Стекловолоконные пряди, покрытые теплопроводными неорганическими частицами, и содержащие их изделия

Стекловолоконные пряди, покрытые теплопроводными неорганическими частицами, и содержащие их изделия

Реферат

 

Использование: для получения волоконных прядей, включающих стекловолокно, нити которого покрыты теплопроводными неорганическими твердыми частицами, используемых для усиления композитных материалов, таких как слоистые (ламинатные) печатные платы. Техническая задача изобретения - обеспечение совместимости волокна с полимерными матричными материалами и более эффективного рассеивания тепла при использовании в качестве усиления. Волоконная прядь содержит по крайней мере одно стеклянное волокно, покрытое слоем сухого остатка водного шлихтовального состава, включающего неорганические твердые частицы с теплопроводностью, равной или большей 25 Вт/(мК) при 300 К. Твердые частицы включают по крайней мере одну частицу из группы нитрид бора, оксиды цинка и магния, сульфид цинка, дисульфид молибдена, графит, молибден, палладий и др. Водный шлихтовальный состав может дополнительно содержать полимерный материал, состоящий из термореактивных или термопластичных материалов, крахмалов и их смесей. 12 с. и 28 з.п.ф-лы, 16 табл., 9 ил.

Изобретение относится в целом к покрытым стекловолоконным прядям для усиления композиционных материалов и, в частности, к стекловолоконным прядям, покрытым теплопроводными неорганическими твердыми частицами, пригодным для изготовления тканей для усиления слоистых печатных плат.

Обычно печатные платы выполняют из ламинированных слоев ткани, состоящей из усилительных волокон, таких как стекловолокно KEVLAR, которые обеспечивают устойчивость размеров платы для поддержания целостности электронных контуров, расположенных на ней. Отверстия выполняют посредством сверления слоев многослойного материала или основы для соединения контуров, расположенных в различных плоскостях. Тепло, возникающее во время операций сверления, может приводить к повышению температуры материала основы, смежного с отверстиями, выше температуры фазового перехода стекла матричного материала, что вызывает растекание и размазывание матричного материала и создает дефекты на стенках просверливаемых отверстий. Избыточное тепло, создаваемое во время операций сверления, отрицательно сказывается на сроке службы сверлильного инструмента.

Деформация или коробление платы вследствие различного теплового расширения во время изготовления платы, а также во время монтажа и обслуживания электронных компонентов может отрицательно сказываться на надежности и рабочих характеристиках платы. К такому короблению особенно чувствительны паяные соединения и внутренние контуры.

На слоистый материал или основу могут воздействовать также большие тепловые потоки, возникающие во время монтажа электронных компонентов на плате. Для предотвращения разрушения электронных компонентов максимальная рабочая температура компонентов предпочтительно не превышает 100^oС. Для рассеивания тепла, создаваемого работающими компонентами, предусматривается непосредственный отвод тепла в окружающий воздух или на материал основы, т.е. теплоотводы. Часто некоторая часть тепла направляется через слоистый материал или основу к теплоотводу.

Для предотвращения деформации матричного материала в матричную смолу слоистого материала включают теплопроводные материалы, такие как оксид цинка и нитрид бора, для отвода тепловой энергии, возникающей во время операций сверления или во время работы, к теплоотводам или к краю платы. Однако такие теплопроводные материалы часто трудно распределять равномерно в матричной смоле и они могут накапливаться и загрязнять баки для подачи смолы.

Например, для рассеяния тепловой энергии в патенте США 4869954 раскрыт листообразный теплопроводный материал, изготовленный из уретанового связующего вещества, отвердителя и теплопроводных наполнителей, таких как оксид алюминия, нитрид алюминия, нитрид бора, оксид магния и оксид цинка и различных металлов (смотри столбец 2, строки 62-65 и столбец 4, строки 3-10). В теплопроводный материал могут быть включены один или несколько слоев несущего материала, такого как стекловолоконная ткань.

