JPH01112792A - ポリマーセラミック複合プライ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子基板としての使用に好適なセラミック
繊維−樹脂複合プライ及び積層体に関する。より具体的
には、この発明は、熱的に安定なポリマーマトリックス
中に平面的に配列された高純度のセラミック繊維を含む
改良された複合体及びその積層体に関する。

え肌血豆ぷ ポリマーマトリックス中の強化繊維を使用して作る複合
体は知られており、高強度航空宇宙用材料からスポーツ
用具の範囲に応用されて使用されている。そのような複
合体に使用されるポリマーマトリックス及び繊維の選択
は、目的の用途における完全な複合体の達成のために重
要である。

エレクトロニクスの分野において、通常のファイバーグ
ラス（ポリエステル又はエポキシ樹脂マトリックス中の
ガラス繊維）のような複合材料は、回路基板の製造にお
けるフェノール樹脂の代替物として一般的に受は入れら
れている。より最近、ガラス／エポキシ複合体が、回路
基板及びチップ封止のようなより特殊な電子的応用に対
して広範に使用されている。

超小型電子回路がよりち密になり、そりスピードが速く
なっているので、半導体デバイスを取囲む封止材料の性
質がより重要になる。基板スペースを維持し、接続間距
離を減少させるためにチップオンボード及び表面実装技
術の使用を通して密度を上げる方向への動きは、熱の除
去、混線の減少、信頼性の改良、並びに上昇した温度で
の作動性に対する新しい方法の開発を必要とさせている
。

したがって、高伝導率、低誘電率、上昇した温度での熱
安定性を有し、並びに搭載した半導体デバイスにできる
だけ近い熱膨張係数を有する超小型電子回路パッケージ
及び基板として使用されるであろう複合材料への興味が
存在する〈例えば、ダイスはレベルワンバラゲージ）。

１社皿丞五土１ 従来の技術には、上記に関する望ましい性質を与える試
みを示している多くの文献が含まれている。ミナミ（Ｍ
ｉｎａｍｉ）その他による米国特許第４，５６３．４８
８号は、結果として生じる絶縁材料の熱伝導率を増加す
るために樹脂マトリックスにおける５０ないし９５容量
％の熱伝導性の無機粉末の介在物を開示している。同様
にデイグリ−（ＤｅＧｒｅｅ）その他による米国特許第
４．５７４，８７９号は、酸化アルミニウム又は窒化ホ
ウ素の粒状固体で満たされたポリイミドの中間層を包含
する熱的伝導性、電気的絶縁性の積層体を開示している
。

レーダー用透明構造体、スポーツ用具、防弾具、及び回
路基板に対する強化材として高純度のα−アルミナ繊維
を含む（時々ポリアラミド繊維を組合せる）アルミナ繊
維の使用に対する提案が、デュポン社（Ｅ、１．ＤｕＰ
ｏｎｔ　　ｄｅ　　Ｎｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏ）の文献にお
いて明らかにされている。そのような強化横遺体は、４
、うないし６゜０の誘電率（室温、９．２ＧＨｚ）、及
び０．４６ないし１　、７　Ｗ／　ｍ・Ｋの大気中の熱
伝導率（測定方向不明）を有すると報告されている。

しかしながら、試験された試料の調製中に使用された繊
維の配向及び長さに関するデータは現在既知でない、測
定技術及び条件も報告されておらず、並びに現在既知で
ない、そのうえ、複合体のいかなる熱膨張係数のデータ
も、報告されていない、しかしながら、一方向のプライ
及び複合体が作られ及び試験されたこと、並びに関心の
主なの領域がレーダー用透明構造体としての使用である
ことが、報告された曲げ強度及び弾性率のデータから推
定され得る。

ジエンセン（Ｊｅｎｓｅｎ）その他による米国特許第４
，６０９，５８６号は、Ｘ−Ｙ方向において低熱膨張係
数を有し、相対的に高い熱伝導率を有するプリント配線
基板積層体について開示している。ジャンセンその他は
、熱膨張係数がおよそ１４ないし１７ＰＰｍ／℃である
ような従来のガラスＩ！ｌ維強化エポキシ複合体を開示
している。

ジャンセンの配線基板積層体は、ガラス繊維強化樹脂基
板と共に炭素繊維含有金属マトリックス担体を含む、そ
の組合わせを接着して結合する場合、積層体は、Ｘ−Ｙ
方向において担体（４ρρｍ／°Ｃ）よりも大きく、配
線基板（１４ないし１７ｐｐｍ／℃）よりも小さい熱膨
張係数を有するようにする。炭素強化金属担体の構成体
が電気伝導性なので、積層配線基板を絶縁するために広
範な工程を取る必要があり、横断構造を得るために付加
的な処理及び絶縁体が必要である。

ハニ（）（ａｎ　ｉ　）その他による米国特許第４゜５
７８．３０８号は、熱硬化性樹脂を含浸させたアルミナ
ペーパーのプリプレグシートで作った積層基板を開示し
ている。アルミナペーパーが、１００ミクロン又はそれ
より小さい繊維径、及び少なくとも直径の１０倍のａｎ
長を有するアルミナフィラメントを包含するとハニによ
り記述されている。ハニによって示された全ての態様は
、セルロース繊維を配合したサフィール（ＳａｆｆＬｌ
）（ウィルミントンＤＥのアメリカＩＣＩのアルミナ繊
維に対する登録商標）を使用してペーパーを形成してい
る。

サフィールは、多結晶性アルミナの短繊維形である。そ
れらの製造業者は高純度であると主張するけれども、文
献において９５重量％のアルミナであると報告され、そ
れはαとその他の形のアルミナ及び５重量％のシリカの
混合物であると報告されている。製造業者の広告によれ
ば、サフィールは低熱伝導性を有する。サフィールのケ
イ酸塩相は、熱伝導性を低下させるようなガラスを形成
することが知られている。更に、セルロースバインダー
相及び他のペーパー工程必要物は、無機物繊維の充填を
制限するために面き、このようなレベルの熱伝導率が得
られる。ハニその他は、エポキシ樹脂及び樹脂マトリッ
クス内のアルミナ充填粒子を使用して３．３　Ｗ　／　
ｍ″Ｋ（試料９）はどの高い熱伝導率を達成した。しか
しながら、ハエその池が技術、配向、又はそれらの熱伝
導率のデータに対する条件を報告していないことを指摘
しなければならない。

平面内及び平面を横切る方向の寸法における寸法安定性
に関する寸法変化の比が報告されているけれとも、材料
に対する熱膨張係数が報告されていない、同様に誘電率
もハニによって報告されていない、ハニその他の方法に
よって作られた材料の誘電率が、サフィール材料の８１
０２成分のためにかなり低くなるだろうと期待される。

また、短繊維の使用のために熱膨張係数が相対的に高く
なることも期待される。

１１血皿皇互上上 この発明は、平面内における高熱伝導率、平面外におけ
る中程度に高い熱伝導率、及び平面内における低熱膨張
率を有するポリマーセラミック誘電性プライ、そのよう
なプライを含む積層体、そのようなプライを含む回路基
板及び電子基板、並びにそのようなプライ、積層体、基
板、及び回路基板の製造方法を指向するものである。こ
の発明の基板は、複数の高熱伝導性（＞８Ｗ／ｍ″Ｋ及
び好ましくは＞３０Ｗ／ｍ’　Ｋ）　、低熱膨張係数（
室温から２００℃で＜　１４　ｐ　ｐｍ／℃）　、低誘
電率（ＩＫＨｚ及びそれ以上で＜１２）、高純度、高密
度の結晶性セラミック（無機、非金属固体）繊維を熱的
に安定な絶縁性樹脂マトリックスに埋め込み、プライ（
又は複数のプライ）の平面内に配向させた単一又は多層
（複合積層体としても意味する）シート材料である。繊
維は複合体の５ないし７０容量％、及び好ましくは少な
くとも３０容量％を構成する。いくつかの態様において
、繊維もプライ内で直線状に配列され、複数のプライを
、直線上に配列された繊維がそれぞれ互いに所定の角度
で配置された状態で績み重ねて、積層体全体において平
面内で準等方的な特性を与える。

