CN111216427A - 一种陶瓷填充ptfe覆铜板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子电路技术领域,具体涉及一种陶瓷填充PTFE覆铜板的制备方法。本发明浸渍玻纤布的制备方法,包括以下步骤:取复合陶瓷填料、聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水于搅拌器中搅拌30~60min,静置,除气泡,得到胶水;将玻纤布浸渍在胶水内,通过计量辊控制玻纤布附胶量在350g/m2,烘烤,得到浸渍玻纤布。本发明通过具有三层结构(陶瓷填料+偶联剂层+氟树脂层)的复合陶瓷填料与聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水共混,能够得到稳定性好的胶水来浸渍玻纤布,而由浸渍玻纤布与第一铜箔、第二铜箔层压得到的覆铜板满足高频技术的要求。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术领域,具体涉及一种陶瓷填充PTFE覆铜板的制备方法。
背景技术
随着通信技术的发展,电子产品对印刷线路板的介电性能提出了越来越高的要求,要求越来越低的介电常数和介质损耗,而且介电性能还不能随使用环境的变化而改变。聚四氟乙烯(PTFE)的高对称长链分子结构赋予其最优秀的介电性能,是高频通信电子产品不可缺少的材料。
但是PTFE材料的热塑性特点限制了其广泛应用。人们已经使用了石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维、硅微粉等填充料与PTFE共混来提升PTFE制品的综合性能,如强度、耐磨性、硬度、导热性能等。
其中陶瓷填充的PTFE覆铜板越为市场研究热点,陶瓷填料不仅可以灵活调整板材的介电性能,还大大地降低了板材的热膨胀系数,使得PTFE覆铜板制作多层印刷板(PCB)成为可能。但陶瓷填料要均匀分散于PTFE乳液中是一个难题,这是因为PTFE乳液是粘性较低的水乳液,陶瓷填料一般密度都非常大,在乳液中很容易沉降,所以陶瓷填充PTFE浸渍玻纤布的方法来制作陶瓷填充PTFE覆铜板的相关文献很少。
发明内容
本发明旨在提供一种陶瓷填充PTFE覆铜板的制备方法,本发明通过具有三层结构(陶瓷填料+偶联剂层+氟树脂层)的复合陶瓷填料与聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水共混,能够得到稳定性好的胶水来浸渍玻纤布,而由浸渍玻纤布与第一铜箔、第二铜箔层压得到的覆铜板满足高频技术的要求。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种浸渍玻纤布的制备方法,包括以下步骤:
取复合陶瓷填料、聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水于搅拌器中搅拌30~60min,静置,除气泡,得到胶水;将玻纤布浸渍在胶水内,通过计量辊控制玻纤布附胶量在350g/m2,烘烤(100℃/5min+300℃/5min+380℃/5min),得到浸渍玻纤布。
进一步地,所述复合陶瓷填料、聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水的质量比为1:(0.75~0.85):(0~0.2):1.5。
进一步地,所述增稠剂包括无机增稠剂、有机增稠剂、天然高分子及其衍生物、合成高分子。无机增稠剂包括气相法白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土、凹凸棒石土、分子筛、硅凝胶;有机增稠剂包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素;天然高分子及其衍生物包括淀粉、明胶、海藻酸钠、干酪素、瓜尔胶、甲壳胺、阿拉伯树胶、黄原胶、大豆蛋白胶、天然橡胶、羊毛脂、琼脂;合成高分子包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蜡。本发明优选淀粉。
进一步地,所述复合陶瓷填料的制备方法为:
S1)取陶瓷填料、海藻糖脂肪酸单酯和乙醇进行超声分散2~5h,再于真空下干燥8~10h,得到已处理的陶瓷填料,并在混合设备中搅拌3~7min,将偶联剂以喷雾的形式注入混合设备中,再搅拌10~15min后,升温至150℃,搅拌10~15min,得到共混物A;
