가 사용될 수 있으며, 예를 들어 Mg 및 Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu, 및 Ni 중 하나 이상을 함유하는 하이드레이트가 사용될 수 있다. 복합체 금속 하이드레이트는 분자식 MgMx.(OH)y을 가질 수 있으며, 여기서 M은 Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu, 또는 Ni이고, x는 0.1 내지 10이고, y는 2 내지 32이다. 상기 난연재 입자는 코팅되거나 또는 다르게 처리되어 분산도 및 다른 특성을 향상시킨다.
유기 난연재가 사용될 수 있으며, 무기 난연재와 택일적으로 또는 이에 더하여 사용될 수 있다. 유기 난연재의 예시는 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate), 미립자 사이즈(fine particle size)의 멜라민 폴리포스페이트(melamine polyphosphate), 방향족 포스피네이트(aromatic phosphinates), 디포스피네이트(diphosphinates), 포스포네이트(phosphonates) 및 포스페이트(phosphates)와 같은 다양한 다른 포스포러스 함유 화합물, 특정 폴리실세스퀴옥산(certain polysilsesquioxanes), 실록산(siloxanes) 및 테트라브로모프탈릭 산(tetrabromophthalic acid), 헥사클로로엔도메틸렌테트라하이드로프탈릭 산(HET acid, hexachloroendomethylenetetrahydrophthalic acid), 및 디브로모네오펜틸 글리콜(dibromoneopentyl glycol)과 같은 할로겐화 화합물(halogenated compounds)을 포함한다. 브로민 함유 난연재 같은 난연재는 상기 수지의 전체 중량에 대하여 20 phr 내지 60 phr의 양으로(레진 100부 당 부수), 구체적으로 30 내지 45 phr의 양으로 존재할 수 있다. 브롬화 난연재의 예시로는 세이텍스 BT93W(Saytex BT93W){에틸렌 비스테트라브롬프탈이미드(ethylene bistetrabromophthalimide)}, 세이텍스 120(Saytex 120){테트라데카브로모디페녹시 벤젠(tetradecabromodiphenoxy benzene)} 및 세이텍스 102(Saytex 102){데카브로모디페닐 옥사이드(decabromodiphenyl oxide)}를 포함한다. 상기 난연재는 상승제(synergist)와 조합하여 사용될 수 있으며, 예를 들어 할로겐화 난연재는 안티모니 트리옥사이드(antimony trioxide)와 같은 상승제와 조합하여 사용될 수 있고, 포스포러스 함유 난연재는 멜라민(melamine)과 같은 나이트로젠(nitrogen) 함유 화합물과 조합하여 사용될 수 있다.
상기 자기 유전층은 각각 500 MHz 내지 1 GHz 에서 3.5 이하, 또는 2.5 이하, 또는 2 이하, 구체적으로 1 내지 2, 더 구체적으로 1.5 내지 2의 자기 상수(magnetic constant) 를 가질 수 있다. 상기 자기 유전층은 500 MHz 내지 1 GHz의 범위에서 측정된 1.8 이하, 또는 1.7 이하의 자기 상수를 가질 수 있다. 상기 자기 유전층은 각각 500 MHz 내지 1 GHz에서 0.3 이하, 또는 0.1 이하, 또는 0.08 이하, 또는 0.001 내지 0.07, 또는 0.001 내지 0.05의 자기 손실(magnetic loss)을 가질 수 있다.
상기 자기 유전층은 각각 500 MHz 내지 1 GHz에서 1.5 이상, 또는 2.5 이상, 또는 1.5 내지 8, 또는 3 내지 8, 또는 3.5 내지 8, 또는 6 내지 8, 또는 5 내지 7의 유전 상수(dielectric constant)(유전 투과도(dielectric permeability)로도 알려짐)를 가질 수 있다. 상기 자기 유전층은 각각 500 MHz 내지 1 GHz에서 0.3 이하, 또는 0.1 이하, 또는 0.05 이하, 또는 0.001 내지 0.05, 또는 0.01 내지 0.05의 유전 손실(dielectric loss)을 가질 수 있다.
상기 자기 유전 물성은 니콜슨-로스 추출 형식(a Nicholsson-Ross extraction form)으로 동축 에어라인(a coaxial airline)을 사용하여 측정될 수 있으며, 스캐터 변수(the scatter parameters)는 벡터 네트워크 분석기(a vector network analyzer)를 사용하여 측정되었다.
상기 자기 유전층은 향상된 가연성(flammability)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 자기 유전층은 1.6mm에서 UL94 V1 등급 또는 UL94 V0 등급을 가질 수 있다.
다른 재료, 예를 들어 고온 열가소수지(high-temperature thermoplastics) 또는 철 입자(iron particles)와는 달리, 상기 자기 유전층은 회로의 제조에 사용되는 공정으로서, 적층(lamination), 에칭(etching), 납땜(soldering), 드릴(drilling) 공정 등을 포함하는 공정을 용이하게 견딜 수 있다.
상기 구리 접착 강도(bond strength)는 IPC 시험법 650, 2.4.9에 따라서 측정된 3 내지 7 pli(직선 인치당 파운드)의 범위일 수 있으며, 구체적으로 4 내지 6 pli일 수 있다.
예시적인 자기 유전 기판이 도 1에 도시된다. 상기 자기 유전층(100)은 상기 폴리머 매트릭스, 상기 자성 입자, 및 전술한 선택적 보강층(300)을 포함한다. 보강층(300)은 직조층(a woven layer), 비직조층(a non-woven layer)이거나, 또는 사용되지 않을 수 있다. 자기 유전층(100)은 제 1 평면 표면(12) 및 제 2 평면 표면(14)을 갖는다. 보강층(300) 및/또는 자성 코팅층이 존재하는 경우, 자기 유전층(100)은 상기 보강층의 일면 상에 위치한 제 1 자기 유전층부(16) 및 상기 보강층 및/또는 상기 자성 코팅층의 제 2 면 상에 위치한 제 2 자기 유전층부(18)를 가질 수 있다.
도 1의 상기 자기 유전층(100)을 포함하는 예시적인 회로 재료는 도 2에 도시되며, 여기서 도전성층(20)은 자기 유전 기판(100)의 평면 표면(planar surface)(14) 상에 배치되어 단일 클래드 회로 재료(50)를 형성한다. 본 명세서 및 본 개시에 걸쳐 사용된 용어 "배치된"은 상기 층이 서로를 부분적으로 또는 완전히 커버(cover)한다는 것을 의미한다. 사이층(intervening layer)은, 예를 들어 접착제층(adhesive layer)은 도전성층(20) 및 자기 유전 기판(100)(도시 안됨) 사이에 존재할 수 있다. 상기 자기 유전 기판(100)은 상기 폴리머 매트릭스, 자성 입자, 및 선택적 보강층(300)을 포함한다.
