包含气凝胶层的低介电常数、低耗散因数的层合体制造技术

层合体，其包含一个或多于一个导电层和一个或多于一个耦接至导电层的电绝缘层。每个导电层可以包含至少90重量％的铜。每个电绝缘层可以包含聚合物气凝胶层。对于层合体的相对的前表面和后表面中的至少一个，所述表面的至少一部分由导电层中的一个限定。一部分由导电层中的一个限定。一部分由导电层中的一个限定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含气凝胶层的低介电常数、低耗散因数的层合体
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年5月15日提交的美国临时申请第63/025947号的优先权，其全部内容并入本文而无需免责声明。
[0003]专利技术背景
A.专利

[0004]本专利技术一般涉及用于高频(例如，10GHz至300GHz)电气应用如通信系统、天线系统、电子放大器、雷达系统等的覆铜箔层合体。
[0005]B.相关技术说明
[0006]覆铜箔层合体常用于印制电路板(PCB)。传统上，覆铜箔层合体包含一个或多于一个其中的至少一层限定了层合体的外表面的薄的(例如，小于千分之四点五英寸(即4.5密耳))铜层，以及一个或多于一个可以为铜层提供结构支撑的绝缘基材。为了制造PCB，可以蚀刻每个铜层以限定单独的导线或“迹线”，通过这些导线或“迹线”，电流可以在连接至PCB的不同组件之间流动。
[0007]覆铜箔层合体的基材性质可影响PCB的耐久性和电气性能。例如，在将组件焊接至PCB上时或者在使用PCB时，可以加热层合体。基材的热膨胀——特别是当基材的温度升高至其玻璃化转变温度(T
g
)以上时——会导致铜层的分层和/或连接组件至PCB的接头的断裂。此外，信号在PCB中传播的速率以及信号在PCB中的电磁能量的损耗量受层合体的介电常数(Dk)和耗散因数(Df)的影响。
[0008]PCB中使用的基材包括分散在环氧树脂中的织造或非织造玻璃纤维、聚四氟乙烯(PTFE)和用酚醛树脂浸渍的纸(例如酚醛纸)。虽然掺入了一个或多于一个这种基材的覆铜箔层合体通常具有可以减轻介电损耗的相对低的耗散因数(例如，在10GHz下，为0.0009至0.0018)，但是其介电常数大于2.0。例如，具有PTFE基材的覆铜箔层合体在10GHz下的介电常数通常为2.2至2.3。由于介电常数大于2.0，使用传统覆铜箔层合体的PCB可能无法以足够的速率传播信号，以保持高频应用如5G通信系统和高速数字电路中的信号完整性。因此，本领域需要适用于PCB的具有超低介电常数的覆铜箔层合体。

