CN111867243A - 一种高频线路板新型材料层结构的制备方法及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频线路板新型材料层结构的制备方法，包括以下步骤：(1)在固化PI薄膜上涂布合成液态TFP膜；(2)送至隧道烤炉内进行分段烘烤，在固化PI薄膜正面上形成半固化TFP膜；(3)在半固化TFP膜上热压铜箔，获得高频线路板单面新型材料层结构。本发明还公开了实施上述方法制备出的高频线路板新型材料层结构。制备出的高频线路板新型材料层结构具有高速传输高频信号的性能，可适应当前从无线网络到终端应用的高频高速趋势，特别适用于新型5G和6G科技产品；可以作为线路板的制作材料，制作出单层线路板、多层柔性线路板与多层软硬结合板等线路板结构，给线路板的后续制作带来很大的便利性，简化工序。
Description
技术领域
本发明涉及线路板领域，尤其涉及一种高频线路板新型材料层结构的制备方法及其制品。
背景技术
目前，从通信网络到终端应用，通信频率全面高频化，高速大容量应用层出不穷。近年来随着无线网络从4G向5G和6G过渡，网络频率不断提升。根据相关资料中显示的5G和6G发展路线图，未来通信频率将分两个阶段进行提升。第一阶段的目标是在2020年前将通信频率提升到6GHz，第二阶段的目标是在2020年后进一步提升到30-60GHz。在市场应用方面，智能手机等终端天线的信号频率不断提升，高频应用越来越多，高速大容量的需求也越来越多。为适应当前从无线网络到终端应用的高频高速趋势，软板作为终端设备中的天线和传输线，亦将迎来技术升级。
传统软板具有由铜箔、绝缘基材、覆盖层等构成的多层结构，使用铜箔作为导体电路材料，PI膜作为电路绝缘基材，PI膜和环氧树脂粘合剂作为保护和隔离电路的覆盖层，经过一定的制程加工成PI软板。由于绝缘基材的性能决定了软板最终的物理性能和电性能，为了适应不同应用场景和不同功能，软板需要采用各种性能特点的基材。目前应用较多的软板基材主要是聚酰亚胺(PI)，但是由于PI基材的介电常数和损耗因子较大、吸潮性较大、可靠性较差，因此PI软板的高频传输损耗严重、结构特性较差，已经无法适应当前的高频高速趋势。因此，随着新型5G和6G科技产品的出现，现有线路板的信号传输频率与速度已经难以满足5G和6G科技产品的要求。
同时，在制备工艺上，不管是传统的多层柔性线路板，还是多层软硬结合板，普遍存在工艺流程多，制作复杂，在线路板性能方面，耗电及信号传输损耗增大等问题。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种高频线路板新型材料层结构的制备方法及其制品，制备出的高频线路板新型材料层结构具有高频特性，具有高速传输高频信号的性能，可适应当前从无线网络到终端应用的高频高速趋势，特别适用于新型5G和6G科技产品；这种高频线路板新型材料层结构作为一个整体结构，在后续线路板的制作工序中，可以作为线路板的制作材料，制作出单层线路板、多层柔性线路板与多层软硬结合板等线路板结构，给线路板的后续制作带来很大的便利性，简化制作工序，加快线路板制作速度，降低生产成本。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种高频线路板新型材料层结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在固化PI薄膜正面上涂布一层合成液态TFP膜；
(2)将涂布有合成液态TFP膜的固化PI薄膜进行烘烤，在固化PI薄膜正面上形成半固化TFP膜；
(3)在半固化TFP膜上热压铜箔，获得高频线路板单面新型材料层结构。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)还包括以下步骤：在固化PI薄膜背面上涂布一层合成液态TFP膜；经过步骤(2)后，在固化PI薄膜正面与背面上均形成半固化TFP膜；经过步骤(3)后，获得高频线路板双面新型材料层结构。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(2)中，将涂布有合成液态TFP膜的固化PI薄膜整体送至隧道烤炉内，并以15-30m/min的速度依次经过隧道烤炉内的数段加热烘烤区进行分段烘烤，烘烤温度不高于200℃。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(3)中，将带半固化TFP膜的固化PI薄膜放到压合机的下载板上，将铜箔放到半固化TFP膜上；然后，启动压合机，以不高于400℃的温度、不高于600psi的压力热压10-60min，半固化TFP膜固化，并与铜箔压合在一起。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(1)中，所述固化PI薄膜与合成液态TFP膜中至少有一者中添加有有色填充剂。
