CN202998642U - 多层印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多层印刷电路板，该多层印刷电路板包括：至少两张单层印刷电路板，所述单层印刷电路板包括基板以及设置在所述基板表面的铜层，所述基板为聚甲基丙烯酸甲酯材料制成；至少一粘合层，所述印刷电路板与所述粘合层交替层叠设置；所述至少两张印刷电路板被所述粘合层紧密粘合在一起。所述多层印刷电路板具有电气和机械性优良、适用范围广、成本低的优点。

Description

多层印刷电路板

技术领域

本实用新型涉及一种多层印刷电路板，尤其涉及一种以PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）为基板、热塑性聚氨酯弹性体为粘合层的多层印刷电路板。

背景技术

印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)几乎是任何电子产品的基础，随着电子产业的飞速发展，作为电子产品基本构件的印刷电路板应用越来越广泛，虽然电子产品的功能不但增强，应用领域的扩广，特别是高速信息化时代的发展驱动下，应用在电子产品中的印刷电路板的要求也越来越多，尤其是对印刷电路板在信号的传输质量、速度等方面的要求不断提升。

现有技术中，环氧树脂为主体（FR-4）是印刷电路板目前是用量最大的,用途最广泛的一类产品，然而FR-4材料制作的印刷电路板成本高、介电损耗大及电性能较差，而且FR-4具有容易吸水，易于老化、抗电压能力较差等一系列缺点，导致其制作的印刷电路板不适宜在特殊的环境，特别是潮湿环境、航天航空、高速通讯、太空或放射性医疗器械）等领域，要求材料密度轻、传输介电损耗小、防腐蚀性强、环保、高绝缘性等特点。

有鉴于此，有必要对上述存在的缺陷进行改进。

实用新型内容

本实用新型提供一种电气、机械性优良、适用范围广、成本低的多层印刷电路板。

提供一种多层印刷电路板，该多层印刷电路板包括：至少两张单层印刷电路板，所述单层印刷电路板包括基板以及设置在所述基板表面的铜层，所述基板为PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）材料制成；至少一粘合层，所述单层印刷电路板与所述粘合层交替层叠设置；所述至少两张单层印刷电路板被所述粘合层紧密粘合在一起。

根据本实用新型的一优选实施例，所述单层印刷电路板为单面印刷电路板或双面印刷电路板，

根据本实用新型的一优选实施例，所述单层印刷电路板的铜层的厚度为0-70微米。

根据本实用新型的一优选实施例，所述单层印刷电路板的铜层与基板接触的表面为粗糙表面，且所述铜层与所述基板经过热压合而结合在一起

根据本实用新型的一优选实施例，所述单层印刷电路板的基板与所述铜层接触的表面为粗糙表面，且所述铜层是通过先在所述基板的粗糙表面化学沉铜，再对化学沉铜进行电镀加厚形成的。

根据本实用新型的一优选实施例，所述粘合层为热塑性聚氨酯弹性体材料。

根据本实用新型的一优选实施例，至少两张单层印刷电路板与所述至少一粘合层的层叠结构通过热压合工艺紧密粘合在一起。

根据本实用新型的一优选实施例，所述热压合的温度范围为80摄氏度至150摄氏度。

相较于现有技术，本实用新型多层印刷电路板采用聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate,PMMA）材料作为基板材料，以热塑性聚氨酯弹性体为粘合材料，且通过热压合工艺制作，具有如下优点：

1）PMMA树脂是无毒环保的材料，具有良好的机械加工、光学特性、化学稳定性和耐气侯变化特性。

2）有良好的绝缘性和机械强度，可进行粘接、锯、刨、钻、刻、磨、丝网印刷、喷等工艺，具有较好的抗冲击特性，可以进行钻孔，易于机械加工，玻璃化温度为105℃较低，有利于制作成多层电路板，突破传统使用FR4（环氧树脂）和PTFE（聚四氟乙烯）制作印刷电路板，产品种类新颖，电性能优良。并且可以回收重复利用。

3）化学性能；PMMA具有一定的耐化学腐蚀能力，对酸、碱、盐有较强的耐腐蚀性能；

4）电性能好：PMMA的电性能是良好的，特别是在低频率工作条件下，然而其某些电性能是独特的：介电损耗角正切值随频率的升高而降低，只有普通FR4（环氧树脂）材料的10％，有利于信号的传输，而气候和湿度对电性能的影响不大。长期在高湿度环境下使用，绝缘性能良好，不容易产生微短路等不良现象。

