CN102378482B

CN102378482B - 电路板基板及其制作方法

Info

Publication number: CN102378482B
Application number: CN201010264124.2A
Authority: CN
Inventors: 何明展
Original assignee: Fukui Precision Component Shenzhen Co Ltd; Zhending Technology Co Ltd
Current assignee: Peng Ding Polytron Technologies Inc; Avary Holding Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: CN102378482A

Abstract

本发明涉及一种电路板基板，其包括依次堆叠的第一金属层、第一胶层、第一环氧树脂复合材料层、绝缘基材层、第二环氧树脂复合材料层、第二胶层及第二金属层。所述环氧树脂复合材料层由环氧树脂复合材料组成，所述环氧树脂复合材料包括端羧基聚合物改性的环氧树脂、碳纳米管及无机分散材料，所述碳纳米管在所述环氧树脂复合材料中所占的质量百分比为4.6％至16％。本发明还提供一种所电路板基板制作方法。

Description

电路板基板及其制作方法

技术领域

本发明涉及电路板技术领域，尤其涉及一种应用于电路板生产并具有电磁屏蔽作用的电路板基板及其制作方法。

背景技术

随着科学技术的进步，印刷电路板在电子领域得到的广泛的应用。关于电路板的应用请参见文献Takahashi，A.Ooki，N.Nagai，A.Akahoshi，H.Mukoh，A.Wajima，M.Res.Lab，High densitymultilayer printed circuit board for HITAC M-880，IEEE Trans.onComponents，Packaging，and Manufacturing Technology，1992，15(4)：418-425。

随着电路板产品层数增加，电路板产品在实际工作时，往往会产生电磁干扰现象，影响电路板信号传送。这样，在电路板产品中需要设置电磁屏蔽层。目前，采用的电磁屏蔽层通常采用厚度较小的不锈钢片制作，将不锈钢片设置于电路板产品相邻的两铜箔层之间，从而起到电磁屏蔽的作用。然而，不锈钢片的重量较大，从而增加了电路板产品的重量。并且不锈钢片的挠折性较差，采用不锈钢片制作的电磁屏蔽层影响柔性电路板挠折性能。由于不锈钢片的价格较高，增加了电路板的生产成本。

发明内容

因此，有必要提供一种电路板基板及其制作方法，所述电路板基板能够应用于电路板以起到电磁屏蔽作用。

以下将以实施例说明一种电路板基板及其制作方法。

一种电路板基板，其包括依次堆叠的第一金属层、第一胶层、第一环氧树脂复合材料层、绝缘基材层、第二环氧树脂复合材料层、第二胶层及第二金属层。所述环氧树脂复合材料层由环氧树脂复合材料组成，所述环氧树脂复合材料包括端羧基聚合物改性的环氧树脂、碳纳米管及无机分散材料，所述碳纳米管在所述环氧树脂复合材料中所占的质量百分比为4.6％至16％。

一种电路板基板制作方法，包括步骤：制作环氧树脂复合材料，所述环氧树脂复合材料包括端羧基聚合物改性的环氧树脂、碳纳米管及无机分散材料，所述碳纳米管在所述环氧树脂复合材料中所占的质量百分比为4.6％至16％；提供绝缘基材层，所述绝缘基材层具有相对的第一表面和第二表面；将所述环氧树脂复合材料涂布于绝缘基材层的第一表面形成第一环氧树脂复合材料层；将所述环氧树脂复合材料涂布于所述绝缘基材层的第二表面形成第二环氧树脂复合材料层；提供第一金属层和第二金属层；在第一金属层上形成形成第一胶层，在第二金属层上形成第二胶层；依次叠放并压合第一金属层、第一胶层、第一环氧树脂复合材料层、绝缘基材层、第二环氧树脂复合材料层、第二胶层及第二金属层；以及固化所述第一胶层、第一环氧树脂复合材料层、第二环氧树脂复合材料层及第二胶层。

