TW518922B - Layered circuit boards and methods of production thereof - Google Patents

Description

發明領域 本發明之領域為電子組件。 發明背景 菩產：中使用電子組件之數量持續增加。部分此 / <貫例為電視、電腦、行動電話、傳呼器、掌 上型個人萬用記事本、手提式收音機、汽車音響、或遠距 制因為此等消費性電子產品要求之增加，因此對於消 費者及商業上亦要求此等產品變得更小且更容易攜帶。、 傲由於此等產品之尺寸降低，因此產物所包括之組件亦需 麦侍更小。需降低尺寸及之部分此等組件為印刷電路板或 佈線板、電阻、佈線板、鍵盤、觸摸墊、及晶片封裝。〆 用於印刷佈線板之一般材料，如金屬、金屬合金、複合 材料及聚合物均可產生不期望之作用，包含電路板或組件 中之阻抗及/或熱，因為以此等化合物製程之組件係經設計 使之帶電子。當組件經設計且較小時，阻抗及熱在組件中 會扮演較大之角色。 因此’所需要者為a)設計及製造符合消費者需求，同時 使阻彳/L及熱為最小之疊層材料；及〇將傳輸光子而非電子 之光學組件，如導波器加在此等疊層材料之中及之上，同 時在顧客之要求及說明之下操作，及c)將包括光學導波器 之疊層材料加於電子組件及最終產品之中。 發明概要^ 印刷佈線板可製造成包括a)基材層，及b)積層在基材上 之中空、鏡片包覆之光學導波器。印刷佈線板尚包括與導 -4-

各纸張义度適用中國国家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） 518922 A7

波器耦合之覆蓋材料 層0 及至少一層與覆蓋材料耦合之額外 本發明之各種目_、特性、目標及優點由下列本發明之 =具缸例’參考附圖（其中同樣之編號代表同樣之組件） 將受得更顯而易見。 簡要敘述 圖1為較佳具體例之簡圖。 圖2顯示較佳具體例之許多製法。 表1為部分較佳材料及其物理特性之彙整。 fciJM曰敘述 又中所述（電子组件—般包括可用於以電子為主產物 中〈叠層組件》本文中之電子組件包括電路板晶片封裝 、電路板之介電組件、印刷佈線板、及電路板之其他組件 ’如電容、謗導器及電阻。 电子為王之組件可以以工業或其他消費型態“終結,，。 最終之消費性產品為電視、電腦、身動電話、傳呼器、掌 上型個人萬用記事本、手提式收音機、汽車音響、或遠距 控制。亦包括“中間” I物’如可用於最終產:物之印刷電 路板、晶片封裝、及鍵盤。 電子產物亦可包括自概念模型自最终量產實驗模型發展 (任-階段之原型組件。原型可以絲必須要含最終產品 之所有實際組件，且原型可具有部分非構成複合材料“ 件，使其他組件在起初之測試時期起始作用無效。 圖1為印刷佈線板5 包括a)基材層1〇，及b)積層在基材 -5-