Для усиления, уменьшения или изменения фрикционный характеристик композиционного материала в патенте США 5217778 раскрыто наружное покрытие сухого сцепления, включающее в себя композиционную пряжу из стекловолокна, металлической проволоки и полиакрилонитрильного волокна, которое пропитано и покрыто отвердевающим под действием тепла клеем или связующим материалом. Связующий материал может включать фрикционные частицы, такие как угольная сажа, графит, оксиды металлов, сульфат бария, алюмосиликат, частицы измельченного каучука, измельченные органические смолы, полимеризованное масло из орехов кешью, глина, диоксид кремния или криолит (смотри столбец 2, строки 55-66).

Для улучшения проникновения смолы между усиливающими стеклянными волокнами во время изготовления композиционного материала в патенте США 3312569 раскрыто приклеивание частиц оксида алюминия к поверхности стекловолокна, а в заявке на патент Японии 9-208268 раскрыта ткань, имеющая пряжу, образованную из стекловолокна, покрытую непосредственно после скручивания крахмалом или синтетической смолой, и 0,001-20,0 мас. % неорганических твердых частиц, таких как коллоидный диоксид кремния, карбонат кальция, каолин и тальк. Однако величина твердости по шкале Мооса оксида алюминия и диоксида кремния больше 9, соответственно 7¹ (¹ R. Weast (Ed.), Справочник по химии и физике, издательство CRC Press (1975), страница F-22, и H. Katz (Ed. ) и др. Справочник по наполнителям и пластмассам (1987), страница 28, содержание которых включается в данное описание), что может приводить к абразивному истиранию более мягкого стекловолокна.

В SU 859400 раскрыта пропиточная композиция для изготовления слоистых тканей из стекловолокна, причем композиция содержит спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы, графита, дисульфида молибдена, поливинилбутирала и поверхностно-активного вещества. Однако летучие спиртовые растворы не желательны для применения при изготовлении стекловолокна.

В патенте США 5541238 раскрыто волокно для усиления термопластичных или термореактивных композиционных материалов, которое покрыто посредством осаждения из паровой фазы или плазменной обработки единственным слоем сверхтонкого материала, такого как неорганические оксиды, нитриды, карбиды, бориды, металлы и их комбинации, имеющее средний диаметр 0,005-1,0 мкм. Ограниченное пространство и соображения защиты окружающей среды делают применение осаждения из паровой фазы или плазменную обработку при изготовлении стекловолокна не практичным.

Имеется необходимость в стекловолокне, которое совместимо с разнообразными полимерными матричными материалами и которое обеспечивает более эффективный механизм рассеяния тепла при использовании в качестве усиления, например, монтажных печатных плат.

Данное изобретение обеспечивает создание покрытой волоконной пряди, содержащей по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющей первичный слой сухого остатка водного шлихтовального состава, нанесенного по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, при этом водный шлихтовальный состав содержит неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при 300 К.

Другим аспектом данного изобретения является покрытая волоконная прядь, содержащая по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющая первичный слой сухого остатка водного шлихтовального состава, нанесенного по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, при этом водный шлихтовальный состав содержит неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 5 Вт/(мК) при 300 К, и величину твердости, которая не превосходит величину твердости по меньшей мере одного стеклянного волокна.

Другим аспектом данного изобретения является покрытая волоконная прядь, содержащая по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющая первичный слой сухого остатка водного шлихтовального состава, нанесенного по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, и вторичный слой второго водного покрывного состава, содержащего неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при 300 К, нанесенного по меньшей мере на часть первичного слоя.

Еще одним аспектом данного изобретения является покрытая волоконная прядь, содержащая по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющая первичный слой сухого остатка водного шлихтовального состава, нанесенного по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, и вторичный слой второго порошкового покрывного состава, содержащего неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при 300 К, нанесенного по меньшей мере на часть первичного слоя.

