KR20190090031A - 개선된 열 전도율을 갖는 유전체층 - Google Patents

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Abstract

양태에서, 유전체층은 플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 복수의 실리카 입자들, 및 강화층을 포함한다. 유전체층은 20 내지 45 체적 퍼센트의 플루오로폴리머; 15 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들; 1 내지 32 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들; 10 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들; 및 5 내지 15 체적 퍼센트의 강화층;을 포함할 수 있고, 상기 체적 퍼센트 값은 상기 유전체층의 총 체적을 기준으로 한다.

Description

개선된 열 전도율을 갖는 유전체층
(관련 출원의 상호 참조)
본 출원은 2017년 11월 7일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/586,621의 이익을 주장한다. 관련 출원은 전체가 본 명세서에서 참조로 포함된다.
회로 서브 어셈블리는 단일층 회로 및 다층 회로의 제조에 사용되고, 예를 들어 회로 라미네이트(circuit laminates), 본드 플라이(bond plies), 수지-코팅된 전도층, 및 커버 필름, 및 패키징 기판 라미네이트 및 빌드-업(build-up) 물질을 포함한다. 상기 서브 어셈블리의 각각은 유전체 물질의 층을 함유한다. 전자 장치 및 그 위의 특징부들이 더 작아짐에 따라, 생성된 고밀도 회로 레이아웃의 열 관리가 점점 중요해지고 있다. 유전체층에 열전도성 미립자 충전제를 도입함으로써 회로 라미네이트의 열 전도율을 개선하기 위한 많은 노력이 있어 왔다. 다량의 열 전도율 미립자 충전제를 첨가하는 것이 열 전도율을 증가시키는 것으로 보이지만, 증가된 양의 열전도성 미립자 충전제는 유전체층의 기계적 특성 중 하나 이상에 역 효과를 일으킬 수 있다.
따라서, 당해 기술 분야에서 다른 특성에서 허용할 수 없는 상충 관계(tradeoffs)를 겪지 않으면서 회로 라미네이트의 열 전도율을 향상시킬 필요성이 여전히 존재한다.
본 명세서에 플루오로폴리머 및 유전체 충전제 조성물을 포함하는 열전도성 유전체층이 개시된다.
양태에서, 유전체층은 25 내지 45 체적 퍼센트의 플루오로폴리머; 15 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들; 1 내지 32 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들; 0 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들; 및 5 내지 15 체적 퍼센트의 강화층;을 포함하고, 상기 체적 퍼센트 값은 상기 유전체층의 총 체적을 기준으로 한다.
또한, 본 명세서에 플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 및 복수의 실리카 입자들, 및 복수의 유리 섬유들을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물로부터 유전체층을 형성하는 단계;를 포함하는 유전체층의 제조방법이 개시되고, 상기 유전체층은 25 내지 45 체적 퍼센트의 플루오로폴리머; 15 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들; 1 내지 32 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들; 0 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들; 및 5 내지 15 체적 퍼센트의 강화층;을 포함하고, 상기 체적 퍼센트 값은 상기 유전체층의 총 체적을 기준으로 한다.
유전체층의 다른 제조방법은 강화층을 플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 및 복수의 실리카 입자들을 포함하는 혼합물로 함침시켜 유전체층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유전체층은 25 내지 45 체적 퍼센트의 플루오로폴리머; 15 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들; 1 내지 32 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들; 0 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들; 및 5 내지 15 체적 퍼센트의 강화층;을 포함하고, 상기 체적 퍼센트 값은 상기 유전체층의 총 체적을 기준으로 한다.
또한, 본 명세서에 유전체층을 포함하는 물품이 개시되고, 상기 유전체층은 25 내지 45 체적 퍼센트의 플루오로폴리머; 15 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들; 1 내지 32 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들; 0 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들; 및 5 내지 15 체적 퍼센트의 강화층;을 포함하고, 상기 체적 퍼센트 값은 상기 유전체층의 총 체적을 기준으로 한다. 상기 물품은 유전체층을 포함하는 다층 회로판일 수 있다.
상기 기재된 및 다른 특징들은 하기 도면들, 상세한 설명, 및 청구범위에 의해 예시된다.
첨부된 도면들에서 유사 요소들에 비슷한 번호가 매겨지는 예시적인 비제한적인 도면을 참조하면,
도 1은 유전체층의 단면도의 양태를 도시하고,
도 2는 도 1의 유전체층을 포함하는 단일 클래드 회로 물질의 단면도의 양태를 도시하고,
도 3은 도 1의 유전체층을 포함하는 이중 클래드 회로 물질의 단면도의 양태를 도시하고,
도 4는 패터닝된 패치를 갖는 도 3의 금속 클래드 회로 라미네이트의 단면도의 양태를 도시한다.
질화붕소는 열 관리를 돕고 열 전도율을 증가시키기 위해 회로 재료용 유전체층에 종종 사용되는 높은 열 전도율 세라믹 충전제이다. 유전체층에 질화붕소를 도입하는 것은 열 전도율을 증가시킬 수 있지만, 질화붕소의 양을 증가시키면 기계적 특성이 저하될 수 있다. 예를 들어, 입도 분포, 표면적, 및 충전제의 표면 화학에 따라, 50 체적 퍼센트 이상의 로딩은 물질 내의 분말의 최대 충진율(packing ratio)을 초과할 수 있어, 추가 분말을 첨가하는 것이 물질 내에 혼입되는 보이드의 수를 증가시킬 수 있고, 물질이 깨지기 쉬워진다. 높은 열 전도율을 달성하는데 필요한 질화붕소의 체적 조성물이 충전제 물질의 표면 분리(surface segregation)를 종종 일으키기 때문에, 유전체층에 결합되는 구리 호일의 박리 강도(peel strength)는 질화붕소의 높은 로딩에 의해 영향을 받을 수 있는 기계적 특성의 추가적인 예가 된다. 이러한 표면 분리는 구리 호일 박리 강도의 값을 산업 규격 미만으로 사실상 감소시킬 수 있다. 복수의 질화붕소 입자들; D50 값이 1 내지 25 마이크로미터인 복수의 이산화티타늄 입자들; 및 복수의 실리카 입자들을 포함하는 특정 충전제 조성물은 높은 열 전도율을 유지하면서, 감소된 양의 질화붕소 입자들을 가능하게 할 수 있는 것을 발견했다. 예를 들어, 충전제 조성물은 15 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들; 이산화티타늄의 D50 값이 1 내지 25 마이크로미터인 1 내지 32 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들; 및 0 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 입자 크기는 동적 광 산란에 의해 측정된다. 구체적으로, 특정 크기 및 양의 복수의 이산화티타늄 입자들은 질화붕소의 양을 감소시킬 수 있어, 유전체층의 열 적 특성을 개선한다. 이러한 높은 열 전도율을 달성하는 충전제 조성물의 능력은, 질화붕소의 양을 이산화티타늄으로 대체하는 것이 열전도성의 감소를 초래할 것으로 예상되기 때문에 놀랍다.
