TWI477209B

TWI477209B - 複合基板

Info

Publication number: TWI477209B
Application number: TW103112888A
Authority: TW
Inventors: Hungjung Lee
Original assignee: Azotek Co Ltd
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2015-03-11
Also published as: JP2015199330A; CN104981094A; TW201540142A; US20150287495A1; KR20150116760A

Description

複合基板

本發明是有關於一種複合基板。

新世代的電子產品趨向輕薄短小，並且需具備高頻傳輸的能力，因此電路板的配線走向高密度化，且電路板的材料選用走向更嚴謹的需求。一般而言，高頻電子元件會與電路板接合。為了維持傳輸速率及保持傳輸訊號完整性，電路板之基板材料必須兼具較低的介電常數(dielectric constant)及介電損耗(又稱損失因子，dissipation factor)。因此，如何開發出具有低介電常數以及低介電損耗之材料，並將其應用於高頻電路板之製造，乃是現階段相關技術領域研發人員所面臨之問題。

本發明之一態樣提供一種複合基板，包含導電層及含孔絕緣層。含孔絕緣層位於導電層上，其中含孔絕緣層具有多個孔洞自含孔絕緣層之一表面沿含孔絕緣層之一厚度方向延伸。由於含孔絕緣層具有多個孔洞，孔洞中充斥著空氣，空氣的介電常數為約1，故相對於無孔的絕緣層，含孔絕緣層的介電常數更低，更能夠符合高頻基板領域對於絕緣層之低介電常數的需求，而可解決現階段相關技術領域研發人員所面臨之問題。

根據本發明之一實施方式，孔洞為通孔或盲孔。

根據本發明之一實施方式，複合基板為高頻應用之複合基板。

根據本發明之一實施方式，複合基板更包含一接著層夾設於導電層及含孔絕緣層之間。

根據本發明之一實施方式，複合基板更包含另一導電層覆蓋含孔絕緣層之表面。

根據本發明之一實施方式，導電層之材質為銅、鋁、鐵、銀、鈀、鎳、鉻、鉬、鎢、鋅、鉻、錳、鈷、金、錫、鉛、不鏽鋼或其組合。

根據本發明之一實施方式，含孔絕緣層之材質為熱固性聚醯亞胺(thermosetting polyimide)、熱塑性聚亞醯胺(thermoplastic polyimide,TPI)、液晶高分子(LCP)、聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、鐵氟龍(Teflon)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)、聚醯胺(Polyamide)、壓克力樹脂(Acrylic resin)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin)、酚樹脂(Phenolic Resin)、環氧樹脂(Epoxy resin)、聚酯(Polyester)、矽膠(Silicone)、聚氨基甲酸乙酯(Polyurethane,PU)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、丁基橡膠(Butyl rubber)或其組合。

根據本發明之一實施方式，複合基板更包含一功能膠填充於孔洞內，功能膠為導熱膠、導電膠或其混合物。

根據本發明之一實施方式，功能膠更覆蓋含孔絕緣層之表面。

根據本發明之一實施方式，導熱膠具有多個導熱粒子，導熱粒子為氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、碳化矽、氧化鋅或其組合。

根據本發明之一實施方式，導電膠具有多個導電物質，導電物質之材質為銅、鋁、鐵、銀、鈀、鎳、鉻、鉬、鎢、鋅、鉻、錳、鈷、金、錫、鉛、不鏽鋼或其組合。

本發明之另一態樣提供一種高頻應用之含孔絕緣層，其具有多個孔洞自含孔絕緣層之一表面沿含孔絕緣層之一厚度方向延伸，孔洞為通孔或盲孔。

110‧‧‧導電層

110’‧‧‧另一導電層

120‧‧‧含孔絕緣層

120a、120b‧‧‧孔洞

130‧‧‧接著層

140‧‧‧功能膠

Dt‧‧‧厚度方向

d‧‧‧孔洞直徑

t1‧‧‧含孔絕緣層厚度

t2‧‧‧盲孔深度

第1圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。

第2圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。

第3圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。

第4圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。

第5圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。

第6圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。

第7圖係顯示依照本發明之一實施方式之高頻應用之含孔絕緣層的剖面示意圖。

第8圖係顯示依照本發明之一實施方式之高頻應用之含孔絕緣層的剖面示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

