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玻璃纖維補強的層壓件、電路板以及裝配織物的方法

文檔序號:1830283閱讀:686來源:國知局
專利名稱:玻璃纖維補強的層壓件、電路板以及裝配織物的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總的來說涉及用于電路板的補強層壓件,更具體說涉及含有玻璃纖維織造布的層壓件,其中所說的玻璃纖維含有與層壓件基質(zhì)樹脂相容并且有助于使用現(xiàn)代的空氣噴射織機織造的涂層。
背景技術(shù)
電路板一般是由織物的層壓件形成的,而所說的織物由補強性纖維如玻璃纖維組成,其給電路板提供尺寸穩(wěn)定性,以保持封固在上面的電路的整體性。由于織造和使用過程中溫度梯度引起板組件熱膨脹率不同造成的變形或翹曲可以對電路與板的粘接產(chǎn)生不利影響,因而影響其牢固性和性能。
層壓件表面的光滑度也可以影響電路與板的粘接??椩觳佳a強材料中的缺陷,例如斷絲或起毛,可以不利影響表面光滑并且抑制電路和層壓件之間的粘接。在空氣噴射織機中,當經(jīng)線受到簧舌沖擊或當緯線通過高速空氣噴射吹起時束中的玻璃纖維絲切斷而起毛。隨著現(xiàn)代織布機的速度增加,由紗條涂料提供的紗條的整體性和耐纖維破壞性變得更重要。
玻璃纖維上的涂料層還受板的品質(zhì)的影響。淀粉,是很多織造操作中用于玻璃纖維的定型組合物中的一種組分,可以不利影響玻璃纖維和層壓基質(zhì)材料之間的粘附性,即淀粉通常不與層壓樹脂基質(zhì)材料相容。為避免玻璃纖維和基質(zhì)材料之間的不相容性,一般要在層壓之前通過熱分解定型劑組分(熱處理或脫油)或通過水洗來從織造布上除去涂層或定型組合物。常規(guī)的熱清潔工藝包括將布在380℃下加熱60-80小時。然后將清潔的布用硅烷偶聯(lián)劑再涂布,以改進玻璃纖維和基質(zhì)樹脂之間的粘合性。
玻璃纖維的強度,尤其是層壓件的彎曲強度,很大程度上由這些熱纖維涂料除去過程而降低。高二氧化硅含量的玻璃纖維如D-玻璃、S-玻璃和Q玻璃,其熱清潔是特別不期望的,因為強度受到損失和褪色。
現(xiàn)有技術(shù)中公開了很多玻璃纖維用的涂料組合物,其在用作復合件或?qū)訅杭难a強劑之前需要熱處理或水清潔。JP專利申請9-208.268公開了一種具有由玻璃纖維制成的紗線的布,其中所說的玻璃纖維在紡紗后立即用淀粉或合成樹脂和0.001-20.0wt%的無機固體顆粒如膠體二氧化硅、碳酸鈣、高嶺土和滑石來涂布。在形成層壓件之前需要進行熱或水脫油。
US專利5,286,562公開了一種用于篩選產(chǎn)品的織物紗條。其在空氣噴射織布機上是可織造的,具有至少45wt%蠟、潤滑劑、聚乙烯基吡咯烷酮和有機硅烷偶聯(lián)劑的涂層。US專利5,038,555公開了用于篩選產(chǎn)品的玻璃纖維捻制束,其涂布有含有環(huán)氧成膜劑、乳化劑、潤滑劑、有機官能金屬偶聯(lián)劑、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯和水的含水化學處理組合物。
為避免熱清潔玻璃纖維布,JP專利申請8-119,682公開了一種用于玻璃纖維的底層定型劑,其中含有水溶性環(huán)氧樹脂且pH為5.5-7.5,其有助于用水除去定型劑。同樣,US專利5,236,777公開了一種用于補強樹脂的玻璃布的生產(chǎn)方法,通過用含有至少一種水溶性成膜劑、硅烷偶聯(lián)劑和潤滑劑的底層定型劑涂布玻璃紗線,所說的成膜劑選自胺改性的環(huán)氧樹脂、加入環(huán)氧乙烷的環(huán)氧樹脂和加入環(huán)氧乙烷的雙酚A;水洗紗線以將底層定型劑的量減少至低于0.25wt%LOI并且用第二種定型劑處理。JP專利申請9-268,034公開了用于不加捻玻璃纖維紗線的粘合劑,其中含有水溶性尿烷化合物和/或通過由多元醇加成反應而改性的水溶性環(huán)氧產(chǎn)品。
US專利4,933,381公開了一種用于玻璃纖維的與樹脂相容的定型組合物,含有環(huán)氧成膜劑、非離子潤滑劑、陽離子潤滑劑、硅烷偶聯(lián)劑和諸如乙酸或檸檬酸的酸。
JP專利申請8-325,950公開了一種玻璃纖維定型劑,含有作為基本組分的聚乙烯基吡咯烷酮、水溶性環(huán)氧樹脂胺加成產(chǎn)品和硅烷偶聯(lián)劑,其不需要從成品玻璃布上熱除去。
JP專利申請7-102,483公開了一種玻璃纖維用的經(jīng)紗第二定型劑,所說的玻璃纖維用于織造玻璃布,該布不需要熱除油。所說的經(jīng)紗第二定型劑主要由聚乙烯基吡咯烷酮組成并且含有諸如高分子量聚環(huán)氧乙烷??梢园苄原h(huán)氧樹脂作為粘合性組分。
可與各種聚合基質(zhì)材料相容的玻璃纖維是需要的,從而防止織造過程中起毛和纖維斷裂,以改進層壓件和電路之間的粘附性,并且該玻璃纖維與現(xiàn)代空氣噴射織造設(shè)備是相容的以增加生產(chǎn)能力。
發(fā)明概述本發(fā)明一方面是一種用于電載體的補強層壓件,該層壓件包含(a)聚合基質(zhì)材料;和(b)織造的補強織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,該紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力(AirJet Transport Drag Force)為使用針式空氣噴嘴裝置時大于約100,000克力/克質(zhì)量紗線,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約200碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi)。
本發(fā)明另一方面是一種用于電載體的補強層壓件,該層壓件包含(a)聚合基質(zhì)材料;和(b)織造的補強織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉中的至少一種聚合物。
本發(fā)明另一方面是一種用于電載體的補強層壓件,該層壓件包含(a)聚合基質(zhì)材料;和(b)織造的補強織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)聚酯;和(2)乙烯基吡咯烷酮聚合物。
本發(fā)明再一方面是一種電路板,該電路板包括(a)用于電載體的層壓件,該層壓件包含(i)織造織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,該紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約100,000克力/克質(zhì)量紗線,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi);和(ii)其上涂敷至少一部分織物的聚合基質(zhì)材料層;和(b)電導層,其位置鄰近層壓件選擇側(cè)的選擇部位。
本發(fā)明另一方面是一種電路板,該電路板包括(a)用于電載體的層壓件,該層壓件包含(i)織造織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有涂料,所說的涂料含有(1)聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉中至少一種的聚合物;和(ii)在至少一部分織物上施加的聚合基質(zhì)材料層;和(b)電導層,其位置鄰近層壓件選擇側(cè)的選擇部位。
本發(fā)明還有一方面是一種電路板,該電路板包括(a)用于電載體的層壓件,該層壓件包括(i)第一復合層,含有(1)織造織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,該紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約100,000克力/克紗線質(zhì)量,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi);和(2)在至少一部分織物上施加的聚合基質(zhì)材料層;和(ii)不同于第一復合層的第二復合層;和(b)電導層,其位置鄰近層壓件選擇側(cè)的選擇部位。
本發(fā)明另一方面是一種電路板,該電路板包括(a)用于電載體的層壓件層,該層壓件層包括(i)第一復合層,含有(1)織造織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有涂料,所說的涂料含有(A)聚酯和(B)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉中至少一種的聚合物;和(2)在至少一部分織物上施加的聚合基質(zhì)材料層;和(ii)不同于第一復合層的第二復合層;和(b)電導層,其位置鄰近層壓件選擇側(cè)的選擇部位。
本發(fā)明另一方面是用于一種電載體的銅覆層補強層壓件,該層壓件包含(a)聚合基質(zhì)材料和(b)一層或多疊層織造的補強織物,每層含有約30-約75wt%的包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,其中層壓件沿Z方向的288℃下的熱膨脹系數(shù)小于約4.5%。
本發(fā)明再一方面是裝配織物的方法,通過使第一紗線和第二紗線交織形成織物,其中的改進包括第一紗線含有玻璃纖維,該玻璃纖維至少部分涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉及其混合物中至少一種的聚合物。
本發(fā)明另一方面是形成織造織物和聚合基質(zhì)材料的層壓件的方法,通過用聚合基質(zhì)材料至少部分地涂布織造織物形成涂布的織物,并且給該涂布的織物加熱,該織造織物含有包含玻璃纖維的紗線,其中的改進包括玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約100,000克力/克紗線質(zhì)量,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi)。
本發(fā)明另一方面是形成織造織物和聚合基質(zhì)材料的層壓件的方法,通過用聚合基質(zhì)材料至少部分地涂布織造織物形成涂布的織物,并且給該涂布的織物加熱,該織造織物含有包含玻璃纖維的紗線,其中的改進包括玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉中至少一種的聚合物。
附圖簡介當與附圖結(jié)合閱讀時,前面的概述以及下面的優(yōu)選實施方案的詳細描述將更容易理解。附圖中

圖1是本發(fā)明補強層壓件的截面圖。
圖2是本發(fā)明織物的頂視圖。
圖3是本發(fā)明涂布纖維紗條的透視圖。
圖4是本發(fā)明電載體的截面圖。
圖5是本發(fā)明電載體另一實施方案的截面圖。
圖6是本發(fā)明裝配織物和形成層壓件的方法原理圖。
圖6a是圖6中一部分的放大。
發(fā)明詳述本發(fā)明的層壓件是由織造的織物補強的,所說的織物含有涂布的玻璃纖維紗條,其可以為層壓件提供低的熱膨脹系數(shù)、良好的彎曲強度、熱穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性、高濕氣、反應性酸和堿的存在下的低腐蝕性和反應性低。該涂布的玻璃纖維紗條與各種聚合基質(zhì)材料相容,從而不需要在層壓前將玻璃纖維織物加熱或用水清潔。
本發(fā)明涂布玻璃纖維紗條的另一個顯著優(yōu)點是在織造和編織中的良好的可加工性,特別是在空氣噴射織造中。這里所說的“空氣噴射織造”是指一種類型的織物織造(見圖5),其中通過來自一個或多個空氣噴嘴的壓縮空氣流將緯紗插入到經(jīng)紗梭口中??諝鈬娚溥w移曳力(以下討論)測定的是紗條與空氣噴射推進工藝的相容性??諝鈬娚湟妨χ翟礁哒f明紗線適合無斷紡絲,由此越空氣動力性地有益于進行空氣噴射推進。
低起毛和暈圈、低斷絲、低組裝環(huán)紋形成、低線軸環(huán)紋、低紗條張力、高成絲性和低插入時間是通過本發(fā)明的涂布玻璃纖維紗條可以達到的其它所需特征,從而有助于織造和編織,并且始終如一地提供適合印刷電路用的具有良好光滑度和很少表面缺陷的織物。
現(xiàn)在看附圖,其中整個附圖中相同的數(shù)字標記指相同的元件,圖1顯示了本發(fā)明的層壓件10。層壓件10包含有聚合基質(zhì)材料12(以下詳細討論),其是通過織造的補強織物14補強的??椢?4可以通過任何適宜的編織或織造工藝形成,但優(yōu)選通過如下詳細討論的空氣噴射織造工藝來形成。
現(xiàn)在看圖2和3,織物14含有一個或多個涂布的纖維紗條16,其中包含至少一根玻璃纖維18。優(yōu)選,紗條16包含數(shù)根玻璃纖維18。這里所說的術(shù)語“紗條”是指一根或多根單個的纖維。術(shù)語“纖維”是指一單根絲。
