Армированный стекловолокном препрег (варианты), ламинат (варианты)

Армированный стекловолокном препрег (варианты), ламинат (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к армированным ламинатам для электронных плат. Препрег для основы электронных плат включает полимерный материал и ткань, содержащую стекловолокна и покрытие, совместимое с материалом матрицы. Препрег имеет показатель износа сверла, составляющий не более 32%, определенный после сверления 2000 отверстий через стопку из трех ламинатов. Каждый ламинат включает по восемь препрегов при плотности расположения отверстий в 62 отверстия на квадратный сантиметр и подаче на оборот, составляющей 0,001, при использовании сверла из карбида вольфрама диаметром 0,46 мм. Техническая задача изобретения - уменьшение износа наконечника сверла и повышение точности расположения просверленных отверстий, повышение производительности ткацкого оборудования. 4 с. и 52 з.п.ф-лы, 8 ил., 7 табл.

Настоящая заявка на патент является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/170578, В. Novich et al., под названием "Армированные стекловолокном ламинаты, электронные платы и способы компоновки ткани", зарегистрированную 13 октября 1998 г., которая в свою очередь является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/130270, В. Novich et al., под названием "Армированные стекловолокном ламинаты, электронные платы и способы компоновки ткани", зарегистрированную 6 августа 1998 г. , делопроизводство по которой в настоящее время прекращено, которая является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/034525, В. Novich et al. , под названием "Покрытые неорганическим смазочным материалом пряди стекловолокон и включающие их изделия", зарегистрированную 3 марта 1998 г., делопроизводство по которой в настоящее время прекращено. Эта заявка также является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/170780, В. Novich et al., под названием "Покрытые неорганическим смазочным материалом пряди стекловолокон и включающие их изделия", зарегистрированную 13 октября 1998 г., которая в свою очередь является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/034525, В. Novich et al., под названием "Покрытые неорганическим смазочным материалом пряди стекловолокон и включающие их изделия", зарегистрированную 3 марта 1998 г. , в настоящее время отозванную. Настоящая заявка также является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/170781, В. Novich et al., под названием "Пряди стекловолокон, покрытые теплопроводными неорганическими твердыми частицами, и включающие эти пряди изделия", зарегистрированную 13 октября 1998 г., которая в свою очередь является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/034663, зарегистрированную 3 марта 1998 г., в настоящее время отозванную.

Настоящая заявка на патент является родственной заявкой по отношению к заявке на патент США с серийным 09/170579, В. Novich et al., под названием "Способы замедления вызываемого трением износа прядей стекловолокон", зарегистрированной 13 октября 1998 г., которая является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/034078, зарегистрированную 3 марта 1998 г., в настоящее время отозванную; к заявке на патент США с серийным 09/170566, В. Novich et al., под названием "Пропитанные пряди стекловолокон и включающие их изделия", зарегистрированной 13 октября 1998 г., которая является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/034077, зарегистрированную 3 марта 1998 г., в настоящее время отозванную; и к заявке на патент США с серийным 09/170565, В. Novich et al., под названием "Покрытые неорганическими частицами стекловолоконные пряди и включающие их изделия", зарегистрированной 13 октября 1998 г., которая в свою очередь является частично продолжающей заявку на патент США с серийным 09/034056, зарегистрированную 3 марта 1998 г., в настоящее время отозванную.

Настоящая заявка на патент заявляет права на предварительные заявки на патент США 60/133075, зарегистрированную 7 мая 1999 г.; 60/133076, зарегистрированную 7 мая 1999 г., и 60/146337, зарегистрированную 30 июля 1999 г.

Настоящее изобретение относится главным образом к армированным ламинатам для электронных плат, и более конкретно, к ламинатам, содержащим тканые материалы из стекловолокон, имеющих покрытие, совместимое с полимерными материалами матрицы ламината и придающее ламинату улучшенные характеристики, связанные с его сверлением.