この発明に好適な樹脂は、多くて５　（ＩＫＨｚ又はそ
れ以上）の誘電率を有するものである。必要な誘電率、
並びに他の望ましい物理的及び加工性質を有する樹脂は
、以下に詳細に記載され、ポリイミド、ポリアミド、エ
ポキシ、フルオロポリマー、並びに他のホモ及びコポリ
マーを含む。

この発明に有用な結晶性セラミック繊維は、純粋でち密
なアルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、α−石英
、酸化ベリリウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化マグ
ネシウム、並びにダイヤモンドを含み、現在α−アルミ
ナ及び窒化アルミニウムが好ましい、平面内の最高熱伝
導率、及び最低誘電率のために、繊維は例えば゛ガラス
状混在物、又は導電性二次相を除いてできる限り高純度
にすべきである。このように、最も好ましい繊維は、純
度が９７重量％を越え及び気孔率が１０容量％未満のα
−アルミナである。繊維は連続又は不連続、並びに単一
又は複数フィラメントのどちらでもよいが、製造を容易
にするためには連続複数フィラメント繊維（時々ヤーン
という）が現在好ましい。

各プライは、平面状に配向した複数のセラミ・ツク繊維
を組立て、硬化性液状樹脂（例えば樹脂前駆体又は硬化
してない樹脂であり得る）で繊維を取り囲み（繊維を含
浸又は浸漬させることによって）、その後空孔形成を最
少にするようにして樹脂を固化させることによって作ら
れる。いくつかの場合において、多層プライ（任意の金
属系クラッドシートも）は樹脂硬化前に積層体に積層さ
れ得る０次いで、絶縁性材料、金属コンタクト、リード
線、又はとアを所定のパターンでこの基板上に結合し、
エツチングし、又は被着して他の好適な特性の中でもと
りわけ、典型的に５Ｗ／ｍ’に以上の高い平面内（ｉｎ
−ｐｌａｎｅ）熱伝導率を有する回路基板、チップキャ
リヤー、又は他の電子デバイスパッケージを作ることが
できる。最も好ましい態様において、９Ｗ／ｍ’に以上
の平面内等方性（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　　１ｎ−ｐｌａ
ｎｅ）熱伝導性が、厚みがおよそ０．０３６゛−＜０．
９ｒｓｍ＞の積層体中で達成された。その上、達成され
たものは、１２ＰＰｍ／℃（室温から２００℃）未満の
平面内熱膨張係数、０．３Ｗ／ｍ’Ｋ（及びしばしば０
．５Ｗ／ｍ”　Ｋ未満）より大きい常温（ａｍｂｉｅｎ
ｔ）平面外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ＞熱伝導率、並
びにＩＫＨｚ以上で１２未満の常温平面外誘電率である
。

これらの性質は、伝達の遅れを短くし、電子チップ中の
熱源から基板を通って種々の冷却リザーバーに熱を良く
伝導させることによって、高密度チップパッケージ、よ
り速い操作性、及びより高い信頼性を有する基板及び超
小型基板を可能にするため重要となる９次いで、このこ
とは、パッケージ一般に対して良好な放熱を行なわせ、
及び平面内の熱勾配及びストレスを減少させる。この発
明のプライは、従来技術において熱伝導を増大させるた
めに通常使用されていた金属層よりもより低密度でもあ
る。

九肌立用亙ｌヱ１ この発明の電子基板は、電子基板（回路基板）に連結し
た電子部品の熱源から熱を導いて逃がし、このようにし
て発熱による損傷を防止するように作用する、平面内に
おける高熱伝導率、及び平面外における中程度ないし高
い熱伝導率によって特徴付けられる。増大した平面内の
熱伝導率は、チップのような搭載された熱源から熱を対
流冷却を強めるようにして広い範囲にわたって広げるの
に役立つ、増大した平面外の熱伝導率によって、基板を
通って基板の裏側に連結する種々のヒートシンクへの熱
輸送が改善される。更に、基板は、基板上に搭載された
電子デバイス及びパッケージの熱膨張と良く適合する比
較的低い熱膨張によって特徴付けられる（３．５ないし
８ｐｐｍ／℃）。

この膨張率の適合は、通常の操作期間中の電子デバイス
及びパッケージの温度サイクルの時に結果として生じる
機械的ストレスを減少させる０等方性又は準等方性（ｑ
ｕａｓｉ−ｉｓｏｔｒｏｐｉＣ）の平面内の熱膨張率が
、この発明の基板を使用した超小型デバイス及びパッケ
ージの熱的−機械的信頼性を改良する。これらの性質は
、フィラー材料及び樹脂マトリックス材料の双方が高性
能超小型電子パッケージに対して必要である一般に既知
の特性について選ばれた複合プライ材料の使用を通じて
達成される。しかしながら、より重要なことは、高性能
、熱安定性樹脂及びプライ内で平面状に配向されて配置
された高純度の結晶性セラミック繊維の組合せによって
驚くほど良好な性能が達成されることである。多くの鍵
となる特性は、基板内に連続繊維を特定的に配向させる
ことによって達成される。特に、セラミックを極めて高
く充填する（およそ７０容量％まで）ことは、改善され
た熱的及びｎ械的特性を有する本質的にボイドを含まな
い、フリースタンディング積層体において達成され得る
。高セラミック充填で、平面内及び平面外の熱伝導率は
、ポリマー自身に匹敵する低いレベルで平面外紙誘電率
を維持しながら増大される。

少なくとも４０容量％までは、この発明の単一方向性プ
ライの熱伝導率が、測定方向におけるセラミック繊維の
断面領域に直線的に関係していることが確認されている
。このようにして、単一方向性プライにおけるセラミッ
ク繊維の異なる充填のために、熱伝導率が、プライ内に
おけるセラミックの容量パーセントと共に変化する。こ
の関係を利用して、繊維のみに対する熱伝導率を外挿し
た（繊維充填１００％の複合体に対応して）。

高温加工性及び銅箔のような導電材料とのクラツデイン
グが必要な為、この発明の複合体が形成されるポリマー
マトリックスは、高温操作（２５０ないし５００°Ｃの
ような温度で通常行われる半田付けのように）に耐え得
るものでなければならない、ｉＢ！脂は、そのような加
工工程において歪み及び溶解が起こってはいけなく、充
分な熱的、構造的（離層又は過度の収縮若しくは膨張に
対する耐性）、並びに化学的安定性（材料が分解又は揮
発してはならない）を示し、半田付は及び電子機器の操
作温度で破壊してはならない、ポリマー材料は、金属箔
及びセラミック繊維自身を含む表面エネルギーが高い材
料と良好に接着するために濡れ性も有してなければなら
ない。

これらの性質を有するポリマーは、ポリイミド、ポリア
ミド、エポキシ、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミ
ド、フルオロポリマー、ポリアリレート、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリスルフォン、
ポリフェニレンスルファイド、ビスマレイミド樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリエーテル、ポリブタジェン、ポリエ
ーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、並びにこれ
らの改良樹脂及びコポリマーを含む（＠もあるが）。

