CN103958188B - 含有氟化聚合物的挠性金属层压板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有低介电常数的挠性金属层压板,其可用于挠性印刷电路板。根据本发明的一方面,所述挠性金属层压板包括第一金属层;第一聚酰亚胺层;分散有氟碳树脂的聚酰亚胺层,其形成于所述第一聚酰亚胺层上;以及第二聚酰亚胺层,其形成于分散有氟碳树脂的聚酰亚胺层上;其中,在分散有氟碳树脂的聚酰亚胺层中,每单位体积氟碳树脂的含量在距该聚酰亚胺层表面的总厚度40%至60%深度处高于5%至10%深度处。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有氟化聚合物的挠性金属层压板(flexible metallaminate)。更具体而言,本发明涉及一种适用于挠性印刷电路的挠性金属层压板。
背景技术
挠性金属层压板主要用作挠性印刷电路板的基板,且其也可用作平面加热组件的电磁屏蔽材料、扁平电缆、包装材料等。在挠性金属层压板中,挠性覆铜层压板由聚酰亚胺层和铜箔层所组成,且其根据聚酰亚胺层与铜箔层之间是否存在环氧粘合剂层而划分为粘合型与非粘合型。所述非粘合型挠性铜箔层压板是通过直接将聚酰亚胺粘合到铜箔表面而形成的,并且随着最近电子产品的微型化和纤薄化的趋势以及对优异离子迁移的需求,主要使用非粘合型挠性覆铜层压板。
并且,随着电子产品微型化、高速及整合各种功能的趋势,已有提高电子器件信号转导速度的需求。因此,需求开发一种印刷电路板,其使用的绝缘体(insulator)具有低于现有绝缘体的介电常数及介电损耗。近年来,反应这样的趋势,在挠性印刷电路板中,已试图使用液晶聚合物(LCP),其为一种具有低于现有的聚酰亚胺的介电常数且几乎不受吸收水气影响的绝缘体。然而,LCP的介电常数(Dk=2.9)低于聚酰亚胺的介电常数(Dk=3.2),其具有过低的耐热性,且与使用现有聚酰亚胺的印刷电路板(PCB)制备方法的兼容性低。因此,降低聚酰亚胺介电常数的研究仍在继续进行。
例如,美国专利第4816516号描述通过混合聚酰亚胺和含氟聚合物而制备成型产品的技术。然而,其局限在于,其直接使用具有高热膨胀系数及低Tg(玻璃化转变温度)的聚酰亚胺。且,为了用于印刷电路板,需要将其制造为薄膜的形式,但上述专利并没有提及呈薄膜形式的金属层压板。此外,美国专利第7026032号描述一种通过在聚酰亚胺中分散氟化聚合物细粉以降低介电常数的方法。然而,其存在的问题是,对覆盖层或对预浸料(prepreg)的粘合性降低。且,由于上述专利实施例中的热膨胀系数(CTE)值太大,其用作挠性金属层板时具有限制。此外,由于氟化聚合物是暴露于表面的,该氟化聚合物在高温储存过程中会溶解,从而导致铜箔线路从绝缘体上剥落的风险。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种挠性金属层压板,其呈现低介电常数并同时具有作为印刷电路板的优异适用性。
技术方案
根据本发明一方面,挠性金属层压板包括第一金属层;第一聚酰亚胺层;包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层,其形成于第一聚酰亚胺层上;以及第二聚酰亚胺层,其形成于所述包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层上;其中,在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,每单位体积的氟化聚合物含量在距该聚酰亚胺层表面的总厚度40%至60%深度处要高于5%至10%深度处。
所述包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层,在距该聚酰亚胺层表面的总厚度5%至10%深度处,可具有每单位体积最低含量的氟化聚合物。
且,所述包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层,在距该聚酰亚胺层表面的总厚度40%至60%深度处,可具有每单位体积最高含量的氟化聚合物。
且,在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,在距该聚酰亚胺层表面的总厚度5%至15%深度处,每单位体积的氟化聚合物含量可随着深度而逐渐增加。
所述挠性金属层压板还可包括第二金属层,其形成于第二聚酰亚胺层上。
所述第一金属层表面和第二金属层表面可各自具有0.5至2.5微米的十点平均粗糙度(Rz)。
且,所述第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层可各自具有1至10微米的厚度。
