KR20210068129A - thermal substrate - Google Patents

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KR20210068129A
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layer
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acid dianhydride
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크리스토퍼 뱅크스 벡스
로사 아이린 곤잘레즈
토마스 디 랜쳐
라예쉬 트리파티
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듀폰 일렉트로닉스, 인크.
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Abstract

열 기판은, 다층 필름, 다층 필름의 제1 외층에 부착된 제1 전도성 층, 및 다층 필름의 제2 외층에 부착된 제2 전도성 층을 포함한다. 다층 필름은, 제1 열가소성 폴리이미드를 포함하는 제1 외층, 폴리이미드를 포함하는 코어층, 및 제2 열가소성 폴리이미드를 포함하는 제2 외층을 포함한다. 다층 필름은 5 내지 150 ㎛ 범위의 총 두께를 가지며, 제1 외층, 코어층, 및 제2 외층은 열 전도성 충전제를 각각 포함한다. 제1 전도성 층 및 제2 전도성 층은, 250 내지 3000 ㎛ 범위의 두께를 각각 갖는다.The thermal substrate includes a multilayer film, a first conductive layer attached to a first outer layer of the multilayer film, and a second conductive layer attached to a second outer layer of the multilayer film. The multilayer film includes a first outer layer comprising a first thermoplastic polyimide, a core layer comprising a polyimide, and a second outer layer comprising a second thermoplastic polyimide. The multilayer film has a total thickness in the range of 5 to 150 μm, wherein the first outer layer, the core layer, and the second outer layer each include a thermally conductive filler. The first conductive layer and the second conductive layer each have a thickness in the range of 250 to 3000 μm.

Description

열 기판thermal substrate

본 개시물의 분야는 열 기판(thermal substrate)이다.The field of the present disclosure is thermal substrates.

전력 전자(power electronics) 산업에서, 전력 전자 모듈 내의 전기 절연층은 열관리 층으로부터 회로를 분리시키기 위해 중요하다. 높은 전력 밀도 전력 전자 패키징 내의 열 기판은 반도체 다이가 장착될 수 있는 강성 기판이다. 또한, 이러한 기판은 기계적 지지와 더불어, 회로 및 다이의 전기 절연을 제공할 뿐만 아니라, 방열을 위한 열적으로 효율적인 경로를 제공한다. 자동차에 있는 전력 모듈 소자와 같은 전력 모듈 소자는, 장비를 제어하기 위해 상이한 형태의 전류 및 전압을 조작하며, 이들의 기판을 통해 흐르는 대량의 전류 및 고도의 전기 절연을 필요로 한다. 전도 및 절연 둘 모두에 대한 경합하는 요구 사항을 달성하기 위해, 열 기판은, 금속(전도체로서) 및 세라믹 또는 폴리머(절연체로서)와 같은, 상이한 재료의 전도층 및 절연층을 모두 포함하고, 열 흐름을 위한 경로가 반도체 다이로부터 이격될 수 있게 하는 방식으로 이들을 함께 접합하는, 다층의 형태를 취한다.In the power electronics industry, an electrically insulating layer within a power electronics module is important to isolate circuitry from a thermal management layer. Thermal substrates in high power density power electronics packaging are rigid substrates on which semiconductor dies can be mounted. In addition to providing mechanical support, these substrates provide electrical isolation of circuits and dies, as well as provide a thermally efficient path for heat dissipation. BACKGROUND Power module devices, such as those found in automobiles, manipulate different types of currents and voltages to control equipment, and require large amounts of current flowing through their substrates and a high degree of electrical isolation. To achieve the competing requirements for both conduction and insulation, the thermal substrate comprises both conductive and insulating layers of different materials, such as metal (as conductor) and ceramic or polymer (as insulator), It takes the form of multiple layers, bonding them together in such a way that a path for flow can be spaced apart from the semiconductor die.

열 기판을 위해 사용되는 가장 통상적인 구조물은, 고도로 열 전도성 세라믹(예를 들어, Al2O3, AlN 또는 Si3N4)과 구리 사이의 고온 접합 공정을 통해 형성되는 직접 접합 구리(direct bond copper: DBC) 구성 요소이다. 전형적인 DBC 구조물에서, 금속 및 세라믹의 층들은 환경적으로 제어된 고온 공정으로 함께 접합되어, 구리 시트의 2개의 층 사이에 열 전도성 및 전기 절연성 세라믹 층을 제공한다. 그러나, 이러한 금속 및 세라믹 층들은 큰 열팽창 계수(CTE) 차를 가지므로, 이들 사이의 접합은, 전력 모듈 작동 동안 높은 온도 기울기에 따라 성능 저하를 유발하는 많은 열 기계적 응력을 받는다. 또한, 구리 층을 세라믹에 접합하기 위해 사용되는 공정은 구리 층의 두께를 1000 ㎛ 미만으로 제한한다. 전형적인 DBC 구조물은 300 ㎛ 구리 층 및 380 ㎛ 세라믹 층을 사용한다.The most common structures used for thermal substrates are direct bonds formed through a high temperature bonding process between copper and a highly thermally conductive ceramic (eg, Al 2 O 3 , AlN or Si 3 N 4 ). copper: DBC) component. In a typical DBC structure, layers of metal and ceramic are bonded together in an environmentally controlled high temperature process to provide a thermally conductive and electrically insulating ceramic layer between the two layers of copper sheet. However, since these metal and ceramic layers have a large difference in coefficient of thermal expansion (CTE), the junction between them is subjected to a lot of thermomechanical stresses that cause degradation with high temperature gradients during power module operation. Also, the process used to bond the copper layer to the ceramic limits the thickness of the copper layer to less than 1000 μm. A typical DBC structure uses a 300 μm copper layer and a 380 μm ceramic layer.

또한, 에폭시와 같은 유기계 절연층이 비교적 낮은 전력 소자를 위해(즉, 150℃ 미만의 작동 온도를 위해) 최근에 상업화되었다. 이러한 열 기판의 경우, 소자의 온도는 유기 성분의 화학적 및 기계적 안정성에 의해 제한된다. 또한, 유기 재료는 허용 가능한 열전도율을 가능하게 하도록 열 전도성 충전제로 충전되어야 하며, 세라믹 재료와 유사한 열전도율을 제공하기 위해 박막으로 제조된다. 그러나, 이러한 박막 에폭시는, 열 기판의 전기 절연 특성을 저하시킨다.In addition, organic-based insulating layers such as epoxies have recently been commercialized for relatively low power devices (ie, for operating temperatures below 150° C.). For these thermal substrates, the temperature of the device is limited by the chemical and mechanical stability of the organic components. In addition, the organic material must be filled with a thermally conductive filler to enable acceptable thermal conductivity, and is made into a thin film to provide thermal conductivity similar to that of the ceramic material. However, such thin-film epoxy deteriorates the electrical insulation properties of the thermal substrate.

폴리이미드 필름은 이들의 우수한 전기 절연 특성, 기계적 강도, 고온 안정성, 및 화학적 저항 특성으로 인해, 가요성 인쇄 회로 기판의 제조에 사용된다. 폴리이미드 필름은 얇은 금속박에 부착되어 금속-피복 래미네이트(metal-clad laminate)를 형성하며, 다른 적용예 중에서도, 칩 스케일 패키지를 위한 가요성 인쇄 연결 기판, 반도체 소자 또는 패키징 재료의 다이 패드 접합, 칩 온 플렉스(chip on flex), 칩 온 리드(chip on lead), 리드 온 칩(lead on chip), 멀티칩 모듈, 볼 그리드 어레이(또는 마이크로 볼 그리드 어레이), 및/또는 테이프 자동화 접합을 위해, 기판을 사용한다.Polyimide films are used in the manufacture of flexible printed circuit boards because of their excellent electrical insulating properties, mechanical strength, high temperature stability, and chemical resistance properties. Polyimide films are attached to thin metal foils to form metal-clad laminates, flexible printed connection boards for chip scale packages, die pad bonding of semiconductor devices or packaging materials, among other applications; For chip on flex, chip on lead, lead on chip, multichip module, ball grid array (or micro ball grid array), and/or tape automated bonding , the substrate is used.

미국 특허 번호 제7,285,321호는 낮은 유리 전이 온도(Tg) 폴리이미드 층, 높은 Tg 폴리이미드 층, 및 전도성 층을 갖는 다층 래미네이트를 설명한다. 높은 Tg 폴리이미드 층은 열경화성 폴리이미드이며, 낮은 Tg 폴리이미드 층은 열가소성 폴리이미드이다. 미국 특허 번호 제6,379,784호는 방향족 폴리이미드 복합 필름, 금속 필름 및 릴리스 필름(release film)으로 구성된 방향족 폴리이미드 래미네이트를 설명한다. 방향족 폴리이미드 복합 필름은, 방향족 폴리이미드 기판 필름, 및 2개의 열가소성 방향족 폴리이미드 층으로 구성된다. 금속 필름 및 릴리스 필름은, 폴리이미드 래미네이트와 금속 필름 사이의 우수한 접착력으로, 추가적인 접착층의 사용 없이 방향족 폴리이미드 래미네이트의 대향면에 부착된다.US Pat. No. 7,285,321 describes a multilayer laminate having a low glass transition temperature (T g ) polyimide layer, a high T g polyimide layer, and a conductive layer. The high T g polyimide layer is a thermoset polyimide and the low T g polyimide layer is a thermoplastic polyimide. U.S. Patent No. 6,379,784 describes an aromatic polyimide laminate composed of an aromatic polyimide composite film, a metal film and a release film. The aromatic polyimide composite film is composed of an aromatic polyimide substrate film and two thermoplastic aromatic polyimide layers. The metal film and the release film are attached to opposite sides of the aromatic polyimide laminate without the use of an additional adhesive layer, with good adhesion between the polyimide laminate and the metal film.

폴리이미드 필름은 열 전도성 충전제의 첨가를 통해 열 전도성으로 제조될 수 있다. 유럽 특허출원 번호 제0 659 553호 A1은 열 전도성 입자를 포함할 수 있는 공압출(coextruded) 다층 필름을 제공하기 위한 방법을 설명한다. BN, Al2O3, AlN, BeO, ZnO 및 Si3N4 또는 이들의 혼합물과 같은 열 전도성 충전제의 무기 입자는, 높은 및 낮은 Tg 폴리이미드 층 중 어느 하나 또는 둘 모두에 첨가될 수 있다. 충전제는 전형적으로 폴리머의 캐스팅 용액(cast solution)에 슬러리의 형태로 첨가된다. 충전제계 슬러리의 용제는, 폴리머 캐스팅 용액을 제조하기 위해 사용되는 것과 동일하거나 상이할 수 있다.Polyimide films can be made thermally conductive through the addition of thermally conductive fillers. European Patent Application No. 0 659 553 A1 describes a method for providing a coextruded multilayer film which may comprise thermally conductive particles. Inorganic particles of thermally conductive fillers such as BN, Al 2 O 3 , AlN, BeO, ZnO and Si 3 N 4 or mixtures thereof may be added to either or both of the high and low T g polyimide layers. . Fillers are typically added in the form of a slurry to a cast solution of the polymer. The solvent of the filler-based slurry may be the same or different from that used to prepare the polymer casting solution.

열 기판은, 다층 필름, 다층 필름의 제1 외층에 부착된 제1 전도성 층, 및 다층 필름의 제2 외층에 부착된 제2 전도성 층을 포함한다. 다층 필름은, 제1 열가소성 폴리이미드를 포함하는 제1 외층, 폴리이미드를 포함하는 코어층, 및 제2 열가소성 폴리이미드를 포함하는 제2 외층을 포함한다. 다층 필름은 5 내지 150 ㎛ 범위의 총 두께를 가지며, 제1 외층, 코어층, 및 제2 외층은 열 전도성 충전제를 각각 포함한다. 제1 전도성 층 및 제2 전도성 층은, 250 내지 3000 ㎛ 범위의 두께를 각각 갖는다.The thermal substrate includes a multilayer film, a first conductive layer attached to a first outer layer of the multilayer film, and a second conductive layer attached to a second outer layer of the multilayer film. The multilayer film includes a first outer layer comprising a first thermoplastic polyimide, a core layer comprising a polyimide, and a second outer layer comprising a second thermoplastic polyimide. The multilayer film has a total thickness in the range of 5 to 150 μm, wherein the first outer layer, the core layer, and the second outer layer each include a thermally conductive filler. The first conductive layer and the second conductive layer each have a thickness in the range of 250 to 3000 μm.

전술한 전반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 예시적이고 설명만을 위한 것이며, 첨부된 청구범위에 한정된 바와 같은 본 발명을 제한하는 것이 아니다.The foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only, and are not intended to limit the invention as defined by the appended claims.

열 기판은, 다층 필름, 다층 필름의 제1 외층에 부착된 제1 전도성 층, 및 다층 필름의 제2 외층에 부착된 제2 전도성 층을 포함한다. 다층 필름은, 제1 열가소성 폴리이미드를 포함하는 제1 외층, 폴리이미드를 포함하는 코어층, 및 제2 열가소성 폴리이미드를 포함하는 제2 외층을 포함한다. 다층 필름은 5 내지 150 ㎛ 범위의 총 두께를 가지며, 제1 외층, 코어층, 및 제2 외층은 열 전도성 충전제를 각각 포함한다. 제1 전도성 층 및 제2 전도성 층은, 250 내지 3000 ㎛ 범위의 두께를 각각 갖는다.The thermal substrate includes a multilayer film, a first conductive layer attached to a first outer layer of the multilayer film, and a second conductive layer attached to a second outer layer of the multilayer film. The multilayer film includes a first outer layer comprising a first thermoplastic polyimide, a core layer comprising a polyimide, and a second outer layer comprising a second thermoplastic polyimide. The multilayer film has a total thickness in the range of 5 to 150 μm, wherein the first outer layer, the core layer, and the second outer layer each include a thermally conductive filler. The first conductive layer and the second conductive layer each have a thickness in the range of 250 to 3000 μm.

