CN107517580A - 一种带有电磁屏蔽功能的复合fccl材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有电磁屏蔽功能的复合FCCL(挠性覆铜板)材料及其的制造方法。该复合FCCL材料呈层状结构，包括至少一层导电层和至少一层绝缘层，所述导电层和所述绝缘层相间，各层间用胶粘剂粘结，其中至少包括一个基础层状结构，所述基础层状结构包括：磁胶基底绝缘层，胶粘剂中间层和金属导电箔层。本发明的材料可以用于FPC线路板的制造,尤其是有电磁屏蔽需求的线路板制造。本发明的复合材料即可作为FPC行业FCCL基材来使用，又同时具备在宽频范围内吸收及屏蔽电磁波的作用；制造有电磁屏蔽需求的线路板时比传统的FPC及后续屏蔽模组复合比较有着生产效率高、厚度薄、成本低等的优点。

Description

一种带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及FCCL(挠性覆铜板)和磁性材料领域，尤其涉及一种带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料及其制造方法。

背景技术

随着经济社会的发展，越来越多的电子产品出现在我们的日常生活中，给我们的生活带来了无限的便捷和乐趣，然而就在我们享受这些高科技产品的同时，我们也要承受电子设备给我们带来的烦恼，各种频段和强度的电磁波对电子产品及我们的生活带来了很大的负面影响：不但电子设备之间会相互影响，同时也会影响我们的健康。有鉴于此，国际上已经对各电子设备的出厂进行了严格的电磁兼容性控制要求，这样使得使用电磁屏蔽材料进行电磁波的屏蔽成为电子设备厂家的选择之一。

电磁屏蔽的理论是屏蔽材料对电磁波的反射和吸收。反射是利用材料的高导电性，对于电场和高频磁场具有较好的屏蔽效果。吸收是利用材料的导磁性，对于低频磁场具有较好的屏蔽效果。

随着消费电子的发展作为FPC重要基材的FCCL材料也得到空前发展，传统的FCCL制造中多使用聚酯(PET)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜、聚酯酰亚胺薄膜、氟碳乙烯薄膜、亚酰胺纤维纸、聚丁烯对酞酸盐薄膜等为基材；传统的FPC线路板其电气方面的性能无与伦比，但是随着电磁屏蔽性能的要求越来越高，其在电磁屏蔽方面的缺点就暴露出来了，为了解决这个问题，通常是在FPC线路板之上再加一电磁屏蔽材料来满足整机EMC的要求，这无疑增加了制造的工序及较大的增加了产品模组的整体厚度，不利于电子产品的轻薄化，同时提高了成本。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出了一种带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料，该材料可以制造FPC线路板又可以对宽频段的电磁波具有很好的屏蔽效果。

本发明为一种带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料，所述复合FCCL材料为层状结构，包括至少一层导电层和至少一层绝缘层，所述导电层和所述绝缘层相间，各层间用胶粘剂粘结，其中至少包括一个基础层状结构，所述基础层状结构包括：磁胶基底绝缘层，胶粘剂中间层和金属导电箔层

优选地，所述胶粘剂层位于磁胶基底层与金属导电箔层之间,胶粘剂包括热熔胶或热固胶或半固化片等,可以是其中的一种或组合以及相似的粘结材料比如：聚酯类胶粘剂、丙烯酸类胶粘剂、环氧或改性环氧类胶粘剂、聚酰亚胺类胶粘剂、酚醛-缩丁醛类胶粘剂等。。

