CN114670512B - 一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板及其制备方法。所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的结构，从上到下依次包括上铜箔层、上可熔性聚四氟乙烯层、上混合层、玻纤布层、下混合层、下可熔性聚四氟乙烯层和下铜箔层；其中，所述上混合层和下混合层为聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯共混制备；所述玻纤布具有网格结构。本发明制备的含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的力学性能得到有效提高，稳定性较好，同时还保证了较高的电学性能，具有良好的应用前景。

Description

一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板及其制备方法
技术领域
本发明涉及氟系柔性覆铜板制造技术领域，特别是涉及一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板及其制备方法。
背景技术
柔性覆铜板(FCCL)是电子行业中的基础材料，是加工制备柔性印制电路板(FPCB)不可或缺的基板材料。在当今世界加快发展电子元器件和5G产业的大局下，高频高速FCCL应具有超低损耗，低传输信号分散性，高特性阻抗精度的柔性覆铜板材料。因此高频高速FCCL的核心要求是低介电常数(Dk)和低介电损耗(Df)，同时为了满足FPCB加工特性，FCCL应具有优异的剥离强度和尺寸稳定性，极低的吸水率，高耐热性，耐锡焊性，优良的抗张强度与模量。
聚四氟乙烯(PTFE)材料是已知所有材料中介电性能最好的，10GHz频率下，介电常数只有2.0，介电损耗仅有0.001，而且PTFE具有极低的吸水率，常温下，吸水率不到0.01％，因此PTFE是制备高频高速FCCL理想的高分子材料。但由于其氟原子半径大，且带负电，对主链碳原子的正电荷具有屏蔽作用，导致了PTFE极低的内聚能，分子间结合力很弱。
目前制备PTFE柔性覆铜板的主流方向是把PTFE与抗张强度较大的改性聚酰亚胺(MPI)膜结合，制作成复合材料介质层，然后高温压合铜箔，制备出PTFE柔性覆铜板，虽然MPI有较好的机械性能和尺寸稳定性，弥补了PTFE机械性能差与热膨胀系数大的缺陷，但MPI吸水率较高，导致复合介质层常态下的Dk与Df值因MPI的吸水而变大，使得PTFE优良的介电性能大打折扣，不能充分发挥PTFE柔性覆铜板的优异介电性能。
也有研究采用玻纤布浸渍PTFE乳液加工成半固化片，然后进行压合铜箔制备覆铜板的方法，但此种覆铜板制备方法存在一些问题，如玻纤布网格尺寸较小，PTFE乳液之间润湿性差，存在需要多次浸胶的情况，不利于批量生产；浸渍PTFE乳液过程中存在PTFE分布不均匀，制备的产品均一性差的问题，不利于下游PCB线路加工。此外，由于玻纤布浸渍PTFE乳液半固化片未经过烧结工艺，导致后期半固化片压合铜箔工艺阶段加工时间过于长久，同时PTFE具有热膨胀系数大的缺陷，使得压合阶段未经过烧结的半固化片压合工艺过于苛刻，大大降低了产品良率与生产效率。
综上所述，亟需研发一种机械性能好同时能够保证介电性能的新型柔性覆铜板，以解决现有技术中存在的问题，满足实际生产的需求。
发明内容
基于此，有必要提供一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板，以克服现有技术的不足。
本申请的一个目的在于，提供一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板，所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的结构，从上到下依次包括上铜箔层、上可熔性聚四氟乙烯层、上混合层、玻纤布层、下混合层、下可熔性聚四氟乙烯层和下铜箔层；
其中，
所述上混合层和下混合层为聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯共混制备；
所述玻纤布具有网格结构。
进一步地，所述上混合层和下混合层中，所述聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯的质量之比为(20-30):80。
进一步地，所述网格的尺寸为0.5-1.0mm。
进一步地，所述上铜箔层和下铜箔层选自电解铜(ED)和压延铜(RA)中的一种。
进一步地，所述上铜箔层和下铜箔层为高频铜箔，表面粗糙度(Rz值)为0.6-1.5μm。
进一步地，所述上可熔性聚四氟乙烯层和下可熔性聚四氟乙烯层的厚度为25-50μm。
进一步地，所述玻纤布层的厚度≤40μm。
进一步地，所述玻纤布的介电常数Dk(10GHz)≤3.5、介电损耗Df(10GHz)≤0.003。
