[发明专利]包含气凝胶层的低介电常数、低耗散因数的层合体

说明书

层合体，其包含一个或多于一个导电层和一个或多于一个耦接至导电层的电绝缘层。每个导电层可以包含至少90重量％的铜。每个电绝缘层可以包含聚合物气凝胶层。对于层合体的相对的前表面和后表面中的至少一个，所述表面的至少一部分由导电层中的一个限定。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年5月15日提交的美国临时申请第63/025947号的优先权，其全部内容并入本文而无需免责声明。

发明背景

A.发明领域

本发明一般涉及用于高频(例如，10GHz至300GHz)电气应用如通信系统、天线系统、电子放大器、雷达系统等的覆铜箔层合体。

B.相关技术说明

覆铜箔层合体常用于印制电路板(PCB)。传统上，覆铜箔层合体包含一个或多于一个其中的至少一层限定了层合体的外表面的薄的(例如，小于千分之四点五英寸(即4.5密耳))铜层，以及一个或多于一个可以为铜层提供结构支撑的绝缘基材。为了制造PCB，可以蚀刻每个铜层以限定单独的导线或“迹线”，通过这些导线或“迹线”，电流可以在连接至PCB的不同组件之间流动。

覆铜箔层合体的基材性质可影响PCB的耐久性和电气性能。例如，在将组件焊接至PCB上时或者在使用PCB时，可以加热层合体。基材的热膨胀——特别是当基材的温度升高至其玻璃化转变温度(T_g)以上时——会导致铜层的分层和/或连接组件至PCB的接头的断裂。此外，信号在PCB中传播的速率以及信号在PCB中的电磁能量的损耗量受层合体的介电常数(Dk)和耗散因数(Df)的影响。

PCB中使用的基材包括分散在环氧树脂中的织造或非织造玻璃纤维、聚四氟乙烯(PTFE)和用酚醛树脂浸渍的纸(例如酚醛纸)。虽然掺入了一个或多于一个这种基材的覆铜箔层合体通常具有可以减轻介电损耗的相对低的耗散因数(例如，在10GHz下，为0.0009至0.0018)，但是其介电常数大于2.0。例如，具有PTFE基材的覆铜箔层合体在10GHz下的介电常数通常为2.2至2.3。由于介电常数大于2.0，使用传统覆铜箔层合体的PCB可能无法以足够的速率传播信号，以保持高频应用如5G通信系统和高速数字电路中的信号完整性。因此，本领域需要适用于PCB的具有超低介电常数的覆铜箔层合体。

发明内容

为了解决本领域中的这种需求，一些本发明的层合体包含一个或多于一个其中每个都包含至少90重量％的铜的导电层和一个或多于一个耦接至导电层的电绝缘层。在一些方面，电绝缘层中的至少一个可以包含多孔材料。在一些方面，电绝缘层各自可以独立地包含多孔材料。在某些方面，多孔材料可以是开孔型多孔材料。在某些其他方面，多孔材料可以是闭孔型多孔材料。在某些方面，多孔材料可以是泡沫。在某些方面，泡沫可以是有机泡沫或聚硅氧烷泡沫。有机泡沫的非限制性实例可包括聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、(甲基)丙烯酸聚合物泡沫、聚酰胺泡沫、聚酰亚胺泡沫、聚芳酰胺泡沫、聚脲泡沫、聚酯泡沫、聚烯烃泡沫(例如聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、三元乙丙橡胶(EPDM)泡沫等)、聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫、聚对苯二甲酸丁二醇酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚乙酸乙烯酯泡沫、乙烯乙烯醇(EVOH)泡沫、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)泡沫、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫、聚丙烯酸酯泡沫、聚碳酸酯泡沫、聚磺酸酯泡沫或合成橡胶泡沫、或其任意组合。在某些方面，泡沫可以是聚氨酯泡沫。在某些方面，多孔材料可以是气凝胶。在一些层合体中，每个电绝缘层可以包含聚合物气凝胶层。使用这种气凝胶层，层合体可以具有超低的介电常数(例如，在10GHz下小于2.0，诸如小于1.7或等于1.7)和耗散因数(例如，在10GHz下小于0.002或等于0.002)，使其适用于高频电气应用。