CN110876230A - 复合式叠构lcp基板及制备方法 - Google Patents

复合式叠构lcp基板及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合式叠构LCP基板，包括至少一铜箔层、两低粉体LCP层和一高粉体LCP层，高粉体LCP层位于两低粉体LCP层之间，铜箔层与高粉体LCP层之间通过低粉体LCP层粘接，高粉体LCP层中的填充粉体的含量大于低粉体LCP层中的填充粉体的含量，低粉体LCP层和高粉体LCP层均是指Dk值为2.5‑4.0，且Df值为0.001‑0.005的LCP层；每一铜箔层的厚度为1‑35μm；每一低粉体LCP的厚度均为12‑100μm；高粉体LCP层的厚度为12‑100μm。本发明提供的LCP基板，通过向LCP层添加填充粉体，使得制成的LCP基板具有低吸水率、低热膨胀系数、良好的接着强度及机械性能。

Description

复合式叠构LCP基板及制备方法
技术领域
本发明涉及FPC(柔性线路板)及其制备技术领域，特别涉及LCP基板。
背景技术
软板因具有可连续自动化生产、可提高配线密度、可挠性、设计领域大、可以三次元立体配线、能省略接线器、电线之焊接等优势，符合电子产品轻薄短小且功能多元的需求，让软板应用与日俱增。
随着高频高速传输需求激增及5G时代即将来临，高性能工程塑料需求大幅提升，过去软性铜箔基板是以铜箔及PI(聚酰亚胺)树脂等原料制成，但PI膜介电高、易吸湿，在高频高速传输下易造成讯号损失。液晶高分子材料(LCP)因具备低吸湿、高耐化性、高尺寸安定性与低介电常数/介电损失因子(Dk/Df)等特性，其介电性能低损耗、低吸水性在微波及高频的毫米波均较传统PI有明显优势，逐渐成为新应用材料，可应用于天线、基地台、毫米波雷达等。
目前市面上使用涂布法制作的LCP基板产品，其吸水率及热膨胀系数偏高，高吸水率(0.5-0.6％)在后续下游厂商应用阶段，可能发生爆板，而LCP层的高热膨胀系数(30-35ppm/℃)和铜箔(17-18ppm/℃)不匹配，则可能产生卷曲。
举凡于第CN 206840863 U号中国专利提出复合式LCP高频高速双面铜箔基板，第CN 206932462 U号中国专利提出复合式LCP高频高速FRCC基材，第TW 201706689 A号中国台湾专利提出软板结构及其制作方法，第TW 201700719 A号中国台湾专利提出液晶高分子复合膜。前期专利仅聚焦于LCP基板的多层叠构，或添加增韧剂改善LCP膜之韧性，并无使用多层叠构并同时改善吸水率及热膨胀系数之前例。
发明内容
为了满足市场对高频高速可挠性板材的需求，本发明提供的LCP基板，通过向LCP层添加填充粉体，使得制成的LCP基板具有低吸水率、低热膨胀系数、良好的接着强度及机械性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：本发明提供了一种复合式叠构LCP基板，包括至少一铜箔层、两低粉体LCP层和一高粉体LCP层，所述高粉体LCP层位于两所述低粉体LCP层之间，所述铜箔层与所述高粉体LCP层之间通过所述低粉体LCP层粘接，所述高粉体LCP层中的填充粉体的含量大于所述低粉体LCP层中的填充粉体的含量，所述低粉体LCP层和所述高粉体LCP层均是指Dk值为2.5-4.0，且Df值为0.001-0.005的LCP层；
每一所述铜箔层的厚度为1-35μm；每一所述低粉体LCP的厚度均为12-100μm；所述高粉体LCP层的厚度为12-100μm。
为解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：所述低粉体LCP层包括LCP和填充粉体，所述LCP为低粉体LCP层的总固含量的70-100％(重量百分比)，所述填充粉体为低粉体LCP层的总固含量的0-30％(重量百分比)；
所述高粉体LCP层包括LCP和填充粉体，所述LCP为高粉体LCP层的总固含量的30-70％且不含端值70％(重量百分比)，所述填充粉体为高粉体LCP芯层的总固含量的30-70％(重量百分比)。
进一步地说，所述填充粉体选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化镁、氢氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硼、碳酸钙、碳酸铝、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝、硅酸铝钙、硅酸钙镁、硫酸钡、滑石粉、黏土、高岭土、云母、石英、方解石、硅灰石、白云石粉、PEEK(聚醚醚酮)和铁氟龙中的至少一种。
