JP2015199330A - 複合基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】低誘電率及び低誘電損失を兼ね備える複合基板を提供すること。
【解決手段】導電層110と、導電層110に位置する空孔含有絶縁層120と、を含み、空孔含有絶縁層120は、空孔含有絶縁層120の表面から空孔含有絶縁層120の厚さ方向Dtに沿って延伸する複数の空孔120aを有する複合基板とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、複合基板に関する。
新世代の電子製品は、軽薄短小の傾向があり、高周波転送の能力が要求されるため、回路板の配線が高密度化され、回路板の材料の選用がより厳しく要求されるようになる。一般的には、高周波電子素子は、回路板と接合される。転送速度を維持しまた転送信号の完備性を保持するために、回路板の基板材料は、低い誘電率(dielectric constant)及び誘電損失(損失因子(dissipation factor)ともいう)を兼ね備えなければならない。そのため、如何に低誘電率及び低誘電損失を持つ材料を開発して、高周波回路板の製造に応用するかは、現在の当業者の当面している問題である。
本発明の一態様は、導電層と、該導電層に位置する空孔含有絶縁層とを含み、上記空孔含有絶縁層は、空孔含有絶縁層の表面から空孔含有絶縁層の厚さ方向に沿って延伸する複数の空孔を有する複合基板を提供するものである。空孔含有絶縁層が、誘電率約1の空気で満ちている複数の空孔を有するため、空孔無しの絶縁層と比較して、空孔含有絶縁層の誘電率がより低く、高周波基板分野における絶縁層の低誘電率に対する要求に一層適い、現在の当業者の当面している問題を解決することができる。
本発明の一実施形態によれば、空孔は、スルーホール又はブラインドホールである。
本発明の一実施形態によれば、複合基板は、高周波応用の複合基板である。
本発明の一実施形態によれば、複合基板は、導電層と空孔含有絶縁層との間に挟まれた接着層を更に含む。
本発明の一実施形態によれば、複合基板は、空孔含有絶縁層の表面を覆う別の導電層を更に含む。
本発明の一実施形態によれば、導電層の材質は、銅、アルミニウム、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、亜鉛、クロム、マンガン、コバルト、金、錫、鉛、ステンレス又はそれらの組み合わせである。
本発明の一実施形態によれば、空孔含有絶縁層の材質は、熱硬化性ポリイミド(thermosetting polyimide)、熱可塑性ポリイミド(thermoplastic polyimide;TPI)、液晶高分子(LCP)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate;PET)、テフロン(登録商標)(Teflon)、ポリエチレン(Polyethylene;PE)、ポリプロピレン(Polypropylene;PP)、ポリスチレン(Polystyrene;PS)、ポリ塩化ビニル(Polyvinyl Chloride;PVC)、ポリアミド(Polyamide)、アクリル樹脂(Acrylic resin)、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂(Acrylonitrile‐Butadiene‐Styrene resin)、フェノール樹脂(Phenolic Resin)、エポキシ樹脂(Epoxy resin)、ポリエステル(Polyester)、シリコーン(Silicone)、ポリウレタン(Polyurethane;PU)、ポリカーボネート(Polycarbonate;PC)、ブチルラバー(Butyl rubber)又はそれらの組み合わせである。
本発明の一実施形態によれば、複合基板は、空孔内に充填された、熱伝導性接着剤、導電性接着剤又はそれらの混合物のような機能ゲルを更に含む。
本発明の一実施形態によれば、機能ゲルは、更に、空孔含有絶縁層の表面を覆う。
本発明の一実施形態によれば、熱伝導性接着剤は、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化珪素、酸化亜鉛又はそれらの組み合わせである複数の熱伝導粒子を有する。
本発明の一実施形態によれば、導電性接着剤は、材質が銅、アルミニウム、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、亜鉛、クロム、マンガン、コバルト、金、錫、鉛、ステンレス又はそれらの組み合わせである複数の導電物質を有する。
