CN114126203A - 复合基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本揭示内容涉及一种复合基板及其制造方法。复合基板包含第一金属基材、第一接合层、以及第二金属基材。第一金属基材包含第一金属层以及第一绝缘层，第一绝缘层设置于第一金属层上。第一接合层，设置于第一绝缘层上，其中第一接合层的介电常数小于3，并且损耗常数小于0.005。第二金属基材，包含第二金属层以及第二绝缘层，第二绝缘层设置于第一接合层上，并且第二金属层设置于第二绝缘层上。本揭示内容所提供的复合基板及其制造方法，可免于高温压合所衍生的不良效果，提升复合基板的设计弹性以及生产良率。
Description
技术领域
本揭示内容涉及复合基板及其制造方法。具体来说，本揭示内容涉及可弹性调整各层厚度并以较低温度即可粘合各层的复合基板的制造方法。
背景技术
印刷电路板是电子产品中不可或缺的材料，而随着消费性电子产品需求成长，对于印刷电路板的需求亦是与日俱增。由于软性印刷电路板具有可挠曲性及可三度空间配线等特性，在科技化电子产品强调轻薄短小、可挠曲性的发展驱势下，目前被广泛应用计算机及其周边设备、通讯产品以及消费性电子产品等等。
有鉴于现今的电子产品的规格要求提升，高频电路以及可多样化调整的电路板日显重要。因此，需要提供减少阻容延迟、减少信号衰减、提升层间配置的厚度弹性以及良率的复合基板的制造方法。
发明内容
本揭示内容中的一态样是提供一种复合基板，包含第一金属基材、第一接合层、以及第二金属基材。第一金属基材包含第一金属层以及第一绝缘层，第一绝缘层包含第一表面以及相对于第一表面的第二表面，第一绝缘层的第一表面朝下，设置于第一金属层上。第一接合层，设置于第一绝缘层的第二表面上，其中第一接合层的介电常数小于3，并且损耗常数小于0.005。第二金属基材，包含第二金属层以及第二绝缘层，其中第二绝缘层包含第三表面以及相对于第三表面的第四表面，第二绝缘层的第三表面朝下，设置于第一接合层上，其中第二金属层设置于第二绝缘层的第四表面上。
在一些实施方式中，第一金属层以及第二金属层的材料包含铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、锡(Sn)、铅(Pb)、铅锡合金(Sn-Pb Alloy)、铁(Fe)、钯(Pd)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、锌(Zn)、锰(Mn)、钴(Co)、不锈钢(stainless steel)或上述的任意组合。
在一些实施方式中，第一金属层以及第二金属层中至少一者为图案化金属层。
在一些实施方式中，第一绝缘层以及第二绝缘层的材料包含聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、铁氟龙(Teflon)、液晶高分子(Liquid Crystal Polymer，LCP)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)、尼龙(Nylon or Polyamides)、压克力(Acrylic)、ABS塑胶(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)、酚树脂(Phenolic Resins)、环氧树脂(Epoxy)、聚酯(Polyester)、硅胶(Silicone)、聚氨基甲酸乙酯(Polyurethane，PU)、聚酰胺-酰亚胺(polyamide-imide，PAI)或上述的任一组合。
在一些实施方式中，第一绝缘层、第二绝缘层或两者为改质的绝缘材料。
在一些实施方式中，第一接合层的材料包含聚酯树脂(Polyester Resin)、环氧树脂(Epoxy Resin)、缩丁醛酚醛树脂(Butyral Phenolic Resin)、苯氧基树脂(PhenoxyResin)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、胺基甲酸乙酯树脂(Polyurethane Resin)、硅橡胶系树脂(Silicone Rubber Resin)、聚对环二甲苯系树脂(Parylene Resin)、双马来酰亚胺系树脂(Bismaleinide resin)、聚酰亚胺树脂(Polyimide Resin)、聚胺酯树脂(UrethaneResin)、二氧化硅树脂(Silicon Dioxide Resin)、聚四氟乙烯树脂(Flueon resin)或前述组合。
在一些实施方式中，第一接合层以及第二金属基材之间包含接合结构，接合结构包含第二接合层。
