CN110602888A - 一种衬铝高频基板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种衬铝高频基板的制备方法，将聚四氟乙烯粉料60~150份、陶瓷粉50~80份、短玻璃纤维1~15份混合均匀；将混合均匀的粉料装入模具中热压烧结成型为基材；通过对基材车削得到预定厚度的介质层；将介质层的一面覆盖铜箔层，另一面覆盖铝基板，进行高温压合，经保压后冷却到室温，即制得聚四氟乙烯铝基板。本发明取代采用聚四氟乙烯分散液上胶浸渍的制备方式，杜绝了有毒氟化物、氮氧化物等的危害，填料分散效果好，混合均匀，制品尺寸稳定性好，综合性能满足使用要求，且可以实现高频化和微波化等性能。本发明工艺过程简单，满足工业化批量生产的要求。

Description

一种衬铝高频基板的制备方法
技术领域
本发明涉及印制电路板技术领域，特别是涉及一种衬铝高频基板的制备方法，制得的聚四氟乙烯铝基板满足高频微波电路板的使用要求。
背景技术
近年来，随着LED照明、电源、汽车电子产业的飞速发展，对电子产品的性能提出了越来越高的要求。相比于传统的FR-4基板，铝基板具有明显的优势，例如绝缘性能好、导热系数高、击穿电压高等，因而逐渐取代传统线路板。
目前市场上铝基板是以环氧树脂或改性环氧树脂构成，随着技术的发展已无法满足电子通讯方面对高频化、微波化的需求。聚四氟乙烯(简称PTFE)材料具有优异的介电性能（较低的介电常数和介质损耗等），以及良好的化学稳定性和热稳定性，能够满足通信和电子产品逐渐向高频高速化方向发展的要求。
中国专利申请公开的第CN102431262A号，提出了一种直接通过无碱玻璃布浸渍聚四氟乙烯分散液制得介质层，然后在两边覆盖铝基板和铜箔层即制得聚四氟乙烯铝基板，但这种方法制得的介质层局部特性均匀性波动大，机械性能差，而且生产方法能耗高、效率低，制备过程中存在大量有毒物质，对环境造成严重损害。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题和缺陷，本发明的目的提供一种衬铝高频基板的制备方法，制得的聚四氟乙烯铝基板综合性能满足使用要求，制品尺寸稳定性良好，具备良好的机械性能，且生产过程中杜绝了有毒有害物质，本发明工艺过程简单，生产效率高，能满足工业化批量生产的要求。
本发明采取的技术方案是：一种衬铝高频基板的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，按重量份数计，将聚四氟乙烯粉料60~150份、陶瓷粉50~80份、短玻璃纤维1~15份放入V形混料器中混合均匀；
步骤2，将步骤1混合均匀的粉料填入模具型腔中热压烧结成型为基材，设定热压烧结温度为270~400℃，压力为100~200kg/cm2，时间为8~24h；
步骤3，通过对步骤2中的基材车削得到0.1~1.5mm厚度的介质层，设定车削速度为0.5~2m/min，进给0.1~1.5mm/r，切削深度0.1~1.5mm；
步骤4，将步骤3中得到的介质层一面覆盖一层厚度为10~50μm的铜箔层，另一面覆盖厚度为0.5~2.0mm铝基板，进行高温压合，经保压后冷却到室温，即制得聚四氟乙烯铝基板，在高温压合温度为360~400℃、压力为5~20Mpa、真空度为-100~-90Kpa的条件下，在热压机中保压4~8小时，然后以1.5~2.5℃/min的降温速度缓慢保压冷却到室温。
本发明所产生的有益效果如下：
为满足电子通讯方面对高频化、微波化的需求，本发明采用具有更优异性能的聚四氟乙烯取代目前市场上以环氧树脂或改性环氧树脂为主构成铝基板，通过混合、模压、车削等成型方式，取代传统的浸渍叠层工艺，制品尺寸稳定性好，综合性能满足使用要求，且可以实现高频化和微波化等性能。
本发明在聚四氟乙烯本身优良的电气性能和物理性能的情况下，加入了陶瓷粉末和玻璃纤维粉末，填料分散效果好，混合均匀，可增大介电常数、强度，提高耐热性，获得更低的介质损耗，并弥补聚四氟乙烯热膨胀系数大，质地柔软，机械性能差等缺失，具备良好的机械加工性能，大大提高了可靠性、稳定性。
本发明在铝基板的压制过程中，合理地设定和控制好升温速度、保压压力、保压时间等参数是得到合格的聚四氟乙烯铝基板的保证，缓慢降温保压冷却是为了提高制品的尺寸稳定性以及树脂和复合材料的粘结力。
本发明取代了采用聚四氟乙烯分散液上胶浸渍的制备方式，避免生产过程中的毒氟化物、氮氧化物等对环境的危害，满足了生产过程对工艺环境的要求。而且取代玻璃布浸渍的制备方式，制得的铝基板机械加工性能得到提高，且生产方法能耗低、效率高。
利用聚四氟乙烯热塑性树脂实现对高温压制时的流变性进行有效调控，解决现有铝基板制备过程中流胶问题。
本发明工艺过程简单，生产效率高，环保无污染，有利于工业化的连续化大规模生产。
附图说明
图1为本发明衬铝高频基板的制备方法流程图；
图2为本发明聚四氟乙烯铝基板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
步骤1，按重量份数计，将聚四氟乙烯（PTFE）粉料60份、粒径为5μm的陶瓷粉TiO2（二氧化钛）50份、短玻璃纤维1份放入V形混料器中混合均匀。
步骤2，将步骤1混合均匀的粉料填入模具型腔中热压烧结成型为基材，设定热压烧结温度为350℃，压力为150kg/cm2，时间为16h。
