DE3524482A1 - LAMINATED CIRCUIT MATERIAL - Google Patents
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Description
ROGERS CORPORATION, Main Street, Rogers, Connecticut 06263, Vereinigte Staaten von AmerikaROGERS CORPORATION, Main Street, Rogers, Connecticut 06263, United States of America
Laminiertes SchaltungsmaterialLaminated circuit material
Die Erfindung betrifft ein aus dünnen Schichten bestehendes flächenförmiges Material. Sie bezieht sich insbesondere auf laminierte Schaltungen.The invention relates to a sheet-like material consisting of thin layers. It specifically relates to laminated circuits.
Flexible Schaltungen aus Polyimidfilm, beispielsweise aus Kapton der Firma DuPont, die mit einer dünnen Metallfolie, üblicherweise Kupfer, haftend verbunden ist, sind allgemein bekannt. Auf dem Kupfer wird ein ätzmittelbeständiger überzug, der dem Leiterbahnmuster entspricht, aufgedruckt. Das überschüssige Kupfer wird anschließend weggeätzt. Obwohl derartige flexible Schaltungen große Verbreitung haben, weisen sie doch einige Nachteile und Mangel auf. Zum Beispiel beeintx'ächtigen Substratmaterialien mit niedriger Dielektrizitätskonstanten elektrische Signale, die durch die Leiterbahnen wandern, insbesondere bei hohen Frequenzen weniger als solche mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten. Die Dielektrizitätskonstante der üblicherweise verwendeten Polyimidsubstratfilme, beispielsweise Kapton, liegt typisch bei 3,5 (und ist feuchtigkeitsabhängig). Mit dem wachsenden EinsatzFlexible circuits made from polyimide film such as Kapton from DuPont, which is adhesively bonded to a thin metal foil, usually copper, are generally known. on the copper becomes an etchant-resistant coating, which forms the conductor track pattern corresponds, printed. The excess copper is then etched away. Although such flexible circuits are widely used, they have some disadvantages and shortcomings. For example, huge substrate materials With a low dielectric constant, electrical signals that travel through the conductor tracks, especially at high frequencies less than those with a high dielectric constant. The dielectric constant of the commonly used Polyimide substrate films such as Kapton are typically included 3.5 (and is moisture dependent). With the growing use
,von sehr schnellen Signalen macht sich also die relativ hohe ■Dielektrizitätskonstante von PolyimidSubstraten nachteilig, so the relatively high one makes up of very fast signals ■ Detrimental dielectric constant of polyimide substrates
!bemerkbar. Infolgedessen wäre es äußerst nützlich, ein Subistratmaterial zur Verfügung zu haben, das eine niedrigere Dielektrizitätskonstante, zum Beispiel kleiner als 3,0, besitzt. Dies gilt zumindest im Hinblick darauf, daß sie für elektrische Signale einen weniger hohen Widerstand bilden.! noticeable. As a result, it would be extremely useful to have a subistrate material to have available that has a lower dielectric constant, for example less than 3.0. This is at least true with regard to the fact that they are used for electrical Signals form a less high resistance.
Ein anderes Problem, dem man sich bei flexiblen Schaltungen ,auf Polyimidbasis gegenübersieht, beruht auf der notwendigen !Klebeverbindung. Klebstoffe zwischen dem Polyimidfilm und den ■Kupferleitern werden bei hohen Temperaturen beeinträchtigt.Another problem faced with polyimide-based flexible circuits is due to the necessity ! Glued connection. Adhesives between the polyimide film and the ■ Copper conductors are impaired at high temperatures.
Eine Möglichkeit zur Überwindung des zuvor erwähnten Widerstand sproblems besteht darin, den Polyimidfilm mit einem Material abzuschirmen, das eine relativ niedrigere Dielektrizitätskonstante besitzt und das keine Klebstoffverbindung benötigt, wie ein Fluoropolymer. Laminierte Strukturen aus Polyimid und Fluorocarbonpolymeren sind in den US-PS1η 36 76 566 and 37 70 !beschrieben. Handelsübliche Polyimid/Fluoropolymer-Laminate der Firma DuPont sind unter den Handelsmarken Kapton F und Kapton XP bekannt und erhältlich. Mit Fluoropolymer beschichtete Polyimide (wie zum Beispiel Kapton F und Kapton XP) haben zwar eine vorteilhaftere, d. h. niedrigere, Dielektrizitätskonstante als herkömmliche Polyimid-(Kapton)-Filme, die Fluoropolymere bringen jedoch andere schwierige Probleme mit sich: so haben Fluoropolymere eine sehr geringe Stabilität in ihren Abmessungen und bieten nur geringe Haftfestigkeit zwischen den Kupferleitern und dem Fluoropolymerfilm.One way to overcome the aforementioned resistance problem is to shield the polyimide film with a material that has a relatively lower dielectric constant and that does not require an adhesive bond, such as a fluoropolymer. Laminated structures made of polyimide and fluorocarbon polymers are described in US Pat. Nos. 1 36 76 566 and 37 70! Commercially available polyimide / fluoropolymer laminates from DuPont are known and available under the trademarks Kapton F and Kapton XP. Fluoropolymer-coated polyimides (such as Kapton F and Kapton XP) have a more advantageous, ie lower, dielectric constant than conventional polyimide (Kapton) films, but the fluoropolymers present other difficult problems: for example, fluoropolymers have very poor stability in their dimensions and offer only poor adhesive strength between the copper conductors and the fluoropolymer film.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein laminiertes Schaltungsmaterial zur Verfügung zu stellen, das bessere elektrische und mechanische Eigenschaften aufweist.It is an object of the invention to provide a laminated circuit material to make available that has better electrical and mechanical properties.
