CN114851646A - 一种薄型ptfe高频覆铜板及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄型PTFE高频覆铜板及其制造工艺，覆铜板由上表面、中间层和下表面构成，覆铜板的上表面和下表面均是铜箔，铜箔至少有一面是经过处理过的毛面，中间层包括聚四氟乙烯薄膜，覆铜板上表面铜箔的毛面通过中间层的聚四氟乙烯薄膜与下表面铜箔的毛面连接和固定。所述工艺包括：(1)毛坯制作；(2)毛坯烧结；(3)车削或旋切；(4)裁切薄膜；(5)叠层；(6)装承载盘；(7)真空压合；(8)成品裁切。本发明具有优异的电性能和耐热性，同时具有较好的柔性，适于制作高温、高频线路板；其介电损耗小、介电常数高且稳定，具有膨胀系数低、散热效果好，尺寸和无源互调稳定等优越性能，应用频率可达到40GHz以上。
Description
技术领域
本发明涉及射频与微波电路基板技术领域，具体是一种薄型PTFE高频覆铜板以及该高频覆铜板的制造工艺。
背景技术
随着数字电路逐渐步入信息处理高速化、信号传输高频化阶段，为处理不断增加的数据，电子设备的频率变得越来越高，这时电路基板的电性能将严重影响数字电路的特性。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印制电路板在未来电子设备的发展工程中，薄型覆铜板保持着强大的生命力。通信传输频率在不断向高端发展，对高频覆铜板也提出更高的要求，高频覆铜板市场会随着电子技术和通讯技术的迅猛发展而得到急速扩大。
薄型PTFE高频覆铜板主要解决普通覆铜板在通信中微波及毫米波等领域传输性能不稳定以及损耗大的高频特性缺陷。高频覆铜板要求具有介电常数稳定、损耗小的性能，才能应用于雷达、卫星通讯、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、卫星高频头、低损耗天线、广播发射机等各类微波电路系统。
综述国内外对未来印制电路板生产制造技术发展方向，即向高密度，高精度，细孔径，细导线，细间距，高可靠，多层化，高速传输，轻量，薄型方向发展，在生产上同时向提高生产率，降低成本，减少污染，适应多品种、小批量生产方向发展。近年来，以智能手机、平板电脑等移动电子设备为首的消费类电子产品市场高速增长，设备小型化、轻薄化的趋势愈加明显。随之而来的是，传统PCB已经无法满足产品的要求，为此，各大厂商开始研究全新的技术用以替代PCB，而这其中FPC作为最受青睐的技术，正在成为电子设备的主要连接配件。另外，可穿戴智能设备、无人机等新兴消费类电子产品市场的快速兴起也为FPC产品带来新的增长空间。同时，各类电子产品显示化、触控化的趋势也使得FPC借助中小尺寸液晶屏及触控屏进入到了更为广阔的应用空间，市场需求日益增长。最新研究报告显示，未来柔性电子技术将带动万亿规模市场，是我国争取电子产业跨越式发展的机会，可成为国家支柱产业。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能柔性薄型PTFE高频覆铜板，以及该高频覆铜板的制造工艺。
本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：
一种薄型PTFE高频覆铜板，所述覆铜板由上表面、中间层和下表面构成，所述覆铜板的上表面和下表面均是铜箔，铜箔至少有一面是经过处理过的毛面，所述中间层包括聚四氟乙烯薄膜，覆铜板上表面铜箔的毛面通过中间层的聚四氟乙烯薄膜与下表面铜箔的毛面连接和固定。
作为本发明的优选技术方案，所述覆铜板的中间层是纯净级聚四氟乙烯薄膜，聚四氟乙烯薄膜的厚度为0.05至0.50毫米；所述铜箔是电解铜箔，电解铜箔的厚度为0.018至0.070毫米。
作为本发明的优选技术方案，所述覆铜板上表面和下表面的铜箔与中间层的聚四氟乙烯薄膜通过热压合连接形成整体结构。
作为本发明的优选技术方案，所述覆铜板的长度为450至650毫米，宽度为300至500毫米，厚度为0.136至0.835毫米。