열 기판의 일 실시형태에서, 제1 외층은 1.5 내지 20 ㎛ 범위의 두께를 가지며, 코어층은 5 내지 125 ㎛ 범위의 두께를 갖고, 제2 외층은 1.5 내지 20 ㎛ 범위의 두께를 갖는다.In one embodiment of the thermal substrate, the first outer layer has a thickness in the range of 1.5 to 20 μm, the core layer has a thickness in the range of 5 to 125 μm, and the second outer layer has a thickness in the range of 1.5 to 20 μm.

열 기판의 다른 실시형태에서, 코어층의 Tg는, 제1 외층의 Tg 및 제2 외층의 Tg 둘 모두보다 더 높다.In another embodiment of the thermal substrate, the T g of the core layer is higher than both the T g of the first outer layer and the T g of the second outer layer.

열 기판의 또 다른 실시형태에서, 제1 외층의 열 전도성 충전제는, 건조된 제1 외층의 중량을 기준으로 0 초과 내지 50 중량%의 양으로 존재하며, 코어층의 열 전도성 충전제는, 건조된 코어층의 중량을 기준으로 0 초과 내지 60 중량%의 양으로 존재하고, 제2 외층의 열 전도성 충전제는, 건조된 제2 외층의 중량을 기준으로 0 초과 내지 50 중량%의 양으로 존재한다.In another embodiment of the thermal substrate, the thermally conductive filler of the first outer layer is present in an amount of greater than 0 to 50% by weight, based on the weight of the dried first outer layer, and the thermally conductive filler of the core layer comprises: It is present in an amount of greater than 0 to 60% by weight, based on the weight of the core layer, and the thermally conductive filler of the second outer layer is present in an amount of greater than 0 to 50% by weight, based on the weight of the dried second outer layer.

열 기판의 또 다른 실시형태에서, 코어층의 열 전도성 충전제의 중량 백분율은, 각각의 층의 건조된 중량을 기준으로, 제1 외층, 제2 외층, 또는 제1 및 제2 외층 둘 모두의 열 전도성 충전제의 중량 백분율보다 더 높다.In another embodiment of the thermal substrate, the weight percentage of thermally conductive filler in the core layer is, based on the dry weight of each layer, the heat of the first outer layer, the second outer layer, or both the first and second outer layers. higher than the weight percentage of the conductive filler.

열 기판의 또 다른 실시형태에서, 제1 외층, 코어층, 및 제2 외층 각각의 열 전도성 충전제는, BN, Al2O3, AlN, SiC, BeO, 다이아몬드, Si3N4, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 개별적으로 선택된다.In another embodiment of the thermal substrate, the thermally conductive filler of each of the first outer layer, the core layer, and the second outer layer is BN, Al 2 O 3 , AlN, SiC, BeO, diamond, Si 3 N 4 , and their individually selected from the group consisting of mixtures.

열 기판의 추가적인 실시형태에서, 제1 열가소성 폴리이미드는, 4,4'-옥시디프탈산 디안히드리드(dianhydride), 피로멜리트산 디안히드리드, 3,3',4,4'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 다안히드리드; 및 1,3-비스(4-아미노페녹시) 벤젠, 2,2-비스-(4-[4-아미노페녹시]페닐) 프로판, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디아민을 포함한다.In a further embodiment of the thermal substrate, the first thermoplastic polyimide is 4,4'-oxydiphthalic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,3',4,4'-biphenyl tetra aromatic polyanhydrides selected from the group consisting of carboxylic acid dianhydrides, 3,3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydrides, and mixtures thereof; and aromatic diamines selected from the group consisting of 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 2,2-bis-(4-[4-aminophenoxy]phenyl)propane, and mixtures thereof.

열 기판의 다른 추가적인 실시형태에서, 제2 열가소성 폴리이미드는, 4,4'-옥시디프탈산 디안히드리드, 피로멜리트산 디안히드리드, 3,3',4,4'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 다안히드리드; 및 1,3-비스(4-아미노페녹시) 벤젠, 헥사메틸렌 디아민, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디아민을 포함한다.In yet a further embodiment of the thermal substrate, the second thermoplastic polyimide is 4,4'-oxydiphthalic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride, an aromatic polyanhydride selected from the group consisting of hydrides, 3,3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydrides, and mixtures thereof; and aromatic diamines selected from the group consisting of 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, hexamethylene diamine, and mixtures thereof.

열 기판의 또 다른 추가적인 실시형태에서, 제1 열가소성 폴리이미드 및 제2 열가소성 폴리이미드는 동일하다.In yet a further embodiment of the thermal substrate, the first thermoplastic polyimide and the second thermoplastic polyimide are the same.

열 기판의 또 다른 추가적인 실시형태에서, 코어층의 폴리이미드는, 3,3',4,4'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드, 4,4'-옥시디프탈산 디안히드리드, 피로멜리트산 디안히드리드, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드, 비스페놀 A 디안히드리드, 1,2,5,6-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 및 2,3,6,7-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디안히드리드; 및 p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐 에테르, 3,4'-디아미노디페닐 에테르, 2,2'-비스(트리플루오로메틸) 벤지딘, m-페닐렌디아민 및 4,4'-디아미노디페닐메탄, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디아민을 포함한다.In yet a further embodiment of the thermal substrate, the polyimide of the core layer comprises: 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride, pyromellitic acid Dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, bisphenol A dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, 1,4,5,8 - an aromatic dianhydride selected from the group consisting of naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, and 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, and mixtures thereof; and p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine, m-phenylenediamine and 4 ,4'-diaminodiphenylmethane, and aromatic diamines selected from the group consisting of mixtures thereof.

열 기판의 다른 추가적인 실시형태에서, 제1 열가소성 폴리이미드 및 제2 열가소성 폴리이미드는, 150 내지 320℃ 범위의 Tg를 각각 갖는다.In another further embodiment of the thermal substrate, the first thermoplastic polyimide and the second thermoplastic polyimide each have a T g in the range of 150 to 320 °C.

많은 양태 및 실시형태가 위에 설명되었고, 단지 예시적인 것일 뿐이며, 제한적인 것이 아니다. 본 명세서를 읽은 후에, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 양태 및 실시형태가 가능하다는 것을 이해한다. 본 발명의 다른 특징 및 이점은 이하의 상세한 설명 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.Many aspects and embodiments have been described above and are illustrative only and not restrictive. After reading this specification, those skilled in the art understand that other aspects and embodiments are possible without departing from the scope of the invention. Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and claims.

일 실시형태에서, 다층 필름을 위한 코어층은, 제1 방향족 디안히드리드와 제1 방향족 디아민의 반응을 포함하는 중축합(poly-condensation) 반응에 의해 합성된 폴리이미드를 포함한다. 일 실시형태에서, 폴리이미드는, 하나 이상의 추가적인 방향족 디안히드리드, 하나 이상의 추가적인 방향족 디아민, 또는 하나 이상의 추가적인 방향족 디안히드리드 및 하나 이상의 추가적인 방향족 디아민 모두를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 방향족 디안히드리드는, 3,3',4,4'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드, 4,4'-옥시디프탈산 디안히드리드, 피로멜리트산 디안히드리드, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드, 비스페놀 A 디안히드리드, 1,2,5,6-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 및 2,3,6,7-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 일 실시형태에서, 방향족 디아민은, p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐 에테르(ODA), 3,4'-디아미노디페닐 에테르, 2,2'-비스(트리플루오로메틸) 벤지딘(TFMB), m-페닐렌디아민(MPD) 및 4,4'-디아미노디페닐메탄(MDA)으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 일 실시형태에서, 폴리이미드는 지방족 디아민을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 코어층은 열경화성 폴리이미드일 수 있다. 일 실시형태에서, 코어층은 일부 열가소성 특성을 갖는 폴리이미드를 포함할 수 있다.In one embodiment, the core layer for the multilayer film comprises a polyimide synthesized by a poly-condensation reaction comprising the reaction of a first aromatic dianhydride and a first aromatic diamine. In one embodiment, the polyimide may comprise one or more additional aromatic dianhydrides, one or more additional aromatic diamines, or both one or more additional aromatic dianhydrides and one or more additional aromatic diamines. In one embodiment, the aromatic dianhydride is 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride, pyromellitic acid dianhydride, 3, 3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, bisphenol A dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride lead, and 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride. In one embodiment, the aromatic diamine is p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA), 3,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2'-bis(trifluoro methyl) benzidine (TFMB), m-phenylenediamine (MPD) and 4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA). In one embodiment, the polyimide may comprise an aliphatic diamine. In one embodiment, the core layer may be a thermosetting polyimide. In one embodiment, the core layer may comprise a polyimide having some thermoplastic properties.

일 실시형태에서, 다층 필름을 위한 제1 외층은 제1 열가소성 폴리이미드를 포함한다. 일 실시형태에서, 제1 열가소성 폴리이미드는, 방향족 디안히드리드 및 방향족 디아민의 반응을 포함하는 중축합 반응에 의해 합성될 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 열가소성 폴리이미드는, 하나 이상의 추가적인 방향족 디안히드리드, 하나 이상의 추가적인 방향족 디아민, 또는 추가적인 방향족 디안히드리드 및 추가적인 방향족 디아민 모두를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 다층 필름을 위한 제2 외층은, 제2 열가소성 폴리이미드를 포함한다. 일 실시형태에서, 제2 열가소성 폴리이미드는, 방향족 디안히드리드 및 방향족 디아민의 반응을 포함하는 중축합 반응에 의해 합성될 수 있다. 일 실시형태에서, 제2 열가소성 폴리이미드는, 하나 이상의 추가적인 방향족 디안히드리드, 하나 이상의 추가적인 방향족 디아민, 또는 추가적인 방향족 디안히드리드 및 추가적인 방향족 디아민 모두를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 외층, 제2 외층, 또는 제1 및 제2 외층 둘 모두는, 원하는 경우, 외층의 Tg를 감소시키기 위해 유용할 수 있는 하나 이상의 지방족 디아민을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 열가소성 폴리이미드 및 제2 열가소성 폴리이미드는 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 열가소성 폴리이미드 및 제2 열가소성 폴리이미드는, 약 150 내지 약 320℃ 범위의 Tg를 각각 갖는다.In one embodiment, the first outer layer for the multilayer film comprises a first thermoplastic polyimide. In one embodiment, the first thermoplastic polyimide may be synthesized by a polycondensation reaction comprising a reaction of an aromatic dianhydride and an aromatic diamine. In one embodiment, the first thermoplastic polyimide may include one or more additional aromatic dianhydrides, one or more additional aromatic diamines, or both additional aromatic dianhydrides and additional aromatic diamines. In one embodiment, the second outer layer for the multilayer film comprises a second thermoplastic polyimide. In one embodiment, the second thermoplastic polyimide may be synthesized by a polycondensation reaction comprising a reaction of an aromatic dianhydride and an aromatic diamine. In one embodiment, the second thermoplastic polyimide may include one or more additional aromatic dianhydrides, one or more additional aromatic diamines, or both additional aromatic dianhydrides and additional aromatic diamines. In one embodiment, the first outer layer, the second outer layer, or both the first and second outer layers may include one or more aliphatic diamines, which may be useful to reduce the T g of the outer layer, if desired. In one embodiment, the first thermoplastic polyimide and the second thermoplastic polyimide may be the same or different. In one embodiment, the first thermoplastic polyimide and the second thermoplastic polyimide each have a T g in the range of from about 150 to about 320 °C.

본원에 사용된 바와 같은 "방향족 디아민"은, 단독으로(즉, 치환 또는 비치환, 작용화 또는 비작용화 벤젠 또는 유사한 유형의 방향족 고리) 또는 다른 (방향족 또는 지방족) 고리에 연결되는 적어도 하나의 방향족 고리를 갖는 디아민을 의미하는 것으로 의도되며, 이러한 아민은 디아민의 성분일 수도 있는 임의의 비방향족 성분과 관계없이, 방향족으로 간주되어야 한다. 따라서, 방향족 디아민 중추 사슬 부분은, 2개의 인접한 이미드 결합부 사이의 적어도 하나의 방향족 성분을 의미하는 것으로 의도된다. 본원에 사용된 바와 같은 "지방족 디아민"은, 방향족 디아민의 정의를 충족시키지 않는 임의의 유기 디아민을 의미하는 것으로 의도된다.As used herein, "aromatic diamine" refers to at least one ring, either alone (ie, substituted or unsubstituted, functionalized or unfunctionalized benzene or an aromatic ring of a similar type) or linked to another (aromatic or aliphatic) ring. It is intended to mean a diamine having an aromatic ring, which amine is to be considered aromatic, irrespective of any non-aromatic component that may be a component of the diamine. Thus, an aromatic diamine backbone chain moiety is intended to mean at least one aromatic component between two adjacent imide linkages. As used herein, “aliphatic diamine” is intended to mean any organic diamine that does not meet the definition of an aromatic diamine.

문맥에 따라, 본원에 사용된 바와 같은 "디아민"은, (i) 비반응 형태(즉, 디아민 모노머); (ii) 부분적 반응 형태(즉, 올리고머의 부분 또는 부분들, 또는 디아민 모노머로부터 유도되거나 이에 달리 기인하는 다른 폴리이미드 전구체); 또는 (iii) 완전 반응 형태(디아민 모노머로부터 유도되거나 이에 달리 기인하는 폴리이미드의 부분 또는 부분들)를 의미하는 것으로 의도된다. 디아민은, 본 발명의 실시 시에 선택된 구체적인 실시형태에 따라, 하나 이상의 성분으로 작용화될 수 있다.Depending on the context, “diamine” as used herein includes (i) the unreacted form (ie, the diamine monomer); (ii) a partially reactive form (ie, a portion or portions of an oligomer, or other polyimide precursor derived from or otherwise resulting from a diamine monomer); or (iii) a fully reactive form (a portion or portions of a polyimide derived from or otherwise attributable to a diamine monomer). The diamine may be functionalized with one or more components, depending on the specific embodiment selected in the practice of the present invention.

