АРАМИДНАЯ БУМАГА, ПОДХОДЯЩАЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОННЫХ ОБЛАСТЯХ ПРИМЕНЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК D04H1/549 

Настоящее изобретение относится к арамидной бумаге, подходящей для использования в качестве подложки в электронных областях применения. Настоящее изобретение также относится к пропитанной смолой арамидной бумаге, подходящей для такого применения, а также к применению упомянутой бумаги.

Во многих электронных областях применения используется основание или подложка для физической поддержки присутствующих в них электронных компонентов. Примеры таких приложений включают в себя печатные платы и солнечные батареи. Подложка обычно состоит из листа подложки и матричной смолы. Платы подложек для использования в электронных областях применения должны отвечать различным требованиям. В дополнение к хорошим изоляционным свойствам они должны иметь хорошую стабильность размеров в течение длительного периода использования. Кроме того, ключевой особенностью плат подложки для электронных приложений является низкий коэффициент теплового расширения (CTE). Причина этого заключается в том, что температура электроприборов часто увеличивается во время использования и уменьшается после использования. Изменения температуры также происходят во время производства электронных приборов. Если коэффициент теплового расширения платы подложки будет слишком высоким, расширение и сжатие платы во время производства или использования может привести к повреждению соединений и электронных компонентов на плате.

Патентный документ EP178943 упоминает возможность использования тканых листов из параарамидной пряжи в печатных платах. Параарамидная пряжа известна своим низким значением CTE. Однако EP178943 указывает, что тканые листы на основе параарамидной пряжи имеют тенденцию приводить к нежелательным микротрещинам смолы в той точке, где нити в тканой ткани пересекаются. Патентный документ EP178943 предлагает печатные платы на основе параарамидной бумаги высокой плотности и смолы, предпочтительно содержащие как параарамидную волокнистую массу, так и параарамидную нить, которые, как было показано, дают желаемое низкое значение CTE и отсутствие микротрещин.

Однако было обнаружено, что все еще остается место для улучшений в этой области. В частности, было обнаружено, что требуются усовершенствования для того, чтобы гарантировать достаточность полимерной пропитки бумаг, как в отношении количества смолы, впитываемой бумагой, так и в отношении проникновения смолы в бумагу. Важно поддерживать хорошее связывание между смолой и арамидной бумагой во время производства и использования. Кроме того, важной является однородность бумаги. Понятно, что неоднородная бумага будет приводить к конечному продукту с недостаточными свойствами. В частности, особенно там, где бумага становится тоньше, это может стать сложной задачей.

Поэтому в данной области техники существует потребность в бумаге, подходящей для использования в платах подложки для электронных приложений, которые в дополнение к низкому CTE, связанному с арамидными бумагами, обладали бы хорошей гомогенностью и свойствами пропитки смолой.

Было найдено, что эта проблема может быть решена с помощью подложки для электронных приложений, которая содержит арамидную бумагу с плотностью 0,20-0,65 г/см³ и граммажем 30-280 г/м², которая содержит 10-40 мас.% мелко нарезанного арамида с линейной плотностью 2,6 децитекс или ниже и длиной 0,5-25 мм и 10-90 мас.% фибрида арамида, причем мелко нарезанный арамид содержит по меньшей мере 70 мас.% мелко нарезанного параарамида, а фибрид арамида содержит по меньшей мере 70 мас.% фибрида параарамида.

Было обнаружено, что использование бумаги с вышеупомянутыми свойствами в электронных областях применения гарантирует низкое значение CTE в комбинации с хорошей гомогенностью и хорошей стабильностью размеров, следующей из хорошей адгезии и проникновения смолы. Дополнительные преимущества настоящего изобретения и его конкретных вариантов осуществления станут очевидными из дальнейшего описания.

Следует отметить, что патентные документы US2014/0034256 и US2010/0206502 описывают содержащие арамид бумаги, которые содержат проводящий наполнитель. Бумаги, описанные в этих документах, являются проводящими и являются таким образом неподходящими для использования в качестве подложки в электронных областях применения, которые должны быть непроводящими.

Патентный документ EP0930393 описывает бумагу из термостойкого волокна, содержащую мелко нарезанное волокно и фибрид. Эта бумага должна содержать 40-97 мас.% волокна и 3-60 мас.% фибрида. Мелко нарезанное волокно предпочтительно представляет собой 70-95 мас.% параарамида и 5-30 мас.% метаарамида.

