CN207744230U - 复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板及fpc - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板及FPC，其中双面铜箔基板从上到下依次为第一铜箔层、第一绝缘聚合物层、第一极低介电胶层、芯层、第二极低介电胶层、第二绝缘聚合物层和第二铜箔层，第一、第二绝缘聚合物层皆为氟系聚合物层；第一、第二绝缘聚合物层皆是Dk值为2.0‑3.50，且Df值为0.0002‑0.001的绝缘层；第一、第二铜箔层皆是内表面的Rz值为0.1‑1.6μm的低轮廓铜箔层。本实用新型的双面铜箔基板和FPC不但电性良好，且具有成本优势、制程工序较短、低热膨胀系数、在高温湿度环境下稳定的dk/df性能、超低吸水率、良好的UV镭射钻孔能力、低反弹力适合高密度组装以及极佳的机械性能。

Description

复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板及FPC

技术领域

本实用新型涉及FPC(柔性线路板)技术领域，特别涉及一种双面铜箔基板。

背景技术

随着信息技术的飞跃发展，为满足信号传送高频高速化、散热导热快速化以及生产成本最低化，各种形式的混压结构多层板设计与应用方兴未艾。印刷电路板是电子产品中不可或缺的材料，而随着消费性电子产品需求增长，对于印刷电路板的需求也是与日俱增。由于软性印刷电路板(FPC，Flexible Printed Circuit)具有可挠曲性及可三度空间配线等特性，在科技化电子产品强调轻薄短小、可挠曲性、高频率的发展趋势下，目前被广泛应用计算机及其外围设备、通讯产品以及消费性电子产品等等。

在高频领域，无线基础设施需要提供足够低的插损，才能有效提高能源利用率。随着5G通讯、毫米波、航天军工加速高频高速FPC/PCB(印刷电路板)需求业务来临，随着大数据、物联网等新兴行业兴起以及移动互连终端的普及,快速地处理、传送信息,成为通讯行业重点。在通讯领域,未来5G网络比4G拥有更加高速的带宽、更密集的微基站建设,网速更快。物联网与云端运算以及新世代各项宽频通讯之需求，发展高速服务器与更高传输速度的手机已成市场之趋势。一般而言，FPC/PCB是整个传输过程中主要的瓶颈，若是欠缺良好的设计与电性佳的相关材料，将严重延迟传输速度或造成讯号损失。这就对电路板材料提出了很高的要求。此外,当前业界主要所使用的高频板材主要为LCP(液晶聚合物)板、PTFE(聚四氟乙烯)纤维板，然而也受到制程技术的限制，对制造设备的要求高且需要在较高温环境(>280℃)下才可以操作，随之也造成了其膜厚不均匀，膜厚不均会造成电路板的阻抗值控制不易，且高温压合制程，会造成LCP或PTFE挤压影响镀铜的导通性，形成断路，进而造成信赖度不佳，可靠度下降；此外，又面临了不能使用快压机设备，导致加工困难；另外在SMT(表面贴装)高温制程或其它FPC制程，例如弯折、强酸强碱药液制程时，接着强度不足，造成良率下降。而其它树脂类膜虽然没有上述问题，但面临电性不佳或者机械强度不好等等问题。

实用新型内容

对于高频高速传输时信号完整性至关重要，影响的因素主要为铜箔层及绝缘聚合物层基材，双面铜箔基板作为FPC/PCB板的原材料主要由多层绝缘聚合物层及铜箔层构成。双面铜箔基板的性能很大程度取决于较低的dk/df树脂层的选择以及铜箔表面粗糙度及晶格排列的选择。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板，本实用新型的双面铜箔基板不但电性良好，而且具备低粗糙度的铜箔层、结构组成简单、成本优势、制程工序较短、低热膨胀系数、在高温湿度环境下稳定的dk/df性能、超低吸水率、良好的UV镭射钻孔能力、低反弹力适合高密度组装以及极佳的机械性能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：本实用新型提供了一种复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板，所述双面铜箔基板包括铜箔层、绝缘聚合物层、极低介电胶层和芯层，所述铜箔层包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述绝缘聚合物层包括第一绝缘聚合物层和第二绝缘聚合物层，所述极低介电胶层包括第一极低介电胶层和第二极低介电胶层，且所述双面铜箔基板从上到下依次为第一铜箔层、第一绝缘聚合物层、第一极低介电胶层、芯层、第二极低介电胶层、第二绝缘聚合物层和第二铜箔层，所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层皆为氟系聚合物层，所述芯层为聚酰亚胺层；

