CN109532145B - 一种无胶型双面挠性覆铜板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无胶型双面挠性覆铜板，包括上下两层铜箔和夹设于两层铜箔之间的绝缘层，其特征在于：所述绝缘层为由位于中间的热固性聚酰亚胺树脂薄膜和位于热固性聚酰亚胺树脂薄膜上下两侧的热塑性聚酰亚胺树脂薄膜组成的TPI/PI/TPI复合薄膜。本发明还提供无胶型双面挠性覆铜板的制备方法，包括三孔连续涂布工艺、亚胺化工艺和压合工艺，三孔连续涂布工艺取代了传统的工艺，避免因多次重复涂布引起膜层吸湿引起的膜层结构变化及引发的翘曲问题，使得生产效率提高，生产成本下降，此外，本发明还具有良好的机械性和剥离强度。

Description

一种无胶型双面挠性覆铜板及其制备方法
技术领域
本发明涉及覆铜板技术领域，特别涉及一种覆铜板及其制备方法，尤其是一种无胶型双面挠性覆铜板及其制备方法。
背景技术
随着电子行业技术的不断发展，其对电子产品的要求不断提高，越来越多的电子产品趋向薄型化、高集成度方向发展，因此要求相应的挠性覆铜板更轻更薄，并且同时由于电子产品的功能越来越强、集成度越来越好，对挠性覆铜板的耐热性、稳定性、可靠性都提出了更高的要求。
柔性覆铜板是生产柔性印刷电路板的基本材料,其生产工艺对电子产品的性能和外观有着极大地影响。根据产品的结构不同可分为：三层柔性覆铜板(3L-FCCL)和二层柔性覆铜板(2L-FCCL)。3L-FCCL含有环氧系列和丙烯酸酯类胶粘剂，耐温性能不高,使得3LFCCL的整体耐高温性能不高，不能应用于发热量大的高密度多层电路中。而2L-FCCL只使用聚酰亚胺膜，尺寸稳定性、耐热性能更好，这对精密加工的电路板而言，能节约成本减少废品率并且提高了使用性能。
然而，现有技术中，由于无胶双面挠性覆铜板的制造方法主要有层压法和溅镀法：溅镀法是在绝缘基膜的表面先溅镀铜再电镀铜而成二层法双面挠性覆铜板，该方法的投资成本高，且有废液处理问题，仅有少数厂家使用该方法；层压法是通过高温辊压的方法获得双面挠性覆铜板，其结构为：铜箔(Cu)/热塑性聚酰亚胺(TPI)/热固性聚酰亚胺(PI)/热塑性聚酰亚胺(TPI)/铜箔(Cu)，即Cu/TPI/PI/TPI/Cu结构，已成目前二层法双面挠性覆铜板的主流生产方法，代表厂家是日本新日铁化学株式会社和日本钟渊化学株式会社。新日铁化学株式会社采用依次涂布三次的方法制造二层法双面挠性覆铜板，即依次在铜箔毛面(粗糙面)上涂布热塑性聚酰亚胺、热固性聚酰亚胺、热塑性聚酰亚胺，再与另一张铜箔高温压合，因其配方体系中加入较多的填充粉料，所制得的产品剥离强度及机械性能较差；韩国SK化学则是在铜箔毛面上分别涂布热固性聚酰亚胺和热塑性聚酰亚胺，然后再将两片涂布好的半成品进行高温对压，使热塑性聚酰亚胺融为一体，得到无胶双面挠性覆铜板，此法所制得的产品剥离强度较低，且容易出现耐焊性问题，可靠性不足；而钟渊化学株式会社则出售含有TPI/PI/TPI结构(即在热固性聚酰亚胺膜的两面各有一层很薄的热塑性聚酰亚胺)的聚酰亚胺复合膜给专业的挠性覆铜板制造商，由后者在聚酰亚胺复合膜的上下面覆上铜箔后，经高温压合制造成二层法双面挠性覆铜板，这种方法所使用的复合膜因其制作难度较高，良率较难控制，目前主要由钟渊、宇部、杜邦等几家厂商可生产提供，成本较高是其主要问题。因此,需要设计一种低成本，机械性能好和剥离强度高的双面挠性覆铜板来满足要求越来越高的市场需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无胶型双面挠性覆铜板，该无胶型双面挠性覆铜板成本低，剥离强度高且机械性能好。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种无胶型双面挠性覆铜板，包括上下两层铜箔和夹设于两层铜箔之间的绝缘层：所述绝缘层为由位于中间的热固性聚酰亚胺树脂薄膜和位于热固性聚酰亚胺树脂薄膜上下两侧的热塑性聚酰亚胺树脂薄膜组成的TPI/PI/TPI复合薄膜，形成的无胶型双面挠性覆铜板的结构为Cu/TPI/PI/TPI/Cu。