더욱 놀랍게도, 이러한 높은 열 전도율은, 강화층이 일반적으로 유전체층의 열 전도율의 감소를 일으키는 강화된 유전체층에서 발견된다. 구체적으로 본 발명의 유전체층은 실시예 1의 유전체층에 대해 ASTM D5470-12에 따라 측정될 때 Z-방향 상대적 Z-방향 열 전도율을 0.8 이상으로 달성할 수 있다. 강화층을 가지고 높은 열 전도율을 달성하는 능력은 유전체층의 기계적 특성을 개선하여, 강화층 없이 달성할 수 없는 굴곡 강도(flexural strength)를 가능하게 한다.
유전체층은 플루오로폴리머를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 "플루오로폴리머(Fluoropolymers)"는 플루오르화 알파-올레핀 모노머(fluorinated alpha-olefin monomer), 즉 적어도 하나의 불소원자 치환체, 및 임의로 플루오르화 알파-올레핀 모노머와 반응하는 비-플루오르화(non-fluorinated), 에틸렌성 불포화 모노머(ethylenically unsaturated monomer)를 포함하는 알파-올레핀 모노머로부터 유래되는 반복 단위를 포함하는 호모폴리머 및 코폴리머를 포함한다. 예시적인 플루오르화 알파-올레핀 모노머는 CF2=CF2, CHF=CF2, CH2=CF2, CHCl=CHF, CClF=CF2, CCl2=CF2, CClF=CClF, CHF=CCl2, CH2=CClF, CCl2=CClF, CF3CF=CF2, CF3CF=CHF, CF3CH=CF2, CF3CH=CH2, CHF2CH=CHF, CF3CF=CF2, 및 퍼플루오로메틸 비닐에테르, 퍼플루오로프로필 비닐에테르, 및 퍼플루오로옥틸비닐 에테르와 같은 퍼플루오로(C2-8 알킬) 비닐에테르를 포함한다. 플루오르화 알파-올레핀 모노머는 테트라플루오로에틸렌 (CF2=CF2), 클로로트리플루오로에틸렌 (CClF=CF2), (퍼플루오로부틸)에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드 (CH2=CF2), 헥사플루오로프로필렌 (CF2=CFCF3), 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 비-플루오로화 모노에틸렌성 불포화 모노머는 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 및 스티렌 및 알파-메틸-스티렌과 같은 에틸렌성 불포화 방향족 모노머를 포함한다. 예시적인 플루오로폴리머는 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌-프로필렌), 폴리(에틸렌-테트라플루오로에틸렌)(ETFE), 폴리(에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌)(ECTFE), 폴리(헥사플루오로프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌)(PTFE), 폴리(테트라플루오로에틸렌-에틸렌-프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌)(플루오로화 에틸렌-프로필렌 코폴리머(FEP)로도 알려짐), 폴리(테트라플루오로에틸렌-프로필렌)(플루오로엘라스토머로(FEPM)도 알려짐), 폴리(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로프로필렌 비닐 에테르), 완전히 플루오르화된 알콕시 측쇄를 갖는 테트라플루오로에틸렌 백본(backbone)을 갖는 코폴리머(퍼플루오로알콕시 폴리머(PFA)라고도 함)(예를 들어, 폴리(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로프로필렌 비닐 에테르)), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌), 퍼플루오로폴리에테르, 퍼플루오로설폰산, 퍼플루오로폴리옥세탄(perfluoropolyoxetane), 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 플루오로폴리머는 퍼플루오로알콕시 알칸 폴리머 또는 플루오르화 에틸렌-프로필렌 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 플루오로폴리머는 퍼플루오로알콕시 알칸 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 플루오로폴리머들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 사용될 수 있다.
일부 양태에서, 플루오로폴리머는 피브릴(fibril) 형성 또는 비-피브릴(non-fibril) 형성할 수 있는 FEP, PFA, ETFE, 또는 PTFE 중 적어도 하나이다. FEP는 DuPont 사의 상품명 TEFLON FEP 또는 Daikin 사의 NEOFLON FEP로 시판되고, PFA는 Daikin 사의 상품명 NEOFLON PFA, DuPont 사의 TEFLON PFA, 또는 Solvay Solexis 사의 HYFLON PFA로 시판된다.
플루오로폴리머는 PTFE를 포함할 수 있다. PTFE는 PTFE 호모폴리머, 미량 변형된 PTFE 호모폴리머, 또는 이들 중 하나 또는 둘을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 미량의 변형된 PTFE 호모폴리머는 폴리머의 총 중량을 기준으로 테트라플루오로에틸렌 이외에 코-모노머(co-monomer)로부터 유래되는 반복 단위의 1 중량% 미만을 포함한다.
플루오로폴리머는 플루오로폴리머의 말단을 포함하는 플루오로폴리머의 백본으로 가교 결합성 모노머를 포함시킴으로써 가교 결합성이 부여될 수 있다. 가교 결합성 모노머는 목적하는 생성되는 특성에 따라 당업자에게 알려진 임의의 열적으로, 화학적으로, 또는 광개시되는 가교 결합 기술에 의해 가교 결합될 수 있다. 예시적인 가교 결합성 플루오로폴리머는 (메타)아크릴레이트 작용성을 포함하고, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 모두를 포함하는 (메타)아크릴레이트 플루오로폴리머이다. 예를 들어, 가교 결합성 플루오로폴리머는 다음 화학식 1을 가질 수 있다:
[화학식 1]
H2C=CR'COO―(CH2)n―R―(CH2)n―OOCR'=CH2
상기 화학식 1에서, R은 상기 기재되는 바와 같이 플루오르화 알파-올레핀 모노머 또는 비-플루오르화 모노에틸렌성 불포화 모노머의 올리고머이고, R'는 H 또는 ―CH3이고, n은 1 내지 4이다. R은 테트라플루오로에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하는 올리고머일 수 있다.
가교 결합된 플루오로폴리머 네트워크는 플루오로폴리머 상의 아크릴레이트 기를 통해 라디칼 가교 결합 반응을 개시하기 위해, 프리 라디칼의 소스에 (메타)아크릴레이트 플루오로폴리머를 노출시킴으로써 제조될 수 있다. 프리 라디칼의 소스는 유기 퍼옥사이드의 열 분해 또는 자외선(UV) 광 민감성 라디칼 개시제일 수 있다. 적합한 광개시제 및 유기 퍼옥사이드는 당해 기술 분야에 잘 알려져 있다. 가교 결합성 플루오로폴리머는, 예를 들어 DuPont Company의 VITON B가 시판 중이다.
유전체층은 유전체층의 총 체적을 기준으로 20 내지 45 체적 퍼센트, 또는 35 내지 45 체적 퍼센트의 플루오로폴리머를 포함할 수 있다.