一般而言，適用於高頻傳輸的電路板之基板材料必須兼具較低的介電常數以及介電損耗。這是因為基板的訊號傳送速度與基板材料的介電常數的平方根成反比，故基板材料的介電常數通常越小越好；另一方面，由於介電損耗越小代表訊號傳遞的損失越少，故介電損耗較小之材料所能提供之傳輸品質也較為良好。

為了提供一種具有更低介電常數以及介電損耗的基板材料，本發明之一態樣提供了一種複合基板，包含導電層及含孔絕緣層。由於複合基板中的含孔絕緣層具有多個孔洞，孔洞中充斥著空氣，空氣的介電常數為約1，故相對於無孔的絕緣層，含孔絕緣層的介電常數更低，更能夠符合高頻基板領域對於絕緣層之低介電常數的需求。換言之，此複合基板可作為高頻應用的複合基板。以下將詳述數種實施方式，但不限於此。

第1圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。如第1圖所示，複合基板包含導電層110及含孔絕緣層120。

在一實施方式中，導電層110的材質為銅、鋁、鐵、銀、鈀、鎳、鉻、鉬、鎢、鋅、鉻、錳、鈷、金、錫、鉛、不鏽鋼或其組合，但不限於此。在一實施方式中，導電層110之厚度為5微米至70微米。然而導電層110的厚度可根據複合基板的用途作適當的選擇，故導電層110的厚度不限於上述所例示的實施方式。

含孔絕緣層120位於導電層110上，且含孔絕緣層120具有多個孔洞120a自含孔絕緣層120之一表面沿含孔絕緣層120之厚度方向Dt延伸。如第1圖所示，孔洞120a的延伸方向大致與厚度方向Dt平行。但在其他實施方式中，孔洞亦可斜向延伸；換言之，孔洞的延伸方向與厚度方向具有一夾角，此夾角小於90度。孔洞120a可利用任何一種圖案化製程製造，如CNC機械鑽孔、模具微型沖孔、雷射鑽孔或微影蝕刻等製程。孔洞的型態可為通孔或盲孔。可藉由調整上述圖案化製程的製程參數以形成通孔或盲孔。在本實施方式中，如第1圖所示，孔洞120a為通孔。因此，孔洞120a的深度相當於含孔絕緣層120的厚度t1。含孔絕緣層120的厚度t1可根據特性需求(例如電性需求)作合適的調整，故含孔絕緣層120的厚度t1並不加以限制。但在一實施方式中，含孔絕緣層120的厚度t1為5微米至260微米。另外，孔洞120a的直徑d亦不加以限制。

以上視角度而言，孔洞120a的形狀可為任何一種形狀，例如為多邊形、L形、十字形、星形等，但不限於此。此外，在一實施方式中，以上視角度來看，開孔率(即所有孔洞面積/含孔絕緣層表面的總面積)大於5%。另一方面，以側視角度而言，孔洞的形狀可為任何一種形狀，例如為長方形、錐形、梯形等，但不限於此。在本實施方式中，如第1圖所示，以側視角度而言，孔洞120a的形狀為長方形。

在一實施方式中，含孔絕緣層120的材質為熱固性聚醯亞胺(thermosetting polyimide)、熱塑性聚亞醯胺(thermoplastic polyimide,TPI)、液晶高分子(LCP)、聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、鐵氟龍(Teflon)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)、聚醯胺(Polyamide)、壓克力樹脂(Acrylic resin)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂 (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin)、酚樹脂(Phenolic Resin)、環氧樹脂(Epoxy resin)、聚酯(Polyester)、矽膠(Silicone)、聚氨基甲酸乙酯(Polyurethane PU)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、丁基橡膠(Butyl rubber)或其組合。上述材料的介電常數幾乎都大於或等於2。本發明以多個孔洞120a搭配上述材料，使含孔絕緣層120的介電常數小於2，而更能夠符合高頻基板領域對於絕緣層之低介電常數的需求。

第2圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。如第2圖所示，複合基板包含導電層110及含孔絕緣層120。第2圖與第1圖所示之複合基板的差異在於，第2圖之含孔絕緣層120的孔洞120b為盲孔。盲孔例如可利用雷射鑽孔製程製造。在一實施方式中，孔洞120b(即盲孔)的深度t2佔含孔絕緣層120的厚度t1的5%至80%。

