CN112250343B - 一种覆铜板基板成型方法 - Google Patents

一种覆铜板基板成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种覆铜板基板及其成型方法，包括如下步骤：(1)将粘土、有机酸加入到水中，混合均匀后得到粘土溶液；(2)将陶瓷粉、粘土溶液加入到聚四氟乙烯乳液中，混合均匀后通过凝聚工艺、过滤及干燥得到陶瓷粉、粘土和聚四氟乙烯的混合粉末；(3)将混合粉末通过糊膏挤出制得陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条；(4)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条经过破碎工艺制得陶瓷/粘土/聚四氟乙烯粉末；(5)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯粉末通过模压烧结工艺制得陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材；(6)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材经过车削工艺制得覆铜板基板。本发明制得的覆铜板基板具有较高的陶瓷粉含量及较好的机械性能。

Description

一种覆铜板基板成型方法
技术领域
本发明属于电子信息覆铜板领域，具体涉及一种覆铜板基板成型方法。
背景技术
随着电子信息产品不断的发展，传统的覆铜板基板已经无法满足市场高频高速的要求。而聚四氟乙烯作为含氟树脂中使用最多的一类树脂，因其良好的介电性能、稳定的化学性能和较广的使用温度范围而被视为新一代的基板材料，其中纤维布增强覆铜板是目前使用最多的产品。但是，纤维布所带来的介电性能下降和污染问题是无法避免的。因此，聚四氟乙烯覆铜板的研究重点就落在了纤维布的替代材料上，而目前常用的替代材料为陶瓷粉。专利CN107382291A将陶瓷粉料和聚四氟乙烯粉料进行混合、模压成型、烧结和车削等过程得到聚四氟乙烯基材，此方法并未利用聚四氟乙烯纤维化的过程，聚四氟乙烯与陶瓷粉的结合性较差，其机械性能较差。
同时，选择陶瓷粉作为替代材料的其中一个原因是降低聚四氟乙烯的热膨胀系数，故增加陶瓷粉添加量是解决这一问题的有效手段。然而，聚四氟乙烯与陶瓷粉的界面相容性较差，当陶瓷粉的含量过高时，聚四氟乙烯与陶瓷粉难以加工成型，尤其是采用模压成型工艺。
美国专利US4335180介绍了一种高填料含量的PTFE覆铜板的制备方法：将含氟聚合乳液、填料、纤维混合，搅拌成浆状物，然后凝聚，使氟树脂颗粒、填料及纤维等凝聚成生面团状物体，对该物体进行过滤、干燥处理，得到碎片状的混合物，再将润滑剂加入到该碎片状混合物中，进行充分的搅拌混合，并通过挤出、压延等工序做成一定厚度的片材，该片材再进行烘烤，之后再覆铜箔，进行层压，即得到具有高填料含量的PTFE覆铜板。该方法挤出、压延会使PTFE纤维化，但纤维都是纵向取向，横向机械性能较差且会造成介电性能不均匀。
因此，寻找一种更加有效的成型方法对于聚四氟乙烯覆铜板加工应用十分有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种覆铜板基板成型方法，方法简单，制得的覆铜板基板的机械性能均一。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种覆铜板基板成型方法，其特点在于，包括如下步骤：
(1)将粘土、有机酸加入到水中，混合均匀后得到粘土溶液；
(2)将陶瓷粉、粘土溶液加入到聚四氟乙烯乳液中，混合均匀后通过凝聚工艺、过滤及干燥得到陶瓷粉、粘土和聚四氟乙烯的混合粉末；
(3)将混合粉末通过糊膏挤出制得陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条；
(4)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条经过破碎工艺制得陶瓷/粘土/聚四氟乙烯粉末；
(5)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯粉末通过模压烧结工艺制得陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材；
(6)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材经过车削工艺制得覆铜板基板。
其中，有机酸为常见的有机酸材料，非限制性地包括氨基磺酸、羟基乙酸、乙酸、草酸等。最终制得的覆铜板基板的厚度为0.1～2mm。凝聚工艺为聚四氟乙烯乳液常用的破乳工艺，通过机械搅拌的形式进行破乳处理。糊膏挤出为聚四氟乙烯分散树脂常用的加工工艺，包含混合、熟化和预成型过程。
优选的，粘土为常见的蒙脱土粉末材料。
优选的，粘土溶液的粘土浓度为1～10g/L。
优选的，粘土溶液中粘土与有机酸的质量比为：1:0.01～1:0.1。