Ｋポリマー（例えばＥ、Ｔデュポン社のに−ｎ、Ｋ−Ｄ
Ｉ）のようなポリイミドは、高温性能、低誘電率、及び
総合的加工性の、ため好ましい。

この発明に使用され得るセラミックは、高純度、高密度
、電気絶縁性で、比較的低い熱膨張係数、比較的高い熱
伝導率を有する結晶性セラミックを含むものである。（
例えば、熱絶縁体として製造業者により特徴付けられ、
シリカ５重量％を含むサフイールは、低熱伝導率のため
適切なセラミ・ツク材料でない、）この発明において好
適なセラミツ２１ｍ鱈は、高純度、高密度アルミナ、窒
化アルミニウム、炭化ケイ素、α−石英、酸化ベリリウ
ム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、並び
にダイアモンドを含み、現在ではα−アルミナ及び窒化
アルミニウムが好ましい、平面内最大熱伝導率及び轟小
誘電率のために、例えばガラス混在物、及び損失又は導
電性二次相を除いてできるだけ純度を高くすべきである
。このように、最も好ましい繊維は、純度が９７重量％
を越え（即ち、アルカリ又はシリカ化合物を含まない）
、気孔率が１０容量％未満（及び好ましくは３容量％未
満）のα−アルミナである。繊維は連続又は不連続、及
び単一又はマルチフィラメントのどちらでもよいが、目
下のところ製造を容易にするために連続マルチフィラメ
ントが好ましい、連続繊維を使用すると、異常に高いフ
ィラー充填並びにより優れた熱的及び機械的性質を有す
るプライ及び複合体が製造できる。

９７重量％を越えるα相、好ましくは９Ｑｆｆｉ量％を
越えるα相のアルミナが、好ましいものであることが分
っている。α−アルミナは、選り抜きのセラミックで、
ファイバーＦＰ（連続高純度α−アルミナ繊維に対する
Ｅ、１．デュポン社の登録商標）のような高純度のアル
ミナが好ましい。

若しくは、１９８６年９月４日に出願された米国特許出
願第５０３，４４８号（現在許可になった）及び１９８
６年９月４日に出願された米国特許出願第９０３，４８
６号（譲受人同じ）に開示されたもののような窒化アル
ミニウム繊維ら好ましく、使用され得る。

典型的にこの発明によるプライは、研究室内において、
マルチフィラメントセラミック繊維（又はヤーン）をド
ラム上に所定の間隔で巻き付け、巻き付けたドラムに硬
化性液状ポリマー（又はポリマー前駆体）で被覆するこ
とにより形成される。

その後その繊維を切断して、一般的に「プリプレグ」と
呼ばれる湿ったシート又はプライとしてドラム表面から
取外す、プリプレグの各々の断片を「Ｂステージ化」し
て（加熱して）、樹脂硬化を進め、樹脂中の揮発性溶媒
を除去する。

この発明による平面内の準等方性熱的性質を有する複合
体は、特定の角度に繊維を配向させるようにプリプレグ
を積層し、未硬化樹脂を硬化させるために圧力を用い、
真空にして空孔形成を少なくするようにして加熱するこ
とにより形成される。

若しくは、織布若・しくは不織布、又はより不規則な繊
維配向の使用により本質的な準等方性の層が作られる。

この発明の目的にとって、３５％までの方向性（ｄｉｒ
ｅｃｔｉｏｎ）を有する平面内の性質の変化が「準等方
性」とされる。

Ｘ並名 実施例１ 単一方向性プリプレグを、ファイバーＦＰ（α−アルミ
ナの２００本の連続したフィラメントを通常包含する高
純度α−アルミナマルチフィラメントに対するウィルミ
ントン（Ｗｉｌｌｍｉｎｇしｏｎ）、ＤＥのデュポン社
の登録商Ｆ！Ａ）、及びに−ＩＩポリイミド樹脂を使用
して調製した。アルミナ繊維を、離型紙（カプトン、ポ
リイミドフィルムーウィルミントンのデュポン社の登録
商標）で覆われたドラム上に幅１３ないし１４インチに
巻付けた。繊維の間隔は、インチ当り２７巻く１０．６
巻／ｃｍ）であった。

巻付けた後、Ｋ−ｍポリマーバインダー溶液（エタノー
ル及びＮ−メチルピリジン中の硬化した樹脂固体４２重
量％）を繊維上に均一に軽く塗った。計算されたバイン
ダー溶液の１は、１０ないし１５重量％の無駄になった
液及びおよそ４０容量％のアルミナ繊維を含む所望の硬
化した複合積層体を基準にした。湿ったプリプレグをド
ラムから取り外して、一方の面で１３ないし１４゛−（
３３ないし３６　ａｍ　）の断片に切断した。これらの
断片の二つを背面同士を８合せて置き（ｔＭ脂面を接触
させ、繊維を平行に配列させた）、簡単に扱える２プラ
イプリプレグを形成した。

離型紙を一度は二つのプレスプラテン間で１２分間及び
もう−度はホットプレート上で５ないし１０分間、１６
０℃で二度Ｂステージ化させた２層プリプレグの一方の
面から取り除いた。この処理で硬化を進め並びにバイン
ダー溶液中のエタノール及びＮ−メチルピリジン全てを
除去した。

Ｂステージ化したプリプレグを金属ダイスで４゜５−−
　（１１，４ｃｍ）Ｘ６．５−−　（１６，５ｃｍ）の
断片に打ち抜き、離型紙を取り除いた。プリプレグの四
つの断片を積層しく繊維は平行に配列）、スチールラム
並びにａ準の真空バッギング技術及び以下の硬化サイク
ルを使用してスチールフレーム中にモールドされた８プ
ライの単一方向性積層体を与えた： 真空度１０ないし１２−−Ｈｇ　（３３，８６ないし４
１ＫＰａ）、キス圧力（＜２５ｐｓｉ、＜１　’５２　
Ｋ　Ｐ　ａ　）の下で、３０分で２５℃から８０℃、 真空度１０ないし１２−−Ｈｇ、キス圧力の下で、４５
分で８０℃から１２５℃、 真空度２９−−Ｈｇ　（９８ＫＰａ）　、キス圧力の下
で、７５分で１２５℃から２００°Ｃ１真空度２９°−
Ｈｇ、キス圧力の下で、１０分で２００℃から２２５℃
、 真空度２９−−Ｈｇ、２００ｐｓｉ　（１３８０ＫＰａ
）の下で、５０分で２２５℃から３５０℃、真空度２９
°−Ｈｇ、２００ｐｓｉの下で、３５０℃で３時間、 真空度２９°−Ｈｇ、２００ｐｓ　ｉの下で、３５０℃
から２５℃の室温に冷却する。

積層複合体の最終組成物は、第１表で与えられる。その
特性は第２表で与えられる。

硬化及びオートクレーブ中のような空孔形成を減少させ
るための圧力及び真空度の下で、いかなる好適な加熱形
態も任意に使用され得ることに注目すべきである。

実施例２ 第２のファイバーＦＰ／に−ｎ積層体を以下の違いを有
して、実施例１において上記に記載したようにして調製
した。

繊維間隔がインチ当り２０巻（７，９巻／■）であった
。

計算されたバインダー溶液の量は、１０ないし１５重置
火の無駄になった液及びおよそ３０容量％のアルミナ繊
維を含む硬化した複合積層体を基準にした。

プレスプラテン間のプリプレグＢステージ化時間が１４
分であった。

最終生成物の特徴は第１表及び第２表で与えられる。

実施例３ 第３のファイバーＦ　Ｐ／Ｋ　−ＩＩ積層体を、以下の
違いを有して、実施例１において上記に記載されたよう
にして調製した。

繊維間隔がインチ当り１４巻（５，５巻／■）であった
。

計算されたバインダー溶液の量が、１０ないし１５重量
％の無駄になった液及びおよそ２０容量％のアルミナ４
１維を含む硬化した複合積層体を基準にした。

プレスプラテン間のプリプレグＢステージ化時間が１６
ないし１７分であった。

生成積層体の最終組成物は第１表で与えられる。

その特性は第１表及び第２表で与えられる。

実施例４ 単一方向性プリプレグを、ファイバーＦＰ及び電子回路
用グレードエポキシ樹脂（ダウゲミカル社（Ｄｏｗ　　
Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｉｎｃ、）からフォトレックス（Ｑ
ｕａｔｒｅｘ）５０１０として市販されている）を使用
して調製した。そのプリプレグを以下のようにして作成
した。３００ｇの繊維を、１２．５インチ（３７，５■
）の幅に対して、離型紙で覆ったドラムに巻付けた。繊
維間隔はインチ当り３４巻（１３，４巻／　ａｍ）であ
った。