Настоящее изобретение будет более подробно обсуждено ниже.

Фиг.1 показывает график содержания смолы в пропитанной бумаге в зависимости от плотности исходной бумаги для бумаг в соответствии с настоящим изобретением и для сравнительных бумаг.

Фиг.2 показывает фотографии капелек смолы на лицевой и обратной стороне бумаг в соответствии с настоящим изобретением и сравнительных бумаг для изучения проникновения смолы.

Фиг.3 показывает полученные под оптическим микроскопом фотографии бумаг в соответствии с настоящим изобретением и сравнительных бумаг для изучения их однородности.

Арамидная бумага по настоящему изобретению имеет плотность 0,20-0,65 г/см³. Было обнаружено, что эта относительно низкая плотность является важной для получения хороших свойств пропитки смолой, в частности хорошего поглощения и проникновения смолы. Может быть предпочтительно, чтобы плотность составляла по меньшей мере 0,30 г/см³, в частности по меньшей мере 0,40 г/см³, и/или самое большее 0,60 г/см³, в частности самое большее 0,55 г/см³.

Бумага на основе арамида имеет граммаж 30-280 г/м². Точный граммаж будет зависеть от желаемой прочности и толщины платы подложки для электронных приложений. Предпочтительным может быть граммаж по меньшей мере 35 г/м². В зависимости от использования предпочтительным может быть граммаж самое большее 100 г/м², в частности самое большее 65 г/м².

В контексте настоящего описания арамид относится к ароматическому полиамиду, который является конденсационным полимером ароматического диамина и галоидного соединения ароматической дикарбоновой кислоты. Арамиды могут существовать в мета- и пара-форме. В настоящем изобретении мелко нарезанный арамид содержит по меньшей мере 70 мас.% мелко нарезанного параарамида, а фибрид арамида содержит по меньшей мере 70 мас.% фибрида параарамида. Примерами параарамидов являются поли(парафенилентерефталамид), поли(4,4'-бензанилидтерефталамид), поли(амид парафенилен-4,4'-бифенилендикарбоновой кислоты) и поли(амид парафенилен-2,6-нафталиндикарбоновой кислоты) или сополи(парафенилен/3,4'-диоксидифенилентерефталамид).

Поскольку параарамид имеет улучшенную термостойкость, термостабильность, а также более низкий коэффициент теплового расширения (CTE) по сравнению с метаарамидом, предпочтительно, чтобы мелко нарезанный арамид содержал по меньшей мере 85 мас.% мелко нарезанного параарамида, в частности по меньшей мере 95 мас.%, и более конкретно по меньшей мере 98 мас.%. По той же самой причине предпочтительно, чтобы фибрид арамида содержал по меньшей мере 85 мас.% фибрида параарамида, в частности по меньшей мере 95 мас.%, и более конкретно по меньшей мере 98 мас.%.

Использование поли(парафенилентерефталамида), также обозначаемого как PPTA, является особенно предпочтительным. Это относится ко всем арамидным компонентам, присутствующим в бумаге в соответствии с настоящим изобретением.

Арамидная бумага по настоящему изобретению обычно содержит по меньшей мере 80 мас.% арамида, более конкретно по меньшей мере 90 мас.%, еще более конкретно по меньшей мере 95 мас.%, и даже более конкретно по меньшей мере 98 мас.%. Особенно предпочтительно, чтобы арамидная бумага в соответствии с настоящим изобретением состояла по существу из арамида, причем термин «состоит по существу» означает, что единственными компонентами, отличающимися от параарамида, являются те, присутствия которых нельзя избежать по объективным причинам. Массовые проценты вычисляются для сухой бумаги.

Для того, чтобы быть подходящей для использования в качестве подложки в электронных областях применения, бумага не должна содержать проводящего наполнителя. Это означает, что бумага содержит меньше чем 1 мас.%, в частности меньше чем 0,5 мас.% проводящего материала. Дополнительно предпочтительно, чтобы арамидная бумага в соответствии с настоящим изобретением имела удельное поверхностное электрическое сопротивление по меньшей мере 1×10^6 Ом/квадрат, в частности по меньшей мере 1×10^8 Ом/квадрат, и более конкретно по меньшей мере 1×10^10 Ом/квадрат. Максимальное значение не является критичным, и может быть бесконечным. Значение 1×10^20 Ом/квадрат может быть упомянуто как практический верхний предел.

