CN105437668A - 一种超薄覆铜板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及覆铜板技术领域，尤其涉及一种适于高频、高速传播的超薄覆铜板，其包括铜箔、定型布和设置于所述铜箔和所述定型布之间的绝缘层；所述绝缘层由树脂胶液固化而成，树脂胶液按重量份计，包括：第一环氧树脂50～100份、第二环氧树脂0～50份、交联固化剂1～35份、交联固化促进剂0～5份、填料0～100份；第一环氧树脂为双环戊二烯苯酚环氧树脂和/或联苯型环氧树脂，第二环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或AF型环氧树脂；本发明采用了定型布，解决了超薄覆铜板容易出现的翘曲、尺寸不稳定等缺陷，定型布与涂布有树脂胶液的铜箔进行压合而得，得到具有较低的介电常数和较少的介电损耗的超薄覆铜板；本发明还涉及该超薄覆铜板的制作方法。

Description

一种超薄覆铜板及其制作方法
技术领域
本发明涉及覆铜板技术领域，尤其涉及一种适于高频、高速传播的超薄覆铜板及其制作方法。
背景技术
玻璃纤维(glassfiber或fiberglass)又称玻璃丝，是一种性能优异的无机非金属材料，成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制作成玻纤布，并最后形成各类产品，其中，玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20～1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成。玻纤布通常用作复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料，以及印刷电路板(即PCB板)的基板等，广泛应用于国民经济各个领域。
玻纤布应用于印刷电路板时，现有工艺是对玻纤布进行上胶、固化，形成粘结片，在该粘结片覆以铜箔等便可制作成覆铜板；而目前按照传统工艺，对玻璃丝上浆、编织处理后，再对玻纤布毛坯进行脱浆焖烧而得到的玻纤布，特别是薄型玻纤布，其应用于印刷电路板时存在如下缺陷：玻纤布由于其本身的编织结构，在上胶时，其中的玻璃丝很容易因受到的张力的微小不均匀性，导致玻纤布上胶后出现纬斜现象，进而使得上胶后的玻纤布尺寸稳定性差、翘曲严重且表观不平整，上述缺陷对PCB，特别是薄型PCB和超细线路PCB的制作带来了极大困难；且玻纤布在制备覆铜板时，为了提高覆铜板的耐离子迁移(CAF)性能，需要足够的树脂胶液的填充，更增加了制作超薄PCB和超细线路PCB的困难。
另外，随着电子信息产品信号的高频、高速传输技术发展，高频高速印刷线路板，如覆铜箔层压板及多层板在超高频(1GHZ～18GHZ)下具有优异的高频微波性能，广泛应用于广播卫星传播高频头(LNB)、个人通讯服务器(PCS)、蜂窝通讯基站天线、功率放大器、高速背板和线卡等通讯业和IT业的高科技领域；特别是近年来通讯业的飞速发展，对高频高速印刷电路板基材需求越多。而高频高速印刷电路板基材必须具备两个重要的性能：低而稳定的介电常数(Dk)和尽可能低的介电损耗(Df)，以保证信号的完整性和可靠性。即要得到高密度化的高频、高速印刷线路板，需开发出具有低介电常数和低介电损耗的基材。
为了解决上述问题，现需开发出一种适于高频、高速传播的超薄覆铜板。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种适于高频、高速传播用的超薄覆铜板；
