TWI338703B - A prepreg comprising a substrate impregnated with a thermally conductive resin, a laminate comprising the prepreg, a printed wiring board comprising the laminate, and methods of constructing the prepreg, the laminate and the printed wiring board - Google Patents

Description

六、發明說明： 【發明所屬之技術領域1 發明領域 相關申請的對照 本申請案之申請專利範圍重點是以2000年十二月成案 之暫定的專利申請序號第60/254,997號，標題為“具有導電 性約束核心的輕質刷電路板”為基礎。 關於聯邦贊助研究或發展的申明 本發明的部分背景技術是由下述一種或多種美國政府 契約 NAS 3-2774.3 ; NAS 3-97040和 F 29601-94-C-0093 進 行。因此，美國政府可能有部分權利。 【先前技術3 發明背景 多層印刷電路板或印刷線路板(PWBs)被用於安裝積體 電路板(ICs)和其他的組件。減少印刷電路板大小和重量， 以及在較高頻率或時脈下操作的緊迫下已經導致較小的組 件產生較多的熱量，而且在PWB上被更緊密的放置在一 起。利用藉由使用無鉛晶片載體，減少該些組件的焊點而 達成額外的大小及速度的改善。 在印刷電路板上組件的較大密度與較熱的組件會產生 熱管理的問題。當產生更高的溫度時，在印刷電路板和組 件之間的熱膨脹係數(“CTE”)之間的不相符變的更重要。在 印刷電路板和組件之間的熱膨脹係數之間的差異可能，在 電子裝置的開與關產生的循環操作期間，造成破壞或疲 1338703 之熱量的上限。因此，需要一個擁有機械強度，以及低CTE 和在先前設計中本具有的超過可以被帶離該印刷電路板表 面之熱量的上限。 C發明内容3 .- 5 發明概要 _ 一方面，本發明是關於一種結構與方法，其中印刷電路板 或其部分中具有一導熱層。舉例來說，本發明可以包括一 種由導熱也可能是導電的樹脂含浸替代物製成的預潰體 # 層。一積層板可以由此預潰體層形成，該積層板具有為在 10 該預潰體的上面與下面之第一和第二金屬層。另一方面， . 該積層板其本身可以是導熱及[或]導電，使它能夠在高效能 的印刷線路板被使用。 圖式簡單說明 第1圖是依據本發明含有一導電且導熱之積層板的印 15 刷線路板的戴面圖的半示意圖； 第2A圖是說明一種用餘建構依據本發明之印刷線路板 0 的方法的流程圖； : 第2B圖是一種用於依據本發明將樹脂含浸於基材中的 '* 方法的流程圖： 20 第3圖是顯示一種含有四層單向碳纖維之積層板的半 示意戴面圖； 第4圖是另一種含有四層單向碳纖維之積層板的實施 例的半示意截面圖； 第5圖是顯示一種含有三層單向破纖維之積層板的半 5 [S] 1338703 示意截面圖； 第6圖是顯示一種含有四層單向等方性之碳纖維之積 層板的半示意截面圖； 第7圖是顯示依據本發明包含有預潰體層之積層板之 5 印刷線路板的半示意截面圖； 第8圖是一種依據本發明包含具有含浸導電且導熱的 樹脂之玻璃纖維的導電且導熱積層板之印刷線路板的半示 意截面圖； 第9圖是一種依據本發明包含在預潰體層中具有含浸 10 導電且導熱的樹脂之玻璃纖維的導電且導熱積層板之印刷 線路板的半示意截面圖； 第10圖是一種依據本發明包含兩個導電且導熱積層板 以及數個煙囪與鍍金的通孔之印刷線路板的半示意截面 圖； 15 第11A圖是說明用於製作依據本發明之印刷線路板，其 包含數個導電且導熱的積層板、煙囪孔與鍍金的通孔的方 法的流程圖； 第11B圖是說明一種用於決定在印刷線路板中鑽煙囪 孔位置的方法的流程圖； 20 第11C圖是說明一種在依據本發明之印刷線路板建構 期間，在該導電且導熱的積層板中鑽空隙孔位置的方法的 流程圖；和 第12圖顯示一種依據本發明包含兩個導電且導熱 積層板以及一電絕緣碳支撐層之印刷線路板的半示意截面 6 的。 預潰體是一種含有由被含浸樹脂之纖維材料組成的基 材或支撐材料之複合層。預潰體也可能是一薄膜，薄胰是 一種不含有基材而僅含有樹脂的預潰體。第一預潰體層20 5 以及第二預潰體層22使導電積層板12與第三金屬層24和第 四金屬層26絕緣。