CN111808542B - 功能导电层、电路基板、印制电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种功能导电层，包括层叠设置的导电层和粘结层，所述粘结层与所述导电层通过第一化学键连接，所述粘结层的材料包括具有乙烯基的碳氢树脂。本发明还涉及一种包括所述功能导电层的电路基板以及包括所述电路基板的印制电路板。本发明的功能导电层具有优异的剥离强度，包括该功能导电层的电路基板具有优异的剥离强度和介电性能，因而能够满足高频印制电路板的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电子工业技术领域，特别是涉及功能导电层、电路基板、印制电路板。
背景技术
在覆铜板等电路基板的制备过程中，由于介电层中填充有大量的介电填料，导致其表层不平整、粗糙度大，使得介电层无法与导电层进行良好的粘结，剥离强度低。为改善介电层与导电层的粘附性，传统的方法为在导电层和介电层之间设置粘结层，通过粘结层提升介电层与导电层之间的剥离强度。但是，传统的粘结层均由环氧树脂组合物制成，对剥离强度的提升较小，尤其是，环氧树脂具有很大的吸水性，且耐热性差，在吸水后或者热老化后，剥离强度均会出现明显的降低。
另外，环氧树脂吸水后，会使得电路基板在使用过程中产生极大的介电损耗。而随着便携电子设备的普及和5G时代的到来，高频印刷电路板需要将传输损耗主要集中于导电层的导体损耗和介电层的介电损耗，以降低传输损耗，确保高频信号的传输质量。因此，这种电路基板不能满足高频印制电路板的要求。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种功能导电层、电路基板、印制电路板；基于所述功能导电层的电路基板具有优异的介电性能和剥离强度，能够满足高频印制电路板的要求。
一种功能导电层，包括层叠设置的导电层和粘结层，所述粘结层与所述导电层通过第一化学键连接，所述粘结层的材料包括具有乙烯基的碳氢树脂。
本发明的功能导电层中，粘结层和导电层通过第一化学键连接，从而，有效提高了粘结层和导电层之间的剥离强度。同时，剥离强度几乎不受温度、湿度等环境因素的影响，使用过程中剥离强度的衰减较少。
在其中一个实施例中，所述碳氢树脂包括聚乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯、甲基苯乙烯与乙烯共聚物、甲基苯乙烯与丁二烯共聚物、苯乙烯与乙烯共聚物、苯乙烯与丙烯共聚物、苯乙烯与丁二烯共聚物、苯乙烯与异戊二烯共聚物中的至少一种
在其中一个实施例中，所述粘结层的材料还包括改性聚苯醚树脂。
在其中一个实施例中，所述改性聚苯醚树脂包括乙烯基改性聚苯醚树脂、硝基改性聚苯醚树脂、氨基改性聚苯醚树脂中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述改性聚苯醚树脂的数均分子量为500-10000。
在其中一个实施例中，所述具有乙烯基的碳氢树脂和所述改性聚苯醚树脂的质量比为10:1-1:10。
在其中一个实施例中，所述粘结层包括至少两个层叠设置的子粘结层，所述子粘结层的材料包括具有乙烯基的碳氢树脂、改性聚苯醚树脂中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述粘结层的厚度为5μm-50μm。
在其中一个实施例中，所述粘结层的介电常数为2-4。
在其中一个实施例中，所述导电层具有第一活性基团，所述第一化学键为由所述具有乙烯基的碳氢树脂与所述第一活性基团形成的化学键。
在其中一个实施例中，所述第一活性基团包括氨基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、乙烯基、疏基中的至少一种。
一种电路基板，包括层叠设置的介电层和上述的功能导电层，其中，所述粘结层与所述介电层贴合并通过第二化学键连接。
本发明的电路基板中，介电层与粘结层、导电层与粘结层均通过化学键(即第一化学键、第二化学键)连接，从而使得电路基板具有优异的剥离强度，且使用过程中剥离强度的衰减较少。同时，粘结层具有较低的介电常数和介电损耗，且在较宽的温度范围和频率变化范围内介电性能的稳定性高，所以，本发明的电路基板还具有优异的介电性能，能够满足高频印制电路板的要求。
在其中一个实施例中，所述粘结层与所述介电层的介电常数的差值小于等于2。
在其中一个实施例中，所述介电层具有第二活性基团，所述第二化学键为由所述具有乙烯基的碳氢树脂与所述第二活性基团形成的化学键。
在其中一个实施例中，所述第二活性基团包括氨基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、乙烯基、疏基中的至少一种。