相比于现有技术，本技术方案提供的电路板基板，其中间设置有环氧树脂复合材料层，所述环氧树脂复合材料层中具有分散均匀的碳纳米管而具有电磁屏蔽作用，当所述电路板基板用于制作多层电路板时，所述环氧树脂复合材料层能够起到电磁屏蔽作用，并能够防止导电线路之间的离子迁移问题。并且，环氧树脂复合材料层具有良好的柔韧性，相比于现有技术中的不锈钢片，能够增加柔性电路板的挠折性能，并且可以降低电路板的生产成本。本技术方案提供的电路板基板的制作方法，能够方便地制作所述电路板基板。

附图说明

图1是本技术方案实施方式提供的电路板基板的剖视图。

图2是本技术方案实施例提供的绝缘基材的剖视图。

图3是本技术方案实施例提供的在绝缘基材的第一表面形成第一环氧树脂复合材料层后的剖视图。

图4是本技术方案实施例提供的在绝缘基材的第二表面形成第二环氧树脂复合材料层后的剖视图

图5是本技术方案实施例提供的第一金属层和第二金属层的剖视图。

图6是本技术方案实施例提供的第一金属层上形成第一胶层和在第二金属层上形成第二胶层后的剖视图。

图7是本技术方案实施例提供的依次堆叠第一金属层、第一胶层、第一环氧树脂复合材料层、绝缘基材层、第二环氧树脂复合材料层、第二胶层及第二金属层后的示意图。

主要元件符号说明

电路板基板 100

第一金属层 110

第五表面 111

第一胶层 120

第一环氧树脂复合材料层 130

第三表面 131

绝缘基材层 140

第一表面 141

第二表面 142

第二环氧树脂复合材料层 150

第四表面 151

第二胶层 160

第二金属层 170

第六表面 171

具体实施方式

下面结合实施例对本技术方案提供的电路板基板及其制作方法进一步的详细说明。

请参阅图1，本技术方案提供一种电路板基板100，其包括依次堆叠的第一金属层110、第一胶层120、第一环氧树脂复合材料层130、绝缘基材层140、第二环氧树脂复合材料层150、第二胶层160及第二金属层170。

绝缘基材层140用于承载第一环氧树脂复合材料层130和第二环氧树脂复合材料层150，并起到电绝缘的作用。本实施例中，绝缘基材层140的材质为聚酰亚胺。绝缘基材层140的厚度可以根据实际需要进行设定，其厚度可以为10微米至50微米，优选为25微米。

第一胶层120用于粘接第一环氧树脂复合材料层130和第一金属层110，并使得第一环氧树脂复合材料层130和第一金属层110之间相互电绝缘。本实施例中，第一胶层120采用的材料为热固性环氧树脂胶。第一胶层120的厚度约为8至20微米，优选为17微米。第二胶层160用于粘结第二环氧树脂复合材料层150和第二金属层170，并使得第二环氧树脂复合材料层150与第二金属层170相互电绝缘。第二胶层160采用的材料也为热固型环氧树脂胶。第二胶层160的厚度也约为8至20微米，优选为17微米。

第一金属层110和第二金属层170均用于在电路板的制作过程中制作导电线路。本实施例中，第一金属层110和第二金属层170均为铜箔，其厚度约为10微米至25微米，优选为18微米。第一金属层110和第二金属层170也可以采用其他金属材料如银等制成。

第一环氧树脂复合材料层130和第二环氧树脂复合材料层150均用于起到电磁屏蔽作用。第一环氧树脂复合材料层130和第二环氧树脂复合材料层150的厚度可以根据实际需要屏蔽的电磁干扰的强弱进行设定。第一环氧树脂复合材料层130和第二环氧树脂复合材料层150的厚度约为2微米至8微米，优选为3微米。第一环氧树脂复合材料层130和第二环氧树脂复合材料层150的厚度控制在此范围内，可以有效地避免电路板基板100发生翘曲等问题的产生，并且能够防止制作形成的电路板在使用过程中出现离子迁移现象。第一环氧树脂复合材料层130和第二环氧树脂复合材料层150内的环氧树脂复合材料包括端羧基聚合物改性的环氧树脂、碳纳米管、无机分散材料、硬化剂、催化剂、溶剂及消泡剂。

