TWI711349B

TWI711349B - 可撓電路板

Info

Publication number: TWI711349B
Application number: TW108122900A
Authority: TW
Inventors: 簡敏隆; 蒙大德; 陳茂勝; 王文郁
Original assignee: 連展科技股份有限公司
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-11-21
Also published as: TW202102069A; US20200413527A1; CN112153806A; US11044803B2

Abstract

一種可撓電路板，包括至少二電導體層、至少二非電導體層以及至少一接著層。非電導體層配置於電導體層之間。非電導體層藉由接著層而貼附在一起，其中非電導體層的厚度和大於4mil，且所述至少二電導體層之間不存在電導體層。

Description

可撓電路板

本發明是有關於一種電路板，且特別是一種可撓電路板。

以往具有多層結構的可撓電路板，大多是以比1GHz低的運作頻率來使用。但是，近年來隨著利用電子機械處理的資料量增加，藉由系統的小型化與集積化而使得資料處理能力提升，進而發展出能進行高速化資料處理的電子產品。然而，因材料、結構的限制，以及電磁波干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)與阻抗要求等限制，都會影響可撓電路板的線路佈局與其傳輸效能。

舉例來說，因應高速訊號的傳輸需求，需對應地增加絕緣層(或介質層)的厚度，以利於減少訊號傳輸時的損耗。但，受限於現有產品的材質特性，並無法不受限制地隨意增加。

換句話說，隨著應用產品的不同，關於阻抗及訊號特性也會因此而改變，如何受限於現有材料及結構的條件下而達到上述需求，實為相關技術人員所需思考並解決的課題。

本發明提供一種可撓電路板，其藉由可選擇的至少兩層非電導體層以接著層而貼附在一起，且使其厚度和大於4mil，以使可撓電路板能符合訊號傳輸時的訊號完整性(signal integrity,SI)。

本發明的可撓電路板，包括至少二電導體層、至少二非電導體層以及至少一接著層。非電導體層配置於電導體層之間。非電導體層藉由接著層而貼附在一起，其中非電導體層的厚度和大於4mil，且所述至少二非電導體層之間不存在電導體層。

在本發明的一實施例中，上述的非電導體層包括至少一種材質。

在本發明的一實施例中，上述的非電導體層包括聚醯亞胺(PI)、改質聚醯亞胺(modified PI)、聚醯亞胺補強板(PI stiffener)與液晶聚合物(liquid crystal polymer,LCP)的至少其中之一。

在本發明的一實施例中，上述位在接著層同一側的電導體層與非電導體層是一可撓覆銅積層板(flexible copper clad laminate,FCCL)。

在本發明的一實施例中，其中一電導體層是訊號傳輸層，另一電導體層是電磁屏蔽(EMI shielding)層。

在本發明的一實施例中，上述的可撓電路板包括多個電導體層，電導體層區分為多個訊號傳輸層與多個接地層，而可撓電路板還包括至少一導電孔，電性連接在接地層之間。

在本發明的一實施例中，同一層的訊號傳輸層與接地層形成至少一訊號傳輸線與多個接地線，且訊號傳輸線的旁側或相對兩側配置有接地線或導電孔。

在本發明的一實施例中，上述的可撓電路板包括多個導電孔，且彼此相鄰的導電孔的間距小於或等於2mm。

在本發明的一實施例中，上述的電導體層包括多個訊號傳輸層、多個接地層與電磁屏蔽層，電磁屏蔽層電性連接接地層的至少部分，且電磁屏蔽層覆蓋非電導體層的至少部分。

在本發明的一實施例中，上述的電磁屏蔽層完全包覆非電導體層。

基於上述，可撓電路板以至少二非電導體層藉由接著層而相互貼附，其構成主要結構並用以分隔至少二電導體層，同時所述至少二非電導體層的總厚度大於4mil，且所述至少二非電導體層之間不存在任何電導體層。如此一來，利用疊置的非電導體層而據以提高可撓電路板的厚度，以減少訊號傳輸時的損耗，而具備足以因應高頻、高速訊號的傳輸需求，同時也毋須改變現有疊層組成的個別厚度，因而能有效避免製造成本的增加。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100A、100B、100C、100D、100E、100F:可撓電路板

