TWI305707B - Laminate for printed circuit board and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

1305707 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 大體而言，本發明係關於一種印刷電路板（PCB)用之一 層狀物及其一製造方法，以及更特別地，係為一印刷電路 5 板用之一層狀物，以及此一 PCB用之一層狀物之—製造方 法，其製造方式為使用梭織布或不織布含浸於一液晶聚酯 樹脂中，形成-液晶聚醋纖維，以此方式即使在—高頻^ 圍内，仍能獲得-低介電常數及一低介質散逸係數，並且 顯示良好之熱特性。 10 【先前技術】 八型地’使用於封裝基板之膠片及鋼羯基板（Ccl)，主 要地使用BT(雙馬來硫亞氨三唤）樹脂及環氧樹脂⑽如，高 Tg(玻璃轉換溫度FR_4)進行製造。 15 另外，BT或環氧樹脂（例如，凡立缔）混合玻璃布，以 製備- B階膠片。膠片與一銅箱以多層堆疊狀態進行層 壓、加熱及加壓，從而製造一 CCL。 U身而_ ’使用Βτ樹脂較優於使用環氧樹脂。此 乃因為BT樹脂相較於環氧難，具有較 初、電特性及與銅簿之間較強 ; 的。 脚之_強度，以及在結構上 #疋熱特性(Tg)被視為最重要因素。原因 在於—封裝基板必須具備高可靠度。意即 數（CTE)隨著溫度低於 ’、，、膨脹係 '及同於Tg而變化，封裝基板可能於 20 1305707 :製中’因為不規則的體積收縮，產生脆化或變形。於 _ 私期間’不規則之熱膨脹及熱收縮，於溫度低於及 南於Tg時重複發生，因此殘留之應力產生，導致最終產物 分層及#形。 w 5

10 ，製造具有上述特性之—傳統封裝材料，係將具有一低熱 祕係數位卻具有—約為62之高介電常數之玻璃布（例 如，E-玻璃型態玻璃布）’含浸BT或環氧樹脂。如此，立 -介值常數大到約3.5〜4，以及一散逸係數同樣增大。必然 地，此傳統封裝材料不適用於高㈣圍（GHz)内。 久解決此問題，許多的努力持續針對下述二型態進行， 那就是’發展-基板材料取代玻璃布，其具有—良好熱膨 服係數’但部具有—高介值常數及散逸係數之；以及發展 〆、有低"電吊數及散逸係數之一基板材料，取代π或環 15 首先’為了取代玻璃布’建議-基板材料之製造方法， 其包括將具有-低介電常數及散逸係數之液晶高分子不織 布含浸-傳統BT或環氧樹脂。此方法有其優點，因為玻璃 布^介電常數及散逸係數可以大大地減少，但是因為奶 及環氧樹脂具有一過高之介電常數，使其不適用於高頻範 20 ®内，及其增加之散逸係數，導致在一溫度高於Tg(約18〇。〇 時’產生快速地熱膨脹現象。 其次，製造一基板材料之方法，建議使用具有較高之熱 膨脹係數，以及具有比BT或環氧樹脂更低之一介電常數及 一散逸係數之鐵氟龍作為一絕緣材料。於此事例中，因而 1305707 製造了具有一低介電常數及散逸係數以及一良好熱膨脹係 數之基板材料，但是價格昂貴而且不利於加工。 同時’一熱塑性液晶高分子已被高度注意，作為 FCCL(軟性銅箔基板）内使用之聚亞醯胺之一替代材料。原 5 因在於液晶高分子可以克服聚亞醯胺之缺點（高吸水率、尺 寸不安定性，以及一高介電常數（Dk)及散逸係數（Df))。此 外’液晶高分子即使位於一高頻範圍内，仍具有一低介電 常數及散逸係數，並且顯示良好之電特性。