Электронные платы, как правило, изготавливают из ламинированных слоев пропитанной полимером ткани, состоящей из армирующих волокон, таких как стекловолокна, которые придают плате стабильность размеров, что позволяет сохранять целостность смонтированных на ней электронных схем. В ламинате проделывают отверстия путем сверления через слои ламината или основу платы, чтобы соединить между собой электронные схемы, расположенные на разных плоскостях ламината. Установлено, что твердость стекловолокон ламината и тепло, образующееся во время сверления, могут ускорить износ режущей кромки сверла. В результате сверлом можно будет просверлить меньшее количество отверстий до его замены и/или заточки режущей кромки сверла, а общий срок полезной службы инструмента сокращается. Кроме того, установлено, что ускоренный износ режущей кромки сверла также оказывает влияние на точность расположения отверстий и, в частности, выходного конца отверстий, просверленного через ламинат. Для снижения эффекта износа сверл патент US 5593767 описывает, например, оптоволоконную ткань, которая пропитывается термореактивной смолой. Этот ламинат может использоваться в производстве печатных плат, при работе с которыми снижается износ сверл.

Как правило, стекловолокна, из которых состоят эти армированные ткани ламинатов, во время изготовления волокон покрывают аппретирующей композицией с целью защиты волокон от абразивного истирания во время последующих технологических операций. Например, для защиты волокон от истирания друг о друга и об оборудование во время изготовления ткани применяют аппретирующие композиции, основанные на крахмале и масле, которые могут увеличить ломкость волокон. Для уменьшения абразивного истирания к аппретирующим композициям добавляют органические смазочные материалы, такие как производные алкилимидазолина и амидзамещенные полиэтиленимины. Однако такие органические смазочные материалы могут разрушиться в процессе дальнейших технологических операций или могут привести к нежелательным побочным реакциям с другими компонентами аппрета или с компонентами материала матрицы. Кроме того, многие обычно используемые компоненты аппрета могут оказать отрицательное влияние на сцепление между стекловолокнами и материалом матрицы, например крахмалы, которые обычно используют в качестве пленкообразователей в текстильных аппретах, как правило, не совместимы с полимерным материалом матрицы ламината. Чтобы не допустить несовместимости между стекловолокнами и материалами матрицы, композицию покрытия или аппретирующую композицию, как правило, удаляют с тканого полотна до ламинирования путем термического разложения компонентов аппрета (что называется тепловой обработкой или обезжириванием) или путем промывки ткани водой или другим раствором. Обычный способ теплообработки включает нагревание ткани при 380^oС в течение 60-80 часов. Очищенную ткань затем вновь покрывают кремнийорганическим (силановым) аппретом, чтобы улучшить сцепление между стекловолокном и полимером матрицы.

Прочность стекловолокон, а точнее прочность ламината на изгиб может быть значительно уменьшена этими операциями по очистке ткани. Тепловая чистка стекловолокон с высоким содержанием кремнезема, таких как волокон из D-стекла, S-стекла и Q-стекла, особенно нежелательна, из-за того что при этом происходит потеря прочности и обесцвечивание.

В данной области техники описано много композиций для покрытия стекловолокон, требующих тепловой или водной очистки перед использованием стекловолокон в качестве армирующих элементов в композите или ламинате. Японская заявка на патент 9-208268 описывает ткань, имеющую нити, полученные из стекловолокон, покрытых сразу же после прядения крахмалом или синтетическим полимером, а также составляющими 0,001-20,0 мас.% частицами неорганических веществ, таких как коллоидный кремнезем, карбонат кальция, каолин и тальк. Перед изготовлением ламината необходимо провести тепловое или водное обезжиривание.

В патенте США 5286562 описывается текстильная прядь для сетчатых изделий, которая пригодна для ткания на пневматических ткацких станках и которая имеет покрытие, включающее по меньшей мере 45 мас.% воска, смазочных материалов, поливинилпирролидона и кремнийорганических аппретов. В патенте США 5038555 описываются крученые пучки стекловолокон для сетчатых изделий, покрытые водной композицией химикатов, включающей эпоксидный пленкообразователь, эмульгатор, смазочный материал, органофункциональный металлический аппрет, поливинилпирролидон, полиэтилен и воду.