玻璃纖維18可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何類型的可纖維化玻璃組合物制成,包括由諸如“E-玻璃”、“A-玻璃”、“C-玻璃”、“D-玻璃”、“Q-玻璃”、“R-玻璃”“S-玻璃”和E-玻璃衍生物等的可纖維化玻璃組合物制成。這里所說的“E-玻璃衍生物”是指包含少量氟和/或硼的玻璃組合物,并且優(yōu)選是不含氟和/或不含硼的。此外,這里所說的少量是指小于約1wt%氟和小于約5wt%溴。玄武巖和礦物棉纖維是其它可用于本發(fā)明的玻璃纖維實例。優(yōu)選的玻璃纖維是由E-玻璃或E-玻璃衍生物制成的玻璃纖維。這種組合物以及玻璃絲的制造方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的并且在本發(fā)明中無需進一步討論。如果需要附加的信息,這種玻璃組合物和可纖維化的方法可見K.Loewenstein玻璃纖維制造技術(shù)(第3版,1993)第30-44、47-60、115-122和126-135頁,US專利4,542,106和5,789,329以及IPC-EG-140“由用于印刷電路板的E玻璃織造的成品織物說明書”第1頁,轉(zhuǎn)接和組裝電路研究所出版(1997.6),其引入這里作為參考。
玻璃纖維可以具有約5.0-約35.0微米的標稱絲直徑(相當于上述D-U名稱的絲),并且優(yōu)選具有約9.0-約30.0微米的標稱絲直徑。每紗條中纖維數(shù)量可以為約100-約15,000,優(yōu)選約200-約7000。作為標稱絲直徑的有關(guān)信息和玻璃纖維的命名,參見Loewenstein第25和27頁,其引入這里作為參考。
除玻璃纖維外,涂布的纖維紗條16還可以包含由其它可纖維化的天然或人造材料制成的纖維20,如非玻璃無機材料、天然材料、有機聚合材料及其組合。這里所說的術(shù)語“可纖維化”是指材料能夠被加工成通常連續(xù)的絲、纖維、紗條或紗線。
適宜的非玻璃無機纖維包括由碳化硅、碳、石墨、莫來石、氧化鋁和壓電陶瓷材料制成的陶瓷纖維。適宜的得自動物和植物的天然纖維的非限定性實例包括棉、纖維素、天然橡膠、亞麻、苧麻、大麻、劍麻和羊毛。適宜的人造纖維包括由聚酰胺(如尼龍和芳族聚酰胺)、熱塑性聚酯(如聚對苯二甲酸乙二酯和聚對苯二甲酸丁二酯)、丙烯酸類(如聚丙烯腈)、聚烯烴、聚氨酯和乙烯基聚合物(如聚乙烯基醇)制成的纖維??捎糜诒景l(fā)明的非玻璃纖維和這種纖維的制備和加工方法在聚合物科學和技術(shù)百科全書第6卷(1967)第505-712頁中有詳細描述,其引入這里作為參考。應當說明,如果需要,任何上述材料的共混物或共聚物以及由任何上述材料制成的纖維的組合均可以用于本發(fā)明。
本發(fā)明現(xiàn)在將總體討論玻璃纖維紗條的內(nèi)容,盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員理解紗條16還可以附加包含上述的一種或多種非玻璃纖維。
參看圖2和3,在一個優(yōu)選實施方案中,紗條16中的纖維18涂布有涂料組合物的涂層22,所說的涂料組合物涂敷在纖維18的至少一部分表面上,以保護纖維表面不受加工過程中的磨損和抑制纖維18的斷裂。優(yōu)選,將涂料組合物涂敷在紗條16中各根纖維18的整個表面外層或外圍。
涂料組合物可以根據(jù)需要作為定型劑(優(yōu)選)、施加在定型劑之上的第二涂料和/或第三或外層的涂料存在于纖維上。這里所說的術(shù)語“定型”、“被定型”或“定型劑”是指在纖維形成后立即施加給纖維的涂料組合物。在另一個實施方案中,術(shù)語“定型”、“被定型”或“定型劑”還指在通過加熱、水或化學處理除去常規(guī)基底涂料組合物后給纖維涂敷的涂料組合物(又稱之為“整理定型”),即施加于結(jié)合成織物形式的裸露玻璃纖維的整理定型。術(shù)語“第二涂料”是指在涂敷定型劑組合物之后、并且優(yōu)選至少部分干燥后,其次涂敷給一個或多個紗條的涂料組合物。
涂料組合物含有一種或多種與層壓件10的聚合基質(zhì)材料12相容的聚合材料,如熱固性材料或熱塑性材料,即涂料組合物的組分有助于纖維紗條上的基質(zhì)材料浸濕和濕透,并且在復合層中提供充分的物理性能。優(yōu)選,當涂敷到纖維18的表面上時聚合材料形成通常連續(xù)的膜。聚合材料可以是水溶性的、可乳化的、可分散的和/或可固化的。
在一個優(yōu)選的實施方案中,涂料組合物含有一種或多種與諸如用于形成印刷電路板層壓件的熱固性基質(zhì)材料相容的聚合成膜材料,例如FR-4環(huán)氧樹脂,其是一種多官能環(huán)氧樹脂并且在本發(fā)明一個具體的實施方案中是雙官能的溴化環(huán)氧樹脂;以及聚酰亞胺。參見1電子材料手冊,ASM International(1989)第534-537頁,其引入這里作為參考。這里所說的短語“與熱固性基質(zhì)材料相容”是指涂料組合物的組分有助于纖維紗條上的基質(zhì)材料浸濕和濕透,在復合層中提供充分的物理性能,是與熱固性基質(zhì)材料化學相容的并且是耐水解的。聚合基質(zhì)材料滲透過墊子的量度稱為“濕透”。聚合基質(zhì)材料透過玻璃纖維物質(zhì)以獲得各個玻璃纖維的整個表面被聚合基質(zhì)材料基本上完全包膠的流動性的量度稱為“浸濕”。
可用的聚合成膜材料包括與熱固性基質(zhì)材料相容的熱塑性聚合材料,例如熱塑性聚酯、乙烯基聚合物、聚烯烴、聚酰胺(如脂族聚酰胺或芳族聚酰胺如aramid);熱塑性聚氨酯、丙烯酸聚合物及其混合物。優(yōu)選的熱塑性聚酯包括DESMOPHEN 2000和DESMOPHEN 2001KS,兩者均可從Pittsburgh(Pennsylvania)的Bayer商購獲得;以及RD-847A聚酯樹脂,其可從Columbus(Ohio)的Borden Chemicals商購獲得。可用的聚酰胺包括VERSAMID產(chǎn)品,其可從General Mills化學公司商購獲得。有用的熱塑性聚氨酯包括WITCOBOND_ W-290H,其可從Chicago(Illinois)的Witco化學公司商購獲得;和RUCOTHANE_2011L聚氨酯膠乳,其可從Hicksville(New York)的Ruco Polymer公司商購獲得。
可用的熱固性聚合材料包括與熱固性基質(zhì)材料相容的熱固性聚酯、環(huán)氧材料、乙烯基酯、酚醛塑料、氨基塑料、熱固性聚氨酯及其混合物。適宜的熱固性聚酯可以包括STYPOL聚酯,其可從PortWashington(Wisconsin)的Cook Composites and Polymers商購獲得;和NEOXIL聚酯,其可從Como(意大利)的DSM B.V.商購獲得。
可用的環(huán)氧材料其分子中含有至少一個環(huán)氧基或環(huán)氧乙烷基,例如多元醇或硫醇的聚縮水甘油醚。適宜的環(huán)氧聚合物的實例包括EPON_826和EPON_880環(huán)氧樹脂,其是可從Texas,Houston的殼牌化學公司商購獲得的雙酚A的環(huán)氧官能聚縮水甘油醚。但優(yōu)選涂料組合物是基本上不含環(huán)氧材料的,即含有小于約5wt%的環(huán)氧材料,更優(yōu)選小于約2wt%。
優(yōu)選,涂料組合物含有一種或多種聚酯(優(yōu)選DESMOPHEN 2000和RD-847A)和一種或多種選自乙烯基吡咯烷酮聚合物(優(yōu)選)、乙烯基醇聚合物和/或淀粉中的附加的成膜聚合物??捎糜诒景l(fā)明的優(yōu)選的乙烯基吡咯烷酮聚合物包括諸如PVP K-15、PVP K-30、PVP K-60和PVP K-90的聚乙烯基吡咯烷酮,每種均可從Wayne(New Jersey)的ISP化學公司商購獲得。可用的淀粉包括由馬鈴薯、玉米、小麥、糯玉米、西米、稻米、買羅高粱制備的淀粉及其混合物,例如Kollotex 1250(一種低粘度、低直鏈淀粉、用環(huán)氧乙烷醚化的馬鈴薯基料的淀粉),其可從荷蘭的AVEBE商購獲得。附加聚合物的量優(yōu)選為小于約10wt%,更優(yōu)選約0.1-約5wt%。優(yōu)選,涂料組合物基本上不含淀粉,即含有小于約5wt%的淀粉,并且更優(yōu)選不含淀粉,所說的淀粉經(jīng)常是與基質(zhì)材料不相容的。
在印刷電路板層壓件的另一個優(yōu)選的實施方案中,涂料組合物的聚合材料含有RD-847A聚酯樹脂、PVP K-30聚乙烯基吡咯烷酮、DESMOPHEN 2000聚酯和VERSAMID聚酰胺的混合物。涂料組合物可含有一種或多種熱固性聚合材料和一種或多種熱塑性聚合材料的混合物。
通常來說,聚合材料的量以總固體計為涂料組合物的約1-約99wt%,優(yōu)選約1-約50wt%,更優(yōu)選約1-約25wt%。
除了或代替上述的聚合材料,涂料組合物優(yōu)選含有一種或多種偶聯(lián)劑,諸如有機硅烷偶聯(lián)劑、過渡金屬偶聯(lián)劑、膦酸酯偶聯(lián)劑、鋁偶聯(lián)劑、含氨基的韋納(Werner)偶聯(lián)劑及其混合物。這些偶聯(lián)劑一般具有雙官能。每個金屬或硅原子連接一個或多個可以與纖維表面和/或涂料組合物組分反應或相容的基團。這里所說的術(shù)語“相容”是指基團化學吸引(但沒有鍵合)纖維表面和/或涂料組合物的組分,例如通過極性、潤濕或溶劑化力??伤獾幕鶊F實例包括 1,2-或1,3-二醇的一羥基和/或環(huán)狀C2-C3殘基,其中R1是C1-C3烷基;R2是H或C1-C4烷基;R3和R4分別選自H、C1-C4烷基或C6-C8芳基;且R5是C4-C7亞烷基。適宜的可相容或官能基團包括環(huán)氧、環(huán)氧丙氧基、巰基、氰基、烯丙基、烷基、氨酯基、鹵代、異氰酸基、脲基、咪唑啉基、乙烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氨基或聚氨基。
本發(fā)明優(yōu)選使用官能有機硅烷偶聯(lián)劑。有用的官能有機硅烷偶聯(lián)劑包括γ氨基丙基三烷氧基硅烷、γ異氰酸基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基-三烷氧基硅烷、環(huán)氧丙氧基丙基三烷氧基硅烷和脲基丙基三烷氧基硅烷。優(yōu)選的官能有機硅烷偶聯(lián)劑包括A-187γ環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、A-174γ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、A-1100γ氨基丙基三乙氧基硅烷的硅烷偶聯(lián)劑;A-1108氨基硅烷偶聯(lián)劑和A-1160γ脲基丙基三乙氧基硅烷(每種均可從Tarrytown(New York)的OSiSpecialties,Inc.商購獲得)。在施用給纖維之前,可以用水將有機硅烷偶聯(lián)劑至少部分水解。優(yōu)選以約1∶1的化學計量比,或如果需要以未水解的形式使用。
適宜的過渡金屬偶聯(lián)劑包括鈦、鋯、釔和鉻偶聯(lián)劑??蓮腒enrichPetrochemical公司商購獲得適宜的鈦酸鹽偶聯(lián)劑和鋯酸鹽偶聯(lián)劑??蓮腤ilmington(Delaware)的E.I.duPont de Nemours商購獲得適宜的鉻絡合物。含氨基的韋納型偶聯(lián)劑是其中三價中心原子如鉻原子與含氨基官能團的有機酸配位的絡合物化合物。其它本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的金屬螯合和配位型偶聯(lián)劑也可以用于本發(fā)明。
偶聯(lián)劑的量以總固體計可以是涂料組合物的約1-約99wt%,并且優(yōu)選約1-約10wt%。
參看圖3,在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中,涂料組合物含有一種或多種位于纖維18外表面之間或粘附在外表面的固體顆粒24。如果位于紗條16的鄰近玻璃纖維26、28之間,則這些固體顆粒24可以提供空隙30,其通常相當于固體顆粒24的平均顆粒尺寸32。這里所說的“固體”是指在適度應力下感覺不到流動的物質(zhì),具有一定的容量以便耐受使其變形的力,并且在正常條件下保持一定的大小和形狀。參見Webster的第三版新英語國際字典-未刪節(jié)(1971)第2169頁。此外,這里所說的術(shù)語“固體”包括晶體形和非晶形材料。
固體顆粒24的平均顆粒尺寸32(等于球面直徑)可以是約0.01-大于5微米,優(yōu)選約1-約1000微米,更優(yōu)選約1-約25微米。優(yōu)選,固體顆粒24的最小平均顆粒尺寸通常相當于玻璃纖維的平均標稱直徑。
固體顆粒24的構(gòu)形或形狀通常按所需可以是球形(如珠狀、微珠狀或固體中空球)、立方體形、扁平形、針形(伸長狀或纖維狀)。關(guān)于適宜顆粒特征的較詳細信息參見H.Katz等(編)填料和塑料手冊(1987)第9-10頁,其引入這里作為參考。在典型的玻璃纖維加工條件下,例如置于不超過約25℃、優(yōu)選不超過約400℃,固體顆粒優(yōu)選不是碎裂、變形或溶解在涂料組合物中達到小于5微米的顆粒尺寸,優(yōu)選不小于3微米。