所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层皆是Dk值为2.0-3.50，且Df值为0.002-0.010的胶层；

所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层皆是Dk值为2.0-3.50，且Df值为0.0002-0.001的绝缘层；

所述第一铜箔层与第一绝缘聚合物层接触的一面为内表面，所述第二铜箔层与所述第二绝缘聚合物层接触的一面也为内表面，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层皆是内表面的Rz值为0.1-1.6μm的低轮廓铜箔层；

所述双面铜箔基板的总厚度为21-420μm；其中，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为1-35μm；所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层的厚度均为5-100μm；所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层的厚度均为2-50μm；所述芯层的厚度为5-50μm。

优选的，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为1-35μm；所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层的厚度均为5-100μm；所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层的厚度均为2-50μm；所述芯层的厚度为5-50μm。

进一步地说，所述氟系聚合物层中的氟系聚合物选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟乙烯与乙烯基醚共聚物、四氟乙烯与乙烯的共聚物、聚三氟氯乙烯与乙烯共聚物、四氟乙烯、六氟丙烯与偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚三氟氯乙烯、聚氯乙烯、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物、乙烯-氟乙烯共聚物及四氟乙烯-六氟丙烯-三氟乙烯共聚物中的至少一种。

进一步地说，所述第一铜箔层、所述第二铜箔层、所述第一绝缘聚合物层、所述二绝缘聚合物层、所述第一极低介电胶层、所述第二极低介电胶层和所述芯层构成的叠构的整体吸水率在0.01-0.10％。

进一步地说，所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层的树脂材料皆为氟系树脂、环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、双马来酰亚胺系树脂和聚酰亚胺系树脂中的至少一种。

进一步地说，所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层皆为含聚酰亚胺的热固性聚酰亚胺层。

本实用新型还提供了一种所述的复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板的FPC，所述FPC包括FRCC和所述双面铜箔基板，所述FRCC和所述双面铜箔基板相压合，所述FRCC包括第三铜箔层、第三极低介电胶层以及位于二者之间的聚酰亚胺层，所述第三铜箔层与所述聚酰亚胺层接触的一面为内表面，所述第三铜箔层的内表面的Rz值为0.1-1.0μm，所述第三极低介电胶层与所述第一铜箔层接触。

本实用新型的有益效果是：

一、本实用新型的双面铜箔基板的绝缘聚合物层为氟系聚合物层，由氟系聚合物层内的氟系聚合物具有超低的吸湿性，故含有氟系聚合物层的双面铜箔基板具有超低吸水率，低至0.01-0.10％，吸水后性能稳定，具有较佳的电气性能，可大大降低多层板和软硬结合板的爆板风险，减少讯号传输插入损耗；另由于氟系聚合物层的介电常数和介电损耗相对较低，其中介电损耗低至0.0002-0.001，使得本实用新型的双面铜箔基板不仅具有优秀的耐热性、剥离强度和阻燃性，更突出表现其介电常数比现有技术中的挠性覆铜板的介电常数低，适用于制作高频高速应用领域的挠性印制电路板；

二、本实用新型的双面铜箔基板结构合理，可减少FPC厂制程工序，不但电性良好，而且具有低粗糙度铜箔、低热膨胀系数、在高温湿度环境下稳定的dk/df性能、超低吸水率以及极佳的机械性能、可挠性佳、耐焊锡性高、接着强度佳、操作性良好，并且可以在低温进行压合，可以使用快压设备，以及压合后可使FPC有极佳的平坦性，适用于UV镭射的小于100微米的小孔径加工，压合时膜厚均匀，阻抗控制良好，适用于5G智能型手机、Apple watch等可穿戴设备；