所述端羧基聚合物改性的环氧树脂为环氧树脂与端羧基聚合物发生共聚合反应后的产物，即环氧树脂末端的环氧基与端羧基聚合物的末端的羧基发生反应而生成一个酯基，从而得到有包括交替的环氧树脂重复单元和端羧基聚合物的重复单元的聚合物。其中，环氧树脂可以为双酚A型环氧树脂，端羧基聚合物可以为液态聚丁二烯丙烯腈(CTBN)。本实施例中，采用的环氧树脂在未改性前的环氧当量为180至195，优选为188，羧基聚合物改性后的环氧树脂的还氧当量为323至352，优选为337。端羧基聚合物改性的环氧树脂在环氧树脂复合材料中的质量百分比约为55％至65％，优选约为60％。

碳纳米管作为导电材料，其均匀分散于端羧基聚合物改性的环氧树脂中，以起到电磁屏蔽作用。碳纳米管在复合材料中所占的质量百分比为4.6％至16％。复合材料中碳纳米管的含量多少可以根据实际需要得到复合材料的导电性能进行确定。环氧树脂复合材料中碳纳米管的含量越多，环氧树脂复合材料的电阻越小，复合材料中碳纳米管的含量越少，环氧树脂复合材料的电阻越大。

无机分散材料用于分散碳纳米管，以使得碳纳米管可以均匀分布于环氧树脂复合材料中。所述无机分散材料为纳米粘土或者纳米云母粉。所述纳米粘土为2∶1的页硅酸盐，其具体可以为蒙脱石(Montmorillonite，分子式为M_x(Al_4-xMg_x)Si₈O₂₀(OH)₄)、锂蒙脱石(Hectorite，分子式为M_x(Mg_6-xLi_x)Si₈O₂₀(OH)₄)或者皂石(Saponite，分子式为M_xMg₆(Si_8-xAl_x)O₂₀(OH)₄)等。其中，碳纳米管与无机分散材料的质量比为8至12比1。

所述硬化剂用于对复合材料起到硬化作用。本实施例中，采用的硬化剂为双氰胺(Dicyandiamine)，所述硬化剂于环氧树脂复合材料所占的质量百分比约为5％。硬化剂的用量应与端羧基聚合物改性的环氧树脂相对应，其中端羧基聚合物改性的环氧树脂与硬化剂的质量比约为13至14比1。

所述催化剂为2-十一烷基咪唑(2-Undecylimidazole)，催化剂的含量与端羧基聚合物改性的环氧树脂的含量相互对应。催化剂于环氧树脂复合材料中所占的质量百分含量约为0.5％至1％，优选为0.65％。所述溶剂为二乙二醇单乙醚醋酸酯(Diethylene glycolmonoethyl ether acetate)，所述溶剂在环氧树脂复合材料中的含量约为20％至25％，优选为24％。该溶剂用于溶解上述其他组分，以形成均匀的液态分散体系。所述消泡剂用于消除上述环氧树脂复合材料中的泡沫，所述消泡剂在环氧树脂复合材料中的质量百分比约为2％。所述消泡剂可以为市售的台湾淳政公司生产的2183H消泡剂。

优选地，在环氧树脂复合材料中，端羧基聚合物改性的环氧树脂的质量百分含量约为60.3％，碳纳米管的质量百分含量约为7.8％，无机分散材料的质量百分含量约为0.6％，硬化剂的质量百分含量约为4.5％、催化剂的质量百分含量约为0.65％，溶剂的质量百分含量约为24.3％，消泡剂的质量百分含量约为1.85％。