Diese Aufgabe wird durch ein Material mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a material with the features of claim 1.
Erfindungsgemäß wird also eine neuartige Schicht aus mikroglasverstärktem Fluoropolymer und zwischen einem mit einem Fluoropolymer beschichteten Polyimidlaminat, (zum Beispiel Kapton F oder Kapton XP) und einem Leiterbahnmuster aus Kupfer gefaßt. Der Fluoropolymer/Mikroglas-Film wirkt im wesentlichen : als Haftschicht und verbessert die Haftfestigkeit zum Beispiel zwischen dem Kapton F oder XP und den geätzten Kupferleitern erheblich.According to the invention, a novel layer made of microglass-reinforced Fluoropolymer and between a polyimide laminate coated with a fluoropolymer, (for example Kapton F or Kapton XP) and a conductor track pattern made of copper. The main effect of the fluoropolymer / microglass film is: as an adhesive layer and improves the adhesive strength, for example between the Kapton F or XP and the etched copper conductors considerable.
Die Verwendung von mikroglasverstärkten Fluoropolymerfilmen verbessert Jedoch nicht nur die Haftung zwischen dem Polyimid/ F1 uoropolymer-Laminat, zum Beispiel Kapton F oder XP, und der Kupferfolie sondern verbessert insgesamt die Abmessungsstabilität des Laminats signifikant. Diese verbesserte Abmessungsstabilität ist von besonderer Bedeutung, da - wie erwähnt Fluoropolymere (und sogar Polyimide) an sich in ihren Abmessungen derart wenig stabil sind, daß sich ihre Anwendung in vielen Fällen verbietet.The use of microglass reinforced fluoropolymer films However, not only improves the adhesion between the polyimide / F1 uoropolymer laminate, for example Kapton F or XP, and the Copper foil but improves the overall dimensional stability of the laminate significantly. This improved dimensional stability is of particular importance because, as mentioned, fluoropolymers (and even polyimides) are inherently so unstable in terms of their dimensions that their use in many Cases forbids.
Das als Haftschicht dienende mikroglasverstärkte Fluoropolymer verleiht darüberhinaus dem laminierten Schaltungsmaterial gemäß der Erfindung wesentlich verbesserte Temperatureigenschaften.The microglass-reinforced fluoropolymer used as an adhesive layer moreover gives the laminated circuit material according to the invention significantly improved temperature properties.
Das Laminat gemäß der Erfndung besitzt gegenüber herkömmlichen flexiblen Schaltungsmaterialien, die auf Polyimid-Kapton-Film basieren, eine niedrigere Dielektrizitätskonstante. Auch die Abmessungsstabilität und die Haftfestigkeit der Kupferfolie in dem Laminat sind gegenüber fluoropolymerbeschichteten Polyimiden, zum Beispiel Kapton F oder XP spürbar verbessert.The laminate according to the invention is superior to conventional flexible circuit materials based on polyimide Kapton film based, have a lower dielectric constant. The dimensional stability and the adhesive strength of the copper foil in the laminate are noticeably improved over fluoropolymer-coated polyimides, for example Kapton F or XP.
Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert: The invention is explained in more detail below with reference to the drawings:
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines aus Kupfer, einer Haftschicht und Polyimid bestehenden Laminat gemäß dem Stand der Technik,Fig. 1 shows a cross section of one made of copper, an adhesive layer and polyimide State-of-the-art laminate,
ό ~ ό ~
Fig. 2 zeigt einen entsprechenden Querschnitt eines aus Kupfer, Fluorocarbon und Polyimid bestehenden Laminats gemäß dem Stand der Technik,Fig. 2 shows a corresponding cross section a laminate consisting of copper, fluorocarbon and polyimide according to FIG State of the art,
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Laminats gemäß der Erfindung, das aus Kupfer, Fluorocarbon und Polyimid besteht,Fig. 3 shows a cross section of a laminate according to the invention, which is made of copper, Consists of fluorocarbon and polyimide,
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Laminats gemäß der Erfindung, das aus Kupfer, Fluorocarbon und Polyimid besteht,Fig. 4 shows a cross section of a further laminate according to the invention, which from Made of copper, fluorocarbon and polyimide,
Fig. 4A zeigt einen Querschnitt einer Varianten des Laminats gemäß Figur 4,FIG. 4A shows a cross section of a variant of the laminate according to FIG. 4,
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des Laminats aus Kupfer, Fluorocarbon und Polyimid,FIG. 5 shows a cross section of a further exemplary embodiment of the laminate from FIG Copper, fluorocarbon and polyimide,
Fig. 6 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Laminats aus Kupfer, Fluorocarbon und Polyimid,Fig. 6 shows yet another embodiment of the laminate according to the invention from Copper, fluorocarbon and polyimide,
Fig. 6A zeigt einen Querschnitt einer Varianten des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 6,FIG. 6A shows a cross section of a variant of the exemplary embodiment according to FIG. 6,
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Laminats mit den genannten Komponenten, Fig. 7 shows a further embodiment of a laminate with the components mentioned,
Fig. 7A zeigt einen Querschnitt einer Varianten des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 7,FIG. 7A shows a cross section of a variant of the exemplary embodiment according to FIG. 7,
Fig. g zeigt eine graphische Darstellung zurFig. G shows a graphic representation for
Veranschaulichung der Abmessungsstabilität von Laminaten gemäß der Erfindung,Illustration of dimensional stability of laminates according to the invention,
Fig. $ zeigt eine weitere graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Abmessungsstabilität von Laminaten gemäß der Erfindung.Fig. $ Shows a further graph to illustrate the dimensional stability of laminates according to the invention.
