CN113119546A - 一种聚四氟乙烯印刷电路基板及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯印刷电路基板及其制备方法和应用，本发明先利用无碱玻璃棉和/或石英纤维在水中剪切，再通过过滤制得纤维薄片，使玻璃纤维均匀成型，然后涂覆聚四氟乙烯乳液，在涂覆时聚四氟乙烯乳液可以均匀地进入薄片内且达到饱和状态，且纤维与纤维之间的连接较好，纤维强度高，材料内的各点具有均一性，最后干燥后通过预烧结和覆铜叠合热压，制得聚四氟乙烯印刷电路基板，所制得的基板介电性能好，铜箔剥离强度大，热稳定性好，吸湿率低，热导率好，同时简化了制造工艺、降低了制造成本。

Description

一种聚四氟乙烯印刷电路基板及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及印刷电路板技术领域，更具体地，涉及一种聚四氟乙烯印刷电路基板及其制备方法和应用。
背景技术
现代科学技术的快速发展，使得社会进入了高度信息化的时代，计算机、网络、移动通讯已经遍及人们生活的各个角落。随着手机以及卫星通讯技术的信息通讯技术往多道数、高性能和多功能化方向发展，使得无线网络、卫星通讯和雷达使用的频率不断提高。因此，迫切需要可以在高频段使用的基板材料。由于传统的印刷电路板如酚醛/纸基、环氧树脂/玻璃纤维等的介电性能较差、热膨胀较大、耐湿性差，所以其不适用于高频设计及某些特定环境下的使用。而聚四氟乙烯(PTFE)具有较好的介电性能，吸湿率低，化学稳定性好等，可以作为基板的树脂材料使用，但由于聚四氟乙烯刚性差和热膨胀系数较大，所以常采用玻璃纤维(GF)作为增强材料，制备PTFE/GF增强复合材料基板。
目前，较常采用浸渍法制备PTFE/GF增强复合材料基板，如中国专利CN105898984A公开了一种聚四氟乙烯/玻璃纤维复合材料基板的生产工艺，将编织的玻璃纤维布浸渍聚四氟乙烯乳液，而后经过干燥，预烧结，热压烧结阶段即可得到PTFE/GF增强复合材料基板；但是采用此工艺步骤繁琐，玻璃纤维不能随机分布在复合材料内，而且经纬纱组织点交替处树脂浸渍较少，容易产生白斑，这是玻璃纤维布的缺点也是需要改进的重点之一，最终导致热压出的基板介电性能不够好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有浸渍法制备PTFE纤维增强复合材料步骤繁琐，且由于纤维分布不均匀，纤维布经纬纱组织点交替处树脂浸渍较少，容易产生白斑，导致最终热压出的基板介电性能不够好的缺陷和不足，提供一种聚四氟乙烯印刷电路基板的制备方法，采用湿法成型技术，能够实现纤维随机均匀地分布在纤维薄片中，所制得的基板介电性能好，铜箔剥离强度大，热稳定性好，吸湿率低，热导率好，同时简化了制造工艺、降低了制造成本。
本发明的又一目的是提供一种聚四氟乙烯印刷电路基板。
本发明的另一目的是提供一种聚四氟乙烯印刷电路基板的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种聚四氟乙烯印刷电路基板的制备方法，包括如下步骤：
S1.将纤维分散于水中，然后剪切和分散，过滤后，在90℃～105℃干燥，得到纤维薄片；所述纤维的直径≦1μm，所述纤维为无碱玻璃棉和/或石英纤维；
S2.将聚四氟乙烯乳液涂覆步骤S1制得的纤维薄片上或将步骤S1制得的纤维薄片浸渍在聚四氟乙烯乳液中，然后取出，干燥得到薄片；
S3.将步骤S2制得的薄片进行预烧结，再进行覆铜叠合热压，得到聚四氟乙烯印刷电路基板。
本发明采用湿法成型技术，先将纤维分散在水中，在水中进行剪切和分散，采用这种方式切短后得到的纤维形态和尺寸较为均一，加上所采用的无碱玻璃棉、石英纤维其本身具有较好的亲水性，因此，切短后的纤维可以均匀地分散在水中，通过过滤得到纤维薄片，其中的纤维可以随机均匀地分散在纤维薄片的各个部位，且纤维与纤维之间的连接较好，纤维薄片强度高，然后将制得的纤维薄片经干燥后用聚四氟乙烯乳液进行涂覆，在涂覆时聚四氟乙烯乳液可以均匀地进入纤维孔隙中，且达到饱和状态，因此，最终热压出的聚四氟乙烯印刷电路基板介电性能好，本发明的制备方法还同时简化了制造工艺，降低了制造成本。
