CN106560484B - 绝缘材料和具有该绝缘材料的印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

提供了一种绝缘材料及具有该绝缘材料的印刷电路板。根据本发明的实施例的绝缘材料包括第一绝缘部分、第三绝缘部分以及介于第一绝缘部分与第三绝缘部分之间的第二绝缘部分，第二绝缘部分中的无机材料的含量的百分比比第一绝缘部分中的无机材料的含量的百分比和第三绝缘部分中的无机材料的含量的百分比大。

Description

绝缘材料和具有该绝缘材料的印刷电路板
技术领域
本发明涉及一种绝缘材料和具有该绝缘材料的印刷电路板。
背景技术
随着数码产品越来越小以及多功能化，前沿部件的功能也在很大程度上被逐渐提升。具体地讲，为了应对高规格，努力地研发更薄且具有更高集成度和更精密的电路的印刷电路板，然而，绝缘层的传统简单的结构和材料难以具有低的热膨胀系数或高的介电常数。
第10-2015-0024154号韩国专利公开(于2015年3月6日被公开)中已描述了现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绝缘材料和具有该绝缘材料的印刷电路板，所述绝缘材料具有低的热膨胀系数并且与电路具有优良的粘合力。
本发明的另一目的在于提供一种具有改善的介电性能的绝缘材料和具有该绝缘材料的印刷电路板。
根据本发明的实施例的印刷电路板包括电路和绝缘材料，其中，所述绝缘材料包括：第一绝缘部分；第三绝缘部分；第二绝缘部分，介于第一绝缘部分与第三绝缘部分之间，其中，第二绝缘部分中的无机材料的含量的百分比比第一绝缘部分中的无机材料的含量的百分比和第三绝缘部分中的无机材料的含量的百分比大。
根据本发明的实施例的绝缘材料包括第一绝缘部分、第三绝缘部分以及介于第一绝缘部分与第二绝缘部分之间的第二绝缘部分，第二绝缘部分中的无机材料的含量的百分比比第一绝缘部分中的无机材料的含量的百分比和第三绝缘部分中的无机材料的含量的百分比大。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的绝缘材料。
图2示出了根据本发明的实施例的制造绝缘材料的过程。
图3示出了根据本发明的另一实施例的绝缘材料。
图4示出了根据本发明的实施例的印刷电路板。
图5示出了根据本发明的另一实施例的印刷电路板。
标号说明：
10：印刷电路板
100：绝缘材料
110、210：第一绝缘部分
120、220：第二绝缘部分
130、230：第三绝缘部分
140：电路
150：过孔
F：无机填料
C1：第一载体
C2：第二载体
C3：第三载体
R1：第一卷辊
R2：第二卷辊
R3：第三卷辊
具体实施方式
将参照附图描述根据本发明的绝缘材料和印刷电路板的一些实施例，任何相同或相应元件都将被给定相同的标号，并且将不重复相同或相应元件的任何冗余描述。
诸如“第一”和“第二”的术语可用于将相同或相应的元件相互区分开，这些相同或相应的元件不应被上述术语限制。
当一个元件被描述为“结合”或“连接”到另一元件时，应当被理解为不仅是彼此物理地直接接触，而且还存在介于这些元件之间的另一元件，并且这些元件中的每一个与所述介于它们之间的元件接触。
绝缘材料
图1示出了根据本发明的实施例的绝缘材料100。
参照图1，根据本发明的实施例的绝缘材料100包括第一绝缘部分110、第三绝缘部分130以及介于第一绝缘部分110与第三绝缘部分130之间的第二绝缘部分120。
第二绝缘部分120中的无机物的含量的百分比可大于第一绝缘部分110中的无机物的含量的百分比。第二绝缘部分120中的无机物的含量百分比可大于第三绝缘部分130中的无机物的含量的百分比。第二绝缘部分120中的无机物的含量的百分比可比第一绝缘部分110和第三绝缘部分130中的无机物的含量的总百分比大。
此外，第二绝缘部分120可减小绝缘材料100的热膨胀系数或者增大绝缘材料100的介电常数。
第一绝缘部分110和第三绝缘部分130可均为包含树脂的绝缘膜。
第一绝缘部分110和第三绝缘部分130中的树脂可以是诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂或光固化树脂。
