低传输损耗铜基复合结构、PCB板及电子元器件制造技术

本申请涉及铜复合材料结构技术领域，具体而言，涉及一种低传输损耗铜基复合结构、PCB板及电子元器件。低传输损耗铜基复合结构包括：沿预设方向依次重复堆叠的多个叠层单元，每个叠层单元均包括导体层以及沿预设方向覆盖于导体层的表面的绝缘层；其中，导体层包括单晶铜层。本申请提供的铜复合材料结构可以有效增加低传输损耗铜基复合结构的信号传输的有效面积，且无需通过将单晶铜层的表面粗糙度降低的方式即能够有效降低整个低传输损耗铜基复合结构的传输损耗，有利于低传输损耗铜基复合结构在高频高速信号传输中的应用。结构在高频高速信号传输中的应用。结构在高频高速信号传输中的应用。

【技术实现步骤摘要】
低传输损耗铜基复合结构、PCB板及电子元器件


[0001]本申请涉及铜复合材料结构
，具体而言，涉及一种低传输损耗铜基复合结构、PCB板及电子元器件。

技术介绍

[0002]印制电路板(PCB)的信号层是各种电子元器件互联的“桥梁”。信号层中使用的导体材料的导电性和粗糙度决定了信号传输的完整性和稳定性。随着信息技术的快速发展，对信号的传输质量、传输速度提出了更高的要求。在5G、6G等通信技术背景下，确保高频高速信号的完整性面临巨大挑战。
[0003]信号层的传输损耗主要取决于导体材料的导电性和表面粗糙度。信号频率的增加会导致明显的趋肤效应，且信号集中在导体材料的表面传输，信号传输有效面积的减小会导致信号不同程度衰减。
[0004]铜材由于其具有优异的导电性、来源广且价格便宜等优势，使得铜材成为信号层中常使用的导体材料。但是，现有的铜材或铜箔的表面粗糙度较高且信号传输的有效面积较小，且铜材的晶界影响其电导率和信号传输的缘故，导致无法有效降低信号的传输损耗，极大程度地限制了铜材在高频高速信号传输中的应用。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种低传输损耗铜基复合结构、PCB板及电子元器件，其旨在改善现有的铜材的传输损耗较高的技术问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种低传输损耗铜基复合结构，包括：沿预设方向依次重复堆叠的多个叠层单元，每个叠层单元均包括导体层以及沿预设方向覆盖于导体层的表面的绝缘层；其中，导体层包括单晶铜层。
[0007]本申请通过设置多个沿预设方向堆叠的叠层单元，且每个叠层单元均具有沿预设方向堆叠的导体层(包括单晶铜层)和绝缘层，可以有效增加低传输损耗铜基复合结构的信号传输的有效面积，且无需通过将单晶铜层的表面粗糙度降低的方式即能够有效降低整个低传输损耗铜基复合结构的传输损耗，有利于低传输损耗铜基复合结构在高频高速信号传输中的应用。
[0008]在本申请第一方面的一些实施例中，每个叠层单元中，沿预设方向，导体层和绝缘层的厚度比为(90
‑
95)：(5
‑
10)。
[0009]上述设置方式，不仅可以充分发挥低传输损耗铜基复合结构中绝缘层的屏蔽作用，也可以实现低传输损耗铜基复合结构具有较低的传输损耗。若绝缘层的厚度较厚，会导致整个低传输损耗铜基复合结构的传输损耗略微提升；若绝缘层的厚度较薄，会使得绝缘层容易被击穿，不利于充分发挥绝缘层的屏蔽作用。
[0010]在本申请第一方面的一些实施例中，叠层单元的数量为5
‑
8个。
[0011]叠层单元的数量为5
‑
8个，有利于在有效增加低传输损耗铜基复合结构的信号传
输的有效面积的基础上，进一步降低整个低传输损耗铜基复合结构的传输损耗。
[0012]在本申请第一方面的一些实施例中，导体层还包括石墨烯层，石墨烯层和单晶铜层沿预设方向堆叠。
[0013]上述设置方式，有利于在实现有效降低整个低传输损耗铜基复合结构的传输损耗的基础上，进一步提升整个低传输损耗铜基复合结构的导电性。
[0014]在本申请第一方面的一些实施例中，每个导体层均包括一个单晶铜层和两个石墨烯层，且两个石墨烯层分别位于单晶铜层的相对两侧。
[0015]上述设置方式，有利于提高整个低传输损耗铜基复合结构的信号传输抗干扰能力。
[0016]在本申请第一方面的一些实施例中，每个导体层中，沿预设方向，单晶铜层和石墨烯层的厚度比为(90
‑
95)：(5
‑
10)。
