FR2671932A1

FR2671932A1 - Materiau composite fluoropolymere des matieres de charge de ceramique.

Info

Publication number: FR2671932A1
Application number: FR9200287A
Authority: FR
Inventors: David J Arthur; Iii Allen F Horn; Gwo S Swei; Kilhenny Brett
Original assignee: Rogers Corp
Current assignee: Rogers Corp
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1992-01-14
Publication date: 1992-07-24
Also published as: ITMI920063A1; JP3409066B2; JPH05202259A; IT1262930B; GB9127158D0; ITMI920063A0; GB2251860A; DE4200583A1

Abstract

On présente un matériau composite comprenant un fluoropolymère contenant des matières de charge de céramique, dans lequel on enrobe la céramique à l'aide d'un silane et la céramique représente une fraction en % en volume d'environ 26 à 45. Le composite de la présente invention manifeste une résistance excellente aux produits chimiques, en particulier à des environnements alcalins. De préférence, le silane comprend un mélange d'au moins un phénylsilane et d'au moins un fluorosilane. De préférence, on enrobe le silane pour obtenir une teneur à raison de 10% du poids total de la matière de charge de céramique. La présente invention trouve son utilité particulière dans le remplissage d'ouvertures (52), par exemple des plans de masse (50), et dans le collage de plaquettes multicouches pour circuits imprimés ou dans la construction de plaquettes de circuits imprimés par lamification de feuilles.

Description

Matériau composite fluoropolymère contenant des matières de charge de

céramique La présente invention concerne un matériau de substrat électrique comprenant une matière fluoropolynère et des matières de charge de céramique, qui est particulièrement bien approprié pour être utilisé comme couche de collage dans une plaquette multicouches pour circuits imprimés, ainsi que dans d'autres applications de circuits électroniques, qui nécessitent une aptitude à l'écoulement, ainsi que de bonnes propriétés thermiques, mécaniques et électriques Le matériau composite fluoropolymère de la présente invention manifeste également une résistance à la dégradation provoquée par des produits chimiques, en

particulier des environnements à p H élevé (alcalins).

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique

4 849 284,

on décrit un matériau de substrat électrique à base de fluoropolymère contenant des matières de charge de céramique (vendu par Rogers

Corporation sous la dénomination commerciale RO-2800).

De préférence, ce matériau de substrat électrique comprend du polytétrafluoréthylène contenant, comme matières de charge, de la silice, ainsi qu'une petite quantité de microfibres de verre Dans une caractéristique importante de ce matériau, les matières de charge de céramique (silice) sont enrobées à l'aide d'une matière d'enduction de silane qui rend hydrophobe la surface de la céramique et qui procure une amélioration quant à la résistance à la traction, la résistance à l'écaillement et la stabilité dimensionnelle Le matériau composite du brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284 révèle une fraction de matières de charge en pour cent en volume (sur une base exempte de vides) d'au moins 50, pour une utilisation comme substrat destiné à des circuits imprimés ou comme

couche de collage.

Le matériau de substrat électrique du brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284, à base de fluoropolymère contenant des matières de charge de céramique, est bien approprié pour le façonnage de matériau de substrat rigide pour des plaquettes de circuits imprimés et il manifeste une amélioration quant à sa performance électrique par rapport à d'autres matériaux de plaquettes pour circuits imprimés De même, les coefficients peu élevés de dilatation thermique et la nature élastique de ce matériau de substrat électrique, donnent lieu à une fiabilité améliorée quant au montage en surface, ainsi

qu'une fiabilité améliorée quant aux trous métallisés.