Другим аспектом данного изобретения является покрытая волоконная прядь, содержащая по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющая первичный слой сухого остатка водного шлихтовального состава, нанесенного по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, вторичный слой второго покрывного состава, содержащего полимерный материал, нанесенный по меньшей мере на часть первичного слоя, и третий слой порошкового третьего покрывного состава, содержащего неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при 300 К, нанесенного по меньшей мере на часть вторичного слоя.

Другим аспектом данного изобретения является усиленный полимерный композиционный материал, содержащий: (а) покрытую волоконную прядь, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющую первичный слой сухого остатка водного шлихтовального состава, нанесенного по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, при этом водный шлихтовальный состав содержит неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при температуре 300 К, и (b) полимерный матричный материал.

Другим аспектом данного изобретения является ткань, содержащая покрытую волоконную прядь, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющую первичный слой сухого остатка водного шлихтовального состава, нанесенного по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, при этом водный шлихтовальный состав содержит неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при 300 К.

Еще одним аспектом данного изобретения является основа для электронных схем, содержащая: (а) ткань, содержащую покрытую волоконную прядь, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющую первичный слой сухого остатка водного покрывного состава, нанесенный по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, причем водный шлихтовальный состав содержит неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при 300 К; и (b) слой полимерного матричного материала, нанесенный по меньшей мере на часть ткани.

Другим аспектом данного изобретения является монтажная печатная плата, содержащая: (а) основу для электронных схем, содержащую: (i) ткань, содержащую покрытую волоконную прядь, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющую первичный слой сухого остатка водного покрывного состава, нанесенный по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, причем водный шлихтовальный состав содержит неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при температуре 300 К, и (ii) слой полимерного матричного материала, нанесенный по меньшей мере на часть ткани; и (b) электрически проводящий слой, расположенный смежно с выбранными частями выбранных сторон основы для электронных схем.

Еще одним аспектом данного изобретения является основа для электронных схем, содержащая: (а) первый композиционный слой, содержащий: (i) ткань, содержащую покрытую волоконную прядь, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющую первичный слой сухого остатка водного покрывного состава, нанесенный по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, причем водный шлихтовальный состав содержит неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при 300 К, и (ii) слой полимерного матричного материала, нанесенный по меньшей мере на часть ткани; и (b) второй композиционный слой, отличный от первого композиционного слоя.

Еще одним аспектом данного изобретения является монтажная печатная плата, содержащая: (а) основу для электронных схем, содержащую: (i) первый композиционный слой, содержащий: (1) ткань, содержащую покрытую волоконную прядь, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющую первичный слой сухого остатка водного покрывного состава, нанесенный по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна, причем водный шлихтовальный состав содержит неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при 300 К, и (2) слой полимерного матричного материала, нанесенный по меньшей мере на часть ткани; и (ii) второй композиционный слой, отличный от первого композиционного слоя; и (b) электрически проводящий слой, расположенный смежно с выбранными частями выбранных сторон первого и/или второго композиционного слоя.

Другим аспектом данного изобретения является способ создания отверстия через слой ткани основы для электронных схем монтажной печатной платы посредством (1) расположения основы для электронных схем, содержащей часть слоя ткани, в которой необходимо выполнить отверстие, на одной линии с устройством для образования отверстия и (2) выполнения отверстия в части слоя ткани, в котором ткань содержит покрытую волоконную прядь, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, имеющую слой, содержащий неорганические твердые частицы, имеющие теплопроводность, равную или больше 25 Вт/(мК) при 300 К, нанесенный по меньшей мере на часть поверхности по меньшей мере одного стеклянного волокна.