一种印制电路板，包括上述的电路基板。
本发明的印制电路板中，电路基板的剥离强度高，且介电性能优异，因此，印制电路的传输损耗主要集中于导电层的导体损耗和介电层的介电损耗，有效保证了高频信号的传输质量。
附图说明
图1为功能导电层的结构示意图；
图2为电路基板的结构示意图。
图中：10、导电层；20、粘结层、30、介电层。
具体实施方式
以下将对本发明提供的功能导电层、电路基板、印制电路板作进一步说明。
如图1所示，为本发明提供的功能导电层，所述功能导电层主要用于制备电路基板，以提高电路基板的剥离强度和介电性能。
所述功能导电层包括层叠设置的导电层10和粘结层20，所述粘结层20与所述导电层10通过第一化学键连接。从而，有效提高了粘结层20和导电层10之间的剥离强度。
具体地，所述粘结层20的材料包括具有乙烯基的碳氢树脂，所述导电层10具有第一活性基团，所述第一活性基团包括氨基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、乙烯基、疏基中的至少一种。从而，所述第一化学键为由所述具有乙烯基的碳氢树脂中的乙烯基团与所述第一活性基团形成的化学键，以使粘结层20与所述导电层10之间实现化学键连接。
具体地，所述碳氢树脂包括聚乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯、甲基苯乙烯与乙烯共聚物、甲基苯乙烯与丁二烯共聚物、苯乙烯与乙烯共聚物、苯乙烯与丙烯共聚物、苯乙烯与丁二烯共聚物、苯乙烯与异戊二烯共聚物中的至少一种。
其中，丁二烯嵌段共聚物的分子呈网状结构时，可使粘结层20具有优异的韧性，所以，所述碳氢树脂进一步优选为苯乙烯与丁二烯共聚物、甲基苯乙烯与丁二烯共聚物中的至少一种，且所述苯乙烯与丁二烯共聚物、甲基苯乙烯与丁二烯共聚物优选为经过马来酸酐、丙烯酸类等分子呈网状结构的单体接枝后的聚合物，进一步优选为分子量大于等于50000的马来酸酐接枝的苯乙烯与丁二烯共聚物、甲基苯乙烯与丁二烯共聚物中的至少一种。
本发明中，所述粘结层20的材料还包括改性聚苯醚树脂，改性聚苯醚树脂具有优异的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性和尺寸稳定性，尤其是具有优异的耐热性和低吸水性，所以，以改性聚苯醚树脂作为材料与碳氢树脂共同制成的粘结层20的剥离强度几乎不受温度、湿度等环境因素的影响，在使用过程中剥离强度的衰减较少。
考虑到改性聚苯醚树脂的数均分子量小于500时，粘结层20的挠性较差，达不到所要求的强度，而当改性聚苯醚树脂的数均分子量超过10000时，在酮类或苯类溶剂中的溶解性低，加工难度大，所以，所述改性聚苯醚树脂的数均分子量优选为500-10000，进一步优选为1000-4000，更优选为2000-3000。
具体地，所述改性聚苯醚树脂包括乙烯基改性聚苯醚树脂、硝基改性聚苯醚树脂、氨基改性聚苯醚树脂中的至少一种。考虑到介电性能，所述改性聚苯醚树脂优选为乙烯基改性聚苯醚树脂，进一步优选为数均分子量为2000-3000的乙烯基改性聚苯醚树脂。
此时，所述改性聚苯醚树脂也能够与第一活性基团反应形成第一化学键，进一步提高粘结层20与导电层10的剥离强度。
为了保证粘结层20与导电层10的剥离强度，同时，保证粘结层20的加工性能，所述具有乙烯基的碳氢树脂和所述改性聚苯醚树脂的质量比为10:1-1:10。
在一些实施例中，所述粘结层20包括至少两个层叠设置的子粘结层，所述子粘结层的材料包括具有乙烯基的碳氢树脂、改性聚苯醚树脂中的至少一种。如：所述粘结层20包括层叠设置的具有乙烯基的碳氢树脂层和乙烯基改性聚苯醚树脂层；所述粘结层20包括依次层叠设置的具有乙烯基的碳氢树脂层、改性聚苯醚树脂层和具有乙烯基的碳氢树脂层。
具体地，本发明功能导电层中粘结层20与导电层10的剥离强度≥0.9N/mm；且热老化后衰减较少，衰减值在20％以内，进一步优选衰减值在10％以内，热老化后最低值在0.8N/mm以上，吸湿后剥离强度衰减在1.5％以内。
考虑到粘结层20的介电性能，所述改性聚苯醚树脂的介电常数(Dk)优选为3-4，介电损耗(Df)优选小于等于0.01，所述具有乙烯基的碳氢树脂的Dk优选小于等于2.5，Df优选小于等于0.01，从而，使得所述粘结层20的Dk为2-4，优选为2.5-3。
另外，所述粘结层20太薄时，剥离强度的提升效果不佳，而太厚时，粘结层20不仅不能明显提升剥离强度，还会对Dk、Df、CTE(热膨胀系数)等性能产生较大的影响，所以，所述粘结层的厚度优选为5μm-50μm，进一步优选为5μm-25μm。
