TWI655087B - 具有複合式疊構的可撓性塗膠銅箔基板及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

一種具有複合式疊構的可撓性塗膠銅箔基板及其形成方法，該可撓性塗膠銅箔基板從上到下依次包括低輪廓銅箔層、上介電膠層、芯層、下介電膠層和離型層，其中芯層為聚醯亞胺膜，低輪廓銅箔層為Rz值為0.4至1.0μm的銅箔層，而且低輪廓銅箔層、上介電膠層、芯層和下介電膠層所構成接著強度>0.7kgf/cm且吸水率為0.01%至1.5%的疊構。故本發明之可撓性塗膠銅箔基板電性良好，具高速傳輸性、低熱膨脹係數、在高溫濕度環境下穩定的Dk/Df性能、超低吸水率、良好的UV鐳射鑽孔能力、適合高密度組裝的低反彈力以及極佳的機械性能。

Description

具有複合式疊構的可撓性塗膠銅箔基板及其形成方法
本發明係關於一種可撓性線路板用可撓性塗膠銅箔基板及其製備，尤係關於一種具有複合式疊構的低介電損耗可撓性塗膠銅箔基板。
隨著資訊技術的飛躍發展，為滿足訊號傳送高頻高速化、散熱導熱快速化以及生產成本最低化，各種形式的混壓結構多層板的設計與應用應運而生。印刷電路板(PCB，Printed circuit board)是電子產品中不可或缺的材料，而隨著消費性電子產品需求增長，對於印刷電路板的需求也是與日俱增。由於可撓性印刷電路板(FPC，Flexible Printed Circuit)具有可撓曲性及可三度空間配線等特性，在科技化電子產品強調輕薄短小、可撓曲性、高頻率的發展驅勢下，目前被廣泛應用於電腦及其週邊設備、通訊產品以及消費性電子產品等。
在高頻領域，無線基礎設施需要提供足夠低的插入損失(Insertion loss)，才能有效提高能源利用率。隨著5G通訊、毫米波、航太軍工的加速發展，高頻高速FPC/PCB需求來臨，隨著大數據、物聯網等新興行業興起以及移動互 連終端的普及，快速地處理和傳送資訊儼然成為通訊行業重點。在通訊領域，未來5G網路比4G擁有更加高速的頻寬、更密集的微型基地臺建設，網速更快。因應物聯網與雲端運算以及新時代各項寬頻通訊之需求，發展高速伺服器與更高傳送速率的手機已成市場之趨勢。一般而言，FPC/PCB是整個傳輸過程中主要的瓶頸，若是欠缺良好的設計與電性佳的相關材料，將嚴重延遲傳送速率或造成訊號損失。這就對電路板材料提出了很高的要求。此外，當前業界主要所使用的高頻基板主要為液晶聚合物(LCP，Liquid Crystal Polymer)板、聚四氟乙烯(PTFE，Polytetrafluoroethylene)纖維板，然而其也受到製程技術的限制，例如對製造設備的要求高且需要在較高溫環境(>280℃)下才可以操作，隨之也造成了其膜厚不均勻，而不易控制電路板的阻抗。此外，又面臨了不能使用快壓機設備，導致加工困難等問題。
一般的環氧樹脂系產品，於下游產業的小孔徑(<100μm)紫外線(UV)鐳射加工下表現並不理想，容易造成通孔(PTH，Plating Through Hole)孔洞內縮，只適合採用在較大孔徑的機械鑽孔的方式，工藝適應性較差。
此外，當前的導熱絕緣材料(Bond Ply)產品於下游產業使，用需要剝離離型層然後壓合上銅箔，但使用可撓性塗膠銅箔基板(FRCC，Flexible Resin Coated Copper)，則可節省下游的加工工序，並直接搭配其他LCP板或是聚醯亞胺(PI，Polyimide)雙面板使用。
為了彌補以上不足，本發明提供一種具有複合式疊構的低介電損耗FRCC基板，不但電性良好，而且具備高速傳輸性、低熱膨脹係數、在高溫濕度環境下具有穩定的Dk/Df性能、超低吸水率、良好的UV鐳射鑽孔能力、適合高密度組裝的低反彈力以及極佳的機械性能。另外，塗佈法當前技術最多只能塗50μm左右的厚度，但本發明的製造方法可以輕易得到100μm以上的厚膜。