裝· 訂

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518922 A7 —__B7 五、發明説明（3 ) 層10上之具有上面22及下面24之中空、鏡面覆蓋之導波器 20。該印刷佈線板尚包括耦合於導波器20上之覆蓋材料3〇 。該覆蓋材料30尚包括在直接耦合於光學導波器20之上面 22之部分塗佈金屬或其他鏡面類化合物。 本文中所用可變之基材層10可包括任一種需要之實質上 為固態之材料。尤其需要之基材層10會包括薄膜、玻璃、 陶瓷、塑膠、金屬或塗佈之金屬，或複合材料。較佳具體 例中，基材10包括矽或鍺坤化物模嘴或晶圓表面，封裝表 面如見於銅、銀、鎳或金電鍍之導線框架，銅表面如見於 電路板或封裝之連接線路、通道壁或堅硬之介面（“銅”包 含裸銅或其氧化物），聚合物為主之封裝或板介面，如見於 以聚醯亞胺為主之彈性封裝，導線或其他金屬合金焊料球 表面’玻璃及聚合物如聚醯亞胺、BT(三畊/雙三聚氰胺）及 FR4。依較佳具體例，基材1〇包括封裝及電路板工業中所用 之一般材料，如矽、銅、玻璃及其他聚合物。 本文中之基材層10亦可包括至少二層材料。包括基材層 10之其一層材料可包含先前所述之基材材料。包括基材層 10之其他層材料可包含金屬、聚合物、單體、有機化合物 、供機化合物、有機金屬化合物之層’且為連續層及微小 孔隙層。 至於本文中所用之“單體，，一詞係指可以與其本身或化 學上不同之化合物依反覆方式形成共價鍵之任一種化學化 合物。單體間形成之反覆鍵結可形成直鏈、支鏈、超支鏈 或三次元產物。另外，單體本身可包括重複之建構嵌段， -6 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規洛（21〇Χ297公登） 518922 A7 B7 五、發明説明（4 ) 且當使該單體聚合形成聚合物時，則稱之為“嵌段聚合物” 。單體可屬於各種化學類分子，包含有機、有機金屬或無 機分子。單體之分子量可在40道爾呑至20 00 0道爾呑之間大 幅度的變化。然而，尤其是當單體包括重複之構造嵌段時 ，單體可具有更高之分子量。單體亦可包含額外之基，如 用於交聯之基。 至於本文中所用之“交聯” 一詞係指一種製程，其中至 少二分子或二部分之長分子以化學作用結合在一起。該作 用可以以許多不同方式進行，包含形成共價鍵、形成氫鍵 、疏水性、親水性、離子性或靜電作用。另外，分子之作 用亦可以分子與其自身間，或二或多分子間之至少短暫物 理連接特性化。 本發明之聚合物亦可包括各種官能基或結構部位，包含 芳系系統及齒化之基。另外，適當之聚合物具有許多結構 ，含均聚物及非均聚物。再者，其他聚合物可具有許多形 式，如直鏈、支鏈或超支鏈，或三次元。所用聚合物之分 子量範圍相當廣，一般為400道爾呑至400000道爾呑或更高 之間。 所用無機化合物之實例為矽酸鹽、鋁酸鹽及含過渡金屬 之化合物。有機化合物之實例包含聚芳晞醚、聚酿亞接及 聚酯。所用之有機金屬化合物之實例包含聚（二甲基矽氧烷） 、聚（乙婦基矽氧烷）及聚（三氟丙基矽氧烷）。 若材料需要為小孔隙取代連續材料，則基材層1 0亦可包 括許多孔洞。孔洞一般為球形，但另或額外可為任一適當 本纸張尺度適用中國a家標準(CMS) A4規洛（210 X 297公釐） 518922 五、發明説明（5 之形狀，包含管狀、薄片狀、般 可且有任一搞&、古 風〆、 〉狀。而且孔洞 J〆、W任適當又直徑。另外至+却八力、门 洞接觸，造成具有明顧量相读// 岡可以與相鄰孔 孔洞之平均直徑較好低於1微米，且平均亩“ 構 本夫，畀杯玉认士 且千均直彼更好低於100 奈未取好千均直徑低於1Q奈米。另外孔洞 的分散在基材層中。較佳且触 -勻或典規 基材層1G中。H一中，孔洞係均句的分散在 =此，期望基材層可包括單層之一般基材材料。另外期 主基材層Π)可包括許多f，伴隨―般之騎材料，其功能 係用於建構疊層電路板5之部分。 、 可用作額外基材層1G之適當材料包括具有適用作印刷電 路板或其他電子組件之性質之任—種材料，包含純金屬、 合金、金屬/金屬複合材、金屬陶竞複合材料、金屬聚合物 複合材料、包覆材料、積層材'導電聚合物及 其他金屬複合材。 至於本文中所用之“金屬，，一詞意指元素週期表之4一塊 及f-塊中之元素，且此等元素具有四金屬之性質如矽及鍺 至於本文中所用之“d-塊，，一詞意指具有電充填環繞元 素核之3d、4d、5d及6d軌跡之元素。至於本文中所用之 tf 一塊”具有電子充填環繞元素核之4f及5f軌跡之元素， 包含鑭系及放射性元素。較佳之金屬包含鈦、矽、鈷、'銅 、鎳、鋅、釩、鋁、鉻、鉑、金、銀、鎢、鉬、錦、鉅及 敲。更好之金屬包含鈥、珍、銅、鎳、鉑、金、銀及镇。 更好之金屬包含鈦 '矽、銅及鎳。“金屬，，一詞亦包含合 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 518922

