CN111491453A - 印刷电路板用基材的制备方法、基材及印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电路板加工技术领域，具体而言，涉及一种印刷电路板用基材的制备方法、基材以及印刷电路板。制造方法包括：对与金属箔相连接的电介质层朝向金属箔的一侧表面进行表面处理，形成若干突起；对金属箔的一侧表面进行粗糙处理；电介质层和金属箔进行层叠形成积层结构体，其中电介质层经表面处理过表面和金属箔经粗糙处理后的表面相对贴合；积层结构体在真空条件下进行加热加压，冷却后即得基材。基材及其制备方法可以使得氟系树脂与金属箔之间具有稳定的结合力，一方面无需采用较高的温度进行压合，避免了金属箔氧化以及陶瓷填充剂的细微气体喷出，另一方面无需使用粘合剂，使得基材可以保持较优的介电性能。

Description

印刷电路板用基材的制备方法、基材及印刷电路板

技术领域

本申请涉及电路板加工技术领域，具体而言，涉及一种印刷电路板用基材的制备方法、通过该方法制备得到的基材以及包括该基材的印刷电路板。

背景技术

用于印刷电路板的基材中通常使用各种耐热高分子绝缘树脂来作为电介质结构，例如适合高频带宽印刷电路板用的基材往往使用低损耗系数的聚四氟乙烯(PTFE)以及含有玻璃纤维的聚四氟乙烯(PTFE Glass cloth)等氟乙烯树脂，在其上下积层像铜、铝等具有导电性的金属箔，从而获得印刷电路板用覆铜(铜箔)板或覆铝箔板。

现有技术中的基材(例如覆铜板)通常采用如下的利用环氧树脂的方法制备得到：用玻璃织物浸泡环氧树脂；将被浸泡后的纤维干燥后去除其他有机溶剂；使树脂由硬化状态转换成半硬化状态的胶片；将具有导电性金属箔积层的阶段。另外，当利用氟系树脂来制造覆铜板等基材时，由于氟系树脂是热塑性树脂，其物理上有很低的表面能量，不容易和其他物质粘在一起，所以通常难以直接将氟系树脂和导电性的金属箔粘在一起。因此，像上述情况一样，如果将导电性的金属箔直接贴在树脂上，那么就会出现粘合力低等诸多问题。为了将氟系树脂和其他物质(金属箔)粘合，到目前为止，主要具有过度使用温度的工艺条件或在氟系树脂上使用熔点较低的热塑性树脂粘合层等方法。

如果使用温度过高的工艺条件，则可能会发生金属箔氧化的二次问题，而且为了提高性能二需要使用陶瓷填充剂的话，填充剂中可能会喷出细微气体，导致覆铜板等基材在被作为印刷电路板来进行加工使用时容易发生耐热的问题。

另外，如果使用熔点较低的粘合层，不仅会干扰氟系树脂所具有的优秀的电气特性，而且也很有可能会因过低的工艺温度，而导致氟系树脂的内层之间的结合力出现问题。

因此，需要针对现有的制备工艺，提出一种对于氟系树脂上采取不使用熔点较低的热固化树脂、粘贴胶片或粘合剂，而是直接放置具有导电性的金属箔，使其与氟系树脂积层在一起的方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种印刷电路板用基材的制备方法、通过该方法制备得到的基材以及包括该基材的印刷电路板。

为了实现上述目的，根据本技术方案的一个方面，本技术方案提供了一种印刷电路板用基材的制造方法，所述基材包括绝缘树脂层和位于所述绝缘树脂层至少一侧表面的金属箔，所述绝缘树脂层由多层氟系树脂材质的电介质层层叠形成，所述制造方法包括：

对与所述金属箔相连接的电介质层朝向所述金属箔的一侧表面进行表面处理，形成若干突起；

对所述金属箔的一侧表面进行粗糙处理；

电介质层和金属箔进行层叠形成积层结构体，其中所述电介质层经表面处理过表面和所述金属箔经粗糙处理后的表面相对贴合；

所述积层结构体在真空条件下进行加热加压，冷却后即得所述基材。

进一步的，所述氟系树脂为聚四氟乙烯、含有玻璃纤维的聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、可溶性聚四氟乙烯、三氯氟乙烯和乙烯-三氟氯乙烯共聚物中的一种或多种。

进一步的，所述表面处理的方式为等离子体表面处理。

进一步的，所述金属箔的材质为铜、铝、不锈钢或他们的合金。

进一步的，所述突起的平均纵横比为1:20以下。

进一步的，每层所述电介质层的厚度为0.05mm-0.508mm，所述绝缘树脂层的厚度为0.127mm-5.08mm。

进一步的，所述积层结构体在真空条件下进行加热加压的条件包括：加热温度为所述氟系树脂熔点的1-1.2倍，加压压力为10～90kg/cm²，真空度为1mTorr-500Torr，处理时间为3-10小时。