100G、100H、100I、100J:可撓電路板

110A、120A、110B、120B、110C、120C:非電導體層

110D、120D、160D、110E、120E:非電導體層

110F、120F、110G、120G、160G:非電導體層

110H、120H、160H、110I、120I:非電導體層

110J、120J、160J、180J:非電導體層

130A、140A、130B、140B、130C、140C:電導體層

130D、140D、130E、140E、130F、140F:電導體層

130G、140G、131G、130H、140H、131H、132H:電導體層

130I、140I、150I、130J、140J:電導體層

150:接著層

170:導電孔

171:貫孔

172:電導體層

AH:接著層

d1、d2:間距

G1、G2:接地線

R1、R2:凹陷結構

S1、S2、S3:訊號傳輸線

t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8:厚度

圖1A是依據本發明一實施例的可撓電路板的剖面圖。

圖1B、圖1C與圖1D分別是本發明不同實施例的可撓電路板的剖面圖。

圖2A與圖2B是本發明不同實施例可撓電路板的剖面圖。

圖3A與圖3B是本發明不同實施例可撓電路板的剖面圖。

圖4A是現有技術的可撓電路板的示意圖。

圖4B是圖4A的可撓電路板沿平面C1的剖面圖。

圖4C至圖4G是針對圖4A的可撓電路板的訊號完整性的相關特性圖。

圖5A是本發明一實施例的可撓電路板的示意圖。

圖5B是圖5A的可撓電路板沿平面C2的剖面圖。

圖5C至圖5G是針對圖5A的可撓電路板的訊號完整性的相關特性圖。

圖1A是依據本發明一實施例的可撓電路板的剖面圖。請參考圖1A，在本實施例中，可撓電路板100A包括電導體層130A、140A、非電導體層110A、120A，以及接著層150，其中非電導體層110A、120A藉由接著層150而相互貼附在一起，電導體層130A、140A以非電導體層110A、120A配置其間，而受非電導體層110A、120A的間隔而相互遠離。值得注意的是，非電導體層110A、120A分屬不同材質，其中非電導體層120A是聚醯亞胺(PI)，而非電導體層110A是液晶聚合物(liquid crystal polymer, LCP)，且非電導體層110A、120A的厚度和大於4mil。在另一實施例中，非電導體層也可採用相同材質分別製作為兩層。

換句話說，在本實施例中位於接著層150同一側的的非電導體層110A與電導體層130A是一可撓覆銅積層板(flexible copper clad laminate,FCCL)，而位在接著層150另一同側的非電導體層120A與電導體層140A是另一可撓覆銅積層板，且非電導體層110A的厚度t1大於非電導體層120A的厚度t2。也就是說，使用者是藉由接著層150而將這兩組可撓覆銅積層板貼合在一起，據以提高電導體層130A、140A的相對距離，而提高可撓電路板100A的阻抗，以減少訊號傳輸時的損耗。

進一步地說，由於被非電導體層的材料特性所限制，也就是當非電導體層達到特定厚度以上，將會造成製作時不易控制其均勻度的問題，同時也會降低整體結構的可撓性(柔軟度)。故，對於現有技術的單一非電導體層，其厚度大多不大於4mil。換句話說，在現有技術下無法輕易地以單一材質及單一層即取得所需厚度的前提下，本實施例藉由將不同的非電導體層110A、120A僅通過接著層150而進行組合，而讓非電導體層110A、120A之間不存在任何電導體層，實能解決上述問題。在本實施例中，非電導體層110A、120A是不同材質，而在製作上可先各自完成可撓覆銅積層板後，在藉由接著層150而完成組合。

圖1B、圖1C與圖1D分別是本發明不同實施例的可撓電路板的剖面圖。請先參考圖1B，本實施例的可撓電路板100B包括非電導體層110B、120B、電導體層130B、140B以及接著層150，其中電導體層130B、140B、接著層150是與前述高電導體層130A、140A、接著層150相同，而不同的是本實施例的非電導體層110B、120B是同以液晶聚合物製成。也就是說，可撓電路板100B是各自在非電導體層110B、120B形成電導體層130B、140B之後，再藉由接著層150而組合在一起。同樣地，本實施例非電導體層110B、120B的厚度和也是大於4mil。

