CN117062310A - 覆铜板的制备方法、覆铜板及印制电路板 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及覆铜板技术领域，尤其是涉及一种覆铜板的制备方法、覆铜板及印制电路板。在本申请的实施例中，先将改性填料分散在液晶聚合物溶液中，从而得到改性填料与液晶聚合物溶液的混合浆料；再将混合浆料涂布在铜箔上，从而制备覆铜板，其中，改性填料为低介电损耗高聚物粉末。本申请实施例通过改性填料对液晶聚合物进行改性，通过涂覆的方法制备出以改性LCP薄膜为绝缘基材的覆铜板，覆铜板上的改性LCP薄膜介电常数小、介电损耗低且各向同性好；并且，改性LCP薄膜与铜箔之间的剥离强度高。
Description
技术领域
本申请实施例涉及覆铜板技术领域，尤其是涉及一种覆铜板的制备方法、覆铜板及印制电路板。
背景技术
覆铜板主要用于加工制造印制电路板(PCB)。覆铜板通常包括绝缘基材层和铜箔层，其中，铜箔层设置于绝缘基材层的一侧或两侧表面。由于通信频率朝着高频化方向发展，绝缘基材的介电损耗越低，越有利于降低信号传输损耗。
液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)是一种由刚性分子链构成的芳香族聚酯或聚酰胺类高分子材料。液晶聚合物在高频(1～40GHz)下具有较低的介电常数和介电损耗，在高频高速通信的柔性线路板中获得了广泛的应用。
LCP表观粘度受剪切速度和温度的影响较大，在流动方向表现出强烈的各向异性，实际制造过程的成膜率较低。现有的利用热压工艺生产以LCP薄膜为绝缘基材的覆铜板的方法工艺复杂且制作成本高。
发明内容
本申请实施例一种覆铜板的制备方法、覆铜板及印制电路板，能够通过改性填料对液晶聚合物进行改性，并且能够通过涂覆的方法制备以改性LCP薄膜为绝缘基材的覆铜板，且改性LCP薄膜介电损耗低且具有各向同性。
在本申请的第一方面提供一种覆铜板的制备方法，该方法包括以下步骤：将改性填料分散在液晶聚合物溶液中，从而得到所述改性填料与所述液晶聚合物溶液的混合浆料；将所述混合浆料涂布在铜箔上，以制备覆铜板；其中，所述液晶聚合物溶液包括有机溶剂和溶解于所述有机溶剂的液晶聚合物，所述改性填料为低介电损耗高聚物粉末。
在本申请的实施例中，先将改性填料分散在液晶聚合物溶液中，从而得到改性填料与液晶聚合物溶液的混合浆料；再将混合浆料涂布在铜箔上，从而制备覆铜板，其中，改性填料为低介电损耗高聚物粉末。本申请实施例通过改性填料对液晶聚合物进行改性，通过涂覆的方法制备出以改性LCP薄膜为绝缘基材的覆铜板，覆铜板上的改性LCP薄膜介电常数小、介电损耗低且各向同性好；并且，改性LCP薄膜与铜箔之间的剥离强度高。
在一些实施例中，所述低介电损耗高聚物粉末包括热致液晶改性填料、溶致液晶改性填料和聚四氟乙烯粉末中的至少一种。
在一些实施例中，所述液晶聚合物溶液的固含量为5％～20％。
在一些实施例中，所述改性填料的粒径为0.01μm～100μm。
在一些实施例中，所述液晶聚合物溶液还包括增容剂；按照质量百分数计，所述液晶聚合物溶液中溶质的各组分包括：40％～95％的所述液晶聚合物、5％～60％的所述改性填料及0～5％的所述增容剂。
在一些实施例中，所述混合浆料的粘度为3000mPa·s～30000mPa·s。
在一些实施例中，所述将改性填料分散在液晶聚合物溶液中，从而得到所述改性填料与所述液晶聚合物溶液的混合浆料，包括：将改性填料和液晶聚合物溶液加入容器中；按照先搅拌、后脱泡的次序，先后对所述容器中的所述改性填料和所述液晶聚合物溶液进行搅拌处理和减压脱泡处理，从而得到所述改性填料与所述液晶聚合物溶液的混合浆料；其中，在所述搅拌处理的过程中，搅拌温度为20℃～60℃，搅拌速度为800rpm/min～1200rpm/min，分散速率为1000rpm/min～1500rpm/min，搅拌时间为30min～90min；所述减压脱泡处理的压力为-80kPa～-10kPa，所述减压脱泡处理的时间为10min～40min。
在一些实施例中，所述将所述混合浆料涂布在铜箔上，以制备覆铜板，包括：通过流延涂布的方式将所述混合浆料涂布在铜箔上；将涂布有所述混合浆料的铜箔置于烘箱中烘干，从而制备得到覆铜板。
在本申请的第二方面，还提供了一种覆铜板，该覆铜板根据第一方面所述的方法制备得到。