유전체층은 질화붕소, 이산화티타늄, 및 실리카를 포함하는 충전제 조성물을 포함한다. 충전제 조성물은 질화붕소, 루틸 이산화티타늄, 및 실리카를 포함할 수 있다. 이러한 조합은 각각의 양을 조절함으로써 유전체층에서 낮은 소산 인자와 결합되는 넓은 범위의 유전 상수를 허용할 수 있기 때문에, 충전제 조성물은 각각 높고 낮은 유전 상수를 갖는 루틸 이산화티타늄 및 비결정질 실리카를 포함할 수 있다.
유전체층은 복수의 질화붕소 입자들(본 명세서에서 질화붕소라고도 함)을 포함한다. 질화붕소 입자들은 결정질, 다결정질, 비결정질, 또는 이들의 조합일 수 있다. 질화붕소 입자들은 소판(platelet)(예를 들어, 6각형의 소판)의 형태일 수 있다. 질화붕소 입자들은 D50 입자 크기가 5 내지 40 마이크로미터, 10 내지 25 마이크로미터, 또는 12 내지 20 마이크로미터, 또는 15 내지 20 마이크로미터일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 D50 입자 크기는 입자수의 50%가 레이저 광 산란에 의해 측정되는 D50 값보다 크고, 입자수의 50%가 D50 값보다 작은 것에 해당된다. 질화붕소 소판에 적용될 때, D50 값은 최대 측면 치수(maximum lateral dimension)를 말하는 것일 수 있다. 질화붕소 소판은 1 내지 5 마이크로미터, 또는 1 내지 2 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 두께에 대한 측면 치수의 비율은 5 이상, 또는 10 이상일 수 있다. 질화붕소 입자들은 0.5 내지 20 m2/g, 또는 1 내지 15 m2/g의 평균 표면적을 가질 수 있다.
충전제 조성물은 임의로 질화붕소 섬유, 질화붕소 튜브, 구형 질화붕소 입자, 타원형(ovoid) 질화붕소 입자, 불규칙적인 형태의 질화붕소 입자, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 더 포함할 수 있다. 질화붕소 섬유 및 튜브는 10 nm 내지 10 마이크로미터의 평균 외측 직경, 1 마이크로미터 이상, 또는 10 마이크로미터 내지 10 센티미터(cm), 또는 500 마이크로미터 내지 1 mm의 길이 중 하나 또는 이들 모두를 가질 수 있다. 질화붕소 섬유 또는 튜브는 10 내지 1,000,000, 또는 20 내지 500,000, 또는 40 내지 250,000의 길이/단면 치수로 산출되는 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다.
질화붕소는 100 내지 2,000 W/m·K, 또는 100 내지 1,800 W/m·K, 또는 100 내지 1,600 W/m·K의 열 전도율을 가질 수 있다. 열 전도율을 측정하는 방법은 ASTM E1225-13에 따른다.
유전체층은 유전체층의 총 체적을 기준으로 15 내지 35 체적 퍼센트, 또는 15 내지 30 체적 퍼센트, 또는 18 내지 30 체적 퍼센트, 또는 20 내지 25 체적 퍼센트의 질화붕소 입자들을 포함할 수 있다. 유전체층이 너무 적은 질화붕소를 포함하면, 목적하는 열 전도율이 얻어질 수 없고, 유전체층이 너무 많은 질화붕소를 포함하면, 기계적 특성의 저하가 관측될 수 있다.
질화붕소 입자들은 유전체층 내에 응집체(agglomerates)를 형성할 수 있다. 응집체는 1 내지 200 마이크로미터, 또는 2 내지 125 마이크로미터, 또는 3 내지 40 마이크로미터의 평균 응집체 크기 분포(average agglomerate size distribution, ASD), 또는 직경을 가질 수 있다. 질화붕소는 응집체 및/또는 비-응집된 질화붕소 입자들의 혼합물로 존재할 수 있다. 특히, 질화붕소의 50 체적 퍼센트 이하, 30 체적 퍼센트 이하, 또는 10 체적 퍼센트 이하가 유전체층의 투과 전자 현미경 사진으로부터 측정되는 바와 같이 유전체층 내에 응집될 수 있다.
유전체층은 복수의 이산화티타늄 입자들(본 명세서에서 이산화티타늄이라고도 함)을 포함한다. 이산화티타늄은 루틸 이산화티타늄, 아나타제 이산화티타늄, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 이산화티타늄은 루틸 이산화티타늄을 포함할 수 있다. 이산화티타늄 입자들은 1 내지 40 마이크로미터, 또는 5 내지 40 마이크로미터, 1 내지 25 마이크로미터, 또는 1 내지 20 마이크로미터의 D50 입자 크기를 가질 수 있다. 이산화티타늄 입자들은 복수의 평평한 면을 갖는 불규칙적인 것일 수 있다.
유전체층은 유전체층의 총 체적을 기준으로 이산화티타늄 입자들의 0 내지 40 체적 퍼센트, 1 내지 35 체적 퍼센트, 또는 1 내지 32 체적 퍼센트, 또는 1 내지 10 체적 퍼센트를 포함할 수 있다.
유전체층은 복수의 실리카 입자들(본 명세서에서 실리카라고도 함)을 포함할 수 있다. 실리카 입자들은 미세-결정질 실리카, 비결정질 실리카(예를 들어, 용융된(fused) 비결정질 실리카), 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 실리카 입자들은 구형 또는 불규칙적일 수 있다. 실리카 입자들은 5 내지 15 마이크로미터, 또는 5 내지 10 마이크로미터의 D50 입자 크기를 가질 수 있다. 실리카 입자의 작은 입자 크기는 강화층의 포함에도 우수한 유전체 특성을 생성할 수 있다.
유전체층은 유전체층의 총 체적을 기준으로 실리카 입자의 0 내지 35 체적 퍼센트 또는 0 내지 25 체적 퍼센트, 또는 15 내지 30 체적 퍼센트를 포함할 수 있다.
충전제 조성물은 칼슘 티타네이트, 바륨 티타네이트, 스트론튬 티타네이트, 유리 비즈, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 더 포함할 수 있다. 충전제 조성물은 SrTiO3, CaTiO3, BaTiO4, Ba2Ti9O20, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 더 포함할 수 있다.
실리카에 대한 질화붕소의 체적비는 1:0 내지 1:2, 또는 1:0 내지 1:1.5, 또는 1:0.5 내지 1:1.5, 또는 1:0.8 내지 1:1.4일 수 있다. 실리카의 D50 값에 대한 질화붕소의 D50 값의 비는 1:0.25 내지 1:1.25, 또는 1:0.3 내지 1:1.1, 또는 1:0.25 내지 1:0.75, 또는 1:0.4 내지 1:0.6일 수 있다. 이산화티타늄에 대한 질화붕소의 체적비는 1:0.01 내지 1:1.7, 또는 1:0.2 내지 1:1.5일 수 있다. 이산화티타늄에 대한 질화붕소의 체적비는 1:0.1 내지 1:0.6, 또는 1:0.2 내지 1:0.4일 수 있다. 이산화티타늄의 D50 값에 대한 질화붕소의 D50 값의 비는 1:0.1 내지 1:2.5, 또는 1:0.1 내지 1:2일 수 있다. 이산화티타늄의 D50 값에 대한 질화붕소의 D50 값의 비는 1:0.8 내지 1:1.2일 수 있다.