AT B7 五、發明説明（6 金、金屬/金屬複合材、金屬陶瓷複合材、金屬聚合物複合 材以及其他金屬複合材。 中空、鏡面包覆之光導波器20可再積層於積層材10之上 。光學導波器20之光學理論係與先為光纜或金屬線相同， 一者均用於傳輸光或質子，與一般用於傳輸電子者不同。 使用光學導波器2〇優於一般之電纜，因為至少相對於電路 板5之特殊組件及環繞組件，可使其阻抗為最小或消除。 光學導波器20可由許多不同類化合物及材料製成。導波 器20可包括聚合物、單體、有基化合物、無機化合物、及 功能如同光學材料之最終任一種適用之化合物。較好光學 導波器20包括聚合物、丙稀酸系聚合物、無機化合物及樹 脂。本文中之光學導波器2〇亦可以其他物質摻雜，如菲醌 。較佳具體例中，導波器20包括聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧 化矽玻璃、PMMA、環缔烴共聚物、超細平面破璃或βτ(三畊 /雙二聚氣胺）樹脂’如表1中所示。 如先前所述，中空導波器可以以許多不同之方法製備， 包含a)模製210，b)蝕刻220，或c)先前二方法之結合。此 等方法均於圖2中敘述。 模製210光學導波器2〇為一種將光學材料2〇4加熱， 預切割之模具212推向光學材料2〇4，形成導波器2〇。 種適用之材料均可用於形成模具212，只要所用之: 干擾導摸器材料m之化學整體性即可。例如，若模且不曰 =由在特^溫度下會龜裂或破裂之複合材料 、= 對於某些光學導波器20之應用可能不會使 ： -9-

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因為擔心模具212之複合材料可能破裂成導波器材料204或 在取終心導波材料2〇4上超塗佈會減低在電子應用中之效 能之塗佈。· 餘刻220光學導波器2〇為將材料自光學導波器材料2〇4之 區塊餘刻掉，直到產生所需之光學導波器2〇為止之程 序。該蝕刻製程22〇可為以化學為主、以機械為主、或此二 者又結合，依據顧客之需求及廠家所用之機械而定。然而 較好，蝕刻製程220留下組件規格可接受之表面—如粗糙或 平滑，一規格而定。又較好蝕刻製程22〇不會化學干擾光學 導波材料204，除非期望且需要干擾。 另外，如先前所述，光學導波器2〇係依據顧客及組件之 需要，以適當之反射材料及/或金屬鏡面包覆。反射材料可 以以另一種化學成分摻雜，以符合顧客或組件之規格及需 求。部分具體例中，導波器2〇之終端係以45度角蝕刻，且 此等終端將在塗佈鏡面材料或反射材料。另一具體例中， 中2鏡面導波器2〇可再導波器2〇之特定位置處有利的塗佈 反射材料或鏡面化合物，以依特定方向直接發光。 另外，較好本文中之中空光學導波器2〇包括相對且實質 上為平面之中空材料。至於本文中所用之“平面，，一詞意 指導波器20係經設計成在平面中之空間，或可視同“ χ — 對等系統。明顯的，光學導波器2〇有其深度，或在對等系 統中之“z”組件，但導波器20實質上仍為平面。其亦可為 不平或粗糙之導波器20段，但另外較好導波器2〇實質上為 平面。然而，最後光學導波器20之規格及物理性質將由顧 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X297公釐）