Zunächst sei auf Figur .1 und 2 Bezug genommen, in denen zwei
Beispiele bekannter laminierter Schaltungsmaterialien dargestellt sind. Figur 1 zeigt eine herkömmliche flexible Schaltung
;mit einem Substrat oder Basisschicht 10 aus einem Polyimidfilm
11, zum Beispiel Kapton-Film, der mittels eines Acryl- oder >First, reference is made to Figure .1 and 2, in which two
Examples of known laminated circuit materials are shown. Figure 1 shows a conventional flexible circuit
with a substrate or base layer 10 made of a polyimide film
11, for example Kapton film, which is made by means of an acrylic or>
Epoxyds-Klebstoffs 12 mit einem Kupferleiter 14 verbunden ist. jEpoxyds adhesive 12 is connected to a copper conductor 14. j
Wie bereits erwähnt wurde, weisen solche flexible Schaltungen \ gewisse Mangel auf. Eines der Probleme ergibt sich aus der rela-j tiv hohen Dielektrizitätskonstanten der zum Beispiel aus Kapton-!As has already been mentioned, such flexible circuits on \ certain deficiency. One of the problems arises from the relatively high dielectric constant of the Kapton!
!Film bestehenden Basisschicht, die typisch bei 3,5 liegt, und !! Film existing base layer, which is typically 3.5, and!
,der hohen Dielektrizitätskonstanten der Haftschicht 12. Es ist, the high dielectric constant of the adhesive layer 12. It is
!bekannt, daß eine Herabsetzung der Dielektrizitätskonstanten
j des Schaltungssubstratmaterials dazu führt, daß hochfrequente! known that a decrease in the dielectric constant
j of the circuit substrate material leads to high frequency
'elektrische Signale, die über die Kupferleiter geführt werden, I'electrical signals that are carried over the copper conductors, I
weniger gestört sind. Es wäre deshalb von Vorteil, die herkömm- \ are less disturbed. It would therefore be advantageous to use the conventional \
I liehe flexible Schaltung, wie sie beispielsweise in Figur 1 ■ I borrowed flexible circuit, as shown for example in Figure 1 ■
!dargestellt ist> durch Erniedrigung der Elektrizitätskonstanten j! is represented> by decreasing the electricity constant j
|des Substratmaterials zu verbessern. I| to improve the substrate material. I.
iEin anderes Problem der in Figur 1 dargestellten flexiblen
!schaltung ergibt sich aus der Haftschicht 12. Klebstoffe in dem
'Schaltungslaminat können durch hohe Temperaturen nachteiligAnother problem with the flexible shown in FIG
! circuit results from the adhesive layer 12. Adhesives in the
Circuit laminate can be detrimental due to high temperatures
;beeinflußt werden. ; to be influenced.
Ein Versuch zur Beseitigung dieser Mangel des in Figur 1 dargestellten Schaltungslaminats führt zu dem in Figur 2 gezeigten Schaltungslaminat, das Fluorocarbon enthält. Bei dem Lami- !nat gemäß Figur 2 ist ein Kupferleiter 16 auf einem Substratmaterial 18 angeordnet, das aus einem Polyimidfilm 20, zum 'Beispiel Kapton, besteht, der eine Schicht aus einem Fluoro-• carbon-Film 22 aufweist. Die Substratschicht 18 ist ein han-'delsübliches Material, das unter dem Markennamen Kapton F (KF) ,oder Kapt'on XP (KXP) von der Firma DuPont hergestellt wird.An attempt to remedy this deficiency in the circuit laminate shown in FIG. 1 results in the circuit laminate shown in FIG. 2 which contains fluorocarbon. With the lami ! According to FIG. 2, a copper conductor 16 is arranged on a substrate material 18 which consists of a polyimide film 20, for example Kapton, which has a layer of a fluorocarbon film 22. The substrate layer 18 is a commercially available material which is produced by the DuPont company under the brand name Kapton F (KF) or Kapt'on XP (KXP).