Для того чтобы избежать тепловой очистки стекловолоконной ткани, японская заявка на патент 8-119682 предлагает агент для первичного аппретирования стекловолокон, содержащий водорастворимую эпоксидную смолу и имеющий рН от 5,5 до 7,5, который облегчает удаление аппрета с помощью воды. Сходным образом, в патенте США 5236777 описываются способы получения стеклоткани для армирования полимера путем покрытия стеклянных нитей композицией для первичного аппретирования, содержащей по меньшей мере один водорастворимый пленкообразователь, выбранный из группы, состоящей из аминмодифицированной эпоксидной смолы, эпоксидной смолы с добавкой этиленоксида и бисфенола А с добавкой этиленоксида, кремнийорганического аппрета и смазочного материала, а также промывку нитей водой для уменьшения количества первичного аппрета до величины, составляющей менее 0,25 мас.% от LOI (потери при прокаливании), и обработку составом для вторичного аппретирования. В японской заявке на патент 9-268034 описываются связующие вещества для нитей из некрученых стекловолокон, включающие водорастворимое соединение уретана и/или водорастворимый эпоксидный продукт, модифицированный в результате реакции присоединения с многоатомным спиртом.

В патенте США 4933381 описывается совместимая с полимерами аппретирующая композиция для стекловолокон, содержащая эпоксидный пленкообразователь, неионный смазочный материал, катионный смазочный материал, кремнийорганический аппрет и кислоту, такую как уксусная кислота или лимонная кислота.

Японская заявка на патент 8-325950 описывает аппрет для стекловолокон, включающий в качестве существенных компонентов поливинилпирролидон, водорастворимую эпоксидную смолу с добавкой амина и кремнийорганический аппрет, не требующий теплового удаления с готовой стеклоткани.

Японская заявка на патент 7-102483 описывает состав для вторичного аппретирования нитей основы для стекловолокон, предназначенных для изготовления стеклоткани, не требующий теплового обезжиривания. Этот состав для вторичного аппретирования нитей основы состоит главным образом из поливинилпирролидона и содержит добавку, такую как полиэтиленоксид с высокой молекулярной массой. В качестве связующего компонента может быть включена водорастворимая эпоксидная смола.

Желательно иметь инертный смазочный материал для ингибирования абразивного истирания стекловолокон, который заметно не разрушается во время технологических операций, улучшает сверлимость ламината, включающего стекловолокно, и совместим с полимерными материалами матрицы. Однако использование неорганических материалов главным образом сфокусировано на наполнителях для модификации основных физических свойств композитов, а не на повышении устойчивости армирующих волокон к абразивному истиранию.

Патент США 4869954 описывает листообразный теплопроводный материал, полученный из уретанового связующего материала, отвердителя и теплопроводных наполнителей, таких как оксид алюминия, нитрид алюминия, нитрид бора, оксид магния, оксид цинка и различные металлы (см. графу 2, строки 62-65, и графу 4, строки 3-10). Один или более слоев материала основы платы, такого как стекловолоконная ткань, могут быть включены в теплопроводный материал.

Патент США 3312569 описывает прилипание частиц глинозема к поверхностям стекловолокон, а японская заявка на патент 9-208268, как указывалось ранее, описывает ткань, имеющую нити, полученные из стекловолокон, покрытых сразу же после прядения крахмалом или синтетическим полимером, а также неорганическими частицами, такими как коллоидный кремнезем, карбонат кальция, каолин и тальк, для улучшения проникновения полимера между армирующими стекловолокнами во время изготовления композита. Однако значения твердости по Мосу для глинозема и кремнезема выше, чем около 9 и около 7¹ (¹ См. публикации R. Weast (Ed. ), Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press (1975), на странице F-22, и H.Katz et al. (Ed.), Handbook of Fillers and Plastics (1987), на странице 28, которые включены в настоящее описание в качестве ссылки.) соответственно, что может привести к абразивному истиранию более мягких стекловолокон.

Патент США 5541238 описывает волокно для армирования термопластических или термореактивных композитов, покрытых посредством вакуумного напыления или с использованием плазменного процесса одним слоем ультратонкого материала, такого, как неорганические оксиды, нитриды, карбиды, бориды, металлы и их комбинации, имеющего средний диаметр частиц в 0,005-1 микрометр. Однако ограниченное распространение и экологические соображения делают использование способов вакуумного напыления и плазменного процесса в условиях фильерной выработки стекловолокон непрактичным.

Патент СССР 859400 описывает пропитывающую композицию для изготовления ламинатов из стеклоткани, причем композиция содержит спиртовой раствор фенолформальдегидного полимера, графит, дисульфид молибдена, поливинилбутирал и поверхностно-активное вещество. Летучие спиртовые растворители нежелательны для применений, связанных с выработкой стекловолокон.