第3圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。第3圖與第2圖所示之複合基板的差異在於，第3圖之複合基板更包含接著層130夾設於導電層110及含孔絕緣層120之間。接著層130可用以提供良好的接著性能，使導電層110與含孔絕緣層120之間牢固接著。接著層130之材質可為熱固膠系、混成膠系或感壓膠系之樹脂。具體而言，接著層130的材質可為環氧樹脂、苯氧基樹脂、丙烯酸樹脂、胺基甲酸乙酯樹脂、矽橡膠系樹脂、聚對環二甲苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂、聚醯亞胺樹脂或其混合物。接著層130的厚度例如可為約3微米至50微米。

第4圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。第4圖與第1圖所示之複合基板的差異在於，第4圖之複合基板更包含另一導電層110’覆蓋含孔絕緣層120之表面。導電層110’的材質可與上述導電層110的材質的實施方式相同，故在此不贅述。

第5圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。第5圖與第1圖所示之複合基板的差異在於，第5圖之複合基板更包含一功能膠140填充於孔洞120a內，功能膠例如為導熱膠、導電膠、其混合物或為具有其他功能的膠體。因此，第5圖之複合基板可具有其他功能，例如導熱或導電功能。

舉例而言，若功能膠140為導熱膠，導熱膠填充於第5圖的孔洞120a中，可使複合基板具有z方向(即厚度方向)的導熱功能。此類複合基板可應用於散熱領域，例如可作為發光二極體的散熱基板。導熱膠可包含導熱粒子及膠體。在一實施方式中，導熱粒子為氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、碳化矽、氧化鋅或其組合。導熱粒子的尺寸在此不作限定。但在一實施方式中，導熱粒子的直徑小於孔洞(例如通孔或盲孔)深度的30%。膠體可為具有流動性的樹脂或為包含溶劑及溶在溶劑中的樹脂。具體而言，前述樹脂可例如為聚醯胺酸(poly amic acid)、液晶高分子、聚乙烯對苯二甲酸酯、鐵氟龍、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醯胺、壓克力樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、酚樹脂、環氧樹脂、聚酯、矽膠、聚氨基甲酸乙酯、聚碳酸酯、丁基橡膠或其組合。

若功能膠140為導電膠，導電膠填充於第5圖的孔洞120a中，可使複合基板具有z方向的導電功能。導電膠可包含導電物質及膠體。在一實施方式中，導電物質之材質為銅、鋁、鐵、銀、鈀、鎳、鉻、鉬、鎢、鋅、鉻、錳、鈷、金、錫、鉛、不鏽鋼或其組合。導電物質可為粉體或線的形式，如銀粉、銅粉、鎳粉、銀包銅粉、銀包鎳粉、銀線或銅線。膠體可與上述導熱膠的膠體種類的實施方式相同，故在此不贅述。

第6圖係顯示依照本發明之一實施方式之複合基板的剖面示意圖。第6圖與第5圖所示之複合基板的差異在於，第6圖之複合基板的功能膠140更覆蓋含孔絕緣層120的表面。假如功能膠140為導熱膠，則複合基板可同時具有x-y方向(即平面方向)及z方向的導熱功能，表現出優異的導熱效果。假如功能膠140為導電膠，則複合基板可同時具有x-y方向及z方向的導電功能，表現出優異的導電效果。

上述第1-6圖所例示的複合基板結構可藉由成膜、圖案化製程及壓合製程等形成。成膜方式例如為塗佈成膜，例如藉由旋轉塗佈、狹縫塗佈、擠壓塗佈、淋幕塗佈、斜板塗佈或刮刀塗佈方式形成絕緣層或形成接著層。然後再利用圖案化製程，如CNC機械鑽孔、模具微型沖孔、雷射鑽孔或微影蝕刻等製程於絕緣層中形成孔洞，以形成含孔絕緣層。假如複合基板為雙面板，可藉由壓合製程將另一導電層壓合在如第1圖所示的複合基板的含孔絕緣層120上，以形成如第4圖所示的雙面板。

