CN204894661U - 一种电路基板用预浸夹心结构体及由其制备的电路基板、印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电路基板用预浸夹心结构体，其结构从上到下依次为RCC层+与增强材料DK相同或相近的树脂层+增强材料层+与增强材料DK相同或相近的树脂层+RCC层构成。

Description

一种电路基板用预浸夹心结构体及由其制备的电路基板、印刷电路板

技术领域

本实用新型涉及电子材料技术领域，涉及一种电路基板用预浸夹心结构体，具体涉及一种微观均匀性、及各向同性的电路基板用预浸夹心结构体，更具体地涉及一种介电常数在经向和纬向上差别小的电路基板用预浸夹心结构体。

背景技术

近年来，随着电子产品向多功能、小型化的方向发展，使用的电路板朝着多层化、布线高密度化以及信号传输高速化的方向发展，对电路基板——覆金属箔层压板，如覆铜板的综合性能提出了更高的要求。具体来讲，介质的介电常数(Dk)和介电损耗(Df)是影响信号传输速度和信号质量的重要指标。对于传输速度而言，介质材料的介电常数值越低，信号的传输速度越快；对于信号完整性而言，由于材料的介电损耗特性，使信号在传输过程中产生损失，而且随着传输频率和传输线长度增加而急剧增加，对于基材而言，信号完整性主要和介质材料的介电损耗和铜箔导体的表面粗糙度有关，介质材料的介电损耗越低，信号的传输损耗越小，特别是在高频率，长链路传输情况下尤为突出。

与此同时，随着信息通讯设备高性能化、高功能化以及网络化的发展，在云计算、大数据时代，数据传输速率将变得越来越高，越来越快。数据传输速率由传统的5Gbps上升到10Gbps，更甚者25Gbps，当数据传输速率越来越高时，数字信号的传输波长越来越短。在传输速率较低时，由于数字信号的传输波长较长，信号时延对信号的完整性影响较小；但是当传输速率高于10Gbps时，信号时延成为高速传输链路中一个必须考虑的问题。

作为通信设备传输信号的载体之一——覆铜箔层压板在信号传输起到关键作用，作为传输介质的层压板材料决定信号传输的质量。目前，覆铜箔层压板材料一般使用电子级玻璃纤维布作为增强材料，浸以热固性树脂，经过烘干、叠层、热压得到。因使用编织材料做增强材料(如玻璃纤维布)，编织纤维布因编织的原因以及编织纤维交叉部分的十字节点存在，使得电路基板中绝缘介质(如玻璃成分)并不是均匀的分布。

要解决该问题，根本上需要制得在平面方向上均一的介质材料，主要的技术手段包括(1)加大玻璃纤维布的开纤程度；(2)采用膜形式增强材料代替纤维编织材料；(3)采用介电常数更低的增强材料，如低介电常数玻璃纤维布。虽然通过开纤的方式将玻璃纤维布变得进一步均匀，但由于玻璃纤维布的编制工艺及其结构，目前还只能在纬向方向做到均匀，在经向方向仅能相对传统的非开纤纤维布更松散，无法做到完全开纤、均匀化，这也就导致的玻璃纤维布在平面方向上无法达到完全的均匀性；通过采用膜的形式在工艺性实施时难度很大：操作性差，和树脂的结合性差，容易分层；通过采用低介电常数玻璃纤维布，可以在一定程度上降低增强材料的介电常数，但是还是和目前使用的低介电常数树脂组合物相差加大，无法满足介电常数在平面方向的均一性。

截止目前为止，为了适应高速通信对覆铜箔层压板材料的技术要求，本领域技术人员致力于通过各种技术手段，降低其介电常数和介电损耗，一般通过两个方面来实现：将传统的环氧树脂替换为改性环氧树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、碳氢树脂，以及热塑性材料聚四氟乙烯、液晶树脂等，这些树脂材料本身具有很低的介电常数和介电损耗特性，可以提供更优良高速传输特性。另外，通过改变增强材料也可以降低覆铜箔层压板材料的介电常数和介电损耗，由于现有的一般的增强材料为电子级玻璃纤维布(E型玻纤布)，本身介电常数为6.2～6.6，相比较使用的树脂部分的介电常数高很多，这样制造得到覆铜箔层压板材料的Dk一般为3.5～4.5之间，为了进一步降低层压板材料的介电常数，行业技术人员也提出了采用低介电常数玻璃纤维布替代传统电子级玻璃纤维布，由于低介电常数玻璃纤维布Dk为4.4～4.6，可以大幅度降低整个层压板材料的介电常数，可以有效的提高信号的传输速率，另外，由于其介质损耗(Df)值比电子级玻璃纤维布也低，也有利于改善信号传输过程的损耗，显著地改善由于信号传输速率和频率上升带来的信号完整性问题。