[0017]上述设置方式，不仅可以实现低传输损耗铜基复合结构具有较低的传输损耗，还能够实现低传输损耗铜基复合结构具有较佳的导电性。
[0018]在本申请第一方面的一些实施例中，绝缘层为氮化硼层。
[0019]绝缘层的材质包括氮化硼，氮化硼有较好的导热性能、较低的热膨胀系数，使得氮化硼的存在可以提升叠层单元的散热性能以及有效减小整个低传输损耗铜基复合结构在信号传输过程中由于发热而产生的热应力，也有利于增加整个低传输损耗铜基复合结构和形成PCB板中的介质材料的之间的结合力；此外，氮化硼具有很高的介电常数(ε
r
≈5)，且选用氮化硼并结合叠层单元100结构，能够增加信号传输的有效面积，有利于进一步降低信号传输损耗。
[0020]第二方面，本申请提供一种PCB板，PCB板包括信号层；信号层中具有如上述第一方面提供的低传输损耗铜基复合结构；且信号层的厚度方向与预设方向一致。
[0021]本申请提供的PCB板具有较低的信号传输损耗，有利于其在高频高速信号传输中的应用。
[0022]在本申请第二方面的一些实施例中，PCB板还包括基板以及分别覆盖于基板的厚度方向的相对两侧的第一复合层和第二复合层；第一复合层和第二复合层均包括沿基板的厚度方向依次覆盖于基板的表面的第一介质层、信号层、第二介质层以及参考层。
[0023]其中，第一复合层中的低传输损耗铜基复合结构的长度与第二复合层中的低传输损耗铜基复合结构的长度不同。
[0024]上述设置方式，有利于提高信号传输的稳定性以及信号传输的抗干扰性。
[0025]第三方面，本申请提供一种电子元器件，电子元器件包括如上述第二方面提供的PCB板。
[0026]本申请提供的电子元器件具有较低的信号传输损耗以及良好的信号传输稳定性和抗干扰性，在高频高速信号传输中具有良好的应用。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1示出了本申请提供的低传输损耗铜基复合结构的第一示例的剖视图。
[0029]图2示出了本申请提供的低传输损耗铜基复合结构的第二示例的剖视图。
[0030]图3示出了本申请提供的PCB板的剖视图。
[0031]图4示出了本申请提供的PCB板中信号层和第二介质层的结构示意图。
[0032]图5示出了本申请提供的PCB板中信号传输线路结构的结构示意图。
[0033]图6示出了本申请实施例1提供的低传输损耗铜基复合结构的截面SEM图。
[0034]图7示出了本申请实施例1提供的低传输损耗铜基复合结构中单晶铜层的XRD图。
[0035]图8示出了本申请实施例1提供的低传输损耗铜基复合结构中单晶铜层的拉曼光谱图。
[0036]图9示出了本申请实施例1提供的低传输损耗铜基复合结构中氮化硼层的XPS图。
[0037]图10示出了本申请采用实施例1、实施例2以及对比例1提供的铜材制备的PCB板的传输损耗测试对比图。
[0038]图标：10
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低传输损耗铜基复合结构，其特征在于，包括：沿预设方向依次重复堆叠的多个叠层单元，每个所述叠层单元均包括导体层以及沿所述预设方向覆盖于所述导体层的表面的绝缘层；其中，所述导体层包括单晶铜层。2.根据权利要求1所述的低传输损耗铜基复合结构，其特征在于，每个所述叠层单元中，沿所述预设方向，所述导体层和所述绝缘层的厚度比为(90
‑
95)：(5
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10)。3.根据权利要求1或2所述的低传输损耗铜基复合结构，其特征在于，所述叠层单元的数量为5
‑
8个。4.根据权利要求1所述的低传输损耗铜基复合结构，其特征在于，所述导体层还包括石墨烯层，所述石墨烯层和所述单晶铜层沿所述预设方向堆叠。5.根据权利要求4所述的低传输损耗铜基复合结构，其特征在于，每个所述导体层均包括一个所述单晶铜层和两个所述石墨烯层，且两个所述石墨烯层分别位于所述单晶铜层的相对两侧。6.根据权利要求4或5所述的低传输损耗铜基复合结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁志强，张志强，何梦林，黄智，乐湘斌，王恩哥，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：新型
国别省市：