Предпочтительно, чтобы арамид в арамидной бумаге настоящего изобретения содержал по меньшей мере 85 мас.% параарамида, в частности по меньшей мере 95 мас.%, и более конкретно по меньшей мере 98 мас.% параарамида, предпочтительно являющегося поли(парафенилентерефталамидом). Это относится к сумме всех арамидных компонентов, присутствующих в бумаге в соответствии с настоящим изобретением.

Основанная на арамиде бумага содержит 10-40 мас.% мелко нарезанного арамида с линейной плотностью 2,6 децитекс или ниже и длиной 0,5-25 мм.

Как подразумевает само название, мелко нарезанный арамид получается путем нарезки волокон арамида до желаемой длины. Когда нарезка является слишком короткой, бумага может иметь недостаточную прочность. Когда нарезка является слишком длинной, ее обработка может быть затруднена. В одном варианте осуществления используется мелко нарезанный арамид с длиной 0,5-15 мм, в частности 2-10 мм, и более конкретно 3-8 мм.

Линейная плотность мелко нарезанного арамида составляет 2,6 децитекс или ниже. Более низкие линейные плотности считаются предпочтительными, потому что они приводят к бумаге с улучшенной однородностью. В одном варианте осуществления мелко нарезанный арамид имеет линейную плотность меньше чем 2,0 децитекс, в частности меньше чем 1,7 децитекс, более конкретно меньше чем 1,3 децитекс, и более предпочтительно меньше чем 1,2 децитекс. В одном варианте осуществления линейная плотность мелко нарезанного арамида составляет 1,0 децитекс или меньше. Линейная плотность мелко нарезанного арамида обычно составляет по меньшей мере 0,3 децитекс, в частности по меньшей мере 0,4 децитекс, и в некоторых вариантах осуществления по меньшей мере 0,5 децитекс.

Количество мелко нарезанного арамида составляет 10-40 мас.%. Если используется менее 10 мас.% мелко нарезанного арамида, то прочность бумаги будет недостаточной. Если используется более 40 мас.% мелко нарезанного арамида, то однородность бумаги будет ухудшена. Может быть предпочтительным, чтобы количество мелко нарезанного арамида составляло самое большее 38 мас.%, в частности самое большее 35 мас.%, чтобы гарантировать однородную бумагу с хорошими изолирующими свойствами.

Основанная на арамиде бумага содержит 10-90 мас.% фибрида арамида. Как было указано выше, фибрид арамида содержит по меньшей мере 70 мас.% фибрида параарамида, и предпочтительно, чтобы фибрид арамида содержал по меньшей мере 85 мас.% фибрида параарамида, в частности по меньшей мере 95 мас.%, и более предпочтительно по меньшей мере 98 мас.%.

Фибриды арамида известны в данной области техники. В контексте настоящего описания термин «фибрид арамида» относится к малым, негранулированным, нежестким пленочным частицам. Пленочные частицы фибрида имеют два из своих трех измерений порядка микрона, а третье - менее 1 микрона. В одном варианте осуществления фибриды, используемые в настоящем изобретении, имеют среднюю длину в диапазоне 0,2-2 мм, среднюю ширину в диапазоне 10-500 мкм, и среднюю толщину в диапазоне 0,001-1 мкм.

В одном варианте осуществления фибрид арамида содержит менее 40%, предпочтительно менее 30% мелочи, которая определяется как частицы, имеющие средневзвешенную длину (LL) менее 250 мкм.

Фибриды метаарамида могут быть приготовлены путем сдвигового осаждения растворов полимера в коагулирующих жидкостях, как известно из патента US № 2999788. Фибриды полностью ароматических полиамидов (арамидов) также известны из патента US № 3756908, который раскрывает процесс для приготовления фибридов поли(метафениленизофталамида) (MPD-I). Фибриды параарамида изготавливаются посредством намного более позже разработанных высокосдвиговых процессов, таких как, например, описанные в патентном документе WО2005/059247, которые также называются фибридами струйного прядения.

