CN111805998A - 高频传输复合式铜箔基板及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高频传输复合式铜箔基板，包括至少一单层板以及一高频聚酰亚胺层，所述单层板包括依次设置的铜箔层、非氟改性聚酰亚胺层和高频绝缘混合物层，所述高频聚酰亚胺层粘接于高频绝缘混合物层；所述非氟改性聚酰亚胺层中的非氟改性聚酰亚胺由非氟高分子化合物对热固性聚酰亚胺改性而成，所述高频绝缘混合物层中的高频绝缘混合物由热塑性聚酰亚胺与高频树脂混合而成。本发明中绝缘黏着层采用非氟改性聚酰亚胺层、高频绝缘混合物层以及高频聚酰亚胺层复合而成，得到符合5G高频高速传输要求的铜箔基板。

Description

高频传输复合式铜箔基板及制备方法
技术领域
本发明涉及铜箔基板，具体涉及一种高频传输复合式铜箔基板及制备方法。
背景技术
液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer)，简称LCP。是 80年代初期发展起来的一种新型高性能特种工程塑料。软板又名柔性电路板，是以柔性覆铜板(FCCL)制成的一种具有高度可靠性，绝佳可挠性的印刷电路板，具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。软板的应用几乎涉及所有电子产品，如硬盘驱动器的带状引线、汽车电子、照相机、数码摄像机、仪器仪表、办公自动化设备、医疗器械等领域，LCP以其优越的电学性能被广泛地应用于软性电路板领域。然而和PI相比，LCP与铜箔之间的接着力较差，故LCP基板通常选用表面较粗糙、Rz值较高的铜箔以提升接着强度。然而在高频高速传输时的集肤效应(skin effect)，电子传输倾向在铜箔表面进行，若表面较粗糙，则会形成较大的讯号损失，而且LCP需要特殊的制程和设备，提高了铜板的生产成本。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种高频传输复合式铜箔基板，该铜箔基板中的绝缘黏着层采用非氟改性聚酰亚胺层、高频绝缘混合物层以及高频聚酰亚胺层复合而成，得到符合5G高频高速传输要求的铜箔基板。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高频传输复合式铜箔基板，包括至少一单层板以及一高频聚酰亚胺层，所述单层板包括依次设置的铜箔层、非氟改性聚酰亚胺层和高频绝缘混合物层，所述高频聚酰亚胺层粘接于高频绝缘混合物层；
所述非氟改性聚酰亚胺层中的非氟改性聚酰亚胺由非氟高分子化合物对热固性聚酰亚胺改性而成，所述高频绝缘混合物层中的高频绝缘混合物由热塑性聚酰亚胺与高频树脂混合而成；
所述高频聚酰亚胺层的Dk值＜3.3、Df值＜0.004，所述高频聚酰亚胺的厚度为12μm～75μm，所述非氟改性聚酰亚胺层、高频绝缘混合物层和高频聚酰亚胺层的总厚度为100μm～150μm。
优选地，所述铜箔层为高延展铜箔层或电解铜箔层，其厚度为 9μm～18μm，且该铜箔层与所述非氟改性聚酰亚胺层的接触面的 Rz值为0.7μm-0.9μm。
优选地，所述非氟改性聚酰亚胺层的厚度为12.5μm～50μm，所述非氟改性聚酰亚胺层的Dk值＜3.3、Df值＜0.003。
优选地，所述高频绝缘混合物层的厚度为6μm～25μm，所述高频绝缘混合物层的Dk值＜2.8、Df值＜0.004，所述高频树脂为低粘度多醇胺型液体环氧树脂。
优选地，所述铜箔基板为单面铜箔基板，该单面铜箔基板由一单层板和一高频聚酰亚胺层组成，且从上至下依次为：铜箔层、非氟改性聚酰亚胺层、高频绝缘混合物层和高频聚酰亚胺层。
优选地，所述铜箔基板为双面铜箔基板，该双面铜箔基板由两个单层板和一高频聚酰亚胺层组成，且从上至下依次为：铜箔层、非氟改性聚酰亚胺层、高频绝缘混合物层、高频聚酰亚胺层、高频绝缘混合物层、非氟改性聚酰亚胺层和铜箔层。
本发明还提供了一种高频传输复合式铜箔基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供一带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层，在非氟改性聚酰亚胺层上涂布高频绝缘混合物；
步骤二：烘干后形成6μm～25μm的高频绝缘混合物层，再在高频绝缘混合物层涂布高频聚酰亚胺层，得到单面铜箔基板。
优选地，还包括如下步骤：
步骤三：在单面铜箔基板的高频聚酰亚胺层上涂覆高频绝缘混合物，烘干后形成6μm～25μm的高频绝缘混合物层；
步骤四：再将另一带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层压合于高频绝缘混合物层，通过滚轮之间的间隙以及滚轮给予的压力，形成紧密黏合的双面铜箔基板；