巻付は後に、２８０ｇのエポキシ樹脂溶液を繊維上に均
゛−にならして塗った。湿ったブリプレグを三つの放射
ヒーター光の下で、ドラム上で回転させて、ドラム温度
が５１℃及びプリプレグが指触できるほど乾燥されるま
で、１時間でＢステージ化させた。プリプレグを取り除
いて１２．５−−角に調整して断片に切断した。これら
の断片を更にオーブン内で２分間１５０℃でＢステージ
化させた。Ｂステージ物の硬化を進めて、樹脂溶液中に
存在するメチルエチルケトン溶媒を全て除去した。

離型紙を除去したＢステージ化したプリプレグを各々の
上に積み重ね、１Ｉｌｔ！ｉ配向がＯ／９０１０、又は
略して［０／９０］ｓを有する１２．５−一角複合積層
体を形成した（ここで、０°層は、任意に選んだ０°軸
に平行な繊維を有し、９０°層は、０°軸に対して９０
°の軸に平行な繊維を有する。）、外側の層に対して、
１オンス、１２゜５角のＣｕ箔表面シートを以下の硬化
サイクル及びとても平滑なプラテンを用いるプレスを使
用してその場で結合させた： Ｃｕクラッド積層体を真空オーブン中で１０５℃、１．
０ないし１．５時間で乾燥した（湿気を除去するため）
； プレスプラテンを１７７℃に加熱した；積層体をプレス
中に入れ、２５Ｐｓｉ　（１７２ＫＰａ）の圧をかけた
； ３ないし４分後に圧力を３００ｐｓｉ　（２０６９ＫＰ
ａ）に増加した（′Ｉａ層体前体加温速度℃／分であっ
た） １７７℃、３００ｐｓ　ｉで９０分保持した；３０ｐｓ
　ｉの下で室温に冷却した。

実施例５ 織布プリプレグを、ファイバーＦＰ８のハーネスのサテ
ンウィーブ織布およびエポキシを使用して調製した。プ
リプレグを、以下のようにして作成した。１２インチ角
の繊布をエポキシ樹脂溶液洛中でデイツプ被覆した。洛
中で５分たった後、飽和した織布を取り出し、過剰な溶
液を流出させて、並びに湿ったプリプレグをオーブン中
で、１５０°Ｃ５２分間でＢステージ化させた。

Ｂステージ化された三つの断片の１リプレグを各々の上
に積層して、１２＝（３０゜５■）角の積層体を形成さ
せた。この積層体を実施例４において与えられた硬化サ
イクルを使用して二つのとても平滑なプレスプラテン間
でモールドさせた。

１オンス、１２．５＝角のＣｕ箔表面シートをその場で
積層体の表面（ｓ）に結合させた。

実施例６ 第２のファイバーＦＰ／エポキシ織布を以下の違いを有
して、実施例５において記載したようにして調製した：
ａ布がファイバーＦＰ１２のハーネスのサテンウィーブ
であった。

実施例７ 単一方向性プリプレグをファイバーＦＰ及び高温熱可塑
性ポリイミド（Ｋ−１１１ポリマー）を使用して調製し
た。プリプレグを以下のようにして作成した。繊維を離
型紙で覆われたドラム上に幅９゜５°−（２４ｃｍ）に
対して巻付けた。繊維間隔は、インチ当り２０巻（８巻
／　ｃｓ　）であった。

巻付けた後、Ｋ−ＩＩポリマー溶液（硬化した樹脂固体
４２重量％）を繊維上に均一に塗布した；計算されたバ
インダー溶液の量は２０重量％の無駄になった液及びセ
ラミック繊維３０容旦％を含む硬・化したに−１１［複
合積層体を基準にした。湿ったプリプレグをドラム上で
１ないし２時間回転させ、プリプレグを除去した後に９
°°（２３■）Ｘ９．５＝　（２５国）及び１２．５−
−　（３２０１１）　ｘ９．５−−　（２５ｃｎ）に調
整して断片に切断した。これらの断片を二つのプレスプ
ラテン間で、１６５℃、７分間でＢステージ化させた。

１２．５−Ｘ９．５−−のＢステージ化されたプリプレ
グを金属ダイスで６−−（１５ｃｍ）角に切断した（繊
維は６゛−の四辺に平行）、９゛−Ｘ９．５＝の断片を
ダイスで６−−角に切断した（繊維は正方形の対角線に
平行）、（これらの正方形を「４５」皮層と呼ぶ、）離
型紙を取り除いた後、八つのプリプレグを各々の上に積
み重ねて、０／÷４５／−４５／９０／９０／−４５／
＋４５１０、又は略して［０／±４５／９０　］Ｓの繊
維配向を有する６゛角の複合積層体を形成した。大抵の
場合において望ましい平面内での等方性を与えるので、
この積層物を準等方性と呼ぶ。

標準の真空バッギング技術（−辺が通気可能）及び以下
の硬化サイクルを使用して、特別に調製した平滑で精巧
なグランドスチールプレートに対して、積層体をモール
ドした： 真空度５−−Ｈｇ　（１７ＫＰａ）、外圧なしの下で、
７５分で２５℃から１００℃； 真空度５−−Ｈｇ、外圧なしの下で、１００℃で３０分
間； 真空度２９−−Ｈｇ、外圧なしの下で、８０分で１００
℃から１８０℃； 真空度２９−−Ｈｇ、外圧なしの下で、１８０℃で３０
分間； 真空度２９−−Ｈｇ、２００ｐｓ　ｉの下で、１６３分
間で１８０℃から３４３℃ 真空度２９″−Ｈｇ、２００ｐｓ　ｉの下で、３４３℃
で６０分間； 真空度２９−−Ｈｇ、２００ｐｓｉの下で、３４３°Ｃ
から２５℃の室温に冷却する。

プレスに熱及び圧力が与えられたけれども、オートクレ
ーブのようないがなる同様な装置でも使用され得た。

平滑なスチールプレートで、電子回路のための金属化（
例えば、Ｃｕ箔の接着結合によるか又はＣｕスパッタリ
ングによる）、フォトバターニング、及びエツチングを
連続してなし得る平滑な複合体表面を作成した。プレー
トの処理は、剥離剤（フレコート（Ｆｒｅｋｏｔｏ）４
４、フレコートコーポレーションの登録商標）の三回の
被覆であり、各々の被膜を１５ないし２０分の空気乾燥
し、その後三つの全ての被膜を二つのプレスプラテン間
で３７５℃で１５分間ベータした。

この積層体の最終組成物は第１表に与えられている。

実施例８ 第２のファイバーＦＰ／に一］１［積層体を以下の違い
を有して、実施例７において記載したようにして調製し
た＝１／２オンス、６−−角のＣｕ箔シートを積層体の
真空バッギング中に積層体及びスチールプレート間に置
き１、その場で積層体に結合させた。潜在的に、Ｃｕシ
ートのその場の結合は、複合積層体の連続する金属化工
程を削除する（実施例７において記載されるような）。

この積層体の最終組成物は第１表に与えられている。

実施例９ ファイバーＦＰ及びに−ｆｆ［ポリマーを使用して単一
方向性プリプレグを調製した。プリプレグを以下のよう
にして作成した２、繊維を離型紙で覆ったドラムに、幅
１２．５＝及び１６．５″−（４２■）に対して巻付け
た。この繊維空間はインチ当り３４巻であった（１３巻
／■）。