在成形和隨后的加工過程如織造或粗紡中玻璃纖維通過與附近玻璃纖維和/或其它玻璃纖維接觸的固體物體或材料粗糙接觸而受到磨損。這里所說的“磨損”是指通過與很難足以損壞玻璃纖維的顆粒、邊緣或材料整體摩擦接觸而使玻璃纖維表面刮擦或碎片切落或玻璃纖維斷裂。參見K.Ludema摩擦、磨損、潤滑(1996)第129頁,其引入這里作為參考。玻璃纖維紗條磨損會造成加工過程中紗條斷裂和在諸如織造布和復合件的產(chǎn)品中的表面缺陷,從而增加浪費和制造成本。
為減少磨損,固體顆粒不能超過一定的硬度值,即小于或等于玻璃纖維的硬度值。固體顆粒和玻璃纖維的硬度值可以通過任何常規(guī)的硬度測量法來測定,例如Vickers或Brinell硬度,但優(yōu)選根據(jù)原始的Mohs’硬度標度來測定,其指出了材料表面的相對刮擦抗性。玻璃纖維的Mohs’硬度值通常為約4.5-約6.5,優(yōu)選約6。R.Weast(編)化學和物理手冊CRC出版社(1975)第F-22頁,其引入這里作為參考。固體顆粒的Mohs’硬度值優(yōu)選為約0.5-約6。下表A給出了很多適合本發(fā)明使用的固體顆粒的非限定性實例的Mohs’硬度值。表A
1 K.Ludema摩擦、磨損、潤滑(1996)第27頁,引入這里作為參考。2 R.Weast(編)化學和物理手冊CRC出版社(1975)第F-22頁。3 R.Lewis,Sr.Hawley’s縮合化學品字典(第12版1993)第793頁,引入這里作為參考。4 Hawley’s縮合化學品字典(第12版1993)第1113頁,引入這里作為參考。5 Hawley’s縮合化學品字典(第12版1993)第784頁,引入這里作為參考。6 化學和物理手冊(1975)第F-22頁7 化學和物理手冊(1975)第F-22頁8 摩擦、磨損、潤滑第27頁9 摩擦、磨損、潤滑第27頁10 摩擦、磨損、潤滑第27頁11 摩擦、磨損、潤滑第27頁12 化學和物理手冊第F-22頁13 化學和物理手冊第F-22頁14 化學和物理手冊第F-22頁15 化學和物理手冊第F-22頁16 化學和物理手冊第F-22頁17 化學和物理手冊第F-22頁18 化學和物理手冊第F-22頁如上所述,Mohn’s硬度標度涉及材料的耐刮擦性。因此本發(fā)明包括其表面硬度不同于其表面以下顆粒內(nèi)部硬度的顆粒。更具體說,顆粒的表面可以本領(lǐng)域公知的任何方式來改進,包括(但不限于此)涂布、包層或包膠顆?;蛘呤褂帽绢I(lǐng)域已知技術(shù)化學改變其表面特性,以便顆粒的表面硬度不大于玻璃纖維的硬度,同時表面以下的顆粒硬度大于玻璃纖維的硬度。例如(但不限制本發(fā)明)可以給無機顆粒如碳化硅和氮化鋁提供二氧化硅、碳酸鹽或納粘土(nanoclay)涂層。此外,具有烷基側(cè)鏈的硅烷偶聯(lián)劑可以與很多氧化物顆粒的表面反應,產(chǎn)生“較軟的”表面。
通常來說,可用于本發(fā)明的固體顆粒24可以由無機材料、有機材料或其混合物形成。優(yōu)選,固體顆粒24由選自陶瓷材料和金屬材料的無機材料形成。適宜的陶瓷材料包括金屬氮化物、金屬氧化物、金屬碳化物、金屬硫化物、金屬硼化物、金屬硅酸鹽、金屬碳酸鹽及其混合物。
適宜的金屬氮化物的非限定性實例是氮化硼,其是形成本發(fā)明固體顆粒的優(yōu)選的無機材料。適宜的金屬氧化物的非限定性實例是氧化鋅。適宜的金屬硫化物包括二硫化鉬、二硫化鉭、二硫化鎢和硫化鋅。有用的金屬硅酸鹽包括硅酸鋁和硅酸鎂,例如蛭石。適宜的金屬材料包括石墨、鉬、鉑、鈀、鎳、鋁、銅、金、鐵、銀及其混合物。
優(yōu)選,無機固體顆粒24還是固體潤滑劑。這里所說的“固體潤滑劑”是指無機固體顆粒24具有特征性晶形,該晶形造成它們被剪切成容易相互滑動的薄平板,由此在玻璃纖維表面和附近的固體表面之間產(chǎn)生抗摩擦的潤滑效果(其中至少一個是移動的)。(參見R.Lewis,Sr.Hawley’s縮合化學品字典(第12版1993)第712頁,其引入這里作為參考。)摩擦是一個固體滑到另一個固體上面的阻力。F.Clauss,固體潤滑劑和自身潤滑的固體(1972)第1頁,其引入這里作為參考。
在一個優(yōu)選的實施方案中,固體潤滑劑顆粒具有層狀結(jié)構(gòu)。具有層狀或六角晶體結(jié)構(gòu)的顆粒是由六角形排列的原子的片或板組成,片內(nèi)是強的鍵合并且片與片之間是弱的范德瓦耳斯鍵合,提供片之間的低剪切強度。摩擦、磨損、潤滑第125頁;潤滑劑和自身潤滑的固體第19-22、42-54、75-77、80-81、82、90-102、113-120和128頁;以及W.Campbell“固體潤滑劑”邊界潤滑世界文獻的評價ASMEResearch Committee on Lubrication(1969)第202-203頁,其引入這里作為參考。具有層狀富勒烯(buckyball)結(jié)構(gòu)的無機固體顆粒也可用于本發(fā)明。
適宜的具有層狀結(jié)構(gòu)的無機固體潤滑劑顆粒的非限定性實例包括氮化硼、石墨、金屬二硫?qū)僭鼗?dichalcogenids)、云母、滑石、石膏、高嶺石、方解石、碘化鎘、硫化銀及其混合物。優(yōu)選的無機固體潤滑劑顆粒包括氮化硼、石墨、金屬二硫?qū)僭鼗锛捌浠旌衔铩_m宜的金屬二硫?qū)僭鼗锇ǘ蚧f、聯(lián)硒化鉬、二硫化鉭、聯(lián)硒化鉭、二硫化鎢、聯(lián)硒化鎢及其混合物。
含水定型組合物中最優(yōu)選使用具有六角形晶體結(jié)構(gòu)的氮化硼顆粒。氮化硼、硫化鋅和蒙脫石顆粒在與聚合基質(zhì)材料如尼龍6,6的復合件中還提供良好的增白性。
適合用于本發(fā)明的氮化硼顆粒的非限定性實例是PolarTherm_100系列(PT120、PT140、PT160和PT180)、300系列(PT350)和600系列(PT620、PT630、PT640和PT670)氮化硼粉末顆粒,其可從Lakewood(Ohio)的Advanced Ceramics公司商購獲得。“PolarTherm_用于聚合材料的熱導性填料”Lakewood(Ohio)Advanced Ceramics公司的技術(shù)公報,其引入這里作為參考。這些顆粒的熱導性在25℃下為約250-300瓦/米°K,介電常數(shù)為約3.9并且體積電阻為約1015歐姆-厘米。100系列粉末的平均顆粒尺寸為約5-約14微米,300系列的平均顆粒尺寸為約100-約150微米并且600系列的平均顆粒尺寸為約16-大于約200微米。
固體潤滑劑顆粒24可以在水中的分散液、懸浮液或乳液形式存在。如果需要,定型組合物中可以含有其它溶劑如礦物油或醇(優(yōu)選小于約5wt%)。優(yōu)選的約25%氮化硼顆粒水分散液的非限定性實例是ORPAC BORON NITRIDE RELEASECOAT-CONC,其可從OakRidge(Tennessee)的ZYP Coatings,Inc.商購獲得?!癘RPAC BORONNITRIDE RELEASECOAT-CONC”,ZYP Coatings公司的技術(shù)公報,引入這里作為參考。根據(jù)供應商,該產(chǎn)品中的氮化硼顆粒的平均顆粒尺寸小于約3微米。該分散液含有約1%的硅酸鎂-鋁,根據(jù)供應商其將氮化硼顆粒結(jié)合到施加有分散液的底物中。其它可從ZYP Coatings商購獲得的有用產(chǎn)品包括BORON NITRIDE LUBRICOAT_油漆、BRAZE STOP和WELD RELEASE產(chǎn)品。
不優(yōu)選,涂料組合物可含有可水合的或水合的無機固體潤滑劑材料。這種可水合的無機固體潤滑劑材料的非限定性實例是粘土礦物葉硅酸鹽(phyllosilicates),包括云母(如白云母)、滑石、蒙脫石、高嶺石和石膏(CaSO4·2H2O)。這里所說的“可水合的”是指固體無機潤滑劑顆粒與水分子反應形成水合物并且含有水合水或結(jié)晶水?!八衔铩笔峭ㄟ^水分子與其中H-OH鍵沒有分開的物質(zhì)反應所產(chǎn)生的。(參見R.Lewis,Sr.Hawley’s縮合化學品字典(第12版1993)第609-610頁和T.Perros化學(1967)第186-187頁,其引入這里作為參考)。在水合物的化學式中,水分子的加入常規(guī)用中心點來表示,如3MgO·4SiO2·H2O(滑石)、Al2O3·2SiO2·2H2O(高嶺石)。水合物含有配位水,其配位水合材料的陽離子并且結(jié)構(gòu)和/或結(jié)構(gòu)水不破壞其就不會被除去,其占據(jù)著結(jié)構(gòu)中的空隙以增加靜電能而不打破電荷平衡。R.Evans晶體化學入門(1948)第276頁,其引入這里作為參考。
優(yōu)選,涂料組合物基本上不含可水合的無機固體潤滑劑顆粒或研磨劑二氧化硅顆?;蛱妓徕},即以總固體計含有小于約20wt%的可水合無機潤滑劑顆粒、研磨劑二氧化硅顆?;蛱妓徕},更優(yōu)選小于約5wt%,首選小于0.001wt%。
在另一個實施方案中,固體顆粒24可以由選自熱固性材料、熱塑性材料、淀粉及其混合物的有機聚合材料形成。適宜的熱固性材料包括熱固性聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧材料、酚醛塑料、氨基塑料、熱固性聚氨酯及其混合物,例如如下討論。適宜的熱塑性材料包括乙烯基聚合物、熱塑性聚酯、聚烯烴、聚酰胺、熱塑性聚氨酯、丙烯酸聚合物及其混合物。優(yōu)選有機固體顆粒是以微珠或中空球的形式。
在另一個優(yōu)選的實施方案中,固體顆粒24是熱導性,即具有大于約30瓦/米K的熱導性,例如氮化硼、石墨、和如上所述的金屬無機固體潤滑劑。固體材料的熱導性可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員任何已知的方法來測定,例如根據(jù)ASTM C-177-85的在約300K溫度下的防護熱平板法(其引入這里作為參考)。
在另一個優(yōu)選的實施方案中,無機固體顆粒24是電絕緣的或具有高電阻率,即具有大于約1000微歐姆-cm的電阻率,例如氮化硼。
固體潤滑劑顆粒,如果存在的話,可以占涂料組合物的約0.001-約99wt%,以總固體計,優(yōu)選約1-約80wt%,更優(yōu)選約1-約40wt%。
涂料組合物還可以含有一種或多種與上述聚合材料化學上不同的有機潤滑劑。盡管涂料組合物可以含有最多約60wt%的有機潤滑劑,但優(yōu)選涂料組合物基本上不含有機潤滑劑,即含有小于約10wt%的有機潤滑劑,更優(yōu)選約1-約5wt%的有機潤滑劑。這種有機潤滑劑的實例包括陽離子、非離子或陰離子潤滑劑及其混合物,例如脂肪酸的胺鹽;烷基咪唑啉衍生物如CATION X,其可從Princeton(New Jersey)的Rhone Poulenc商購獲得;酸增溶的脂肪酸酰胺;脂肪酸和聚乙烯亞胺的縮合物以及酰胺取代的聚乙烯亞胺,如EMERY_6717,一種可從Kankakee(Illinois)的Henkel公司商購獲得的部分酰胺化的聚乙烯亞胺。
涂料組合物可以含有一種或多種用于乳化或分散涂料組合物組分如無機顆粒的乳化劑。適宜的乳化劑或表面活性劑的非限定性實例包括聚氧化烯基嵌段共聚物(如PLURONICTMF-108聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物,其可從Parsippany(New Jersey)的BASF公司商購獲得);乙氧基化烷基酚(如IGEPAL CA-630乙氧基化辛基苯氧基乙醇,其可從Wayne(New Jersey)的GAF公司商購獲得);聚氧乙烯辛基苯基二醇醚;山梨糖醇酯的環(huán)氧乙烷衍生物;聚氧乙基化植物油(如ALKAMULSEL-719,其可從Rhone-Poulenc商購獲得)和壬基酚表面活性劑(如MACOL NP-6,其可從Parsippany(New Jersey)的BASF商購獲得)。通常來說,乳化劑的量以總固體計可以是涂料組合物的約1-約30wt%。
涂料組合物可以含有一種或多種含水可溶性、可乳化或可分散的蠟物質(zhì),如植物、動物、礦物、合成或石油蠟類。優(yōu)選的蠟是石油蠟,如MICHEM_LUBE 296微晶蠟、POLYMEKON_SPP-W微晶蠟和PETROLITE75微晶蠟,其分別可從Cincinnati(Ohio)的Michelman公司和Tulsa(Oklahoma)的Petrolite公司商購獲得。通常來說,蠟的量以總固體計可為涂料的約1-約10wt%。
交聯(lián)材料如蜜胺甲醛和增塑劑如鄰苯二甲酸酯、苯三酸酯和己二酸酯,也可以含在涂料組合物中。交聯(lián)劑或增塑劑的量以總固體計為涂料組合物的約1-約5wt%。