다른 예시적인 구현예가 도 3에 도시되며, 여기서 이중 클래드 회로 재료(50)은 두 개의 도전성층(20) 및 (30) 사이에 배치된 도 1의 자기 유전층(100)을 포함한다. 도전성층(20) 및 (30) 중 하나 또는 둘 모두는 이중 클래드 회로를 형성하기 위한 회로의 형태(도시 안됨)일 수 있다. 접착제(도시 안됨)는 상기 기판 및 상기 도전성층(들) 사이의 접착력(adhesion)을 증가시키기 위하여 층(100)의 일면 또는 양면 상에 사용될 수 있다. 추가층(additional layers)이 추가되어 다층 회로로 될 수 있다.
상기 회로 재료를 형성하는데 유용한 도전성층은 예를 들어, 스테인레스 강, 구리, 금, 은, 알루미늄, 아연, 주석, 납, 전이 금속, 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 합금을 포함한다. 상기 도전성층의 두께에 대하여 특별한 제한은 없으며, 상기 도전성층의 표면의 형태, 사이즈, 또는 질감에 대하여도 어떠한 제한이 없다. 상기 도전성층은 3 내지 200 마이크로미터, 구체적으로 9 내지 180 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 둘 이상의 도전성층이 존재하는 경우, 상기 두개의 층의 두께는 같을 수 있거나 또는 다를 수 있다. 상기 도전성층은 구리층을 포함할 수 있다. 적합한 도전성층은 현재 회로의 형성에 사용되는 구리 포일(foil)과 같은 도전성 금속 박막(thin layer)을, 예를 들어 전기 증착 구리 포일(electrodeposited copper foils)을 포함한다. 상기 구리 포일은 의 2 마이크로미터 이하의, 구체적으로 0.7 마이크로미터 이하의 실효값(RMS, root mean squared)인 거칠기(roughness)을 가질 수 있으며, 여기서 거칠기는 백색광 간섭법을 사용하는 비코 인스트루먼트 WYCO 광학 프로파일러(Veeco Instruments WYCO Optical Profiler)를 사용하여 측정된 것이다. 본 명세서에서 사용되는 상기 다양한 재료 및 제품으로서, 상기 자성 보강층, 유전층, 자기 유전 기판, 회로 재료 및 상기 회로 재료를 포함하는 전자 디바이스를 포함하는 것은 기술분야에서 일반적으로 알려진 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 자성 보강층, 회로 재료, 및 상기 회로 재료를 포함하는 전자 디바이스를 포함하는 본 명세서에서 사용된 다양한 재료들 및 제품들은 본 기술분야에 일반적으로 알려진 방법을 통하여 형성될 수 있다.
상기 도전성층은 상기 도전성층을 성형(molding)에 앞서 몰드에 위치시키는 단계를 통해, 상기 도전성층을 상기 자기 유전 기판 상에 적층시키는 단계를 통해, 직접 레이저 구조화 단계(direct laser structuring)를 통해, 또는 상기 도전성층을 접착제층을 통하여 상기 자기 유전층에 접착시키는 단계를 통해 도포될 수 있다. 상기 적층시키는 단계는 하나 또는 둘의 코팅된 또는 코팅되지 않은 도전성층의 시트 사이에 자기 유전 기판을 위치시켜 층 구조(layered structure)를 형성하는 단계(중간층이 하나 이상의 도전성층 및 상기 자기 유전 기판 사이에 배치될 수 있음)를 수반할 수 있다. 택일적으로, 상기 도전성층은 상기 자기 유전 기판 또는 선택적 중간층과, 구체적으로 사이층이 없이 직접 접촉한 상태일 수 있으며, 여기서 선택적 중간층은 상기 자기 유전 기판의 전체 두께의 10% 이하의 두께일 수 있다. 상기 층 구조는 그 뒤 압력 및 온도 조건 하에서 상기 층을 결합시키고 적층체를 형성하기에 적합한 지속시간동안 프레스에 위치될 수 있으며, 예컨대 진공 프레스(vacuum press)에 위치될 수 있다. 적층 및 경화는 예를 들어, 진공 프레스를 사용하는 단일 공정(one-step process)에 의할 수 있으며, 또는 다단계 공정(multi-step process)에 의할 수 있다. 단일 공정에서, 상기 층 구조는 프레스에 위치되고, 적층 압력(laminating pressure)(예컨대, 평방인치당 150 내지 400 파운드(psi)(1 내지 2.8 MPa)으로 올려져서 적층 온도(laminating temperature)(예컨대, 섭씨 260 내지 390도(℃))로 가열될 수 있다. 상기 적층 온도 및 압력은 목표하는 소킹 시간(soak time)동안, 즉 20분 동안 유지될 수 있으며, 그런 뒤 150℃ 이하로(여전히 압력하에서) 냉각된다.
상기 중간층은 존재한다면, 상기 도전성층 및 상기 자기 유전 기판 사이에 위치할 수 있는 폴리플루오로카본 필름(a polyfluorocarbon film), 및 상기 폴리플루오로카본 필름 및 상기 도전성층 사이에 위치할 수 있는 마이크로유리 보강 플루오로카본 폴리머(microglass reinforced fluorocarbon polymer)의 선택적 층을 포함할 수 있다. 상기 마이크로유리 보강 플루오로카본 폴리머의 층은 상기 자기 유전 기판에 대한 상기 도전성층의 접착력을 증가시킬 수 있다. 상기 마이크로유리는 상기 층의 전체 중량에 대하여 4 내지 30 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 상기 마이크로유리는 900 마이크로미터 이하, 구체적으로 500 마이크로미터 이하의 최장 길이 스케일(a longest length scale)을 가질 수 있다. 상기 마이크로유리는 콜로라도주 덴버의 존스-맨빌 코퍼레이션 社(Johns-Manville Corporation)에서 시판하는 타입의 마이크로유리 일 수 있다. 상기 폴리플루오로카본 필름은 플루오로폴리머(fluoropolymer)(예컨대, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene)), 플루오린화 에틸렌-프로필렌 코폴리머(a fluorinated ethylene-propylene copolymer)(예컨대, 테플론 FEP), 및 완전 플루오르화 알콕시 측쇄(a fully fluorinated alkoxy side chain)가 있는 테트라플루오로에틸렌 주쇄(a tetrafluoroethylene backbone)를 갖는 코폴리머(예컨대, 테플론 PFA)를 포함한다.
상기 도전성층은 레이저 직접 구조화 단계(laser direct structuring)를 통하여 도포될 수 있다. 여기서, 상기 자기 유전 기판은 레이저 직접 구조화 첨가제(a laser direct structuring additive)를 포함할 수 있으며, 상기 레이저는 상기 기판의 표면을 조사하여(irradiate), 레이저 직접 구조화 첨가제의 트랙을 형성하기 위하여 사용되고, 도전성 금속이 상기 트랙에 도포된다. 상기 레이저 직접 구조화 첨가제는 금속 옥사이드 입자(a metal oxide particle)(예컨대, 티타늄 옥사이드(titanium oxide) 및 구리 크롬 옥사이드(copper chromium oxide))를 포함할 수 있다. 상기 레이저 직접 구조화 첨가제는 첨정석 구리(spinel copper)와 같은 첨정석 기반 무기 금속 옥사이드(spinel-based inorganic metal oxide) 입자를 포함할 수 있다. 상기 금속 옥사이드 입자는 예를 들어, 주석 및 안티모니(antimony)를 포함하는 조성물(예를 들어, 상기 코팅의 전체 중량에 대하여 주석 50 내지 99 중량% 및 안티몬 1 내지 50 중량%)로 코팅될 수 있다. 상기 레이저 직접 구조화 첨가제는 각각의 조성물 100 부에 대하여 2 내지 20 부의 상기 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 조사(irradiating)는 10 와트의 출력 전압, 80 kHz의 주파주, 및 초당 3 미터의 속도 하에서 1,064 나노미터의 파장을 갖는 YAG 레이저로 수행될 수 있다. 상기 도전성 금속은 예를들어, 구리를 포함하는 무전해 도금조(electroless plating bath)에서 도금 공정(plating process)을 사용하여 도포될 수 있다.