步骤五：最后，烘烤该双面铜箔基板，得到成品双面铜箔基板。
优选地，所述带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层为购自中国台湾新扬科技股份有限公司的产品。
优选地，所述高频绝缘混合物层中高频绝缘混合物为热塑性聚酰亚胺与高频树脂混合而成，所述高频绝缘混合物中组分的重量份数为：热塑性聚酰亚胺92-98份和高频树脂2-8份，其中所述高频树脂为低粘度多醇胺型液体环氧树脂。
本发明的有益效果是：
1)本发明中采用非氟改性聚酰亚胺层、高频绝缘混合物层以及高频聚酰亚胺层复合而形成绝缘黏着层，通过非氟化合物对热固性聚酰亚胺树脂进行改性得到非氟聚酰亚胺层，通过调整高频树脂和热塑性聚酰亚胺之间的配比得到高频绝缘混合物层，使得非氟聚酰亚胺层和高频绝缘混合物层具有接近的热膨胀系数，从而得到高尺寸安定性、翘曲高度小、低介电常数、低介电损耗因子、耐冲击性以及耐热性良好的高频传输铜箔基板；
2)本发明中带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层为成品板，利用该成品板可快速压合制得双面铜箔基板，相比于普通的LCP板，工艺加工型强，对制作设备要求低，进而降低了铜箔基板的加工成本。
附图说明
图1为本发明中单面铜箔的结构示意图；
图2为本发明中双面铜箔的结构示意图；
图中：101-铜箔层，102-非氟改性聚酰亚胺层，103-高频绝缘混合物层，104-高频聚酰亚胺层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
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，以使这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
一种高频传输复合式铜箔基板，包括至少一单层板以及一高频聚酰亚胺层104，所述单层板包括依次设置的铜箔层101、非氟改性聚酰亚胺层102和高频绝缘混合物层103，所述高频聚酰亚胺层 104粘接于高频绝缘混合物层103；
所述非氟改性聚酰亚胺层中的非氟改性聚酰亚胺由非氟高分子化合物对热固性聚酰亚胺改性而成，所述高频绝缘混合物层中的高频绝缘混合物由热塑性聚酰亚胺与高频树脂混合而成；
所述高频聚酰亚胺层的Dk值＜3.3、Df值＜0.004，所述高频聚酰亚胺的厚度为12μm～75μm，所述非氟改性聚酰亚胺层102、高频绝缘混合物层103和高频聚酰亚胺层104的总厚度为100μm～ 150μm。Dk值(介电常数)和Df(介电损耗因子)的测试条件为 10GHz，下同，所述非氟改性聚酰亚胺层102、高频绝缘混合物层 103和高频聚酰亚胺层104形成绝缘黏着层，该绝缘黏着层要尽量的厚才能达到低传输损耗的目的，本发明中绝缘层的总厚度可达150μm。
所述铜箔层101为高延展铜箔层或电解铜箔层，其厚度为9μ m～18μm，且该铜箔层与所述非氟改性聚酰亚胺层的接触面的Rz 值为0.7μm-0.9μm。进一步地，所述铜箔层的厚度为9μm～12 μm，利用粗糙度低的铜箔有利于降低传输过程中的信号损失。
所述非氟改性聚酰亚胺层的厚度为12.5μm～50μm，所述非氟改性聚酰亚胺层的Dk值＜3.3、Df值＜0.003。在热固性聚酰亚胺结构中引入非氟取代基或侧基，从而改进了聚酰亚胺的介电电性, 本发明中的铜箔层101和非氟改性聚酰亚胺层102为外购的一体件，购自中国台湾新扬科技股份有限公司，型号为LF-2005ES-C3(其中非氟改性聚酰亚胺层102的厚度为50μm)、LF-1003ES-C3(其中非氟改性聚酰亚胺层102的厚度为25μm)、LF-0503ES-C3(其中非氟改性聚酰亚胺层102的厚度为12.5μm)。
所述高频绝缘混合物层的厚度为6μm～25μm，所述高频绝缘混合物层的Dk值＜2.8、Df值＜0.004，所述高频树脂为低粘度多醇胺型液体环氧树脂。优选地，所述高频绝缘混合物层的厚度为10 μm～20μm，采用可溶热塑性聚酰亚胺与高频树脂的复合胶系，具有较低的介电常数、介电损耗因子、良好的耐冲击型以及耐热性，所述高频树脂购自三菱化学株式会社，型号为jER630。
如图1所示，所述铜箔基板为单面铜箔基板，该单面铜箔基板由一单层板和一高频聚酰亚胺层组成，且从上至下依次为：铜箔层 101、非氟改性聚酰亚胺层102、高频绝缘混合物层103和高频聚酰亚胺层104。
如图2所示，所述铜箔基板为双面铜箔基板，该双面铜箔基板由两个单层板和一高频聚酰亚胺层组成，且从上至下依次为：铜箔层101、非氟改性聚酰亚胺层102、高频绝缘混合物层103、高频聚酰亚胺层104、高频绝缘混合物层103、非氟改性聚酰亚胺层102 和铜箔层101。