优选地，所述FCCL复合材料其总厚度为33-410μm，所述磁胶的厚度在20-100μm,铜箔厚度8-105um,热熔胶或热固胶或半固化片的厚度在5-50um。

优选地，所述磁胶基底层材料，其磁导率在30-220(@3MHz),体积电阻率大于10¹¹Ω·㎝。

优选地，所述磁胶中的磁性颗粒可以为含有Fe、Si、B、Cu、Nb、Mo、Cr、Co、Ni、Mg、Zn、K、Ca、Al等元素构成的二元、三元或其他软磁性合金构成。

优选地，所述磁胶中的磁性颗粒可以为含有Mn、Zn、Ni、Mg、Ba、Co、O、Y、Al、Zr、Si、Ca、Bi、Ti等元素构成的软磁性铁氧体颗粒构成。

优选地，所述金属导体箔是挠性覆铜板用的导体材料，有铜箔(普通电解铜箔、高延展性电解铜箔、压延铜箔)、铝箔和铜-铍合金箔等；其中常采用的为铜箔，铜箔又分为有电解铜箔(ED)和压延铜箔(RA)。在同一片基材内的金属箔层厚度可以相同也可不同。

优选地，所述层状结构的层与层之间的结合包括固溶体结合及物理机械结合等。

本发明提供了一种带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料及其的制造方法，将磁胶基底绝缘层、胶粘剂及金属导电箔层逐层按序叠加,然后通过层压的方法加工制造单面的复合FCCL材料；将金属导电层、胶层、磁胶基底绝缘层、胶层、金属导电层的结构层压可得双面的复合FCCL材料；按导电层胶层绝缘层的多次叠加，层压后可得多层的复合FCCL材料，其中的绝缘层中至少需要包含一层或含磁胶的绝缘复合层。

本发明的有益效果：

1、本发明的复合FCCL材料本身自带电磁屏蔽功能，可以满足电子设备的EMC需求。

2、本发明的复合FCCL材料具有传统以PET或PI为基材的FCCL材料的使用功能。

3)本发明将电磁屏蔽功能与传统FCCL技术相结合，既解决了电子设备的EMI问题，同时可降低电子产品的整机厚度，提高了后续FPC及整机模组的整体生产装配效率，降低了成本。

附图说明

图1是本发明的实施例的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的多层覆铜结构图，含有基础层状结构，其余的层为导电层和绝缘层相间，两层间采用胶粘剂结合。

图2是本发明的实施例的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的双面覆铜结构图。

图3是本发明的实施例的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的单面覆铜结构图。

其中1位磁胶基底绝缘层，20和21为胶粘剂层，30和31为金属导电箔层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。以下实施例并不是对本发明的限制。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中。

图1是本发明的实施例的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的多层覆铜结构图。如图1所示，本发明的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料包括：多层导电层和多层绝缘层，所述导电层和所述绝缘层相间，各层间用胶粘剂粘结，其中至少包括一个基础层状结构，所述基础层状结构包括：磁胶基底绝缘层1，胶粘剂中间层20和金属导电箔层30。即，除基础层状结构外，其余的层为导电层和绝缘层相间，两层间采用胶粘剂结合。也即，金属导电箔层30之上是胶层，该胶层之上是另一绝缘层，依次类推。

图2是本发明的实施例的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的双面覆铜结构图。如图2所示，本发明的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料包括：磁胶基底层1；用于粘接作用的胶粘剂层20和21；被粘接的金属导电箔层30和31。

图3是本发明的实施例的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的单面覆铜结构图。如图3所示，本发明的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料包括：磁胶基底层1；用于粘接作用的胶粘剂层20；被粘接的金属导电箔层30。

上述带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的层间为导电层和绝缘层相间，两层之间使用胶粘剂粘结，其中包含特征结构层，特征结构层为含有磁胶的绝缘层及胶粘层和导电层。磁胶绝缘层和导电层间又构成导电和软磁性相间。例如，在带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料为单面覆铜箔的情况下，由于基底层是磁胶材料(软磁材料)，则粘接于其上的金属导电箔层应为导电性材料。在带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料为双面覆铜箔的情况下，其基底层的磁胶为软磁性材料，粘接于其上下两面的铜箔层为导电性材料，也满足导电性和软磁性相间。多层敷铜板中间两层金属层间无磁胶时也可简化为一层导电金属层，磁胶和导电层间依然是导电性和软磁性相间。