在一較佳的實施例中，該第三與第四金 屬或其他導電金屬層被圖式化出電路。舉例來說，第三金 屬層、導電積層板或第四金屬間的電接觸會使被圖式化在 第三與第四金屬層上的電路途的功能被打斷。 10 在依據本發明之PWB的另一較佳實施例中，該含有用 在該積層板12的建構中之碳層是藉由諸如加州SunnyvaIe之 美國三菱化學公司製造的針織K13C2U之針織碳纖維所做 成，且具有0,006吋的厚度。在另一個實施例中，該含碳層 可以由具有110 ms之抗張模數、540 ksi的抗張強度、61〇 15 〜加上的導熱率2.15 g/cc且纖維拉伸率為0.5%之碳纖維，且 匕疋由平衡的編法針織所建構成。在另一實施例中，該含 碳層可以由任一種厚度大於0.002吋 '導熱率大於1〇 W/m.k、熱膨脹係數在-3.0至3.0 ppm/t之間、剛性大於 20msi、抗張強度大於25〇 ksi、密度小於2·25 gm/cc的針織 20 碳纖維所組成。該含碳層較好是由具有導熱率大於7s 霤/111上、熱膨脹係數在-1.25至1.〇卯111/。(：之間、剛性大於35 msi、抗張強度大於350 ksi、密度小於2.22 gm/cc的針織喊 纖維所組成。該含碳層更好是由熱膨脹係數為〇·〇 ρριτιΛ：的 針織碳纖維所組成。在另一種實施例中1該含碳層是由你 8 —種可以由該PWB 10的表面上消散所需要的熱量之針織 碳纖維所組成，以支撐該PWB的CTE需求，並且達成該pWB 所需要的剛性。 在一較佳的實施例中’依據上述第2B圖中說明的方 法’該編織的碳纖維被含浸導電且導熱的樹脂，諸如環氡 樹脂熱解碳樹脂。導電性的定義是在1百萬赫茲（1 MHz) 下，具有大於6.0之介電常數。導熱性的定義是具有大於125 W/m.k的導熱率。導電的材料較好具有大於2 5 w/m.k的導 熱率。在其它的實施例中，該編織碳纖維被含浸諸如聚醯 亞胺（氮酸鹽酯）基熱解碳樹脂、環氡樹脂或聚醯亞胺基氧化 銀樹脂、聚醯亞胺基碳粉體樹脂的環氧樹脂或其他玻璃轉 移溫度大於l〇〇°F、低吸濕性、高对化學腐蚀性、高对微裂 縫性、高結構耐久性、控制流動、良好黏著性、導熱率大 於0.2 W/m.k且在丨百萬赫茲下介電常數大於6.〇的樹脂。該 編織的碳纖維較好是被含浸具有玻璃轉移溫度大於250°F 且導熱率大於2.0W/m.k的樹脂。 在一較佳的實施例中，該第一和第二金屬層是由1/4盎 斯銅箔’諸如由費城Glensids印刷電路板箔貿易公司製造的 NT-TW-THE所構成。在其它的實施例中，厚度在〇 00003 时至0.021对之其他的導電性材料諸如銅、把、銀、銘、金， 鎮和錫或合金或其之其它的組成物可以被使用在該第一與 第二金屬層的建構中。在其它的實施例中，任一厚度的導 電性材料可以被使用在該第一與第二金屬層的建構中，使 該導電積層板12的總導電率足以承載在該積層板中的電力 在一較佳的實施例中，第一預漬體層與第二預漬體層是 由導熱介電材料諸如由加;1彳彳Rancho Cucamonga電子Arlon 材料製造’厚度為0.0015吋的預漬體44NO680，樹脂含量大 約80%，樹脂流動性大約50%且凝膠時間是在9〇至π 0秒的 範圍之間。在其它的實施例中，其他的預潰體諸如FR-4、 聚醯亞胺、鐵氟龍(teflon)、陶瓷、GIL、Gtek或由羅傑公司 製造的向頻電路材料’包括諸如氧化紹、鑽石粒子或氮化 硼或任何其他在1 MHz時介電常數小於6 0且導熱率大於 1.25 W/m.k的預潰體的添加劑可以被用在該第—與第二預 漬體層的構成中。該第一與第二預潰體層更好是由在} MHz時介電常數小於4.〇且導熱率大於2〇 w/mk的介電材 料所構成。在其它的實施例甲，具有小於丨25w/m k的導熱 率之預潰體可以被用在該第一與第二預潰體層的構成中。 具有小於1.25 W/m.lc的導熱率之預潰體層的使用會降低該 PWB將熱量帶離其表面的能力。 在依較佳的實施例巾，料材料的頂層與底層是由類 似上述之第一與第二金屬層建構中所使用的材料所構成。 -種製作依據本發明之PWB的方法的較佳實施例被說 明於第2Αϋ中制是在步驟32中進行。該第一積層 包括將1/4盎_錢置在如上述含浸環基熱解碳 樹脂之編織的碳纖維層的-邊，將第二個1/4盘斯銅箱放 置在該編織碳纖維層的另—側。然後該些層被放置在真空 中並由室溫加熱至35〇。卜溫度增加是受到控制的，藉此在 MOT至3〇〇°F的溫度上升是維持在8-12T/分鐘的範圍，在 該些層上的壓力被增加至250 PSI。