I 此’依賴液晶高分子良好之電特性，例如一低介電常 10 數及一低散逸係數，以及一低熱膨脹係數，進行徹底的嘗 °式，如運用液晶高分子作為基板材料及層間之絕緣材料， 藉此取代使用於軟性及軟硬複合PCB之聚亞醯胺。 特別地’位於日本及美國的化學公司已生產fcCL及絕 緣薄膜一段時間，並且與PCB製造商共同研發此類層狀物 15 及薄膜於高頻範圍以及軟性及軟硬複合PCB下一世代之運 用及發展。此外，研究將具有此良好特性之液晶高分子作 I 為封裝基板使用，仍處於學習中。 然而’當具有良好特性之液晶高分子單獨使用時，無法 達到硬度之要求。因此’高分子可能僅揭限使用於軟性及 20 軟硬複合PCS，同時不利於運用在半導體封裝基板。 因此，急迫地需要發展一種於高頻範圍内具有一合適低 介電常數及散逸係數，一低熱膨脹係數、高可靠度、一低 價及良好加工性之新型態封裝基板材料。 7 1305707 - 【發明内容】 於疋’本發明謹i己此相關技術領域中所產生之上述問 題，所以本發明之一主要目的’係提供一 PCB用之一層狀 物，其中使用液晶高分子梭織布或液晶高分子不織布，作 5為一液晶高分子樹脂内一增強材料，藉此克服被視為液晶 π分子之一缺點，意即低硬度，同時將其運用於一封裝基 板之優點擴展至最大限度。 本發明之另一目的，係提供此_pCB用之層狀物之一製 ，造方法。 10 依本發明一態樣完成上述之目的，提供一 PCB用之一層 狀物，其製造方法係將梭織布或不織布，含浸於具有一液 晶熔點為280至360°C之一液晶聚酯樹脂中，形成具有一 2·5 至3_0之介電常數及一26〇至35(rc之液晶熔點之液晶聚酯纖 維。 15 、本發明之層狀物中，液晶聚酯樹脂之液晶溶點，較佳地 可為低於液晶聚酯纖維之液晶熔點。 P 此外’液晶聚酯樹脂較佳地可包括下述分子式1、2、3 及4所示之重複單元，其中以液晶聚酯樹脂之數量為基礎， 分子式1之重複單元，其一使用量為20至70莫耳百分比；分 20子式2之重複單元，其一使用量為7至30莫耳百分比；分子 式3之重複單元，其一使用量為7至3〇莫耳百分比；以及分 子式4之重複單元，其一使用量為7至30莫耳百分比· 分子式1

-O-Ar 卜 CO 1305707 ' 布；（c)乾燥液晶聚酯梭織布或不織布；以及（d)以多層堆疊 層壓已乾燥之液晶聚酯梭織布或不織布，然後加熱及加壓 此層壓之液晶聚酯梭織布或不織布。 本發明之方法中，較佳的為步驟下進行 5作業〇·5至2小時，以及步驟（句在200至40(TC下進行作業〇.5 至4小時。 此外，步驟（C)以及步驟（d)較佳地可在一惰性環境下進 行作業。 ’依本發明之-進-步態樣，提供— CCL，其製造方法係 10將一銅箔層壓在本發明之層狀物至少一側上方。 依本發明之另-態樣，提供_PCB，其組成包括一外電 路層’ S少-内電路層，以及一具有—導通孔作為電路層 之間電力連結之絕緣層，其甲絕緣層為本發明之層狀物。 【實施方式】 15 下文中，參照附加圖表，將給予本發明一詳盡之敘述。 以本發明為基礎，提供—新型態之基板材料，此型態有 其優點，因其具有一低介電常數及散逸係數，適用於高頻 範圍内，此歸功於使用液晶高分子樹脂及液晶高分子梭織 布或液晶高分子不織布。另外，此一基板材料具有低吸水 2〇率、良好之尺寸穩定性以及較佳之熱特性。因此，期盼 發明之基板材料針對未來pCB之高功能性及微型化 重大之影響。 i起 作為參考肖將作為基板材料使用之液晶聚自旨、聚 胺、BT及環氧化物，其主要特性概述於下述表1中。 1305707 表1

軟性PCB 液晶高分子 ΒΤ 聚亞酿胺 高Tg 環氧化物 吸水率（％)

