CN108307579A - 具有复合式叠构的低介电损耗frcc基板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，从上到下依次包括低轮廓铜箔层、上极低介电胶层、芯层、下极低介电胶层和离型层，其中芯层为聚酰亚胺膜，低轮廓铜箔层的Rz值为0.4‑1.0μm，上极低介电胶层和下极低介电胶层的Dk值各自为2.0‑3.0(10GHz)，且Df值各自为0.002‑0.010(10GHz)，而且低轮廓铜箔层、上极低介电胶层、芯层和下极低介电胶层所构成的叠构的接着强度>0.7kgf/cm，且吸水率为0.01‑1.5％。故本发明不但电性良好，而且具备高速传输性、低热膨胀系数、在高温湿度环境下稳定的dk/df性能、超低吸水率、良好的UV镭射钻孔能力、适合高密度组装的低反弹力以及极佳的机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及FPC(柔性线路板)用FRCC(柔性涂胶铜箔)基板及其制备技术领域，特别涉及一种具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板。
背景技术
随着信息技术的飞跃发展，为满足信号传送高频高速化、散热导热快速化以及生产成本最低化，各种形式的混压结构多层板的设计与应用应运而生。印刷电路板是电子产品中不可或缺的材料，而随着消费性电子产品需求增长，对于印刷电路板的需求也是与日俱增。由于软性印刷电路板(FPC，Flexible Printed Circuit)具有可挠曲性及可三度空间配线等特性，在科技化电子产品强调轻薄短小、可挠曲性、高频率的发展驱势下，目前被广泛应用于计算机及其外围设备、通讯产品以及消费性电子产品等。
在高频领域，无线基础设施需要提供足够低的插损，才能有效提高能源利用率。随着5G通讯、毫米波、航天军工的加速发展，高频高速FPC(柔性电路板)/PCB(印刷电路板)需求业务来临，随着大数据、物联网等新兴行业兴起以及移动互连终端的普及,快速地处理、传送信息,成为通讯行业重点。在通讯领域,未来5G网络比4G拥有更加高速的带宽、更密集的微基站建设,网速更快。应物联网与云端运算以及新时代各项宽频通讯之需求，发展高速伺服器与更高传输速度的手机已成市场之趋势。一般而言，FPC/PCB是整个传输过程中主要的瓶颈，若是欠缺良好的设计与电性佳的相关材料，将严重延迟传输速度或造成讯号损失。这就对电路板材料提出了很高的要求。此外,当前业界主要所使用的高频基板主要为LCP(液晶)板、PTFE(聚四氟乙烯)纤维板，然而也受到制程技术的限制，对制造设备的要求高且需要在较高温环境(>280℃)下才可以操作，随之也造成了其膜厚不均匀，而膜厚不均会造成电路板的阻抗控制不易；此外，又面临了不能使用快压机设备，导致加工困难等问题。而其它树脂类膜虽然没有上述问题，但面临电性不佳、接着力太弱或者机械强度不好等问题。
一般的环氧树脂系产品，于下游产业的小孔径(<100μm)UV(紫外线)镭射加工下表现并不理想，容易造成通孔(PTH,Plating Through Hole)孔洞内缩，只适合采用在较大孔径的机械钻孔的方式，工艺适应性较差。
此外，当前的Bond Ply(导热绝缘材料)产品于下游产业使用需要剥离离型层然后压合上铜箔，使用FRCC基板(FRCC，Flexible Resin Coated Copper)可以节省下游的加工工序，可以直接搭配其他LCP板或是PI(聚酰亚胺)双面板使用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，本发明不但电性良好，而且具备高速传输性、低热膨胀系数、在高温湿度环境下稳定的dk/df性能、超低吸水率、良好的UV镭射钻孔能力、适合高密度组装的低反弹力以及极佳的机械性能；另外，涂布法当前技术最多只能涂50微米左右的厚度，本发明的制备方法可以轻易得到100微米以上的厚膜。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，包括
芯层，所述芯层为聚酰亚胺膜；所述芯层具有相对的上、下表面；
极低介电胶层，所述极低介电胶层具有两层且分别为上极低介电胶层和下极低介电胶层，所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层分别形成于所述芯层的上、下表面；
低轮廓铜箔层，所述低轮廓铜箔层形成于所述上极低介电胶层的上表面，且所述上极低介电胶层粘接所述芯层和所述低轮廓铜箔层；