涂料組合物中可以含有其它添加劑,如有機硅氧烷聚合物、殺真菌劑、殺細菌劑、消泡劑,通常以小于約5wt%的量。還可以含有其量足以使涂料組合物pH為約2-約10的有機和/或無機酸或堿。適宜的有機硅氧烷聚合物乳液的非限制性實例是LE-9300環(huán)氧化聚硅氧烷乳液,其可從Danbury(Connecticut)的OSi Specialties公司商購獲得。適宜的殺細菌劑的實例是Biomet 66殺菌化合物,其可從Rahway(NewJersey)的M&T Chemicals商購獲得。適宜的消泡材料是SAG材料,其可從Danbury(Connecticut)的OSi Specialties公司商購獲得;以及MAZU DF-136,其可從Parsippany(New Jersey)的BASF公司商購獲得。如果需要,可以向涂料組合物添加氫氧化銨用于穩(wěn)定作用。涂料組合物中優(yōu)選含有其量足以有助于涂料在紗條上均勻涂敷的水(優(yōu)選去離子水),通常來說是以約25-約99wt%的量。含水涂料組合物中固體重量百分比通常為約1-約75wt%。
涂料組合物優(yōu)選基本上不含玻璃材料。這里所說的“基本上不合玻璃材料”是指涂料組合物含有小于20%體積的用于形成玻璃復合件的玻璃基質(zhì)材料,優(yōu)選小于約5%體積,更優(yōu)選不含玻璃材料。這種玻璃基質(zhì)材料的實例包括黑玻璃陶瓷基質(zhì)材料或硅鋁酸鹽基質(zhì)材料,例如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的玻璃材料。
在一個織造用于印刷電路板的織物的實施方案中,在本發(fā)明涂布纖維紗條的玻璃纖維上涂敷含水定型組合物干燥殘余物的底層,其中所說的定型組合物含有PolarTherm_160氮化硼粉末和/或BORONNITRIDE RELEASECOAT分散液、EPON 826環(huán)氧成膜材料、PVP K-30聚乙烯基吡咯烷酮、A-187環(huán)氧官能的有機硅烷偶聯(lián)劑、ALKAMULS EL-719聚氧乙基化植物油、IGEPAL CA-630乙氧基化辛基苯氧基乙醇、KESSCOPEG 600聚乙二醇一月桂酸酯(其可從Chicago(Illinois)的Stepan公司商購獲得)和EMERY_6717部分酰胺化聚乙烯亞胺。
在一個織造布的優(yōu)選實施方案中,在本發(fā)明的涂布纖維紗條的玻璃纖維上涂敷含水定型組合物干燥殘余物的底層,其中所說的定型組合物含有PolarTherm_160氮化硼粉末和/或BORON NITRIDERELEASECOAT分散液、RD-847A聚酯、PVP K-30聚乙烯基吡咯烷酮、DESMOPHEN 2000聚酯、A-174丙烯酸官能的有機硅烷偶聯(lián)劑和A-187環(huán)氧官能的有機硅烷偶聯(lián)劑。
本發(fā)明的涂料組合物可以通過任何適宜的方法來制備,例如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的常規(guī)混合法。優(yōu)選,將上述的組分用水稀釋形成具有所需的重量百分比固體并且混合在一起??梢詫⒎蹱顭釋詿o機固體顆粒與水預混合,或者在聚合材料與其它涂料組分混合之前添加到其中。
可以很多方式給纖維涂敷涂料層,例如通過將絲與輥式或帶式涂布機接觸、噴霧或其它途徑。優(yōu)選將涂布的纖維在室溫下或高溫下干燥。干燥器除去纖維中或許存在的多余水分、固化任何可固化的涂料組合物組分。干燥玻璃纖維所用的溫度和時間取決于涂料組合物中固體的百分含量、涂料組合物中的組分和玻璃纖維的類型等多種因素。經(jīng)過干燥后,涂料組合物一般以約0.1-約25wt%的量作為在纖維上的干燥定型殘余物存在。纖維的灼燒損失通常為小于約0.6wt%,優(yōu)選小于約0.5wt%。更優(yōu)選為約0.01-約0.45wt%。涂布纖維樣品的灼燒損失可以通過將纖維在1200℃的灰解爐中加熱20分鐘來測定。
如上所述,可以在涂料組合物層的上面涂敷第二涂料組合物的第二層,其量可有效涂布或浸漬紗條的部分,例如通過將紗條浸在含有組合物的浴中,將組合物噴到紗條上或者通過將紗條與如上所述的涂布機接觸。涂布的紗條可以通過模具,以便從紗條上除去多余的涂料組合物和/或如上所述干燥足夠的時間,使其至少部分干燥或固化第二涂料組合物。給紗條涂敷第二涂料組合物所用的方法和設(shè)備部分地由紗條材料的構(gòu)型所決定。優(yōu)選在涂敷第二涂料組合物之后以本領(lǐng)域公知的方法將紗條干燥。
適宜的第二涂料組合物可以含有一種或多種成膜材料、潤滑劑和其它如上所述的添加劑。第二涂料組合物與定型組合物不同,即它(1)含有至少一種化學上與定型組合物組分不同的組分;或(2)含有至少一種用量與定型組合物所含相同組分不同用量的組分。適宜的第二涂料組合物的非限定性實例包括聚氨酯,如US專利4,762,750和4,762,751所公開的聚氨酯,其引入這里作為參考。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中,纖維紗條的玻璃纖維上可以涂敷常規(guī)定型組合物或含有上述含量的任何定型組分的定型組合物的干燥殘余物底層。適宜的定型組合物見Loewenstein第237-291頁(第3版,1993)和US專利4,390,647和4,795,678,各篇均引入作為參考。本發(fā)明的第二涂料組合物的第二層或主層可以涂敷底層的至少一部分,優(yōu)選在整個外層表面。第二涂料組合物可以包含如上所述的和/或下表C、D和E所示的一種或多種類型的固體顆粒。表C
19 G.Slack“高熱導性的非金屬晶體”物理化學固體雜志(J.Phys.Chem.Solids)(1973)34卷p322,引入作為參考。20 A.Weimer(編)碳化物、氮化物和硼化物材料的合成和加工(1997)第654頁21 摩擦、磨損、潤滑第27頁22 G.Slack“高熱導性的非金屬晶體”物理化學固體雜志(J.Phys.Chem.Solids)(1973)34卷p325,引入作為參考。23 R.Lewis,Sr.Hawley’s縮合化學品字典(第12版1993)第164頁,引入這里作為參考。24 G.Slack“高熱導性的非金屬晶體”物理化學固體雜志(J.Phys.Chem.Solids)(1973)34卷p333,引入作為參考。25 G.Slack“高熱導性的非金屬晶體”物理化學固體雜志(J.Phys.Chem.Solids)(1973)34卷p329,引入作為參考26 A.Weimer(編)碳化物、氮化物和硼化物材料的合成和加工(1997)第654頁27 摩擦、磨損、潤滑第27頁28 G.Slack“高熱導性的非金屬晶體”J.Phys.Chem.Solids(1973)34卷p333,引入作為參考29 G.Slack“高熱導性的非金屬晶體”J.Phys.Chem.Solids(1973)34卷p321,引入作為參考30 微電子組裝手冊第36頁,引入作為參考31 A.Weimer(編)碳化物、氮化物和硼化物材料的合成和加工(1997)第653頁,引入作為參考32 摩擦、磨損、潤滑第27頁33 微電子組裝手冊第36頁,引入本文供參考34 A.Weimer(編)碳化物、氮化物和硼化物材料的合成和加工(1997)第654頁35 摩擦、磨損、潤滑第27頁36 微電子組裝手冊第905頁引入作為參考37 Hawley’s縮合化學品字典(第12版1993)第141頁,引入這里作為參考。表D
38 摩擦、磨損、潤滑第27頁39 化學和物理手冊CRC出版社(1975)第12-54頁40 化學和物理手冊CRC出版社(第71版,1990)第12-63頁,引入這里作為參考41 化學和物理手冊CRC出版社(第71版,1990)第4-158頁,引入這里作為參42 微電子組裝手冊第36頁43 化學和物理手冊CRC出版社(第71版,1990)第12-63頁,引入這里作為參考44 化學和物理手冊第F-22頁45 微電子組裝手冊第174頁46 化學和物理手冊第F-166頁,引入這里作為參47 摩擦、磨損、潤滑第27頁48 G.Slack“高熱導性的非金屬晶體”J.Phys.Chem.Solids(1973)34卷p322,引入作為參考。49 參見W.Callister材料科學和工程簡介(第2版,1991)第637頁,引入這里作為參考50 化學和物理手冊第F-22頁51 微電子組裝手冊第174頁52 微電子組裝手冊第37頁53 微電子組裝手冊第174頁54 微電子組裝手冊第37頁55 化學和物理手冊第F-22頁56 微電子組裝手冊第37頁57 微電子組裝手冊第37頁58 化學和物理手冊第F-22頁59 微電子組裝手冊第37頁60 微電子組裝手冊第37頁61 微電子組裝手冊第174頁62 微電子組裝手冊第37頁63 化學和物理手冊第F-22頁64 微電子組裝手冊第174頁65 微電子組裝手冊第37頁66 摩擦、磨損、潤滑第27頁67 微電子組裝手冊第37頁68 微電子組裝手冊第37頁69 化學和物理手冊第F-22頁表E
70 微電子組裝手冊第174頁71 微電子組裝手冊第37頁72 化學和物理手冊第F-22頁73 微電子組裝手冊第174頁74 微電子組裝手冊第37頁75 化學和物理手冊第F-22頁76 微電子組裝手冊第174頁77 化學和物理手冊CRC出版社(1975)第D-171頁,引入作為參考78 化學和物理手冊第F-22頁79 微電子組裝手冊第174頁80 微電子組裝手冊第37頁81 化學和物理手冊第F-22頁二硫化鉬和氧化鎂是可用作本發(fā)明第二或第三涂料的其它無機固體顆粒。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解上述無機固體顆粒的任何混合物可以用于本發(fā)明。
第二涂料組合物中無機顆粒的量以總固體計可以為約1-約99wt%,優(yōu)選約20-約90wt%。含水第二涂料組合物中固體的百分比通常為約5-約75wt%。
在另一個實施方案中,可以在第二層的至少一部分表面上涂敷第三涂料組合物的第三層,并且優(yōu)選在整個表面上,即這種纖維紗條具有定型底層、第二涂料組合物的第二層和第三涂料的第三、外層。第三涂料不同于定型組合物和第二涂料組合物,即第三涂料組合物(1)含有至少一種化學上與定型和第二涂料組合物的組分不同的組分;或(2)含有至少一種用量與定型或第二涂料組合物所含相同組分不同用量的組分。
在該實施方案中,第二涂料組合物含有一種或多種如上所述的聚合材料,例如聚氨酯,而第三涂料組合物含有粉狀熱導性無機顆粒,例如如上所述的PolarTherm_氮化硼顆粒。優(yōu)選,粉狀涂料的涂敷是通過讓其上涂敷有液體第二涂料組合物的紗條穿過流化床或噴霧設(shè)備,以便將粉狀顆粒粘附在粘性第二涂料組合物上?;蛘撸鐖D5所示,可以將紗條裝配成織物114,然后涂敷第三涂料的層140。粘附在涂布紗條上的粉狀、熱導性無機固體顆粒的重量百分比可以是干燥紗條總重量的約0.1-約75wt%。第三涂料還可以含有一種或多種如上所述的聚合材料,如丙烯酸聚合物、環(huán)氧化物或聚烯烴;常規(guī)的穩(wěn)定劑和本領(lǐng)域已知的這種涂料的其它改良劑,優(yōu)選以干粉的形式。
可以將纖維紗條加工成織造的織物14,優(yōu)選通過編織或織造??椩炜椢?4用作補強性聚合基質(zhì)材料12的補強劑,以形成復合件或?qū)訅杭?0,如圖1所示,優(yōu)選在印刷電路板中使用。在通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何常規(guī)捻線技術(shù)(例如使用捻線機架捻成每英寸約0.5-約3圈的紗條)織造之前可以將織物14的經(jīng)紗條松捻或加捻。
補強性織物14每厘米可以包括約5-約100根經(jīng)紗條,并且優(yōu)選每厘米緯紗條具有約3-約25根緯紗條(每英寸約1-約15條)??椩旖Y(jié)構(gòu)可以規(guī)則地平織造,可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它織造形式,例如斜紋織造或緞紋織造。
優(yōu)選,以適合在用于印刷電路板的層壓件中使用的形式織造織物14,例如“世界織物”Anderson(South Carolina)的Clark-Schwebel公司的技術(shù)公報(1995),引入這里作為參考。使用E225E-玻璃纖維的優(yōu)選的織物形式是Style2116,其每5平方厘米具有118根經(jīng)紗和114根緯紗(每平方英寸60根經(jīng)紗和58根緯紗);使用722 1x0(E225 1/0)經(jīng)紗和緯紗;具有標稱織物厚度0.094mm(0.037英寸);和織物重量103.8g/cm2(3.06盎司/平方碼)。使用G75 E-玻璃纖維的優(yōu)選的織物形式是Sty1e 7628,其每5平方厘米具有87根經(jīng)紗和61根緯紗(每平方英寸44根經(jīng)紗和31根緯紗);使用968 1x0(G75 1/0)經(jīng)紗和緯紗;具有標稱織物厚度0.173mm(0.0068英寸);和織物重量203.4g/m2(6.00盎司/平方碼)。使用D450 E-玻璃纖維的優(yōu)選的織物形式是Style 1080,其每5平方厘米具有118根經(jīng)紗和93根緯紗(每平方英寸60根經(jīng)紗和47根緯紗);使用511 1x0(D450 1/0)經(jīng)紗和緯紗;具有標稱織物厚度0.053mm(0.0021英寸);和織物重量46.8g/m2(1.38盎司/平方碼)。這些和其它適用的織物形式說明見IPC-EG-140“用于印刷電路板的由E玻璃織造的成品織物說明”轉(zhuǎn)接和組裝電路研究所出版(1997.6),其引入這里作為參考。