步骤3，通过对基材车削得到0.2mm的介质层1-1，其中设定车削速度为2m/min，进给量0.2mm/r，切削深度0.2mm。
步骤4，将步骤3得到的介质层1-1一面覆盖一层厚度为18μm的铜箔层1-2，另一面覆盖一层厚度为1.2mm的铝基板1-3，进行高温压合，经保压后冷却到室温，在压合温度为380℃、压力为15Mpa、真空度为-100Kpa的条件下，在热压机中保压6小时，然后以2℃/min的降温速度缓慢保压冷却到室温，即制得聚四氟乙烯铝基板1。
实施例2：
步骤1，按重量份数计，将聚四氟乙烯（PTFE）粉料75份、粒径为15μm的陶瓷粉SiO2（二氧化硅）55份、短玻璃纤维1份放入V形混料器中混合均匀。
步骤2，将步骤1混合均匀的粉料填入模具型腔中热压烧结成型为基材，设定热压烧结温度为350℃、压力为150kg/cm2，时间为16h。
步骤3，通过对基材车削得到0.4mm的介质层1-1，其中设定车削速度为1.5m/min，进给量0.4mm/r，切削深度0.4mm。
步骤4，将步骤3得到的介质层1-1一面覆盖一层厚度为18μm的铜箔层1-2，另一面覆盖一层厚度为1.2mm的铝基板1-3，进行高温压合，经保压后冷却到室温，在压合温度为380℃、压力为15Mpa、真空度为-100Kpa的条件下，在热压机中保压6小时，然后以2℃/min的降温速度缓慢保压冷却到室温，即制得聚四氟乙烯铝基板1。
实施例3：
步骤1，按重量份数计，将聚四氟乙烯（PTFE）粉料110份、粒径为20μm的陶瓷粉SiO2（二氧化硅）70份、短玻璃纤维5份放入V形混料器中混合均匀。
步骤2，将步骤1混合均匀的粉料填入模具型腔中热压烧结成型为基材，设定热压烧结温度为380℃、压力为120kg/cm2，时间为12h。
步骤3，通过对基材车削得到0.6mm的介质层1-1，其中设定车削速度为1m/min，进给量0.6mm/r，切削深度0.6mm。
步骤4，将步骤3得到的介质层1-1一面覆盖一层厚度为38μm的铜箔层1-2，另一面覆盖一层厚度为1.5mm的铝基板1-3，进行高温压合，经保压后冷却到室温，在压合温度为380℃、压力为15Mpa、真空度为-100Kpa的条件下，在热压机中保压6小时，然后以2℃/min的降温速度缓慢保压冷却到室温，即制得聚四氟乙烯铝基板1。
实施例4：
步骤1，按重量份数计，将聚四氟乙烯（PTFE）粉料150份、粒径为15μm的陶瓷粉TiO2（二氧化钛）80份、短玻璃纤维6份，放入V形混料器中混合均匀。
步骤2，将步骤1混合均匀的粉料填入模具型腔中热压烧结成型为基材。设定热压烧结温度为380℃、压力为120kg/cm2，时间为12h。
步骤3，通过对基材车削得到1.5mm的介质层1-1，其中设定车削速度为0.5m/min，进给量1.2mm/r，切削深度1.2mm。
步骤4，将步骤3得到的介质层1-1一面覆盖一层厚度为38μm的铜箔层1-2，另一面覆盖一层厚度为2mm的铝基板1-3，进行高温压合，经保压后冷却到室温，在压合温度为380℃、压力为15Mpa、真空度为-100Kpa的条件下，在热压机中保压6小时，然后以2℃/min的降温速度缓慢保压冷却到室温，即制得聚四氟乙烯铝基板1。
取上述实施例制备得到的聚四氟乙烯铝基板进行测试，结果如表1所示：
表1 为实施例测试数据
经检测，制备的聚四氟乙烯铝基板，其主要性能指标为：
导热系数达到1.5~2.0W/（m•k），绝缘性能良好，介电损耗较低，击穿电压达到4~6KV，适用于高绝缘场合使用。
剥离强度大于2N/mm，耐热性能良好，适于在150℃下长期使用。
耐弯折性良好，可以达到弯折无裂纹的优异性能。
绝缘层厚度均一，可保证产品的性能一致，综合性能满足使用要求。
本发明的应用不限于上述的实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种衬铝高频基板的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，按重量份数计，将聚四氟乙烯粉料60~150份、陶瓷粉50~80份、短玻璃纤维1~15份放入V形混料器中混合均匀；
步骤2，将步骤1混合均匀的粉料填入模具型腔中热压烧结成型为基材，设定热压烧结温度为270~400℃，压力为100~200kg/cm2，时间为8~24h；
步骤3，通过对步骤2中的基材车削得到0.1~1.5mm厚度的介质层（1-1），设定车削速度为0.5~2m/min，进给0.1~1.5mm/r，切削深度0.1~1.5mm；
步骤4，将步骤3中得到的介质层（1-1）一面覆盖一层厚度为10~50μm的铜箔层（1-2），另一面覆盖厚度为0.5~2.0mm铝基板（1-3），进行高温压合，经保压后冷却到室温，即制得聚四氟乙烯铝基板（1），在高温压合温度为360~400℃、压力为5~20Mpa、真空度为-100~-90Kpa的条件下，在热压机中保压4~8小时，然后以1.5~2.5℃/min的降温速度缓慢保压冷却到室温。
2.如权利要求1所述的一种衬铝高频基板的制备方法，其特征在于，所述的陶瓷粉采用二氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧化镁、碳酸钙和二氧化钛其中的一种。
3.如权利要求1所述的一种衬铝高频基板的制备方法，其特征在于，所述的陶瓷粉的粒径为5~20μm。
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