一种绝缘片、包含其的印制电路板、半导体装置和埋入式元器件

技术领域

本发明属于印制线路板技术领域，涉及一种绝缘片、包含其的印制电路板、半导体装置和埋入式元器件。

背景技术

目前，印制线路板(PCB)制作线路的方法主要有传统的减成法、MSAP和SAP。减成法仍是当今PCB行业制作线路的主要方法，该工艺首先从覆铜箔层压板开始，在需要线路的地方涂上抗蚀剂，然后蚀刻除去不需要的铜箔和抗蚀剂，从而形成电路图形。目前减成法PCB制造工艺的线宽与线间距能够达到30μm\30μm。但是电子行业的发展十分迅速，电子产品越来越小型化、多功能化，因此PCB设计的走线越来越细、使用的绝缘基材也越来越薄、导通孔尺寸也越来越小。MSAP工艺(改良型半加成工艺)，其采用特殊的载体铜箔从而实现更低的线宽和线间距，采用这种技术最小线宽与线距可以做到20μm/20μm。

CN104113994A公开了一种采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，包括如下步骤：a)制备介质层，在介质层上层压粗糙面的粗糙度小于4μm的铜箔形成铜箔导电层，形成复合结构基板；b)将铜箔导电层厚度降至0.2-5μm；c)在介质层与铜箔导电层上制作出通孔或盲孔；d)在铜箔导电层及盲孔或通孔的孔壁进行导电化处理，形成种子层；e)在基板表面贴感光薄膜，通过图形转移在基板上形成电镀阻挡层；f)对基板进行电镀；g)用化学镀或电镀的方法，在线路图形表面形成金属保护层；h)去除电镀阻挡层；i)采用闪蚀方法去除裸露的种子层、铜箔导电层，保留电镀形成的线路图形；j)去除金属保护层；K)在线路板上重复步骤a)～j)，制成多层线路板，该专利申请的最小线宽与线距可以做到20μm/20μm，但是并没有对介质层进行过多描述。

随着电子产品进一步向着更高密度方向生产，设计要求进一步提升，即需要小于20μm\20μm的线宽与线间距多层线路板，则必须使用更高要求的SAP(半加成法)工艺。该工艺采用的绝缘层不同于传统的玻纤布预浸树脂组合物半固化而成的粘结片，而是保护层/树脂组合物/支撑层卷对卷方式生产的绝缘树脂片。作为该绝缘树脂片的保护层，主要是为了保护绝缘树脂层无污染，防止绝缘树脂层粘在一起；支撑层是绝缘树脂片制作的载体层，起支撑作用。在制作多层线路板时，保护层和支撑层均需剥离，由于是分步剥离的，在实际操作过程中，容易出现不易剥离、或者两层一起剥离、或者部分绝缘树脂层脱落、或者绝缘层表观不良等各种问题，影响实际应用。同时，为了实现印刷线路板的进一步薄型化，期望印制线路板所使用的内层基板和绝缘层等薄膜化以及有助于元器件内埋。

因此，希望提供一种可以应用于SAP工艺的绝缘树脂片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绝缘片、包含其的印制电路板、半导体装置和埋入式元器件。本发明通过选择特定的保护层和支撑层，可以使最后得到的绝缘树脂层与外层分离的同时不会影响绝缘树脂层的应用效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种绝缘片，包括依次设置的保护层、绝缘树脂层和支撑层；

其中，所述保护层与所述绝缘树脂层的第一粘结力为0.1-0.4N/mm；所述支撑层与所述绝缘树脂层的第二粘结力为0.2-0.8N/mm，且所述第二粘结力大于所述第一粘结力，所述第二粘结力与所述第一粘结力差值不小于0.1N/mm。

当应用本发明提供的绝缘片时，因为第二粘结力大于第一粘结力，因此可以保证先剥离保护层时不会损伤绝缘树脂层；同时本发明限定了保护层与支撑层分别与绝缘树脂层的粘结力，可以确保在分别除去两个外层时，不会损害中间的绝缘树脂层。

