专利名称：电路材料、电路层合体及其制造方法
技术领域：
本发明一般涉及电路材料、电路材料的制造方法和由其制成的制品，包括电路和 电路层合体。
背景技术：
本文使用的电路材料是用于制造电路和多层电路的物品，并且包括电路组件、粘 合层、涂有树脂的导电层、无覆层的介电层和覆盖膜。电路层合体是一种电路组件，其具有 导电层，例如铜，固定附着在介电层上。双覆层电路层合体具有两个导电层，分别在介电层 的每一侧上。使层合体的导电层(例如通过蚀刻)图案化而提供电路。多层电路包括多个 导电层，其中至少一个包含导电线路图案。通常，多层电路通过使用粘合层将一个或更多个 电路层层合在一起；通过用随后被刻蚀的涂有树脂的导电层构建附加层；或通过加入无覆 层的介电层构建附加层并随后进行额外的金属化来制成。在多层电路制成后，可以使用已 知的成孔和镀覆技术来产生导电层之间的有用电路。矿物和陶瓷颗粒填料被广泛用于控制介电层中使用的聚合物介电复合材料的介 电和物理性能。特别地，在期望低介电常数的情况下，可以使用中空玻璃或陶瓷微球。例如， 在US专利NO. 4，134，848中(Adicoff等)公开了一种用于带状线板材的复合物，其在碳氢 化合物基质中具有中空的充气玻璃微球。在US专利NO. 4，661，301中，Okada和Fujino教 导了通过将熔融的复合物直接挤入垂直双压带机的开口中来制造填充中空玻璃微球的聚 合物复合材料的方法。在US专利No. 5，126，192中，Chellis等人公开了一种介电常数低于 3. 2的经填充预浸材料，其利用非常小的得自3M的实验中空微球和得自Grace Syntactic of Canton(马萨诸塞州)的中空玻璃微球制成。Landi的US专利No. 4，610，495公开了 填充有用于控制阻抗的中空微球的层在用于微电子器件的无焊接头中的用途。Browne和 Jarvis的US专利4，994，316公开了一种用于含有玻璃中空微球的电路板的粘合层。小的玻璃或陶瓷微球(直径=1 1000微米)的制造成本昂贵，因此导致电路材 料明显更昂贵。虽然以上描述的合成微球用于提高介电电路基板的电性能，但是本领域仍 然需要适用于苛刻应用如高频应用的低介电常数、低损耗的电路材料。
发明内容
以下电路组件减轻了上述缺陷与不足所述电路组件包括设置在介电基板层上的 导电层，其中所述介电层包含占介电层体积约30 90体积％的聚合物基质，和约10 约 70体积％的填料组分，所述填料组分包括多个空心微球(cenosphere)，所述空心微球的氧 化铁含量占空心微球重量的约3wt%或更少；其中电路层合体的介电常数小于约3. 5，损耗 因子小于约0. 006。本发明公开了包含聚合物基质材料和空心微球填料的介电复合材料的制造方法。本发明还公开了包含介电组合物的电路材料、电路组件、电路和多层电路，以及它 们的制造方法。
通过以下附图、详细描述和实施例进一步说明本发明。
现在参考示例性附图，图中相似的要素在图中采用相似的附图标记。图1为单覆层层合体的示意图；图2为双覆层层合体的示意图；图3为具有图案化导电层的双覆层层合体的示意图；和图4为包括两个双覆层电路层合体的示例性电路组件的示意图。
具体实施例方式本发明人意外地发现在介电复合材料中使用氧化铁含量小于3wt%的空心微球 作为颗粒填料能够制造具有较低介电常数和损耗因子的高频电路基板。基于介电复合材料 的电路和多层电路的性能等同于或优于那些由现有技术中更昂贵的合成玻璃中空微球制 造的电路和多层电路的性能。空心微球是中空的铝硅酸盐微球，是煤炭燃烧的一种副产物。中空微球通过浮 选来自发电厂的飞灰进行收集、纯化且按粒径分布进行分级。市售的空心微球包括得 自 Trelleborg Fillite Ltd.的 FILLITE 106 和 FILLIITE 106W ；得自 Sphere Services, Inc.的 BIONIC BUBBLEtmXL-150 和 VEA X-10 ；和得自 Envirospheres Pty. Ltd. of Lindfield(澳大利亚)的E-SPHERES 丨以及其他。这些空心微球的组成列于表1
中，示出各种空心微球产品的主要组分的重量百分比范围。表 权利要求