且,所述包括分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层可具有5至50微米的厚度。
所述氟化聚合物可为至少一种选自以下的聚合物:聚四氟乙烯(PTEF)、全氟烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、氯三氟乙烯(CTFE)、四氟乙烯/氯三氟乙烯(TFE/CTFE)、乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、以及聚偏氟乙烯(PVDF)。
此外,在所述包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,该氟化聚合物的含量可为10至60重量%。
且,包括第一聚酰亚胺层、含有分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层、和第二聚酰亚胺层的聚酰亚胺层在1MHz下的介电常数可为2.2至3.2,介电损耗可为0.001至0.007,以及热膨胀系数可为15至35ppm。
且,所述第一金属层和第二金属层可为选自铜、铁、镍、钛、铝、银、和金,或其两种或更多种的合金的薄膜。
根据本发明另一方面,制造挠性金属层压板的方法包括:在第一金属层上涂布第一聚酰胺酸清漆(varnish);在所述第一聚酰胺酸清漆上涂布含有分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆;以及在所述含有分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆上涂布第二聚酰胺酸清漆,干燥并固化。
所述方法还可包括在通过固化第二聚酰胺酸清漆形成的聚酰亚胺层上层压第二金属层的步骤。
且,所述第一聚酰胺酸清漆和第二聚酰胺酸清漆可通过搅拌包含芳族四羧酸酐、芳族二胺、和有机溶剂的混合物而制备。
所述芳族四羧酸酐可为至少一种选自以下的化合物:苯均四酸二酐(PMDA)、联苯四羧酸二酐(BPDA)、4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)、4,4'-(六氟亚异丙基)双邻苯二甲酸酐(6FDA)、及4,4'-(4,4'-(亚异丙基-二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)(BPADA)。
所述芳族四羧酸酐的量可为所述芳族二胺的0.90至1.10当量。
所述芳族二胺可为至少一种选自以下的化合物:苯二胺(PDA)、二氨基二苯醚(ODA)、邻苯二胺(OPD)、间苯二胺(MPD)、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPER)、4,4'-双(4-氨基苯氧基)苯(TPEQ)、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯(m-TB-HG)、2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(TFDB)、1,3’-双(3-氨基苯氧基)苯(APBN)、3,5-二氨基三氟甲苯(DABTF)、及2,2-双(4-[4-氨基苯氧基]-苯基)丙烷(BAPP)。
所述有机溶剂可为至少一种选自以下的化合物:N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二甲基甲氧基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、1,2-二甲氧乙烷、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、吡啶、甲基吡啶、二甲基亚砜、二甲基砜、间甲酚、对氯苯酚、及苯甲醚。
基于所述聚酰胺酸清漆总重量计,所述有机溶剂的含量可为70至90重量%。
且,所述包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆可通过以下方法制备:使用聚酯类分散剂将氟化聚合物粉末分散于有机溶剂中,接着添加包含芳族四羧酸酐和芳族二胺的混合物,并搅拌。
所述氟化聚合物粉末的平均粒径可为0.1至10.0微米。
干燥可在100至200℃下进行。
固化可在300至400℃下进行5至30分钟。
且,所述第二金属层的层压可在300至400℃下进行。
所述第一金属层和该第二金属层可为选自铜、铁、镍、钛、铝、银、和金,或其两种或更多种的合金的薄膜。
本发明的挠性金属层压板可具有这样一种结构:其中聚酰亚胺层在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层的两侧形成,由此在改进介电性能和抑制氟化聚合物的表面沉淀的同时增加对金属层的粘合性。