請參考圖1C，本實施例的可撓電路板100C包括非電導體層110C、120C、電導體層130C、140C以及接著層150，其中電導體層130C、140C、接著層150是與前述實施例相同，非電導體層120C也是以液晶聚合物製成，而不同的是，本實施例的非電導體層110C是以聚醯亞胺補強板(PI stiffener)製成。在此非電導體層110C可以是單層的聚醯亞胺補強板，也可以是多層聚醯亞胺補強板堆疊而成。還需提及的是，電導體層140C是可撓電路板100C的訊號傳輸層或接地層，而電導體層130C則是可撓電路板100C的電磁屏蔽(EMI shielding)層，以避免訊號傳輸時造成干擾。

請參考圖1D，本實施例的可撓電路板100D包括非電導體層110D、120D、160D、電導體層130D、140D以及接著層150，其中電導體層130D、140D、接著層150以及非電導體層110D、140D如同圖1C之實施例所示。不同的是，本實施例的可撓電路板100D還進一步地通過非電導體層160D及接著層150而將非電導體層110D與電導體層140D結合起來，亦即，本實施例是先行完成兩組可撓覆銅積層板(非電導體層110D與電導體層130D、非電導體層120D與電導體層140D)，而後再以非電導體層160D及接著層150接著其間，進而據以疊層手段提高可撓電路板100D的厚度，如前所述，藉由提高非電導體層的總厚度，而得以提高可撓電路板100A的阻抗，以減少訊號傳輸時的損耗。由上述實施例的可撓電路板100A~100D還能進一步得知，非電導體層的厚度和能藉由堆疊手段而增加以達到所需的阻抗，甚至，使非電導體層的數量大於或等於電導體層的數量。

另一方面，由上述實施例還能得知，本案所需進行疊置的非電導體層包括聚醯亞胺、改質聚醯亞胺、聚醯亞胺補強板與液晶聚合物的至少其中二者，其主要藉由不同材質的電性特性，進而予以適當地搭配出符合所需電性條件的可撓電路板。

圖2A與圖2B是本發明不同實施例可撓電路板的剖面圖。請先參考圖2A，在本實施例的可撓電路板100E，其包括非電導體層110E、120E、電導體層130E、140E以及接著層150，其中非電導體層110E、120E與前述非電導體層相同，可依據所需電性特性而從相關材質中選擇，在此便不再贅述。值得注意的是，電導體層130E包括兩部分，其中一部分是訊號傳輸層，而另一部分是接地層，而電導體層140E則是接地層。換句話說，本實施例在同一層電導體層130E是可進一步地形成訊號傳輸線S1與多個接地線G1、G2。再者，可撓電路板100E還包括導電孔170，其是在結構上以雷射或機械加工方式形成貫孔171，並在其孔壁上形成電導體層172，據以電性連接在電導體層130E的接地線G1、G2以及作為接地的電導體層140E之間。

此外，這些導電孔170分佈在訊號傳輸線S1旁或其相對兩側，以提供遮蔽效果而能有效減少串音干擾。

請參考圖2B，可撓電路板100F包括非電導體層110F、120F、電導體層130F、140F以及接著層150、導電孔170，其結構組成如同圖2A所示的實施例，不再贅述。與上述不同的是，本實施例在同一層電導體層130F中，是形成一對差動訊號傳輸線S1、S2在一對接地線G1、G2之間，而使該對訊號傳輸線S1、S2是被設置於導電孔170之間。此舉即是當訊號傳輸線S1、S2是用以傳輸差動高速訊號時，其更能藉由兩側的導電孔170對其形成屏蔽，且這些導電孔170的間距小於或等於2mm，以提高屏蔽效果。尤其當導電孔170是沿出、入圖面方向而配置多個時，還能進一步地形成柵狀屏蔽，而有效減少串音干擾。