本发明的目的之二在于提供上述超薄覆铜板的制作方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种超薄覆铜板，其厚度不超过80μm，适于高频、高速传播，包括铜箔、定型布和设置于所述铜箔和所述定型布之间的由树脂胶液固化而成的绝缘层；
其中所述树脂胶液按重量份计，包括：第一环氧树脂50～100份、第二环氧树脂0～50份、交联固化剂1～35份、交联固化促进剂0～5份、填料0～100份；所述第一环氧树脂为双环戊二烯苯酚环氧树脂和/或联苯型环氧树脂，所述第二环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或AF型环氧树脂，所述交联固化剂为双氰胺或咪唑，所述填料为空心二氧化硅微球或硅微粉。
相比于现有技术，本发明一方面引入了定型布，其避免了采用传统玻纤布在浸渍上胶和压合过程中出现纬斜，进而导致制得的薄型覆铜板翘曲、尺寸稳定性不良等问题；另一方面，采用上述树脂胶液来形成绝缘层，其中第一环氧树脂具有较低的介电常数和较小的介电损耗，使其能制作的覆铜板也具有较低的介电常数和较小的介电损耗，以制作出适于高频、高速传播用的覆铜板。
具体地，所述定型布的制作方法，包括如下步骤：
拉丝，将玻璃原料熔融后进行拉丝，形成玻璃丝；
浸胶织布，将所述玻璃丝浸入所述树脂胶液中进行上胶，取出后进行烘干半固化处理，再编织成玻纤布毛坯；其中，所述树脂胶液在25℃的粘度小于200CPS；
烘烤固化，对所述玻纤布毛坯进行烘烤固化，使所述树脂胶液完全固化，得到定型布；其中，所述定型布中树脂重量含量不超过30％；
其中，所述烘烤固化的温度为150～200℃，烘烤固化的时间为1～2小时。
相对于现有技术，本发明所使用的定型布在制作时直接对所述玻璃丝进行浸胶后编织，一方面，取代传统玻纤布制作中的上浆、脱浆焖烧带来的各种问题，节约了工序；另一方面，采用树脂胶液直接对玻璃丝进行定型处理，在紧密覆盖于玻璃丝(玻璃纤维)表面的树脂支撑下，其中的经纬向被固定，这样所得到的定型布尺寸稳定、表观平整，避免了传统玻纤布在浸渍上胶和压合过程中出现纬斜、翘曲的问题，方便应用于制作超薄CCL；且该定型布避免了玻璃纱中空或玻璃丝束之间浸渍不良而造成的空隙问题，使用该定型布制作的超薄CCL不会出现离子迁移(CAF)问题，能有效提高超薄CCL的耐热性、电性能及耐老化性能，确保了产品质量。此外，本发明中，采用树脂胶液浸渍玻璃丝，其后采用同样的树脂胶液形成绝缘层，得到超薄覆铜板，使得该超薄覆铜板具有均一性、且稳定性良好，能保证在信号传输时的完整性和可靠性；同时该树脂胶液具有较低的介电常数和较小的介电损耗，使得制作的超薄覆铜板具有较低的介电常数和较小的介电损耗，适于高频高速传播，以满足现代微电子产业的要求。
具体地，所述浸胶织布包括如下步骤：
(1)将至少两根所述玻璃丝进行并丝，形成玻璃丝束；
(2)将所述玻璃丝束浸入树脂胶液中进行浸胶处理，浸胶处理后进行烘干半固化处理，从而形成浸胶玻璃纱；其中，烘干半固化处理温度为100～150℃，烘干半固化处理时间为3～5分钟；
(3)对所述浸胶玻璃纱依次进行捻纱、整经和编织，形成所述玻纤布毛胚。