一种高频传输复合式铜箔基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供一带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层，在非氟改性聚酰亚胺层上涂布高频绝缘混合物；
步骤二：烘干后形成6μm～25μm的高频绝缘混合物层，再在高频绝缘混合物层涂布高频聚酰亚胺层，得到单面铜箔基板；
步骤三：在单面铜箔基板的高频聚酰亚胺层上涂覆高频绝缘混合物，烘干后形成6μm～25μm的高频绝缘混合物层；
步骤四：再将另一带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层压合于高频绝缘混合物层，通过滚轮之间的间隙以及滚轮给予的压力，形成紧密黏合的双面铜箔基板；
步骤五：最后，烘烤该双面铜箔基板，得到成品双面铜箔基板。通过烘烤使两个铜箔层之间的树脂绝缘黏着层固化以得到成品双面铜箔基板。
其中，所述带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层为购自中国台湾新扬科技股份有限公司的产品。所述高频绝缘混合物层中高频绝缘混合物为热塑性聚酰亚胺与高频树脂混合而成，所述高频绝缘混合物中组分的重量份数为：热塑性聚酰亚胺92-98份和高频树脂2-8份，其中所述高频树脂为低粘度多醇胺型液体环氧树脂。
高频绝缘混合物的制备：
称取表1中热塑性聚酰亚胺(TPI)与高频树脂(低粘度多醇胺型液体环氧树脂，购自三菱化学株式会社，型号为jER630)的重量份，混合均匀后得高频绝缘混合物,其Dk和Df值见表1。
表1：
Figure BDA0002589947150000071
Figure BDA0002589947150000081
实施例：以下是本发明具体的实施例和对比例，及其测试结果，见表2和表3：
表2：
Figure BDA0002589947150000082
表3：
Figure BDA0002589947150000091
实施例2、4、7、8、10为单面铜箔基板，制备方法如下：
步骤一：提供一带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层，在非氟改性聚酰亚胺层上涂布高频绝缘混合物；
步骤二：烘干后形成高频绝缘混合物层，再在高频绝缘混合物层涂布高频聚酰亚胺层，得到单面铜箔基板；
其中实施例2、4、7、8、10中的铜箔厚度为12μm。
实施例1、3、5、6、9为双面铜箔基板，制备方法如下：
步骤一：提供一带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层，在非氟改性聚酰亚胺层上涂布高频绝缘混合物；
步骤二：烘干后形成高频绝缘混合物层，再在高频绝缘混合物层涂布高频聚酰亚胺层，得到单面铜箔基板；
步骤三：在单面铜箔基板的高频聚酰亚胺层上涂覆高频绝缘混合物，烘干后形成高频绝缘混合物层；
步骤四：再将另一带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层压合于高频绝缘混合物层，通过滚轮之间的间隙以及滚轮给予的压力，形成紧密黏合的双面铜箔基板；
步骤五：最后，烘烤该双面铜箔基板，得到成品双面铜箔基板；
其中实施例1、3、5、6、9中的铜箔厚度为12μm。
一、介电常数
采用IPC-TM-650-2.5.5.9标准方法进行测量；
二、介电损耗因子
采用IPC-TM-650-2.5.5.9标准方法进行测量；
三、翘曲度
将材料裁成25cm*25cm尺寸，平铺在桌面上，测量4边卷曲高度的平均值，并将铜箔蚀刻后测定总绝缘黏着层的尺寸变化率，
四、尺寸安定性测试
依据IPC-TM-650 2.2.4所规范的方法，将样品切成27cm*29cm 的样品，于样品上的四个边角以距各边1.25cm的距离冲打出四个直径为0.889cm的孔洞，随后蚀刻掉铜箔，再以二次元测量仪测量各同侧孔洞间的机械方向Cmachine direction,MD)与横向方向(transverse direction,TD)的距离。接着，将样品于150℃烘烤 30分钟，放置24小时后，再测量各同侧孔洞间的MD方向TD方向的距离，由烘烤前后的MD及TD方向的距离(各距离是以各方向的两相对孔的中心位置间的距离计)，计算出尺寸变化。
五、剥离强度
采用IPC-TM-650-2.4.9标准方法进行测量；
六、耐焊锡性
依据IPC-TM-650 2.4.13所规范的方法，将样品裁成大小5cm* 5cm的试片，并以135℃士10℃烘烤1小时后，浸入如表2和表 3所述温度的恒温高温锡铅液，每个试片浸入恒温高温锡铅液漂锡 10秒。用目视观察样品基板外观在浸没锡炉后是否发生变化。用如下方法进行评估：