进一步地说，所述铜箔层是Rz值为0-2.0μm的低轮廓铜箔层，所述铜箔层与所述低粉体LCP层粘着的一面的Rz值为0-2.0μm，所述铜箔层的外表面的Rz(表面粗糙度)值为0-0.7μm。
进一步地说，所述LCP基板为LCP单面铜箔基板，所述LCP单面铜箔基板由一铜箔层、两低粉体LCP层和一高粉体LCP层组成，且从上到下依次为所述铜箔层、所述低粉体LCP层、所述高粉体LCP层和所述低粉体LCP层；所述LCP单面铜箔基板的厚度为37-335μm。
进一步地说，所述LCP基板为LCP双面铜箔基板，所述LCP双面铜箔基板由两铜箔层、两低粉体LCP层和一高粉体LCP层组成，且从上到下依次为所述铜箔层、所述低粉体LCP层、所述高粉体LCP层、所述低粉体LCP层和所述铜箔层；所述LCP双面铜箔基板的厚度为38-370μm。
进一步地说，所述高粉体LCP层的吸水率低于所述低粉体LCP层的吸水率，所述高粉体LCP层的热膨胀系数低于所述低粉体LCP层的热膨胀系数，所述低粉体LCP层的接着强度高于所述高粉体LCP层的接着强度。
本发明还提供了一种所述的复合式叠构LCP基板的制备方法，所述LCP单面铜箔基板的制备方法如下：
步骤一、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述铜箔层的一面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤二、将所述高粉体LCP层的前体物涂布于所述低粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤三、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述高粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂；然后在240-260℃下，8-12小时使其annealing(回火)，即得成品LCP单面铜箔基板。
本发明又提供了一种所述的复合式叠构LCP基板的制备方法，所述LCP双面铜箔基板的制备方法为下列两种方法中的一种：
第一种方法包括如下步骤：
步骤一、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于一所述铜箔层的一面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤二、将所述高粉体LCP层的前体物涂布于所述低粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤三、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述高粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂，然后在240-260℃下，8-12小时使其annealing(回火)；
步骤四、在所述低粉体LCP层的下表面，于320-370℃条件下压合另一铜箔层，即得成品LCP双面铜箔基板；
第二种方法包括如下步骤：
步骤一、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述铜箔层的一面，于60-180℃条件下去除溶剂，得到两个半成品A；
步骤二、将所述高粉体LCP层涂布于其中一半成品A的表面，于60-180℃条件下去除溶剂，得到半成品B；
步骤三、将另一半成品A及半成品B均在240-260℃下，8-12小时使其annealing(回火)；
步骤四、将步骤三的半成品A的低粉体LCP层与半成品B的高粉体LCP层贴合，于320-370℃压合，即得成品LCP双面铜箔基板。
本发明的有益效果是：
本发明的复合式叠构LCP基板，包括至少一铜箔层、两低粉体LCP层和一高粉体LCP层，且铜箔层与高粉体LCP层之间通过低粉体LCP层粘接，由于LCP层中添加填充粉体，能够降低吸水率和热膨胀系数，但会降低接着强度，因此，本发明的LCP基板同时包括一层高粉体LCP层和两层低粉体LCP层，且铜箔层与高粉体LCP层之间通过低粉体LCP层粘接，利用高粉体LCP层的低吸水率和低膨胀系数，以及低粉体LCP层的高接着强度，使得本发明的LCP基板具低吸水率、低热膨胀系数、良好的接着强度、适合高密度组装的低反弹力以及极佳的机械性能，并具有低Dk/Df，有利于高频高速传输，本发明优于一般LCP和PI基板，适用于5G智能型手机、Apple watch等可穿戴设备；
另外，传统的热固性聚酰亚胺的制备法当前38μm以上厚膜不易生产，效率低，本发明的制造方法不仅可以制造本发明适宜厚度的LCP单面及双面铜箔基板，更可以轻易得到100微米的基板；并可降低生产成本。