一旦到達350T，將溫度 維持在那個溫度下7〇分鐘。在進行70分鐘的時間後，該些 層被暴露於室溫而且壓力大於大氣壓的壓力下30分鐘的時 間。δ亥第一積層循環產生上述導電積層板】2。該導電積層 板較好是盡可能被做成平面狀。 第—積層循環之後在步驟34中進行第二積層循環。第 二積層循環包括將44ΝΟ680預潰體層放置在於第一積層循 環中產生的導電積層板的一側，第二個44ΝΟ680預潰體層 放置在該導電積層板的另一側。除此之外，1/2盎斯銅羯層 被放置在兩個44ΝΟ680預潰體層的外表面上。然後該些層 破放置在真空中並由室溫加熱至350°F。溫度增加是受到控 制的，藉此在150T至300卞的溫度上升是維持在8-12卞/分 鐘的範圍。當溫度是在15〇下_165下範圍中時，該些層上的 壓力被增加至250 PSI。一旦到達350T的溫度時，將溫度維 持在那個溫度下9〇分鐘。在進行90分鐘的時間後，該些層 被暴露於室溫而且壓力大於大氣壓的壓力下3〇分鐘的時 間。該第一積層循環產生上述導電積層板丨2。該第二積層 循環產生如第1圖中所示之PWB。然後第1圖中所示之PWB 的第三和第四金屬層在步驟36中被圖式化成電路。 一種用於含浸由編織纖維以及導電纖維構成之一含碳 層的方法40的較佳實施例被說明於第2B圖中。在程序42中 的第步包括將成分添加在一起以形成一樹脂。大部分的 樹脂是使用環氧樹脂或固體聚醯亞胺樹脂、溶劑、兩酮、 1338703 觸媒和添加劑而形成。-般特定樹脂的性質是由在該樹脂 中包含的各種不同的添加劑，及這些添加劑的量決定 加劑能用來增加樹脂的導電率或導熱率。當-添加劑被用 來增加樹脂的導電率或導熱率時，樹脂的導電性或導熱性 5隨混合在樹脂中的添加劑的量增加而增加。在一較佳的實 施例中，相當於樹脂重量的1〇%之粉趙形狀的熱解碳的量 被添加作為-組成物，以增加樹脂的導電幸或執性質。在 其他的實施例中，任何量的熱解碳可以被添加以改盖樹月, 的熱與電性質。該添加至樹脂中的熱解碳的量較好是在相; 1〇脂重量的5%至5〇%之間。然後將各種不同的樹脂組成物在 步驟44中被混合，以形成—實質上均勻的樹脂。 -旦樹脂被形成’在步驟46中_脂被放置在一預潰 體處理器中。該預潰體處理器被用來將樹脂含浸在基材 中。在下-個步驟48中，含浸的基材通過該預潰體處理器。 15在該方法的較佳實施例中，該基材材料是編織碳纖維，諸 如上述的編織碳纖維材料。在一較佳的實施例中，使用一 編織碳纖維基材，該基材含浸有45%的樹脂重量。在其它 的實施例中，基材被含浸在5%至80%重量之間的樹脂。 一旦基材已經通過該預漬體處理器，在步驟5〇中進行 20 B-階段固化循環。該B-階段固化循環包括將該基材與樹脂 暴露在250°F至300°F之間的溫度中。該基材與樹脂暴露在 此溫度的時間是由該基材上所負載的樹脂量，以及所需要 的固化程度來決定。在一較佳的實施例中，用於使含浸45〇/0 樹脂之編織碳纖維基材固化至B-階段所需要的時間是15分 12 1338703 鐘，藉此它適合用於上述關於第2A圖中說明的方法中。在 B-階段固化循環完成時，該樹脂在使用於步驟52之前’被 儲存在一受控制的環境中。 '在其他的實施例中，氧化銀粒子被當做樹脂添加劑 5 用，以增加樹脂的導電率與熱性質。在一較佳實施例中， 相當於樹脂重量之4〇%的量的氧化銀被添加。在其他的實 施例中’任一量的氧化銀可以被添加，以增加樹脂的熱性 質。被添加至該樹脂中的氧化銀的量較好是在樹脂的重量 • 的5%和70%之間。 10 在其他的實施例中，氮化硼粒子可以被當做樹脂添加 劑用，以增加樹脂的導電率與熱性質。在一較佳實施例中， 相當於樹脂重量之40%的量的氮化硼被添加。在其他的實 施例中，任一量的氮化硼可以被添加，以增加樹脂的熱性 質。被添加至該樹脂中的氮化硼的量較好是在樹脂的重量 15 的5%和70%之間。 ,，〜做屬·做樹脂添加劑 用’以增加樹脂的導電率與熱性質。在—較佳實施例中， 相當於樹脂重量之15%的量的鑽石粒子被添加。在其他的 實施例中’任一量的鑽石粒子可以诎 钣添加，以增加樹脂的 20 熱性質。被添加至該樹脂中的错石私2 謂石&子的量較好是在樹脂 的重量的2%和50%之間。 在其他的實施例中’氧化鋁粒子 J从破當做樹脂添加劑 用，以增加樹脂的導電率與埶性暂 ‘”、 在—較佳實施例中， 相當於樹脂重量之40%的量的氧仆 刃礼化紐破添加。在其他的實 [S] 13 1338703 施例中，任一量的氧化鋁可以被添加，以增加樹脂的熱性 質。