作为本发明的进一步改进，所述有色填充剂为碳化物。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(1)中，所述固化PI薄膜与合成液态TFP膜均为透明层。
实施上述方法制备出的高频线路板新型材料层结构，其特征在于，包括一固化PI薄膜、涂布于固化PI薄膜正面上的一上半固化TFP膜、及压合于上半固化TFP膜上的一上铜箔层。
作为本发明的进一步改进，在所述固化PI薄膜背面上涂布有一下半固化TFP膜，在该下半固化TFP膜下表面压合有一下铜箔层。
作为本发明的进一步改进，所述固化PI薄膜与上半固化TFP膜中至少有一者为有色层。
作为本发明的进一步改进，所述固化PI薄膜与上半固化TFP膜均为透明层。
本发明的有益效果为：
(1)通过采用涂布工艺制备高性能高频线路板新型材料层结构，制备出的这种高频线路板新型材料层结构作为一个整体结构，在后续线路板的制作工序中，可以作为线路板的制作材料，经过后续与其他材料或线路板的直接热压等工序，即可制作出单层线路板、多层柔性线路板与多层软硬结合板等线路板结构，给线路板的后续制作带来很大的便利性，简化制作工序，加快线路板制作速度，缩短产品加工时间，提升制程加工能力，降低生产成本；而且，优化了产品结构，提升产品性能。
(2)采用固化PI薄膜作为制备高频线路板新型材料层结构的基底，并采用半固化TFP膜作为基材成型线路，不但可提高线路板整体性能的稳定性与尺寸稳定性，具有高耐热特性，而且具有高频特性，可传输高频信号、及加快高频信号的传输速度，实现高频信号的高速传输，降低耗电量及高频信号传输损耗，提高线路板的信号传输性能，可适应当前从无线网络到终端应用的高频高速趋势，特别适用于新型5G和6G科技产品。
上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例一中高频线路板单面新型材料层结构的整体剖面图；
图2为本发明实施例二中高频线路板双面新型材料层结构的整体剖面图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。
实施例一：
本发明实施例提供一种高频线路板新型材料层结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)在固化PI薄膜正面上涂布一层合成液态TFP膜；
(2)将涂布有合成液态TFP膜的固化PI薄膜进行烘烤，在固化PI薄膜正面上形成半固化TFP膜；
(3)在半固化TFP膜上热压铜箔，获得高频线路板单面新型材料层结构。
在所述步骤(2)中，将涂布有合成液态TFP膜的固化PI薄膜整体送至隧道烤炉内，并以15-30m/min的速度依次经过隧道烤炉内的数段加热烘烤区进行分段烘烤，烘烤温度不高于200℃。
具体的，所述隧道烤炉内的数段加热烘烤区至少包括一段加热烘烤区、二段加热烘烤区、三段加热烘烤区、四段加热烘烤区与五段加热烘烤区，一段加热烘烤区的温度范围为60℃-90℃，二段加热烘烤区的温度范围为90℃-120℃，三段加热烘烤区的温度范围为90℃-150℃，四段加热烘烤区的温度范围为100℃-150℃，五段加热烘烤区的温度范围为60℃-130℃。
在所述步骤(3)中，将带半固化TFP膜的固化PI薄膜放到压合机的下载板上，将铜箔放到半固化TFP膜上；然后，启动压合机，以不高于400℃的温度、不高于600psi的压力热压10-60min，半固化TFP膜固化，并与铜箔压合在一起。优选的，热压压力为400-600psi。
本实施例制备出的高频线路板新型材料层结构，在后期工序中，只要在铜箔上成型线路，然后在成型了线路的铜箔上依次热压上一层PI膜与一层胶，即可形成单层线路板。
同时，在铜箔上成型线路后，将本实施例制备出的高频线路板新型材料层结构进行多组叠加压合，即可形成多层柔性线路板。
同时，将高频线路板新型材料层结构整体热压到双面带胶的玻纤布上，然后在玻纤布远离线路板材料层结构一侧面上热压上铜箔，再在铜箔上成型线路，即可形成多层软硬结合板。