;Kapton F besteht aus einem Kapton-Polyimid-Film der Type H,; Kapton F consists of a Kapton polyimide film of type H,
ider auf einer oder auf zwei Seiten mit Teflon FEP-Fluorocarbon-■harz beschichtet ist. Kapton XP besteht aus einem Kapton-Polyimidfilm der Type H, der auf einer oder auf zwei Seiten mit Teflon PFA-Fluorocarbonharζ beschichtet ist. Fluorocarbonpolymere besitzen eine relativ niedrigere Dielektrizitätskonstante von beispielsweise weniger als 2,5 sowie hohe Temperaturfestigkeit. Dementsprechend besitzt das Substratmaterial 18 verbesserte dielektrische Eigenschaften, d. h. eine niedrigere Dielektrizitätskonstante gegenüber anderen herkömmlichen Substraten, wie zum Beispiel dem Substratmaterial 10 in Figur 1. !Außerdem benötigt das Substrat 18 keine zwischenliegende Haftjoder Klebstoffschicht, da das thermoplastische Fluorocarbonpolymer selbst als Klebstoff fungiert, so daß die diesbezüglichen Probleme ebenfalls nicht auftreten.or on one or two sides with Teflon FEP fluorocarbon resin is coated. Kapton XP consists of a type H Kapton polyimide film that is applied on one or two sides is coated with Teflon PFA fluorocarbon resin. Fluorocarbon polymers have a relatively lower dielectric constant of, for example, less than 2.5 and high temperature resistance. Accordingly, the substrate material 18 has improved dielectric properties; H. a lower one Dielectric constant compared to other conventional substrates, such as the substrate material 10 in FIG. 1. In addition, the substrate 18 does not require any intermediate adhesive yodules Adhesive layer, since the thermoplastic fluorocarbon polymer itself acts as an adhesive, so the related Problems also do not arise.
Obwohl also das Fluorocarbon/Polyimid-Substrat 18 von Figur 2 gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Stand der Technik einige Verbesserungen aufweist, besitzt es immer noch einige [Nachteile: So hat das Fluorocarbonpolymer 22 bessere dielektrische Eigenschaften und benötigt keinen Klebstoff, dagegen ist seine Abmessungsstabilität extrem schlecht. Auch die Haftfähigkeit (d. h. die Abschälfestigkeit) gegenüber dem Kupfer ist vergleichsweise gering. Diese negativen Eigenschaften von Fluorocarbonen teilen sich dem Substrat 18 mit. Sogar dielektrische Verbundmaterialien aus Kapton und Fluorocarbon, zum Beispiel Kapton F und Kapton XP haben schlechte Abmessungsstabilität und geringe Haftfähigkeit für Kupferleiter.Although the fluorocarbon / polyimide substrate 18 of Figure 2 compared to the prior art shown in Figure 1 some Having improvements, it still has some [Disadvantages: Thus, the fluorocarbon polymer 22 has better dielectric Properties and does not need an adhesive, on the other hand, its dimensional stability is extremely poor. Also the adhesiveness (i.e., the peel strength) versus the copper comparatively low. These negative properties of Fluorocarbons share with the substrate 18. Even Kapton and Fluorocarbon dielectric composites, for Example Kapton F and Kapton XP have poor dimensional stability and poor adhesion for copper conductors.
Das neue laminierte Schaltungsmaterial gemäß der Erfindung überwindet diese den Schaltungsmaterialien von Figur 1 und 2 anhaftenden Nachteile dadurch, daß zum Beispiel zwischen das Substratmaterial 18 und den Kupferleitern 16 in Figur 2 eine neuartige glasverstärkte Fluorocarbonschicht angeordnet wird. Dieses glasverstärkte Fluorocarbonpolymer verbessert das Schaltungsmaterial gemäß Figur 2 in wenigstens zweierlei Hinsicht: Zum einen wirkt die zusätzliche Schicht als Haftmittel und verbessert die Haftfestigkeit zwischen dem Kupfer ; und dem teflonbeschichteten Kapton erheblich. Zum anderen wird die Abmessungsstabilität außerordentlich verbessert, während die verbesserten elektrischen Eigenschaften beibehalten werden.The new laminated circuit material according to the invention overcomes these disadvantages inherent in the circuit materials of FIGS. 1 and 2 in that, for example, a novel glass-reinforced fluorocarbon layer is arranged between the substrate material 18 and the copper conductors 16 in FIG. This glass-reinforced fluorocarbon polymer improves the circuit material according to FIG. 2 in at least two ways: On the one hand, the additional layer acts as an adhesive and improves the adhesive strength between the copper ; and the Teflon-coated Kapton considerably. On the other hand, the dimensional stability is greatly improved while maintaining the improved electrical properties.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Substrat 26, besteht aus einem Polyimidfilm 28, der zwischen zwei Schichten 30 bzw. 31 aus einem Polyfluorocarbonfilm gefaßt ist. Der Film 30 trägt seinerseits eine Schicht aus einem mikroglasverstärkten Fluorocarbonpolymer 32. Auf dieser neuartigen Mikroglas-Fluoropolymerschicht 32 ist ein Kupferleiter 34 laminiert. Der Polyimidfilm 28 und die Polyfluorocarbonschicht 30 entsprechen dem Substrat 18 (Kapton F oder Kapton XP) von Figur Der Polyfluorocarbonfilm 31 ist eine zusätzliche Option und ; ist für viele Anwendungsfälle nicht erforderlich. [ Figure 3 shows an embodiment of the invention. A substrate 26 consists of a polyimide film 28 which is held between two layers 30 and 31 of a polyfluorocarbon film. The film 30 in turn carries a layer of a microglass-reinforced fluorocarbon polymer 32. A copper conductor 34 is laminated onto this novel microglass fluoropolymer layer 32. The polyimide film 28 and the polyfluorocarbon layer 30 correspond to the substrate 18 (Kapton F or Kapton XP) of Figure. The polyfluorocarbon film 31 is an additional option and; is not required for many applications. [