为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还公开采用本申请第一方面提供的制备方法制备得到的基材。

为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还公开包括本申请第二方面提供的基材的印刷电路板。

本申请实施例提出的基材及其制备方法可以使得氟系树脂与金属箔之间具有稳定的结合力，一方面无需采用较高的温度进行压合，避免了金属箔的氧化以及陶瓷填充剂的细微气体喷出，另一方面无需使用粘合剂，使得基材可以保持较优的介电性能。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性的给出了本申请实施例提供的基材的结构参考图；

图2示意性的给出了本申请实施例提供的经表面处理的电介质层(PTFE材质)表面的电镜图像；

图3示意性的给出了本申请实施例中采用的等离子体表面处理设备的结构参考图。

图中：

1、金属箔；2、经表面处理的电介质层；3、未经表面处理的电介质层；4、突起。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将实施例来详细说明本申请。

本申请实施例中的制备方法主要为单独使用氟系树脂，及通过高比率的填充剂混合的氟系树脂，制造成覆铜板等基材的方法。具体的，在各种耐热高分子绝缘树脂中，使用了适合高频带宽的低损耗系数的聚四氟乙烯(PTFE)以及含有玻璃纤维的聚四氟乙烯(PTFEGlass cloth)等氟系树脂，在其上下积层了像铜、铝等具有导电性的金属箔，从而得到制造印刷电路板用覆金属(铜箔、铝箔)板等的制造方法。需要说明的是，所述氟系树脂包括但不限于聚四氟乙烯(PTFE),含有玻璃纤维的聚四氟乙烯(PTFE Glass cloth)，聚氯三氟乙烯(PCTFE),四氟乙烯-六氟乙烯共聚物(FEP),聚偏二氟乙烯(PVDF),聚氟乙烯(PVF),乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE),可溶性聚四氟乙烯(PFA),三氯氟乙烯(CTFE),乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)中的一种或多种。

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式作详细说明。在图中，为了方便说明，放大了层和区域的厚度，所示大小并不代表实际尺寸。尽管这些图并不是完全准确的反映出器件的实际尺寸，但是它们还是完整的反映了区域和组成结构之间的相互位置，特别是组成结构之间的上下和相邻关系。参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示区域的特定形状，而是包括所得到的形状以及制造引起的偏差。

本申请实施例提供的一种印刷电路板用基材的制造方法，所述基材包括绝缘树脂层和位于所述绝缘树脂层至少一侧表面的金属箔，所述绝缘树脂层由多层氟系树脂材质的电介质层层叠形成，其特征在于，所述制造方法包括下述的步骤1-步骤4。

步骤1：对与所述金属箔相连接的电介质层朝向所述金属箔的一侧表面进行表面处理，形成若干平均直径为0.01μm-2μm的突起。

步骤2：对所述金属箔的一侧表面进行粗糙处理。

步骤3：电介质层和金属箔进行层叠形成积层结构体，其中所述电介质层经表面处理过表面和所述金属箔经粗糙处理后的表面相对贴合。

步骤4：所述积层结构体在真空条件下进行加热加压，冷却后即得所述基材。

图1给出了一种本申请实施例提供的制造方法获得的基材的结构示意图，该基材包括依次设置的一层金属箔1、一层经表面处理的电介质层2、三层未经表面处理的电介质层3、一层经表面处理的电介质层2和一层金属箔1，一层经表面处理的电介质层2、三层未经表面处理的电介质层3和一层经表面处理的电介质层2组成基材的绝缘树脂层，经表面处理的电介质层2与金属箔1连接的一侧表面形成突起4，金属箔1朝向绝缘树脂层的一侧表面经过粗糙处理。