Для лучшего понимания сущности изобретения ниже приводится подробное описание вариантов выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых изображено: фиг. 1 - покрытая волоконная прядь, имеющая первичный слой из сухого остатка водного шлихтовального состава, согласно данному изобретению в изометрической проекции; фиг. 2 - покрытая волоконная прядь, имеющая первичный слой из сухого остатка шлихтовального состава и на нем вторичный слой водного второго покрывного состава, согласно данному изобретению в изометрической проекции; фиг. 3 - покрытая волоконная прядь, имеющая первичный слой из сухого остатка шлихтовального состава, вторичный слой водного второго покрывного состава и на нем третий слой, согласно данному изобретению в изометрической проекции; фиг. 4 - композиционный материал согласно данному изобретению, вид сверху; фиг.5 - ткань согласно данному изобретению, вид сверху; фиг.6 - разрез основы для электронных схем согласно данному изобретению; фиг.7 и 8 - разрезы альтернативных вариантов выполнения основы для электронных схем согласно данному изобретению; фиг.9 - иллюстрация способа выполнения отверстия в слое ткани основы для электронных схем.

Пряди стекловолокна, согласно данному изобретению, имеют уникальное покрытие, которое усиливает теплопроводность вдоль покрытой поверхности волокон. При использовании в качестве непрерывного усиления монтажных печатных плат покрытые стеклянные волокна, согласно данному изобретению, обеспечивают механизм поддержки рассеяния тепла источника тепла (такого как интегральная схема или контур) вдоль усиления для отвода тепла от электронных компонентов и предотвращения тем самым вызванного нагревом ухудшения характеристик и/или разрушения компонентов контуров, стекловолокна и полимерного матричного материала. Покрытое стекловолокно, согласно данному изобретению, обеспечивает более высокую теплопроводность, чем матричный материал, т.е. предпочтительный путь рассеяния тепла, тем самым уменьшая разностное тепловое расширение и коробление монтажной печатной платы и повышая надежность паяных соединений.

Покрытые стекловолоконные пряди, согласно данному изобретению, уменьшают или исключают потребность во включении теплопроводных материалов в матричную смолу, что упрощает операции изготовления слоистых материалов и уменьшает затраты на очистку и обслуживание бака для подачи дорогого матричного материала.

Другие преимущества покрытых волокон, согласно данному изобретению, включают высокую прочность слоистого материала, хорошую термическую устойчивость, хорошую гидролитическую устойчивость, низкую коррозию и низкую химическую активность в присутствии высокой влажности, реактивных кислот и щелочей и совместимость с множеством полимерных матричных материалов, что устраняет необходимость горячей очистки стекловолокна перед проклеиванием.

Другим значительным преимуществом покрытых прядей стекловолокна, согласно данному изобретению, является их хорошая обрабатываемость при изготовлении ткани или трикотажного полотна. Низкие пыльность и рассеяние, низкое количество разрушенных волокон, низкая напряженность пряди, высокая летучесть и малое время вставления - вот те характеристики, которые обеспечиваются покрытыми прядями стекловолокна согласно данному изобретению, которые упрощают процессы изготовления ткани и трикотажного полотна и обеспечивают получение ткани с небольшим количеством дефектов поверхности для применения в монтажных печатных платах.

На фиг.1 показана покрытая стекловолоконная прядь 10, содержащая по меньшей мере одно стеклянное волокно 12, согласно данному изобретению. Прядь 10 предпочтительно содержит множество стеклянных волокон 12. В данном случае понятие "прядь" обозначает одно или несколько отдельных волокон. Понятие "волокно" обозначает отдельную элементарную нить.

Стекловолокно 12 может быть образовано из любого типа стеклянного состава, способного создавать волокна, которые известны специалистам в данной области техники, включая составы, изготовленные из способных образовывать волокна стеклянных составов, таких как стекло Е, стекло А, стекло С, стекло D, стекло R, стекло S, а также производные стекла Е. В данном случае понятие "производные стекла Е" обозначает стеклянные составы, которые включают в себя незначительные количества фтора и/или бора и предпочтительно не содержат фтора и/или бора. Кроме того, используемое понятие "незначительное" обозначает меньше 1 мас.% фтора и меньше 5 мас.% бора. Базальтовое и минеральное волокна являются примерами других стеклянных волокон, которые можно использовать в данном изобретении. Предпочтительные стеклянные волокна образованы из стекла Е или производных стекла Е. Специалистам в данной области техники хорошо известны такие составы и способы изготовления элементарных стеклянных волокон из них, поэтому они не нуждаются в подробном пояснении в этом описании. Если все же необходима дополнительная информация, то такие стеклянные составы и способы изготовления волокон описаны в книге К. Loewenstein, "Технология изготовления стекловолокна" (3-е издание 1993), страницы 30-44, 47-60, 115-122 и 126-135, а также в патентах США 4542106 и 5789329, содержание которых включается в данное описание.