Comme il est connu, on doit empiler des feuilles individuelles de ce matériau de substrat électrique pour obtenir une plaquette multicouches pour circuits imprimés En fait, on peut utiliser des formulations de pellicules minces du matériau révélé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284 (et vendu par Rogers Corporation sous la dénomination commerciale RO-2810), comme couche de collage pour coller l'une à l'autre plusieurs couches de substrat empilées de façon à obtenir la plaquette multicouches pour circuits imprimés. On comprendra que des fractions élevées en volume (supérieures à 55 % en volume) quant aux matières de charge de céramique, affecteront la rhéologie de manière néfaste et importante (par exemple, l'écoulement) du composite de fluoropolymère contenant des matières de charge de céramique Cette caractéristique revêt une importance particulière lorsque le composite est utilisé comme pellicule de collage ou pour combler des ouvertures pratiquées dans des structures préalablement rigides Bien que des fractions en volume de matières de charge de céramique de l'ordre de 50 à 55 % procurent des propriétés Théologiques fortement améliorées par rapport à des fractions plus élevées en matières de charge, on a constaté un besoin de procurer au composite fluoropolymère, des propriétés d'écoulement encore meilleures, sans altérer de façon appréciable les excellentes propriétés thermiques, mécaniques et électriques. Outre les effets néfastes sur la rhéologie, on a également pu déterminer que des fractions de matières de charge de céramique de 50 % et plus en volume avaient également un impact négatif sur la résistance aux produits chimiques du composite fluoropolymère contenant des matières de charge, par rapport à certains environnements hostiles, en particulier des bains à p H élevé (alcalins) On a besoin de tels bains à p H élevé (par exemple, un p H supérieur à 12) pour obtenir un dépôt de cuivre chimique qui constitue un procédé fortement souhaitable et fréquemment utilisé dans la fabrication de composants de circuits sous forme de lignes fines (c' est-à-dire des modules à paillettes) On a trouvé que des teneurs élevées en matières de charge de céramique ( 50 % en volume et plus) pouvaient conférer au matériau fluoropolymère pour circuits imprimés, une résistance médiocre aux produits chimiques lors de l'exposition de longue durée dans de tels bains alcalins La dégradation qui en résulte, provoquée par la résistance médiocre aux bains alcalins, donne lieu à une réduction quant au caractère hydrophobe du composite fluoropolymère A son tour, cette réduction donne lieu à une absorption d'humidité plus intense, accompagnée d'une diminution correspondante et fortement indésirable des propriétés électriques du

matériau composite pour circuits imprimés.

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique

5.061 548

on a découvert que la teneur en matières de charge de céramique du matériau révélé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.849 284 pouvait être aussi faible que 45 % en volume sur une base exempte de vides, le matériau gardant toujours des propriétés thermiques, mécaniques et électriques adéquates permettant de l'utiliser comme couche de collage dans des matériaux multicouches pour circuits imprimés et comme matière de charge pour certaines structures rigides Le matériau composite fluoropolymère contenant des matières de charge de céramique du brevet des Etats-Unis d'Amérique 5 061 548 manifeste une rhéologie améliorée par rapport au matériau du brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284 et il est utile dans des applications qui nécessitent des trous d'accès et un remplissage caractéristique par écoulement de résine, sans donner lieu à une augmentation excessive du coefficient de dilatation

thermique de l'axe des z du matériau.

L'objet de la présente invention est de réduire et/ou de diminuer la dégradation importante provoquée par les produits chimiques, associée aux composites fluoropolymères à teneur élevée en matières de charge (par exemple, 50 % et plus) du brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284 au cours d'exposition

de longue durée à des bains à p H élevé.

Conformément à la présente invention, on réalise cet objet en utilisant des teneurs inférieures en matières de charge de céramiques aussi faibles que d'environ 26 % en volume sur une base exempte de vides,

lesdites matières de charge étant enduites de silane.

Le composite résultant contenant des matières de charge de céramique, manifeste des propriétés mécaniques et électriques excellentes, et il manifeste une amélioration importante (par rapport à des composites à teneurs plus élevées en matières de

charge) quant à la résistance aux alcalis.