采用该种方式制作定型布，玻璃丝经并丝处理后便浸入胶液中进行浸胶处理，通过胶液对玻璃丝进行表面处理，因此在定型布编织过程中及时填充了玻璃丝之间的空隙，并可有效防止后续编织处理过程中出现纬斜，确保了所制作出的定型布尺寸稳定；同时由于浸胶处理在并丝后就进行，使得最后烘烤固化所形成的定型布表观平整，不会出现空隙；因此，利用该定型布制作得到的超薄覆铜板，具有尺寸稳定、表观平整且不露布纹的特点，从而防止该超薄覆铜板在制作PCB板出现短路或断路，降低超薄覆铜板的制作难度和制作成本；并且定型布避免了空隙的产生，使得用该超薄覆铜板制作的PCB板耐离子迁移(CAF)，确保了产品质量。
具体地，所述浸胶织布包括如下步骤：
(1)将至少两根所述玻璃丝依次进行并丝、捻纱和整经，形成整经纱；
(2)将所述整经纱浸入树脂胶液中进行浸胶处理，浸胶处理后进行烘干半固化处理，从而形成浸胶整经纱；其中，烘干半固化处理温度为100～150℃，烘干半固化处理时间为3～5分钟；
(3)对所述浸胶整经纱进行编织，形成所述玻纤布毛胚。
采用这种方式制作定型布，玻璃丝先进行并丝、捻纱和整经处理形成整经纱，然后将整经纱浸入胶液中进行浸胶处理，因胶液对玻璃丝进行了表面处理，在定型布编织过程中及时填充了玻璃丝之间的空隙，并可有效防止后续编织处理过程中出现纬斜，确保了所制作出的定型布尺寸稳定；同时由于浸胶处理在整经后进行，使得最后烘烤固化所形成的定型布表观平整不会出现空隙，用此使用该定型布制作得到的覆铜板，具有尺寸稳定、表观平整且不露布纹的特点，从而防止该覆铜板制作的PCB板出现短路或断路，提高PCB板的性能及合格率，降低制作难度和制作成本；并且定型布避免了空隙的产生，使得用此制作的PCB板耐离子迁移(CAF)，确保了产品质量。
较佳地，所述树脂胶液的固含量为7％～15％。
较佳地，所述绝缘层的厚度为10～70μm，所述铜箔为压延铜箔或电解铜箔，厚度为9～70μm。
一种如上所述超薄覆铜板的制作方法，用涂覆机在铜箔的粗糙面上涂覆所述树脂胶液，并将涂覆有所述树脂胶液的铜箔半固化形成涂树脂铜箔；将所述定型布与所述涂树脂铜箔压合并烘烤固化，形成所述超薄覆铜板。
较佳地，所述压合为辊压或层压中的一种；所述压合温度为80～160℃。
具体地，所述“将所述定型布与所述涂树脂铜箔压合并烘烤固化”为将所述涂树脂铜箔的树脂面与所述定型布的一面或两面进行辊压，辊压后烘烤固化形成所述超薄覆铜板，其中，辊压压力为29～290PSI，辊压后固化温度为80～160℃，固化时间为30～90分钟。
具体地，所述“将所述定型布与所述涂树脂铜箔压合并烘烤固化”为将所述定型布及涂树脂铜箔切成尺寸相同的片状，并将切成片状的定型布叠于切成片状的涂树脂铜箔的树脂面上并对齐，形成一层胚料；将至少一层胚料放置于层压机中进行层压固化形成所述超薄覆铜板，其中，层压固化压力为300～500PSI，层压固化温度为80～160℃，层压固化时间为30～90分钟。
本发明超薄覆铜板，采用基于所述树脂胶液的定型布与涂布有该树脂胶液胶水的铜箔进行压合而得，其具有良好的均一性和稳定性，能保证在信号传输时的完整性和可靠性；一方面采用了该树脂胶液，使得制作的覆铜板具有较低的介电常数和较小的介电损耗，适于高频高速传播，以满足现代微电子产业的要求；另一方面由于采用的定型布，解决了超薄覆铜板容易出现的翘曲、尺寸不稳定等缺陷，且能有效提高超薄CCL板的耐热性、介电性能、耐老化性能和耐离子迁移等。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例进行详细描述。
本发明适于高频、高速传播的超薄覆铜板所使用的定型布与常用的玻纤布不同，其基于常用玻纤布的制作方法进行了改进，通过对玻璃丝直接浸胶，再编织后固化树脂胶液，通过紧密覆盖于玻璃丝(玻璃纤维)表面的树脂支撑下，玻纤布中的经纬向被固定，而使得其中的玻璃纤维被定型，这样所得到的定型布尺寸稳定、表观平整，避免了如传统玻纤布在浸渍上胶和压合过程中出现纬斜、翘曲的问题；其中定型布的具体制作方法有两种，如下所述。