具体地，由于所述导电层10能够与所述粘结层20通过第一化学键连接，所以，本发明对导电层10的粗糙度没有特殊要求，如当所述导电层10为铜箔时，普通的电解铜箔或压延铜箔即可满足使用要求，不需要使用特种铜箔，适用性好、成本低。
进一步地，所述导电层10的厚度优选为10μm-50μm。
本发明的功能导电层可以参照以下制备方法获得，包括：
S11，提供导电层10，所述导电层10的一表面上具有第一活性基团；
S12，将具有乙烯基的碳氢树脂形成于所述导电层10具有第一活性基团的表面，使所述具有乙烯基的碳氢树脂与所述第一活性基团反应形成化学键，得到粘结层20。
步骤S11中，所述第一活性基团包括氨基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、乙烯基、疏基中的至少一种。
所述导电层10自带有所述第一活性基团，或者可以采用硅烷偶联剂对所述导电层10进行处理，以使所述导电层10的表面上具有第一活性基团，所述硅烷偶联剂包括含氨基的硅烷偶联剂、含丙烯酸基的硅烷偶联剂、含甲基丙烯酸基的硅烷偶联剂、含乙烯基的硅烷偶联剂、含疏基的硅烷偶联剂中的至少一种。
步骤S12中，优选采用逗号辊转移涂布、微型凹版涂布、夹缝式挤压型涂布中的一种方式将所述具有乙烯基的碳氢树脂涂覆于所述导电层10具有第一活性基团的表面上，以获得厚度为5μm-50μm的粘结层20，且精度高。
进一步地，还包括将改性聚苯醚树脂与具有乙烯基的碳氢树脂混合形成树脂组合物，将所述树脂组合物形成于所述导电层10具有第一活性基团的表面。
应予说明的是，所述树脂组合物中还包括有助交联剂，以促进树脂组合物的交联，所述助交联剂包括二氨基二苯砜树脂、甲苯二异氰酸酯中的至少一种，所述第一树脂和所述助交联剂的质量比为100:10-100:90。
如图2所示，为本发明提供的电路基板，所述电路基板具有优异的剥离强度和介电性能，能够满足高频印制电路板的要求。
所述电路基板包括层叠设置的介电层30和上述的功能导电层，其中，所述粘结层20与所述介电层30贴合并通过第二化学键连接。从而，使得本发明的电路基板中，介电层30与粘结层20、导电层10与粘结层20均通过化学键连接，具有优异的剥离强度，且在使用过程中剥离强度的衰减较少。
同时，由于粘结层20具有较低的介电常数和介电损耗，且在较宽的温度范围和频率变化范围内介电性能的稳定性高，所以，本发明的电路基板还具有优异的介电性能，能够满足高频印制电路板的要求。
具体地，所述粘结层20与所述介电层30的介电常数的差值小于等于2，进一步优选小于等于1，以使介电层30与粘结层20之间达到最大程度上的匹配。所以，所述介电层的介电常数优选为2-4，进一步优选为2-3，介电损耗优选小于等于0.007。
应予说明的是，所述粘结层20的介电常数可以大于所述介电层30的介电常数，也可以小于所述介电层30的介电常数。
为了使所述介电层30与所述粘结层20通过第二化学键连接，所述介电层30具有第二活性基团，所述第二活性基团包括氨基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、乙烯基、疏基中的至少一种，从而使所述具有乙烯基的碳氢树脂中的乙烯基基团与所述第二活性基团反应形成第二化学键。
应予说明的是，当粘结层20中还含有改性聚苯醚树脂，且所述改性聚苯醚树脂为乙烯基改性聚苯醚树脂时，乙烯基改性聚苯醚树脂中的乙烯基基团也能够与第二活性基团反应形成第二化学键，进一步提高粘结层20与介电层30的剥离强度。
具体地，所述介电层30包括聚合物基材和分布于所述聚合物基材中的介电填料。其中，所述聚合物基材包括聚丁二烯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、聚苯醚树脂、含氟树脂、碳氢树脂、氰酸酯树脂、含硅树脂、环氧树脂、聚醚砜树脂中的至少一种。其中，当介电层30的聚合物基材为含氟树脂，尤其是聚四氟乙烯树脂时，进一步采用等离子处理等方式对介电层30进行处理。
为了使介电层30包括有第二活性基团或者提高介电层30的第二活性基团的含量，所述介电填料优选为经过硅烷偶联剂修饰改性的填料，以使所述介电填料的表面上具有第二活性基团，所述硅烷偶联剂包括含氨基的硅烷偶联剂、含丙烯酸基的硅烷偶联剂、含甲基丙烯酸基的硅烷偶联剂、含乙烯基的硅烷偶联剂、含疏基的硅烷偶联剂中的至少一种。
本发明的电路基板可以参照以下制备方法获得，包括：
S21，提供功能导电层，所述功能导电层中粘结层20为半固化态；
S22，提供介电层30，所述介电层30具有第二活性基团；
S23，将半固化态的粘结层20贴合于介电层30具有第二活性基团的表面上，并固化得到电路基板，固化时所述具有乙烯基的碳氢树脂与所述第二活性基团反应形成第二化学键。