Conformément à une autre caractéristique importante de la présente invention, on a découvert que des quantités relativement importantes d'enrobage au silane allant jusqu'à 2-10 % (du poids total des matières de charge de céramique) donnent lieu à des propriétés améliorées, en particulier, en ce qui concerne le forage au laser pour obtenir des trous métallisés, ainsi que des raccordements pleins ultérieurs L'utilisation d'un enrobage à raison de 10 % (et de préférence, à raison de 6 %) est surprenante et inattendue, étant donné qu'on avait généralement pensé (comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.839 284) que les niveaux de silane devaient se situer entre 1 et 2 % et que l'on n'obtenait pas d'amélioration

appréciable avec des teneurs élevées allant jusqu'à 6-

10 %.

L'enrobage au silane préféré comprend un mélange de phénylsilane et de fluorosilane Cette combinaison confère une résistance excellente quant aux produits chimiques à des bains alcalins et favorise en même temps l'aptitude au forage à l'aide du laser De même, la combinaison du phénylsilane relativement moins coûteux et du fluorosilane plus coûteux procure un

enrobage extrêmement intéressant quant au coût.

L'homme de métier comprendra et appréciera les caractéristiques et avantages de la présente invention mentionnés ci-dessus, ainsi que d'autres à

partir de la description détaillée ci-après et des

dessins dans lesquels: Les figures l A et 1 B sont des vues respectives en coupe transversale et en élévation d'une structure rigide munie d'ouvertures, avant et après le remplissage à l'aide du matériau composite de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale et en élévation d'une plaquette multicouches pour circuits imprimés, qui utilise le matériau composite thermoplastique selon la présente invention comme couche pelliculaire mince de collage; la figure 3 est un graphique représentant l'effet du silane et de la teneur (%) en matières de charge de silice enrobées sur l 'aptitude au traitement au laser du matériau composite à 248 nm, l'énergie du rayon = 3,9 J/cm 2; et la figure 4 représente une vue en coupe transversale et en élévation d'une plaquette pour

circuits imprimés selon la présente invention.

L matière composite fluoropolymère de la présente invention, contenant des matières de charge de céramique, est essentiellement semblable aux composites décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 4. 849 284 et 5 061 548 avec cette exception que ( 1), dans une première forme de réalisation, la céramique est présente, sur une base exempte de vides, en une quantité aussi faible qu'environ 26 % en volume; et ( 2) dans une seconde forme de réalisation, on enrobe les matières de charge de céramique avec du silane jusqu'à % (par rapport au poids total des matières de charge de céramique) De préférence, toutes ces formes de réalisation utilisent un mélange de phénylsilane et de fluorosilane pour l'enrobage des matières de charge de céramique et ladite matière fluoropolymère est choisie parmi le groupe comprenant le

polytétrafluoréthylène, l'hexafluoropropène, le tétra-

fluoréthylène et l'éther perfluoroalkylvinylique.

Dans une forme de réalisation préférée, la première forme de réalisation de la présente invention comprend un composite de matières de charge particulaires de céramique présentes en une fraction en volume d'environ 0,26 à moins de 0,45 et du fluoropolymère (par exemple, PTFE) présent en une fraction en volume de 0,74 à 0,55 sur une base exempte de vides La matière de charge de céramique préférée est de la silice amorphe fondue Toutes les autres caractéristiques de composition, ainsi que les procédés de fabrication sont les mêmes que ceux révélés dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284 (y compris le fait que la céramique est enrobée de silane), à l'exception de pourcentages en poids supérieurs préférés quant à l'enrobage au silane et des mélanges préférés de silane, ces deux caractéristiques étant décrites ci-après En conséquence, on fera référence aux brevets des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284 pour ces détails On peut obtenir les matériaux comprenant la présente invention, soit par "mélange à l'état humide" de polymère PTFE en dispersion avec les matières de charge de céramique et par coagulation, soit par mélange à sec de poudres fines de PTFE avec

les matières de charge de céramique.