택일적으로, 상기 도전성층은 상기 도전성층을 접착 도포(adhesively applying)하여 도포될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 도전성층은 상기 회로(다른 회로의 금속화층)이며, 예를 들어 플렉스 회로(flex circuit)이다. 예를 들어, 접착제층은 상기 도전성층(들) 및 상기 기판 중 하나 또는 둘 모두의 사이에 배치될 수 있다. 상기 접착제층은 폴리(아릴렌 에테르){poly(arylene ether)}; 및 부타디엔, 이소프렌 또는 부타디엔 및 이소프렌 유닛 및 0 내지 50 중량% 이하의 공경화성 모노머 유닛을 포함하는 카복시 관능화 폴리부타디엔(a carboxy-functionalized polybutadiene) 또는 폴리이소프렌 폴리머(polyisoprene polymer)를 포함할 수 있고, 여기서 상기 접착제층의 조성물은 상기 기판층의 조성물과 같지 않은 것이다. 상기 접착제층은 평방미터당 2 내지 15 그램의 양으로 존재할 수 있다. 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 카복시 관능화 폴리(아릴렌에테르){carboxy-functionalized poly(arylene ether)}를 포함할 수 있다. 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 폴리(아릴렌 에테르)와 싸이클릭 무수물(cyclic anhydride)의 반응 생성물, 또는 폴리(아릴렌 에테르)와 말레산 무수물(maleic anhydride)의 반응 생성물 일 수 있다. 상기 카복시 관능화 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머는 카복시 관능화 부타디엔-스티렌 코폴리머(a carboxy-functionalized butadiene-styrene copolymer) 일 수 있다. 상기 카복시 관능화 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머는 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머와 싸이클릭 무수물의 반응 생성물 일 수 있다. 상기 카복시-관능화 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머는 말레화 폴리부타디엔-스티렌 또는 말레화 폴리이소프렌-스티렌 코폴리머일 수 있다. 특정 재료 및 상기 회로 재료의 형태에 의해 허용되는 경우에 기술 분야에 알려진 다른 방법이 상기 도전성층을 도포하는데 사용될 수 있으며, 예를 들어 전착(electrodeposition), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 적층(lamination) 등이 사용될 수 있다.
도 4는 에칭, 밀링 또는 다른 임의의 적합한 방법을 통하여 패턴된 상기 도전성층(30)을 갖는 이중 클래드 회로 재료(50)을 도시한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "패턴된"은 상기 도전성층(30)이 라인내(in-line) 및 평면내(in-plane) 도전성 불연속성(32)을 갖는 배열을 포함한다. 상기 회로 재료는 신호 라인(signal line)을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 이는 동축 케이블(a coaxial cable)의 중앙 신호 컨덕터(a central signal conductor), 피더 스트립(feeder strip), 또는 마이크로 스트립(micro-strip)일 수 있으며, 도전성층(30)과 신호 커뮤니케이션(signal communication)을 하도록 배치될 수 있다. 동축 케이블(coaxial cable)은 상기 중앙 신호 라인의 둘레에 배치되는 접지 피복(a ground sheath)을 갖도록 제공될 수 있으며, 상기 접지 피복은 상기 도전성 접지층(20)과 전기 접지 커뮤니케이션(electrical ground communication)을 하도록 배치될 수 있다.
자성 보강층(300)이 도 1-4에 "라인 두께"를 갖는 물결선으로 도시되나, 본 명세서의 개시로부터 그러한 도시는 일반적인 설명을 목적으로 한 것이고 본 명세서에 개시된 구현예의 범위를 한정하려는 의도는 아니라고 이해될 것이다. 보강층(300)은 보강층(300) 내의 보이드를 통하여 자기 유전층(100) 사이에 접하게 하는 직조 또는 비직조 섬유질 재료일 수 있다. 따라서, 자기 유전층(100)은 구조적으로 거시적으로 평면내 연속적(structurally macroscopically in-plane continuous)일 수 있고, 보강층(300)은 적어도 부분적으로 구조적으로 거시적으로 평면내 연속적(at least partially, structurally, macroscopically in-plane continuous)일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "적어도 부분적으로 구조적으로 거시적으로 평면내 연속적"은 고체층 및 거시 보이드(macroscopic voids)를 가질 수 있는 (직조 또는 비직조층 같은)섬유질층 모두를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "제 1 자기 유전층" 및 "제 자기 2 유전층"은 자성 보강층(300)의 양쪽면 상의 영역을 나타내고, 다양한 구현예를 두 개의 분리층(separate layers)으로 한정하지 않는다. 보강층(300)은 평면내 자성 이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 포함하는 재료 특징(a material characteristic)을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 상기 다양한 재료 및 제품들로서, 상기 자기 유전 기판, 자성 보강층, 회로 재료, 및 상기 회로 재료를 포함하는 전자 디바이스를 포함하는 재료 및 제품들은 기술분야에서 일반적으로 알려진 방법에 의해 형성될 수 있다.
예를 들어 상기 보강층이 존재하는 경우, 상기 자기 유전층은 상기 보강층 상에 직접 주조(cast)될 수 있거나 또는 상기 보강층은 상기 유전 폴리머 매트릭스 조성물, 유전 충진재(dielectric filler), 자성 입자, 및 선택적 첨가제(optional additives)을 포함하는 용액 또는 혼합물로 코팅될 수 있으며, 예를 들어 딥 코팅(dip coated), 스프레이 코팅(spray coated), 리버스 롤 코팅(reverse roll coating), 나이프 오버 롤(knife-over-roll), 나이프 오버 플레이트(knife-over-plate), 미터링 로드 코팅(metering rod coating), 플로우 코팅(flow coating) 등이 될 수 있다. 택일적으로, 적층 공정에서, 상기 자성 보강층은 제 1 및 제 2 유전층 사이에 위치되며, 열 및 압력 조건 하에서 적층된다. 상기 보강층이 섬유질인 경우, 상기 자기 유전층은 상기 섬유질 자성 보강층으로 흐르고 이를 함침시킨다. 접착제층이 상기 섬유질 자성 보강층 및 상기 자기 유전층 사이에 위치될 수 있다. 구체적으로, 상기 자기 유전층은 상기 보강층 상에, 예를 들어 상기 보강층 상에 직접 주조되어 형성될 수 있으며, 또는 자기 유전층은 존재한다면 상기 보강층 상에 적층되도록 제조될 수 있다.