本发明的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的总厚度为33-410μm，所述磁胶的厚度在20-100μm,金属导电箔层厚度8-105um,热熔胶或热固胶或半固化片等的胶粘剂厚度在5-50um。

本发明中可能含有的其余的绝缘基膜材料包括：聚酯(PET)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜、聚酯酰亚胺薄膜、氟碳乙烯薄膜、亚酰胺纤维纸、聚丁烯对酞酸盐薄膜等。

本发明中所用的磁胶中的磁性颗粒可以为含有Fe、Si、B、Cu、Nb、Mo、Cr、Co、Ni、Mg、Zn、K、Ca、Al等元素构成的二元、三元或其他软磁性合金构成。

本发明中所用的磁胶中的磁性颗粒可以为含有Mn、Zn、Ni、Mg、Ba、Co、O、Y、Al、Zr、Si、Ca、Bi、Ti等元素构成的软磁性铁氧体颗粒构成。

本发明所用的金属导体箔是挠性覆铜板用的导体材料，可以使用铜箔(普通电解铜箔、高延展性电解铜箔、压延铜箔)、铝箔和铜-铍合金箔等；其中常采用的为铜箔，铜箔又分为电解铜箔(ED)和压延铜箔(RA)；金属导体箔粘接于磁胶基底绝缘层的单面或双面或多层的其他绝缘层的表面；在同一块基材中的多层(含双层)的金属箔层时其厚度可以相同也可不同。

本发明所采用的层状结构的层与层之间的结合包括固溶体结合及物理机械结合。

下面介绍本发明的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的制造方法。本发明的方法采用传统的叠层层压工艺，将基底绝缘层、胶粘剂及金属导电箔层逐层按序叠加,然后通过压制的方法形成的多层复合结构材料，所述带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料包含有导电性和软磁性材料。本发明中所用的层压工艺可以是片状压制也可以是连续式压制，压制可以使用常见的压制工艺。

下面仅介绍本发明所使用的层压工艺：

1)将基底磁胶层及其它绝缘层、金属导电箔层材料表面清洁；

2)将基底磁胶层、胶粘剂层、金属导电箔层逐层按序叠加；

3)将叠加好的复合层材料进行预热处理，预热处理符合粘结剂的使用规范；

4)将热处理之后的复合层材料通过层压机进行压制，保温保压一定的时间即可得到本发明所述的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料。

通过本发明方法获得的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料,具有如下有益效果：

1)通常的FCCL材料不具有电磁屏蔽功能，本发明的材料区别于传统的FCCL就是使用了带有电磁屏蔽功能的磁胶，基材本身具备电磁屏蔽功能，从而本发明的FCCL材料本身具备电磁屏蔽功能，能在宽频范围对电磁波进行吸收与抑制，能满足电子设备整机对EMC的需求；

2)本发明通过使用磁胶基底层替代传统的PET或PI层，在后续整机模组降低了产品的整体厚度，满足电子产品轻薄化的要求；

3)本发明的材料可以用于FPC线路板的制造,尤其是有电磁屏蔽需求的线路板制造；

4)可以通过调节各个组成层的厚度来压制出不同厚度的产品，制造时的控制又简便；

5)制备的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料自身可以宽频屏蔽，应用范围不受自身质量、屏蔽形状的限制，应用范围广；

6)制备的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料是柔性轻便的材料；

7)制备的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料具有成本低，效率高的优点。

实施例1

根据本发明所述制造方法制备一种单面覆铜结构的新型的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料，即在磁胶基底层上层压复合一层铜箔材料，中间使用半固化片进行粘接，制备的材料中既含软磁材料磁胶又含导电材料铜。

使用的磁胶的厚度40μm，磁导200(@3MHz)(即3MHz的频点时磁导为200)；使用的金属导电箔为电解铜箔,铜箔厚度18um；使用的半固化片厚度在32um。制作方法具体包括以下步骤：