可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的常規(guī)織布機來形成適宜的織造補強性織物14,例如梭式或劍式織布機,但優(yōu)選使用空氣噴射織布機來形成。優(yōu)選的空氣噴射織布機可從日本的Tsudakoma商購獲得,型號為103;以及可從瑞士蘇黎士Sulzer Brothers公司商購獲得的Sulzer Ruti L-5000或L-5100型。瑞士Sulzer Ruti公司的SulzerRuti L-5000和L-5100產(chǎn)品公報,其引入這里作為參考。
這里所說的“空氣噴射織造”是指使用空氣噴射織布機526(見圖6)的織物織造類型,如上所述,其中通過來自一個或多個空氣噴嘴518(見圖6和6a)的壓縮空氣流514將緯紗510插入到經(jīng)紗梭口中。壓縮空氣將緯紗510推出織物528的寬度524(約10-約60英寸),優(yōu)選約0.91米(約36英寸)。
空氣噴射填充系統(tǒng)可以具有一個主噴嘴516,但優(yōu)選沿經(jīng)紗梭口512還補充有數(shù)個接替噴嘴520,以便給緯紗510提供補充空氣流522來保持紗線510橫越織物528寬524時所需的空氣壓力。提供給主空氣噴嘴516的空氣壓力(表壓)為約103-約413千帕(kPa)(約15-約60磅/平方英寸(psi)),更優(yōu)選約3l0kPa(約45psi)。主空氣噴嘴516的優(yōu)選樣式是Sulzer Ruti044 455 001型針式空氣噴嘴裝置,其具有2毫米直徑517的內(nèi)空氣噴射腔和20厘米長度521的噴嘴出口管519(可從Spartanburg(North Carolina)的Sulzer Ruti商購獲得)。優(yōu)選,空氣噴射填充系統(tǒng)具有15-約20個補充空氣噴嘴520,來沿著緯紗510移動的方向提供輔助的空氣流,以幫助將紗線510推過織布機526。提供給各個補充空氣噴嘴520的空氣壓力(表壓)優(yōu)選為約3-約6巴。
緯紗510通過進料系統(tǒng)532從供應包裝530中以約180-約550米/分鐘,優(yōu)選約274米(約300碼)/分鐘的給料速度拉出。緯紗510通過一夾具進入主噴嘴518中??諝饬魍ㄟ^一混淆導向裝置(confusorguide)推進預定長度的紗線(大約等于織物的所需寬度)。當插入完成后,紗線距主噴嘴518的末梢通過切割器534來切斷。
通過以下方法可測定不同紗線與空氣噴射織造過程的相容性和空氣動力特性,該方法在這里通常稱為“空氣噴射遷移曳力”試驗法。使用空氣噴射遷移曳力試驗來測定紗線被空氣噴射力拉入空氣噴嘴中時施加給紗線的吸力或拉力(曳力)。在此方法中,通過Sulzer Ruti044455 001型針式空氣噴嘴裝置,其具有2毫米直徑517的內(nèi)空氣噴射腔和20厘米長度521的噴嘴出口管519(可從Spartanburg(NorthCarolina)的Sulzer Ruti商購獲得),以約310kPa(約45磅/平方英寸)表壓的空氣壓力,將各個紗線樣品以約274米(約300碼)/分鐘的速度進料。設(shè)置一張力計在紗線進入空氣噴嘴之前的位置與紗線接觸。張力計提供當紗線被拉入空氣噴嘴時空氣噴嘴施加給紗線的克力(曳力)。
可以使用每單位質(zhì)量的曳力作為相對比較紗線樣品的基礎(chǔ)。作為相對比較,將一厘米長紗線內(nèi)的曳力測量值歸一化。一厘米長紗線的克質(zhì)量可以根據(jù)式(I)來測定克質(zhì)量=(π(d/2)2)(N)(ρ玻璃)(1厘米長的紗線)(I)其中d是紗線束中單根纖維的直徑,N是紗線束中的纖維數(shù)量并且ρ玻璃是玻璃在約25℃下的密度(約2.6克/立方厘米)。表F列出了許多類型玻璃纖維紗線產(chǎn)品用的紗線中纖維的直徑和數(shù)量。表F
例如,一厘米長的G75紗線的克質(zhì)量為(π(9×10-4/2)2)(400)(2.6克/立方厘米)(1厘米長的紗線)=6.62×10-4克質(zhì)量。對D450紗線而言,克質(zhì)量為1.34×10-4克質(zhì)量。通過將張力計測定的曳力測量值(克力)除以所測類型紗線的克質(zhì)量,計算每單位質(zhì)量的相對曳力(空氣噴射遷移曳力)。例如,對G75紗線樣品來說,如果張力計測定的曳力為68.5,則空氣噴射遷移曳力等于68.5除以6.62×10-4=103,474克力/克質(zhì)量紗線。
根據(jù)上述空氣噴射遷移曳力試驗法測定,用于形成本發(fā)明層壓件用織造織物的紗線的空氣噴射遷移曳力為大于約100,000克力/克質(zhì)量紗線,優(yōu)選約100,000-約400,000克力/克質(zhì)量紗線,更優(yōu)選約120,000-約300,000克力/克質(zhì)量紗線。
現(xiàn)在參看圖1,可以使用織物14來形成層壓件10,通過用聚合熱塑性或熱固性基質(zhì)材料12涂布和/或浸漬一層或多層織物14。層壓件10適合作為電載體30。這里所說的“電載體”是指機械支持和/或使元件互相電連接的結(jié)構(gòu),包括(但不限于此)電元件、無源電元件、印刷電路、集成電路、半導體設(shè)備和其它與這種元件有關(guān)的硬件包括(但不限于此)連接器、插座、固位夾和散熱器。
可用于本發(fā)明的基質(zhì)材料包括熱固性材料如熱固性聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧化物(分子含至少一個環(huán)氧或環(huán)氧乙烷基,如多元醇或硫醇的聚縮水甘油醚)、酚醛塑料、氨基塑料、熱固性聚氨酯、其衍生物和混合物。用于形成印刷電路板用的層壓件的優(yōu)選基質(zhì)材料是FR-4環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺和液晶聚合物,其組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。如果進一步需要有關(guān)這種組合物的信息,參見1電子材料手冊TM,ASMInternational(1989)第534-537頁。
適宜的熱塑性聚合基質(zhì)材料的非限定性實例包括聚烯烴、聚酰胺、熱塑性聚氨酯和熱塑性聚酯、乙烯基聚合物及其混合物。其它有用的熱塑性材料的實例包括聚酰亞胺、聚醚砜、聚苯基砜、聚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚縮醛、聚氯乙烯和聚碳酸酯。
一種有用的基質(zhì)材料配方由EPON 1120-A80環(huán)氧樹脂、雙氰胺、2-甲基咪唑和DOWANOL PM組成。
復合件中聚合基質(zhì)材料和補強性材料可以包含的其它組分包括著色劑或顏料、潤滑劑或加工助劑、紫外線(UV)穩(wěn)定劑、抗氧化劑、其它填料和增量劑。
可以將織物14浸在聚合基質(zhì)材料12的浴中涂布和浸漬織物14,如R.Tummala(編)微電子組裝手冊(1989)第895-896頁所述的,其引入這里作為參考??梢酝ㄟ^各種方法根據(jù)所用聚合基質(zhì)材料的類型等因素將聚合基質(zhì)材料12和織物14形成復合件或?qū)訅杭?0。例如,對熱固性基質(zhì)材料來說,可以通過壓塑或注塑、拉擠成型、手貼合,或通過壓塑或注塑后片料成型,形成層壓件??梢酝ㄟ^在基質(zhì)材料中夾雜交聯(lián)劑和/或通過使用例如加熱來使熱固性聚合基質(zhì)材料固化??捎糜诮宦?lián)聚合基質(zhì)材料的適宜的交聯(lián)劑如上所述。熱固性聚合基質(zhì)材料的固化溫度和時間取決于所用的聚合基質(zhì)材料的類型、基質(zhì)系統(tǒng)中的其它添加劑和復合件的厚度(僅舉幾個例子)等因素。
對熱塑性基質(zhì)材料來說,形成復合件的適宜方法包括直接模壓或擠出復合,接著注塑。用于通過上述方法形成復合件的方法及設(shè)備可見I.Rubin塑料材料和技術(shù)手冊(1990)第955-1062、1179-1215和1225-1271頁,其引入這里作為參考。
在圖4所示的本發(fā)明的一個具體實施方案中,復合件或?qū)訅杭?0包括用相容基質(zhì)材料12浸漬的織物14。然后將該浸漬的織物在計量輥組之間緊壓,以留給測定量的基質(zhì)材料,并且干燥形成半固化基材或預浸漬片形式的電載體??梢栽陬A浸漬片一側(cè)42的一部分處設(shè)置電導層40,其方式如下討論,并且將預浸漬片固化,形成層壓件,其起帶電導層的電載體50作用。在本發(fā)明的另一個實施方案中,并且更典型地在電載體工業(yè)中,將兩個或多個預浸漬片與電導層合并,并且用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式層壓在一起和固化,形成多層狀的電載體。例如(但不限制本發(fā)明)可以通過在高溫和高壓下將堆疊件擠壓預定長的時間(例如在拋光鋼板之間)以便固化聚合基質(zhì)材料并形成所需厚度的層壓件,來層壓預浸漬片堆疊件。在層壓和固化之前或之后將一個或多個預浸漬片的一部分加以電導層,以便所得的電載體是其外露表面的一部分具有至少一層電導層的層壓件(以下稱為“覆層層壓件”)。
然后,使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)由單層或多層狀電載體的電導層形成電路,以構(gòu)造成印刷電路板或印刷結(jié)線板形式(以下集合稱為“電路板”)的電載體。如果需要,可以通過本領(lǐng)域已知的方便方式,在電載體上形成小孔或孔穴(也稱作“通路”),來允許電載體相對兩面的電路和/或元件相互電連接,包括(但不限于此)機械鉆孔和激光鉆孔。更具體說,在形成小孔之后,將一電導材料層沉積在小孔的壁上或用電導材料填充小孔,以有助于所需的電連接和/或熱耗散。
電導層40可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何方法來形成。例如(但不限于此)電導層可以通過將金屬材料箔或薄片層壓在半固化或固化預浸漬片或?qū)訅浩粋?cè)的至少一部分來形成?;蛘撸妼涌梢酝ㄟ^使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)包括(但不限于此)電鍍、化學沉積或濺射將金屬材料層沉積在半固化或固化預浸漬片或?qū)訅浩粋?cè)的至少一部分來形成。適合作為電導層使用的金屬材料包括(但不限于此)銅(優(yōu)選)、銀、鋁、金、錫、錫-鉛合金、鈀及其組合。
在本發(fā)明的另一個實施方案中,電載體可以是通過將一個或多個電路板(如上所述)與一個或多個覆層層壓件(如上所述)和/或一個或多個預浸漬片(如上所述)層壓在一起構(gòu)成的多層狀電路板的形式。如果需要,可以將附加的電導層摻合到電載體中,例如在多層狀電路板暴露側(cè)的一部分上。此外,如果需要,可以按如上所述的方式由電導層形成附加的電路。應當領(lǐng)會根據(jù)多層狀電路板的各層的相對位置,板可以既具有內(nèi)電路又具有外電路??梢匀缟纤龅匦纬刹糠执┻^或全部穿過板的附加小孔,允許板層之間在選定位置處電連接。應當領(lǐng)會所得的結(jié)構(gòu)可以具有一些全部延伸穿過結(jié)構(gòu)的小孔、一些僅部分延伸穿過結(jié)構(gòu)的小孔、和一些全部位于結(jié)構(gòu)內(nèi)的小孔。
優(yōu)選,形成電載體50的層壓件的厚度為大于約0.051mm(0.002英寸),更優(yōu)選為約0.13mm(0.005英寸)至約2.5mm(約0.1英寸)。對于7628型織物的八板層層壓件來說,其厚度一般為約1.32mm(0.052英寸)。層壓件10中織物14的層數(shù)可以根據(jù)層壓件所需的厚度而不同。由附圖可清晰看出,圖1、4和5層壓件中所示的僅有織物的一層。層數(shù)可以是1-約40。優(yōu)選,層壓件具有8層織物或預浸漬片。
層壓件的樹脂含量可以是約35-約80wt%,更優(yōu)選約40-約75wt%。層壓件中織物的量可以是約20-約65wt%,更優(yōu)選約25-約60wt%。
由織造E-玻璃織物和使用FR-4環(huán)氧樹脂基質(zhì)基材制成的層壓件,其最小玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約110℃;加工方向或?qū)挾确较?垂直于織物的縱軸)的所需的最小彎曲強度為根據(jù)IPC-4101“剛性和多層印刷板用的基本材料說明”第29頁(轉(zhuǎn)接和組裝電路研究所出版(1997.12))大于3×107kg/m2,優(yōu)選大于約3.52×107kg/m2(約50kpsi),更優(yōu)選大于約4.9×107kg/m2(約70kpsi)。IPC-4101整體引入這里作為參考。沿長度方向(一般平行于織物的縱軸),所需的最小彎曲強度為大于約4×107kg/m2,優(yōu)選大于約4.23×107kg/m2。彎曲強度根據(jù)轉(zhuǎn)接和組裝電路研究所的ASTM D-790和IPC-TM-650使用方法指南(1994.12)(引入這里作為參考)用通過蝕刻完全除去覆層的金屬來測定,其中所說的蝕刻是按照IPC-4101的3.8.2.4部分。本發(fā)明電載體的優(yōu)點包括高彎曲強度(拉伸和壓縮強度)和高模量,由此可以減少包括層壓件的電路板的變形。