在本申请的第三方面，还提供一种印制电路板，所述印制电路板包括第二方面所述的覆铜板和设置于所述覆铜板的电子元件。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其他特征通过以下的描述将变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请的一些实施例提供的覆铜板的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下文将参考附图中示出的若干示例性实施例来描述本公开的原理和精神。应当理解，描述这些具体的实施例仅是为了使本领域的技术人员能够更好地理解并实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。在以下描述和权利要求中，除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与所属领域的普通技术人员通常所理解的含义。
如本文所使用的，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。
LCP材料具有优异的介电稳定性、化学稳定性和尺寸稳定性，适合应用于5G高速连接器。由于液晶聚合物在剪切力作用下具有高度取向性，采用常规方法制备的薄膜在，在机械方向(Machine Direction，MD)上具有较高的力学性能，而在垂直于机械方向(TransverseDirection，TD)上的撕裂强度很差，即具有各向异性；机械方向也即薄膜的加工方向。LCP在流动方向表现出强烈的各向异性，在实际制造过程的成膜率较低，故对LCP薄膜的制备设置了很高的技术难度。通过吹膜及热压工艺生产各向同性、低介电损耗的LCP薄膜通常工艺复杂、制作成本高。利用可溶性LCP通过涂覆方法制备出的薄膜虽然各项异性差异小，但介电性较差；通常，降低LCP薄膜的介电性需要使用一些低介电的填料，例如低介电玻璃纤维或玻璃微球等无机物。然而，无机填料的引入会显著降低LCP薄膜的各向同性、表面光滑度、拉伸强度和LCP薄膜与铜箔间的剥离强度。
基于此，本申请实施例提供一种铜板的制备方法、覆铜板及印制电路板，采用高聚物粉末为改性填料对LCP薄膜进行改性以制备以改性LCP薄膜为基材的覆铜板，改性后的LCP薄膜各向同性较好，与铜的结合强度较高，且在高频下的介电常数和介电损耗因子明显降低。为了便于读者理解本申请，下面结合具体地实施例进行说明。
示例性地，图1出示了本申请实施例提供一种覆铜板的制备方法的流程，请参阅图1，该方法包括以下步骤：
步骤11、将改性填料分散在液晶聚合物溶液中，从而得到所述改性填料与所述液晶聚合物溶液的混合浆料；
本申请的实施例中，具体可以搅拌或超声等方式将将改性填料均匀分散在液晶聚合物溶液中，从而得到所述改性填料与所述液晶聚合物溶液的混合浆料；其中，混合浆料具体可以是改性填料分散在液晶聚合物溶液中而形成的悬浮液。
本申请实施例中的改性填料为低介电损耗高聚物粉末。在一些实施例中，低介电损耗高聚物具体为热致液晶高聚物(TLCP)、溶致液晶高聚物(LLCP)和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种；其中，TLCP例如可以是Sumikasuper SCG、Laperos A950或Vectra C950；LLCP如为Sumikasuper VR。在一些实施例中，当改性填料的粒径D90为0.01μm～100μm时，LCP改性薄膜介电性能最好；其中，粒径D90用于表示改性填料中90％的颗粒测得的粒径值。
本实施例中，液晶聚合物溶液包括有机溶剂和溶解于所述有机溶剂的液晶聚合物。有机溶剂为任意合适的能够溶解液晶聚合物的有机溶剂，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)和/或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)。具体地，在一些实施例中，为了提高LCP改性薄膜的综合性能，液晶聚合物溶液的固含量为5％～20％。在一些实施例中，液晶聚合物溶液还包括增容剂；按照质量百分数计，液晶聚合物溶液中溶质的各组分包括：40％～95％的所述液晶聚合物、5％～60％的所述改性填料及0～5％的所述增容剂。