S2)将步骤S1中的共混物A、含氟树脂乳液和水进行混合搅拌10~30min,得到共混物B;
S3)将步骤S2中的共混物B倒入托盘于80~120℃下烘烤5~60min,升温至250~300℃烘烤5~60min,得到粉末;
S4)将步骤S3中的粉末过110目振动筛,在380℃下烧结5~10min后,得到复合陶瓷填料。
进一步地,所述步骤S1中的陶瓷填料、海藻糖脂肪酸单酯和乙醇的质量比为1:(0.025~0.05):25。陶瓷填料包括二氧化硅、二氧化钛、钛酸钡、玻纤纱、石墨、三氧化二铝、硅微粉。
进一步地,所述步骤S1中已处理的陶瓷填料与偶联剂的质量比为1000:(5~15)。偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂,更具体的是包括十三氟辛即三乙氧基硅烷(F8261)、苯基三甲氧基硅烷(Z6124)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)。
进一步地,所述步骤S2中共混物A、含氟树脂乳液和水的质量比为(75~55):(5~25):(20~40)。含氟树脂乳液包括聚四氟乙烯乳液、聚全氟乙丙烯乳液、聚全氟烷基醚乳液。
在本发明中,对陶瓷填料用海藻糖脂肪酸单酯和乙醇处理后而制备得到了具有三层结构(陶瓷填料+偶联剂层+氟树脂层)的复合陶瓷填料,其与聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水混合而得到了胶水。由于复合陶瓷填料要与聚四氟乙烯乳液形成胶水,所以复合陶瓷填料和聚四氟乙烯乳液相混性要好。在胶水稳定性测试中,发现含有对陶瓷填料用海藻糖脂肪酸单酯和乙醇处理后复合陶瓷填料的胶水具有较好的稳定性,具体机理尚在分析中,其一可能是提高了陶瓷填料的分散性,使陶瓷填料更多地被偶联剂包覆,其二可能是对陶瓷填料进行了活化,使陶瓷填料更多地被偶联剂包覆,还有可能是提高了包覆后的复合陶瓷填料与聚四氟乙烯的分散性、均匀性。
进一步地,发现浸渍玻纤布中胶水具体成分的比值对由浸渍玻纤布得到的覆铜板有影响,在性能测试中,发现只有当胶水中的复合陶瓷填料、聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水的质量比为1:(0.75~0.85):(0~0.2):1.5时,所制得的覆铜板具有较好的性能。
本发明提供上述制备方法得到的浸渍玻纤布在覆铜板中的应用。
本发明提供一种陶瓷填充PTFE覆铜板,包括浸渍玻纤布、第一铜箔和第二铜箔,所述第一铜箔与浸渍玻纤布一侧连接,所述浸渍玻纤布另一侧与第二铜箔连接;所述浸渍玻纤布的数量至少为1张。
进一步地,所述第一铜箔和浸渍玻纤布之间、第二铜箔与浸渍玻纤布之间还设有氟树脂膜。氟树脂膜包括PTFE膜、PFA膜、FEP膜。加入的氟树脂膜起到调节Dk或提升剥离强度的作用。
本发明还提供上述陶瓷填充PTFE覆铜板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将浸渍玻纤布一侧覆盖第一铜箔,浸渍玻纤布另一侧第二铜箔,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明对陶瓷填料进行处理得到具有三层结构(陶瓷填料+偶联剂层+氟树脂层)的复合陶瓷填料,能与聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水共混,得到稳定性好的胶水,适用于玻纤布的浸渍。
(2)本发明由第一铜箔、浸渍玻纤布和第二铜箔制备得到的覆铜板具有较低的介电常数Dk和较低的损耗因子Df,适用于高频技术;同时,覆铜板还具有较好的耐浸焊性,扩大了覆铜板的应用范围。
附图说明
图1为本发明陶瓷填充PTFE覆铜板的结构示意图。
图2为本发明复合陶瓷填料的结构示意图。
其中,1-陶瓷填料,2-偶联剂层,3-氟树脂层,11-浸渍玻纤布,22-第一铜箔,33-第二铜箔,44-氟树脂膜。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
在本发明中,聚四氟乙烯乳液(60%固含量,D210)购自日本大金公司;玻纤布购自珠海玻纤布厂,单重25g/m2。
实施例1、一种浸渍玻纤布
包括以下步骤:
取100g复合陶瓷填料、84g聚四氟乙烯乳液、12g淀粉和150g水(质量比为1:0.84:0.12:1.5)于搅拌器中搅拌60min,静置,除气泡,得到胶水;将玻纤布浸渍在胶水内,通过计量辊控制玻纤布附胶量在350g/m2,再在100℃/5min+300℃/5min+380℃/5min的条件下烘烤,得到浸渍玻纤布。