步骤S23中，固化的条件为150℃-300℃、压力为20kg/cm2-70kg/cm2，时间为3小时-8小时。
因此，本发明功能导电层和电路基板的制备方法简单，适用于工业化生产。
本发明还提供一种印制电路板，包括上述的电路基板。
本发明的印制电路板中，电路基板的剥离强度高，且介电性能优异，因此，印制电路的传输损耗主要集中于导电层的导体损耗和介电层的介电损耗，有效保证了高频信号的传输质量。
以下，将通过以下具体实施例对所述功能导电层、电路基板、印制电路板做进一步的说明。
表1
实施例1：
将100g第三树脂和200g甲苯溶解于容量为1L的烧瓶中，将30g第一树脂溶于其中，并添加70g甲苯二异氰酸酯，将溶液充分混合配置成树脂胶液，树脂固体成分浓度50％。
提供经含乙烯基的硅烷偶联剂处理过的第一铜箔，该第一铜箔的表面具有乙烯基基团。然后通过逗号辊转移涂布方式将上述树脂胶液涂覆于铜箔具有乙烯基基团的表面上，逗号辊转移涂布的工艺条件为120℃烘烤10min，涂覆厚度为7微米，得到功能铜箔。
将功能铜箔的粘结层层叠于第一介电层上，并于温度为200℃、压力为50kg/cm2的条件下热压5h，使其发生化学键反应，得到电路基板。
实施例2～15
制作工艺和实施例1相同，改变配比如表2和表3所示。
表2
表3
对比例1～4
制作工艺和实施例1相同，改变配比如表4所示。
表4
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，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 (11)
1.一种电路基板，其特征在于，包括层叠设置的介电层和功能导电层，所述功能导电层包括层叠设置的导电层和粘结层，所述粘结层与所述导电层通过第一化学键连接，所述粘结层的材料包括具有乙烯基的碳氢树脂，所述粘结层与所述介电层贴合并通过第二化学键连接；
其中，所述导电层具有第一活性基团，所述第一活性基团包括氨基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、乙烯基、疏基中的至少一种，所述第一化学键为由所述具有乙烯基的碳氢树脂与所述第一活性基团形成的化学键，
所述介电层具有第二活性基团，所述第二活性基团包括氨基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、乙烯基、疏基中的至少一种，所述第二化学键为由所述具有乙烯基的碳氢树脂与所述第二活性基团形成的化学键。
2.根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于，所述碳氢树脂包括聚乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯、甲基苯乙烯与乙烯共聚物、甲基苯乙烯与丁二烯共聚物、苯乙烯与乙烯共聚物、苯乙烯与丙烯共聚物、苯乙烯与丁二烯共聚物、苯乙烯与异戊二烯共聚物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于，所述粘结层的材料还包括改性聚苯醚树脂。
4.根据权利要求3所述的电路基板，其特征在于，所述改性聚苯醚树脂包括乙烯基改性聚苯醚树脂、硝基改性聚苯醚树脂、氨基改性聚苯醚树脂中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的电路基板，其特征在于，所述改性聚苯醚树脂的数均分子量为500-10000。
6.根据权利要求3所述的电路基板，其特征在于，所述具有乙烯基的碳氢树脂和所述改性聚苯醚树脂的质量比为10:1-1:10。
7.根据权利要求3所述的电路基板，其特征在于，所述粘结层包括至少两个层叠设置的子粘结层，所述子粘结层的材料包括具有乙烯基的碳氢树脂、改性聚苯醚树脂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于，所述粘结层的厚度为5μm-50μm。
9.根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于，所述粘结层的介电常数为2-4。
10.根据权利要求9所述的电路基板，其特征在于，所述粘结层与所述介电层的介电常数的差值小于等于2。
11.一种印制电路板，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的电路基板。
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