定型布的第一种制作方法，包括如下步骤：
首先拉丝，将玻璃原料熔融后进行拉丝，形成玻璃丝；
随后浸胶织布，采用并丝后浸胶处理方法，具体为(1)将至少两根玻璃丝进行并丝，形成玻璃丝束；(2)将所述玻璃丝束浸入树脂胶液中进行浸胶处理，浸胶处理后进行烘干半固化处理，从而形成浸胶玻璃纱；其中，烘干半固化处理温度为100～150℃，烘干半固化处理时间为3～5分钟；(3)对浸胶玻璃纱依次进行捻纱、整经和编织，形成玻纤布毛胚；其中，所述树脂胶液在25℃的粘度小于200CPS；
最后烘烤固化，将上述的玻纤布毛坯在高温烘箱中烘烤固化，使浸渍于玻纤布毛坯上的树脂胶液完全固化，即得到定型布；其中所述烘烤固化的温度为150～200℃，烘烤固化的时间为1～2小时，定型布中树脂重量含量不超过30％。
定型布的第二种制作方法，包括以下步骤：
首先拉丝，将玻璃原料熔融后进行拉丝，形成玻璃丝；
随后浸胶织布，采用整经后浸胶处理方法，具体包括(1)将至少两根玻璃丝依次进行并丝、捻纱和整经，形成整经纱；(2)将所述整经纱浸入树脂胶液中进行浸胶处理，浸胶处理后进行烘干半固化处理，从而形成浸胶整经纱；其中，烘干半固化处理温度为100～150℃，烘干半固化处理时间为3～5分钟；(3)对所述浸胶整经纱进行编织，形成所述玻纤布毛胚；其中，所述树脂胶液在25℃的粘度小于200CPS；
最后烘烤固化，将上述的玻纤布毛坯在高温烘箱进行烘烤固化，使浸渍于玻纤布毛坯上的树脂胶液完全固化，即得到定型布；其中，所述烘烤固化的温度为150～200℃，烘烤固化的时间为1～2小时，定型布中树脂重量含量不超过30％。
其中上述两种制作方法中浸胶处理中所用的树脂胶液为具有较低介电常数和较小介电损耗的树脂胶液，其同样可用于固化形成具有较低介电常数和较小介电损耗的绝缘层，被夹持于铜箔和定型布之间；其中，该树脂胶液按重量份计，包括：第一环氧树脂50～100份、第二环氧树脂0～50份、交联固化剂1～35份、交联固化促进剂0～5份、填料0-50份；所述第一环氧树脂为双环戊二烯苯酚环氧树脂和/或联苯型环氧树脂，所述第二环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或AF型环氧树脂，所述交联固化剂为双氰胺或咪唑，所述填料为空心二氧化硅微球或硅微粉。该树脂胶液的具体配方将在实施例中陈述。
实施例1
一种适于高频、高速传播的超薄覆铜板，其制作方法包括如下步骤：
首先准备树脂胶液和铜箔，其中树脂胶液按重量份计，包括：双环戊二烯苯酚环氧树脂100份、双氰胺10份、交联固化促进剂2份、硅微粉5份和适量溶剂；铜箔为9μm的电解铜箔；
接着制作定型布和涂树脂铜箔：定型布为定型布的第一种制作方法制得；将树脂胶液涂覆于铜箔的粗糙面上，将其烘干后进行半固化，得到涂铜箔树脂，其中树脂层厚度控制在10～70μm范围内；
压合固化：采用层压的方式将涂铜箔树脂和定型布在80～160℃温度下压合在一起，固化，其中层压固化压力为300～500PSI，层压固化温度为80～160℃，层压固化时间为30～90分钟后，得到超薄覆铜板。
实施例2
一种适于高频、高速传输的超薄覆铜板，其制作方法包括如下步骤：
首先准备树脂胶液和铜箔，其中树脂胶液按重量份计，包括：双环戊二烯苯酚环氧树脂和联苯型环氧树脂的混合物80份、双酚A型环氧树脂10份、咪唑15份、硅微粉20份和适量溶剂；铜箔为12μm的压延铜箔；