其中,复合陶瓷填料的制备方法为:
S1)取1000g硅微粉(粒径范围D为10μm)、25g海藻糖脂肪酸单酯和25kg,30wt%乙醇进行超声分散3.5h,再于真空下干燥10h,得到已处理的陶瓷填料。取1000g已处理的陶瓷填料在混合设备中搅拌5min,将10g偶联剂KH550以喷雾的形式注入混合设备中,再搅拌10min后,升温至150℃,搅拌10min,得到共混物A;
S2)将100g步骤S1中的共混物A、10g含氟树脂乳液和50g水进行混合搅拌25min,得到共混物B;
S3)将步骤S2中的共混物B倒入托盘于80℃下烘烤30min,升温至250℃烘烤15min,得到粉末;
S4)将步骤S3中的粉末过110目振动筛,在380℃下烧结5min后,得到复合陶瓷填料。
实施例2、一种浸渍玻纤布
包括以下步骤:
取100g复合陶瓷填料、80g聚四氟乙烯乳液和150g水(质量比为1:0.8:1.5)于搅拌器中搅拌55min,静置,除气泡,得到胶水;将玻纤布浸渍在胶水内,通过计量辊控制玻纤布附胶量在350g/m2,再在100℃/5min+300℃/5min+380℃/5min的条件下烘烤,得到浸渍玻纤布。
其中,复合陶瓷填料的制备方法为:
S1)取1000g玻纤纱(粒径范围D为10μm)、25g海藻糖脂肪酸单酯和25kg,30wt%乙醇进行超声分散3.5h,再于真空下干燥10h,得到已处理的陶瓷填料。取1000g已处理的陶瓷填料在混合设备中搅拌5min,将10g偶联剂(Z6124+KH550)以喷雾的形式注入混合设备中,再搅拌10min后,升温至150℃,搅拌10min,得到共混物A;
S2)将100g步骤S1中的共混物A、10g含氟树脂乳液和50g水进行混合搅拌25min,得到共混物B;
S3)将步骤S2中的共混物B倒入托盘于80℃下烘烤30min,升温至250℃烘烤15min,得到粉末;
S4)将步骤S3中的粉末过110目振动筛,在380℃下烧结7min后,得到复合陶瓷填料。
实施例3、一种浸渍玻纤布
包括以下步骤:
取100g复合陶瓷填料、75g聚四氟乙烯乳液、10g淀粉和150g水(质量比为1:0.75:0.1:1.5)于搅拌器中搅拌55min,静置,除气泡,得到胶水;将玻纤布浸渍在胶水内,通过计量辊控制玻纤布附胶量在350g/m2,再在100℃/5min+300℃/5min+380℃/5min的条件下烘烤,得到浸渍玻纤布。
其中,复合陶瓷填料的制备方法为:
S1)取1000g硅微粉(粒径范围D为10μm)、25g海藻糖脂肪酸单酯和25kg,25wt%乙醇进行超声分散3h,再于真空下干燥10h,得到已处理的陶瓷填料。取1000g已处理的陶瓷填料在混合设备中搅拌5min,将10g偶联剂(KH550)以喷雾的形式注入混合设备中,再搅拌15min后,升温至150℃,搅拌15min,得到共混物A;
S2)将100g步骤S1中的共混物A、20g含氟树脂乳液和60g水进行混合搅拌25min,得到共混物B;
S3)将步骤S2中的共混物B倒入托盘于120℃下烘烤30min,升温至300℃烘烤10min,得到粉末;
S4)将步骤S3中的粉末过110目振动筛,在380℃下烧结7.5min后,得到复合陶瓷填料。
实施例4、一种陶瓷填充PTFE覆铜板
包括实施例1浸渍玻纤布11、第一铜箔和第二铜箔,所述第一铜箔与实施例1浸渍玻纤布11一侧连接,所述实施例1浸渍玻纤布11另一侧与第二铜箔连接;所述实施例1浸渍玻纤布11的数量5张。
将实施例1浸渍玻纤布11一侧覆盖第一铜箔,实施例1浸渍玻纤布11另一侧第二铜箔,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
实施例5、一种陶瓷填充PTFE覆铜板
包括实施例2浸渍玻纤布11、第一铜箔和第二铜箔,所述第一铜箔与实施例2浸渍玻纤布11一侧连接,所述实施例2浸渍玻纤布11另一侧与第二铜箔连接,所述第一铜箔和浸渍玻纤布11之间、第二铜箔与浸渍玻纤布11之间还设有PFA膜;所述实施例2浸渍玻纤布11的数量5张。
将实施例2浸渍玻纤布11一侧覆盖第一铜箔,实施例2浸渍玻纤布11另一侧第二铜箔,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
实施例6、一种陶瓷填充PTFE覆铜板
包括实施例3浸渍玻纤布11、第一铜箔22和第二铜箔33,所述第一铜箔22与实施例3浸渍玻纤布11一侧连接,所述实施例3浸渍玻纤布11另一侧与第二铜箔33连接;所述实施例3浸渍玻纤布11的数量5张。