在一些实施方式中，接合结构还包含多个第三绝缘层与多个第二接合层，其中这些第三绝缘层的任一者与这些第二接合层的任一者相互叠置，并且位于最下层的第三绝缘层设置于第一接合层之上，位于最上层的第二接合层设置于第二绝缘层之下。
本揭示内容中的另一态样是提供制造复合基板的方法，包含以下步骤：提供第一金属基材，包含第一金属层以及第一绝缘层，其中第一绝缘层设置于第一金属层上；提供第二金属基材，包含第二金属层以及第二绝缘层，其中第二绝缘层设置于第二金属层下；提供第一接合层，其中第一接合层的介电常数小于3，并且损耗常数小于0.005；将第一接合层设置于第一金属基材以及第二金属基材之间，获得复合基板，其中第一接合层贴合第一绝缘层以及第二绝缘层。
在一些实施方式中，还包含形成接合结构于第一接合层以及第二金属基材之间，其中接合结构包含第二接合层。
在一些实施方式中，将第一接合层设置于第一金属基材以及第二金属基材之间的步骤包含以低于280℃的温度加热第一接合层，使第一接合层粘合于第一金属基材以及第二金属基材之间。
应当理解，前述的一般性描述和下文的详细描述都是示例，并且旨在提供对所要求保护的本揭示内容的进一步解释。
附图说明
通过阅读以下参考附图对实施方式的详细描述，可以更完整地理解本揭示内容。
图1A至图1C示例性地描述根据本揭示内容的一些实施方式中制造复合基板的流程的剖面示意图；
图2示例性地描述根据本揭示内容的另一些实施方式中复合基板的剖面示意图；
图3示例性地描述根据本揭示内容的另一些实施方式中复合基板的剖面示意图；以及
图4A至图4D示例性地描述根据本揭示内容的其他实施方式中制造复合基板的流程的剖面示意图。
【符号说明】
112:第一金属层
114:第二金属层
116:第三金属层
122:第一绝缘层
124:第二绝缘层
126:第三绝缘层
128:第四绝缘层
132:第一接合层
134:第二接合层
136:第三接合层
142:图案化第一金属层
144:图案化第二金属层
具体实施方式
可以理解的是，下述内容提供的不同实施方式或实施例可实施本揭露的标的不同特征。特定构件与排列的实施例是用以简化本揭露而非局限本揭露。当然，这些仅是实施例，并且不旨在限制。举例来说，以下所述的第一特征形成于第二特征上的叙述包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外特征而非直接接触。此外，本揭露在多个实施例中可重复参考数字及/或符号。这样的重复是为了简化和清楚，而并不代表所讨论的各实施例及/或配置之间的关系。
本说明书中所用的术语一般在本领域以及所使用的上下文中具有通常性的意义。本说明书中所使用的实施例，包括本文中所讨论的任何术语的例子仅是说明性的，而不限制本揭示内容或任何示例性术语的范围和意义。同样地，本揭示内容不限于本说明书中所提供的一些实施方式。
将理解的是，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语用于区分一个元件和另一个元件。举例来说，在不脱离本实施方式的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。
于本文中，术语“和/或”包含一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
于本文中，术语“包含”、“包括”、“具有”等应理解为开放式，即，意指包括但不限于。
图1A至图1C示例性地描述根据本揭示内容的一些实施方式中制造复合基板的流程的剖面示意图。首先，请参阅图1A，提供第一金属基材，包含第一金属层112以及第一绝缘层122，其中第一绝缘层122设置于第一金属层112上。
在一些实施方式中，第一金属层112的材料包含铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、锡(Sn)、铅(Pb)、铅锡合金(Sn-Pb Alloy)、铁(Fe)、钯(Pd)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、锌(Zn)、锰(Mn)、钴(Co)、不锈钢(stainless steel)或上述的任意组合。
