TWI713420B - 電路板結構 - Google Patents

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黃黎明
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吳俊明
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Abstract

本發明提供一種電路板結構，其包含多個電路板，且此些電路板的相鄰二者之間，是藉由單層的覆蓋層所黏接並保護的。此單層覆蓋層是由特定成份及使用量的樹脂組成物所形成，其對於銅和聚醯亞胺樹脂都具有良好的黏著性，同時此單層覆蓋層也具有足夠的耐燃性、耐熱性、韌性和抗離子遷移性。

Description

電路板結構
本發明提供一種電路板結構，其包含多個電路板，且此些電路板的相鄰二者之間，是藉由單層的覆蓋層所黏接。特別是，於本發明的電路板結構中，此種單層覆蓋層藉由特定的組成及其使用量，以兼具膠層與保護層的作用，並大幅減少電路板結構的厚度。
隨著電子產業的蓬勃發展，電子裝置也逐漸向多功能與高性能的方向發展，為滿足電子裝置的高集成度(integration)及微型化(miniaturization)的封裝需求、提升單一裝置封裝件的性能，以符合電子裝置小型化、大容量與高速化的趨勢與需求，常採用多晶片模組化的封裝件形態。這種封裝件可縮減整體封裝件的體積、提升電性功能，故其成為封裝的主流。提供主、被動元件及線路載接的電路板，也由雙層電路板演變成多層電路板，在有限空間下藉由層間連接技術擴大電路板可利用的電路面積，達到高電子密度的積體電路的需求。
一般而言，在電路板的線路製造完畢後，需於此線路上貼附覆蓋層，以保護線路、避免線路氧化。常見的 覆蓋層為雙層結構，其中包含聚醯亞胺覆蓋層和膠層，此膠層可增加聚醯亞胺覆蓋層與線路層之間的黏結性。
多層的軟性電路板結構(例如四層板)是由單面基板、雙面基板和單面基板依序堆疊而得，其中此些基板的線路層上各自設有保護用的覆蓋層，且二相鄰的基板可藉由接著層(bonding sheet)進行黏合。此接著層可例如黏接單面板的聚醯亞胺基材層至雙面板的覆蓋層。另一方面，於軟硬板結合的多層電路板結構中，基板的線路層上亦設有保護用的覆蓋層，而軟板和硬板之間也需要額外使用接著層(例如以玻璃纖維不織物料以及環氧樹脂組成的絕緣預浸漬材料(prepreg；PP))彼此黏合。
因此，無論是於軟式的多層電路板結構中，或是軟硬板結合的多層電路板結構中，接著層都佔有一定的厚度。隨著多層電路板結構的層數增加，接著層的數量也增加，進而接著層對多層電路板結構的整體厚度影響增大。
鑒於上述的問題，目前亟需提出一種電路板結構，其可以避免使用接著層，使做為保護用的覆蓋層也可兼具膠層(或稱接著層)的功用，從而可減少多層電路板結構的厚度。此覆蓋層對聚醯亞胺基材和導電層(或稱線路層)都具有良好的黏著性，也具有足夠的耐熱性、耐燃性、抗離子遷移性、韌性等特性。
本發明的一個態樣在於提供一種電路板結構。 在一些實施例中，此電路板結構包含第一基板、第一單層覆蓋層、雙面基板、第二單層覆蓋層，以及第二基板。第一單層覆蓋層設置於第一基板上，且第一基板與第一單層覆蓋層之間具有第一界面。所述雙面基板具有第一表面和相對的第二表面，其中雙面基板設置於第一單層覆蓋層上，且第一表面與第一單層覆蓋層之間有第二界面。所述第二單層覆蓋層設置於雙面基板上，其中第二表面與第二單層覆蓋層具有第三界面。所述第二基板設置於第二單層覆蓋層上，其中第二基板與第二單層覆蓋層具有第四界面。
依據本發明的一些實施例，第一單層覆蓋層和該第二單層覆蓋層是由樹脂組成物所形成，且此樹脂組成物包含環氧樹脂(A)、硬化劑(B)、催化劑(C)、耐燃劑(D)、包含聚酯樹脂的增韌劑(E)，以及溶劑(F)。所述環氧樹脂(A)包含具有如下式(I)所示之結構的第一環氧樹脂(a-1)和第二環氧樹脂(a-2)。
Figure 108111568-A0305-02-0005-24
於式(I)中，R1為
Figure 108111568-A0305-02-0005-23
，R2為
Figure 108111568-A0305-02-0006-7
或
Figure 108111568-A0305-02-0006-6
，a為0至2之整數，且*為鍵結處。
依據本發明的一些實施例，基於該環氧樹脂(A)之使用量為100重量份，第一環氧樹脂(a-1)之使用量為30重量份至60重量份，第二環氧樹脂(a-2)之使用量為40重量份至70重量份，硬化劑(B)之使用量為10重量份至15重量份，催化劑(C)之使用量為0.8重量份至1.0重量份，耐燃劑(D)之使用量為65重量份至90重量份，增韌劑(E)之使用量為40重量份至80重量份，以及溶劑(F)之使用量為160重量份至210重量份。
依據本發明的一些實施例，第一單層覆蓋層和第二單層覆蓋層各自為單層結構。
依據本發明的一些實施例，單層結構的厚度為10μm至50μm。
依據本發明的一些實施例，第一基板包含第一基材和第一導電層，第一導電層設置於第一基材上，且第一基材與第一單層覆蓋層具有所述第一界面。第二基板包含第二基材和第二導電層，第二導電層設置於第二基材上，且第二基材與第二單層覆蓋層具有第四界面。
依據本發明的一些實施例，第一基板包含第一 基材、第一導電層和第二導電層，第一導電層和第二導電層相對設置於第一基材的二個表面上，且第一導電層和第一基材共同與第一單層覆蓋層具有第一界面。第二基板包含第二基材、第三導電層和第四導電層，第三導電層和第四導電層相對設置於第二基材的二個表面上，且第三導電層和第二基材共同與第二單層覆蓋層具有第四界面。
依據本發明的一些實施例，所述電路板結構更包含設置於第一基板上的第一保護層，以及設置於第二基板上的第二保護層。