接着制作定型布和涂树脂铜箔：定型布为定型布的第二种制作方法制得；将树脂胶液涂覆于铜箔的粗糙面上，将其烘干后进行半固化，得到涂铜箔树脂，其中树脂层厚度控制在10～68μm范围内；
压合固化：采用辊压的方式将涂铜箔树脂和定型布在80～160℃温度下辊压在一起，固化，其中辊压固化压力为29～290PSI，辊压后，固化温度为80～160℃，固化时间为30～90分钟，得到超薄覆铜板。
实施例3
一种适于高频、高速传输的超薄覆铜板，其制作方法包括如下步骤：
首先准备树脂胶液和铜箔，其中树脂胶液按重量份计，包括：双环戊二烯苯酚环氧树脂60份、AF型环氧树脂20份、咪唑15份、空心二氧化硅微球30份和适量溶剂；铜箔为12μm的压延铜箔；
接着制作定型布和涂树脂铜箔：定型布为定型布的第二种制作方法制得，将树脂胶液涂覆于铜箔的粗糙面上，将其烘干后进行半固化，得到涂铜箔树脂，其中树脂层厚度控制在10～68μm范围内；
压合固化：采用层压的方式将涂铜箔树脂和定型布在80～160℃温度下层压在一起后进行固化，其中层压固化压力为300～500PSI，层压固化温度为80～160℃，层压固化时间为30～90分钟后，得到超薄覆铜板。
比较例1
一种超薄覆铜板，其制作方法包括以下步骤：
准备树脂胶液：其中树脂胶液按重量份计，包括：环氧树脂50份、交联固化剂10份、交联固化促进剂1份和适量溶剂；铜箔为12μm的压延铜箔；
制备半固化片和涂树脂铜箔：采用上述树脂胶液对常规方法制备的玻纤布(1080系列)进行常规浸胶处理，烘干后半固化制得半固化片；将树脂胶液涂覆于铜箔的粗糙面上，将其烘干后进行半固化，得到涂铜箔树脂，其中树脂层厚度控制在10～70μm范围内；
压合固化：采用层压的方式将涂铜箔树脂和半固化片在80～160℃温度下层压在一起后进行固化，其中层压固化压力为300～500PSI，层压固化温度为80～160℃，层压固化时间为30～90分钟后，得到超薄覆铜板。
比较例2
一种适于高频、高速传输的超薄覆铜板，其制作方法包括以下步骤：
准备树脂胶液：其与实施例3中制备的树脂胶液相同；
制备半固化片和涂树脂铜箔：采用上述树脂胶液对常规方法制备的玻纤布(1080系列)进行常规浸胶处理，烘干后半固化制得半固化片；将树脂胶液涂覆于铜箔的粗糙面上，将其烘干后进行半固化，得到涂铜箔树脂；
压合固化：采用辊压的方式将涂铜箔树脂和半固化片在80～160℃温度下辊压在一起后进行固化，其中辊压固化压力为29～290PSI，辊压后，固化温度为80～160℃，烘烤固化时间为30～90分钟，得到适于高频、高速传输的超薄覆铜板。
对上述实施例得到的适于高频、高速传输的超薄覆铜板和对比例制得的覆铜板的性能进行检测，检测数据如下表1所示。
表1
以上特性的测试方法如下：
玻璃化转变温度测试：采用动态热机械分析仪(DMA2980，美国TA公司)；赋予1Hz的振动频率，在氮气气氛下以3℃/min的升温速率从室温升温到250℃，在介质损耗角正切(Tanδ)的最大值测处求出玻璃化转变温度剥离强度：依照IPC-TM-6502.4.9方法测试
介电常数：使用AgilentN5230A，夹具SPDR，测定10GHz下的介电常数、介电损耗
耐浸焊性：按照IPC-TM-6502.4.13.1观察其分层起泡时间
阻燃性：参照UL94标准进行测试。
CAF测试：85℃/85％R.H电压100V，时间1000h。
由表1可知，本发明采用定型布与涂布有树脂胶液的铜箔进行压合而得的超薄覆铜板，其综合性能较现有方法制作的覆铜板良好，其介电常数低，介电损耗小；且由于本发明中采用的定型布进行制作，解决了超薄覆铜板容易出现的翘曲、尺寸不稳定等缺陷。