Покрытая волоконная прядь 10 может дополнительно содержать волокна, образованные из других способных образовывать волокна естественных или искусственных материалов, таких как не стеклянные неорганические материалы, природные материалы, органические полимерные материалы и их комбинации. В данном случае понятие "способные создавать волокна" означает материал, из которого можно получать обычно непрерывное элементарное волокно, волокно, прядь или пряжу.

Подходящие не стеклянные неорганические волокна включают керамические волокна, образованные из карбида кремния, угля, графита, муллита, оксида алюминия и пьезоэлектрических керамических материалов. Не ограничивающими изобретение примерами подходящих природных волокон животного или растительного происхождения являются хлопок, целлюлоза, натуральный каучук, лен, рами, пенька, сизаль и шерсть. Подходящие искусственные волокна включают волокна, образованные из полиамидов (таких как нейлон и арамиды), термопластичные сложные полиэфиры (такие как полиэтилентерефталат и полибутилентерефталат), акрилы (такие как полиакрилнитрилы), полиолефины, полиуретаны и виниловые полимеры (такие как поливиниловый спирт). Не стеклянные волокна, которые можно использовать в данном изобретении, а также способы получения и обработки таких волокон подробно описаны в Encyclopedia of Polymer Science and Technology, том 6 (1967), страницы 505-712, содержание которых включается в данное описание. Понятно, что при желании в данном изобретении можно использовать смеси или сополимеры любых указанных материалов, а также комбинации любых волокон, образованных из указанных материалов.

Ниже приводится описание данного изобретения в основном применительно к прядям из стекловолокна, хотя для специалистов в данной области техники понятно, что прядь 10 может дополнительно содержать одно или более не стеклянных волокон, указанных выше.

Как показано на фиг.1, в предпочтительном варианте выполнения волокна 12 волоконной пряди 10, согласно данному изобретению, покрыты первичным слоем 14 из сухого остатка водного шлихтовального состава, нанесенного по меньшей мере на часть 17 поверхности 16 волокон 12 для защиты поверхности 16 волокон от абразивного истирания во время обработки и предотвращения разрушения волокон 12. Сухой остаток водного шлихтовального состава предпочтительно наносят на всю наружную поверхность 16 или периферию волокон 12 пряди 10 для образования покрытой стекловолоконной пряди 10.

В данном случае в предпочтительном варианте выполнения понятие "шлихтовальный" обозначает покрывной состав, нанесенный на волокна непосредственно после образования волокон. В альтернативном варианте выполнения понятие "шлихтовальный" дополнительно относится к покрывным составам (известным также как "окончательная шлихта"), нанесенным на волокна после удаления обычного первичного покрытия с помощью нагрева или химической обработки, т. е. окончательная шлихта наносится на голое стеклянное волокно, включаемое в ткань.

Водный шлихтовальный состав содержит одну или несколько, предпочтительно множество теплопроводных неорганических твердых частиц 18, имеющих теплопроводность, равную или больше 5 Вт/(мК) при 300 К. В предпочтительном варианте выполнения теплопроводность твердых частиц 18 более около 30 Вт/(мК), предпочтительно более 100 Вт/(мК) и более предпочтительно 100-2000 Вт/(мК). В данном случае понятие "теплопроводность" обозначает свойство неорганической твердой частицы 18 проводить через себя тепло. Смотри R. Lewis, Sr. , Hawley's Condensed Chemical Dictionary (12-е издание 1993), страница 305, содержание которой включается в данное описание. Дополнительно к этому, используемое понятие "твердый" обозначает вещество, которое не течет заметно при умеренных нагрузках, имеет определенную способность сопротивления силам, стремящимся деформировать его, и которое при обычных условиях сохраняет заданные размеры и форму. Смотри Webster' s Third New International Dictionary of English Language - Unabridged (1971), страница 2169. Кроме того, понятие "твердый" включает как кристаллические, так и не кристаллические материалы.

