CN208657159U - 具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，包括第一铜箔层和芯层，芯层包括若干高分子聚合物薄膜层和若干介电胶层，介电胶层包括第一和第二介电胶层中的至少一种，第一介电胶层是指Dk值6‑30且Df值0.002‑0.020的胶层，第二介电胶层是指Dk值15‑100且Df值0.002‑0.020的胶层，且第二介电胶层的Dk值大于第一介电胶层的Dk值；芯层是指Dk值6‑50且Df值0.002‑0.020的芯层。本实用新型的激光钻孔工艺更佳、不易有内缩的状况、较低的吸湿性、较高的绝缘性、高尺寸安定性、优异的热稳定性、高Dk及低Df电性更佳；可以使用正常压合参数搭配快压机设备或传压机设备、具有成本优势，具备厚膜制作技术。

Description

具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板

技术领域

本实用新型涉及FPC(柔性线路板)技术领域，特别涉及一种高频高传输基板，主要用于高频高速传输FPC领域，比如汽车雷达、全球定位卫星天线、蜂窝电信系统、无线通信天线、数据链接电缆系统、直播卫星、电源背板等。

背景技术

随着信息技术的飞跃发展，无线通信已成为生活之必需。无线通信系统由发射、接受及天线所组成，其中天线是负责电路与空气中电磁能量值转换，为通讯系统不可或缺的基本配备。在天线相关的电路设计中，有时会依赖电容或电感等被动组件来进行天线的匹配。为满足电子产品高功能化、信号传送高频高速化的需求，相关设计的主动组件和被动组件必须增加，电路与组件密度势必增加，这就会造成电磁干扰与噪声增加。为了解决此问题，具有高介电常数及低介电损耗的基板材料是此种设计的最佳选择。

目前市场较多的是PCB用高频板材，其实现途径及缺点有：

1、在接着层加入金属粉体，可得到45以上的高DK值，但同时Df也随之升高，不能真正满足高频高速的需求，并且此类材料在实际应用上容易出现高漏电流的行为，大幅降低了其应用性。

2、只在环氧树脂中加入单纯的高含量高介电陶瓷粉体，但分散环氧树脂中的陶瓷粉体由于偶极排列不规则，使得电偶极偏极化的效应会被抵消，从而提高介电常数值的效果是相当有限的。并由于过高的粉体含量，使得基板的机械强度降低，铜箔间的接着力大幅下降。

在FPC制程使用高频高速材料领域，当前业界主要使用的高频板材较多的为LCP板和PTFE基板，必须要在较高温度(>280℃)才可操作，又面临了不能使用快压机设备，导致加工困难，高温压合后，FPC的厚度均匀度也不佳(不良率>10％)。LCP的DK值在2.9-3.3不够高，达不到高DK的需求。PTFE基板目前硬板在使用，不够柔软，在电性方面，6mil的厚度时DK值在8.0，20mil的厚度时DK值在10，PTFE基板受限于叠构中含浸玻纤布的DK值不高，所以DK值很难做到10以上，更难制得厚度在2-6mil的高DK基板。在软板业界，也有在研究高DK、低DF的基板，其叠构不是复合型的，加入很多粉体加高DK的同时机械特性很小，很容易碎裂，所以很难做得3mil以上的厚膜。

举凡于第201590948 U号中国专利、第M377823号中国台湾专利、第2010-7418A号日本专利和第2011/0114371号美国专利中皆提出具有优良作业性、低成本、低能耗的特点的复合式基板，而第202276545 U号中国专利、第103096612 B号中国专利、第M422159号中国台湾专利和第M531056号中国台湾专利中，则以氟系材料制作高频基板。CN 205105448U中国专利则提出复合式迭构高频低介电性胶膜，CN 205255668U中国专利则提出低介电性能胶膜，CN 105295753B中国专利则提出高频黏着胶水层结构及其制备方法，CN 206490891U中国专利则提出具有复合式叠构的低介电损耗FRCC基板。第TW098124978号中国台湾专利电容基板结构；CN 206490897 U中国专利则提出一种具有高散热效率的FRCC基材。CN206932462 U中国专利则提出复合式LCP高频高速FRCC基材。前期专利仍仅是Dk介于2.0-3.5的高频基板材料，而无法满足高Dk(Dk>8.0)的需求。