且,由于所述包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层使用聚酯类分散剂,氟化聚合物可均匀地分散,从而提高耐热性并优化热膨胀系数。
此外,本发明的挠性金属层压板具有低介电常数、低介电损耗、及低吸水性,同时具有现有聚酰亚胺绝缘体的性能,包括高耐热性、高耐化学性、高挠性、和尺寸稳定性。
附图说明
图1为本发明的一个实施方案的挠性金属层压板的剖视图。
图2显示用以测量本发明的挠性金属层压板的介电常数和介电损耗所形成的电极的图案形状。
图3显示实施例5中所获得的双面挠性覆铜层压板的横截面的扫描电子显微镜(SEM)照片和能量散射光谱(EDS)结果。
图4是图3中层压板的横截面的扫描电子显微镜照片的放大图。
实施例
将参照具体实施例和附图详细描述本发明。然而,应了解的是,本发明并不仅限于所公开的实施方案,反之,意在涵盖包括在所附权利要求书的精神和范畴之内的各种修改和等效方案。
本发明提供了一种挠性金属层压板,包括:第一金属层;第一聚酰亚胺层;包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层,其形成于所述第一聚酰亚胺层上;以及第二聚酰亚胺层,其形成于所述包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层上;其中,在所述含有分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,每单位体积的氟化聚合物含量在距该聚酰亚胺层表面的总厚度40%至60%深度处要高于5%至10%深度处。
本发明还提供一种制造挠性金属层压板的方法,包括:在第一金属层上涂布第一聚酰胺酸清漆;在该第一聚酰胺酸清漆上涂布包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆;以及在该包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆上涂布第二聚酰胺酸清漆,干燥并固化。
在下文中,将对根据本发明具体实施方案的挠性金属层压板及其制造方法进行详细描述。
根据本发明的一个实施方案,提供一种挠性金属层压板,包括:第一金属层;第一聚酰亚胺层;包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层,其形成于所述第一聚酰亚胺层上;以及第二聚酰亚胺层,其形成于所述包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层上;其中,在所述包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,每单位体积的氟化聚合物含量在距该聚酰亚胺层表面的总厚度40%至60%深度处要高于5%至10%深度处。
所述挠性金属层压板具有这样一种结构:其中氟化聚合物并不分散于接触金属层的聚酰亚胺层中,而分散于聚酰亚胺层的中间层中。由于所述氟化聚合物,可提高介电性能,并且由于不包含氟化聚合物的两侧层,可提高对金属层的粘合性,且可抑制氟化聚合物的表面沉淀。并且,由于是以聚酰亚胺形成两侧层,电学性能——包括迁移等——可变得优异。
特别是,不同于每单位体积的氟化聚合物含量在表面增加的现有技术,每单位体积的氟化聚合物含量在距表面的总厚度的约5至10%深度处相对减少,且每单位体积的氟化聚合物含量在中间部分相对增加,中间部分例如距表面的总厚度的40至60%深度处。
因此,可抑制氟化聚合物在聚酰亚胺层表面的沉淀,以藉由包含氟化聚合物而有效获得低介电常数,并且抑制因氟化聚合物表面沉淀而导致的聚酰亚胺层之间粘合性的劣化或剥落。且,可抑制因氟化聚合物表面沉淀而导致的聚酰亚胺层或挠性金属层压板的耐热性劣化。
如上文,由于聚酰亚胺层形成在两侧,可防止氟化聚合物释放至表面,且通过使用分散剂可使得氟化聚合物均匀分散。因此,在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层的中间层中,每单位体积的氟化聚合物含量在距该聚酰亚胺层表面的总厚度约40%至60%深度处、或约45至55%深度处要高于约5%至10%深度处;在距聚酰亚胺层表面的总厚度约5至10%深度处,每单位体积的该氟化聚合物含量可最低;在距聚酰亚胺层表面的总厚度约40至60%深度处,每单位体积的该氟化聚合物含量可最高;且在距聚酰亚胺层表面的总厚度约5至15%深度处,每单位体积的该氟化聚合物含量可随深度而逐渐增加。
同时,根据本发明的一个实施方案,所述挠性金属层压板还可包括形成于第二聚酰亚胺层上的第二金属层。所述挠性金属层压板为具有一金属层的单面挠性金属层压板,而在还包括形成于第二聚酰亚胺层上的第二金属层的情况中,其变成两面挠性金属层压板。