当然，还可以将高频线路板新型材料层结构直接热压到其他线路板上，形成其他线路板结构。
在本实施例中，采用半固化TFP膜作为成型线路的基材，TFP是一种独特的热塑性材料，相较于常规的PI材料，具有以下特性：
(1)低介电常数：低Dk值，Dk值具体为2.5-2.55；而常规PI的Dk值为3.2；因此，信号传播速度快，厚度更薄，间隔更紧密，功率处理能力更高；
(2)超低的材料损耗；
(3)超高温性能，可耐受300℃的高温；
(4)吸湿率相对较低。
具体的，TFP是高频材料的通称，属于低介电常数材料(很多种类TPX、TPFE也是属于这类型)。Low-Dk材料有很多种，而且比LCP材料更好，TFP的定义是：Low-Dk材料中比LCP材料性能低的材料。
Low-Dk材料，可通过对常规Adhesive胶或薄膜液态树脂进行添加铁弗龙或LCP等化学材料实现，其内部分子分布更紧密、均匀，且不消耗能量，使得Low-Dk高频功能胶具有提高信号传输频率、及抗磁性干扰功能，以提高电路板的信号传输性能，具体的，可有效提高电路板在工作状态中传达中心区域(芯片)下达指令的速度，快速的传递至各个部件，使设备(如手机、通讯基站设备)快速运作，而没有迟钝及死机卡死等现象出现，使新型5G和6G科技产品通讯过程整体流畅。
LCP材料全称为液晶高分子聚合物(LiquidCrystalPolymer)，是一种新型热塑性有机材料，在熔融态时一般呈现液晶性。LCP薄膜为液晶聚合物薄膜，LCP薄膜具备高强度、高刚性、耐高温、热稳定性、可弯折性、尺寸稳定性、良好的电绝缘性等性能，相较于PI薄膜，具备更好的耐水性，因此是一种比PI薄膜更优异的薄膜型材料。LCP薄膜可在保证较高可靠性的前提下实现高频高速软板。LCP薄膜具有以下优异的电学特征：
(1)在高达110GHz的全部射频范围几乎能保持恒定的介电常数，一致性好，介电常数Dk值具体为2.9；
(2)正切损耗非常小，仅为0.002，即使在110GHz时也只增加到0.0045，非常适合毫米波应用；
(3)热膨胀特性非常小，可作为理想的高频封装材料。
采用LCP薄膜作为成型线路所需基材，不但可提高线路板整体性能的稳定性与尺寸稳定性，而且由于LCP薄膜整体更平滑，LCP薄膜材料介质损耗与导体损耗更小，同时具备灵活性、密封性，可传输高频信号、及加快高频信号的传输速度，提高线路板的信号传输性能，可适应当前从无线网络到终端应用的高频高速趋势。
具体的，可有效提高线路板在工作状态中传达中心区域(芯片)下达指令的速度，快速的传递至各个部件，使设备(如手机、通讯基站设备)快速运作，而没有迟钝及死机卡死等现象出现，通讯过程整体流畅。因此，LCP薄膜具有很好的制造高频器件应用前景，特别适用于新型5G和6G科技产品。
因此，采用半固化TFP膜作为本实施例制备高频线路板新型材料层结构所需基材，不但可提高线路板整体性能的稳定性与尺寸稳定性，具有高耐热特性，而且具有高频特性，可传输高频信号、及加快高频信号的传输速度，降低耗电量及高频信号传输损耗，提高线路板的信号传输性能，可适应当前从无线网络到终端应用的高频高速趋势，特别适用于新型5G和6G科技产品。
同时，采用固化PI薄膜作为基底，可进一步提高高频线路板新型材料层结构的尺寸稳定性。
在所述步骤(1)中，所述固化PI薄膜与合成液态TFP膜可以为材料本身的颜色，也可以为透明色，即固化PI薄膜与合成液态TFP膜均为透明层。
当然，还可以在固化PI薄膜与合成液态TFP膜中至少有一者中添加有有色填充剂。具体的，有色填充剂可以为碳化物或其他有色填充剂。固化PI薄膜与合成液态TFP膜中添加了有色填充剂之后，可呈现出黑色。不管是将本实施例制备出的高频线路板新型材料层结构制作成单层线路板、多层柔性线路板，还是多层软硬结合板，黑色的固化PI薄膜与合成液态TFP膜对线路都具有遮挡作用，可防止内部线路暴露出来，防止外人从外部看到内部线路，起到隐蔽及保护线路板上线路的作用；同时，对于有杂质或瑕疵的线路板或线路，起到遮瑕的作用。
本实施例还提供了实施上述方法制备出的高频线路板新型材料层结构，如图1所示，包括一固化PI薄膜1、涂布于固化PI薄膜1正面上的一上半固化TFP膜2、及压合于上半固化TFP膜2上的一上铜箔层3，形成高频线路板单面新型材料层结构。具体的，当上铜箔层3压合到上半固化TFP膜2上之后，上半固化TFP膜2固化，并与上铜箔层3压合为一体。