被添加至該樹脂中的氧化鋁的量較好是在樹脂的重量 的5%和70%之間。在其它的實施例中，上述兩個或更多個 •'添加劑可以被用作添加劑以形成一樹脂。 , 5 在其他的實施例中，預潰體可以使用上述的方法藉由 使用在1MHz下介電常數小於6.0之基材材料製作。在一較 佳實施例中，玻璃纖維基材被含浸含有氮化硼的樹脂，以 產生具有在1MHz下介電常數小於6,0之導熱預潰體。該玻 • 璃纖維較好是含浸有70重量％之樹脂。在其它的實施例 10 中，該玻璃纖維含浸有20%至80%重量的樹脂。 - 在其他實施例中，其他的基材諸如Kevlar、石英、芳香 族醯胺或其他任一種材料或在1 MHz下介電常數小於6.0、 玻璃轉移溫度大於250°厂、導熱率大於0.1\¥/〇1上、在-4.5 ppmA：和30 ppm/t之間的CTE、高抗張強度與高熱耐受性 15 材料的混合物可以被用在預潰體層的建構中。該基材材料 較好具有高於400°F玻璃轉移溫度、CTE在-4.5 ppm/°C和12 ® ppm/°C之間的CTE、在700°F保持其強度的50%至60%，且 ·· 1MHz下介電常數小於3.0。使用此方法製作的預潰體可以 - 被用在第1圖中說明的依據本發明之PWB 10的第一與第二 20 預潰體層的建構中。 在其他較佳的實施例中，該含碳層被含浸導熱的樹 脂，諸如環氧基樹脂或聚醯亞胺基氮化硼樹脂、環氧樹脂 或聚醯亞胺基氧化鋁、環氧樹脂或聚醯亞胺基陶瓷樹脂、 環氧樹脂或聚醯亞胺基鑽石粒子樹脂或任一種與上述導電 14

[SJ 且導熱樹脂相似的性質，除了在丨MHZ下介電常數小於60 之樹脂。 在其他較佳的實施例中，該含碳層是由諸如美國三菱 化學公司製作的單向之K13C2U的單向碳纖維且有0 00丨吋 厚度之片材所構成的。被選擇用在該含碳層的建構中的單 向碳纖維材料較好有與上述可以被用在該含碳層建構中之 編織的碳纖維材料相似的性質。 在其他的實施例中，該單向碳纖片材被含浸樹脂。具 有與上述關於混有編織碳纖維片材中的積層板的實施例相 似的性質之樹脂，也可以被用於含浸用在依據本發明之積 層物的建構中所用的單向碳纖維板。 在其他的實施例中，多數的單向碳纖維層被排列使得 在每一層中的纖維實質上是平行的那些纖維，可以被用在 該含碳層的構築中。 依據本發明構成的基材板12，使用四個單向碳纖維層 的較佳實施例被說明於第3圖。在這個實施例中，該積層板 是由第一單向碳纖維層60、第二單向碳纖維層62 '第三單 向碳纖維層64和第四單向碳纖維66所構成。每一個單向碳 纖維層具有相同的厚度以及纖維面基重量。該第一與第四 單向碳纖維層被建構，使得每一層中的碳纖維被排列成實 質上是平行的。由單向碳纖維片材中構成的第二與第三單 向碳纖層，其纖維實質上是與該第一與第四層中的纖維是 垂直的排列。 另一種依據本發明使用單向碳纖維層構成的積層板12” 1338703 的較佳實施例被說明第4圖中。在此實施例中，該積層板12” 是由第一單向碳纖維層70、第二單向碳纖維層72、第三單 向碳纖維層74和第四單向碳纖維層76所構成。每一單向碳 、 纖維層有相同的厚度和纖維面積重量。該單向纖維板之該 • 5 第一與第三單向碳纖維層被建構排列在相同的方向。該單 •麵 向纖維板之該第二與第四單向碳纖維層具有排列在實質上 與該第一與第三碳纖維中的纖維排列垂直之纖維。 另一種依據本發明使用單向碳纖維層構成的積層板 # 12”的較佳實施例被說明第5圖中。在此實施例中，該積層 10 板12”是由厚度0.002吋之第一單向碳纖維層80、厚度0.004 吋之第二單向碳纖維層82、厚度0.002吋之第三單向碳纖維 層84所構成。該碳纖維之第一和第三單向碳纖維層的纖維 面積重量有相同的纖維面積重量，其是第二單向碳纖維層 的纖維面積重量的一半。該單向纖維板之該第一與第三單 15 向碳纖維層被建構排列在相同的方向。該單向纖維板之該 第二與第四單向碳纖維層具有排列在實質上與該第一與第 Φ 三碳纖維中的纖維排列垂直之纖維。 ' 在其他的實施例中，許多大於四層之單向碳纖維層可 - 以被用在印刷電路板的建構中，該含碳纖維層是被平衡的。 20 在其他的實施例中，依據本發明之積層板包括含碳 層，其實質上是等方性的。在依據本發明併入等方性含碳 層之積層板的實施例被說明於第6圖中。該積層板12””包含 該單向碳纖維板之第一單向碳纖維層90之纖維被排列在第 一參考方向，該單向碳纖維板之第二單向碳纖維層92之纖 16 m 1338703 維被排列在與第參考方向成45°。