5）轻质、高硬度：聚甲基丙烯酸甲酯材料的密度不足FR4的一半，其制成的印刷电路板可以良好的应用于航天航空、卫星通讯领域。

6）高品质环保：聚甲基丙烯酸甲酯材料不会发生分解和霉变，不会产生有害物质会发，化学性质稳定，聚甲基丙烯酸甲酯材料本身无污染，可回收处理再利用，是高品质环保性产品。

7）透明性：PMMA是无定形高聚物，可见光透过率较高达92％，其制作的印刷电路板可以透明化，方便对产品的异常进行有效的分析，如内层开路、短路等问题，不需要切片，可以直接目视检查，可以制作具有艺术美的电路板或电子产品。

8）聚甲基丙烯酸甲酯是无定形聚合物，收缩率及其变化范围都较小，一般约在0.5%-0.8%，有利于成型出尺寸精度较高的塑件。

9）成本低：以聚甲基丙烯酸甲酯材料为基板的印刷电路板是传统以FR4材料为基板印刷电路板制作成本的四分之一，且制作设备可以与普通PCB共用，加工难度不大，有利于印刷电路板制作成本的控制及产业化的推广。

10）热压温度低：由于热塑性聚氨酯弹性体的玻璃化温度较低，一般在105-150摄氏度直接按，此温度属于电路板制作工艺中的低温，且该温度下单层印刷电路板中的基板不会发生形态的变化，能够保证单层印刷电路板的性能的稳定。

11）结合紧密：热塑性聚氨酯弹性体热熔后具有较强的粘合性，能够牢固地将多张单层印刷电路板牢固地粘合在一起，保证了多层电路板的结合的紧密型与可靠性。

附图说明

图1是一种与本实用新型相关的多层印刷电路板的剖面结构示意图。

图2是图1所示的多层印刷电路板中的单层电路板的一具体实施例的剖面结构示意图。

图3是图1所示的多层印刷电路板中的单层电路板的另一具体实施例的剖面结构示意图。

图4图1所示多层印刷电路板制作方法的流程示意图。

图5a-图5c是图4所示印刷电路板制作方法的每一步骤的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

请参阅图1，图1为本实用新型多层印刷电路板（Printed Circuit Board,PCB）的剖面结构示意图。所述多层印刷电路板100至少多张单层印刷电路板10以及用来粘合所述多张单层印刷电路板10的多个粘合层11。为了方便描述本实用新型，图1所示的多层印刷电路板100包括三张单层印刷电路板10和两个粘合层11。

具体的，所述多张单层印刷电路板10与所述多个粘合层11均为层状结构，其相互交替层叠设置，即，采用一张单层印刷电路板10加一个粘合层11的层叠结构，也可以理解为任意两张单层印刷电路板10均设置一粘合层11的层叠结构。此结构有利于使所述多张单层印刷电路板10相互粘合在一起，又可以避免相邻的单层印刷电路板10之间产生短路等不良现象。

其中，所述单层印刷电路板10可以是单面印刷电路板或是双面印刷电路板，在此不做具体限制。所述粘合层11优选地采用热塑性聚氨酯弹性体（Thermoplastic polyurethanes,TPU）材料制成，其具有耐磨、耐油、透明、弹性好、绝缘、粘合力强、玻璃态转化温度低的特点，能够满足粘合单层电路板的要求。

所述单层印刷电路板10为采用聚甲基丙烯酸甲酯（PolymethylMethacrylate,PMMA）材料的基板上覆铜形成。

请同时参阅图2，图2为图1所示的单层电路板的一具体实施例的剖面结构示意图，本实施例的单层电路板20以双面电路板为例进行介绍。

所述单层印刷电路板20包括基板21和设置在所述基板21上的铜层22。

所述基板21为平板状，其厚度可以有选择地从几十微米到几毫米不等；所述铜层22的厚度一般为10-70微米，当然，所述基板21和所述铜层22可以根据是需要而设计其厚度等参数，在此不做限制。所述基板21为聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate,PMMA）材料制成。

