TWI381784B - 電路板 - Google Patents

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Chung Jen Tsai
Hung Yi Chang
yu cheng Huang
Cheng Hsien Lin
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Zhen Ding Technology Co Ltd
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  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
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Description

電路板
本發明涉及電路板技術，尤其係一種提高各導電層之間電連接可靠度之電路板。
隨著電子產品往小型化、高速化方向發展，電路板亦從單面電路板、雙面電路板往多層高密度電路板方向發展。多層高密度電路板係指具有多層導電線路之電路板，其具有大佈線面積、高互連密度，因而得到廣泛應用，請參見Takahashi,A.等人於1992年發表於IEEE Trans.on Components,Packaging,and Manufacturing Technology之文獻High density multilayer printed circuit board for HITAC M-880。
多層電路板之各導電層之間常藉由導孔實現電連接。該導孔係指穿透各層導電線路與樹脂層之通孔、盲孔或埋孔，其孔壁具有用於電連接各層導電線路之導電材料。該導電材料可藉由孔壁電鍍形成，亦可往孔中填充導電材料形成。然而，隨著電路板層數增加，電路板孔深度將增加，以填充導電材料形成於孔內之導電材料將出現空隙，而以電鍍方式形成之導電材料亦可能未完全覆蓋孔壁。以上情況使得導孔之可靠度大大降低，並直接影響電路板各層導電線路之間之電連接效果，進而影響多層電路板之工作性能。
有鑑於此，提供一種各導電層之間電連接可靠度高之電 路板實屬必要。
一種電路板，依次包括第一導電層、複合材料層以及第二導電層。該第一導電層具有第一導電線路與第一導電接點，該第二導電層具有第二導電線路與第二導電接點，該第二導電接點與第一導電接點相對應。該複合材料層包括絕緣基體與奈米碳管。該絕緣基體用於間隔第一導電線路與第二導電線路。該奈米碳管具有相對之第一端與第二端。該第一端與第一導電接點電連接，該第二端與第二導電接點電連接。
本技術方案之電路板包括複合材料層，該複合材料層具有絕緣基體與奈米碳管，絕緣基體用於間隔不同導電層之導電線路，奈米碳管用於將不同導電層之導電接點進行電連接，從而提高電路板各導電層之間之電連接。由於奈米碳管具有高導電性與良好之機械性能，因此，電路板各導電層之間之電連接具有高可靠度。另外，由於奈米碳管具有高導熱性，還可使得電路板具有良好導熱性能。
下面將結合附圖及複數實施例，對本技術方案之電路板作進一步之詳細說明。
請參閱圖1，本技術方案第一實施例之電路板10包括第一導電層11、第二導電層12以及設置於第一導電層11及第二導電層12之間之複合材料層13。
第一導電層11具有第一導電線路110與第一導電接點111。第二導電層12具有第二導電線路120與第二導電接點121，第二導電接點121與第一導電接點111相對應。第一導電線路110及第二導電線路120均用於實現訊號傳輸，第一導電接點111及第二導電接點121均用於與電子元件相連接，或用於層間導電線路之連接。
複合材料層13具有相對之第一表面130及第二表面131。該第一表面130與第一導電層11相接觸，該第二表面131與第二導電層12相接觸。複合材料層13包括絕緣基體132與多根奈米碳管133。絕緣基體132用於間隔第一導電線路110與第二導電線路120，以使第一導電線路110與第二導電線路120絕緣。絕緣基體132之材質可為硬性樹脂層，如環氧樹脂、玻纖布等，亦可為柔性樹脂層，如聚醯亞胺(Polyimide,PI)、聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephtalate,PET)、聚四氟乙烯(Teflon)、聚硫胺(Polyamide)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)、聚碳酸酯(Polycarbonate)或聚醯亞胺-聚乙烯-對苯二甲酯共聚物(Polyamide polyethylene-terephthalate copolymer)等。多根奈米碳管133緊密排列，構成一奈米碳管簇，該奈米碳管簇與第一導電接點111及第二導電接點121相對應，用於電連接第一導電接點111及第二導電接點121。具體地，每一奈米碳管133之長度均與絕緣基體132之厚度相等，且每一奈米碳管133之軸線均垂直於第一導電層11與第二導電層12。每一奈米碳管133均具 有相對之第一端134以及第二端135，該第一端134與第一導電接點111直接接觸，該第二端135與第二導電接點121直接接觸。本實施例中，複數奈米碳管133構成之奈米碳管簇之橫截面積與第一導電接點111或第二導電接點121之橫截面積相對應。當然，奈米碳管133亦可為一個，僅需其可與第一導電接點111、第二導電接點121有效電連接即可。
電路板10之製作方法可包括以下步驟：
第一步，提供一形成有催化劑薄膜之基底。