Патент США 5217778 описывает сухую фрикционную накладку на муфты, включающую композитную нить из стекловолокон, металлическую проволоку и полиакрилонитриловые волокна, которые пропитаны и покрыты теплоотверждаемым цементом или системой связующего материала. Связующий материал может включать фрикционные частицы, такие как сажу, графит, оксиды металлов, сульфат бария, силикат алюминия, частицы размолотой резины, размолотые органические полимеры, полимеризованное масло из орехов кэшью, глину, кремнезем или криолит (см. графу 2, строки 55-56), для модификации фрикционных характеристик композита.

Существует необходимость в смазывающих покрытиях для стекловолокон, совместимых с различными полимерными материалами матрицы, которые уменьшали бы износ наконечника сверла и повышали точность расположения просверленных отверстий. Кроме того, особо желательным было бы, чтобы покрытие было также совместимым с современным пневматическим ткацким оборудованием для повышения его производительности.

Один из аспектов настоящего изобретения представляет собой препрег (полуфабрикат) для основы электронных плат, включающий: (а) полимерный материал матрицы; и (b) ткань, включающую прядь, состоящую из стекловолокон, при этом по меньшей мере часть ткани имеет покрытие, совместимое с материалом полимерной матрицы, а препрег имеет процент износа режущей кромки сверла, составляющий не более 32%, что определяют после просверливания 2000 отверстий через стопку из 3 ламинатов, причем каждый ламинат включает восемь препрегов при плотности расположения отверстий в 62 отверстия на квадратный сантиметр и при подаче на оборот в 0,001 при использовании сверла из карбида вольфрама диаметром 0,46 мм. Настоящее изобретение также касается ламината, включающего этот препрег.

Другой аспект настоящего изобретения представляет собой препрег для основы электронных плат, включающий: (а) полимерный материал матрицы; и (b) тканое армированное полотно, включающее стекловолокна, причем по меньшей мере часть ткани имеет покрытие, совместимое с материалом полимерной матрицы, а препрег имеет величину расстояния отклонения просверленных отверстий, составляющую не более 36 микрометров, определенную после просверливания 2000 отверстий через стопку из 3 ламинатов при плотности расположения отверстий в 62 отверстия на квадратный сантиметр и при подаче на оборот в 0,001 при использования сверла диаметром 0,46 мм из карбида вольфрама. Настоящее изобретение также касается ламината, включающего этот препрег.

Предшествующее краткое описание настоящего изобретения, а также нижеследующее подробное описание предпочтительных вариантов его осуществления будут более понятны при их совместном рассмотрении с прилагаемыми чертежами. На чертежах: фиг. 1 представляет собой поперечное сечение армированного ламината в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 представляет собой вид сверху одного из вариантов ткани, включающей свойства настоящего изобретения; фиг.3 представляет собой перспективу пряди волокон с покрытием в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 4 представляет собой поперечное сечение альтернативного варианта армированного ламината в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 5 представляет собой поперечное сечение основы электронных плат в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 6 представляет собой схематическое изображение способа получения отверстия в слое ткани основы электронной платы; фиг. 7 представляет собой вид с торца сверла, показывающий первичную режущую кромку; фиг.8 представляет собой схему расположения просверленных отверстий.

Ламинаты по настоящему изобретению армированы тканью, включающей пряди волокон с покрытием, и предпочтительно тканым полотном, включающим пряди стекловолокон с покрытием, которые придают ламинату низкий коэффициент теплового расширения, хорошую прочность на изгиб, теплоустойчивость, гидролитическую устойчивость, низкую корродируемость и низкую реактивность в присутствии высокой влажности, реактивных кислот и щелочей. Пряди волокон с покрытием совместимы с различными полимерными материалами матрицы, что может устранить необходимость в тепловой или водной очистке стекловолоконной ткани перед ламинированием.

