CN112157975A - 一种超低吸水率覆铜板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低吸水率覆铜板的制备方法,包括以下步骤:S1,混匀聚四氟乙烯和无机增强填料,经压延制得压延膜;S2,热处理S1的压延膜,热处理温度为100~330℃;S3,在S2的压延膜表面施加氟树脂乳液,经干燥和烧结,得表面氟化处理的聚四氟乙烯膜;S4,加热层压一层或者两层以上的聚四氟乙烯膜,得超低吸水率覆铜板成品;S4中加热层压工艺为:聚四氟乙烯膜升温至330~380℃,保温1.5~3h,降温;升温、保温和降温过程均对聚四氟乙烯膜施加5~8Mpa的层压压力。该超低吸水率覆铜板的制备方法通过增加层压压力,减小膜内各方向孔隙,最终实现接近100%的填孔率,降低覆铜板吸水率。

Description

一种超低吸水率覆铜板的制备方法
技术领域
本发明涉及覆铜板技术领域,具体涉及一种超低吸水率覆铜板的制备方法。
背景技术
覆铜板需要具备较低的吸水性能和较高的热导率。聚四氟乙烯(PTFE)具有极小的吸水率,是非常好的高性能覆铜板用树脂基体。提高覆铜板热导率的主要方法是添加填料。填料的添加量越大,越有利于板材热导率的提高。单纯地提高填料的添加量会增大板材表面和内部微观孔隙的几率,覆铜板受潮后吸水率较高,影响覆铜板的介电常数和介电损耗,从而影响到信号速率和传输效率,尤其是在高湿度环境下,覆铜板材吸水率的长效稳定性较差。
聚四氟乙烯高频线路板领域中,覆铜板材的吸水率通常是通过原材料本身特性控制,例如CN110039851A。CN110039851A中公开了一种聚四氟乙烯覆铜板的制备方法,包括以下步骤:第一、将原材料组分为聚四氟乙烯粉料、润滑剂、陶瓷粉和短玻璃纤维混匀,混合物料放置在35~50℃的温度下熟化4~8h;第二、将粉料填入模具型腔中模压制得预成型坯;第三、将预成型坯通过压延的方式得到预定厚度的生基片,再干燥除去润滑剂;第四、生基片的两面覆盖铜箔,然后360~400℃烧结,经5~35kgf/cm2保压2~15min后冷却到室温。
现有技术中还如CN106079814A中所述的,层压工艺与树脂的流动性和层压压力相匹配,保证树脂在流动的状态下排出气泡,使填料推挤更紧密,提高覆铜板热导率的同时降低吸水率。现有技术中的缺陷在于:经过压延、干燥和烧结得到的聚四氟乙烯膜中的空隙具有方向性,层压仅能作用于与层压作用力方向一致的纵向孔隙,提高膜材纵向材质的致密程度,对于横向孔隙的弥补不足,因此膜材的吸水率偏高。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷,提供一种超低吸水率覆铜板的制备方法,经过高压层压的覆铜板材质致密程度高,吸水率低。
实现上述技术效果,本发明的技术方案为:一种超低吸水率覆铜板的制备方法,包括以下步骤:
S1,混匀聚四氟乙烯、无机增强填料和助挤剂,经压延制得压延膜;
S2,热处理S1的压延膜,热处理温度为100~330℃;
S3,在S2的压延膜表面施加氟树脂乳液,经干燥和烧结,得表面氟化处理的聚四氟乙烯膜;
S4,加热层压一层或者两层以上的聚四氟乙烯膜,得超低吸水率覆铜板成品;
所述S4中加热层压工艺为:聚四氟乙烯膜升温至330~380℃,保温1.5~3h,降温;所述升温、保温和降温过程均对聚四氟乙烯膜施加5~8Mpa的层压压力。
加热层压的最高温度为330℃、335℃、340℃、345℃、350℃、355℃、360℃、365℃、370℃、375℃、380℃点值或者上述任意两个点值之间的区间值,保温最高温度的时长例如1.5h、2h、2.5h、3h,层压压力例如5Mpa、5.5Mpa、6Mpa、6.7Mpa、7Mpa、7.5Mpa、8Mpa。优选加热层压的最高温度为350~380℃,进一步优选为370℃。层压温度下膜材树脂具有流动性,层压压力的增加不仅能减少纵向(与层压作用力一致的方向)的孔隙,还能促使氟树脂乳液干燥烧结得到的含氟树脂渗透入膜材内部,填补横向空隙,最终实现接近100%的填孔率,得到超低吸水率的覆铜板。
无机增强填料的作用是提高覆铜板热导率,优选的无机增强填料为陶瓷填料,具体为选自氧化硅、氧化钛、氧化铝、钛酸钡中的一种或两种以上的组合。