实用新型内容

为了满足市场对高频高速可挠性板材的需求，本实用新型提供了一种高Dk、低Df、高绝缘性、高尺寸安定性以及优异的热稳定性的可绕性复合式高频基板。本实用新型提供的复合式高品基板制作FPC工序流程简单、激光钻孔工艺更佳(小孔径<0.05mm)不易有内缩(内缩量≤10μm)的状况、较低的吸湿性、较高的绝缘性、高尺寸安定性、厚度均匀性佳、优异的热稳定性、高Dk及低Df电性更佳、可以使用正常压合参数搭配快压机设备或传压机设备，避免280℃以上的高温，具有成本优势，具备厚膜制作技术，厚度可达20mil，另外接口更为单纯、成本更为低廉以用于多层FPC结构中。

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具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，包括第一铜箔层和芯层，所述芯层包括若干高分子聚合物薄膜层和若干介电胶层，相邻的高分子聚合物薄膜层与介电胶层叠合，所述第一铜箔层位于所述芯层的最外侧的介电胶层的表面，所述介电胶层包括第一介电胶层和第二介电胶层中的至少一种，所述第一介电胶层是指Dk值6-30且Df值0.002-0.020的胶层，所述第二介电胶层是指Dk值15-100且Df值0.002-0.020的胶层，且所述第二介电胶层是Dk值大于所述第一介电胶层的Dk值的胶层；所述芯层是指Dk值6-100且Df值0.002-0.020的芯层；

所述芯层的总厚度Z符合下式关系式：

Z＝nX+mY+oW

关系式中，n表示所述高分子聚合物薄膜层的层数；m表示所述第一介电胶层的层数；o表示所述第二介电胶层的层数；X表示所述高分子聚合物薄膜层的厚度，Y表示所述第一介电胶层的厚度，W表示所述第二介电胶层的厚度，且X、Y和W值根据特定Z值而定。

为了解决上述问题，本实用新型采用的进一步技术方案是：

所述第一介电胶层和所述第二介电胶层的厚度均为5-75μm；所述高分子聚合物薄膜层的厚度为5-200μm；所述芯层的总厚度为1-20mil。

进一步地说，所述介电胶层为所述第一介电胶层，所述芯层由若干所述第一介电胶层和若干所述高分子聚合物薄膜层组成，所述第一介电胶层与所述高分子聚合物薄膜层间隔设置，且所述第一介电胶层位于所述芯层的最外侧。

进一步地说，所述介电胶层由所述第一介电胶层和所述第二介电胶层组成，所述芯层由若干所述第一介电胶层、若干所述第二介电胶层以及若干所述高分子聚合物薄膜层组成，所述第一介电胶层或所述第二介电胶层与高分子聚合物薄膜层间隔设置，且所述第一介电胶层位于所述芯层的最外侧。

进一步地说，所述高频基板为单面带胶覆铜基板，所述单面带胶覆铜基板包括离型层，所述芯层位于所述第一铜箔层和离型层之间。

进一步地说，所述高频基板为双面覆铜基板，所述双面覆铜基板包括第二铜箔层，所述芯层位于所述第一铜箔层和第二铜箔层之间。

进一步地说，所述第一介电胶层和所述第二介电胶层的厚度均为25-50μm；所述高分子聚合物薄膜层的厚度为5-25μm；所述芯层的总厚度为2-10mil。

进一步地说，所述高分子聚合物薄膜层是PI(聚酰亚胺)、PS(聚苯乙烯)、PA(聚酰胺)、PAI(聚酰胺—酰亚胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)或PEN(聚苯二甲酸乙二醇酯)高分子聚合物薄膜。

本实用新型的有益效果是：

一、实用新型的复合式高频基板的芯层包括若干层间隔叠合的高分子聚合物薄膜层和介电胶层，由于第一、第二介电胶层皆具有高Dk和Df的特性，使制得的复合式高频基板不但电性良好，可以提供芯片间的稳压，去除高频干扰，而且具有优异的热稳定性、尺寸安定性、超低吸水率以及较佳的机械性能、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；本实用新型的芯层属于热固性胶系，激光钻孔工艺更佳，小孔径适用于小于50微米的小孔径加工，不易有内缩状况，内缩量≤10μm；压合时膜厚均匀，阻抗控制良好，适用于高频高速传输FPC；