本技术方案还提供一种所述电路板基板100的制作方法，所述电路板基板100的制作方法包括如下步骤：

第一步，制作环氧树脂复合材料。

本实施例中所述环氧树脂复合材料可采用如下方法制作：

首先，采用端羧基聚合物改性环氧树脂以得到端羧基聚合物改性的环氧树脂。

将端羧基聚合物及环氧树脂放置于共同放置于反应容器中，并维持反应温度为120摄氏度，在搅拌的条件下反应约3小时，从而得到端羧基聚合物改性后环氧树脂。本实施例中，采用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其环氧当量为188。采用的端羧基聚合物可以为液态聚丁二烯丙烯腈(CTBN)，反应后得到的改性后的还氧树脂的环氧当量为337。经过上述反应，环氧树脂末端的一个环氧基与端羧基聚合物末端的一个羧基相互结合，并脱除一个分子的水，从而得到一个酯基。从而相比于未进行改性的环氧树脂，改性后的环氧树脂具有良好的柔软性。当然，采用的环氧树脂不限于本实施例提供的双酚A型环氧树脂，其也可以为其他类型的环氧树脂。采用的端羧基聚合物也不限于本实施例中提供的液态聚丁二烯丙烯腈，其也可以为端羧基聚酯等聚合物。

然后，将碳纳米管均匀分散于无机分散材料中以形成分散均匀的纳米碳管分散体。

采用物理方式将碳纳米管分散于无机分散材料中。所述无机分散材料可以为层状纳米粘土或者纳米云母粉。本实施例中，选用的无机分散材料为层状纳米粘土。配置质量比8至12比1的纳米碳管与层状纳米粘土，并通过搅拌或者震荡的方式混合，使得碳纳米管均匀分散于所述层状纳米粘土中。采用的层状纳米粘土可以为2∶1的页硅酸盐，其具体可以为蒙脱石、锂蒙脱石或者皂石等。采用的碳纳米管可以为单壁碳纳米管，也可以为多壁碳纳米管。

最后，将端羧基聚合物改性的环氧树脂、纳米碳管分散体、溶剂、硬化剂、催化剂及消泡剂进行混合并研磨分散，从而得到环氧树脂复合材料。

本实施例中，采用三滚筒式研磨分散机对所述的端羧基聚合物改性环氧树脂、纳米碳管分散体、溶剂、硬化剂、催化剂及消泡剂进行研磨分散。将上述端羧基聚合物改性环氧树脂、纳米碳管分散体、溶剂、硬化剂、催化剂及消泡剂按照上述各自的含量投入于三滚筒式研磨分散机中，启动三滚筒式研磨分散机以进行研磨分散，从而使得上述各组成中固体成份均匀分散于液体成分中，从而形成分散均匀的环氧树脂复合材料。本实施例中，在上述各成分中，端羧基聚合物改性的环氧树脂的质量百分含量约为60.3％，碳纳米管的质量百分含量约为7.8％，无机分散材料的质量百分含量约为0.6％，硬化剂的质量百分含量约为4.5％、催化剂的质量百分含量约为0.65％，溶剂的质量百分含量约为24.3％，消泡剂的质量百分含量约为1.85％。

为了得到不同表面电阻率的环氧树脂复合材料，可以通过改变投料时纳米碳管分散体的用量进行控制。当碳纳米管占复合材料的质量百分比为4.6％至16％之间，环氧树脂复合材料表面电阻率变化区间约为十万欧姆至十欧姆之间。其中，环氧树脂复合材料中碳纳米管的含量越大，环氧树脂符合材料的表面电阻率越小。

通过所述方法制作的环氧树脂复合材料，其粘度可以达到70000厘泊，外观呈现黑色，微弱反光。在显微镜放大100倍观测下，无孔洞。并具有良好的附着特性和焊锡特性，并且能够耐酸、碱及溶剂的腐蚀。温度为25摄氏度时，在质量百分含量为10％的盐酸或质量百分含量为10％的氢氧化钠溶液中浸泡0.5小时，均无剥落现象。在丙酮中浸泡17小时后进行百格附着测试，也无剥落现象。

请参阅图2，第二步，提供绝缘基材层140。

绝缘基材层140为一层绝缘基材膜，其可以由聚酰亚胺(PI)制成。绝缘基材层140的厚度为10微米至50微米。绝缘基材层140具有相对的第一表面141和第二表面142。