所述铜层22与所述基板21接触的表面为粗糙表面，且所述铜层22与所述基板21经过热压合而结合在一起。

具体的，所述铜层22与所述基板21接触的表面可以经过喷砂等工艺进行粗化处理，也可以通过化学蚀刻的方式形成，其在表面形成50微米-150微米的粗糙度，形成所述粗糙表面，这样有利于所述铜层21与所述基板21的紧密结合，防止出现铜层21脱落、翘起等现象。

所述铜层22与所述基板21经过热压合而结合在一起，这样基板21可以在达到其玻璃转化温度时，形成高弹态或流体态，与铜层22粗糙表面充分接触，待温度降低为室温时，所述铜层22可与所述基板21紧密地粘合在一起，保证了二者的良好的粘合性。

请参阅图3，图3为图1所示的单层电路板的另一具体实施例的剖面结构示意图，本实施例的单层电路板30以双面电路板为例进行介绍。图3所示的单层电路板30与图2所示的单层电路板20结构相似，其主要区别在于：所述单层电路板30的基板31与铜层32接触的表面为粗糙表面，粗糙表面可以经过喷砂等工艺进行粗化形成，也可以通过化学蚀刻的方式形成，且所述铜层32是通过先在所述基板31的粗糙表面上经过化学沉铜，再对化学沉铜层进行电镀加厚形成的。

具体的，可以先将所述基板31的表面进行喷砂工艺而制成粗糙表面，然后在所述基板31的粗糙表面上先经过化学沉铜工艺形成沉铜基底321，然后在形成的沉铜基底321上进行电镀工艺，对其进行加厚，形成电镀铜层322，达到产品需要的铜层厚度。所述沉铜基底321和所述电镀铜层322共同组成所述覆铜板30的铜层32。

在粗糙表面上进行化学沉铜和电镀铜层的工艺已为业内人士熟知，在此不做赘述

请参阅图4、图5a-图5c，图4图1所示多层印刷电路板制作方法的流程示意图，图5a-图5c是图4所示印刷电路板制作方法的每一步骤的剖面结构示意图，所述多层印刷电路板100的制作方法具体包括：

步骤S1，提供至少两张单层印刷电路板，所述单层印刷电路板包括基板以及设置在所述基板表面的铜层；

请参阅图5a，本实施例以三张单层印刷电路板10为例进行介绍，所述单层印刷电路板10优选地采用具有如图2或图3所示的结构，当然还可以是其它结构，在此不做限定。

步骤S2，提供至少一粘合层，使所述单层印刷电路板与所述粘合层交替层叠设置；

请参阅图5b，根据所述单层印刷电路板10的数量提供合适数量的粘合层11。图3b中对应三张单层印刷电路板10提供两张粘合层11。所述粘合层11为热塑性聚氨酯弹性体材料制成。并使所述印刷电路板10与所述粘合层11交替层叠设置，即，采用一张单层印刷电路板10加一个粘合层11的层叠结构，也可以理解为任意两张单层印刷电路板10均设置一粘合层11的层叠结构。此结构有利于使所述多张单层印刷电路板10相互粘合在一起，又可以避免相邻的单层印刷电路板10之间产生短路等不良现象。

步骤S3，对所述单层印刷电路板和粘合层的层叠结构进行热压合，使所述至少两张单层印刷电路板被所述粘合层紧密粘合在一起，形成多层印刷电路板。

请参阅图5c，通过对所述单层印刷电路板10和粘合层11的层叠结构进行热压合，使所述单层印刷电路板10被所述粘合层11仅仅粘合在一起。

热压合过程中，针对热塑性聚氨酯弹性体材料的粘合层，加热温度一般选择在80摄氏度至150摄氏度之间，优选为85摄氏度。此加热温度下，既能将热塑性聚氨酯弹性体热熔形成粘性流体来粘合两侧的单层印刷电路板10，又能避免过高的温度致使所述单层印刷电路板10内的基板发生状态的变化，保证了所述单层印刷电路板10的质量不受影响。

然后通过加压的方式，使热熔的粘合层11充分渗透至两侧的单层印刷电路板10中，加强二者之间的粘合力，又可以调整所述多层印刷电路板100成品的厚度在预定范围内。待温度降为室温时，便可形成紧密结合的多层印刷电路板100。

相较于现有技术，本实用新型多层印刷电路板100以及制作方法采用聚甲基丙烯酸甲酯材料作为基板材料，以热塑性聚氨酯弹性体为粘合材料，且通过热压合工艺制作，具有如下优点：