Теплопроводность твердого материала можно определить с помощью различных способов, хорошо известных для специалистов в данной области техники. Например, если теплопроводность испытуемого материала составляет 0,001-100,000 Вт/(мК), то теплопроводность материала можно определить с использованием предпочтительного способа экранированной горячей пластины, согласно способу С-177-85 ASTM (содержание которого включается в данное описание), при 300 К. Если теплопроводность испытуемого материала составляет 20-1200 Вт/(мК), то теплопроводность материала можно определить с использованием способа экранированного датчика горячего потока, согласно способу С-518-91 ASTM (содержание которого включается в данное описание).

В способе экранированной горячей пластины устройство с экранированной горячей пластиной, содержащее экранированный источник тепла, две вспомогательные нагревательные пластины, два охлаждающих блока, второй экран с регулируемой температурой и систему считывания показаний температурного датчика, используют для испытания двух по существу идентичных образцов. Образцы помещают по обе стороны экранированного нагревательного блока при нахождении противоположных поверхностей образцов в контакте с дополнительными нагревательными блоками. Затем устройство нагревают до заданной температуры испытания и выдерживают в течение времени, необходимом для достижения теплового стабильного состояния. После достижения стабильного теплового состояния измеряют тепловой поток (Q), который проходит через образцы, и разницу температур (T) на обеих сторонах образцов. Затем вычисляют среднюю теплопроводность (К) образцов с использованием формулы К=QL/AT, (I) где L обозначает среднюю толщину образцов, а А - среднюю комбинированную площадь образцов.

Для минимизации абразивного износа и разрушения стекловолоконных прядей теплопроводные неорганические твердые частицы 18, нанесенные на волокна в виде шлихтовального состава, имеют величину твердости, которая не превосходит, т.е. равна или меньше, величины твердости стекловолокна. Величины твердости теплопроводных неорганических твердых частиц и стекловолокна можно определить с помощью обычного метода измерения твердости, такого как метод Виккерса или Бринеля, однако более предпочтительно определять твердость по шкале Мооса, которая указывает относительную склерометрическую стойкость (твердость царапанья) поверхности материала. Величина твердости стекловолокна по шкале Мооса обычно находится в диапазоне 4,5-6,5 и предпочтительно составляет 6, смотри R. Weast (редактор). Справочник по химии и физике, издательство CRC Press (1975), страница F-22, содержание которой включается в данное описание. Величина твердости по шкале Мооса теплопроводных неорганических твердых частиц находится предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 6.

Величины теплопроводности и твердости по шкале Мооса нескольких не имеющих ограничительного характера теплопроводных неорганических твердых частиц, подходящих для использования в качестве частиц 18 в шлихтовальном составе, для образования покрытых стекловолоконных прядей, согласно данному изобретению, приведены в таблицах А и В. Для специалистов в данной области техники понятно, что частицы одного из теплопроводных неорганических твердых материалов, приведенных в таблицах А и В, или их смесей можно использовать в шлихтовальном составе для образования покрытых стекловолоконных прядей, согласно данному изобретению.

Другие возможные для использования теплопроводные неорганические твердые материалы включают дисульфид молибдена и оксид магния. В данном изобретении можно использовать также смеси частиц из любых указанных выше теплопроводных неорганических твердых материалов.