Figur 4 bis 7 und 4A bis 7A zeigen weitere Ausführungsformen von laminierten Schaltungsmaterialien gemäß der Erfindung. Allen diesen Ausführungsbeispielen ist die Basissubstratschicht 26 von Figur 3 gemeinsam. Das Beispiel von Figur 4 unterscheidet sich von dem in Figur 3 dargestellten Material durch die zusätzliche leitfähige Metallschicht 36, die durch die Polyfluorocarbonschicht 31 getrennt ist. Eine solche Konfiguration ist als Mikrostreifenanordnung ohne Abdeckfilm bekannt. Die neuartige mikroglasverstärkte Polyfluorocarbonschicht 32 verbessert die Haftfähigkeit und die Abmessungsstabilität auch dann wirksam, wenn sie zwischen der leitfähigen Schicht 36 und der Polyfluorocarbonschicht 31 liegt. Dementsprechend ist inFigures 4 to 7 and 4A to 7A show further embodiments of laminated circuit materials according to the invention. The base substrate layer 26 of FIG. 3 is common to all of these exemplary embodiments. The example of Figure 4 differs differs from the material shown in FIG. 3 by the additional conductive metal layer 36, which is formed by the polyfluorocarbon layer 31 is separated. Such a configuration is known as a microstrip array with no cover film. the novel microglass-reinforced polyfluorocarbon layer 32 also improves adhesiveness and dimensional stability effective when it lies between the conductive layer 36 and the polyfluorocarbon layer 31. Accordingly, in
Figur 4A eine Haftschicht 32' zwischen die Laminatblätter 31 und 36 eingefügt.Figure 4A shows an adhesive layer 32 'between the laminate sheets 31 and 36 inserted.
Die in Figur 5 dargestellte flexible Schaltung unterscheidet sich von der Schaltung gemäß Figur 3 durch eine zweite laminierte Struktur 26', die dem Laminat 26 entspricht und mit :diesem den Kupferleiter 34 sandwichartig einschließt. Die flexible Schaltung von Figur 5 ist eine nicht abgeschirmte laminierte Konstruktion mit Abdeckfilm. Figur 6 und 6A zeigen IMikrostreifenleiterkonfigurationen ähnlich Figur 4, jedochThe flexible circuit shown in Figure 5 is different differs from the circuit according to FIG. 3 by a second laminated structure 26 ', which corresponds to the laminate 26 and includes : this encloses the copper conductor 34 in a sandwich-like manner. The flexible circuit of Figure 5 is unshielded laminated construction with cover film. Figures 6 and 6A show microstrip configurations similar to Figure 4, but
:mit einer zusätzlichen Abdeckfilmschicht 26', die der gleichnamigen Schicht von Figur 5 entspricht. Der Unterseite der Fluorocarbonpolymerschicht 31 wurde eine leitfähige Schicht 36" hinzugefügt. Wie bei dem Beispiel nach Figur 4A kann zwischen den Schichten 31 und 36 vorzugsweise eine zusätzliche Schicht aus glasverstärktem Fluorocarbon 32' vorgesehen sein, wie dies in Figur 6A erkennbar ist.: with an additional cover film layer 26 ', that of the same name Layer of Figure 5 corresponds. The bottom of the fluorocarbon polymer layer 31 became a conductive layer 36 ". As in the example according to FIG. 4A, an additional Layer of glass-reinforced fluorocarbon 32 'can be provided, as can be seen in FIG. 6A.
In Figur 7 und 7A schließlich ist dem Mikrostreifenleiterlaminat von Figur 6 eine zusätzliche Schicht 36' aus Kupfer oder einem anderen Metall hinzugefügt, so daß eine Streifenleiterkonfiguration entsteht. Sowohl die Mikrostreifen als auch die Streifenleiterlaminatkonfigurationen finden verbreitet Anwendung in solchen Fällen, in denen hohe elektrische Signalgeschwindigkeit und vorzugsweise Substrate mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten gefordert sind. Dementsprechend eignet sich das Schaltungslaminat gemäß der Erfindung in ganz besonderer Weise für elektronische Vorrichtungen mit hoher Signalgeschwindigkeit und für Mikrowellenanwendungen.Finally, in Figures 7 and 7A, there is the microstrip line laminate of Figure 6, an additional layer 36 'of copper or other metal is added, making a stripline configuration arises. Both the microstrip and the stripline laminate configurations find widespread use in those cases where high electrical signal speed and preferably substrates with low dielectric constants are required. Accordingly suitable the circuit laminate according to the invention is particularly suitable for electronic devices with high signal speeds and for microwave applications.