Другое значительное преимущество ламинатов по настоящему изобретению состоит в том, что они демонстрируют улучшенную сверлимость, т.е. уменьшенный износ режущей кромки сверла и/или повышенную точность расположения просверленных отверстий, особенно в случае, если ламинат используют в качестве основы электронных плат. Термин "основа электронных плат", как он используется в настоящем описании, обозначает структуру, которая механически поддерживает и/или электрически соединяет между собой элементы, включая, но не ограничиваясь нижеперечисленным, активные электронные компоненты, пассивные электронные компоненты, печатные платы, интегральные схемы, полупроводниковые устройства и другие элементы аппаратных средств, связанные с вышеперечисленными элементами, включая, но не ограничиваясь нижеперечисленным, соединители, розетки, зажимы и теплоотводы.

Другое преимущество ламинатов по настоящему изобретению состоит в том, что их можно изготовить из стекловолокон, подходящих для использования в процессе пневматического ткания. В данном описании термин "пневматическое ткание" обозначает тип ткания полотна, в котором нить утка вставляют в зев ткацкого станка с помощью струи сжатого воздуха, поступающей из одного или более воздушных жиклеров.

На фиг. 1, где одинаковыми позициями обозначены одинаковые элементы, показан ламинат 10 по настоящему изобретению. Ламинат 10 включает полимерный материал 12 матрицы (подробно описываемый ниже), который усилен армирующей тканью 14. Ткань 14 может представлять собой тканое или нетканое полотно, такое как (не ограничиваясь нижеперечисленным) вязаное полотно или мат, полученные с помощью любого подходящего способа, такого как вязание, ткание или изготовление матов. Предпочтительно ткань 14 представляет собой тканое полотно, полученное в процессе пневматического ткания, хорошо известного специалистам в данной области техники. Ламинат 10 также может представлять собой ламинат с однонаправленной ориентацией волокон, в котором большинство волокон, нитей и прядей в каждом слое ткани ориентированы в одном и том же направлении.

Как правило, ламинат включает множество препрегов, причем каждый препрег включает ткань 14 и частично отверждаемую полимерную матрицу 12, что будет подробно описано ниже. Количество препрегов в ламинате может составлять от одного до около 40. Для того чтобы фигуры были более понятны, в ламинате 10 показан только один препрег.

На фиг. 2 и 3 видно, что ткань 14 включает одну или более прядей 16 волокон с покрытием. В данном описании термин "прядь" обозначает множество индивидуальных волокон. Термин "волокно" обозначает индивидуальную нить.

Стекловолокна 18 можно получить из любого типа волокнообразующих композиций стекла, известных специалистам в данной области техники, включая стекловолокна, получаемые из таких волокнообразующих композиций стекла, таких как "Е-стекло", "А-стекло", "С-стекло", "D-стекло", "Q-стекло", "R-стекло", "3-стекло" и производные Е-стекла. В данном описании термин "волокнообразующий" обозначает материал, из которого можно сформировать непрерывную элементарную нить, волокно, прядь или нить. Термин "производные Е-стекла" в данном описании обозначает композиции, включающие малые количества фтора и/или бора, а предпочтительно не содержащие фтора и/или бора. Кроме того, в данном описании выражение "малые количества" обозначает количество менее чем около 1 мас.% фтора и менее чем около 5 мас.% бора. Примерами других волокнообразующих стекломатериалов, пригодных для применения в настоящем изобретении, являются базальт и минеральная вата. Предпочтительные стекловолокна получают из Е-стекла и из производных Е-стекла. Такие композиции хорошо известны специалистам в данной области техники, и их дальнейшее обсуждение в настоящем описании не представляется необходимым. Стекловолокна по настоящему изобретению можно получить любым подходящим способом, известным в данной области техники и предназначенным для получения стекловолокон. Например, стекловолокна можно получить путем формовки волокон непосредственно из расплавленного стекла или путем формовки из расплавленных стеклянных шариков. В случае операции формовки волокон непосредственно из стекла сырьевые материалы объединяют, плавят и гомогенизируют в печи для варки стекла. Расплавленное стекло движется из печи в копильник и в устройства для выработки волокон, где их превращают в непрерывные стекловолокна. В случае операции формовки волокон из расплавленных стеклянных шариков куски стекла или стеклянные шарики, имеющие желаемую композицию готового стекла, предварительно формуют и подают в фильеры, где их плавят и превращают в непрерывные стекловолокна. Если используют предварительную варку, то стеклянные шарики подают сначала в устройство для предварительной варки, плавят, затем расплавленное стекло подают в устройство для выработки волокон, где стекло превращается в непрерывные волокна. В настоящем изобретении стекловолокна предпочтительно получают путем формовки непосредственно из расплавленного стекла. Дополнительную информацию относительно композиций стекла и способов получения стекловолокон см. в публикациях K.Loewenstein, The Manufacturing Technology of Glass Fibres (3d Ed. 1993) на страницах 30-44, 47-60, 115-122 и 126-135, патенты США 4542106 и 5789329, а также в спецификации IPC-EG-140 "Specification for Finished Fabric Woven from 'E' Glass for Printed Boards", The Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits (June 1997), на странице 1, которые включены в настоящее описание в качестве ссылок.

