TW295778B - - Google Patents

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A6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作杜印製 五、發明説明（1 ) 發里直_景.. 本發明一般係關於使用於雷子電路中之積層板上的改良 〇 印刷線路板（printed wiring board ，下文簡稱PWB)是 絕緣性核心層和一或多層平面電路層的複合物。絕緣性核 心_包含諸如環氧樹脂的熱固性聚合物和諸如玻璃布的合 適強化材料。核心積層板可用飼萡層貼合以提供雷氣専電 通道。雷路圖案藉由光成像及不要之銅萡的蝕刻而產生。 其有奸幾阍，雷路以精確定位於預先決定之位置上的貫穿 雷游洞互相連接。多層複合層的主要問題是該幾層的誤定 位。當生產P W B時，應力受到發展&加Μ消除。該幾層可 能相對於彼此而膨脹或者收縮並產生所謂的定位問題。該 幾阍可能不在預定的位置互相連接並可能會専致短路。互 相連接幾層的失敗可為複合層不合格或者退貨的原因、 本發明人頃研究定位問題的原因並發現，在強化積層板 和铜萡之間的熱膨脹係數差值產生很多的問題旦更發現， 普通在工業上使用的積層板，當加熱時不會均一的反應。 因此，發明人已發琨提供均一之熱膨脹及積層板和铜層之 熱膨脹配合的方法，如下面所詳细地討論。 [1篮 i : 揭示一種決定積層板之強化纖維和熱固性樹脂含量的方 法，其涉及計算為纖維體積之函數的積層板熱膨脹係數（ ------—一---- coefficient of thermal expansion，下文簡稱 CTE)。然 裝......................-ΤΓ....................-^ (請先閱讀背面之注意事項再填"本頁) -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準規格（210X297公釐） Α6 Β6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（t ) 後賴由比較Μ各揮纖維弇最所製之一姐積層板的1測值與 預測值，於是熱膨脹係數對缴维體積的校正關係可加以決 定。因此，積層板可製造得具有預先設定之均一的熱膨脹 係數，藉此在多層印刷雷路板之製造期間提供避免定位問 題的楫屬板系统。 在一方面，本發明是織構潘維強化之熱固性聚合物積層 ---- ______ _____________/........ ......-- 板的糸统，其具有在強化纖維布之彆曲及填充方向上幾乎 相同$熱膨脹係數。熱膨可加Μ調整Μ配合鄰 勺金屬萡屑。更特別的是^根' ϋ發明之具有玻璃缴維 的環氧樹脂積蹰板可加Κ製作以具有配合飼的C Τ Ε ，即， 在2 5° - 1 2 5 °C溫度範圍内是約1 7 . 4 ρ ρ m / C。這揷C Τ Ε的 配合碚由採用在彎曲對填充方向具有1 / 1 . 0 8 ± 0 . 1 0之織维 聘稽比的玻璃纖維布樣式而達成。環氧樹脂的數最由它的 C T R和揚氏係數決定且對普通的F R - 4環氧樹脂（C T E約5 9 P p m / P 揚氏係數0 . 5 3 )而言，將形成約5 3 士 2重量百分 比的稽曆板。 在另外一方面，本發明包含在鹫曲對填充方向上具有一 --------·------------------------------ Ji纖维體積比例的織構玻璃纖維布_，其可用於各種厚度的 ^ -——— — __ . _ —. —" 積層板，但其同時在彎曲及填充方向具有幾乎完全相同的 CTE - 在另外一方面，本發明包含含有積層板的印刷雷路板，其 同時在彎曲和填充線性方向上具有幾乎完全相同的熱膨脹 、 '' _ __ - - 係數目.结合有至少一層的铜·其處積層板的C T E配合飼層 V ------- . " ----——- . ------- --- ------^ 的CTE 〇該積層板可與具有低於積層板玻璃轉化溫度ϋ 裝....................ΤΓ......................線 {請先閱讀背面之注意事項再螇究本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） 295778 Α6 Β6 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（d ) 化溫度的連结薄板接合3ΙΙϋΙΙ: 圖1是多層積曆板建構用的簡化流程圖， 圖2是典型多層構造的橫斷面視圖。 國3是_被覆積層板和未被薄積層板間的差值膨脹圖形 |兩者皆為玻璃強化環氧樹脂。 圖4是玻璃強化環氧樹脂積層板之量測和計算之C Τ Ε對 膂曲方向之纖维體積比例的圖形。 圖5是玻璃強化環氧樹脂積層板之最測和計算之C Τ Ε對 馆充方向之孅維體積比例的閫形。 圖6是本發明之玻璃強化積層板虽測之尺寸變化對溫度 的圖形。 圖7是玻璃強化Ρ Υ - 2 6 0積層板之量測和計算之C Τ Ε對填 充方向之纖維體積比例的圖形。 HlJi—蓳:. 稽囿板的製浩: 將選定的樹脂以織構的材料，最普通是坡璃纖維，加以 強化，儘管諸如亞接密絲（araraids)或石英的其它材料可 加Μ使用。纖維布的置人可以該技藝中為人所知的任何方 式，例如，在預先設定的溫度下使基質通過高分子量樹脂 溶液·而實拖。置入之後，可將該纖維布通過計量滾輪， 如此將須要的樹脂數最保留在纖维布中，而將任何多餘的 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） 裝…：...............訂：：：：——線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 摘棹、一般而言，商用積層板中的樹脂含量是在從市的約 30%到約80%電最比的範圍中。