电路板结构以及用于形成绝缘基板的组合物的制作方法

本发明是有关一种用于形成绝缘基板的组合物以及一种电路板结构。

背景技术：

对消费性电子产品来说，系统化构装(systeminpackage，sip)技术所应该展现的主要特色为节省成本与缩小化。而以基板作为整合元件的平台来说，则有两个方向。其一为运用一般常见的有机材料基板，或是多层印刷电路基板(printedwiringboard，pwb)；另一者为无机材质的基板，例如硅基板等。后者通常具有与晶片电路或制程相结合的缩小化优势，但成本则是一个考量指标。而对前者来说，除了具有低成本的特性之外，现今已可藉由精良的制程技术，例如高密度互连(high-densityinterconnection，hdi)技术等，再结合特殊材料复合于其中，则仍然可以达到系统化构装的要求。

此外，随着资讯产品走向高速化及高频化，未来发展新一代产品所需的基板材料，如无线通讯网路、卫星通讯设备、高功率及宽频产品、高速电脑与电脑工作站等都需要具有高玻璃化转变温度(glasstransitiontemperature，tg)、低损耗因子(dissipationfactor，df)与低介电常数(dielectricconstant，dk)的基板材料。目前印刷电路板(printedcircuitboard，pcb)所使用的铜箔基板，不管是数量上或是技术层面上，都是以环氧树脂所制作的fr-4板材为主，但是fr-4的介电常数与损耗因子等电气性质，已逐渐无法符合高频的需求。所以，业界亟需一种具有高介电常数并且能维持低损耗因子的基板材料。

技术实现要素：

本发明的一态样是提供一种用于形成绝缘基板的组合物，藉由调整此组合物的组成成分可调控绝缘基板的介电常数值。

上述用于形成绝缘基板的组合物包含100重量份的改质液晶高分子以及0.5重量份至85重量份的介电填充剂。改质液晶高分子具有一重复单元结构为其中ar为(1,4-phenylene，1,4-苯撑基)、(1,3-phenylene，1,3-苯撑基)、(2,6-naphthalene，2,6-萘基)或(4,4′-biphenylene，4,4′-亚联苯基)，y为*-o-*或且x为(酰胺基)、(亚胺基)、(脒基)、(氨基羰基氨基)、(氨基硫代羰基)、(氨基羰基氧基)、(氨基磺酰基)、(氨基磺酰氧基)、(氨基磺酰基氨基)、(羧酸酯)、((羧酸酯)氨基)、((烷氧基羰基)氧基)、(烷氧基羰基)、(羟氨基)、(烷氧基氨基)、(氰氧基)、(异氰酸基)或其组合，其中r1、r2和r3可为cnh2n+1，且n为一正整数。

根据本发明的某些实施方式，介电填充剂是选自于由一陶瓷材料、一改质陶瓷材料、一导电粒子、一改质导电粒子、一有机材料以及一改质有机材料所组成的群组。

根据本发明的某些实施方式，陶瓷材料是选自于由钛酸钡、钛酸铅、钛酸锶钡(bst)、氧化钛、氧化铅、锆钛酸铅(pzt)、钙钛矿立方晶系结构(cacu3ti4o12，ccto)以及铌镁酸铅-钛酸铅(pmn-pt)所组成的群组。