1)将基底磁胶层及铜箔层表面清洁后，按磁胶、半固化片及铜箔逐层按序叠加为一个单元，两个单元间间隔牛皮纸等材料，多个单元叠加放入层压模具内。

2)入模预压：入模预压之前，压机应先升温至175±2℃，以保证入模后立即开始层压，140T真空压机：预压压力0.56～0.7Mpa(80～100磅/平方英寸)，时间7～8分钟，预压后挤气1分钟。

3)施全压及保温保压：预压结束后，在保持温度不变的前提下，进行转压施全压操作，并按工艺参数要求进行保温保压。140T真空压机：全压压力1.12～1.4Mpa(160～200磅/平方英寸)，时间80分钟。

4)降温保全压(冷压)：全压及保温保压操作结束后，在保持压力不变的条件下，使层压板冷却至室温；将层压板转至冷压机，进行冷压操作。然后出模，脱模即可。

在上述的工艺条件下制成的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料的厚度为80um，其矫顽力为1.6A/m；饱和磁感应强度为1.15T，平均屏蔽效能达到65dB(@3MHz)(即3MHz时平均屏蔽效能达到65db)。

实施例2

根据本发明所述制造方法制备一种双面覆铜结构的新型带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料，即在磁胶基底层双面上各层压复合一层铜箔材料，中间使用丙烯酸类胶粘剂进行粘接。

使用的磁胶的厚度在30μm，磁导200(@3MHz)；使用电解铜箔，两层铜箔都是厚度12um；使用丙烯酸类热固胶，胶膜厚度12um。

1)将基底磁胶层及铜箔层表面清洁后，按铜箔、胶膜、磁胶、胶膜及铜箔逐层按序叠加为一个单元，两个单元间间隔牛皮纸等材料，多个单元叠加放入层压模具内。

2)入模预压：入模预压之前，压机应先升温至160±2℃，以保证入模后立即开始层压，140T真空压机：预压压力0.56～0.7Mpa(80～100磅/平方英寸)，时间4～5分钟，预压后挤气1分钟。

3)施全压及保温保压：预压结束后，在保持温度不变的前提下，进行转压施全压操作，并按工艺参数要求进行保温保压。140T真空压机：全压压力1.12～1.4Mpa(160～200磅/平方英寸)，时间60分钟。

4)降温保全压(冷压)：全压及保温保压操作结束后，在保持压力不变的条件下，使层压板冷却至室温；将层压板转至冷压机，进行冷压操作。然后出模，脱模即可。

在上述的工艺条件下，所制备的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料其厚度为75um，其矫顽力为1.6A/m；饱和磁感应强度为1.15T，平均屏蔽效能达到65dB(@3MHz)。

实施例3

根据本发明所述制造方法制备一种非对称的特殊的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料，即在磁胶基底层上用热固胶复合一层PI基材作为绝缘复合层，一面使用半固化片另一面使用热固胶，再在两面覆盖不同厚度的铜箔。总体结构依次是：35um铜箔、20um半固化片、30um磁胶、12um热固胶、12umPI膜、12um热固胶、12um铜箔。

使用的磁胶的厚度在30μm,磁导200(@3MHz)；使用电解铜箔，两层铜箔厚度分别是12um及35um；使用丙烯酸类热固胶，胶膜厚度12um。

1)将基底磁胶层、PI膜及铜箔层表面清洁后，按铜35um铜箔、20um半固化片、30um磁胶、12um热固胶、12umPI膜、12um热固胶、12um铜箔逐层按序叠加为一个单元，两个单元间间隔牛皮纸等材料，多个单元叠加放入层压模具内。

2)入模预压：入模预压之前，压机应先升温至175±2℃，以保证入模后立即开始层压，140T真空压机：预压压力0.56～0.7Mpa(80～100磅/平方英寸)，时间7～8分钟，预压后挤气1分钟。

3)施全压及保温保压：预压结束后，在保持温度不变的前提下，进行转压施全压操作，并按工艺参数要求进行保温保压。140T真空压机：全压压力1.12～1.4Mpa(160～200磅/平方英寸)，时间90分钟。