巻付けた後、Ｋ−ＩＩＩポリマーバインダー溶液（硬化
樹脂固体４３ｆｆｉ量％）を繊維上に均一に軽く塗った
；計算されたバインダー溶液の量は２０重量％の無駄に
なった液及び４０ないし５０容量％のセラミック繊維を
含む硬化したに一１ｆ複合積Ｍｔ４Ｃを基準にした。湿
ったプリプレグを１ないし２時間ドラム上で回転させ、
プリプレグを取り外した後に、２４．５−−　（６２ａ
ｎ）Ｘ１２．５−゛及び１７．５　（４４，５ｃｚ）Ｘ
１６．５−−に調整して断片に切断した。これらの断片
を二つのプレスプラテン間で１６５℃、７分間でＢステ
ージ化させた。

Ｂステージ化したプリプレグの大きい方の断片（２４，
５−−ｘ１２．５−−）を１２−−（３０，５Ｃ２Ｄ）
角に切断した（繊維を１２−一の方向と平行にさせた）
、小さい断片を１２−角に切断した（繊維を１２−一辺
と６０度の角度を作る軸に平行にさせた）、（これらの
正方形を「６０」皮層と呼ぶ、）離型紙を除去した後、
六つの１リブレグ断片を各々の上に債層して、ａ維配向
が０／＋６０／−６０／−６０／＋６０１０、又は略し
て［０／±６０”］ｓを有する１２゛−角複合積層体を
形成した。実施例７のように、この複合体は、平面内で
等方性を与えるので準等方性と呼ばれる。大抵の電子基
質においてなし得るように、減少させた厚みの複合積層
体が重要であれば、この複合体は実施例７のものよりも
より望ましいものであり得る。

プレス中で、特別に調製されたシカゴＩＬのフォトマテ
リアル社によって供給される光沢クロム仕上げステンレ
ススチールフェロタイププレートに対して標準の真空バ
・ラギング技術（−辺通気）を使用して、積層体を固化
した。フォトグラフィックプレートの次の０°層に過剰
の２５重量％のバインダー溶液を加えて「ｔｉ）ｌ脂す
ッチＪ表面を与えた。ｖ！１脂リフリッチ表面真食刻法
によって形成されたラインの分解能を増大させ、並びに
より速い回路スピードに対するマイクロ波誘電率又は表
皮効果を減少させるための表面の平滑さを増大させる。

フォトグラフィックプレート及び樹脂リッチ表面は、電
子回路に対する金属化、フォトパターニング、及びエツ
チングを連続的になし得るような、非常に平滑な、高品
質の複合体表面を作成した。

プレートの処理は、フレコート４４の剥離剤の３度の被
覆であった：、各々の被膜を１５ないし２０分間空気乾
乾燥、その後三つの被膜全てを二つのプレスプラテン間
で３７５　’Ｃ１１５分間ベークした。

以下の硬化サイクルを行なった： 真空度５−−Ｈｇ、外圧なしの下で、７５分で２５゛Ｃ
から１００℃； 真空度５−−Ｈｇ、外圧なしの下で、１００℃で３０分
間； 真空度５−−Ｈｇ、外圧なしの下で、８０分で１００℃
から１８０℃： 真空度２９−−Ｈｇ、外圧なしの下で、１８０℃で２０
分間； 真空度２９−−Ｈｇ、外圧なしの下で、１６３分間で１
８０℃から３４３℃： 真空度２９−−Ｈｇ、５００ｐｓｉ、１７分間で３４３
°Ｃから３６０℃； 真空度２９−−Ｈｇ、５００ｐｓ　ｉ、３６０℃で６０
分間： 真空度２９−−Ｈｇ、５００ｐｓ　ｉの下で、３６０℃
から１５０℃に冷却し、１５０℃で解放する。　　。

最終組成物の平滑度は、任意のＸ方向において９マイク
ロインチ＜０．００２３ａｍ）及びその９０°方向で１
４マイクロインチ（０，００３６ｍｍ）である、この積
層体の最終組成物は、第１図において与えられる。その
特性は第２図において与えられる。

実施例１０ 第４のファイバーＦ　Ｐ／Ｋ　−１１［積層体を以下の
違いを有して実施例９に記載したようにして調製した：
ｌ／２オンス、１２−一角の銅箔シート（グツド（Ｇｏ
ｕｌｄ）社から市販されているＪＴＣＰＯＬＹ）を真空
バッギング層形成時に樹脂リッチ表面とカプトンフィル
ムとの間に置き、その場で積層体に結合させた。銅箔が
結合された面にに−［［バインダー溶液の薄層を与え、
ホットプレート上において１６５℃、７分間でＢステー
ジ化させた。カプトンフィルムは、フィルムを設でする
間の銅箔とフォトグラフィックプレートとの熱膨張係数
の不適当な組合せによって生じる熱ストレスに対する緩
衝剤として使用された。

実施例１１ 第５のファイバーＦＰ／に−ＩＣｕクラッド積層体を以
下の違いを有して実施例１０に記載されたようにして調
製した： 積層体を３−−ｘ６−−　（７，６ｘ１５．２■）に調
整した、 樹脂リッチ表面を使用しない、 ３．５−−ｘ６．５−−　＜８．９Ｘ１６．５３）に調
整したＣｕ箔にバインダー溶液を与えず、真空バッグ積
層において位置決めされる前に３０分間真空オーブン内
で１００ないし１２５°Ｃで乾燥した、 この積層体の第１モールド後に、プレス、標準の真空バ
ッギング技術、及び以下の硬化サイクルを使用してパネ
ルの他の面に銅箔をその場で結合させた、 Ｃｕ箔及びＣｕクラッド積層体を真空オーブン内で１０
０ないし１２５℃、３０分間乾燻した：真空度２９”−
Ｈｇ、外圧なしの下で、１時間で２５℃から３４３℃： 真空度２９−Ｈｇ、５００ｐｓ　ｉの下で、１７分で３
４３℃から３６０℃； 真空度２９−−Ｈｇ、５００ｐｓ　ｉの下で、３６０℃
で６０分間； 真空度２９−−Ｈｇ、５００ｐｓ　ｉの下で、３６０℃
から１５０℃に冷却し、１５０℃で解放する。

前記のとおり、カプトンフィルムをＣｕｌとフォトグラ
フィックプレートとの間に設置した。熱硬化性マトリッ
クスと違った熱可塑性のに−１［［ポリマーは、Ｃｕ箔
の付着及び損出を修正するような副操作に対して複合積
層体の再加圧を可能にする。

実施例１２ 短繊維積層体をファイバーＦＰ及びエポキシ（フォトレ
ックス５０１０）を使用して調製した（準等方性「シー
ト固化」複合体を真似て）、積層体を、以下のようにし
て作成した。３３ｇの連続ＦＰ織繊維１″−（２，５国
）の長さに切断し、流れ止め用材料及び剥離被覆（フレ
コート３３を一晩空気乾煤した）を施したカプトンフィ
ルムの２層を構成する７、５−　（１９国）角のモール
ド中に無作為に分散した。１２１ｒの樹脂溶液を、全て
の繊維を湿らし及び繊維の場所を維持するように、この
マットに注意深く加えた。

その積層体を標準の真空バッギング技術（−辺通気）を
使用してブレス中で固化した。硬化サイクルは以下のよ
うである： 真空度２．５−−Ｈｇ　（８，５ＫＰａ）、外圧なしの
下で、３８分で２５℃から１３０’Ｃ５真空度２．５−
−Ｈｇ、外圧なしの下で、１３０℃で１０分間、 真空度２．５−−Ｈｇ、３２０ｐｓ　ｉ　（２２００Ｋ
Ｐａ）（初めの５分にわたりゆっくりと与えた）、１７
分で１３０℃から１７７°Ｃ１真空度２．５−−Ｈｇ、
３２０ｐｓｉの下で、１７７℃で１０５分間、 真空度２．５−−Ｈｇ、３２０ｐｓ　ｉの下で、６分で
１７７’Ｃから１９３℃、 真空度２．５−−Ｈｇ、３２０ｐｓ　ｉの下で、１９３
℃２５分間、 真空度２．５−−Ｈｇ、３２０ρｓｉの下で、１９３　
’Ｃから２５°Ｃの室温まで冷却した。