根据本发明的某些实施方式，改质陶瓷材料包含一改质基团，此改质基团包含硅烷基。

根据本发明的某些实施方式，导电粒子包含一碳类粒子及一金属粒子。

根据本发明的某些实施方式，碳类粒子是选自于由碳六十(c60)、石墨烯、碳黑、碳纤维以及纳米碳管(carbonnanotube，cnt)所组成的群组。

根据本发明的某些实施方式，金属粒子是选自于由银、铝、铜、镍、锌及铁所组成的群组。

根据本发明的某些实施方式，改质导电粒子包含一改质碳类粒子，此改质碳类粒子包含一改质基团，此改质基团是选自于由氨基、苯胺基、酰胺基、羧基以及羟基所组成的群组。

根据本发明的某些实施方式，有机材料是选自于由导电聚苯胺及钛菁铜(cupc)所组成的群组。

根据本发明的某些实施方式，改质有机材料包含一改质基团，此改质基团是选自于由磺酸基、羟基、醚基、氨基以及(对氯甲基苯)乙烯基所组成的群组。

根据本发明的某些实施方式，改质有机材料包含一改质基团，此改质基团是选自于由磺酸基、羟基、醚基、氨基以及(对氯甲基苯)乙烯基所组成的群组。

本发明的另一态样是提供一种电路板结构。此电路板结构包含至少一绝缘基板以及至少一重布线层。此至少一绝缘基板包含如上所述的用于形成绝缘基板的组合物。此至少一重布线层位于绝缘基板上。

根据本发明的某些实施方式，此电路板结构更包含一粘着层位于绝缘基板与重布线层之间。

根据本发明的某些实施方式，粘着层是选自于由氟树酯、聚苯醚树酯、芳烷型环氧树酯、环氧树脂、苯氧基树脂、丙烯酸树脂、氨基甲酸乙酯树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、液晶聚合物、双马来酰亚胺系树脂及聚酰亚胺树脂所组成的群组。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施方式能更明显易懂，所附附图的详细说明如下:

图1至图4绘示根据本发明多个实施方式的电路板结构的剖面示意图；

其中，符号说明：

10：电路板结构12：绝缘基板

14：重布线层16：粘着层

18：导电盲孔。

具体实施方式

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施方式，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。

于本文中通篇所使用的词汇一般代表其通常的意涵，至于一些特殊词汇会在下文中具体定义，以提供实践者额外的指引。为了方便起见，某些词汇可能被特别标示，例如使用斜体与/或引号。不论它是否被特别标示，其词汇的范围和含义不受任何影响，与平常词汇的范围和含义是相同的。相同的事情可以被一种以上的方式所描述是可以被理解的。因此，用于一个或多个的术语的替代语言与同义词可能会在本文中所使用，而其不是要阐述一个词汇在本文所论述的内容有其任何特殊的意义。某些词汇的同义词将被使用，重复的使用一个或多个同义词，并不会排除使用其他同义词。本说明书内所讨论的任何例证只用作解说的用途，并不会以任何方式限制的本发明或其例证的范围和意义。同样地，本发明并不受限于本说明书中所提出的各种实施例。

除非内容中有其他清楚的指称，本文所使用的单数词包含复数的指称对象。通过参考「一实施方式」这样特定的指称，在至少其中之一的本案发明的实施方式中，表示一种特定的特征、结构或特色，因此在各处的「在一实施方式」，这样的片语通过特别的指称出现时，并不需要参考相同的实施方式，更进一步，在一或多实施方式中，这些特别的特征、结构、或特色可以依合适的情况相互组合。

本发明的一态样是提供一种用于形成绝缘基板的组合物，其包含100重量份的改质液晶高分子以及0.5重量份至85重量份的介电填充剂。改质液晶高分子具有以下式(1)的重复单元结构

式(1)中的ar可为1,4-苯撑基(1,4-phenylene)，化学式为1,3-苯撑基(1,3-phenylene)，化学式为2,6-萘基(2,6-naphthalene)，化学式为或4,4′-亚联苯基(4,4′-biphenylene)，化学式为