环氧树脂可以为(但不限于)例如萘型(naphthalene)环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、甲酚酚醛环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、环型脂肪族(ring-type aliphatic)环氧树脂、硅环氧树脂、氮环氧树脂或磷环氧树脂。
除了树脂之外，第一绝缘部分110和第三绝缘部分130中可包含添加剂。添加剂可包括硬化剂、硬化加速剂、表面活性剂和防变色剂。
在第一绝缘部分110和第三绝缘部分130中的树脂是环氧树脂的情况下，硬化剂包括能够与环氧树脂中包含的环氧环(epoxide ring)反应的反应剂。
硬化剂可以为(但不限于)例如脂肪族/芳香族胺基硬化剂、环式脂肪胺及其衍生物硬化剂、酸酐基硬化剂、聚酰亚胺胺基硬化剂、聚硫硬化剂、酚类硬化剂、双酚A型硬化剂、或双氰胺硬化剂。硬化剂可被单独地使用或与一种或更多种其它硬化剂组合使用。
胺基硬化剂包括例如乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二胺、二氨基二苯甲烷和二氨基二苯砜。
酸酐基硬化剂包括例如邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、纳迪克酸酐、戊二酸酐、四氢苯酐、甲基四氢苯酐、六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐、十二烯基丁二酸酐、二氯丁二酸酐、苯酮四羧酸酸酐和氯菌酸酐。酸酐基硬化剂还可具有防变色功能。
硬化加速剂可以为(但不限于)例如叔胺、咪唑或者尿素。硬化加速剂可被单独地使用或与一种或更多种其它硬化剂组合使用。
第一绝缘部分110和第三绝缘部分130可均包含无机填料F。第一绝缘部分110中包含的无机填料可与第三绝缘部分130中包含的无机填料相同。
无机填料F为第一绝缘部分110和第三绝缘部分130提供刚性，并且减小第一绝缘部分110和第三绝缘部分130的热膨胀系数。如果第一绝缘部分110和第三绝缘部分130中不存在无机填料F或无机填料F的含量的百分比太小，则第一绝缘部分110和第三绝缘部分130的热膨胀系数太高且刚度太弱，从而导致翘曲。
另一方面，如果无机填料F的含量的百分比过大，则热膨胀系数减小，但更大量的无机填料通过第一绝缘部分110和第三绝缘部分130的表面而暴露，从而使第一绝缘部分110和第三绝缘部分130与形成在第一绝缘部分110和第三绝缘部分130上的电路140之间的粘合强度劣化。
在本发明中，第一绝缘部分110具有足以充分提供第一绝缘部分110与电路140之间的粘合强度的百分比含量的无机填料F。同时，热膨胀系数通过第二绝缘部分120来调节，这将在稍后进行描述。
可从由以下物质组成的组中选择的至少一种作为无机填料：二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、硫酸钡(BaSO4)、滑石、粘土、云母粉、氢氧化铝(Al(OH)3)，氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(MgCO3)、氧化镁(MgO)、氮化硼(BN)、硼酸铝(AlBO3)、钛酸钡(BaTiO3)和锆酸钙(CaZrO3)。
具体地讲，与热膨胀系数有关的无机填料F可以为二氧化硅(SiO2)，而与介电常数有关的无机填料F可以为钛酸钡(BaTiO3)。
无机填料F的平均粒径可以为(但不限于)例如大约0.01μm至5μm。
第一绝缘部分110和第三绝缘部分130中每个的厚度可以为大约10μm至40μm。如果绝缘部分的厚度小于10μm，则绝缘部分可能不足以用作绝缘材料，如果绝缘部分的厚度大于40μm，则将难以实现薄的印刷电路板。
如图1所示，第一绝缘部分110的厚度可与第三绝缘部分130的厚度相同。此外，第一绝缘部分110中的无机填料F的含量的百分比和/或含量的量可与第三绝缘部分130中的无机填料F的含量的百分比和/或含量的量相同。
第二绝缘部分120介于第一绝缘部分110与第三绝缘部分130之间。第二绝缘部分120比第一绝缘部分110薄。此外，第二绝缘部分120比第三绝缘部分130薄。第二绝缘部分的厚度可以为10μm或更小。
第二绝缘部分120可主要由无机物制成，并且还可包含例如粘合剂。第二绝缘部分120可被制造为片的形状。