依據本發明的一些實施例，第一基板包含複數個第一硬式電路板，第二基板包含複數個第二硬式電路板，且第一硬式電路板分別設置於第一表面的二末端部分，第二硬式電路板分別設置於第二表面的二末端部分，以分別暴露出第一單層覆蓋層和第二單層覆蓋層的一部分。
依據本發明的一些實施例，所述電路板結構更包含設置於第一基板上的第一防焊油墨，以及設置於第二基板上的第二防焊油墨。
100、300、400、500‧‧‧電路板結構
110、330、340‧‧‧雙面基板
111‧‧‧第一表面
112、132、142、332、342、414、424、434、444、512、522、532、542‧‧‧基材
113‧‧‧第二表面
114、116、134、144、180、334、336、344、346、412、416、422、426、432、436、442、446、514、524、534、544‧‧‧導電層
120、122‧‧‧單層覆蓋層
121、123、125、127‧‧‧末端部分
130、140‧‧‧基板
150、152、154、156、161、163、350、352、450、452、550、552‧‧‧界面
160、162‧‧‧保護層
170、172、470‧‧‧通孔
200‧‧‧封裝結構
210‧‧‧離型層
220‧‧‧塑膠基材
410、420、430、440、510、520、530、540‧‧‧硬式電路板
460‧‧‧防焊層
472‧‧‧正面導體露出部
474‧‧‧背面導體露出部
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1A]至[圖1F]為根據本發明的一個實施例所述之電路板結構的製造方法之多個中間製程的示意剖面圖。
[圖2]為封裝結構的示意剖面圖。
[圖3]為根據本發明的另一些實施例所述之電路板結構的示意剖面圖。
[圖4A]至[圖4C]為本發明之另一些實施例所述之電路板結構的製造方法之中間製程的示意剖面圖。
[圖4D]為軟硬板多層電路板結構的示意上視圖。
[圖5]為根據本發明的另一些實施例所述之電路板結構的示意剖面圖。
[圖6]為實施例3的單層覆蓋層的抗離子遷移性的結果圖。
本發明的一個態樣提供了一種電路板結構，其包含多個電路板，且此些電路板的相鄰二者之間，是藉由單層覆蓋層所黏接並保護的。在一些實施例中，此單層覆蓋層是由特定成份及使用量的樹脂組成物所形成，其對於電路板具有良好的黏著性，同時也具有足夠的耐燃性、耐熱性、抗離子遷移性和韌性。因此，於本發明的電路板結構中，可使用單層覆蓋層做為二相鄰電路板的黏著層和保護層，以減少電路板結構的厚度，也可防止電路板結構的爆板問題。
請先參考圖1A至圖1F，其為根據本發明的一個實施例所述之電路板結構的製造方法之多個中間製程的示意剖面圖。如圖1A所示，在一些實施例中，首先提供雙面基板110。此雙面基板110包括基材112、導電層114和導電 層116，其中基材112具有第一表面111和相對的第二表面113，導電層114設置於第一表面111上，以及導電層116設置於第二表面113上。在一些實施例中，基材112可為軟性基材，例如：聚醯亞胺(polyimide)，而導電層114和導電層116可分別為銅箔層。在此實施例中，雙面基板110為雙面軟性銅箔基板(double-sided flexible copper clad laminate；D/S FCCL)。
請繼續參考圖1A，將第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122分別設置於雙面基板110的第一表面111和第二表面113上。此第一覆蓋層120和第二覆蓋層122各自為單層結構，此單層結構於電路板結構中同時扮演著覆蓋層和膠層的作用。在一些實施例中，在設置於雙面基板110上前，第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122可分別藉由如圖2所示的封裝結構200來保護。封裝結構200包括離型層210和塑膠基材220，而單層覆蓋層120或122(此後以「120/122」表示)則夾設於離型層210和塑膠基材220之間。
在一些實施例中，設置第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122於雙面基板110上的步驟更包含下述步驟。首先，將離型層210撕除，以暴露出單層覆蓋層120/122。之後，將單層覆蓋層120/122設於雙面基板210之導電層114和116上，並進行預貼達10秒。所述預貼例如於90℃至110℃進行。然後，將單層覆蓋層120/122上各自的塑膠基材220撕除。
接著，如圖1B所示，於第一單層覆蓋層120上設置第一基板130，並於第二單層覆蓋層122上設置第二基板140。在此實施例中，第一基板130和第二基板140各自為單面軟性銅箔基板(single-sided copper clad laminate；S/S FCCL)。例如：第一基板130包括基材132和導電層134，而第二基板140包括基材142和導電層144，其中使基材132位於導電層134和第一單層覆蓋層120之間，並使基材142位於導電層144和第二單層覆蓋層122之間。基材132和基材142可例如與基材112相同，而導電層134和導電層144可例如與導電層114和導電層116相同。在一些實施例中，將第一基板130和第二基板140設置於第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122上後，可再次進行前述的預貼步驟，以固定第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122上的第一基板130和第二基板140。或者，在一些其他的實施例中，可先將第一基板130、第一單層覆蓋層120、雙面基板110、第二單層覆蓋層122和第二基板140堆疊後，再進行預貼步驟。
