TW201831320A - Ｐｉ型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板及其製備方法 - Google Patents

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Abstract

一種PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，從上到下依次包括第一低輪廓銅箔層、上極低介電膠層、芯層、下極低介電膠層及第二低輪廓銅箔層，其中芯層為聚醯亞胺膜，第一、二低輪廓銅箔層之Rz值為0.4至1.0μm，上極低介電膠層及下極低介電膠層的Dk值為2.0至3.0(10GHz)，且Df值為0.002至0.010(10GHz)。故本發明之基板不但電性良好，且具備高速傳輸性、低熱膨脹係數、於高溫濕度環境下穩定的Dk/Df性能、超低吸水率、良好的UV鐳射鑽孔能力、適合高密度組裝的低反彈力，以及極佳的機械性能。

Description

PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板及其製備方法
本發明係關於FPC(軟性印刷電路板)用雙面銅箔基板，尤係關於一種PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板及其製法。
隨著通訊技術的飛躍發展，為滿足信號傳送高頻高速化、散熱導熱快速化以及生產成本最低化，各種形式的混壓結構多層板的設計與應用應運而生。印刷電路板係電子產品中不可或缺的材料，而隨著消費性電子產品需求增長，對於印刷電路板的需求亦與日俱增。由於軟性印刷電路板(FPC，Flexible Printed Circuit)具有可撓曲性及可於三度空間佈線等特性，在科技化電子產品強調輕薄短小、可撓曲性、高頻率之發展驅勢下，目前被廣泛應用於電腦及其外圍設備、通訊產品以及消費性電子產品等。
在高頻領域中，無線基礎設施需要提供足夠低的插損，才能有效提高能源利用率。隨著5G通訊、毫米波、航天軍工的加速發展，高頻高速FPC(軟性印刷電路板) /PCB(印刷電路板)需求業務來臨，並隨著大數據、物聯網等新興行業興起以及移動互聯終端的普及，快速地處理、傳送信息，成為通訊行業重點。在通訊領域中，未來5G網路比4G擁有更加高速的頻寬、更密集的微基站建設，網速更快。應物聯網與雲端運算以及新時代各項寬頻通訊之需求，發展高速伺服器與更高傳輸速度的手機已成市場之趨勢。一般而言，FPC/PCB係整個傳輸過程中主要的瓶頸，若欠缺良好的設計與電性佳的相關材料，將嚴重延遲傳輸速度或造成訊號損失。這就對電路板材料提出了很高的要求。此外，當前業界主要所使用的高頻基板主要為LCP(液晶)板、PTFE(聚四氟乙烯)纖維板，然而也受到製程技術的限制，對製造設備的高要求且需要在較高溫環境(>280℃)下才可以操作，隨之也造成了其膜厚不均勻，而造成了電路板的阻抗控制不易。此外，是種基板之使用還面臨不能適用快壓機設備，而導致加工困難，而其他樹脂類基板雖然無上述問題，但卻有電性不佳、接著力太弱或機械強度不好等問題。
一般的環氧樹脂產品，於下游產業的小孔徑(<100μm)UV(紫外線)鐳射加工下表現並不理想，容易造成通孔(PTH，Plating Through Hole)或孔洞內縮，只適合採用於較大孔徑之機械鑽孔的方式，工藝適應性較差。
此外，於多層板及軟硬結合板的製備時，由於一般PI型及TPI型銅箔基板的吸水性高達1至2%，其將造成爆板問題，故嚴重影響良率。
於成本、效能及作業性方面，LCP、TPI法製備的高頻基板，生產時因需高溫壓合，其溫度於280至330℃之間，特別係於生產傳輸性能較優的38μm以上厚度之產品時，其效率低，成本高。
本發明主要目的為提供一種PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，本發明之基板不但電性良好，同時具備高速傳輸性、低熱膨脹係數、於高溫濕度環境下穩定的Dk/Df性能、超低吸水率、良好的UV鐳射鑽孔能力、適合高密度組裝的低反彈力以及極佳的機械性能，且可撓性佳、耐焊錫性高、接著力佳及尺寸安定性佳，適用於UV鐳射小於100μm之小孔徑加工，膜厚均勻，阻抗控制良好。另外，塗佈法當前技術最多只能塗佈50μm左右之厚度，反之，本發明之製備方法卻可輕易獲得100μm以上之厚膜。