La réduction quant à la teneur en matières de charge jusqu'à une valeur aussi faible qu'environ 26 % en volume, donne lieu à une augmentation importante quant à la résistance du matériau composite fluoropolymère à des environnements alcalins Dans la comparaison des exemples 1 et 2 représentés dans le tableau I ci-dessous, l'exemple 1 concerne un composite du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.849 284, qui possède une composition de fluoropolymère PTFE à raison de 50 %, des matières de charge en silice à raison de 50 % et d'un enrobage de matières de charge au phénylsilane correspondant à 2 % en poids L'exemple 2 concerne une composition selon la présente invention, à savoir une composition de 37,1 % en matières de charge de silice, de 62,9 % de fluoropolymère PTFE et d'un mélange de phényl et fluorosilanes (rapport 3:1) de 6 % en poids (par rapport

au poids total des matières de charge).

TABLEAU i Exemple 1 Exem Dle 2 Absorption du xylène (%) 5,3 2,7 Absorption de H 20 (%) 0, 05 0,02 Absorption de H 20 * (%) 1,7 0,07 Résistance d'isolation ** (M ohm) 90 + que 300 Coefficient de dilatation thermique (ppm/ C) 40 60 Seuil d'ablation au laser (J/cm 2) 1,7 1, 3 * Après 24 heures dans du Na OH 0,1 M, Triton 1 %, 23 C ** Après 8 heures dans du Na OH 0,1 M, Triton 1 %, 60 C Les résultats du tableau 1 indiquent clairement que l'absorption de H 20 (après traitement dans un bain alcalin) diminue de manière significative lorsque la quantité en matières de charge diminue (par exemple, 0,07 % pour la présente invention contre 1,7 % pour le matériau du brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.849 284) On comprendra qu'une absorption acceptable de H 20 doit être inférieure à environ 0,1 % en poids. Les résultats du tableau 1 se vérifient dans les exemples supplémentaires 3- 12 du tableau 2 Dans les exemples 6-11, l'enrobage au silane comprend un mélange de phénylsilane et de fluorosilane Dans l'exemple 12,

on utilise un enrobage au phénylsilane.

o 1 l Exemple silice %/silane %

3 30/ O

a sec

4 40/0

à sec

50/0

à sec

6 29 3

à sec

7 39

à sec

8 48 6

à sec

9 1 27 9

à sec 37.1 a sec 46.1 à sec 48.6 à sec, témoin absorption de H 20 ( 24 heur 2 absorption de H 20 ( 24 heur poids v<

2.2047

2.1970

2.1452

2.1971

2.1800

2.1201

2.1859

2.1654

2.1163

2.1130

*es, 50 C) res, 50 C)

Tableau 2

ol absorption 1 absorption 2 initiale de H 90 (%) conditionnée de H 20

0.5152 0 5895

1.1160 1 2474

2.3566 2 0443

0.0435 0 0428

0.0361 0 0886

0.0774 0 4099

0.0458 0 0500

0.0140 0 0727

0.0613 0 5869

0.0400 1 7640

sans préconditionnement par bain alcalin.

après 24 heures dans du Na OH O,l M, du triton à 1,

0, 23 C.

N b 9 il Dans le tableau 2, on voit une nouvelle fois qu'une diminution quant à la teneur en matières de charge, donne lieu à une augmentation quant à la résistance aux produits chimiques lors d'un traitement à p H élevé, comme indiqué par la diminution quant à l'absorption d'eau lorsque la teneur en matières de charge diminue Une comparaison entre les exemples dans lesquels on trouve des enrobages égaux en silane (tels que les exemples 3-5, 6-8 et 9-11) indique que l'augmentation quant à la résistance aux produits chimiques est fournie, au moins en partie, par les taux inférieurs en matières de charge On comprendra que les taux peu élevés (par exemple, de 27 et de 37 % en volume) selon la présente invention sont améliorés de manière significative par rapport aux taux de 50 % en volume associés au composite du brevet des Etats- Unis d'Amérique 4 849 284 Ainsi, un composite d'un matériau fluoropolymère de la présente invention, destinée à des circuits imprimés et contenant des matières de charge, qui possède une teneur en matières de charge d'environ 26 (il convient de noter que le tableau 3 reprend des exemples possédant des teneurs en matières de charge qui descendent jusqu'à environ 26 % en volume) à moins de 45 % en volume, procurent un avantage significatif par rapport aux matériaux du brevet des Etats-Unis d'Amérique 5 061 548 (teneurs en matières de charge de

à moins de 50 % en volume) et du brevet des Etats-

Unis d'Amérique 4 849 284 (teneurs en matières de

charge de 50 % en volume et plus).