本發明之另一態樣提供了一種高頻應用之含孔絕緣層。第7圖係顯示依照本發明之一實施方式之高頻應用之含孔絕緣層的剖面示意圖。含孔絕緣層120具有多個孔洞120a自含孔絕緣層120之一表面沿含孔絕緣層120之一厚度方向Dt延伸。由於孔洞120a中充斥著空氣，空氣的介電常數為約1，故相對於無孔的絕緣層，含孔絕緣層120的介電常數更低，而更能夠符合高頻基板領域對於絕緣層之低介電常數的需求。在本實施方式中，如第7圖所示，孔洞120a為通孔。在另一實施方式中，如第8圖所示，含孔絕緣層120之孔洞120b為盲孔。

至於含孔絕緣層120的製造方法、孔洞120a的延伸方向、尺寸、分佈、上視及側視形狀及含孔絕緣層120的材質可參照上述有關於含孔絕緣層120的實施方式，在此不贅述。

綜合上述，本發明提供了複合基板的數種實施方式，複合基板包含導電層及含孔絕緣層。複合基板可為無膠式(即不含接著層)或有膠式(即含接著層)基板，可為單面板或雙面板。重要的是，當孔洞中未填充任何物質時，由於空氣的介電常數為約1，故相對於無孔的絕緣層，含孔絕緣層的介電常數更低，更能夠符合高頻基板領域對於絕緣層之低介電常數的需求。當孔洞中填充有導熱膠時，可使複合基板具有導熱功能。當孔洞中填充有導電膠時，可使複合基板具有導電功能。因此，本發明之複合基板可以有多種應用。本發明亦提供高頻應用之含孔絕緣層的數種實施方式。由於孔洞中未填充任何物質，而空氣的介電常數為約1，故相對於無孔的絕緣層，含孔絕緣層的介電常數更低，而可將其應用於高頻領域。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧導電層

120‧‧‧含孔絕緣層

120a‧‧‧孔洞

Dt‧‧‧厚度方向

d‧‧‧孔洞直徑

t1‧‧‧含孔絕緣層厚度

Claims

一種複合基板，包含：一含孔絕緣層，具有二表面相對設置，其中該含孔絕緣層具有複數個孔洞自該含孔絕緣層之該二表面之其中一表面沿該含孔絕緣層之一厚度方向延伸，該含孔絕緣層的介電常數小於2；以及一導電層，位於該含孔絕緣層之該二表面之另一表面上。
如請求項1所述之複合基板，其中該些孔洞為通孔或盲孔。
如請求項1所述之複合基板，該複合基板為高頻應用之複合基板。
如請求項1所述之複合基板，更包含一接著層夾設於該導電層及該含孔絕緣層之間。
如請求項1所述之複合基板，更包含另一導電層覆蓋該含孔絕緣層之該二表面之該表面。
如請求項1所述之複合基板，其中該導電層之材質為銅、鋁、鐵、銀、鈀、鎳、鉻、鉬、鎢、鋅、鉻、錳、鈷、金、錫、鉛、不鏽鋼或其組合。
如請求項1所述之複合基板，其中該含孔絕緣層之材質為熱固性聚醯亞胺(thermosetting polyimide)、熱塑性聚亞醯胺(thermoplastic polyimide,TPI)、液晶高分子(LCP)、聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、鐵氟龍(Teflon)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)、聚醯胺(Polyamide)、壓克力樹脂(Acrylic resin)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin)、酚樹脂(Phenolic Resin)、環氧樹脂(Epoxy resin)、聚酯(Polyester)、矽膠(Silicone)、聚氨基甲酸乙酯(Polyurethane PU)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、丁基橡膠(Butyl rubber)或其組合。
如請求項1所述之複合基板，更包含一功能膠填充於該些孔洞內，該功能膠為導熱膠、導電膠或其混合物。
如請求項8所述之複合基板，其中該功能膠更覆蓋該含孔絕緣層之該二表面之該表面。
如請求項8所述之複合基板，其中該導熱膠具有複數個導熱粒子，該些導熱粒子為氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、碳化矽、氧化鋅或其組合。
如請求項8所述之複合基板，其中該導電膠具有複數個導電物質，該些導電物質之材質為銅、鋁、鐵、銀、鈀、鎳、鉻、鉬、鎢、鋅、鉻、錳、鈷、金、錫、鉛、不鏽鋼或其組合。
一種高頻應用之含孔絕緣層，具有複數個孔洞自該含孔絕緣層之一表面沿該含孔絕緣層之一厚度方向延伸，該些孔洞為通孔或盲孔，該含孔絕緣層的介電常數小於2。