KR20230140476A - 인쇄 회로 기판용 물질 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 유전성(dielectric) 중합체 필름을 포함하는 다층 및 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판과 같은 유전성 중합체 필름 및 인쇄 회로 기판이 본원에 기재된다.

Description

인쇄 회로 기판용 물질{MATERIALS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS}
본 발명은 인쇄 회로 기판용 물질에 관한 것이다.
양면, 다층, 가요성 및 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판(HDI-PCB)을 포함하는 인쇄 회로 기판은 일반적으로 인쇄 회로 기판(PCB)의 서로 다른 층을 상호연결하기 위한 비아(via)를 포함한다. 다층 PCB, HDI-PCB가 사용되는 많은 시스템에서 PCB의 면적을 줄이면서 기능을 높이는 것이 바람직하다. 이러한 발전은 일반적으로 모바일 컴퓨팅, 4G 및 5G 응용 프로그램, 항공 전자 공학 및 군사 응용 프로그램에 의해 구동되는 구성요소의 소형화에 의해 주도된다. 이러한 목표를 달성하기 위해 다층 PCB 및 HDI-PCB의 연속 세대는 일반적으로 점점 더 얇은 유전체 물질과 HDI 또는 순차 라미네이션 빌드의 경우 레이저 천공 마이크로비아를(microvia)를 사용하였다.
PCB의 비아에는 두 가지 주요 고장 모드가 있다: (1) 과도한 응력 및 (2) 낮은 사이클 피로(fatigue). 과도한 응력은 어셈블리 온도가 일반적으로 약 250℃인 리플로우 공정 중에 나타날 수 있다. 리플로우에는 일반적으로 다중 패스가 필요하며 과도한 응력 및/또는 주기적 피로의 조합은 마이크로비아의 고장을 유발할 수 있다. 두 번째 실패 모드는 극한의 경우 -55℃에서 135℃까지 변할 수 있는 서비스 조건으로 인해 발생하는 낮은 사이클 피로(1,000 내지 10,000 사이클 미만)이다. 두 고장 모드 모두에서 불량한 신뢰성의 주요 동인은 구리와 유전체 물질 사이의 큰 열 팽창 계수(CTE) 차이이다. PCB에서 유전체 물질은 일반적으로 유리 직물과 수지의 복합재로서, 유전체 물질이 X 및 Y 방향(또는 축)으로 구속되기 때문에 Z-축 CTE가 X 및 Y 방향보다 훨씬 높은 상당한 이방성을 가지고 있다. 유전체에 의해 구리 상호연결에 가해지는 응력은 CTE 차이, 유전체 계수 및 상호연결이 받는 온도 편위의 함수이다. 최신 기술에 대한 접근 방식은 CTE 감소 및/또는 가교 밀도 증가에 도움이 되는 충전제로 보강 유전체에 사용되는 중합체/수지를 로딩하여 CTE 차이를 줄이기 위해 개발되었다. 따라서 CTE는 낮아지지만 응력을 완전히 줄이기에는 충분히 낮지 않으며 유리 전이 온도 T g 가 높아지고 계수가 높아지는 등 원치 않는 결과가 발생한다. 또한 사용된 유전체(프리프레그(prepreg) 및 라미네이트)는 직조 또는 부직포로 보강되기 때문에 유전체는 본질적으로 이방성이다. 일반적으로 Z-축 CTE는 X 및 Y 방향보다 훨씬 높다. Z-축 계수는 수지에 의해 지배되며 직조된 유리 천과 같은 보강재에 의해 지배되는 X 및 Y 방향에 비해 훨씬 낮다. 이방성은 X-축과 Y-축의 CTE가 크게 떨어지고 Z-축의 CTE가 등방성 물질에서 발생하는 것보다 훨씬 더 크게 증가할 때 T g 에서 증가한다. 유전체는 보강재가 있기 때문에 Z 방향에서 상당히 뻣뻣한 상태를 유지한다. 반면에 등방성 필름은 이러한 영향을 받지 않는다. 최신 기술의 접근 방식은 더 높은 가교 밀도와 더 높은 충전제 로딩을 사용하여 계수와 T g 를 증가시킨다. 최종 효과는 응력이 많이 줄어들지 않는다는 것이다. 상호연결에 대한 응력 및 결과적인 변형을 최소화하기 위해 CTE의 차등의 곱에 의해 주어진 양이 T g 와 편위의 하단 사이의 차등을 곱한 유전체 계수를 곱한 값을 최소화해야 한다. 최신 기술은 원치 않는 더 높은 계수 및 T g 를 초래하는 접근 방식인 CTE의 차이를 줄이는 것만을 다루고 있다. 따라서 상호연결 응력을 줄이는 데 도움이 될 수 있는 더 낮은 계수 및 더 낮은 T g 시스템이 필요하다.
또한 28 Gbps(예를 들어, 56, 112, 또는 224 Gbps/채널)보다 큰 데이터 속도를 지원할 수 있는 데이터 채널(예를 들어, 전송 라인)을 제공하는 인쇄 회로 기판이 필요하다. 그러나 높은 기본 주파수(예를 들어 8-56 GHz 기본 주파수)에서 이러한 데이터 속도를 달성하는 데 한 가지 장애물은 전송을 형성하고 격리하는 데 사용되는 컨덕터(예를 들어 구리) 및 유전체로 인한 기존 전송 라인의 채널 손실이다. 현재 차등 신호는 이방성 및 불균일 유전 특성의 문제가 있는 보강 적층 물질에 사용된다. 이 접근 방식은 각 전송 라인이 섬유 직조 효과로 인해 서로 다른 유효 유전 상수를 만나기 때문에 스큐(skew)를 초래한다. 좁은 컨덕터 폭(상대적으로 높은 유전 상수의 결과)에 의해 부과된 대역폭 제한과 보강로 인한 스큐는 더 높은 데이터 전송률을 달성하는 데 있어 잠재적으로 극복할 수 없는 심각한 문제를 야기한다.
현재 데이터 전송에 사용되는 최첨단 스트립라인은 유전체 두께가 3.5-5 mil이고 구리 두께가 18-35 미크론이다. 물질의 유전 상수(Dk)는 직조 물질의 경우 기껏해야 3.0 이상이다. 이것은 낮은 Dk 유리의 사용을 통해 촉진된다. 그러나 더 낮은 Dk 수지를 사용하여 Dk를 낮추려는 시도는 스큐를 증가시킨다. 복합 물질의 유전 상수는 낮아지지만 보강재의 유전 상수는 그대로 유지되고 수지의 유전 상수는 낮아져 수지와 보강재 사이의 Dk 간격이 증가하여 스큐가 증가한다.
따라서, 이러한 한계를 극복할 수 있는 고신뢰성 유전체 및 이를 포함하는 인쇄 회로 기판이 필요하다.
부분적으로, 유전체 층 및 필름, 및 안테나, 리지드-플렉스, 플렉스, 종래 및 고밀도 상호연결(HDI) 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 인쇄 회로 기판에서의 이의 용도가 설명된다. 본 개시내용의 유전체 필름은 예를 들어 유리 직물로 보강되거나 보강되지 않을 수 있다. 일부 구현예에서, 층 및 필름은 각각 낮은 T g , 낮은 계수(예를 들어, 영률, 인장 계수 또는 탄성 계수) 및/또는 낮은 유전 상수를 갖는다. 일부 구현예에서, 층 및 필름은 낮은 소산 인자(dissipation factor)를 가질 수 있다.
다층 인쇄 회로 기판 및 HDI-PCB에 사용하기 위한 빌드업 층용 물질에서 유전 상수가 상대적으로 높다는 것은 당업계에 공지되어 있다. 본 발명은 부분적으로 PCB 층을 위한 더 낮은 유전 상수 물질, 특히 약 2.8 이하의 유전 상수를 갖는 유전성(dielectric) 중합체 필름이 동일한 유전 두께의 필름에 대해 더 넓은 전송 라인을 가능하게 하여 회로 기판에서 삽입 손실을 감소시킨다는 것을 입증한다.
또한, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름 또는 층의 유리 전이 온도 T g 는 기계적 항복점과 유사할 수 있다. 예를 들어, 유전체 필름의 CTE 및 계수는 T g 이상에서 크게 변할 수 있다. 더 낮은 T g 는 종종 유전체 필름의 더 낮은 항복 강도와 연관된다. 따라서, PCB(예를 들어 주로 구리)의 상호연결에 대한 응력은 필름 물질이 T g 에 도달함에 따라 항복 강도(예를 들어 구리) 이하로 상당히 감소될 수 있다. 유전 상수 및/또는 낮은 소산 인자는 250℃ 미만의 온도에서 경화 및 C 스테이징을 수행할 수 있게 한다.
본 개시내용의 유전성 중합체 필름은 또한 비교적 낮은 T g 및 실질적으로 등방성인 비교적 낮은 계수(예를 들어, 6 GPa 또는 5 GPa 미만의 실질적으로 등방성인 영률)를 특징으로 하며, 이는 함께 취했을 때, 필름의 CTE의 감소된 이방성 및 구리 연결에 대한 변형 감소에 의해 입증된 바와 같이 과다 응력 및 낮은 사이클 피로의 감소를 포함하여 본원에 기재된 인쇄 회로 기판의 신뢰성을 개선하는 것으로 제시되었다. 바람직한 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 필름의 T g 는 120℃ 미만(예를 들어, 100℃ 미만)이다. 바람직한 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 필름의 계수는 5 GPa 미만이다. 또한, 본 개시내용의 유전성 중합체 필름은 일부 구현예에서, 유전 손실을 감소시키는 것으로 유리하게 발견되어 삽입 손실을 감소시키는 낮은 소산 인자(예를 들어, 0.005 이하)를 가질 수 있다. 유전 손실은 유전 상수의 제곱근과 소산 인자 및 작동 빈도에 정비례한다.