根据前所述可知，覆铜箔层压板材料包括两个必要成分：树脂组合物和增强材料。从微观结构上不难看出，由树脂组合物和增强材料组成的覆铜箔层压板材料由于增强材料的编织结构在微观结构上的不均匀性，导致了在经纬纱交织的地方Dk很高，有经纱或纬纱的地方Dk比较高，而没有纱的地方Dk低，这种不均匀导致了介质层的介电常数的微观差异。

信号的传输时间是由传输速度和传输距离决定，当传输距离相同的情况下，传输速度与传输介质的介电常数成反比，由于传输线对应的周围的介质的介电常数的微观差异，直接导致了信号从发出端到接受端的时间不一致，导致信号的不匹配，即时延效应。信号时延分为经向信号时延和纬向信号时延，经向信号时延是指传输线在电路基板经向方向上布线时的信号时延，纬向信号时延是指传输线在电路基板纬向方向上布线时的信号时延。

综上所述，随着数据传输速率的不断提高，时延问题已经成为了一个对于高速链路中信号传输的必须面对的问题，目前在某种程度上可以通过一些设计手段来降低时延的产生，但是会带来成本的大量增加，所以，如何从介质材料本身出发，提高介质材料——层压板的微观均匀性，从根本上解决信号时延问题，已经成为高速材料技术研究的一个重要技术问题。

但是如前所言，由于目前的增强材料的结构特性，导致了层压板材料的平面方向的不均匀性，导致微观结构上层压板材料的介电常数和介电损耗是各向异性的，且在同一平面方向上不同地方的微观上也有巨大的差别。在高速数字电路设计过程中，工程师采取了各种措施来解决信号完整性问题，利用差分线传输高速数字信号的方法就是其中之一。在PCB中的差分线是耦合带状线或耦合微带线，信号在上面传输时是奇模传输方式，因此差分信号具有抗干扰性强，易匹配等优点。随着人们对数字电路的信息传输速率要求的提高，信号的差分传输方式必将得到越来越广泛的应用，差分线主要优势有：抗干扰能力强，能有效抑制电磁干扰、时序定位精确等，所以运用差分线传输高速信号，一方面在对PCB系统的信号完整性和低功耗等方面大有裨益，另一方面也对PCB设计水平提出了更高要求。

中国专利CN102548200A公开了一种电路基板，包括经过表面粗糙化处理形成粗糙层的玻璃膜、分别位于所述玻璃膜两侧粗糙层上的树脂粘接层、以及位于树脂粘接层外侧的金属箔，所述玻璃膜、树脂粘接层及金属箔通过压制结合在一起。玻璃膜在压制的时候容易破碎；而且玻璃膜的表面粗糙化处理工艺麻烦，且难以控制，同时粗糙化处理后会在一定程度上破坏玻璃膜各向同性的特点；另外，使用玻璃膜生产的工艺与常规覆铜板生产工艺不一样，需要进行设备改造与调整。

欧洲专利EP1140373A先用具有相对较低的固含量的含可固化树脂的溶液浸渍玻纤布，干燥后再用具有相对较高的固含量的含可固化树脂的溶液浸渍，最后再进行固化，通过降低树脂溶液的固体含量，来增加溶剂含量，降低粘度，目的是提高树脂的渗透性，来减少半固化片和固化制品中空隙数量，而如何降低Dk以及解决信号时延问题并未提及。

中国专利CN101494949A披露在玻璃布的上胶工序之前对玻璃布进行开纤或扁平化处理，然后浸渍在环氧树脂胶液中并经烘干后制得绝缘材料层，来降低覆铜箔基板的信号损失，提高信号传播速度以及降低生产成本。