실제로, "디아민"이라는 용어는, 디아민 성분 중의 아민 성분의 수에 대해 제한적인 것으로 의도되지 않는다(또는 축어적으로 해석되지 않는다). 예를 들어, 위의 (ii) 및 (iii)은, 2개, 1개, 또는 0개의 아민 성분을 가질 수 있는 폴리머 재료를 포함한다. 대안적으로, 디아민은, 추가적인 아민 성분(폴리머 사슬을 증식시키도록 디안히드리드와 반응하는 모노머의 말단의 아민 성분과 더불어)으로 작용화될 수 있다. 이러한 추가적인 아민 성분은, 폴리머를 가교시키거나 폴리머에 다른 작용성을 제공하기 위해 사용될 수 있다.Indeed, the term “diamine” is not intended to be limiting (or interpreted literally) as to the number of amine components in the diamine component. For example, (ii) and (iii) above include polymeric materials that may have two, one, or zero amine components. Alternatively, the diamine may be functionalized with an additional amine component (with the terminal amine component of the monomer reacting with the dianhydride to propagate the polymer chain). These additional amine components can be used to crosslink the polymer or provide other functionality to the polymer.

유사하게, 본원에 사용된 바와 같은 "디안히드리드"란 용어는, 디아민과 반응하고(이에 상보적임), 조합하여 중간 폴리아믹산(polyamic acid)(이후에 폴리이미드로 경화될 수 있음)을 형성하도록 반응할 수 있는 성분을 의미하는 것으로 의도된다. 문맥에 따라, 본원에 사용된 바와 같은 "무수물"은, 그 자체로 무수물 성분을 의미할 수 있을 뿐만 아니라, 무수물 성분의 전구체를 의미할 수도 있으며, 예를 들어, (i) 한 쌍의 카복실산기(탈수 또는 유사한 유형의 반응에 의해 무수물로 전환될 수 있음); 또는 (ii) 무수물 작용성으로 전환될 수 있는 산할로겐화물(예를 들어, 염화물) 에스테르 작용성(또는 현재 알려져 있거나 향후에 전개될 임의의 다른 작용성)을 의미할 수 있다.Similarly, the term "dianhydride," as used herein, refers to reacting (complementary thereto) with a diamine and combining to form an intermediate polyamic acid (which can then be cured to a polyimide). It is intended to mean a component capable of reacting so as to Depending on the context, “anhydride” as used herein may mean not only the anhydride component per se, but also a precursor of the anhydride component, e.g., (i) a pair of carboxylic acid groups (can be converted to anhydride by dehydration or similar types of reactions); or (ii) an acid halide (eg chloride) ester functionality that can be converted to an anhydride functionality (or any other functionality currently known or to be developed in the future).

문맥에 따라, "디안히드리드"는, (i) 비반응 형태(즉, 위의 이전 단락에서 설명된 바와 같이, 무수물 작용성이 순수 무수물 형태인지 또는 전구체 무수물 형태인지와 관계없이, 디안히드리드 모노머); (ii) 부분적 반응 형태(즉, 올리고머의 부분 또는 부분들, 또는 다른 부분적으로 반응된 또는 디안히드리드 모노머로부터 반응되거나 달리 이에 기인하는 전구체 폴리이미드 조성물); 또는 (iii) 완전 반응 형태(디안히드리드 모노머로부터 유도되거나 달리 이에 기인하는 폴리이미드의 부분 또는 부분들)를 의미할 수 있다.Depending on the context, “dianhydride” refers to (i) a dianhydride in its unreacted form (i.e., whether the anhydride functionality is in the pure anhydride form or the precursor anhydride form, as described in the previous paragraph above. monomer); (ii) a partially reacted form (ie, a precursor polyimide composition reacted from or otherwise resulting from a portion or portions of an oligomer, or other partially reacted or dianhydride monomer); or (iii) a fully reactive form (a portion or portions of a polyimide derived from or otherwise attributed to a dianhydride monomer).

디안히드리드는, 본 발명의 실시 시에 선택된 구체적인 실시형태에 따라, 하나 이상의 성분으로 작용화될 수 있다. 실제로, "디안히드리드"라는 용어는, 디안히드리드 성분 중의 무수물 성분의 수에 대해 제한적인 것으로 의도되지 않는다(또는 축어적으로 해석되지 않는다). 예를 들어, (위의 단락의) (i), (ii) 및 (iii)은, 무수물이 전구체 상태인지 또는 반응 상태인지에 따라, 2개, 1개 또는 0개의 무수물 성분을 가질 수 있는 유기 물질을 포함한다. 대안적으로, 디안히드리드 성분은, 추가적인 무수물 유형 성분(디아민과 반응하여 폴리이미드를 제공하는 무수물 성분과 더불어)으로 작용화될 수 있다. 이러한 추가적인 무수물 성분은, 폴리머를 가교시키거나 폴리머에 다른 작용성을 제공하기 위해 사용될 수 있다.A dianhydride may be functionalized with one or more components, depending on the specific embodiment selected in the practice of the present invention. Indeed, the term "dianhydride" is not intended to be limiting (or interpreted literally) as to the number of anhydride components in the dianhydride component. For example, (i), (ii) and (iii) (in the paragraph above) are organic, which may have 2, 1 or 0 anhydride components, depending on whether the anhydride is in the precursor or reactive state. contains substances. Alternatively, the dianhydride component may be functionalized with an additional anhydride type component (along with an anhydride component that reacts with the diamine to give the polyimide). These additional anhydride components can be used to crosslink the polymer or provide other functionality to the polymer.

본원에 설명된 것과 유사하거나 동일한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본원에 설명된다.Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described herein.

양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 바람직한 상한값 및 바람직한 하한값의 범위, 바람직한 범위 또는 리스트로 주어지는 경우, 이는 범위가 별도로 개시되어 있는지 여부와 관계없이, 임의의 쌍의 임의의 상한 범위 또는 바람직한 값 및 임의의 하한 범위 또는 바람직한 값으로 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 달리 상술되지 않는 한, 수치 값의 범위가 본원에 언급되는 경우, 범위는 이의 종점, 및 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범위는 범위를 한정할 때 열거된 구체적인 값으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.When an amount, concentration, or other value or parameter is given as a range, preferred range, or list of upper preferred and lower preferred values, this means any upper range or preferred value of any pair and any upper range or preferred value of any pair, whether or not the ranges are separately disclosed. It is to be understood that any lower range or all ranges formed with preferred values are specifically disclosed. Unless otherwise specified, when a range of numerical values is recited herein, the range is intended to include its endpoints, and all integers and fractions within the range. It is not intended that the scope of the invention be limited to the specific values recited when defining the range.

특정 폴리머를 설명함에 있어서, 때때로 출원인은 이들을 제조하기 위해 사용된 모노머, 또는 이들을 제조하기 위해 사용된 모노머의 양으로 폴리머를 지칭함을 이해해야 한다. 이러한 설명은 최종 폴리머를 설명하기 위해 사용된 특정 명칭을 포함하지 않을 수 있거나, 프로덕트-바이-프로세스(product-by-process) 용어를 포함하지 않을 수 있지만, 모노머 및 양에 대한 이러한 임의의 언급은, 그러한 모노머 또는 모노머의 그러한 양, 및 이의 상응하는 폴리머 및 조성물로 폴리머가 제조됨을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.It should be understood that, when referring to specific polymers, applicants will sometimes refer to polymers by the monomers used to make them, or the amount of monomers used to make them. This description may not include specific names used to describe the final polymer, or may not include product-by-process terms, but any such reference to monomers and amounts is , such monomers or such amounts of monomers, and their corresponding polymers and compositions, should be construed to mean that the polymers are prepared.

본원의 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며, 구체적으로 언급된 것을 제외하고는, 제한적인 것으로 의도되지 않는다.The materials, methods, and examples herein are illustrative only and, except as specifically noted, are not intended to be limiting.

본원에 사용된 바와 같은 "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "갖는다", "갖는"이라는 용어, 또는 이의 임의의 다른 어미 변화는, 비-배타적인 포함을 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 요소들의 리스트를 포함하는 방법, 공정, 물품, 또는 장치는 반드시 그러한 요소로만 제한되는 것이 아니라, 그러한 방법, 공정, 물품, 또는 장치에 내재하지 않거나 명시적으로 나열되지 않은 다른 요소를 포함할 수 있다. 또한, 반대로 명시적으로 언급되지 않는 한, "또는"은 "포함적 또는(inclusive or)"을 의미하며, "배타적 또는(exclusive or)"을 의미하지 않는다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 어느 하나에 의해 충족된다: A가 참(또는 존재함)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음); A가 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재함); 그리고 A 및 B 둘 모두가 참(또는 존재함).As used herein, the terms “comprises”, “comprising”, “includes”, “including”, “having”, “having”, or its Any other ending changes are intended to cover non-exclusive inclusions. For example, a method, process, article, or apparatus comprising a list of elements is not necessarily limited to only those elements, but may include other elements not inherent in such method, process, article, or apparatus or not explicitly listed. may include Also, unless explicitly stated to the contrary, "or" means "inclusive or" and not "exclusive or". For example, condition A or B is satisfied by either: A is true (or present) and B is false (or not present); A is false (or not present) and B is true (or present); and both A and B are true (or present).

또한, "일(a)" 또는 "하나(an)"의 사용은 본 발명의 요소 및 구성 요소를 설명하기 위해 사용된다. 이는 단지 편의상으로 이루어지는 것일 뿐이며, 본 발명의 일반적인 의미를 제공하기 위한 것이다. 이러한 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 단수형은, 그것이 다른 의미임이 명백하지 않는 한, 복수형을 또한 포함한다.Also, the use of “a” or “an” is used to describe elements and components of the invention. This is done for convenience only and is intended to provide a general meaning of the present invention. This description is to be understood as including one or at least one, and the singular also includes the plural unless it is clear that it means otherwise.

유기 용제organic solvent

본 발명의 폴리이미드의 합성을 위한 유용한 유기 용제는 바람직하게는 폴리이미드 전구체 재료를 용해시킬 수 있다. 또한, 이러한 용제는 225℃ 미만과 같은 비교적 낮은 비등점을 가져야 하므로, 폴리머는 적정(즉, 보다 간편하고 비용이 적게 드는) 온도로 건조될 수 있다. 210, 205, 200, 195, 190, 또는 180℃ 미만의 비등점이 바람직하다.A useful organic solvent for the synthesis of the polyimide of the present invention is preferably capable of dissolving the polyimide precursor material. Also, since these solvents should have a relatively low boiling point, such as less than 225° C., the polymer can be dried to a suitable (ie, simpler and less expensive) temperature. A boiling point of less than 210, 205, 200, 195, 190, or 180°C is preferred.

본 발명의 용제는 단독으로 사용될 수 있거나, 다른 용제와 조합하여(즉, 공-용제(co-solvent)) 사용될 수 있다. 유용한 유기 용제는, N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸아세트아미드(DMAc), N,N'-디메틸-포름아미드(DMF), 디메틸 술폭시드(DMSO), 테트라메틸 우레아(TMU), 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 1,2-디메톡시에탄(모노글리미(monoglyme)), 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(디글리미(diglyme)), 1,2-비스-(2-메톡시에톡시) 에탄(트리글리미(triglyme)), 비스 [2-(2-메톡시에톡시) 에틸)] 에테르(테트라글리미(tetraglyme)), 감마-부티로락톤, 및 비스-(2-메톡시에틸) 에테르, 테트라히드로푸란을 포함한다. 일 실시형태에서, 바람직한 용제는, N-메틸피롤리돈(NMP) 및 디메틸아세트아미드(DMAc)를 포함한다.The solvents of the present invention may be used alone or in combination with other solvents (ie, co-solvents). Useful organic solvents include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylacetamide (DMAc), N,N'-dimethyl-formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), tetramethyl urea (TMU), di Ethylene glycol diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane (monoglyme), diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), 1,2-bis-(2-methoxyethoxy) ethane (triglyme), bis[2-(2-methoxyethoxy)ethyl)] ether (tetraglyme), gamma-butyrolactone, and bis-(2-methoxyethyl) ether , tetrahydrofuran. In one embodiment, preferred solvents include N-methylpyrrolidone (NMP) and dimethylacetamide (DMAc).

대체로, 공-용제는 총 용제의 약 5 내지 50 중량%로 사용될 수 있으며, 이러한 유용한 공-용제는, 자일렌, 톨루엔, 벤젠, "셀로솔브(Cellosolve)"(글리콜 에틸 에테르), 및 "셀로솔브 아세테이트"(히드록시에틸 아세테이트 글리콜 모노아세테이트)를 포함한다.As a rule, co-solvents can be used at about 5 to 50 weight percent of the total solvent, and useful co-solvents include xylene, toluene, benzene, "Cellosolve" (glycol ethyl ether), and "cellosolve" solv acetate" (hydroxyethyl acetate glycol monoacetate).