技术实现思路

[0009]为了解决本领域中的这种需求，一些本专利技术的层合体包含一个或多于一个其中每个都包含至少90重量％的铜的导电层和一个或多于一个耦接至导电层的电绝缘层。在一些方面，电绝缘层中的至少一个可以包含多孔材料。在一些方面，电绝缘层各自可以独立地包含多孔材料。在某些方面，多孔材料可以是开孔型多孔材料。在某些其他方面，多孔材料可以是闭孔型多孔材料。在某些方面，多孔材料可以是泡沫。在某些方面，泡沫可以是有机泡沫或聚硅氧烷泡沫。有机泡沫的非限制性实例可包括聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、(甲基)丙烯酸聚合物泡沫、聚酰胺泡沫、聚酰亚胺泡沫、聚芳酰胺泡沫、聚脲泡沫、聚酯泡沫、聚烯烃泡沫(例如聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、三元乙丙橡胶(EPDM)泡沫等)、聚对苯
二甲酸乙二醇酯泡沫、聚对苯二甲酸丁二醇酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚乙酸乙烯酯泡沫、乙烯乙烯醇(EVOH)泡沫、乙烯
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乙酸乙烯酯(EVA)泡沫、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫、聚丙烯酸酯泡沫、聚碳酸酯泡沫、聚磺酸酯泡沫或合成橡胶泡沫、或其任意组合。在某些方面，泡沫可以是聚氨酯泡沫。在某些方面，多孔材料可以是气凝胶。在一些层合体中，每个电绝缘层可以包含聚合物气凝胶层。使用这种气凝胶层，层合体可以具有超低的介电常数(例如，在10GHz下小于2.0，诸如小于1.7或等于1.7)和耗散因数(例如，在10GHz下小于0.002或等于0.002)，使其适用于高频电气应用。
[0010]气凝胶层的组成可以提高层合体的耐热性，使其适用于PCB。例如，在一些实施方案中，对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层的热分解温度为至少400℃、450℃、或500℃。在一些实施方案中，对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含至少90重量％的有机聚合物和/或至少90重量％的聚酰亚胺、聚酰胺、聚芳酰胺、聚氨酯、聚脲和/或聚酯。在一些实施方案中，对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含开孔结构和/或包含微孔、介孔和/或大孔。在一些实施方案中，气凝胶层具有孔体积，其中至少10％、至少50％、至少75％、或至少95％的孔体积由微孔、介孔和/或大孔组成。在一些实施方案中，对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层的平均孔直径为2nm至50nm或50nm至5000nm，任选地为100nm至800nm、100nm至500nm、150nm至400nm、200nm至300nm、或225nm至275nm。因此，这种层合体可以在PCB制造期间(例如，来自焊接)和PCB使用期间承受热量。
[0011]此外，在一些实施方案中，气凝胶层中的至少一个的厚度为小于20密耳或等于20密耳、小于12密耳或等于12密耳、或小于7密耳或等于7密耳，例如3密耳至20密耳、3密耳至15密耳、3密耳至12密耳、或3密耳至7密耳。这种相对薄的气凝胶层可以有助于层合体的低介电常数和低耗散因数。为了说明，在一些实施方案中，气凝胶层中的至少一个具有i)在10GHz下，为3、2.75、2.5、2.25、2、1.75、1.6、1.4、1.3、1.2和1.1中的任意一项、至多任意一项或介于这些值的任意两项之间的介电常数；和/或在10GHz下，为0.005、0.004、0.003、0.0025、0.00225、0.002、0.00175、0.0015、0.00125、0.001、0.00075和0.0005中的任意一项、至多任意一项或介于这些值的任意两项之间的耗散因数。为了说明，在一些实施方案中，层合体的介电常数在10GHz下小于2.0或等于2.0、小于1.9或等于1.9、小于1.8或等于1.8、小于1.75或等于1.75、小于1.7或等于1.7或小于1.6或等于1.6，和/或层合体的耗散因数在10GHz下小于0.0025或等于0.0025、小于0.00225或等于0.00225、小于0.002或等于0.002、小于0.00175或等于0.00175、或小于0.0015或等于0.0015。
[0012]在一些方面，电绝缘层中的至少一个或多于一个可以包含不含本专利技术多孔材料的纤维。在其他方面，电绝缘层中的至少一个或多于一个可以包含纤维与本专利技术的多孔材料的组合(例如，分散或排列在多孔材料内的纤维)。纤维可以是天然纤维、合成纤维、半合成纤维、或其组合。纤维可包括植物纤维、木纤维、动物纤维、矿物纤维、生物纤维、或其组合。在一些特定情况下，纤维可以包括人造纤维、竹纤维、二乙酸纤维、三乙酸纤维、聚酯纤维、聚芳酰胺纤维、或其组合。在一些实施方案中，纤维包括金属纤维、碳纤维、碳化物纤维、玻璃纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、或其组合。在一些实施方案中，纤维包括热塑性聚合物纤维、热固性聚合物纤维、或其组合。热塑性纤维的非限制性实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)家族聚合物、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚(1,4
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环己烷二甲酸
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1,4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种层合体，其包含：一个或多于一个导电层，导电层各自包含至少90重量％的铜；和一个或多于一个耦接至导电层的电绝缘层，电绝缘层各自包含聚合物气凝胶层；和其中对于层合体的相对的前表面和后表面中的至少一个，所述表面的至少一部分由导电层中的一个限定。2.根据权利要求1所述的层合体，其中：导电层包含两个或多于两个导电层；层合体的前表面的至少一部分由导电层中的第一导电层限定；和层合体的后表面的至少一部分由导电层中的第二导电层限定。3.根据权利要求1或2所述的层合体，其中导电层中的至少一个的厚度为0.5密耳至3.0密耳或0.5密耳至0.9密耳。4.根据权利要求3所述的层合体，其中导电层中的至少一个的厚度为大约0.7密耳。5.根据权利要求1至4中任一项所述的层合体，其中导电层中的至少一个的面密度为0.35盎司/平方英尺(oz/ft2)至3.0盎司/平方英尺(oz/ft2)或0.35oz/ft2至0.75oz/ft2。6.根据权利要求5所述的层合体，其中导电层中的至少一个的面密度为大约0.5oz/ft2。7.根据权利要求1至6中任一项所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含开孔结构。8.根据权利要求1至7中任一项所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含微孔、介孔和/或大孔。9.根据权利要求8所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个：聚合物气凝胶层具有孔体积；和孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由微孔组成。10.根据权利要求8所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个：聚合物气凝胶层具有孔体积；和孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由介孔组成。11.根据权利要求8所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个：聚合物气凝胶层具有孔体积；和孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由大孔组成。12.根据权利要求8所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个：聚合物气凝胶层具有孔体积；和孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由微孔和/或介孔组成。13.根据权利要求1至7中任一项所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层的平均孔直径为2.0nm至50nm。14.根据权利要求1至7中任一项所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层的平均孔直径为50nm至5000nm。15.根据权利要求14所述的层合体，其中平均孔直径为100nm至800nm、100nm至500nm、150nm至400nm、200nm至300nm、或225nm至275nm。16.根据权利要求1至15中任一项所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含至少90重量％的有机聚合物。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含至少90重量％的聚酰亚胺、聚酰胺、聚芳酰胺、聚氨酯、聚脲和/或聚酯。18.根据权利要求17所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含至少90重量％的聚酰亚胺。19.根据权利要求1至18中任一项所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层的厚度为小于20密耳或等于20密耳。20.根据权利要求19所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层的厚度为小于12密耳或等于12密耳。21.根据权利要求20所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层的厚度为小于7.0密耳或等于7.0密耳。22.根据权利要求1至18中任一项所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层的厚度为3.0密耳至20密耳、3.0密耳至15密耳、3.0密耳至12密耳、或3.0密耳至7.0密耳。23.根据权利要求1至22中任一项所述的层合体，其中对于电绝缘层中的至少一个，聚合物气凝胶层的分解温度大于400℃或等于400℃、大于450℃或等于450℃、或大于500℃或等于500℃。24.根据权利要求1至23中任一项所述的层合体，其包含一个或多于一个黏合层，每个黏合层设置在导电层和电绝缘层的相邻层之间。25.根据权利要求24所述的层合体，其中黏合层中...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉维诺，
申请(专利权)人：蓝移材料有限公司，
类型：发明
国别省市：