Alle hier verwendeten Laminatbeispiele wurden nach folgendem Verfahren hergestellt:All laminate examples used here were produced according to the following process:
(1) Kupfer und Substx"atmaterialien wurden in der gewünschten Konfiguration oder Packungsanordnung geschichtet. Das Polyimid/ FluoxOpolymer-Basissiibstrat, das entweder aus den vorverbundenen kommerziell erhältlichen Kapton X oder Kapton XP oder aber aus getrennten Schichten von Polyimidfilm, zum Beispiel Kapton, und Fluoropolymerfilm, zum Beispiel Teflon PFA, Teflon FEP, Teflon PTFE usw. bestand, wurden zusammengeschichtet und unter hohem Druck und hoher Temperatur laminiert. Zwischen den einzelnen^ Panelen befanden sich polierte Stahlplatten, die eine glatte Oberfläche der Panele und eine geeignete Druckverteilung bewirkten.(1) Copper and substrate materials were made in the desired Layered configuration or packing arrangement. The polyimide / FluoxOpolymer base substrate, which is either made up of the pre-bonded commercially available Kapton X or Kapton XP or but from separate layers of polyimide film, for example Kapton, and fluoropolymer film, for example Teflon PFA, Teflon FEP, Teflon, PTFE, etc., were layered together and laminated under high pressure and high temperature. Between Each panel consisted of polished steel plates, which provided a smooth surface for the panels and a suitable pressure distribution caused.
(2) Die Materialpackung wurde dann in eine Presse verbracht, dem Laminierungsdruck (1380 - 2400 KPa) ausgesetzt und auf Laminierungstemperatur (280°c - 387°c) erhitzt. Die Laminierungstemperatur und der Laminierungsdruck wurden während der gewünschten Behandlungszeit, d. h. etwa zwanzig Minuten, aufrechterhalten. Anschließend fand eine Abkühlung (unter Beibehaltung des Drucks) auf etwa unter 1500C statt.(2) The package of material was then placed in a press, subjected to lamination pressure (1380-2400 KPa), and heated to lamination temperature (280 ° C-387 ° C). The lamination temperature and pressure were maintained for the desired treatment time, ie, about twenty minutes. Then cooling took place (while maintaining the pressure) to about held below 150 0C.
In den folgenden Beispielen A bis L wurde die Haft- oder Abschälfestigkeit zwischen den Kupferfolienleitern und der flexiblen Schaltung gemäß der Erfindung für verschiedene Lamina tmaterialien gemessen. Die Experimente wurden entsprechend den Vorschriften des Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits (IPC), Testmethode Nr. 2.4.9, Revision A, vom Dezember 1982, durchgeführt, auf deren Inhalt hiermit als Referenz verwiesen wird.In the following Examples A through L, the adhesive or peel strength was between the copper foil conductors and the flexible circuit according to the invention for different lamina t materials measured. The experiments were carried out according to the regulations of the Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits (IPC), Test Method No. 2.4.9, Revision A, dated December 1982, the content of which is hereby referred to as Reference is made.
Aus Tabelle I geht folgendes hervor: Die Werte der" Schälfestigkeit sowohl für geschnittene als auch für geätzte Laminate (s. IPC-Testverfahren) zeigen deutlich die gegenüber den zur Kontrolle aufgeführten Kapton F- und Kapton XP-Laminaten verbesserte Haftung, die dem laminierten Material durch die glas-The following can be seen from Table I: The values of the “peel strength Both for cut and for etched laminates (see IPC test method) clearly show the compared to the Control listed Kapton F and Kapton XP laminates improved adhesion, which the laminated material through the glass
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ORIGINALORIGINAL
verstärkte Fluoropolymerschicht verliehen wird. Die Abschälfestigkeit und damit die Haftung zwischen der Kupferfolie und dem KF oder KXP ist gegenüber der Kontrollgruppe (Beispiel A ■und B), bei der das Kupfer direkt mit dem KF und dem KXP verklebt ist, außerordentlich verbessert. So besitzen die Beispiele E bis L Abschälfestigkeiten im Bereich von etwa 1,46 kg/ cm Breite bis etwa 1,82 kg/cm Breite, während diese Werte für die Kontrollbeispiele A und B (Kapton F und Kapton XP) 0,46 und 0,71 kg/cm Breite betragen.reinforced fluoropolymer layer is imparted. The peel strength and thus the adhesion between the copper foil and the KF or KXP is compared to the control group (Example A ■ and B), in which the copper sticks directly to the KF and the KXP is greatly improved. Examples E to L have peel strengths in the range of about 1.46 kg / cm width to about 1.82 kg / cm width, while these values for control examples A and B (Kapton F and Kapton XP) 0.46 and 0.71 kg / cm width.