本発明の別の態様は、空孔含有絶縁層の表面から空孔含有絶縁層の厚さ方向に沿って延伸する、スルーホール又はブラインドホールである複数の空孔を有する高周波応用の空孔含有絶縁層を提供するものである。
本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。 本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。 本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。 本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。 本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。 本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。 本発明の一実施形態による高周波応用の空孔含有絶縁層を示す断面概略図である。 本発明の一実施形態による高周波応用の空孔含有絶縁層を示す断面概略図である。
以下、図面で本発明の複数の実施形態を開示し、明らかに説明するために、数多くの実際の細部を下記叙述で合わせて説明する。しかしながら、理解すべきなのは、これらの実際の細部が、本発明を制限するためのものではない。つまり、本発明の実施形態の一部において、これらの実際の細部は、必須なものではない。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子は、図面において簡単で模式的に示される。
一般的には、高周波転送に好適に用いられる回路板の基板材料としては、低い誘電率及び誘電損失を兼ね備えなければならない。その原因は、基板の信号伝送速度と基板材料の誘電率の平方根が反比例するため、一般には、基板材料の誘電率が小さければよいが、一方、誘電損失が小さければ信号伝達の損失が小さいことを表すので、誘電損失の低い材料により提供可能な転送品質も良好であるからである。
より低い誘電率及び誘電損失を有する基板材料を提供するために、本発明の一態様は、導電層と、空孔含有絶縁層と、を含む複合基板を提供する。複合基板における空孔含有絶縁層が、誘電率約1の空気で満ちている複数の空孔を有するため、空孔無しの絶縁層と比較して、空孔含有絶縁層の誘電率がより低く、高周波基板分野における絶縁層の低誘電率に対する要求に一層適う。言い換えれば、この複合基板は、高周波応用の複合基板とされてもよい。以下、複数の実施形態を詳しく説明するが、これに限定されない。
図1は、本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。図1に示すように、複合基板は、導電層110と、空孔含有絶縁層120と、を含む。
一実施形態において、導電層110の材質は、銅、アルミニウム、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、亜鉛、クロム、マンガン、コバルト、金、錫、鉛、ステンレス又はそれらの組み合わせであるが、これに限定されない。一実施形態において、導電層110の厚さは、5μm〜70μmである。しかしながら、導電層110の厚さとしては、複合基板の用途によって適当に選択されるが、上記で例示された実施形態に限定されない。
空孔含有絶縁層120は、空孔含有絶縁層120の表面から空孔含有絶縁層120の厚さ方向Dtに沿って延伸する複数の空孔120aを有し、導電層110に位置する。図1に示すように、空孔120aの延伸方向が厚さ方向Dtにほぼ平行である。他の実施形態において、空孔が傾斜に延伸してもよく、言い換えれば、空孔の延伸方向と厚さ方向との間に90度より小さい夾角を有する。空孔120aは、例えば、CNC機械ドリリング、鋳型による微細穴打抜き、レーザードリリング又はリソグラフィー等の工程のような、いずれのパターン化工程によって製造してもよい。空孔の形態としては、スルーホール又はブラインドホールであってもよい。上記パターン化工程の工程パラメータを調整して、スルーホール又はブラインドホールを形成してもよい。本実施形態において、図1に示すように、空孔120aはスルーホールである。そのため、空孔120aの深さは、空孔含有絶縁層120の厚さt1に相当する。空孔含有絶縁層120の厚さt1は、特性要求(例えば、電気的性質要求)によって適宜に調整されるので、制限されない。しかしながら、一実施形態において、空孔含有絶縁層120の厚さt1は、5μm〜260μmである。また、空孔120aの直径dも、制限されない。