為了解決前述之技術問題，本發明提供一種具有複合式疊構的低介電損耗FRCC基板，包括：芯層，係具有相對之上表面和下表面，且該芯層之材質為為聚醯亞胺；上介電膠層和下介電膠層，該上介電膠層和該下介電膠層分別形成於該芯層之上表面和下表面上；低輪廓銅箔層，係形成於該上介電膠層上，使該上介電膠層夾置於該芯層和低輪廓銅箔層之間；離型層，係形成於該下介電膠層上，使該下介電膠層夾置於該芯層和離型層之間。
此外，於一具體實施態樣中，該低輪廓銅箔層之表面粗糙度Rz值為0.4至1.0μm的銅箔層，且該低輪廓銅箔層為壓延銅箔層或電解銅箔層。
於一具體實施態樣中，該芯層的厚度為5至50μm；該上介電膠層和該下介電膠層的厚度皆為2至50μm。
於一具體實施態樣中，該低輪廓銅箔層的厚度為1至35μm。
又，較佳地，該芯層的厚度為5至12.5μm。更佳地， 該芯層的厚度為5至7.5μm。
於一具體實施態樣中，該上介電膠層和該下介電膠層皆為熱固型聚醯亞胺系樹脂膠層。
於一具體實施態樣中，該離型層為離型膜或離型紙。
於一具體實施態樣中，該低輪廓銅箔層、上介電膠層、芯層和下介電膠層構成之疊構的接著強度>0.7kgf/cm且吸水率為0.01至1.5%。
於一具體實施態樣中，該上介電膠層和下介電膠層之Dk(介電常數)值皆介於2.0至3.0(10GHz)之間，且Df(介電損耗因數)值介於0.002至0.010(10GHz)之間。
本發明復提供一種複合式可撓性塗膠銅箔基板的製造方法，包括：於芯層之上表面形成上介電膠層；在該上介電膠層壓合低輪廓銅箔層；於該芯層之下表面形成下介電膠層；以及將離型層貼合於該下介電膠層上。
於一具體實施態樣中，該製造方法復包括在形成該上介電膠層後，以60至160℃烘乾該上介電膠層，以及在0.8至3.0kg的壓力和50至90℃壓合該芯層和上介電膠層。
於一具體實施態樣中，該製造方法係在0.8至3.0kg的壓力和50至90℃壓合低輪廓銅箔層。
於一具體實施態樣中，該製造方法復包括在形成該下介電膠層後，以60至160℃烘乾該下介電膠層，以及在0.8至3.0kg的壓力和50至90℃壓合該芯層和下介電膠層。
根據本發明，至少具有以下優點：
一、由於本發明採用從上到下為低輪廓銅箔層、上介 電膠層、芯層、下介電膠層和離型層的疊構，相較於傳統的Bond Ply產品於下游產業使用時需要剝離離型層然後壓合銅箔層，而本發明剝離離型層後可以直接搭配其他LCP板或PI雙面板直接使用，不需要再加一層用於黏接的純膠，節省下游加工工序，進而節約生產成本，提高生效率。
二、本發明採用低輪廓銅箔層，訊號傳輸過程中具有集膚效應(Skin Effect)，由於低輪廓銅箔表面粗糙度較低，結晶細膩，表面平坦性較佳，因而訊號能實現高速傳輸，同時上、下介電膠層具有較低且穩定的Dk/Df性能，可減少訊號傳輸過程中的損耗，進一步提高訊號傳輸品質，完全能勝任FPC高頻高速化、散熱導熱快速化以及生產成本最低化發展的需要。
三、本發明中上、下介電膠層的Dk值為2.0至3.0(10G Hz)，Df值為0.002至0.010(10G Hz)，且在高溫高濕度環境下有穩定的Dk/Df值，使得本發明適合低溫(低於180℃)快速壓合，工藝加工性強，而且對製作設備要求低，進而降低生產成本，其設備操作性和加工性均優於現有的LCP基板和PTFE纖維板。更佳的是，由於適合低溫壓合，大大降低了製備FPC過程中線路氧化的風險。
四、由於本發明的芯層為聚醯亞胺膜，上、下介電膠層為聚醯亞胺系層，故本發明相較於傳統的環氧樹脂系產品，更適合下游產業的小孔徑(<100μm)UV鐳射加工，不容易造成通孔(PTH，Plating Through Hole)或孔洞內縮，壓合時膜厚均勻，阻抗控制良好，不單只適合採用較大孔 徑的機械鑽孔的加工方式，製程適應性較強。
五、本發明與LCP板相比具有較低的反彈力，僅為LCP板反彈力的一半左右，適合下游高密度組裝製程。
六、本發明的芯層為聚醯亞胺膜，上、下介電膠層為聚醯亞胺系樹脂膠層，由於聚醯亞胺系樹脂具有低吸水率，故本發明的整體吸水率在0.01至1.5%，由於超低的吸水率，吸水後性能穩定，具有較佳的電氣性能。
七、本發明還具有熱膨脹性佳、可撓性佳、耐焊錫性高和極佳的機械性能等優點，而且接著強度>0.7kgf/cm，接著強度佳。
