CN108001005A - 一种低介电覆铜板 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种低介电覆铜板,采用无规排列的聚四氟乙烯纤维网、单向排列的聚四氟乙烯纤维层和纤维布等作为增强材料,多次浸渍聚四氟乙烯乳液,达到所需厚度。所述的聚四氟乙烯浓缩液需经稀释至固体含量为50%~75%,粘度为35~45mpa·S的聚四氟乙烯乳液,所述乳液中聚四氟乙烯的颗粒尺寸约为0.1~0.5μm。预浸料经分切、叠层、覆金属箔及叠Book之后,推入高温热压机进行烧结成型,即可制得层压板。本发明中聚四氟乙烯乳液与聚四氟乙烯纤维的相容性更好,更加有利于聚四氟乙烯树脂浸透到聚四氟乙烯纤维中;采用该结构制作的复合材料和层压板具有更低介电常数、低介质损耗角正切、低吸湿性、同时还具有优异的耐腐蚀性和较高的机械强度。
Description
技术领域
本发明属于覆铜板领域,具体地说,本发明涉及制作一种低介电覆铜板。
背景技术
近年来,随着3G、4G、5G无线通讯技术的发展,以及汽车防撞技术的发展,对电子产品中印制电路基材的高频特性提出了更高的要求。传统覆铜板的介电常数通常在4.60以上,已经无法满足新形势下高频高速的最新需求。因此,制作能应用于高频高速领域的印制电路板就成为电子电路行业新的研究热点之一。
在目前的覆铜板行业内,低介电常数的覆铜板有如下几种制作方法:浙江华正新材料将空心玻璃微珠添加到配方中,制得介电常数2.7(1GHz)的覆铜板(CN102310607A)。郴州功田电子采用聚苯醚和聚全氟乙烯乳液来降低覆铜板的介电常数,制得介电常数3.2的覆铜板(CN104650574A)。广东生益采用氰酸酯树脂降低覆铜板的介电常数(CN102127296A)。
对于覆铜板行业来说,想要获得较低的介电常数,采用聚四氟乙烯(PTFE)是比较好的选择。PTFE具有良好的电绝缘性、化学稳定性和热稳定性,此外其介电常数为2.1,并且在高频内介电常数和介质损耗角正切比较稳定,是制备低介电常数覆铜板的首选材料。专利200410051023.1公布了一种高性能聚四氟乙烯覆铜板的制备方法,尽管获得了介电常数为2.4左右的聚四氟乙烯覆铜板,但其仍需要采用玻纤布为增强材料,而玻璃纤维的介电常数大于6.8(1MHz),若采用介电常数更低的增强材料,则可以使覆铜板的介电常数更低。
综上所述,目前市场上所述的聚四氟乙烯覆铜板和层压板制造时所用的增强材料均为玻璃纤维布,为了得到更低的介电常数和介质损耗,有必要对聚四氟乙烯纤维加以研究和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低介电覆铜板,该覆铜板以聚四氟乙烯纤维代替玻璃纤维作为增强材料、用聚四氟乙烯树脂浸润聚四氟乙烯纤维烘干后制得半固化片,将半固化片经叠卜、覆铜、热压制得覆铜板,所得覆铜板具有优异的介电性能、高绝缘性、高强度,适用于印制电路板领域。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种低介电覆铜板,包括至少一张半固化片以及叠合于半固化片一面或两面的铜箔,所述半固化片包括聚四氟乙烯纤维以及附着于聚四氟乙烯纤维上的聚四氟乙烯树脂。该覆铜板包含合并在一起的聚四氟乙烯纤维。
本发明的特点还在于:
该覆铜板中所述的聚四氟乙烯纤维的形态选自无规排列的纤维网、单向排列的纤维层或纤维布中的任意一种。
该覆铜板中所述的聚四氟乙烯树脂是由分散聚四氟乙烯浓缩液以及复合材料中经部分溶解聚四氟乙烯纤维再结晶的一种材料形成的。所述的聚四氟乙烯浓缩液为经稀释至固体含量为50%~75%、粘度为35~45mpa·s的聚四氟乙烯乳液,所述聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯的颗粒尺寸约为0.1~0.5μm。