在一些实施方式中，第一绝缘层122的材料包含聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、铁氟龙(Teflon)、液晶高分子(LiquidCrystal Polymer，LCP)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)、尼龙(Nylon orPolyamides)、压克力(Acrylic)、ABS塑胶(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)、酚树脂(Phenolic Resin)、环氧树脂(Epoxy)、聚酯(Polyester)、硅胶(Silicone)、聚氨基甲酸乙酯(Polyurethane，PU)、聚酰胺-酰亚胺(polyamide-imide，PAI)或上述的任一组合。在一实施方式中，部分绝缘层材料(例如液晶高分子)可单独形成第一绝缘层122，而无须以第一金属层112作为基础，并且所形成的第一绝缘层122不须粘胶，以高于或等于280℃加热即可贴合于第一金属层112上。在一实施方式中，第一绝缘层122为改质的绝缘材料，例如改质聚酰亚胺(Modified Polyimide，MPI)或可溶性液晶聚合物。可溶性液晶聚合物是通过修饰液晶高分子的官能基而形成。举例而言，通过添加或取代的方式来修饰液晶高分子的官能基。经过官能基修饰后的可溶性液晶聚合物可具有如下的官能基，例如氨基(amino)、酰胺基(carboxamido)、亚胺基(imido或imino)、脒基(amidino)、氨基羰基氨基(aminocarbonylamino)、氨基硫代羰基(aminothiocarbonyl)、氨基羰基氧基(aminocarbonyloxy)、氨基磺酰基(aminosulfonyl)、氨基磺酰氧基(aminosulfonyloxy)、氨基磺酰基氨基(aminosulfonylamino)、羧酸酯(carboxyl ester)、(羧酸酯)氨基((carboxyl ester)amino)、(烷氧基羰基)氧基((alkoxycarbonyl)oxy)、烷氧基羰基(alkoxycarbonyl)、羟胺基(hydroxyamino)、烷氧基氨基(alkoxyamino)、氰氧基(cyanato)、异氰酸基(isocyanato)或其组合，但并不以此为限。相较于未经修饰的液晶高分子，可溶性液晶聚合物的溶解度在特定溶剂中，高于未经官能基修饰的液晶高分子。
接着，请参阅图1B，提供第一接合层132，第一接合层132的介电常数小于3，例如1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4或2.5。并且损耗常数小于0.005，例如0.0015、0.0016、0.0017、0.0018、0.0019、0.002、0.0021、0.0022、0.0023、0.0024、0.0025、0.0026、0.0027、0.0028、0.0029、0.003、0.0031、0.0032、0.0033、0.0034、或0.0035。另外，值得一提的是，第一接合层132的热膨胀系数以及吸水率低于一般粘胶，其中第一接合层132的热膨胀系数至少低于50μm/m/℃；在25℃下24小时内，第一接合层132的吸水率低于0.5％。接着，将第一接合层132设置于第一金属基材上，使第一接合层132贴合第一绝缘层122。在一些实施方式中，第一接合层132的材料可包含聚酯树脂(Polyester Resin)、环氧树脂(Epoxy Resin)、缩丁醛酚醛树脂(Butyral Phenolic Resin)、苯氧基树脂(PhenoxyResin)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、胺基甲酸乙酯树脂(Polyurethane Resin)、硅橡胶系树脂(Silicone Rubber Resin)、聚对环二甲苯系树脂(Parylene Resin)、双马来酰亚胺系树脂(Bismaleinide resin)、聚酰亚胺树脂(Polyimide Resin)、聚胺酯树脂(UrethaneResin)、二氧化硅树脂(Silicon Dioxide Resin)、聚四氟乙烯树脂(Flueon resin)或前述组合。
请继续参阅图1C，提供第二金属基材，制造方法以及材料可参考第一金属基材，其中第二金属基材包含第二金属层114以及第二绝缘层124，第二绝缘层124设置于第二金属层114下。接着，将第二金属基材设置于第一接合层132上，使第二绝缘层124贴合第一接合层132，也就是，第一接合层132贴合第一绝缘层122以及第二绝缘层124，获得复合基板(在此图中，亦可称为双层板)。
在一些实施方式中，将第一接合层132设置于第一金属基材以及第二金属基材之间的步骤包含以低于280℃的温度加热第一接合层132，使第一接合层132粘合于第一金属基材以及第二金属基材之间。即，所得的复合基板以第一接合层132粘合第一绝缘层122以及第二绝缘层124。在一实施方式中，以低于280℃的温度加热第一接合层132包含两阶段式加热，第一阶段的温度为100℃至150℃(举例而言100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、或前述任意区间的数值)，第二阶段的温度为250℃至280℃(举例而言250℃、260℃、270℃、275℃或前述任意区间的数值)。