在本發明的一個範例中， 樹脂數最對普通標示為F R - 4之溴化環氧樹脂而言是在約5 0 %到5 7 %的範圍之内。使用的數量由樹脂的熱膨脹係數， 其典型將是在5 5到6 5 p p m / D之間*及樹脂之典型將在0 . 4 5 到0 . 5 5 M s i之間的揚氐係數所決定。 可在本發明之方法中加Μ使用之一呰特定的樹脂系统範 例包括來自蜆殻（S h e 1 1 )化學公司的Ε Ρ 0 Ν樹脂，該樹脂是 瑁氧氯丙烷和2 , 2 -二對-酚甲垸的反懕產物。這些糸列的 樹暗 ιΐΕΡ0Ν8]3， EP0N815 - EP0N812 - EP0N82O1 · EP0N825 -EP0N826 - EP0N828 - EP0N8280 · EP0N830 - EP0N834 -E P 0 N 8 7 1等的品名下販售。其它可加Μ使用的環氧樹脂包括 D 0 W 5 Π > I) 0 W 5 2 1，及 D 0 W 5 3 1 (道（D o w )化學公司）。非常 普通的環氧樹脂是標示為F R - 4的D 0 W 5 2 1。 本發明的方法據信也可應用於其它包括聚醯亞胺、雙順 -丁烯二酸醯亞胺、三吖畊、聚酯、及氰酸酯樹脂的熱固 件樹脂。然而，樹脂和強化_維間所需要的平衡將不同於 下面所說明之適合於FR-4環氧樹脂積層板者。 樹脂溶液將包括硬化劑，視已選擇作為置入劑之樹脂系 統的型態而定。可使用之硬化劑範例將包括諸如伸二乙基 三胺、三伸乙基四胺的脂肪族胺類，及/或二氰胺型的醯 胺類。 諸如嗣類，包栝甲基乙基_、二乙基_等、M -甲基- 2-吡咯_等、苯、甲苯等的溶劑可用於形成樹脂系统和硬化 裝..................丨訂.........................線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS)甲4規格（210X297公釐） A6 B6 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 五、發明説明（n ) 劑的溶液。 該溶液也可包含諸如2 -甲基咪唑、B D Μ A、丁二烯丙烯睛 、2 -乙基-4-甲基眯啤、2-笨基咪唑、2-十一眯唑、2 -十 七咪哔等的加速劑，包括它們的氣乙基和三苯六羧酸酯衍 生物。 置入的布可藉由於爐中在從约150 °C到約190C之範圍内 的溫度下加熱而受到B階段硬化。其後，置入的布可使用 預先決定數目的股數及至少一 Η的導雷性金屬而加以暫置 ，並在可能自約1 5 0 t分佈至約2 0 0 °C的溫度及從約1 0 0到 約2 0 0 0 p g s i ( 6 8 9 . 5 - 1 3 7 8 9計測千巴）之範圍内的壓力下加 «以提供須要的積層板。 玻_璃嚴 嫌構的玻璃纖維布一般是由具有高達約1 7 0 0絲的線姐成 ，這種絲具有從約3到1 5微米的直徑。在此說明之普通織 構成的玻璃布型態可具有特徵，其每英寸（或毫米）有指 定數目的縱向線（彎曲）旦每英寸（或毫米）有指定數目 的横向線（填充）。我們頃發現。在纖維布之每一個方向 上的補強材料數最是積阍板CTE的一個重要決定因素。每 單位面積孅維布的補強材料體積，V 1，由下列的表示式所 給定： V 1 = Nf · Ac · Ny 其處N f是每一條線中的絲數目 A c是每一條絲的横斷面積 裝....................訂..................線 (請先閲讀背面之注意事項再堆寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210x297公釐） A6 B6 五、發明説明) Ν γ是每單位畐度的線數目 在缴维市之填充和鸾曲方向上每單位面積的強化材抖體積 給定為： V W = N f · Acf_ Nyf對填充方向而言 V 1 . = N f · Acw· 彎曲方向而言 民填充對彎曲體積的比例R给定為： R = (Nfw · Ac„ · Ny„)/ (Nf · Acf · Nyf ) 因此，在彎曲和填充方向的缴維髑積比由毎一條線中H絲 一 ——-·~~—------一"·一-一 .數冃、它們的横斷面面積、及每單位長度的線數目所決定 — _____________________________- --------—— ----- -一' 、-- I I — 。應注意到|所使用的一般方法據信也可同樣適切地應用 於諸如藍狀煸纈、缎面編缬及斜紋煸織之較複雜的缬構潘 維布。該猓將具有視所使用之材料而定的C T E :典型的玻 璃線具有約5 p p m / °C的C T E 。一般而言，在填充方向上的 潘維體積應約略等於在膂曲方向上的纖維體積。然而，我 •---------- . - ___ ---------- ------------ --------- ---------- -- —-— 們頃發現，填充線在髑積上應比彎曲線稍大以提供最均一 的熱瞭脹/ 1@_縮 '現行之多層薄積層板經常使用已充分認定過的玻璃樣式 來製造，其以例如A N S I / I P C規格E G 1 4 0加以界定。下列的 織構玻璃樣式用於絕大多數的多層板：106 、1070、1080 、2112、 2113、 2]16、 7628。這些纖維布的性質在下面的 表1中給定。 裝..................：訂..............：線 (請先閲讀背面之注意事項再墦寫本頁) 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐j 295778 A6 B6 五、發明説明（ 爱 δ C. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 η k=1、 赇 lin^ 鍇 r. · ! 