三、本实用新型的FPC包括第一、第二铜和第三铜箔层，即为具有三层铜箔层的FPC，结构合理，且本实用新型的FPC由FRCC和双面铜箔基板压合而成，压合后的FPC具有三层铜箔层，其中第三铜箔层和第二铜箔层为外侧的铜箔层，需要高温(260°左右)锡焊并搭载元器件，故对二者剥离强度要求较高(>0.7kgf/cm)，而第一铜箔层为位于中间的内层铜箔层，也称讯号线铜箔层，主要用于导通线路，不需要经过SMT或其它高温制程搭载元器件，故对第一铜箔层与第二极低介电胶层的剥离强度要求较低，只需>0.5kgf/cm即可，传统的观念中一直认为FPC中的铜箔层与其它层的接着强度在一定范围越大越好(至少>0.7kgf/cm)，越不容易分层脱落，大的接着强度一般需要铜箔层的Rz值较大，另由于铜箔层的信号传输过程中具有集肤效应，要实现高频高传输，则需要铜箔层的Rz值越小越好，故大的接着强度与高频高传输之间存在矛盾，而本实用新型的FPC由于第一铜箔层不需要经过SMT或其它高温制程搭载元器件，故对第一铜箔层与第二极低介电胶层的剥离强度要求较低，只需>0.5kgf/cm即可，因此第一铜箔层能够选择Rz值更低、电性更好、插入损耗更低的铜箔层，且不影响FPC的高频高传输性；

四、本实用新型的FPC采用的第三铜箔层、第一铜箔层和第二铜箔层的Rz值均较低，信号传输过程中具有集肤效应，由于铜箔表面粗糙度较低，结晶细腻，表面平坦性较佳，因而信号能实现高速传输，同时极低介电胶层具有较低且稳定的Dk/Df性能，可减少信号传输过程中的损耗，进一步提高信号传输质量，完全能胜任FPC高频高速化、散热导热快速化以及生产成本最低化发展的需要；

五、本实用新型中的第一和第二极低介电胶层是指Dk值为2.0-3.5，且Df值为0.002-0.010的胶层，较低的并且在高温湿度环境下稳定的Dk/Df值，使得FRCC和双面铜箔基板适合低温(低于180℃)快速压合制得本实用新型的FPC，工艺加工性强，而且对制作设备要求低，进而降低生产成本，其设备操作性和加工性均优于现有的LCP基板和PTFE纤维板；更佳的是，由于适合低温压合，大大降低了制备FPC过程中线路氧化的风险；

六、本实用新型的第一和二极低介电胶层可以为含聚酰亚胺的热固性聚酰亚胺层，采用热固性聚酰亚胺层搭配绝缘聚合物层的结构，本实用新型的双面铜箔基板相较于传统的环氧树脂系产品，更适合下游产业的小孔径(<100μm)UV镭射加工，不容易造成通孔(PTH,Plating Through Hole)或孔洞内缩，压合时膜厚均匀，阻抗控制良好，不单只适合采用较大孔径的机械钻孔的加工方式，工艺适应性较强；

七、本实用新型中的双面铜箔基板与普通LCP板相比具有较低的反弹力，仅为LCP板反弹力的一半左右，适合下游高密度组装制程；

八、本实用新型还具有热膨胀性佳、可挠性佳、耐焊锡性高和极佳的机械性能等优点，而且极低介电胶层的接着强度佳；

九、当前的Bond Ply(粘接片)产品于下游产业使用需要剥离离型层然后压合上铜箔层，使用本结构的双面铜箔基板，结构组成简单，可以节省下游的加工工序；成本相对低廉。

本实用新型的上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的实施方式1的结构示意图；

图2是本实用新型的实施方式2的结构示意图；

附图中各部分标记如下：

双面铜箔基板100、第一铜箔层101、第一绝缘聚合物层102、第一极低介电胶层103、芯层104、第二极低介电胶层105、第二绝缘聚合物层106、第二铜箔层107、FRCC 200、第三铜箔层201、第三极低介电胶层202、聚酰亚胺层203。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的优点及功效。本实用新型也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本实用新型所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