第二步，採用化學氣相沈積法於該基底上生長出具有多根奈米碳管133之奈米碳管簇，每一奈米碳管133之第一端134與基底連接，第二端135垂直於基底往遠離基底之方向延伸。
第三步，以壓合或鑄造等方式使複數奈米碳管133與絕緣基體132形成一體，再去除基底以得到複合材料層13。其中，奈米碳管簇僅設置於複合材料層13之預定位置，且，奈米碳管133之第一端134與第二端135分別暴露於複合材料層13之第一表面130與第二表面131。
第四步，於複合材料層13之第一表面130與第二表面131分別壓合第一導電層11與第二導電層12。其中，第一導電層11以及第二導電層12均可為銅箔，並藉由熱壓合之方式與複合材料層13相結合。
第五步，將第一導電層11形成導電圖形，即形成第一導電線路110與第一導電接點111，將第二導電層12也形成 導電圖形，即形成第二導電線路120與第二導電接點121。該第一導電接點111與第一端134對應，該第二導電接點121與第二端135對應，以使第一導電接點111及第二導電接點121之間藉由奈米碳管133實現可靠之電連接，從而獲得如圖1所示之電路板10。
請參閱圖2，本技術方案第二實施例之電路板20與第一實施例提供之電路板10大致相同，其不同之處在於，多根奈米碳管233彼此絕緣地分散埋設於絕緣基體232內。即，複數奈米碳管233成陣列狀均勻分散，且相鄰之奈米碳管233之間填充有絕緣基體232。本實施例中，每一奈米碳管233之長度均小於絕緣基體232之厚度。該第一端234埋設於絕緣基體232內，藉由第一導孔236與第一導電接點211電連接，第二端235埋設於絕緣基體232內，藉由第二導孔237與第二導電接點221電連接。
該第一導孔236自第一表面230向奈米碳管233之第一端234開設，其內填充滿導電材料以實現第一導電接點211與第一端234之可靠電連接。該第二導孔237自第二表面231向奈米碳管233之第二端235開設，其內也填充滿導電材料以實現第二導電接點221與第二端235之可靠電連接。
該電路板20可採用以下步驟製作：
第一步，提供一形成有催化劑薄膜41之基底40，如圖3所示。
第二步，採用化學氣相沈積法於該基底40上生長出多根 均勻分散排布之奈米碳管233，如圖4所示。每一奈米碳管233之第二端235與基底40之催化劑薄膜41連接，第一端234垂直於基底40往遠離基底40之方向延伸。
第三步，形成複合材料層23。
首先以浸塗、塗佈、壓合或鑄造等方式將絕緣材料或其溶液施加於多根奈米碳管233，以使絕緣材料充分填充於多根奈米碳管233之間之空隙，並包覆每一奈米碳管233之第一端234，並固化該絕緣材料，如圖5所示。
其次，請參閱圖6，去除基底40。
再次，於奈米碳管233之第二端235施加一層絕緣材料並固化，以使絕緣材料包覆每一奈米碳管233之第二端235，從而得到如圖7所示之複合材料層23。
第四步，於複合材料層23之第一表面230之預定位置鑽第一孔2360以露出奈米碳管233之第一端234，於第二表面231上預定位置鑽第二孔2370以露出奈米碳管233之第二端235，如圖8所示。
可理解，第一孔2360及第二孔2370可藉由雷射鑽孔、機械鑽孔或化學蝕刻等方式形成。第一孔2360及第二孔2370之深度以露出奈米碳管層231為准，本實施例中，為儘量減小孔之深度，第一孔2360之深度等於第一表面230與奈米碳管233之第一端234之間之距離，第二孔2370之深度等於第二表面231與奈米碳管233之第二端235之間距。
第五步，分別對該第一孔2360及第二孔2370進行孔導通得到第一導孔236及第二導孔237。
可理解，孔導通方式可為填孔導通或鍍孔導通，本實施例中採用填孔導通方式，即，往第一孔2360內填充導電材料以得到第一導孔236，往第二孔2370內填充導電材料以得到第二導孔237，如圖9所示。導電材料可為銅膏、銀膏、錫膏或導電膠等。
第六步，於複合材料層23之第一表面230與第二表面231分別壓合第一導電層21與第二導電層22，並將第一導電層21形成第一導電線路210與第一導電接點211，第二導電層22形成第二導電線路220與第二導電接點221。第一導電接點211與第一導孔236對應，第二導電接點221與第二導孔237對應，以使第一導電接點211與第二導電接點221之間藉由第一導孔236、奈米碳管233及第二導孔237實現電連接。其中，第一導電線路210及第二導電線路220可藉由影響轉移、蝕刻等步驟形成。
請參閱圖10，本技術方案第三實施例提供之電路板30與第二實施例之電路板20大致相同，其不同之處在於，複合材料層33包括依次堆疊之第一絕緣層330、奈米碳管陣列層331以及第二絕緣層332。奈米碳管陣列層331包括多根長度相等且緊密排列之奈米碳管333。
具體地，該第一絕緣層330具有相對之第一表面3300與第二表面3301，其中，第二表面3301與奈米碳管333之第一端334接觸。第二絕緣層332具有相對之第三表面3320 與第四表面3321，其中，該第三表面3320與奈米碳管333之第二端335接觸。第一導孔336開設於第一絕緣層330，且與第一導電接點311相對應。第一導孔336貫穿第一表面3300與第二表面3301，其內填充滿導電材料，以實現第一導電接點311與第一端334之可靠電連接。第二導孔337開設於第二絕緣層332，且與第二導電接點312相對應。第二導孔337貫穿第三表面3320與第四表面3321，其內填充滿導電材料，以實現第二導電接點312與第二端335之可靠電連接。
該電路板30之製作方法之步驟與電路板20之大致相同。本實施例中，複合材料層33係將第一絕緣層330、奈米碳管陣列層331以及第二絕緣層332藉由壓合方式形成於一體而得到。