Предпочтительно использовать фибрид параарамида со значением Шоппер-Риглера (SR) от 50 до 90, предпочтительно от 70 до 90, и более предпочтительно от 75 до 85. Эти фибриды предпочтительно имеют удельную площадь поверхности (SSA) меньше чем 10 м²/г, более предпочтительно от 0,5 до 10 м²/г, и наиболее предпочтительно от 1 до 4 м²/г.

В одном варианте осуществления используются фибриды со значением LL0,25 по меньшей мере 0,3 мм, в частности по меньшей мере 0,5 мм, и более конкретно по меньшей мере 0,7 мм. В одном варианте осуществления значение LL0,25 составляет самое большее 2 мм, более конкретно самое большее 1,5 мм, и еще более конкретно самое большее 1,2 мм. LL0,25 означает средневзвешенную длину частиц фибрида, причем частицы с длиной менее 0,25 мм не принимаются во внимание.

Было обнаружено, что бумага с предпочтительными свойствами получается, если количество фибрида арамида составляет по меньшей мере 20 мас.%, в частности по меньшей мере 30 мас.%, или даже по меньшей мере 40 мас.%.

В одном варианте осуществления основанная на арамиде бумага содержит волокнистую массу арамида. Что касается других компонентов бумаги, волокнистая масса арамида содержит по меньшей мере 70 мас.% волокнистой массы параарамида. Предпочтительно, чтобы волокнистая масса арамида содержала по меньшей мере 85 мас.% волокнистой массы параарамида, в частности по меньшей мере 95 мас.%, и более конкретно по меньшей мере 98 мас.%.

Волокнистая масса арамида известна в данной области техники. Волокнистая масса арамида может быть получена из волокон арамида, нарезанных в длину, например, на 0,5-6 мм, а затем подвергнуты стадии фибриллирования, на которой волокна раздираются, образуя фибриллы, независимо от того, прикреплены они или нет к более толстому стволу. Волокнистая масса этого типа может быть охарактеризована длиной, например, 0,5-6 мм, и значением Шоппер-Риглера 15-85. В некоторых вариантах осуществления эта волокнистая масса может иметь площадь поверхности 4-20 м²/г.

В контексте настоящего описания термин «волокнистая масса» также охватывает фибриллы, то есть волокнистую массу, которая преимущественно содержит фибриллированную часть и лишь небольшое количество или вообще не содержит стволов волокна. Эта волокнистая масса, которая иногда также обозначается как фибриллированный арамид, может быть получена, например, путем прямого прядения из раствора, например, как это описано в патентном документе WО2004/099476. В одном варианте осуществления эта волокнистая масса имеет структурную нерегулярность, выраженную как разность в CSF (канадская стандартная степень помола) между не сушившейся волокнистой массой и высушенной волокнистой массой по меньшей мере 100, предпочтительно по меньшей мере 150. В одном варианте осуществления используются фибриллы, имеющие во влажной фазе значение CSF меньше чем 300 мл и удельную поверхность (SSA) после сушки меньше чем 7 м²/г, а также предпочтительно средневзвешенную длину для частиц, имеющих длину > 250 мкм (WL 0,25) меньше чем 1,2 мм, и более предпочтительно меньше чем 1,0 мм. Подходящие фибриллы и их способ приготовления описаны, например, в патентном документе WO2005/059211.

Присутствует ли волокнистая масса, и если да, то в каком количестве, будет зависеть от дальнейшего состава бумаги. Это будет более подробно обсуждено ниже.

В одном варианте осуществления бумага по настоящему изобретению содержит 10-40 мас.% мелко нарезанного арамида, как было обсуждено выше, в частности 10-38 мас.%, и более конкретно 10-35 мас.%, в комбинации с 90-60 мас.% фибрида арамида, как было обсуждено выше.

В другом варианте осуществления бумага настоящего изобретения содержит 10-40 мас.% мелко нарезанного арамида, как было обсуждено выше, в частности 10-38 мас.%, более конкретно 10-35 мас.%, в комбинации с 10-80 мас.% фибрида арамида, как было обсуждено выше, и 10-80 мас.% волокнистой массы арамида, как было обсуждено выше. В этом варианте осуществления может быть предпочтительно, чтобы бумага содержала 10-40 мас.% мелко нарезанного арамида, как было обсуждено выше, в комбинации с 20-80 мас.% фибрида арамида, как было обсуждено выше, и 10-40 мас.% волокнистой массы арамида, как было обсуждено выше.