根据本发明的一个实施方案,所述第一金属层表面和第二金属层表面的十点平均粗糙度(Rz)可各自为约0.5至2.5微米,或约1至2微米。若该平均粗糙度(Rz)小于约0.5微米,则对聚酰亚胺层的粘合性可能会变低;若其大于约2.5微米,则表面粗糙度会增加,增加了高频率下的传输耗损。
且,所述第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层的厚度可各自为约1.0至10微米,或为约2.0至9微米。如果第一聚酰亚胺层或第二聚酰亚胺层的厚度低于约1.0微米,则对金属层的粘合性可能变低;如果其高于约10.0微米,则包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层的厚度可能变得相对薄,从而所述聚酰亚胺层可能难以达到低介电常数。
且,包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层的厚度可为约5至50微米,或为约10至45微米,或为约15至40微米。如果包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层的厚度小于约5微米,则具有低介电常数的聚酰亚胺层厚度可能变得相对薄,从而可能难以达到整个聚酰亚胺层的低介电常数;若其大于约50微米,则其可能难以在制造过程中进行固化处理。
且,所述氟化聚合物可为至少一种选自以下的聚合物:聚四氟乙烯(PTEF)、全氟烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、氯三氟乙烯(CTFE)、四氟乙烯/氯三氟乙烯(TFE/CTFE)、乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、以及聚偏氟乙烯(PVDF)。
此外,在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,所述氟化聚合物的量可为约10至60重量%,或约20至50重量%。如果氟化聚合物的用量低于约10重量%,则可能无法获得所需程度的低介电常数;如果其用量高于约60重量%,则膜可能容易撕裂或破损。
且,包括第一聚酰亚胺层、含有分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层、和第二聚酰亚胺层的聚酰亚胺层在1MHz下的介电常数可为2.2至3.2,或2.5至2.9,介电损耗可为0.001至0.007,以及热膨胀系数可为15至35ppm。
且,所述第一金属层和第二金属层可为选自铜、铁、镍、钛、铝、银、和金,或其两种或更多种的合金的薄膜。优选,所述金属层可为铜薄膜,即具有优异电导率且价廉的铜箔。
根据本发明的一个实施方案,提供一种用于制造挠性金属层压板的方法,包括:在第一金属层上涂布第一聚酰胺酸清漆;在第一聚酰胺酸清漆上涂布包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆;以及于该包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆上涂布第二聚酰胺酸清漆,干燥并固化。
如上文,根据本发明,并不直接使用聚酰亚胺,而通过使用聚酰胺酸清漆涂布及固化而形成聚酰亚胺。且,使用两种聚酰胺酸清漆。第一聚酰胺酸清漆和第二聚酰胺酸清漆的功能在于提高对金属层的粘合性,并且所述包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆涂布于所述第一聚酰胺酸清漆和第二聚酰胺酸清漆之间。
所述包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆可通过以下方法制备:使用聚酯类分散剂将氟化聚合物粉末分散于有机溶剂中,接着添加芳族四羧酸酐和芳族二胺的混合物,并搅拌。
在根据本发明的另一方面的制造方法中,根据本发明一个方面的挠性金属层压板——其包括第一和第二聚酰亚胺层,以及包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层——可通过以下方式形成:在包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆两侧涂布第一和第二聚酰胺酸清漆,接着将其干燥并固化。
因此,在干燥或固化过程中,所述第一和第二聚酰胺酸清漆可有效地抑制氟化聚合物粉末在包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆两侧上因热而沉淀。具体地,通过层压为所述的三层结构,两侧的聚酰亚胺层可通过表面能量差异而抑制中间层的氟化聚合物释放至表面。