请参阅图3，第三步，将所述环氧树脂复合材料涂布于绝缘基材层140的第一表面141，以形成第一环氧树脂复合材料层130。

本实施例中，采用狭缝式涂布机将液态的环氧树脂复合材料涂布于绝缘基材层140的第一表面141，以形成第一环氧树脂复合材料层130。本实施例中由于采用狭缝式涂布机进行涂布，可以控制形成的第一环氧树脂复合材料层130的厚度满足要求并且涂层均匀。本实施例中，形成的第一环氧树脂复合材料层130的厚度为2微米至20微米，优选为3至10微米。第一环氧树脂复合材料层130具有远离绝缘基材层140的第三表面131。

第四步，对第一环氧树脂复合材料层130进行处理，以使得第一环氧树脂复合材料层130半固化。

本实施例中，第一环氧树脂复合材料层130固化采用的方法为预烘烤处理。在对第一环氧树脂复合材料层130进行预烘烤的持续的时间约为15分钟，预烘烤时保持的温度约为80摄氏度。通过进行预烘烤处理，使得第一环氧树脂复合材料层130中的部分溶剂挥发，使得第一环氧树脂复合材料层130为半固化状态。

请参阅图4，第五步，在绝缘基材层140的第二表面142上形成第二环氧树脂复合材料层150。

本实施例中，第二环氧树脂复合材料层150也通过狭缝式涂布机涂布形成。第二环氧树脂复合材料层150的厚度为2微米至20微米，优选为3至10微米。第二环氧树脂复合材料层150具有远离绝缘基材层140的第四表面151。

第六步，对第二环氧树脂复合材料层150进行处理，以使得第二环氧树脂复合材料层150半固化。

本实施例中，第二环氧树脂复合材料层150固化采用的方法为预烘烤处理。在对第二环氧树脂复合材料层150进行预烘烤的持续的时间约为15分钟，预烘烤时保持的温度约为80摄氏度。通过进行预烘烤处理，第二环氧树脂复合材料层150中的部分溶剂挥发，使得第二环氧树脂复合材料层150为半固化状态。

请参阅图5，第七步，提供第一金属层110和第二金属层170。

本实施例中，第一金属层110和第二金属层170均为铜箔，其厚度约为10微米至25微米。第一金属层110具第五表面111，第二金属层170具有第六表面171。

请参阅图6，第八步，在第一金属层110的第六表面171上涂布形成第一胶层120，在第二金属层170的第六表面171上涂布形成第二胶层160。

本实施例中，采用狭缝式涂布机将液态的胶层材料涂布于第一金属层110的第五表面111及第二金属层170的第六表面171。采用的液态胶层材料为热固性环氧树脂胶，控制形成的第一胶层120的厚度和第二胶层160的厚度均为8至15微米。

在涂布形成第一胶层120和第二胶层160之后，还可以进一步包括对形成的第一胶层120和第二胶层160进行烘烤的步骤，使得形成的第一胶层120和第二胶层160半固化状态，以方便存储和应用。本实施例中，对形成的第一胶层120和第二胶层160进行烘烤的时间为15分钟，烘烤持续的时间为80摄氏度。

请参阅图7，第九步，依次叠放并压合第一金属层110、第一胶层120、第一环氧树脂复合材料层130、合绝缘基材层140、第二环氧树脂复合材料层150、第二胶层160及第二金属层170，从而得到电路板基板100。

本实施例中，采用滚轮压合的方式对第一金属层110、第一胶层120、第一环氧树脂复合材料层130、合绝缘基材层140、第二环氧树脂复合材料层150、第二胶层160及第二金属层170进行压合，压合时控制的温度为100摄氏度，压合的速率为1米每分钟，压合时的压力为4至25千克力每平方厘米。通过压合之后，使得第一金属层110、第一胶层120、第一环氧树脂复合材料层130、合绝缘基材层140、第二环氧树脂复合材料层150、第二胶层160及第二金属层170成为一个整体。