优选地，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为58wt％～60wt％。
优选地，所述纤维为无碱玻璃棉。
优选地，所述聚四氟乙烯乳液的制备方法为利用聚四氟乙烯固含量为20wt％～30wt％的分散乳液，加入乳化剂，通过分散聚合制得。
优选地，步骤S1所述纤维薄片的定量范围为20～50克/平方米。
优选地，步骤S1所述剪切和分散利用疏解设备完成。
优选地，所述疏解设备的转速为2000转/分钟，疏解时间为10分钟。
优选地，步骤S1所述过滤为减压过滤。
优选地，步骤S2所述干燥为自然风干。
优选地，步骤S3所述预烧结的温度为260℃～300℃，时间为8～10分钟。
本发明保护上述制备方法制得的聚四氟乙烯印刷电路基板。
本发明还保护上述聚四氟乙烯印刷电路基板在制备印刷电路板中的应用。
优选地，包括如下步骤：
将聚四氟乙烯印刷电路基板经过蚀刻处理，再组装电子元器件制得印刷电路板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明先利用亲水性较好的无碱玻璃棉和/或石英纤维在水中切短并通过过滤制得纤维薄片，纤维分散均匀，然后涂覆聚四氟乙烯乳液，在涂覆时聚四氟乙烯乳液可以均匀地进入纤维薄片的孔隙中，且达到饱和状态，纤维能够实现随机分布在复合材料内，保证纤维均匀成型，且纤维与纤维之间的连接较好，纤维强度高，涂覆了聚四氟乙烯之后的薄片作为增强材料，其各点具有均一性，最后干燥后通过预烧结和叠合热压，制得聚四氟乙烯印刷电路基板，最终热压出的基板介电性能好，铜箔剥离强度大，热稳定性好，吸湿率低，热导率好，本发明采用湿法成型技术，简化了基板制造工艺，降低了制造成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
一种聚四氟乙烯印刷电路基板的制备方法，包括如下步骤：
S1.按照表1中定量称取一定的无碱玻璃棉放于水中，利用疏解设备的剪切力将玻璃棉均匀分散在水溶液中形成悬浊液，其中疏解设备的转速为2000转/分钟，疏解时间为10分钟，切短后的纤维直径≤1μm，然后再将此悬浊液转移到抄片器上，搅拌使其分散均匀，通过抽滤即可得到成型的纤维薄片，采用90℃的温度将此薄片中的水分烘干，即可得到干燥的纤维薄片；
S2.按照最终复合材料中玻璃棉与聚四氟乙烯的比例，具体如表1所示，称取相应质量的聚四氟乙烯乳液，将聚四氟乙烯乳液均匀地涂覆到薄片上，乳液可均匀地进入到薄片内部并达到饱和，将其自然风干；
S3.将涂覆得到的薄片进行预烧结，除掉其内部的一些乳化剂等添加剂，然后进行覆铜叠合热压，得到PTFE印刷电路基板，所得基板按照设计的电路图经过蚀刻处理，再组装电子元器件可以得到印刷电路板。
实施例2～4
实施例2～4的聚四氟乙烯印刷电路基板的制备方法与实施例1相同，区别在于组分的改变；实施例4是采用浸渍的方法将湿法成型的纤维薄片浸渍到聚四氟乙烯乳液中，具体如下表1所示：
表1 各实施例的聚四氟乙烯印刷电路基板的组分参数
Figure BDA0003029931140000041
对比例1
本对比例为罗杰斯公司生产的
Figure BDA0003029931140000042
5880系列层压板产品。
对比例2
本对比例的制备方法将实施例4步骤S1的纤维薄片替换为市售玻纤布，其余步骤与实施例4相同。
性能测试
1、测试方法
(1)介电常数和损耗因子
采用IPC公布的技术标准进行介电性能测试；1MHz频率下采用编号为IPC-TM-6502.5.5.3技术标准进行测试；10GHz频率下采用编号为IPC-TM 2.5.5.5技术标准进行测试。
(2)热稳定系数
采用IPC公布的编号为IPC-TM-650,2.5.5.5技术标准进行热稳定系数测试。
(3)铜箔剥离强度
采用IPC公布的编号为IPC-TM-650 2.4.8的技术标准进行铜箔剥离强度的测试。
(4)吸水率