再者，涂布法当前技术最多只能涂2mil左右的厚度的膜，而本实用新型的复合式高频基板采用若干层高分子聚合物薄膜层和若干层介电胶层间隔叠合的方式，使得复合式高频基板的厚度范围广(其中芯层的厚度范围可达1-20mil)，且可控性好，具备厚膜制备技术，可轻易得到5mil以上的高频基板厚膜，而且在厚膜的情况下，本实用新型依然具有高Dk和低Df的特性；

再者，从试验数据能够看出显示，本实用新型的高频基板具有低吸水率，吸水率为0.01-0.5％；

再者，从试验数据能够看出显示，本实用新型的第一或第二铜箔层与第一介电胶层的接着强度＞0.8kgf/cm；

二、本实用新型的复合式高频基板包括若干层高分子聚合物薄膜层，由于高分子聚合物薄膜层与介电胶层间隔设置，且高分子聚合物薄膜层是PI、PS等高分子聚合物薄膜，可以提供以下作用：1)提高复合式高频基板的机械强度；2)提高复合式高频基板的破坏电压值及防止漏电流；3)提高复合式高频基板的绝缘阻抗；4)提高复合式高频基板的尺寸安定性；4)使得复合式高频基板具有低热膨胀性；

三、本实用新型的具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板的搭配结构组成简单，可以节省下游的加工工序，叠加成多层板时，由于中间的铜箔层不需要经过SMT或其它高温制程搭载组件，所以对于剥离强度要求较低，只需要0.5kgf/cm以上即可，所以可以选择粗糙度更低，电性更好，插入损耗更低的铜箔。

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(单面带胶覆铜基板，且介电胶层为第一介电胶层)；

图2是本实用新型的实施方式2的结构示意图(双面覆铜基板，且介电胶层为第一介电胶层)；

图3是本实用新型的实施方式3的结构示意图(单面带胶覆铜基板，且介电胶层由第一和第二介电胶层组成)；

图4是本实用新型的实施方式4的结构示意图(双面覆铜基板，且介电胶层由第一和第二介电胶层组成)；

图5是比较例激光钻孔后的金相图；(放大20ⅹ10倍数)

图6是实施例激光钻孔后的金相图；(放大20ⅹ10倍数)

附图中各部分标记如下：

芯层10、高分子聚合物薄膜层101、第一介电胶层102、第二介电胶层103、第一铜箔层20、离型层30和第二铜箔层40。

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。

实施方式：一种具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，如图1到图4所示，包括第一铜箔层20和芯层10，所述芯层10包括若干高分子聚合物薄膜层101和若干介电胶层，相邻的高分子聚合物薄膜层与介电胶层叠合，所述第一铜箔层位于所述芯层的最外侧的介电胶层的表面，所述介电胶层包括第一介电胶层102和第二介电胶层103中的至少一种，所述第一介电胶层是指Dk值6-30(10G HZ)且Df值0.002-0.020(10G HZ)的胶层，所述第二介电胶层是指Dk值15-100(10G HZ)且Df值0.002-0.020(10G HZ)的胶层，且所述第二介电胶层是Dk值大于所述第一介电胶层的Dk值的胶层；所述芯层是指Dk值6-100(10G HZ)且Df值0.002-0.020(10G HZ)的芯层；

所述芯层的总厚度Z符合下式关系式：

Z＝nX+mY+oW

关系式中，n表示所述高分子聚合物薄膜层的层数；m表示所述第一介电胶层的层数；o表示所述第二介电胶层的层数；X表示所述高分子聚合物薄膜层的厚度，Y表示所述第一介电胶层的厚度，W表示所述第二介电胶层的厚度，且X、Y和W值根据特定Z值而定。

所述第一介电胶层和所述第二介电胶层的厚度均为5-75μm；所述高分子聚合物薄膜层的厚度为5-200μm；所述芯层的总厚度为1-20mil。

本实施方式中，较佳的是，所述第一介电胶层和所述第二介电胶层的厚度均为25-50μm；所述高分子聚合物薄膜层的厚度为5-25μm；所述芯层的总厚度为2-10mil。

所述介电胶层为所述第一介电胶层，所述芯层由若干所述第一介电胶层和若干所述高分子聚合物薄膜层组成，所述第一介电胶层与所述高分子聚合物薄膜层间隔设置，且所述第一介电胶层位于所述芯层的最外侧。