Стекловолокна могут иметь номинальный диаметр элементарной нити от около 3,0 до около 35,0 микрометров (в соответствии с типами элементарных нитей, обозначенных буквами от В до U и выше), и предпочтительно они имеют номинальный диаметр элементарной нити от около 5,0 до около 30,0 микрометров. Для тонконитевых применений средний номинальный диаметр элементарной нити предпочтительно составляет от около 5 до около 7 микрометров. Количество волокон на прядь может составлять от около 2 до около 15000, а предпочтительно от около 100 до около 7000. Дополнительную информацию, касающуюся номинальных диаметров элементарных нитей, а также обозначений стекловолокон, см. в публикации Loewenstein на страницах 25 и 27, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки.

Кроме стекловолокон, прядь 16 с покрытием может также включать волокна 20, полученные из других волокнообразующих неорганических материалов, волокнообразующих органических материалов, а также из их смесей и комбинаций. Неорганические и органические материалы могут быть как искусственного, так и натурального происхождения. Специалистам в данной области техники понятно, что волокнообразующие неорганические и органические материалы могут также представлять собой полимерные материалы. В данном описании термин "полимерные материалы" обозначает материал, представленный макромолекулами, состоящими из длинных цепей атомов, связанных вместе, которые могут переплетаться в растворе или в твердом состоянии² (² James Mark et al., Inorganic Polymers, Prentice Hall Polymer Science and Engineering Series, (1992), на стр. 1, включено в настоящее описание в качестве ссылки.).

Не ограничивающие объем настоящего изобретения примеры подходящих нестеклянных волокнообразующих неорганических материалов включают керамические материалы, такие как карбид кремния, уголь, графит, муллит, оксид алюминия и пьезоэлектрические керамические материалы. Не ограничивающие объем настоящего изобретения примеры подходящих органических волокнообразующих материалов включают хлопок, целлюлозу, натуральную резину, лен, рами, коноплю, сизаль и шерсть. Не ограничивающие объем настоящего изобретения примеры подходящих органических полимерных волокнообразующих материалов включают материалы, полученные из полиамидов (такие как нейлон и арамиды), термопластические полиэфиры (такие как полиэтилентерефталат и полибутилентерефталат), акрилы (такие как полиакрилонитрилы), полиолефины, полиуретаны и виниловые полимеры (такие как поливиниловый спирт). Нестеклянные волокнообразующие материалы, пригодные для применения в настоящем изобретении, а также способы получения и технологической обработки таких волокон подробно описаны в книге Encyclopedia of Polymer Science and Technology у Vol. 6 (1967) на страницах 505-712, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки. Понятно, что смеси или сополимеры любых вышеупомянутых материалов и комбинации волокон, полученных из любых вышеупомянутых материалов, также можно использовать для настоящего изобретения, по желанию.

Настоящее изобретение далее будет описано главным образом в контексте стекловолоконных прядей, хотя специалистам в данной области техники понятно, что прядь 16 может дополнительно включать одно или более нестеклянных волокон, описанных выше.

Хотя это и не ограничивает объем настоящего изобретения, в варианте осуществления ткани 14, показанном на фиг.2, по меньшей мере одно, а предпочтительно все волокна 18 пряди 16 покрыты слоем 22 композиции покрытия, нанесенной по меньшей мере на часть поверхности волокон 18 для защиты поверхности волокна от абразивного истирания во время технологических операций и для уменьшения поломок волокон. Предпочтительно композицию покрытия наносят на всю внешнюю поверхность или на периферию каждого из волокон 18 пряди 16, как показано на фиг.3.