В одном варианте осуществления бумага в соответствии с настоящим изобретением имеет толщину в диапазоне от 20 мкм до 1 мм, в частности в диапазоне от 30 мкм до 500 мкм, и более конкретно в диапазоне 50-200 мкм.

Бумага в соответствии с настоящим изобретением может быть произведена способами, известными в данной области техники. В одном варианте осуществления готовится суспензия, обычно водная суспензия, содержащая фибрид арамида и описанный выше мелко нарезанный арамид, и опционально описанную выше волокнистую массу. Эта суспензия наносится на пористый фильтр для того, чтобы уложить на нем полотно случайным образом переплетенного материала. Вода удаляется из этого полотна, например, путем отжатия и/или применения вакуума, с последующей сушкой для того, чтобы получить бумагу. При желании высушенная бумага подвергается стадии каландрирования. Каландрирование является известным в данной области техники. Обычно оно включает пропускание бумаги через ряд валков, опционально при повышенных температурах. Для обеспечения однородности бумаги может быть выгодным подвергать фибрид воздействию сдвиговых сил, как например в смесителе Уоринга, перед его использованием в процессе бумажного производства.

Настоящее изобретение также относится к композитному листу, содержащему по меньшей мере один слой описанной выше арамидной бумаги, пропитанной смолой. Этот композитный лист может использоваться в электронных областях применения, таких как плата подложки для солнечных батарей или печатная плата. Одним из преимуществ настоящего изобретения является то, что значение CTE композитного листа может быть адаптировано к значению CTE компонента, с которым он должен быть объединен, в комбинации с типом и количеством смолы.

Например, если композитный лист используется в печатных платах, то он обычно снабжается медным слоем. Значение CTE композитного листа тогда может быть отрегулировано так, чтобы оно соответствовало значению СТЕ медного слоя, например, находилось в диапазоне 5-15 частей на миллион/°C.

Если композитный лист должен использоваться в солнечных батареях, значение CTE композитного листа может быть отрегулировано так, чтобы оно соответствовало значению СТЕ солнечной батареи. В том случае, когда солнечная батарея основана на кристаллическом кремнии, значение CTE композитного листа предпочтительно находится в диапазоне 0-6 частей на миллион/°C, в частности в диапазоне 1-5 частей на миллион/°C, и более конкретно в диапазоне 2-4 части на миллион/°C.

Значение CTE бумаги в соответствии с настоящим изобретением обычно находится в диапазоне от -5 до +2 частей на миллион/°C, в частности в диапазоне от -5 до 0 частей на миллион/°C, и более конкретно в диапазоне от -5 до -2 частей на миллион/°C.

Эти диапазоны могут быть получены в том случае, когда используется более высокое содержание параарамида, как было обсуждено выше.

Значение CTE композитного листа определяется значением CTE бумаги и количеством и типом содержащейся в ней смолы. Специалист в данной области техники будет в состоянии выбрать подходящий тип и количество смолы на основе его общих знаний.

Подходящие смолы известны в данной области техники. Их примеры включают в себя эпоксидные смолы, полиимидные смолы, фенольные смолы, полимочевины, полиуретаны, меламинформальдегидные смолы, полиэфирные смолы, алкидные смолы, а также фторполимеры, такие как политетрафторэтиленовые смолы. Также часто используются смеси смол, включая смеси упомянутых выше смол с термопластическими смолами, такими как синтетические термопластичные каучуки. Фторполимеры могут быть предпочтительными с учетом их низкой диэлектрической проницаемости, низких диэлектрических потерь и низкого влагопоглощения.

В зависимости от применения, количество смолы может варьироваться в широких диапазонах, например, в диапазоне 20-80 мас.%. Для композитных листов, используемых в платах подложки для солнечных батарей, это количество может находиться в диапазоне 20-50 мас.%, предпочтительно в диапазоне 25-45 мас.%. Для композитных листов, используемых в печатных платах, может быть желательным более высокое количество смолы для достижения более высокого значения CTE. В этом случае количество смолы предпочтительно может находиться в диапазоне 40-75 мас.%.