且,通过选择性地使用聚酯类分散剂,氟化聚合物粉末可更均匀地分散在该聚酰胺酸清漆中,从而更有效地抑制氟化聚合物粉末的表面沉淀。
结果,可得到根据本发明的一方面的挠性金属层压板,其中每单位体积的氟化聚合物含量在该聚酰亚胺层中间部分(例如,距表面总厚度的40至60%深度处)较高。
在下文中,将描述用于制造挠性金属层压板的方法。
用于制造挠性金属层压板的方法还可包括在通过固化第二聚酰胺酸清漆形成的聚酰亚胺层上层压第二金属层的步骤。本发明方法制造具有一个金属层的单面挠性金属层压板;在还包括形成于所述第二聚酰亚胺层上的第二金属层的情况下,可制造双面挠性金属层压板。
根据本发明的一个实施方案,所述第一聚酰胺酸清漆和第二聚酰胺酸清漆可通过在有机溶剂中使芳族四羧酸酐和芳族二胺反应而形成。所述芳族四羧酸酐和芳族二胺通过固化形成聚酰亚胺层。
所述芳族四羧酸酐可以为至少一种选自以下的化合物:苯均四酸二酐(PMDA)、联苯四羧酸二酐(BPDA)、4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)、4,4'-(六氟亚异丙基)双邻苯二甲酸酐(6FDA)、及4,4'-(4,4'-(亚异丙基-二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)(BPADA)。
所述芳族四羧酸酐的量可为所述芳族二胺的约0.90至1.10当量,优选约0.95至1.05当量,更优选约0.96至1.00当量。
所述芳族二胺可为至少一种选自以下的化合物:苯二胺(PDA)、二氨基二苯醚(ODA)、邻苯二胺(OPD)、间苯二胺(MPD)、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPER)、4,4'-双(4-氨基苯氧基)苯(TPEQ)、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯(m-TB-HG)、2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(TFDB)、1,3’-双(3-氨基苯氧基)苯(APBN)、3,5-二氨基三氟甲苯(DABTF)、及2,2-双(4-[4-氨基苯氧基]-苯基)丙烷(BAPP)。
所述有机溶剂并没有特别限制,但其可以为至少一种选自以下的化合物:N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二甲基甲氧基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、1,2-二甲氧乙烷、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、吡啶、甲基吡啶、二甲基亚砜、二甲基砜、间甲酚、对氯苯酚、及苯甲醚。
且,基于所述聚酰胺酸清漆总重量计,所述有机溶剂的含量可为约70至90重量%,或约75至85重量%。
且,包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆可通过以下方法制得:使用聚酯类分散剂将氟化聚合物粉末分散于有机溶剂中,接着添加包含芳族四羧酸酐和芳族二胺的混合物,并搅拌。由于在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中使用了聚酯类分散剂,可均匀地分散氟化聚合物,从而提高耐热性并优化热膨胀系数。
且,所述氟化聚合物粉末的平均粒径可为约0.1至10.0微米,优选约0.1至7.0微米,更优选约0.1至5.0微米。如果平均粒径小于约0.1微米,则氟化聚合物粉末的表面积会增加,从而分散性可能会不佳;如果平均粒径大于约10微米,则在聚酰亚胺层中可能出现聚结的氟化聚合物粉末。
干燥可在约100至200℃下进行,且固化可在约300至400℃下进行5至30分钟。通过固化,聚酰胺酸变为聚酰亚胺,从而制造挠性金属层压板。
且,可通过高温层压进行所述第二金属层的层压,并且可在约300至400℃下进行。
在下文中,将参照附图详细描述优选实施例。然而,这些实施例仅为描述本发明,本发明的范围并不仅限于此。
实施例1:包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆的制备(1)
在1L的PE瓶中充入氮气后,加入300g DMAc、57g PTFE粉末(平均粒径0.1至2微米)、5.7g聚己内酯二醇(Mn=2,000)作为聚酯类分散剂、以及200g球磨料(ball mill),并且在高速球磨设备中搅拌该混合物以分散PTFE。在分散后,将4.49g 6FDA、19.86g PMDA和32.41g TFDB加入PTFE分散溶液中,并在50℃搅拌该混合物10小时以反应,从而获得粘度约为15000cps的聚酰胺酸清漆。