本發明提供一種PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，係包括：芯層，係具有相對之上表面及下表面，且形成所述芯層之材質為聚醯亞胺；上極低介電膠層，係形成於所述芯層之上表面上；下極低介電膠層，係形成於所述芯層之下表面上，其中，所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之Dk(介電常數)值各自為2.2至3.0(10GHz)；第一低輪廓銅箔層，係形成於所述上極低介電膠層上，使所述上極低介電膠層位於所述第一低輪廓銅箔層與芯層之間；以及第二低輪廓銅箔層，係形成所述下極低介電膠層上，使所述下極低介電膠層位於所述第二低輪廓銅 箔層與芯層之間，其中，所述第一低輪廓銅箔層及第二低輪廓銅箔層之Rz(表面粗糙度)值各自為0.4至1.0μm；其中，所述芯層之厚度為5至50μm；所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之厚度皆為2至50μm；所述第一低輪廓銅箔層及所述第二低輪廓銅箔層之厚度皆為1至35μm。
於一具體實施例中，所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之Df(介電損耗因數)值各自為0.002至0.010(10GHz)。
於一具體實施例中，所述第一低輪廓銅箔層及第二低輪廓銅箔層各自為壓延銅箔層或電解銅箔層。
於一具體實施例中，所述PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之吸水率為0.01至1.5%，且所述PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之各層之間的接著力為>0.7kgf/cm2。
進一步地說，形成所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之樹脂材料係獨立選自聚四氟乙烯、氟系樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、矽橡膠樹脂、聚對二甲苯樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂及聚醯亞胺樹脂所組成群組之至少一者，且該氟系樹脂不同於聚四氟乙烯。
於一具體實施例中，所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層皆包括燒結二氧化矽、聚四氟乙烯、氟系樹脂、磷系阻燃劑及聚醯亞胺樹脂，且所述燒結二氧化矽、所述聚四氟乙烯、所述氟系樹脂及所述磷系阻燃劑之比例為總固含量的8至50%(重量百分比)，所述聚醯亞胺樹脂含 量之比例為40至90%(重量百分比)，其他成分含量之比例為2至10%(重量百分比)，所述其他成分包括硬化劑、促進劑及視需要的環氧樹脂。
於一具體實施例中，所述燒結二氧化矽之比例為總固含量之2至15%(重量百分比)，所述聚四氟乙烯之比例為總固含量之2至10%(重量百分比)，所述氟系樹脂之比例為總固含量之2至10%(重量百分比)，所述磷系阻燃劑之比例為總固含量之2至15%(重量百分比)。
於一具體實施例中，所述PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之吸水率為0.01至0.5%。
於一具體實施例中，所述芯層之厚度為5至12.5μm；所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之厚度皆為10至50μm；且所述第一低輪廓銅箔層及所述第二低輪廓銅箔層之厚度皆為6至18μm。
本發明復提供一種PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之製備方法，包括下述步驟：步驟一，將上極低介電膠層塗佈於芯層之上表面上，並於50至130℃之溫度下烘乾所述上極低介電膠層；步驟二，在所述上極低介電膠層上壓合第一低輪廓銅箔層，其中，壓合溫度為50至130℃，壓合壓力為1.0至3.0kgf；步驟三，將下極低介電膠層塗佈於芯層之下表面上，並於50至130℃之溫度下烘乾所述下極低介電膠層；步驟四在所述下極低介電膠層上壓合第二低輪廓銅 箔層，其中，壓合溫度為50至130℃，壓合壓力為1.0至3.0kgf。
本發明至少具有以下優點：