一种半固化片,所述半固化片由上述的聚四氟乙烯纤维和聚四氟乙烯树脂而制备。所述半固化片是聚四氟乙烯纤维网、纤维层或纤维布经浸渍聚四氟乙烯乳液、在烘箱中烧结而制得。通常要使半固化片达到所需厚度则需经过多次浸渍,该过程中并不是每次浸渍后都需进行烧结,浸渍前三次可以免除烧结,此时浸渍过的聚四氟乙烯纤维需经过辊压以使聚四氟乙烯乳液浸透填满聚四氟乙烯纤维中的空隙,后续的每次浸渍后均应进行烧结。不同的浸渍和烧结次数可以使预浸料达到不同厚度,但是浸渍次数不能超过10次,因为过厚的半固化片厚度在烧结干燥后易生成裂纹,影响半固化片烧结的最终质量。半固化片上的涂层临界开裂厚度为25μm。
聚四氟乙烯纤维的浸渍是在浸胶机中进行,浸胶机的胶槽应带有夹层以保持聚四氟乙烯乳液的温度在20~35℃之间,优选地为30℃。同时浸胶槽应有槽盖以尽量减少水分挥发以保证聚四氟乙烯乳液的温度恒定。
浸胶机的烘箱由三段组成:干燥段、烘焙段和烧结段,温度设置分别为40~90℃、260~300℃和400~420℃。若烘焙后的预浸料经辊压之后再进行烧结,可使聚四氟乙烯树脂充分填满聚四氟乙烯纤维中的空隙并均匀分布,既增加了粘结强度,还可使预浸料表面更光洁,其介电性能更稳定。
本发明所述覆铜板包括多个叠合的半固化片,所述半固化片由上述的聚四氟乙烯纤维和聚四氟乙烯树脂而制备。将半固化片经分切、叠层、覆金属箔及叠Book之后,推入高温热压机进行烧结成型,即可制得覆铜板。所覆金属箔选自铜箔、铝箔、银箔和金箔。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明以聚四氟乙烯纤维代替玻璃纤维浸渍聚四氟乙烯树脂,制作一种新型印制电路基材用聚四氟乙烯层压板,与玻璃纤维浸渍聚四氟乙烯乳液相比,具有以下有益效果:首先,本发明中聚四氟乙烯乳液与聚四氟乙烯纤维的相容性更好,更加有利于聚四氟乙烯树脂浸透到聚四氟乙烯纤维中;其次,采用该结构制作的覆铜板具有更低介电常数和更低介质损耗角正切、低吸湿性、同时还能具有优异的耐腐蚀性和较高的机械强度,该方法制作低介电覆铜板的又一新思路。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种低介电覆铜板,其制作工艺过程依次为:
(1)配置聚四氟乙烯溶液。将聚四氟乙烯浓缩液加稀释至固体聚四氟乙烯树脂的含量为65%,胶液粘度为40mpa·s。稀释剂为非离子型表面活性剂或蒸馏水。还可包括乳化剂和分散剂等助剂。
(2)浸渍。将聚四氟乙烯纤维布浸渍在配置好的聚四氟乙烯溶液中,该过程需要多次浸渍已达到与其厚度的半固化片。前三次浸渍后可不经过辊压和烘烤,但后续的每次浸渍均需经过辊压,使聚四氟乙烯乳液充分填满聚四氟乙烯纤维中的空隙,并且辊压后必须进行烘烤,温度必须低于300℃。该实施例中浸渍5次,烧结后半固化片单重为180g/m2,厚度为80μm。
(3)对多次浸渍后的半固化片进行烘烤干燥。烘烤包括三个阶段,第一阶段为蒸发水分阶段,烘烤温度为60℃,时间为5min;第二阶段为烘焙阶段,烘烤温度为300℃,时间为5min,以除去助剂等低温可挥发物质,使聚四氟乙烯树脂充分填满聚四氟乙烯纤维中的空隙并均匀分布,既增加了粘结强度,还可使半固化片表面更光洁,其介电性能更稳定;第三阶段为烧结阶段,烘烤温度400℃,时间为3min。
(4)将上述得到的半固化片根据不同的厚度要求进行叠配,两侧附上铜箔进行层压,得到不同厚度的聚四氟乙烯覆铜板。本实施例中取16张粘结片叠合在一起,两面附上1oz铜箔。在层压工艺为380℃/3h,压力控制为75kgf/cm2的条件下进行层压,制得该实施例的覆铜板,其性能见表1。
表1实施例1制作的覆铜板性能