따라서 유전체 층 및 필름으로서 인쇄 회로 기판에 통합될 때 더 낮은 유전 상수 및 소산 인자를 갖는 물질은 삽입 손실을 감소시켜 신호 무결성을 개선하기 위해 본 발명에 의해 고려된다. 낮은 유전 상수의 추가 이점은 특정 설계 임피던스에 필요한 선폭을 증가시킨다는 것이다. 이는 삽입 손실에 추가적인 이점을 부여한다. 또한 도체 손실은 선폭과 반비례한다. 선이 넓을수록 삽입 손실이 낮아진다. 따라서 낮은 Dk 및 Df는 유전체 손실뿐만 아니라 도체 손실도 줄이는 데 도움이 된다. 더 얇은 라인을 갖는 인쇄 회로 기판을 제조하는 동안 공정 수율에 불리한 영향이 있기 때문에 더 낮은 유전 상수로 인해 더 넓은 라인을 사용하는 것이 공정 수율을 개선하는 데 도움이 된다는 것도 여기에서 고려된다. 결과적으로, 본 개시내용의 중합체 필름은 전술한 바와 같이 상대적으로 낮은 유전 상수, T g , 계수 및/또는 소산 인자를 가질 수 있고 전술한 바와 같은 각각의 특성과 관련된 이점을 부여할 수 있다. 다른 구현예에서, 본 개시내용의 중합체 필름은 전술한 바와 같이 상대적으로 낮은 유전 상수, T g , 계수 및 소산 인자를 가질 수 있고 따라서 비아 및 더 낮은 계수 및 T g 의 직접적인 결과인 마이크로비아, 필름의 낮은 Dk 및 낮은 Df로 인한 더 낮은 유전 손실, 더 낮은 유전 상수 및 더 높은 공정 수율로 인해 더 넓은 라인을 사용할 수 있기 때문에 감소된 도체 손실 상수의 이익을 부여할 수 있다. 이러한 속성은 인쇄 회로 기판에서 고밀도 상호연결 기판, 초고주파 작동 및 초고속 데이터 속도를 가능하게 한다. 필름의 등방성 특성은 보강 유전체가 인쇄 회로 기판에 사용되는 최신 기술과 달리 스큐 문제를 피하는 데 도움이 된다. 다른 구현예에서, 본 개시내용의 인쇄 회로 기판은 또한 더 낮은 삽입 손실, 증가된 신뢰성 및 증가된 상호연결 밀도로 인해 더 높은 데이터 속도 및 더 높은 주파수 동작을 가능하게 하는 것으로 고려된다. 따라서, 본 발명은 일 구현예에서, 더 넓은 트레이스를 사용하여 통신 채널의 대역폭을 전반적으로 감소된 두께와 현저한 섬유 직조 스큐가 없이 연장시키는 것을 가능하게 하는 낮은 유전 상수의 비보강 필름의 독특한 배치의 사용으로 본원에 기재된 문제를 극복하는 신규 전송 라인을 기재한다.
일 양태에서, 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 포함하는 유전체 층을 포함하는 인쇄 회로 기판이 본원에 기재되며, 상기 적어도 하나의 유전성 중합체 필름은 (i) 약 130℃ 이하의 유리 전이 온도; (ii) 약 2.8 이하의 유전 상수; 및 (iii) 적어도 하나의 유전성 중합체 필름의 평균 온도가 유리 전이 온도 미만일 때 약 6 GPa 이하의 실질적으로 등방성인 탄성 계수를 갖는다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 유전성 중합체 필름의 소산 인자는 약 0.001 내지 약 0.005이다.
일부 구현예에서, 유전 상수는 약 1.1 내지 약 2.5이다.
일부 구현예에서, 유리 전이 온도는 약 25℃ 내지 약 110℃이다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 유전성 중합체 필름의 평균 온도가 유리 전이 온도 미만일 때 탄성 계수는 약 4 GPa 이하이다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 유전성 중합체 필름은 인쇄 회로 기판의 전송 라인 구조의 일부를 형성한다.
일부 구현예에서, 전송 라인의 소산 인자는 5 GHz에서 약 0.0025 이하이다. 일부 구현예에서, 전송 라인의 소산 인자는 10 GHz에서 약 0.0025 이하이다.
일부 구현예에서, 전송 라인의 폭은 약 5 Mils 이상이다.
일부 구현예에서, 전송 라인은 제1 전송 라인이고, 여기서 적어도 하나의 유전성 중합체 필름은 인쇄 회로 기판의 제2 전송 라인을 형성하고, 상기 제1 전송 라인과 상기 제2 전송 라인 사이의 유전체 층의 두께는 0.1 Mils 내지 4 Mils이다.
일부 구현예에서, 회로 기판은 펄스 진폭 변조(PAM)를 사용하여 전송 라인을 통해 신호를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 부품을 포함한다.
일부 구현예에서, 펄스 진폭 변조에 사용되는 펄스 진폭 레벨의 수는 2 내지 16이다.
일부 구현예에서, 회로 기판은 약 10 Gbps 이상의 데이터 속도로 전송 라인을 통해 데이터를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 부품을 포함한다.
일부 구현예에서, 전송 라인은 유전성 중합체 필름으로부터 형성된 복수의 전송 라인 중 하나이고, 인쇄 회로 기판의 하나 이상의 부품은 복수의 전송 라인의 각각의 전송 라인을 통해 데이터를 약 10 Gbps 이상의 데이터 속도 전송하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 회로 기판은 연산 장치 또는 네트워킹 장치의 부품이다.
일부 구현예에서, 연산 장치는 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 서버, 태블릿, 가속기, 슈퍼컴퓨터 또는 휴대폰이다.
일부 구현예에서, 네트워킹 장치는 스위치, 라우터, 액세스 포인트 또는 모뎀이다.
일부 구현예에서, 유전체 층 또는 적어도 하나의 중합체 필름의 열전도율은 최대 4 w/mk이다.
일부 구현예에서, 유전성 중합체 필름은 양면 또는 다층 안테나를 제조하는 데 사용된다.
일부 구현예에서, 유전성 중합체 필름은 연속 용매 캐스팅 공정을 사용하여 필름으로 제조된다.
일부 구현예에서, 회로 기판은 다층 인쇄 회로 기판 또는 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판이다.
일부 구현예에서, 유전성 중합체 필름의 열팽창 계수는 T g 보다 200 ppm/℃ 미만이다.
일부 구현예에서, 유전성 중합체 필름의 열 팽창 계수는 T g 보다 200 ppm/℃ 초과이다.
일부 구현예에서, 유전성 중합체 필름은 가교된 중합체 조성물을 포함한다.
또 다른 양태에서, 인쇄 회로 기판이 본원에 개시되며, 상기 인쇄 회로 기판은 코어층; 상기 코어층의 제1면 상에 배치된 유전체 층으로서, 상기 유전체 층은 (i) 약 130℃ 이하의 유리 전이 온도; (ii) 약 2.8 이하의 유전 상수; 및 (iii) 적어도 하나의 유전성 중합체 필름의 평균 온도가 유리 전이 온도 미만일 때 약 6 GPa 이하의 실질적으로 등방성인 탄성 계수를 갖는 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 포함하는, 유전체 층; 및 유전체 층을 관통하고 유전체 층의 대향 측면에 배치된 전도성 트레이스의 하나 이상의 각각의 쌍을 연결하는 하나 이상의 마이크로비아를 포함한다.
일부 구현예에서, 유전체 층은 이러한 유전체 층이 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판에 없을 때와 비교하여 낮은 사이클 피로 또는 과다 응력으로 인한 하나 이상의 마이크로비아의 고장 위험을 감소시킨다.
일부 구현예에서, 코어층은 유리섬유-기반 유전체 또는 라미네이트이다.
일부 구현예에서, 유전체 층은 제1 유전체 층이고, 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판은 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 포함하는 제2 유전체 층을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 회로 기판은 제2 유전체 층을 관통하고 제2 유전체 층의 대향 측면에 배치된 전도성 트레이스의 하나 이상의 각각의 쌍을 연결하는 하나 이상의 마이크로비아를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 제2 유전체 층은 코어층의 제2 면 상에 배치된다.
일부 구현예에서, 청구항의 회로 기판은: 제1 유전체 층 상에 배치되고 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 포함하는 제3 유전체 층; 및 제2 유전체 층 상에 배치되고 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 포함하는 제4 유전체 층을 포함한다.
일부 구현예에서, 제2 유전체 층은 제1 유전체 층 상에 배치된다.
일부 구현예에서, 회로 기판은 다층 인쇄 회로 기판 또는 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판이다.
이 출원은 다양한 발행된 특허, 공개된 특허 출원, 저널 기사 및 기타 간행물을 참조하며, 이들 모두는 참조로 여기에 포함된다. 포함된 참고문헌과 본 명세서 사이에 충돌이 있는 경우, 명세서가 우선한다.
유전체 물질 및 필름
일반적으로, 현재 개시된 구현예의 유전체 물질은 중합체 조성물을 포함한다. 유전체 물질은 본원에 기재된 바와 같은 유전체 필름, 층 또는 시트를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
본원에 기재된 유전체 층은 일부 구현예에서, 본원에 기재된 하나 이상의 유전성 중합체 필름을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층은 본원에 기재된 1개, 2개, 3개, 4개 또는 5개의 유전성 중합체 필름을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층은 본원에 기재된 5개 이상의 유전성 중합체 필름을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층의 평균 두께는 약 0.1 Mil 내지 약 6.0 Mil(예를 들어, 약 0.1 Mil 내지 약 1.0 Mil, 약 0.1 Mil 내지 약 2.0 Mil, 약 0.1 Mil 내지 약 3.0 Mil, 약 0.1 Mil 내지 약 3.0 Mil, 약 0.1 Mil 내지 약 4.0 Mil, 또는 약 0.1 Mil 내지 약 5.0 Mil)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층의 평균 두께는 약 0.25 Mil 내지 약 2.5 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층의 평균 두께는 약 0.5 Mil 내지 약 2.0 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층의 평균 두께는 약 0.5 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층의 평균 두께는 약 1 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층의 평균 두께는 약 5 Mil 내지 약 125 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층의 평균 두께는 약 0.1 Mil, 0.2 Mil, 0.3 Mil, 0.4 Mil, 0.5 Mil, 0.6 Mil, 0.7 Mil, 0.8 Mil, 0.9 Mil, 1.0 Mil, 1.1 Mil, 1.2 Mil, 1.3 Mil, 1.4 Mil, 1.5 Mil, 1.6 Mil, 1.7 Mil, 1.8 Mil, 1.9 Mil, 2.0 Mil, 3.0 Mil, 3.3 Mil, 3.5 Mil, 4.0 Mil, 5.0 Mil, 또는 6.0 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 층의 평균 두께는 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 또는 125 Mil이다.
본원에 기재된 유전체 물질은 유리 전이 온도(T g ), 열팽창 계수(CTE), 유전 상수, 영률, 필름 두께 및 열전도율과 같은 특성이 변할 수 있지만 이로 제한되지 않는다. 본 발명에 의해 고려되는 유전체 물질의 예시적인 특성은 하기와 같이 제공된다:
일부 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 필름은 구리 호일 또는 PET와 같은 기판 상에 운반될 수 있다. 이러한 구리 호일은 약 3 내지 약 35 미크론의 두께를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 유전체 필름은 예를 들어 물리적 기상 증착 공정을 통해 0.5-5.0 마이크론 두께의 스퍼터링된 구리로 코팅될 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명은 본원에 기재된 바와 같은 유전체 필름으로 코팅된 구리 호일을 라미네이팅한 후, 플래튼 프레스를 이용한 배치 가공을 사용하여 프레싱의 핫 롤 라미네이션을 통해 이들을 함께 프레싱함으로써 제조된 라미네이트를 포함한다.
본 개시내용의 예시적인 중합체
본 개시내용의 일 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름은 가교 중합체 조성물을 포함한다. 일부 구현예에서, 가교된 중합체 조성물은 유전성 중합체 필름에 필름의 총 중량을 기준으로, 약 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량%, 90 중량%, 95 중량% 또는 99 중량%의 양으로 존재한다. 본원에 기재된 상기 가교 중합체 조성물은 일부 구현예에서, 열경화성 중합체의 가교 생성물을 포함할 수 있다. 상기 열경화성 중합체는 가교 중합체 조성물을 생성하기 위해 다른 반응성 기와 가교될 수 있는 하나 이상의 작용기를 포함한다.