用作构成第二绝缘部分120的无机物可以是从由以下物质组成的组中选择的至少一种：二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、硫酸钡(BaSO4)、滑石、粘土、云母粉、氢氧化铝(Al(OH)3)，氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(MgCO3)、氧化镁(MgO)、氮化硼(BN)、硼酸铝(AlBO3)、钛酸钡(BaTiO3)和锆酸钙(CaZrO3)。
主要构成第二绝缘部分120的无机物可以是与第一绝缘部分110和第三绝缘层130中包含的无机填料F的材料相同的材料。
例如，在第一绝缘部分110和第三绝缘部分130包含环氧树脂和二氧化硅的情况下，第二绝缘部分120可包含二氧化硅和粘合剂。此外，在第一绝缘部分110和第三绝缘部分130包含环氧树脂和钛酸钡的情况下，第二绝缘部分120可包含钛酸钡和粘合剂。
第二绝缘部分120中的无机物的含量的百分比大于第一绝缘部分110中的无机物的含量的百分比。此外，第二绝缘部分120中的无机物的含量的百分比大于第三绝缘部分130中的无机物的含量的百分比。因此，第二绝缘部分120减小绝缘材料100的热膨胀系数。具体地讲，如果无机物是二氧化硅，则减小热膨胀系数的效果显著。
此处，“含量的百分比”指的是无机物在相关绝缘部分中所占的比。
由于第二绝缘部分120中的无机物的含量的百分比比第一绝缘部分110中的无机物的含量的百分比或第三绝缘部分130中的无机物的含量的百分比大，因此如果对绝缘材料100的任意截面处的无机物的量进行比较，则无机物在第二绝缘部分120中所占据的量大于无机物在第一绝缘部分110中所占据的量，并且大于无机物在第三绝缘部分130中所占据的量。
此外，在无机物由无机填料构成的情况下，在绝缘材料100的任意截面处，第二绝缘部分120中的无机填料的量大于第一绝缘部分110或第三绝缘部分130中的无机填料的量。
第二绝缘部分120中的无机物的含量的百分比可大于第一绝缘部分110和第三绝缘部分130这二者中的无机物的含量的总的百分比。
此外，第二绝缘部分120中的无机物的含量的量可大于第一绝缘部分110和/或第三绝缘部分130中的无机物的含量的总量。
通常，树脂的热膨胀系数明显大于金属的热膨胀系数。树脂与金属之间的热膨胀系数的差异妨碍精密电路的实现。在印刷电路板的制造过程中使用热的情况下，树脂绝缘材料与金属电路之间的热膨胀系数的差异会导致电路与绝缘材料分离。
如果绝缘材料100仅由第一绝缘部分110和第三绝缘部分130构成而无第二绝缘部分120，并且绝缘部分110、130由树脂和无机填料F构成，则无机填料F的量将会不足，因此绝缘材料100的热膨胀系数将变得较高，并且将不能克服绝缘材料100与电路140之间的热膨胀系数的差异。
通过使第二绝缘部分120介于第一绝缘部分110与第三绝缘部分130之间，第二绝缘部分120显著地减小绝缘材料100的热膨胀系数。这种特性最终有助于实现精密的电路。
此外，第二绝缘部分120可增大介电常数。由于第一绝缘部分110和第三绝缘部分130不包含足量的无机填料F，因此绝缘材料100不具有高的介电常数。然而，通过使第二绝缘部分120介于第一绝缘部分110与第三绝缘部分130之间，可增大绝缘材料100的介电常数。具体地讲，第一绝缘部分110、第三绝缘部分130和第二绝缘部分120中包含的无机物可以为钛酸钡。
具有高介电常数的绝缘材料100可用在各种应用中，例如电容器和指纹传感器。
第二绝缘部分120中包含的粘合剂可包括(但不限于)例如聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯醇缩甲醛或苯氧基。
图2示出了制造绝缘材料100的过程。绝缘材料100可采用卷对卷(roll-to-roll)方法形成。
将第一绝缘部分210层压在第一载体C1上，将层压在第一载体上的第一绝缘部分缠绕在第一卷辊(roll)R1上。此外，将第二绝缘部分220层压在第二载体C2上，将层压在第二载体上的第二绝缘部分缠绕在第二卷辊R2上。
当第一卷辊R1和第二卷辊R2滚动时，缠绕在卷辊上的绝缘部分和载体松散开。第一载体C1与第二载体C2彼此层压，并且同时彼此挤压，以使第一绝缘部分210的一个表面和第二绝缘部分220的一个表面彼此接触。当第一载体C1与第二载体C2在两个卷辊之间滚动时，第一载体C1和第二载体C2彼此层压并且彼此挤压。在挤压过程中可施加热。