상기 자기 유전층은 선택된 상기 매트릭스 폴리머 조성물(the matrix polymer composition)에 기초하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 경화성 매트릭스 폴리머는 제 1 액상 담체(first carrier liquid)와 혼합될 수 있다. 상기 혼합물은 즉 유화액(emulsion)인, 상기 제 1 액상 담체 내의 폴리머 입자의 분산액, 상기 제 1 액상 담체 내의 상기 폴리머의 액적(liquid droplet) 또는 상기 폴리머의 모노머 또는 올리고머 전구물질(precursor)의 분산액을 포함할 수 있거나, 또는 상기 제 1 액상 담체 내의 상기 폴리머의 용액을 포함할 수 있다. 상기 폴리머가 액상인 경우, 제 1 액상 담체는 필요 없을 것이다. 상기 혼합물은 상기 자성 입자를 포함할 수 있다.
상기 제 1 액상 담체는 존재하는 경우에, 특정 폴리머 및 상기 폴리머가 상기 자기 유전층에 도입되는 방식에 기초하여 선택될 수 있다. 상기 폴리머가 용액으로써 도입되고자 하는 경우, 상기 특정 경화성 폴리머용 용매는 액상 담체로써 선택될 수 있으며, 예컨대 N-메틸 피롤리돈(NMP, N-methyl pyrrolidone)은 폴리이미드 용액에 적절한 액상 담체일 것이다. 상기 경화성 폴리머가 분산액으로써 도입되고자 하는 경우, 상기 액상 담체는 상기 폴리머가 용해되지 않는 액체를 포함할 수 있으며, 예컨대 물은 폴리머 입자의 분산액으로 적합한 액상 담체일 것이고 폴리아미드 산(polyamic acid)의 유화액 또는 부타디엔 모노머의 유화액으로 적합한 액상 담체일 것이다.
상기 유전 충진재 컴포넌트 및/또는 자성 입자는 제 2 액상 담체 내에 선택적으로 분산되거나 또는 상기 제 1 액상 담체(제 1 담체가 사용되지 않는 경우는 액상 경화성 폴리머)와 혼합될 수 있다. 상기 제 2 액상 담체는 같은 액상일 수 있고 또는 상기 제 1 액상 담체 외의 액체로서 상기 제 1 액상 담체와 혼합성인 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 액상 담체가 물인 경우, 상기 제 2 액상 담체는 물 또는 알코올을 포함할 수 있다. 상기 제 2 액상 담체는 물을 포함할 수 있다.
(예를 들어, 상기 유전 충진재 컴포넌트 및/또는 자성 입자를 포함하는)상기 충진재 분산액은 상기 제 2 액상 담체의 표면장력(surface tension)을 개질시키기에 유효한 양의계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제 화합물의 실시예는 이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제를 포함한다. 트리톤 X-100TM (TRITON X-100TM)은 수용성 충진재 분산액용 계면활성제로 알려졌다. 상기 충진재 분산액은 10 내지 70 부피%의 유전 충진재 컴포넌트 및/또는 자성 입자를 포함하는 충진재 및 0.1 내지 10 부피%의 계면활성제를 포함할 수 있고, 상기 제 2 액상 담체를 포함하는 나머지 부분(remainder)을 갖는다.
상기 경화성 폴리머 및 제 1 액상 담체(사용시)의 조합 및 상기 제 2 액상 담체 내의 충진재 분산액은 조합되어 주조용 혼합물(casting mixture)을 형성할 수 있다. 상기 주조용 혼합물은 10 내지 60 부피%의 상기 조합된 경화성 폴리머 조성물 및 충진재 및 40 내지 90 부피%의 조합된 제 1 및 제 2 액상 담체를 포함할 수 있다. 상기 주조용 혼합물 내의 상기 폴리머 및 상기 충진재 컴포넌트의 상대량은 후술하는 최종 조성물에서 목표하는 양을 제공하기 위해 선택될 수 있다.
상기 주조용 혼합물의 점도(viscosity)는 점도 개질제(viscosity modifier)를 첨가함으로써 조절될 수 있으며, 특정 액상 담체 또는 액상 담체의 혼합물에서의 호환성(compatibility)에 기초하여 선택되어 분리를 지연시키고, 종래의 적층 장비와 호환되는 정도의 점도를 갖는 유전 복합체 재료를 제공한다. 수용성 주조 혼합물용으로 적합한 점도 개질제는 예컨대, 폴리아크릴 산 화합물, 식물성 검 및 셀룰로오스 기반 화합물을 포함한다. 적합한 점도 개질제의 구체적 예시는 폴리아크릴 산(polyacrylic acid), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide), 구아 검(guar gum), 로커스트 빈 검(locust bean gum), 나트륨 카복시메틸셀룰로오스(sodium carboxymethylcellulose), 나트륨 알기네이트(sodium alginate), 및 검 트라가칸트(gum tragacanth)을 포함한다. 상기 점도 조절된 주조용 혼합물의 점도는 더 증가될 수 있으며, 즉 상기 유전 복합체 재료를 상기 선택된 적층 기술에 적용시키기 위해 개개의 어플리케이션에 따라 최소 점도 이상 증가될 수 있다. 상기 점도 조절된 주조용 혼합물은 10 내지 100,000 센티푸아즈(cp)의 점도를; 구체적으로 상온에서 측정된 100 내지 10,000 cp의 점도를 나타낼 수 있다.
택일적으로, 상기 점도개질제는 상기 액상담체의 점도가 주조용 혼합물을 제공하기에 충분하여 해당 시간(the time period of interest)동안 분리되지 않는다면 생략될 수 있다. 구체적으로, 극단적으로 작은 입자의 경우로서, 예컨대 0.1 마이크로미터 미만과 균등한 구면 직경(spherical diameter)을 갖는 입자인 경우, 점도 개질제의 사용이 필수적이지 않을 수 있다.
상기 점도 조절된 주조용 혼합물층은 보강층 상에 주조될 수 있거나, 또는 딥 코팅(dip-coated)될 수 있다. 상기 주조는 예를 들어, 딥 코팅(dip coating), 플로우 코팅(flow coating), 리버스 롤 코팅(reverse roll coating), 나이프 오버 롤(knife-over-roll), 나이프 오버 플레이트(knife-over-plate), 미터링 로드 코팅(metering rod coating) 등을 통하여 얻을 수 있다. 마찬가지로, 상기 점도 조절된 주조용 혼합물은 보강층이 없는 표면상에 주조될 수 있다.