接下來，對圖1B的中間結構進行熱壓步驟，熔化第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122，並將第一基板130和第二基板140分別貼合於雙面基板110的第一表面111和第二表面113上，如圖1C所示。在一些實施例中，此熱壓步驟可例如於185℃至165℃下進行約2分鐘至3分鐘。倘若此熱壓步驟的溫度過低或時間過短，則貼合效果不佳；然而，若此熱壓步驟的溫度過高或時間過長，可能對第 一基板130和第二基板140上的導電層造成損害。於此熱壓步驟後，第一單層覆蓋層120與第一基板130具有界面150，且第一單層覆蓋層120也與雙面基板110的第一表面111具有界面152。換言之，第一單層覆蓋層120同時與第一基板130和雙面基板110(包括基材112和導電層114)接觸。此外，於此熱壓步驟後，第二單層覆蓋層122與第二基板140具有界面156，且第二單層覆蓋層122也與雙面基板110的第二表面113具有界面154。換言之，第二單層覆蓋層122同時與第二基板140和雙面基板110(包括基材112和導電層116)接觸。
本發明的第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122，是透過特定的組成和使用量所形成，其具有足夠的耐熱性、耐燃性、黏性和機械強度(例如足夠的韌性和延伸率)，可兼具膠層和覆蓋層的功能。因此，只需藉由單一層的第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122，即可避免雙面基板110上的導電層114和導電層116發生氧化，同時將雙面基板110分別與第一基板130和第二基板140接合，且不會發生爆板的問題。
接下來，如圖1D所示，在一些實施例中，可分別於導電層134和導電層144上設置保護層160和保護層162，並進行預貼和熱壓步驟，使保護層160與導電層134和基材132貼合並形成界面161，以及使保護層162與導電層144和基材142貼合並形成界面163。在一些實施例中，保護層160和保護層162可使用與第一單層覆蓋層120和第 二單層覆蓋層122相同的材料形成，因此將保護層160和保護層162貼合於導電層134和導電層144上的步驟，也可參考前述單面基板與雙面基板的貼合製程條件，以進行貼合。
接著，如圖1E所示，於圖1D的結構中形成通孔170和通孔172，其中通孔170和通孔172分別貫穿保護層160、第一基板130、第一單層覆蓋層120、雙面基板110、第二單層覆蓋層122、第二基板140和保護層162。特別說明的是，雖然於圖1D的視角形成通孔，然通孔可未形成於其他視角中，故上述些層於其他視角中仍相接，固定整體結構。在一些實施例中，形成通孔170和通孔172的步驟可例如藉由機械鑽孔、雷射鑽孔或沖壓等方式進行。
然後，如圖1F所示，於通孔170和通孔172的孔壁上，形成導電層180。所述導電層180之形成可例如採用無電電鍍或是樹脂孔壁金屬化處理(shadow plating)。一般而言，導電層180可例如使用與導電層114、導電層116、導電層134和導電層144相同的材料形成。例如：導電層180可為銅。
請繼續參考圖1F，於形成導電層180後，接著對圖1F的結構進行固化步驟，以獲得本發明的電路板結構100。在一些實施例中，所述固化步驟例如於150℃至165℃下進行2小時至1小時，以使第一單層覆蓋層120、第二單層覆蓋層122、保護層160和保護層162固化。當固化步驟的時間過短或是溫度過低時，第一單層覆蓋層120、第二單層覆蓋層122、保護層160和保護層162所提供的保護力 不足，致使在應用電路板結構100的損害風險提高；然而，當此固化步驟的時間過程或溫度過高時，則可能在固化的過程中即對導電層134和144造成損害。
特別說明的是，圖1A至圖1F的實施例僅堆疊3個基板(雙面基板110、第一基板130和第二基板140)，但於本技術領域具有通常知識者，可根據所揭露的內容進行更多層基板的堆疊，故其他數量的基板堆疊結構亦屬於本發明的範疇。
請參考圖3，其為根據本發明的另一些實施例所述之電路板結構的示意剖面圖。在圖3中，與圖1A至圖1F所示之元件相同者是以相同的元件符號表示之。在電路板結構300中，雙面基板110夾設於雙面基板330和雙面基板340之間。雙面基板330包括基材332、第一導電層334和第二導電層336，其中第一導電層334和第二導電層336分別設置於基材332的二個表面上。雙面基板340包括基材342、第三導電層344和第四導電層346，其中第三導電層344和第四導電層346分別設置於基材342的二個表面上。在此實施例中，基材332和第一導電層334共同與第一單層覆蓋層120具有界面350，而基材342和第三導電層344共同與第二單層覆蓋層122具有界面352。
圖4A至圖4C為本發明之另一些實施例所述之電路板結構的製造方法之中間製程的示意剖面圖。類似於圖1A至圖1B所述，先將第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122分別設置於雙面基板120的相對的第一表面111和第 二表面113上。接下來，將第一硬式電路板410和第二硬式電路板420設置於第一單層覆蓋層120的二個相對的末端部分121和123上；以及，將第三硬式電路板430和第四硬式電路板440設置於第二單層覆蓋層122的二個相對的末端部分125和127上。上述的設置步驟也包含如圖1A和圖1B所述的預貼步驟。