上面からの角度で言えば、空孔120aの形状としては、例えば、多角形、L形、十字形、星形等のような任意の形状であってもよいが、これに限定されない。また、一実施形態において、上面からの角度で見れば、開口率(つまり、全ての空孔の面積/空孔含有絶縁層の表面の合計面積)が5%より大きい。一方、側面からの角度で言えば、空孔の形状は、長方形、円錐形、台形等のような、任意の形状であってもよい、例えば、これに限定されない。本実施形態において、図1に示すように、側面からの角度で言えば、空孔120aの形状が長方形である。
一実施形態において、空孔含有絶縁層120の材質は、熱硬化性ポリイミド(thermosetting polyimide)、熱可塑性ポリイミド(thermoplastic polyimide;TPI)、液晶高分子(LCP)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate;PET)、テフロン(登録商標)(Teflon)、ポリエチレン(Polyethylene;PE)、ポリプロピレン(Polypropylene;PP)、ポリスチレン(Polystyrene;PS)、ポリ塩化ビニル(Polyvinyl Chloride;PVC)、ポリアミド(Polyamide)、アクリル樹脂(Acrylic resin)、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂(Acrylonitrile‐Butadiene‐Styrene resin)、フェノール樹脂(Phenolic Resin)、エポキシ樹脂(Epoxy resin)、ポリエステル(Polyester)、シリコーン(Silicone)、ポリウレタン(Polyurethane;PU)、ポリカーボネート(Polycarbonate;PC)、ブチルラバー(Butyl rubber)又はそれらの組み合わせである。上記材料の誘電率は、殆ど2以上である。本発明は、上記材料を複数の空孔120aと組み合わせて、空孔含有絶縁層120の誘電率を2より小さくし、高周波基板分野における絶縁層の低誘電率に対する要求に一層適うようにする。
図2は、本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。図2に示すように、複合基板は、導電層110と、空孔含有絶縁層120と、を含む。図2は、空孔含有絶縁層120の空孔120bがブラインドホールであることが、図1に示す複合基板と異なっている。ブラインドホールは、例えば、レーザードリリング工程によって製造される。一実施形態において、空孔120b(つまり、ブラインドホール)の深さt2は、空孔含有絶縁層120の厚さt1の5%〜80%を占める。
図3は、本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。図3は、複合基板が導電層110と空孔含有絶縁層120との間に挟まれた接着層130を更に含むことが、図2に示す複合基板と異なっている。接着層130は、良好な接着性能を提供して、導電層110と空孔含有絶縁層120とを堅固に接着させることに用いることができる。接着層130の材質は、熱硬化性接着系、混成接着系又は感圧接着系の樹脂であってもよい。具体的には、接着層130の材質は、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン系樹脂、ポリパラシクロキシレン系樹脂、ビスマレイミド系樹脂、ポリイミド樹脂又はそれらの混合物であってもよい。接着層130の厚さは、例えば、約3μm〜50μmであってもよい。
図4は、本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。図4は、複合基板が空孔含有絶縁層120の表面を覆う別の導電層110’を更に含むことが、図1に示す複合基板と異なっている。導電層110’の材質が上記導電層110の材質の実施形態と同じであってもよいので、ここで繰り返して説明しない。
図5は、本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。図5は、複合基板が空孔120a内に充填された、例えば、熱伝導性接着剤、導電性接着剤、その混合物又は他の機能を持つゲルのような機能ゲル140を更に含むことが、図1に示す複合基板と異なっている。そのため、図5の複合基板が例えば、熱伝導又は導電機能のような他の機能を有してもよい。