助挤剂也称为润滑剂,其作用是增大聚四氟乙烯分子间的润滑,减少推挤阻力,例如溶剂油、石油醚、航空煤油、石蜡油、二氯乙烯、汽油、ISOPAR系列异构烷烃溶剂等。助挤剂与混合粉料(聚四氟乙烯和无机增强填料混合而成)的质量之比为(10~25):100。
氟树脂乳液是由含有疏水氟聚合物微粒的乳液与去离子水混合而成。在压延膜表面施加氟树脂乳液的方式包括但不限于浸渍、喷涂、辊涂、刮涂,具体的操作也包括但不限于通过浸渍机或者喷枪或者辊胶机或者刮刀处理压延膜的表面,得到一层厚度可控且均匀的氟树脂乳液湿膜。
加热层压是指在一层或者多层聚四氟乙烯膜的一侧表面或者两侧表面覆盖铜箔进行层压。
优选的技术方案为,S1中所述压延膜的膜厚为50~150μm。聚四氟乙烯和无机增强填料混匀压延制得的压延膜厚度例如50μm、55μm、60μm、70μm、85μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm点值或者上述任意两个点值之间的区间值。压延膜的厚度过大,表面氟化处理的含氟树脂无法有效的渗透并填满模内部的孔隙,吸水率会偏大;膜厚度过小,膜强度不足,层压后容易出现开裂。
优选的技术方案为,所述S2中热处理温度为260~300℃,热处理时间为5~30min。热处理温度例如260℃、265℃、270℃、275℃、280℃、285℃、290℃、295℃、300℃点值或者上述任意两个点值之间的区间值,优选热处理温度为280℃,热处理时间为10min。热处理的目的是快速去除压延膜中的助剂油,热处理时间过长的话会使得压延膜比重变大和发硬,不利于后续氟树脂乳液的渗透。
优选的技术方案为,所述氟树脂乳液为选自聚四氟乙烯乳液、PFA(少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物)乳液和FEP(聚全氟化乙丙烯)乳液中的一种或两种以上的组合;所述氟树脂乳液的聚合物平均粒径为150~350nm。具体的,聚四氟乙烯乳液优选粒径为200~350nm,PFA乳液优选粒径为200~250nm,FEP乳液优选粒径为150~250nm。氟树脂乳液中的聚合物平均粒径过大不利于其向聚四氟乙烯膜内孔隙的渗透。
优选的技术方案为,所述氟树脂乳液的固含量为40~50%。
优选的技术方案为,所述压延膜的表面氟树脂乳液涂层厚度为5~40μm,例如5μm、7.5μm、10.3μm、12.7μm、15μm、18μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm点值或者上述任意两个点值之间的区间值,优选15~25μm。
优选的技术方案为,所述S3的干燥温度为100~250℃,优选为150~200℃。
优选的技术方案为,所述S3的烧结温度为200~370℃,烧结时间为600~900s;优选为280~330℃。
优选的技术方案为,所述S1以聚四氟乙烯和无机增强填料的质量之和100%计,其中无机增强填料的质量百分比为40~70%。
本发明的目的之二在于提供一种超低吸水率覆铜板,经由上述的超低吸水率覆铜板的制备方法制得。
本发明的优点和有益效果在于:
该超低吸水率覆铜板的制备方法对表面氟化处理的聚四氟乙烯膜进行高温高压层压处理,利用高温下膜材树脂和表面处理树脂的流动性,不仅有效减小层压压力方向的纵向孔隙,还能促使表面处理树脂渗入膜材内部填补膜内横向和纵向的孔隙,最终实现接近100%的填孔率;
层压制得的覆铜板材质致密,50~150μm的压延膜经过干燥、烧结、层压处理后吸水率不大于0.06%。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
PTFE树脂粉末,平均粒径450μm,大金;
无机增强填料:SiO2粉体,平均粒径4μm,国瓷;
助挤剂:Isopar-M溶剂油,埃克森美孚;
氟树脂乳液:聚四氟乙烯乳液,粒径200~350nm,大金D210;PFA乳液,粒径200~250nm,来源3M 6900;FEP乳液150~250nm,来源大金ND110。
实施例1
