CN110181904A - 一种高频无胶双面挠性覆铜板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种高频无胶双面挠性覆铜板，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PI上下两侧的改性氟树脂PTFE组成的PTFE/PI/PTFE复合薄膜。本发明还提供一种高频无胶双面挠性覆铜板的制备方法，包括涂布工艺和压合工艺，PI膜经过等离子表面处理，使表面雾化，增加其热压后的接着力，加上铜箔的粗糙度低，使得制备得到覆铜板具备良好的剥离强度，低阻抗、介电常数和介质损耗，具备信号损耗小特点。

Description

一种高频无胶双面挠性覆铜板及其制备方法
技术领域
发明涉及印制电路板领域，特别涉及一种无胶双面覆铜板，尤其是一种高频无胶双面挠性覆铜板及其制备方法。
背景技术
随着5G通讯、毫米波和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联终端的普及,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，以下几点为对高频高速电路板材料的基本要求：
高频覆铜板材料的基本特性要求有以下几点：
(1)介电常数(Dk)必须小而且很稳定，通常是越小越好信号的传送速率与材料介电常数的平方根成反比，高介电常数容易造成信号传输延迟；
(2)介质损耗(Df)必须小，这主要影响到信号传送的品质，介质损耗越小使信号损耗也越小；
(3)与铜箔的特性阻抗有关，通常搭配使用低粗糙度铜箔，以降低阻抗减少传输信号损失；
(4)吸水性要低、吸水性高就会在受潮时影响介电常数与介质损耗，水的DK值高达70，降低材料吸水性是目前高频材料面临的主要难题；
(5)耐热性、抗化学性、冲击强度、剥离强度等材料性能亦必须良好。
然而，当前业界主要所使用的高频覆铜板主要为LCP(液晶高分子聚合物)覆铜板、PTFE(聚四氟乙烯)覆铜板以及改性MPI(热塑性聚酰亚胺薄膜)覆铜板；其中，LCP薄膜存在产量不足及良率较低的困扰无法大量生产，目前LCP膜仅日本可乐丽拥有较成熟技术，另外，LCP覆铜板虽然具有较完美介电常数(Dk)/介质损耗(Df)特性，但其产品存在机械性能较差和接着力不足等问题。而PTFE(聚四氟乙烯)覆铜板，分为两种，一种是单一PTFE膜与铜箔结合的覆铜板，此方法因PTFE薄膜具有较大的热膨胀系数，尺寸稳定不足，需加入无机硅类填充物，这样会影响其机械性能，另一种是将PTFE薄膜裁片与PI膜进行假贴，然后再与铜箔贴合，此法需进行薄膜之间假贴作业，容易引起褶皱气泡等外观问题，进而影响其剥离强度，且片状压合，良率和效率均较低；改性MPI(热塑性聚酰亚胺薄膜)覆铜板，其中的MPI膜由钟渊化工提供，主要是改善PI吸水性，降低DK值，其加工性较便利，但高频低损耗性能比LCP覆铜板和PTFE覆铜板较差。
因此，需要设计一种传输信号损失小且剥离强度良好的覆铜板来满足越来越高的市场需求。
发明内容
发明要解决的技术问题是提供一种高频无胶双面挠性覆铜板，该覆铜板的传输信号损失小且具有良好的剥离强度。
为了解决上述技术问题，发明的技术方案为：
一种高频无胶双面挠性覆铜板，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PI上下两侧的改性氟树脂PTFE组成的PTFE/PI/PTFE复合薄膜。
优选的，所述改性氟树脂PTFE的制备方法包括以下步骤：
S1)原料准备：准备改性PTFE粉末；
S2)溶剂选取：选取有机溶剂NMP、DMAC、MEK、DMF中的一种或两种；
S3)添加剂选取：选取氟素表面活性剂作为添加剂；
S4)改性氟树脂PTFE合成：在选取的机溶剂中加入改性PTFE粉末，同时加入氟素表面活性剂，搅拌1-2小时，再加入有机溶剂，继续搅拌2-4小时，调整粘度至200-400cps，制得改性氟树脂PTFE。
优选的，步骤S1)中所述改性PTFE粉末的粒径为5μm，将粒径控制在5μm以下使得改性PTFE粉末形成树脂层后具有极低的吸水性，同时具有热塑性和较高的接着力。
优选的，步骤S2)中选取MEK作为机溶剂。
优选的，所述PTFE/PI/PTFE复合薄膜的厚度为15-50μm。
优选的，所述PTFE/PI/PTFE复合薄膜的厚度为25μm。
本发明还提供一种高频无胶双面挠性覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
a.涂布工艺：
(a1)铜箔的选取：选取厚度为9-18μm的电解铜箔或延压铜箔；