在步骤1中，电介质层上形成的突起的平均直径为0.01μm-2μm，突起的平均纵横比在1:20以下，其中纵横比指的是突起在垂直于深度或高度方向的长度与突起在深度或高度方向的长度之比，即平均直径与平均高度的比值。如果突起的平均直径在0.01μm以下的话，其与经过粗糙处理的金属箔表面之间的粘合强度将会减弱，相反，如果平均直径在2μm以上的话，不仅会伤害到电介质层表面的平滑度，其与经过粗糙处理的金属箔表面之间的粘合强度也会减弱。氟系树脂由于其特有的非粘性，很难与其他物质粘合在一起，本发明实施例1中步骤1对氟系树脂的电介质的表面进行表面处理，使树脂特有的非粘性变成黏着性，通过后续步骤中在真空状态下加热加压的方法，可以增加氟系树脂的表面能量，使其容易黏着，即在氟系树脂的表面形成细微的突起，使其变成如图2一样的形态，从而使其与其他物质容易粘合。其中，可以使用SEM(扫描型电子显微镜)对经过表面处理的电介质层的表面进行拍摄(2万倍)，制成图像(如图2所示的表面照片)，然后，测定从该图像中随机选择的50个突起的直径(最大长度)，取平均值，即得平均直径。此外，可以准备经表面处理的电介质层的切割样品，使用SEM(扫描型电子显微镜)拍摄(2万倍)该切割样品的截面5处，制作5张截面照片。然后，测定5张截面照片中存在的所有突起的高度，取平均值，得到平均高度，平均高度与平均直径的比值定义为平均纵横比。

其中，电介质层的表面处理的方式优选为等离子体表面处理，等离子体表面处理设备如图3所示，即在氟系树脂材质的电介质层的表面注入气源，采用加速等离子束进行处理，从而形成若干细微的突起，从而增加作为电介质层使用的氟系树脂表面的能量。等离子体束包括离子束和中性束，加速等离子体后，使其能断开氟系树脂中的碳(C)和氟(F)的结合，等离子体表面处理所使用的气体可以为氩气(Ar)、氢气(H₂)、氧气(O₂)、氮气(N₂)中的一种或者是他们的混合气体。突起的平均直径及平均纵横比，可以通过调整等离子体发生装置的工作气体和光束电力(Beam Power)来达到适当的效果。例如使用Ar(argon)离子束，光束电力为1KeV，使用氧气(O₂)作为气氛气体注入的流量参数为12sccm，获得的突起的平均直径为0.1um，电介质层表面的突起的平均高度为0.5μm。

在步骤2中，金属箔的表面进行粗糙处理的方法适用于现有技术，例如可以采取利用电镀方式黏上粒子的方式来实现，所述金属箔的材质为包括但不限于铜、铝、不锈钢或他们的合金，目前大部分的高频用途的基材都是采用铜箔，其厚度通常为0.015mm-0.070mm。

其中，金属箔可以根据需要设置在绝缘树脂层的一侧形成金属箔-绝缘树脂层的结构，也可以设置在绝缘树脂层的两侧形成金属箔-绝缘树脂层-金属箔的结构。

此外，在除金属箔和电介质层的连接外，在工艺进行过程中，还可以存在接合力薄弱区域的电介质层之间通过表面处理的方式进行连接，即电介质层之间相互贴合的表面也经过等离子体表面处理形成突起，增加粘合力。

在步骤3和步骤4中，将氟系树脂和金属箔粘合在一起的重要机制是，把氟系树脂提高到熔点的温度范围，在热压工艺中利用热压机的压力将其氟系树脂表面形成的突起插入到经过表面粗糙处理后产生细微突起的金属箔，然后经过冷却从而产生紧扣效果，使得金属箔和氟系树脂之间强力结合，即在本发明中，首先将含有细微突起的氟系树脂和导电性金属箔制造成基材的积层结构体，进而对积层结构体实行了真空热压工艺。

在步骤4中，积层结构体在真空条件下进行加热加压的条件包括：加热温度为所述氟系树脂熔点的1-1.2倍，加压压力为10～90kg/cm²，真空度为1mTorr-500Torr，处理时间为3-10小时。本发明中，热压机的温度在氟系树脂熔点温度基础上增加20％以内，这样调节可以使金属箔和氟系树脂之间产生铰链效果，并可以将绝缘树脂内部各电介质层之间粘连在一起。氟系树脂在熔点以下几乎不会热化，而在熔点以上，聚合度也会出现下降，比重增加，分子量就会下降，例如氟系树脂中在采用聚四氟乙烯(PTFE)的情况下，在其熔点(327℃)以下几乎不会发生热化，但在聚四氟乙烯熔点以上聚合度则会出现下降，由此可见，高温温度下比重增加，则分子量就会下降，在400℃以上时出现急速热化，这个倾向更加显著。通过多次试验获知，氟系树脂最好在熔点温度基础上提高20％以内进行热压，才能满足在本发明中所要实现的机械物性。