질화붕소 입자들, 이산화티타늄 입자들, 및 실리카 입자들 중 하나 이상은 계면활성제, 실란, 유기 폴리머, 또는 다른 무기 물질과 함께 플루오로폴리머로 분산을 돕기 위해 표면 처리될 수 있다. 예를 들어, 입자들은 올레일아민 올리산 등과 같은 계면활성제로 코팅될 수 있다. 실란은 N-β(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필-메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란(mercaptopropyltriethoxysilane), γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, 페닐 실란, 트리클로로(페닐)실란, 3-(트리에톡시실릴)프로필 석시닐 무수물, 트리스(트리메틸실옥시)페닐 실란, 비닐벤질아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 비닐-트리클로로실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리스(베타메톡시에톡시)실란, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 실란은 페닐 실란을 포함할 수 있다. 실란은 치환된 페닐 실란, 예를 들어 미국 특허 4,756,971에 개시된 것들을 포함할 수 있다. 실란은 코팅된 입자의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 2 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%로 존재할 수 있다. 입자는 SiO2, Al2O3, MgO, 은(silver), 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 코팅될 수 있다. 입자는 염-촉매화 졸-겔 기술(base-catalyzed sol-gel technique), 폴리에테르이미드(PEI) 습식 및 건식 코팅 기술, 또는 폴리(에테르 에테르 케톤)(PEEK) 습식 및 건식 코팅 기술에 의해 코팅될 수 있다.
질화붕소 입자는 세라믹, 금속 산화물, 금속 수산화물, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함하는 표면 코팅을 포함할 수 있다. 표면 코팅은 실리카, 알루미나, 보헤마이트(boehmite), 마그네슘 하이드록사이드, 티타니아(titania), 실리콘 카바이드, 실리콘 옥시카바이드, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 표면 코팅은 폴리실라잔(polysilazane), 폴리카르보실란, 실록산, 폴리실록산, 폴리카르보실록산, 실세스퀴옥산(silsesquioxane), 폴리실세스퀴옥산, 폴리카르보실라잔(polycarbosilazane), 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다.
유전체층은, 경화 동안 유전체층의 평면 내에서 수축을 제어하는 것을 도울 수 있고, 강화층 없는 동일한 유전체층에 비해 증가된 기계적 강도를 제공할 수 있는 복수의 섬유를 포함하는 강화층을 포함한다. 강화층은 직조층(woven layer) 또는 부직포층(non-woven layer)일 수 있다. 섬유는 유리 섬유(예를 들어 E 유리 섬유, S 유리 섬유, 및 D 유리 섬유), 실리카 섬유, 폴리머 섬유(예를 들어, 폴리에테르이미드 섬유, 폴리설폰 섬유, 폴리(에테르 케톤) 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리에테르설폰 섬유, 폴리카보네이트 섬유, 방향족 폴리아미드 섬유, 액정 폴리머 섬유, 예를 들어 Kuraray 사의 제품인 VECTRAN)), 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 섬유는 10 나노미터 내지 10 마이크로미터의 직경을 가질 수 있다. 강화층은 200 마이크로미터 이하, 또는 50 내지 150 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 유전체층은 5 내지 15 체적 퍼센트, 또는 6 내지 10 체적 퍼센트, 또는 7 내지 11 체적 퍼센트 또는 7 내지 9 체적 퍼센트의 강화층을 포함할 수 있다.
유전체층의 두께는 의도된 용도에 따라 달라질 수 있다. 유전체층의 두께는 5 내지 1,000 마이크로미터, 또는 5 내지 500 마이크로미터, 또는 5 내지 400 마이크로미터일 수 있다. 다른 양태에서, 유전체 기판층으로 사용되는 경우, 복합체의 두께는 250 내지 4,000 마이크로미터, 또는 500 마이크로미터 내지 2,000 마이크로미터, 또는 500 마이크로미터 내지 1,000 마이크로미터이다.
유전체층은 10 기가헤르츠(GHz)의 주파수에서 측정할 때 2 이하, 또는 2 내지 6.5, 또는 2 내지 5의 유전율(Permittivity)을 가질 수 있다. 유전체층은 10 기가헤르츠(GHz)의 주파수에서 측정할 때 0.003 이하의 소산 계수(dissipation factor)를 가질 수 있다. 유전율(Dk) 및 유전 소실 또는 소산 계수(Df)는 23 내지 25 ℃의 온도에서 "X-밴드에서 유전율 및 손실 탄젠트의 스트립라인 시험(stripline Test for Permittivity and Loss Tangent at X-Band)" 시험법 IPC-TM-650 2.5.5.5에 따라 측정될 수 있다.
유전체층은 0.5 내지 10 W/m·K, 또는 0.5 내지 5 W/m·K, 또는 1 내지 2 W/m·K의 z-방향 열 전도율을 가질 수 있다. "z-방향 열 전도율(z-direction thermal conductivity)"은 유전체층의 평면에 대해 수직인 방향에서 열 전도율을 말한다. z-방향 열 전도율은 ASTM D5470-12에 따라 측정될 수 있다.
유전체층은 플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 임의의 복수의 실리카 입자들, 및 임의의 용매를 포함하는 혼합물에 강화층을 함침시킴으로써 제조될 수 있다. 함침은 강화층 상에 혼합물을 캐스팅(casting)하거나, 강화층을 혼합물로 딥-코팅(dip-coating)하거나, 강화층 상에 혼합물을 롤-코팅(roll-coating)하는 것을 포함할 수 있다.
유전체층은, 물에서 복수의 유리 섬유 및 충전제 조성물을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계; 분산액의 형태로, 예를 들어 물에서의 플루오로폴리머를 첨가하는 단계; 및 유전체층을 형성하는 단계;에 의해 제조될 수 있다. 형성 단계는 페이스트 압출(paste extruding) 및 캘린더링(calendering)을 포함할 수 있다. 형성 단계는 제지기 상에서 형성하는 것을 포함할 수 있다.
혼합물은 플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 복수의 실리카 입자들, 및 임의의 용매를 혼합함으로써 형성될 수 있다. 혼합물은 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 복수의 실리카 입자들, 및 임의의 충전제 조성물 용매를 포함하는 충전제 조성물과, 플루오로폴리머 및 임의의 플루오로폴리머 조성물 용매를 포함하는 플루오로폴리머 조성물을 혼합함으로써 형성될 수 있다. 유전체층의 두께는 혼합물을 정확한 두께로 미터링(metering)함으로써 제어될 수 있다. 강화층을 형성한 후에, 임의의 용매가 제거될 수 있다.