本發明的上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。
100‧‧‧低輪廓銅箔層
200‧‧‧上介電膠層
300‧‧‧芯層
400‧‧‧下介電膠層
500‧‧‧離型層
第1圖係本發明的結構示意圖。
以下通過特定的具體實施例說明本發明的具體實施方式，本領域具有通常知識者可由本說明書所揭示的內容輕易地瞭解本發明的優點及功效。本發明也可以其它不同的方式予以實施，亦即在不背離本發明所揭示的範疇下，能給予不同的修飾與改變。
實施例：一種具有複合式疊構的低介電損耗FRCC基板
如第1圖所述，該具有複合式疊構的低介電損耗FRCC基板包括：芯層300，該芯層300為聚醯亞胺膜；介電膠層，係具有兩層且分別為上介電膠層200和下介電膠層400，該上介電膠層200和下介電膠層400分別形成於該芯層300的上、下表面；低輪廓銅箔層100，係形成於該上介電膠層200的上表面，且該上介電膠層200黏接該芯層300和該低輪廓銅箔層100；以及離型層500，係形成於該下介電膠層400的下表面，且該下介電膠層400黏接該芯層300和該離型層500。
該上介電膠層200和下介電膠層400皆是Dk(介電常數)值介於2.0至3.0(10GHz)之間，且Df(介電損耗因數)值介於0.002至0.010(10GHz)之間的極低介電膠層。
較佳地，該上介電膠層200和下介電膠層400皆是Dk值介於2.3至3.0(10GHz)之間的極低介電膠層。
該低輪廓銅箔層100為Rz值為0.4至1.0μm的銅箔層，且該低輪廓銅箔層100為壓延銅箔層(RA)或電解銅箔層(ED)。
較佳地，該低輪廓銅箔層為壓延銅箔層，更佳地為日礦金屬有限公司的HA或HAV2產品。
該芯層300的厚度為5至50μm；該上介電膠層200和下介電膠層400的厚度皆為2至50μm；該低輪廓銅箔層100的厚度為1至35μm。
較佳地，該芯層300的厚度為5至12.5μm；上介電膠層200和下介電膠層400的厚度皆為10至50μm；該低輪廓銅箔層100的厚度為6至18μm。
較佳地，該芯層的厚度為5至12.5μm。
更佳地，該芯層的厚度為5至7.5μm。
該上介電膠層200和該下介電膠層400的材料皆為氟樹脂、環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、矽橡膠系樹脂、聚對環二甲苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂和聚醯亞胺系樹脂中的至少一種。
該上介電膠層200和該下介電膠層400皆為熱固型聚醯亞胺系樹脂膠層，且該上介電膠層200和該下介電膠層400中的聚醯亞胺系樹脂含量皆為30至90wt%。
該離型層500為離型膜或離型紙，該離型膜的材料為聚丙烯、雙向拉伸聚丙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯中的至少一種。
該低輪廓銅箔層100、上介電膠層200、芯層300和下介電膠層400所構成之疊構的接著強度>0.7kgf/cm且吸水率為0.01%至1.5%。
為得到本發明之複合式可撓性塗膠銅箔基板的製造方法，本發明復提供其製造方法，係包括：於芯層300之上表面以塗佈法形成上介電膠層200；在該上介電膠層200壓合低輪廓銅箔層100；於該芯層300之下表面以塗佈法形成下介電膠層400；以及將離型層500貼合於該下介電膠層400上。
於一具體實施態樣中，該製造方法復包括在形成該上介電膠層200後，以60至160℃烘乾該上介電膠層200，以及在0.8至3.0kg的壓力和50至90℃壓合該芯層300和上介電膠層200。
於一具體實施態樣中，該製造方法係在0.8至3.0kg的壓力和50至90℃壓合低輪廓銅箔層100。
於一具體實施態樣中，該製造方法復包括在形成該下介電膠層400後，以60至160℃烘乾該下介電膠層400，以及在0.8至3.0kg的壓力和50至90℃壓合該芯層300和下介電膠層400。