或者，所述介电胶层由所述第一介电胶层和所述第二介电胶层组成，所述芯层由若干所述第一介电胶层、若干所述第二介电胶层以及若干所述高分子聚合物薄膜层组成，所述第一介电胶层或所述第二介电胶层与高分子聚合物薄膜层间隔设置，且所述第一介电胶层位于所述芯层的最外侧。

所述高频基板为单面带胶覆铜基板(即单面带胶覆铜基板FRCC)，所述单面带胶覆铜基板包括离型层，所述芯层位于所述第一铜箔层和离型层之间。

或者，所述高频基板为双面覆铜基板(即双面覆铜基板)，所述双面覆铜基板包括第二铜箔层，所述芯层位于所述第一铜箔层和第二铜箔层之间。

本实施方式中，较佳的是，所述一铜箔层和所述第二铜箔层均可为低轮廓铜箔层，且Rz(表面粗糙度)值皆为0.1-2.0μm，优选为0.5-1.0μm，厚度为1-35μm，优选6-18μm。

所述低轮廓铜箔层为压延铜箔层(ED)或电解铜箔层(RA)。

优选的，所述低轮廓铜箔层为压延铜箔层，更佳的为日矿金属有限公司的HA或HAV2产品。

所述第一介电胶层和所述第二介电胶层皆包括组分A和组分B中的至少一种；所述组分A的比例之和为介电胶层的总固含量的5-98％(重量百分比),所述组分B为介电胶层的总固含量的5-80％(重量百分比)；

所述组分A包括烧结二氧化硅、强介电性陶瓷粉体、导电性粉体、铁氟龙、氟系树脂和磷系耐燃剂中的至少一种；

所述组分B包括高分子聚合物树脂和高分子树脂中的至少一种。

本实施方式中，所述第一导电胶层和所述第二导电胶层皆还包括其它成分，比如催化剂、硬化剂，但不限于此；且其它成分含量为介电胶层总固含量的5-8％(重量百分比)。

较佳的是，所述强介电性陶瓷粉体为BaTiO₃、SrTiO₃和Ba(Sr)Ti O₃中的至少一种；其中强介电性陶瓷粉体比例之和为介电胶层的总固含量的0-90％(重量百分比)；

所述导电性粉体为过渡金属粉体、过渡金属的合金粉体、碳黑、碳纤维和金属氧化物中的至少一种，其中导电性粉体的比例之和为介电胶层的总固含量的0-45％(重量百分比)。

所述高分子聚合物薄膜层是PI(聚酰亚胺)、PS(聚苯乙烯)、PA(聚酰胺)、PAI(聚酰胺—酰亚胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)或PEN(聚苯二甲酸乙二醇酯)高分子聚合物薄膜，但不限于此。

所述第一介电胶层和所述第二介电胶层的中的高分子聚合物树脂和/或高分子树脂皆为氟系树脂、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树脂中的至少一种。

所述离型层可以是离型膜，其材料为聚丙烯、双向拉伸聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种，且可以是具双面离型能力的离型膜，又或是使用离型纸。

实施方式1：一种具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，如图1所示，所述高频基板为单面带胶覆铜基板，所述介电胶层为所述第一介电胶层102，所述芯层10由若干所述第一介电胶层102和若干所述高分子聚合物薄膜层101组成，所述第一介电胶层与所述高分子聚合物薄膜层间隔设置，且所述第一介电胶层位于所述芯层的最外侧。

所述单面带胶覆铜基板还包括离型层30，所述芯层位于所述第一铜箔层和离型层之间。

实施方式2：一种具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，如图2所示，结构与实施方式1类似，不同之处在于：所述高频基板为双面覆铜基板，所述双面覆铜基板还包括第二铜箔层40，所述芯层位于所述第一铜箔层20和第二铜箔层40之间。

实施方式3：一种具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，如图3所示，所述高频基板为单面带胶覆铜基板，所述介电胶层由所述第一介电胶层102和所述第二介电胶层103组成，所述芯层由若干所述第一介电胶层、若干所述第二介电胶层以及若干所述高分子聚合物薄膜层101组成，所述第一介电胶层或所述第二介电胶层与高分子聚合物薄膜层间隔设置，且所述第一介电胶层位于所述芯层的最外侧。