용매는, 예를 들어 강화층의 함침 동안 유전체층의 형성을 용이하게 할 수 있고, 혼합물의 점도를 조절하기 위해 존재할 수 있다. 용매는 플루오로폴리머 및 충전제 조성물을 용해 또는 분산시키기 위해, 또한 혼합물을 적용하고 유전체층을 건조시키기에 편리한 증발률을 갖도록 선택될 수 있다. 용매 및 분산 매체의 비-배타적인 목록은 알콜(예를 들어, 메탄올, 에탄올, 및 프로판올), 사이클로헥산, 헵탄, 헥산, 이소포론(isophorone), 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 노난, 옥탄, 톨루엔, 물, 자일렌, 및 테르펜계 용매(terpene-based solvents)를 포함한다. 예를 들어, 용매는 헥산, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 톨루엔, 자일렌, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 용매는 물을 포함할 수 있다. 유전체 기판의 제조방법이 충전제 조성물 및 플루오로폴리머 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 경우, 충전제 조성물 용매 및 플루오로폴리머 조성물 용매는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 플루오로폴리머 조성물 용매는 물을 포함할 수 있고, 충전제 조성물 용매는 알콜을 포함할 수 있다.
혼합물은, 예를 들어 플루오로폴리머로부터 충전제 조성물의 침강(sedimentation) 또는 부유(flotation)에 의해 분리를 지연시키기 위해, 또한 유전체층의 형성과 양립될 수 있는 점도를 갖는 혼합물을 제공하기 위해 점도 조절제(viscosity modifier)를 포함할 수 있다. 예시적인 점도 조절제는 폴리아크릴산, 식물 검, 및 셀룰로오스계 화합물을 포함한다. 점도 조절제의 특정 실시예는 폴리아크릴산, 메틸 셀룰로오스, 폴리에틸렌옥사이드, 구아검, 로커스트 콩 검, 소듐 카르복시메틸셀룰로오스, 소듐 알기네이트, 및 검 트라가칸트를 포함한다. 또는, 점도 조절제는 용매의 점도가 목적하는 기간 동안 분리되지 않는 혼합물을 제공하기에 충분한 경우에 생략될 수 있다.
강화층을 함침한 후에, 유전체층은, 예를 들어 임의의 용매 또는 점도 조절제를 제거하거나 플루오로폴리머를 소결하기 위해 가열될 수 있다.
라미네이트는 하나 이상의 유전체층들 및 하나 이상의 전도층들을 포함하는 다층 스택(multilayer stack)을 형성하고; 다층 스택을 라미네이팅함으로써 형성될 수 있다. 접착층은 임의로 이들 사이의 접착성을 증진하기 위해 다층 스택에 존재할 수 있다. 다층 스택은 층들을 결합하고 라미네이트를 형성하는데 적합한 시간 동안 압력 및 온도 하에서 프레스, 예를 들어 진공 프레스에 배치될 수 있다. 또는, 유전체 기판은 구리 호일과 같은 전도층이 없을 수 있다.
유전체층을 포함하는 회로 물질은 유전체층과 그 위에 배치되는 전도층을 갖는 다층 물질을 형성함으로써 제조될 수 있다. 유용한 전도층은, 예를 들어 스테인리스 스틸, 구리, 금, 은, 알루미늄, 아연, 주석, 납, 전이 금속, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 합금을 포함한다. 전도층의 두께에 대해 특별한 제한이 없으며, 전도층의 표면의 형태, 크기, 또는 텍스처에 대해서도 어떠한 제한도 없다. 전도층은 3 내지 200 마이크로미터, 또는 9 내지 180 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 둘 이상의 전도층이 존재하는 경우, 2개 층들의 두께는 동일하거나 상이할 수 있다. 전도층은 구리층을 포함할 수 있다. 적합한 전도층은 회로의 형성에 현재 사용되는 구리 호일, 예를 들어 전기 증착된 구리 호일과 같은 전도성 금속의 박층을 포함한다. 구리 호일은 2 마이크로미터 이하, 또는 0.7 마이크로미터 이하의 제곱근 평균 제곱(RMS) 조도를 가질 수 있으며, 조도는 스타일러스 조면계(stylus profilometer)를 이용하여 측정된다.
전도층은 전도층 및 유전체층의 라미네이팅에 의해, 직접 레이저 구조화에 의해, 또는 접착층을 통한 기판에 전도층의 부착에 의해 적용될 수 있다. 당업자에게 알려진 다른 방법은, 예를 들어 전기 증착, 화학 증기 증착, 등과 같은 회로 물질의 형태 및 특정 물질에 의해 허용되는 곳에 전도층을 적용하기 위해 사용될 수 있다.
라미네이팅은 유전체층, 전도층, 및 유전체층과 전도층 사이에 임의의 중간층을 포함하는 다층 스택을 라미네이팅 하여 적층된 구조체를 형성할 수 있다. 전도층은 중간층 없이 유전체층과 직접 접촉할 수 있다. 그 후, 적층된 구조체는 층을 결합하고 라미네이트를 형성하기에 충분한 시간 동안 압력 및 온도 하에서 프레스, 예를 들어 진공 프레스에 배치될 수 있다. 라미네이팅 및 임의의 경화는, 예를 들어 진공 프레스를 이용하는 1단계 공정일 수 있거나, 다단계 공정일 수 있다. 1단계 공정에서, 적층된 구조체는 프레스에 배치되어, 라미네이팅 압력(예를 들어 150 내지 1,200 psi)(1.0 내지 8.3 메가파스칼)까지 올리고, 라미네이팅 온도(예를 들어, 260 내지 390 ℃)까지 가열할 수 있다. 라미네이팅 온도 및 압력은 목적하는 담금 시간(soak time) 동안, 예를 들어 20분 동안 유지될 수 있고, 그 후 150 ℃ 이하로 냉각된다(여전히 압력 하에서).
중간층이 존재하는 경우, 중간층은 전도층과 유전체층 사이에 배치될 수 있는 폴리플루오로카본 필름을 포함할 수 있고, 미세 유리 강화 플루오로카본 폴리머의 임의의 층은 폴리플루오로카본 필름과 전도층 사이에 배치될 수 있다. 미세 유리 강화 플루오로카본 폴리머의 층은 전도층의 기판에의 접착성을 증가시킬 수 있다. 미세 유리는 층의 총 중량을 기준으로 4 내지 30 중량 퍼센트(중량%)의 양으로 존재할 수 있다. 미세 유리는 900 마이크로미터 이하, 또는 500 마이크로미터 이하의 최장 길이 규모를 가질 수 있다. 미세 유리는 콜로라도 덴버의 존-맨빌 코퍼레이션(Johns-Manville Corporation)에 의해 시판되는 유형의 미세 유리일 수 있다. 폴리플루오로카본 필름은 플루오로폴리머(예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 및 완전히 플루오르화된 알콕시 측쇄를 갖는 테트라플루오로에틸렌 백본을 갖는 코폴리머)를 포함한다.