このＶｉ層体の最終組成物は第１表において与えられる
。

比較のための実施例１３ アルミナペーパーを含む積層体に関連する米国特許第４
，５７８，３０８号（ハニその他）において示されたデ
ータの態様は、非公開技術によって測定された、２．５
ないし３　、３　Ｗ／　ｍ・Ｋの平面内熱伝導率の範囲
を表わしている。（ハニその池の特許において明確に示
されていないけれども、これらの伝導率の値は、平面内
の方向に相当することを表わしている。）ハニの示した
最も高い熱伝導率は、エポキシ樹脂中におけるフィラー
粒子を高い割合で包含することによって達成された。ハ
ニその他は、充填粒子としてアルミナ、窒化ホウ素、及
び酸化マグネシウムを使用した。ハエは、熱膨張係数、
誘電率、又は製造された組成物中のアルミナの担持にお
いて名目上若しくは特定の容量％の開示を怠っている。

これに対して、この発明の複合体の態様は、標準の縦バ
一方法（以下に記載する）を使用して約５から１７Ｗ／
ｍ’にの平面内熱伝導率を示す。

比較のための実施例１４ 好適なポリイミド（Ｋ−ｎポリマー）樹脂は以下の特性
を有する： 熱伝導率　　　　　０．２５Ｗ／ｍ’　Ｋ誘電率　　　
　　　３．３　６層ＭＨｚ熱膨張係数　　　　６５ｐｐ
ｍ／℃（室温から２００°Ｃ） 結晶性α−アルミナは、通常１５から３５Ｗ／ｍ°にの
熱伝導率、及び１ＫＨｚ以上で８．６から１０．６の誘
電率を有すると文献によって報告されている。高純度３
ｇ続α−アルミナ繊維ファイバーＦＰの熱伝導率の推定
される値は３０Ｗ／ｍ・Ｋである。

実施例１５ 第６のファイバーＦＰ／に−１［［ポリマー積層体を前
記実施例のようにして調製した。繊維をインチ当り４０
巻（１５，７巻、／■）でドラム巻した。

積層体は積層したプリプレグ６層で構成されて、単一方
向性積層体を形成した。この積層体の最終組成物は、第
１表で与えられ、その特性は第２表に記載されている。

実施例１６ 第７のファイバーＦＰ／に−Ｉポリマー積層体を実施例
１５に記載したようにして調製した。積層体は、積層し
たプリプレグ６層で構成され、準等方性［０／±６０］
Ｓ積層体を形成した。この積層体の最終組成物は第１表
に与えられ、その特性は第２表に記載された。

全ての密度測定値及び容量部の計算結果は、圧縮の不充
分な端又は領域を水冷式ダイヤモンドカッターで除去し
た後のものであった。はとんどの場合、各々の試料中の
ボイドの容量パーセントは、２％未満であった。実施例
１５及び１６においては、ボイドが５容量％存在した。

全ての密度測定値及び容量部の計算結果は、圧縮の不充
分な端又は領域を水冷式ダイヤモンドカッターで除去し
た後のものであった。はとんどの場合、各々の試料中の
ボイドの容量パーセントは、２％未満であった。実施例
１５及び１６においては、ボイドが５容量％存在した２ 第２表注： 全ての記号は第１ないし３図の軸によって示され、 誘電率及び熱伝導率は、３００°にで測定され、αは５
０℃から２００℃にわたって測定された（実施例１２を
除く：α１、α２は５０℃から１４０℃にわたり、α３
は６０℃から１５０℃にわたって測定した）。

試験方法： に１＆に２−保護された縦バー にヨ　　　　−電子フラッシュ 熱膨張係数の試料状態調整 （ｄ）　　−試験前真空下で、０１００℃で一晩乾燥。

（ｕ）　　−試験前に乾燥しない試料。

（ｕｄ）−乾燥なしで試験し、その後真空下で０１００
℃で一晩乾燥して再試験した。

膨張測定値は、デュポン９９００サーマルメカニカルア
ナライザーを使用したときのものである。

誘電率：ＩＫＨｚ及びＩＭＨｚはＡＳＴＭ標準Ｄ１Ｓ０
−８１により測定し、８．５ないし１１．５ＧＨｚは、
導波管を有したＨＰ８４１０Ｂネットワークアナライザ
ーのＳパラメーター測定値から評価（電場は繊維方向）
。

実施例のデータは、繊維充填と熱伝導率、熱膨張係数、
並びに誘電率との関係を示している。平面内に配列され
たａ−アルミナの繊維のみの使用で、プライ及び積層体
のより優れた特性が達成されるｉｔも低い充填率（セラ
ミック、例えばＡｌ２Ｎ３容量％）で、５　Ｗ　／　ｍ
″に級の熱伝導率を達成し得て、一方５０容量％以上で
（例えばファイバーＦＰ）　、１７Ｗ／ｍ’　Ｋという
高い熱伝導率が観察される。繊維に直角の方向（準等方
性の層及び積層体の平面外方向）の熱伝導率は、適切な
ポリイミド樹脂（ｆｔｌｌ察された値はおよそ０，３Ｗ
／ｍ’により大きい）の熱伝導率を超えるような全ての
場合に観察される。セラミック繊維の充填率を増加させ
ると、この方向における熱伝導率が著しく増大する。準
等方性のプライ及び積層体に対する繊維方向（第２表に
おいて軸１と示す）又は平面内（第２表において軸１及
び２と示す）における熱膨張係数は、１４ｐｐｍ／℃よ
り下回ると観察される。

平面外の熱伝導率を更に増大することは、粒子、小板、
又はウィスカーの形態の熱伝導性材料を有する樹脂マト
リックスで充填することにより又は、従来技術における
通常の技術、又はマルチフィラメント糸を広げてできる
だけ薄い層を作ることによって達成され得る。わずか１
．５ヤーン径のブライが、研究室において製造され、並
びにこれらはマトリックスに対する繊維の高い横断面積
のために、平面外方向において高い熱伝導率を示すと期
待される。

試験に使用される試料が、一般的に全体の試料の５％未
満であるので（幅およそ１ないし２．５個、長さおよそ
１ないし７３の複合体断片）、異常な結果が得られ得る
。測を点における局部的性質は、全試料の平均的な全体
の性質から著しく変化し得る。特に、複合体生成物中に
ボイド及び不一致をもたらす不完全なモールドは、変動
した局部的性質の変化を大いに引起こし得る。

第２ａにおいて報告された熱伝導率の測定は以下の方法
により行った： 保護された纏バー 長さ約１．２５ないし２．５−　’　（３，２〜７■）
で、１／１６　（０，４ｊ）と１／６４　（０゜１−）
インチ角の断面積（Ａ）を有する正方形、長方形、又は
円形断面のロヴド試料を使用した。