本实用新型中的“第一、第二”等，仅用于区别，并不限制本实用新型的保护范围。

实施方式1：一种复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板100，如图1所示，所述双面铜箔基板100包括铜箔层、绝缘聚合物层、极低介电胶层和芯层，所述铜箔层包括第一铜箔层101和第二铜箔层107，所述绝缘聚合物层包括第一绝缘聚合物层102和第二绝缘聚合物层106，所述极低介电胶层包括第一极低介电胶层103和第二极低介电胶层105，且所述双面铜箔基板从上到下依次为第一铜箔层101、第一绝缘聚合物层102、第一极低介电胶层103、芯层104、第二极低介电胶层105、第二绝缘聚合物层106和第二铜箔层107，所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层皆为氟系聚合物层，所述芯层为聚酰亚胺层；

所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层皆是Dk(介电常数)值为2.0-3.50(10G Hz)，且Df(介电损耗因子)值为0.002-0.010(10G Hz)的胶层；

所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层皆是Dk值为2.0-3.50(10G Hz)，且Df值为0.0002-0.001(10G Hz)的绝缘层；

所述第一铜箔层与第一绝缘聚合物层接触的一面为内表面，所述第二铜箔层与所述第二绝缘聚合物层接触的一面也为内表面，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层皆是内表面的Rz(粗糙度)值为0.1-1.6μm的低轮廓铜箔层；

所述双面铜箔基板的总厚度为21-420μm；其中，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为1-35μm；所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层的厚度均为5-100μm；所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层的厚度均为2-50μm；所述芯层的厚度为5-50μm。

优选的，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为1-35μm；所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层的厚度均为5-100μm；所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层的厚度均为2-50μm；所述芯层的厚度为5-50μm。

本实施方式中，优选的，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层皆为压延铜箔层(RA/HA/HAV2)或电解铜箔层(ED)。

所述氟系聚合物层中的氟系聚合物选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟乙烯与乙烯基醚共聚物(FEVE)、四氟乙烯与乙烯的共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯与乙烯共聚物(ECTFE)、四氟乙烯、六氟丙烯与偏氟乙烯共聚物(THV)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚三氟氯乙烯(PCTFF)、聚氯乙烯(PVF)、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物(FEP)、乙烯-氟乙烯共聚物(ETF)及四氟乙烯-六氟丙烯-三氟乙烯共聚物(TFB)中的至少一种。

所述第一铜箔层、所述第二铜箔层、所述第一绝缘聚合物层、所述二绝缘聚合物层、所述第一极低介电胶层、所述第二极低介电胶层和所述芯层构成的叠构的整体吸水率在0.01-0.10％。

所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层的树脂材料皆为氟系树脂、环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、双马来酰亚胺系树脂和聚酰亚胺系树脂中的至少一种。

所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层皆为含聚酰亚胺的热固性聚酰亚胺层。

实施方式2：一种具有所述的复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板的FPC，如图2所示，所述FPC包括FRCC 200和所述双面铜箔基板100,所述FRCC和所述双面铜箔基板相压合，所述FRCC包括第三铜箔层201、第三极低介电胶层202以及位于二者之间的聚酰亚胺层203，所述第三铜箔层与所述聚酰亚胺层接触的一面为内表面，所述第三铜箔层的内表面的Rz值为0.1-1.0μm，所述第三极低介电胶层与所述第一铜箔层接触。

以下是本实用新型的实施方式1的具体的实施例，详见表1和表2所示。

表1:

本实用新型的实施方式1的具体的实施例与现有技术的LCP板进行基本性能比较，如下表2记录。

表2：

注：表1和表2性能指标的测试方法执行《软板组装要项测试准则》(TPCA-F-002)。

由表2可知，本实用新型的双面铜箔基板具有极佳的性能，因此复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板具有极佳的高速传输性、低热膨胀系数、在高温湿度环境下稳定的dk/df性能、超低吸水率、良好的UV镭射钻孔能力、适合高密度组装的低反弹力以及极佳的机械性能。