若第一粘结力过小，则起不到保护绝缘树脂层的作用，若第一粘结力过大，一方面是不容易剥离保护层，另一方面若第一粘结力大于第二粘结力，则在剥离保护层时，可能影响绝缘树脂层的表观，甚至出现绝缘树脂层的部分脱落，导致最终无法成型；也有可能同时导致部分绝缘树脂层与支撑层分离，则支撑层与绝缘树脂层间容易引入杂质，且在后续压合过程中容易褶皱，影响层压质量。若第二粘结层过大或过小也同样具有类似问题。

所述0.1-0.4N/mm可以是0.12N/mm、0.15N/mm、0.18N/mm、0.2N/mm、0.22N/mm、0.25N/mm、0.29N/mm、0.3N/mm、0.32N/mm、0.35N/mm、0.38N/mm等。

所述0.2-0.8N/mm可以是0.25N/mm、0.3N/mm、0.35N/mm、0.4N/mm、0.45N/mm、0.5N/mm、0.55N/mm、0.6N/mm、0.65N/mm、0.7N/mm、0.75N/mm等。

优选地，所述第二粘结力与所述第一粘结力的差值在0.2N/mm以上，例如0.22N/mm、0.24N/mm、0.28N/mm、0.3N/mm、0.4N/mm等。

优选地，所述支撑层选自塑料材料层。

优选地，所述塑料材料选自聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸类、环状聚烯烃、三乙酰纤维素、聚醚硫化物、聚醚酮或聚酰亚胺中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚萘二甲酸乙二醇酯。

优选地，所述聚丙烯酸类选自聚甲基丙烯酸甲酯。

支撑体，例如可列举由塑料材料形成的膜、金属箔、脱模纸，优选由塑料材料形成的膜或金属箔。

选用塑料材料形成的膜作为支撑体时，选自聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸类、环状聚烯烃、三乙酰纤维素(TAC)、聚醚硫化物(PES)、聚醚酮或聚酰亚胺中的任意一种；所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；所述丙烯酸类为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。选用金属箔作为支撑体时，例如可列举铜箔、铝箔等，优选铜箔。

支撑体的厚度为5-70μm，例如10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm等，优选为10-60μm，进一步优选为10-50μm。

作为支撑体的市售品，苯二甲酸乙二醇酯(PET)可选自琳得科公司制的SK-1、AL-5等，东丽公司制的Lumirror R56、Lumirror T60、Lumirror T6AM、Lumirror R80等，帝人公司制的Purex、G2LA等；聚萘二甲酸乙二酯(PEN)可选自帝人杜邦薄膜公司制的テ才ネヅクスQ83；聚酰亚胺膜(PI膜)选自宇部兴产株式会社制的ュ一ピレックス-S；Kaneka制的アビ力ルAH、アビ力ルNPI等。

优选地，所述保护层选自聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种或至少两种的组合。

在本发明中，所述保护层是为了防止绝缘树脂层表面黏连、避免树脂组合物层表面受到物理损伤；而且防止灰尘等异物附着等目的而使用的。本发明发现，通过控制保护层与绝缘树脂层的粘结力在合适的范围，可以改善表观、提升成品率、操作效率和层压质量。

作为保护层可优选使用由塑料材料形成的膜。作为塑料材料，例如可列举聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等聚烯烃，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯；聚碳酸酯(PC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸类、环状聚烯烃、二乙酰基纤维素(TAC)、聚醚硫化物(PES)、聚醚酮、聚酰亚胺等。

优选地，在一个优选的实施方式中，保护层包含聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述保护层的厚度优选为5-75μm，例如10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm等，进一步优选为10-50μm，更进一步优选10-40μm，最优选10-30μm。使用带脱模层的保护层时，优选的，带脱模层的保护层的整体厚度在上述范围内。

作为保护层的市售品，可列举选自：王子エフテックス(株)制聚丙烯膜，“アルファンMA-430”、“アルファンMA-411”。

优选地，所述绝缘树脂层的厚度为10-500μm，例如50μm、80μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm等，进一步优选20-50μm，例如25μm、30μm、35μm、40μm、45μm等，或100-300μm，例如150μm、200μm、250μm等。