一种薄型PTFE高频覆铜板的制造工艺，包括以下步骤：
(1)毛坯制作：将聚四氟乙烯原料通过模压法制成中空的圆柱形毛坯，将脱模后的毛坯放在23～25℃的环境中恒温存放20小时至24小时，消除毛坯的内应力；
(2)毛坯烧结：将步骤(1)得到的毛坯放置于全自动旋转式四氟烧结炉中，按设定的程序进行72～168小时的烧结、冷却得到坯料；
(3)车削或旋切：将步骤(2)所得的坯料放入100℃到120℃的烘箱中进行预热，保持温度5小时至6小时，使坯料的内、外温度一致后，在坯料的中心孔中压入或拉入外表面设有梯形齿的专用芯棒，用起重机械安装到高精度数控车床或旋切机上，采用硬质合金刀按设定薄膜的厚度对坯料进行车削或旋切加工；
(4)裁切薄膜：将步骤(3)所得到满足宽度要求的聚四氟乙烯薄膜安装到专用数控横切机上，裁切成长度和宽度都满足要求的聚四氟乙烯薄膜；
(5)叠层：将步骤(4)获得的聚四氟乙烯薄膜放在上下两层铜箔之间，两层铜箔的毛面相对设置，上层铜箔通过聚四氟乙烯薄膜与下层铜箔连接，得到覆铜板半成品；
(6)装承载盘：将步骤(5)获得的覆铜板半成品上下垫置表面光滑的垫铜箔，放置在含有边框的专用模具的上下模板之间，按照下模板、下垫铜箔、覆铜板半成品、上垫铜箔、上模板的顺序依次叠放，装到专用承载盘上，并用弹簧夹固定；
(7)真空压合：将装有覆铜板半成品的承载盘依次放入真空压合机的各层模板之间，温度设为380～410℃，压力设为35～45MPa，按照全自动热压成型工艺进行压合，保温、保压一定时间后冷却脱模；
(8)成品裁切：用数控剪板机将步骤(7)所得到的覆铜板边缘切除，再裁剪成工艺要求的各种规格，即得到薄型PTFE高频覆铜板成品。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(2)毛坯的最大直径由所要切削得到的薄膜宽度来决定，当薄膜宽度为1270毫米时，毛坯的最大直径为500毫米。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(3)车削或旋切薄膜的厚度大于等于0.05毫米，小于等于0.50毫米；薄膜的宽度大于覆铜板成品的宽度10至20毫米。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(5)的铜箔为电解铜箔，电解铜箔至少有一面是经过处理过的毛面，电解铜箔的厚度为0.018至0.070毫米。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(8)得到的覆铜板成品长度为450至650毫米，宽度为300至500毫米，覆铜板的厚度为0.136至0.835毫米。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(8)得到的覆铜板成品在10GHz、23℃的条件下，介电常数εr为2.10±0.015；介质损耗tanδ为0.001±0.0003。
本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明高频覆铜板采用铜箔的厚度为0.018至0.035毫米，所制作获得的覆铜板厚度小于等于0.50毫米；覆铜板成品长度为450至650毫米，宽度为300至500毫米。在10GHz、23℃的条件下，介电常数εr为2.10±0.015；介质损耗tanδ为0.001±0.0003。
本发明薄型PTFE高频覆铜板具有优异的电性能和耐热性，同时具有较好的柔性，适用于制作高温、高频下的各类线路板。
本发明取消了传统高频覆铜板需要采用热合层进行压合连接的工艺步骤，从而减少高频覆铜板的厚度，提高柔软性。
本发明提高了高频覆铜板在高频率下的高导电和高耐热性能，其介电损耗小、介电常数高且稳定，具有膨胀系数低、散热效果好，尺寸和无源互调稳定等优越性能，能够满足行业对高频、高速等高性能覆铜板的需求，应用频率可达到40GHz以上。
附图说明