例としていえば、機能ゲル140が熱伝導性接着剤である場合、熱伝導性接着剤が図5の空孔120aに充填されると、複合基板がz方向(つまり、厚さ方向)の熱伝導機能を持つようになる。このような複合基板は、散熱分野に応用され、例えば、発光ダイオードの散熱基板とすることができる。熱伝導性接着剤は、熱伝導粒子及びゲルを含んでもよい。一実施形態において、熱伝導粒子は、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化珪素、酸化亜鉛又はそれらの組み合わせである。熱伝導粒子のサイズは、ここで限定されない。しかしながら、一実施形態において、熱伝導粒子の直径が空孔(例えば、スルーホール又はブラインドホール)の深さの30%より小さい。ゲルとしては、流動性を有する樹脂又は溶剤を含む樹脂及び溶剤に溶けた樹脂であってもよい。具体的には、前記樹脂は、例えば、ポリアミド酸(poly amic acid)、液晶高分子、ポリエチレンテレフタレート、テフロン(登録商標)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、アクリル樹脂、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、シリコーン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ブチルラバー又はそれらの組み合わせであってもよい。
機能ゲル140が導電性接着剤である場合、導電性接着剤が図5の空孔120aに充填されると、複合基板がz方向の導電機能を持つようになる。導電性接着剤は、導電物質及びゲルを含んでもよい。一実施形態において、導電物質の材質は、銅、アルミニウム、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、亜鉛、クロム、マンガン、コバルト、金、錫、鉛、ステンレス又はそれらの組み合わせである。導電物質としては、銀粉、銅粉、ニッケル粉、銀被覆銅粉、銀被覆ニッケル粉、銀線又は銅線のような粉体又は線の形態であってもよい。ゲルが上記熱伝導性接着剤のゲルの種類の実施形態と同じであってもよいので、ここで繰り返して説明しない。
図6は、本発明の一実施形態による複合基板を示す断面概略図である。図6は、複合基板の機能ゲル140が更に空孔含有絶縁層120の表面を覆うことが、図5に示す複合基板と異なっている。機能ゲル140が熱伝導性接着剤であれば、複合基板がx‐y方向(つまり平面方向)及びz方向の熱伝導機能を兼備し、優れた熱伝導効果を示すことができる。機能ゲル140が導電性接着剤であれば、複合基板がx‐y方向及びz方向の導電機能を兼備し、優れた導電効果を示すことができる。
上記図1〜図6で例示された複合基板構造は、成膜、パターン化工程及び積層工程等によって形成することができる。成膜方式としては、スピンコート、スリットコート、押出コード、カーテンコード、斜板コード又はブレードコードのような塗布成膜によって、絶縁層又は接着層を形成する。その後、CNC機械ドリリング、鋳型による微細穴打抜き、レーザードリリング又はリソグラフィー等の工程のようなパターン化工程によって、絶縁層に空孔を形成して、空孔含有絶縁層を形成する。複合基板が双面板であれば、積層工程によって別の導電層を図1に示すような複合基板の空孔含有絶縁層120に積層して、図4に示すような双面板を形成することができる。
本発明の別の態様は、高周波応用の空孔含有絶縁層を提供するものである。図7は、本発明の一実施形態による高周波応用の空孔含有絶縁層を示す断面概略図である。空孔含有絶縁層120は、空孔含有絶縁層120の表面から空孔含有絶縁層120の厚さ方向Dtに沿って延伸する複数の空孔120aを有する。空孔120aが誘電率約1の空気で満ちているため、空孔無しの絶縁層と比較して、空孔含有絶縁層120の誘電率がより低く、高周波基板分野における絶縁層の低誘電率に対する要求に一層適う。本実施形態において、図7に示すように、空孔120aはスルーホールである。別の実施形態において、図8に示すように、空孔含有絶縁層120の空孔120bは、ブラインドホールである。
空孔含有絶縁層120の製造方法については、空孔120aの延伸方向、サイズ、分布、上面や側面形状、及び空孔含有絶縁層120の材質として、上記空孔含有絶縁層120についての実施形態を参照することができ、ここで繰り返して説明しない。