当应用于细线路时，一般绝缘树脂层的厚度为20-50μm，当应用于埋入式元器件时，一般绝缘树脂层的厚度为100-300μm。

本发明的绝缘树脂层所用的树脂组合物为现有技术中本领域常用的树脂组合物。

优选地，所述绝缘树脂层的组成原料包括树脂组合物。

优选地，以所述树脂组合物中的不挥发成分为100wt％计，无机填料的含量为30-80wt％，例如40wt％、50wt％、60wt％、70wt％。

本发明的绝缘片的制备方法较为常见，示例性的简单说明：将树脂组合物胶液混合均匀后，使用涂布装置将树脂组合物胶液涂在在支撑层上，再加热干燥树脂组合物胶液，去除溶剂后，然后在没有支撑体的一面与保护层进行压合，即可得到本发明所述的绝缘片。

第二方面，本发明提供了根据第一方面所述的绝缘片的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：

(1)除去所述绝缘片的第一外层，然后将绝缘树脂层与待贴合层贴合，在待贴合层两侧分别贴合所述绝缘片，得到复合板；

(2)将得到的复合板进行预处理后，除去所述绝缘片的第二外层，然后再进行后处理。

第三方面，本发明提供了一种印制电路板，包含由第一方面所述的绝缘片得到的绝缘层。

在实际应用过程中，需要去除绝缘片包括的保护层和支撑层。

示例性的，本发明以第三方面所述的印制电路板的制备方法为例解释本发明的绝缘片的使用方法，所述印制电路板的制备方法采用了根据第一方面所述的绝缘片，所述制备方法包括如下步骤：

(1)除去所述绝缘片的保护层，然后将绝缘树脂层与芯板贴合，在芯板两侧分别贴合所述绝缘片，得到复合板；

(2)将得到的复合板进行预处理后，除去所述绝缘片的支撑层，然后固化、制备通孔、除胶、镀铜、制备电路，得到所述印制电路板。

具体的：剥离第一方面所述绝缘片的保护层；真空条件下，在芯板的双面贴上绝缘片，芯板与绝缘树脂层贴合；在70-130℃温度下预加热30秒至10分钟；剥离支撑层，在烘箱中进行后固化；制作通孔；通孔除胶，在绝缘树脂层及通孔表面化学镀铜；然后在需要电路的地方图形电镀铜制得多层线路板。

对于本发明中的制作通孔、除胶等过程，本发明并不进行限定，为现有技术中常用的工艺手段。

第四方面，本发明提供了一种半导体装置，所述半导体装置包括第二方面所述的印制电路板。

本发明的半导体装置可通过将部件(半导体芯片)安装于上述印制电路板的导通位置来制备。“导通位置”是指“印制电路板中传导电信号的位置”，其位置可以在表面，也可以是被包埋的位置(此时为入式元器件)。此外，半导体芯片只要是以半导体为材料的电气电路元件即可，无特别限定。

制造本发明的半导体装置时的半导体芯片的安装方法只要半导体芯片有效地发挥作用即可，无特别限定，具体可列举引线接合安装方法、倒装芯片安装方法、采用无凸点叠层(Bump less Build-Up Layer,BBUL)的安装方法、采用各向异性导电膜(ACF)的安装方法、采用非导电性膜(NCF)的安装方法等。

第五方面，本发明提供了一种埋入式元器件，所述埋入式元器件包括由第一方面所述的绝缘片得到的绝缘层。

当用于制备埋入式元器件时，所需的绝缘树脂层的厚度较厚，在100-300μm。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

当应用本发明提供的绝缘片时，因为第二粘结力大于第一粘结力，因此可以保证先剥离保护层时不会损伤绝缘树脂层；同时本发明限定了保护层与支撑层分别与绝缘树脂层的粘结力，可以确保在分别除去两个外层时，不会损害中间的绝缘树脂层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例和对比例所涉及的材料及牌号信息如下：

实施例1

一种绝缘片，制备方法如下：

(1)环氧树脂胶液的制备：

取100份环氧树脂树脂为基体树脂、30份酚醛树脂和1份2E4MZ，40份酚氧树脂和40份嵌段共聚物作为增韧剂，120份球形二氧化硅作为填料，利用丁酮和丙二醇甲醚(1:1)混合溶剂，配置成环氧树脂胶液，固含量为50％。