本發(fā)明的銅蓋層FR-4環(huán)氧樹脂層壓件形式的電載體,其沿層壓件Z方向的288℃下的熱膨脹系數(shù)(Z-CTE),即穿過層壓件的厚度,優(yōu)選小于約4.5%,更優(yōu)選為約0.01-約4.5wt%,根據(jù)IPC使用方法2.4.4.1(引入作為參考)。每個這樣的層壓件優(yōu)選含有8層7628型織物,或者可以使用1080或2116型織物。具有低熱膨脹系數(shù)的層壓件一般不易膨脹和收縮并且可以減少板的變形。
本發(fā)明還包括多層狀層壓件和電路板的制造,其中所說的多層狀層壓件和電路板包括至少一層根據(jù)這里的講述制作的復合層和至少一層用與這里講述的復合件層所不同的方式制作的復合層,如使用常規(guī)的玻璃纖維復合技術(shù)制作。更具體說并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的,傳統(tǒng)上,將織造織物中使用的連續(xù)玻璃纖維紗條中的長絲用淀粉/油定型劑處理,所說的定型劑包括部分或完全糊化的淀粉或直鏈淀粉、氫化植物油、陽離子潤濕劑、乳化劑和水,包括(但不限于此)Lowenstein第237-244頁(第3版,1993)中所公開的,其引入這里作為參考。之后將由這些紗條生產(chǎn)的經(jīng)紗在織造之前用溶液處理,以保護紗條不受織造過程中的磨耗,例如用如US專利4,530,876第3欄67行-第4欄11行公開的聚(乙烯基醇),其引入這里作為參考。該工序一般稱為漿紗。聚(乙烯基醇)以及淀粉/油定型劑通常來說與復合件制造商使用的聚合基質(zhì)材料不相容,并且織物必須要經(jīng)過清潔,以便在將織造的織物浸漬之前基本上除去玻璃纖維表面上所有的有機物質(zhì)。這可以通過各種方式來完成,例如通過擦洗織物,更常見是通過本領(lǐng)域公知的方式來熱處理織物。清潔操作的結(jié)果是使用于浸漬織物用的聚合基質(zhì)材料和清潔的玻璃纖維表面之間沒有適宜的界面,以便必須給玻璃纖維表面施用偶聯(lián)劑。這種操作本領(lǐng)域技術(shù)人員有時稱作織物整理??椢镎聿僮髦凶畛S玫呐悸?lián)劑是硅烷,包括(但不限于此)E.P.Plueddemann硅烷偶聯(lián)劑(1982)第146-147頁所公開的,其引入這里作為參考。在經(jīng)過硅烷處理之后,將織物用相容性的聚合基質(zhì)材料浸漬,在計量輥組之間緊壓并且干燥,形成如上所述的半固化的預浸漬片。應當領(lǐng)會根據(jù)定型劑的性質(zhì)、清潔操作和/或復合件中所使用的基質(zhì)樹脂,可以免除漿紗和/或織物整理步驟。然后,可以將一種或多種摻合常規(guī)玻璃纖維復合技術(shù)的預浸漬片與一種或多種摻合本發(fā)明的預浸漬片組合,形成如上所述的電載體,具體說是多層狀層壓件或電路板。關(guān)于制造電路板的更多信息,參見1電子材料手冊TMASMInternatioanl(1989)第113-115頁;R.Tummala(編)微電子組裝手冊(1989)第858-861和895-909頁;M.W.Jawitz印刷電路板手冊(1997)第9.1-9.42頁和C.F.Coombs,Jr.(編)印刷電路板手冊(第3版,1988)第6.1-6.7頁,其引入這里作為參考。
形成本發(fā)明電載體的復合件和層壓件可以用于形成電子工業(yè)中的組裝,更具體說是一級、二級和/或三級組件,如Tummala第25-43頁所公開的,其引入這里作為參考。此外,本發(fā)明還可以用于其它組件級別。
本發(fā)明還包括裝配織物14的方法,通過將第一紗線(緯紗)和第二紗線(經(jīng)紗)交織形成織物14,例如通過如上所述的空氣噴射織造。其改進包括第一紗線含有E-玻璃纖維,該玻璃纖維至少涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)一或多種聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉及其混合物中至少一種的聚合物(如上詳細描述)。
本發(fā)明另一方面是形成織造織物和聚合基質(zhì)材料的層壓件的方法,通過用聚合基質(zhì)材料涂布織造織物形成涂布的織物,并且給該涂布的織物施加熱,該織造織物含有包含E-玻璃纖維的紗線,其改進包括E-玻璃纖維涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,紗線的空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約100,000克力/克紗線質(zhì)量,其中所說的針式空氣噴嘴裝置如上文詳細介紹的紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi)。
本發(fā)明另一方面是形成織造織物和聚合基質(zhì)材料的層壓件的方法,通過用聚合基質(zhì)材料涂布織造織物形成涂布的織物,并且給該涂布的織物施加熱,該織造織物含有包含E-玻璃纖維的紗線,其改進包括E-玻璃纖維涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉中至少一種的聚合物。
本發(fā)明還將通過下列具體的非限定性實施例作舉例說明。實施例1使用如上詳細描述的“空氣噴射遷移曳力”試驗法來測定很多不同紗線樣品與空氣噴射織造工藝的相容性。
將本發(fā)明的紗線樣品涂布下表1A所示的與基質(zhì)樹脂相容的含水成形定型組合物A-F,并且使用“空氣噴射遷移曳力”試驗法進行評價。各組合物中含有小于1wt%的乙酸。各成形定型組合物的固體含量為約2.5wt%。以相同方式使用常規(guī)的加捻設(shè)備將各涂布的玻璃纖維紗條捻成紗線并且纏繞在線軸上。樣品BVAC涂布含水成形定型組合物B,但在190°F溫度下真空干燥約46小時。樣品A-F中各樣品的灼燒損失為小于1wt%。樣品Chi和Dhi的灼燒損失分別為1.59和1.66wt%。表1A
82 可從Borden Chemicals商購獲得的RD-847A聚酯樹脂83 可從Pittsburgh(Pennsylvania)的Bayer商購獲得的DESMOPHEN2000的聚己二酸乙二醇酯二醇。84 可從Houston(Texas)的殼牌化學公司商購獲得的EPI-REZ_3522-W-6685 可從Houston(Texas)的殼牌化學公司商購獲得的EPON 82686 可從Wayne(New Jersey)的ISP化學公司商購獲得的PVP K-30聚乙烯基吡咯烷酮87 可從Tarrytown(New York)的OSi Specialties公司商購獲得的A-187γ環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷88 可從Tarrytown(New York)的OSi Specialties公司商購獲得的A-174γ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、89 可從Tarrytown(New York)的OSi Specialties公司商購獲得的A-1100氨基官能的有機硅烷偶聯(lián)劑90 可從Parsippany(New Jersey)的BASF公司商購獲得的PLURONICTMF-108聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物91 可從Wayne(New Jersey)的GAF公司商購獲得的IGEPAL CA-630乙氧基化辛基苯氧基乙醇92 可從General Mills化學公司商購獲得的VERSAMID 140聚酰胺93 可從Rhone-Poulenc商購獲得ALKAMULS EL-719聚氧乙基化植物油94 可從Chicago(Illinois)的Stepan公司商購獲得的KESSCO PEG600聚乙二醇一月桂酸酯95 可從Parsippany(New Jersey)的BASF商購獲得MACOL NP-6壬基酚表面活性劑96 可從Kankakee(Illinois)的Henkel公司商購獲得的EMERY_6717部分酰胺化聚乙烯亞胺。97 可從Kankakee(Illinois)的Henkel公司商購獲得的EMERY_6760潤滑劑98 可從Danbury(Connecticut)的Union Carbide商購獲得的POLYOXWSR-301聚氧乙烯聚合物99 可從Lakewood(Ohio)的Advanced Ceramics公司商購獲得PolarTherm_PT160氮化硼粉末顆粒100 可從Oak Ridge(Tennessee)的ZYP Coatings公司商購獲得ORPACBORON NITRIDE RELEASECOAT-CONC氮化硼顆粒水分散液對631和633 D-450淀粉-油涂布的紗線市售樣品;可從PPGIndustries公司商購獲得的690和695淀粉-油涂布的紗線和1383G-75紗線也使用“空氣噴射遷移曳力”試驗法來評價。也對三種對比樣品X1、X2和X3進行試驗,所說的對比樣品均涂布有下表1B中所示的相同含水成形組合物X。對比樣品X1的固體含量為2.5wt%。對比樣品X2的固體含量為4.9wt%且在約25℃下干燥約8小時。對比樣品X3的固體含量為4.6wt%。表1B
101 可從Columbus的Borden Chemicals商購獲得的RD-847A聚酯樹脂102 可從Pittsburgh(Pennsylvania)的Bayer商購獲得的DESMOPHEN2000聚己二酸乙二醇酯二醇103 可從Tarrytown(New York)的OSi Specialties公司商購獲得的A-187γ環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷104 可從Tarrytown(New York)的OSi Specialties公司商購獲得的A-174γ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷105 可從Parsippany(New Jersey)的BASF公司商購獲得的PLURONICTMF-108聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物106 可從General Mills化學公司商購獲得的VERSAMID 140聚酰胺107 可從Parsippany(New Jersey)的BASF商購獲得MACOL NP-6壬基酚表面活性劑108 可從Danbury(Connecticut)的Union Carbide商購獲得的POLYOXWSR-301聚氧乙烯聚合物將各紗線樣品通過044 455 001型Sulzer Ruti針式空氣噴嘴裝置以274米(300碼)/分鐘的速率進料,其中所說的噴嘴裝置具有2毫米直徑的內(nèi)空氣噴射腔和20厘米長度的噴嘴出口管(可從Spartanburg(North Carolina)的Sulzer Ruti商購獲得),以310千帕(45磅/平方英寸)表壓的空氣壓力運行。設(shè)置一張力計在紗線進入空氣噴嘴之前的位置與紗線接觸。張力計提供當各個紗線樣品被拉入空氣噴嘴時空氣噴嘴施加給紗線樣品的克力(曳力)的測量值。這些值見下表1C。表1C
*用淀粉-油定型配方涂布如上表1C所示,本發(fā)明涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的定型組合物的各個紗線,其空氣噴射轉(zhuǎn)移曳力值大于100,000。僅淀粉-油定型的可市售紗條,其通常與上述的聚合基質(zhì)材料不相容,其空氣噴射轉(zhuǎn)移曳力值大于100,000。具有聚合基質(zhì)相容性涂層的紗線Chi和Dhi樣品,其空氣噴射轉(zhuǎn)移曳力值小于100,000,因為紗線涂層含量高,即灼燒損失大于約1.5%,其抑制了通過空氣噴射的紗線絲化。
為評價層壓強度,分別將樣品695、樣品B和樣品BVACG-75紗線(如上所述)形成7628型織物(形式參數(shù)見上)。將8層板的各個織物樣品與EPON 1120-A80環(huán)氧樹脂、雙氰胺、2-甲基咪唑和DOWANOL PM的FR-4樹脂系統(tǒng)層壓,形成層壓件。
根據(jù)轉(zhuǎn)接和組裝電路研究所ASTM D-790和IPC-TM-650試驗方法指南(1994.12)(其引入這里作為參考)用通過蝕刻完全除去覆層的金屬來評價各個層壓件的彎曲強度(最大破壞應力)測試,其中所說的蝕刻是按照IPC-4101的3.8.2.4部分;并且使用15.9毫米(5/8英寸)跨度和1.27毫米(0.05英寸)/分鐘的十字頭速度根據(jù)ASTMD-2344(其引入這里作為參考)評價層間剪切強度(短梁式剪切強度)。評價結(jié)果見下表1D。表1D