(a2)改性氟树脂PTFE涂布：使用连续式挤出型涂布机，将改性氟树脂PTFE均匀涂布在铜箔的毛面，涂胶厚度为3-12μm，经过悬浮式烤箱，使表面溶剂挥发，得到树脂涂层铜箔结构为CU/PTFE的半成品RCC；
涂布在铜箔的改性氟树脂PTFE经过悬浮式烤箱时，经历9段加热，每段加热分别在不同加热箱中进行，第1到第9段的加热温度分别为100℃、120℃、140℃、150℃、160℃、 180℃、185℃、185℃和120℃。
b.压合工艺：
(b1)聚酰亚胺膜PI膜表面处理：对PI膜进行等离子表面处理，使表面雾化；
(b2)除湿处理：对经过表面处理的PI膜进行除湿处理；
(b3)压合：先将步骤(b2)的PI膜置于两层步骤(a2)的RCC中间，形成RCC/PI/RCC结构，然后将RCC/PI/RCC结构置于上下两层保护材中，进入热压辊轮进行压合，退火剥离保护材，制得高频无胶双面挠性覆铜板。
PI膜表面较光滑，与RCC结合后接着力较低，故本发明所用PI膜需经过等离子表面处理，使表面雾化，增加产品热压后的接着力，PI膜厚度9-25μm。
优选的，步骤(a1)中所述铜箔的厚度和粗糙度分别为12.5μm和<1μm。
铜箔的粗糙度越低，阻抗越低。
优选的，步骤(b3)中所述压合的温度和压力分别为350-380℃和10-20KN。
更优选的，步骤(b3)中所述压合的温度和压力分别为360℃和15KN。
采用上述技术方案，由于铜箔的粗糙度为1μm，粗糙度越低，制得的覆铜板的阻抗和 Df值越低，粗糙度为1μm铜箔属于低粗糙度的铜箔，使得以该铜箔制得的覆铜板的传输信号损失小。另外，由于改性PTFE粉末的粒径为5μm，其形成树脂层后具有极低的吸水性，同时也具有热塑性和较高的接着力，吸水性越低，Dk值越低，同样使得制得的覆铜板具备传输信号损耗低。此外，由于PI膜经过等离子表面处理，使表面雾化，增加其与RCC热压后的接着力，加上RCC是由具有热塑性和高接着力的改性PTFE粉末涂布在低粗糙度铜箔制备得到，RCC和PI膜均具有良好的接着力，使得制得的覆铜板具备良好的剥离强度。
附图说明
图1为本发明的总生产工艺流程图；
图2为本发明的涂布工艺流程图；
图3为本发明的压合工艺流程图；
图4为本发明实施例1和实施例2的Dk值；
图5为本发明实施例1和实施例2的Df值。
具体实施方式
下面结合附图对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发明，但并不构成对发明的限定。此外，下面所描述的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
一种高频无胶双面挠性覆铜板，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PI上下两侧的改性氟树脂PTFE组成的PTFE/PI/PTFE复合薄膜。
PTFE/PI/PTFE复合薄膜的厚度为25μm。
改性氟树脂PTFE的制备方法包括以下步骤：
S1)原料准备：准备改性PTFE粉末；
S2)溶剂选取：选取有机溶剂MEK；
S3)添加剂选取：选取氟素表面活性剂作为添加剂；
S4)改性氟树脂PTFE合成：在选取的机溶剂中加入45-50％wt的改性PTFE粉末，同时加入氟素表面活性剂，搅拌2小时，再加入10-20％wt机溶剂，继续搅拌4小时，调整粘度至300cps，制得粒径为5μm的改性氟树脂PTFE。
将粒径控制在5μm以下使得改性PTFE粉末形成树脂层后具有极低的吸水性，同时具有热塑性和较高的接着力。
高频无胶双面挠性覆铜板的制备方法如下：
a.涂布工艺(如图1和图2所示)：
(a1)铜箔的选取：选厚度和粗糙度分别为12.5μm和<1μm的延压铜箔；
(a2)改性氟树脂PTFE涂布：使用连续式挤出型涂布机，将改性氟树脂PTFE均匀涂布在铜箔的毛面，涂胶厚度为3-12μm，经过悬浮式烤箱，使表面溶剂挥发，得到树脂涂层铜箔结构为CU/PTFE的半成品RCC；
涂布在铜箔的改性氟树脂PTFE经过悬浮式烤箱时，经历9段加热，每段加热分别在不同加热箱中进行，第1到第9段的加热温度分别为100℃、120℃、140℃、150℃、160℃、180℃、 185℃、185℃和120℃。
b.压合工艺(如图1和图3所示)：
(b1)聚酰亚胺膜PI膜表面处理：对PI膜进行等离子表面处理，使表面雾化，PI膜表面较光滑，与RCC结合后接着力较低，故本发明所用PI膜需经过等离子表面处理，使表面雾化，增加产品热压后的接着力；
(b2)除湿处理：对经过表面处理的PI膜进行除湿处理；