該單向碳纖維板之第= 單向碳纖維層94之纖維被排列在與第一參考方向成9〇。的 位置。該單向碳孅維板之第四單向碳纖維層96之纖維被排 列在與第一參考方向成135。的位置。該些單向纖維板可以 5 利用與上述之該些樹脂相似的樹脂含浸。 一種依據本發明之PWB被說明於第7圖中。該P\VB 1〇, 包括具有被放置在第一預潰體層1〇〇和第二預潰體層1〇2之 間具有含碳層14’之積層板結構12«”。第一金屬層16,被敌置 在第一預潰體層上面，第二金屬層18，被放置在第二預漬體 10層下面。第三預潰體層被放置在第一金屬層上面，而且第 二層預潰體層22’被放置在第二金屬層下面。第三金屬層从 被放置在第三預潰體層上面，同時第四金屬層25，被放置在 第四預潰體層下面。 在-車又佳的實k例中，該含碳層14，是由編織的碳纖維 15板材所構成，而且該些金制是由上述在狀第丨圖中說明 的屬之實施例的建構中所用的類似材料所構成。除此之 外，第三與第四預漬體層是由與上述在用於第i圖中說明的 隱之實施例的第1第二預潰體層建構中所用的類似材 料所構成。 20 在一較佳的實施例中 T 一導電且導熱的預潰體層，依 據本發明關於第2Β圖說明的方斗制a 乃的方法製作，而且具有類似於上 述熱解碳樹脂的性質，語备卢备也 邊如％孔樹脂基熱解碳樹脂預潰體 可以被用在該第一與第-祐，矣触a 一預潰體層的構築中。導電且導熱 的預潰體被用在該第〜和苗__箱士 — 第一預〉貝體層的構築中，以確保 17 [S] 1338703 含碳層與第一和第二預潰體層之間的導電通路。在其它的 實施例中，其他的導電且導熱的預潰體，諸如聚醯亞胺基 熱解碳樹脂預潰體、環氧基樹脂或聚醯亞胺氧化銀樹脂預 潰體或其他任一種玻璃轉移溫度高於l〇〇°F、低吸濕性、高 • 5 耐化學腐蝕性、高耐微裂縫性、高結構耐久性、控制流動、 良好黏著性、導熱率大於0.2 W/m.k且在1百萬赫茲下介電 常數大於6.0的樹脂之預潰體可以被用在該第一與第二預 潰體層的構築中。該第一與第二預潰體層較好是具有高於 # 250°F之玻璃轉移溫度，以及高於2.0 W/m.k之導熱率的預 10 潰體所構成。 在第7圖中說明製作該PWB 10’的方法類似於第2A圖 中說明的方法。一環氧樹脂基熱解碳樹脂預潰體被放置在 編織的碳纖維層的一側，第二環氧樹脂基熱解碳樹脂預潰 體層被放置在編織的碳纖維層的另一側。然後數層1/4盎 15 斯銅箔被放置在該些環氧樹脂基熱解碳樹脂預潰體層的外 側表面。然後這些層進行上述關於第2A圖之第一積層循 • 環，以產生基材板12TO”。該PWB 10’之第二積層循環與圖式 ； 化也與第2A圖中說明的方法相似。 在其他的實施例中，類似於那些用在如上所述之第1圖 20 中所示的PWB 10的實施例之該第一與第二預潰體層的建 構中的材料，可以被用在第7圖中所示的PWB 10’的實施例 之該第一與第二預潰體層。在該PWB 10的實施例中，其使 用是較差的電導體之導熱預潰體層，藉由鍍金的通孔而使 得該第一與第二金屬層和該含碳層之間產生熱接觸。被穿 18 m 1338703 過該積層板w”之鍍金的通孔被排列在導電材料中，同時建 立該第一與第二金屬層和該含碳層之間的電氣接觸。 在其他的實施例中，該積層板12^是由利用與在第3-6 圖中說明依據本發明之積層板的實施例的配向相似之單向 5 碳纖維製作成之含碳層所構成。在其他的實施例中，於該 積層板12w’構成之前，該些單向碳纖維被含浸與上述樹脂 類似之樹脂。 在其他的實施例中，該積層板12TO”是由諸如美國三菱 化學公司製作厚度為0.001吋之碳複合板或鍍金的製成的 10 含碳層所構成。該碳複合板或鍍金的可以使用壓製粉體鑄 模來形成。在其它的實施例中，可以由任一種碳複合板或 鍍金的構成的該含碳層具有關於上述編織碳纖維類似的物 理性質。 對於使用由碳複合板或鍍金的製成的含碳層所構成的 15 該積層板12””’的實施例而言，該第一預潰體層100和第二預 潰體層102可以利用類似上樹脂樹脂構成。 一種依據本發明之印刷電路板被說明於第8圖中。該印 刷電路板10”包含一導電且導熱層110。第一金屬層16”是位 於該導電且導熱層上面，且第二金屬層18”是位於該導電且 20 導熱層下面。第一預潰體層20”是位於該第一金屬層上面， 同時第二預潰體層22”是位於該第二金屬層下面。第三金屬 層24”是位於該第一預潰體層上面，且第四金屬層26”是位 於該第二預潰體層下面。