Композиции покрытий по настоящему изобретению присутствуют на волокнах в виде композиции для первичного аппретирования (что предпочтительно), композиции для вторичного покрытия, нанесенной на аппретирующую композицию, и/или в виде третичного или наружного покрытия, по желанию. В настоящей заявке термины "аппрет", "аппретированный" или "аппретирующий" относятся к композиции покрытия, наносимой на волокна сразу после их получения. В альтернативном варианте осуществления изобретения термины "аппрет", "аппретированный" или "аппретирующий" дополнительно относятся к композиции покрытия (также известной как "отделочный аппрет"), которую наносят на волокна после того, как по меньшей мере часть композиции, а как правило, вся обычная композиция первичного покрытия удалена с помощью тепловой обработки, обработки водой или химической обработки, т.е. к отделочному аппрету, который наносят на ничем не покрытые стекловолокна, включенные в ткань. Термин "вторичное покрытие" относится к композиции покрытия, которую наносят вторично на одну или множество прядей после нанесения аппретирующей композиции, и предпочтительно после того, как она хотя бы частично высушена. Это покрытие можно наносить на волокна до того, как волокна включены в ткань, либо после включения волокон в ткань, т.е. путем покрытия ткани.

Композиции покрытий, применяющиеся в настоящем изобретении, преимущественно представляют собой водные композиции покрытий. Хотя это и не является предпочтительным по соображениям безопасности, композиции покрытий могут также содержать летучие органические растворители, такие как спирт или ацетон, при необходимости, но предпочтительно они не содержат таких растворителей.

Композиция покрытия, применяющаяся в настоящем изобретении, включает один или более полимерных материалов, таких как термореактивные материалы или термопластические материалы, которые являются совместимыми с полимерным материалом 12 матрицы ламината 10, т.е. компоненты композиции покрытия улучшают характеристики промокаемости и пропитываемости материала матрицы на прядях волокон и обеспечивают необходимые физические свойства композита. Предпочтительно полимерные материалы образуют в основном непрерывную пленку после нанесения их на поверхность волокон 18. Полимерные материалы могут быть водорастворимыми, эмульгируемыми, диспергируемыми и/или отверждаемыми. В настоящем описании фраза "совместимая с полимерными материалами матрицы" означает, что компоненты композиции покрытия, наносимой на стекловолокна, улучшают характеристики промокаемости и пропитываемости материала матрицы на прядях волокон, обеспечивают необходимые физические свойства композита, химически совместимы с полимерным материалом матрицы, обеспечивают хорошую гидролитическую устойчивость, т. е. устойчивость к перемещению воды вдоль границы раздела между поверхностью волокна и материалом матрицы, а также обозначает, что компоненты покрытия (или выбранные компоненты покрытия) не требуют удаления перед включением покрытых волокон в полимерный материал матрицы. Мера проникновения полимерного материала матрицы через мат или ткань называется "промокаемостью". Мера текучести полимерного материала матрицы через стекловолоконные пряди с получением по существу полного обволакивания всей поверхности каждого стекловолокна полимерным материалом матрицы называется "пропитываемостью".

В одном из вариантов осуществления изобретения композиция покрытия, нанесенная на волокна 18, включенные в ламинат 10, включает один или более полимерных пленкообразующих материалов, совместимых с термореактивными материалами матрицы, такими как используемые для получения ламинатов для печатных плат или монтажных плат (далее здесь по отдельности или вместе называемых "электронными платами"), например, с такими как эпоксидные смолы FR-4, которые представляют собой многофункциональные эпоксидные смолы, а в одном из конкретных вариантов осуществления изобретения используются двухфункциональные бромированные эпоксидные смолы и полиимиды. См. публикацию 1 Electronics Materials Handbook, ASM International (1989) на страницах 534-537, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки.