将实施例3浸渍玻纤布11一侧覆盖第一铜箔22,实施例3浸渍玻纤布11另一侧第二铜箔33,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
对比例1、一种浸渍玻纤布
包括以下步骤:
取100g复合陶瓷填料、84g聚四氟乙烯乳液和150g水(质量比为1:0.84:1.5)于搅拌器中搅拌60min,静置,除气泡,得到胶水;将玻纤布浸渍在胶水内,通过计量辊控制玻纤布附胶量在350g/m2,再在100℃/5min+300℃/5min+380℃/5min的条件下烘烤,得到浸渍玻纤布。
其中,复合陶瓷填料的制备方法为:
S1)取1000g硅微粉(粒径范围D为10μm)在混合设备中搅拌5min,将10g偶联剂(KH550)以喷雾的形式注入混合设备中,再搅拌15min后,升温至150℃,搅拌15min,得到共混物A;
S2)将100g步骤S1中的共混物A、20g含氟树脂乳液和60g水进行混合搅拌25min,得到共混物B;
S3)将步骤S2中的共混物B倒入托盘于120℃下烘烤30min,升温至300℃烘烤10min,得到粉末;
S4)将步骤S3中的粉末过110目振动筛,在380℃下烧结7.5min后,得到复合陶瓷填料。
与实施例1类似,区别在于:未对陶瓷填料进行处理,其他参数与实施例1相同。
对比例2、一种浸渍玻纤布
与实施例1类似,区别在于:复合陶瓷填料中硅微粉:蔗糖酯:水=1:0.025:25,其他参数与实施例1相同。
对比例3、一种浸渍玻纤布
与实施例1类似,区别在于:复合陶瓷填料中硅微粉:蔗糖酯:乙醇=1:0.025:25,其他参数与实施例1相同。
对比例4、一种浸渍玻纤布
与实施例1相比,区别在于,复合陶瓷填料中硅微粉:海藻糖脂肪酸单酯:水=1:0.025:25,其他参数与实施例1相同。
对比例5、一种浸渍玻纤布
与实施例1相比,区别在于,复合陶瓷填料、聚四氟乙烯乳液、淀粉和水的质量比为1:1.5:0.12:1.5,其他参数与实施例1相同。
对比例6、一种陶瓷填充PTFE覆铜板
包括对比例1浸渍玻纤布11、第一铜箔22和第二铜箔33,所述第一铜箔22与对比例1浸渍玻纤布11一侧连接,所述对比例1浸渍玻纤布11另一侧与第二铜箔33连接;所述对比例1浸渍玻纤布11的数量5张。
将对比例1浸渍玻纤布11一侧覆盖第一铜箔22,对比例1浸渍玻纤布11另一侧第二铜箔33,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
对比例7、一种陶瓷填充PTFE覆铜板
包括对比例2浸渍玻纤布11、第一铜箔22和第二铜箔33,所述第一铜箔22与对比例2浸渍玻纤布11一侧连接,所述对比例2浸渍玻纤布11另一侧与第二铜箔33连接;所述对比例2浸渍玻纤布11的数量5张。
将对比例2浸渍玻纤布11一侧覆盖第一铜箔22,对比例2浸渍玻纤布11另一侧第二铜箔33,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
对比例8、一种陶瓷填充PTFE覆铜板
包括对比例3浸渍玻纤布11、第一铜箔22和第二铜箔33,所述第一铜箔22与对比例3浸渍玻纤布11一侧连接,所述对比例3浸渍玻纤布11另一侧与第二铜箔33连接;所述对比例3浸渍玻纤布11的数量5张。
将对比例3浸渍玻纤布11一侧覆盖第一铜箔22,对比例3浸渍玻纤布11另一侧第二铜箔33,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
对比例9、一种陶瓷填充PTFE覆铜板
包括对比例4浸渍玻纤布11、第一铜箔22和第二铜箔33,所述第一铜箔22与对比例4浸渍玻纤布11一侧连接,所述对比例4浸渍玻纤布11另一侧与第二铜箔33连接;所述对比例4浸渍玻纤布11的数量5张。
将对比例4浸渍玻纤布11一侧覆盖第一铜箔22,对比例4浸渍玻纤布11另一侧第二铜箔33,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
对比例10、一种陶瓷填充PTFE覆铜板
包括对比例5浸渍玻纤布11、第一铜箔22和第二铜箔33,所述第一铜箔22与对比例5浸渍玻纤布11一侧连接,所述对比例5浸渍玻纤布11另一侧与第二铜箔33连接;所述对比例5浸渍玻纤布11的数量5张。
将对比例5浸渍玻纤布11一侧覆盖第一铜箔22,对比例5浸渍玻纤布11另一侧第二铜箔33,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