1.一种电路组件，包括设置在介电基板层上的导电层，其中所述介电基板层包括占所述介电基板层体积 约30 约90体积％的聚合物基质材料，和 约10 约70体积％的填料组分，所述填料组分包括多个空心微 球，所述空心微球的氧化铁含量为所述空心微球重量的约3wt%或更少； 其中所述电路层合体的介电常数小于约3. 5，且损耗因子小于约0. 006。
2.权利要求1所述的电路组件，其中所述空心微球的中值粒径为20 100微米。
3.权利要求1 2中任一项所述的电路组件，其中所述填料组分包含占所述填料组分 总体积1 100体积％的空心微球。
4.权利要求1 3中任一项所述的电路组件，其中所述填料组分包含附加填料，所述附 加填料的量为所述填料组分总体积的20 80体积％。
5.权利要求4所述的电路组件，其中所述附加填料为二氧化硅、熔融无定形二氧化硅 或其组合。
6.权利要求4 5中任一项所述的电路组件，其中所述附加填料为三水合氧化铝、氢氧 化镁或其组合。
7.权利要求1 6中任一项所述的电路组件，其中所述聚合物基质材料包括1，2_聚丁 二烯、聚异戊二烯、聚醚酰亚胺、含氟聚合物、聚四氟乙烯、聚苯醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚 酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸环己酯、或包含前 述至少一种的组合。
8.权利要求1 6中任一项所述的电路组件，其中所述聚合物基质材料为聚四氟乙烯。
9.权利要求1 6中任一项所述的电路组件，其中所述聚合物基质材料为1，2_聚丁二 烯、聚异戊二烯或1，2-聚丁二烯和聚异戊二烯的组合。
10.权利要求1 6中任一项所述的电路组件，其中所述聚合物基质材料包括聚(芳醚)。
11.权利要求10所述的电路组件，其中所述聚(芳醚)是羧基官能化的。
12.权利要求10所述的电路组件，还包含聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物。
13.权利要求12所述的电路组件，其中所述聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物是羧基官能 化的，并且包含丁二烯、异戊二烯、或丁二烯和异戊二烯，以及小于50wt%的可共固化单体。
14.权利要求1 13中任一项所述的电路组件，还包括设置在所述介电基板层的与第 一导电层相反一侧上的第二导电层。
15.权利要求1 14中任一项所述的电路组件，其中所述导电层是铜箔。
16.权利要求1 15中任一项所述的电路组件，其中刻蚀所述导电层以提供电路。
17.权利要求1 16中任一项所述的电路组件，其中所述导电层与所述介电基板层接触。
18.权利要求1 17中任一项所述的电路组件，其中结合层设置在所述导电层和所述 介电基板层之间且与它们接触。
19.一种包含权利要求1 18中任一项所述的电路组件的电路。
20.一种包含权利要求1 18中任一项所述的电路组件的多层电路。
21.一种制造电路组件的方法，所述方法包括将聚合物基质材料与填料组分结合以形成介电复合材料； 形成所述介电复合材料的层； 在所述介电复合层上设置导电层；和层合所述介电复合层和导电层以形成电路组件，所述电路组件的介电常数小于约3. 5， 且损耗因子小于约0. 006。
22.权利要求22所述的方法，其中所述介电复合材料包含约30 约90体积％的所述 聚合物基质材料，和约10 约70体积％的所述填料组分。
23.权利要求21 22中任一项所述的方法，其中所述填料组分包含多个空心微球，所 述空心微球的氧化铁含量占所述空心微球重量的约3wt%或更少。
24.—种由权利要求21 23中任一项所述的方法制造的电路组件。
全文摘要
一种电路基板层合体，其包含传导金属层；和介电常数小于约3.5且损耗因子小于约0.006的电介质复合材料，其中所述电介质复合材料包含聚合物树脂；和约10～70体积％空心微球，所述空心微球的氧化铁含量小于或等于3wt％。
文档编号H05K1/03GK102100130SQ200980127653
公开日2011年6月15日 申请日期2009年7月17日 优先权日2008年7月18日
发明者克里斯托弗·J·凯斯, 桑卡尔·保罗, 艾伦·F·霍恩, 迪尔克·M·巴尔斯 申请人:环球产权公司