实施例2:包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆的制备(2)
聚酰胺酸清漆以与实施例1相同的方法制备,不同在于加入38gPTFE粉末(平均粒径0.1至2微米)。
实施例3:聚酰胺酸清漆的制备
将200g DMAc装入500mL圆底烧瓶后,加入12.07g PMDA和23.18gBAPP,且在通入氮气下使用搅拌器搅拌,使该混合物在50℃下反应10小时,以获得粘度3,000cps的聚酰胺酸溶液。
实施例4:单面挠性金属层压板的制备
在铜箔上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,接着在120℃下干燥5分钟;在该干燥的聚酰胺酸清漆上,涂布实施例1中所制备的包含分散的氟化聚合物的聚酰胺酸清漆,并在120℃下干燥10分钟。接着,在该包含分散的氟化聚合物的聚酰胺酸清漆上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,并于120℃下干燥10分钟。接着,在氮气烘箱中,从室温开始提高其温度,并在350℃下固化30分钟以制造单面挠性金属层压板。
实施例5:双面挠性金属层压板的制备
在铜箔上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,并在120℃下干燥5分钟;在该干燥的聚酰胺酸清漆上,涂布实施例1中所制备的包含分散的氟化聚合物的聚酰胺酸清漆,并在120℃下干燥10分钟。接着,在该包含分散的氟化聚合物的聚酰胺酸清漆上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,并于120℃下干燥10分钟。接着,在氮气烘箱中,从室温提高其温度,并在350℃下固化30分钟。然后,使用辊压机,在350℃下将新的铜箔层压至通过固化顶部聚酰胺酸清漆而形成的顶部聚酰亚胺层上。
图3显示所获得的双面挠性覆铜层压板的横截面的扫描电子显微镜(SEM)照片和能量散射光谱(EDS)结果。并且,图4是图3的层压板的横截面SEM照片的放大图。图4的黑框对应于图3的黑框,该黑框表示测量氟化聚合物的含量。
实施例6:双面挠性金属层压板的制备(2)
在铜箔上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,并在120℃下干燥5分钟;在该干燥的聚酰胺酸清漆上,涂布实施例2中所制备的包含分散的氟化聚合物的聚酰胺酸清漆,并在120℃下干燥10分钟。接着,在该包含分散的氟化聚合物的聚酰胺酸清漆上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,并于120℃下干燥10分钟。接着,在氮气烘箱中,从室温提高其温度,并在350℃下固化30分钟。然后,使用辊压机,在350℃下将新的铜箔层压至通过固化顶部聚酰胺酸清漆而形成的顶部聚酰亚胺层上。
对比实施例1:聚酰胺酸清漆的制备(1)
将300g DMAc、4.49g 6FDA、19.86g PMDA、和32.41g TFDB加入500mL圆底烧瓶中,并在通入氮气下搅拌,在50℃下反应10小时,以获得粘度约10000cps的聚酰胺酸清漆。
对比实施例2:聚酰胺酸清漆的制备(2)
将300g DMAc、31.16g BPDA、和11.56g PDA加入500mL圆底烧瓶中,并于通入氮气下搅拌,在50℃下反应10小时,以获得粘度约14000cps的聚酰胺酸清漆。
对比实施例3:双面挠性金属层压板的制备(1)
在铜箔上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,并在120℃下干燥5分钟;涂布对比实施例1中所制备的聚酰胺酸清漆,并在120℃下干燥10分钟。接着,在对比实施例1中所制备的聚酰胺酸清漆上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,并于120℃下干燥10分钟。接着,在氮气烘箱中,从室温提高其温度,并在350℃下固化30分钟。然后,使用辊压机,在350℃下将新的铜箔层压至通过固化顶部聚酰胺酸清漆而形成的顶部聚酰亚胺层上。
对比实施例4:双面挠性金属层压板的制备(2)
在铜箔上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,并在120℃下干燥5分钟;涂布对比实施例2中所制备的聚酰胺酸清漆,并在120℃下干燥10分钟。接着,在对比实施例2中所制备的聚酰胺酸清漆上涂布实施例3中制备的聚酰胺酸清漆,并于120℃下干燥10分钟。接着,在氮气烘箱中,从室温提高其温度,并在350℃下固化30分钟。然后,使用辊压机,在350℃下将新的铜箔层压至通过固化顶部聚酰胺酸清漆而形成的顶部聚酰亚胺层上。