Не ограничивающие объем настоящего изобретения примеры подходящих полимерных пленкообразующих материалов включают термопластические полимерные материалы, такие как термопластические сложные полиэфиры, виниловые полимеры, полиолефины, полиамиды (например, алифатические полиамиды или ароматические полиамиды, такие как арамид), термопластические полиуретаны, акриловые полимеры и их смеси, совместимые с термореактивным материалом матрицы. Не ограничивающие объем настоящего изобретения примеры термопластических сложных полиэфиров включают DESMOPHEN 2000 и DESMOPHEN 2001KS, оба из которых выпускаются фирмой Вауеr из Pittsburgh, Pennsylvania, сложнополиэфирный полимер RD-847A, производимый фирмой Borden Chemicals из Columbus, Ohio, и полимер DYNAKOLL SI 100, производимый фирмой Eka Chemicals AB, Швеция. Подходящие полиамиды включают продукты VERSAMID, производимые фирмой General Mills Chemicals, Inc. Подходящие термопластические полиуретаны включают WITCOBOND W-290H, производимый фирмой Witco Chemical Corp., из Чикаго, Иллинойс, и полиуретановый латекс RUCOTHANE 2011L, производимый фирмой Ruco Polymer Corp., из Hicksville, New York.

He ограничивающие объем настоящего изобретения примеры подходящих термореактивных полимерных материалов включают термореактивные сложные полиэфиры, эпоксидные материалы, виниловые сложные эфиры, фенопласты, аминопласты, термореактивные полиуретаны и их смеси, которые совместимы с термореактивным материалом матрицы. Подходящие термореактивные сложные полиэфиры могут включать сложные полиэфиры STYPOL, производимые фирмой Cook Composites and Polymers, из Port Washington, Wisconsin, и сложные полиэфиры NEOXIL, производимые фирмой DSM B.V., из Como, Италия.

Подходящие для данного изобретения эпоксидные материалы содержат в своей молекуле по меньшей мере одну эпоксильную или оксирановую группу, такие как полиглицидиловые эфиры многоатомных спиртов или тиолы. Примеры подходящих эпоксидных полимеров включают эпоксидные смолы EPON 826 и EPON 880, которые представляют собой эпоксифункциональные полиглицидиловые эфиры бисфенола А, производимые фирмой Shell Chemical Company, из Хаустона, Техас. В одном из вариантов осуществления композиции покрытия эта композиция покрытия по существу не содержит эпоксидных материалов, т.е. содержит менее чем около 5 мас. % эпоксидных материалов, а более предпочтительно - менее чем около 2 мас.%.

В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения вариантов осуществления композиции покрытия композиция покрытия включает один или более сложных полиэфиров (например, DESMOPHEN 2000 и RD-847A) и один или более дополнительных пленкообразующих полимеров, выбранных из группы, состоящей из полимеров винилпирролидона (что предпочтительно), полимеров винилового спирта и/или крахмалов. Полимеры винилпирролидона, подходящие для настоящего изобретения, включают такие поливинилпирролидоны, как PVP К-15, PVP К-30, PVP К-60 и PVP К-90, все из которых выпускаются фирмой ISP Chemicals из Wayne, New Jersey. Другие подходящие виниловые полимеры включают эмульсии винилацетатных сополимеров Resin 2828 и Resin 1037, производимые фирмой National Starch and Chemical, из Bridgewater, New Jersey. Подходящие крахмалы включают крахмалы, полученные из картофеля, кукурузы, пшеницы, восковидной кукурузы, саго, риса, сорго, а также их смеси, такие как KOLLOTEX 1250 (обладающий низкой вязкостью и низким содержанием амилозы картофельный крахмал, этерифицированный этиленоксидом), производимый фирмой AVEBE из Нидерландов. Количество дополнительного полимера предпочтительно составляет менее чем около 20 мас.%, а более предпочтительно - от около 0,1 до около 5 мас.%. Предпочтительно композиция покрытия по существу не содержит крахмала, т. е. содержит менее чем около 5 мас.% крахмала и более предпочтительно - не содержит крахмала, который часто не совместим с материалом матрицы.

Композиция покрытия может включать смесь одного или более термореактивных полимерных материалов с одним или более термопластических полимерных материалов. В одном из вариантов осуществления изобретения, предназначенном для ламинатов электронных плат, полимерные материалы композиции покрытия включают смесь сложнополиэфирного полимера RD-847А или полимера DYNAKOLL SI 100, поливинилпирролидона PVP К-30, сложного полиэфира DESMOPHEN 2000 и полиамида VERSAMID. В альтернативном варианте осуществления изобретения, пригодном для ламинатов для изготовления печатных плат, полимерные материалы водной аппретирующей композиции включают поливинилпирролидон PVP К-30, необязател