Conformément à une autre caractéristique encore de la présente invention, on a trouvé que des taux d'enrobage supérieurs allant jusqu'à 10 % (et de préférence, 6 %) en poids de la teneur totale en matières de charge de céramique, contribuent à des résultats améliorés quant à l'ablation au laser Cette découverte est inattendue, étant donné qu'on avait pensé et suggéré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284 que des taux d'enrobage au silane de 1 à 2 % étaient préférés et qu'au-delà de 2 %, l'effet de l'enrobage au silane était négligeable Deux critères utilisés pour déterminer l'aptitude au traitement au laser de matériaux destinés à des circuits imprimés, englobent ( 1) le taux d'énergie requis pour l'ablation (des taux inférieurs sont préférés); et ( 2) l'écart par rapport à des parois de trous parfaitement rectilignes (non conique) ayant subi une ablation (un écart de O étant préféré) En figure 4, on représente la section transversale d'une plaquette pour circuits imprimés, qui présente un trou 2 obtenu par ablation au laser et pratiqué dans un substrat 4 (fabriqué à partir du composite de la présente invention), sur lequel on a déposé une couche 6 L'angle "a" représente l'écart par rapport à une paroi rectiligne Dans le tableau 3, on représente les résultats d'ablation au laser pour une série de valeurs d'enrobage et de quantités de matières de charge de céramique pour des compositions mélangées à sec et à l'état humide Dans les exemples 13-30 et 32-38, on utilise des matières de charge de silice, tandis que dans les exemples 31 et 39, on utilise des matières de

charge de quartz.

Tableau 3

Seuil d'ablation au laser à 248 nm pour diverses compositions PTFE/céramique Procédé de mélanrge A SEC i M II)DL Ii UMIDE l IUMIDE A SEC A SEC

IIUMIDE

I IUMIDE

IHIUMIDE

H IUMIDE

A SEC A SEC Teneur en matière de charge 46.1 46.1 37.1 43.8 37.1 27.9 35. 3 27.9 26.7 48.6 48.6 48.6 Enrobage

6 % 3:1

% 3:1

6 % 3:1

% 3:1

6 % 3:1

% 3:1

2 % 3:1

2 % 6124

Dimension des

matières de ch.

l Ou lou l Ou 1.5 u lou l Ou 1.5 u l Ou 1.5 u l Ou l Ou l Ou Seuil d'ablation (J/cm) 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 ce a) r,, N c 1

Exemple

Les résultats du tableau 3 indiquent que des teneurs élevées en matières de charge et de valeurs élevées quant à l'enrobage, procurent les meilleurs résultats d'ablation au laser (en termes d'énergie seuil la moins élevée pour l'ablation) Les résultats quant à l'ablation au laser se détériorent à mesure que, soit la teneur en matières de charge, soit la teneur en enrobage ou encore les deux, diminuent Grâce à l'enrobage des matières de charge, on peut réduire significativement le seuil d'ablation même pour des teneurs peu élevées en matières de charge, telles que de l'ordre de 26 % Cette caractéristique devient tout à fait évidente lorsqu'on compare les exemples 18 et 20 avec l'exemple 36 Dans le tableau 3, les enrobages indiqués par le rapport 3:1 concernent trois parties de

phénylsilane pour une partie de fluorosilane.

L'enrobage identifié par le nombre 6124 constitue du phényltriméthoxysilane et le fluorosilane est le tridécafluoro-l, 1-2,2-tétrahydrooctyl-1-triéthoxysilane dont la formule chimique est C 6 F 13 CH 2 CH 2 Si(OCH 2 CH 3)3 et il est désigné ci-après par l'abréviation C 6 F. En figure 3, on indique également cet effet de la composition sur l'aptitude au traitement au laser (à 248 nm pour une énergie de rayon de 3,9 J/cm 2), les lignes diagonales représentant l'écart par rapport à des parois de trous rectilignes ayant subi un

traitement au laser (l'angle inférieur étant préféré).