介电常数Dk(1GHz) | 介质损耗角正切Df(1GHz) | 剥离强度(N/mm) | 绝缘电阻(Ω) |
2.25 | 0.0008 | 1.75 | 8.92*1018 |
实施例2
一种低介电覆铜板,其制造工艺过程依次为:
(1)配置聚四氟乙烯溶液。将聚四氟乙烯浓缩液加稀释至固体聚四氟乙烯树脂的含量为75%,胶液粘度为45mpa·s。稀释剂为非离子型表面活性剂或蒸馏水。还可包括乳化剂和分散剂等助剂。
(2)浸渍。将聚四氟乙烯纤维布浸渍在配置好的聚四氟乙烯溶液中,该过程需要多次浸渍已达到与其厚度的半固化片。前三次浸渍后可不经过辊压和烘烤,但后续的每次浸渍均需经过辊压,使聚四氟乙烯乳液充分填满聚四氟乙烯纤维中的空隙,并且辊压后必须进行烘烤,温度必须低于300℃。该实施例中浸渍10次,烘烤温度为250℃,烘烤后半固化片单重为150g/m2,厚度为85μm。
(3)烘烤干燥。烘烤包括三个阶段,第一阶段为蒸发水分阶段,烘烤温度为70℃,时间为5min;第二阶段为烘焙阶段,烘烤温度为315℃,时间为5min,以除去助剂等低温可挥发物质,使聚四氟乙烯树脂充分填满聚四氟乙烯纤维中的空隙并均匀分布,既增加了粘结强度,还可使半固化片表面更光洁,其介电性能更稳定;第三阶段为烧结阶段,烘烤温度410℃,时间为3min。
(4)将上述得到的半固化片根据不同的厚度要求进行叠配,两侧附上铜箔进行层压,得到不同厚度的聚四氟乙烯覆铜板。本实施例中取10张粘结片叠合在一起,两面附上1oz铜箔。在层压工艺为380℃/3h,压力控制为75kgf/cm2的条件下进行层压,制得该实施例的覆铜板,其性能见表2。
表2实施例2制作的覆铜板性能
介电常数Dk(1GHz) | 介质损耗角正切Df(1GHz) | 剥离强度(N/mm) | 绝缘电阻(Ω) |
2.2 | 0.0008 | 1.67 | 1.58*1019 |
实施例3
一种低介电覆铜板,其制造工艺过程依次为:
(1)配置聚四氟乙烯溶液。将聚四氟乙烯浓缩液加稀释至固体聚四氟乙烯树脂的含量为50%,胶液粘度为35mpa·s。稀释剂为非离子型表面活性剂或蒸馏水。还可包括乳化剂和分散剂等助剂。
(2)浸渍。将聚四氟乙烯纤维无纺布浸渍在配置好的聚四氟乙烯溶液中,该过程需要多次浸渍已达到与其厚度的半固化片。前三次浸渍后可不经过辊压和烘烤,但后续的每次浸渍均需经过辊压,使聚四氟乙烯乳液充分填满聚四氟乙烯纤维中的空隙,并且辊压后必须进行烘烤,温度必须低于300℃。该实施例中浸渍8次,烘烤温度为250℃,烘烤后半固化片单重为160g/m2,厚度为70μm。
(3)烘烤干燥。烘烤包括三个阶段,第一阶段为蒸发水分阶段,烘烤温度为65℃,时间为5min;第二阶段为烘焙阶段,烘烤温度为305℃,时间为5min,以除去助剂等低温可挥发物质,使聚四氟乙烯树脂充分填满聚四氟乙烯纤维中的空隙并均匀分布,既增加了粘结强度,还可使半固化片表面更光洁,其介电性能更稳定;第三阶段为烧结阶段,烘烤温度420℃,时间为3min。
(4)将上述得到的半固化片根据不同的厚度要求进行叠配,两侧附上铜箔进行层压,得到不同厚度的聚四氟乙烯覆铜板。本实施例中取10张粘结片叠合在一起,两面附上1oz铜箔。在层压工艺为380℃/3h,压力控制为75kgf/cm2的条件下进行层压,制得该实施例的覆铜板,其性能见表3。
表3实施例3制作的覆铜板性能
介电常数Dk(1GHz) | 介质损耗角正切Df(1GHz) | 剥离强度(N/mm) | 绝缘电阻(Ω) |
2.28 | 0.0009 | 1.62 | 4.56*1018 |
对比例1
普通FR-4的制造工艺过程为:
(1)配置环氧树脂胶黏剂。将双酚A型环氧树脂、双氰胺、二甲基咪唑放入烧杯中,加入一定量的二甲基甲酰胺,将胶液粘度调节至35s,胶液固体含量控制在65~70%。