방향족 디아민aromatic diamines

일 실시형태에서, p-페닐렌디아민(PPD), m-페닐렌디아민(MPD), 2,5-디메틸-1,4-디아미노벤젠, 트리플루오로메틸-2,4-디아미노벤젠, 트리플루오로메틸-3,5-디아미노벤젠, 2,5-디메틸-1,4-페닐렌디아민(DPX), 2,2-비스-(4-아미노페닐) 프로판, 4,4'-디아미노비페닐, 4,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노디페닐메탄(MDA), 4,4'-디아미노디페닐 술파이드, 4,4'-디아미노디페닐 술폰, 3,3'-디아미노디페닐 술폰, 비스-(4-(4-아미노페녹시)페닐 술폰(BAPS), 4,4'-비스-(아미노페녹시)비페닐(BAPB), 4,4'-디아미노디페닐 에테르(ODA), 3,4'-디아미노디페닐 에테르, 4,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-이소프로필리덴디아닐린, 2,2'-비스-(3-아미노페닐)프로판, N,N-비스-(4-아미노페닐)-n-부틸아민, N,N-비스-(4-아미노페닐) 메틸아민, 1,5-디아미노나프탈렌, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, m-아미노 벤조일-p-아미노 아닐리드, 4-아미노페닐-3-아미노벤조에이트, N,N-비스-(4-아미노페닐) 아닐린, 2,4-디아미노톨루엔, 2,5-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, 2,4-디아민-5-클로로톨루엔, 2,4-디아민-6-클로로톨루엔, 2,4-비스-(베타-아미노-t-부틸) 톨루엔, 비스-(p-베타-아미노-t-부틸 페닐) 에테르, p-비스-2-(2-메틸-4-아미노펜틸) 벤젠, m-자일릴렌 디아민, 및 p-자일릴렌 디아민을 포함하는, 임의의 수의 적합한 방향족 디아민이 코어층 폴리이미드에 포함될 수 있다.In one embodiment, p-phenylenediamine (PPD), m-phenylenediamine (MPD), 2,5-dimethyl-1,4-diaminobenzene, trifluoromethyl-2,4-diaminobenzene, Trifluoromethyl-3,5-diaminobenzene, 2,5-dimethyl-1,4-phenylenediamine (DPX), 2,2-bis-(4-aminophenyl) propane, 4,4'-dia Minobiphenyl, 4,4'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA), 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone , 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, bis-(4-(4-aminophenoxy)phenyl sulfone (BAPS), 4,4'-bis-(aminophenoxy)biphenyl (BAPB), 4, 4'-diaminodiphenyl ether (ODA), 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminobenzophenone, 4,4'-isopropylidenedianiline, 2,2'-bis -(3-aminophenyl)propane, N,N-bis-(4-aminophenyl)-n-butylamine, N,N-bis-(4-aminophenyl)methylamine, 1,5-diaminonaphthalene, 3,3'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, m-amino benzoyl-p-amino anilide, 4-aminophenyl-3-aminobenzoate, N,N-bis-(4-aminophenyl) Aniline, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 2,4-diamine-5-chlorotoluene, 2,4-diamine-6-chlorotoluene, 2, 4-bis-(beta-amino-t-butyl) toluene, bis-(p-beta-amino-t-butyl phenyl) ether, p-bis-2-(2-methyl-4-aminopentyl) benzene, m Any number of suitable aromatic diamines may be included in the core layer polyimide, including -xylylene diamine, and p-xylylene diamine.

다른 유용한 방향족 디아민은, 2,2'-비스(트리플루오로메틸) 벤지딘(TFMB), 1,2-비스-(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스-(4-아미노페녹시) 벤젠, 1,2-비스-(3-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스-(3-아미노페녹시) 벤젠, 1-(4-아미노페녹시)-3-(3-아미노페녹시) 벤젠, 1,4-비스-(4-아미노페녹시) 벤젠, 1,4-비스-(3-아미노페녹시) 벤젠, 1-(4-아미노페녹시)-4-(3-아미노페녹시) 벤젠, 2,2-비스-(4-[4-아미노페녹시]페닐) 프로판(BAPP), 2,2'-비스-(4-아미노페닐)-헥사플루오로 프로판(6F 디아민), 2,2'-비스-(4-페녹시 아닐린) 이소프로필리덴, 2,4,6-트리메틸-1,3-디아미노벤젠, 4,4'-디아미노-2,2'-트리플루오로메틸 디페닐옥사이드, 3,3'-디아미노-5,5'-트리플루오로메틸 디페닐옥사이드, 4,4'-트리플루오로메틸-2,2'-디아미노비페닐, 2,4,6-트리메틸-1,3-디아미노벤젠, 4,4'-옥시-비스-[2-트리플루오로메틸)벤젠 아민] (1,2,4-OBABTF), 4,4'-옥시-비스-[3-트리플루오로메틸)벤젠 아민], 4,4'-티오-비스-[(2-트리플루오로메틸)벤젠-아민], 4,4'-티오비스[(3-트리플루오로메틸)벤젠 아민], 4,4'-술폭실-비스-[(2-트리플루오로메틸)벤젠 아민, 4,4'-술폭실-비스-[(3-트리플루오로메틸)벤젠 아민], 및 4,4'-케토-비스-[(2-트리플루오로메틸)벤젠 아민]을 포함한다.Other useful aromatic diamines are 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB), 1,2-bis-(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis-(4-aminophenoxy) ) Benzene, 1,2-bis-(3-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis-(3-aminophenoxy)benzene, 1-(4-aminophenoxy)-3-(3-aminophenoxy) H) Benzene, 1,4-bis-(4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis-(3-aminophenoxy) benzene, 1-(4-aminophenoxy)-4-(3-amino Phenoxy) benzene, 2,2-bis-(4-[4-aminophenoxy]phenyl)propane (BAPP), 2,2'-bis-(4-aminophenyl)-hexafluoropropane (6F diamine) , 2,2'-bis-(4-phenoxyaniline) isopropylidene, 2,4,6-trimethyl-1,3-diaminobenzene, 4,4'-diamino-2,2'-trifluoro Romethyl diphenyloxide, 3,3'-diamino-5,5'-trifluoromethyl diphenyloxide, 4,4'-trifluoromethyl-2,2'-diaminobiphenyl, 2,4 ,6-Trimethyl-1,3-diaminobenzene, 4,4'-oxy-bis-[2-trifluoromethyl)benzene amine] (1,2,4-OBABTF), 4,4'-oxy- Bis-[3-trifluoromethyl)benzene amine], 4,4'-thio-bis-[(2-trifluoromethyl)benzene-amine], 4,4'-thiobis[(3-trifluoro Romethyl)benzene amine], 4,4'-sulfoxyl-bis-[(2-trifluoromethyl)benzene amine, 4,4'-sulfoxyl-bis-[(3-trifluoromethyl)benzene amine ], and 4,4′-keto-bis-[(2-trifluoromethyl)benzene amine].

일 실시형태에서, 유용한 방향족 디아민은, 비스-아미노페녹시벤젠(APB), 아미노페녹시페닐프로판(BAPP), 디메틸페닐렌디아민(DPX), 비스아닐린 P, 및 이들의 조합물의 이소머를 포함하며, 이러한 특정 방향족 디아민의 사용은 폴리이미드의 래미네이션 온도를 감소시킬 수 있고, 다른 재료(특히, 금속)에 부착된 경우, 폴리이미드의 박리 강도를 증가시킬 수 있다.In one embodiment, useful aromatic diamines include isomers of bis-aminophenoxybenzene (APB), aminophenoxyphenylpropane (BAPP), dimethylphenylenediamine (DPX), bisaniline P, and combinations thereof. The use of this particular aromatic diamine can reduce the lamination temperature of the polyimide and increase the peel strength of the polyimide when attached to other materials (especially metals).

일 실시형태에서, 외층의 열가소성 폴리이미드는, 코어층에 대해 위에 열거된 임의의 방향족 디아민 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the thermoplastic polyimide of the outer layer may include one or more of any of the aromatic diamines listed above for the core layer.

방향족 디안히드리드Aromatic dianhydrides

일 실시형태에서, 임의의 방향족 디안히드리드, 또는 방향족 디안히드리드들의 조합물은, 코어층 폴리이미드를 형성할 때 디안히드리드 모노머로서 사용될 수 있다. 디안히드리드는, 이들의 테트라-산 형태(또는 테트라 산의 모노, 디, 트리, 또는 테트라 에스테르)로 사용될 수 있거나, 이들의 디에스테르 산할로겐화물(염화물)로 사용될 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서, 디안히드리드 형태는 일반적으로 산 또는 에스테르보다 더 반응성이기 때문에 바람직할 수 있다.In one embodiment, any aromatic dianhydride, or combination of aromatic dianhydrides, may be used as the dianhydride monomer when forming the core layer polyimide. The dianhydrides may be used in their tetra-acid form (or mono, di, tri, or tetra esters of tetra acids), or as their diester acid halides (chlorides). However, in some embodiments, the dianhydride form may be preferred because it is generally more reactive than the acid or ester.

적합한 방향족 디안히드리드의 실시예는, 3,3',4,4'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드(BPDA), 1,2,5,6-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 2,3,6,7-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 2-(3',4'-디카르복시페닐) 5,6-디카르복시벤즈이미다졸 디안히드리드, 2-(3',4'-디카르복시페닐) 5,6-디카르복시벤즈옥사졸 디안히드리드, 2-(3',4'-디카르복시페닐) 5,6-디카르복시벤조티아졸 디안히드리드, 2,2',3,3'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드, 2,3,3',4'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드(BTDA), 2,2',3,3'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드, 2,3,3',4'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드, 비시클로-[2,2,2]-옥텐-(7)-2,3,5,6-테트라카복실산-2,3,5,6-디안히드리드, 4,4'-티오-디프탈 무수물, 비스 (3,4-디카르복시페닐) 술폰 디안히드리드, 비스 (3,4-디카르복시페닐) 술폭시드 디안히드리드(DSDA), 비스 (3,4-디카르복시페닐 옥사디아졸-1,3,4) p-페닐렌 디안히드리드, 비스 (3,4-디카르복시페닐) 2,5-옥사디아졸 1,3,4-디안히드리드, 비스 2,5-(3',4'-디카르복시디페닐에테르) 1,3,4-옥사디아졸 디안히드리드, 4,4'-옥시디프탈 무수물(ODPA), 비스 (3,4-디카르복시페닐) 티오 에테르 디안히드리드, 비스페놀 A 디안히드리드(BPADA), 비스페놀 S 디안히드리드, 2,2-비스-(3,4-디카르복시페닐) 1,1,1,3,3,3,-헥사플루오로프로판 디안히드리드(6FDA), 5,5-[2,2,2]-트리플루오로-1-(트리플루오로메틸)에틸리덴, 비스-1,3-이소벤조푸란디온, 1,4-비스(4,4'-옥시프탈 무수물) 벤젠, 비스 (3,4-디카르복시페닐) 메탄 디안히드리드, 시클로펜타디에닐 테트라카복실산 디안히드리드, 시클로펜탄 테트라카복실산 디안히드리드, 에틸렌 테트라카복실산 디안히드리드, 페릴렌 3,4,9,10-테트라카복실산 디안히드리드, 피로멜리트산 디안히드리드(PMDA), 테트라히드로푸란 테트라카복실산 디안히드리드, 1,3-비스-(4,4'-옥시디프탈 무수물) 벤젠, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐) 프로판 디안히드리드, 2,6-디클로로나프탈렌-1,4,5,8-테트라카복실산 디안히드리드, 2,7-디클로로나프탈렌-1,4,5,8-테트라카복실산 디안히드리드, 2,3,6,7-테트라클로로나프탈렌-1,4,5,8-테트라카복실산 디안히드리드, 페난트렌-1,8,9,10-테트라카복실산 디안히드리드, 피라진-2,3,5,6-테트라카복실산 디안히드리드, 벤젠-1,2,3,4-테트라카복실산 디안히드리드; 및 티오펜-2,3,4,5-테트라카복실산 디안히드리드를 포함한다.Examples of suitable aromatic dianhydrides include 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride (BPDA), 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, 1,4, 5,8-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, 2-(3',4'-dicarboxyphenyl) 5,6-dicarboxybenzimidazole dianhydride Lead, 2-(3',4'-dicarboxyphenyl) 5,6-dicarboxybenzoxazole dianhydride, 2-(3',4'-dicarboxyphenyl) 5,6-dicarboxybenzothiazole Dianhydride, 2,2',3,3'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,3',4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, 3,3',4,4'- Benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride (BTDA), 2,2',3,3'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,3',4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride, bicyclo- [2,2,2]-octene-(7)-2,3,5,6-tetracarboxylic acid-2,3,5,6-dianhydride, 4,4'-thio-diphthalic anhydride, bis ( 3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfoxide dianhydride (DSDA), bis (3,4-dicarboxyphenyl oxadiazole-1,3,4 ) p-phenylene dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) 2,5-oxadiazole 1,3,4-dianhydride, bis 2,5- (3',4'-dicarboxy Diphenyl ether) 1,3,4-oxadiazole dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic anhydride (ODPA), bis (3,4-dicarboxyphenyl) thioether dianhydride, bisphenol A dianhydride Lead (BPADA), bisphenol S dianhydride, 2,2-bis- (3,4-dicarboxyphenyl) 1,1,1,3,3,3,-hexafluoropropane dianhydride (6FDA), 5,5-[2,2,2]-trifluoro-1-(trifluoromethyl)ethylidene, bis-1,3-isobenzofurandione, 1,4-bis(4,4′-oxy phthalic anhydride) benzene, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, cyclopentadienyl tetracarboxylic acid dianhydride, cyclopentane tetracarboxylic acid dianhydride, ethylene Tetracarboxylic acid dianhydride, perylene 3,4,9,10-tetracarboxylic acid dianhydride, pyromellitic acid dianhydride (PMDA), tetrahydrofuran tetracarboxylic acid dianhydride, 1,3-bis-(4, 4'-oxydiphthalic anhydride) benzene, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,6-dichloronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid dianhydride, 2,7-dichloronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,6,7-tetrachloronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid dianhydride, phenanthrene- 1,8,9,10-tetracarboxylic acid dianhydride, pyrazine-2,3,5,6-tetracarboxylic acid dianhydride, benzene-1,2,3,4-tetracarboxylic acid dianhydride; and thiophene-2,3,4,5-tetracarboxylic acid dianhydride.