在此實施例中，第一硬式電路板410、第二硬式電路板420、第三硬式電路板430和第四硬式電路板440分別都為雙面硬式電路板。然而，在其他實施例中，根據裝置的設計需求，可使用一或多個單面硬式電路板形成如圖4A所示的結構。在一些實施例中，第一硬式電路板410包含導電層412和416以及夾設於此些導電層412和416之間的基材414。第二硬式電路板420包含導電層422和426以及夾設於此些導電層422和426之間的基材424。第三硬式電路板430包含導電層432和436以及夾設於此些導電層432和436之間的基材434。第四硬式電路板440包含導電層442和446以及夾設於此些導電層442和446之間的基材444。所述基材414、424、434和444可為耐燃硬質基材，例如：玻璃布(FR-4)等，而導電層412、416、422、426、432、436、442和446的材料可與導電層114和116相同。
特別說明的是，硬式電路板410、420、430和440與雙面基板110之間僅設有單層覆蓋膜。由於本發明之單層覆蓋膜可兼具膠層和覆蓋層的特性，在軟硬板接合的多層電路板結構中，可不使用絕緣預浸漬材料來接合軟式電路 板和硬式電路板。因此，本發明之單層覆蓋膜亦有助於軟硬板的多層電路板結構之薄化。
接下來，類似於圖1C的步驟，對圖4A的結構進行熱壓步驟，以獲得如圖4B所示的結構。關於熱壓步驟的具體參數可例如參照前述配合圖1C所說明的熱壓步驟，此處不另贅述。在此熱壓步驟後，如圖1C所示，雙面基板110分別與第一單層覆蓋層120和第二單層覆蓋層122具有界面152和154。此外，在此熱壓步驟後，第一硬式電路板410的導電層412和第二硬式電路板420的導電層422共同與第一單層覆蓋層120具有界面450。第三硬式電路板430的導電層432和第四硬式電路板440的導電層442共同與第二單層覆蓋層122具有界面452。換言之，第一單層覆蓋層120同時與雙面基板110、第一硬式電路板410和第二硬式電路板420接觸，而第二單層覆蓋層122同時與雙面基板110、第三硬式電路板430和第四硬式電路板440接觸。
接著，類似於圖1E和圖1F的步驟，於圖4B所示的結構中形成通孔470，並於通孔470的孔壁上形成導電層180。在一些實施例中，通孔470穿設於第一硬式電路板410、第一單層覆蓋層120、雙面基板110、第二單層覆蓋層122和第三硬式電路板430。接下來，可進一步於導電層416、426、436和446上形成防焊層460，從而形成如圖4C所示的軟硬板結合的多層電路板結構400。在一些實施例中，此防焊層460可使用如環氧樹脂IR烘烤型、UV硬化型、液態感光型等油墨形成，然本發明不限於此。防焊層460可 保護電路板上的線路，避免因刮傷造成短路、斷路現象和達成防焊功能。在一些實施例中，可使部分的導電層426和導電層446從防焊層460中暴露出來，以分別形成正面導體露出部472和背面導體露出部474。
接著請同時參考圖4C和圖4D，其中圖4D為軟硬板多層電路板結構的示意上視圖。電路板結構400中，第一硬式電路板410和第二硬式電路板420分別設置於雙面基板110的二個末端部分，而第一單層覆蓋層120夾設置於第一硬式電路板410、第二硬式電路板420和雙面基板110之間，且第一單層覆蓋層120的一部分從第一硬式電路板410和第二硬式電路板420之間的間隔暴露出來。
圖4A至圖4D的實施例僅堆疊3層基板(雙面基板110、第一硬式電路板410與第二硬式電路板420之層，以及第三硬式電路板430與第四硬式電路板440之層)，但於本技術領域具有通常知識者，可根據所揭露的內容進行更多層基板的堆疊，故其他數量的基板堆疊結構亦屬於本發明的範疇。
請參考圖5，其為根據本發明的另一些實施例所述之電路板結構的示意剖面圖。在圖5中，與圖4A至圖4D所示之元件相同者是以相同的元件符號表示之。在電路板結構500中，雙面基板110夾設於第一單面硬式電路板510、第二單面硬式電路板520、第三單面硬式電路板530和第四單面硬式電路板540之間。第一單面硬式電路板510包括基材512和設置於基材512上的導電層514。第二單面硬式電 路板520包括基材522和設置於基材522上的導電層524。第三單面硬式電路板530包括基材532和設置於基材532上的導電層534。第四單面硬式電路板540包括基材542和設置於基材542上的導電層544。此處的基材512、522、532和542與圖4A的基材414、424、434和444相同，而導電層514、524、534和544也與前述圖4A的導電層412、416、422、426、432、436、442和446相同。在此實施例中，基材512和522共同與第一單層覆蓋層120具有界面550，而基材532和542共同與第二單層覆蓋層122具有界面552。
如前所述，單層覆蓋層120和122是以具有特定組成和使用量的樹脂組成物所形成的聚醯亞胺膜。在一些實施例中，此樹脂組成物至少包含環氧樹脂(A)、硬化劑(B)、催化劑(C)、耐燃劑(D)、增韌劑(E)以及溶劑(F)。以下分別說明此樹脂組成物的各成份。
環氧樹脂(A)
在一些實施例中，所述環氧樹脂(A)包含第一環氧樹脂(a-1)和第二環氧樹脂(a-2)。在其他實施例中，也可額外使用其他環氧樹脂。
第一環氧樹脂(a-1)
本發明此處所稱之第一環氧樹脂(a-1)可包含如下式(I)所示之結構：
Figure 108111568-A0305-02-0018-8
於上述式(I)中，R1為
Figure 108111568-A0305-02-0018-9
，R2為
Figure 108111568-A0305-02-0018-25
或
Figure 108111568-A0305-02-0018-11
，a為0至2之整數，且*代表鍵結處。
具體而言，第一環氧樹脂(a-1)可為具有如下式(I-1)至式(I-3)所示之結構的化合物或上述化合物的任意組合。
Figure 108111568-A0305-02-0018-14
Figure 108111568-A0101-12-0017-12
Figure 108111568-A0101-12-0017-13
在一例子中，第一環氧樹脂(a-1)可使用如卡德萊公司(Cardolite Corporation)所製之型號為NC-513、NC-514、NC-547的商品或上述之任意組合。