En figure 3, les "teneurs en matières de charge de silice" englobent la contribution en % en volume apportée par l'enrobage au silane En figure 3, on indique que des quantités plus élevées en silane et/ou des quantités plus élevées en matières de charge de céramique donnent lieu à une ablation améliorée au laser (qualité des parois des trous) Il est à noter Procédé de mélange A SEC A SEC

HUMIDE

IIUMIDE

Teneur en mat de charoe 48.6 39.0 39.0 48.6

Tableau 3

Enrobage

2 % 3:1

(suite) Dimension de Seuil d'tblation la mat de ch (J/cm) u 1 7 l Ou u l Ou 1.7 2.7 2.7

2 % 3:1

2 % 6124

2 % 3:1

% 3:1

non traité non traité non traité non traité non traité l Ou l Ou Quartz l Ou l Ou 1.5 u l Ou l Ou l Ou l Ou Quartz

Exemple

0, N (O -e A SEC A SEC A SEC A SEC

I IUIMIDE

HUMIDE

IIU Mi DE A SEC

H-UMIDE

A SEC A SEC 48.6 39.0 29.3 29.3 29 3 35.3 % % % % % 2.7 2.7 2.7 2. 7 2.7 2.7 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 que, de préférence, lorsqu'on utilise des teneurs peu élevées en matières de charge de céramique, on utilise des teneurs élevées en silane. Conformément à une autre caractéristique encore de la présente invention, on a trouvé que l'enrobage au silane constitue, de préférence, un mélange de phénylsilane et de fluorosilane Le fluorosilane confère une résistance quant aux produits chimiques lors d'une exposition à des alcalis, tandis que le phénylsilane favorise le forage au laser, tout en étant moins coûteux que le fluorosilane Dans le tableau 4, on démontre la supériorité du fluorosilane par rapport au phénylsilane pour conférer une résistance à la dégradation due aux alcalis Le mélange préféré concerne un rapport

pondérai phénylsilane: fluorosilane de 3: 1 De préfé-

rence, l'enrobage de silane est choisi dans le groupe

comprenant le p-chlorométhylphényltriméthoxysilane, l'amino-

éthylaminotriméthoxysilane, un mélange de phényltriméthoxy-

silane et d'aminoéthylaminopropyltriméthoxysilane, le fluorosilane et un mélange d'au moins un fluorosilane et au

moins un phénylsilane.

-Exemple Teneur en Procédé

mat de ch de mélange.

48 6 à sec 41 47 3 à sec 42 46 1 à sec 43 47 3 à sec Absorption de H 20 ( 48 heures,

2 2

Absorption de IH 0 ( 48 heures,

230 C 2

Exemple 4

1 2

Type de Taux de Poids Absorptionlini Absorption 2 condi-

silane % silane spécif tiale H 20 (%) tionnée H 20 ( 5 %)

C 6 F 2 2 142 0 03 O 33

C 6 F 4 2 143 0 04 0 41

C 6 F 6 2 139 0 04 0 50

6124 4 2 097 0 02 0 99

C) sans pré-conditionnement alcalin C) après 24 heures dans du Na OH aqueux O,l M, 1 % en poids de Triton X-100, N (O r- H-I Par cette réduction quant à la teneur en matières de charges, on améliore la rhéologie du matériau de la présente invention au point qu'il "s'écoulera" et remplira des ouvertures plus grandes pratiquées dans les feuilles métalliques ou les couches internes des composants de circuits, qui ne peuvent être remplies par certains des matériaux à teneur élevée en matières de charge (supérieur à une fraction

de 55 % en volume), révélés dans le brevet des Etats-

Unis d'Amérique 4 849 284.