Как указывалось выше, твердость по шкале Мооса относится к стойкости материала к царапанью. Поэтому в данном изобретении рассматриваются частицы, которые имеют на своей поверхности твердость, которая отличается от твердости во внутренних частях частиц под их поверхностью. В частности, поверхность частиц может быть модифицирована любым способом, хорошо известным из уровня техники, включая, но не ограничиваясь этим, покрытие, платирование или инкапсулирование частиц, или же химическое изменение характеристик поверхности с использованием технологий, известных из уровня техники, так чтобы твердость поверхности частицы не превышала твердости стекловолокна, в то время как твердость частицы под поверхностью была больше, чем твердость стекловолокна. В качестве примера, но без ограничения изобретения, неорганические частицы, такие как карбид кремния и нитрид алюминия, можно снабдить покрытием из диоксида кремния, карбоната или наноглины. Дополнительно к этому, кремнийорганический аппрет с боковыми цепочками алкила может реагировать с поверхностью многих оксидных частиц для обеспечения "более мягкой" поверхности.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения теплопроводные неорганические твердые частицы имеют чешуйчатую структуру для уменьшения износа инструмента во время сверления. Частицы, имеющие чешуйчатую или гексагональную кристаллическую структуру, состоят из слоев или пластин атомов в гексагональной решетке с сильными связями внутри слоя и слабыми вандерваальсовыми связями между слоями, что обеспечивает низкую прочность сдвига между слоями. Смотри К. Ludema, Friction, Wear, Lubrication (1996), страница 125, F. Clauss, Solid Lubricants and Self-Lubricating Solids (1972), страницы 19-22, 42-54, 75-77, 80-81, 82, 90-102, 113-120 и 128, и W. Campbell "Solid Lubricants", Boundary Lubrication; An Appraisal of World Literature, ASME Research Committee on Lubrication (1969), страницы 202-203, содержание которых включается в данное описание. Негидратируемые неорганические твердые частицы, имеющие чешуйчатую желобковую (шаровую) структуру, можно также использовать в данном изобретении.

Не ограничивающими изобретение примерами теплопроводных неорганических твердых частиц, имеющих чешуйчатую структуру, являются нитрид бора и графит. Частицы нитрида бора, имеющего гексагональную кристаллическую структуру, являются наиболее предпочтительными для использования в водном шлихтовальном составе. Не ограничивающими изобретение примерами частиц нитрида бора, подходящими для использования в данном изобретении, являются частицы порошка нитрида бора PolarTherm 100 Series (РТ 120, РТ 140, РТ 160 и РТ 180), 300 Series (РТ 350) и 600 Series (РТ 620, РТ 630, РТ 640 и РТ 670), которые поставляет фирма Advanced Ceramics Corporation of Lakewood, Огайо. Смотри "PolarTherm Thermally Conductive Fillers for Polymeric Materials", a technical bulletin of Advanced Ceramics Corporation of Lakewood, Огайо (1996), содержание которого включается в данное описание. Эти частицы имеют теплопроводность 250-300 Вт/(мК) при 25^oС, диэлектрическую постоянную 3,9 и объемное сопротивление 10¹⁵ Ом/см. Порошок сотой серии имеет средний размер частиц в диапазоне 5-14 мкм, порошок трехсотой серии имеет средний размер частиц в диапазоне 100-150 мкм, а шестисотой серии - средний размер частиц в диапазоне 16-более 200 мкм.

Обычно теплопроводные неорганические твердые частицы 18 имеют минимальный средний размер 19 (эквивалентный диаметру шара)-меньше 1000 мкм, предпочтительно 0,001-100,000 мкм и более предпочтительно 0,1-25,0 мкм. Конфигурация или форма твердых частиц 18 может быть по желанию в основном сферической (такой как шарики или микрошарики), кубической, плоской или игольчатой (продолговатой или волокнистой). Более подробную информацию о характеристиках подходящих частиц смотри H. Katz и др. Справочник по наполнителям и пластмассам (1987), страницы 9-10, содержание которых включается в данное описание.