在一些实施例中，步骤11具体包括以下步骤：将改性填料和液晶聚合物溶液加入容器中；按照先搅拌、后脱泡的次序，先后对容器中的改性填料和液晶聚合物溶液进行搅拌和减压脱泡处理，从而得到所述改性填料与所述液晶聚合物溶液的混合浆料。
具体地，可以将改性填料和液晶聚合物溶液依次加入容器中，设置容器的加热温度为20℃～60℃，在20℃～60℃下，对加入容器内的改性填料和液晶聚合物溶液的混合液进行搅拌处理，以使改性填料在液晶聚合物溶液中分散均匀。且搅拌速度为800rpm/min～1200rpm/min，分散速率为1000rpm/min～1500rpm/min，搅拌时间为30min～90min。待搅拌处理结束后，通过减压脱泡的方式，去除容器中混合液中的气泡。减压脱泡处理的压力为-80kPa～-10kPa，减压脱泡处理的时间为10min～40min。
在一些实施例中，待减压脱泡处理结束后，得到的混合浆料的粘度为3000mPa·s～30000mPa·s。
步骤12、将所述混合浆料涂布在铜箔上，以制备覆铜板；
具体地，可以通过任意合适的涂布方式(如流延涂布)将步骤1中得到的混合浆料涂布在铜箔上，然后将涂布有所述混合浆料的铜箔置于烘箱中烘干，从而制备得到覆铜板；其中，涂布在铜箔上的混合浆料在烘箱中烘干后形成附着于铜箔上的LCP改性薄膜。将LCP改性薄膜从铜箔上剥离下来便可以得到单独的LCP改性薄膜。在一些实施例中，还可以通过调整涂布刀口狭缝实现LCP改性薄膜厚度的精准调控。
在本申请的实施例中，先将改性填料分散在液晶聚合物溶液中，从而得到改性填料与液晶聚合物溶液的混合浆料；再将混合浆料涂布在铜箔上，从而制备覆铜板，其中，改性填料为低介电损耗高聚物粉末。本申请实施例通过改性填料对液晶聚合物进行改性，通过涂覆的方法制备出以改性LCP薄膜为绝缘基材的覆铜板，覆铜板上的改性LCP薄膜介电损耗低且各向同性好；并且，改性LCP薄膜与铜箔之间的剥离强度高。
本申请实施例还提供了一种覆铜板，该覆铜板根据上述覆铜板的制备方法制备得到。
本申请实施例还提供一种印制电路板，该印制电路板包括上述覆铜板和设置于覆铜板的电子元件。
下面提供覆铜板制备方法的若干实施例。
实施例1
将100kg固含量为10％的液晶聚合物溶液和5kg粒径D90为12μm的TLCP粉末依次倒入搅拌釜中。设置搅拌釜内的温度为50℃，在搅拌速率为1000rpm、分散速率为1500rpm的条件下，将搅拌釜中的混合液搅拌60min。搅拌结束后，对搅拌釜中的混合液进行减压脱泡处理，减压脱泡处理放入压力为-90kPa，减压脱泡处理的时间为15min。脱泡后得到的混合浆料的粘度控制为10000mPa·s，混合浆料通过流延涂布的方式涂布在铜箔上，涂布层的厚度为50μm，涂布有混合浆料的铜箔经干燥固化后获得覆铜板，将覆铜板上的铜箔剥去后获得改性液晶高聚物薄膜。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，液晶聚合物溶液的固含量为8％，加入聚合物溶液中的TLCP粉末的质量为8kg。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，液晶聚合物溶液的固含量为5％，加入聚合物溶液中的TLCP粉末的质量为10kg。
对比例1
将固含量为10％、粘度10000mPa·s的液晶高聚物溶液在铜箔上流延涂布的方式进行涂布，涂布层厚度为50μm，涂布有液晶高聚物溶液的铜箔经升温干燥固化后获得覆铜板，将覆铜板上的铜箔剥去获得液晶高聚物薄膜。
分别按如下方法对实施例1-3和对比例1中的液晶聚合物薄膜进行拉伸特性、线性膨胀系数、介电性能的测试，以及，对实施例1-3和对比例1中的覆铜板中的进行液晶聚合物薄膜与铜箔之间的剥离强度性能测试，测试结果如表1所示。
1、拉伸特性测试方法
按照ISO-527-3标准，样品用裁刀裁成哑铃型，测定拉伸强度，和拉伸断裂伸长率。作为测试设备，使用新三思公司制的C45.102型电子万能试验机。使用拉伸试验机以10mm/min的速度进行拉伸，求出拉伸模量，MD方向和TD方向均进行测试。
2、线性膨胀系数测试方法
按照ISO-11359-2标准，样品用裁刀裁成4.5mm×24mm长条形形状，采用拉伸模式测定样品线性膨胀系数。作为测试设备，使用TA公司制的TMA450型热机械分析仪。载荷是0.05N，以10mm/min的升温速率进行升温，求出试样在50～100℃温度区间的线性膨胀系数，MD方向和TD方向均进行测试。
3、剥离强度测试方法