일부 구현예에서, 작용기는 경화제와 반응성인 기이다. 일부 구현예에서, 작용기는 비닐기이다. 일부 구현예에서, 작용기는 열경화성 중합체의 골격(예를 들어, 폴리부타디엔의 골격 알케닐기) 내에 있다. 일부 구현예에서, 작용기는 열경화성 중합체로부터 그래프팅된다. 일부 구현예에서, 경화제는 퍼옥사이드제이다. 일부 구현예에서, 열경화성 중합체 및 경화제는 촉매의 존재 하에 반응하여 가교 중합체 조성물을 형성한다. 일부 구현예에서, 열경화성 중합체 및 경화제는 촉매 없이 반응하여 가교 중합체 조성물을 형성한다. 일부 구현예에서, 열경화성 중합체와 경화제의 반응은 열 조건 하에서 일어난다.
본 개시내용의 경화제는 관련 중합체의 경화 개시에 유용한 것들을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 예에는 아지드, 퍼옥사이드, 디아조 화합물, 황 및 황 유도체가 포함되나 이로 제한되지 않는다. 자유 라디칼 제제는 경화 개시제로서 특히 바람직하다. 자유 라디칼 제제의 예는 퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드, 및 2,3-디메틸-2,3-디페닐 부탄과 같은 비퍼옥사이드 개시제를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 퍼옥사이드 경화제의 예는 디쿠밀 퍼옥사이드, 알파, 알파-디(t-부틸퍼옥시)-m,p-디이소프로필벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산-3 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 및 전술한 경화 개시제 중 하나 이상을 포함하는 혼합물을 포함한다. 경화 개시제는 사용되는 경우 경화될 열경화성 중합체의 총 중량을 기준으로 일반적으로 약 0.25 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 존재한다.
일부 구현예에서, 열경화성 중합체는 고(high)비닐 중합체 수지(예를 들어, 그 구성 단위의 70%, 80% 또는 90% 초과가 비닐기를 갖는 중합체 수지)이다. 일부 구현예에서, 열경화성 중합체는 저(low)비닐 중합체 수지(예를 들어, 구성 단위의 70%, 60%, 50%, 40% 또는 30% 미만이 비닐기를 갖는 중합체 수지)이다.
가교할 수 있는 작용기를 포함하는 열경화성 중합체의 예는 폴리알킬렌(예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소프렌, 폴리노보렌, 폴리알킬렌 테레프탈레이트(예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트)), 폴리부타디엔과 같은 폴리알케닐렌 및 스티렌(예를 들어 충격 변형 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴) 또는 이들의 그래프트 유도체(예를 들어 말레산 무수물로 그래프트된 폴리에틸렌)을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
일부 구현예에서, 열경화성 중합체는 가교된 중합체 조성물을 생성하기 위해 가교제 없이 다른 열경화성 중합체와 가교할 수 있다. 다른 중합체와 가교되는 열경화성 중합체의 예는 폴리알케닐렌(예를 들어 폴리부타디엔) 및 폴리알키닐렌 및 이들의 유도체(예를 들어 실리콘 변형)를 포함한다.
가교제를 가교할 수 있는 작용기를 포함하는 열경화성 중합체의 예는 폴리알킬렌(예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리알킬렌 테레프탈레이트(예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트)), 폴리부타디엔과 같은 폴리알케닐렌 및 스티렌(예를 들어 충격 변형 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴)을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
유전성 중합체 필름은 또한 일부 구현예에서, 중합체와의 가교로부터 생성되는 라디칼 수용기(acceptor) 물질, 가교 단위를 포함할 수 있다. 수용기 물질은 예를 들어 유전체 필름의 취성, 유동 특성, CTE, 접착력 또는 다른 바람직한 것과 같은 경화 또는 비경화 상태에서 유전체 물질의 기계적, 물리적 또는 전기적 특성을 조절하기 위해 제형에 혼입될 수 있다(예를 들어 아크릴레이트, 말레이미드, 비닐 단량체). 일부 구현예에서, 수용기 물질은 비닐 함유 에폭시 화합물이다. 일부 구현예에서, 수용기 물질은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체이다. 일부 구현예에서, 수용기 물질은 비스-아크릴레이트 또는 비스 메타크릴레이트이다. 일부 구현예에서, 수용기 물질은 폴리-아크릴레이트 또는 폴리-메타크릴레이트이다. 일부 구현예에서, 수용기 물질은 비스-말레이미드 또는 폴리-말레이미드이다. 일부 구현예에서, 수용기 물질은 SA9000(아실레이트로 말단 캡핑된 폴리페닐렌 에테르)이다.
일부 구현예에서, 본원에 기재된 열경화성 중합체 조성물은 폴리(아릴렌 에테르)를 추가로 포함한다. 본 개시내용의 예시적인 폴리(아릴렌 에테르)는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르), 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌 에테르), 폴리(2,6-디프로필-1,4-페닐렌 에테르), 폴리(2-메틸-6-알릴-1,4-페닐렌 에테르), 폴리(디-tert-부틸-디메톡시-1,4-페닐렌 에테르), 폴리(2,6-디클로로메틸-1,4-페닐렌 에테르, 폴리(2,6-디브로모메틸-1,4-페닐렌 에테르), 폴리(2,6-디(2-클로로에틸)-1,4 -페닐렌 에테르), 폴리(2,6-디톨릴-1,4-페닐렌 에테르), 폴리(2,6-디클로로-1,4-페닐렌 에테르), 폴리(2,6-디페닐-1,4-페닐렌 에테르) 및 폴리(2,5-디메틸-1,4-페닐렌 에테르)를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
중합체 필름은 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 중합체를 추가로 포함한다. 본원에서 사용된 "폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 중합체"는 부타디엔으로부터 유래된 동종중합체, 이소프렌으로부터 유래된 동종중합체, 및 부타디엔 및/또는 이소프렌으로부터 유래된 공중합체 및/또는 부타디엔 및/또는 이소프렌과 공경화성인 50 중량%(wt%) 미만의 단량체를 포함한다. 부타디엔 및/또는 이소프렌과 공경화 가능한 적합한 단량체는 아크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 알파-클로로아크릴로니트릴, 베타-클로로아크릴로니트릴, 알파-브로모아크릴로니트릴, C1-6 알킬(메트)아크릴레이트(예를 들어, 메틸(메트)아크릴레이트(예를 들어 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트), 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 말레이미드, N-메틸말레이미드, N-에틸말레이미드, 이타코닉 산, (메트)아크릴산, 후술하는 바와 같은 알케닐 방향족 화합물, 및 전술한 모노에틸렌계 불포화 단량체 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
본원에 기재된 중합체는 동종중합체(예를 들어, 폴리알킬렌 또는 폴리(아릴렌 에테르) 동종중합체) 또는 그래프트 또는 블록 공중합체를 포함하는 공중합체일 수 있다. 일부 구현예에서, 공중합체는 교대 공중합체이다. 일부 구현예에서, 공중합체는 블록 공중합체이다.
일부 구현예에서, 블록 공중합체는 알케닐 방향족 화합물로부터 유래된 블록(A) 및 접합 디엔으로부터 유래된 블록(B)을 포함한다. 블록 (A) 및 (B)의 배열은 분지쇄를 갖는 방사상 텔레블록 구조를 포함하는 선형 및 그래프트 구조를 포함한다. 선형 구조의 예로는 이중 블록(A-B), 트리블록(A-B-A 또는 B-A-B), 사중 블록(A-B-A-B) 및 오중 블록(A-B-A-B-A 또는 B-A-B-A-B) 구조 및 A와 B의 총 6개 이상의 블록을 포함하는 선형 구조가 있다. 특정 블록 공중합체는 이중 블록, 트리블록 및 사중 블록 구조, 특히 A-B 이중 블록 및 A-B-A 트리블록 구조를 포함한다.
일부 구현예에서, 블록 (A)를 제공하는 데 사용되는 화합물은 알케닐 방향족 화합물, 예를 들어 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제9,265,160호에 개시된 것이다. 일부 구현예에서, 알케닐 방향족 화합물은 스티렌이다.
일부 구현예에서, 블록 (B)를 제공하는 데 사용되는 접합 디엔은 1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔(이소프렌), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔 및 1,3 -펜타디엔, 특히 1,3-부타디엔 및 이소프렌을 포함한다. 접합 디엔의 조합이 사용될 수 있다. 접합 디엔으로부터 유래된 블록(B)은 임의로 부분적으로 또는 완전히 수소화된다.
알케닐 방향족 화합물로부터 유래된 블록(A) 및 접합 디엔으로부터 유래된 블록(B)을 포함하는 예시적인 블록 공중합체는 스티렌-부타디엔 디블록(diblock) 공중합체(SB), 스티렌-부타디엔-스티렌 트리블록(triblock) 공중합체(SBS), 스티렌-이소프렌 디블록 공중합체(SI), 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체(SIS), 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌 트리블록 공중합체(SEBS), 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌 트리블록 공중합체(SEPS) 및 스티렌-(에틸렌-부틸렌) 디블록 공중합체(SEB)를 포함한다. 이러한 중합체는 예를 들어 Shell Chemical Corporation으로부터 상표명 KRATON D-1101, KRATON D-1102, KRATON D-1107, KRATON D-1111, KRATON D-1116, KRATON D-1117, KRATON D-1118, KRATON D-1119, KRATON D-1122, KRATON D-1135X, KRATON D-1184, KRATON D-1144X, KRATON D-1300X, KRATON D-4141, KRATON D-4158, KRATON G1726 및 KRATON G-1652로 상업적으로 입수가능하다.
본원에 기재된 유전체 필름에 사용될 수 있는 다른 예시적인 중합체는 각각 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제6,890,635호 및 미국 특허 제9,265,160호에 개시되어 있다.
필름의 유리 전이 온도(Tg)
일부 구현예에서, 유전체 물질의 유리 전이 온도 T g 는 최대 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 또는 130℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 130℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 120℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 110℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 100℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 90℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 80℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 70℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 60℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 50℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 40℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 30℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 25℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 20℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 10℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 5℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 90℃ 내지 130℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 90℃ 내지 120℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 80℃ 내지 110℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 70℃ 내지 100℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 60℃ 내지 90℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 50℃ 내지 80℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 40℃ 내지 70℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 30℃ 내지 60℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 25℃ 내지 50℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 20℃ 내지 50℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 10℃ 내지 40℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 T g 는 약 5℃ 내지 40℃이다.
필름의 열팽창 계수(CTE)
일부 구현예에서, 50℃ 내지 250℃에서 유전체 물질의 열 팽창 계수(CTE)는 최대 약 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 또는 300 ppm/℃이다. 일부 구현예에서, CTE는 유전체 물질의 T g 보다 최대 약 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 또는 300 ppm/℃ 낮다. 일부 구현예에서, CTE는 유전체 물질의 T g 보다 최대 약 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 240, 250, 260, 270, 280, 290 또는 300 ppm/℃ 높다. 일부 구현예에서, CTE는 최대 약 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 또는 300 ppm/℃이다. 일부 구현예에서, CTE는 경화된 열경화성 조성물에서의 T g 보다 최대 약 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 또는 300 ppm/℃ 낮다. 일부 구현예에서, 열 팽창 계수는 경화된 열경화성 조성물에서의 T g 보다 약 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 또는 300 ppm/℃ 높다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 220 ppm/℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 200 ppm/℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 180 ppm/℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 160 ppm/℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 140 ppm/℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 120 ppm/℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 100 ppm/℃ 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 약 90 내지 약 120 ppm/℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 약 120 내지 약 150 ppm/℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 약 70 내지 약 100 ppm/℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 약 60 내지 약 90 ppm/℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 약 20 내지 약 60 ppm/℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 유전체 물질의 T g 미만의 약 10 내지 약 50 ppm/℃이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 CTE는 실질적으로 등방성이다.