전도층은 레이저 직접 구조화(laser direct structuring)에 의해 적용될 수 있다. 여기서, 유전체층은 레이저 직접 구조화 첨가제(laser direct structuring additive)를 포함할 수 있고, 레이저 직접 구조화는 레이저를 이용하여 기판의 표면을 조사하고, 레이저 직접 구조화 첨가제의 트랙을 형성하고, 트랙에 전도성 금속을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 레이저 직접 구조화 첨가제는 금속 산화물 입자(예를 들어, 티타늄 산화물 및 구리 크롬 산화물)를 포함할 수 있다. 레이저 직접 구조화 첨가제는 스피넬계(spinel-based) 무기 금속 산화물 입자, 예를 들어 스피넬 구리를 포함할 수 있다. 금속 산화물 입자는, 예를 들어 주석 및 안티몬을 포함하는 조성물(예를 들어, 코팅의 총 중량을 기준으로 50 내지 99 중량%의 주석 및 1 내지 50 중량%의 안티몬)로 코팅될 수 있다. 레이저 직접 구조화 첨가제는 각각의 조성물의 100 부(parts)를 기준으로 2 내지 20 부의 첨가제를 포함할 수 있다. 조사는 출력 전력이 10 Watts, 주파수 80 킬로헤르츠(kHz), 및 초 당 3 미터의 속도 하에서 1,064 나노미터의 파장을 갖는 YAG 레이저로 수행될 수 있다. 전도성 금속은, 예를 들어 구리를 포함하는 무전해 도금욕(electroless plating bath)에서 도금 공정을 사용하여 적용될 수 있다.
전도층은 전도층을 접착성 있게 적용함으로써 적용될 수 있다. 전도층은 회로(다른 회로의 금속화층), 예를 들어 플렉서블한 회로일 수 있다. 접착층은 하나 이상의 전도층과 기판 사이에 배치될 수 있다.
예시적인 유전체층은 도 1에 도시된다. 유전체층(100)은 플루오로폴리머, 충전제 조성물, 및 강화층(300)을 포함한다. 강화층(300)은 직조층 또는 부직포층일 수 있다. 유전체층(100)은 제1 평면(12) 및 제2 평면(14)을 갖는다. 유전체층(100)은 강화층의 일 측에 배치되는 제1 유전체층 부분(16) 및 강화층의 제2 측에 배치되는 제2 유전체층 부분(18)을 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "제1 유전체(first dielectric)" 및 "제2 유전체(second dielectric)"는 강화층(300)의 일 측 상의 영역을 말하며, 2개의 별개의 부분으로 다양한 양태를 한정하지 않는다.
강화층(300)은 "선-두께(line-thickness)"를 갖는 물결선으로 도 1-4에 나타내지만, 이러한 표시는 일반적인 설명을 위한 것이고 본 명세서에 개시된 양태의 범위를 한정하려는 것이 아니라고 이해되어야 할 것이다. 강화층(300)은 강화층(300)에서 보이드를 통해 유전체층(100) 사이에 접촉을 허용하는 직조 또는 부직포 섬유성 물질일 수 있다.
도 1의 유전체층(100)을 포함하는 예시적인 회로 물질은 도 2에 도시되고, 전도층(20)은 유전체층(100)의 평면(14) 상에 배치되어 단일 클래드 회로 물질(50)을 형성한다. 본 명세서 및 본 개시에 전반적으로 사용되는 "배치되는(disposed)"의 의미는 층들이 서로 부분적으로 또는 완전히 커버하는 것을 의미한다. 개재층(intervening layer), 예를 들어 접착층은 전도층(20)과 유전체층(100)(도시되지 않음) 사이에 존재할 수 있다.
다른 예시적인 양태는 도 3에 도시되고, 이중 클래드 회로 물질(50)은 2개의 전도층들(20 및 30) 사이에 배치되는 도 1의 유전체층(100)을 포함한다. 전도층들(20 및 30) 중 하나 또는 이들 모두는 이중 클래드 회로를 형성하기 위해 회로(도시되지 않음)의 형태일 수 있다. 접착제(도시되지 않음)는 유전체층과 전도층(들) 사이의 접착성을 증가시키기 위해 유전체층(100)의 하나 또는 양쪽 상에 사용될 수 있다. 추가적인 층들은 다층 회로를 생성하도록 첨가될 수 있다.
도 4는 에칭, 밀링, 또는 임의의 다른 적합한 방법을 통해 패터닝된 전도층(30)을 갖는 이중 클래드 회로 물질(50)을 도시한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "패터닝된"은 전도성 엘리먼트(30)가 선 내에서(in-line) 및 면 내에서(in-plane) 전도성의 불연속 부분(discontinuities)(32)을 갖는 배열을 포함한다. 회로 물질은 동축 케이블(coaxial cable)의 중심 신호 컨덕터(central signal conductor), 피더 스트립(feeder strip) 또는 마이크로 스트립(micro-strip)일 수 있는 신호 라인을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 전도성 엘리먼트(30)와 신호 통신하도록 배치될 수 있다. 동축 케이블은 중심 신호 라인 주위에 배치되는 접지 외장(ground sheath)을 갖도록 제공될 수 있으며, 접지 외장은 전도성 접지층(20)과 전기적 접지 상태로 배치될 수 있다.
유전체층은 다양한 회로 물질로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 회로 물질은 회로 및 다층 회로의 제조에 사용되는 물품이고, 예를 들어 회로 서브 어셈블리(circuit subassemblies), 본드 플라이(bond plies), 수지-코팅된 전도층, 언클래드 유전체층(unclad dielectric layers), 프리 필름(free films), 및 커버 필름을 포함한다. 회로 서브 어셈블리는 전도층, 예를 들어 유전체층에 유연하게 부착된 구리를 갖는 회로 라미네이트를 포함한다. 이중 클래드 회로 라미네이트는 유전체층의 각각의 측면 상에 놓이는 2개의 전도층을 갖는다. 라미네이트의 전도층을, 예를 들어 에칭에 의해 패터닝함으로써 회로가 제공된다. 다층 회로는 복수의 전도층을 포함하고, 이들 중 적어도 하나는 전도성 배선 패턴(conductive wiring pattern)을 함유할 수 있다. 일반적으로, 다층 회로는 본드 플라이를 사용하여 하나 이상의 회로를 함께 라미네이팅함으로써, 이후 에칭되는 수지 코팅된 전도층을 갖는 추가적인 층들을 확립함으로써, 또는 언클래드 유전체층을 첨가한 후 첨가제 금속화에 의해 추가적인 층들을 확립함으로써 형성된다. 다층 회로를 형성한 후, 공지된 홀-형성 및 도금 기술이 사용되어 전도층들 사이에 유용한 전기적 경로를 생성할 수 있다.
유전체층은 안테나에 사용될 수 있다. 안테나는 휴대폰(예를 들어 스마트폰), 타블렛, 랩탑, 등에 사용될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 제공된다. 실시예는 단지 예시적인 것이고, 본 발명에 따라 제조된 장치를 본 명세서에 제시되는 물질, 조건, 또는 공정 파라미터로 한정하려는 것이 아니다.
실시예
표 1에 나열되어 사용된 물질은 하기 실시예에서 사용된다.
[표 1]
Figure pct00001
실시예에서, 상대적 열 전도율은 ASTM D5470-12에 따라 측정된 z-방향 열 전도율을 기준으로 한다.