上記をまとめると、本発明は、複合基板導電層と、空孔含有絶縁層と、を含む複合基板の複数の実施形態を提供するものである。複合基板としては、ゲル無し型(つまり、接着層を含まない)又はゲル有り型(つまり、接着層を含む)基板であってもよく、単面板又は双面板であってもよい。空孔にいずれの物質も充填されていない場合、空気の誘電率が約1であるため、空孔無しの絶縁層と比較して、空孔含有絶縁層の誘電率がより低く、高周波基板分野における絶縁層の低誘電率に対する要求に一層適うことは、重要である。空孔に熱伝導性接着剤が充填されている場合、複合基板が熱伝導機能を持つようになる。空孔に導電性接着剤が充填されている場合、複合基板が導電機能を持つようになる。そのため、本発明の複合基板は、多様な応用を持つ。本発明は、また、高周波応用の空孔含有絶縁層の複数の実施形態を提供する。空孔にいずれの物質も充填されなく、空気の誘電率が約1であるため、空孔無しの絶縁層と比較して、空孔含有絶縁層の誘電率がより低く、高周波分野に応用される。
実施形態には本発明を前述の通り開示したが、本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
110:導電層
110’:別の導電層
120:空孔含有絶縁層
120a、120b:空孔
130:接着層
140:機能ゲル
Dt:厚さ方向
d:空孔の直径
t1:空孔含有絶縁層の厚さ
t2:ブラインドホールの深さ

Claims (12)

  1. 導電層と、
    前記導電層に位置する空孔含有絶縁層と、
    を含み、
    前記空孔含有絶縁層は、前記空孔含有絶縁層の表面から前記空孔含有絶縁層の厚さ方向に沿って延伸する複数の空孔を有する複合基板。
  2. 前記空孔は、スルーホール又はブラインドホールである請求項1に記載の複合基板。
  3. 前記複合基板は、高周波応用の複合基板である請求項1に記載の複合基板。
  4. 前記導電層と前記空孔含有絶縁層との間に挟まれた接着層を更に含む請求項1に記載の複合基板。
  5. 前記空孔含有絶縁層の前記表面を覆う別の導電層を更に含む請求項1に記載の複合基板。
  6. 前記導電層の材質は、銅、アルミニウム、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、亜鉛、クロム、マンガン、コバルト、金、錫、鉛、ステンレス又はそれらの組み合わせである請求項1に記載の複合基板。
  7. 前記空孔含有絶縁層の材質は、熱硬化性ポリイミド(thermosetting polyimide)、熱可塑性ポリイミド(thermoplastic polyimide;TPI)、液晶高分子(LCP)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate;PET)、テフロン(登録商標)(Teflon)、ポリエチレン(Polyethylene;PE)、ポリプロピレン(Polypropylene;PP)、ポリスチレン(Polystyrene;PS)、ポリ塩化ビニル(Polyvinyl Chloride;PVC)、ポリアミド(Polyamide)、アクリル樹脂(Acrylic resin)、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂(Acrylonitrile‐Butadiene‐Styrene resin)、フェノール樹脂(Phenolic Resin)、エポキシ樹脂(Epoxy resin)、ポリエステル(Polyester)、シリコーン(Silicone)、ポリウレタン(Polyurethane;PU)、ポリカーボネート(Polycarbonate;PC)、ブチルラバー(Butyl rubber)又はそれらの組み合わせである請求項1に記載の複合基板。
  8. 前記空孔内に充填された、熱伝導性接着剤、導電性接着剤又はそれらの混合物のような機能ゲルを更に含む請求項1に記載の複合基板。
  9. 前記機能ゲルは、更に、前記空孔含有絶縁層の前記表面を覆う請求項8に記載の複合基板。
  10. 前記熱伝導性接着剤は、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化珪素、酸化亜鉛又はそれらの組み合わせである複数の熱伝導粒子を有する請求項8に記載の複合基板。
  11. 前記導電性接着剤は、銅、アルミニウム、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、亜鉛、クロム、マンガン、コバルト、金、錫、鉛、ステンレス又はそれらの組み合わせである複数の導電物質を有する請求項8に記載の複合基板。
  12. 空孔含有絶縁層の表面から前記空孔含有絶縁層の厚さ方向に沿って延伸する、スルーホール又はブラインドホールである複数の空孔を有する高周波応用の空孔含有絶縁層。
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