中国专利CN101570640B披露用石英玻璃纤维的密集度稀疏的石英玻璃布(优选开纤)为基材，含浸介电损耗为0.003以下的热固性树脂组合物制备预浸料，应用于高频材料来保证介电常数的同时，改善加工性能。

中国专利CN201410016714披露了一种用于制备构成电路基板的粘结片的方法，包括以下步骤：(1)制备预处理胶液，其介电常数(Dk)与所用增强材料的Dk相同或接近；(2)将所述增强材料在所述预处理胶液中进行预浸胶，然后烘干溶剂，得到预处理的增强材料；(3)将所述预处理增强材料进行主浸胶，然后烘干溶剂，制得粘结片。该方案能有效解决电路基板平面方向即经向和纬向上的信号时延问题，但需要进行两次浸胶，工艺较复杂，粘结片的单重控制水平一般，所压制电路基板的厚度均匀性一般。

目前急需平面方向即经向和纬向上的信号时延问题得以解决，且工艺简单、板材厚度均匀性佳的电路基板和印制电路板。

实用新型内容

本实用新型提供一种预浸夹心结构体，以及使用该结构生产的电路基板和印制电路板。使用该预浸夹心结构体制成的电路基板和印制电路板具有优异的介电性能，其经向和纬向介电常数在差别很小，实现了介电常数微观一致性，且工艺简单，板材厚度均匀性得到有效改善。

本实用新型目的之一是提供一种预浸夹心结构体，其结构从上到下依次为RCC层+与增强材料DK相同或相近的树脂层+增强材料层+与增强材料DK相同或相近的树脂层+RCC层。

在一个实施方案中，所述增强材料为电路基板用的电子级玻璃纤维布、玻璃纤维无纺布、芳纶或其它有机纤维编织布。

在一个实施方案中，所述与增强材料DK相同或相近的树脂层包含环氧树脂体系、氰酸酯树脂体系、聚苯醚树脂体系、聚丁二烯树脂体系、聚丁二烯与苯乙烯共聚物树脂体系、聚四氟乙烯树脂体系、聚苯并噁嗪树脂体系、聚酰亚胺体系、含硅树脂体系、双马来酰亚胺树脂体系、液晶聚合物体系、双马来酰亚胺三嗪树脂体系、热塑性树脂体系中的一种或多种；优选地，所述树脂层还包括填料，所述填料选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、钛酸钡、钛酸锶、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶钡、钛酸铅、玻璃粉中的一种或多种。

在一个实施方案中，所述与增强材料DK相同或相近的树脂层+增强材料层+与增强材料DK相同或相近的树脂层的总厚度/增强材料的厚度＝1.01～1.5；优选地所述与增强材料DK相同或相近的树脂层+增强材料层+与增强材料DK相同或相近的树脂层的总厚度/增强材料的厚度＝1.05～1.2。

在一个实施方案中，所述RCC所包含的树脂层的厚度为5um至100um。

在一个实施方案中，所述玻纤布为E型玻纤布，其DK(10GHz)为6.2～6.6。

在一个实施方案中，所述玻纤布为NE型玻纤布，其DK(10GHz)为4.4～4.6。

本实用新型的目的之二是提供由上述预浸夹心结构体制成的电路基板。在一个实施方案中，将该预浸夹心结构体送入压机进行热压，得到电路基板。

本实用新型的目的之三是提供由上述预浸夹心结构体制成的印制电路板。

本实用新型的目的之四是提供由上述电路基板制成的印制电路板。

本实用新型的有益效果为：使用该预浸夹心结构体制成的电路基板和印制电路板具有优异的介电性能，其经向和纬向介电常数在差别很小，实现了介电常数微观一致性；且制造工艺简单，电路基板和印制电路板板材厚度均匀性较好。

附图说明

图1是本发明预浸夹心结构体的结构示意图。

1、增强材料；2、树脂层；3、RCC。

具体实施方式

本实用新型提供一种预浸夹心结构体，以及使用该结构生产的电路基板和印制电路板。使用该预浸夹心结构体制成的电路基板和印制电路板具有优异的介电性能，其经向和纬向介电常数在差别很小，实现了介电常数微观一致性，且工艺简单，板材厚度均匀性得到有效改善。