本发明的另一个目的在于，提供上述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将尺寸相同的聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯混合膜分别铺设于玻纤布的上下表面，然后将尺寸相同的可熔性聚四氟乙烯膜分别铺设于上混合层和下混合层的外侧，然后将尺寸相同的铜箔分别铺设于上可溶性聚四氟乙烯层和下可溶性聚四氟乙烯层的外侧，得到层叠体；
S2.将所述层叠体放入连续式等均压高温钢带压合设备中进行高温压合，得到所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板。
进一步地，所述高温压合为连续式等均压高温钢带压合法。
进一步地，所述等均压高温钢带的温度区间为150-380℃，压力为20-80bar。
进一步地，所述等均压高温钢带的压合线速为0.8-3.5m/min。
进一步地，所述可熔性聚四氟乙烯膜的表面达因值＞40dyn，抗张强度＞25Mpa、介电常数Dk(10GHz)≤2.2、介电损耗Df(10GHz)≤0.001、吸水率≤0.05％。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明中的层叠体可以直接进行压合，不需将玻纤布浸渍树脂胶液制备半固化片的中间步骤，缩短了工艺流程，节约了能源和设备，提高了生产效率；
2.本发明中混合层中的可熔性聚四氟乙烯在高温下能够熔融填充玻纤布的网格中，解决了可熔性聚四氟乙烯粘结性差的问题，同时解决了聚四氟乙烯的填充问题，使混合层与玻纤布层紧密结合，提高FCCL的剥离强度，有利于印制电路板(PCB)对基板材料的加工；
3.本发明中使用的连续式等均压耐高温钢带压合法，具有压合接触面积大、高温压合时间比滚轮式高温压合时间长、且可设置升温和降温区间段，能有效减少材料在高温压合过程的内应力等优势；
4.本发明中玻纤布网格尺寸合适，可以有效减小混合层在压合过程中整体厚度的缩减，同时又能提高支撑层网格密度，增大FCCL的抗张强度，提升韧性、力学性能，增强产品的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备的含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的结构示意图；
附图说明：1-上铜箔层；2-上可熔性聚四氟乙烯层；3-上混合层；4-玻纤布层；5-下混合层；6-下可熔性聚四氟乙烯层；7-下铜箔层。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
应当理解，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。
本发明中所述的“上、下”的含义指的是阅读者正对附图时，阅读者的上方即为上，阅读者的下方即为下，而非对本发明的装置机构的特定限定。
当部件、元件或层被称为“位于”、“结合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可直接位于、结合至、连接至或联接至该另一部件、元件或层，或可存在中间元件或中间层。相反，当元件被称为“直接位于”、“直接结合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可能不存在中间元件或中间层。其他用于描述元件之间的关系的词语应当以类似的方式来进行解释(例如，“在......之间”与“直接在......之间”、“邻近”与“直接邻近”等)。本文所用术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或多个的任何和所有组合
本发明实施例中的玻纤布牌号为泰山玻璃纤维邹城有限公司LD1035-127，单重26.3g/m2，拉伸断裂强度8.5-8.8kgf/25mm。
本发明实施例中的可熔性聚四氟乙烯膜牌号为华夏神州DS705，介电常数2.1，介电损耗0.0005，抗张强度35Mpa，吸水率0.01％。
本发明实施例中的铜箔牌号为JXEFL-BHM，厚度1/3oz，类型为电解铜，基重100g/cm2，表面粗糙度(Rz值)为1.2μm。
本发明实施例中的压合设备为连续式等均压高温钢带设备，牌号为E166-42“Alice”。
本发明对比例中的改性聚酰亚胺(MPI)牌号为SKC FG160。
本发明对比例中的PTFE乳液牌号为CGM-6(F)。
本发明对比例4中的玻纤布牌号为EWR400。
实施例1
一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板，所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的结构，从上到下依次包括上铜箔层、上可熔性聚四氟乙烯层、上混合层、玻纤布层、下混合层、下可熔性聚四氟乙烯层和下铜箔层；
其中，
所述上混合层和下混合层为聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯共混制备；