PASS：外观完全没有出现变化；
NG：外观产生气泡、花纹或熔融。
根据表2和表3的测试结果可知，实施例1-10得到的单面铜箔基板或者双面铜箔基板具有低介电常数、低介电损耗因子、高尺寸安定性、翘曲高度小等优点，能够达到LCP板的性能，但本铜箔基板对制作设备要求低，可依照正常下游软性线路板制成，降低了铜箔基板的加工成本
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高频传输复合式铜箔基板，其特征在于：包括至少一单层板以及一高频聚酰亚胺层(104)，所述单层板包括依次设置的铜箔层(101)、非氟改性聚酰亚胺层(102)和高频绝缘混合物层(103)，所述高频聚酰亚胺层(104)粘接于高频绝缘混合物层(103)；
所述非氟改性聚酰亚胺层中的非氟改性聚酰亚胺由非氟高分子化合物对热固性聚酰亚胺改性而成，所述高频绝缘混合物层中的高频绝缘混合物由热塑性聚酰亚胺与高频树脂混合而成；
所述高频聚酰亚胺层的Dk值＜3.3、Df值＜0.004，所述高频聚酰亚胺的厚度为12μm～75μm，所述非氟改性聚酰亚胺层(102)、高频绝缘混合物层(103)和高频聚酰亚胺层(104)的总厚度为100μm～150μm。
2.根据权利要求1所述的高频传输复合式铜箔基板，其特征在于：所述铜箔层(101)为高延展铜箔层或电解铜箔层，其厚度为9μm～18μm，且该铜箔层与所述非氟改性聚酰亚胺层的接触面的Rz值为0.7μm-0.9μm。
3.根据权利要求1所述的高频传输复合式铜箔基板，其特征在于：所述非氟改性聚酰亚胺层的厚度为12.5μm～50μm，所述非氟改性聚酰亚胺层的Dk值＜3.3、Df值＜0.003。
4.根据权利要求1所述的高频传输复合式铜箔基板，其特征在于：所述高频绝缘混合物层的厚度为6μm～25μm，所述高频绝缘混合物层的Dk值＜2.8、Df值＜0.004，所述高频树脂为低粘度多醇胺型液体环氧树脂。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高频传输复合式铜箔基板，其特征在于：所述铜箔基板为单面铜箔基板，该单面铜箔基板由一单层板和一高频聚酰亚胺层组成，且从上至下依次为：铜箔层(101)、非氟改性聚酰亚胺层(102)、高频绝缘混合物层(103)和高频聚酰亚胺层(104)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的高频传输复合式铜箔基板，其特征在于：所述铜箔基板为双面铜箔基板，该双面铜箔基板由两个单层板和一高频聚酰亚胺层组成，且从上至下依次为：铜箔层(101)、非氟改性聚酰亚胺层(102)、高频绝缘混合物层(103)、高频聚酰亚胺层(104)、高频绝缘混合物层(103)、非氟改性聚酰亚胺层(102)和铜箔层(101)。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的高频传输复合式铜箔基板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：提供一带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层，在非氟改性聚酰亚胺层上涂布高频绝缘混合物；
步骤二：烘干后形成6μm～25μm的高频绝缘混合物层，再在高频绝缘混合物层涂布高频聚酰亚胺层，得到单面铜箔基板。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：还包括如下步骤：
步骤三：在单面铜箔基板的高频聚酰亚胺层上涂覆高频绝缘混合物，烘干后形成6μm～25μm的高频绝缘混合物层；
步骤四：再将另一带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层压合于高频绝缘混合物层，通过滚轮之间的间隙以及滚轮给予的压力，形成紧密黏合的双面铜箔基板；
步骤五：最后，烘烤该双面铜箔基板，得到成品双面铜箔基板。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于：所述带有非氟改性聚酰亚胺层的铜箔层为购自台湾新扬科技股份有限公司的产品。
10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于：所述高频绝缘混合物层中高频绝缘混合物为热塑性聚酰亚胺与高频树脂混合而成，所述高频绝缘混合物中组分的重量份数为：热塑性聚酰亚胺92-98份和高频树脂2-8份，其中所述高频树脂为低粘度多醇胺型液体环氧树脂。
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