本实用新型目的之一是提供一种预浸夹心结构体，其结构从上到下依次为RCC层+与增强材料DK相同或相近的树脂层+增强材料层+与增强材料DK相同或相近的树脂层+RCC层。

为达到上述目的，采用如下技术方案：

(1)制备胶液，使该胶液热处理后的树脂组合物DK与该增强材料相近或相同；

(2)将增强材料在所述胶液中进行浸胶，然后烘干溶剂，得到预浸体；

(3)在所述预浸体两侧覆上RCC。

在一些实施方案中，所述胶液为树脂组合物溶于有机或无机溶剂得到的胶液；该树脂组合物为热塑性树脂组合物或热固性树脂组合物；优选地，所述胶液还包含填料。

所述与增强材料DK相同或相近的树脂层是指：增强材料浸渍胶液后并经热处理得到的树脂层的介电常数(Dk)在增强材料的Dk±10％的范围内，优选地，所述树脂层的Dk在增强材料的Dk±5％的范围内。

所述热处理是根据树脂组合物的特性决定，若该树脂组合物为热塑性树脂组合物，则热处理是指将该胶液加热去除溶剂；若该树脂组合物为热固性树脂组合物，则热处理是指将胶液加热去除溶剂后，再进行固化反应。

所述预浸夹心结构体中，所述与增强材料DK相同或相近的树脂层+增强材料层+与增强材料DK相同或相近的树脂层的总厚度/增强材料的厚度＝1.01～1.5。优选地，所述与增强材料DK相同或相近的树脂层+增强材料层+与增强材料DK相同或相近的树脂层的总厚度/增强材料厚度＝1.05～1.2。

在一些优选的实施方案中，所述树脂组合物包括树脂与固化剂，其中树脂选自环氧树脂、氰酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚丁二烯树脂、聚丁二烯与苯乙烯共聚物树脂、聚四氟乙烯树脂、聚苯并噁嗪树脂、聚酰亚胺、含硅树脂、双马来酰亚胺树脂、液晶聚合物、双马来酰亚胺三嗪树脂、热塑性树脂中的一种或多种；所述固化剂选自酚醛类固化剂、胺类固化剂、高分子酸酐类固化剂、活性酯、自由基引发剂的一种或多种；优选地，所述树脂层还包括填料，所述填料选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、钛酸钡、钛酸锶、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶钡、钛酸铅、玻璃粉中的一种或多种。

所述RCC为涂覆有树脂层的铜箔，所述树脂层包含环氧树脂体系、氰酸酯树脂体系、聚苯醚树脂体系、聚丁二烯树脂体系、聚丁二烯与苯乙烯共聚物树脂体系、聚四氟乙烯树脂体系、聚苯并噁嗪树脂体系、聚酰亚胺体系、含硅树脂体系、双马来酰亚胺树脂体系、液晶聚合物体系、双马来酰亚胺三嗪树脂体系、热塑性树脂体系中的一种或多种；优选地，所述树脂层还包括填料，所述填料选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、钛酸钡、钛酸锶、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶钡、钛酸铅、玻璃粉中的一种或多种。

在一些优选实施方案中，所述增强材料为电路基板用的电子级玻璃纤维布、玻璃纤维无纺布、芳纶或其它有机纤维编织布；更优选地，所述增强材料为电子级玻璃纤维布。

在另一些优选实施方案中，所述玻纤布为E型玻纤布，其Dk(10GHz)为6.2～6.6。

在又一些优选实施方案中，所述玻纤布为NE型玻纤布，其Dk(10GHz)为4.4～4.6。

本实用新型的目的之二在于提供由该预浸夹心结构体制备的电路基板。

将该预浸夹心结构体送入压机进行热压，得到电路基板。

本实用新型的目的之三在于提供由该预浸夹心结构体制备的制成的印制电路板。

将上述预浸夹心结构体直接用于印制电路板的生产。

本实用新型的目的之四在于提供由该电路基板制成的印制电路板。

将上述由预浸夹心结构体制成的电路基板用于印制电路板的生产。

本实用新型所用的Dk是指介电常数，在10GHz频率下用SPDR法测试的值。

本实用新型所用的玻纤布是指玻璃纤维布，简称玻纤布，玻纤布包含E型玻纤布、NE型玻纤布、S型玻纤布、D型玻纤布等类型，每种类型的玻纤布又可以分为7628、2116、1080、106、1037、1078、2112、3313、1500等规格型号，本领域技术人员熟知，玻纤布应用在电路基板领域时，其主要作用是作为电路基板的增强材料。