如下测试实施例4、5、6和对比实施例3、4中制备的金属层压板的介电常数、介电损耗、吸水率、CTE、耐热性、以及剥离强度。
(1)介电常数、介电损耗的测量
如图2所示,将所述挠性金属层压板图案化为直径为3cm的主电极(a)、接地电极(b)、以及与该主电极和接地电极间隔为1mm、直径为4cm的辅助电极(c);接着,通过蚀刻去除图案以外剩余的铜箔部分,剪裁为5X 5cm大小的试样;接着,使用L,C,R测量装置(Hewlett-Packard Company制造,型号:HP4194A)测量1MHz的介电常数及介电损耗。在单面挠性金属层压板的情况中,在(c)上涂布银膏,然后在150℃下固化30分钟以形成辅助电极(c),并进行测量。
(2)吸水率的测量
蚀刻该挠性金属层压板的铜箔以完全去除,接着,将除去了铜箔的聚酰亚胺膜剪裁成5X 5cm大小,并于105℃烘箱中干燥1小时。测量该干燥膜的重量,接着将其浸入23℃蒸馏水中24小时。在24小时后,去除该聚酰亚胺膜表面的水份,并测量该聚酰亚胺膜的重量,相较于干燥膜的重量增加按照百分比计算。
(3)CTE的测量
在100至200℃的温度区间中,使用TMA仪器测量尺寸变化。
(4)铜箔剥离强度的测量
从该挠性金属层压板表面剥下宽度为1cm的铜箔,接着,使用拉伸强度测量装置(UTM)测量铜箔的剥离强度。
(5)耐热性的测量
将剪裁为5X 5cm大小的试样安装在288℃的焊锡槽(solder bath)中,接着,测量存放时间。
测量结果示于下表1。
如表1所示,可发现相较于对比实施例3和4,实施例4、5和6中所制造的挠性金属层压板具有优异的介电常数和介电损耗。且由于聚酯类分散剂的使用,氟化聚合物可均匀地分散于包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,从而使实施例4、5和6中所制造的挠性金属层压板具有优异的耐热性和优化的热膨胀系数。
此外,如图3和4所示,可确定在实施例5所制造的挠性覆铜层压板的聚酰亚胺层中,相较于外表面,氟化聚合物较多分布于树脂内部,且从该挠性覆铜层压板的聚酰亚胺层表面至一定深度,氟化聚合物的含量逐渐增加,且在超出一定深度后仍维持该含量。
且,从吸水率和CTE等,可发现由于本发明的挠性金属层压板具有以下结构:聚酰亚胺层形成在所述包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰亚胺层的两侧,其可对铜箔层具有增加的粘合性且改进介电性能,并且具有低吸水性,同时具有现有聚酰亚胺绝缘层的性能,包括:高耐热性、耐化学性、高挠性和尺寸稳定性。
尽管本公开已通过目前被认为可实践的示例性实施方案而描述,应了解的是,本发明并不限于所公开的实施方案,反之,其意在涵盖包含在所附权利要求书的精神和范围之内的各种修改和等效方案。
Claims (25)
1.一种挠性金属层压板,包括:
第一金属层;
第一聚酰亚胺层;
包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层,其形成于所述第一聚酰亚胺层上;以及
第二聚酰亚胺层,其形成于包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层上;
其中,在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,每单位体积氟化聚合物的含量在距该聚酰亚胺层表面的总厚度40%至60%深度处高于5%至10%深度处;
其中,在所述包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中含有聚酯类分散剂。
2.权利要求1的挠性金属层压板,其中在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,在距该聚酰亚胺层表面的总厚度5%至10%深度处,具有每单位体积最低含量的氟化聚合物。
3.权利要求1的挠性金属层压板,其中在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,在距该聚酰亚胺层表面的总厚度40%至60%深度处,具有每单位体积最高含量的氟化聚合物。
4.权利要求1的挠性金属层压板,其中在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,在距该聚酰亚胺层表面的总厚度5%至15%深度处,每单位体积氟化聚合物的含量随着深度逐渐增加。
5.权利要求1的挠性金属层压板,还包括第二金属层,其形成于第二聚酰亚胺层上。
6.权利要求5的挠性金属层压板,其中第一金属层表面及第二金属层表面的十点平均粗糙度各自为0.5至2.5微米。