圖3A與圖3B是本發明不同實施例可撓電路板的剖面圖。請先參考圖3A，可撓電路板100G包括電導體層130G、140G、非電導體層110G、120G、160G以及接著層150，在圖式中，關於接著層150及其下方的結構配置一如前述實施例，在此不再贅述，且類似的是，同一層電導體層130G形成多條訊號傳輸線S1、S2與S3以及接地線G1、G2，且以交錯方式排列。不同的是，本實施例還包括用以作為電磁屏蔽層的電導體層131G，其配置於非電導體層160G上且沿著其兩側的凹陷結構R1、R2而電性連接至電導體層130G，亦即在結構上，所述電磁屏蔽層遮蔽了非電導體層的局部，據以提供所需的電磁屏蔽效果。在此並未限制所述凹陷結構R1、R2的細部輪廓，在其他未繪示的實施例中，其也可以是口徑較大的開孔結構。

請參考圖3B，可撓電路板100H包括電導體層130H、140H、非電導體層110H、120H、160H以及接著層150，與圖3A對照之下，本實施例改以將電導體層131H、132H作為電磁屏蔽層，而完全披覆在結構外，也就是使非導電體層被完全包覆在電導體層131H、132H之內，以隔絕電磁干擾的可能性，其餘未敘述者已如前述實施例便不再贅述。

圖4A是現有技術的可撓電路板的示意圖。圖4B是圖4A的可撓電路板沿平面C1的剖面圖。圖4C至圖4G是針對圖4A的可撓電路板的訊號完整性的相關特性圖。請參考圖4A、圖4B並分別對應圖4C至圖4G，在圖4A與圖4B中，可撓電路板100I是以單一介質的最大疊層狀態而製成，非電導體層110I、120I各自配置有電導體層130I、150I，且以接著層AH將非電導體層110I、120I結合在一起，並在接著層AH中形成有電導體層140I，以作為傳輸訊號線S1、S2、S3與接地線G1、G2，且依據現有技術，非電導體層110I、120I的厚度t3、t4各不超過4mil。再者，貫孔間距d1為3mm。據此，對可撓電路板100I進行訊號完整性(signal integrity,SI)模擬分析而產生對應結果如圖4C至圖4G 所示。

在圖4C中，其顯示可撓電路板100I訊號傳輸過程中的饋入損失(insertion loss)，從中取得的測試結果，在頻率6GHz處存在-0.54dB，而在10GHz存在-0.69dB。在圖4D中，其顯示可撓電路板100I的阻抗，從中取得的測試結果，最低處(圖中圈起處)為36.4Ω。在圖4E中，其顯示訊號傳輸時的反射損失(return loss)，也就是在訊號發送端所觀測到的訊號反射情形，從中取得的測試結果，在頻率6GHz處存在-12dB，在頻率10GHz處存在-16dB。在圖4F中，其顯示可撓電路板100I的電壓駐波比(voltage standing wave ratio,VSWR)，用以顯示所形成駐波的電壓峰值與電壓谷值之比，據以得知阻抗匹配狀態，從中取得的模擬分析結果，在頻率6GHz處存在比值1.7，在頻率10GHz處存在比值1.4。在圖4G中，其顯示可撓電路板100I的關於訊號傳輸線的近端串音狀態(near-end crosstalk,NEXT)，從中取得的測試結果，在頻率6GHz處存在-39dB，在頻率10GHz處存在-33dB。

圖5A是本發明一實施例的可撓電路板的示意圖。圖5B是圖5A的可撓電路板沿平面C2的剖面圖。圖5C至圖5G是針對圖5A的可撓電路板的訊號完整性的相關特性圖。請先參考圖5A，本實施例的可撓電路板100J包括電導體層130J、140J、非電導體層180J、160J、110J與120J以及接著層150，其中非電導體層180J、160J、110J與120J中，厚度t7、t5之和超過4mil、厚度t6與t8之和超過4mil，同時導電孔170的間距d2為1mm。據此，對其進行訊號完整性(signal integrity,SI)模擬分析而產生對應結果如圖5C至圖5G所示。