本实用新型所称预浸体是指增强材料在树脂组合物胶液中浸渍后经热处理得到，其结构为与增强材料DK相同或相近的树脂层+增强材料层+与增强材料DK相同或相近的树脂层。

下面通过实施例来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1：RCC+预浸体(增强材料为E型1080玻纤布，其Dk为6.6；树脂体系为环氧体系，其Dk为6.5)+RCC的结构体

实施例2：RCC+预浸体(增强材料为NE型2116玻纤布，其Dk为4.6；树脂体系为氰酸酯体系，其Dk为4.4)+RCC的结构体

实施例3：RCC+预浸体(增强材料为E型50无纺布，其Dk为6.6为；树脂体系为环氧体系，其Dk为6.5)+RCC的结构体

比较例1：RCC+预浸体(增强材料为E型1080玻纤布，其Dk为6.6；树脂体系为环氧体系，其Dk为3.8)+RCC的结构体

比较例1中预浸体中的树脂层DK为3.8，实施例1中的树脂层为6.5，其他与实施例1相同；与实施例1相比，信号时延现象明显。

比较例2：预浸体(增强材料为E型1080玻纤布，其Dk为6.6；树脂体系为环氧体系，其Dk为6.5)二次浸胶并在两侧覆铜箔后制得的结构体

比较例2中环氧预浸体二次浸胶结构体中的树脂层DK为6.5，二次浸胶树脂为环氧体系；与实施例1相比，该工艺也能明显改善信号时延问题，但需将环氧预浸体再浸胶，然后烘干并半固化制成浸渍片再覆铜箔，工艺更为复杂，且所压板材极差更大。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理，这些描述只是为了解释本实用新型的原理，不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电路基板用预浸夹心结构体，其特征在于，所述预浸体夹心结构从上到下依次为RCC层、与增强材料DK相同或相近的树脂层、增强材料层、与增强材料DK相同或相近的树脂层、RCC层。

2.如权利要求1所述的预浸夹心结构体，其特征在于，所述增强材料为电路基板用的电子级玻璃纤维布、玻璃纤维无纺布或芳纶。

3.如权利要求1所述的预浸夹心结构体，其特征在于，所述与增强材料DK相同或相近的树脂层包含环氧树脂体系、氰酸酯树脂体系、聚苯醚树脂体系、聚丁二烯树脂体系、聚丁二烯与苯乙烯共聚物树脂体系、聚四氟乙烯树脂体系、聚苯并噁嗪树脂体系、聚酰亚胺体系、含硅树脂体系、双马来酰亚胺树脂体系、液晶聚合物体系、双马来酰亚胺三嗪树脂体系、热塑性树脂体系中的一种。

4.如权利要求3所述的预浸夹心结构体，其特征在于，所述树脂层还包括填料，所述填料选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、钛酸钡、钛酸锶、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶钡、钛酸铅、玻璃粉中的一种。

5.如权利要求1所述的预浸夹心结构体，其特征在于，所述与增强材料DK相同或相近的树脂层、增强材料层、与增强材料DK相同或相近的树脂层的总厚度/增强材料的厚度＝1.01～1.5。

6.如权利要求1所述的预浸夹心结构体，其特征在于，所述与增强材料DK相同或相近的树脂层、增强材料层、与增强材料DK相同或相近的树脂层的总厚度/增强材料的厚度＝1.05～1.2。

7.如权利要求1所述的预浸夹心结构体，其特征在于，所述RCC所包含的树脂层的厚度为5um至100um。

8.如权利要求1所述的预浸夹心结构体，其特征在于，所述增强材料为E型玻纤布，其在10GHz下的Dk为6.2～6.6。

9.如权利要求1所述的预浸夹心结构体，其特征在于，所述增强材料为NE型玻纤布，其在10GHz下的DK为4.4～4.6。

10.一种电路基板，其特征在于，由根据权利要求1-9任一项所述的预浸夹心结构体制成。

11.一种印刷电路板，其特征在于，由根据权利要求1-9任一项所述的预浸夹心结构体或根据权利要求10所述的电路基板制成。