(2)绝缘片的制备：

将上述环氧树脂胶液通过涂覆装置涂覆在支撑层PET膜(离型力0.8N/mm)表面，涂层厚度为50μm，在160℃烘箱中干燥3分钟，去除有机溶剂，然后将上述树脂层没有支撑层的一面与保护层(PET，离型力0.4N/mm)通过辊压方式压合成卷，压合温度100℃，压力2MPa，最后通过分切成片状，得到绝缘片。

实施例2

一种绝缘片，制备方法如下：

(1)环氧树脂胶液的制备：

取100份环氧树脂树脂为基体树脂、30份酚醛树脂和1份2E4MZ，25份核壳橡胶和45份嵌段共聚物作为增韧剂，200份球形二氧化硅作为填料，利用丁酮和丙二醇甲醚(1:1)混合溶剂，配置成环氧树脂胶液，固含量为50％。

(2)绝缘片的制备：

将上述环氧树脂胶液通过涂覆装置涂覆在支撑层高密度PET膜(离型力0.4N/mm)表面，涂层厚度为40μm，在30℃烘箱中干燥5分钟，去除有机溶剂，然后将上述树脂层没有支撑层的一面与保护层(聚乙烯HDPE，离型力0.1N/mm)通过辊压方式压合成卷，压合温度100℃，压力2MPa，最后通过分切成片状，得到绝缘片。

实施例3

一种绝缘片，制备方法如下：

(1)环氧树脂胶液的制备：

取100份环氧树脂树脂为基体树脂、30份酚醛树脂和1份2E4MZ，20份核壳橡胶和50份嵌段共聚物作为增韧剂，100份球形二氧化硅作为填料，利用丁酮和丙二醇甲醚(1:1)混合溶剂，配置成环氧树脂胶液，固含量为50％。

(2)绝缘片的制备：

将上述环氧树脂胶液通过涂覆装置涂覆在支撑层高密度PEN膜(离型力0.4N/mm)表面，涂层厚度为200μm，在150℃烘箱中干燥7分钟，去除有机溶剂，然后将上述树脂层没有支撑层的一面与保护层(聚乙烯HDPE，离型力0.2N/mm)通过辊压方式压合成卷，压合温度100℃，压力2MPa，最后通过分切成片状，得到绝缘片。

实施例4

一种绝缘片，制备方法如下：

(1)环氧树脂胶液的制备：

取100份环氧树脂树脂为基体树脂、3份双氰胺和1份2E4MZ，20份核壳橡胶和50份聚醚砜作为增韧剂，100份球形二氧化硅作为填料，利用DMF和丁酮(1:1)混合溶剂，配置成环氧树脂胶液，固含量为50％。

(2)绝缘片的制备：

将上述环氧树脂胶液通过涂覆装置涂覆在支撑层高密度PEN膜(离型力0.2N/mm)表面，涂层厚度为150μm，在155℃烘箱中干燥8分钟，去除有机溶剂，然后将上述树脂层没有支撑层的一面与保护层(聚乙烯HDPE，离型力0.1N/mm)通过辊压方式压合成卷，压合温度100℃，压力2MPa，最后通过分切成片状，得到绝缘片。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，在本对比例中，将支撑层替换为PET膜(离型力0.4N/mm)。

对比例2

与实施例4的区别仅在于，在本对比例中，将支撑层替换为高密度PEN膜(离型力0.9N/mm)。

对比例3

与实施例3的区别仅在于，在本对比例中，将保护层替换为聚乙烯HDPE，离型力0.05N/mm.