离型层，所述离型层形成于所述下极低介电胶层的下表面，且所述下极低介电胶层粘接所述芯层和所述离型层。
为解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：
所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层的Dk(介电常数)值各自为2.0-3.0(10GHz)，且Df(介电损耗因子)值各自为0.002-0.010(10GHz)。
进一步地说，所述低轮廓铜箔层的Rz(表面粗糙度)值为0.4-1.0μm，且所述低轮廓铜箔层为压延铜箔层或电解铜箔层。
进一步地说，所述芯层的厚度为5-50μm；
所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层的厚度皆为2-50μm；
所述低轮廓铜箔层的厚度为1-35μm。
较佳的是，所述芯层的厚度为5-12.5μm。
更佳的是，所述芯层的厚度为5-7.5μm。
进一步地说，所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层的材料皆为氟树脂、环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、双马来酰亚胺系树脂和聚酰亚胺系树脂中的至少一种。
进一步地说，所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层皆为热固型聚酰亚胺系树脂胶层，且所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层中的聚酰亚胺系树脂含量皆为40-90％。
进一步地说，所述离型层为离型膜或离型纸，所述离型膜的材料为聚丙烯、双向拉伸聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。
进一步地说，所述低轮廓铜箔层、所述上极低介电胶层、所述芯层和所述下极低介电胶层所构成的叠构的接着强度>0.7kgf/cm。
进一步地说，所述低轮廓铜箔层、所述上极低介电胶层、所述芯层和所述下极低介电胶层所构成的叠构的吸水率为0.01-1.5％。
进一步地说，所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板的制备方法，包括下述步骤：
步骤一、将所述上极低介电胶层涂布于所述芯层的一面，并予以烘干及压合；
步骤二、在所述上极低介电胶层的上表面压合所述低轮廓铜箔层；
步骤三、将所述下极低介电胶层涂布于所述芯层的另一面，并予以烘干及压合；
步骤四、在所述下极低介电胶层的下表面压合所述离型层，即得成品。
本发明的有益效果是：本发明包括芯层，上、下极低介电胶层，低轮廓铜箔层和离型层共五层，结构合理，故本发明至少具有以下优点：
一、由于本发明采用从上到下为低轮廓铜箔层、上极低介电胶层、芯层、下极低介电胶层和离型层的叠构，相较于传统的Bond Ply产品于下游产业使用时需要剥离离型层然后压合铜箔层，而本发明剥离离型层后可以直接搭配其他LCP板或PI双面板直接使用，不需要再加一层用于粘接的纯胶，节省下游加工工序，进而节约生产成本，提高生效率；
二、本发明采用低轮廓铜箔层，信号传输过程中具有集肤效应，由于低轮廓铜箔表面粗糙度较低，结晶细腻，表面平坦性较佳，因而信号能实现高速传输，同时上、下极低介电胶层具有较低且稳定的Dk/Df性能，可减少信号传输过程中的损耗，进一步提高信号传输质量，完全能胜任FPC高频高速化、散热导热快速化以及生产成本最低化发展的需要；
三、本发明中上、下极低介电胶层的Dk值为2.0-3.0(10G Hz)，Df值为0.002-0.010(10G Hz)，极低的并且在高温湿度环境下稳定的Dk/Df值，使得本发明适合低温(低于180℃)快速压合，工艺加工性强，而且对制作设备要求低，进而降低生产成本，其设备操作性和加工性均优于现有的LCP基板和PTFE纤维板；更佳的是，由于适合低温压合，大大降低了制备FPC过程中线路氧化的风险；
四、由于本发明的芯层为聚酰亚胺膜，上、下极低介电胶层为聚酰亚胺系层，故本发明相较于传统的环氧树脂系产品，更适合下游产业的小孔径(<100μm)UV镭射加工，不容易造成通孔(PTH,Plating Through Hole)或孔洞内缩，压合时膜厚均匀，阻抗控制良好，不单只适合采用较大孔径的机械钻孔的加工方式，工艺适应性较强；
五、本发明与LCP板相比具有较低的反弹力，仅为LCP板反弹力的一半左右，适合下游高密度组装制程；