接著，分別參考圖5C至圖5G並同時對應圖4C至圖4G，從圖5C取得模擬分析結果，在頻率6GHz處存在-0.23dB，在頻率10GHz處存在-0.32dB，明顯優於圖4C所示。從圖5D取得測試結果，最低處為47.2Ω，相較於圖4D所示已明顯提高阻抗。從圖5E取得測試結果，在頻率6GHz處存在-22dB，在頻率10GHz處存在-21dB，代表其反射損失相較於圖4E已進一步降低。從圖5F取得測試結果，在頻率6GHz處存在比值1.17，在頻率10GHz處存在比值1.21，其相較於圖4F已進一步降低。從圖5G取得測試結果，在頻率6GHz處存在-43dB，在頻率10GHz處存在-37dB，此即可撓電路板100J的導電孔170的間距d2縮小，而能順利地改善近端串音，明顯優於圖4G所示。

基於上述，初步結果已顯示圖5A、圖5B所示可撓電路板100J的結構配置已較圖4A、圖4B所示可撓電路板100I的結構配置改善了其訊號傳輸特性。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，可撓電路板以至少二非電導體層僅藉由接著層而相互貼附，其構成主要結構並用以分隔至少二電導體層，也就是讓非電導體層之間不存在電導體層，同時所述至少二非電導體層的總厚度大於4mil。再者，所述非電導體層可依據不同材質的電氣特性而予以選擇，例如是從聚醯亞胺、改質聚醯亞胺、聚醯亞胺補強板與液晶聚合物進行選擇搭配，而使其能符合所應用產品的訊號傳輸條件。再者，電導體層除作為訊號傳輸線與接地線之外，還能進一步地額外設置以提供電磁屏蔽效果，且能依據所需效果而採局部包覆或完全包覆非電導體層。此外，在訊號傳輸線的旁側或相對兩側配置有接地線以及與其電性連接的導電孔，據以提供避免串音干擾的情形。

如此一來，利用疊置的非電導體層而據以提高可撓電路板的厚度，搭配以上述各式結構，即能減少訊號傳輸時的損耗，而具備足以因應高頻、高速訊號的傳輸需求，同時也毋須改變現有疊層組成的個別厚度，而有效避免製造成本的增加。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100A:可撓電路板

110A、120A:非電導體層

130A、140A:電導體層

150:接著層

t1、t2:厚度

Claims

一種可撓電路板，包括：至少二電導體層；至少二非電導體層，配置於該至少二電導體層之間；以及至少一接著層，該至少二非電導體層藉由該至少一接著層而貼附在一起，其中該至少二非電導體層的厚度和大於4mil，且該至少二非電導體層之間不存在電導體層。
如申請專利範圍第1項所述的可撓電路板，該至少二非電導體層包括至少一種材質。
如申請專利範圍第1項所述的可撓電路板，其中該至少二非電導體層包括聚醯亞胺(PI)、改質聚醯亞胺(modified PI)、聚醯亞胺補強板(PI stiffener)與液晶聚合物(liquid crystal polymer,LCP)的至少其中之一。
如申請專利範圍第1項所述的可撓電路板，其中位在該接著層同一側的該電導體層與該非電導體層是一可撓覆銅積層板(flexible copper clad laminate,FCCL)。
如申請專利範圍第1項所述的可撓電路板，其中該至少二非電導體層的數量大於或等於該至少二電導體層的數量。
如申請專利範圍第1項所述的可撓電路板，其中一電導體層是訊號傳輸層，另一電導體層是電磁屏蔽(EMI shielding)層。
如申請專利範圍第1項所述的可撓電路板，包括多個電導體層，該些電導體層區分為多個訊號傳輸層與多個接地層，而該可撓電路板還包括至少一導電孔，電性連接在該些接地層之間。
如申請專利範圍第7項所述的可撓電路板，其中同一層的該訊號傳輸層與該些接地層形成至少一訊號傳輸線與多個接地線，且該至少一訊號傳輸線的旁側或相對兩側配置有該些接地線或該至少一導電孔。
如申請專利範圍第1項所述的可撓電路板，包括多個導電孔，且彼此相鄰的該些導電孔的間距小於或等於2mm。
如申請專利範圍第1項所述的可撓電路板，該至少二電導體層包括多個訊號傳輸層、多個接地層與一電磁屏蔽層，該電磁屏蔽層電性連接該些接地層的至少部分，且該電磁屏蔽層覆蓋該至少二非電導體層的至少部分。
如申請專利範圍第10項所述的可撓電路板，其中該電磁屏蔽層完全包覆該至少二非電導體層。