상기 액상 담체 및 공정 첨가제(processing aids), 즉 상기 계면활성제 및 점도 개질제는 상기 주조층(cast layer)로부터 제거될 수 있으며, 예를 들어 상기 폴리머의 자기 유전층 및 선택적으로 상기 충진재 및/또는 상기 자성입자를 통합시키기 위하여 증발(evaporation) 및/또는 열 분해(thermal decomposition)를 통하여 제거될 수 있다. 상기 폴리머 매트릭스 및 선택적으로상기 충진재 및/또는 상기 자성 입자의 층은 상기 폴리머를 경화시키기 위하여 더 가열될 수 있다. 상기 자기 유전층은 주조되고서 부분적으로 경화될 수 있다("B-단계"). 이러한 B-단계층은 축적되고 그 후에, 예컨대 적층 공정(lamination process)에서 사용될 수 있다.
단일 클래드 회로 재료는 상기 자기 유전층을 상기 보강층 상에 주조시키거나 또는 적층시키는 단계를 통하여 형성될 수 있고, 도전성층을 상기 자기 유전층의 평면 표면에 접착시키거나 또는 적층시키는 단계를 통하여 형성될 수 있다. 이중 클래드 회로 재료는 상기 자기 유전층을 상기 보강층 상에 주조하거나 또는 적층시키는 단계; 및 제 1 및 제 2 도전성 소자를 상기 자기 유전층의 평면 표면에 동시에 또는 순차적으로 도포하는 단계를 통하여 형성될 수 있다. 상기 보강층 및 상기 자기 유전층 중 하나 이상은 상기 자성 입자를 포함할 수 있고, 및/또는 상기 자성 입자는 상기 보강층 및 상기 자기 유전층부(portion) 사이에 위치한 층에 존재할 수 있다. 적층은 상기 경화성 매트릭스 폴리머의 경화시키기에(또는 경화를 마치기에) 효과적인 온도에서 및 효과적인 시간동안 수행될 수 있다.
일 구체적 구현예에서, 상기 회로 재료는 제 1 및 제 2 자기 유전층 및 상기 보강층을 하나 또는 둘의 코팅된 또는 코팅되지 않은 도전성층의 시트(접착제층이 하나 이상의 도전성층 및 하나 이상의 자기 유전 기판층 사이에 배치될 수 있음) 사이에 위치시켜 층 구조(layered structure)를 형성하는 단계를 수반하는 적층 공정을 통하여 형성될 수 있다. 택일적으로, 상기 도전성층은 상기 유전 기판 또는 선택적 접착제층과, 구체적으로 사이층이 없이 직접 접촉한 상태일 수 있으며, 여기서 선택적 접착제층은 상기 제 1 및 제 2 자기 유전층의 전체 두께의 10 퍼센트 이하의 두께일 수 있다. 상기 층 구조는 그런 뒤 압력 및 온도 조건 하에서 상기 층을 결합시키고 적층체를 형성하기에 적합한 지속시간동안 프레스에 위치될 수 있으며, 예컨대 진공 프레스(vacuum press)에 위치될 수 있다. 적층 및 경화는 예를 들어, 진공 프레스를 사용하는 단일 공정(one-step process)에 의할 수 있으며 또는 다단계 공정(multi-step process)에 의할 수 있다. 단일 공정에서, 상기 층 구조는 프레스에 위치되고, 적층 압력(laminating pressure)(예컨대, 평방인치당 150 내지 400 파운드(psi)으로 올려지고 그리고 적층 온도(laminating temperature)(예컨대, 섭씨 260 내지 390도(℃))로 가열될 수 있다. 상기 적층 온도 및 압력은 목표하는 소킹 시간(soak time)동안, 즉 20분 동안 유지되며, 그런 뒤 150℃ 이하로(여전히 압력하에서) 냉각된다.
폴리부타디엔 및/또는 폴리이소프렌과 같은 열경화성 재료에 적합한 다단계 공정(a multiple-step process)은 150 내지 200℃의 온도에서 퍼옥사이드 경화 단계(a peroxide cure step)을 포함할 수 있고, 그런 뒤 부분 경화 스택(partially cured stack)이 고에너지 전자빔 조사 경화(E-빔 경화) 또는 불활성가스 대기 하에서 고온 경화단계를 거칠 수 있다. 두 단계 경화의 사용으로 그로부터 제조된 적층체에 대단히 높은 가교도(degree of cross-linking)을 줄 수 있게 한다. 제 2 단계에서 사용된 온도는 250 내지 300℃일 수 있거나, 또는 상기 폴리머의 분해 온도(decomposition temperature)일 수 있다. 이러한 고온 경화는 오븐(oven)에서 수행될 수 있으나 또한 프레스에서도 수행 될 수 있고, 즉 초기 적층 및 경화 단계의 연속공정(continuation)으로서도 수행 될 수 있다. 특정 적층 온도 및 압력은 상기 특정 접착제 조성물 및 상기 기판 조성물에 의존할 것이며, 과도한 실험 없이 당 기술분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 확인 가능한 것이다.
상기 회로 재료 및 회로는 전자 집적 회로 칩 상의 인덕터, 전자 회로, 전자 패키지, 모듈 및 하우징, 변환기 및 폭 넓은 어플리케이션용 극초단파(UHF, ultra high frequency), 초단파(VHF, very high frequency) 및 마이크로웨이브 안테나와 같은 전자 디바이스로서, 예를 들어 전력 어플리케이션(electric power applications), 데이터 저장(data storage) 및 마이크로웨이브 커뮤니케이션(microwave communication)에 사용될 수 있다. 상기 회로 어셈블리는 외부 직류 자기장이 적용되는 어플리케이션에 사용될 수 있다. 게다가, 상기 자기 유전층은 주파수 범위 100 내지 800 MHz의 모든 안테나 디자인에서 매우 우수한 결과(사이즈 및 대역폭)를 얻도록 사용될 수 있다. 게다가, 외부 자기장의 어플리케이션은 상기 자기 유전층의 자성 투과도를 "맞출" 수 있고, 그리하여 상기 패치의 공진 주파수(resonant frequency)를 맞출 수 있다. 상기 자기 유전 기판은 무선 주파수(RF, radio-frequency) 컴포넌트에 사용될 수 있다.
아래의 비 제한적 실시예는 본 명세서에 기재된 다양한 구현예를 더 도시한다
실시예 1 내지 5
자성 입자 및 폴리머 매트릭스를 포함하는 층이 후술하는 주파수의 범위에 걸쳐서 시험을 거쳤다.
실시예 1의 상기 층은 전술한 열경화성 폴리부타디엔/폴리이소프렌 재료(로저스 코포레이션에서 생산된 유전 충진재 또는 유리 직물이 없는 RO4000) 내에서 VH 자성 입자를 포함하고, 이는 도 5 내지 8에서 다이아몬드모양으로 도시된다. 상기 VH 자성 입자는 이리듐 또는 몰리브덴(molybdenum)으로 도핑되어 상기 입자의 저항률(resistivity)을 향상시킨 바륨 코발트 Z 타입 헥사페라이트(Co2Z 페라이트)이다.
실시예 2의 층은 전술한 열경화성 폴리부타디엔/폴리이소프렌 재료(로저스 코포레이션에서 생산된 유전 충진재 또는 유리 직물이 없는 RO4000) 내에서 트랜스테크 社(Transtech)에서 시판하는 TT2 500 자성 입자를 포함하고, 이는 도 5 - 8에서 정사각모양으로 도시된다.