,Die neuartige Haftschicht gemäß der Erfindung liefert ausgezeichnete Ergebnisse mit drei Arten von mikroglasverstärktem Fluoropolymer, darunter Polytetrafluoroäthylen (PTFE), fluriniertes Ä'thylen-Propylen Copolymer (Teflon FEP) und Teflon PFA, ein Polymer mit einem Tetrafluoroäthylen-Träger mit einer voll fluorierten Alkoxy-Seitenkette. Das Mikroglas ist vorzugsweise das von der Firma Johns-Manville Corporation Of Denver, Colorado, hergestellte Produkt., The novel adhesive layer according to the invention provides excellent Results with three types of microglass-reinforced fluoropolymer including polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorinated Ethylene-propylene copolymer (Teflon FEP) and Teflon PFA, a polymer with a tetrafluoroethylene carrier with a fully fluorinated alkoxy side chain. The microglass is preferred the product made by the Johns-Manville Corporation of Denver, Colorado.
Die Fluoropolymerschicht sollte vorzugsweise zwanzig Gewichtsprozent Mikroglas enthalten, obwohl auch vier bis dreißig !Gewichtsprozent verbesserte Haftung ergeben haben. Höhere j Glasanteile verringern die Gesamtflexibilität des Schaltungslaminats. Um eine gewünschte oder erforderliche Flexibilität zu erhalten, sollte die Dicke jeder Schicht in dem Laminat möglichst gering sein. Beispiele bevorzugter Dicken des Basislaminats 26 von Figur 3 liegen zwischen etwa 0,025 mm bis etwa 0,25 mm.The fluoropolymer layer should preferably be twenty percent by weight Contained microglass, although four to thirty percent by weight have also given improved adhesion. Higher j Glass portions reduce the overall flexibility of the circuit laminate. A desired or required flexibility To obtain, the thickness of each layer in the laminate should be as small as possible. Examples of preferred thicknesses of the base laminate 26 of Figure 3 are between about 0.025 mm to about 0.25 mm.
Es ist interessant festzustellen, daß in einigen Fällen (Beispiele E, G und H) eine zusätzliche Fluoropolymerschicht wie PTFE oder PFA ohne irgendwelche Glasverstärkung die Haftfestigkeit von KF und KXP auf Kupfer verbessert.It is interesting to note that in some cases (Examples E, G and H) an additional fluoropolymer layer such as PTFE or PFA without any glass reinforcement, the adhesive strength improved from KF and KXP to copper.
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Rogers CorporationRogers Corporation
In den Beispielen A bis L wurde die Abmessungsstabilität von Fluoropolymer/Polyimid-Laminaten gemäß der Erfindung mit einer Reihe von bekannten laminierten Materialien verglichen. Die Untersuchungen wurden gemäß der IPC-Testmethode Nr. 2.2.4, Revision A, Dezember 1982, durchgeführt, die hiermit als Referenz eingeführt wird.In Examples A through L, the dimensional stability of Fluoropolymer / polyimide laminates according to the invention are compared to a number of known laminated materials. the Investigations were carried out according to IPC test method No. 2.2.4, Revision A, December 1982, which is hereby used as a reference is introduced.
Die in Tabelle II und Figur % und 3 wiedergegebenen Resultate zeigen die außerordentliche Verbesserung des Materials gemäß der Erfindung sowohl in Bezug auf die Gesamtzschrumpfung als auch in Bezug auf das Schrumpfen (s. die genannte IPC-Testmethode) beim Ätzen (in den Bearbeitungs-und Querabmessungen) im Vergleich zu der Kontrollgruppe (Beispiel A-KF oder Beispiel B - KXP) und den nicht glasverstärkten Fluoropolymerlaminaten (Beispiele G und H). So liegen die durchschnittlichen Abmessungsänderungen für Laminate gemäß der Erfindung zwischen -0,022 % und -0,131 % beim Ätzen in den Bearbeitungsdimensionen (MD) im Vergleich von etwa -0,370 % und -0,573 % für KF bzw. KXP.The results shown in Table II and Figures % and 3 show the extraordinary improvement of the material according to the invention both in terms of overall shrinkage and in terms of shrinkage (see the IPC test method mentioned) during etching (in the machining and Transverse dimensions) compared to the control group (Example A-KF or Example B-KXP) and the non-glass-reinforced fluoropolymer laminates (Examples G and H). Thus, the average dimensional changes for laminates according to the invention are between -0.022% and -0.131% when etching in the processing dimensions (MD) compared to about -0.370% and -0.573% for KF and KXP.
Es ist recht interessant, daß die Verwendung von PTFE-, FEP- oder ΡΕΑ-Filmen ohne Glasverstärkung - anders als bei den Ergebnissen der Abschälfestigkeitsprüfung - keinerlei Ver-It is quite interesting that the use of PTFE, FEP or ΡΕΑ films without glass reinforcement - unlike the Results of the peel strength test - no
! besserung gegenüber dem Stand der Technik ergibt und sogar! improvement over the state of the art and even
, stärkere Schrumpfung erkennen läßt., shows greater shrinkage.
j Das neue glasverstärkte Polyfluorocarbonlaminat gemäß der Erj findung beeinträchtigt die Temperatureigenschaften nicht. So ; wurden Laminate mit Kapton XP als Basismaterial und einer glasverstärkten Fluoropolymerschicht aus PTFE einem Widerstandstest in einem 280° C-Lötbad nach der IPC-Testmethode Nr. 2.4.13, Revision C, Dezember 1982, unterzogen, die hiermit als Referenz herangezogen wird.The new glass-reinforced polyfluorocarbon laminate according to the invention does not affect the temperature properties. So ; Laminates with Kapton XP as the base material and a glass-reinforced fluoropolymer layer made of PTFE were subjected to a resistance test in a 280 ° C solder bath according to the IPC test method no. 2.4.13, Revision C, December 1982, which hereby is used as a reference.