然后，将第二载体C2滚落(即，移除)。结果，第二绝缘部分220暴露。
将第三绝缘部分230层压在第三载体C3上，将层压在第三载体上的第三绝缘部分缠绕在第三卷辊R3上。第一载体C1和第三载体C3彼此层压，并且同时彼此挤压，以使第三绝缘部分230层压到被暴露的第二绝缘部分220上。当第一载体C1和第二载体C3在两个卷辊之间滚动时，第一载体C1与第三载体C3彼此层压并且彼此挤压。在挤压过程中可施加热。
然后，使第一载体C1、第三载体C3以及层压在它们之间的所有部分固化，并且通过移除第一载体C1和第二载体C3，完成第一绝缘部分210、第三绝缘部分230以及介于它们之间的第二绝缘部分220。也可在移除第一载体C1和第三载体C3之后，使层压的绝缘部分210、220和230固化。固化温度可以为大约190摄氏度。
上述的第一载体C1、第二载体C2和第三载体C3可以是PET、PE、或PVC。
图3示出了根据本发明的另一实施例的绝缘材料100。
参照图3，根据本发明的另一实施例的绝缘材料100包括第一绝缘部分110、第三绝缘部分130以及介于第一绝缘部分110与第三绝缘部分130之间的第二绝缘部分120。
第一绝缘部分110和第三绝缘部分130可形成为具有不同的厚度。此外，第一绝缘部分110中包含的无机填料的含量的百分比可以与第三绝缘部分130中包含的无机填料的含量的百分比不同。
通过使第一绝缘部分110和第三绝缘部分130形成为具有彼此不同的厚度以及彼此不同的百分比的含量的无机填料F，可补偿绝缘材料100的翘曲。
例如，当第一绝缘部分110和第三绝缘部分130具有相同的厚度和相同的百分比的含量的无机填料F时，如果绝缘材料100翘曲为向下凸起(即，笑脸形，∪)，则可通过将置于上侧上的第一绝缘部分110形成为比置于下侧上的第三绝缘部分130厚来补偿绝缘材料100，以向上翘曲。
另一方面，当第一绝缘部分110和第三绝缘部分130具有相同的厚度和相同的百分比的含量的无机填料F时，如果绝缘材料100翘曲为向上凸起(即，哭脸形，∩)，则可通过将置于下侧上的第三绝缘部分130形成为比置于上侧上的第一绝缘部分110厚来补偿绝缘材料100，以向下翘曲。
同时，根据本实施例的绝缘材料100可使用上述的卷对卷方法形成，根据本实施例的绝缘材料100可通过在上述的卷对卷方法中使第一绝缘部分210和第三绝缘部分230的厚度彼此不同来完成。
印刷电路板
图4示出了根据本发明的实施例的印刷电路板10。
参照图4，根据本发明的实施例的印刷电路板10包括电路140和绝缘材料100，绝缘材料100包括第一绝缘部分110、第三绝缘部分130以及介于第一绝缘部分110与第三绝缘部分130之间的第二绝缘部分120。
第二绝缘部分120中的无机材料的含量的百分比可大于第一绝缘部分110中的无机材料的含量的百分比。第二绝缘部分120中的无机材料的含量百分比可大于第三绝缘部分130中的无机材料的含量百分比。
此外，第二绝缘部分120可减小绝缘材料100的热膨胀系数或增大绝缘材料100的介电常数。
以上已详细地描述了绝缘材料100，因此在此将不再赘述。
电路140形成在绝缘材料100上。具体地讲，电路140形成在绝缘材料100的上表面、下表面或上表面和下表面这二者上。电路140与绝缘材料100的第一绝缘部分110接触。由于第一绝缘部分110和第三绝缘部分130中的无机填料F的含量的量和含量的百分比不大，因此可在电路140与绝缘部分110、130之间提供足够的粘合强度。
电路140可采用加成工艺、减成工艺和半加成工艺中的一种工艺来形成。例如，在形成电路140之前，首先，可将金属层层压在绝缘材料100上，然后，可通过使金属层图案化来形成电路140。
电路140可由例如铜(Cu)，银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)或铂(Pt)制成。
绝缘材料100可设置为多个，电路140可形成在多个绝缘材料100中的每一个上。多个绝缘材料100可均由第一绝缘部分110、第三绝缘部分130以及介于第一绝缘部分110与第三绝缘部分130之间的第二绝缘部分120构成。