1）PMMA树脂是无毒环保的材料，具有良好的机械加工、光学特性、化学稳定性和耐气侯变化特性。

2）有良好的绝缘性和机械强度，可进行粘接、锯、刨、钻、刻、磨、丝网印刷、喷等工艺，具有较好的抗冲击特性，可以进行钻孔，易于机械加工，玻璃化温度为105℃较低，有利于制作成多层电路板，突破传统使用FR4（环氧树脂）和PTFE（聚四氟乙烯）制作印刷电路板，产品种类新颖，电性能优良。并且可以回收重复利用。

3）化学性能；PMMA具有一定的耐化学腐蚀能力，对酸、碱、盐有较强的耐腐蚀性能；

4）电性能好：PMMA的电性能是良好的，特别是在低频率工作条件下，然而其某些电性能是独特的：介电损耗角正切值随频率的升高而降低，只有普通FR4（环氧树脂）材料的10％，有利于信号的传输，而气候和湿度对电性能的影响不大。长期在高湿度环境下使用，绝缘性能良好，不容易产生微短路等不良现象。

5）轻质、高硬度：聚甲基丙烯酸甲酯材料的密度不足FR4的一半，其制成的印刷电路板可以良好的应用于航天航空、卫星通讯领域。

6）高品质环保：聚甲基丙烯酸甲酯材料不会发生分解和霉变，不会产生有害物质会发，化学性质稳定，聚甲基丙烯酸甲酯材料本身无污染，可回收处理再利用，是高品质环保性产品。

7）透明性：PMMA是无定形高聚物，可见光透过率较高达92％，其制作的印刷电路板可以透明化，方便对产品的异常进行有效的分析，如内层开路、短路等问题，不需要切片，可以直接目视检查，可以制作具有艺术美的电路板或电子产品。

8）聚甲基丙烯酸甲酯是无定形聚合物，收缩率及其变化范围都较小，一般约在0.5%-0.8％，有利于成型出尺寸精度较高的塑件。

9）成本低：以聚甲基丙烯酸甲酯材料为基板的印刷电路板是传统以FR4材料为基板印刷电路板制作成本的四分之一，且制作设备可以与普通PCB共用，加工难度不大，有利于印刷电路板制作成本的控制及产业化的推广。

10）热压温度低：由于热塑性聚氨酯弹性体的玻璃化温度较低，一般在105-150摄氏度直接按，此温度属于电路板制作工艺中的低温，且该温度下单层印刷电路板中的基板不会发生形态的变化，能够保证单层印刷电路板的性能的稳定。

11）结合紧密：热塑性聚氨酯弹性体热熔后具有较强的粘合性，能够牢固地将多张单层印刷电路板牢固地粘合在一起，保证了多层电路板的结合的紧密型与可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多层印刷电路板，其特征在于，该多层印刷电路板包括：

至少两张单层印刷电路板，所述单层印刷电路板包括基板以及设置在所述基板表面的铜层，所述基板为聚甲基丙烯酸甲酯材料制成；

至少一粘合层，所述单层印刷电路板与所述粘合层交替层叠设置；

所述至少两张单层印刷电路板被所述粘合层紧密粘合在一起。

2.根据权利要求1所述的多层印刷电路板，其特征在于，所述单层印刷电路板为单面印刷电路板或双面印刷电路板。

3.根据权利要求1所述的多层印刷电路板，其特征在于，所述单层印刷电路板的铜层的厚度为0-70微米。

4.根据权利要求1所述的多层印刷电路板，其特征在于，所述单层印刷电路板的铜层与所述基板接触的表面为粗糙表面，且所述铜层与所述基板经过热压合而结合在一起。

5.根据权利要求1所述的多层印刷电路板，其特征在于，所述单层印刷电路板的基板与所述铜层接触的表面为粗糙表面，且所述铜层是通过先在所述基板的粗糙表面化学沉铜，再对化学沉铜进行电镀加厚形成的。

6.根据权利要求1所述的多层印刷电路板，其特征在于，所述粘合层为热塑性聚氨酯弹性体材料。

7.根据权利要求1所述的多层印刷电路板，其特征在于，所述至少两张单层印刷电路板与所述至少一粘合层的层叠结构通过热压合工艺紧密粘合在一起。

8.根据权利要求7所述的多层印刷电路板，其特征在于，所述热压合的温度范围为80摄氏度至150摄氏度。

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