CN102189722A

CN102189722A - 覆铜板及其加工方法

Info

Publication number: CN102189722A
Application number: CN2011100331388A
Authority: CN
Inventors: 韩涛
Original assignee: Goldenmax International Technology Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI GUOJI ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2011-01-30
Filing date: 2011-01-30
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2031-01-30
Also published as: CN102189722B

Abstract

本发明公开了一种覆铜板，至少包括一铜箔层，所述覆铜板还包括玻璃纤维布材质的一张上面层、一张下面层，及位于所述上面层与所述下面层之间的芯料；所述芯料为玻璃纤维布半固化片与玻璃纤维无纺布半固化片以任何方式叠配构成。本发明还公开了前述覆铜板的加工方法，至少包括调配胶液、上胶、叠配、压制等步骤。本发明的覆铜板由于上述结构及加工方法，具有优良的综合性能，既保证了良好的耐热性能、电气性能和耐药品性能，又具备良好的冲压性能、机械强度和尺寸稳定性；且生产成本更低。本发明的覆铜板对PCB加工工艺的适应性更强，对PCB加工设备的损耗更小，加工成本更低；原材料的生产能耗较低，污染更少。

Description

覆铜板及其加工方法

技术领域

本发明涉及复合板技术领域，特别是涉及一种应用于PCB的覆铜板。本发明还涉及前述覆铜板的组成结构。

背景技术

随着电子产品的发展趋向多功能化，电子产品的零部件也不断向轻、薄、短、小等方面发展，尤其是高密度集成电路技术的广泛应用，对民用电子产品提出高性能化、高可靠性和高安全性的要求；对工业用电子产品提出技术性能良好、低成本、低能耗的要求。因此电子产品的核心材料------印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)的基材覆铜板面临着更高的技术要求、更严峻的使用环境及更高的环保要求。

覆铜板(Copper Clad Laminate，简称CCL)主要用于生产印制电路板，是以纤维纸、玻璃纤维布或玻璃纤维无纺布(俗称玻璃毡)等作为增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成的一种产品。现有的覆铜板由于制造原材料及制造结构的差异性，CCL基材的技术性能各有差异。

根据覆铜板组成结构及其增强材料的不同，现有的覆铜板可以分为以下几大类，并各具优缺点：

1、纸基覆铜板：纸基覆铜板虽然生产工艺简单、生产成本较低，但是其很多性能已不能满足很多针对电子产品高性能化的技术要求。

2、特殊增强材料基覆铜板：特殊增强基覆铜板是近几年发展起来的一类新型覆铜板，但是由于其加工工艺性较高，生产成本较高，目前仅应用于特殊要求的电子产品中。

3、玻璃纤维布基覆铜板：玻璃纤维布基覆铜板(即FR-4覆铜板)，是当前CCL产品中应用最多的一个品种，其组成结构以玻璃纤维布为面料，以玻璃纤维布为芯料。如图1所示的覆铜板，包括铜箔层1、5，玻璃纤维布材质的上面层2、下面层4，并以三张上胶的玻璃纤维布作为芯料3。FR-4覆铜板具有良好的耐热性、电气特性和良好的机械强度、耐药品性等技术性能；但是在PCB生产中不适合冲压工艺，基材的尺寸稳定性较差，薄板翘曲相对大，其生产成本相对较高。

4、复合基覆铜板：复合基(Composite Epoxy Mterial)覆铜板，在现有CCL产品中常见为玻璃纤维布/纤维纸复合基覆铜板(以下简称“CEM-1覆铜板”)、玻璃纤维布/玻璃纤维无纺布复合基覆铜板(以下简称“CEM-3覆铜板”)。其中，CEM-3覆铜板的应用仅次于FR-4覆铜板，其组成结构以玻璃纤维布为面料，以玻璃纤维无纺布为芯料。如图2所示的覆铜板，包括铜箔层1、5，玻璃纤维布材质的上面层2、下面层4，并以三张上胶的玻璃纤维无纺布作为芯料3。CEM-3覆铜板具有良好的冲压性能、机械加工性能，和良好的尺寸稳定性，其生产成本远低于FR-4覆铜板；但是相比FR-4，其机械强度、耐热性能相对较差，对于高集成电路和高频、高速、大容量的电气元件均无法承载。