Композитный лист может быть произведен способами, известными в данной области техники, включающими в себя, например, описанную выше пропитку бумаги смолой в жидкой фазе, например, в форме расплава, раствора или дисперсии, с последующим отверждением смолы.

Стадия отверждения смолы может охватывать, в зависимости от типа и состава смолы, одно или более из удаления растворителя и вулканизации. Стадия вулканизации может быть выполнена посредством тепловой вулканизации, но также и посредством других механизмов вулканизации. Это является частью общих знаний в данной области техники и не требует дополнительного разъяснения.

В соответствии с одним дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается печатная плата. Эта печатная плата готовится путем покрытия медью композитного листа для получения плакированного медью ламината и дополнительной обработки этого плакированного медью ламината для того, чтобы получить печатную плату.

Таким образом настоящее изобретение также относится к ламинату, содержащему композитный лист, содержащий по меньшей мере один слой описанной выше пропитанной смолой арамидной бумаги, в котором медный слой присутствует по меньшей мере на одной стороне композитного листа. Этот медный слой может покрывать всю поверхность композитного листа, но обычно покрывает только часть поверхности композитного листа. Медный слой может иметь форму рисунка. Нанесение медного слоя на композитный лист является частью общих знаний для специалистов в данной области техники, и не требует дополнительного разъяснения.

Настоящее изобретение также относится к печатной плате, содержащей описанный выше ламинат, в которой электрические компоненты прикреплены к медному слою. Прикрепление электрических компонентов к плакированному медью ламинату является частью общих знаний для специалистов в данной области техники, и не требует дополнительного разъяснения.

В соответствии с одним дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается солнечная батарея, снабженная композитным листом в соответствии с настоящим изобретением в качестве подложки. Солнечные батареи известны в данной области техники, и не требуют дополнительного разъяснения.

Настоящее изобретение также относится к применению описанной в настоящем документе арамидной бумаги в композитном листе, содержащем по меньшей мере один слой арамидной бумаги и смолу, или в плате подложки для электронных приложений, например, в печатной плате или в подложке для солнечной батареи.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что различные описанные в настоящем документе предпочтительные варианты осуществления могут быть объединены, если они не являются взаимно исключающими.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые не являются ограничивающими.

Пример 1: Влияние плотности на поглощение смолы

Были приготовлены бумаги со следующим составом: 50 мас.% фибридов параарамида, 20 мас.% волокнистой массы параарамида и 30 мас.% мелко нарезанного параарамида с длиной волокна 6 мм и линейной плотностью 1,7 децитекс. У всех бумаг граммаж составлял 55-56 г/м².

Исходная бумага имела плотность приблизительно 0,3 г/см³. Бумаги с более высокой плотностью были получены путем каландрирования. Свойства пропитки смолой для этих бумаг исследовались следующим образом: Для каждой бумаги были подготовлены три полоски размером 15 * 200 мм. Каждая полоска была взвешена. Была подготовлена ванна фенолрезольной смолы, растворенной в изопропиловом спирте (Bakelite® PF1143 V) при комнатной температуре. Эта смола имела вязкость 70 ± 20 мПа.с. Каждая полоска погружалась в ванну со смолой на 30 с, а затем подвешивалась вертикально для того, чтобы позволить избыточной смоле свободно стечь. Когда смола переставала капать, полоска выдерживалась в подвешенном виде при 60°C в течение 45 мин для того, чтобы выпарить растворитель из смолы. Затем температура сушильного шкафа повышалась до 175°C, и полоски выдерживались в сушильном шкафу 60 мин для вулканизации смолы. Затем определялся вес пропитанных смолой полосок, и вычислялось поглощение смолы. Результаты представлены в Таблице 1.

Таблица 1

Бумага Плотность Количество смолы в г/м² бумаги Содержание смолы H [г/см³] [г] [%] А (настоящее изобретение) 0,30 143,8 72,1% B (настоящее изобретение) 0,52 125,7 69,5% C (сравнительная) 0,73 113,9 67,3% D (сравнительная) 0,83 113,4 67,1% E (сравнительная) 1,00 110,7 66,7%

Как видно из Таблицы 1, увеличение плотности приводит к уменьшению содержания смолы.