卜” ί •N I C叫 SiXJ, 烛 \\ Ra 饀 c . OLO •Γ0 r-^ 视 nsi w. Βλ L〇 · •rr 叫一 Ka<*\ 规 >/14 \\ 0 . r-<f—> •r- CnT-^ -^\ 1 m^\ ΘΊ、丨 路l· di. H \\ 碑 ittcc 卜， ΓΟΟ c〇 C\JW Χί^Λ r\' ^ A \rJ 硿 3Γ 040 CMO •rH y s 3Γ- on oo ,N to^ I sg 〇c〇 ，n ：Ϊλ 潔 oc ίΠ ow :4' 猓 oo •uO o 一 ：2 ”气、 Si oo •CO 〇w :w 〇Ί、 Cfc f^ o 一 /-s ：以 COIN nsi c*> CN •o ：4' Χ)Λ\ 键 OOJ •卜 〇w \1^ m CM CM t〇^ \D /<*% r—ί C3 r*1 \f) r-i 〇-^ cn eg ： CN c〇^ in c〇、^ ΙΛ •*-s cn r-i (NJW CO nn 透. (N C rH r? 〇 N o CM o N r? o N o CO o m S '^S 键 O , ϋΊ ' /*—V cn^ m o •in o一 Γ f-\ §g o 10 〇 一 Γ γ·\ w 〇in 〇 心 Ow 〇>;〆 COr^ gg 〇 •CJ ow * ^-\ 〇J, CJlN §i o .卜 ow '/-s (04^ m 〇 •G ΤΚ ，'丨 ΐΤΐ 5 5? § r s. a I 费 5 S s 參 UJ m /'v CM OJ (〇^ Lfi r* (N Ow CO N 〇 一 CO c〇 r-t OJ o 一 o OJ ow o Γ- r~* rr^ Tf § N 〇 r·* o o o CNj o cn rr o N c〇 o rr g I Γ〇ϋ N不 键 Ο •in ow 印, NTn §g 〇 •iii ow SM 〇 •L〇 o 一 §g o 心 o 一 co~ 8i O •σ o 一 CW 键 o o 一 ζ〇·4' m o •Q ow Ti； g. i s. 養 5 9 !S 目 I 当 3 % §1 ω UJ L·} L i liJ LI •r-m =f as g & !S C： •ί la 1 —* .rvj 13 l·^ rvj iT g N tr '3 g. @ pj IK§ to o r-i 〇 卜 o o c〇 1 *—· ! CM 1： ΙΝ n r~i CN Ό rH ! cm 1 C〇 og c 卜 ............-.....................................................................:袭.............-........、可：：-..............^ f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210X297公釐； A6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（) 這些玻璃構造的分析顯示·它們當中的大部分在彎曲和 填充方向上具有相當不同的玻璃含量。一般而言，在鸾曲 方向上的玻璃數1大於或者等於在填充方向上的玻璃數量 。排列於每一個方向上的玻璃數量在決定積層板的熱機械 性質t是一個電要的因素。我們頃發現，只有當積層板在 彎曲和填充方向上是幾乎完全對稱時且較好•使填充方向 具有較高的玻璃含最，即與普通的纖維布相反，才可能使 彎曲和填充兩者的C T E相配合。 為達到這揷配合，在每一個方向上的孅維體積比例必須 幾平完令相等。對使用F R - 4樹脂的玻璃缴維而言，纖維體 積比例在彎曲方向上應該是3 0 ± 2 %且在填充方向上應該 是3 2 . 5 ± 2 %。大部分目前使用的玻璃樣式由於鹫曲纖维 的髑清超過在填充方向者而不能達到這種要求是顯而易見 的 為了達成能夠避免多層建構之定位問題的新多層薄核心 積阍板系统，我們頃製造了幾種新的玻璃樣式，全部在彎 曲和填充方向h具有約略相等的線數。最佳的體積比例是 每單位寬度臂曲_維對填充纖維1 : 1 . 0 8 ± 0 . 1 0。彎曲和填 充孅維之間的差值與它們在積層板CTE值上的相對效應有 闞。為使與環氧樹脂併用之玻璃纖維達到1 7 . 4 p p m / °C的 熱膨賬係數，我們認為彎曲纖維0 . 3 0 0纖維體積比例且填 充港維0 . 3 2 5 _維體積比例較好。平衡的纖維布將產生改 良的積層板，然而，最好的结果來自填充纖維體積約略比 彎曲潘維體積高8 %的纖维布。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公*) 裝----------------------------，…訂：：............線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) A6 B6 五、發明説明（」) 為了實用上的理由，薄積阍板較好Μ 0 . 0 01英寸（2 5微 米）的增加最製成。因此，下列的新玻璃樣式較受到喜歡 Μ提供一姐具有須要之厚度範圍並具有均一之C Τ Ε的積層 板。所有的新玻璃樣式當使用5 3 %樹脂含量重最比的慄準 加溴F R - 4環氧樹脂（C Τ Ε = 5 9 ρ ρ m / °C且揚氏係數0 . 5 3 M s i )作為聚合物基質時，將產生1 7 . 4 p p m / °C的C T E 。所使用 的媒類將在厚度上變化但將等於或小於要生產之積層板層 的厚度。本發明之8種較受到喜歡的纖維布樣式及它們的 區域電1計對典型的F R - 4環氧樹脂在下列的表中給定。 ......................-..............................................^...............................訂............::.^ (請先閒讀背面之注意事項再場寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210X297公釐）