优选的，所述热固性聚酰亚胺由芳香族四酸二酐及芳香族二胺溶解于极性非质子溶剂中反应生成前体热固性聚酰胺酸溶液，然后经热酰亚胺化制成，不添加任何有机硅聚合物填料。
优选的，所述TPI/PI/TPI复合薄膜的厚度为6-25μm。
更优选的，所述TPI/PI/TPI复合薄膜的厚度为25μm。
本发明还提供无胶型双面挠性覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
a.三孔连续涂布工艺：
第一层绝缘层TPI层形成：
(a1)热塑性聚酰亚胺树脂涂布：使用涂布机，将热塑性聚酰亚胺树脂涂布在铜箔表面，涂布厚度为3-6μm；
(a2)热塑性聚酰亚胺树脂烘干：通过烤箱，在100-140℃的温度下进行表干，形成第一层绝缘层TPI层；
第二层绝缘层PI层形成：
(a3)热固性聚酰亚胺树脂涂布：将热塑性聚酰亚胺树脂涂布在形成的第一层绝缘层TPI层表面，涂布厚度为6-20μm；
(a4)热固性聚酰亚胺树脂烘干：通过烤箱，在120-180℃的温度下进行表干，形成第二层绝缘层PI层；
第三层绝缘层TPI层形成：
(a5)热塑性聚酰亚胺树脂涂布：将热塑性聚酰亚胺树脂涂布在形成的第二层绝缘层PI层表面，涂布厚度为3-6μm；
(a6)热塑性聚酰亚胺树脂烘干：通过烤箱，在100-140℃的温度下进行表干，形成第三层绝缘层TPI层，获得由一层铜箔和TPI/PI/TPI复合薄膜组成的半成品单面挠性覆铜板；
三孔连续涂布工艺，在于涂布过程中设计了有三个涂布模头，可在线连续涂布多种不同胶水，每个涂布模头后设计有多节悬浮式烘箱，其温度可达到100-200℃，符合热塑性聚酰亚胺和热固性聚酰亚胺的表干温度。
b.亚胺化工艺：
(b1)卷边：使用卷边机，将步骤(a6)中制得的半成品单面挠性覆铜板附着在钢箔上，并在钢箔两侧的边缘附上网状钢带再收卷；
(b2)热亚胺化：使用高温无氧化程控烤箱进行热亚胺化。半成品通过钢箔这种载体以及在钢箔两侧的边缘附上网状钢带固定好再收卷后进行立式烘烤。
传统亚胺化方法包括在线高温亚胺化和松卷高温亚胺化，前者因设备投资较大，且在线亚胺化过程中因为亚胺化速度较快，胶面收缩较严重，容易出现板翘问题，目前仅少数厂商在使用，后者则因为松卷高温亚胺化后产品容易出现粘板现象且此法无法生产较薄规格的产品。因此，本发明的热亚胺化方法与传统的亚胺化方法相比，不容易出现翘曲和粘板的问题；(b3)放卷：将钢箔，网状钢带和经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板进行放卷，实现分离；
c.压合工艺：
(c1)放卷：使用压合机，同时将顶层保护材、铜箔、步骤(b3)中经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板和底层保护材放卷；
(c2)压合：通过压合轮，将步骤(C1)中放卷后的顶层保护材、铜箔、步骤(b3)中经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板和底层保护材进行压合，铜箔压合在步骤(b3)中经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板的TPI/PI/TPI复合薄膜上，形成Cu/TPI/PI/TPI/Cu覆铜板；