基於環氧樹脂(A)之使用量為100重量份，第一環氧樹脂(a-1)的使用量可為30重量份至60重量份。若環氧樹脂(A)中不含第一環氧樹脂(a-1)，或其使用量過少，所製得之單層覆蓋層的抗剝離強度、耐燃性和焊接耐熱性不佳。另一方面，若第一環氧樹脂(a-1)的使用量過多，由於第一環氧樹脂(a-1)屬於低黏度之環氧樹脂，此單層覆蓋層不易固化。
第二環氧樹脂(a-2)
本發明此處所述之第二環氧樹脂(a-2)可包含酚醛環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、脂環型環氧樹脂、雜環 型環氧樹脂、環氧丙基酯型環氧樹脂或上述之任意組合。
前述之酚醛環氧樹脂可例如使用南亞塑膠工業股份有限公司製之商品型號為NPPN-431A70或NPEB-454A80之產品、長春人造樹脂股份有限公司製之商品型號為CNE-200EL系列之產品、陶氏化學公司製之商品型號為D.E.N438之產品或上述之任意組合，然本發明不限於此。
前述之雙酚A型環氧樹脂可採用低環氧當量的雙酚A型環氧樹脂，例如環氧當量可小於500g/eq。具體而言，可採用的雙酚A型環氧樹脂例如為長春人造樹脂股份有限公司製之商品型號為BE-188之產品、陶氏化學公司製之商品型號為D.E.RTM671-X75之產品、Kukdo化學公司製之商品型號為KD-211E之產品或上述之任意組合，然本發明不限於此。當雙酚A型環氧樹脂的環氧當量為500g/eq以上時，會限制到材料高溫流動性，影響此單層覆蓋層於線路的填覆性及密著性。
前述之脂環型環氧樹脂可例如使用3,4-環氧環己基甲基-3’,4’-環氧環己烷羧酸酯、3,4-環氧環己基甲基-3’,4’-環氧環己烷羧酸酯與己內酯的二聚體加成物、1,2,8,9-二環氧檸烯或上述之任意組合。具體而言可例如為DAICEL公司製之商品型號為CELLOXIDE 2021、2081或3000之產品，然本發明不限於此。
前述之雜環型環氧樹脂可例如使用亨斯邁先進材料製之商品名為AralditePT810之產品、日產化學工業社 製之商品名為TEPIC之產品或上述之組合，然本發明不限於此。
前述之環氧丙基酯型環氧樹脂可包含甲基丙烯酸環氧丙基酯共聚系環氧樹脂、環己基馬來醯亞胺與甲基丙烯酸環氧丙基酯的共聚環氧樹脂或上述之組合，然本發明不限於此。
在一較佳的例子中，可例如將第一環氧樹脂(a-1)與酚醛環氧樹脂和雙酚A型環氧樹脂同時使用。
基於環氧樹脂(A)的使用量為100重量份，第二環氧樹脂(a-2)的使用量可為40重量份至70重量份。若樹脂組成物中未使用第二環氧樹脂(a-2)，則此單層覆蓋層不易固化。
硬化劑(B)
本發明此處所稱之硬化劑(B)可包含多胺基化合物、酞酐化合物或上述之任意組合。
具體而言，上述多胺基化合物可例如為二乙撐基三胺、二胺基二苯基甲烷、3,3’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯基碸、雙腈胺或上述之任意組合。
具體而言，上述之酞酐化合物可例如為酞酐、四氫酞酐或上述之任意組合。
在一較佳的例子中，可選擇性地於樹脂組成物中使用具有不同作用溫度之硬化劑，例如：同時使用二胺基二苯基碸和雙腈胺，可使樹脂組成物於不同溫度下，具有不 同的熱固化程度。
基於上述環氧樹脂(A)的使用量為100重量份，硬化劑(B)的使用量可為10重量份至15重量份。特別說明的是，本發明的硬化劑(B)之使用量是配合所使用的環氧樹脂(A)的環氧當量，以獲得適當的交聯度，從而可使單層覆蓋層具有足夠的韌性與延伸率，以同時做為多層電路板結構的膠層與覆蓋層，並改善多層電路板結構的高溫爆板問題。倘若硬化劑(B)的使用量未落於上述主張的範圍中，特別是使用量小於上述範圍時，單層覆蓋層會有耐燃性、焊接耐熱性、抗剝離強度、韌性和延伸率不佳的問題，進而在應用於多層電路板結構時，發生高溫爆板的問題。
催化劑(C)
本發明此處所稱之催化劑(C)可包含咪唑化合物、三級膦、氟化硼錯合物或上述之任意組合。
在一具體例子中，上述之咪唑化合物可包括但不限於1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或上述之組合。
在一具體例子中，上述之三級膦可為三苯基膦、三丁基膦或上述之組合。
在一具體例子中，上述之氟化硼錯合物可例如為三氟化硼與單乙基胺之錯合物、三氟化硼與正丁基胺之錯合物、三氟化硼與苯胺之錯合物、氟硼化鋅或上述之組合。
在一較佳的例子中，催化劑(C)可為氟化硼錯合 物與咪唑化合物之組合。
基於上述環氧樹脂(A)的使用量為100重量份，催化劑(C)之使用量可為0.8重量份至1.0重量份。本發明之催化劑係作為硬化促進劑使用，其有助於樹脂組成物的固化。若催化劑(C)的使用量過少，則由樹脂組成物所製得之單層覆蓋層的耐燃性和焊接耐熱性不佳。
耐燃劑(D)
本發明此處所稱之耐燃劑(D)可由含磷化合物以及含金屬化合物所組成。上述含金屬化合物包含金屬氧化物或金屬氫氧化物。較佳地，含金屬化合物其平均粒徑為1μm至5μm。
具體而言，上述含磷化合物包括但不限於雙酚聯苯磷酸鹽、聚磷酸銨、對苯二酚-雙-(聯苯基磷酸鹽)、亞磷酸鉀、亞磷酸鈉、二乙基磷酸鋁或上述之任意組合。
具體而言，上述金屬氧化物可包含三氧化銻。
具體而言上述金屬氫氧化物可例如為氫氧化鋁、氫氧化鎂或上述之組合。
基於上述環氧樹脂(A)的使用量為100重量份，耐燃劑(D)的使用量可為65重量份至90重量份。在一較佳的例子中，基於耐燃劑(D)的使用量為100重量份，含金屬化合物之使用量為30重量份至45重量份。當耐燃劑的使用量過少，除了耐燃性變差外，亦會影響到膠體和基材的界面，進而降低界面的抗剝離強度。然而，由於耐燃劑包括含 金屬化合物(或稱無機金屬填充添加物)，加入過多的耐燃劑也可能造成整體含金屬化合物含量過高，也會影響到膠體和基材的界面，進而降低界面的抗剝離強度。