실시예 1-11
유전체층을 표 2에서 정의된 충전제 조성물 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 직조 섬유 유리 강화층을 함침시킴으로써 제조했고, 표 2에서 전체 양들은 체적 퍼센트로 나타냈고, 상대적 TC는 실시예 1에 대한 z-방향 열 전도율을 말한다.
[표 2]
Figure pct00002
표 2는 실시예 1의 16 마이크로미터의 D50 값에서 실시예 2의 3 마이크로미터의 D50 값으로의 이산화티타늄의 입자 크기의 변화가 상대적 z-방향 열 전도율의 80%를 제공하는 것을 보여준다.
또한, 표 2는 입자 크기를 유지하면서, 실시예 1의 구형에서 실시예 3의 비-구형으로 실리카 입자 형상의 변화가 열 전도율에 강력한 영향을 미치지 않는다는 것을 보여준다.
실시예 4에서, 섬유 유리 강화재의 체적 퍼센트는 16.2 체적 퍼센트까지 증가된다. 세라믹 성분은 실시예 1과 동일한 크기 및 형태이지만, 증가된 체적의 강화재는 상대적 열 전도율이 실시예 1의 75% 미만으로 감소된다.
실시예 5에서, 섬유 유리 강화재의 체적 퍼센트는 8.0 체적 퍼센트로 감소된다. 이러한 섬유 유리 강화재의 체적 퍼센트의 작은 변화는 z-방향 열 전도율에 강력한 영향을 미치지 않는다.
실시예 6에서, 이산화티타늄 및 실리카의 비율에 작은 변화가 이루어진다. 이러한 작은 변화는 유전 상수의 조절을 가능하게 할 수 있지만, 열 전도율에 강력한 영향을 미치지 않는다.
실시예 7에서, 이산화티타늄을 알루미늄 옥사이드로 교체했다. 물질의 이러한 변화는 상대적 열 전도율이 실시예 1의 75% 미만으로 감소된다.
실시예 8 및 실시예 10에서, 질화붕소의 크기가 변화되지만, 입자의 기하학적 형상은 유지된다. 열 전도율은 이러한 변화에 의해 강하게 영향받지 않는다.
실시예 8 및 실시예 9와 비교하여, 이산화티타늄의 크기가 변화되지만, 입자의 기하학적 형상은 유지된다. 열 전도율은 이러한 변화에 의해 강하게 영향받지 않는다.
실시예 11에서, 이산화티타늄의 양은 오직 1.0 체적 퍼센트로 감소된다. 상대적 z-방향 열 전도율의 감소가 관측되지만, 여전히 실시예 1에 나타낸 값의 80% 내였다.
본 발명의 다양한 비제한적인 측면이 하기에 제시된다.
측면 1: 플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 복수의 실리카 입자들, 및 강화층을 포함하는 유전체층. 상기 유전체층은 25 내지 45 체적 퍼센트의 플루오로폴리머; 15 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들; 1 내지 32 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들; 0 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들; 및 5 내지 15 체적 퍼센트의 강화층;을 포함할 수 있고, 상기 체적 퍼센트 값은 상기 유전체층의 총 체적을 기준으로 한다. 상기 유전체층은 20 내지 45 체적 퍼센트의 플루오로폴리머; 15 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들; 5 내지 20 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들; 10 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들; 및 5 내지 15 체적 퍼센트의 강화층;을 포함할 수 있고, 상기 체적 퍼센트 값은 상기 유전체층의 총 체적을 기준으로 한다.
측면 2: 측면 1에 있어서, 상기 플루오로폴리머는 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌-프로필렌), 폴리(에틸렌-테트라플루오로에틸렌), 폴리(에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(헥사플루오로프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-에틸렌-프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로프로필렌 비닐 에테르), 완전히 플루오르화된 알콕시 측쇄를 갖는 테트라플루오로에틸렌 백본(backbone)을 갖는 코폴리머, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리(비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌), 퍼플루오로폴리에테르, 퍼플루오로설폰산, 퍼플루오로폴리옥세탄(perfluoropolyoxetane), 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함하는 것인, 유전체층.
측면 3: 측면 1 또는 2에 있어서, 상기 플루오로폴리머는 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 것인, 유전체층.
측면 4: 측면 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 유전체층은 18 내지 30 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들을 포함하는 것인, 유전체층.
측면 5: 측면 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 질화붕소 입자들은 질화붕소 소판(boron nitride platelet), 바람직하게는 육방정 질화붕소 소판을 포함하는 것인, 유전체층.
측면 6: 측면 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 질화붕소 입자들은 질화붕소의 D50 값이 5 내지 40 마이크로미터인 것인, 유전체층.
측면 7: 측면 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 유전체층은 1 내지 10 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들을 포함하는 것인, 유전체층.
측면 8: 측면 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 이산화티타늄은 루틸(rutile) 이산화티타늄을 포함하는 것인, 유전체층.
측면 9: 측면 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 이산화티타늄은 불규칙한 형태의 입자들을 포함하며, 각각은 독립적으로 복수의 평평한 면을 갖는 것인, 유전체층.
측면 10: 측면 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 이산화티타늄 D50 값은 1 내지 40 마이크로미터, 또는 1 내지 25 마이크로미터인 것인, 유전체층.
측면 11: 측면 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 유전체층은 15 내지 25 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들을 포함하는 것인, 유전체층.
측면 12: 측면 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 실리카 입자들은 실리카 D50 값이 5 내지 15 마이크로미터인 것인, 유전체층.
측면 13: 측면 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 실리카는 비결정질 실리카를 포함하는 것인, 유전체층.
측면 14: 측면 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 및 복수의 실리카 입자들 중 하나 이상은 표면 처리를 포함하는 것인, 유전체층.
측면 15: 측면 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 강화층은 직조 섬유유리 강화재(woven fiberglass reinforcement) 또는 부직포 섬유유리 강화재(non-woven fiberglass reinforcement)를 포함하는 것인, 유전체층.
측면 16: 측면 1 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 유전체층은 Z-방향 열 전도율이 1 내지 2 W/mK인 것인, 유전체층.
측면 17: 유전체층, 예를 들어 측면 1 내지 16 중 어느 하나의 유전체층의 제조방법으로서, 상기 방법은, 강화층을 플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 및 복수의 실리카 입자들을 포함하는 혼합물로 함침시켜 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 유전체층의 제조방법.
측면 18: 측면 17에 있어서, 상기 함침시키는 단계는 딥 코팅 또는 캐스팅을 포함하는 것인, 유전체층의 제조방법.
측면 19: 유전체층, 예를 들어 측면 1 내지 16 중 어느 하나의 유전체층의 제조방법으로서, 상기 방법은, 플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 복수의 실리카 입자들, 및 복수의 유리 섬유들을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물로부터 유전체층을 형성하는 단계;를 포함하는, 유전체층의 제조방법.
측면 20: 측면 19에 있어서, 상기 유전체층을 형성하는 단계는 페이스트 압출 및 캘린더링을 포함하는 것인, 유전체층의 제조방법.