试验一、胶水稳定性测试
1.1试验材料:浸渍玻纤布中所用的胶水。
1.2试验方法:将包装好的胶水放在室温下,记录其沉降现象。
表1观察结果
从表1可以看出,实施例1~3浸渍玻纤布中所用的胶水具有较好的稳定性,无沉淀现象。玻纤布主要靠编织而成,内部不粘结剂,不易上胶,若当胶水不稳定,则玻纤布无法浸渍。
试验二、陶瓷填充PTFE覆铜板性能测试
表2性能测试结果
从表2可以看出,实施例4~5的覆铜板具有较低的Dk和Df,吸水率低,且具有较好的耐焊性,其中实施例4为本发明的最佳实施例。
与实施例4相比,对比例6~10的覆铜板的各项性能发生下降。其中,对比例6~10的覆铜板下降最为明显,结合表1和表2来看,可以看出当胶水稳定性差时,其浸渍得到的覆铜板各项性能也差。
与实施例4相比。对比例10的覆铜板中浸渍玻纤布所用胶水的复合陶瓷填料、聚四氟乙烯乳液、淀粉和水的质量比为1:1.5:0.12:1.5,也就是说复合陶瓷填料的占比减少,单独对浸渍玻纤布观察后发现,浸渍玻纤布表面具有许多微小的孔洞,这些孔洞可能是在热压过程中杂质的排放或熔融的聚四氟乙烯流动所形成,再结合胶水的配方(复合陶瓷填料占比少,聚四氟乙烯乳液占比高),可以看出当胶水中复合陶瓷填料、聚四氟乙烯乳液、淀粉和水的质量比为1:0.84:0.12:1.5时,所得到的覆铜板各项性能较好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种浸渍玻纤布的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
取复合陶瓷填料、聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水于搅拌器中搅拌30~60min,静置,除气泡,得到胶水;将玻纤布浸渍在胶水内,通过计量辊控制玻纤布附胶量在350g/m2,烘烤,得到浸渍玻纤布。
2.根据权利要求1所述浸渍玻纤布的制备方法,其特征在于,所述复合陶瓷填料、聚四氟乙烯乳液、增稠剂和水的质量比为1:(0.75~0.85):(0~0.2):1.5。
3.根据权利要求1或2所述浸渍玻纤布的制备方法,其特征在于,所述复合陶瓷填料的制备方法为:
S1)取陶瓷填料、海藻糖脂肪酸单酯和乙醇进行超声分散2~5h,再于真空下干燥8~10h,得到已处理的陶瓷填料,并在混合设备中搅拌3~7min,将偶联剂以喷雾的形式注入混合设备中,再搅拌10~15min后,升温至150℃,搅拌10~15min,得到共混物A;
S2)将步骤S1中的共混物A、含氟树脂乳液和水进行混合搅拌10~30min,得到共混物B;
S3)将步骤S2中的共混物B倒入托盘于80~120℃下烘烤5~60min,升温至250~300℃烘烤5~60min,得到粉末;
S4)将步骤S3中的粉末过110目振动筛,在380℃下烧结5~10min后,得到复合陶瓷填料。
4.根据权利要求3所述浸渍玻纤布的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中的陶瓷填料、海藻糖脂肪酸单酯和乙醇的质量比为1:(0.025~0.05):25。
5.根据权利要求3所述浸渍玻纤布的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中已处理的陶瓷填料与偶联剂的质量比为1000:(5~15)。
6.根据权利要求3所述浸渍玻纤布的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中共混物A、含氟树脂乳液和水的质量比为(75~55):(5~25):(20~40)。
7.根据上述权利要求1~6所述制备方法得到的浸渍玻纤布在覆铜板中的应用。
8.一种陶瓷填充PTFE覆铜板,其特征在于,包括浸渍玻纤布、第一铜箔和第二铜箔,所述第一铜箔与浸渍玻纤布一侧连接,所述浸渍玻纤布另一侧与第二铜箔连接;所述浸渍玻纤布的数量至少为1张。
9.根据权利要求8所述陶瓷填充PTFE覆铜板,其特征在于,所述第一铜箔和浸渍玻纤布之间、第二铜箔与浸渍玻纤布之间还设有氟树脂膜。
10.根据权利要求8或9所述陶瓷填充PTFE覆铜板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将浸渍玻纤布一侧覆盖第一铜箔,浸渍玻纤布另一侧第二铜箔,再放入层压机中于380℃、压力为10MPa下压合120min,即得。
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