該導電且導熱層與該第一和第二 金屬層形成一導電積層物112。 19 m 1338703 在依較佳的實施例中，類似於那些可以被用在如第1圖 中說明的依據本發明之PWB 10的實施例的構成的材料，也 可以被用在該第一和第二預潰體層和第一、第二、第三和 第四金屬層的構成中。在一較佳實施例中，該第三和第四 5 金属層可以被圖式化成含有電路。 在一較佳實施例中，該導電且導熱層可以依據上述第 ‘ 2B圖中說明的方法，含浸導電的環氧樹脂熱解碳樹脂的編 織玻璃纖維基材所構成。在該導電且導熱層的建構中使用 • 的編織玻璃纖維是由位在加拿大安大略的南Cickering之 10 ]PS製造的E-玻璃。在其它的實施例中，其他的基材諸如不 織布玻璃纖維、Kevlar、石英、芳香族醯胺或其它玻璃轉移 溫度高於250°F、導熱率大於0.1W/m.k、CTE在-4.5ppIn/ °C^〇30ppm/°C之間、高抗張強度與高熱耐受性材的材料。 該基材材料較好具有高於4〇〇下玻璃轉移溫度、CTE在-4.5 15 PPm/°C*12 PPm/°C之間的、在700卞保持其強度的50%至 6G%。該玻材較好含㈣％f量含有10%重量之熱解碳 添加劑的環氧樹脂。在其他實施例中，該導電且導熱層是 ’· 使用被含浸50·80%重量的任一種上述在1 MHz下介電常數 • 纟於6.〇的樹脂而形成的。在其它的實施例中，會產生在i 2〇 MHz下具有大於6.0之介電常數的導電且導熱層之任〆種 樹脂與基材組合物可以被使用。 被說明於第8圖中的PWB 1〇，，的實施例可以使用依據 第2A和2B圖中說明的方法製作。 依據本心月的方法的pWB的實施例被說明於第9圖 20 [S] 孔。該PWB 10洲包括具有被充填導熱材料的孔之煙囪128。 那些煙囪被用來將PWB表面的熱量傳送到該pWB中該導電 且導熱的積層板。該些煙囪沒有向所有的方向延伸通過該 PWB。如果煙囪與該第一與第二積層板接觸，則該些煙囪 可以短路該PWB。該PWB 1〇””也可以包括具有被用來建立 PWB中該些功能性曾之間的電氣連接的導電性材料的鍍金 通孔130。而鍍金通孔與該第一或第二積層板之間的連接不 是所需要的，然後介電材料環132諸如具有小於6之介電常 數的環氧樹脂可以被使用，以確保該積層板與該通孔之導 電性内襯之間的電氣器連接是不存在的。 —種依據本發明用於製作第1 〇圖中說明的該PWB 1 的方法顯示於第11A圖中。方法150開始於步驟152,其中包 括使用上述第2A圖中的方法而形成的兩個依據本發明的積 層板。然後在步驟154中，該些積層板上的電力或接地區域 被圖式化。在積層板中該圖式化電絕緣區域，其可以使積 層板具有如PWB中之接地或電力功能。 一旦圖式化被完成，使該些積層板在步驟156中進行氧 化處理。在氧化處理之後，在步驟158中進行空隙孔洞挖 鑽。空隙孔洞挖鑽包括在該積層板中鑽出第一直徑的孔 洞，並且在所得的孔中充填諸如上述在丨MHz下具有小於 6.0的介電常數之任一種樹脂的介電材料。充填該些鑽的孔 之刖’他們被檢視並使用南壓乾空氣清潔。 一旦間隙孔洞已經被鑽出，在步驟16〇中進行第二積層 循環。該第二積層循環是類似於上述第2人圖之第二積層循 1338703 環。在該第二積層循環之後，在步驟162中煙囪孔洞被鑽進 該PWB中。一旦煙囪孔洞被鑽被鑽出，該些煙囪孔洞的内 襯在步驟164中被襯上導熱材料。該導熱材料較好是銅。在 其它的實施例中，任一種具有大於W/m.k的導熱率之材料都 5 可以被使用。在該些煙®孔已經被襯裡之後，電路板被蝕 刻在該些金屬層上，其將位於在步驟166被圖式化然後在步 驟168被氧化之最終的PWB的内部中。 在氧化物處理之後，第三積層是在步驟170中進行。第 三積層包括在相對於說明於第10同中之該PWB 10洲的該些 10 層，排列在第二積層中產生的兩個結構和額外的預潰體 層。然後該些層被暴露在類似於該第二積層循環期間所用 之類似的溫度與壓力。 在第三積層循環之後，該最終的通孔挖鑽在步驟172中 進行。該最終的通孔挖鑽包括鑽孔通過整個具有小於上述 15 地一直徑的第二直徑的PWB。然後該些通孔在步驟174中被 襯裡。該些通孔較好被襯上銅。在其他的實施例中，該些 通孔可以被鍍上類似於可以被用在該些金屬層的建構的材 料。如果一通孔通過該積層板中充填的孔隙之一，則該些 通孔的襯裡與孔隙孔洞被鑽在其中之該積層板是電絕緣 20 的。