(2)浸渍和烘烤。用玻璃纤维布浸渍上述制备好的环氧树脂胶黏剂,根据所需单重调节双辊间隙,将浸渍过的玻璃纤维布经过辊压、在170℃烘箱中烘烤后,得到半固化片。半固化片单重控制350~380g/m2。
(3)将所得半固化片根据不同厚度要求进行叠配,两侧附上铜箔进行层压,得到普通FR-4覆铜板。本实对比例中取5张粘结片叠合在一起,两面附上1oz铜箔。在层压工艺为170℃/1h,压力控制为30kgf/cm2的条件下进行层压,制得该对比例的覆铜板,其性能见表4。
表4对比例1制作的覆铜板性能
介电常数Dk(1GHz) | 介质损耗角正切Df(1GHz) | 剥离强度(N/mm) | 绝缘电阻(Ω) |
4.5 | 0.003 | 1.48 | 3.25*1014 |
对比例2
玻璃纤维布浸渍聚四氟乙烯乳液所得覆铜板的制造工艺过程为:
(1)配置聚四氟乙烯溶液。将聚四氟乙烯浓缩液加稀释至固体聚四氟乙烯树脂的含量为60%,胶液粘度为40mpa·s。稀释剂为非离子型表面活性剂或蒸馏水。还可包括乳化剂和分散剂等助剂。
(2)浸渍和烘烤。用玻璃纤维布浸渍上述制备好的聚四氟乙烯乳液,为了达到所需厚度的半固化片必须经过多次浸渍,经过辊压后使聚四氟乙烯乳液尽量填满玻璃纤维布的空隙中。辊压后再进行烘烤,烘烤温度为280℃。该实施例中浸渍次数为5次,半固化片单重为280g/m2。
(3)将所得半固化片根据不同厚度要求进行叠配,两侧附上铜箔进行层压,得到普通FR-4覆铜板。本对比例中取8张粘结片叠合在一起,两面附上1oz铜箔。在层压工艺为380℃/3h,压力控制为75kgf/cm2的条件下进行层压,制得该对比例的覆铜板,其性能见表5。
表5对比例2制作的覆铜板性能
介电常数Dk(1GHz) | 介质损耗角正切Df(1GHz) | 剥离强度(N/mm) | 绝缘电阻(Ω) |
2.8 | 0.001 | 1.21 | 2.98*1016 |
由上述例子可以看出,与普通FR-4覆铜板和玻璃纤维布浸渍聚四氟乙烯乳液所得覆铜板相比,本发明所述技术方案所制作的覆铜板具有更加优异的介电性能,更好的剥离强度和绝缘性。
本发明由聚四氟乙烯纤维布多次浸渍聚四氟乙烯溶液制得的半固化片,由于使用的胶液和增强材料属于同一种材料,因此与玻璃纤维布相比,聚四氟乙烯纤维布与聚四氟乙烯溶液的相容性更好,制得的预浸料浸胶质量好、空隙少、含胶量均匀、表面平整。此外,由于聚四氟乙烯材料优异的介电性,制作的覆铜板介电性能优异、绝缘性能突出,机械性能良好,在通信领域基板材料的介电性能方面具有非常好的优势。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种低介电覆铜板,包括至少一张半固化片以及叠合于半固化片一面或两面的铜箔,所述半固化片包括聚四氟乙烯纤维以及附着于聚四氟乙烯纤维上的聚四氟乙烯树脂。
2.如权利要求1所述的覆铜板,其特征在于,其中所述的聚四氟乙烯纤维的形态选自无规排列的纤维网、单向排列的纤维层或纤维布中的任意一种。
3.如权利要求1所述的覆铜板,其特征在于,所述聚四氟乙烯树脂的固体含量为50%~75%。
4.如权利要求1或3所述的覆铜板,其特征在于,所述聚四氟乙烯树脂的粘度为35~45mpa.s。
5.如权利要求1、3或4所述的覆铜板,其特征在于,所述聚四氟乙烯树脂乳液中聚四氟乙烯的颗粒尺寸为0.1~0.5μm。
6.一种根据权利要求1-5任一所述的聚四氟乙烯纤维以及附着于聚四氟乙烯纤维上的聚四氟乙烯树脂制作的预浸料、层压板、覆铜板及印制电路板。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180508 |
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