Теплопроводные неорганические твердые частицы 18 могут находится в виде дисперсии, суспензии или эмульсии в воде. При желании в шлихтовальный состав могут быть включены другие растворители, такие как минеральное масло или спирт (предпочтительно меньше 5 мас.%). Количество теплопроводных неорганических твердых частиц 18 в водном шлихтовальном составе может составлять 0,001-99,000 мас.% относительно всего веса, предпочтительно 1-75 мас.% и более предпочтительно 25-50 мас. %. Не ограничивающим изобретение примером предпочтительной дисперсии 25 мас. % частиц нитрида бора в воде является OPRAC BORON NITRIDE RELEASECOAT-CONC фирмы ZYP Coatings, Inc. of Oak Ridge, Tennessee. Смотри OPRAC BORON NITRIDE RELEASECOAT-CONC, a technical bulletin of ZYP Coatings, Inc. , содержание которого включается в данное описание. Согласно данным производителя, частицы нитрида бора в этом продукте имеют средний размер меньше 3 мкм. Эта дисперсия имеет 1 мас.% алюмосиликата магния, который, согласно данным производителя, связывает частицы нитрида бора с подложкой, на которую наносится дисперсия. Другие возможные для использования изделия, поставляемые фирмой ZYP Coatings, включают краску BORON NITRIDE LUBRICOAT и изделия BRAZE STOP и WELD RELEASE.

В предпочтительном варианте выполнения теплопроводные неорганические твердые частицы 18 являются электрически изолирующими или имеют высокое электрическое сопротивление, т. е. имеют электрическое сопротивление более 1000 мкOмсм, как, например, нитрид бора. Использование теплопроводных неорганических твердых частиц, имеющих высокое электрическое сопротивление, является предпочтительным для обычных монтажных печатных плат для предотвращения потерь электрических сигналов вследствие электрической проводимости электронов через усиление. Для специальных случаев применения, например для печатных плат для микроволнового диапазона, радиочастотной интерференции и электромагнитной интерференции, нет необходимости в частицах, имеющих высокое электрическое сопротивление.

Обычно теплопроводные неорганические твердые частицы 18 составляют 0,001-99,000 мас.% шлихтовального состава относительно всей твердой основы, предпочтительно 50-99 мас.% и более предпочтительно 75-99 мас.%.

В другом предпочтительном варианте выполнения водный шлихтовальный состав может дополнительно к теплопроводным неорганическим твердым частицам 18 содержать один или несколько полимерных материалов, таких как термореактивные материалы, термопластичные материалы, крахмалы и их смеси. Полимерные материалы предпочтительно образуют непрерывную пленку при нанесении на поверхность 16 стекловолокна. Обычно количество полимерного материала может составлять 1-99 мас.% водного шлихтовального состава относительно всей твердой основы, предпочтительно 1-50 мас.% и более предпочтительно 1-25 мас.%.

Термореактивные полимерные материалы являются предпочтительными полимерными материалами для использования в водных шлихтовальных составах для покрытия прядей стекловолокна, согласно данному изобретению. Такие материалы являются совместимыми с термореактивными матричными материалами, используемыми в качестве слоистых материалов для печатных плат, такими как эпоксидные смолы FR-4, которые являются полифункциональными эпоксидными смолами и в частном варианте выполнения являются дифункциональными бромированными эпоксидными смолами. Смотри Electronic Materials Handbook^TM, ASM International (1989), страницы 534-537, содержание которых включается в данное описание.

Используемые термореактивные материалы включают термореактивные сложные полиэфиры, эпоксидные материалы, фенолы, аминопласты, термореактивные полиуретаны и их смеси. Подходящие термореактивные сложные полиэфиры включают сложные полиэфиры STYPOL, которые предлагаются фирмой Cook Composites and Polymers of Port Washington, Висконсин, и сложные полиэфиры NEOXIL, предлагаемые фирмой DSM B.V. of Como, Италия. Используемые эпоксидные материалы содержат по меньшей мере одну эпоксильную или оксирановую группу в молекуле, такие как полиглицидиловые эфиры многоатомных спиртов или тиолов. Примеры подходящих эпоксидных пленкообразующих полимеров включают эпоксидны