在增强材料生产方面，玻璃纤维布的生产经过熔化、拉丝、织布、热处理、表面处理、干燥等工序，相对其它增强材料其工业成本较大，能耗大、污染重，环保成本较高；玻璃纤维无纺布的生产经过制浆、抄纸、上胶、干燥等工序，相对而言其工业成本较低，能耗较小、污染较轻，环保成本较低。两种材料各具优劣。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种综合技术性能优良、又具备良好的机械强度和尺寸稳定性，同时生产成本、能耗和环保成本较低的覆铜板。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中各种覆铜板各具优劣的缺陷，提供一种综合性能优良的覆铜板。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种覆铜板，至少包括一铜箔层，所述覆铜板还包括玻璃纤维布材质的一张上面层、一张下面层，及位于所述上面层与所述下面层之间的芯料；所述芯料为玻璃纤维布半固化片与玻璃纤维无纺布半固化片叠配构成。

较佳地，所述叠配为所述玻璃纤维布半固化片与所述玻璃纤维无纺布半固化片交替叠夹。

较佳地，所述覆铜板包括二铜箔层，分别位于所述上面层、所述下面层的外侧。

较佳地，所述铜箔层按所有需要的厚度。

本发明还提供了上述任一覆铜板的加工方法，至少包括以下步骤：

步骤一，调配胶液；

步骤二，上胶；将所述玻璃纤维布、所述玻璃纤维无纺布分别置于所述胶液中浸渍，然后取出烘焙，再经冷却分别获得玻璃纤维布半固化片、玻璃纤维无纺布半固化片；

步骤三，叠配；以铜箔层为最外层，以所述玻璃纤维布半固化片为上、下面层，在所述上面层、所述下面层中设置所述芯料，共同形成一叠合物；所述芯料以所述玻璃纤维布半固化片与所述玻璃纤维无纺布半固化片交替叠夹形成；

步骤四，压制；将步骤三获得的所述叠合物与金属板对应上下叠合，送入真空压力设备中加温压合，获得所述的覆铜板。

较佳地，所述芯料由二所述玻璃纤维无纺布半固化片中间夹一所述玻璃纤维布半固化片构成。

较佳地，所述芯料由多张所述玻璃纤维布半固化片与多张所述玻璃纤维无纺布半固化片逐层交替叠夹构成。

较佳地，所述步骤二中，所述玻璃纤维布的烘焙温度为150℃-200℃，所述玻璃纤维无纺布的烘焙温度为170℃-210℃。

较佳地，步骤四中，所述加温压合的温度为120℃-205℃、压力为6Kg-30Kg，压制的保温温度范围为200℃-205℃、保温时间不少于60分钟。

较佳地，所述步骤二中，根据需要的尺寸将获得的所述玻璃纤维布半固化片、所述玻璃纤维无纺布半固化片做切割。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的覆铜板由于上述结构及加工方法，具有优良的综合技术性能。本发明的覆铜板既保证了良好的耐热性能、电气性能和耐药品性能，又具备良好的冲压性能、机械强度和尺寸稳定性；生产成本较FR-4覆铜板和CEM-3覆铜板均低；本发明的覆铜板对PCB加工工艺的适应性更强，对PCB加工设备的损耗更小，加工成本更低；原材料的生产能耗较低，污染更少，环保成本更低，符合当前世界低碳、高环保的要求。

与现有FR-4覆铜板相比，本发明的覆铜板具备与之相同的热性能和耐热性能，具备良好的电气特性和耐药品性，其机械强度接近FR-4覆铜板；还具备良好的PBC加工工艺适应性，在下游PCB的制造过程中，其冲压、钻孔等工艺流程适用性更好，对加工部件的损耗情况优于现有FR-4覆铜板，很好地降低了加工成本；同时大大降低了原材料的生产成本和生产能耗。

与现有CEM-3覆铜板相比，采用由玻璃纤维布和玻璃纤维无纺布叠夹作为芯料，本发明的覆铜板基材即具备了与CEM-3覆铜板相同的良好的冲压加工性、基材的尺寸稳定性和机械加工性，又具有优于CEM-3覆铜板的良好的机械强度和耐热性，可承载更多、更重的电器元件，以及制作更大尺寸板面；由于树脂含量的减少使用，基材的生产成本比CEM-3覆铜板较低，环保成本也更低。

附图说明

图1为现有的FR-4覆铜板的局部断面结构示意图；

图2为现有的CEM-3覆铜板的局部断面结构示意图；

图3为本发明的覆铜板一具体实施例的局部断面结构示意图；

图4为本发明的覆铜板另一具体实施例的局部断面结构示意图；

图5为本发明的覆铜板再一具体实施例的局部断面结构示意图；

图6为本发明的覆铜板又一具体实施例的局部断面结构示意图；

图7为本发明的覆铜板又一具体实施例的局部断面结构示意图；

图8为本发明的覆铜板又一具体实施例的局部断面结构示意图；

图9为本发明的覆铜板又一具体实施例的局部断面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的具体实施方式，以详细说明本发明的技术方案及有益效果。