式(1)中的y可为*-o-*或

式(1)中的x可为酰胺基(carboxamido)，化学式为亚胺基(imido/imino)，化学式为脒基(amidino)，化学式为氨基羰基氨基(aminocarbonylamino)，化学式为氨基硫代羰基(aminothiocarbonyl)，化学式为氨基羰基氧基(aminocarbonyloxy)，化学式为氨基磺酰基(aminosulfonyl)，化学式为氨基磺酰氧基(aminosulfonyloxy)，化学式为氨基磺酰基氨基(aminosulfonylamino)，化学式为羧酸酯(carboxylester)，化学式为(羧酸酯)氨基((carboxylester)amino)，化学式为(烷氧基羰基)氧基((alkoxycarbonyl)oxy)，化学式为烷氧基羰基(alkoxycarbonyl)化学式为，羟氨基(hydroxyamino)，化学式为烷氧基氨基(alkoxyamino)，化学式为氰氧基(cyanato)，化学式为异氰酸基(isocyanato)，化学式为或其组合，其中烷氧基r1、r2和r3的通式为cnh2n+1，且n为一正整数。

根据本发明的各种实施例，上述ar中的任一种可以搭配任何的y以及任何的x相互组合。在不同的组合中可能具有相同或不同的技术效果。

更详细的说，上述的改质液晶高分子可溶解于特定的溶剂中以形成改质液晶高分子溶液。举例来说，此特定的溶剂可选自于由n-甲基-2-吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺、γ-丁内酯、二甲基甲酰胺、2-丁氧基乙醇以及2-乙氧基乙醇所组成群组。相较于传统的液晶高分子，可溶性液晶聚合物的溶解度在特定溶剂中高于传统的液晶高分子。可以理解的是，改质液晶高分子溶液可藉由涂布等类似的制程形成在一承载板上，再藉由加热制程以蒸干溶剂从而形成包含改质液晶高分子的绝缘基板。

举例来说，改质液晶高分子溶液可为芳香族液晶聚酯溶液，其包含上述溶剂中的一者以及芳香族液晶聚酯。芳香族液晶聚酯的固体成分的重量百分比为1wt％至85wt％，例如可为5wt％、15wt％、25wt％、35wt％、45wt％、55wt％、65wt％或75wt％。当芳香族液晶聚酯的固体成分的重量百分比小于某一数值，例如1wt％时，绝缘基板要达到所需的厚度就需要进行多次的涂布制程，相当耗费时间及成本。反之，当芳香族液晶聚酯的固体成分的重量百分比大于某一数值，例如85wt％时，则芳香族液晶聚酯的固体成分不易溶解于溶剂中从而产生胶化(gelatinization)。具体的说，芳香族液晶聚酯具有重复单元结构如下:

其中ar为1,4-苯撑基、1,3-苯撑基、2,6-萘基或4,4′-亚联苯基，y为-o-或-nh-，且x为酰胺基、亚胺基、脒基、氨基羰基氨基、氨基硫代羰基、氨基羰基氧基、氨基磺酰基、氨基磺酰氧基、氨基磺酰基氨基、羧酸酯、(羧酸酯)氨基、(烷氧基羰基)氧基、烷氧基羰基、羟氨基、烷氧基氨基、氰氧基、异氰酸基或其组合。