Une caractéristique importante de la présente invention concerne le fait que l'on améliore la rhéologie sans augmenter, de manière excessive, le coefficient de dilatation thermique (CTE) de l'axe des x du matériau On a mesuré le CTE de l'axe des x de la formulation de matières de charge à raison de 30 à 45 % en volume, comme étant considérablement inférieur à celui du PTFE renforcé par des fibres et utilisé dans

une large mesure, dans l'intervalle de température de -

55 à + 1250 C (spécifiquement, d'environ 200 ppm/0 C) (voir tableau 5) Des plaquettes multicouches pour circuits imprimés, fabriquées à partir de lamifiés RO-2800 collés l'un à l'autre à l'aide de couches de collage de la présente invention, manifesteront un CTE global considérablement inférieur à celui de plaquettes en PTFE renforcé par des fibres La diminution quant au CTE est importante pour augmenter la fiabilité des trous métallisés et des raccordements pour résister à l'assemblage sollicitation aux chocs thermiques et

température élevée.

L 9

TABLEAU 5

Exemple Matériau -55/+ 125 silane %/mat de ch % ppm/oc

44 2/30 94

2/40 68

46 2/50 41

47 6/30 84

48 6/40 72

49 6/50 47

La présente invention s'étend à bon nombre d'applications dans lesquelles on peut utiliser des matériaux composites de PTFE contenant des matières de charge de céramique pour construire des plaquettes utiles destinées à des circuits imprimés La présente invention a comme utilité particulière de remplir des ouvertures dans des structures déjà rigides telles que des plans de masse ou de tension gravés pour circuits intégrés et des noyaux de maintien, ou encore des

composants de circuits collés à de telles structures.

Par exemple, en figure l A, on décrit une structure rigide de plan de masse en coupe transversale en 50, muni de plusieurs ouvertures 52 On positionne alors les feuilles 54, 56 de la présente invention (par exemple, possédant une fraction céramique de 0,26 à 0,45 en volume) de chaque côté du plan de masse 50 En figure 1 B, on procède à la ramification du stratifié 58 de la figure l A sous l'action de la chaleur et de la pression La composition de la présente invention permettra un bon écoulement de façon à remplir complètement les ouvertures, tout en procurant également des propriétés thermiques, mécaniques et

électriques excellentes.

En outre, en se référant à la figure 2, on peut traiter le composite de la présente invention pour obtenir une feuille dans sa forme non densifiée et non frittée et l'utiliser pour coller des plaquettes multicouches à circuits imprimés ou pour construire des plaquettes de circuits imprimés par ramification de feuilles En se tournant vers la figure 2, on représente une telle plaquette multicouches pour circuits imprimés, en général, par le chiffre 10 La plaquette comprend plusieurs couches d'un matériau de substrat 12, 14 et 16, chacune étant constituée d'un matériau de substrat électrique, de préférence le matériau fluoropolymère contenant des matières de charge de céramique du brevet des Etats-Unis d'Amérique

4 849 284, vendu sous la dénomination commerciale RO-

2800 Sur chaque couche de substrat 12, 14 et 16, on applique alors un plaquage métallique sélectif 18, 20, 22 et 24, respectivement Il est à noter qu'une couche de substrat sur laquelle on applique un placage sélectif de circuits imprimés, définit un substrat de circuits Des trous métallisés 26 et 28 relient mutuellement des plaquages sélectifs de circuits

imprimés d'une manière connue.

Conformément à la présente invention, on utilise des feuilles séparées 30 et 32 comprenant un matériau de substrat dont la composition correspond à celle de la présente invention, comme couche adhésive ou de collage pour lamifier l'un à l'autre des substrats individuels de circuits Dans un procédé préféré pour obtenir un tel lamifié, on réalise un stratifié de substrats de circuits qui alternent avec une ou plusieurs couches d'épaisseurs de collage On colle alors ce stratifié par fusion en faisant fondre et en portant à fusion l'ensemble de l'assemblage multicouches pour obtenir une construction homogène possédant des propriétés électriques et mécaniques stables de bout en bout Comme remarque importante, on notera que l'on peut utiliser les couches adhésives 30 et 32 à épaisseurs decollage pour lamifier des substrats de circuits comprenant des matériaux autres que le fluoropolymère du brevet des Etats- Unis d'Amérique 4 849 284, contenant des matières de charge de céramique enrobées de silane Toutefois, dans une forme de réalisation préférée, une plaquette multicouches pour circuits imprimés englobe des substrats de circuits qui sont tous constitués du

matériau de substrat électrique du brevet des Etats-

Unis d'Amérique 4 849 284.