对比例4

与实施例1的区别仅在于，在本对比例中，将保护层替换为PET膜(离型力0.6N/mm)。

对比例5

与实施例4的区别仅在于，在本对比例中，将保护层替换为PET膜(离型力0.4N/mm)。

性能测试

对实施例1-4和对比例1-5提供的绝缘片进行性能测试，方法如下：

(1)绝缘树脂层和外层的粘结力：

裁刀制取尺寸为75mm×25mm的试样，利用分辨率不低于0.02N的抗剥测试仪：将裁好的试样条用双面胶贴到抗剥仪的圆形夹具上，以50mm/min的拉伸速率按90°方式沿着长度方向进行剥离外层材料，读取稳定的测试结果为L，然后用L除以25，即为样品外层的粘结力，单位为N/mm；

(2)剥离保护层和支撑层实验：

其中，A类评价：分离保护层时树脂剥落情况；

B类评价：分离保护层时，支撑层是否与树脂层分离；

C类评价：分离支撑层时树脂剥落情况。

D类评价：保护层起剥时难易程度(其中，剥离操作容易且有效保护树脂层为良好，起剥时操作需要小心用力较均匀且可保护树脂层为一般，不能有效保护树脂层、或起剥后产生其它层易分层或脱落为较差)。

测试结果见表1：

表1

由本发明实施例和性能测试可知，本发明提供的绝缘片在存储过程中，不会因为粘结力太小而导致支撑层或保护层无法起到支撑或保护的作用，另一方面在应用过程中，操作简单快捷，不会因为粘结力过大或过小而出现无法剥离、绝缘树脂层剥落、树脂层与外层提前分离等情况。

由实施例1-3和实施例4的对比可知，当第一粘结力和第二粘结力的差值在0.2N/mm以上时，具有较好的效果。由实施例1和对比例1的对比可知，本发明的第一粘结力和第二粘结力的差值不能小于0.1N/mm，否则在剥离第一外层时，可能会出现掉胶现象或者导致支撑层提前与树脂层分离，从而影响绝缘片的应用，掉胶容易污染PCB线路层制作，也会影响PCB填胶效果。由实施例4和对比例2的对比可知，本发明的第二粘结力过高时，在剥离支撑层时，容易出现掉胶现象，从而影响绝缘片的应用，并且掉胶容易污染PCB线路层制作，也会影响PCB填胶效果。由实施例2和对比例3的对比可知，若第一粘结力过小，则在收卷过程中容易局部分离而易受灰尘等污染而不能起到对树脂层良好的保护。由实施例1和对比例4的对比可知，若第一粘结力过高，则剥离保护膜过程中，容易出现树脂层局部脱落或树脂层与支撑体局部分离等不良现象。

由上述实施例和对比例的对比可知，第一粘结力、第二粘结力的大小以及第一粘结力与第二粘结力均需要在本发明的限定范围内，才能够得到本发明的技术效果。

本发明对本发明提供的绝缘片的应用进行举例列举如下：

应用例1

一种印制电路板，制备方法如下：

(1)内层电路基板的预处理：

将形成有内层电路的PCB板进行DESMEAR和棕化处理，从而获得PCB板面的粗糙表面。

(2)使用绝缘片的制作外层PCB：

a、先预压：先撕开去除绝缘片(实施例1提供)的保护层，露出绝缘树脂层与上述(1)预处理的内层PCB叠好，然后在真空压膜机中进行抽真空加热加压进行层压，压力为10kgf/cm

b、后固化：将上述预压后的层压板，除去绝缘片的支撑层，然后放进烘箱后固化，固化条件为温度190℃，时间为60分钟。

c、SAP工艺制作细线路：将上述后固化完的层压板进行钻孔、DESMEAR和沉铜电镀，可以制作线宽线距为15/15μm细线路。

应用例2

一种埋入式元器件，制备方法如下：

(1)内层电路基板的预处理：

将形成有内层电路的PCB板，局部锣空后埋入元器件。

(2)使用绝缘片的制作外层PCB：

a、先预压：先撕开去除绝缘片(实施例4提供)的第一外层，露出绝缘树脂层与上述(1)预处理的内层PCB叠好，然后在真空压膜机中进行抽真空加热加压进行层压，压力为10kgf/cm

b、后固化：将上述预压后的层压板，除去第二外层，然后在绝缘树脂层表面覆盖一层12μm铜箔，放进PCB传统层压机进行压板固化，固化条件为温度190℃，时间为60分钟。

c、PCB外层线路制作：将上述层压板进行钻孔、DESMEAR和沉铜电镀等传统方法制作PCB。

本发明应用例中的一般传统的制备方法的具体操作不再赘述。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的绝缘片、包含其的印制电路板、半导体装置和埋入式元器件，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。