本技術方案之電路板包括複合材料層，該複合材料層具有絕緣基體與奈米碳管，絕緣基體用於間隔不同導電層之導電線路，奈米碳管用於將不同導電層之導電接點進行電連接，從而提高電路板各導電層之間之電連接。由於奈米碳管具有高導電性與良好之機械性能，因此，電路板各導電層之間之電連接具有高可靠度，另外，由於奈米碳管具有高導熱性，還可使得電路板具有良好之導熱性能。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化 ，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10、20、30‧‧‧電路板
13、23、33‧‧‧複合材料層
111、211、311‧‧‧第一導電接點
121、221、312‧‧‧第二導電接點
11、21‧‧‧第一導電層
12、22‧‧‧第二導電層
110、210‧‧‧第一導電線路
120、220‧‧‧第二導電線路
330‧‧‧第一絕緣層
332‧‧‧第二絕緣層
132、232‧‧‧絕緣基體
133、233、333‧‧‧奈米碳管
134、234、334‧‧‧第一端
135、235、335‧‧‧第二端
236、336‧‧‧第一導孔
237、337‧‧‧第二導孔
2360‧‧‧第一孔
2370‧‧‧第二孔
3320‧‧‧第三表面
3321‧‧‧第四表面
41‧‧‧催化劑薄膜
40‧‧‧基底
130、230、3300‧‧‧第一表面
131、231、3301‧‧‧第二表面
331‧‧‧奈米碳管陣列層
圖1係本技術方案第一實施例提供之電路板之示意圖。
圖2係本技術方案第二實施例提供之電路板之示意圖。
圖3係本技術方案第二實施例提供之基底之示意圖。
圖4係本技術方案第二實施例提供之基底生長出奈米碳管後之示意圖。
圖5係本技術方案第二實施例提供之固化絕緣材料後所得之複合材料層之示意圖。
圖6係本技術方案第二實施例提供之去除基底後所得之複合材料層之示意圖。
圖7係本技術方案第二實施例提供之再次固化絕緣材料後所得之複合材料層之示意圖。
圖8係本技術方案第二實施例提供之複合材料層鑽孔後之示意圖。
圖9係本技術方案第二實施例提供之複合材料層孔導通後之示意圖。
圖10係本技術方案第三實施例提供之電路板之示意圖。
10‧‧‧電路板
11‧‧‧第一導電層
110‧‧‧第一導電線路
111‧‧‧第一導電接點
12‧‧‧第二導電層
120‧‧‧第二導電線路
121‧‧‧第二導電接點
13‧‧‧複合材料層
130‧‧‧第一表面
131‧‧‧第二表面
132‧‧‧絕緣基體
133‧‧‧奈米碳管
134‧‧‧第一端
135‧‧‧第二端

Claims (10)

  1. 一種電路板，依次包括第一導電層、複合材料層以及第二導電層，該第一導電層具有第一導電線路與第一導電接點，該第二導電層具有第二導電線路與第二導電接點，該第二導電接點與第一導電接點相對應，該複合材料層包括絕緣基體與奈米碳管，該絕緣基體用於間隔第一導電線路與第二導電線路，該奈米碳管具有相對之第一端與第二端，該第一端與第一導電接點電連接，該第二端與第二導電接點電連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，其中，該絕緣基體之材料為選自環氧樹脂、玻纖布、聚醯亞胺、聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚硫胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯及聚醯亞胺-聚乙烯-對苯二甲酯共聚物中之一種或多種。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，其中，該奈米碳管之軸線基本垂直於第一導電層與第二導電層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，其中，該複合材料層包括多根奈米碳管，該多根奈米碳管緊密排列，構成奈米碳管簇，該奈米碳管簇與第一導電接點及第二導電接點相對應。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電路板，其中，該每根奈米碳管之長度與絕緣基體厚度相等。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，其中，該複合材料層包括多根奈米碳管，該多根奈米碳管彼此絕緣地埋設於絕緣基體內。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電路板，其中，該每根奈米碳管之長度小於絕緣基體之厚度。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之電路板，其中，該第一端藉由第一導孔與第一導電接點電連接，該第二端藉由第二導孔與第二導電接點電連接。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，其中，該複合材料層包括由緊密排列之奈米碳管構成之奈米碳管陣列層以及至少一由絕緣基體構成之絕緣層，該絕緣層具有導孔。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電路板，其中，該複合材料層包括依次壓合之第一絕緣層、奈米碳管陣列層及第二絕緣層，第一絕緣層具有第一導孔，第二絕緣層具有第二導孔，該第一端藉由第一導孔與第一導電接點電連接，該第二端藉由第二導孔與第二導電接點電連接。
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