如上表1D所示,當與由695淀粉-油涂布的玻璃纖維紗線制備的層壓件樣品相比時,根據(jù)本發(fā)明制備的層壓件樣品B和BVAC的彎曲強度和模量值較高,而短梁式剪切強度相近。實施例2評價層壓樣品的沿層壓件Z方向(即穿過層壓件厚度)的熱膨脹系數(shù)(“Z-CTE),所說的各個樣品含有8層7628型織物,所說的織物由樣品BVAC涂布紗線(樣品A)和695淀粉-油涂布紗線(如上所述)(對照)所制備。使用如上實施例1所述的FR-4環(huán)氧樹脂制備層壓件并且根據(jù)IPC試驗方法2.4.41用銅覆層,其引入作為參考。根據(jù)IPC試驗方法2.4.41評價各個層壓樣品在288℃下的Z方向熱膨脹系數(shù)。評價結(jié)果見下表2。表2
如表2所示,本發(fā)明的層壓樣品A1-A3,其沿層壓件Z方向的熱膨脹系數(shù)小于對照樣品1和2的熱膨脹系數(shù),對照樣品由695淀粉-油涂布的紗線制備。實施例3將含水成形定型組合物A-D(上表1A、實施例1所述)和對比樣品1涂布到E-玻璃纖維紗條上。對比樣品1的配方見下表3。各個成形定型組合物的固體含量為約2.5wt%。使用常規(guī)的加捻設(shè)備以相同的方式,將各個涂布的玻璃纖維紗條捻成紗線,并且纏繞到線軸上。表3
評價紗線樣品A-D、對比樣品1和對比樣品2117的多種物理性質(zhì),如灼燒損失(LOI)、空氣噴射相容性(空氣曳力)、摩擦力和斷絲。109 可從Columbus的Borden Chemicals商購獲得的RD-847A聚酯樹脂110 可從Pittsburgh(Pennsylvania)的Bayer商購獲得的DESMOPHEN2000聚己二酸乙二醇酯二醇111 可從Tarrytown(New York)的OSi Specialties公司商購獲得的A-187γ環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷112 可從Tarrytown(New York)的OSi Specialties公司商購獲得的A-174γ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷113 可從Parsippany(New Jersey)的BASF公司商購獲得的PLURONICTMF-108聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物114 可從General Mills化學公司商購獲得的VERSAMID 140聚酰胺115 可從Parsippany(New Jersey)的BASF商購獲得MACOL NP-6壬基酚表面活性劑116 可從Danbury(Connecticut)的Union Carbide商購獲得的POLYOXWSR-301聚氧乙烯聚合物117 PPG Industries公司的1383市售纖維玻璃紗線產(chǎn)品表4列出各樣品三次試驗的平均灼燒損失(成形定型組合物的固體百分重量比除以玻璃和干燥成形定型組合物的總重量)。
評價各紗線的空氣曳力或張力,讓各紗線樣品通過checkline張力計(其給紗線施加張力)和Ruti兩毫米直徑空氣噴嘴以310千帕(45磅/平方英寸)的空氣壓力,使其以274米(300碼)/分鐘的可控速率進料。
還評價樣品和對比樣品的摩擦力,通過給各紗線樣品施加約30g的張力,將樣品以274米(300碼)/分鐘的速率被拖拉過一對常規(guī)的張力測量裝置,該裝置之間安裝有約5厘米(2英寸)直徑的固定鉻桿,以便將紗線從張力測量裝置之間的直線路徑移動約5厘米。力的差異以克計見下表4。摩擦力試驗旨在模擬紗線在織造操作過程中受到的摩擦力。
還使用磨耗試驗器評價各個樣品和對比樣品的斷絲。給各個測試樣品施加200g張力,使各測試樣品以0.46米(18英寸碼)/分鐘的速率被拖拉過磨耗測試裝置5分鐘。各樣品和對比樣品評價兩輪試驗,并且在下表4中顯示斷絲的平均數(shù)。摩擦測試器由兩排平行的鋼簧組成,各排相距約1英寸。讓各測試紗線樣品在第一排的兩個相鄰鋼簧之間繞線,然后在第二排的兩個相鄰鋼簧之間繞線,但在兩排鋼簧之間移動1/2英寸的距離。將鋼簧在4英寸的長度內(nèi)沿平行于紗線移動的方向以240圈/分鐘的速度來回移動。樣品A-D的空氣曳力、摩擦力和摩擦條件下的斷絲結(jié)果見下表4。表4
如表4所示,樣品A和B,涂布有本發(fā)明的含氮化硼的定型組合物,當與對比樣品相比時其斷絲很少、摩擦力低并且空氣曳力值高。樣品C和D也比對比樣品的空氣曳力值高??諝庖妨υ囼炇且环N相對測試,旨在模擬空氣噴射織布機的緯線插入過程,其中紗線被空氣噴射推進力運送過織布機。較容易被空氣噴射而絲化的紗線為空氣噴射推進力提供較大的表面積,由此可有助于紗線被運送穿過織布機并且增加生產(chǎn)能力。樣品A-D(本發(fā)明制備的樣品)的空氣曳力值比對比樣品的空氣曳力值大,說明空氣噴射相容性優(yōu)越。實施例4以如上所述的類似方式,將表5所示量的各個組分混合,形成本發(fā)明的含水成形定型組合物E、F、G和H以及對比樣品。各組合物中含有總重量計小于約1wt%的乙酸。
將表5的各含水成形定型組合物涂布到G-75 E-玻璃纖維紗條上。各成形定型組合物的固體含量為約6-約25wt%之間。表5
118 可從Houston(Texas)的殼牌化學公司商購獲得的EPON 826119 可從Wayne(New Jersey)的ISP化學公司商購獲得的PVP K-30聚乙烯基吡咯烷酮120 可從Rhone-Pouleno商購獲得ALKAMULS EL-719聚氧乙基化植物油121 可從Wayne(New Jersey)的GAF公司商購獲得的IGEPAL CA-630乙氧基化辛基苯氧基乙醇122 可從Chicago(Illinois)的Stepan公司商購獲得的KESSCO PEG600聚乙二醇一月桂酸酯123 可從Tarrytown(New York)的OSi Specialties公司商購獲得的A-187γ環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷124 可從Kankakee(Illinois)的Henkel公司商購獲得的EMERY_6717部分酰胺化聚乙烯亞胺。125 可從Birminghan(New Jersey)的Sybron Chemicals商購獲得的Protolube HD高密度聚乙烯乳液126 可從Lakewood(Ohio)的Advanced Ceramics公司商購獲得PolarTherm_160氮化硼粉末顆粒127 可從Oak Ridge(Tennessee)的ZYP Coatings公司商購獲得ORPACBORON NITRIDE RELEASECOAT-CONE氮化硼顆粒水分散液使用常規(guī)的加捻設(shè)備以相同的方式,將各個涂布的玻璃纖維紗條捻成紗線,并且纏繞到線軸上。樣品F和H的紗線在加捻過程中顯出最少的定型劑脫落,而樣品E和G的紗線在加捻過程中顯出嚴重的定型劑脫落。
按以上實施例3的相同方式評價樣品E-H和對比樣品紗線的空氣曳力,除以表6所示的壓力測定兩個線軸樣品的空氣曳力值。使用Shirley 84 041L型斷絲檢測儀以200米/分鐘評價每1200米紗線中斷絲的平均數(shù),所說的檢測儀可從英格蘭的SDL International公司商購獲得。這些值表示在每種紗線的四個線軸上進行的測量平均值。取136g(3/10磅)和272g(6/10磅)從繞滿的線軸上解開的紗線記錄斷絲值。
還評價各紗線的門式張力試驗,見下表6。根據(jù)門式張力法測定斷絲數(shù),通過將紗線樣品從線軸上以200米/分鐘的速度解開,將紗線在一系列8個平行陶瓷針間繞線并且讓紗線穿過上述的Shirley斷絲檢測儀,來計算斷絲數(shù)。表6
表6所示的試驗結(jié)果似乎說明本發(fā)明的樣品E-H總的來說要比對比樣品的耐摩擦性強,據(jù)信這些結(jié)果不是決定性的,因為據(jù)信對比樣品的聚乙烯乳液組分(樣品E-H中不存在該組分)賦予了紗線耐磨特性。
由前面的描述可以看出本發(fā)明提供了具有良好彎曲強度和模量以及Z方向熱膨脹系數(shù)、以及其它所需優(yōu)點的層壓件,其可廣泛用于各種用途,例如印刷電路板的補強。
可以領(lǐng)會本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明概念范圍的前提下可以作出上述的實施方案。因此應當理解本發(fā)明不受所述具體實施方案的限制,但旨在覆蓋屬于本發(fā)明實質(zhì)和范圍的改進方式,本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求書所定義。
權(quán)利要求
1.一種用于電載體的補強層壓件,該層壓件包含(a)聚合基質(zhì)材料;和(b)織造的補強織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,該紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約100,000克力/克質(zhì)量紗線,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi)。
2.權(quán)利要求1的補強層壓件,其中聚合基質(zhì)材料包括選自熱固性基質(zhì)材料和熱塑性基質(zhì)材料中的至少一種材料。
3.權(quán)利要求2的補強層壓件,其中聚合基質(zhì)材料包括至少一種熱固性基質(zhì)材料,所說的熱固性基質(zhì)材料選自熱固性聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧化物、酚醛塑料、氨基塑料、熱固性聚氨酯及其混合物。
4.權(quán)利要求3的補強層壓件,其中熱固性基質(zhì)材料包括環(huán)氧化物。
5.權(quán)利要求2的補強層壓件,其中聚合基質(zhì)材料包括至少一種熱塑性基質(zhì)材料,所說的熱塑性基質(zhì)材料選自聚烯烴、聚酰胺、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚酯、乙烯基聚合物、聚酰亞胺、聚醚砜、聚苯基砜、聚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚縮醛、聚碳酸酯及其混合物。
6.權(quán)利要求1的補強層壓件,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
7.權(quán)利要求6的補強層壓件,其中至少一種玻璃纖維是E-玻璃纖維。
8.權(quán)利要求6的補強層壓件,其中至少一種玻璃纖維是E-玻璃衍生物纖維。
9.權(quán)利要求1的補強層壓件,其中在織物玻璃纖維上的涂料層含有無機固體潤滑劑顆粒。
10.權(quán)利要求9的補強層壓件,其中涂料中的無機固體潤滑劑顆粒具有層狀結(jié)構(gòu)。
11.權(quán)利要求9的補強層壓件,其中涂料中的無機固體潤滑劑顆粒包括選自不可水合的無機固體潤滑劑顆粒、可水合的無機固體潤滑劑顆粒及其混合物的至少一種顆粒。
12.權(quán)利要求11的補強層壓件,其中不可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括選自石墨、氮化硼、金屬二硫?qū)僭鼗?、碘化鎘、硫化銀及其混合物的至少一種顆粒。
13.權(quán)利要求12的補強層壓件,其中不可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括六角晶體結(jié)構(gòu)的氮化硼顆粒。
14.權(quán)利要求12的補強層壓件,其中不可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括選自二硫化鉬、聯(lián)硒化鉬、二硫化鉭、聯(lián)硒化鉭、二硫化鎢、聯(lián)硒化鎢及其混合物的至少一種金屬二硫?qū)僭鼗铩?br> 15.權(quán)利要求11的補強層壓件,其中不可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括選自銦、鉈、錫、銅、鋅、金、銀、碳酸鈣、氟化鈣、氧化鋅及其混合物的至少一種顆粒。
16.權(quán)利要求11的補強層壓件,其中可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括葉硅酸鹽(phyllosilicates)。
17.權(quán)利要求16的補強層壓件,其中葉硅酸鹽包括選自云母、滑石、石膏、高嶺石、蒙脫石及其混合物的至少一種葉硅酸鹽。
18.權(quán)利要求11的補強層壓件,其中無機固體潤滑劑顆粒的硬度值小于或等于E-玻璃纖維的硬度值。
19.權(quán)利要求1的補強層壓件,其中在織物玻璃纖維上的涂料層含有成膜聚合物。
20.權(quán)利要求1的補強層壓件,其中至少一種玻璃纖維是由可纖維化的材料制成,所說的可纖維化材料選自非玻璃無機材料、天然材料、有機聚合材料及其組合。
21.權(quán)利要求1的補強層壓件,其中層壓件的沿織物緯紗方向的彎曲強度大于約4.9×107千克/平方米(約70kpsi)。