필름의 유전 상수(Dk)
일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전체 물질, 예컨대 유전체 층 또는 필름의 유전 상수는 약 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8이다. 일부 구현예에서, 현재 개시된 구현예에서, 경화된 열경화성 조성물의 유전 상수는 약 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 또는 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 2.8 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 2.7 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 2.6 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 2.5 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 2.4 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 2.3 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 2.2 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 2.1 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 2 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 1.9 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 1.8 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 1.7 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 1.6 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 1.5 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 1.4 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 1.3 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 1.2 이하이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 1.1 이하이다.
일부 구현예에서, 유전 상수는 약 1.1 내지 약 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2 내지 약 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.1 내지 약 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.2 내지 약 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.3 내지 약 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.4 내지 약 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.5 내지 약 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.6 내지 약 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.7 내지 약 2.8이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.1 내지 약 2.7이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.1 내지 약 2.6이다.
일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2 내지 약 2.5이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.1 내지 약 2.5이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.2 내지 약 2.5이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.3 내지 약 2.5이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.4 내지 약 2.5이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2 내지 약 2.4이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.1 내지 약 2.4이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.2 내지 약 2.4이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.3 내지 약 2.4이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2 내지 약 2.3이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.1 내지 약 2.3이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.2 내지 약 2.3이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2 내지 약 2.2이다. 일부 구현예에서, 유전 상수는 약 2.1 내지 약 2.2이다.
일부 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 물질은 유전 상수를 1.8-2.5로 추가로 감소시키기 위해 유리 마이크로스피어로 채워질 수 있다.
일부 구현예에서, 유전체 물질의 유전 상수는 실질적으로 등방성이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 유전 상수는 약 1, 5, 또는 10 GHz에서 측정된다. 바람직한 구현예에서, 유전체 물질의 유전 상수는 약 5 GHz에서 측정된다.
필름의 소산 인자(또는 DF)
일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 최대 약 0.01, 0.009, 0.008, 0.007, 0.006, 0.005, 0.004, 0.005, 0.004, 0.003, 0.002, 또는 0.001이다 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 0.005 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 0.004 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 0.003 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 0.002 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 0.001 이하이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 약 0.001 내지 약 0.005이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 약 0.0015 내지 약 0.00255이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 약 0.002 내지 약 0.0055이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 약 0.003 내지 약 0.0055이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 약 0.004 내지 약 0.0055이다.
일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 실질적으로 등방성이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 약 1, 5, 또는 10 GHz에서 측정된다. 바람직한 구현예에서, 유전체 물질의 소산 인자는 약 5 GHz에서 측정된다.
필름의 영률(또는 탄성 계수)
일부 구현예에서, 유전체 물질 및/또는 중합체 조성물의 영률(인장 또는 탄성 계수로도 지칭됨)은 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6 GPa. 일부 구현예에서, 현재 개시된 구현예에서, 경화된 열경화성 조성물의 영률은 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6 GPa이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 6 GPa 이하이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 5 GPa 이하이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 4 GPa 이하이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 3 GPa 이하이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 2 GPa 이하이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 1 Gpa 이하이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 0.1 GPa 내지 약 6 GPa이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 0.1 GPa 내지 약 5 GPa이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 0.1 GPa 내지 약 3 GPa이다. 일부 구현예에서, 영률은 약 0.1 GPa 내지 약 2 GPa이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 영률은 실질적으로 등방성이다.
일부 구현예에서, 유전체 물질은 유전체 필름이고, 유전체 필름의 두께는 약 0.25 인치(Mil) 내지 약 125 Mil이다. 일부 구현예에서, 두께는 1 마이크로미터(μm) 이상이다. 일부 구현예에서, 유전체 물질 및/또는 중합체 조성물의 개별 필름 또는 시트는 약 10 Mil 내지 약 125 Mil의 두께를 달성하기 위해 적층되고 압착된다.
일부 구현예에서, 유전체 물질은 최대 약 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% 또는 10%의 두께 편차를 포함한다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 10% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 9% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 8% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 7% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 6% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 5% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 4% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 3% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 2% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 1% 이하이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 1% 내지 약 10%이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 2% 내지 약 9%이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 3% 내지 약 8%이다. 일부 구현예에서, 두께 편차는 약 4% 내지 약 7%이다.
충전제
일부 구현예에서, 적어도 하나의 유전체 층은 충전제를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 충전제는 알루미늄 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 카올린, 활석, 하이드로탈사이트, 칼슘 실리케이트, 베릴륨 옥사이드, 보론 니트라이드, 유리 분말, 실리카 분말, 아연 보레이트, 알루미늄 니트라이드, 실리콘 니트라이드, 카보런덤, 마그네슘 옥사이드, 지르코늄 옥사이드 지르코늄 옥사이드, 멀라이트, 티타늄 옥사이드, 포타슘 티타네이트, 중공 유리 마이크로비드, 포타슘 티타네이트 섬유, 카보런덤 단일 결정 필라멘트, 실리콘 니트라이드 섬유, 알루미나 단일 결정 섬유, 스테이플 유리 섬유, 폴리테트라플루오르에틸렌 분말, 폴리페닐렌 설파이드 분말, 폴리스티렌 분말 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 유전체 층은 난연성 첨가제를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 난연성 첨가제는 비할로겐화 난연성 첨가제이다. 일부 구현예에서, 비할로겐화 난연제는 인-기초 난연성 첨가제, 무기-기초 난연성 첨가제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 유전체 층은 열 안정제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 항산화제, 라디칼 안정제, 정전기 방지제, 방부제, 접착 촉진제, 강인화제, 고무 입자, 안료, 염료, 윤활제, 이형제, 발포제, 살균제, 가소제, 가공 보조제, 산 제거제, 염료, 안료, 안정제, 발포제, 조핵제, 나노튜브, 습윤제, 분산제, 상승제, 광물 충전제, 보강제, 위스커, 무기 충전제, 연기 억제제, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 보조제를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 유전체 층은 유전체 층을 관통하는 하나 이상의 금속 충전 마이크로비아를 추가로 포함한다.
본 개시내용의 유전체 필름은 일부 구현예에서, 작용화된 PPE, 예컨대 Sabic Corporation에서 구입 가능한 SA9000, Evonik에서 구입 가능한 Triallyl isocyanurate, Evonik 및 다른 제조업체에서 구입 가능한 Tri allyl cyanurate, 시아네이트 에스테르 및 비스말레이미드 수지, 예컨대 Daiwa Kasei Corporation에서 입수 가능한 BMI 5100, Shin-A T&C(한국)에서 입수 가능한 GMI 2300, Shin-A T&C(한국)에서 입수 가능한 XAD-620과 같은 물질의 조합을 사용하여 제조될 수 있다. 일부 구현예에서, 유기 충전제, 예컨대 고충격 폴리스티렌, PTFE 분말, 또는 무기 충전제, 예컨대 융합 실리카, 티타늄 디옥사이드, 실리콘 니트라이드, 알루미늄 니트라이드, 보론 니트라이드가 유전성 필름에 첨가되어, CTE, 열전도율 및/또는 또는 다른 특성을 개선한다. 중공 구형 충전제를 포함하는 구형 또는 비구형 충전제(예를 들어, 구형 실리카)가 또한 사용될 수 있다. 난연제, Clariant Corporation에서 시판되는 Exolit® OP935 또는 Exolit® OP945 알루미늄 폴리 포스피네이트, Otsuka Chemical Corporation에서 시판되는 SPB100 또는 포스파젠이 또한 무할로겐 적용을 위한 난연제로 사용될 수 있다. Albemarle의 Altexia 또는 Chin Yee chemical의 PQ 60과 같은 다른 인화 화합물도 단독으로 또는 다른 난연제와 함께 사용될 수 있다. Albemarle Corporation의 Saytex 8010, 에틸렌-1,2-비스(펜타브로모페닐) 또는 BT 93과 같은 할로겐화 난연제가 사용될 수 있다. Ricon 100, Ricon 184, Ricon 257과 같은 부타디엔과 스티렌의 공중합체 및 Total에서 입수할 수 있는 Ricon 300, Ricon, 130, Ricon 131, Ricon 134, Ricon 154, Ricon 156 및 Ricon 157과 같은 부타디엔의 중합체가 가교 또는 유전체 필름의 백본으로 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 퍼옥사이드 경화제는 경화 공정에 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시내용의 충전제는 유전체 필름의 중량을 기준으로 0 내지 0.1 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 0 내지 0.5 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 0 내지 1 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 1 내지 6 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 1 내지 7 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 1 내지 8 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 1 내지 9 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 10 내지 20 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 20 내지 30 중량%, 유전체 필름 중량을 기준으로 30 내지 40 중량%, 유전체 필름 중량을 기준으로 40 내지 50 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 50 내지 60 중량%, 유전체 필름의 중량을 기준으로 60 내지 70 중량%, 또는 유전체 필름의 중량을 기준으로 최대 70 중량%로 유전체 필름에 존재할 수 있다. 일부 구현예에서, 본 개시내용의 충전제는 본 개시내용의 유전체 필름에 유전체 필름의 중량을 기준으로 0, 0.0001, 0.001, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 , 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 , 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 또는 60 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
필름 두께
일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름의 평균 두께는 약 0.1 Mil 내지 약 6.0 Mil(예를 들어, 약 0.1 Mil 내지 약 1.0 Mil, 약 0.1 Mil 내지 약 2.0 Mil, 약 0.1 Mil 내지 약 3.0 Mil, 약 0.1 Mil 내지 약 4.0 Mil, 또는 약 0.1 Mil 내지 약 5.0 Mil)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름의 평균 두께는 약 0.25 Mil 내지 약 2.5 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름의 평균 두께는 약 0.5 Mil 내지 약 2.0 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름의 평균 두께는 약 3.0 Mil 내지 약 5.0 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름의 평균 두께는 약 0.5 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름의 평균 두께는 약 1 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름의 평균 두께는 약 1.5 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름의 평균 두께는 약 5 Mil 내지 약 125 Mil이다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 유전성 중합체 필름의 평균 두께는 약 0.1 Mil, 0.2 Mil, 0.3 Mil, 0.4 Mil, 0.5 Mil, 0.6 Mil, 0.7 Mil, 0.8 Mil, 0.9 Mil, 1.0 Mil, 1.1 Mil, 1.2 Mil이다. Mil, 1.3 Mil, 1.4 Mil, 1.5 Mil, 1.6 Mil, 1.7 Mil, 1.8 Mil, 1.9 Mil, 2.0 Mil, 3.0 Mil, 3.3 Mil, 3.5 Mil, 4.0 Mil, 5.0 Mil 또는 6.0 Mil이다.
박리 강도
일부 구현예에서, 접착 표면(예를 들어, 금속 라미네이트 상)에 대한 필름의 평균 박리 강도는 약 1-10 lb/인치, 2-10 lb/인치, 3-10, 4-10, 5-10 10, 6-10, 7-10, 8-10 또는 9-10 lb/인치이다. 일부 구현예에서, 접착 표면(예를 들어, 금속 라미네이트 상)에 대한 필름의 평균 박리 강도는 약 3-6 lb/인치, 4-6 lb/인치, 또는 5-6 lb/인치이다.