按照IPC-TM-650 2.4.9标准，样品的导线尺寸为3.2mm×228.6mm，加工方向(MD)和横向(TD)均进行测试。作为测试设备，使用新三思公司制的C45.102型电子万能试验机，测试夹具为152.4mm的自由旋转鼓。样品在温度23±2℃，湿度50±5％的环境中平衡24小时。剥离速度为50mm/分钟，剥离强度按仪器显示的10mm～70mm段平均计算得到。
4、介电性能测试方法
将样品裁成80mm×80mm正方形，测定介电常数。测试方法是谐振腔法。作为测试设备，使用Keysight公司制的E5071型网络分析仪和分离介质谐振器(SPDR)夹具。介电常数测试的是频率在高频10GHz的数据。
表一：各实施例与对比例的性能测试结果。
对比表1中实施例1～3与对比例1的数据可以看出，TLCP粉末的添加并未影响改性液晶聚合物薄膜的各向同性，具体表现为改性液晶聚合物薄膜的拉伸模量、线性膨胀系数、剥离强度在MD方向和TD方向的测试数值接近。此外，TLCP粉末的添加使得液晶聚合物薄膜的尺寸稳定性(线性膨胀系数)和拉伸强度基本不变，但相对于未改性的液晶聚合物薄膜，改性液晶聚合物薄膜的介电常数与介电损耗因子明显降低。并且，改性液晶聚合物薄膜与铜箔的结合强度(剥离强度)较高。
本申请实施例通过TLCP粉末与液晶聚合物溶液物理共混的方式制备了改性液晶聚合物薄膜及覆铜板。相对于未改性的液晶聚合物薄膜，本申请实施例提供的改性液晶聚合物薄膜的各向同性较好，同时介电常数(Dk)、介电损耗因子(Df)明显提高，与铜箔之间的剥离强度较高。同时，改性液晶聚合物薄膜的拉伸强度及线膨胀系数与未改性的液晶聚合物薄膜的相当。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种覆铜板的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将改性填料分散在液晶聚合物溶液中，从而得到所述改性填料与所述液晶聚合物溶液的混合浆料；
将所述混合浆料涂布在铜箔上，以制备覆铜板；
其中，所述液晶聚合物溶液包括有机溶剂和溶解于所述有机溶剂的液晶聚合物，所述改性填料为低介电损耗高聚物粉末。
2.根据权利1所述的方法，其特征在于，所述低介电损耗高聚物粉末包括热致液晶聚合物粉末、溶致液晶聚合物粉末和聚四氟乙烯粉末中的至少一种。
3.根据权利1所述的方法，其特征在于，所述液晶聚合物溶液的固含量为5％～20％。
4.根据权利1所述的方法，其特征在于，所述改性填料的粒径为0.01μm～100μm。
5.根据权利1所述的方法，其特征在于，所述液晶聚合物溶液还包括增容剂；
按照质量百分数计，所述液晶聚合物溶液中溶质的各组分包括：40％～95％的所述液晶聚合物、5％～60％的所述改性填料及0～5％的所述增容剂。
6.根据权利1所述的方法，其特征在于，所述混合浆料的粘度为3000mPa·s～30000mPa·s。
7.根据权利1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述将改性填料分散在液晶聚合物溶液中，从而得到所述改性填料与所述液晶聚合物溶液的混合浆料，包括：
将改性填料和液晶聚合物溶液加入容器中；
按照先搅拌、后脱泡的次序，先后对所述容器中的所述改性填料和所述液晶聚合物溶液进行搅拌处理和减压脱泡处理，从而得到所述改性填料与所述液晶聚合物溶液的混合浆料；
其中，在所述搅拌处理的过程中，搅拌温度为20℃～60℃，搅拌速度为800rpm/min～1200rpm/min，分散速率为1000rpm/min～1500rpm/min，搅拌时间为30min～90min；
所述减压脱泡处理的压力为-80kPa～-10kPa，所述减压脱泡处理的时间为10min～40min。
8.根据权利7所述的方法，其特征在于，所述将所述混合浆料涂布在铜箔上，以制备覆铜板，包括：
通过流延涂布的方式将所述混合浆料涂布在铜箔上；
将涂布有所述混合浆料的铜箔置于烘箱中烘干，从而制备得到覆铜板。
9.一种覆铜板，其特征在于，所述覆铜板根据权利要求1-8任一项所述的方法制备得到。
10.一种印制电路板，其特征在于，所述印制电路板包括：
电子元件；和
权利要求9所述的覆铜板，其中，所述电子元件所述设置于所述覆铜板。
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