熱膨脹係數 (<Tg), Ppm/%RH

X

Y Ζ

CHE ppm/%RH

Dk @lGHz

Df @lGHz <0.1 17 17 <5 2.8-3.0 0.002-0.003 註釋： CHE:吸濕係數 Dk:介電常數 Df:散逸係數 1.3~ 1 5 0.35 0.36 20 20 28 3.3 〜3.5 >0.01 15 15 13.9 15.1 45 55

0.013 參照圖1說明製造本發明所述之一 pCB用之一層狀物 之一製程，本發明所述之一 PCB用之—層狀物，其製 法如下所述。 /、 ^万 10 —首先，製備由液晶聚酯纖維所形成的梭織布或不織 —液晶聚酯梭織布或不織布供給段1〇成。 ’於 液晶聚酯纖維，被視為一增強材料，冬$ ^ θ 3 /文—液晶聚酯椒 知’進而顯示下述之適當係數特性，如 樹 如艮好鑽孔加工杻 15 〜低介電常數、一低散逸係數及較佳的熱特性，1 、 至15μιη之平均厚度、一 2.5至3.0之介電常數其 11 1305707 至35(TC之液晶熔點，以及較佳地可為32〇至3別它。 此液晶聚㈣維不但具有耐熱性、—低介電常數、低吸水 率等等，Μ具有足夠之硬度可適用於封裝材彻。因此，

10 15 近=玻璃纖維所產生的問題（高介電常數及散逸係數），可以 獲得解決。 液晶聚賴維無特殊限制，可以為此技術領域中所孰知 之任何材料，只要㈣充分地滿足上述提及之所需躲 可。 所以，聚酯纖維形成的梭織布或不織布含浸於包含一溶 二丨及具有280至360。之液晶熔點之液晶聚酯樹脂的 液晶聚酯溶液在一液晶聚酯溶液含浸段2〇。 —雖然溶劑無特殊限制’較佳地可以使用一非質子溶劑或 -包括-i素原子之溶劑。溶劑之❹量無特殊限制，只 要能夠溶解液晶聚醋樹脂即可，或依用途而定。以溶劑之 100重量份為基礎，液晶聚，之一使用量為…〇〇重量 2以及較佳地可為5至15重量份，適於顯示可使用性及 經濟上之優點。 液晶聚S旨樹脂之熔點範圍為至·t，以及較佳地 可為300至32(TC，因此不僅只介電常數及散逸係數，同時 熱膨脹係數，在-低於及高於Tg之溫度，其數值仍 維持在低點1別地，含浸時液晶聚㈣脂必須具有一低 ，液晶高分子纖維之H賦與㈣布或不織布熱處理的 月匕力’進而形成液晶高分子纖維，且不改變其物理特性， 在-不低於液晶高分子樹脂之熱變形溫度下，經由後續製 12 1305707 程，即預乾燥、層壓及古、、w 巧伽熱處理製程，製造一層狀物。 液晶聚自旨樹脂益牲姓 ‘、，、特殊限制’只要能夠充分地滿足上述之 所需特性即可。較伟从 9 „ ’液晶聚酯樹脂具有下述分子式1、 2、3及4所示之重複單元： 分子式1 -O-An-CO-