优选的，陶瓷粉为二氧化硅、氧化铝或二氧化钛中的一种或混合物。
优选的，陶瓷粉为季铵盐型表面活性剂处理后的陶瓷粉，季铵盐型表面活性剂非限制性地包括十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵等。
优选的，破碎工艺采用冷冻粉碎设备。
优选的，陶瓷粉和聚四氟乙烯的质量比为1:1～7:3。
优选的，粘土和聚四氟乙烯的质量比为1:100～1:20。
优选的，覆铜板基板的厚度为0.1～2mm。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.采用糊膏挤出技术使聚四氟乙烯纤维化，从而更好地包裹陶瓷粉，提高基板的机械性能。
2.采用破碎工艺能够消除聚四氟乙烯纵向纤维化引起的取向问题，从而保证覆铜板基板的机械性能均一。
3.此工艺能够有效地提高陶瓷粉的添加量，并且保证基板的机械性能。
具体实施方式
本发明制备的覆铜板基板的拉伸性能按照GB/T 1040.1-2006进行。
实施例1
(1)将粘土和乙酸加入到高纯水中，待粘土在水中搅拌均匀后得到粘土溶液，其中粘土的浓度为1g/L，粘土和乙酸的质量比为1:0.01；
(2)将陶瓷粉和粘土溶液加入到聚四氟乙烯乳液中，待陶瓷粉和粘土在聚四氟乙烯乳液中搅拌均匀后，通过凝聚工艺、过滤、干燥得到陶瓷粉、粘土和聚四氟乙烯的混合粉末，其中陶瓷粉和聚四氟乙烯的质量比为5:5，粘土和聚四氟乙烯的质量比为1:100；
(3)将挤出润滑剂加入到混合粉末中，混合均匀后熟化24小时，并将熟化好的混合粉末通过预成型设备得到糊膏挤出坯料；
(4)采用压缩比为100:1的模具，将糊膏挤出坯料通过糊膏挤出机得到陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条；
(5)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条通过冷冻粉碎机得到陶瓷/粘土/聚四氟乙烯粉末；
(6)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯粉末通过模压烧结工艺得到陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材；
(7)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材通过车削床车削成厚度为0.1mm的覆铜板基板，并进行横纵向拉伸实验测试，测试结果见表1。
实施例2
(1)将粘土和氨基磺酸加入到高纯水中，待粘土在水中搅拌均匀后得到粘土溶液，其中粘土的浓度为5g/L，粘土和氨基磺酸的质量比为1:0.05；
(2)将陶瓷粉和粘土溶液加入到聚四氟乙烯乳液中，待陶瓷粉和粘土在聚四氟乙烯乳液中搅拌均匀后，通过凝聚工艺、过滤、干燥得到陶瓷粉、粘土和聚四氟乙烯的混合粉末，其中陶瓷粉和聚四氟乙烯的质量比为6:4，粘土和聚四氟乙烯的质量比为3:100；
(3)步骤同实施例1的步骤(3)；
(4)采用压缩比为400:1的模具，将糊膏挤出坯料通过糊膏挤出机得到陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条；
(5)步骤同实施例1的步骤(5)；
(6)步骤同实施例1的步骤(6)；
(7)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材通过车削床车削成厚度为1mm的覆铜板基板，并进行横纵向拉伸实验测试，测试结果见表1。
实施例3
(1)将粘土和氨基磺酸加入到高纯水中，待粘土在水中搅拌均匀后得到粘土溶液，其中粘土的浓度为10g/L，粘土和氨基磺酸的质量比为1:0.1；
(2)将陶瓷粉和粘土溶液加入到聚四氟乙烯乳液中，待陶瓷粉和粘土在聚四氟乙烯乳液中搅拌均匀后，通过凝聚工艺、过滤、干燥得到陶瓷粉、粘土和聚四氟乙烯的混合粉末，其中陶瓷粉和聚四氟乙烯的质量比为7:3，粘土和聚四氟乙烯的质量比为1:20；
(3)步骤同实施例1的步骤(3)；
(4)采用压缩比为100:1的模具，将糊膏挤出坯料通过糊膏挤出机得到陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条；
(5)步骤同实施例1的步骤(5)；
(6)步骤同实施例1的步骤(6)；
(7)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材通过车削床车削成厚度为2mm的覆铜板基板，并进行横纵向拉伸实验测试，测试结果见表1。
对比例1
(1)将粘土和氨基磺酸加入到高纯水中，待粘土在水中搅拌均匀后得到粘土溶液，其中粘土的浓度为5g/L，粘土和氨基磺酸的质量比为1:0.05；
(2)将陶瓷粉和粘土溶液加入到聚四氟乙烯乳液中，待陶瓷粉和粘土在聚四氟乙烯乳液中搅拌均匀后，通过凝聚工艺、过滤、干燥得到陶瓷粉、粘土和聚四氟乙烯的混合粉末，其中陶瓷粉和聚四氟乙烯的质量比为6:4，粘土和聚四氟乙烯的质量比为3:100；