实施例1：

如图3所示，本发明的一种覆铜板，包括二铜箔层1、5，分别位于上、下最外侧。该覆铜板还包括玻璃纤维布材质的上面层2、4、下面层，及位于上面层2与下面层4之间的芯料3。

芯料3为玻璃纤维布半固化片与玻璃纤维无纺布半固化片叠配构成。本实施例中的叠配为玻璃纤维布半固化片与玻璃纤维无纺布半固化片交替叠夹。具体地说，本实施例中，芯料3由二张玻璃纤维无纺布半固化片31、33，及叠夹在两者中间的一张玻璃纤维布半固化片32构成。

具体地，铜箔层1、5的厚度在3-150um之间。

在其他实施例中，覆铜板也可以根据需要只包括一个铜箔层。

根据含胶量的多少，本发明的覆铜板在不同的具体实施方式中，可以有常规的1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.6mm的厚度，以及其他非常规厚度。

参见图4至图9所示，在其他各种具体实施例中，芯料3可以由多张玻璃纤维布半固化片与多张玻璃纤维无纺布半固化片逐层交替叠夹构成。

具体如图4所示，本实施例中的覆铜板与上述实施例1的结构基本相同，所不同之处在于，芯料3由二张玻璃纤维布半固化片31、33，及叠夹在两者中间的一张玻璃纤维无纺布半固化片32构成，厚度可达到1.5mm至1.6mm。

具体如图5所示，本实施例中的覆铜板与上述实施例1的结构基本相同，所不同之处在于，芯料3由二张玻璃纤维布半固化片31、34，及叠夹在两者中间的二张玻璃纤维无纺布半固化片32、33构成，厚度可达到1.5mm至1.6mm。

具体如图6所示，本实施例中的覆铜板与上述实施例1的结构基本相同，所不同之处在于，芯料3由二张玻璃纤维无纺布半固化片31、34，及叠夹在两者中间的二张玻璃纤维布半固化片32、33构成，厚度可达到1.6mm至2.0mm。

具体如图7所示，本实施例中的覆铜板与上述实施例1的结构基本相同，所不同之处在于，芯料3由三张玻璃纤维无纺布半固化片31、33、35，及叠夹在三者中间的二张玻璃纤维布半固化片32、34构成，厚度可达到2.0mm至2.4mm。

具体如图8所示，本实施例中的覆铜板与上述实施例1的结构基本相同，所不同之处在于，芯料3由三张玻璃纤维无纺布半固化片31、34、37，及叠夹在三者中间的四张玻璃纤维布半固化片32、33、35、36构成，厚度可达到2.4mm至3.0mm。

具体如图9所示，本实施例中的覆铜板与上述实施例1的结构基本相同，所不同之处在于，芯料3由四张玻璃纤维无纺布半固化片31、33、35、37，及叠夹在四者中间的三张玻璃纤维布半固化片32、34、36构成，厚度可达到3.0mm至3.4mm。

本发明的上述实施方式，具有与实施例1基本相同的有益效果。

实施例2：

步骤一，调配胶液。胶液体系中的各组分按配方要求在工业搅拌釜中进行配比熟化。

步骤二，上胶。将玻璃纤维布、玻璃纤维无纺布分别置于胶液中浸渍，然后取出烘焙，再经冷却分别获得玻璃纤维布半固化片、玻璃纤维无纺布半固化片。

在不同具体实施方式中，还可以将获得的玻璃纤维布半固化片、玻璃纤维无纺布半固化片根据需要的尺寸做切割。

其中，玻璃纤维布的烘焙温度为150℃-200℃，玻璃纤维无纺布的烘焙温度为170℃-210℃。

上胶参数见下表：

	玻璃纤维布	玻璃纤维无纺布
			含胶量	42.5％-50％	45％-65％
凝胶时间	100s-120s	-
			流动度	18％-25％	5％-25％

步骤三，叠配。再参见图3所示，以铜箔层1、5为最外层，以玻璃纤维布半固化片2、4为上、下面层，在上面层2、下面层4中设置芯料3，共同形成一叠合物。

芯料3以玻璃纤维布半固化片与玻璃纤维无纺布半固化片交替叠夹构成。具体地，本实施例中的芯料3由二张玻璃纤维无纺布半固化片31、33中间夹一张玻璃纤维布半固化片32构成。