これらを試料に沿って、各々の端で一つ並びに全長の約
１／３及び２／３の間隔をおいて二つの四つの穴を予め
穴あけする、試料の一つの端を恒温の「コールドシンク
１に付け、−・方試料用ヒーターに他の端を付ける。熱
電対を試料に沿った穴の中に挿入する。試料…ヒーター
で与λられた熱流速度（ｄＱ／ｄｔ）は、４点電気技術
を用いて正確に測定される。温度分布を検定する熱電対
によって測定された温度差（ｄＴ）を、熱電対（ｄｘ）
の独立の値を合同して、試料に沿って熱勾配（ｄＴ／ｄ
ｘ）を与える。その後、熱伝導率には、以下の関係から
得られる： （ｄＱ／ｄｔ）＝ｋＡ　（ｄＴ／ｄｘ）直接の放射熱損
失を最小にするため、試料を全長にわたって独立のヒー
ター及び試料の反対がわに直接ｎ置した独立の熱電対で
与えられる熱ガードによってシールドする。試料上の点
と、試料とガードの両方を比較できる温度勾配置与えら
れる比較の点の温度をコンピューター制御で適合させる
。試料とガードの間の空間を分散させた繊維状の絶縁体
で満たして、更に放射損失を減少させる。

試料及びそれに伴うガードを、試料の中点の温度に相当
する均一な温度で搭載する。

試料の全体の実験システムは、ガード及び外測の炉が真
空中において搭載され、これに４’Ｋ及び５７３°にの
間で操作できる可変温度のタライオービロスタットが取
り付けである。室温より下では液体ヘリウム及び液体窒
素が冷媒として使用され、室温より上では氷冷水を冷却
液として使用する。０．１°にの中温に維持するために
温度コントローラーを使用する。実験の制御及びデータ
の処理をマイクロコンピュータ−によって行う。

このシステムは、アームコアイアン（Ａｒｍｃｏ　　Ｉ
ｒｏｎ）、高密度焼結アルミナ、規定ガラスのような標
準材料の周期的測定により整合性をチエツクしている。

このシステムの最低測定限界は、約Ｉ　Ｗ　／　ｍ″に
である。その精度は、特別な条件下で３％より下げ得る
が、通常条件下で５％である。

劇ふ７　ｊしｙｋ上 辺が約１／２−−　（１，３ｃｍ）ないし３／８−″（
ｌａｏ）を有する正方形又は長方形試料をグラファイト
ヒーター層で一つの表面を被覆することによって調製し
た。第２表面の温度を熱電対によって監視する。約３ジ
ユールの電気パルスを５０ｍ秒の矩形（ｓｑｕａｒｅ）
パルスでヒーターに伝える。第２面の温度上昇をパルス
前、パルス中、パルス後で制御する。熱履歴を解析し、
熱拡散率（ａ−）を得る。更に、蓄えたエネルギーの旦
は、入力したパルスの大きさから分るので、比熱（ｃＰ
）を決定できる。質量密度、熱伝導率（ｋ）と共に両パ
ラメーターを乗することによって得ることができる。

この手法は、Ｚ軸方向（即ち、平面外）における複合材
料に対する熱伝導率及び比熱を決定するのに特に好適で
ある。約３０Ｋ（−２４０℃）と５００Ｋ　＜２２０℃
）の間の温度に対して容易に適用され得る。より低温へ
の拡張は、いくつかの設計の変更で可能である。迅速な
データ処理は、マイクロコンピュータ−システムで達成
される。

熱拡散率及び比熱は、約５％、及び熱伝導率は約１０％
の精度で決定される。

産業上の矛１　の＝述 この発明の複合体は、超小型電子デバイス及び回路の搭
載用回路基板及びパッケージとして使用され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による２ブライ単一方向性複合体の
簡単な断面図である。 第２図は、この発明によって製造された［０／±６０°
］Ｓ準等方性複合体の簡単な断面図である。 第３図は、この発明により製造された［０／±４５／９
０°］Ｓｆ４．等方性複合体の簡単な断面図である。 出頓入代理人弁理土鈴江武彦

Claims (49)