Obwohl eine schlüssige theoretische Analyse für die außerordentlichen Verbesserungen, die das Schaltungsmaterial gemäß der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik aufweist, noch nicht gegeben werden kann, wird postuliert, daß die kurzen Fasern in dem verstärkten Fluorocarbon-Verbund die Haftfestigkeit zwischen dem dielektrischen Film und der Kupferfolie infolge mechanischen Ineinandergreifens verbessern. Es • sei erwähnt, daß diese Deutung nur eine Theorie ist.Although a conclusive theoretical analysis for the extraordinary Improvements which the circuit material according to the invention has over the prior art still cannot be given, it is postulated that the short fibers in the reinforced fluorocarbon composite reduce the adhesive strength between the dielectric film and the copper foil improve as a result of mechanical interlocking. It • It should be mentioned that this interpretation is only a theory.
Insgesamt bietet die glasverstärkte Fluoropolymerschicht ; gemäß der.Erfindung, die mit einem fluoropolymerbeschichteten Polyemid, z.B. Kapton F oder Kapton XP laminiert ist, außerordentliche Verbesserungen gegenüber den in Figur 1 und 2 gezeigten Schaltungslaminaten gemäß dem Stand der Technik. Im Vergleich zu dem Polyimid/Klebstoff/Kupfer-Laminat nach Figur 1 (als Klebstoff dienen ihr die üblichen käuflich erhältlichen Klebstoffe, die im allgemeinen aus Acryl- oder Epoxydharz bestehen), bietet das Laminat gemäß der ErfindungOverall, the glass-reinforced fluoropolymer layer offers ; according to the invention, coated with a fluoropolymer Polyemid, e.g. Kapton F or Kapton XP is laminated, extraordinary improvements over the ones in Figure 1 and FIG. 2, the prior art circuit laminates shown. Compared to the polyimide / adhesive / copper laminate According to Figure 1 (as the adhesive you use the usual commercially available adhesives, which are generally made of acrylic or Epoxy resin), offers the laminate according to the invention
1) eine niedrigere Dielektrizitätskonstante,1) a lower dielectric constant,
2) eine ebenso gute oder bessere Abschälfestigkeit zwischen dem Kupfer und dem Polyimidsubstrat,2) as good or better peel strength between the copper and the polyimide substrate,
3) eine ebenso gute oder bessere Abmessungsstabilität sowie3) as good or better dimensional stability as well
4) eine ebenso gute oder bessere Temperatureigenschaften.4) equally good or better temperature properties.
Darüberhinaus bietet das Laminat gemäß der Erfindung im Vergleich zu dem Polyimid/Fluoropolymer/Kupfer-Laminat nach Figur 2In addition, the laminate according to the invention offers compared to the polyimide / fluoropolymer / copper laminate according to FIG 2
1) stark verbesserte Haft- oder Abschälfestigkeit zwischen dem Kupfer und dem Fluoropolymer,1) greatly improved bond or peel strength between the copper and the fluoropolymer,
2) stark verbesserte Abmessungsstabilität sowie2) Greatly improved dimensional stability as well
3) ebenso gute oder bessere Temperatureigenschaft.3) as good or better temperature property.
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Tabelle II
Durchschnittliche Abmessungsänderungen mit Standard-Abweichungen für Fluorocarbon/Kapton- Table II
Average dimensional changes with standard deviations for Fluorocarbon / Kapton
Laiiinate (%)Laiinate (%)
Kapton F(KF) Kaploii XP (KXP)Kapton F (Theatrical Version) Kaploii XP (KXP)
KF + FEP/20% Glas
KXP + FEP/20% Glas
KF + PTFE/20% Glas
KXP + PTFE/20% GinsKF + FEP / 20% glass
KXP + FEP / 20% glass
KF + PTFE / 20% glass
KXP + PTFE / 20% gins
MU TD MD ' TD MU TD MD 'TD
- .370 - .071 - .405 i .090 - .359 - .145 - .377 - .118- .370 - .071 - .405 i .090 - .359 - .145 - .377 - .118
- .573 - .062 - .648 i .120 - .786 ± .046 - .915 ί .109- .573 - .062 - .648 i .120 - .786 ± .046 - .915 ί .109
- .022 t .019 - .066 ί .017- .022 t .019 - .066 ί .017
- .050 - .033 - .111 - .006- .050 - .033 - .111 - .006
- .109 ϊ .071 - .156 ί .014- .109 ϊ .071 - .156 ί .014
- .131 ί .064 - .161 - .017- .131 ί .064 - .161 - .017
.053 - .028.053 - .028
.106 - .048.106 - .048
.203 - -093.203 - -093
.2i6 i .076.2i6 i .076
.092 - .033.092 - .033
.192 i .013.192 i .013
.271 - .029.271 - .029
.258 i .036.258 i .036
Deispiele A B Examples AB
K LK L
O3 CJlO3 CJl
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