需要强调的是，已知的双层板制作，例如以高于280℃的高温压合双层金属板以及夹设于其中的绝缘层，当绝缘层为液晶高分子时，经由将温度提升至玻璃转换温度以及熔点之间，使绝缘层内的分子重新排列，以与金属板贴合的方式，常衍生绝缘层与金属层粘合不均、因流动态而造成的对位不佳，甚至金属板皱缩的不良效果；此外，由于绝缘层的厚度有限，例如单层MPI的厚度一般不超过125μm，限制了已知双层板的厚度。若是直接使用一般粘胶粘合绝缘层以及金属板，则因一般粘胶热膨胀系数以及吸水率较高，造成与绝缘层接着的可靠度不佳，难以达成前述使绝缘层与金属板稳固贴合的接着效果。
相较之下，本揭示内容的一些实施方式中，经由将第一接合层132设置在第一金属基材的第一绝缘层122以及第二金属基材的第二绝缘层124之间，只需以低于280℃加热，即可粘接第一接合层132与第一金属基材及第二金属基材，并经由调控接合层的设置层数或是厚度，利用接合层的低介电常数以及低介电损耗的特性，即可在不影响信号传输、不造成信号损耗、不造成板面变形的前提下，依需求调控双层板的厚度。不仅改善已知高温压合的不良效果，提升产品良率，并增加了双层板厚度的弹性。此外，第一接合层132的低膨胀系数以及低吸水率的特性，更提升了第一接合层132与金属基材以及绝缘层接合的稳定度以及可靠度。
亦即，请再次参阅图1C，本揭示内容的一些实施方式中，提供一种复合基板，包含第一金属基材、第一接合层132、以及第二金属基材。第一金属基材包含第一金属层112以及第一绝缘层122，第一绝缘层122包含第一表面以及相对于第一表面的第二表面，第一绝缘层122的第一表面朝下，设置于第一金属层112上。第一接合层132，设置于第一绝缘层122的第二表面上，其中第一接合层132的介电常数小于3，并且损耗常数小于0.005。第二金属基材，包含第二金属层114以及第二绝缘层124，其中第二绝缘层124包含第三表面以及相对于第三表面的第四表面，第二绝缘层124的第三表面朝下，设置于第一接合层132上，其中第二金属层114设置于第二绝缘层124的第四表面上。
在一些实施方式中，部分或全部金属层为图案化金属层，请参阅图2，图2示例性地描述根据本揭示内容的另一些实施方式中复合基板的剖面示意图，例如图案化第一金属层142以及图案化第二金属层144。在一些实施方式中，图案化金属层的表面具有电路结构。
在一些实施方式中，可以在第一接合层132以及第二金属基材之间设置包含若干接合层的接合结构，借此，即可视需求弹性的增加双层板的厚度，而不受限于绝缘层的厚度。请见图3，图3示例性地描述根据本揭示内容的另一些实施方式中复合基板的剖面示意图，接合结构包含多个第三绝缘层126与多个第二接合层134，其中第三绝缘层126与第二接合层134相互叠置，并且位于最下层的第三绝缘层126设置于第一接合层132之上，位于最上层的第二接合层134设置于第二绝缘层124之下。
在一些实施方式中，可以利用接合层的设计，在双层板的制作基础上进一步形成多层板，例如图4A至图4D，示例性地描述根据本揭示内容的其他实施方式中制造复合基板的流程的剖面示意图。首先，请参阅图4A，设置第四绝缘层128于图1C中的第二金属层114上。接着，请继续参阅图4B至图4C，将第三接合层136设置于第二金属基材之上，再将第三金属基材设置于第三接合层136之上，其中第三金属基材包含第三金属层116以及第三绝缘层126，使得第三接合层136与第三绝缘层126以及第四绝缘层128贴合，获得三层板。流程中的材料、参数等描述可依参酌前述图1B至图1C视需求进行调整，此处不再赘述。进一步地，请见图4D，可依复合基板所需的金属基材层数，重复图4A至图4C的制程，得到具有不同层数金属基材的复合基板。在一些实施方式中，还可搭配前述图3的接合结构，弹性调整多层板中的层间厚度。相较于已知的多层板制程，除了在不影响信号传输、不造成信号损耗的前提下改良了高温压合衍生的粘合不均、对位不佳或是板面皱缩变形等不良效果外，还可提升金属层态样上的弹性(例如层数以及层间厚度的变化)。
在一些实施方式中，多个金属层(例如第一金属层112、第二金属层114、以及第三金属层116)之间的材料可相同或不同。多个绝缘层(例如第一绝缘层122、第二绝缘层124、第三绝缘层126、第四绝缘层128)之间的材料也可相同或不同。多个接合层(例如第一接合层132、第二接合层134、以及第三接合层136)之间的材料也可相同或不同。
在一些实施方式中，复合基板可还包含一至多个导电孔贯穿金属层、绝缘层、以及接合层。导电孔的内部填充材料可与金属层的材料相同或类似。