측면 21: 측면 1 내지 20 중 어느 하나의 유전체층을 포함하는 물품.
측면 22: 측면 1 내지 21 중 어느 하나의 유전체층을 포함하는 다층 회로판.
측면 23: 측면 22에 있어서, 상기 유전체층은 Z-방향 열 전도율이 1 내지 2 W/mK인 것인, 다층 회로판.
조성물, 방법, 및 물품은 본 명세서에 기재되는 임의의 적절한 물질, 단계, 또는 성분을 대안적으로 포함하고, 이들로 이루어지거나 이들로 필수적으로 이루어질 수 있다. 조성물, 방법, 및 물품은 조성물, 방법, 및 물품의 기능 또는 목적의 달성에 필수적이지 않은 임의의 물질(또는 종들), 단계, 또는 요소가 존재하지 않거나 사실상 존재하지 않도록 추가적으로, 또는 대안적으로 제형될 수 있다.
용어 "a" 및 "an"은 양의 제한을 나타내는 것이 아니라, 참조 항목 중 적어도 하나의 존재를 나타낸다. 용어 "또는(or)"은 문맥에서 달리 명백하게 언급하지 않으면 "및/또는(and/or)"을 의미한다. 명세서 전체에 걸쳐서, "측면(an aspect)", "양태(an embodiment)", "다른 양태(another embodiment)", "일부 양태(some embodiments)" 등은 양태와 관련하여 기재된 특정 요소(예를 들어, 특징, 구조, 단계, 또는 특성)가 본 명세서에 기재되는 적어도 하나의 양태에 포함되고, 다른 양태에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 또한, 기재된 요소들은 다양한 양태들에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있음을 이해해야 한다. "임의의(Optional)" 또는 "임의로(optionally)"는 이후 기재되는 사건 또는 조건이 일어나거나 일어나지 않을 수 있는 것을 의미하고, 설명은 사건이 일어나는 예와 그렇지 않은 예를 포함하는 것을 의미한다. 용어 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 또한, "이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합"은 목록이 각 요소를 개별적으로 포함하고, 목록의 둘 이상의 요소의 조합과 목록의 적어도 하나의 요소와 지칭되지 않은 유사한 요소의 조합을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 반하는 경우를 제외하고는, 모든 시험 표준은 본 출원의 출원일 또는 효력이 주장되는 경우 시험 표준이 나타나는 최우선일의 출원일로부터 가장 최근의 표준이다.
동일한 성분 또는 특성을 가리키는 전체 범위의 종말점은 종말점을 포함하며, 독립적으로 결합할 수 있으며 모든 중간점과 범위를 포함한다. 예를 들어, "25 체적 퍼센트까지 또는 5 내지 20 체적 퍼센트"의 범위는 10 내지 23 체적 퍼센트 등과 같은 "5 내지 25 체적 퍼센트"의 범위의 모든 중간값 및 종말점을 포함한다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어는 본 발명의 속하는 기술의 당업자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
전체 인용문헌, 특허 출원 및 다른 참조 문헌은 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 그러나, 본 출원의 용어가 포함되는 참고 문헌의 용어와 모순되거나 상충되는 경우, 본 출원의 용어는 포함되는 참고 문헌의 상반되는 용어보다 우선한다.
특정 양태가 설명되지만, 현재 예상하지 못하거나 예상할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 균등물이 출원인 또는 당업자에게 발생할 수 있다. 따라서, 출원되고 보정될 수 있는 첨부의 청구 범위는 이러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적 균등물을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (22)

  1. 25 내지 45 체적 퍼센트의 플루오로폴리머;
    15 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들;
    1 내지 32 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들;
    0 내지 35 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들; 및
    5 내지 15 체적 퍼센트의 강화층;을 포함하는 유전체층으로서,
    상기 체적 퍼센트 값은 상기 유전체층의 총 체적을 기준으로 한 것인, 유전체층.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플루오로폴리머는 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌-프로필렌), 폴리(에틸렌-테트라플루오로에틸렌), 폴리(에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(헥사플루오로프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-에틸렌-프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로프로필렌 비닐 에테르), 완전히 플루오르화된 알콕시 측쇄를 갖는 테트라플루오로에틸렌 백본(backbone)을 갖는 코폴리머, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리(비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌), 퍼플루오로폴리에테르, 퍼플루오로설폰산, 퍼플루오로폴리옥세탄(perfluoropolyoxetane), 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함하는 것인, 유전체층.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플루오로폴리머는 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 것인, 유전체층.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층은 15 내지 30 체적 퍼센트의 복수의 질화붕소 입자들을 포함하는 것인, 유전체층.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 질화붕소 입자들은 질화붕소 소판(boron nitride platelet), 바람직하게는 육방정 질화붕소 소판을 포함하는 것인, 유전체층.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 질화붕소 입자들은 질화붕소의 D50 값이 5 내지 40 마이크로미터인 것인, 유전체층.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층은 5 내지 10 체적 퍼센트의 복수의 이산화티타늄 입자들을 포함하는 것인, 유전체층.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이산화티타늄은 루틸(rutile) 이산화티타늄을 포함하는 것인, 유전체층.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 이산화티타늄은 불규칙한 형태의 입자들을 포함하며, 각각은 독립적으로 복수의 평평한 면을 갖는 것인, 유전체층.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이산화티타늄 D50 값은 1 내지 40 마이크로미터, 또는 1 내지 25 마이크로미터인 것인, 유전체층.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층은 15 내지 25 체적 퍼센트의 복수의 실리카 입자들을 포함하는 것인, 유전체층.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 실리카 입자들은 실리카 D50 값이 5 내지 15 마이크로미터인 것인, 유전체층.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리카는 비결정질 실리카를 포함하는 것인, 유전체층.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 및 복수의 실리카 입자들 중 하나 이상은 표면 처리를 포함하는 것인, 유전체층.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강화층은 직조 섬유유리 강화재(woven fiberglass reinforcement) 또는 부직포 섬유유리 강화재(non-woven fiberglass reinforcement)를 포함하는 것인, 유전체층.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 유전체층의 제조방법으로서,
    상기 방법은, 강화층을 플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 및 복수의 실리카 입자들을 포함하는 혼합물로 함침시켜 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 유전체층의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 함침시키는 단계는 딥 코팅 또는 캐스팅을 포함하는 것인, 유전체층의 제조방법.
  18. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 유전체층의 제조방법으로서,
    상기 방법은,
    플루오로폴리머, 복수의 질화붕소 입자들, 복수의 이산화티타늄 입자들, 복수의 실리카 입자들, 및 복수의 유리 섬유들을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 혼합물로부터 유전체층을 형성하는 단계;를 포함하는, 유전체층의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 유전체층을 형성하는 단계는 페이스트 압출 및 캘린더링을 포함하는 것인, 유전체층의 제조방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 유전체층을 포함하는 물품.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 유전체층을 포함하는 다층 회로판.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 유전체층은 Z-방향 열 전도율이 1 내지 2 W/mK인 것인, 다층 회로판.
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