CN215121302U

CN215121302U - 一种复合式高频基板

Info

Publication number: CN215121302U
Application number: CN202120757736.9U
Authority: CN
Inventors: 李韦志; 何家华; 杜伯贤; 林志铭; 李建辉
Original assignee: Yasen Electronic Materials Technology Dongtai Co ltd; Kunshan Aplus Tec Corp
Current assignee: Yasen Electronic Materials Technology Dongtai Co ltd; Kunshan Aplus Tec Corp
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2031-04-14

Abstract

本实用新型公开了一种复合式高频基板，包括第一铜箔层、第一高频树脂胶层、复合结构膜层、第二高频树脂胶层和第二铜箔层；所述复合结构膜层为一种由低介电薄膜层以及第三高频树脂胶层交替组成的奇数层结构；所述复合结构膜层与所述第一高频树脂胶层/所述第二高频树脂胶层接触的一面为所述低介电薄膜层。本实用新型选择用复合型结构制作复合基板不但电性良好特别是传输损耗极低，成本具备优势、制程工序较短、低CTE、良好的尺寸安定性、在高温湿度环境下稳定的dk/df性能、超低吸水率、极佳的机械性能、高接着强度以及可以提供厚低介电介质层等优势。

Description

一种复合式高频基板

技术领域

本实用新型属于印刷电路板技术领域，特别是涉及一种复合式高频基板。

背景技术

随着信息技术的飞跃发展，当今全球5G等高传速技术大量推广、毫米波传输加速推进，为满足信号传送高频高速化以及降低终端设备生产成本，市场上呈现出各种形式的混压结构多层板设计与应用。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，从而在信息技术要求高频高速的发展驱势下，目前FPC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。

当前业界主要所使用的高频板材主要为LCP(Liquid crystal polymer)板、氟系树脂纤维板、MPI(Modified polyimide)板。LCP薄膜制成的基板虽然加工性较佳且在高温高湿环境下由于低吸水率传输损耗表现也稳定，但面临的问题则是其介电性能很难进一步再改质下降，其损耗因子虽可达0.002～0.003 但介电常数多在3.2～4.0之间，相比于氟系材料在高速传输场景较为受限，且其同氟系材料一样因为表面特性问题接着力偏低在金属导体的损失上亦很难再下降，而目前市场上量产的LCP薄膜熔点在300℃左右，这在后续高温组装制程会造成厚度均勻性不佳的问题，此外LCP薄膜由于市面上具备供应能力的厂商少，供应量无法满足业界需求外，成本也居高不下。氟系树脂具有低介电常数和低介电损耗等优异的电气特性，如聚四氟乙烯(PTFE)氟系基板在频率10GHz下的介电常数(Dielectricconstant，Dk)约为2.1、介电损耗因子(Dielectric loss factor，Df)约为0.0004，其亦具有约为0.03％的低吸水率的优异性质。然而，除了同氟系材料一样因为表面特性接着力低，难以选择适当的铜箔降低导体损失外，其高热膨胀系数(约200ppm/℃)易造成尺寸安定性不佳、镭射钻孔时内缩量过大导致金属化困难以及线路断裂，尺寸的变化会直接影响到导体线路的制作及对位偏移等问题，尤其是高密度化要求，线路越来越微细的状况下，影响程度则更为明显，故直接将氟系聚合物制成基板，虽可得到极低Dk/Df，但实际应用并不可行，一般都会搭配其他低热膨胀系数的材料，在结构或组成上进行复合来改善加工性，使得总体介电性能不如预期。

举凡于第US 3676566 A号美国专利提出聚酰亚胺和氟碳聚合物的复合层状结构，第TW M531056U号中国台湾专利、第CN 103096612 B号中国专利、第CN 202276545 U号中国专利、第TW M422159U1号中国台湾专利、第TW M436933U1号中国台湾专利、第CN 202773176U号中国专利等提出高频基板结构，第CN 105269884 B号中国专利提出复合式高频双面铜箔基板及其制造方法，第TW I645977B号中国台湾专利提出PI型高频高速传输用双面铜箔基板及其制备方法，第CN 207772540 U号中国专利提出LCP或氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板，第CN 207744230 U号中国专利提出复合式氟系聚合物高频高传输双面铜箔基板及制备方法，第CN 105295753 B号中国专利提出高频黏着胶水层的结构及其制备方法，第CN 105282959 B号中国专利提出具有低Dk和Df特性的高频覆盖膜及其制备方法，上述前期专利并无揭露与本实用新型相同结构及性质的高频基板。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种复合式高频基板，叠构包括低介电薄膜层、高频树脂胶层及铜箔层。该叠构的优点是利用薄膜类如改性聚酰亚胺薄膜的低CTE以及厚膜的双轴延伸下CTE的对称性支撑基板整体的热膨胀值特性、加工性，使基板具有低且均匀的热膨胀系数、有良好的尺寸安定性以及低翘曲高度，且薄膜相比树脂涂布通常具有更好与稳定的机械特性、钻孔加工特性。高频树脂胶层具备强的接着力，能够选用低粗糙度的铜箔来有效降低高频段讯号传输时导体损失的影响，相比薄膜直接压合铜箔所需温度较低(由于薄膜熔点多大于300℃，需要更高的压合温度)，也降低了设备要求产生的成本。此外，和一般聚酰亚胺或改性聚酰亚胺薄膜相比，高频树脂胶的吸湿性及Dk/Df均较低，故利用低介电薄膜和高频树脂胶的复合膜取代传统只靠低介电薄膜如LCP膜、聚酰亚胺膜或改性聚酰亚胺膜作为介质层，除了容易制造厚的低介电介质层，制成基板的吸湿性和电性较佳，亦可降低成本增加竞争优势。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种复合式高频基板，从上到下依次包括第一铜箔层、第一高频树脂胶层、复合结构膜层、第二高频树脂胶层和第二铜箔层；