6 6 A B 五、發明説明（10 )表Π 樣式名稱 積層板厚度 英寸（厘米） 玻璃區域重量 g/m^ 樹脂區域重量 A 填充/彎曲= 1.08 ±0.10 0.001(0.025) 20.4 23.2 B 填充/彎曲二1.08 ±0.10 0.0015(0.038) 30.5 34.8 C 填充/彎曲= 1.08 ±0.10 0.002(0.05) 40.7 46.4 D 填充/彎曲=1.08 ±0.10 0.003(0.08) 61.0 69.6 E 填充/彎曲= 1.08 ±0.10 0.004(0.1) 81.4 93.2 F 填充/彎曲= 1.08 ±0.10 0.005(0.13) 102 116 G 填充/彎曲= 1.08 ±0.10 0.006(0.15) 122 139 Η 填充/彎曲=1.08 ±0.10 0.007(0.18) 144 163 ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 -線 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 *些微的重最變化約士 5 % 所有上述的玻璃樣式，當塗覆有F R - 4樹脂並加Μ積層時 將產生同時在兩個方向上具有接近於銅CTE之CTE的積層 板。該原理（配合洞CTE)可應用於除了普通用於FR-4積層 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） Α6 Β6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（11 ) 板中之典型加漠環氧樹脂糸统之外的其它樹脂系统=對其 它的樹脂糸统而言，不同的玻璃樣式可加以使用，其視樹 陏c T R 、樹脂係數、及樹脂密度而定。為了要達成具有 1 7 . 4 p p m / °C C T E之積層板所需的樹脂/孅維比（體積或 重最百分比）一般而言將不同於上面列於表中者。檀層 積屑丁.業和印刷雷路工業已耗費很多的努力來減小、預 測亦R ，如果可能的話，消除在多層印刷雷路板上的誤對 位問題。 用於多層印刷雷路的傳统積層板由自0 . 0 0 2英吋高達 0 . 0 3 9英吋（0 . 0 5 - 1毫米）之各種厚度的缅構玻璃強化塑 m (環氧樹脂、聚醯亞胺及其它）姐成。這呰積層板典型 在一或兩而上被覆有一阍飼箔，標稱厚度典型是0 . 0 0 0 7英 时、0.0014英吋及 0.0028英吋（0.018、 0.035、及 0.07毫 米）。這呰厚度對應於1 / 2盎司/平方英呎、1盎司/平 方英呎、2盎司/平方英呎（152克/平方公尺、305克/ 平方公尺、6 1 0克/平方公尺）的區域重量。 如先前所提到，各種的織構纖維構造用於典型的積層板 。大部分而言，所需Μ達到某些厚度容忍度之纖維布樣式 的選擇Μ及這些纖維布的組合是以經驗為主而得到。典型 而言，將樹脂含最及加壓條件加Μ改變Κ得到適當的厚度 〇 積屬板和铜厚度的各種姐合用作為多層印刷電路板的建 -13 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） 裝.............—可.............................線 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 295778 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（12 ) 構塊。琨行稽屬板糸统的主要缺點是它的複雜性和不好的 冬_定位。俩別的.洞被覆積層板首先加Μ蝕刻Μ形成電路 圖案ft稍後加Μ再積層Μ形成多層印刷電路板。多層電路 板可具有像3之少及像4 2之多的雷路層。多層板製造的流 稈圖顯示於圖1中。 由於印刷雷路板的層必須相互連接，所Μ電路圖案的尺 寸必須非常精確地配合。層藉由在適當的位置鑽洞並以洞 雷镀貫穿洞而互相連接。 多屑板現行由客戶加Κ設計，其指定専雷層的數目及板 的幣俩厚度。普通的實務是在單一種的複合板中不混合多 於三揮型式的缴維布或者樹脂含量。一到三層的接合薄層 用於把積厲板接合在一起，視最终之板的厚度而定、這些 由先前說明的典型玻璃纖維布姐成。接合薄層的樹脂含1 經常高於來自這些布的積蹰板。這個的一個理由是，在多 層板h的雷路之間需要多餘的樹脂去填入以保持整個板均 一地厚。積層板供應商具有標準產品Μ製造所須要之任何 厚度的積層板。有一些標準構造，但經常使用者可Μ有特 殊要求，例如，如果化學抗性特別地重要，則將富含樹脂 的積屑板置於近表面處。也將較细的預浸料胚布用於近表 面處以提供較平滑的光滑面。較重的纖維布較便宜，所Μ 由7628布製成的厚板可能是令人預期的。在另一方面，在 7628中鑽洞比在較细的玻璃布中更為困難。 定位規在是藉由使用雷路圖案的「補償因數」而在多層 板上完成。將雷路圖案製作的較大或較小Μ補償在多層板 :................................................................................爷....................^1: ..............^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格_(210—X 297公釐） 經濟部+央標準局員工消费合作社印製 A6 _B6 五、發明説明（13 ) 加颳期間的積層板收縮或膨脹。這個因數考處很多不同的 參數，板的厚度、所用的樹陏型式、加壓次數、壓力、和 溫昇。儘管補演因數降低誤定位的錯誤，但是它們仍然留 下因雷路圖案中之變化性和構成之積層板之CTE而起的問 題。 在藉由成像而顯現雷路圖案且然後独刻電路圖案於最初 被預有飼萡之積層板上的製程中，積層板會改變尺寸已為 眾所熟知。形成的雷路圖案不會精確地吻合母版上的最初 阃荼。 我們頃結論到，在多層積層板中之誤定位的另一個主要 原丙是雷路中的差異。自独刻阍鈾刻掉的飼數1是稱易攀 化的並為應用的需求所控制。因為在典塑的多層板中飼和 楫膊板的CTE不同•所Μ板的熱膨脹視電路圖案而定。在 很多的典型P W Β中，含有相當多飼的「接地層」將具有相 當不同於Ρ、有雷路線之閹的C Τ Ε 。我們頃發現，這個變化 來源也可藉由使積層板和锏C Τ Ε相符合而加以去除。 很多的研究頃顯示，Μ I P C 2 . 4 . 3 9測試方法所量測的尺 寸稱定性經常和多層板定位研究的结果沒有相互關係。這 種缺乏一致有幾個可能的理由。該類板在合併成多層板之 前，經過幾個印刷、蝕刻、清洗、和電鍍的製程。該多層 積層製程使板遭遇額外的熱及壓力循環。明顯地，藉由使 緬/壓縮板/和積層板具有相同的CTE而降低在積層板中 的應力將降低變化度。此外，由於所有的積層板吸收濕氣 並陈脹，所以濕氣含最的控制是相當重要的。這特別使用 …..........................................................................¥............................可...........4 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210x297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A6 _B6 五、發明説明（14 ) 控制良奸的後烘烤循環加以進行。所有製程的精確控制是 爾要的。 多屑板的製造商不能控制積層板的C Τ E及板覆蓋有電路 的程度。典型的多層板構造需要達到對最终多層板的某些 厚庠容忍度。這姅常需要製造商去選擇很多的纖維布樣式 和樹陏含最。他們在每一層姐成積層板的CTE上具有少量 的搾制。事宵上，它經常甚至不加以指定。我們提出在多 屙板製程中所使用之所有積層板的精確CTE控制，而在此 同時容許製造者在多層板構造中獲得須要的厚度。因為本 發明的積曆板符合飼CTE ，所以蝕刻過的板具有與完全被 覆之板相同的C Τ E 。 要紗述這幾點，考盧描繪於圖2中的典型多層板構造。 在這俩範例中，將兩測上具有雷路的三層積層板K兩Η連 结薄板接合在一起。接合薄板典型是未被覆的織構纖維布 預浸料杯。它們的主要功能是在再積層製程中使具有電路 的三層積層板膠合在一起。該雷路積層板和接合薄板理論 上可由很多可能之積層板構造中的任一種姐成。 這個範例0 . 0 2 4英时（0 . 6毫米）厚之多層板的性質敘述 於表Π I中。 .........................................................................................^............................:可....................^ (請先閨讀背面之注意事項再項寫本頁) -1 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公爱） 五、發明説明（15 ) A6 B6 層》 型式 樹脂含量 〇/〇重量 彎曲 未被覆CTE ppm/'JC 填充 未被覆CTE ppm/uC 厚度密爾 [ 2 1 13纖維布 53 14.0 21.5 4.6 2 7628纖維布 44 12.5 16.2 7.3 3 2 Η 3纖維布 53 14.0 21.5 4 · 6 4 106 纖維布 6[ 18.5 20.0 1 .6 5 銅 米来米米来米 17.4 17.4 0.7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 沣意到•每一廣的未被覆積阍板C T E不同於铜。當這些 板以洞加K完全覆蓋時，複合物（銅加積層板）的C T E是 在铜和未被覆積層板之間。因此雷路的數量強烈地影響該 CTR 9 我們已估計在該板中的一 Η是銅被覆積層板（典型是接 地阍）而其餘的是完全相同之積層板型式但未被覆的情形 中這個效應的大小。结果在圖3中提出。如所能看出，由 差偵膨脹導致之誤定位量可Μ相當地大。這些計算针對典 型之具有44百分比樹脂含量、被覆1盎司銅的板及7628樣 式織維布（非根據本發明）而實施。在室溫（23 °C)時，兩 種板是定位的（即零差值）。隨著溫度增加，銅被覆板膨 脹的比未被覆板多巨在1 3 0 °C， 典型的接合溫度|在被覆 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210X297公釐） .............................................................................裝..........................ΤΓ...................^ ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A6 B6 五、發明説明（16 ) 及未被覆板之間的差值膨脹約略是5 0 0 p p m。這表示，間隔 1 0珥吋（2 5 4毫米）遠的形狀將彼此互相移動5密爾（0 . 1 3 毫米）。明顯地，這在具有5密爾導線間隙的板中是一個 問題。 瑄俩傳统糸统的第二個特徵是，彎曲方向的膨脹不同於 il充方向者。因此，以大小改變之形式應用於電路圖案的 「補償因教」將不能同時對兩個方向負責。 第三俩特徴是，每一層積層板的CTE不同，因此每一層 揖層板需要不同的補償因素。 對在本發明中所敘述的糸统而言，用於製作相同之 0.024英时（0.6毫米）厚多層板的成分材料顯示於表[V中