【特許請求の範囲】
1. （１）平面状に配向された複数の高熱伝導率、低熱膨張
   係数、中程度に低い誘電率の結晶性セラミック繊維を、
   低誘電率の樹脂マトリックスに埋め込んで構成された複
   合プライであつて、１ｋＨｚ又はそれ以上の周波数で１
   ２以下の平面外方向の誘電率、繊維方向において１４ｐ
   ｐｍ／℃以下の熱膨張係数、並びに繊維方向において少
   なくとも５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率及び繊維方向を横断す
   る方向において少なくとも０．３Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率
   を有する複合プライ。
2. （２）平面状に配向された複数の高熱伝導率、低熱膨張
   係数、中程度に低い誘電率の結晶性セラミック繊維を、
   低誘電率の樹脂マトリックスに埋め込んで構成される複
   合プライであって、１ｋＨｚ又はそれ以上の周波数で１
   ２以下の平面外方向の誘電率、１４ｐｐｍ／℃以下の平
   面内の準等方性熱膨張係数、並びにプライの平面内にお
   いて少なくとも５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率及び層の平面外
   において少なくとも０．３Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有す
   る複合プライ。
3. （３）前記結晶性セラミック繊維の熱伝導率が、少なく
   とも８Ｗ／ｍ・Ｋである請求項１又は２に記載の複合プ
   ライ。
4. （４）前記結晶性セラミック繊維の熱伝導率が、少なく
   とも２５Ｗ／ｍ・Ｋである請求項１又は２に記載の複合
   プライ。
5. （５）前記結晶性セラミック繊維の誘電率が、８０以下
   （室温及び１ｋＨｚ又はそれ以上の周波数で測定）であ
   る請求項１又は２に記載の複合プライ。
6. （６）前記結晶性セラミック繊維の誘電率が、５０（室
   温及び１ｋＨｚ又はそれ以上の周波数で測定）である請
   求項１又は２に記載の複合プライ。
7. （７）前記結晶性セラミック繊維の誘電率が、１２以下
   （室温及び１ｋＨｚ又はそれ以上の周波数で測定）であ
   る請求項１又は２に記載の複合プライ。
8. （８）前記結晶性セラミック繊維の熱膨張係数が、５０
   ℃から２００℃で１４ｐｐｍ／℃以下である請求項１又
   は２に記載の複合プライ。
9. （９）前記結晶性セラミック繊維の熱膨張係数が、５０
   ℃から２００℃で９ｐｐｍ／℃以下である請求項１又は
   ２に記載の複合プライ。
10. （１０）前記樹脂マトリックスの誘電率が、５以下（室
    温及び１ｋＨｚ又はそれ以上の周波数で測定）である請
    求項１又は２に記載の複合プライ。
11. （１１）セラミック繊維が複合プライの少なくとも３０
    容量％を構成する請求項１又は２に記載の複合プライ。
12. （１２）セラミック繊維が複合プライの少なくとも４５
    容量％を構成する請求項１又は２に記載の複合プライ。
13. （１３）セラミック繊維が高純度で高密度の、アルミナ
    、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、α−石英、酸化ベリ
    リウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、
    ダイヤモンド及びその混合物からなる群から選ばれた結
    晶性セラミック材料で構成される請求項１又は２に記載
    の複合プライ。
14. （１４）前記セラミック材料が更に一つ又はそれ以上の
    非セラミック繊維材料と混合されている請求項１又は２
    に記載の複合プライ。
15. （１５）セラミック繊維がα−アルミナで構成されてい
    る請求項１又は２に記載の複合プライ。
16. （１６）セラミック繊維が少なくとも純度９７％である
    α−アルミナで構成されている請求項１又は２に記載の
    複合プライ。
17. （１７）セラミック繊維が窒化アルミニウムで構成され
    ている請求項１又は２に記載の複合プライ。
18. （１８）繊維が層内の一つの軸に沿って実質的に連続で
    ある請求項１又は２に記載の複合プライ。
19. （１９）繊維が直径２５ミクロン以下である請求項１又
    は２に記載の複合プライ。
20. （２０）セラミック繊維が層の平面において互いに平行
    に配列されている請求項１に記載の複合プライ。
21. （２１）セラミック繊維が平面配列において不規則であ
    る請求項２に記載のプライ。
22. （２２）セラミック繊維が織布状態で配列している請求
    項２に記載のプライ。
23. （２３）セラミック繊維が不織布状態で配列している請
    求項２に記載のプライ。
24. （２４）少なくとも一つの付加的プライと積層された請
    求項１記載の複合プライを包含する積層体であって、該
    付加的プライは該付加的プライの平面内において互いに
    平行に配向れた複数の繊維を有し、第１のプライにおい
    て及び該付加的プライにおいて配向させた繊維が、平面
    内で２又はそれ以上の回転対称、及び平面外で鏡面対称
    を維持するように所定量互いに角度的に変位しているこ
    とを特徴とする積層体。
25. （２５）各プライの繊維が軸に平行に配列され、平面内
    での物理的性質が準等方性を達成するように所定の角対
    称性をもつて配列されている少なくとも六つのプライを
    包含する請求項２４に記載の積層体。
26. （２６）前記所定の角度対称性が任意に示した０°軸に
    関し０°、＋６０°、−６０°、−６０°、＋６０°、
    ０°である請求項２５に記載の積層体。
27. （２７）前記予め決定された角度対称性が任意に示した
    ０°軸に関し０°、＋４５°、−４５°、９０°、９０
    °、−４５°、＋４５°、０°である請求項２５に記載
    の積層体。
28. （２８）樹脂が、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ、
    ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、フルオロポリ
    マー、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリスル
    ホン、ポリフェニレンスルフィド、ビスマレイミド樹脂
    、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリブタジエン、ポ
    リエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン
    、シアネートエステル、並びにこれらの変性樹脂及びコ
    ポリマーからなる群から選ばれたものである請求項１又
    は２に記載の複合プライ。
29. （２９）樹脂マトリックスが所定容量パーセントの粒状
    フィラー材料で充填されている請求項２８に記載の複合
    プライ。
30. （３０）樹脂がポリイミドである請求項１又は２に記載
    の複合プライ。
31. （３１）樹脂がエポキシである請求項１又は２に記載の
    複合プライ。
32. （３２）請求項１又は２又は２４の複合体並びにその少
    なくとも一つのプライ表面上に所定のパターンで配設さ
    れ、電気回路を形成する導電材料を具備し、該複合体は
    回路中のいかなる熱源からの熱をプライの周囲領域へ及
    びプライの厚みを通して反対の表面へ迅速に伝導するの
    に適合していることを特徴とする電子基板。
33. （３３）プライ中に含まれている繊維がα−アルミナで
    構成されている請求項３２に記載の電子基板。
34. （３４）プライ中に含まれている繊維が窒化アルミニウ
    ムで構成されている請求項３２に記載の電子基板。
35. （３５）プライ中の樹脂がポリイミドである請求項３２
    に記載の電子基板。
36. （３６）プライ中に樹脂がエポキシ樹脂である請求項３
    ２に記載の電子基板。
37. （３７）以下の工程を包含する請求項１に記載の複合プ
    ライを製造する方法 （ａ）セラミック繊維を所定の配列に配置する工程； （ｂ）個々の繊維上のポリマー被膜が、隣接する繊維間
    で結合表面を形成するように硬化性液状ポリマーを該セ
    ラミック繊維配列に被覆又は含浸する工程；及び （ｃ）該ポリマーを固化して、空孔形成を５容量パーセ
    ント未満にするように隣接した繊維間の結合を達成する
    工程。
38. （３８）以下の工程を包含する請求項２４に記載の複合
    積層体の製造方法 （ａ）セラミック繊維を所定の配列に配置する工程； （ｂ）個々の繊維上のポリマー被膜が、隣接する繊維間
    で結合表面を形成するように熱硬化性液状ポリマーを該
    セラミック繊維配列に被覆又は含浸する工程； （ｃ）該ポリマーを固化して、空孔形成を５容量パーセ
    ント未満にするように隣接した繊維間の結合を行ってプ
    ライを作る工程； （ｄ）繊維上のポリマー被膜が隣接する繊維間で結合表
    面を形成するように、所定の配列に配列された複数のプ
    ライを重ね合せることによつて積層体を形成する工程；
    及び （ｅ）工程ｄの積層体を処理して、液状ポリマーの硬化
    及び空孔形成が５容量パーセント未満であるように隣接
    した繊維間の結合を行う工程。
39. （３９）少なくとも一つの表面に結合している金属の薄
    層を有する請求項１又は２に記載のプライを包含するプ
    リント回路基板として好適な複合体。
40. （４０）その一つのプライの少なくとも一つの表面に結
    合している金属の薄層を有する請求項２４に記載の積層
    体を包含するプリント回路基板として好適な複合体。
41. （４１）前記金属が銅である請求項３９に記載の複合体
    。
42. （４２）前記金属が銅である請求項４０に記載の複合体
    。
43. （４３）以下の工程を包含する請求項３９の複合体の製
    造方法 （ａ）セラミック繊維を配列する工程； （ｂ）個々の繊維上のポリマー被膜が、空孔形成が５容
    量パーセント未満であるように、隣接した繊維間で結合
    界面を形成するように硬化性液状ポリマーで該セラミッ
    ク繊維配列を被覆又は含浸する工程； （ｃ）該ポリマー被覆繊維配列の少なくとも一つの表面
    に隣接して金属シートを置く工程；及び（ｄ）該ポリマ
    ーを硬化して、隣接した繊維と該金属シートを空孔形成
    が５容量パーセント未満であるように結合させる工程。
44. （４４）以下の工程を包含する請求項３９に記載の複合
    体の製造方法 （ａ）セラミック繊維を配列する工程； （ｂ）個々の繊維上のポリマー被膜が隣接した繊維間で
    結合表面を形成し、空孔形成が５容量パーセント未満に
    するように、硬化性液状ポリマーを該セラミック繊維配
    列に被覆又は含浸する工程；（ｃ）該配列の少なくとも
    一つの表面に付加的に液状ポリマーを加える工程； （ｄ）該ポリマー被覆繊維配列の少なくとも一つの表面
    に隣接して金属シートを置く工程；（ｅ）該ポリマーを
    硬化して、隣接した繊維間と該金属シートを空孔形成が
    ５容量パーセント未満にするように結合させる工程。
45. （４５）前記金属シートが前記ポリマーで予め被覆され
    ている請求項４３又は４４に記載の方法。
46. （４６）以下の工程を包含する請求項４０に記載の複合
    体の製造方法 （ａ）セラミック繊維を配列する工程； （ｂ）個々の繊維上のポリマー被膜が隣接した繊維間で
    結合表面を形成するように熱硬化性液状ポリマーを該セ
    ラミック繊維配列に被覆又は含浸する工程； （ｃ）該ポリマーを硬化して、空孔形成が５容量パーセ
    ント未満となるように、隣接した繊維間で結合を行って
    プライを作る工程； （ｄ）繊維上のポリマー被膜が隣接する繊維間で結合表
    面を形成するように、繊維が所定の配列に配置された複
    数のプライ重ね合せて積層体を形成する工程； （ｅ）該積層体の少なくとも一つの表面に隣接して金属
    シートを置く工程；及び （ｆ）工程（ｅ）の該積層体を加熱して、液状ポリマー
    を硬化させ、隣接した繊維間と該金属シートを５容量パ
    ーセント未満の空孔が形成されるように結合させる工程
    。
47. （４７）少なくとも一つの表面を付加的な樹脂で被覆し
    て、回路基板のフォトプロセス分解能の向上及びプライ
    のマイクロ波特性向上のために滑らかな表面を与える請
    求項１又は請求項２に記載のプライ。
48. （４８）前記滑らかな表面が高さ２０ミクロインチを超
    える不均一性を含まない請求項４７に記載のプライ。
49. （４９）外部表面の少なくとも一つを付加的な樹脂で被
    覆して、回路基板のフォトプロセスの分解能向上及び層
    のマイクロ波特性向上のために滑らかな表面を与える請
    求項４０に記載の複合体。