再者，从试验数据能够看出显示，本发明的LCP基板具有低吸水率，吸水率低至0.11-0.44％；
再者，从试验数据能够看出显示，本发明的LCP基板具有低热膨胀系数，低热膨胀系数低至17.74-27.49ppm/℃；
再者，从试验数据能够看出显示，本发明的接着强度为0.42-0.85kgf/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是本发明的实施方式1的结构示意图；
图2是本发明的实施方式2的结构示意图；
附图中各部分标记如下：
铜箔层100、低粉体LCP层200和高粉体LCP层300。
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。
实施方式：一种复合式叠构LCP基板，如图1到图2所示，包括至少一铜箔层100、两低粉体LCP层200和一高粉体LCP层300，所述高粉体LCP层位于两所述低粉体LCP层之间，所述铜箔层与所述高粉体LCP层之间通过所述低粉体LCP层粘接，所述高粉体LCP层中的填充粉体的含量大于所述低粉体LCP层中的填充粉体的含量，所述低粉体LCP层和所述高粉体LCP层均是指Dk值为2.5-4.0(10GHz)，且Df值为0.001-0.005(10GHz)的LCP层；
每一所述铜箔层的厚度为1-35μm；每一所述低粉体LCP的厚度均为12-100μm；所述高粉体LCP层的厚度为12-100μm。
所述低粉体LCP层包括LCP和填充粉体，所述LCP为低粉体LCP层的总固含量的70-100％(重量百分比)，所述填充粉体为低粉体LCP层的总固含量的0-30％(重量百分比)；
所述高粉体LCP层包括LCP和填充粉体，所述LCP为高粉体LCP层的总固含量的30-70％且不含端值70％(重量百分比)，所述填充粉体为高粉体LCP芯层的总固含量的30-70％(重量百分比)。
所述填充粉体选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化镁、氢氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硼、碳酸钙、碳酸铝、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝、硅酸铝钙、硅酸钙镁、硫酸钡、滑石粉、黏土、高岭土、云母、石英、方解石、硅灰石、白云石粉、PEEK和铁氟龙中的至少一种。
所述铜箔层是Rz值为0-2.0μm的低轮廓铜箔层，所述铜箔层与所述低粉体LCP层粘着的一面的Rz值为0-2.0μm，所述铜箔层的外表面的Rz值为0-0.7μm。
所述铜箔层为压延铜箔层或电解铜箔层。
所述高粉体LCP层的吸水率低于所述低粉体LCP层的吸水率，所述高粉体LCP层的热膨胀系数低于所述低粉体LCP层的热膨胀系数，所述低粉体LCP层的接着强度高于所述高粉体LCP层的接着强度。
实施方式1：一种复合式叠构LCP基板，如图1所示，所述LCP基板为LCP单面铜箔基板，所述LCP单面铜箔基板由一铜箔层100、两低粉体LCP层200和一高粉体LCP层300组成，且从上到下依次为所述铜箔层100、所述低粉体LCP层200、所述高粉体LCP层300和所述低粉体LCP层200；所述LCP单面铜箔基板的厚度为37-335μm。
实施方式1的所述LCP单面铜箔基板的制备方法如下：
步骤一、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述铜箔层的一面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤二、将所述高粉体LCP层的前体物涂布于所述低粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤三、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述高粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂；然后在240-260℃(较佳的是250℃)下，8-12小时(较佳的是10小时)使其annealing(回火)，即得成品LCP单面铜箔基板。
实施方式2：一种复合式叠构LCP基板，如图2所示，所述LCP基板为LCP双面铜箔基板，所述LCP双面铜箔基板由两铜箔层100、两低粉体LCP层200和一高粉体LCP层300组成，且从上到下依次为所述铜箔层100、所述低粉体LCP层200、所述高粉体LCP层300、所述低粉体LCP层200和所述铜箔层100；所述LCP双面铜箔基板的厚度为38-370μm。
实施方式2的所述LCP双面铜箔基板的制备方法为下列两种方法中的一种：