(c3)收卷：将顶层保护材、底层保护材以及步骤(c3)形成的Cu/TPI/PI/TPI/Cu覆铜板分别进行收卷，制得成卷的无胶型双面挠性覆铜板。
优选的，步骤(a1)中所述涂布机有3个涂布模头，每个涂布模头后均设有1个烘箱，烘箱温度可达100-200℃。
优选的，步骤(a1)中所述铜箔的厚度为12μm。
优选的，步骤(a6)中所述TPI/PI/TPI复合薄膜的厚度为25μm。
采用上述技术方案，由于制得的无胶型双面挠性覆铜板的结构为Cu/TPI/PI/TPI/Cu，其中，热固性聚酰亚胺PI由芳香族四酸二酐及芳香族二胺溶解于极性非质子溶剂中反应生成前体热固性聚酰胺酸溶液，然后经热酰亚胺化制成，不添加任何导致剥离强度和机械性能削弱的有机硅聚合物填料，使得无胶型双面挠性覆铜板的剥离强度高且机械性能好；另外，使用三孔连续涂布工艺取代传统的现有工艺，避免多次重复涂布，因而避免多次重复涂布容易引起膜层吸湿引起的膜层结构变化及引发的翘曲问题，使得生产效率提高，生产成本下降。此外，在亚胺化工艺中，将半成品单面挠性覆铜板附着在钢箔上，并在钢箔两侧的边缘附上网状钢带，实际上是通过钢箔和网状钢带，把半成品单面挠性覆铜板固定好收卷后再进行烘烤，避免翘曲和粘板的问题，使得生产效率和产品的机械强度得到保证。
附图说明
图1为本发明的总生产工艺流程图；
图2为本发明的三孔连续涂布工艺流程图；
图3为本发明的亚胺化工艺流程图；
图4为本发明的亚胺化工艺中的进气出气示意图；
图5为本发明的压合工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种无胶型双面挠性覆铜板，包括上下两层铜箔和夹设于两层铜箔之间的绝缘层：绝缘层为由位于中间的热固性聚酰亚胺树脂薄膜和位于热固性聚酰亚胺树脂薄膜上下两侧的热塑性聚酰亚胺树脂薄膜组成的TPI/PI/TPI复合薄膜，其厚度为25μm。形成的无胶型双面挠性覆铜板的结构为Cu/TPI/PI/TPI/Cu，Cu的厚度为12μm。
其中，热固性聚酰亚胺由芳香族四酸二酐及芳香族二胺溶解于极性非质子溶剂中反应生成前体热固性聚酰胺酸溶液，然后经热酰亚胺化制成，不添加任何有机硅聚合物填料，有机硅聚合物填料会导致覆铜板的剥离强度和机械性能削弱，不添加有机硅聚合物填料有助于防止剥离强度和机械性能的削弱。
无胶型双面挠性覆铜板的制备方法如下：
a.三孔连续涂布工艺(如图1和图2所示)：
第一层绝缘层TPI层形成：
(a1)热塑性聚酰亚胺树脂涂布：使用涂布机，将热塑性聚酰亚胺树脂涂布在铜箔表面，涂布厚度为6μm；
(a2)热塑性聚酰亚胺树脂烘干：通过烤箱，在140℃的温度下进行表干，形成第一层绝缘层TPI层；
第二层绝缘层PI层形成：
(a3)热固性聚酰亚胺树脂涂布：将热塑性聚酰亚胺树脂涂布在形成的第一层绝缘层TPI层表面，涂布厚度为13μm；
(a4)热固性聚酰亚胺树脂烘干：通过烤箱，在180℃的温度下进行表干，形成第二层绝缘层PI层；
第三层绝缘层TPI层形成：
(a5)热塑性聚酰亚胺树脂涂布：将热塑性聚酰亚胺树脂涂布在形成的第二层绝缘层PI层表面，涂布厚度为6μm；
(a6)热塑性聚酰亚胺树脂烘干：通过烤箱，在140℃的温度下进行表干，形成第三层绝缘层TPI层，获得由一层铜箔和TPI/PI/TPI复合薄膜组成的半成品单面挠性覆铜板；
b.亚胺化工艺(如图1和图3所示)：
(b1)卷边：使用卷边机，将步骤(a6)中制得的半成品单面挠性覆铜板附着在钢箔上，并在钢箔两侧的边缘附上网状钢带再收卷；