일 실시형태에서, 외층의 열가소성 폴리이미드는, 코어층에 대해 위에 열거된 임의의 방향족 디안히드리드 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the thermoplastic polyimide of the outer layer may include one or more of any of the aromatic dianhydrides listed above for the core layer.

열 전도성 충전제thermally conductive filler

일 실시형태에서, 열 전도성 충전제는 열 전도성이지만, 다층 필름의 전기 절연 특성을 보존하기 위해 전기 절연성이기도 해야 한다. 열 전도성이면서 전기 절연성인 충전제의 실시예는, BN, AlN, Al2O3, Si3N4, ZnO, MgCO3, MgO, BeO, 다이아몬드, SiC, 많은 다른 산화물, 질화물 및 탄화물 화합물, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시형태에서, 코어-쉘 유형 충전제는, 제2 충전제 재료의 코팅에 의해 코팅된 이러한 충전제 재료 중 하나를 포함할 수 있다. 이러한 열 전도성 충전제는 임의의 형상 또는 크기일 수 있으며, 약 0.001 내지 약 8 ㎛ 범위의 평균 1차 입자 크기(D50)를 가질 수 있다.In one embodiment, the thermally conductive filler is thermally conductive, but must also be electrically insulating to preserve the electrically insulating properties of the multilayer film. Examples of thermally conductive and electrically insulating fillers include BN, AlN, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , ZnO, MgCO 3 , MgO, BeO, diamond, SiC, many other oxide, nitride and carbide compounds, and these contains a mixture of In one embodiment, the core-shell type filler may comprise one of these filler materials coated by a coating of a second filler material. This thermally conductive filler may be of any shape or size and may have an average primary particle size (D 50 ) in the range of about 0.001 to about 8 μm.

다층 필름multilayer film

본 발명에 따른 폴리이미드 필름 층은, 디아민 및 디안히드리드(모노머 또는 다른 폴리이미드 전구체 형태)를 용제와 함께 조합하여, 폴리아믹산(폴리아미드 산으로도 지칭됨) 용액을 형성함으로써 제조될 수 있다. 디안히드리드 및 디아민은 약 0.90 내지 1.10의 몰 비로 조합될 수 있다. 디안히드리드 및 디아민의 몰 비를 조정함으로써, 이로부터 형성되는 폴리아믹산의 분자량이 조정될 수 있다.Polyimide film layers according to the present invention can be prepared by combining a diamine and a dianhydride (in the form of a monomer or other polyimide precursor) with a solvent to form a polyamic acid (also referred to as polyamic acid) solution. . The dianhydride and diamine may be combined in a molar ratio of about 0.90 to 1.10. By adjusting the molar ratio of the dianhydride and the diamine, the molecular weight of the polyamic acid formed therefrom can be adjusted.

일 실시형태에서, 폴리아믹산 캐스팅 용액은 폴리아믹산 용액으로부터 유도된다. 바람직하게는 폴리아믹산 용액을 포함하는 폴리아믹산 캐스팅 용액은, i) 하나 이상의 탈수제, 예를 들어, 지방족산 무수물(아세트산 무수물 등) 및/또는 방향족산 무수물; 및 ii) 하나 이상의 촉매, 예를 들어, 지방족 삼차 아민(트리에틸 아민 등), 방향족 삼차 아민(디메틸 아닐린 등) 및 헤테로사이클릭 삼차 아민(피리딘, 피콜린, 이소퀴놀린 등)과 같은, 전환 화학 물질과 선택적으로 조합될 수 있다. 무수물 탈수 재료는, 폴리아믹산 중의 아미드산기의 양에 비하여 몰 초과량으로 흔히 사용된다. 사용되는 아세트산 무수물의 양은, 전형적으로 폴리아믹산의 당량(반복 단위)당 약 2.0 내지 4.0 몰이다. 대체로, 유사한 양의 삼차 아민 촉매가 사용된다.In one embodiment, the polyamic acid casting solution is derived from a polyamic acid solution. Preferably, the polyamic acid casting solution comprising the polyamic acid solution comprises: i) at least one dehydrating agent, for example, an aliphatic acid anhydride (such as acetic anhydride) and/or an aromatic acid anhydride; and ii) one or more catalysts, for example, conversion chemistry, such as aliphatic tertiary amines (triethyl amine, etc.), aromatic tertiary amines (dimethyl aniline, etc.) and heterocyclic tertiary amines (pyridine, picoline, isoquinoline, etc.) It can be optionally combined with a substance. The anhydride dehydration material is often used in a molar excess relative to the amount of amic acid groups in the polyamic acid. The amount of acetic anhydride used is typically about 2.0 to 4.0 moles per equivalent (repeating unit) of polyamic acid. In general, similar amounts of tertiary amine catalyst are used.

일 실시형태에서, 폴리아믹산 용액, 및/또는 폴리아믹산 캐스팅 용액은, 약 5.0 또는 10 중량% 내지 약 15, 20, 25, 30, 35 및 40 중량%의 농도로 유기 용제에 용해된다.In one embodiment, the polyamic acid solution, and/or the polyamic acid casting solution, is dissolved in the organic solvent at a concentration of about 5.0 or 10 weight percent to about 15, 20, 25, 30, 35 and 40 weight percent.

일 실시형태에서, 열 전도성 충전제는, 극성, 중성(aprotic) 용제, 예를 들어, DMAC 또는 폴리아믹산과 융화성인 다른 용제에 분산되거나 현탁된다. 일 실시형태에서, 열 전도성 충전제는, 약 5, 10 또는 15 중량% 내지 약 20, 30, 40, 50 및 75 중량%의 농도로 유기 용제에 분산될 수 있다. 일 실시형태에서, 열 전도성 충전제의 분산물 또는 현탁물을 위해 사용되는 용제는, 폴리아믹산 용액을 위해 사용되는 용제와 동일하거나 상이하다. 그 다음, 열 전도성 충전제의 분산물 또는 현탁물은, 최종 필름의 원하는 충전제 충전을 달성하도록 폴리아믹산 캐스팅 용액에 첨가될 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 외층은, 건조된 필름의 0 초과 내지 약 50 중량%의 양으로 열 전도성 충전제를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 코어층은, 건조된 필름의 0 초과 내지 약 60 중량%의 양으로 열 전도성 충전제를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 제2 외층은, 건조된 필름의 0 초과 내지 약 50 중량%의 양으로 열 전도성 충전제를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 외층, 코어층, 및 제2 외층은, 건조된 필름의 중량 백분율을 기준으로, 다층 필름의 다른 층과 동일하거나 상이한 양의 열 전도성 충전제를 각각 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 코어층의 열 전도성 충전제의 중량 백분율은, 제1 외층, 제2 외층, 또는 제1 및 제2 외층 둘 모두의 열 전도성 충전제의 중량 백분율보다 더 높을 수 있다. 다른 실시형태에서, 코어층의 열 전도성 충전제의 중량 백분율은, 제1 외층, 제2 외층, 또는 제1 및 제2 외층 둘 모두의 열 전도성 충전제의 중량 백분율보다 더 낮을 수 있다.In one embodiment, the thermally conductive filler is dispersed or suspended in a polar, aprotic solvent, such as DMAC or other solvent compatible with the polyamic acid. In one embodiment, the thermally conductive filler may be dispersed in the organic solvent at a concentration of from about 5, 10, or 15 weight percent to about 20, 30, 40, 50 and 75 weight percent. In one embodiment, the solvent used for the dispersion or suspension of the thermally conductive filler is the same as or different from the solvent used for the polyamic acid solution. The dispersion or suspension of thermally conductive filler can then be added to the polyamic acid casting solution to achieve the desired filler filling of the final film. In one embodiment, the first outer layer may include a thermally conductive filler in an amount from greater than 0 to about 50% by weight of the dried film. In one embodiment, the core layer may include a thermally conductive filler in an amount of greater than 0 to about 60 weight percent of the dried film. In one embodiment, the second outer layer may include a thermally conductive filler in an amount from greater than 0 to about 50% by weight of the dried film. In one embodiment, the first outer layer, the core layer, and the second outer layer may each have the same or different amounts of thermally conductive filler as the other layers of the multilayer film, based on the weight percentage of the dried film. In one embodiment, the weight percentage of thermally conductive filler in the core layer may be higher than the weight percentage of thermally conductive filler in the first outer layer, the second outer layer, or both the first and second outer layers. In other embodiments, the weight percentage of thermally conductive filler in the core layer may be lower than the weight percentage of thermally conductive filler in the first outer layer, the second outer layer, or both the first and second outer layers.

그 다음, 용매화 혼합물(열 전도성 충전제를 갖는 폴리아믹산 캐스팅 용액)은 필름을 수득하기 위해, 이음매 없는 벨트 또는 회전식 드럼과 같은 지지체 상에 캐스팅되거나 도포될 수 있다. 그 다음, 용제 함유 필름은, 전환 화학 반응물(화학 경화)과 함께 적절한 온도(열 경화)로 가열함으로써 자립식(self-supporting) 필름으로 전환될 수 있다. 그 다음, 필름이 지지체와 분리될 수 있고, 지속적인 열 및 화학 경화를 통해, 예를 들어 폭내기(tentering)에 의해 연신됨으로써, 폴리이미드 필름을 제공할 수 있다.The solvation mixture (polyamic acid casting solution with thermally conductive filler) can then be cast or applied onto a support such as a seamless belt or rotary drum to obtain a film. The solvent-containing film can then be converted into a self-supporting film by heating with a conversion chemical reactant (chemical curing) to the appropriate temperature (thermal curing). The film can then be separated from the support and stretched through continuous thermal and chemical curing, for example by tentering, to provide a polyimide film.

본 발명에 따른 폴리이미드 필름을 제조하기 위한 유용한 방법은 미국 특허 번호 제5,166,308호 및 제5,298,331호에서 확인될 수 있으며, 이들은 그 안의 모든 교시에 대해 본 명세서에 참조로 포함된다. 다음과 같은 다수의 변형예도 가능하다:Useful methods for making polyimide films according to the present invention can be found in US Pat. Nos. 5,166,308 and 5,298,331, which are incorporated herein by reference for all teachings therein. A number of variations are also possible, such as:

(a) 디아민 성분 및 디안히드리드 성분이 사전에 함께 혼합된 다음, 혼합물이 교반되면서 용제에 부분적으로 첨가되는 방법.(a) A method in which the diamine component and the dianhydride component are mixed together in advance and then partially added to the solvent while the mixture is stirred.

(b) 디아민 및 디안히드리드 성분의 교반 혼합물에 용제가 첨가되는 방법. (위의 (a)와 대조적임)(b) A method in which a solvent is added to a stirred mixture of the diamine and dianhydride components. (as opposed to (a) above)

(c) 디아민이 단독으로 용제에 용해된 다음, 반응 속도를 제어할 수 있게 하는 그러한 비율로 디안히드리드가 이에 첨가되는 방법.(c) A method in which the diamine alone is dissolved in a solvent, and then a dianhydride is added thereto in such a proportion as to allow the reaction rate to be controlled.

(d) 디안히드리드 성분이 단독으로 용제에 용해된 다음, 반응 속도를 제어할 수 있게 하는 그러한 비율로 아민 성분이 이에 첨가되는 방법.(d) A method in which the dianhydride component alone is dissolved in a solvent, and then the amine component is added thereto in such a proportion as to make it possible to control the reaction rate.

(e) 디아민 성분 및 디안히드리드 성분이 용제에 개별적으로 용해된 다음, 이러한 용액들이 반응기에서 혼합되는 방법.(e) The diamine component and the dianhydride component are separately dissolved in a solvent, and then these solutions are mixed in a reactor.

(f) 과잉 아민 성분을 갖는 폴리아믹산, 및 과잉 디안히드리드 성분을 갖는 다른 폴리아믹산이 사전에 형성된 다음, 특히 비-무작위 또는 블록 코폴리머를 생성하는 그러한 방식으로, 반응기에서 서로 반응되는 방법.(f) A process in which a polyamic acid having an excess amine component and another polyamic acid having an excess dianhydride component are preformed and then reacted with each other in a reactor, particularly in such a way as to produce a non-random or block copolymer.

(g) 아민 성분 및 디안히드리드 성분의 특정 부분이 먼저 반응된 다음, 잔류 디아민 성분이 반응되거나, 그 반대로 되는 방법.(g) A method in which the amine component and a specific portion of the dianhydride component are reacted first, and then the residual diamine component is reacted, or vice versa.

(h) 전환 화학 물질이 폴리아믹산과 혼합되어 폴리아믹산 캐스팅 용액을 형성한 다음, 캐스팅되어 겔 필름을 형성하는 방법.(h) A method in which a conversion chemical is mixed with a polyamic acid to form a polyamic acid casting solution, and then cast to form a gel film.

(i) 성분이 용제의 일부 또는 전부에 임의의 순서로 부분적으로 또는 전체적으로 첨가되고, 또한 임의의 성분의 일부 또는 전부가 용제의 일부 또는 전부에 용액으로 첨가될 수 있는 방법.(i) A method in which the components are partially or wholly added to some or all of the solvent in any order, and also some or all of the optional components can be added to some or all of the solvent as a solution.

(j) 디안히드리드 성분 중 하나를 디아민 성분 중 하나와 먼저 반응시켜서 제1 폴리아믹산을 수득하는 방법. 그 다음, 다른 디안히드리드 성분을 다른 아민 성분과 반응시켜서 제2 폴리아믹산을 수득한다. 그 다음, 필름 형성 전에, 다수의 방식 중 어느 하나로 아믹산을 조합한다.(j) A method for obtaining a first polyamic acid by first reacting one of the dianhydride components with one of the diamine components. Then, another dianhydride component is reacted with another amine component to obtain a second polyamic acid. Then, prior to film formation, the amic acid is combined in any of a number of ways.