Фиг.1 показывает график содержания смолы в пропитанной бумаге в зависимости от плотности исходной бумаги. Из Фиг.1 видно, что точка перегиба присутствует при плотности 0,7 г/см³. Ниже этого значения, и таким образом в диапазоне в соответствии с настоящим изобретением, бумага может впитывать относительно большее количество смолы, чем выше этого значения.

Пример 2: Влияние плотности на проникновение смолы

На полоски бумаг Примера 1 с использованием пипетки были помещены капельки таллового масла. Пять капелек смолы наносились на каждую бумажную полоску. Смола представляла собой фенолрезольную смолу, растворенную в изопропиловом спирте (Bakelite® PF1143 V), и использовалась при комнатной температуре. Эти бумаги были оставлены на 24 час, и проникновение смолы было изучено путем определения количества смолы, найденной на обратной стороне бумаги. Фотографии результатов приведены на Фиг.2. Полученные результаты показаны в Таблице 2.

Таблица 2:

Бумага Плотность Проникновение смолы к обратной стороне бумаги [г/см³] А (настоящее изобретение) 0,30 явное проникновение B (настоящее изобретение) 0,52 явное проникновение C (сравнительная) 0,73 нет видимого проникновения D (сравнительная) 0,83 нет видимого проникновения E (сравнительная) 1,00 нет видимого проникновения

Из этих результатов можно заметить, что бумаги с плотностью выше предложенного диапазона не показывают проникновения смолы через бумагу. Очевидно, что смола не пропитывает бумагу. В отличие от этого, бумаги в соответствии с настоящим изобретением показывают проникновение смолы через бумагу, и таким образом пропитку бумаги смолой. Эти результаты соответствуют результатам Примера 1. Бумаги с плотностью выше заявленного значения впитывают меньше смолы при пропитке, и смола проникает в бумагу на меньшую глубину. Это является мерой связывания между смолой и арамидным листом. Если это связывание является недостаточным, связь между листом арамида и смолой может разрушаться с течением времени, например, благодаря циклам нагревания и охлаждения, с которыми электронные приборы, такие как печатные платы и панели солнечных батарей, сталкиваются во время использования устройства.

Пример 3: Влияние состава на однородность бумаги

Для исследования влияния состава бумаги были подготовлены бумаги с составами, представленными в Таблице 3.

Таблица 3:

Бумага фибрид параарамида волокнистая масса параарамида мелко нарезанный
параарамид [%] [%] [%] 1 (настоящее изобретение) 50 20 30 2 (сравнительная) 30 20 50 3 (сравнительная) 50 0 50

Все бумаги имели граммаж 40 г/м² и плотность приблизительно 0,25 г/см³. Мелко нарезанный параарамид имел длину 6 мм и линейная плотность 1,7 децитекс. Бумага 1 является бумагой в соответствии с настоящим изобретением. Бумаги 2 и 3 являются сравнительными, потому что содержание в них мелко нарезанного арамида является слишком высоким.

Свойства этих бумаг были исследованы визуально с использованием оптического микроскопа с увеличением 25x, с одними и теми же настройками для всех образцов (проходящий свет с одинаковой интенсивностью) для сравнения их однородности. Для каждой бумаги на Фиг.3 представлены две фотографии. Из Фиг.3 можно заметить, что сравнительные бумаги 2 и 3 показывают больше «светлых пятен», чем бумага 1 в соответствии с настоящим изобретением. Светлые пятна - это места, в которых бумага является менее плотной, чем окружающая бумага. Их наличие таким образом показывает, что бумага не является однородной. Эти неравномерности в плотности будут приводить к неравномерностям при пропитке смолой, что будет отрицательно влиять на свойства бумаги при ее использовании. Эти неравномерности могут даже привести к микроотверстиям, влияющим на изолирующие свойства платы подложки в электронных приборах.

Пример 4: Влияние состава на воздухопроницаемость бумаги

Воздухопроницаемость бумаг, описанных в Примере 3, определялась с использованием прибора для измерения воздухопроницаемости L&W 166 (Lorentzen & Wettre) в соответствии со стандартом ISO 5636/3. Получаемое значение известно, как значение Gurley, которое является временем (в секундах), требуемым для того, чтобы определенный объем воздуха прошел через бумагу при определенном давлении. Чем ниже значение Gurley, тем выше проницаемость бумаги. Результаты показаны в Таблице 4.