此外，本揭示内容所述的复合基板可在不脱离本揭示内容的精神下进行组合形成较厚的电路板。举例来说，绝缘层可以包含两层以上的液晶高分子，但不限于此，可依不同的设计需求，任意调整其中的层数、材料和单层的厚度，以配合其表面的电路或是所承载的配线的设置。
最后要强调的是，透过本揭示内容的一些实施方式所揭示的低介电常数以及低介电损耗的接合层的应用，使得生产人员能够配合设计所需，弹性调整金属层的间距，并在不使用高温压合之下，得到不同层间厚度的复合基板，免于高温所衍生的粘合不均、对位不佳或是板面皱缩变形等不良效果，并且不因接合层的设计，影响复合基板的信号传输以及信号损耗，提升复合基板的设计弹性以及生产良率。
尽管本揭示内容已根据某些实施方式具体描述细节，其他实施方式也是可行的。因此，所附权利要求书的精神和范围不应限于本文所记载的实施方式。
Claims (11)
1.一种复合基板，其特征在于，包含：
一第一金属基材，包含一第一金属层以及一第一绝缘层，其中该第一绝缘层包含一第一表面以及相对于该第一表面的一第二表面，该第一绝缘层的该第一表面朝下，设置于该第一金属层上；
一第一接合层，设置于该第一绝缘层的该第二表面上，其中该第一接合层的介电常数小于3，并且损耗常数小于0.005；以及
一第二金属基材，包含一第二金属层以及一第二绝缘层，其中该第二绝缘层包含一第三表面以及相对于该第三表面的一第四表面，该第二绝缘层的该第三表面朝下，设置于该第一接合层上，其中该第二金属层设置于该第二绝缘层的该第四表面上。
2.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，该第一金属层以及该第二金属层的材料包含铜、铝、金、银、锡、铅、铅锡合金、铁、钯、镍、铬、钼、钨、锌、锰、钴、不锈钢或上述的任意组合。
3.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，该第一金属层以及该第二金属层中至少一者为图案化金属层。
4.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，该第一绝缘层以及该第二绝缘层的材料包含聚酰亚胺、聚乙烯对苯二甲酸酯、铁氟龙、液晶高分子、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙、压克力、ABS塑胶、酚树脂、环氧树脂、聚酯、硅胶、聚氨基甲酸乙酯、聚酰胺-酰亚胺或上述的任一组合。
5.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，该第一绝缘层、该第二绝缘层或两者为一改质的绝缘材料。
6.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，该第一接合层的材料包含聚酯树脂、环氧树脂、缩丁醛酚醛树脂、苯氧基树脂、丙烯酸树脂、胺基甲酸乙酯树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、双马来酰亚胺系树脂、聚酰亚胺树脂、聚胺酯树脂、二氧化硅树脂、聚四氟乙烯树脂或前述组合。
7.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，该第一接合层以及该第二金属基材之间包含一接合结构，该接合结构包含一第二接合层。
8.根据权利要求7所述的复合基板，其特征在于，该接合结构还包含多个第三绝缘层与多个第二接合层，其中所述多个第三绝缘层的任一者与所述多个第二接合层的任一者相互叠置，并且位于最下层的该第三绝缘层设置于该第一接合层之上，位于最上层的该第二接合层设置于该第二绝缘层之下。
9.一种制造复合基板的方法，其特征在于，包含以下步骤：
提供一第一金属基材，包含一第一金属层以及一第一绝缘层，其中该第一绝缘层设置于该第一金属层上；
提供一第二金属基材，包含一第二金属层以及一第二绝缘层，其中该第二绝缘层设置于该第二金属层下；
提供一第一接合层，其中该第一接合层的介电常数小于3，并且损耗常数小于0.005；
将该第一接合层设置于该第一金属基材以及该第二金属基材之间，获得一复合基板，其中该第一接合层贴合该第一绝缘层以及该第二绝缘层。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包含形成一接合结构于该第一接合层以及该第二金属基材之间，其中该接合结构包含一第二接合层。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将该第一接合层设置于该第一金属基材以及该第二金属基材之间的步骤包含以低于280℃的温度加热该第一接合层，使该第一接合层粘合于该第一金属基材以及该第二金属基材之间。
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