如果穿孔沒有通過在該積層板中充填的孔隙孔洞之 一，則該些通孔的襯裡與該積層板是電氣接觸的。 一種用於選擇在PEB中鑽煙_孔洞的位置的方法的實 施例被說明於第11B圖中。該方法190包括第一步驟192,其 包含創造一個PWB的結構的模型。第二步驟194包括將諸如 23 [S] 鋼之導熱材料添加至在模型中的最外金屬層上。該導熱的 村料被添加至該模型，使得該導熱材料不會在該金屬層上 被圖式化的電路，與該添加的產生該導熱材料產生任何的 電氣接觸。 一《玄導熱材料已經被添加，該些煙囪孔的位置在步 驟196中被决疋。4些煙自孔的位置可以藉由在步驟1期 門選擇在位於5玄導熱材料被添加的區域中之該pWB的表 面上的位置而被決定。如果相當於該煙函的直徑之特定的 值徑的孔洞可以被鑽過該PWB，而不會與任一在該内 10部之金屬層上被圖式化的電路相交時，該位置對於煙自是 適&的位置。否則，所選定的位置不適合當做用於鑽一煙 自孔洞的位置。必須被發現的位置的數目是視需要由該板 的表面被導出的熱量的量而定。 一種用於選擇在該些積層板中該些充填的空隙孔洞的 15位置的方法的實施例被說明於第nc圖中》該方法2〇〇包括 第一步驟202，其包含建構該PWB的模型。在步驟2〇4中， PWB中之該些通孔的位置被用來決定該些通孔與接地平面 積層板或電力平面積層板相交的位置。—旦這些位置已經 被決定，在步驟206中該些孔隙孔洞的位置可以被選擇作為 20 該些通孔與接地平面積層板或電力平面積層板相交的位 置，且該些鍍金通孔與該接地或電力平面積層板之間的電 氣接觸是不想要的。 依據本發明混入依據本發明之積層板以及—額外的含 碳層之PWB被說明於第12圖中。該PWB 1(Τ”具有第一積層 24 1338703 的方法的流程圖； 第2B圖是一種用於依據本發明將樹脂含浸於基材中的 方法的流程圖； 第3圖是顯示一種含有四層單向碳纖維之積層板的半 5 示意截面圖； 第4圖是另一種含有四層單向碳纖維之積層板的實施 例的半示意載面圖； 第5圖是顯示一種含有三層單向碳纖維之積層板的半 示意載面圖； 10 第6圖是顯示一種含有四層單向等方性之碳纖維之積 層板的半示意截面圖； 第7圖是顯示依據本發明包含有預潰體層之積層板之 印刷線路板的半示意截面圖； 第8圖是一種依據本發明包含具有含浸導電且導熱的 15 樹脂之玻璃纖維的導電且導熱積層板之印刷線路板的半示 意截面圖； 第9圖是一種依據本發明包含在預潰體層中具有含浸 導電且導熱的樹脂之玻璃纖維的導電且導熱積層板之印刷 線路板的半示意載面圖； 20 第10圖是一種依據本發明包含兩個導電且導熱積層板 以及數個煙自與鍍金的通孔之印刷線路板的半示意截面 圖； 第11A圖是說明用於製作依據本發明之印刷線路板，其 包含數個導電且導熱的積層板、煙囪孔與鍍金的通孔的方 26 m 1338703 126...金屬層 200、202、204、206.··選擇空 128...煙囪 隙孔洞的方法 130...鍵金的通孔 210...額外的含碳層 132...介電材料環 124’...預潰體層 150、152、154、156、160、 162、164、166、168、170、 172、174、176...製作PWB的 步驟 190、192、194、196...鑽煙囪 孔洞的步驟 126’...金屬層 28

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Claims (1)

1338703 第98105098號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：99年Π月 七、申請專利範圍： € -β_ r-* * 1. 一種積層板，包含有： 一 ~ 八』 一基材，其包括一非金屬化碳纖維材料； 一第一導電材料層，其係直接接觸該基材，且與該非金 5 屬化碳纖維材料直接電氣接觸；及 一第二導電材料層，其係直接接觸該基材，且與該非金 屬化碳纖維材料直接電氣接觸； 其中該基材、該第一導電材料層及該第二導電材料層係 被樹脂連接在一起。 10 2.如申請專利範圍第1項之積層板，其中該樹脂具有超過 1.25 W/m.K之導熱率。 3. 如申請專利範圍第2項之積層板，其中該樹脂具有超過 2.5 W/nrK之導熱率。 4. 如申請專利範圍第1項之積層板，其中該樹脂係導電的。 15 5.如申請專利範圍第4項之積層板，其中該樹脂在1百萬 赫茲（1MHz)有大於6.0的介電常數。 6. 