一、本發明採用低輪廓銅箔層，信號傳輸過程中具有集膚效應，由於低輪廓銅箔表面粗糙度較低，結晶細膩，表面平坦性較佳，因而信號能實現高速傳輸，同時上、下極低介電膠層具備較低且穩定之Dk/Df性能，可減少信號傳輸過程中之損耗，進一步提高信號傳輸質量，完全能勝任FPC高頻高速化、散熱導熱快速化以及生產成本最低化發展之需要。
二、由於本發明中上、下極低介電膠層之配方中含有聚醯亞胺樹脂、燒結二氧化矽、聚四氟乙烯、氟系樹脂及磷系阻燃劑，使其具有較低之吸水率，因而具有極低且於高溫濕度環境下穩定之Dk/Df值，使得本發明適於低溫(低於180℃)快速壓合，工藝加工性強，且對製作設備要求低，進而降低生產成本，其設備操作性及加工性均優於現有之LCP基板及PTFE纖維板。此外，由於適於低溫壓合，可大幅度降低了製備FPC過程中線路氧化之風險。
三、由於本發明之芯層為聚醯亞胺膜，上、下極低介電膠層為聚醯亞胺層，故本發明相較於傳統之環氧樹脂產品，更適合下游產業之小孔徑(<100μm)UV鐳射加工，不容易造成通孔(PTH，Plating Through Hole)或孔洞內縮，壓合時膜厚均勻，阻抗控制良好，不單只適合採用較大孔徑之機械鑽孔之加工方式，製程適應性較強。
四、本發明與LCP板相比具有較低之反彈力，適合下游高密度組裝製程。
五、本發明之芯層為聚醯亞胺膜，且上、下極低介電膠層之配方中含有聚醯亞胺樹脂、燒結二氧化矽、聚四氟乙烯、氟系樹脂及磷系阻燃劑，由於各原料具有低吸水率，故本發明之整體吸水率係於0.01至1.5%之間，甚至低於0.5%，由於其具有超低之吸水率，即使吸水後其性能亦穩定，具有較佳之電氣性能，可大幅度降低多層板及軟硬結合板之爆板風險，減少訊號傳輸插入之損耗。
六、本發明復具有熱膨脹性佳、可撓性佳、耐焊錫性高及極佳的機械性能等優點，且接著力佳，其接著力為>0.7kgf/cm2。
七、本發明之製程溫度為50至130℃，可大幅度降低能耗及成本，提高作業性，不僅可製造適宜厚度之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，更可輕易獲得100μm之基材。
本發明之上述說明僅係本發明技術方案之概述，為能更清楚了解本發明之技術手段，並可依據說明書之內容予以實施，下述為本發明之較佳實施例並配合附圖詳細說明。
100‧‧‧第一低輪廓銅箔層
200‧‧‧上極低介電膠層
300‧‧‧芯層
300a‧‧‧上表面
300b‧‧‧下表面
400‧‧‧下極低介電膠層
500‧‧‧第二低輪廓銅箔層
第1圖係顯示本發明PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之結構示意圖。
下述藉由特定之具體實施例說明本發明之具體實施方式，本領域中具有通常知識者可自本說明書所揭示之內 容輕易了解本發明之優點及功效。本發明亦可於其他不同之方式予以實施，即，在不背離本發明所揭示之範疇下，能予不同之修飾與改變。
如第1圖所示，本發明提供一種PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，係包括：芯層300，所述芯層為聚醯亞胺膜；所述芯層具有相對之上表面300a及下表面300b；極低介電膠層，所述極低介電膠層具有上極低介電膠層200及下極低介電膠層400，所述上極低介電膠層200形成於所述芯層300之上表面300a上，所述下極低介電膠層400形成於所述芯層300之下表面300b上，其中，所述上極低介電膠層200及所述下極低介電膠層400之Dk(介電常數)值各自為2.2至3.0(10GHz)；以及低輪廓銅箔層，所述低輪廓銅箔層包括第一低輪廓銅箔層100及第二低輪廓銅箔層500，所述第一低輪廓銅箔層100形成於所述上極低介電膠層200之上表面上，使所述上極低介電膠層200位於所述第一低輪廓銅箔層100與芯層300之間，所述第二低輪廓銅箔層500形成於所述下極低介電膠層400上，使所述下極低介電膠層400位於所述第二低輪廓銅箔層500與芯層300之間，其中，所述第一低輪廓銅箔層100及第二低輪廓銅箔層500之Rz(表面粗糙度)值各自為0.4至1.0μm；所述芯層300之厚度為5至50μm；所述上極低介電膠層200及所述下極低介電膠層400之厚度皆為2至50μm；所述第一低輪廓銅箔層100及所述第二低輪廓銅箔層500之厚度皆為1至35μm。
較佳地，所述芯層300之厚度為5至12.5μm； 所述上極低介電膠層200及所述下極低介電膠層400之厚度皆為10至50μm；所述第一低輪廓銅箔層100及所述第二低輪廓銅箔層500之厚度皆為6至18μm。