本發明的實施例與現有技術的LCP板進行基本性能比較，並將結果記錄於下表1和表2。表1中，各實施例之低輪廓銅箔層為日礦金屬有限公司的HAV2產品之壓延銅箔層；上介電膠層的材質包括鐵氟龍樹脂(Zonyl ® MP 1200，Dupont)及30%之聚醯亞胺樹脂(T100，上海多康實業有限公司)；芯層的材質為聚醯亞胺膜(20EN，Dupont)；下介電膠層的材質包括鐵氟龍樹脂(Zonyl ® MP 1200，Dupont)及30wt%之聚醯亞胺樹脂(T100，上海多康實業實業有限公司)。
註：表1和表2性能指標的測試方法執行係根據《軟板組裝要項測試準則》(TPCA-F-002)
由表1和表2可知，本發明的具有複合式疊構的低介電損耗FRCC基板具有極佳的高速傳輸性、低熱膨脹係數、在高溫濕度環境下穩定的Dk/Df性能、超低吸水率、良好的UV鐳射鑽孔能力、適合高密度組裝的低反彈力以及極佳的機械性能。
以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。

Claims (11)

  1. 一種複合式可撓性塗膠銅箔基板，包括：芯層，係具有相對之上表面和下表面，且該芯層之材質為聚醯亞胺；上介電膠層和下介電膠層，係分別形成於該芯層之上表面和下表面上，且該上介電膠層和該下介電膠層皆為熱固型聚醯亞胺系樹脂膠層；低輪廓銅箔層，係形成於該上介電膠層上，使該上介電膠層夾置於該芯層和低輪廓銅箔層之間，其中，該低輪廓銅箔層之表面粗糙度Rz值為0.4至1.0μm，且該低輪廓銅箔層為壓延銅箔層或電解銅箔層；以及離型層，係形成於該下介電膠層上，使該下介電膠層夾置於該芯層和離型層之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之複合式可撓性塗膠銅箔基板，其中，該芯層之厚度為5至50μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之複合式可撓性塗膠銅箔基板，其中，該上介電膠層之厚度為2至50μm，且該下介電膠層之厚度為2至50μm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之複合式可撓性塗膠銅箔基板，其中，該低輪廓銅箔層之厚度為1至35μm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之複合式可撓性塗膠銅箔基板，其中，該上介電膠層和下介電膠層之Dk值皆介於2.0至3.0(10GHz)，且Df值介於0.002至0.010(10GHz)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之複合式可撓性塗膠銅箔基板，其中，該離型層為離型膜或離型紙。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之複合式可撓性塗膠銅箔基板，其中，該低輪廓銅箔層、上介電膠層、芯層和下介電膠層構成之疊構的接著強度>0.7kgf/cm，且吸水率為0.01至1.5%。
  8. 一種複合式可撓性塗膠銅箔基板的製造方法，包括：於芯層之上表面形成上介電膠層；在該上介電膠層壓合低輪廓銅箔層；於該芯層之下表面形成下介電膠層；以及將離型層貼合於該下介電膠層上。
  9. 如申請專利範圍第8項之複合式可撓性塗膠銅箔基板的製造方法，復包括在形成該上介電膠層後，以60至160℃烘乾該上介電膠層，以及在0.8至3.0kg的壓力和50至90℃壓合該芯層和上介電膠層。
  10. 如申請專利範圍第8項之複合式可撓性塗膠銅箔基板的製造方法，係在0.8至3.0kg的壓力和50至90℃壓合該低輪廓銅箔層。
  11. 如申請專利範圍第8項之複合式可撓性塗膠銅箔基板的製造方法，復包括在形成該下介電膠層後，以60至160℃烘乾該下介電膠層，以及在0.8至3.0kg的壓力和50至90℃壓合該芯層和下介電膠層。
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