10 分子式2 -CO-Ar2-C〇- 分子式3 Ό-ΑΓ3-Ο- 分子式4 15 -Χ-ΑΓ4-Υ- 分子式1至4中，入1'1至入1·4可相同或不同，各自為一q 至C12之芳香基，X為_nH-，以及γ為·〇_或-NH_。 較佳地’液晶聚醋樹腊可包括：2〇至7〇莫耳百分比之分 20 子式1之重複單元；7至30莫耳百分比之分子式2之重複單 元’ 7至30莫耳百分比之分子式3之重複單元；以及7至3〇 莫耳百分比之分子式4之重複單元，適用於顯示其所需之特 性。 13 1305707 基板。 就其本身而論，加熱、加壓及熱處理製程必須在考慮液 晶聚酯梭織布或不織布以及液晶聚酯樹脂的所有熔點下實 施。 5 那就疋，為了變化厚度、黏著強度，以及為預防一基板 之分2及破裂，在一低於熱變形溫度之溫度下執行熱處 里思即，液晶聚酯樹脂之熔點，反之視其需求，層壓製 ，可能在-不高於-熱變形溫度之溫度下進行，意即，液 ι〇 2聚醋樹脂之炫點。因此’熱處理製程之溫度必須依照所 而之目的，考慮液晶聚酯梭織布或不織布及液晶聚酯纖維 之所有熔點，進行合適之設定。 尸乾燥製程可於一大氣環境或一惰性環境下進行，例如氮 氣，較佳地可在一惰性環境下進行。 15 _如果乾燥前的製程在一過高溫度下進行，由於溶劑之快 5速蒸發，可能產生收縮或變形。此外，層壓及熱處理製程 中’必射意的是’在一過高溫度進行加熱及加壓，將導 致液晶聚酯梭織布或不織布之物理特性改變。 之别一傳統膠片於一未固化B階狀態，進行固化及層 。壓時’必須藉由一高溫在一長時間下實施加熱及加壓； ’業。然而，依本發明所述之方法，該處事例中所使用之液 晶高分子樹脂，其具有熱塑特性，如此可在一短時間内經 由加熱及加麼，實施層壓作業。由此，製造成本及時間可 以減少。 此外，未固化之B階膠片因為其產品變形問題，僅可 15 1305707

能儲存3個月，所以依照慣例其使用性變差，而本發明之 層狀物可以簡易管理，並無變形問題。 X 5

10 处再者，本發明之液晶高分子在一高於Tg之温度下，可 能熱膨脹。然而，此膨脹之等級遠低於典型的熱固性樹脂。 並且，選擇性地使用一填充冑，可使„熱膨服係數減少。 同樣地’可使吸水率減少及係數增加。 本發明之CCL或層狀物，可運用於典型的pCB生產製 程中，如此可以做為基板之外層或内層之用，或者作為電 路層之間之絕緣層。 現在轉為觀察圖2,說明使用本發明之層狀物製造一 CCL之製程。 —複數個層狀物40’與一銅箔供給段5〇所供給之具有 表=粗化之18叫或更薄銅細如，電解沉積㈣或捲壓 鋼笛），於一堆疊段60處進行層邀，再於-加熱及加壓段 15 使用加熱及加壓設備，例如，v ^壓機或—熱滾輪進 仃加熱及加壓，然後於一裁切段8〇進行裁切，並作最後的 審查，於此製造具有各種厚度之CCL90。 方式中本發明之基板材料，具有良好之特性，能夠 採用與-傳統方法相同方式，製造一基板材料，同時使用 2〇傳統製程，不增加製程引起改變。 、此外，本發明之層狀物或CCL·，使用液晶聚酯樹脂及 液曰曰聚酿梭織布或不織布製造而得，其優點導因於具有遠 低，傳統熱固性樹脂之一介電常數及散逸係數，以及因此 可此使用於咼頻範圍内。再者，層狀物或ccl具有一非常 16 1305707 ·- 低之熱膨脹係數，可藉此滿足封裝基板材料所需之 度。 J莽 . 同樣地，為確保阻燃性，本發明不包含環氧樹脂内慣典 . 使用之溴（Br)或氯（ci)，因此為無齒素。此外，所創造之= 5料具有良好耐熱性，以及依照焊錫之錯限用要求。可以為 無鉛。因此，本發明之基板材料可被視為環保材料。一 而且，可以克服包含環氧樹脂及玻璃布之傳統層狀物， 在製程使用-鑽孔機或成型機時’所產生之缺點，例如.貧 • {之鑽孔加工性(鑽孔磨損）、粉塵（其造成雜質及短/斷路·): 10 按照下述所提出之實施例作說明，可以獲得對本發明較 佳之了解’但不侷限於本發明之解釋。 實施例1 10重量份之一液晶聚酯樹脂，其具有—約為3〇(rc之液 15晶熔點，將其溶於100重量份，作為一溶劑之N-曱基砒喀 烷酮中，完成製備一液晶聚酯溶液。將不織W(VECRUS， • 購自Kuraray)於室溫下’含浸於此溶液中約8分鐘，形成 液晶聚酯纖維，其具有一約8μΓη之平均厚度，一 2 8之介 電常數，以及一❸33CTC之液晶溶點。已含浸之不織布於一 20氮氣環境’約i〇0°c下進行預乾燥1小時，與銅箱在約25(rc 下，加熱及加壓2小時，熱處理然後完全乾燥，完成製造 本發明之- CCL。測量所製造之CCL，其介電常數、散逸 係數、熱私脹係數以及吸水率。測量結果記錄於下述表2 中〇 17 1305707 比較例 之製==”晶聚_溶液外，其― CCL，其介電常數、Y之製作方式。測量所製造之 _旦& 、政逸係數、熱膨脹係數以及吸水率。 測里結果記錄於下述表2中。 手 比較例2