22.一種用于電載體的補強層壓件,該層壓件包含(a)聚合基質(zhì)材料;和(b)織造的補強織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉中至少一種的聚合物。
23.權(quán)利要求22的補強層壓件,其中聚合基質(zhì)材料包括選自熱固性基質(zhì)材料和熱塑性基質(zhì)材料中的至少一種材料。
24.權(quán)利要求23的補強層壓件,其中聚合基質(zhì)材料包括至少一種熱固性基質(zhì)材料,所說的熱固性基質(zhì)材料選自熱固性聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧化物、酚醛塑料、氨基塑料、熱固性聚氨酯及其混合物。
25.權(quán)利要求24的補強層壓件,其中熱固性基質(zhì)材料包括環(huán)氧化物。
26.權(quán)利要求23的補強層壓件,其中聚合基質(zhì)材料是一種熱塑性基質(zhì)材料,所說的熱塑性基質(zhì)材料選自聚烯烴、聚酰胺、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚酯、乙烯基聚合物、聚酰亞胺、聚醚砜、聚苯基砜、聚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚縮醛、聚碳酸酯及其混合物。
27.權(quán)利要求22的補強層壓件,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
28.權(quán)利要求27的補強層壓件,其中至少一種玻璃纖維是E-玻璃纖維。
29.權(quán)利要求27的補強層壓件,其中至少一種玻璃纖維是E-玻璃衍生物纖維。
30.權(quán)利要求22的補強層壓件,其中在織物玻璃纖維上的涂料還含有無機固體潤滑劑顆粒。
31.權(quán)利要求30的補強層壓件,其中涂料中的無機固體潤滑劑顆粒具有層狀結(jié)構(gòu)。
32.權(quán)利要求30的補強層壓件,其中無機固體潤滑劑顆粒包括選自不可水合的無機固體潤滑劑顆粒、可水合的無機固體潤滑劑顆粒及其混合物的至少一種顆粒。
33.權(quán)利要求32的補強層壓件,其中不可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括選自石墨、氮化硼、金屬二硫?qū)僭鼗?、碘化鎘、硫化銀及其混合物的至少一種顆粒。
34.權(quán)利要求33的補強層壓件,其中不可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括六角晶體結(jié)構(gòu)的氮化硼顆粒。
35.權(quán)利要求33的補強層壓件,其中不可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括選自二硫化鉬、聯(lián)硒化鉬、二硫化鉭、聯(lián)硒化鉭、二硫化鎢、聯(lián)硒化鎢及其混合物的至少一種金屬二硫?qū)僭鼗铩?br> 36.權(quán)利要求32的補強層壓件,其中不可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括選自銦、鉈、錫、銅、鋅、金、銀、碳酸鈣、氟化鈣、氧化鋅及其混合物的至少一種顆粒。
37.權(quán)利要求32的補強層壓件,其中可水合的無機固體潤滑劑顆粒包括葉硅酸鹽(phyllosilicates)。
38.權(quán)利要求37的補強層壓件,其中葉硅酸鹽包括選自云母、滑石、石膏、高嶺石、蒙脫石及其混合物的至少一種葉硅酸鹽。
39.權(quán)利要求30的補強層壓件,其中無機固體潤滑劑顆粒的硬度值小于或等于玻璃纖維的硬度值。
40.權(quán)利要求22的補強層壓件,其中在織物E-玻璃纖維上的涂料含有成膜聚合物。
41.權(quán)利要求22的補強層壓件,其中至少一種玻璃纖維是由可纖維化的材料制成,所說的可纖維化材料選自非玻璃無機材料、天然材料、有機聚合材料及其組合。
42.權(quán)利要求22的補強層壓件,其中紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約100,000克力/克質(zhì)量紗線,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓。
43.權(quán)利要求22的補強層壓件,其中層壓件的沿織物緯紗方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi)。
44.一種用于電載體的補強層壓件,該層壓件包含(a)聚合基質(zhì)材料;和(b)織造的補強織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)聚酯;和(2)乙烯基吡咯烷酮聚合物。
45.權(quán)利要求44的補強層壓件,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
46.一種電路板,該電路板包括(a)用于電載體的層壓件,該層壓件包含(i)織造織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,該紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約100,000克力/克質(zhì)量紗線,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi);和(ii)在至少一部分織物上施加的聚合基質(zhì)材料層;和(b)電導層,其位置鄰近層壓件選擇側(cè)的選擇部位。
47.權(quán)利要求46的電路板,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
48.權(quán)利要求46的電路板,還含有至少一個沿著延伸穿過電路板至少一部分的小孔。
49.權(quán)利要求46的電路板,其中電路板是一級、二級或三級組件。
50.一種電路板,該電路板包括(a)用于電載體的層壓件,該層壓件包含(i)織造織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有涂料,所說的涂料含有(1)聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉的至少一種聚合物;和(ii)在至少一部分織物上施加的聚合基質(zhì)材料層;和(b)電導層,其位置鄰近層壓件選擇側(cè)的選擇部位。
51.權(quán)利要求50的電路板,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
52.權(quán)利要求50的電路板,還含有至少一個延伸穿過電路板至少一部分的小孔。
53.權(quán)利要求50的電路板,其中電路板是一級、二級或三級組件。
54.一種電路板,該電路板包括(a)用于電載體的層壓件,該層壓件包括(i)第一復合層,含有(1)織造織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,該紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約100,000克力/克質(zhì)量紗線,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi);和(2)在至少一部分織物上施加的聚合基質(zhì)材料層;和(ii)不同于第一復合層的第二復合層;和(b)電導層,其位置鄰近層壓件選擇側(cè)的選擇部位。
55.權(quán)利要求54的電路板,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
56.權(quán)利要求54的電路板,還含有至少一個延伸穿過電路板至少一部分的小孔。
57.權(quán)利要求54的電路板,其中電路板是一級、二級或三級組件。
58.一種電路板,該電路板包括(a)用于電載體的層壓件,該層壓件包括(i)第一復合層,含有(1)織造織物,該織物含有包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有涂料,所說的涂料含有(A)聚酯和(B)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉的至少一種聚合物;和(2)在至少一部分織物上施加的聚合基質(zhì)材料層;和(ii)不同于第一復合層的第二復合層;和(b)電導層,其位置鄰近層壓件選擇側(cè)的選擇部位。
59.權(quán)利要求58的電路板,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
60.權(quán)利要求58的電路板,還含有至少一個延伸穿過電路板至少一部分的小孔。
61.權(quán)利要求58的電路板,其中電路板是一級、二級或三級組件。
62.一種用于電載體的銅覆層補強層壓件,該層壓件包含(a)聚合基質(zhì)材料;和(b)一層或多疊層織造的補強織物,每層含有約30-約75wt%的包含玻璃纖維的紗線,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,其中層壓件沿Z方向的288℃下的熱膨脹系數(shù)小于約4.5%。
63.權(quán)利要求62的層壓件,其中層壓件沿Z方向的熱膨脹系數(shù)288℃下為約1-約4.5%。
64.權(quán)利要求62的層壓件,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
65.權(quán)利要求62的層壓件,還含有至少一個延伸穿過電路板至少一部分的小孔。
66.權(quán)利要求62的層壓件,其中電路板是一級、二級或三級組件。
67.權(quán)利要求62的層壓件,其中層壓件包括8層7628形式織造織物。
68.一種裝配織物的方法,通過使第一紗線和第二紗線交織形成織物,其中的改進包括第一紗線含有玻璃纖維,該玻璃纖維至少部分涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉及其混合物的至少一種聚合物。
69.權(quán)利要求68的方法,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
70.一種形成織造織物和聚合基質(zhì)材料的層壓件的方法,通過用聚合基質(zhì)材料至少部分地涂布織造織物形成涂布的織物,并且給該涂布的織物施加熱,該織造織物含有包含玻璃纖維的紗線,其中的改進包括玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約100,000克力/克質(zhì)量紗線,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×107千克/平方米(約42.7kpsi)。
71.權(quán)利要求70的方法,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
72.一種形成織造織物和聚合基質(zhì)材料的層壓件的方法,通過用聚合基質(zhì)材料至少部分地涂布織造織物形成涂布的織物,并且給該涂布的織物施加熱,該織造織物含有包含玻璃纖維的紗線,其中的改進包括玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相容的涂料,所說的涂料含有(1)聚酯和(2)選自乙烯基吡咯烷酮聚合物、乙烯基醇聚合物和淀粉的至少一種聚合物。
73.權(quán)利要求72的層壓件,其中至少一種玻璃纖維選自E-玻璃纖維、D-玻璃纖維、S-玻璃纖維、Q-玻璃纖維、E-玻璃衍生物纖維及其組合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于印刷電路板的補強層壓件,該層壓件包含紗線的織造補強織物,該織物含有E-玻璃纖維,所說的玻璃纖維至少部分地涂布有與聚合基質(zhì)材料相溶的涂料,該紗線的灼燒損失為約0.01-約0.6wt%,并且空氣噴射遷移曳力為使用針式空氣噴嘴裝置大于約1克力/克質(zhì)量紗線,其中所說的針式空氣噴嘴裝置具有直徑2毫米的內(nèi)空氣噴射腔和長度20厘米的噴嘴出口管,以紗線進料速率為約274米(約300碼)/分鐘和空氣壓為約310千帕(約45磅/平方英寸)的表壓,其中層壓件沿織物緯線方向的彎曲強度大于約3×10
文檔編號C03C25/10GK1291963SQ99803572
公開日2001年4月18日 申請日期1999年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月3日
發(fā)明者B·E·諾維啻, X·吳 申請人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司
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