(b2)热亚胺化：使用高温无氧化程控烤箱进行热亚胺化，半成品通过钢箔这种载体以及在钢箔两侧的边缘附上网状钢带固定好再收卷后进行立式烘烤，与传统的半成品松卷后进行立式烘烤相比，不容易出现翘曲和粘板的问题；
如图4所示：步骤(a6)中制得的半成品经过卷边机，附着在刚性较强的钢箔上，钢箔两侧边缘附上网状钢带，形成中间镂空的三层结构，网状钢带因其透气性较好，可以使半成品在高温亚胺化时顺利排出溶剂。传统亚胺化方法包括在线高温亚胺化和松卷高温亚胺化，前者因设备投资较大，且在线亚胺化过程中因为亚胺化速度较快，胶面收缩较严重，容易出现板翘问题，目前仅少数厂商在使用，后者则因为松卷高温亚胺化后产品容易出现粘板现象且此法无法生产较薄规格的产品。因此，本发明的热亚胺化方法与传统的亚胺化方法相比，不容易出现翘曲和粘板的问题。
(b3)放卷：将钢箔，网状钢带和经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板进行放卷，实现三者的分离；
c.压合工艺(如图1和图5所示)：
(c1)放卷：使用压合机，同时将顶层保护材、铜箔、步骤(b3)中经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板和底层保护材放卷；
(c2)压合：通过压合轮，将步骤(C1)中放卷后的顶层保护材、铜箔、步骤(b3)中经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板和底层保护材进行压合，铜箔压合在步骤(b3)中经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板的TPI/PI/TPI复合薄膜上，形成Cu/TPI/PI/TPI/Cu覆铜板；(c3)收卷：将顶层保护材、底层保护材以及步骤(c3)形成的Cu/TPI/PI/TPI/Cu覆铜板分别进行收卷，制得成卷的结构为Cu/TPI/PI/TPI/Cu无胶型双面挠性覆铜板。
实施例2
一种无胶型双面挠性覆铜板，包括上下两层铜箔和夹设于两层铜箔之间的绝缘层：绝缘层为由位于中间的热固性聚酰亚胺树脂薄膜和位于热固性聚酰亚胺树脂薄膜上下两侧的热塑性聚酰亚胺树脂薄膜组成的TPI/PI/TPI复合薄膜，其厚度为25μm。形成的无胶型双面挠性覆铜板的结构为Cu/TPI/PI/TPI/Cu，Cu的厚度为12μm，配方中添加有机硅聚合物填料。
无胶型双面挠性覆铜板的制备方法：
涂布工艺采取传统的单孔涂布法，亚胺化工艺采取半成品松卷后立式烘烤，压合工艺与实施例1的相同。
实施例3
一种无胶型双面挠性覆铜板，包括上下两层铜箔和夹设于两层铜箔之间的绝缘层：绝缘层为由位于中间的热塑性聚酰亚胺树脂薄膜和位于热塑性聚酰亚胺树脂薄膜上下两侧的热固性聚酰亚胺树脂薄膜组成的PI/TPI/PI复合薄膜，其厚度为25μm。形成的无胶型双面挠性覆铜板的结构为Cu/PI/TPI/PI/Cu，Cu的厚度为12μm，配方中不含有机硅聚合物填料。
无胶型双面挠性覆铜板的制备方法：
在铜箔Cu毛面上分别涂布热固性聚酰亚胺PI和热塑性聚酰亚胺TPI，然后再将两片涂布好的半成品(Cu/PI/TPI)进行高温对压，使热塑性聚酰亚胺融为一体，得到成卷的结构为Cu/PI/TPI/PI/Cu的无胶双面挠性覆铜板。
实施例1-3的性能测试结果如表一所述：
表一：不同实施例的性能测试结果
Figure BDA0001887825020000061