所述单面带胶覆铜基板还包括离型层30，所述芯层位于所述第一铜箔层和离型层之间。

实施方式4：一种具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，如图4所示，结构与实施例3类似，不同之处在于：所述高频基板为双面覆铜基板，所述双面覆铜基板还包括第二铜箔40，所述芯层10位于所述第一铜箔层30和第二铜箔层40之间。

以下是本实用新型的实施方式2和4的具体的实施例以及比较例的性能指标，详见表1，表2是表1的各性能指标的测试方法。

表1:

表2：

注：比较例1和比较例2为LCP基板，比较例3为PTFE基板。

由表1可知，本实用新型的复合式高频基板具有极佳的高速传输性、厚度均勻性佳、低热膨胀系数、容易达成高厚度绝缘层、高Dk、低Df性能、超低吸水率，可以去除高频段的噪声干扰，有益于芯片间的稳压，特别适用于高频高速传输FPC领域，比如汽车雷达、全球定位卫星天线、蜂窝电信系统、无线通信天线、数据链接电缆系统、直播卫星、电源背板等。

从表1以及图5和图6可以看出，本实用新型激光钻孔(特别是小孔径孔)后不易内缩，孔的边缘整齐、美观。

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 (8)

1.一种具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，其特征在于：包括第一铜箔层和芯层，所述芯层包括若干高分子聚合物薄膜层和若干介电胶层，相邻的高分子聚合物薄膜层与介电胶层叠合，所述第一铜箔层位于所述芯层的最外侧的介电胶层的表面，所述介电胶层包括第一介电胶层和第二介电胶层中的至少一种，所述第一介电胶层是指Dk值6-30且Df值0.002-0.020的胶层，所述第二介电胶层是指Dk值15-100且Df值0.002-0.020的胶层，且所述第二介电胶层是Dk值大于所述第一介电胶层的Dk值的胶层；所述芯层是指Dk值6-100且Df值0.002-0.020的芯层；

所述芯层的总厚度Z符合下式关系式：

Z＝nX+mY+oW

关系式中，n表示所述高分子聚合物薄膜层的层数；m表示所述第一介电胶层的层数；o表示所述第二介电胶层的层数；X表示所述高分子聚合物薄膜层的厚度，Y表示所述第一介电胶层的厚度，W表示所述第二介电胶层的厚度，且X、Y和W值根据特定Z值而定。

2.根据权利要求1所述的具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，其特征在于：所述第一介电胶层和所述第二介电胶层的厚度均为5-75μm；所述高分子聚合物薄膜层的厚度为5-200μm；所述芯层的总厚度为1-20mil。

3.根据权利要求1所述的具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，其特征在于：所述介电胶层为所述第一介电胶层，所述芯层由若干所述第一介电胶层和若干所述高分子聚合物薄膜层组成，所述第一介电胶层与所述高分子聚合物薄膜层间隔设置，且所述第一介电胶层位于所述芯层的最外侧。

4.根据权利要求1所述的具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，其特征在于：所述介电胶层由所述第一介电胶层和所述第二介电胶层组成，所述芯层由若干所述第一介电胶层、若干所述第二介电胶层以及若干所述高分子聚合物薄膜层组成，所述第一介电胶层或所述第二介电胶层与高分子聚合物薄膜层间隔设置，且所述第一介电胶层位于所述芯层的最外侧。

5.根据权利要求1所述的具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，其特征在于：所述高频基板为单面带胶覆铜基板，所述单面带胶覆铜基板包括离型层，所述芯层位于所述第一铜箔层和离型层之间。

6.根据权利要求1所述的具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，其特征在于：所述高频基板为双面覆铜基板，所述双面覆铜基板包括第二铜箔层，所述芯层位于所述第一铜箔层和第二铜箔层之间。

7.根据权利要求2所述的具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，其特征在于：所述第一介电胶层和所述第二介电胶层的厚度均为25-50μm；所述高分子聚合物薄膜层的厚度为5-25μm；所述芯层的总厚度为2-10mil。

8.根据权利要求1所述的具有高Dk和低Df特性的复合式高频基板，其特征在于：所述高分子聚合物薄膜层是PI、PS、PA、PAI、PEEK、PET或PEN高分子聚合物薄膜。