(3)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯粉末通过模压烧结工艺得到陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材；
(4)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材通过车削床车削成厚度为1mm的覆铜板基板，并进行横纵向拉伸实验测试，测试结果见表1。
对比例2
(1)将粘土和氨基磺酸加入到高纯水中，待粘土在水中搅拌均匀后得到粘土溶液，其中粘土的浓度为5g/L，粘土和氨基磺酸的质量比为1:0.05；
(2)将陶瓷粉和粘土溶液加入到聚四氟乙烯乳液中，待陶瓷粉和粘土在聚四氟乙烯乳液中搅拌均匀后，通过凝聚工艺、过滤、干燥得到陶瓷粉、粘土和聚四氟乙烯的混合粉末，其中陶瓷粉和聚四氟乙烯的质量比为6:4，粘土和聚四氟乙烯的质量比为3:100；
(3)将挤出润滑剂加入到混合粉末中，混合均匀后熟化24小时，并将熟化好的混合粉末通过预成型设备得到糊膏挤出坯料；
(4)采用压缩比为400:1的模具，将糊膏挤出坯料通过糊膏挤出机得到陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条；
(5)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条通过压延、烧结工艺得到陶瓷/粘土/聚四氟乙烯片材；
(6)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯片材通过车削床车削成厚度为1mm的覆铜板基板，并进行横纵向拉伸实验测试，测试结果见表1。
对比例3
(1)将陶瓷粉加入到聚四氟乙烯乳液中，待陶瓷粉在聚四氟乙烯乳液中搅拌均匀后，通过凝聚工艺、过滤、干燥得到陶瓷粉和聚四氟乙烯的混合粉末，其中陶瓷粉和聚四氟乙烯的质量比为6:4；
(2)将挤出润滑剂加入到混合粉末中，混合均匀后熟化24小时，并将熟化好的混合粉末通过预成型设备得到糊膏挤出坯料；
(3)采用压缩比为400:1的模具，将糊膏挤出坯料通过糊膏挤出机得到陶瓷/聚四氟乙烯样条；
(4)将陶瓷/聚四氟乙烯样条通过冷冻粉碎机得到陶瓷/聚四氟乙烯粉末；
(5)将陶瓷/聚四氟乙烯粉末通过模压烧结工艺得到陶瓷/聚四氟乙烯基材；
(6)将陶瓷/聚四氟乙烯基材通过车削床车削成厚度为1mm的覆铜板基板，并进行横纵向拉伸实验测试，测试结果见表1。
表1.车削膜测试结果
横向拉伸强度/MPa 纵向拉伸强度/Mpa
实施例1 10.12 9.57
实施例2 13.36 10.52
实施例3 11.78 9.13
对比例1 4.22 3.47
对比例2 9.13 1.97
对比例3 7.15 8.72
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种覆铜板基板成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粘土、有机酸加入到水中，混合均匀后得到粘土溶液；
(2)将陶瓷粉、粘土溶液加入到聚四氟乙烯乳液中，所述混合粉末中陶瓷粉和聚四氟乙烯的质量比为1:1～7:3，所述混合粉末中粘土和聚四氟乙烯的质量比为1:100～1:20，混合均匀后通过凝聚工艺、过滤及干燥得到陶瓷粉、粘土和聚四氟乙烯的混合粉末；
(3)将混合粉末通过糊膏挤出工艺制得陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条；
(4)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯样条经过破碎工艺制得陶瓷/粘土/聚四氟乙烯粉料；
(5)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯粉料通过模压烧结工艺制得陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材；
(6)将陶瓷/粘土/聚四氟乙烯基材车削成膜制得覆铜板基板。
2.根据权利要求1一种覆铜板基板成型方法，其特征在于：所述粘土为蒙脱石粉末材料。
3.根据权利要求1一种覆铜板基板成型方法，其特征在于：所述粘土溶液的粘土浓度为1～10g/L。
4.根据权利要求1一种覆铜板基板成型方法，其特征在于：所述粘土溶液中粘土与有机酸的质量比为：1:0.01～1:0.1。
5.根据权利要求1一种覆铜板基板成型方法，其特征在于：所述陶瓷粉为二氧化硅、氧化铝或二氧化钛中的一种或混合物。
6.根据权利要求1一种覆铜板基板成型方法，其特征在于：所述陶瓷粉经过季铵盐型表面活性剂改性处理。
7.根据权利要求1一种覆铜板基板成型方法，其特征在于：所述破碎工艺采用冷冻粉碎设备。
8.根据权利要求1一种覆铜板基板成型方法，其特征在于：所述覆铜板基板的厚度为0.1～2mm。
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