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明高频覆铜板的结构示意图。
图2是图1的俯视结构示意图。
图3是图1的截面结构示意图。
图中：1、长度，2、宽度，3、厚度；4、铜箔，5、聚四氟乙烯薄膜。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细说明。附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例一
如图1至图3所示，一种薄型PTFE高频覆铜板，由上表面、中间层和下表面构成，所述覆铜板的上表面和下表面均是铜箔4，铜箔4有一面是经过处理过的毛面，所述中间层包括聚四氟乙烯薄膜5，覆铜板上表面的铜箔4的毛面通过中间层的聚四氟乙烯薄膜5与下表面的铜箔4的毛面连接和固定。
本实施例中，所述覆铜板的中间层是纯净级聚四氟乙烯薄膜，聚四氟乙烯薄膜的厚度为0.05至0.50毫米；所述铜箔4是电解铜箔，电解铜箔的厚度为0.018至0.070毫米。所述覆铜板上表面和下表面的铜箔4与中间层的聚四氟乙烯薄膜5通过热压合连接形成整体结构。
本实施例中，所述覆铜板的长度1为450至650毫米，宽度2为300至500毫米，厚度为0.136至0.835毫米。
实施例二
一种薄型PTFE高频覆铜板的制造工艺，包括以下步骤：
(1)毛坯制作：将聚四氟乙烯原料通过模压法制成中空的圆柱形毛坯，将脱模后的毛坯放在23～25℃的环境中恒温存放20小时至24小时，消除毛坯的内应力；
(2)毛坯烧结：将步骤(1)得到的毛坯放置于全自动旋转式四氟烧结炉中，按设定的程序进行72～168小时的烧结、冷却得到坯料；
(3)车削或旋切：将步骤(2)所得的坯料放入100℃到120℃的烘箱中进行预热，保持温度5小时至6小时，使坯料的内、外温度一致后，在坯料的中心孔中压入或拉入外表面设有梯形齿的专用芯棒，用起重机械安装到高精度数控车床或旋切机上，采用硬质合金刀按设定薄膜的厚度对坯料进行车削或旋切加工；
(4)裁切薄膜：将步骤(3)所得到满足宽度要求的聚四氟乙烯薄膜安装到专用数控横切机上，裁切成长度和宽度都满足要求的聚四氟乙烯薄膜；
(5)叠层：将步骤(4)获得的聚四氟乙烯薄膜放在上下两层铜箔之间，两层铜箔的毛面相对设置，上层铜箔通过聚四氟乙烯薄膜与下层铜箔连接，得到覆铜板半成品；
(6)装承载盘：将步骤(5)获得的覆铜板半成品上下垫置表面光滑的垫铜箔，放置在含有边框的专用模具的上下模板之间，按照下模板、下垫铜箔、覆铜板半成品、上垫铜箔、上模板的顺序依次叠放，装到专用承载盘上，并用弹簧夹固定；
(7)真空压合：将装有覆铜板半成品的承载盘依次放入真空压合机的各层模板之间，温度设为380～410℃，压力设为35～45MPa，按照全自动热压成型工艺进行压合，保温、保压一定时间后冷却脱模；
(8)成品裁切：用数控剪板机将步骤(7)所得到的覆铜板边缘切除，再裁剪成工艺要求的各种规格，即得到薄型PTFE高频覆铜板成品。
本实施例中，所述步骤(2)毛坯的最大高度由所要切削得到的薄膜宽度来决定，毛坯的最大直径为500毫米。所述步骤(3)车削或旋切薄膜的厚度大于等于0.05毫米，小于等于0.50毫米；薄膜的宽度大于覆铜板成品的宽度10至20毫米。
本实施例中，所述步骤(5)的铜箔为电解铜箔，电解铜箔有一面是经过处理过的毛面，电解铜箔的厚度为0.018至0.070毫米。
所述步骤(8)得到的覆铜板成品长度为450至650毫米，宽度为300至500毫米，覆铜板的厚度为0.136至0.835毫米；步骤(8)得到的覆铜板成品在10GHz、23℃的条件下，介电常数εr为2.10±0.015；介质损耗tanδ为0.001±0.0003。
上述实施例仅限于说明本发明的构思和技术特征，其目的在于让本领域的技术人员了解发明的技术方案和实施方式，并不能据此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明技术方案所作的等同替换或等效变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种薄型PTFE高频覆铜板，其特征是：所述覆铜板由上表面、中间层和下表面构成，所述覆铜板的上表面和下表面均是铜箔，铜箔至少有一面是经过处理过的毛面，所述中间层包括聚四氟乙烯薄膜，覆铜板上表面铜箔的毛面通过中间层的聚四氟乙烯薄膜与下表面铜箔的毛面连接和固定。