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客、電子組件及產物決定。 較好為透明或丰透明之霜苔& Μ λ 覆皿材料30之層系耦合於光學導 波器20之上。覆蓋材料3〇齡杯沾？制丄丄 竹川較好與製成中空光學導波器20之 材料相同。然而希望覆芸姑 冲王復|材料30在化學組成上與中空光學 導波器20不同。覆蓋材料3〇乏爲 層可為任一種適當之厚度， 依顧客或組件之需求而定。 覆蓋材料30之層亦較好在盥弁與 ,Α、 仗”尤学導波态20之上面22直接 阜馬口之面塗佈以適當之反射奸拉 、、 材料或叙面。覆蓋材料層上之 蔹反射材料視情況“密封，，在中六、 杜甲二導波益<中，使得光子 經過光學導波器中預定且預& ，、叹计足孔洞35離開。覆蓋材料 30可芫全塗佈反射材料，岑钟垂 七… 4針對組件《規格及需求蝕刻掉 裝 或另外移除部分反射材料。 訂 材料層可以與覆蓋材料_合，以持續建構疊層組 :或印刷電路板5。較好額外之層包括與之前所述類似之材 包含金屬、金屬合金、複合材科、聚合物、單體、有 及光學導波材料。 線 子Γ:、=又揭不包括中2、鏡面包覆之光學導波器之電 敎具體例及應用1而，熟習本技藝者應了解 除上述以外之許多改良均為可能且不㈣本發明之觀念。 因此本發明之主要目的除附屬中請專利㈣外並未受到限 於說明及申請專利範圍二者之說明，所有名 + 了此取廣泛《方式解釋。尤其“包 括應解釋成係指元素、組件、或+明 ns 什-戈步驟，且顯示可含或使 -11 -

518922 A7 B7 五 發明説明（9 ) 用參考之元素、組件或步驟，或與未呈現之其他元素、組 件或步騾結合。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 518922 A7 B7

Claims (1)

1. 聊22

   申請專利範圍 .—種印刷電路板，包括·· 基材層，及 積層在基材上之中空、鏡片包覆之光學波導，其中之 光學導波器具有上面及下面。 Γ) •如申請專利範圍第1項之印刷電路板，尚包括與導波器 上面耦合之覆蓋材料。 η •如申請專利範圍第2項之印刷電路板，其中之覆蓋材料 包括反射塗層。 Λ •如申請專利範圍第3項之印刷電路板，其中之反射塗層 係直接與光學導波器之上面耦合。 5·如申請專利範圍第2項之印刷電路板，尚包括至少一層 與覆蓋材料耦合之額外層。 .如申请專利範圍第2項之印刷電路板，其中之覆蓋材料 包括與光學導波器相同之材料。 申叫專利範圍弟6項之印刷電路板，其中至少一額外 之層包括金屬、金屬合金、複合材料、聚合物、單體、 有機化合物、無機化合物、及有機金屬化合物之至少一 種。 經濟部中央榡隼局員工消費合作社印製 -- f請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 8·如申請專利範圍第1項之印刷電路板，其中之基材為田 圓。 9. 如申請專利範圍第!項之印刷電路板，其中之基材包括 至少二層材料。 10. 如申請專利範圍第9項之印刷電路板，其中至少二材料 包括碎晶圓、介電材料、黏著劑材料、樹脂、金屬、金 -14- ^張M—適用 ) ^~__ 518922 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 屬合金、及複合材料 11 ·如申請專利範圍第1項之印刷電路板，其中之導波器包 括以矽為主之材料。 12. —種包括如申請專利範圍第i項之印刷電路板之電予組 件。 13· —種包括如申請專利範圍第2項之印刷電路板之電子組 件。 、、’ 14· 一種包括如申請專利範圍第3項之印刷電路板之電子組 件。 15· —種製造印刷電路板之方法，包括 提供一種基材； 製造具有上面及下面之巾空、鏡面包覆之光學導波器； 提供一種鏡面包覆在一面上之覆蓋材料； 使導波器之底面與基材耦合；及 使覆蓋材料之鏡面包覆面與導波器之上面韓合，使得 覆盍材料與導波器之上面_合。 16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中至少依額外層係與 覆盍材料耦合。 17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中提供之光學導波器 包括蝕刻或模製光學材料，製造導波器。 W如申請專利範圍第15項之方法，其中之基材包括至少二 層材料。 19•如申請專利範圍第18項之方法，其中至少二層材料包括 梦晶圓、介電材料、黏著劑材科、樹脂、金屬、金屬合 ΐ纸張Μ適财國國家 ji - ! -- —ϊ - : ! 1 In 二· m I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 ,1 — >-1 · -15 - 518922 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 金、及複合材料。 20.如申請專利範圍第15項之方法，其中之導波器為以矽為 主之材料。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 -16- 本纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）