六、本发明的芯层为聚酰亚胺膜，上、下极低介电胶层为聚酰亚胺系树脂胶层，由于聚酰亚胺系树脂具有低吸水率，故本发明的整体吸水率在0.01-1.5％，由于超低的吸水率，吸水后性能稳定，具有较佳的电气性能；
七、本发明还具有热膨胀性佳、可挠性佳、耐焊锡性高和极佳的机械性能等优点，而且接着强度佳，接着强度>0.7kgf/cm。
本发明的上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
附图中各部分标记如下：
100-低轮廓铜箔层、200-上极低介电胶层、300-芯层、400-下极低介电胶层和500-离型层。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例：一种具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，如图1所述，包括
芯层300，所述芯层300为聚酰亚胺膜；所述芯层300具有相对的上、下表面；
极低介电胶层，所述极低介电胶层具有两层且分别为上极低介电胶层200和下极低介电胶层400，所述上极低介电胶层200和所述下极低介电胶层400分别形成于所述芯层300的上、下表面；
低轮廓铜箔层100，所述低轮廓铜箔层100形成于所述上极低介电胶层200的上表面，且所述上极低介电胶层200粘接所述芯层300和所述低轮廓铜箔层100；
离型层500，所述离型层500形成于所述下极低介电胶层400的下表面，且所述下极低介电胶层400粘接所述芯层300和所述离型层500。
所述上极低介电胶层200和所述下极低介电胶层400的Dk(介电常数)值各自为2.0-3.0(10GHz)，且Df(介电损耗因子)值各自为0.002-0.010(10GHz)。
优选的，所述上极低介电胶层200和所述下极低介电胶层400的Dk(介电常数)值各自为2.3-3.0(10GHz)。
所述低轮廓铜箔层100的Rz(表面粗糙度)值为0.4-1.0μm，且所述低轮廓铜箔层100为压延铜箔层(ED)或电解铜箔层(RA)。
优选的，所述低轮廓铜箔层为压延铜箔层，更佳的为日矿金属有限公司的HA或HAV2产品。
所述芯层300的厚度为5-50μm；所述上极低介电胶层200和所述下极低介电胶层400的厚度皆为2-50μm；所述低轮廓铜箔层100的厚度为1-35μm。
优选的，所述芯层300的厚度为5-12.5μm；所述上极低介电胶层200和所述下极低介电胶层400的厚度皆为10-50μm；所述低轮廓铜箔层100的厚度为6-18μm。
较佳的是，所述芯层的厚度为5-12.5μm。
更佳的是，所述芯层的厚度为5-7.5μm。
所述上极低介电胶层200和所述下极低介电胶层400的材料皆为氟树脂、环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、双马来酰亚胺系树脂和聚酰亚胺系树脂中的至少一种。
所述上极低介电胶层200和所述下极低介电胶层400皆为热固型聚酰亚胺系树脂胶层，且所述上极低介电胶层200和所述下极低介电胶层400中的聚酰亚胺系树脂含量皆为40-90％。
所述离型层500为离型膜或离型纸，所述离型膜的材料为聚丙烯、双向拉伸聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。
所述低轮廓铜箔层100、所述上极低介电胶层200、所述芯层300和所述下极低介电胶层400所构成的叠构的接着强度>0.7kgf/cm。
所述低轮廓铜箔层100、所述上极低介电胶层200、所述芯层300和所述下极低介电胶层400所构成的叠构的吸水率为0.01-1.5％。
所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板的制备方法，包括下述步骤：
步骤一、将所述上极低介电胶层涂布于所述芯层的一面，并予以60-160℃烘干及0.8-3.0kg压力/50-90℃压合；
步骤二、在所述上极低介电胶层的上表面压合所述低轮廓铜箔层，以0.8-3.0kg压力/50-90℃压合；
步骤三、将所述下极低介电胶层涂布于所述芯层的另一面，并予以烘干及压合，60-160℃烘干及0.8-3.0kg压力/50-90℃压合；
步骤四、在所述下极低介电胶层的下表面压合所述离型层，即得成品。本发明的实施例与现有技术的LCP板进行基本性能比较，如下表1和表2记录。
表1:
表2：