유전체 물질의 제조 방법
전술한 바와 같이 유전체 물질을 제조하는 방법이 본원에 제공된다. 일부 구현예에서, 유전체 물질의 시트 또는 필름을 제조하는 방법이 본원에 제공된다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 시트 및 필름의 제조 방법은 용매 캐스팅, 용융 압출, 라미네이션 및 코팅 방법을 포함한다. 용매 캐스팅, 용융 압출, 라미네이션 및 코팅 방법의 비제한적인 예는 예를 들어 미국 특허 출원 공개 번호 US 2009/0050842, US 2009/0054638 및 US 2009/0096962에서 찾을 수 있으며, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다. 용매 캐스팅, 용융 압출, 라미네이션 및 필름을 형성하기 위한 코팅 방법의 추가 예는 예를 들어 미국특허 No. 4,592,885 및 7,172,713, 및 미국 특허 출원 공개 번호 US 2005/0133953 및 US 2010/0055356에서 찾을 수 있으며, 이들의 내용은 본원에 참조로 포함된다.
연속 용매 캐스트 공정은 본원에 기재된 유전체 물질의 박막을 제공하기 위한 바람직한 방법이다. 용매 캐스팅 공정은 매우 높은 품질과 균일한 두께의 조성물을 제공할 수 있다. 전형적인 용매 캐스팅 공정은 1) 구성요소(예를 들어 중합체, 가교제, 충전제, 난연제 등)를 용매에 용해 및/또는 분산시켜 바니시(varnish)를 생성하는 단계; 2) 기판(예를 들어, 구리 호일) 또는 캐스팅 필름(예를 들어, PET) 상에 바니시를 코팅하는 단계; 및 3) 건조(예를 들어, 건조 오븐에 의한 건조)를 통한 용매의 증발/제거에 의해 기판 또는 캐리어 필름 상에 중합체 조성물의 필름을 산출하는 단계를 수반한다. 필름의 최종 두께는 예를 들어 바니시를 슬롯 다이에 통과시켜 제어될 수 있다. 캐스팅 공정에서 고품질 필름을 생성하려면 중합체가 바니시 용매에 용해되는 것이 중요한다. 건조 오븐의 체류 시간 및 온도 프로파일은 필름에 남아 있는 잔류 용매의 양 및 필름이 가교 중합체 조성물인지 또는 혼합물로 남아 있는지(예를 들어, 열가소성 성질을 가짐)의 여부와 같은 인자를 지시할 것이다. 일부 구현예에서, 중합체 조성물은 필름 캐스팅 및 건조 공정 후의 열가소성 중합체(또는 열경화성) 조성물이다. 일부 구현예에서, 중합체 조성물은 필름 캐스팅 및 건조 공정 후 가교된 열가소성 조성물이다.
일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 PET, 이형 처리된 PET, 이축 배향된 폴리프로필렌, 및 다른 일반적인 캐리어 또는 이형 라이너와 같으나 이로 제한되지 않는 캐리어 또는 이형 필름 상에 제공된다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 구리 호일 상에 제공된다. 일부 구현예에서, 중합체 조성물의 필름은 만졌을 때 점착성이 없다. 일부 구현예에서, 일부 구현예에서, 중합체 필름 조성물은 캐리어 필름에서 박리되어 물체에 놓일 수 있도록 충분한 가소성을 갖는다. 일부 구현예에서, 캐리어 필름 상의 조성물은 기판 상에 배치되고, 롤 라미네이터를 통과한 다음, 캐리어 필름이 박리되어 새로운 기판 상에 중합체 조성물을 남길 수 있다. 일부 구현예에서, 라미네이트될 기판은 구리 호일 또는 시트이다. 일부 구현예에서, 라미네이트될 기판은 구리 클래드(coper clad)(에칭, 부분 에칭 또는 에칭 없음) 또는 구리 언클래드(copper unclad) 유리 섬유 코어이다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 금속 클래드(예를 들어, 구리) 또는 클래드되지 않는다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 보강되지 않는다(예를 들어, 보강되지 않으며, 직포 또는 부직포 유리 패브릭, 유기 직포 또는 부직포를 포함하지 않음).
일부 구현예에서, 중합체 조성물은 용매에 분산되고 바니시 조성물로서 제공된다. 일부 구현예에서, 바니시 조성물은 며칠 동안 안정하다(예를 들어, 중합체와 가교제의 가교로 인해 바니시가 겔화되기 전). 일부 구현예에서, 바니시 조성물은 겔화가 발생하기 전 몇 주 동안 안정하다. 일부 구현예에서, 바니시 조성물은 겔화가 발생하기 전 수개월 동안 안정하다. 일부 구현예에서, 바니시 조성물은 캐리어 필름 상에 캐스팅된다. 일부 구현예에서, 캐리어 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 중합체 조성물의 방출을 추가로 용이하게 하도록 처리된 PET이다. 일부 구현예에서, 바니시 조성물은 구리 호일 상에 캐스팅된다.
바람직한 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 필름은 구리 호일 또는 PET와 같은 기판 상에 운반될 수 있다. 이러한 구리 호일은 약 3 내지 약 35 미크론의 두께를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 유전체 필름은 예를 들어 물리적 기상 증착 공정을 통해 0.5-5.0 마이크론 두께의 스퍼터링된 구리로 코팅될 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명은 본원에 기재된 바와 같은 유전체 필름으로 코팅된 구리 호일을 라미네이팅한 후, 플래튼 프레스로 일괄 처리를 사용하여 프레싱의 열간 롤 라미네이션을 통해 이들을 함께 프레싱함으로써 제조된 라미네이트를 포함한다.
유전성 중합체 필름으로 형성된 전송 라인을 포함하는 인쇄 회로 기판
일 구현예에서, 본원에 기재된 바와 같은 조성물(예를 들어, 유전성 중합체 필름)로 형성된 하나 이상의 전송 라인을 포함하는 인쇄 회로 기판이 본원에 제공된다.
전송 라인은 임의의 유형의 전도성 라인(예를 들어, 고속 전도성 라인)으로 사용될 수 있다. 일부 예에서, 전송 라인 중 적어도 하나는 PCB(예를 들어, 마이크로스트립 전송 라인의 마이크로스트립)의 외부층에 또는 외부층에 형성된다. 일부 예들에서, 전송 라인 중 적어도 하나는 PCB의 내부층에 또는 내부층 상에(예를 들어, 스트립라인으로서) 형성된다. 전송 라인은 단일-단부(single-ended) 또는 차등(differential)일 수 있다.
10 GHz의 신호 주파수(예를 들어, 신호 전송 속도)에서 전송 라인 중 적어도 하나의 소산 인자는 0.0010, 0.0015, 0.0020, 0.0021, 0.0022, 0.0023, 0.0024, 0.0025, 0.0026, 0.0027, 0.0028, 0.0029, 0.0030, 0.0035 또는 0.0040일 수 있다.
적어도 하나의 전송 라인의 폭은 1 내지 4 Mils, 4 내지 6 Mils(예를 들어, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9 또는 6.0 Mils), 또는 6 Mils 초과(예를 들어 6 내지 20 Mils)일 수 있다. 단위 "Mil" 또는 "mil"은 1 인치의 1/1000을 나타낸다.
일부 예에서, 전송 라인(예를 들어, 제1 전송 라인 및 제2 전송 라인)은 PCB의 수직으로 인접한 층에 형성될 수 있다. 이러한 예에서, 제1 전송 라인과 제2 전송 라인 사이의 유전체 층의 두께는 3 Mils 미만(예를 들어, 0.1 Mils 내지 3 Mils), 3 Mils 내지 5 Mils(예를 들어, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3., 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 또는 5.0 Mils) 또는 5 Mils(예를 들어 5 내지 20 Mils)일 수 있다.
일부 예에서, 전송 라인은 펄스 진폭 변조(PAM)를 포함하지만 이로 제한되지 않는 임의의 변조 방식을 사용하여 변조된 신호를 전달할 수 있다. 펄스 진폭 변조 방식에 사용되는 펄스 진폭 레벨의 수는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 또는 16일 수 있다.
일부 예에서, 전송 라인은 28 Gbps 내지 224 Gbps(예를 들어, 28, 56, 112, 또는 224 Gbps)의 데이터 속도로 데이터를 전달할 수 있다.
일부 구현예에서, 본원에 기재된 바와 같은 조성물로 형성된 하나 이상의 전송 라인을 포함하는 PCB는 가요성일 수 있다. 가요성 PCB는 일부 구현예에서, 0.01 GPa 내지 6 GPa(예를 들어, 1 GPa, 2 GPa, 3 GPa, 4 GPa 또는 5 GPa)의 탄성 계수를 가질 수 있다. 가요성 PCB는 일부 구현예에서, 6 GPa 이하(예를 들어, 1 GPa 이하, 2 GPa 이하, 3 GPa 이하, 또는 4 GPa 이하, 또는 5 GPa 이하)의 탄성 계수를 갖는다. 일부 예에서, 가요성 PCB의 부품은 하나 이상의 센서 장치(예를 들어 웨어러블 센서)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 구성으로 형성된 하나 이상의 전송 라인을 포함하는 PCB는 안테나를 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 사용하여 양면 또는 다층 안테나를 제조할 수 있다.
일부 예에서 PCB는 연산 장치(예를 들어 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 서버, 태블릿, 가속기, 슈퍼컴퓨터, 휴대폰 등) 또는 네트워킹 장치(예를 들어 스위치, 라우터, 액세스 포인트, 모뎀 등)의 부품이다. 이러한 연산 또는 네트워킹 장치는 임의의 적절한 무선 통신 기술 또는 표준(예를 들어 4G, 5G, 6G 등)을 사용하여 원격 장치와 통신하기 위해 PCB를 사용하도록 구성될 수 있다.
유전성 중합체 필름으로 형성된 하나 이상의 전송 라인을 포함하는 PCB를 제조하는 공정에서 사용하기 위해, 필름은 본딩 시트 형태 또는 경화된 형태(예를 들어, c-스테이지 코어 라미네이트 형태)로 제공될 수 있다.
유전체 물질을 포함하는 인쇄 회로 기판
일 구현예에서, 하나 이상의 절연층(본원에서 "유전체 층", "유전체 물질" 또는 "유전체 필름"이라고도 함)을 포함하는 인쇄 회로 기판이 제공되며, 여기서 절연층은 본원에 기재된 바와 같은 조성물을 포함한다.
고급 PCB에는 기판에 내장된 부품(예를 들어 커패시터, 저항기 또는 활성 장치)이 포함될 수 있다. PCB는 단면(1개의 구리층), 양면(2개의 구리층) 또는 다층(예를 들어 유전체 물질로 분리된 다중 구리층)일 수 있어 높은 부품 밀도를 허용한다. 다층 PCB는 일반적으로 보강 수지와 구리 호일로 구성된 일련의 층으로 구성된 복잡한 복합 구조이다. 상이한 층의 도체는 "비아" 또는 플레이트-관통 정공(plated-through hole)으로 연결될 수 있다. PCB 적용용 라미네이트는 프리프레징으로 알려진 공정을 통해 제조된다.