第一种方法包括如下步骤：
步骤一、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于一所述铜箔层的一面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤二、将所述高粉体LCP层的前体物涂布于所述低粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤三、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述高粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂，然后在240-260℃(较佳的是250℃)下，8-12小时(较佳的是10小时)使其annealing(回火)；
步骤四、在所述低粉体LCP层的下表面，于320-370℃条件下压合另一铜箔层，即得成品LCP双面铜箔基板；
第二种方法包括如下步骤：
步骤一、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述铜箔层的一面，于60-180℃条件下去除溶剂，得到两个半成品A；
步骤二、将所述高粉体LCP层涂布于其中一半成品A的表面，于60-180℃条件下去除溶剂，得到半成品B；
步骤三、将另一半成品A及半成品B均在240-260℃(较佳的是250℃)下，8-12小时(较佳的是10小时)使其annealing(回火)；
步骤四、将步骤三的半成品A的低粉体LCP层与半成品B的高粉体LCP层贴合，于320-370℃压合，即得成品LCP双面铜箔基板。
以下是本发明的实施方式1和2的具体的实施例的低粉体LCP层的配方及特性(见表1)和高粉体LCP层的配方及特性(见表2)，其中实施例1到5是实施方式1的实施例，实施例6到10是实施方式2的实施例，表3是实施方式1的LCP单面铜箔基板与比较例的物性指标；表4是实施方式2的LCP双面铜箔基板与比较例的物性指标。
表1:低粉体LCP层的配方及特性如下：
Figure BDA0001786833510000071
Figure BDA0001786833510000081
表2：高粉体LCP层的配方及特性如下：
Figure BDA0001786833510000082
表3：LCP单面铜箔基板与比较例的物性指标：
Figure BDA0001786833510000083
Figure BDA0001786833510000091
表4：LCP双面铜箔基板与比较例的物性指标：
Figure BDA0001786833510000092
注：1、表3和表4的物性指标的测试方法执行《软板组装要项测试准则》(TPCA-F-002)；
2、表3和表4中的Rz是指铜箔层与所述低粉体LCP层粘着的一面的Rz值；
3、表1和表2中的接着强度测试：采用LCP单面铜箔基板，每层低粉体LCP层和高粉体LCP层的厚度均为25μm，铜箔层的厚度为12μm，铜箔层与所述低粉体LCP层粘着的一面的Rz值1.7μm。
从表1和表2看出，高粉体LCP层的吸水率和热膨胀系数均低于低粉体LCP层的吸水率和热膨胀系数，低粉体LCP层的接着强度大于所述高粉体LCP层的接着强度。
由表3和4可知，本发明的复合式叠构LCP基板具低吸水率、低热膨胀系数、良好的接着强度、适合高密度组装的低反弹力以及极佳的机械性能，并具低Dk/Df，有利于高频高速传输。
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 (9)

1.一种复合式叠构LCP基板，其特征在于：包括至少一铜箔层(100)、两低粉体LCP层(200)和一高粉体LCP层(300)，所述高粉体LCP层位于两所述低粉体LCP层之间，所述铜箔层与所述高粉体LCP层之间通过所述低粉体LCP层粘接，所述高粉体LCP层中的填充粉体的含量大于所述低粉体LCP层中的填充粉体的含量，所述低粉体LCP层和所述高粉体LCP层均是指Dk值为2.5-4.0，且Df值为0.001-0.005的LCP层；
每一所述铜箔层的厚度为1-35μm；每一所述低粉体LCP的厚度均为12-100μm；所述高粉体LCP层的厚度为12-100μm。
2.根据权利要求1所述的复合式叠构LCP基板，其特征在于：所述低粉体LCP层包括LCP和填充粉体，所述LCP为低粉体LCP层的总固含量的70-100％(重量百分比)，所述填充粉体为低粉体LCP层的总固含量的0-30％(重量百分比)；
所述高粉体LCP层包括LCP和填充粉体，所述LCP为高粉体LCP层的总固含量的30-70％且不含端值70％(重量百分比)，所述填充粉体为高粉体LCP芯层的总固含量的30-70％(重量百分比)。