4)降温保全压(冷压)：全压及保温保压操作结束后，在保持压力不变的条件下，使层压板冷却至室温；将层压板转至冷压机，进行冷压操作。然后出模，脱模即可。

在上述的工艺条件下，所制备的带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料其厚度为133um，其矫顽力为1.6A/m；饱和磁感应强度为1.20T，平均屏蔽效能达到70dB(@3MHz)。

综上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应属于本发明的技术范畴。

Claims (13)

1.一种带有电磁屏蔽功能的复合FCCL材料，其特征在于，所述复合FCCL材料为层状结构，包括至少一层导电层和至少一层绝缘层，所述导电层和所述绝缘层相间，各层间用胶粘剂粘结，其中至少包括一个基础层状结构，所述基础层状结构包括：磁胶基底绝缘层，胶粘剂中间层和金属导电箔层。

2.根据权利要求1所述的复合FCCL材料，其特征在于，所述金属导电箔层是挠性覆铜板用的导体材料，为铜箔、铝箔或铜-铍合金箔；金属导体箔层粘接于磁胶基底绝缘层的单面或双面，或多层绝缘层的其他绝缘层的表面。

3.根据权利要求1所述复合FCCL材料，其特征在于，所述胶粘剂为热熔胶、热固胶和半固化片中的一种或一种以上的组合，包括：聚酯类胶粘剂、丙烯酸类胶粘剂、环氧或改性环氧类胶粘剂、聚酰亚胺类胶粘剂、酚醛-缩丁醛类胶粘剂。

4.根据权利要求1所述的复合FCCL材料，其特征在于，所述复合FCCL材料的总厚度为33-410μm，所述磁胶的厚度为20-100μm,铜箔为8-105um,热熔胶或热固胶或半固化片的厚度在5-50um。

5.根据权利要求1所述的复合FCCL材料，其特征在于，所述磁胶为高分子聚合物与磁性颗粒混合后压制而成。

6.根据权利要求1所述的复合FCCL材料，其特征在于，所述磁胶基底绝缘层材料的磁导率在3MHz频点时为30-220,体积电阻率大于10¹¹Ω·㎝。

7.根据权利要求5所述的复合FCCL材料，其特征在于，所述磁性颗粒为Fe、Si、B、Cu、Nb、Mo、Cr、Co、Ni、Mg、Zn、K、Ca或Al元素构成的二元或三元软磁性合金构成。

8.根据权利要求7所述的复合FCCL材料，其特征在于，所述软磁性合金的晶体结构、为准晶体、非晶体、或非晶纳米晶复合结构。

9.根据权利要求5所述的的复合FCCL材料，其特征在于，所述磁性颗粒为Mn、Zn、Ni、Mg、Ba、Co、O、Y、Al、Zr、Si、Ca、Bi或Ti元素构成的软磁性铁氧体颗粒。

10.根据权利要求1所述的复合FCCL材料，其特征在于，所述复合FCCL材料中多层绝缘层中除磁胶基底绝缘层之外的其他绝缘层材料包括：聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚酯酰亚胺薄膜、氟碳乙烯薄膜、亚酰胺纤维纸、和聚丁烯对酞酸盐薄膜。

11.一种根据权利要求1～10中的任一项所述的复合FCCL材料的制造方法，其特征在于，将磁胶基底绝缘层、胶粘剂中间层及金属导电箔层逐层按序叠加,通过层压的方法加工制造单面的复合FCCL材料。

12.一种根据权利要求1～10中的任一项所述的复合FCCL材料的制造方法，其特征在于，将金属导电层、胶层、磁胶基底绝缘层、胶层、金属导电层逐层按序叠加,通过层压的方法加工制造双面的复合FCCL材料。

13.一种根据权利要求1～10中的任一项所述的复合FCCL材料的制造方法，其特征在于，

按导电层和绝缘层相间，各层间用胶粘剂粘结的方式进行多次叠加，层压后可得多层的复合FCCL材料，其中的绝缘层中至少包含一层磁胶基底绝缘层或含磁胶的绝缘复合层。