(b3)压合：先将步骤(b2)的PI膜置于两层步骤(a2)的RCC中间，形成RCC/PI/RCC结构，然后将RCC/PI/RCC结构置于上下两层保护材中，以1m/min的车速进入热压辊轮，以压合温度360℃和15KN压合压力进行压合，退火剥离保护材，制得高频无胶双面挠性覆铜板。
实施例2
一种高频无胶双面挠性覆铜板，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LCP(液晶高分子聚合物)薄膜，LCP薄膜的厚度为50μm。
其制备方法为：先将LCP制成膜状，然后经过热压机与上下两层铜箔对压，形成结构为 CU/LCP/CU的高频无胶双面挠性覆铜板。
实施例3
一种高频无胶双面挠性覆铜板，包括上下两层铜箔和夹设于两层铜箔之间的绝缘层：绝缘层为改性MPI(热塑性聚酰亚胺)薄膜，MPI薄膜的厚度为50μm。
其制备方法为：先将MPI制成膜状，然后经过热压机与上下两层铜箔对压，形成结构为 CU/MPI/CU的高频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
实施例1-3在干燥环境下的损耗对比如表二所示：
表二：不同实施例在干燥环境下的损耗对比
实施例1-3在潮湿环境下的损耗对比如表三所示：
表三：不同实施例在潮湿环境下的损耗对比
从上表二和表三可看出，在温湿度影响下实施例1的损耗情况要明显优于实施例2以及实施例3。
在测试条件频率10GHz，温度-40℃-150℃之下，温度对实施例1和实施例2的Dk和Df 值的影响如图4-5所示，实施例1随着温度升高Dk/Df变化不大，而实施例2随温度升高Df值有明显上升趋势。
以上结合附图对发明的实施方式作了详细说明，但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，仍落入发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高频无胶双面挠性覆铜板，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PI上下两侧的改性氟树脂PTFE组成的PTFE/PI/PTFE复合薄膜，所述铜箔的粗糙度<1μm，所述热固性聚酰亚胺树脂薄膜PI膜经过等离子表面处理，所述改性氟树脂PTFE，通过以下步骤制备获得：
S1)原料准备：准备粒径为<5μm的改性PTFE粉末；
S2)溶剂选取：选取有机溶剂NMP、DMAC、MEK、DMF中的一种或两种；
S3)添加剂选取：选取氟素表面活性剂作为添加剂；
S4)改性氟树脂PTFE合成：在NMP/DMAC一种或两种混合溶剂中加入一定比例的改性超细PTFE粉末，同时加入氟素表面活性剂，低温高速搅拌1-2小时，再加入MEK/DMF中的一种或两种混合溶剂，继续低温快速搅拌2-4小时，调整粘度至200-400cps即可。
2.根据权利要求1所述的高频无胶双面挠性覆铜板，其特征在于：所述PTFE/PI/PTFE复合薄膜的厚度为15-50μm。
3.根据权利要求2所述的高频无胶双面挠性覆铜板，其特征在于：所述PTFE/PI/PTFE复合薄膜的厚度为25μm。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的高频无胶双面挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.涂布工艺：
(a1)铜箔的选取：选取厚度为9-18μm的电解铜箔或延压铜箔；
(a2)改性氟树脂PTFE涂布：使用连续式挤出型涂布机，将改性氟树脂PTFE均匀涂布在铜箔的毛面，涂胶厚度为3-12μm，经过悬浮式烤箱，使表面溶剂挥发，得到树脂涂层铜箔结构为CU/PTFE的半成品RCC；
b.压合工艺：
(b1)聚酰亚胺膜PI膜表面处理：对PI膜进行等离子表面处理，使表面雾化；
(b2)除湿处理：对经过表面处理的PI膜进行除湿处理；
(b3)压合：先将步骤(b2)的PI膜置于两层步骤(a2)的RCC中间，形成RCC/PI/RCC结构，然后将RCC/PI/RCC结构置于上下两层保护材中，进入热压辊轮进行压合，退火剥离保护材，制得高频无胶双面挠性覆铜板。
5.根据权利要求4所述的高频无胶双面挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：步骤(a1)中所述铜箔的厚度为12.5μm。
6.根据权利要求4所述的高频无胶双面挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：步骤(b3)中所述压合的温度和压力分别为350-380℃和10-20KN。
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