Les composites à teneurs élevées en matières de charge, dont on fait mention dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284 (par exemple, de matières de charge à raison de 50 % en volume et plus), sont très appropriés pour la plupart des modèles de plaquettes de circuits imprimés (par exemple, des plaquettes multicouches de grande dimension pour des unités centrales (plaquettes CPU), des assemblages militaires de montage en surface et des assemblages

collés de plaquettes de circuits à hyperfréquence).

Toutefois, pour des applications spécifiques de plaquettes multilignes nécessitant des plans épais de tension par rapport à l'épaisseur diélectrique (par exemple, dk S plans épais de puissance, des feuilles épaisses de maintien pour le réglage du CTE), on a besoin d'une teneur inférieure en matières de charge (par exemple, de 45 à 50 % en volume) pour procurer un écoulement adéquat, comme indiqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 5 061 548 susmentionné Les quantités inférieures de matières de charge à raison d'environ 26 % à moins de 45 % conformément à la présente invention, constituent une réponse à l'évolution de la technologie du traitement des circuits imprimés pour la fabrication de modules à paillettes qui nécessitent spécifiquement le forage au laser de petits trous, un bon écoulement et une résistance aux alcalis pour des bains autocatalytiques Les quantités peu élevées en matières de charge de la présente invention pourraient ne pas constituer une bonne plaquette multicouches conventionnelle (comme le ferait le matériau décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 849 284), mais le matériau du brevet des Etats- Unis d'Amérique 4.849 284 n'est pas approprié pour certaines applications concernant des modules à paillettes, qui font leur apparition comme technologie préférée de compactage pour des modèles à grande vitesse/forte

densité.

Claims

REVENDICATIONS

1 Matériau de substrat électrique comprenant une matière fluoropolymère et des matières de charge de céramique, caractérisé en ce que la matière de charge représente une quantité d'au moins environ 26 à moins % en volume du matériau de substrat total, ladite matière de charge de céramique étant enrobée à l'aide

d'un enrobage de silane.

2 Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière fluoropolymère est choisie parmi le groupe comprenant le

polytétrafluoréthylène, l'hexafluoropropène, le tétra-

fluoréthylène et l'éther perfluoroalkylvinylique.

3 Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite matière de charge de

céramique comprend de la silice.

4 Matériau selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit

enrobage de silane est choisi parmi le groupe comprenant le p-chlorométhylphényltriméthoxysilane, l'aminoéthylaminotriméthoxysilane, un mélange de

phényltriméthoxysilane et d'aminoéthylaminopropyl-

triméthoxysilane, le fluorosilane et un mélange d'au

moins un fluorosilane et au moins un phénylsilane.

5 Matériau selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit

enrobage au silane représente un taux supérieur à 2 et jusqu'à environ 10 % en poids par rapport au poids de la

matière de charge de céramique.

6 Matériau selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit enrobage de silane comprend un mélange d'au moins un fluorosilane et d'au moins un phénylsilane.

7 Matériau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dispose au moins une couche de matériau conducteur ( 6) sur au moins une

portion dudit matériau de substrat électrique ( 4).

8 Matériau selon l'une quelconque des

revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il forme une

couche adhésive ( 30, 32) intercalée entre au moins une première et une seconde couche dans un circuit

multicouches.

9 Matériau selon l'une quelconque des

revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on l'utilise

pour remplir au moins une ouverture ( 52) pratiquée dans

un substrat rigide ( 50).