10 rr/于、1使用？錢化物凡立油取代液晶聚酯溶料，其餘一 之製作方式皆相同於實施例1之製作方式。測量所製 造之CCL ’其介電常數、散逸係數、熱膨脹係數以及吸水 率。測量結果記錄於下述表2中。 比較例3 15 除了使用PTFE凡立油及玻璃布各自取代液晶聚醋溶 液及不織布外，其餘—CCL之製作方式皆相同於實施例i • 之製作方式。測量所製造之CCL，其介電常數、散逸係數、 熱％脹係數以及吸水率。測量結果記錄於下述表2中。 2〇 表2 實施例1 比較例1 比較例2 比較例3 Dk @lGHz <2.8 3.1-3.3 ~2^37Γ~ 2.6 Df @lGHz <0.0015 0.0035 0.0027 0.002 熱膨脹係數 18 20~30 20 〜3〇 9.5 18 1305707 1.2 <〇·〇2

吸水率 ~<0.02~~ 〇〇8 表2中顯而易見的’使用BT樹脂及液晶聚酯不織布所 構成之CCL(比較例1)，以及使用環氧樹脂及液晶聚酯不織 布所構成之CCL(比較例2)，具有高熱膨脹係數、高介電常 5 數及高散逸係數，因此不適用於高頻範圍内。此外，使用 PTFE樹脂及玻璃布所構成之ccL(比較例3)，具有—低介 電常數、一低散逸係數及低吸水率，但是卻具有高製造成 丨本、貧乏加工性及低黏著強度。如果運用此CCL製造—多 層PCB，可能會產生問題。無論如何，使用液晶聚酯樹脂 1〇 及液晶聚酯不織布所構成之CCL(實施例1)，具有低介電常 數及散逸係數，以及良好的熱特性及加工性。 .本發明之較佳具體實例’揭露一 PCB用之層狀物及其 製造方法，作為說明之目的，但不侷限於本發明之解釋， 同時熟知本技術領域者，將可領會各種型態之模擬、添加 15 及取代皆為可能，且不背離本發明之精神。 | 如上所述，本發明提供一 PCB用之一層狀物及其一製 造方法。依本發明所述，當製造一層狀物，使用液晶聚酯 樹脂及液晶聚酯梭織布或不織布，取代傳統封裝基板材料 所使用之熱固性樹脂（Βτ、環氧化物）及玻璃布。因此，一 2〇介電常數及一散逸係數二者皆可減少，所以本發明之層狀 物適用於高頻範圍内。此外，在一高於Tg2溫度下，具有 低熱膨脹係數，以及較佳之加工性，因此可製造一高可可 靠之層狀物。 1305707 本發明之層狀物，以其改善之特性為基礎，期望可使用 在高頻範圍内，以及適合運用在需要高可靠度之半導體封 裝基板。 按照上述之教導，本發明之諸多模擬及變化皆為可能， 5 且不背離本發明隨附之申請專利所揭露之精神及範圍。 【圖式簡單說明】 圖1係為本發明之一示意圖，其中連續地顯示製造一 PCB用之一層狀物之一作業流程。 圖2係為本發明之一示意圖，其中連續地顯示使用一 10 PCB用之一層狀物，製造一 CCL之一作業流程。 15