在本实施例中，所述固化PI薄膜1与上半固化TFP膜2中至少有一者为有色层。具体可以为黑色层，黑色层对内部线路起到遮挡、保护、遮瑕等作用。
当然，所述固化PI薄膜1与上半固化TFP膜2还可以为透明层，由此做成的线路板特别适用于透明显示屏中。
通过采用固化PI薄膜作为本实施例高频线路板新型材料层结构的基底，并采用半固化TFP膜作为基材成型线路，不但可提高线路板整体性能的稳定性与尺寸稳定性，而且具有高频特性，可传输高频信号、及加快高频信号的传输速度，降低耗电量及高频信号传输损耗，提高线路板的信号传输性能，可适应当前从无线网络到终端应用的高频高速趋势，特别适用于新型5G和6G科技产品。
实施例二：
本实施例与实施例一的主要区别在于：
所述步骤(1)还包括以下步骤：在固化PI薄膜背面上涂布一层合成液态TFP膜；经过步骤(2)后，在固化PI薄膜正面与背面上均形成半固化TFP膜；经过步骤(3)后，获得高频线路板双面新型材料层结构。
因此，由上述方法可制备出高频线路板双面新型材料层结构，如图2所示，在所述固化PI薄膜1背面上涂布有一下半固化TFP膜4，在该下半固化TFP膜4下表面压合有一下铜箔层5，形成高频线路板双面新型材料层结构。具体的，当下铜箔层5压合到下半固化TFP膜4上之后，下半固化TFP膜4固化，并与下铜箔层5压合为一体。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种高频线路板新型材料层结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在固化PI薄膜正面上涂布一层合成液态TFP膜；
(2)将涂布有合成液态TFP膜的固化PI薄膜进行烘烤，在固化PI薄膜正面上形成半固化TFP膜；
(3)在半固化TFP膜上热压铜箔，获得高频线路板单面新型材料层结构。
2.根据权利要求1所述的高频线路板新型材料层结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括以下步骤：在固化PI薄膜背面上涂布一层合成液态TFP膜；经过步骤(2)后，在固化PI薄膜正面与背面上均形成半固化TFP膜；经过步骤(3)后，获得高频线路板双面新型材料层结构。
3.根据权利要求1所述的高频线路板新型材料层结构的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，将涂布有合成液态TFP膜的固化PI薄膜整体送至隧道烤炉内，并以15-30m/min的速度依次经过隧道烤炉内的数段加热烘烤区进行分段烘烤，烘烤温度不高于200℃。
4.根据权利要求1所述的高频线路板新型材料层结构的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，将带半固化TFP膜的固化PI薄膜放到压合机的下载板上，将铜箔放到半固化TFP膜上；然后，启动压合机，以不高于400℃的温度、不高于600psi的压力热压10-60min，半固化TFP膜固化，并与铜箔压合在一起。
5.根据权利要求1所述的高频线路板新型材料层结构的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述固化PI薄膜与合成液态TFP膜中至少有一者中添加有有色填充剂。
6.根据权利要求5所述的高频线路板新型材料层结构的制备方法，其特征在于，所述有色填充剂为碳化物。
7.根据权利要求1所述的高频线路板新型材料层结构的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述固化PI薄膜与合成液态TFP膜均为透明层。
8.实施权利要求1至7中任一所述方法制备出的高频线路板新型材料层结构，其特征在于，包括一固化PI薄膜、涂布于固化PI薄膜正面上的一上半固化TFP膜、及压合于上半固化TFP膜上的一上铜箔层。
9.根据权利要求8所述的高频线路板新型材料层结构，其特征在于，在所述固化PI薄膜背面上涂布有一下半固化TFP膜，在该下半固化TFP膜下表面压合有一下铜箔层。
10.根据权利要求8所述的高频线路板新型材料层结构，其特征在于，所述固化PI薄膜与上半固化TFP膜中至少有一者为有色层。
11.根据权利要求8所述的高频线路板新型材料层结构，其特征在于，所述固化PI薄膜与上半固化TFP膜均为透明层。
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