所述混合层中，聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯的质量之比为20:80；
所述玻纤布具有网格结构；
所述网格的尺寸为0.8mm；
所述上混合层和下混合层的厚度为10μm；
所述上可熔性聚四氟乙烯层和下可熔性聚四氟乙烯层的厚度为30μm；
所述玻纤布层的厚度为30μm；
所述上铜箔层和下铜箔层的厚度为12μm。
上述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的制备方法包括如下步骤：
S1.将尺寸相同的聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯混合膜分别铺设于500×500mm(长×宽)的玻纤布的上下表面，然后将尺寸相同的可熔性聚四氟乙烯膜分别铺设于上混合层和下混合层的外侧，然后将尺寸相同的铜箔分别铺设于上可熔性聚四氟乙烯层和下可熔性聚四氟乙烯层的外侧，得到层叠体；
S2.将所述层叠体放入压合设备中进行高温压合(等均压高温钢带的温度区150～380℃，压力60bar，压合线速1.0m/min)，得到所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板。
图1为本发明的含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的结构示意图；
其中，1-上铜箔层；2-上可熔性聚四氟乙烯层；3-上混合层；4-玻纤布层；5-下混合层；6-下可熔性聚四氟乙烯层；7-下铜箔层。
实施例2
一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板，所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的结构，从上到下依次包括上铜箔层、上可熔性聚四氟乙烯层、上混合层、玻纤布层、下混合层、下可熔性聚四氟乙烯层和下铜箔层；
其中，
所述上混合层和下混合层为聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯共混制备；
所述混合层中，聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯的质量之比为25:80；
所述玻纤布具有网格结构；
所述网格的尺寸为0.8mm；
所述上混合层和下混合层的厚度为10μm；
所述上可熔性聚四氟乙烯层和下可熔性聚四氟乙烯层的厚度为35μm；
所述玻纤布层的厚度为20μm；
所述上铜箔层和下铜箔层的厚度为12μm。
上述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的制备方法包括如下步骤：
S1.将尺寸相同的聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯混合膜分别铺设于500×500mm(长×宽)的玻纤布的上下表面，然后将尺寸相同的可熔性聚四氟乙烯膜分别铺设于上混合层和下混合层的外侧，然后将尺寸相同的铜箔分别铺设于上可熔性聚四氟乙烯层和下可熔性聚四氟乙烯层的外侧，得到层叠体；
S2.将所述层叠体放入压合设备中进行高温压合(等均压高温钢带的温度区150～380℃，压力60bar，压合线速1.2m/min)，得到所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板。
实施例3
一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板，所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的结构，从上到下依次包括上铜箔层、上可熔性聚四氟乙烯层、上混合层、玻纤布层、下混合层、下可熔性聚四氟乙烯层和下铜箔层；
其中，
所述上混合层和下混合层为聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯共混制备；
所述混合层中，聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯的质量之比为30:80；
所述玻纤布具有网格结构；
所述网格的尺寸为0.8mm；
所述上混合层和下混合层的厚度为10μm；
所述上可熔性聚四氟乙烯层和下可熔性聚四氟乙烯层的厚度为25μm；
所述玻纤布层的厚度为40μm；
所述上铜箔层和下铜箔层的厚度为12μm。
上述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的制备方法包括如下步骤：
S1.将尺寸相同的聚四氟乙烯和可溶性聚四氟乙烯混合膜分别铺设于500×500mm(长×宽)的玻纤布的上下表面，然后将尺寸相同的可熔性聚四氟乙烯膜分别铺设于上混合层和下混合层的外侧，然后将尺寸相同的铜箔分别铺设于上可熔性聚四氟乙烯层和下可熔性聚四氟乙烯层的外侧，得到层叠体；