실시예 3의 상기 층은 스펙트럼 마그네틱스 社(Spectrum Magnetics)에서 시판하는 열경화성 폴리머 내에서, 예를 들어 부식(rusting)을 방지하기 위해 실리콘으로 코팅된 철인 SMMDP400 자성 Co-Ba-헥사페라이트 입자를 포함하고, 이는 도 5 - 8에서 삼각모양으로 도시된다.
도 5는 실시예 1 내지 3 모두가 5를 초과하는 유전 상수(e')를, 구체적으로 500 MHz 내지 1 GHz의 주파수에서 5 내지 7인 유전 상수(e')를 가짐을 보여준다. 도 5는 실시예 2가 500 MHz 내지 1 GHz의 주파수에서 6 내지 7의 유전 상수를 가짐을 추가로 보여준다.
도 6은 실시예 1 및 2가 실시예 3과 비교하여 현저하게 더 양호한 유전 손실(e' 탄젠트 델타, "e'탄델타")을 가짐을 보여준다. 실시예 1 및 2 각각은 500 MHz 내지 1 GHz에서 0.007 미만의 유전 손실을 갖고, 실시예 3은 500 MHz 내지 1 GHz에서 0.014 미만의 유전 손실을 갖는다.
실시예 1 내지 3의 층에서의 자기 상수(u') 대 주파수가 도 7에서 보여진다. 모든 실시예에서 자기 상수는 500 MHz 내지 1 GHz에 걸쳐서 1.4 내지 1.9 이다.
자기 손실값(u'탄젠트 델타, "u'탄델타")대 주파수가 도 8에서 보여진다. 실시예 1-3 각각은 500 MHz 내지 1 GHz에서 0.08 미만의 자기 손실값을 갖는다. 실시예 1은 500MHz 내지 1 GHz에서 0.03 미만의 자기 손실을 갖는다.
실시예 4 및 5의 층은 로저스 코퍼레이션 社의 유전 충진재 또는 유리 직물은 없으면서, 전술한 동일한 열경화성 폴리부타디엔/폴리이소프렌 재료(TMM, 고도로 가교된 (주로 폴리(1,2-부타디엔) 액체 수지로부터 유도된)열경화성 매트릭스)를 포함한다. 결과는 도 9-12에 도시되며, 여기서 실선 및 파선은 다른 샘플에서 얻은 데이터를 나타낸다. 도 9는 자기 상수 대 주파수를 도시하며, 여기서 자기 상수는 1 GHz 이하의 주파수에서 2.5 이하이다. 도 10은 유전 상수 대 주파수를 도시하며, 여기서 유전 상수는 측정된 전 주파수에 걸쳐서 5를 초과한다. 도 11은 유전 손실 나누기 유전 상수값 대 주파수로 표현되는 유전 손실 데이터를 도시하며, 도 12는 자기 손실 나누기 자기 상수값 대 주파수로 표현되는 자기 손실 데이터를 도시한다. 도 11 및 도 12는 샘플이 저 유전 손실은 물론 저 자기 손실을 가짐을 도시한다.
도 9-12는 실시예 4와 5 사이에 양호한 재현성(reproducibility)이 있음을 더 도시하며, 여기서 도 9, 11, 및 12는 테스트된 전체 범위에 걸친 중첩(overlapping) 데이터를 도시하고 도 10은 두 샘플들이 양호하게 일치됨을 도시한다.
하기의 명시사항은 본원의 자기 유전 기판의 몇몇 구현예이다.
구현예 1: 유전 폴리머 매트릭스; 및 3.5 이하, 또는 500 MHz 내지 1 GHz에서 2.5 이하, 또는 500 MHz 내지 1 GHz에서 1 내지 2의 자기 상수(a magnetic constant), 및 500 MHz 내지 1 GHz에서 0.1 이하, 또는 500 MHz 내지 1 GHz에 걸쳐서 0.001 내지 0.07의 자기 손실(a magnetic loss)을 갖는 자기 유전 기판 제공을 위한 유효량 및 유효 타입으로 상기 유전 폴리머 매트릭스 내에 분산된 복수의 헥사페라이트 입자;를 포함하는 자기 유전 기판.
구현예 2: 구현예 1에 있어서, 상기 자기 유전 기판은 500 MHz 내지 1 GHz에서 1.5 이하, 또는 1.5 내지 8의 유전 상수(dielectric constant); 500 MHz 내지 1 GHz에 걸쳐서 0.01 미만 또는 0.005 미만의 유전 손실(adielectric loss); 1.6mm의 두께에서 측정된 UL94 V1 등급(a UL94 V1 rating); 및 IPC 시험법 650, 2.4.9에 따라 측정된 3 내지 7 pli의 구리 박리 강도(a peel strength to copper) 중 하나 이상을 더 갖는 자기 유전 기판.
구현예 3: 구현예 2에 있어서, 상기 유전 상수는 500 MHz 내지 1 GHz에서 6 이상, 또는 6 내지 8인 자기 유전 기판.
구현예 4: 구현예 2 또는 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 유전 손실은 500 MHz 내지 1 GHz에서 0.01 이하인 자기 유전 기판.
구현예 5: 구현예 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 자기 손실은 0.05 이하, 또는 500 MHz의 주파수에서 0.04 이하인 자기 유전 기판.
구현예 6: 구현예 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 헥사페라이트 입자는 상기 자기 유전 기판의 전체 부피에 대하여 5 내지 6 부피%, 또는 10 내지 50 부피%, 또는 15 내지 45 부피%의 양으로 상기 자기 유전 기판 내에 존재하는 것인 자기 유전 기판.
구현예 7: 구현예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 자기 폴리머 매트릭스는 1,2-폴리부타디엔(1,2-polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것인 자기 유전 기판.
구현예 8: 구현예 1 내지 7 중 어느 하나에 어서, 상기 유전 폴리머 매트릭스는 폴리부타디엔-폴리이소프렌 코폴리머(polybutadiene-polyisoprene copolymer), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)과 같은 플루오로폴리머(fluoropolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아미드이미드(polyamidimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리싸이클로헥실렌 테레프탈레이트(polycyclohexylene terephthalate), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether), 아릴화 폴리페닐렌 에테르(allylated polyphenylene ether), 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것인 자기 유전 기판.
구현예 9: 구현예 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 유전 폴리머 매트릭스는 폴리부타디엔(a polybutadiene) 및 폴리이소프렌(a polyisoprene) 중 하나 이상을 포함하며; 선택적으로, 폴리카보네이트 기준에 기초하여 겔 투과 크로마토그래피(gel permeation chromatography)로 측정된 것으로서 50,000 g/mol 이하의 중량 평균 분자량(a weight average molecular weight)을 갖는 에틸렌 프로필렌 고무(an ethylene-propylene rubber)(구체적으로, 액상 고무); 선택적으로, 유전 충진재; 및 선택적으로, 난연제를 포함하는 것인 자기 유전 기판.
구현예 10: 구현예 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 유전 충진재를 더 포함하는 자기 유전 기판.