另外，和其他高分子相比氟系树脂的熔点非常高，故工艺温度也比较高，如果在大气环境中进行加热加压则会出现金属箔迅速氧化的问题。通常金属箔可以耐受的温度在100～250℃以内，超过这个范围加热并在大气当中进行热压作业的话，就会迅速氧化而使其难以腐蚀，所以很难作为基材使用。为了防止金属箔被氧化腐蚀并防止在氟系树脂内形成气泡，可以在数毫米托(mTorr)至数百托(Torr)的真空环境中，例如可以保持在1mTorr-500Torr的真空装置中加热加压。

在本申请实施例中，如图3所示，绝缘树脂层由多层氟系树脂材质的电介质层层叠形成，同时在每一层电介质层内可以使用陶瓷填充剂，通过陶瓷填充剂的使用比率以及电介质层的数量可以调节所需要的绝缘树脂层的厚度以及介电常数。需要说明的是，各电介质层相互之间接触的面无需进行表面处理，只需要对于金属箔相接触的面进行表面处理形成突起即可。每层所述电介质层的厚度优选为0.05mm-0.508mm，所述绝缘树脂层的厚度为0.127mm-5.08mm，即至少需要层叠2层以上的电介质层才可以获得绝缘树脂层。

如表1所示，给出了本申请一种实施例获得的基材产品和对比例中基材产品的工艺条件和特性指标比较结果。其中等离子体表面处理使用氧气作为气氛气体，加速等离子体使用了氩气(Ar)。使用的电介质层中，对氟系树脂中的陶瓷填充剂的使用比率为65％，以确保氟系树脂与铜箔的粘合力极低。实施例中采用金属箔-绝缘树脂层-金属箔形式的积层结构体，其中金属箔选用0.03mm的铜箔，表面经粗糙处理，与金属箔连接的绝缘树脂层经过上述工艺条件的等离子体表面处理，所形成的积层结构体在300Torr的真空条件下、90kg/cm²的压力条件下、370℃的温度条件下热压处理5小时。其中，对比例与实施例的不同之处仅在于与铜箔连接的绝缘树脂层的表面未经过表面处理。

表1

由表1可以看出，本申请实施例在经过表面处理后，只是提高了粘接强度，其他的主要物性指标并没有变化。根据本发明的方法获得的基材，对氟系树脂与金属箔之间的连接不使用熔点低的粘合层，而是直接将导电性金属箔置于氟系树脂表面，在其他的工艺温度等条件不发生变化的同时来提高二者之间的粘接力，从而满足近来电路板升高的频率所要求的特性，利用这种氟系树脂可以稳定地制造出高频电路板用覆铜板等基材。

本发明创造实施例还公开了一种印刷电路板，其包括本发明创造上述实施例中的基材。印刷电路板包括但不限于高频及高速印刷电路板。由于基材为上述实施例中公开的具体方案的工艺方法制备而得，因此通过基材制备得到的印刷电路板也具有上述实施例所有的技术效果，在此不再一一赘述。根据上述实施例的印刷电路板还可以包括其他必要组件或结构，并且对应的布置位置、连接关系以及制备工艺均可参考现有技术中的印刷电路板结构和工艺，各未述及结构的连接关系、操作、工艺步骤及工作原理对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

本说明书中部分实施例采用递进或并列的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种印刷电路板用基材的制造方法，所述基材包括绝缘树脂层和位于所述绝缘树脂层至少一侧表面的金属箔，所述绝缘树脂层由多层氟系树脂材质的电介质层层叠形成，其特征在于，所述制造方法包括：

对与所述金属箔相连接的电介质层朝向所述金属箔的一侧表面进行表面处理，形成若干突起；

对所述金属箔的一侧表面进行粗糙处理；

电介质层和金属箔进行层叠形成积层结构体，其中所述电介质层经表面处理过的表面和所述金属箔经粗糙处理后的表面相对贴合；

所述积层结构体在真空条件下进行加热加压，冷却后即得所述基材。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述氟系树脂为聚四氟乙烯、含有玻璃的聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、可溶性聚四氟乙烯、三氯氟乙烯和乙烯-三氟氯乙烯共聚物中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述表面处理的方式为等离子体表面处理。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金属箔的材质为铜、铝、不锈钢或他们的合金。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述突起的平均纵横比为1:20以下。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，每层所述电介质层的厚度为0.05mm-0.508mm，所述绝缘树脂层的厚度为0.127mm-5.08mm。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述积层结构体在真空条件下进行加热加压的条件包括：加热温度为所述氟系树脂熔点的1-1.2倍，加压压力为10～90kg/cm²，真空度为1mTorr-500 Torr，处理时间为3-10小时。

8.一种印刷电路板用基材，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的制造方法制备而得。

9.一种印刷电路板，其特征在于，包括权利要求8所述的印刷电路板用基材。

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