S2.将所述层叠体放入压合设备中进行高温压合(等均压高温钢带的温度区150～380℃，压力60bar，压合线速1.6m/min)，得到所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板。
对比例1
一种氟系柔性覆铜板，本对比例与实施例3的区别在于：本对比例将玻纤布替换为改性聚酰亚胺，厚度为40μm，其他结构和制备方法与实施例3相同。
对比例2
一种氟系柔性覆铜板，所述氟系柔性覆铜板的结构从上到下依次包括：上铜箔层、可熔性聚四氟乙烯层、下铜箔层，其中，所述可熔性聚四氟乙烯层厚度为100μm，所述上铜箔层和下铜箔层厚度均为12μm，其他制备方法与实施例3相同。
对比例3
一种PTFE基柔性覆铜板，所述PTFE基柔性覆铜板的结构从上到下依次包括：上铜箔层、上可熔性聚四氟乙烯层、半固化片、下可熔性聚四氟乙烯层和下铜箔层，其中，所述半固化片层为将尺寸为500×500mm(长×宽)的玻纤布放入PTFE乳液中浸渍10min，烘干后，得到半固化片，其他结构和制备方法与实施例3相同。
对比例4
一种氟系柔性覆铜板，本对比例与实施例3的区别在于：本对比例采用网格尺寸为1.5mm的玻纤布，其他结构和制备方法与实施例3相同。
测试例
对实施例1-3和对比例1-4制备的柔性覆铜板进行性能测试。
测试方法：
根据IPC-TM-650、JIS C6471、SPDR规定的测试方法进行剥离强度、介电常数(Dk)、介电损耗(Df)、抗拉强度、伸长率、吸水率和尺寸稳定性等性能测试。
测试结果如表1所示。
表1柔性覆铜板性能结果
Figure BDA0003618883430000071
根据表1可以看出，实施例的剥离强度、介电常数、介电损耗、吸水率和尺寸稳定性明显优于对比例1制备的柔性覆铜板使用改性聚酰亚胺材料。对比例2中的柔性覆铜板中不含玻纤布层，因此介电性能、吸水率等性能得到提升，然而其抗拉强度较低，尺寸稳定性差，无法满足实际使用的需求。对比例3制备的柔性覆铜板由于玻纤布经过PTFE乳液浸渍、网格尺寸较小，因此降低了可熔性聚四氟乙烯在玻纤布中分布的均匀性，导致覆铜板均一性差，剥离强度有所降低，吸水率较高，介电损耗偏高。对比例4制备的柔性覆铜板由于玻纤布网格较大，虽然介电常数和介电损耗更优，但是尺寸稳定性变差。而本发明实施例制备的含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板有效解决了氟系柔性覆铜板力学性能、尺寸稳定性和介电损耗之间的影响，制备的柔性覆铜板力学性能和尺寸稳定性较好，吸水率较低，介电损耗低，同时还保证了较高的电学性能，具有良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板，其特征在于，所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的结构，从上到下依次包括上铜箔层、上可熔性聚四氟乙烯层、上混合层、玻纤布层、下混合层、下可熔性聚四氟乙烯层和下铜箔层；
其中，
所述上混合层和下混合层为聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯共混制备；
所述玻纤布具有网格结构；
所述上混合层和下混合层中，所述聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯的质量之比为30:80；
所述网格的尺寸为0.8 mm；
所述上混合层和下混合层的厚度为10 μm；
所述玻纤布层的厚度为40 μm；
所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板的制备方法，包括如下步骤：
S1. 将尺寸相同的聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯混合膜分别铺设于玻纤布的上下表面，然后将尺寸相同的可熔性聚四氟乙烯膜分别铺设于上混合层和下混合层的外侧，然后将尺寸相同的铜箔分别铺设于上可熔性聚四氟乙烯层和下可熔性聚四氟乙烯层的外侧，得到层叠体；
S2. 将所述层叠体放入连续式等均压高温钢带压合设备中进行高温匀速压合，得到所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板；
所述等均压高温钢带压合的温度区间为150-380℃，压力为20-80 bar。
2.根据权利要求1所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板，其特征在于，所述上铜箔层和下铜箔层选自电解铜和压延铜中的一种。
3.根据权利要求1所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板，其特征在于，所述上可熔性聚四氟乙烯层和下可熔性聚四氟乙烯层的厚度为25-50 μm。
4.根据权利要求1所述含玻纤布的聚四氟乙烯柔性覆铜板，其特征在于，所述等均压高温钢带的压合线速为0.8-3.5 m/min。
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