本实用新型优于LCP膜和普通PI型Bond Sheet(粘结片)，适用于5G智能型手机、Apple watch(智能手表)等可穿戴设备。

实施方式2的FPC包括第一、第二铜和第三铜箔层，即为具有三层铜箔层的FPC，结构合理，且本实用新型的FPC由FRCC和双面铜箔基板压合而成，压合后的FPC具有三层铜箔层，其中第三铜箔层和第二铜箔层为外侧的铜箔层，需要高温(260°左右)锡焊并搭载元器件，故对二者剥离强度要求较高(>0.7kgf/cm)，而第一铜箔层为位于中间的内层铜箔层，也称讯号线铜箔层，主要用于导通线路，不需要经过SMT或其它高温制程搭载元器件，故对第一铜箔层与第二极低介电胶层的剥离强度要求较低，只需>0.5kgf/cm即可，传统的观念中一直认为FPC中的铜箔层与其它层的接着强度在一定范围越大越好(至少>0.7kgf/cm)，越不容易分层脱落，大的接着强度一般需要铜箔层的Rz值较大，另由于铜箔层的信号传输过程中具有集肤效应，要实现高频高传输，则需要铜箔层的Rz值越小越好，故大的接着强度与高频高传输之间存在矛盾，而本实用新型的FPC由于第一铜箔层不需要经过SMT或其它高温制程搭载元器件，故对第一铜箔层与第二极低介电胶层的剥离强度要求较低，只需>0.5kgf/cm即可，因此第一铜箔层能够选择Rz值更低、电性更好、插入损耗更低的铜箔层，且不影响FPC的高频高传输性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板，其特征在于：所述双面铜箔基板(100)包括铜箔层、绝缘聚合物层、极低介电胶层和芯层(104)，所述铜箔层包括第一铜箔层(101)和第二铜箔层(107)，所述绝缘聚合物层包括第一绝缘聚合物层(102)和第二绝缘聚合物层(106)，所述极低介电胶层包括第一极低介电胶层(103)和第二极低介电胶层(105)，且所述双面铜箔基板从上到下依次为第一铜箔层(101)、第一绝缘聚合物层(102)、第一极低介电胶层(103)、芯层(104)、第二极低介电胶层(105)、第二绝缘聚合物层(106)和第二铜箔层(107)，所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层皆为氟系聚合物层，所述芯层为聚酰亚胺层；

所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层皆是Dk值为2.0-3.50，且Df值为0.002-0.010的胶层；

所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层皆是Dk值为2.0-3.50，且Df值为0.0002-0.001的绝缘层；

所述第一铜箔层与第一绝缘聚合物层接触的一面为内表面，所述第二铜箔层与所述第二绝缘聚合物层接触的一面也为内表面，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层皆是内表面的Rz值为0.1-1.6μm的低轮廓铜箔层；

所述双面铜箔基板的总厚度为21-420μm；其中，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为1-35μm；所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层的厚度均为5-100μm；所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层的厚度均为2-50μm；所述芯层的厚度为5-50μm。

2.根据权利要求1所述的复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板，其特征在于：所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为1-35μm；所述第一绝缘聚合物层和所述第二绝缘聚合物层的厚度均为5-100μm；所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层的厚度均为2-50μm；所述芯层的厚度为5-50μm。

3.根据权利要求1所述的复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板，其特征在于：所述第一铜箔层、所述第二铜箔层、所述第一绝缘聚合物层、所述二绝缘聚合物层、所述第一极低介电胶层、所述第二极低介电胶层和所述芯层构成整体吸水率在0.01-0.10％的叠构。

4.根据权利要求1所述的复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板，其特征在于：所述第一铜箔层和所述第二铜箔层皆为压延铜箔层或电解铜箔层。

5.根据权利要求1所述的复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板，其特征在于：所述第一极低介电胶层和所述第二极低介电胶层皆为含聚酰亚胺的热固性聚酰亚胺层。

6.一种具有权利要求1所述的复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板的FPC，其特征在于：所述FPC包括FRCC(200)和所述双面铜箔基板(100),所述FRCC和所述双面铜箔基板相压合，所述FRCC包括第三铜箔层(201)、第三极低介电胶层(202)以及位于二者之间的聚酰亚胺层(203)，所述第三铜箔层与所述聚酰亚胺层接触的一面为内表面，所述第三铜箔层的内表面的Rz值为0.1-1.0μm，所述第三极低介电胶层与所述第一铜箔层接触。