【主要元件符號說明】 梭織布或不織布供給段10 乾燥段30 銅箔供給段50 加壓段7 0 CCL 90 液晶聚酯溶液含浸段20 層狀物40 堆疊段60 裁切段80 20

Claims (1)

1. 年7月修正頁 申請專利範 P刷電路板用之層狀物，其製造方式係將由具有 - w之介電常數及—職贿之液晶炫點之液晶 聚醋纖賴形成的梭織布或錢布含浸於-具有―280至 360 C之液晶溶點之液晶聚酯樹脂中。 2. 如申請專利範圍第1項所述之層狀物，其中液晶聚醋 樹脂之液晶熔點低於液晶聚酯纖維之液晶熔點。 3. 如申請專利範圍第丨項所述之層狀物，其中液晶聚酯 樹脂包括下述分子式1、2、3及4所示之重複單元，其中以 液日日水S日樹月日之一數望;為基礎，分子式1之重複單元，丈___ 使用量為20至70莫耳百分比；分子式2之重複單元，其一使 用量為7至30莫耳百分比；分子式3之重複單元，其一使用 量為7至30莫耳百分比；以及分子式4之重複單元，其一使 用量為7至30莫耳百分比： 15 分子式1 -O-Ari-CO- 分子式2 -CO-Ari-CO- 20 分子式3 -0-ΑΓ3'0~ 25 分子式4 21 1305707 ________________ .• 行年夕月7日修(受)正替換頁 -X-Αγ4· Y- 分子式1至4中，入1'1至入1·4可相同或不同，各自為一^ 至〇丨2之^香基’ X為-ΝΗ- ’以及.γ為或·νη_。 5 4.如申請專利範圍第1項所述之層狀物，其中液晶聚酯 纖維具有一 1至15 μιη之平均厚度。 5. 如申請專利範圍第旧所述之層狀物，其中該梭織布 或該不織布，其含量為該層狀物之5至6〇重量百分比。 6. 如申請專利範圍第丨項所述之層狀物，進一步的可包 10括填充劑，其選自由矽、氧化鋁、二氧化鈦、碳酸鈣、碳、 石墨及其混合物所組成之群組。 7·—種印刷電路板用之層狀物之製造方法，其步驟包 括： (a)提供液晶聚酯纖維形成的梭織布或不織布，其中前 15述液晶聚酯具有一 2.5至3_0之介電常數以及一 之液晶熔點； • (b)將梭織布或不織布含浸於一液晶聚酯溶液中，此溶 液包括一溶劑及具有一 28〇至36(rc之液晶熔點之液晶聚酯 樹脂’進而獲得液晶聚酯梭織布或不織布； 20 (C)乾燥已含浸之液晶聚酯梭織布或不織布；以及 (d)以多層堆疊層壓已乾燥之液晶聚酯梭織布或不織 布，然後加熱及加壓此層壓之液晶聚酯梭織布或不織布。 22 1305707

   10 其中步驟（c)及（d) 替換頁 8.如申請專利範圍第7項 兮π诚士 ^ <万法其中該梭織布或 '"織布，其含量為該層狀物之5至60重量百分比 9·如申請專利範圍第7項所述之方法，^驟 至20(TC下，進行〇.5至2小時。 ，驟⑷於50 10.如申請專利範圍第7項所述 E ^。 κ万忐其中步驟（d)於200 至400 C下，進行0.5至4小時。 11·如申請專利範圍第7項所述之方法 於一惰性環境下進行。 12.-種銅録板，係在申請專利範圍山項巾任一項之 層狀物之至少一表面上，層壓一銅羯製作而得。 、 13_-種印刷電路板，其組成包括一外電路層，至少一内 電路層，以及-具有-導通孔作為電路層之間電力連結之 絕緣層，其中絕緣層為申請專利範圍⑴項中任一項二 狀物。 、 15

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