表IV 層》 型式i 樹脂含量 ()/〇重量 彎曲 未被覆CTE ppm/uC 填充 未被覆CTE ppm/°C 厚度密爾 1 E 53 17.4 17.4 4.0 2 Η 53 17.4 17.4 7.0 3 F 53 17.4 17.4 5.0 4 C 53 17.4 17.4 2.0 5 銅 17.4 17.4 0.7 ...............................................................…-袭............................-可.............................4 ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 1 .由表I取用的標示 具有小心地加Μ控制Μ符合飼CTE之CTE的積層板系统 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） 205778 A6 B6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（17 ) 消除很多的誤定位問題。 在這個範例中，我們頃選擇接合薄板Μ使它們也符合銅 的C T R 。這將提供最穩定、沒有應力的積層板。然而，使 用具有不同於飼之C Τ Ε的接合薄板而達到好的定位是可能 的。在較富含樹脂之接合薄板為人歡迎的情況中，它們可 加Μ使用。 穑屉板的加τ 卜.面所說明之本發明的另一個方面處理積層板的加工。 積_板典型於加熱的多孔冲壓機中在從2 Ο Ο ρ s i g變化至 1 0 0 0 p s U ( 1 3 7 9到6 8 9 5計測千巴）的壓力下製作。要加Μ 接合罕積層板的铜萡以經常是由硬化不诱鋼合金所製的冲 颳平板接觸。這些平板，儘管在抗凹陷上是優異的，擁有 1 0 . 8 5 ρ ρ in / 的 C Τ Ε ，其相當不同於铜 1 7 . 4 ρ f> m / °C 的 C Τ Ε。 CTR h的差值在積層板製造的加熱ft冷卻循環期間導致在 平板對铜萡對積廣板界面處的應力。 甚至當锏和積層板的C TE符合時，沖壓平板可能影響_ 被覆積屑板在它自沖壓溫度冷卻下來時的收縮。該效應的 大小也高度地視在表面處的磨擦係數和滑移量而定。這將 導致尺寸穩定之積層板製造中的變異性。 在本發明的較佳具體實施例中，積層板使用非常符合銅 之CTE的冲壓平板製造。這些可以是銅板或者是具有接近 銅之17.4ppm/°C值之CTE值之諸如304或316的不绣網合金 。飼和積層板的緊密符合將保證，不會有不穩定性因積層 :)...............................................................................^..................:'可.....................^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準(石(ST¥ 4規格（210X297公釐） A 6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ ） 板中的未控制應力而起。 本發明關於加工的另一方面 C T E在樹脂的玻璃轉化溫度之 在轉化溫度之上，積層板C T E 的相當多。（例如見圖6 。） 量測之膨脹硬化的斜率降低得 之下接合積層板是須要的。 本發明的較佳具髑實施例將 層板之玻璃轉化溫度下硬化多 褚囿板CTF的預測 為了預測織構玻璃強化積層 方法，其產生幾乎完全相同的 械學方程式與存在之織構玻璃 板CTE估計。第二種方法使用 Μ及織構缴維布的有限元素分 一種方法將在下面詳细地加Μ 兩種方法都需要下列的成分 表 成份材料件曾 Em基質揚氐係數 v基質帕松比 m Q基質密度 m A基質熱膨脹係數 m -20 係關於接合薄板。積層板的 下是幾乎完全線性的。然而 藉由樹脂糸统的軟化而降低 在樹脂玻璃轉化之上，這個 相當多。因此，在這個溫度 包括薄板、或者在電路化積 層積層板的方法。 板的CTE ，我們已發展兩種 结果。第一種方法结合微機 _維布上的量測以達到積層 這些相同的微機械學表示式 析以預測C T E性質。只有第 說明。 材料性質作為输入數據。