所述上極低介電膠層200及所述下極低介電膠層400之Dk(介電常數)值各自為2.2至3.0(10GHz)，且Df(介電損耗因子)值各自為0.002至0.010(10GHz)。
所述第一低輪廓銅箔層及第二低輪廓銅箔層各自之Rz(表面粗糙度)值為0.4至1.0μm，且所述第一低輪廓銅箔層及第二低輪廓銅箔層各自為壓延銅箔層或電解銅箔層。
於一具體實施例中，所述雙面銅箔基板之吸水率為0.01至1.5%，且所述雙面銅箔基板之接著力為>0.7kgf/cm2。
較佳地，所述雙面銅箔基板之吸水率為0.01至0.5%。
形成所述上極低介電膠層200及所述下極低介電膠層400之樹脂材料係獨立選自氟系樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、矽橡膠樹脂、聚對二甲苯樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂及聚醯亞胺樹脂所組成群組之至少一者。
所述上極低介電膠層200及所述下極低介電膠層400皆包括燒結二氧化矽、聚四氟乙烯、氟系樹脂、磷系阻燃劑及聚醯亞胺樹脂，且所述燒結二氧化矽、所述聚四氟乙烯、所述氟系樹脂及所述磷系阻燃劑之比例之為總固含量 之8至50%(重量百分比)，所述聚醯亞胺系樹脂含量之比例為40至90%(重量百分比)，其他成分含量之比例為2至10%(重量百分比)，所述其他成分包括硬化劑、促進劑及視需要的環氧樹脂。
較佳地，所述燒結二氧化矽之比例為總固含量之2至15%(重量百分比)，所述聚四氟乙烯之比例為總固含量之2至10%(重量百分比)，所述氟系樹脂之比例為總固含量之2至10%(重量百分比)，所述磷系阻燃劑之比例為總固含量之2至15%(重量百分比)。
所述之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之製備方法，包括下述步驟：
步驟一、將所述上極低介電膠層200塗佈於所述芯層300之一面，並予以烘乾，塗佈烘箱溫度為50至130℃；
步驟二、在所述上極低介電膠層200之上表面壓合所述第一低輪廓銅箔層100，壓合溫度為50至130℃，壓合壓力為1.0至3.0kgf，並予以收卷熟化；
步驟三、將所述下極低介電膠層400塗佈於在所述芯層300之另一面，並予以烘乾，塗佈烘箱溫度為50至130℃；
步驟四、在所述下極低介電膠層400之下表面壓合所述第二低輪廓銅箔層500，壓合溫度為50至130℃，壓合壓力為1.0至3.0kgf，並予以收卷熟化，即得成品。
本發明之實施例中，上極低介電膠層200及下極低介電膠層400中之燒結二氧化矽(Denka公司之FB-3SDX)、 聚四氟乙烯(DAIKIN公司之GK570)、氟系樹脂(杜邦公司之300AS)、磷系阻燃劑(科萊恩公司之OP935)及聚醯亞胺樹脂(DIC公司之VC8005)之重量百分含量，係如下述表1所示。
本發明之實施例與現有技術之PI基板及LCP板進行基本性能比較，其等結果係記錄於表2及表3。其中，比較例1之一般PI基板係NSCC公司之MB18-25-18CEG、比較例2之一般PI基板係松下公司之R-F77518-50-18(RA)；比較例1之LCP基板係松下公司之RF705TCRX-M、比較例2之LCP基板係UBE公司之LBR1320BXT。
由表2及表3可知，本發明之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板具有極佳之高速傳輸性、低熱膨脹係數、在高溫濕度環境下穩定之Dk/Df性能、超低吸水率、良好之UV鐳射鑽孔能力、適合高密度組裝之低反彈力以及極佳之機械性能。
上述僅為本發明之實施例，並非因此限制本發明之專利範圍，凡利用本發明說明書及附圖內容所作之等效結構，或直接或間接運用於其他相關之技術領域，均同理包括於本發明之專利保護範圍內。

Claims (10)

  1. 一種聚醯亞胺(PI)型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，係包括：芯層，係具有相對之上表面及下表面，且形成所述芯層之材質為聚醯亞胺；上極低介電膠層，係形成於所述芯層之上表面上；下極低介電膠層，係形成於所述芯層之下表面上，其中，所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之Dk(介電常數)值各自為2.2至3.0(10GHz)；第一低輪廓銅箔層，係形成於所述上極低介電膠層上，使所述上極低介電膠層位於所述第一低輪廓銅箔層與芯層之間；以及第二低輪廓銅箔層，係形成所述下極低介電膠層上，使所述下極低介電膠層位於所述第二低輪廓銅箔層與芯層之間，其中，所述第一低輪廓銅箔層及第二低輪廓銅箔層之Rz(表面粗糙度)值各自為0.4至1.0μm；其中，所述芯層之厚度為5至50μm，所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之厚度皆為2至50μm，且所述第一低輪廓銅箔層及所述第二低輪廓銅箔層之厚度皆為1至35μm。