第十步，固化第一胶层120、第一环氧树脂复合材料层130、第二环氧树脂复合材料层150及第二胶层160。

本实施例中，采用熟化处理的方式使得第一胶层120、第一环氧树脂复合材料层130、第二环氧树脂复合材料层150及第二胶层160固化。进行熟化处理时，熟化处理的温度为180摄氏度，熟化处理的时间为60分钟。经过熟化处理，使得半固化的第一胶层120、第一环氧树脂复合材料层130、第二环氧树脂复合材料层150及第二胶层160固化，并且，由于第一胶层120和第二胶层160的材料中具有环氧树脂，具有环氧基官能团，第一环氧树脂复合材料层130和第二环氧树脂复合材料层150也具有环氧基官能团，在第一环氧树脂复合材料层130和第一胶层120相互接触的表面、第二环氧树脂复合材料层150与第二胶层160相互接触的表面，各环氧树脂复合材料层中的材料和胶层的材料之间发生化学反应，从而使得相邻的环氧树脂复合材料层和胶层成为一体。并且第一胶层120、第一环氧树脂复合材料层130、第二环氧树脂复合材料层150及第二胶层160均具有较高的粘度，在其固化后，均粘结与其相邻的绝缘基材层140、第一金属层110或第二金属层170，从而得到电路板基板100。

本技术方案提供的电路板基板，其中间设置有环氧树脂复合材料层，所述环氧树脂复合材料层中具有分散均匀的碳纳米管而具有电磁屏蔽作用，当所述电路板基板用于制作多层电路板时，所述环氧树脂复合材料层能够起到电磁屏蔽作用，并能够防止导电线路之间的离子迁移问题。并且，环氧树脂复合材料层具有良好的柔韧性，相比于现有技术中的不锈钢片，能够增加柔性电路板的挠折性能，并且可以降低电路板的生产成本。本技术方案提供的电路板基板的制作方法，能够方便地制作所述电路板基板。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种电路板基板制作方法，包括步骤：

制作环氧树脂复合材料，所述环氧树脂复合材料包括端羧基聚合物改性的环氧树脂、碳纳米管及无机分散材料，所述碳纳米管在所述环氧树脂复合材料中所占的质量百分比为4.6%至16%；

提供绝缘基材层，所述绝缘基材层具有相对的第一表面和第二表面；将所述环氧树脂复合材料涂布于绝缘基材层的第一表面形成第一环氧树脂复合材料层；

将所述环氧树脂复合材料涂布于所述绝缘基材层的第二表面形成第二环氧树脂复合材料层；

提供第一金属层和第二金属层；

在第一金属层上形成形成第一胶层，在第二金属层上形成第二胶层；依次叠放并压合第一金属层、第一胶层、第一环氧树脂复合材料层、绝缘基材层、第二环氧树脂复合材料层、第二胶层及第二金属层；以及

固化所述第一胶层、第一环氧树脂复合材料层、第二环氧树脂复合材料层及第二胶层。

2.如权利要求1所述的电路板基板制作方法，其特征在于，制作所述环氧树脂复合材料包括步骤：

采用端羧基聚合物对环氧树脂进行改性以得到端羧基聚合物改性的环氧树脂；

将碳纳米管均匀分散于无机分散材料中，以得到碳纳米管分散体；以及

将所述端羧基聚合物改性的环氧树脂与碳纳米管分散体进行混合并研磨分散，以得到环氧树脂复合材料。

3.如权利要求1所述的电路板基板制作方法，其特征在于，所述环氧树脂复合材料采用狭缝式涂布机涂布于绝缘基材层的第一表面和第二表面，所述第一环氧树脂复合材料层和第二环氧树脂复合材料层的厚度均为2微米至8微米。

4.如权利要求1所述的电路板基板制作方法，其特征在于，在涂布形成第一环氧树脂复合材料层，还包括对第一环氧树脂复合材料层进行预烘烤以使得第一环氧树脂复合材料层半固化的步骤，在涂布形成第二环氧树脂复合材料层之后，还包括对第二环氧树脂复合材料层进行预烘烤以使得第二环氧树脂复合材料层半固化的步骤。