補充說明的是，若含金屬化合物的平均粒徑不小於5μm，則耐燃劑(D)無法均勻分散於樹脂組成物中，使得樹脂組成物無法均勻塗佈於基材上。
增韌劑(E)
本發明此處所稱之增韌劑(E)至少包含聚酯樹脂。在一例子中，上述聚酯樹脂較佳可為聚胺基甲基酯。
在一實施例中，增韌劑(E)可更包含其他增韌劑，例如：丁腈橡膠、苯氧基樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂或上述之任意組合。
在一例子中，丁腈橡膠可例如為羧基丙烯基腈丁二烯橡膠、丁二烯-丙烯腈共聚物、環氧變性丁二烯橡膠或上述之任意組合。
基於上述環氧樹脂(A)的使用量為100重量份，增韌劑(E)可加強樹脂組成物所製得之單層覆蓋層的彎曲性及提升材料使用操作性。使用量可為40重量份至80重量份，較佳可為40重量份至60重量份。本發明此處較佳選用聚酯樹脂作為增韌劑(E)，其主要改善環氧樹脂的脆性，其含量越高，則成膜的柔軟性越佳，但也伴隨機械強度的劣化而有高溫爆板的疑慮，故以此處所揭露的範圍為佳。再者，因聚酯樹脂不似丁晴橡膠等增韌劑含有較多不純物(離 子)，故也可進一步增加單層覆蓋層的抗離子遷移性。
溶劑(F)
本發明此處所稱之溶劑(F)並無特別限制，僅以可溶解環氧樹脂(A)，並分散硬化劑(B)、催化劑(C)、耐燃劑(D)以及增韌劑(E)，但不與上述成分反應者為宜。
在一具體的例子中，溶劑(F)可包括但不限於丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、二甲基甲醯胺、乙二醇單甲醚、丙二醇甲基醚或上述之任意組合。基於上述環氧樹脂(A)的使用量為100重量份，溶劑(F)的使用量可為160重量份至210重量份。
添加劑(G)
本發明之樹脂組成物可更包含添加劑(G)。上述添加劑(G)可包括但不限於抗氧化劑、陽離子捕捉劑、陰離子捕捉劑、分散劑、流平劑或上述之任意組合。
上述之抗氧化劑可例如為二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯、亞磷酸一苯二異癸酯和碳烷基-4，4二異叉-脂肪醇-亞磷酸螯合化合聚合物或上述之任意組合。具體而言，抗氧化劑可使用如ADEKA公司所製造之型號為STAB PEP-8T(AR-2)之產品。
上述分散劑可例如為聚酯改性之聚二甲基矽烷。具體而言，分散劑可使用由畢克化學助劑與儀器製造之型號為BYK-310之產品。上述流平劑可例如使用由畢克化 學助劑與儀器製造之型號為BYK-W903之產品。
特別說明的是，雖然可額外添加陽離子捕捉劑及/或陰離子捕捉劑於本發明之樹脂組成物中，以增加抗離子遷移性。然而，在本發明中，陽離子捕捉劑及/或陰離子捕捉劑並非必要添加，代表本發明之樹脂組成物具有滿足目前市場需求之良好的抗離子遷移性。
樹脂組成物的製造方法
本發明之樹脂組成物之製造方法係首先將硬化劑(B)、催化劑(C)、選擇性添加的添加劑(G)以及溶劑(F)，加入反應器中混合。之後，於上述反應器中加入環氧樹脂(A)以及耐燃劑(D)，並進行混合。接著，於上述反應器中加入增韌劑(E)，並於室溫中混合攪拌，以製得本發明之樹脂組成物。其中，在25℃下，樹脂組成物的黏度較佳為600cps至1200cps。
兼具覆蓋膜與純膠複合功能之單層覆蓋層製造方法
本發明此處之單層覆蓋層的製造方法，是指形成如圖2所示之封裝結構200的方法。此方法包括將上述樹脂組成物進行塗佈步驟、烘烤步驟、壓合步驟以及熟化步驟後，將單層覆蓋層形成於基材220之表面上。
具體而言，上述之製造方法係首先將樹脂組成物塗佈於基材220之表面上。在一例子中，上述基材可例如為聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate；PET)之塑膠基材。對塗佈後之基材220進行烘烤步驟，以去除樹脂組成物中的溶劑。然後，將離型膜210設於基材220 的樹脂組成物上。之後，以70℃的溫度以及1.6kgf/cm2的壓力進行壓合，以製得如圖2所示之封裝結構200。在圖2中，單層覆蓋層120/122係設於塑膠基材220和離型紙210之間，以保護單層覆蓋層120/122在運送過程中不易受損。為控制溢膠量，單層覆蓋層120/122經過50℃至70℃之溫度下熟化。
實施例1
首先將12.8重量份之4,4’-二胺基二苯基碸(B-1)、1.3重量份之二乙撐基三胺(B-2)、0.4重量份之三氟化硼與單乙基胺之錯合物(C-1)、0.3重量份之2-甲基咪唑(C-2)、1.6重量份之二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯(G-1)、0.04重量份之分散劑(畢克化學助劑與儀器製，型號為BYK-310；G-2)、2重量份之流平劑(畢克化學助劑與儀器製，型號為BYK-W903；G-3)、110重量份之丁酮(F-1)以及45重量份的甲苯(F-2)，加入反應器中進行混合。之後，於上述反應器中加入40重量份如式(I-2)所示之第一環氧樹脂(a-1-1)、10重量份之酚醛環氧樹脂(長春人造樹脂股份有限公司製，型號為CNE-200ELB；a-2-1)、50重量份之雙酚A型環氧樹脂(長春人造樹脂股份有限公司製，型號為BE-188；a-2-2)、45重量份之二乙基磷酸鋁(D-1)，以及35重量份且平均粒徑為3μm的氫氧化鋁(D-2)，並進行混合。接著，加入60重量份之聚胺基甲基酯(TOYOBO製，型號為SD-5000；E-1)，並於室溫中混合，以製得實施例1之樹脂組成物。其中，在25℃下，實施例1之樹脂組成物的黏 度為800cps。
接著，將實施例1之樹脂組成物塗佈於塑膠基材。然後，進行烘烤步驟以去除樹脂組成物中的溶劑。之後，進行熱壓合以及熟化步驟控制溢膠量，即可製得實施例1之單層覆蓋層。實施例1之單層覆蓋層的評價結果悉如表1所示。
實施例2至3以及比較例1至8