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，其中，所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之Df(介電損耗因子)值各自為0.002至0.010(10GHz)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，其中，所述第一低輪廓銅箔層及第二低輪廓銅箔層各自為壓延銅箔層或電解銅箔層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，其中，所述PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之吸水率為0.01至1.5%，且所述PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之各層之間的接著力為>0.7kgf/cm 2。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，其中，形成所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之樹脂材料係獨立選自氟系樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、矽橡膠樹脂、聚對二甲苯樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂及聚醯亞胺樹脂所組成群組之至少一者。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，其中，所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層皆包括燒結二氧化矽、聚四氟乙烯、磷系阻燃劑及聚醯亞胺樹脂，且所述燒結二氧化矽、所述聚四氟乙烯、所述氟系樹脂及所述磷系阻燃劑之比例為總固含量之8至50%(重量百分比)，所述聚醯亞胺系樹脂含量之比例為40至90%(重量百分比)，其他成分含量之比例為2至10%(重量百分比)，所述其他成分包括硬化劑、促進劑及視需要的環氧樹脂。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之PI型高頻高速傳輸用雙 面銅箔基板，其中，所述燒結二氧化矽之比例為總固含量之2至15%(重量百分比)，所述聚四氟乙烯之比例為總固含量之2至10%(重量百分比)，所述氟系樹脂之比例為總固含量之2至10%(重量百分比)，所述磷系阻燃劑之比例為總固含量之2至15%(重量百分比)。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，其中，所述PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之吸水率為0.01至0.5%。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板，其中，所述芯層之厚度為5至12.5μm；所述上極低介電膠層及所述下極低介電膠層之厚度皆為10至50μm；所述第一低輪廓銅箔層及所述第二低輪廓銅箔層之厚度皆為6至18μm。
  10. 一種PI型高頻高速傳輸用雙面銅箔基板之製備方法，係包括：將上極低介電膠層塗佈於芯層之上表面上，並於50至130℃之溫度下烘乾所述上極低介電膠層；在所述上極低介電膠層上壓合第一低輪廓銅箔層，其中，壓合溫度為50至130℃，壓合壓力為1.0至3.0kgf；將下極低介電膠層塗佈於芯層之下表面上，並於50至130℃之溫度下烘乾所述下極低介電膠層；以及在所述下極低介電膠層上壓合第二低輪廓銅箔 層，其中，壓合溫度為50至130℃，壓合壓力為1.0至3.0kgf。
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