注：表1和表2性能指标的测试方法执行《软板组装要项测试准则》(TPCA-F-002)。
由表1和表2可知，本发明的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板具有极佳的高速传输性、低热膨胀系数、在高温湿度环境下稳定的dk/df性能、超低吸水率、良好的UV镭射钻孔能力、适合高密度组装的低反弹力以及极佳的机械性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，其特征在于：包括
芯层，所述芯层为聚酰亚胺膜；所述芯层具有相对的上、下表面；
极低介电胶层，所述极低介电胶层具有两层且分别为上极低介电胶层和下极低介电胶层，所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层分别形成于所述芯层的上、下表面；
低轮廓铜箔层，所述低轮廓铜箔层形成于所述上极低介电胶层的上表面，且所述上极低介电胶层粘接所述芯层和所述低轮廓铜箔层；
离型层，所述离型层形成于所述下极低介电胶层的下表面，且所述下极低介电胶层粘接所述芯层和所述离型层。
2.根据权利要求1所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，其特征在于：所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层的Dk(介电常数)值各自为2.0-3.0(10GHz)，且Df(介电损耗因子)值各自为0.002-0.010(10GHz)。
3.根据权利要求1所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，其特征在于：所述低轮廓铜箔层的Rz(表面粗糙度)值为0.4-1.0μm，且所述低轮廓铜箔层为压延铜箔层或电解铜箔层。
4.根据权利要求1所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，其特征在于：
所述芯层的厚度为5-50μm；
所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层的厚度皆为2-50μm；
所述低轮廓铜箔层的厚度为1-35μm。
5.根据权利要求1所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，其特征在于：所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层的材料皆为氟树脂、环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、双马来酰亚胺系树脂和聚酰亚胺系树脂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，其特征在于：所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层皆为热固型聚酰亚胺系树脂胶层，且所述上极低介电胶层和所述下极低介电胶层中的聚酰亚胺系树脂含量皆为40-90％。
7.根据权利要求1所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，其特征在于：所述离型层为离型膜或离型纸，所述离型膜的材料为聚丙烯、双向拉伸聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，其特征在于：所述低轮廓铜箔层、所述上极低介电胶层、所述芯层和所述下极低介电胶层所构成的叠构的接着强度>0.7kgf/cm。
9.根据权利要求1所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板，其特征在于：所述低轮廓铜箔层、所述上极低介电胶层、所述芯层和所述下极低介电胶层所构成的叠构的吸水率为0.01-1.5％。
10.根据权利要求1所述的具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤一、将所述上极低介电胶层涂布于所述芯层的一面，并予以烘干及压合；
步骤二、在所述上极低介电胶层的上表面压合所述低轮廓铜箔层；
步骤三、将所述下极低介电胶层涂布于所述芯层的另一面，并予以烘干及压合；
步骤四、在所述下极低介电胶层的下表面压合所述离型层，即得成品。
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