實施例2至3以及比較例1至8係使用與實施例1相同的方法進行，不同的是，實施例2至3以及比較例1至8係改變樹脂組成物中各成份的種類或使用量。關於實施例2至3以及比較例1至8具體之成分種類、使用量以及評價結果悉如表1所示，此處不另贅述。
評價方式 1.剝離強度(對銅或對聚醯亞胺樹脂)
本發明此處所稱之剝離強度係分別將由實施例1至3以及比較例1至8的樹脂組成物所形成之單層覆蓋層，形成於銅質基材或聚醯亞胺樹脂基材上，以測試本發明之單層覆蓋層對上述二種基材的附著性。
具體而言，首先將前述實施例1至3以及比較例1至8的樹脂組成物塗佈於基材(銅質基材或聚醯亞胺樹脂基材)上。接著，以185℃和100kgf/cm2的條件，對塗佈後的基材進行熱壓合達2分鐘。之後，再於150℃下進行硬化達2小時，以於基材之表面上形成單層覆蓋層。然後，將單層覆蓋層切割為寬度1公分、長度10公分的試片。將上述 試片以180度之方向以及50mm/min的速度之剝離力拉曳，檢測單層覆蓋層於上述基材剝離時所承受之壓力。
當對銅質基材和對聚醯亞胺樹脂基材的玻璃強度達到0.8kgf/cm以上，則代表單層覆蓋層對該基材黏著性佳。進一步而言，當單層覆蓋層對銅質基材和對聚醯亞胺樹脂基材都具有良好的附著性時，可確效單層覆蓋層做為膠層的特性。
2.焊接耐熱性
焊接耐熱性的測試係首先將本發明之單層覆蓋層形成於銅質基材上，其具體形成方式如前述剝離強度的評價方式所述，故此處不另說明。
將形成有單層覆蓋層之基材裁切為5公分×5公分的試片。之後，將上述試片含浸於288℃之錫液中達30秒。取出試片後，觀察試片是否有脫層或變色。本發明之焊接耐熱性的評價標準如下：
○：無脫層且無變色。
X：脫層或變色。
3.耐燃性
本發明此處所稱之耐燃性係以UL94-V0的規定來進行。具體而言，對本發明之聚醯亞胺覆蓋層進行2次各為10秒的燃燒測試，若火焰在30秒內熄滅且無燃燒物落下，代表耐燃性佳。反之則耐燃性不佳。具體的評價標準如下：
○：火焰在30秒內熄滅且無燃燒物落下，耐燃性佳。
X：火焰未在30秒內熄滅，或有無燃燒物落下，耐燃性不佳。
4.抗離子遷移性
本發明的抗離子遷移性之測試是首先將單層覆蓋層貼合於軟性印刷電路板之銅電路佈線層上。接著，對軟性印刷電路板進行硬化步驟，以製得抗離子遷移性之測試所需的試片，具體的形成條件與剝離強度測試相同。接下來，在85℃以及相對溼度85%的環境下，對上述試片施加100V之電壓達1000個小時，並紀錄其絕緣阻抗之變化情形。一般而言，在經過1000小時的測試後，絕緣阻抗仍維持在109Ω以上，且測試前後之絕緣阻抗差異小於1個數量級(101)以內，即符合規格(O代表合格；X代表不合格)，代表抗離子遷移性佳，其評價結果悉如圖6所示。上述絕緣阻抗差異的計算方式如下式(II)所示。
絕緣阻抗差異=測試前的絕緣阻抗/測試後之絕緣阻抗 式(II)
5.貼附線路外觀
將由實施例和比較例的樹脂組成物所製得的單層覆蓋層，以預貼、熱壓以及固化等步驟，貼附於具有線路(即導電層)的軟性印刷電路板上，並觀察設有單層覆蓋層的軟性印刷電路板上是否因高溫壓合造成膜面具有紋路或破損等外觀受損的現象，據此可確效單層覆蓋層做為覆蓋層的保護性。具體的評價標準如下：
○：外觀完好未受損。
X：外觀受損。
6.抗張模數
將由實施例和比較例的樹脂組成物所製得的單層覆蓋層裁切成尺寸為152.4mm×12.7mm的測試品。接著，將此些測試品分別以萬能拉力機，沿此些測試品的長邊及寬邊方向分別拉延，以進行抗張模數的測量。
根據表1可知，使用實施例的樹脂組成物所得的單層覆蓋層對銅質基材和聚醯亞胺都具有良好的附著性、耐燃性和耐熱性，並具有足夠的抗張模數，且對線路具有相當的保護力。因此，實施例的單層覆蓋層適用於做為兼具膠層和覆蓋層作用的多功用膜層。再者，根據圖6也可獲知，此單層覆蓋層具有良好的抗離子遷移性。此外，當此種單層覆蓋層應用於多層電路板結構時，可大幅減少多層電路板結構的厚度，例如減少約30%。
另一方面，使用其他組成的樹脂組成物所得的單層覆蓋層，其抗剝離的效果、耐熱性、耐燃性及/或抗張模數不佳。特別是，比較例1的樹脂組成物未使用第一環氧樹脂(a-1)，且耐燃性不足。比較例2所添加的第一環氧樹脂(a-1)不足，耐熱性不佳。再者，比較例3大量增加硬化劑和增韌劑，造成單層覆蓋層的耐燃性和耐熱性都不佳。如比較例4和5所示，當硬化劑(B)的使用量未符合所制訂的範圍時，也有耐熱性不佳、抗剝離強度不足的問題。而如比較例6所示，過多的增韌劑(E)會使單層覆蓋層耐熱性不佳。此外，如比較例7和8所示，耐燃劑(D)的使用量過少，除了耐 熱性和耐燃性不佳外，抗剝離強度也無法達到可應用的標準。倘若使用此種單層覆蓋層做為基板黏結使用，多層電路板結構則可能出現爆板、脆化的問題，致使電子裝置的缺陷。
本發明的電路板結構，使用特定成份及使用量的樹脂組成物所組成的單層結構膜層，同時達到接合二相鄰的電路板，並保護電路板上線路之複合膠層暨覆蓋層功能，故可大幅減少電路板結構的厚度。此外，此種單層覆蓋層具有良好的耐燃性、耐熱性、抗離子遷移性和韌性，降低多層電路板結構爆板、脆化的問題，從而可提升包含多層電路板結構的電子裝置的效能。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，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。
Figure 108111568-A0101-12-0032-14
a-1-1 式(I-2)之化合物(卡德萊公司製；NC-514)
a-2-1 酚醛環氧樹脂(長春人造樹脂股份有限公司製；型號為CNE-200ELB；環氧當量：200g/eq)
a-2-2 雙酚A型環氧樹脂(長春人造樹脂股份有限公司製；型號為BE-188；環氧當量：187g/eq)
a-3-1 雙酚A型環氧樹脂(長春人造樹脂股份有限公司製；型號為BE-501X-75；環氧當量：500g/eq)