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种无胶型双面挠性覆铜板，包括上下两层铜箔和夹设于两层铜箔之间的绝缘层，其特征在于：所述绝缘层为由位于中间的热固性聚酰亚胺树脂薄膜和位于热固性聚酰亚胺树脂薄膜上下两侧的热塑性聚酰亚胺树脂薄膜组成的TPI/PI/TPI复合薄膜；所述无胶型双面挠性覆铜板的制备方法包括以下步骤：
a. 三孔连续涂布工艺：
第一层绝缘层TPI层形成：
（a1）热塑性聚酰亚胺树脂涂布：使用涂布机，将热塑性聚酰亚胺树脂涂布在铜箔表面，涂布厚度为3-6μm；
（a2）热塑性聚酰亚胺树脂烘干：通过烤箱，在100-140oC的温度下进行表干，形成第一层绝缘层TPI层;
第二层绝缘层PI层形成：
（a3）热固性聚酰亚胺树脂涂布：将热塑性聚酰亚胺树脂涂布在形成的第一层绝缘层TPI层表面，涂布厚度为6-20μm；
（a4）热固性聚酰亚胺树脂烘干：通过烤箱，在120-180oC的温度下进行表干，形成第二层绝缘层PI层;
第三层绝缘层TPI层形成：
（a5）热塑性聚酰亚胺树脂涂布：将热塑性聚酰亚胺树脂涂布在形成的第二层绝缘层PI层表面，涂布厚度为3-6μm；
（a6）热塑性聚酰亚胺树脂烘干：通过烤箱，在100-140oC的温度下进行表干，形成第三层绝缘层TPI层，获得由一层铜箔和TPI/PI/TPI复合薄膜组成的半成品单面挠性覆铜板;
b. 亚胺化工艺：
（b1）卷边：使用卷边机，将步骤（a6）中制得的半成品单面挠性覆铜板附着在刚性较强的钢箔上，并在钢箔两侧的边缘附上网状钢带再收卷，以形成中间镂空的三层结构，网状钢带因其透气性较好，可以使半成品在高温亚胺化时顺利排出溶剂；
（b2）热亚胺化：使用高温无氧化程控烤箱进行热亚胺化；
（b3）放卷：将钢箔，网状钢带和经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板进行放卷，实现分离；
c. 压合工艺：
（c1）放卷：使用压合机，同时将顶层保护材、铜箔、步骤（b3）中经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板和底层保护材放卷；
（c2）压合：通过压合轮，将步骤（C1）中放卷后的顶层保护材、铜箔、步骤（b3）中经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板和底层保护材进行压合，铜箔压合在步骤（b3）中经过热亚胺化的半成品单面挠性覆铜板的TPI/PI/TPI复合薄膜上，形成Cu/TPI/PI/TPI/Cu覆铜板；
（c3）收卷：将顶层保护材、底层保护材以及步骤（c3）形成的Cu/TPI/PI/TPI/Cu覆铜板分别进行收卷，制得成卷的无胶型双面挠性覆铜板。
2.根据权利要求1所述的无胶型双面挠性覆铜板，其特征在于：所述热固性聚酰亚胺由芳香族四酸二酐及芳香族二胺溶解于极性非质子溶剂中反应生成前体热固性聚酰胺酸溶液，然后经热酰亚胺化制成。
3.根据权利要求2所述的无胶型双面挠性覆铜板，其特征在于：所述TPI/PI/TPI复合薄膜的厚度为6-25μm。
4.根据权利要求3所述的无胶型双面挠性覆铜板，其特征在于：所述TPI/PI/TPI复合薄膜的厚度为25μm。
5.根据权利要求4所述的无胶型双面挠性覆铜板，其特征在于：步骤（a1）中所述涂布机有3个涂布模头，每个涂布模头后均设有1个烘箱，烘箱温度100-200oC。
6.根据权利要求4所述的无胶型双面挠性覆铜板，其特征在于：步骤（a1）中所述铜箔的厚度为12μm。
7.根据权利要求4所述的无胶型双面挠性覆铜板，其特征在于：步骤（a6）中所述TPI/PI/TPI复合薄膜的厚度为25μm。
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