일부 구현예에서, 인쇄 회로 기판은 하이브리드 디자인을 포함하며, 중심 코어는 유리 섬유-기초 유전체(또는 라미네이트)이고, 적어도 하나의 또는 복수의 외부 절연층은 유전성 중합체 필름을 포함한다. 일부 구현예에서, 하이브리드 설계는 하나 초과의 유리 섬유-기초 유전체를 가지며, 적어도 하나의 또는 복수의 다른 절연 층은 유전성 중합체 필름을 포함한다. 일부 구현예에서, 인쇄 회로 기판은 다층, 양면 또는 단면이다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 순차적 빌드업 공정에서 사용된다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 중앙 코어가 유리섬유 라미네이트인 순차적인 빌드업 공정에 사용된다.
본원에 기재된 인쇄 회로 기판(예를 들어, HDI-PCB)은 본원에 기재된 바와 같은 하나 이상의 유전체 물질(예를 들어, 하나 이상의 유전체 필름) 및 하나 이상의 구리층을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 유전체 필름 중 적어도 하나의 T g 미만의 응력은 15 내지 30 MPa, 또는 15 내지 20 MPa이다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 유전체 필름 중 적어도 하나의 T g 초과의 응력은 1 내지 3 MPa(예를 들어, 약 1.5 MPa)이다.
PCB 어셈블리 동안 구리에 가해지는 인장 응력(과도한 응력 실패 모드에서와 같이)은 하기와 같다:
여기서, σCu는 z 방향에서 구리의 인장 응력이며, αEq 및 αCu는 각각 등가 물질(유전체와 구리가 함께) 및 순수 구리에 대한 z 방향에서의 열팽창 계수이고, T 어셈블리 및 T 주위 는 어셈블리 온도와 주위 온도이며, ECu는 z 방향에서 구리의 영률이다.
유전체 물질과 구리의 등가 계수는 혼합물 규칙에 따라 하기와 같이 주어진다:
여기서, EDi, ECu 및 EEq는 각각 Z 방향의 유전체, 구리 및 등가 물질에 대한 계수이며, αDi, αCu 및 αEq는 각각 유전체, 구리 및 등가 물질에 대한 z 방향 열팽창 계수이고, V Di 및 V Cu 는 각각 회로 기판의 영향 영역에서 유전체 및 구리의 부피 분율이다.
위의 방정식은 적절한 양으로 대체하여 유전체의 유리 전이 온도 T g 초과의 계산에 사용될 수 있다.
T g 미만 및 T g 초과의 열팽창 계수와 Z 방향의 계수는 상수 값으로 근사할 수 있으므로 식 (1)은 하기와 같이 다시 작성될 수 있다:
여기서 첨자 b는 T g 미만을 나타내며, 첨자 a는 T g 초과를 나타내고, 첨자 e는 탄성을 나타내며, 첨자 p는 소성(plastic)을 나타내고, T 항복 는 구리의 응력이 구리의 항복 응력을 초과하는 온도이다.
열 순환 및 작동 조건 동안의 응력/변형
작동 조건 동안 구리에 가해지는 인장 응력은 하기와 같다:
여기서 T LB 및 T UB 는 각각 작동 범위의 하한 및 상한 온도이다.
T g 미만 및 T g 초과의 열팽창 계수와 Z 방향의 계수는 상수 값으로 근사할 수 있으므로 식 (5)는 하기와 같이 다시 작성될 수 있다:
a) 상한이 T 항복 초과이지만 T g 미만인 경우:
b) 작동 조건의 상한이 T 항복 미만인 경우:
.
구리의 총 변형률은 탄성 변형률과 소성 변형률의 합계이다.
a) 변형률이 소성인 경우
여기서 εCu는 구리 변형이고 σY,Cu는 구리의 항복 응력이다.
b) 변형률이 탄성인 경우:
방정식 (9)가 적용 가능한 경우, 구리 변형률이 항복 미만임을 의미하며, 고장 모드는 장치 사용과 관련하여 거의 무한한 수명과 유사한 고사이클 피로로 변경된다.
본원에 기재된 유전체 물질은 예를 들어 인쇄 회로 기판 산업에 사용될 수 있다. 예를 들어 빌드업 층에서 낮은 T g , 낮은 계수 및/또는 낮은 CTE를 갖는 유전체 필름(유리 직물로 보강되지 않음)은 예를 들어 고밀도 상호연결(HDI) 인쇄 회로 기판에 사용되어 더 높은 신뢰성과 증가된 상호연결 밀도를 가능하게 할 수 있다. 다른 구현예에서, 유전체 필름은 원하는 동작 조건 하에 어셈블리를 견디고 높은 피로 수명을 갖는 적층된 비아의 사용을 가능하게 한다.
이점에는 더 많은 등방성 특성, 균질성 및 25 마이크로미터 미만의 유전체 두께에 도달할 수 있는 능력, 향상된 유전체 간격, 구리와 같은 금속을 포함한 물질에 대한 접착력 향상, 마이크로비아 신뢰성 증가, 매트릭스 보강 및 직물은 합성물을 보강하고 인쇄 회로 기판을 통한 고속 디지털 전송에서 스큐 또는 타이밍 문제를 일으킨다. IOT 장치, 카메라 모듈, 인포테인먼트 시스템, 휴대폰, 태블릿 및 기타 소비자 장치에 칩 패키징, 표준 양면 및 단면 기판, 마더보드, 순차 라미네이션 기판, 높은 및 표준 층 수에 사용되는 고밀도 상호연결 기판 보드, 플렉서블 보드는 이 새로운 기술의 사용으로 큰 이점을 얻을 것이다. 또한, 유리 부재로 인한 절단 가능성 및 처리량 증가 가능성, 유전체 두께 장벽을 깨는 능력, 보드의 잠재적인 20-30% 두께 감소, 인쇄 회로 기판의 무게 감소, 구리 도금 비아에 대한 응력 감소, 감소된 Z 확장 마이크로비아 신뢰성 증가, 두께 제어 개선된 내균열성은 이 기술에서 기대되는 이점 중 일부이다. 이러한 금속 클래드 또는 클래드 필름 또는 시트는 필름 또는 비보강 형태(직조 보강재 없음)의 균질, 등방성 특성으로 인해 차등 왜곡 문제를 해결하는 데 도움이 된다.
일부 구현예에서, 유전체 물질의 시트 또는 필름은 PET, 처리되거나 표면 변형된 PET, 이축 연신 폴리프로필렌, 및 다른 일반적인 캐리어 또는 이형 라이너와 같으나 이로 제한되지 않는 캐리어 또는 이형 필름 상에 제공된다. 일부 구현예에서, 중합체 조성물은 필름과 같이 캐리어에서 박리되어 물체에 놓일 수 있도록 충분한 가소성을 갖는다. 일부 구현예에서, 캐리어 필름 상의 조성물은 기판 상에 배치되고, 라미네이터를 통과한 다음, 캐리어 필름이 박리되어 새로운 기판 상에 중합체 조성물을 남길 수 있다. 일부 구현예에서, 라미네이트될 기판은 구리 호일 또는 시트이다. 일부 구현예에서, 라미네이트될 기판은 코퍼 클래드(에칭, 부분 에칭 또는 에칭 없음) 또는 구리 언클래드 유리 섬유 코어이다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 금속 클래드(예를 들어, 구리) 또는 클래드되지 않는다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 보강되지 않는다(예를 들어, 보강되지 않고, 직조 또는 부직 유리 직물, 유기 직조 또는 부직 섬유(예를 들어, 마이크로 또는 나노 크기의 무기 또는 유기 충전제)를 포함하지 않음).
유전체 물질을 포함하는 인쇄 회로 기판의 제조 방법
일 구현예에서, 인쇄 회로 기판용 라미네이트를 형성하기 위한 절차는 하기와 같은 작업을 포함한다:
A. 전기 라미네이트가 필요한 경우 하나 이상의 프리프레그 시트를 구리 호일과 같은 전도성 물질의 하나 이상의 시트와 교대 층에서 적층하거나 쌓는다.
B. 레이업(laid-up) 시트를, 프리프레그 조성물을 완전히 결합되고 라미네이트를 형성하기에 충분한 시간 동안 상승된 온도 및 압력에서 가압시킨다. 이 라미네이션 단계의 온도는 일반적으로 100℃ 내지 230℃이다. 라미네이션 단계를 일반적으로 1분 내지 200분 동안, 가장 흔히 10분 내지 90분 동안 수행한다. 라미네이션 단계를 선택적으로 더 높은 온도에서 더 짧은 시간 동안(예를 들어 연속 라미네이션 공정에서) 또는 더 낮은 온도에서 더 긴 시간 동안(예를 들어 저에너지 프레스 공정에서) 수행할 수 있다.
C. 선택적으로, 생성된 라미네이트, 예를 들어 구리-클래드 라미네이트를 고온 및 주위 압력에서 일정 시간 동안 후처리할 수 있다. 후처리 온도는 일반적으로 120℃ 내지 250℃이다. 후처리는 보통 30분 내지 12시간이다.
일 구현예에서, 본원에 기재된 바와 같은 시트 또는 필름의 혼입을 포함하는 인쇄 회로 기판을 제조하거나 어셈블리하는 방법이 본원에 제공된다. 일부 구현예에서, 상기 보드는 고밀도 상호연결 보드(HDI 보드)이다. 일부 구현예에서, 상기 보드는 반도체 칩 패키징 적용에 사용된다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 차등 라인 사이의 스큐(skew)를 제거하는 목적을 수행한다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 무연 어셈블리 동안 패드 크레이터링을 제거하기 위해 상부 구리 시트 아래에 배치된다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 무거운 구리(>3 온스/Sft) 층을 채우기 위해 사용된다. 일부 구현예에서, 필름은 패키징 LED 또는 다른 고전력 장치에 적용하기 위해 그리고 일반적으로 인쇄 회로 기판에서 열전도율을 개선하기 위해 열전도율을 개선하기 위해 사용된다. 일부 구현예에서, 양면의 시트 또는 필름 클래드는 매립된 커패시턴스 층에 사용된다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 2.5D 칩 패키징 적용 또는 다른 임베디드 부품 패키징에 사용되는 임베디드 실리콘 또는 다른 인터포저 물질에 사용된다.
일부 구현예에서, 인쇄 회로 기판은 고밀도 상호연결(HDI) 인쇄 회로 기판이다. HDI 인쇄 회로 기판은 훨씬 적은 공정 단계를 사용하는 기존의 다층 공정과 달리 보드가 층별로 순차적으로 빌드업되는 빌드업 기술을 사용한다는 점에서 다른 PCB와 상이하다. HDI는 더 작은 크기의 회로 기판이 선호되는 적용에 널리 사용된다. HDI-PCB가 사용되는 많은 시스템에서 PCB의 면적을 줄이면서 기능을 높이는 것이 바람직하다. 이러한 발전은 일반적으로 모바일 컴퓨팅, 4G 및 5G 응용 프로그램, 항공 전자 공학 및 군사 응용 프로그램에 의해 구동되는 구성요소의 소형화에 의해 주도된다. 이러한 목표를 달성하기 위해 연속 세대의 HDI-PCB는 일반적으로 더 얇은 유전체 물질과 레이저 천공 마이크로비아를 사용하였다.