绝缘材料100可具有形成在其中的过孔150。过孔150被构造为将分别形成在绝缘材料100的上表面和下表面上的电路140彼此连接。过孔150通过使用导电材料填充形成在绝缘材料100中的通孔而形成。
通孔是贯穿绝缘材料100的孔，并且可使用例如CNC钻机、CO2激光器或Yag激光器形成。在形成通孔时，可同时使用相同的工艺将第一绝缘部分110、第三绝缘部分130和第二绝缘部分120穿透，或者可在使用一种工艺将第二绝缘部分120穿透之前，使用另一种工艺将第一绝缘部分110和第三绝缘部分130穿透。
可使用(但不限于)例如对通孔进行镀覆或者在通孔中填充导电膏来填充通孔。
根据本发明的实施例的印刷电路板10的绝缘材料100与金属之间的热膨胀系数的差异比传统的印刷电路板的绝缘材料与金属之间的热膨胀系数的差异小，因此有利于实现精密的电路，并且提供绝缘材料100与电路140之间的足够的粘合强度。此外，根据第二绝缘部分120中的无机材料的种类，可增大绝缘材料100的介电常数。
图5示出了根据本发明的另一实施例的印刷电路板10。
参照图5，根据本发明的另一实施例的印刷电路板10包括电路140和绝缘材料100，绝缘材料100包括第一绝缘部分110、第三绝缘部分130和介于第一绝缘部分110与第三绝缘部分130之间的第二绝缘部分120。
在本实施例中，第一绝缘部分110和第三绝缘部分130形成为具有彼此不同的厚度。此外，第一绝缘部分110中的无机填料F的含量的百分比可与第三绝缘部分130中的无机填料F的含量的百分比不同。
通过使第一绝缘部分110和第三绝缘部分130形成为具有彼此不同的厚度以及彼此不同的百分比的含量的无机填料F，可补偿绝缘材料100的翘曲。
以上已对此进行了描述，因此在此将不赘述。
虽然以上已描述了本发明的一些实施例，但应认识的是，在不脱离应由权利要求限定的本发明的技术理念和范围的情况下，本发明所属的本领域技术人员可对本发明做出多种变换和变型。还应认识到，除了上述实施例之外，本发明的权利要求中还包括大量的其它实施例。

Claims (11)

1.一种印刷电路板，所述印刷电路板包括电路和绝缘材料，
其中，所述绝缘材料包括：
第一绝缘部分；
第三绝缘部分；
第二绝缘部分，介于第一绝缘部分与第三绝缘部分之间，
其中，第二绝缘部分中的无机材料的含量的百分比比第一绝缘部分中的无机材料的含量的百分比和第三绝缘部分中的无机材料的含量的百分比大，
其中，所述印刷电路板还包括多个过孔，所述多个过孔中的每个穿过第一绝缘部分、第二绝缘部分和第三绝缘部分中的全部。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，第一绝缘部分包含树脂和无机填料。
3.根据权利要求2所述的印刷电路板，其中，用于无机填料的材料与第二绝缘部分中的无机材料的材料相同。
4.根据权利要求2所述的印刷电路板，其中，第一绝缘部分中包含的无机填料的量与第三绝缘部分中包含的无机填料的量不同。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，第二绝缘部分中的无机材料减小绝缘材料的热膨胀系数。
6.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，第二绝缘部分中的无机材料增大绝缘材料的介电常数。
7.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，第二绝缘部分中的无机材料包括SiO2和BaTiO3中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，第一绝缘部分的厚度与第三绝缘部分的厚度不同。
9.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，第二绝缘部分的厚度小于第一绝缘部分的厚度。
10.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，所述电路形成在所述绝缘材料的上表面和下表面上。
11.根据权利要求10所述的印刷电路板，其中，所述多个过孔中的每个将形成在绝缘材料的上表面上的电路与形成在绝缘材料的下表面上的电路电连接。
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