Таблица 4:

Бумага фибрид параарамида волокнистая масса параарамида мелко нарезанный параарамид Значение Gurley [%] [%] [%] [с] 1 (настоящее изобретение) 50 20 30 10,4 2 (сравнительная) 30 20 50 2,1 3 (сравнительная) 50 0 50 3,6

Из Таблицы 4 можно заметить, что бумага 1 в соответствии с настоящим изобретением имеет намного более высокое значение Gurley, чем сравнительные бумаги. Поскольку все бумаги имеют одинаковый граммаж, это означает, что сравнительные бумаги имеют более высокую проницаемость для воздуха. Это подразумевает, что они имеют более тонкие области или микроотверстия, где воздух может проходить через бумагу. Тонкие области и микроотверстия отрицательно влияют на однородность пропитки смолой и свойства конечного продукта.

Настоящее изобретение относится к арамидной бумаге, которую используют в качестве подложки в электронных областях применения с низким значением CTE, с хорошей гомогенностью, стабильностью размеров и которая имеет плотность 0,20-0,65 г/см³ и граммаж 30-280 г/м², которая содержит 10-40 мас.% мелко нарезанного арамида с линейной плотностью 2,6 децитекс или ниже и длиной 0,5-25 мм и 10-80 мас.% фибрида арамида, причем мелко нарезанный арамид содержит по меньшей мере 70 мас.% мелко нарезанного параарамида, а фибрид арамида содержит по меньшей мере 70 мас.% фибрида параарамида. 8 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

1. Арамидная бумага, подходящая для использования в качестве подложки в электронных областях применения, которая имеет плотность 0,20-0,65 г/см³ и граммаж 30-280 г/м², при этом бумага содержит 10-40 мас.% мелко нарезанного арамида с линейной плотностью 2,6 децитекс или ниже и длиной 0,5-25 мм, 10-80 мас.% фибрида арамида и 10-80 мас.% волокнистой массы арамида, причем мелко нарезанный арамид содержит по меньшей мере 70 мас.% мелко нарезанного параарамида, а фибрид арамида содержит по меньшей мере 70 мас.% фибрида параарамида, и при этом бумага имеет удельное поверхностное электрическое сопротивление по меньшей мере 1×10⁶ Ом/квадрат.

2. Арамидная бумага по п.1, которая имеет плотность в диапазоне от 0,30 до 0,65 г/см³.

3. Арамидная бумага по п.1, которая содержит по меньшей мере 80 мас.% арамида.

4. Арамидная бумага по п.1, в которой фибрид арамида, мелко нарезанный арамид и волокнистая масса арамида содержат по меньшей мере 85 мас.% параарамида.

5. Арамидная бумага по п.1, которая содержит по меньшей мере 20 мас.% или самое большее 80 мас.% фибрида арамида.

6. Арамидная бумага п.1, которая содержит 10-40 мас.% мелко нарезанного арамида в комбинации с 80-60 мас.% фибрида арамида.

7. Арамидная бумага по п.1, которая содержит 10-40 мас.% мелко нарезанного арамида в комбинации с 20-80 мас.% фибрида арамида и 10-40 мас.% волокнистой массы арамида.

8. Арамидная бумага по п.1, в которой волокнистая масса арамида представляет собой волокнистую массу параарамида.

9. Композитный лист, содержащий по меньшей мере один слой арамидной бумаги по п.1, пропитанный смолой.

10. Ламинат, содержащий композитный лист по п.9, в котором присутствует медный слой по меньшей мере на одной стороне композитного листа.

11. Печатная плата, содержащая ламинат по п.10, в которой электрические компоненты прикрепляются к медному слою.

12. Солнечная батарея, снабженная композитным листом по п.9 в качестве подложки.

13. Применение арамидной бумаги по любому из пп.1-8 в композитном листе, содержащем по меньшей мере один слой арамидной бумаги и смолу.

14. Применение арамидной бумаги по любому из пп.1-8 в плате подложки для электронных областей применения.

15. Применение арамидной бумаги по любому из пп.1-8 в подложке для солнечной батареи.