采用美国材料实验协会公布的编号为ASTM D570的技术标准进行吸水率的测试。吸水率数值越小，代表在潮湿条件下使用的稳定性越好。
(5)热导率
采用美国材料实验协会公布的编号为ASTM C518技术标准进行热导率的测试。(6)满足应用要求的性能参数范围
不同应用场景对基板的各性能参数要求不同；当介电常数大于2.2N/A，介电损耗小于10-3，吸湿率低于0.02％，铜箔剥离强度大于5.0N/mm，即可满足雷达等设备的使用要求。
2、测试结果
表2 各实施例和对比例的测试结果
Figure BDA0003029931140000051
经测试，本发明实施例制备的浸渍后薄片厚度为0.12～0.13mm，基板中纤维的质量占比为9.6％～10％，覆铜叠合热压后的基板介电常数为2.2±0.02N/A，介电损耗小于10-3，说明具有优异的介电性能；剥离强度大于5，热稳定性较好，吸水率较低，热导率较好，能够满足雷达等设备中的基板使用要求。综合表2中的各性能参数，可以看出，对比例1为现有常用的层压板产品，其介电性能、导热性和铜箔剥离强度均较本发明的基板差，而且本发明的基板吸水率进一步减小，提高了基板在潮湿条件下使用的稳定性；对比例2直接采用玻纤布来制备基板，由于玻纤布中的玻璃纤维不能随机分布在复合材料内，而且经纬纱组织点交替处树脂浸渍较少，容易产生白斑，最终导致热压出的基板介电性能不够好，热稳定性差，吸水率高，难以在潮湿的环境中使用，铜箔剥离强度小。基于以上结果可知，通过本发明中的方法制造出的基板，性能优于对比例1和2中的层压板产品，可以广泛应用于制备印刷电路板中。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚四氟乙烯印刷电路基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将纤维分散于水中，然后剪切和分散，过滤后，在90℃～105℃干燥，得到纤维薄片；所述纤维的直径≦1μm，所述纤维为无碱玻璃棉和/或石英纤维；
S2.将聚四氟乙烯乳液涂覆步骤S1制得的纤维薄片上或将步骤S1制得的纤维薄片浸渍在聚四氟乙烯乳液中，然后取出，干燥得到薄片；
S3.将步骤S2制得的薄片进行预烧结，再进行覆铜叠合热压，得到聚四氟乙烯印刷电路基板。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为58wt％～60wt％。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液的制备方法为利用聚四氟乙烯固含量为20wt％～30wt％的分散乳液，加入乳化剂，通过分散聚合制得。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1所述纤维薄片的定量范围为20～50克/平方米。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1所述剪切和分散利用疏解设备完成。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述疏解设备的转速为2000转/分钟，疏解时间为10分钟。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S3所述预烧结的温度为260℃～300℃，时间为8～10分钟。
8.权利要求1～7任一项所述制备方法制得的聚四氟乙烯印刷电路基板。
9.权利要求8所述聚四氟乙烯印刷电路基板在制备印刷电路板中的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，包括如下步骤：
将聚四氟乙烯印刷电路基板经过蚀刻处理，再组装电子元器件制得印刷电路板。
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隆言泉: "《制浆造纸工艺学 下册》", 30 September 1980, 轻工业出版社 *

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