각각의 폴리이미드 층의 두께는, 필름 또는 최종 적용예 사양의 의도된 목적에 따라 조정될 수 있다. 일 실시형태에서, 다층 필름은 약 5 내지 약 150 ㎛, 또는 약 15 내지 약 100 ㎛, 또는 약 25 내지 약 75 ㎛의 총 두께를 갖는다. 일 실시형태에서, 코어층의 두께는 약 5 내지 약 125 ㎛, 또는 약 10 내지 약 100 ㎛, 또는 약 15 내지 약 75 ㎛, 또는 약 15 내지 약 40 ㎛의 범위이다. 일 실시형태에서, 외층의 두께는 각각의 외층에 대해, 약 1.5 내지 약 20 ㎛, 또는 각각의 외층에 대해, 약 3 내지 약 15 ㎛, 또는 약 3 내지 약 12 ㎛, 또는 약 3 내지 약 6 ㎛의 범위이다. 당업자는 전력 전자 적용예를 위한 유용한 열 기판을 형성하기 위해 금속층에 충분한 접착력을 제공하도록, 열가소성 폴리이미드를 갖는 외층의 최소 두께가 필요함을 이해할 것이다. 또한, 다층 필름의 기계적 무결성을 유지하기 위해, 코어층의 최소 두께가 필요하다.The thickness of each polyimide layer can be adjusted according to the intended purpose of the film or end application specification. In one embodiment, the multilayer film has a total thickness of from about 5 to about 150 μm, or from about 15 to about 100 μm, or from about 25 to about 75 μm. In one embodiment, the thickness of the core layer ranges from about 5 to about 125 μm, or from about 10 to about 100 μm, or from about 15 to about 75 μm, or from about 15 to about 40 μm. In one embodiment, the thickness of the outer layer is from about 1.5 to about 20 μm for each outer layer, or from about 3 to about 15 μm for each outer layer, or from about 3 to about 12 μm, or from about 3 to about 6 μm in the range of μm. Those skilled in the art will understand that a minimum thickness of the outer layer with the thermoplastic polyimide is required to provide sufficient adhesion to the metal layer to form a useful thermal substrate for power electronics applications. Also, in order to maintain the mechanical integrity of the multilayer film, a minimum thickness of the core layer is required.

높은 전력 밀도 반도체 소자(예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)를 위한 열 기판으로서, 다층 필름은, 실온으로부터 200℃만큼 높은 온도로의 급속한 온도 변화를 겪을 수 있다. 자동차의 전력 모듈의 실제 구동 사이클 조건은 빠르고 반복적인 패턴으로 이러한 온도 변화에 영향을 줄 수 있으므로, 신속한 방열 및 높은 기계적 무결성을 필요로 한다. 이러한 조건 하에서, 에폭시와 같은 낮은 Tg 유기층은, 접착력 손실 및 박리에 영향을 받기 쉽다.As thermal substrates for high power density semiconductor devices (eg, insulated gate bipolar transistors), multilayer films can undergo rapid temperature changes from room temperature to as high as 200°C. The actual driving cycle conditions of an automobile's power module can affect these temperature changes in a fast and repeatable pattern, requiring rapid heat dissipation and high mechanical integrity. Under these conditions, low T g organic layers, such as epoxy, are susceptible to adhesion loss and peeling.

일 실시형태에서, 다층 필름의 코어층 및 외층은, 공압출에 의해 동시에 용액 캐스팅될 수 있다. 캐스팅 시에, 폴리이미드는 폴리아믹산 용액의 형태일 수 있다. 캐스팅 용액은, 이후에 폴리이미드로 경화되는, 경화되지 않은 폴리아믹산 필름을 형성한다. 이러한 래미네이트의 접착 강도는, 접착 강도를 증가시키기 위한 다양한 기술을 사용함으로써 개선될 수 있다.In one embodiment, the core layer and the outer layer of the multilayer film may be solution cast simultaneously by coextrusion. Upon casting, the polyimide may be in the form of a polyamic acid solution. The casting solution forms an uncured polyamic acid film, which is then cured to polyimide. The adhesive strength of these laminates can be improved by using various techniques to increase the adhesive strength.

일부 실시형태에서, 완성된 폴리아믹산 용액이 여과되어 슬롯 다이로 펌핑되며, 흐름은 삼층 공압출 필름의 제1 외층 및 제2 외층을 형성하는 그러한 방식으로 분할된다. 일부 실시형태에서, 제2 흐름의 폴리이미드가 여과된 다음, 삼층 공압출 필름의 중간 폴리이미드 코어층을 형성하는 그러한 방식으로, 캐스팅 다이로 펌핑된다. 용액의 유량은 원하는 층 두께를 달성하도록 조정될 수 있다.In some embodiments, the finished polyamic acid solution is filtered and pumped to a slot die, and the flow is split in such a way as to form a first outer layer and a second outer layer of the trilayer coextrusion film. In some embodiments, a second stream of polyimide is filtered and then pumped to a casting die in such a way as to form an intermediate polyimide core layer of a three-layer coextrusion film. The flow rate of the solution can be adjusted to achieve the desired layer thickness.

일부 실시형태에서, 다층 필름은 제1 외층, 코어층, 및 제2 외층을 동시에 압출함으로써 제조된다. 일부 실시형태에서, 층은 단일 또는 다중-공동(cavity) 압출 다이를 통해 압출된다. 다른 실시형태에서, 다층 필름은 단일-공동 다이를 사용하여 제조된다. 단일-공동 다이가 사용되는 경우, 층류의 흐름은, 흐름의 혼합(comingling)을 방지하고 균일한 계층화를 제공하기에 충분한 높은 점도이어야 한다. 공압출 공정을 사용함으로써, 접착층의 사용 없이, 우수한 층간 접착력을 갖는 다층 필름이 제조될 수 있다.In some embodiments, the multilayer film is made by simultaneously extruding the first outer layer, the core layer, and the second outer layer. In some embodiments, the layer is extruded through a single or multi-cavity extrusion die. In another embodiment, the multilayer film is made using a single-cavity die. If a single-cavity die is used, the laminar flow should be of high enough viscosity to prevent comingling of the flow and to provide uniform stratification. By using the co-extrusion process, a multilayer film having excellent interlayer adhesion can be produced without the use of an adhesive layer.

일 실시형태에서, 다층 필름은, 폴리이미드 필름의 형성에 사용되는 임의의 통상적인 기술에 의해 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 겔 필름 또는 그린 필름과 같은, 폴리이미드 필름을 제조하는 중간 제조 단계 동안 외층이 코어층에 도포될 수 있다.In one embodiment, the multilayer film may be formed by any conventional technique used to form polyimide films. In one embodiment, an outer layer may be applied to the core layer during an intermediate manufacturing step of making a polyimide film, such as a gel film or a green film.

열 기판thermal substrate

일 실시형태에서, 제1 및 제2 전도성 층에 부착된 다층 필름을 갖는 열 기판을 형성하기 위해, 래미네이션 공정이 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 열가소성 폴리이미드를 포함하는, 다층 필름의 제1 외층은, 다층 필름의 코어층과 제1 전도성 층 사이에 있으며, 제2 열가소성 폴리이미드를 포함하는 제2 외층은 코어층의 대향측에 있다. 일 실시형태에서, 제2 전도성 층은 코어층의 대향측에서 제2 외층과 접촉되어 배치된다. 이러한 유형의 구조물의 한 가지 이점은, 외층의 열가소성 폴리이미드가 전도성 층(들)에 접합되기 위해 필요한 래미네이션 온도로 다층 필름의 래미네이션 온도가 감소된다는 점이다. 일 실시형태에서, 전도성 층(들)은 금속층(들)이다. 일 실시형태에서, 금속층은, 약 250 내지 약 3000 ㎛, 또는 약 250 내지 약 2000 ㎛, 또는 약 300 내지 약 1000 ㎛ 범위의 두께를 갖는 금속 시트이다.In one embodiment, a lamination process may be used to form a thermal substrate having a multilayer film attached to the first and second conductive layers. In one embodiment, the first outer layer of the multilayer film comprising a first thermoplastic polyimide is between the core layer of the multilayer film and the first conductive layer, the second outer layer comprising a second thermoplastic polyimide is the core layer is on the opposite side of In one embodiment, the second conductive layer is disposed in contact with the second outer layer on the opposite side of the core layer. One advantage of this type of structure is that the lamination temperature of the multilayer film is reduced to the lamination temperature required for the thermoplastic polyimide of the outer layer to be bonded to the conductive layer(s). In one embodiment, the conductive layer(s) are metal layer(s). In one embodiment, the metal layer is a metal sheet having a thickness ranging from about 250 to about 3000 μm, or from about 250 to about 2000 μm, or from about 300 to about 1000 μm.

일 실시형태에서, 본 발명의 다층 필름을 전도성 층 상에 도포하는 단계 전에, 폴리이미드 필름에 전처리 단계를 수행할 수 있다. 전처리 단계는, 열처리, 코로나 처리, 대기압 하에서의 플라즈마 처리, 감압 하에서의 플라즈마 처리, 실란 및 티탄산염과 같은 커플링제를 통한 처리, 샌드블라스팅(sandblasting), 알칼리 처리, 산 처리, 및 폴리아믹산의 코팅을 포함할 수 있다. 일반적으로, 접착 강도를 개선하기 위해, 본원에 참조로 포함되는, 미국 특허 번호 제4,742,099호; 제5,227,244호; 제5,218,034호; 및 제5,543,222호에 개시된 바와 같은 다양한 금속 화합물을 첨가하는 것도 가능하다.In one embodiment, before the step of applying the multilayer film of the present invention on the conductive layer, the polyimide film may be subjected to a pretreatment step. Pretreatment steps include heat treatment, corona treatment, plasma treatment under atmospheric pressure, plasma treatment under reduced pressure, treatment with coupling agents such as silane and titanate, sandblasting, alkali treatment, acid treatment, and coating of polyamic acid can do. In general, for improving adhesive strength, see U.S. Patent Nos. 4,742,099; 5,227,244; 5,218,034; and 5,543,222, it is also possible to add various metal compounds.

또한, (접착력을 개선하기 위한 목적으로) 전도성 층 표면은 다양한 유기 및 무기 처리를 통해 처리될 수 있다. 이러한 처리는, 실란, 이미다졸, 트리아졸, 산화물 및 환원된 산화물 처리, 주석 산화물 처리, 및 산성 또는 알칼리성 시약을 통한 표면 세척/거칠기 처리(roughening)(마이크로-에칭으로도 지칭됨)를 사용하는 단계를 포함한다.In addition, the conductive layer surface (for the purpose of improving adhesion) can be treated through various organic and inorganic treatments. These treatments include silane, imidazole, triazole, oxide and reduced oxide treatments, tin oxide treatments, and surface cleaning/roughening (also referred to as micro-etching) using acidic or alkaline reagents. includes steps.

본원에 사용된 바와 같은 "전도성 층"이란 용어는 금속층(고급 구리의 전기 전도율의 적어도 50%를 갖는 조성물)을 의미한다. 금속층은 순수한 형태의 성분으로 사용될 필요는 없다; 이들은 니켈, 크롬, 철, 및 다른 금속을 함유한 구리 합금과 같은, 금속 합금으로 사용될 수도 있다.As used herein, the term “conductive layer” means a metal layer (a composition having at least 50% of the electrical conductivity of high-grade copper). The metal layer need not be used as a component in its pure form; They may also be used as metal alloys, such as copper alloys containing nickel, chromium, iron, and other metals.

특히 적합한 금속층은, 압연된, 어닐링된 구리, 또는 압연된, 어닐링된 구리 합금이다. 대부분의 경우, 다층 필름을 부착하기 전에, 금속층을 전처리하는 것이 유리하다는 것이 입증되었다. 이러한 전처리는, 구리, 아연, 크롬, 주석, 니켈, 코발트, 다른 금속, 및 이러한 금속의 합금의 얇은 층의 금속 상의 전착 또는 침지-증착을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 전처리는, 화학적 처리 또는 기계적 거칠기 처리로 이루어질 수 있다.A particularly suitable metal layer is rolled, annealed copper, or rolled, annealed copper alloy. It has proven advantageous in most cases to pretreat the metal layer prior to attaching the multilayer film. Such pretreatment may include, but is not limited to, electrodeposition or dip-deposition on the metal of thin layers of copper, zinc, chromium, tin, nickel, cobalt, other metals, and alloys of these metals. The pretreatment may be a chemical treatment or a mechanical roughening treatment.

일 실시형태에서, 유기 직접 접합 구리(ODBC) 시스템은, 다층 필름, 및 다층 필름의 제1 외층의 외측 표면에 부착된 제1 구리 층을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, ODBC 시스템은, 다층 필름의 제2 외층의 외측 표면에 부착된 제2 구리 층을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 구리 층 및 제2 구리 층은 동일한 두께이다. 구체적인 실시형태에서, 제1 구리 층 및 제2 구리 층은 동일한 두께이며, 약 300 ㎛ 내지 약 1000 ㎛ 두께의 범위이다. 일 실시형태에서, 제1 구리 층은 제2 구리 층보다 더 두껍다. 구체적인 실시형태에서, 제1 구리 층은 500 ㎛ 두께이고, 제2 구리 층은 2000 ㎛ 두께이다. 일 실시형태에서, 제1 구리 층의 외층은 마이크로 채널을 포함한다. 이러한 마이크로 채널은 열 기판을 위한 개선된 방열을 제공할 수 있다.In one embodiment, an organic direct bonded copper (ODBC) system can include a multilayer film and a first copper layer attached to an outer surface of a first outer layer of the multilayer film. In one embodiment, the ODBC system may include a second copper layer adhered to the outer surface of the second outer layer of the multilayer film. In one embodiment, the first copper layer and the second copper layer are the same thickness. In a specific embodiment, the first copper layer and the second copper layer are the same thickness and range from about 300 μm to about 1000 μm thick. In one embodiment, the first copper layer is thicker than the second copper layer. In a specific embodiment, the first copper layer is 500 μm thick and the second copper layer is 2000 μm thick. In one embodiment, the outer layer of the first copper layer comprises microchannels. Such microchannels can provide improved heat dissipation for thermal substrates.