典型ϋ 0.53 Ms i 0.35 1.33 g/c c 5 9 p p m / "C ..............................................................................¥................... .ΤΓ...............♦ (請先M讀背面之注意事項再場寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210x297公釐) 五、發明説明（19 ) A6 B6

之 中 板 層 積 板 s / m H g Ρ 碎 7 2 4 ρ 雷-• 2 5 0 丨 ο ♦ · ." 1 0 2 5 1 印 於 用 常 通 是 教質 數 係性 係比 脹的 氏松度膨中 揚帕密熱 V 料料料料表 材材材材於 化化化化示 強強強強顯 f f f f E V Q A

P 維 孅 向 軸 單 與 質 性 械 〇 機 質熱 性的 型料 典材 的分 璃成 玻使 R-式 及稈 统方 糸學 脂械 樹機 T微 中拉 域 德 領於 料含 材包 合 ， 複是 空別 太特 在， 由式 列示 系表 一 數 過代 透的 這展 〇 發 連所 關者 有究 質研 件之 的怍 束丁 KK B 〇 全 式且 示的 表續 的連 L 是 CA維 ρ Η 0 ο c ， 盪定 計假 學們 械我 機， 微 ^R 心而 中束 料維 材纖 合向 複軸 學單 大對 威 束的 維束 纖維 的纖 列為 糸因 一 質 是性 果束 结維 的纖 算之 計成 學形 械’ 機到 微意 。 注 向應 方 。 同質 相性 於械 列機 排熱 面 下 於 列 些 這 ο 的 性 方 異 是 向 方

數 係 的 隹 b Mi LL· 纖松 於帕 行軸 平 主 束束 維維 0 0 f 1 1 E V 數 數係 係變 變剪 剪 袖 軸要 主次 束束 隹 隹 缴孅

數 係 體數 塊係 效向 有横 TtPr 隹 隹 t r K E (請先閱讀背面之注意事項再蜞寫本頁) -裝 . '可 -線. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 是 nu 下 o 數 函 的 度 溫 及 例 b LL E 積 E C 體 比CT之維 松之維纖 帕維 _ 為 要缴直算 次沿垂計 束束束質 維维維件 β 钱 eb· iR 键 55,11- .. 這 lAIAr.將 11 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） 五、發明説明（ 20 A6 B6 用於自列在表V中之成份材料性質計算上述之纖維耒性霄 的微機械學方稈式。 積層板平行於铀的係數 4 (2)

昊 U) = [£：〆+、（ 1 -X) ] + [kt^+Gm]ktm+[kmtrkCm]GmX 積圈板主蚰帕松比 Ά) ,(i-叫 [k^f+Gm}ktm^ktrktm]Gnrx (3) 積_板主袖剪變係數

/、 G+Gltf+]Gltf-Gm}X G}AX) =Gm— ~~ L ί_ilL (4) 積層板次要軸剪變係數 G (V). 積層板有效塊體係數 (6) :::................................................................................裝……............訂............................線 (請先閱讀背面之注意事項再填窩本頁) 經濟部中央標準局員工消t合作社印製 22 - 本紙張尺度遑用中國®家標準（CNS)甲4規格（210X297公釐） 五、發明説明（21 )

Ec[x] A6 B6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再域、寫本頁) 積層板横向ί系數 1 2

Kc(X)Kt (x) Gcc{x) Εχ {x) 0.25 +0.25 1 積層板次要軸帕松比 V (X) _ (·Χ〇 (X) -[Ά (X) £~c (Χ)Ί_4 VJe (X) 2Jce (Jf) £*c (jy) CC 2E, (x)k^(x) ·

積阍板沿蚰之C T E

孅維束莖直纖維铀_之C T E ·1-χ (7) (8) ⑼ (10)

Ac (x) =Af(l + vf) x+A^il+vJ ff(x) -[Vpc+v^il-x) (x) 例 比 積0 維 潘： : 是 處X 其 數 係 向 横 維 孅 是

G £ V +lfl 2 數 係 變 剪 脂 樹 是 3 2 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS丨甲4規格（210X297公釐） 205778 A6 B6 五、發明説明（22 kt,