2.根据权利要求1所述的薄型PTFE高频覆铜板，其特征是：所述覆铜板的中间层是纯净级聚四氟乙烯薄膜，聚四氟乙烯薄膜的厚度为0.05至0.50毫米；所述铜箔是电解铜箔，电解铜箔的厚度为0.018至0.070毫米。
3.根据权利要求2所述的薄型PTFE高频覆铜板，其特征是：所述覆铜板上表面和下表面的铜箔与中间层的聚四氟乙烯薄膜通过热压合连接形成整体结构。
4.根据权利要求3所述的薄型PTFE高频覆铜板，其特征是：所述覆铜板的长度为450至650毫米，宽度为300至500毫米，厚度为0.136至0.835毫米。
5.一种薄型PTFE高频覆铜板的制造工艺，其特征是所述工艺包括以下步骤：
(1)毛坯制作：将聚四氟乙烯原料通过模压法制成中空的圆柱形毛坯，将脱模后的毛坯放在23～25℃的环境中恒温存放20小时至24小时，消除毛坯的内应力；
(2)毛坯烧结：将步骤(1)得到的毛坯放置于全自动旋转式四氟烧结炉中，按设定的程序进行72～168小时的烧结、冷却得到坯料；
(3)车削或旋切：将步骤(2)所得的坯料放入100℃到120℃的烘箱中进行预热，保持温度5小时至6小时，使坯料的内、外温度一致后，在坯料的中心孔中压入或拉入外表面设有梯形齿的专用芯棒，用起重机械安装到高精度数控车床或旋切机上，采用硬质合金刀按设定薄膜的厚度对坯料进行车削或旋切加工；
(4)裁切薄膜：将步骤(3)所得到满足宽度要求的聚四氟乙烯薄膜安装到专用数控横切机上，裁切成长度和宽度都满足要求的聚四氟乙烯薄膜；
(5)叠层：将步骤(4)获得的聚四氟乙烯薄膜放在上下两层铜箔之间，两层铜箔的毛面相对设置，上层铜箔通过聚四氟乙烯薄膜与下层铜箔连接，得到覆铜板半成品；
(6)装承载盘：将步骤(5)获得的覆铜板半成品上下垫置表面光滑的垫铜箔，放置在含有边框的专用模具的上下模板之间，按照下模板、下垫铜箔、覆铜板半成品、上垫铜箔、上模板的顺序依次叠放，装到专用承载盘上，并用弹簧夹固定；
(7)真空压合：将装有覆铜板半成品的承载盘依次放入真空压合机的各层模板之间，温度设为380～410℃，压力设为35～45MPa，按照全自动热压成型工艺进行压合，保温、保压一定时间后冷却脱模；
(8)成品裁切：用数控剪板机将步骤(7)所得到的覆铜板边缘切除，再裁剪成工艺要求的各种规格，即得到薄型PTFE高频覆铜板成品。
6.根据权利要求5所述的薄型PTFE高频覆铜板的制造工艺，其特征是：所述步骤(2)毛坯的最大高度由所要切削得到的薄膜宽度来决定，毛坯的最大直径为500毫米。
7.根据权利要求5所述的薄型PTFE高频覆铜板的制造工艺，其特征是：所述步骤(3)车削或旋切薄膜的厚度大于等于0.05毫米，小于等于0.50毫米；薄膜的宽度大于覆铜板成品的宽度10至20毫米。
8.根据权利要求5所述的薄型PTFE高频覆铜板的制造工艺，其特征是：所述步骤(5)的铜箔为电解铜箔，电解铜箔至少有一面是经过处理过的毛面，电解铜箔的厚度为0.018至0.070毫米。
9.根据权利要求5所述的薄型PTFE高频覆铜板的制造工艺，其特征是：所述步骤(8)得到的覆铜板成品长度为450至650毫米，宽度为300至500毫米，覆铜板的厚度为0.136至0.835毫米。
10.根据权利要求5所述的薄型PTFE高频覆铜板的制造工艺，其特征是：所述步骤(8)得到的覆铜板成品在10GHz、23℃的条件下，介电常数εr为2.10±0.015；介质损耗tanδ为0.001±0.0003。
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2022
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