일부 구현예에서, 인쇄 회로 기판은 유형 1+n+1이고, 여기서 n층은 다층의 서브어셈블리일 수 있고, 대부분의 경우 n의 최소값은 양면 코어 라미네이트를 의미하는 2이다. 이들 구현예의 어느 한 면에 있는 제1 빌드업 층은 중합체를 포함하는 필름으로 제조된다. 일부 구현예에서, 인쇄 회로 기판은 다층, 양면 또는 단면이다. 일부 구현예에서, 시트 또는 필름은 순차적 빌드업 공정에서 사용된다. 일부 구현예에서, 인쇄 회로 기판은 고밀도 상호연결(HDI) 인쇄 회로 기판이다. 일부 구현예에서, 유전성 중합체 필름을 포함하는 빌드업 층을 사용하는 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판은 i가 2보다 크거나 같은 i+n+i 구성이다. 일부 구현예에서, i가 2 이상인 HDI 1+n+1 구성 또는 i+n+i 구성의 빌드업 층은 두께가 0.25 Mil 내지 4 mil인 유전성 중합체 필름을 사용한다. 일부 구현예에서, 중합체를 포함하는 빌드업 층은 임의의 층 HDI 보드에 사용되며 0.25-4 Mils 사이의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, i가 2 이상인 HDI 1+n+1 구성 또는 i+n+i 구성 또는 임의의 층 HDI의 빌드업 층은 감산 에칭 기술로 제조된다. 일부 구현예에서, i가 2 이상인 HDI 1+n+1 구성 또는 i+n+i 구성의 빌드업 층 또는 임의의 층 HDI는 변형된 반부가(mSAP: modified semi additive) 또는 완전 부가 기술로 제조된다. 일부 구현예에서, 유전성 중합체 필름을 포함하는 빌드업 층은 얇은 구리층으로 스퍼터링된다. 일부 구현예에서, 빌드업 층은 그 표면의 한 면에 구리 나노층을 갖는다.
B 단계 에폭시가 용융되어 보강 기판에 압착되는 핫 멜트 방법과 같이 PCB 응용 분야용 프리프레그 및 라미네이트를 만드는 데 사용되는 다른 방법도 있다.
PCB의 유전체 층에는 비아 홀이 포함될 수 있다. 일부 구현예에서, 비아 홀은 구멍, 트레이스 사이의 갭 또는 트레이스를 캡슐화하기 위해 충전이 필요한 영역 바로 위에 배치함으로써 시트 또는 필름으로 채워질 수 있다. 여기에는 다른 방법으로 수지를 채우는 것이 어려운 구리(예를 들어 무거운 구리)와 함께 사용하는 것이 포함된다. 레진 충진은 보드 전체에 걸쳐 수행하거나 작은 영역에만 집중할 수 있다.
일부 구현예에서, 중합체 조성물의 얇은 층(예를 들어, 매우 얇은 층)은 금속(예를 들어, 구리)과 금속이 결합될 열경화성 또는 열가소성 물질 사이에 사용된다. 일부 구현예에서, 인쇄 회로 기판의 상부 금속층과 금속이 결합될 열경화성 또는 열가소성 물질 사이의 중합체 조성물의 얇은 층(예를 들어, 매우 얇은 층)이 존재한다.
정의
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 개시 내용이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖습니다.
관사 "a" 및 "an"은 여기에서 관사의 문법적 대상 중 하나 또는 둘 이상(즉, 적어도 하나)을 지칭하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 "유사체"는 하나의 유사체 또는 하나 이상의 유사체를 의미한다.
본원에 인용된 모든 범위는 2개의 값 "사이" 범위를 인용하는 것을 포함하여 종점을 포함한다.
본원에 사용되는 "약"은 당업자에 의해 이해될 것이며 이것이 사용되는 문맥에 따라 어느 정도 달라질 것이다. 용어가 사용되는 맥락에서 당업자에게 명확하지 않은 용어의 사용이 있는 경우, "약"은 특정 용어의 최대 플러스 또는 마이너스 10%를 의미할 것이다.
본원에서 사용된 "열가소성" 또는 "열가소성 중합체 조성물"은 특정 온도 이상에서 유연하거나 성형 가능하고 냉각 시 응고되는 플라스틱 물질 또는 중합체를 의미하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 "열경화", "열경화성", "열경화성 물질" 또는 "열경화성 중합체 조성물"은 경화에 의해 비가역적으로 불용성 중합체 네트워크로 변하는 연질 고체 또는 점성 상태의 중합체 또는 수지를 의미하는 것으로 이해되며, 이는 일단 경화되면 다시 가열하여 액체 형태로 용융될 수 없다.
본원에 사용되는 "인쇄 회로 기판"은 전자, 광학 및/또는 광전자 부품의 기계적 지지체 및 전기적으로 연결된 시스템을 의미한다. 예를 들어, 인쇄 회로는 기판의 한 면 또는 양면에 얇은 구리 호일 라미네이션 층이 있는 기본 절연 기판(예를 들어 FR-4 유리 에폭시)일 수 있다. 본원에 사용되는 "인쇄 회로 기판 부품 또는 부분"은 PCB의 전자, 광학 및/또는 광전자 부품(예를 들어 비전도성 기판에 라미네이팅된 구리 시트에서 에칭될 수 있는 전도성 트랙, 패드 또는 다른 특징부를 통해 연결된 전자, 광학 및/또는 광전자 부품)을 의미한다.
본원에 사용되는 용어 "마이크로비아"는 PCB의 단일 층을 통과하는 비아를 지칭할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "라미네이트"는 열과 압력의 적용에 의해 최종 제품으로 형성되는 하나 이상의 측면에 금속(예를 들어, 구리) 호일로 선택적으로 클래딩될 수 있는 프리프레그의 하나 이상의 플라이를 포함하는 복합재를 지칭한다. 본원에 기재된 라미네이트는 경화되거나 경화되지 않을 수 있다.
본원에 사용되는 "프리프레그"는 보강되거나 보강되지 않을 수 있는 유전체 물질의 결합층을 의미한다. 본원에 기재된 중합체 조성물은 라미네이트를 제조하기 위한 프리프레그로서 사용될 수 있다. 열가소성 중합체는 섬유 보강재 없이 사용된다. 프리프레그는 일반적으로 본딩 시트라고도 한다.
본원에 사용되는 "실질적으로"라는 용어는 고도의 근사치(예를 들어, 정량화할 수 있는 특성에 대해 +/-10% 이내)를 의미하지만 절대적인 정밀도 또는 완벽한 일치를 요구하지 않는다.
본원에 사용되는 용어 "T g " 및 "유리 전이 온도"는 본원에서 상호교환적으로 사용된다.
실시예
아래 실시예는 본원에 기재된 구현예를 설명하기 위해 제공되며 구현예의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
약어: DK: 유전 상수; DF: 소산 인자; CTE: 열팽창 계수.
실시예 1 - 유전체 필름의 제조 및 특성
낮은 T g , 낮은 계수, 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 인자의 조합을 갖는 유전체 필름의 특정 예 및 이들의 일부 특성이 표 1에 제공되어 있다. 조성물은 1) 용융 혼합기 장치에서 구성요소를 혼합하거나(즉, 용매를 사용하지 않는 방법); 또는 2) 용매에서 화합하고 고속 회전 믹서에서 균일하게 분산시켜 바니시를 얻는 단계; 이어서 2 mil PET 필름의 상부에 막대로 바니시를 끌어내리고 오븐에서 <1% 잔류 용매 수준으로 건조하여 조성물을 약 1-3 mil 두께의 필름으로 생성함으로써 얻었다. 물리적 및 전기적 데이터는 유전체 필름 파일을 적층하고 250 Psi의 압력에서 6 X 6 인치 유압 프레스를 사용하여 보강한 다음 330℉에서 30분 동안 경화하여 0.6 mm 두께를 포함하는 필름을 형성하여 얻었다. Ricon 257은 Total(미국)에서 제조한 저분자량, 고비닐 부타디엔-스티렌 공중합체이다. Ricon 154는 Total(미국)에서 제조한 저분자량, 고비닐 폴리부타디엔 수지이다. KR05는 Ineos(독일)에서 제조한 고분자량의 주로 1,4-첨가 스티렌 부타디엔 공중합체이다. SR8983은 Lion Elastomers(USA)에서 제조한 고분자량의 주로 1,4-첨가 스티렌 부타디엔 공중합체이다. SA9000은 SABIC(미국)에서 제조한 메타크릴레이트 말단 폴리페닐렌 에테르이다. GMI 5100은 신아티앤씨(대한민국)에서 제조한 비스말레이미드이다. 충전제 및 인-기초 난연제 OP935는 Clariant(유럽)에서 제조한 Exolit® OP935이다. GB는 3M(미국)에서 제조한 유리 마이크로스피어이다. 융합 실리카는 Imerys Refractory Minerals(USA)에서 제조한 teco-sil-10이다. PTFE 분말은 Shamrock Technologies(USA)에서 제조한 SST-4mg이다. AGE는 Sigma Aldrich(USA)의 알릴 글리시딜 에테르이다. Dicup-R®은 Arkema(미국)에서 제조한 퍼옥사이드 촉매이다. 보고된 Dk(유전 상수) 및 Df(소산 인자) 값은 분할 포스트 유전체 공진기로 얻은 5 GHz에서의 값이다. 보고된 CTE 값은 열기계 분석기(TMA)를 사용하여 얻었다. 보고된 영률 및 Tg 값은 DMA(동적 기계 분석기)를 사용하여 얻은 것이다. 박리 강도 측정값은 1 온스 구리 중량 값에 해당한다.
실시예 2 - 본 개시내용의 유전체 필름의 특성
표 2는 당업계에 공지된 필름과 비교하여 현재 개시된 구현예에서, 유전체 필름의 개선된 특성을 나타내며, 결과적으로 개선된 PCB 성능을 가져온다. 개선된 특성에는 삽입 손실 감소(표 2의 "16 GHz dB/인치에서의 손실") 및 유전 상수(표 2의 "DK")가 포함되며, 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다. 개선된 특성에는 비아에 대한 응력 감소(표 2의 "소성 변형")도 포함되어 있어 PCB 신뢰성이 향상되었다.
유전 상수, 소산 인자, 및 스큐에 기초한 계산
표 2의 속도 데이터는 Avishtech의 Gauss 2D 및 Gauss Stack과 같은 상용 전자 설계 자동화 소프트웨어를 사용하여(예를 들어 계산에 의해) 생성되었다.
삽입 손실 αc는 하기 방정식으로 계산되었다:
여기서, , ω는 각 주파수이며, μ는 자기 투자율(예를 들어 구리의 경우 4πX10-7 H/m과 같음)이고, σ는 전기 전도율(구리의 경우 5.88X107 S/m와 같음)이며, w는 폭이고, Z0은 특성 임피던스이며, ε는 물질의 투과율이다.