如申請專利範圍第1項之積層板，其中該樹脂係一以環 氧為主的樹脂。 7. —種印刷線路板，包含有： 20 —積層板，其係由一基材所形成，該基材包括一非金屬 化碳纖維材料，且至少一層金屬層係藉由含浸該非金屬化 碳纖維材料之樹脂而包覆(clad)該非金屬化碳纖維材料，且 此處該積層板具有一第一側及一第二側； 一第一預潰體，其係位於該印刷線路板中與該積層板之 29 1338703 第一側相鄰；及 一第二預潰體，其係位於該印刷線路板中與該積層板之 第二側相鄰；其中該積層板被建構以形成—電力平面。 8. 如申請專利範圍第7項之印刷線路板，其中該非金屬化 5 故纖維材料包括編織碳纖維。 9. 如申請專職圍第7項之印麟路板，其巾該非金屬化 碳纖維材料包括至少一單向碳纖維板。 10·如申請專利範圍第7項之印刷線路板，其中該非金属化 碳纖維材料在1百萬赫茲（1MHz)有大於6 0的介電常數。 10 U.如中請專利範圍第7項之印刷線路板，其中該樹脂係一 導熱樹脂。 12. 如申請專利範圍第7項之印刷線路板，其中該樹脂係一 導電樹脂。 13. 如申請專利範圍第7項之印刷線路板，其中該使金屬層 15 包覆非金屬化碳纖維材料之樹脂包含有一第三預潰體，該 第二預潰體在1百萬赫茲（1MHz)有大於6.0的介電常數。 14. 如申請專利範圍第7項之印刷線路板，其中一襯有一導 電材料之通孔電氣連接該非金屬化碳纖維材料及包覆於該 非金屬化碳纖維材料之金屬層。 2〇 15. —種印刷線路板，包含有： 一積層板，其係由—基材所形成，該基材包括一非金屬 化碳纖維材料’且至少一層金屬層係藉由含浸該非金屬化 碳纖維材料之樹脂而包覆該非金屬化碳纖維材料，且此處 該積層板具有一第—側及一第二側； 30 1338703 一第一預潰體，其係位於該印刷線路板中與該積層板之 第一側相鄰； 一第二預潰體，其係位於該印刷線路板中與該積層板之 第二側相鄰；及 5 一襯有導電材料之孔，該孔係延伸通過該積層板； 其中襯於該孔之該導電材料係與該非金屬化碳纖維材 料電氣接觸。 16. —種印刷線路板，包含有： 一積層板，其係由一基材所形成，該基材包括一非金屬 10 化碳纖維材料，且至少一層金屬層係藉由含浸該非金屬化 碳纖維材料之樹脂而包覆該非金屬化碳纖維材料，且此處 該積層板具有一第一側及一第二側； 一第一預潰體，其係位於該印刷線路板中與該積層板之 第一側相鄰；及 15 一第二預潰體，其係位於該印刷線路板中與該積層板之 第二側相鄰；且 其中該積層板被建構以形成一接地平面。 17. 如申請專利範圍第16項之印刷線路板，其中該非金屬 化碳纖维材料包括編織碳纖維。 20 18.如申請專利範圍第16項之印刷線路板，其中該非金屬 化碳纖維材料包括至少一單向碳纖維板。 19, 如申請專利範圍第16項之印刷線路板，其中該非金屬 化碳纖維材料在1百萬赫茲（1MHz)有大於6.0的介電常數。 20. 如申請專利範圍第16項之印刷線路板，其中該樹脂係 31 1338703 一導熱樹脂。 21. 如申請專利範圍第16項之印刷線路板，其中該樹脂係 一導電樹脂。 22. 如申請專利範圍第16項之印刷線路板，其中該使金屬 5 層包覆非金屬化碳纖維材料之樹脂包含有一第三預潰體在 1百萬赫茲（1MHz)有大於6.0的介電常數。 23. 如申請專利範圍第16項之印刷線路板，其中一概有一 導電材料之通孔電氣連接該非金屬化碳纖維材料及包覆 於該非金屬化碳纖维材料之金屬層。 10 24. —種印刷線路板，包含有： 一積層板，其係由一基材所形成，該基材包括一非金屬 化碳纖維材料，且至少一層金屬層係藉由含浸該非金屬化 碳纖維材料之樹脂而包覆該非金屬化碳纖維材料，且此處 該積層板具有一第一側及一第二側； 15 一第一預潰體，其係位於該印刷線路板中與該積層板之 第一側相鄰；及 一第二預潰體，其係位於該印刷線路板中與該積層板之 第二側相鄰； 其中該積層板形成一接地及電力平面。 20 25.如申請專利範圍第24項之印刷線路板，其中該非金屬化 碳纖維材料包括編織碳纖維。 26. 如申請專利範圍第24項之印刷線路板，其中該非金屬化 碳纖維材料包括至少一單向碳纖維板。 27. 如申請專利範圍第24項之印刷線路板，其中該非金屬化 32 1338703

碳纖維材料在1百萬赫茲（1MHz)有大於6.0的介電常數。 28. 如申請專利範圍第24項之印刷線路板，其中該樹脂係一 導熱樹脂。 29. 如申請專利範圍第24項之印刷線路板，其中該樹脂係一 5 導電樹脂。 33