일 실시형태에서, 가요성 회로 적용예를 위한 폴리이미드 필름을 갖는 금속-피복 래미네이트를 형성하기 위해 통상적으로 사용되는 바와 같은, 정전기 프레스(static press) 또는 오토클레이브(autoclave)를 사용하여, 구리 층이 다층 필름에 적층될 수 있다. 본 발명의 다층 필름 및 전도성 층을 사용하는 ODBC 구조물은, 다층 필름의 외층의 열가소성 특성으로 인해 우수한 접착 강도를 유지하므로, CTE 불일치의 영향이 최소화된다. 이는 세라믹과 금속 사이의 CTE 차와 조합되는 접합 강성이 전력 모듈 작동 동안 큰 열 기계적 응력을 야기하는 DBC 구조물의 세라믹-금속 접합과 대조적이다. 결과적으로, 본 발명의 다층 필름 및 전도성 층을 사용하는 ODBC 열 기판은, 최대 200℃의 온도에서 작업되는, 높은 전력 밀도 전력 전자 패키징을 위해 사용될 수 있다.In one embodiment, using a static press or autoclave, as commonly used to form metal-clad laminates with polyimide films for flexible circuit applications, the copper The layers may be laminated to the multilayer film. ODBC structures using the multilayer film and conductive layer of the present invention maintain excellent adhesive strength due to the thermoplastic nature of the outer layer of the multilayer film, thus minimizing the impact of CTE mismatch. This is in contrast to the ceramic-metal bonding of DBC structures where the bonding stiffness combined with the CTE difference between the ceramic and the metal causes large thermomechanical stresses during power module operation. Consequently, ODBC thermal substrates using the multilayer film and conductive layer of the present invention can be used for high power density power electronics packaging, operating at temperatures up to 200°C.

또한, 본 발명의 폴리이미드 필름은 대체로 낮은 손실 탄젠트 값을 또한 갖는다. 손실 탄젠트는 전형적으로 10 GHz에서 측정되며, 금속 회로 트레이스를 통과하는 인근 디지털 신호의 유전체 재료의 성능 저하를 측정하기 위해 사용된다. 상이한 유전체 재료에 대해, 상이한 손실 탄젠트 값이 존재한다. 주어진 유전체 재료에 대해 손실 탄젠트 값이 더 낮을수록, 디지털 회로 적용예를 위한 재료가 (점점 더) 우수하다. 본 발명의 폴리이미드는 우수한 낮은 손실 탄젠트 값을 나타낸다. 일 실시형태에서, 폴리이미드 층의 손실 탄젠트 값은 10 GHz에서, 0.010 미만이고, 약 0.004이다. 본 발명의 폴리이미드는 1 내지 100 GHz 범위의 적용예에도 사용될 수 있으며, 1 내지 20 GHz가 가장 일반적이다.In addition, the polyimide films of the present invention also generally have low loss tangent values. The loss tangent is typically measured at 10 GHz and is used to measure the degradation of the dielectric material of a nearby digital signal passing through a metal circuit trace. For different dielectric materials, different loss tangent values exist. The lower the loss tangent value for a given dielectric material, the better (and increasingly) the material for digital circuit applications. The polyimides of the present invention exhibit excellent low loss tangent values. In one embodiment, the loss tangent value of the polyimide layer is less than 0.010 at 10 GHz and is about 0.004. The polyimides of the present invention can also be used for applications in the range of 1 to 100 GHz, with 1 to 20 GHz being most common.

본 발명의 다층 필름은 우수한 감쇠를 나타낸다. 흔히 본 발명의 폴리이미드는, 50 옴 마이크로 스트립을 사용하여 10 GHz에서 약 0.3의 감쇠 값(인치당 데시벨로 측정됨)을 나타낼 수 있다.The multilayer film of the present invention exhibits good attenuation. Often the polyimides of the present invention can exhibit attenuation values (measured in decibels per inch) of about 0.3 at 10 GHz using 50 ohm microstrips.

일 실시형태에서, 코어층을 위한 폴리이미드 전구체, 그리고 제1 및 제2 외층을 위한 폴리이미드 전구체는 (다중-포트 다이를 사용하여) 동시에 캐스팅되어, (폴리아믹산 층의 경화 후에) 다층 폴리이미드 필름을 형성한다. 그 다음, 외층(들)의 열가소성 폴리이미드를 금속층(들)과의 접합층으로 사용하여, 이러한 다층 필름이 금속층(들)에 접합된다. 따라서, 형성된 열 기판은, 다층 필름 및 적어도 하나의 전도성 층을 포함한다.In one embodiment, the polyimide precursor for the core layer and the polyimide precursor for the first and second outer layers are cast simultaneously (using a multi-port die), so that (after curing the polyamic acid layer) the multilayer polyimide form a film. Then, using the thermoplastic polyimide of the outer layer(s) as a bonding layer with the metal layer(s), this multilayer film is bonded to the metal layer(s). Thus, the formed thermal substrate comprises a multilayer film and at least one conductive layer.

본 발명을 예시하지만 제한하지는 않는 이하의 실시예를 참조하여 본 발명의 유리한 특성이 이해될 수 있다. 모든 비율 및 백분율은 달리 명시되지 않는 한, 중량 기준이다.Advantageous properties of the invention may be understood by reference to the following examples which illustrate but not limit the invention. All ratios and percentages are by weight unless otherwise specified.

실시예Example

코어층 및 외층을 제조하기 위한 폴리아믹산 용액은, 디메틸아세트아미드(DMAc) 용제 중의 적절한 몰 당량의 모노머들 사이의 화학 반응에 의해 개별적으로 제조되었다. 전형적으로, DMAc에 용해된 디아민은 질소 하에서 교반되었고, 디안히드리드가 몇 분의 기간 동안 고체로서 첨가되었다. 최대 점도의 폴리아믹산을 수득하기 위해 교반이 계속되었다. 점도는 폴리아믹산 조성물 중의 디안히드리드의 양을 제어함으로써 조정되었다.Polyamic acid solutions for preparing the core layer and the outer layer were separately prepared by chemical reaction between appropriate molar equivalents of monomers in dimethylacetamide (DMAc) solvent. Typically, the diamine dissolved in DMAc was stirred under nitrogen and the dianhydride was added as a solid over a period of several minutes. Stirring was continued to obtain the polyamic acid of maximum viscosity. The viscosity was adjusted by controlling the amount of dianhydride in the polyamic acid composition.

열 전도성 충전제의 경우, DMAc 중의 BN의 25 중량% 분산물을 제조한 다음, 폴리아믹산 용액에 첨가함으로써, 다층 필름은, 코어층 중의 50 중량% BN, 및 건조된 필름의 외층 중의 25 중량% BN을 갖는다.For thermally conductive fillers, by preparing a 25 wt % dispersion of BN in DMAc and then adding to the polyamic acid solution, the multilayer film was obtained by providing 50 wt % BN in the core layer and 25 wt % BN in the outer layer of the dried film. has

다층 필름은 공압출에 의해 캐스팅되었다. 3개의 별개의 폴리아믹 폴리머 흐름이 다중-공동 압출 다이를 통하여 가열식 이동 벨트 상에 동시에 압출되어, 공압출된 삼층 폴리이미드 필름을 형성하였다. 폴리이미드 코어층 그리고 상부 및 하부 열가소성 폴리이미드 외층의 두께는, 압출기에 공급되는 폴리아믹산의 양을 변화시킴으로써 조정되었다.The multilayer film was cast by coextrusion. Three separate polyamic polymer streams were simultaneously extruded through a multi-cavity extrusion die onto a heated moving belt to form a coextruded trilayer polyimide film. The thickness of the polyimide core layer and the upper and lower thermoplastic polyimide outer layers was adjusted by varying the amount of polyamic acid fed to the extruder.

압출된 다층 필름은 약 95 내지 약 150℃ 범위의 오븐 온도로 건조되었다. 자립식 필름이 벨트로부터 박리되었고, 약 110 내지 약 805℃의 온도(복사 히터 표면 온도)로 텐터(tenter) 오븐의 복사 히터를 통해 가열됨으로써, 폴리머를 완전히 건조하여 이미드화시켰다.The extruded multilayer film was dried at an oven temperature ranging from about 95 to about 150°C. The free-standing film was peeled from the belt and heated through a radiant heater in a tenter oven to a temperature of about 110 to about 805° C. (radiation heater surface temperature) to completely dry the polymer and imidize it.

필름을 경화시키기 위해 사용된 복사 가열 설정값 온도는 805℃였다. 코어층 폴리머 조성물은, 약 1:1 몰 비의 PMDA 대 ODA로부터 유도된 폴리이미드를 함유하였다.The radiant heating setpoint temperature used to cure the film was 805°C. The core layer polymer composition contained a polyimide derived from PMDA to ODA in a molar ratio of about 1:1.

또한, 열가소성 외층은, 약 1:1 몰 비의 디안히드리드 대 디아민으로부터 유도된 폴리이미드를 함유하였다. 디안히드리드 조성물은 20:80 몰 비의 PMDA 및 ODPA 모노머를 함유하였고, 디아민 조성물은 100 몰% RODA 모노머였다. 폴리아믹산 용액의 유량이 조정되어, 열가소성 외층이 약 3 ㎛ 두께이고 코어층이 약 19 ㎛ 두께인 삼층 필름을 산출하였다.The thermoplastic outer layer also contained a polyimide derived from a dianhydride to diamine in a molar ratio of about 1:1. The dianhydride composition contained PMDA and ODPA monomers in a molar ratio of 20:80 and the diamine composition was 100 mol% RODA monomer. The flow rate of the polyamic acid solution was adjusted to yield a three-layer film in which the thermoplastic outer layer was about 3 μm thick and the core layer was about 19 μm thick.

다층 필름 그리고 개별 코어층 및 외층의 두께를 결정하기 위해, 삼층 필름의 단면 주사 전자 현미경(SEM) 영상이 획득되었다. 이러한 영상을 획득하기 위해, 필름 샘플이 절단되어 에폭시로 고정되었고, 하룻밤 동안 건조될 수 있게 하였다. 그 다음, 샘플은 Buehler 가변 속도 분쇄기/연마기를 사용하여 연마되었고, 건조를 보장하도록 약 2시간 동안 건조기 내에 두었다. 가변 압력 하에서, Hitachi S-3400 SEM(일리노이 주, 샴버그의 Hitachi High Technologies America, Inc.)을 사용하여, 영상이 포착되었다. 다층 필름의 총 두께는 약 25 ㎛였다.To determine the thickness of the multilayer film and the individual core and outer layers, cross-sectional scanning electron microscopy (SEM) images of the trilayer film were acquired. To acquire these images, film samples were cut, fixed with epoxy, and allowed to dry overnight. The samples were then ground using a Buehler variable speed grinder/grinder and placed in the dryer for about 2 hours to ensure drying. Images were captured using a Hitachi S-3400 SEM (Hitachi High Technologies America, Inc., Schaumburg, IL) under variable pressure. The total thickness of the multilayer film was about 25 μm.

다층 필름은 일련의 ODBC 열 기판을 제조하기 위해 사용되었다. 330℃의 최대 온도를 갖는 온도로 진공 보조 정전기 프레스를 사용하여, 다층 필름의 양면에 1000 ㎛의 구리 시트가 적층되었다. 기판은 가속 시험 동안 주기적으로 검사를 수행함으로써, 열적 및 신뢰성 성능에 대해 평가되었다.The multilayer film was used to fabricate a series of ODBC thermal substrates. A copper sheet of 1000 μm was laminated on both sides of the multilayer film using a vacuum assisted electrostatic press at a temperature with a maximum temperature of 330°C. Substrates were evaluated for thermal and reliability performance by performing periodic inspections during accelerated testing.

열충격 시험을 위해, 다수의 기판이 열충격 챔버에 배치되었고, -40℃ 및 200℃의 온도 극치 간에 순환되었다. 기판은 1000 사이클마다 검사되었다. 5000 사이클 후에, ODBC 기판은 고전압(hipot) 고장을 겪지 않았지만, 사전 에지 박리가 육안으로 관찰되었다.For thermal shock testing, multiple substrates were placed in a thermal shock chamber and cycled between temperature extremes of -40°C and 200°C. The substrate was inspected every 1000 cycles. After 5000 cycles, the ODBC substrate did not suffer from hipot failure, but pre-edge delamination was visually observed.

열적 노화를 위해, 별도의 샘플 세트가 열 챔버에 배치되었고, 175℃의 상승된 온도가 적용되었다. 1100 시간 후에, hipot 고장은 관찰되지 않았지만, 에지 박리가 다시 관찰되었다.For thermal aging, a separate set of samples was placed in a thermal chamber and an elevated temperature of 175° C. was applied. After 1100 h, no hipot failure was observed, but edge delamination was observed again.