비교를 위한 최신 기술에는 3.5 mil 두께의 유전체와 0.5 온스 구리가 포함된다. 최신 기술에 사용되는 유전체 물질에 대한 유전 상수는 표 2에 나타낸 바와 같이 적어도 3.2(예를 들어, 3.2 또는 3.4)일 수 있다. 최신 기술에 사용되는 유전체 물질에 대한 삽입 손실은 표 2에 표시된 대로 최소 1.24일 수 있다. 전송 라인은 약 85-100 옴의 임피던스를 갖는 차등 쌍으로 실행되었다. 최신 기술은 낮은 유전 상수(표 2의 "DK") 유리 보강재가 있는 직조 유리 직물을 사용할 수 있으며, 여기서 "DK"는 표 2에서 최소 3.2의 값과 최소 170℃의 Tg이다. 유리와 수지의 유전 상수는 매우 다르기 때문에 회전 또는 리타이머와 같은 하드웨어로 어느 정도 완화될 수 있는 스큐 문제가 발생할 수 있다.
비교해 보면, 표 2에도 나타낸 바와 같이, 현재 개시된 실시예(예를 들어, 실시예 1 내지 실시예 11)의 유전체 필름은 2.8 이하의 유전 상수(예를 들어, 2.8, 2.6, 2.4, 또는 2.1), 왜곡 없이 더 넓은 라인을 가능하게 하고 삽입 손실을 줄이며 더 긴 길이에 대해 더 빠른 속도로 통신을 가능하게 한다.
Tg/계수에 기초한 계산
구리로 채워진 비아가 있는 HDI 인쇄 회로 기판의 구리 특성 및 치수 가정은 표 3에 나와 있다.
구리 특성 값 단위
탄성 계수 117 GPa
소성 계수 1.15 GPa
푸아송 비 0.35 　
구리의 CTE - 10-6 m/m 17.6 　
항복 강도 65 MPa
항복 변형률 0.056 백분율
주위 25.000 ℃
마이크로비아 치수 값 단위
마이크로비아의 외경 0.1 mm
마이크로비아의 내경 채워짐 　
영향 0.5 mm 피치의 유전체 직경 0.4 mm
유전체 부피 분율 0.938 　
　 　 　
구리 부피 분율 0.063 　
표 3에 제공된 파라미터와 표 1의 유전체의 경험적으로 도출된 물리적 특성에 기초하여 샘플 계산을 수행하였다. 표 4는 170℃ T g 프리프레그가 있는 일반적인 기존 물질을 사용하여 제조된 PCB와 실시예 1의 Ex10의 낮은 Dk, DF, 계수 및 T g 유전체로 제조된 것의 PCB를 비교한 것이다.
유전체 물질 당업계 Ex10
유전체 층의 Tg 170 90.0 ℃
주위 25.000 25.000 ℃
℃당 Tg 미만의 유전체의 CTE 60.00 117.00 10-6 m/m
℃당 Tg 초과의 프리프레그 유전체의 CTE 264.00 117.00 10-6 m/m
Tg 미만의 수지의 계수 6.00 0.47 GPa
Z 방향에서 유전체의 계수 6.00 0.47 GPa
Tg 초과의 수지의 계수 0.20 0.04 GPa
CTE - 구리 수율 미만의 ℃당 Tg 등가 미만의 알파 1 35.52 22.74 10-6 m/m
CTE - 구리 탄성 한계 미만이고 ℃당 Tg 등가 초과의 알파 2 23.76 18.07 10-6 m/m
CTE - 구리 탄성 한계 초과이고 ℃당 Tg 등가 초과의 알파 2 59.47 103.15 10-6 m/m
CTE - Tg 초과이고 ℃당 구리 탄성 한계 등가인 알파 3 195.72 49.82 10-6 m/m
구리 항복 미만의 응력 65.00 39.07 MPa
구리 항복 초과이고 Tg 미만의 응력 　 　 MPa
Tg 초과 내지 250의 응력 86.88 38.90 MPa
총 응력 86.88 38.90 MPa
재흐름에 대한 소성 변형률 1.902 0.00% 백분율
본 개시내용의 실질적으로 등방성, 낮은 T g 및 낮은 계수, 낮은 Dk 및 낮은 Df 필름의 사용은 구리 응력이 항복 강도 미만으로 유지된다는 것을 보여주는 데이터를 입증하는 반면, 해당 기술 분야의 기존의 더 높은 T g 물질의 경우 응력은 항복 강도 및 영구 변형으로 이어져 조기 파손으로 이어진다 - 경우에 따라 어셈블리 중에 자체적으로 파손된다. 예를 들어 방향성 필름 Ex10을 사용하여 계산된 응력은 구리의 항복 응력보다 낮기 때문에 구리는 탄성 방식으로 거동하고 낮은 사이클 피로를 받지 않아 매우 높은 신뢰성을 나타낸다. 대조적으로, 해당 분야에서 현재 사용되는 전형적인 기존 물질(이 경우 170℃ T g 물질 프리프레그)는 훨씬 더 높은 응력을 초래한다. 이러한 결과는 현재 물질 세트를 사용할 때 소성 변형으로 인한 과도한 응력 및 피로로 인한 파손 가능성을 보여준다.
실시예 1에 기재된 다른 유전체 필름에 대해 응력을 계산하였다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 이들 실질적으로 등방성, 낮은 T g , 낮은 계수, 낮은 Dk 및 낮은 Df 물질은 당업계의 높은 T g 물질과 비교하여 소성 변형이 0이거나 실질적으로 더 적은 소성 변형을 갖는다. 추가적으로, 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 개시내용은 더 낮은 삽입 손실을 부여한다. 따라서, 이 공개를 사용하여 더 높은 신뢰성과 더 빠른 속도의 PCB를 제조할 수 있음을 입증한다.
등가물
당업자는 단지 일상적인 실험을 사용하여 본 명세서에 구체적으로 기재된 특정 구현예에 대한 다수의 등가물을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 하기 청구범위에 포함되도록 의도된다.

Claims (28)

  1. 적어도 하나의 유전성(dielectric) 중합체 필름을 포함하는 유전체 층을 포함하는 인쇄 회로 기판으로서, 상기 적어도 하나의 유전성 중합체 필름은:
    (i) 약 130℃ 이하의 유리 전이 온도;
    (ii) 2.8 미만의 유전 상수(dielectric constant); 및
    (iii) 적어도 하나의 유전성 중합체 필름의 평균 온도가 유리 전이 온도 미만일 때 약 6 GPa 이하의 실질적으로 등방성인 탄성 계수(elastic modulus)
    를 갖는, 인쇄 회로 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유전성 중합체 필름은 약 0.001 내지 약 0.005의 소산 인자(dissipation factor)를 갖는, 인쇄 회로 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유전 상수는 약 2 내지 약 2.5인, 인쇄 회로 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유리 전이 온도는 약 25℃ 내지 약 110℃인, 인쇄 회로 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유전성 중합체 필름의 평균 온도가 유리 전이 온도 미만일 때 상기 탄성 계수는 약 4 GPa 이하인, 인쇄 회로 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유전성 중합체 필름은 상기 인쇄 회로 기판의 전송 라인(transmission line) 구조의 일부를 형성하는, 인쇄 회로 기판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전송 라인의 소산 인자는 10 GHz에서 약 0.0025 이하인, 인쇄 회로 기판.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전송 라인의 폭은 5 Mils 이상인, 인쇄 회로 기판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전송 라인은 제1 전송 라인이며, 상기 적어도 하나의 유전성 중합체 필름은 인쇄 회로 기판의 제2 전송 라인을 형성하고, 상기 제1 전송 라인과 제2 전송 라인 사이의 유전체 층의 두께는 0.1 Mils 내지 4 Mils인, 인쇄 회로 기판.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 회로 기판은 펄스 진폭 변조(PAM: Pulse Amplitude Modulation)를 사용하여 전송 라인을 통해 신호를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 부품을 포함하는, 인쇄 회로 기판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 펄스 진폭 변조에 사용되는 펄스 진폭 레벨의 수는 2 내지 16인, 인쇄 회로 기판.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 회로 기판은 약 10 Gbps 이상의 데이터 속도로 전송 라인을 통해 데이터를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 부품을 포함하는, 인쇄 회로 기판.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전송 라인은 유전성 중합체 필름으로 형성된 복수의 전송 라인 중 하나이고, 상기 인쇄 회로 기판의 하나 이상의 부품은 약 10 Gbps 이상의 데이터 속도로 복수의 전송 라인의 각각의 전송 라인을 통해 데이터를 전송하도록 구성된, 인쇄 회로 기판.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판은 연산 장치 또는 네트워킹 장치의 부품인, 인쇄 회로 기판.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 연산 장치는 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 서버, 태블릿, 가속기, 슈퍼컴퓨터 또는 휴대폰인, 인쇄 회로 기판.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 네트워킹 장치는 스위치, 라우터, 액세스 포인트 또는 모뎀인, 인쇄 회로 기판.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 층 또는 적어도 하나의 유전성 중합체 필름의 열전도율은 최대 4 w/mk인, 인쇄 회로 기판.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판은 다층 인쇄 회로 기판 또는 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판인, 인쇄 회로 기판.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유전성 중합체 필름은 가교된 중합체 조성물을 포함하는, 인쇄 회로 기판.
  20. 인쇄 회로 기판으로서:
    코어 층;
    상기 코어층의 제1 면 상에 배치된 유전체 층으로서, 상기 유전체 층은
    (i) 약 130℃ 이하의 유리 전이 온도;
    (ii) 약 2.8 이하의 유전 상수; 및
    (iii) 적어도 하나의 유전성 중합체 필름의 평균 온도가 유리 전이 온도 미만일 때 약 6 GPa 이하의 실질적으로 등방성인 탄성 계수
    를 갖는 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 포함하는, 유전체 층; 및
    상기 유전체 층을 관통하고 유전체 층의 대향 측면에 배치된 하나 이상의 각각의 전도성 트레이스(trace) 쌍을 연결하는 하나 이상의 마이크로비아(microvia)
    를 포함하는, 인쇄 회로 기판.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 유전체 층은, 유전체 층이 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판에 없을 때와 비교하여, 낮은 사이클 피로(cycle fatigue) 또는 과다 응력(overstress)으로 인한 하나 이상의 마이크로비아의 고장 위험을 감소시키는, 인쇄 회로 기판.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 코어층은 유리섬유-기반 유전체 또는 라미네이트인, 인쇄 회로 기판.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 유전체 층은 제1 유전체 층이고, 상기 인쇄 회로 기판은 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 포함하는 제2 유전체 층을 추가로 포함하는, 인쇄 회로 기판.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제2 유전체 층을 관통하고 상기 제2 유전체 층의 대향 측면 상에 배치된 하나 이상의 각각의 전도성 트레이스 쌍을 연결하는 하나 이상의 마이크로비아를 추가로 포함하는, 인쇄 회로 기판.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제2 유전체 층은 코어층의 제2 면 상에 배치되는, 인쇄 회로 기판.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 제1 유전체 층 상에 배치되고 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 포함하는 제3 유전체 층; 및
    상기 제2 유전체 층 상에 배치되고 적어도 하나의 유전성 중합체 필름을 포함하는 제4 유전체 층
    을 추가로 포함하는, 인쇄 회로 기판.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 제2 유전체 층은 제1 유전체 층 상에 배치되는, 인쇄 회로 기판.
  28. 제20항에 있어서,
    상기 회로 기판은 다층 인쇄 회로 기판 또는 고밀도 상호연결 인쇄 회로 기판인, 인쇄 회로 기판.
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