구현예 11: 구현예 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 헥사페라이트 입자는 Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V, Mn, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 더 포함하는 것인 자기 유전 기판.
구현예 12: 구현예 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 헥사페라이트 입자는 Ba 및 Co을 포함하는 것인 자기 유전 기판.
구현예 13: 구현예 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 헥사페라이트 입자는 유기 폴리머 코팅, 계면활성제 코팅, 실레인 코팅(a silane coating), 또는 전술한 코팅들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것인 자기 유전 기판.
구현예 14: 구현예 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 직조 또는 비직조 섬유를 포함하는 섬유질 보강층을 더 포함하는 자기 유전 기판.
구현예 15: 구현예 14에 있어서, 상기 섬유는 유리 섬유; 바람직하게 철, 코발트 니켈, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 자성 섬유; 선택적으로 미립자를 포함하는 폴리머 섬유로서, 상기 미립자는 철, 코발트, 니켈, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있는 폴리머 섬유; 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함는 것인 자기 유전 기판.
구현예 16: 구현예 15에 있어서, 상기 섬유는 유리 섬유(glass fibers), 페라이트 섬유(ferrite fibers), 페라이트 합금 섬유(ferrite alloy fibers), 코발트 섬유(cobalt fibers), 코발트 합금 섬유(cobalt alloy fibers), 철 섬유(iron fibers), 철 합금 섬유 (iron alloy fibers), 니켈 섬유(nickel fibers), 니켈 합금 섬유(nickel alloy fibers) 또는 폴리머 섬유로서, 미립자 페라이트(particulate ferrite), 미립자 페라이트 합금(a particulate ferrite alloy), 미립자 코발트(particulate cobalt), 미립자 코발트 합금(a particulate cobalt alloy), 미립자 철(particulate iron), 미립자 철 합금(a particulate iron alloy), 미립자 니켈(particulate nickel), 미립자 니켈 합금(a particulate nickel alloy)을 포함하는 폴리머 섬유 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것인 자기 유전 기판.
구현예 17: 구현예 14-16 중 어느 하나에 있어서, 상기 섬유는 폴리머 섬유 또는 유리 섬유를 포함하는 것인 자기 유전 기판.
구현예 18: 구현예 1 내지 17 중 어느 하나의 자기 유전 기판의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은 경화성 폴리머 매트릭스 조성물에 상기 복수의 헥사페라이트 입자를 분산시켜 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물로부터 층을 형성하는 단계; 및 상기 경화성 폴리머 매트릭스 조성물을 경화시켜 자기 유전 기판을 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법.
구현예 19: 구현예 18에 있어서, 상기 혼합물로 섬유질 보강층을 함침시켜 상기 층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 경화시켜 자기 유전 기판을 형성하는 단계는 상기 층의 폴리머 매트릭스 조성물을 부분적으로 경화시켜 상기 자기 유전 기판을 제공하는 것인 제조 방법.
구현예 20: 도전성층; 및 상기 도전성층 상에 배치된 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항의 자기 유전 기판을 포함하는 회로 재료.
구현예 21: 구현예 20에 있어서, 상기 도전성층은 구리를 포함하는 것인 회로 재료.
구현예 22: 구현예 20 또는 구현예 21의 회로 재료의 제조 방법에 있어서, 상기 제조방법은 경화성 폴리머 매트릭스 조성물에 상기 복수의 헥사페라이트 입자를 분산시켜 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물로부터 층을 형성하는 단계; 도전성층 상에 상기 층을 배치하는 단계; 및 상기 경화성 폴리머 매트릭스 조성물을 경화시켜 회로 재료를 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법.
구현예 23: 구현예 1622에 있어서, 상기 경화시키는 단계는 적층(laminating)에 의한 것인 제조 방법.
구현예 24: 구현예 22 또는 23에 있어서, 상기 혼합물로부터 층을 형성하는 단계는 상기 조성물로 섬유질 보강층을 함침시키는 단계를 포함하고; 및 상기 경화시켜 회로 재료를 형성하는 단계는 상기 자기 유전 기판을 상기 도전성층 상에 배치하는 단계 이전에 상기 경화성 폴리머 매트릭스 조성물을 부분적으로만 경화시켜 자기 유전 기판(프리프레그로 지칭)을 제공하는 단계를 포함하는 것인 제조 방법.
구현예 25: 구현예 20 내지 24 중 어느 하나의 회로 재료를 포함하는 회로.
구현예 26: 구현예 25에 있어서, 상기 도전성층을 패터닝 하는 단계(patterning)를 더 포함하는 제조 방법.
구현예 27: 구현예 25 또는 구현예 26의 회로를 포함하는 안테나.
구현예 28: 구현예 1 내지 17 중 어느 하나의 자기 유전 기판을 포함하는 RF 컴포넌트(RF component).
본 명세서에 사용된 "층"은 평면 필름(planar film), 시트 등 뿐만 아니라, 다른 3차원 비평면 형태(non-planar forms)도 포함한다. 층은 게다가 거시적으로 연속적 또는 불연속적일 수 있다.
일반적으로, 상기 조성물, 방법, 및 제품은 택일적으로 본 명세서에 개시된 임의의 성분들, 단계들, 또는 컴포넌트들을 포함하거나, 구성되거나, 또는 필수적으로 구성될 수 있다. 상기 조성물, 방법, 및 제품은 본 청구항의 기능 또는 목적을 달성하는데 필수적이지 않은 임의의 성분들, 단계들, 또는 컴포넌트들이 결여되거나 또는 실질적으로 없게(free) 되도록 추가적으로 또는 택일적으로 배합되거나(formulated), 수행되거나(conducted), 또는 제조될 수 있다.
동일한 컴포넌트 또는 특성을 나타내는 모든 범위의 종점(endpoint)은 종점을 포함하며, 독립적으로 결합할 수 있으며, 모든 중간점들(intermediate points)을 포함한다. 예를 들어, "25 중량% 이하", 또는 "5 내지 20 중량%"의 범위는 종점 및 "5 내지 25 중량%"의 범위의 모든 중간점들, 예컨대 10 내지 23 중량% 등을 포함한다. "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 용어 "제 1의", "제 2의" 등은 어떤 순서, 수량, 또는 중요도를 나타낸 것이 아니며, 오히려 하나의 구성요소를 다른 것과 구분하여 나타내기 위하여 사용된다. 본 명세서에서의 용어 "하나" 및 "하나의"는 수량을 제한하는 것이 아니며, 하나 이상의 참조된 항목이 존재함을 나타낸다. "또는"은 본문에서 명확하게 달리 언급하지 않는 이상 "및/또는"을 의미한다. "선택적" 또는 "선택적으로"는 추후에 기술된 사건(event) 또는 상황(circumstance)이 발생할 수도 또는 발생하지 않을 수도 있음을 의미하며, 발명의 설명은 사건이 발생하는 경우 및 사건이 발생하지 않는 경우를 포함한다. 본 명세서에 사용된 용어 "제 1의", "제 2의" 등은 어떤 순서, 수량, 또는 중요도를 나타낸 것이 아니며, 오히려 하나의 구성요소를 다른 것과 구분하여 나타내기 위하여 사용된다.