若介电填充剂的含量大于某一数值，例如85重量份时，则介电填充剂之间会互相连通，使得材料由绝缘体变为导电体，材料的介电常数和导电率将会发生巨大的改变，进而丧失作为绝缘基板的性能。在多个实施方式中，介电填充剂是选自于由陶瓷材料、改质陶瓷材料、导电粒子、改质导电粒子、有机材料以及改质有机材料所组成的群组。更具体的说，在多个示例中，陶瓷材料是选自于由钛酸钡(bariumtitanate，bt)、钛酸铅、钛酸锶钡(bariumstrontiumtitanate，bst)、氧化钛、氧化铅、锆钛酸铅(pb(zrti)o3，pzt)、钙钛矿立方晶系结构(cacu3ti4o12，ccto)以及铌镁酸铅-钛酸铅(pmn-pt)所组成的群组。在多个示例中，改质陶瓷材料包含一改质基团，改质陶瓷材料的改质基团包含硅烷基。在多个示例中，导电粒子包含碳类粒子及金属粒子。举例来说，碳类粒子是选自于由碳六十(c60)、石墨烯(graphene)、碳黑、碳纤维以及纳米碳管(carbonnanotube，cnt)所组成的群组；而金属粒子是选自于由银、铝、铜、镍、锌及铁所组成的群组。在多个示例中，改质导电粒子包含一改质碳类粒子，此改质碳类粒子包含一改质基团，改质碳类粒子的改质基团是选自于由氨基、苯胺基、酰胺基、羧基以及羟基所组成的群组。在多个示例中，有机材料是选自于由导电聚苯胺及钛菁铜(copperphthalocyanine，cupc)所组成的群组。在多个示例中，改质有机材料包含一改质基团，改质有机材料的改质基团是选自于由磺酸基、羟基、醚基、氨基以及(对氯甲基苯)乙烯基所组成的群组。可以理解的是，介电填充剂是添加于上述改质液晶高分子的溶液中并藉由涂布等类似的制程形成在承载板上，再藉由加热制程以蒸干溶剂从而形成提高介电常数的绝缘基板。值得注意的是，介电填充剂并不会溶解于改质液晶高分子的溶液中，而是均匀分散在改质液晶高分子的溶液中。

在一些实施方式中，介电填充剂的平均粒径为0.1至20微米。根据多个实施例，当介电填充剂的平均粒径小于某一数值，例如0.1微米时，则对提高介电常数的效果并不显著。反之，当介电填充剂的平均粒径大于某一数值，例如20微米时，则难以控制介电填充剂颗粒的分散性，且容易使介电填充剂颗粒之间相互连通，进而使后续形成的绝缘基板丧失其绝缘性能。因此，介电填充剂的平均粒径可例如为0.5微米、1.0微米、1.5微米、2.0微米、2.5微米、3.0微米、3.5微米、4.0微米、4.5微米、5.0微米、5.5微米、6.0微米、6.5微米、7.0微米、7.5微米、8.0微米、8.5微米、9.0微米、9.5微米、10.0微米、12.0微米、14.0微米、16.0微米或18.0微米。

一般来说，由于改质液晶高分子本身具有良好的加工性、耐热性、低吸水性、较低的介电常数(dk)(例如，介于2至4之间)以及较低的损耗因子(df)(例如，介于0.003至0.008)的特性，因此，本发明的用于形成绝缘基板的组合物包含上述可提高介电常数的介电填充剂，其可将介电常数提高为3至200之间，并且维持损耗因子介于0.003至0.008之间。典型地，介电材料按介电常数的高低可区分为高介电常数(例如，大于4)和低介电常数(例如，小于等于4)。高介电材料主要应用于闸极介质材料、储能材料及无线通讯材料等领域，以降低电子产品的功耗；低介电材料主要用来制备电子封装材料，以减少阻容延迟(rcdelay)所产生的不良影响。

在其他替代的实施方式中，用于形成绝缘基板的组合物可包含改质聚酰亚胺(polyimide，pi)以及介电填充剂。具体的说，改质聚酰亚胺包含芳香族单体和/或其他有助于降低吸水性的功能性单体。举例来说，芳香族单体可包含芳香族二胺、芳香族二酸酐、芳香族聚酰胺、聚对苯二甲酰对苯二胺(polyphenyleneterephthalamide，ppta)、聚对苯撑苯并恶唑((poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole，pbo)以及对羟基苯甲酸与6-羟基-2-萘酸的共聚物(poly(p-hydroxybenzoicacid-co-2-hydroxy-6-naphthoicacid))。有关介电填充剂的特征及实施例已于前文详细描述，故在此不再重复叙述。