EfEtf 2[1 - >是缴維塊體係數 kt” G„ l-2v„是樹脂塊體係數 樹脂密度和潘維密度沒有明確地以任何的方程式出現， 但當祎們從孅維束髑積比例轉化成纖維束重量體積比例時 •確宵進人關係式。這個方程式在下面給定。 x{y) 1 (11) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 其處Qf是纖維密度 . Q m是基質密度 _ X是纖維體積比例 y是基質重最比例 方法中的下一步驟是藉由堆蜷單軸向織維束並計算它們 的性質而產生積層板性質。為方(便起見，我們只計算彼此 成9 0 °角排列的對稱纖維束。計算積層板係數和積層板 CTE兩者的規刖來自，例如，駱L.H.及韓H.T.「凱夫勒（ K e V 1 a「）4 9 /環氧樹脂及S 2 -玻璃/環氧樹脂複合物的濕熱 膨脹」，運_糸統研究報告 UGRL15517，S/C 6641009 ， 1 9 8 2年1 1月，第1 - 2 2頁，所說明的積層板理論。在我們的 計算中所使用的方程式在下面中給定。 -2 4 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS)甲4規格（210X297公釐） ..................................................................................:袭......................，可.............-.…^ ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（23 A6 B6 (χ) (χ) (x) Mc(x)] 、CU) Ec{x) Ex{x) +AC (x) (χ) l^[l + 2vi：(x) j 'Ec(x) Ελ (x) (12) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 印刷雷 ，典型彼 嫌構缴維 維數最是 潘雒布構 英时線敕 »。 我們锫 構缴維布 如為嫌構 積比例的 模型中 的校正加 於沒有說 ，織構纖 體的極高 的缴维。 估計為低 如藉由使 使用交 路板積層板典型是由 此成9 0 °並標示為纖 布製成。典型而言， 不同的。在每一個方 造：絲直徑、線爾最 目及預浸料肝樹脂電 由使用 結構》 潘維布 四蔺對 的誤差 Μ更正 明纖維 維布積 潘維髑 這個的 的最測 用縑構 叉纖維 一系列 每一織 計算之 稱交叉 以使用 。模型 的波動 層板由 積比例 淨效應 積層板 纖维布 束積層 的輩軸 構纖維 在彎曲 嫌維束 鎌構纖 中的誤 ，我們 纖維束 置入線 產生遠 CTE值 的有限 板的方 具有排列成兩個方向之缴維 雄布的彎典及填充方向，的 在這些方向之每一個上的缴 向上的孅維體積比例在知道 、及在臂曲和填充方向的每 1含量時，可容易地加Κ計 向交叉纖維束模擬置入的锄 布層Μ含有單袖向纖維束及 ♦ 和填充方向上·之相同纖維體 加以模擬。 維布之積層板C Τ Ε精確量測 差起自兩個來源。第一，由 低1估了積層板CTE值。第二 姐成，其具有埋置於純樹脂 。單軸向模型假設均勻散佈 比將由交叉缴維束模型加以 ,。這顯示出是主要效應，正 元素模型所已經證實的。 程式以及先前說明之微機械 -25 - 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） .......................................................................S.....................訂............^ !請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) A6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明卜4 ) 學方稈式，同平面積層板可加Μ計算為.缴維體積比洌的函 齡。模型計算有超估CTE的傾向。然而，模型計算傾向使 C Τ Ε變化形式的兩倍為纖維體積比例的函數。這是重要的 ，因為它容許我們延伸模型Μ為含有不同纖維型態及樹脂 成份的系统提供準確的CTE估計。對彎曲方向之量測數據 的最佳配合藉由將計算曲線乘0.80而產生，而對填充數據 的最佳配合藉由將計算曲線乘0.85而得到。典型的數據顯 示於_4及圖5中。 由於填充_維擁有織構孅維布中的大部分波動，所Μ在 填充方向需要更多的玻璃（相對於彎曲）。這降低了他們 在生產較低CTE積蹰板上的效率。 --曰.做了計算，它們可盡成如附圖以提供為纖維強化材 料體積之函數的積層板CTE理論值。真宵值量測自用為這 Ρ目的發展之方法製作而具有變化之纖維強化材料數量的 積層板。 我們的積層板CTE最測糸統由在每一個軸上具有步進馬 達的24英时（609毫米）x-y掃描架姐成。使用光學編碼器 K記錄位置資訊。具有加熱線圈的鋁塊置於積層板的頂端 K在最測之間加熱它。加熱線圈Μ溫度控制器加以控制且 並以個人雷腦做最佳地控制。典型的CTE量測在1 5個增加 最内將塊體從室溫加熱至1 7 0 °C。一 S它達到特定增加量 的溫度|它暫停3 0分鐘以容許整個鋁塊變成等溫。有熱電 偶監測塊體中心以及幾個其它位置的溫度。一旦塊體已溫 度平衡•平台即作積層板的尺寸量測。 ..........................................................................¥............ .........tr: ..............._ ί請先閱讀背面之注意事項再域'窝本頁) -26 - 本紙張尺度適用中國國家標準⑷极）甲4规格（210x297公釐)~ A6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（25 ) 為了 t測 '將積層板切成填充方向11英时（279·毫米）及 蠻曲方向1 2英时（3 0 5毫米）。在靠近四個角落彼此分開1 0 英时（2 5 4毫米）處鑽#75的孔。這四個孔用作為量測的基 準。為了最測，當積層板緩慢地加熱及冷卻時，我們監測 在這四個孔之間的距離。在未被覆積層板、被覆積層板及 任何厚度的未接合飼上可做精確的量測。 孔的監測用攝影機。當積層板中的一個孔位於電視監視 器螢耨中心時•最測開始。第一個孔的位置設為〇 , 〇。平 度移動10英时（2 5 4奄米）至下一個孔巨影像處理軟體定位 第二俩孔的中心。X - y平台移動而在平台下方的攝影機保 持靜ih。平台繼績阐著積層板移動直到四個孔已加Μ定位 目.平台回到它的起始位置。製得膨脹對溫度的圖形且在積 層板的玻璃轉化溫度之上及之下計算斜率。該直線的斜率 就是C Τ Ε 。這個系统的重複性比0 . 4 ρ p m / t好。 【直丄 積層板由本發明的特殊纖維布設計製成。該纖維布 (7 6 2 3 )由E -玻璃姐成。在填充方向每英吋2 5線且在彎曲方 向每英吋22線。線樣式在每一個方向是相同的（ECG 75-1/0)。這種纖維布具有1/1. 13的彎曲對填充比。將具有53 %樹陏重最含最之FR-4樹脂的積層板加以製造並量測CTE 。结果顯示於圖6 。如所見，彆曲及填充的膨脹同樣在最 測誤差之內。而&，鼉測的C T E 1 7 . 6 p p m / °C非常吻合飼。 .....................................................................................裝....................訂.........................線 (請先閱讀背面之注意事項再碘寫本頁) -27 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210X297公釐)~ A6 B6 五、發明説明（26 ) 範.例__2_ . h而概述的過稈已用於推算適當的纖維市參數及另一樹 脂糸统的樹脂含最。尤其是諾普列斯/橡樹（N 〇 r p U s / 0 a k )所使用的兩種樹脂糸统令人感到興趣。P Y - 2 6 0及G - 3 0 。PY-260是包含雙醯亞胺、聚酚及三鼠胺的聚醯亞胺而 G -3 0是具有超過2001C 之玻璃轉化溫度的聚醯亞胺。 椹型的_入性質提供於表V I中