S1,将50g的聚四氟乙烯树脂粉末和50g的氧化硅填料混匀(以聚四氟乙烯树脂粉末与填料氧化硅的质量之和100%计,填料的质量百分比为50%),再加入20g的Isopar-M溶剂油,充分混合,经挤出得到棒材,棒材进料至压延机中压延制得100μm的压延膜;
S2,280℃下热处理S1的压延膜10min,冷却;
S3,在S2的压延膜表面施加固含量为40%的聚四氟乙烯乳液,刮刀控制涂层厚度为10μm,150℃下干燥,330℃下烧结处理10min,得表面氟化处理的聚四氟乙烯膜;
S4,层压单层的聚四氟乙烯膜,聚四氟乙烯膜由常温升温至370℃,保温2h,然后降温至室温;升温、保温和降温过程均对聚四氟乙烯膜施加5Mpa的层压压力,得超低吸水率覆铜板成品,覆铜板厚度为111μm。
实施例2
实施例2基于实施例1,区别在于,压延膜的原料组成为:以聚四氟乙烯树脂粉末与填料氧化硅的质量之和100%计,填料的质量百分比为40%;压延膜的厚度为100μm;PFA乳液涂布厚度为10μm,S4中层压单层的聚四氟乙烯膜,覆铜板厚度为111μm。
实施例3
实施例3基于实施例1,区别在于,对聚四氟乙烯膜施加8Mpa的层压压力;S4中层压双层的聚四氟乙烯膜,覆铜板厚度为220μm。
实施例4
实施例4基于实施例1,区别在于,热处理温度为280℃下热处理S1的压延膜50min;FEP乳液涂布厚度为25μm。
对比例
对比例1基于实施例1,区别在于,层压压力为3.5Mpa;
对比例2基于对比例1,区别在于,压延膜的膜厚为1mm;
实施例和对比例性能检测:根据IPC-TM-650 2.6.2.1检测试样覆铜板的吸水率,检测结果如下:
试样 吸水率/%
实施例1 0.04
实施例2 0.04
实施例3 0.02
实施例4 0.06
对比例1 0.06
对比例2 0.2
实施例1与实施例4形成对照,实施例4中压延膜热处理时间过长,覆铜板的吸水率较实施例1增大;在实施例1的基础上,实施例3的层压压力增大,覆铜板的吸水率进一步降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超低吸水率覆铜板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,混匀聚四氟乙烯、无机增强填料和助挤剂,经压延制得压延膜;
S2,热处理S1的压延膜,热处理温度为100~330℃;
S3,在S2的压延膜表面施加氟树脂乳液,经干燥和烧结,得表面氟化处理的聚四氟乙烯膜;
S4,加热层压一层或者两层以上的聚四氟乙烯膜,得超低吸水率覆铜板成品;
所述S4中加热层压工艺为:聚四氟乙烯膜升温至330~380℃,保温1.5~3h,降温;所述升温、保温和降温过程均对聚四氟乙烯膜施加5~8Mpa的层压压力。
2.根据权利要求1所述的超低吸水率覆铜板的制备方法,其特征在于,S1中所述压延膜的膜厚为50~150μm。
3.根据权利要求1所述的超低吸水率覆铜板的制备方法,其特征在于,所述S2中热处理温度为260~300℃,热处理时间为5~30min。
4.根据权利要求1所述的超低吸水率覆铜板的制备方法,其特征在于,所述氟树脂乳液为选自聚四氟乙烯乳液、PFA乳液和FEP乳液中的一种或两种以上的组合;所述氟树脂乳液的聚合物平均粒径为150~350nm。
5.根据权利要求4所述的超低吸水率覆铜板的制备方法,其特征在于,所述氟树脂乳液的固含量为40~50%。
6.根据权利要求4所述的超低吸水率覆铜板的制备方法,其特征在于,所述压延膜的表面氟树脂乳液涂层厚度为5~40μm。
7.根据权利要求1所述的超低吸水率覆铜板的制备方法,其特征在于,所述S3的干燥温度为100~250℃。
8.根据权利要求1所述的超低吸水率覆铜板的制备方法,其特征在于,所述S3的烧结温度为200~370℃,烧结时间为600~900s。
9.根据权利要求1中任意一项所述的超低吸水率覆铜板的制备方法,其特征在于,所述S1以聚四氟乙烯和无机增强填料的质量之和100%计,其中聚无机增强填料的质量百分比为40~70%。
10.一种超低吸水率覆铜板,其特征在于,经由权利要求1至9中任意一项所述的超低吸水率覆铜板的制备方法制得。
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