본 명세서 전반에 걸쳐 참조된 "일 구현예", "다른 구현예", 몇몇 구현예" 등은 상기 구현예와 관련하여 기재된 특정 요소(예컨데, 특징, 구조, 단계, 또는 특성)가 본 명세서에 기재된 하나 이상의 구현예에 포함된다는 것을 의미하며, 다른 구현예에 존재할 수도 또는 존재하지 않을 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 기재된 요소들은 다양한 구현예들에서 임의의 적절한 방식으로 결합 될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
달리 정의되지 않는 이상, 본원에 사용된 기술적(technical) 및 과학적(scientific) 용어는 본 개시가 속하는 기술 분야에서의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 모든 인용된 모체(parents), 모출원, 및 다른 인용 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 통합된다. 만약, 본 출원의 용어가 통합된 참조의 용어와 모순되거나 충돌하는 경우, 본 출원의 용어가 통합된 참조에서 상충하는 용어에 우선한다.
본원과 달리 명시되지 않는 이상, 모든 테스트 표준은 본 출원의 출원일에 유효한 가장 최신의 표준이거나, 또는 우선권 주장이 있다면, 시험 표준이 게재된 최우선 출원의 출원일에 유용한 표준으로 한다.
특정 구현예로 기재되었지만, 현존하거나 또는 현재 예상하지 못한 대안(alternatives), 개선(modifications), 변형(variations), 향상(improvements), 및 실질적 균등물(equivalents)이 출원인 또는 다른 통상의 기술자에게 유발될 수 있다. 그런 이유로, 첨부된 청구 범위 및 보정 가능한 청구 범위는 그러한 모든 대안, 개선, 변형, 향상, 및 실질적 균등물을 포괄하는 것으로 의도된다.
Claims (23)
- 유전 폴리머 매트릭스; 및
3.5 이하, 또는 500 MHz 내지 1 GHz에서 2.5 이하, 또는 500 MHz 내지 1 GHz에서 1 내지 2의 자기 상수(magnetic constant), 및
500 MHz 내지 1 GHz에서 0.1 이하, 또는 500 MHz 내지 1 GHz에 걸쳐서 0.001 내지 0.07의 자기 손실(magnetic loss)을 갖는 자기 유전 기판 제공을 위한 유효량 및 유효 타입으로 상기 유전 폴리머 매트릭스 내에 분산된 복수의 헥사페라이트 입자;를 포함하는 자기 유전 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 자기 유전 기판은
500 MHz 내지 1 GHz에서 1.5 내지 8의 유전 상수(dielectric constant);
500 MHz 내지 1 GHz에 걸쳐서 0.01 미만 또는 0.005 미만의 유전 손실(dielectric loss);
1.6mm의 두께에서 측정된 UL94 V1 등급; 및
IPC 시험법 650, 2.4.9에 따라 측정된 3 내지 7 pli의 구리 박리 강도(a peel strength to copper) 중 하나 이상을 더 갖는 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 헥사페라이트 입자는 상기 자기 유전 기판의 전체 부피에 대하여 5 내지 60 부피%, 또는 10 내지 50 부피%, 또는 15 내지 45 부피%의 양으로 상기 자기 유전 기판 내에 존재하는 것인 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전 폴리머 매트릭스는 1,2-폴리부타디엔(1,2-polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것인 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전 폴리머 매트릭스는 폴리부타디엔-폴리이소프렌 코폴리머(polybutadiene-polyisoprene copolymer), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 플루오로폴리머(fluoropolymer)(구체적으로, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아미드이미드(polyamidimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리싸이클로헥실렌 테레프탈레이트(polycyclohexylene terephthalate), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether), 아릴화 폴리페닐렌 에테르(allylated polyphenylene ether), 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것인 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전 폴리머 매트릭스는 폴리부타디엔(polybutadiene) 및 폴리이소프렌(polyisoprene) 중 하나 이상을 포함하며;
선택적으로, 폴리카보네이트 기준에 기초하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정된 것으로서 50,000 g/mol 이하의 중량 평균 분자량을 갖는 에틸렌 프로필렌 고무;
선택적으로, 유전 충진재; 및
선택적으로, 난연제를 포함하는 것인 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 헥사페라이트 입자는 Sr, Ba, Co, Ni, Zn, V, Mn, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 더 포함하는 것인 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 헥사페라이트 입자는 Mo를 포함하는 것인 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 헥사페라이트 입자는 유기 폴리머 코팅, 계면활성제 코팅, 실레인 코팅, 또는 전술한 코팅 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것인 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
직조 또는 비직조 섬유를 포함하는 섬유질 보강층을 더 포함하는 자기 유전 기판. - 제 10 항에 있어서,
상기 섬유는 폴리머 섬유 또는 유리 섬유를 포함하는 것인 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자기 상수는 2.5 이하인 자기 유전 기판. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 자기 유전 기판의 제조 방법으로서,
상기 제조 방법은,
경화성 폴리머 매트릭스 조성물에 복수의 헥사페라이트 입자를 분산시켜 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물로부터 층을 형성하는 단계; 및
상기 폴리머 매트릭스 조성물을 경화시켜 자기 유전 기판을 형성하는 단계를 포함하는 자기 유전 기판의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 혼합물로 섬유질 보강층을 함침시켜 층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 경화시켜 자기 유전 기판을 형성하는 단계는 상기 층의 상기 폴리머 매트릭스 조성물을 부분적으로만 경화시켜 자기 유전 기판을 제공하는 것인 제조 방법. - 도전성층; 및
상기 도전성층 상에 배치된 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 자기 유전기판을 포함하는 회로 재료. - 제 15 항에 있어서,
상기 도전성층은 구리인 회로 재료. - 제 15 항 또는 제 16 항의 회로 재료의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은,
경화성 폴리머 매트릭스 조성물에 복수의 헥사페라이트 입자를 분산시켜 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물로부터 층을 형성하는 단계; 및
상기 폴리머 매트릭스 조성물을 경화시켜 회로 재료를 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 경화시켜 회로 재료를 형성하는 단계는 적층(laminating)에 의한 것인 제조 방법. - 제 17 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합물로부터 층을 형성하는 단계는 상기 혼합물로 섬유질 보강층을 함침시키는 단계를 포함하며, 상기 경화시켜 회로 재료를 형성하는 단계는 상기 도전성층 상에 자기 유전 기판을 배치하는 단계 이전에 상기 층의 폴리머 매트릭스 조성물을 부분적으로만 경화시켜 자기 유전 기판을 제공하는 것인 제조 방법. - 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 회로 재료를 포함하는 회로.
- 상기 도전성층을 패터닝(patterning) 하는 단계를 더 포함하는 제 20 항의 회로의 제조 방법.
- 제 20 항 또는 제 21 항의 회로를 포함하는 안테나.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 자기 유전 기판, 또는 제 13 항 또는 제 14 항 중 어느 하나의 방법으로 제조된 자기 유전 기판을 포함하는 RF 컴포넌트.
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