表VI G-30 PY-260 Em樹脂揚氏係數Ms i 0.4±.05 0.39±.05 Vm樹脂帕松比 0.35 0.35 Am 樹脂 CTE ppm/°C 56,5±10 60±丨0 Qra g/cc 1.22 1.26 經濟部中央標準局S工消費合作社印製 缴維性質相同於I I中。 圖7顯示出ΡΥ-260樹脂糸統的計算CTE值為纖維體積比 例的函數。我們已應用發展自我們對使用FR-4樹脂糸統之 纖維布分析之相同的校正因數。計算的曲線是對ΡΥ-260積 層板中之填充方向的模型預測。虽測的C ΤΕ值也在0 · 3 6纖 维體積比例下書出。如所見，與模型計算的苻合度是優異 的。另外的比較在表V I I中列出。 ................................................................................¥......................-ΤΓ....................._ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -28 - 本紙張尺度逋用中國^國_家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐)~ 五、發明説明（27 ) A6 B6 表νπ 模型計算與積層板CTB量測的比較 樹脂系統 纖維體積比例 方向 模型計算CTE ppm/°C 量測CTE ppm厂C G30 0.38 填充 13.6±1 .8 1 5 . 1 土 0 · 4 G30 0.36 彎曲 12·6±ί .8 14.7±0.4 ΡΥ-260 0.36 填充 13.6±1 .8 13.9土0.4 ΡΥ-260 0.38 彎曲 13,0±1 .8 14. 1 ±0.4 在所有例子中，黾測點是在計算範園之内β計算曲線上 的誤差起因於樹脂系统之C Τ Ε及係數的不準度。 由這Ρ1作用，我們推定，需要較低很多的殲維體積比例 Μ得到具有符合铜1 7 . 4 ρ p in / °C之C Τ Ε的積層板。就G - 3 0而 言，我們得到在鹫曲方向〇 . 2 0及在填充方向0 . 2 2的數值。 這對應於預浸胚料的〇 . 6 5平均重量比例，具有1 . 0 / 1 . 1 〇的 彎曲對堉充比。纖維布纖维彎曲對填充比是1.0/1.10。 對PY-260樹脂系统而言，銅的CTE在彎曲方向0 . 23及填 充方向0 . 2 5的纖維體積比例下得Μ符合。這產生0 · 6 5的預 浸胚料平均電量比例。纖维布彎曲對填充比是1 . 〇 / 1 . 〇 8。 裝.....................訂；：...............線 (請先閱讀背面之注意事項再填筘本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -29 - 本紙張尺度適用^國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐)~~

Claims (1)

1. A8 BK CH DS 第83100149$專利申請某 中文申請毐氣年12月） 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫衣頁) 1 . 一種由Μ嫌構纖維布強化之熱固性聚合物姐成的積層板 ，該積層板在彎曲及填充兩涠方向上具有幾乎完全相同 的熱膨脹係数。 2. 根據申請專利範圍第1項之積層板•其中熱膨脹係數符 合鄰接的金饜萡層。 3. 根據申請專利範圍第1項之積層板.*其中該熱固性聚合 物以玻璃纖維組成的嫌構嫌維布加以強化且其中該熱固 性聚合物是環氧樹脂。 4. 根據申請專利範圍第3項之積層板’其中該環氧樹脂包 含53 土 2重虽百分比。 5. 根據申請專利範圃第3項之積層板*其中該嫌檐纖維布 在彎曲對填充方向具有1/1.08 土 0.10的纖維體積比。 6. 根據申請專利範園第2項之積層板，其中該金羼萡層是 銅。 7. 一種含有一或多片根據申請專利範圔第1項之積層板的 印刷霣路板。 8. 一種用作為強化材料與環氧樹脂作為積層板的織構玻璃 纖維布*其在彎曲/填充方向具有1/1.08±0.10的玻璃 纖維體積比例。 木纸张凡度通W f國國家If準K，NS)A4规格（2丨0 X 2<>7公梦I