3.根据权利要求2所述的复合式叠构LCP基板，其特征在于：所述填充粉体选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化镁、氢氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硼、碳酸钙、碳酸铝、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝、硅酸铝钙、硅酸钙镁、硫酸钡、滑石粉、黏土、高岭土、云母、石英、方解石、硅灰石、白云石粉、PEEK和铁氟龙中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合式叠构LCP基板，其特征在于：所述铜箔层是Rz值为0-2.0μm的低轮廓铜箔层，所述铜箔层与所述低粉体LCP层粘着的一面的Rz值为0-2.0μm，所述铜箔层的外表面的Rz值为0-0.7μm。
5.根据权利要求1所述的复合式叠构LCP基板，其特征在于：所述LCP基板为LCP单面铜箔基板，所述LCP单面铜箔基板由一铜箔层、两低粉体LCP层和一高粉体LCP层组成，且从上到下依次为所述铜箔层、所述低粉体LCP层、所述高粉体LCP层和所述低粉体LCP层；所述LCP单面铜箔基板的厚度为37-335μm。
6.根据权利要求1所述的复合式叠构LCP基板，其特征在于：所述LCP基板为LCP双面铜箔基板，所述LCP双面铜箔基板由两铜箔层、两低粉体LCP层和一高粉体LCP层组成，且从上到下依次为所述铜箔层、所述低粉体LCP层、所述高粉体LCP层、所述低粉体LCP层和所述铜箔层；所述LCP双面铜箔基板的厚度为38-370μm。
7.根据权利要求1所述的复合式叠构LCP基板，其特征在于：所述高粉体LCP层的吸水率低于所述低粉体LCP层的吸水率，所述高粉体LCP层的热膨胀系数低于所述低粉体LCP层的热膨胀系数，所述低粉体LCP层的接着强度高于所述高粉体LCP层的接着强度。
8.一种根据权利要求5所述的复合式叠构LCP基板的制备方法，其特征在于：所述LCP单面铜箔基板的制备方法如下：
步骤一、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述铜箔层的一面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤二、将所述高粉体LCP层的前体物涂布于所述低粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤三、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述高粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂；然后在240-260℃下，8-12小时使其annealing，即得成品LCP单面铜箔基板。
9.一种根据权利要求6所述的复合式叠构LCP基板的制备方法，其特征在于：所述LCP双面铜箔基板的制备方法为下列两种方法中的一种：
第一种方法包括如下步骤：
步骤一、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于一所述铜箔层的一面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤二、将所述高粉体LCP层的前体物涂布于所述低粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂；
步骤三、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述高粉体LCP层的下表面，于60-180℃条件下去除溶剂，然后在240-260℃下，8-12小时使其annealing；
步骤四、在所述低粉体LCP层的下表面，于320-370℃条件下压合另一铜箔层，即得成品LCP双面铜箔基板；
第二种方法包括如下步骤：
步骤一、将所述低粉体LCP层的前体物涂布于所述铜箔层的一面，于60-180℃条件下去除溶剂，得到两个半成品A；
步骤二、将所述高粉体LCP层涂布于其中一半成品A的表面，于60-180℃条件下去除溶剂，得到半成品B；
步骤三、将另一半成品A及半成品B均在240-260℃下，8-12小时使其annealing；
步骤四、将步骤三的半成品A的低粉体LCP层与半成品B的高粉体LCP层贴合，于320-370℃压合，即得成品LCP双面铜箔基板。
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