전력 사이클을 테스트하기 위해, 다른 샘플 세트가 Kapton® 테이프로 냉각판에 부착되었다. 히터 카트리지가 Kapton® 테이프로 기판의 상부에 부착되었고, 열전대가 패키지를 통하는 다수의 위치에 배치되었다. 히터 카트리지는, 40℃ 내지 200℃로 기판이 순환될 수 있도록 하기 위해, 온 상태와 오프 상태 간에 교번되었다. 열 사이클 시험에 비하여, 전력 사이클 시험에서, 최대 온도와 최소 온도 사이의 변화가 더 적지만, 히터 카트리지 및 냉각판은, 수동 열 사이클을 통해 가능하지 않는 샘플 내의 열 구배를 생성한다. 700 시간/1300 사이클의 시험 후에, hipot 고장 또는 에지 박리가 관찰되지 않았다.To test the power cycle, another set of samples was attached to the cold plate with Kapton® tape. A heater cartridge was attached to the top of the substrate with Kapton® tape, and thermocouples were placed at multiple locations through the package. The heater cartridge was alternated between an on state and an off state to allow the substrate to be cycled between 40°C and 200°C. Compared to the thermal cycle test, in the power cycle test, there is less variation between the maximum and minimum temperature, but the heater cartridge and cold plate create a thermal gradient in the sample that is not possible through manual thermal cycling. After testing of 700 hours/1300 cycles, no hipot failure or edge delamination was observed.

패키지의 열적 성능의 임의의 변화는 과도 열시험기에 의해 측정되었다. TO-247 패키지의 다이오드가 열 그리스(thermal grease)를 사용하여 시험 중인 기판의 상부에 부착되었다. 또한, 열 그리스는 기판을 냉각판에 부착시켰다. 과도 전력 펄스가 패키지에 인가되었고, 다이오드에서의 온도의 붕괴가 시간이 지남에 따라 모니터링되었다. 이는 과도 1D 전도 분석과 결합되어, 패키지를 위한 저항-커패시턴스 망을 설정하도록 돕는다. 가속 시험을 완료한 기판과 새로운 기판 사이의 임의의 변화에 대해 저항 측정치가 모니터링되었다. 표 1에 나타낸 바와 같은 열저항 측정치는, ODBC 기판이 3번의 모든 가속 시험에서 우수한 안정성을 나타낸다는 것을 입증한다.Any change in the thermal performance of the package was measured by a transient thermal tester. The diodes in the TO-247 package were attached to the top of the board under test using thermal grease. The thermal grease also adhered the substrate to the cooling plate. A transient power pulse was applied to the package and the decay in temperature at the diode was monitored over time. This, combined with transient 1D conduction analysis, helps establish a resistance-capacitance network for the package. Resistance measurements were monitored for any changes between the substrate that had completed the accelerated test and the new substrate. The thermal resistance measurements as shown in Table 1 demonstrate that the ODBC substrate shows good stability in all three accelerated tests.

표 1Table 1

Figure pct00001
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ODBC 기판의 음향 이미징은, 다층 필름과 구리 시트 사이의 접합된 영역이 균일하고 결함이 없지만, 약간의 에지 박리가 관찰됨을 나타낸다.Acoustic imaging of the ODBC substrate showed that the bonded area between the multilayer film and the copper sheet was uniform and defect-free, but slight edge delamination was observed.

전반적인 설명에서 전술한 작업의 전부가 필요한 것은 아니며, 특정 작업의 일부는 필요하지 않을 수 있고, 설명된 것과 더불어, 추가적인 작업이 수행될 수 있음을 유의한다. 또한 추가로, 각각의 작업이 열거되는 순서는 반드시 이들이 수행되는 순서인 것은 아니다. 본 명세서를 읽은 후에, 당업자는 이들의 특정 요구 사항 또는 목표를 위해 사용될 수 있는 작업을 결정할 수 있을 것이다.Note that not all of the foregoing operations are required in the general description, some of specific operations may not be required, and additional operations may be performed in addition to those described. Still further, the order in which each task is listed is not necessarily the order in which they are performed. After reading this specification, those skilled in the art will be able to determine which operation may be used for their specific needs or goals.

전술한 명세서에서, 본 발명은 구체적인 실시형태를 참조하여 설명되었다. 그러나, 당업자는 이하의 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해한다. 본 명세서에 개시된 모든 특징은 동일한, 동등한 또는 유사한 목적을 제공하는 대안적인 특징으로 대체될 수 있다.In the foregoing specification, the present invention has been described with reference to specific embodiments. However, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made therein without departing from the scope of the invention as set forth in the claims below. All features disclosed herein may be replaced with alternative features serving the same, equivalent or similar purpose.

따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 하며, 모든 이러한 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.Accordingly, the specification and drawings are to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense, and all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention.

구체적인 실시형태와 관련하여, 이점, 다른 장점, 및 문제에 대한 솔루션이 위에서 설명되었다. 그러나, 이점, 장점, 문제에 대한 솔루션, 및 임의의 이점, 장점, 또는 솔루션이 발생하게 하거나 더욱 현저해지게 할 수 있는 임의의 요소(들)는, 임의의 또는 모든 청구항의 중요한, 필요한, 또는 필수적인 특징 또는 요소로서 해석되어서는 안된다.With respect to specific embodiments, advantages, other advantages, and solutions to problems have been described above. However, an advantage, advantage, solution to a problem, and any element(s) that may cause any advantage, advantage, or solution to occur or become more pronounced are important, necessary, or It should not be construed as an essential feature or element.

양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 상한값 및 하한값의 범위, 바람직한 범위 또는 리스트로 주어지는 경우, 이는 범위가 개별적으로 개시되어 있는지 여부와 관계없이, 임의의 쌍의 임의의 상한 범위 또는 바람직한 값 및 임의의 하한 범위 또는 바람직한 값으로 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 달리 상술되지 않는 한, 수치 값의 범위가 본원에 언급되는 경우, 범위는 이의 종점, 및 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범위는 범위를 한정할 때 열거된 특정 값으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.When an amount, concentration, or other value or parameter is given as a range, preferred range, or list of upper and lower values, it means any pair of upper and lower ranges or preferred values and any of the upper and lower ranges, regardless of whether the ranges are individually disclosed. It is to be understood that all ranges formed by the lower ranges or preferred values of are specifically disclosed. Unless otherwise specified, when a range of numerical values is recited herein, the range is intended to include its endpoints, and all integers and fractions within the range. It is not intended that the scope of the invention be limited to the specific values recited when defining the range.

Claims (11)

열 기판으로서,
다층 필름으로서,
제1 열가소성 폴리이미드를 포함하는 제1 외층,
폴리이미드를 포함하는 코어층, 및
제2 열가소성 폴리이미드를 포함하는 제2 외층을 포함하고,
상기 다층 필름은 5 내지 150 ㎛ 범위의 총 두께를 가지며, 상기 제1 외층, 상기 코어층, 및 상기 제2 외층은 열 전도성 충전제를 각각 포함하는, 다층 필름;
상기 다층 필름의 상기 제1 외층에 부착된 제1 전도성 층; 및
상기 다층 필름의 상기 제2 외층에 부착된 제2 전도성 층을 포함하며,
상기 제1 전도성 층 및 상기 제2 전도성 층은, 250 내지 3000 ㎛ 범위의 두께를 각각 갖는,
열 기판.
As a thermal substrate,
A multilayer film comprising:
a first outer layer comprising a first thermoplastic polyimide;
a core layer comprising polyimide, and
a second outer layer comprising a second thermoplastic polyimide;
wherein the multilayer film has a total thickness in the range of 5 to 150 μm, the first outer layer, the core layer, and the second outer layer each comprising a thermally conductive filler;
a first conductive layer attached to the first outer layer of the multilayer film; and
a second conductive layer attached to the second outer layer of the multilayer film;
The first conductive layer and the second conductive layer each have a thickness in the range of 250 to 3000 μm,
thermal substrate.
제1항에 있어서,
상기 제1 외층은 1.5 내지 20 ㎛ 범위의 두께를 가지며,
상기 코어층은 5 내지 125 ㎛ 범위의 두께를 갖고,
상기 제2 외층은 1.5 내지 20 ㎛ 범위의 두께를 갖는, 열 기판.
According to claim 1,
The first outer layer has a thickness in the range of 1.5 to 20 ㎛,
The core layer has a thickness in the range of 5 to 125 μm,
wherein the second outer layer has a thickness in the range of 1.5 to 20 μm.
제1항에 있어서,
상기 코어층의 Tg는, 상기 제1 외층의 Tg 및 상기 제2 외층의 Tg 둘 모두보다 더 높은, 열 기판.
According to claim 1,
T g of the core layer is higher, the thermal substrate than both the T g of the first outer layer 1 T g and the second outer layer.
제1항에 있어서,
상기 제1 외층의 상기 열 전도성 충전제는, 건조된 상기 제1 외층의 중량을 기준으로 0 초과 내지 50 중량%의 양으로 존재하며,
상기 코어층의 상기 열 전도성 충전제는, 건조된 상기 코어층의 중량을 기준으로 0 초과 내지 60 중량%의 양으로 존재하고,
상기 제2 외층의 상기 열 전도성 충전제는, 건조된 상기 제2 외층의 중량을 기준으로 0 초과 내지 50 중량%의 양으로 존재하는, 열 기판.
According to claim 1,
the thermally conductive filler of the first outer layer is present in an amount of greater than 0 to 50% by weight based on the weight of the dried first outer layer;
The thermally conductive filler of the core layer is present in an amount of greater than 0 to 60% by weight based on the weight of the dried core layer,
wherein the thermally conductive filler of the second outer layer is present in an amount of greater than 0 to 50% by weight based on the weight of the dried second outer layer.
제1항에 있어서,
상기 코어층의 열 전도성 충전제의 중량 백분율은, 각각의 층의 건조된 중량을 기준으로, 상기 제1 외층, 상기 제2 외층, 또는 상기 제1 및 제2 외층 둘 모두의 열 전도성 충전제의 중량 백분율보다 더 높은, 열 기판.
According to claim 1,
The weight percentage of thermally conductive filler in the core layer is, based on the dry weight of each layer, the weight percentage of thermally conductive filler in the first outer layer, the second outer layer, or both the first and second outer layers. Higher than that, the thermal substrate.
제1항에 있어서,
상기 제1 외층, 상기 코어층, 및 상기 제2 외층 각각의 상기 열 전도성 충전제는, BN, Al2O3, AlN, SiC, BeO, 다이아몬드, Si3N4, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 개별적으로 선택되는, 열 기판.
According to claim 1,
The thermally conductive filler of each of the first outer layer, the core layer, and the second outer layer is selected from the group consisting of BN, Al 2 O 3 , AlN, SiC, BeO, diamond, Si 3 N 4 , and mixtures thereof. individually selected thermal substrates.
제1항에 있어서,
상기 제1 열가소성 폴리이미드는,
4,4'-옥시디프탈산 디안히드리드, 피로멜리트산 디안히드리드, 3,3',4,4'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디안히드리드; 및
1,3-비스(4-아미노페녹시) 벤젠, 2,2-비스-(4-[4-아미노페녹시]페닐) 프로판, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디아민을 포함하는, 열 기판.
According to claim 1,
The first thermoplastic polyimide,
4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride, pyromellitic acid dianhydride, 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenone tetra aromatic dianhydrides selected from the group consisting of carboxylic acid dianhydrides, and mixtures thereof; and
heat comprising an aromatic diamine selected from the group consisting of 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 2,2-bis-(4-[4-aminophenoxy]phenyl)propane, and mixtures thereof. Board.
제1항에 있어서,
상기 제2 열가소성 폴리이미드는,
4,4'-옥시디프탈산 디안히드리드, 피로멜리트산 디안히드리드, 3,3',4,4'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디안히드리드; 및
1,3-비스(4-아미노페녹시) 벤젠, 헥사메틸렌 디아민, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디아민을 포함하는, 열 기판.
According to claim 1,
The second thermoplastic polyimide,
4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride, pyromellitic acid dianhydride, 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenone tetra aromatic dianhydrides selected from the group consisting of carboxylic acid dianhydrides, and mixtures thereof; and
A thermal substrate comprising an aromatic diamine selected from the group consisting of 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, hexamethylene diamine, and mixtures thereof.
제1항에 있어서,
상기 제1 열가소성 폴리이미드 및 제2 열가소성 폴리이미드는 동일한, 열 기판.
According to claim 1,
wherein the first thermoplastic polyimide and the second thermoplastic polyimide are the same.
제1항에 있어서,
상기 코어층의 상기 폴리이미드는,
3,3',4,4'-비페닐 테트라카복실산 디안히드리드, 4,4'-옥시디프탈산 디안히드리드, 피로멜리트산 디안히드리드, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카복실산 디안히드리드, 비스페놀 A 디안히드리드, 1,2,5,6-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 및 2,3,6,7-나프탈렌 테트라카복실산 디안히드리드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디안히드리드; 및
p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐 에테르, 3,4'-디아미노디페닐 에테르, 2,2'-비스(트리플루오로메틸) 벤지딘, m-페닐렌디아민 및 4,4'-디아미노디페닐메탄, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방향족 디아민을 포함하는, 열 기판.
According to claim 1,
The polyimide of the core layer,
3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride, pyromellitic acid dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenone tetra Carboxylic acid dianhydride, bisphenol A dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, and 2,3,6,7- aromatic dianhydrides selected from the group consisting of naphthalene tetracarboxylic acid dianhydrides, and mixtures thereof; and
p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine, m-phenylenediamine and 4, A thermal substrate comprising an aromatic diamine selected from the group consisting of 4'-diaminodiphenylmethane, and mixtures thereof.
제1항에 있어서,
상기 제1 열가소성 폴리이미드 및 상기 제2 열가소성 폴리이미드는, 150 내지 320℃ 범위의 Tg를 각각 갖는, 열 기판.
According to claim 1,
wherein the first thermoplastic polyimide and the second thermoplastic polyimide each have a T g in the range of 150 to 320 °C.
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