B-1 4,4’-二胺基二苯基碸(Atul公司製；商品名為AtulSulpho 44DDS)
B-2 二乙撐基三胺(勤裕企業製)
C-1 三氟化硼與單乙基胺之錯合物(東信化學製)
C-2 2-甲基咪唑(四國化成製)
D-1 二乙基磷酸鋁(科萊恩化學公司製；型號為OP935)
D-2 氫氧化鋁(昭和化工製；型號為H-42M(FAL)：平均粒徑為3μm)
E-1 聚胺基甲基酯(TOYOBO製；型號為SD-5000)
E-2 丙烯腈-丁二烯橡膠(南帝化工製；型號為Hycarl042)
F-1 丁酮
F-2 甲苯
G-1 二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯(抗氧化劑；ADEKA公司製；型號為STAB PEP-8T(AR-2))
G-2 分散劑(畢克化學助劑與儀器製；型號為BYK-310)
G-3 流平劑(畢克化學助劑與儀器製；型號為BYK-W903)
100‧‧‧電路板結構
110‧‧‧雙面基板
112、132、142‧‧‧基材
114、116、134、144、180‧‧‧導電層
120、122‧‧‧單層覆蓋層
130、140‧‧‧基板
160、162‧‧‧保護層
170、172‧‧‧通孔

Claims (10)

  1. 一種電路板結構，包含：一第一基板；一第一單層覆蓋層，設置於該第一基板上，其中該第一基板與該第一單層覆蓋層之間具有一第一界面；一雙面基板，具有一第一表面和相對的一第二表面，其中該雙面基板設置於該第一單層覆蓋層上，且該第一表面與該第一單層覆蓋層之間有一第二界面；一第二單層覆蓋層，設置於該雙面基板上，其中該第二表面與該第二單層覆蓋層具有一第三界面；以及一第二基板，設置於該第二單層覆蓋層上，其中該第二基板與該第二單層覆蓋層具有一第四界面，其中該第一單層覆蓋層和該第二單層覆蓋層是由一樹脂組成物所形成，且該樹脂組成物包含環氧樹脂(A)、硬化劑(B)及耐燃劑(D)，且基於該環氧樹脂(A)之使用量為100重量份，該硬化劑(B)之使用量為10重量份至15重量份，該耐燃劑(D)之使用量為65重量份至90重量份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該環氧樹脂(A)包含：一第一環氧樹脂(a-1)，其中該第一環氧樹脂(a-1)具有如下式(I)所示之結構：
    Figure 108111568-A0305-02-0037-18
     於該式(I)中，該R1為
    Figure 108111568-A0305-02-0037-20
    ，該R2為
    Figure 108111568-A0305-02-0037-21
    或
    Figure 108111568-A0305-02-0037-22
    ，該a為0至2之整數，且該*為鍵結處；以及一第二環氧樹脂(a-2)；且該樹脂組成物更包含：一催化劑(C)；一增韌劑(E)，其中該增韌劑(E)包含聚酯樹脂；以及一溶劑(F)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電路板結構，其中基於該環氧樹脂(A)之使用量為100重量份，該第一環氧樹脂(a-1)之使用量為30重量份至60重量份，該第二環氧樹脂(a-2)之使用量為40重量份至70重量份，該催化劑(C)之使用量為0.7重量份至1.0重量份，該增韌劑(E)之使用量為40重量份至80重量份，以及該溶 劑(F)之使用量為160重量份至210重量份。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該第一單層覆蓋層和該第二單層覆蓋層各自為一單層結構。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的電路板結構，其中該單層結構的一厚度為10μm至50μm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該第一基板包含一第一基材和一第一導電層，該第一導電層設置於該第一基材上，且該第一基材與該第一單層覆蓋層具有該第一界面；以及該第二基板包含一第二基材和一第二導電層，該第二導電層設置於該第二基材上，且該第二基材與該第二單層覆蓋層具有該第四界面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該第一基板包含一第一基材、一第一導電層和一第二導電層，該第一導電層和該第二導電層相對設置於該第一基材的二個表面上，且該第一導電層和該第一基材共同與該第一單層覆蓋層具有該第一界面；以及該第二基板包含一第二基材、一第三導電層和一第四導電層，該第三導電層和該第四導電層相對設置於該第二基材的二個表面上，且該第三導電層和該第二基材共同與 該第二單層覆蓋層具有該第四界面。
  8. 如申請專利範圍第6或7項所述的電路板結構，更包含：一第一保護層，設置於該第一基板上；以及一第二保護層，設置於該第二基板上，其中形成該第一保護層和該第二保護層的一材料是與形成該第一單層覆蓋層和該第二單層覆蓋層的一材料實質相同。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該第一基板包含複數個第一硬式電路板，該第二基板包含複數個第二硬式電路板，且該些第一硬式電路板分別設置於該第一表面的二末端部分，該些第二硬式電路板分別設置於該第二表面的二末端部分，以分別暴露出該第一單層覆蓋層和該第二單層覆蓋層的一部分。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電路板結構，更包含：一第一防焊油墨，設置於該第一基板上；以及一第二防焊油墨，設置於該第二基板上。
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