综上所述，相比于现有技术，本发明一方面引入了定型布，其避免了采用传统玻纤布在浸渍上胶和压合过程中出现纬斜，进而导致制得的薄型覆铜板翘曲、尺寸稳定性不良等问题；另一方面，采用上述树脂胶液来形成绝缘层，其中第一环氧树脂具有较低的介电常数和较小的介电损耗，使其能制作的覆铜板也具有较低的介电常数和较小的介电损耗，即制作出适于高频、高速传播的覆铜板。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种超薄覆铜板，其特征在于：包括铜箔、定型布和设置于所述铜箔和所述定型布之间的绝缘层；
其中所述绝缘层由树脂胶液固化而成，按重量份计，所述树脂胶液包括：第一环氧树脂50～100份、第二环氧树脂0～50份、交联固化剂1～35份、交联固化促进剂0～5份、填料0～100份；所述第一环氧树脂为双环戊二烯苯酚环氧树脂和/或联苯型环氧树脂，所述第二环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或AF型环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的超薄覆铜板，其特征在于，所述定型布的制作方法，包括如下步骤：
拉丝，将玻璃原料熔融后进行拉丝，形成玻璃丝；
浸胶织布，将所述玻璃丝浸入所述树脂胶液中进行上胶，取出后进行烘干半固化处理，再编织成玻纤布毛坯；
烘烤固化，对所述玻纤布毛坯进行烘烤固化，使所述树脂胶液固化，得到定型布；其中，所述定型布中树脂重量含量不超过30％。
3.根据权利要求2所述超薄覆铜板，其特征在于，所述浸胶织布包括如下步骤：
(1)将至少两根所述玻璃丝进行并丝，形成玻璃丝束；
(2)将所述玻璃丝束浸入树脂胶液中进行浸胶处理，浸胶处理后进行烘干半固化处理，从而形成浸胶玻璃纱；其中，所述树脂胶液在25℃的粘度小于200CPS，烘干半固化处理温度为100～150℃，烘干半固化处理时间为3～5分钟；
(3)对所述浸胶玻璃纱依次进行捻纱、整经和编织，形成所述玻纤布毛胚。
4.根据权利要求2所述超薄覆铜板，其特征在于，所述浸胶织布包括如下步骤：
(1)将至少两根所述玻璃丝依次进行并丝、捻纱和整经，形成整经纱；
(2)将所述整经纱浸入树脂胶液中进行浸胶处理，浸胶处理后进行烘干半固化处理，从而形成浸胶整经纱；其中，所述树脂胶液在25℃的粘度小于200CPS，烘干半固化处理温度为100～150℃，烘干半固化处理时间为3～5分钟；
(3)对所述浸胶整经纱进行编织，形成所述玻纤布毛胚。
5.根据权利要求1所述超薄覆铜板，其特征在于：所述树脂胶液的固含量为7％～15％。
6.根据权利要求1所述超薄覆铜板，其特征在于：所述绝缘层的厚度为10～70μm，所述铜箔为压延铜箔或电解铜箔，厚度为9～70μm。
7.根据权利要求2所述超薄覆铜板，其特征在于：所述烘烤固化的温度为150～200℃，烘烤固化的时间为1～2小时。
8.一种如权利要求1～7任一项所述超薄覆铜板的制作方法，其特征在于：用涂覆机在铜箔的粗糙面上涂覆所述树脂胶液，并将涂覆有所述树脂胶液的铜箔半固化形成涂树脂铜箔；将所述定型布与所述涂树脂铜箔压合并烘烤固化，形成所述超薄覆铜板。
9.根据权利要求8所述超薄覆铜板的制作方法，其特征在于：所述压合为辊压或层压中的一种。
10.根据权利要求8所述超薄覆铜板的制作方法，其特征在于：所述压合温度为80～160℃。
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