步骤四，压制。将步骤三获得的叠合物与不锈钢金属板对应上下叠合，送入真空压力设备中加温压合，获得本发明的覆铜板。上述压制过程中，加温压合的温度为120℃-205℃、压力为6Kg-30Kg，压制的保温温度范围为200℃-205℃、保温时间不少于60分钟。

本发明的上述加工方法也可以适用于加工获得其他实施例中的覆铜板。

对本发明的覆铜板以《UL467E聚合材料-工业层压板、纤维缠绕管、硫化纤维及印制板用材料》和《IPC-4101B刚性及多层印制板用基材规范》标准所规定的方法做测试。

经试验测试，本发明的覆铜板的技术性能检测数据如下表所示：

经试验测试，本发明的覆铜板与现有技术的FR-4覆铜板、CEM-3覆铜板比较，对比三者的机械加工性能，如耐热性、机械刚性、冲压加工性、钻孔加工性和加工设备损耗情况：

耐热性：将试样剪切为(50.8±0.75)mm的正方形小块，单面板取2块，双面板每一面各取2块。将试样置于125±2℃的空气循环式烘箱中至少烘干6小时，然后取出放在干燥器中冷却至室温。再将试样从干燥器中取出，在10分钟内将每片试样浮于焊锡表面，焊锡温度保持在288±5.5℃，目测观察直至试样表面起泡分层，立即取出，计算漂锡时间。平行测试5组试样，取其算术平均值。

机械刚性：将试样完全蚀刻去除铜箔后，剪切为25.4mm宽的长条，置于间距为200mm的支架上，试样正中加置标重为2Kg的砝码，测量其形变模量。平行测试5个试样，取其算术平均值。

冲压加工性：选用80吨冲床，在25℃使用孔间距小于2mm的多图形报废模具冲孔，检查有无空边缘剥离和并孔情况。平行测试10个试样，目测观察对比。

钻孔加工性：选用多钻头自动钻孔机，取直径为1.0mm未经使用的钻头5枚，以厚度为1.6mm三片覆铜板叠放，钻3000个孔，观察孔壁有无剥离、孔壁光滑度及钻头磨损情况。平行测试5组试样，取其算术平均值。

注：下表中，符号“○”表示不出现，符号“△”表示出现较少，符号“×”表示出现较多。

项目	FR-4覆铜板	CEM-3覆铜板	本发明的覆铜板
				耐热性	135秒	70秒	125秒
刚性	17.60mm	28.76mm	20.97mm
				冲压
剥离	△	○	○
				并孔	△	○	○
钻孔
				剥离	△	○	○
光滑度	＜1.2mil	＜1.0mil	＜1.0mil
				钻头磨损度	40.2％	33.7％	35.6％

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明。本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种覆铜板，至少包括一铜箔层，所述覆铜板还包括玻璃纤维布材质的一张上面层、一张下面层，及位于所述上面层与所述下面层之间的芯料；其特征在于：所述芯料为玻璃纤维布半固化片与玻璃纤维无纺布半固化片叠配构成。

2.如权利要求1所述的覆铜板，其特征在于：所述叠配为所述玻璃纤维布半固化片与所述玻璃纤维无纺布半固化片交替叠夹。

3.如权利要求1或2所述的覆铜板，其特征在于：所述覆铜板包括二铜箔层，分别位于所述上面层、所述下面层的外侧，还包括所述包括一铜箔层，位于所述上面层或所述下面层的外侧。

4.一种如权利要求1至3述任一所述覆铜板的加工方法，其特征在于：至少包括以下步骤：

步骤一，调配胶液；

5.如权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述芯料由二所述玻璃纤维无纺布半固化片中间夹一所述玻璃纤维布半固化片构成。

6.如权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述芯料由多张所述玻璃纤维布半固化片与多张所述玻璃纤维无纺布半固化片逐层交替叠夹构成。

7.如权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述步骤二中，所述玻璃纤维布的烘焙温度为150℃-200℃，所述玻璃纤维无纺布的烘焙温度为170℃-210℃。

8.如权利要求4所述的加工方法，其特征在于：步骤四中，所述加温压合的温度为120℃-205℃、压力为6Kg-30Kg，压制的保温温度范围为200℃-205℃、保温时间不少于60分钟。

9.如权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述步骤二中，根据需要的尺寸将获得的所述玻璃纤维布半固化片、所述玻璃纤维无纺布半固化片做切割。