7.权利要求1至5任一项的挠性金属层压板,其中所述第一聚酰亚胺层及第二聚酰亚胺层的厚度各自为1至10微米。
8.权利要求1至5任一项的挠性金属层压板,其中包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层的厚度为5至50微米。
9.权利要求1至5任一项的挠性金属层压板,其中所述氟化聚合物为至少一种选自以下的聚合物:聚四氟乙烯、全氟烷氧基树脂、氟化乙烯 丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯/三氟氯乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、以及聚偏氟乙烯。
10.权利要求1至5任一项的挠性金属层压板,其中在包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层中,所述氟化聚合物的含量为10至60重量%。
11.权利要求1至5任一项的挠性金属层压板,其中包括第一聚酰亚胺层、包含分散的氟化聚合物的聚酰亚胺层、和第二聚酰亚胺层的聚酰亚胺层在1MHz下的介电常数为2.2至3.2,介电损耗为0.001至0.007,以及热膨胀系数为15至35ppm/K。
12.权利要求5的挠性金属层压板,其中所述第一金属层和第二金属层为选自铜、铁、镍、钛、铝、银、和金,或其两种或更多种的合金的薄膜。
13.一种用于制造权利要求1的挠性金属层压板的方法,包括:
在第一金属层上涂布第一聚酰胺酸清漆;
在第一聚酰胺酸清漆上涂布包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆;以及
在该包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆上涂布第二聚酰胺酸清漆,干燥并固化;
其中所述包含分散的氟化聚合物粉末的聚酰胺酸清漆是通过以下方法制得的:使用聚酯类分散剂将氟化聚合物粉末分散于有机溶剂中,接着添加包含芳族四羧酸酐和芳族二胺的混合物,并搅拌。
14.权利要求13的方法,还包括在通过固化所述第二聚酰胺酸清漆而形成的聚酰亚胺层上层压第二金属层。
15.权利要求13或14的方法,其中所述第一聚酰胺酸清漆和第二聚酰胺酸清漆是通过在有机溶剂中使芳族四羧酸酐和芳族二胺反应而形成的。
16.权利要求15的方法,其中所述芳族四羧酸酐为至少一种选自以下的化合物:苯均四酸二酐、联苯四羧酸二酐、4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4′-氧双邻苯二甲酸酐、4,4′-(六氟亚异丙基)双邻苯二甲酸酐、及4,4′-(4,4′-亚异丙基-二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)。
17.权利要求15的方法,所述芳族四羧酸酐的量为芳族二胺的0.90至1.10当量。
18.权利要求15的方法,所述芳族二胺为至少一种选自以下的化合物:苯二胺、二氨基二苯醚、邻苯二胺、间苯二胺、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4′-双(4-氨基苯氧基)苯、2,2′-二甲基-4,4′-二氨基联苯、2,2′-双(三氟甲基)联苯胺、1,3’-双(3-氨基苯氧基)苯、3,5-二氨基三氟甲苯、及2,2-双(4-[4-氨基苯氧基]-苯基)丙烷。
19.权利要求15的方法,所述有机溶剂为至少一种选自以下的化合物:N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二甲基甲氧基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、1,2-二甲氧乙烷、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、吡啶、甲基吡啶、二甲基亚砜、二甲基砜、间甲酚、对氯苯酚、及苯甲醚。
20.权利要求15的方法,所述有机溶剂的含量为70至90重量%,基于聚酰胺酸清漆的总重量计。
21.权利要求13或14的方法,其中所述氟化聚合物粉末的平均粒径为0.1至10.0微米。
22.权利要求13或14的方法,其中干燥在100至200℃下进行。
23.权利要求13或14的方法,其中固化在300至400℃下进行5至30分钟。
24.权利要求14的方法,其中在300至400℃下进行第二金属层的层压。
25.权利要求14的方法,其中所述第一金属层和第二金属层为选自铜、铁、镍、钛、铝、银、和金,或其两种或更多种的合金的薄膜。
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