本发明的另一态样是提供一种电路板结构10。图1至图4绘示根据本发明多个实施方式的电路板结构的剖面示意图。请先参阅图1，电路板结构10包含至少一绝缘基板12以及至少一重布线层14。此至少一绝缘基板12包含如前文所述的用于形成绝缘基板的组合物。也就是说，形成此至少一绝缘基板12的组合物包含100重量份的改质液晶高分子以及0.5重量份至85重量份的介电填充剂。有关改质液晶高分子以及介电填充剂两者的特征及实施例已于前文详细描述，故在此不再重复叙述。此至少一重布线层14位于绝缘基板上。

在一些实例中，重布线层14的材料可以包含铜、铝、铁、银、钯、镍、铬、钼、钨、锌、铬、锰、钴、金、锡、铅或不锈钢，或是以上金属材料中的至少两种混合而成的合金。更详细的说，重布线层14可藉由蚀刻金属箔片(metalfoil)，例如铜箔、铝箔、银箔、锡箔或/和金箔而成。在某些实施例中，重布线层14的表面可经过镀膜处理，使得重布线层14的表面覆盖一镀膜层(图未示)，例如镍金层、锌层或钴层。

请参阅图2，在多个实施例中，电路板结构10可更包含粘着层16位于绝缘基板12与重布线层14之间。更具体的说，粘着层16具有与重布线层14相同的图案。藉由接着层16的形成，使得绝缘基板12与重布线层14之间可以具有更佳的结合力。在多个示例中，粘着层16是选自于由氟树酯、聚苯醚树酯(ppo/ppe)、芳烷型环氧树酯、环氧树脂、苯氧基树脂、丙烯酸树脂、氨基甲酸乙酯树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、液晶聚合物、双马来酰亚胺系树脂及聚酰亚胺树脂所组成的群组。举例来说，氟树酯可包含聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，ptfe)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(polyfluoroalkoxy，pfa)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(fluorinatedethylenepropylene，fep)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ethylene-tetra-fluoro-ethylen，etfe)；芳烷型环氧树酯可包含联苯型环氧树脂。根据图1及图2所绘示出的电路板结构10示意图为一单面电路板(singlesidedcircuitboard)结构。

然而，本发明不仅限于上述的单面电路板，电路板结构10也可以为多层电路板(multilayercircuitboard)结构，其可依据所需的线路布局来决定绝缘基板12与重布线层14各自的层数。图3所绘示的电路板结构10与图1所绘示的电路板结构10不同之处在于：图3所绘示的电路板结构10包含两层绝缘基板12及三层重布线层14，且这两层绝缘基板12各自夹置于相邻的两重布线层14之间。可以理解的是，任两层布线层14之间的信号传输是藉由设置在绝缘基板12中的导电盲孔18来实施。因此，电路板结构10也可以更包含至少一导电盲孔18贯穿绝缘基板12。在某些实施例中，导电盲孔18的材料可以类似于重布线层14的材料。

请参阅图4，在多个实施例中，电路板结构10可更包含粘着层16位于绝缘基板12与重布线层14之间。更具体的说，导电盲孔18会贯穿粘着层16并电性连接相邻的两层布线层14。有关粘着层16的特征及实施例已于上文详细描述，故在此不再重复叙述。在本发明的其他实施例中，电路板结构亦可包含两层以上的绝缘基板，以及绝缘基板之间的重布线层。

综上所述，本发明的用于形成绝缘基板的组合物包含改质液晶高分子以及介电填充剂，藉由调整此组合物的组成成分大幅提升绝缘基板的介电常数，使得高介电常数(例如，4至200)绝缘基板能在高频信号传输下仍具有低介电损耗因子(例如，0.003至0.008)，以减少信号传输延迟或损耗的情形发生，从而提高信号传输的速度和/或频率。不仅如此，本发明的用于形成绝缘基板的组合物还能在高温高湿的严苛环境条件下确保信号传输的品质和稳定性。此外，本发明的用于形成绝缘基板的组合物也可以形成具有低介电常数(例如，小于等于4)的绝缘基板，此具有低介电常数的绝缘基板可与上述具有高介电常数的绝缘基板进行组合以堆迭出新的多功能性电子产品。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。