所述复合结构膜层为一种由低介电薄膜层以及第三高频树脂胶层交替组成的奇数层结构；

所述复合结构膜层与所述第一高频树脂胶层/所述第二高频树脂胶层接触的一面为所述低介电薄膜层。

进一步地说，所述第一高频树脂胶层、所述第二高频树脂胶层和所述第三高频树脂胶层均是指Dk值为2.00-3.50 10G Hz且Df值为0.001-0.010 10G Hz的低介电胶层。

进一步地说，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层均为ED铜箔层、RA铜箔层、HA铜箔层和HA-V2铜箔层中的一种。

进一步地说，所述复合式高频基板的总厚度为35-700μm，其中，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为6-70μm；所述第三高频树脂胶层的厚度为5-50μm；所述低介电薄膜层的厚度为8-100μm。

进一步地说，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层两者皆是表面粗糙度RZ 为0.4-2.0μm的铜箔层。

进一步地说，所述低介电薄膜层是指Dk值为2.0-3.5 10G Hz且Df值为 0.002-0.020 10G Hz的薄膜；所述低介电薄膜层为聚酰亚胺薄膜层、改性聚酰亚胺薄膜层、氟乙烯-丙烯的共聚物薄膜层、四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物薄膜层、聚四氟乙烯薄膜层、液晶聚合物薄膜层、聚醚醚酮薄膜层、聚苯醚薄膜层和聚苯硫醚薄膜层中的一种。

进一步地说，所述复合式高频基板的整体吸水率在0.1-1.0％；所述复合式高频基板的整体CTE在5-50ppm/℃。

本实用新型的有益效果：本实用新型的复合式基板主要是为了解决毫米波传输的传输损耗问题以及通过复合式结构解决LCP基板、氟系基板、MPI 基板常见的加工性问题，具有极低的介电损耗以及介电常数、均匀且低的热膨胀系数、在高温或高湿环境下具有优异的传输性能；通过复合型结构能很有效的增厚，达到低传输损耗需求设计，通过高频树脂胶层的使用很大的降低加工温度，因而具有极佳的厚度均匀性以及成本优势。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图(复合结构膜层为3层)；

图2是本实用新型的结构示意图(复合结构膜层为5层)；

图3是本实用新型比较例1和比较例2的结构示意图；

图4是本实用新型比较例3和比较例4的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：一种复合式高频基板，如图1或图2所示，从上到下依次包括第一铜箔层101、第一高频树脂胶层102、复合结构膜层103、第二高频树脂胶层104和第二铜箔层105；

所述复合结构膜层为一种由低介电薄膜层1031以及第三高频树脂胶层 1032交替组成的奇数层结构；

所述第一高频树脂胶层、所述第二高频树脂胶层和所述第三高频树脂胶层均是指Dk值为2.00-3.50(10G Hz)且Df值为0.001-0.010(10G Hz)的低介电胶层。

所述第一铜箔层和所述第二铜箔层均为ED铜箔层、RA铜箔层、HA铜箔层和HA-V2铜箔层中的一种。

所述复合式高频基板的总厚度为35-700μm，其中，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为6-70μm；所述第三高频树脂胶层的厚度为5-50μ m；所述低介电薄膜层的厚度为8-100μm。优选的是，所述复合式高频基板的总厚度为85-300μm，其中，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为 12-18μm；所述第三高频树脂胶层的厚度10-25μm；所述低介电薄膜层的厚度为12-50μm。

所述第一铜箔层和所述第二铜箔层两者皆是表面粗糙度RZ为0.4-2.0μm 的铜箔层。

所述低介电薄膜层是指Dk值为2.0-3.5(10G Hz)且Df值为 0.002-0.020(10G Hz)的薄膜；所述低介电薄膜层为聚酰亚胺薄膜层、改性聚酰亚胺薄膜层、氟乙烯-丙烯的共聚物薄膜层、四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物薄膜层、聚四氟乙烯薄膜层、液晶聚合物薄膜层、聚醚醚酮薄膜层、聚苯醚薄膜层和聚苯硫醚薄膜层中的一种。优选为聚酰亚胺薄膜层、改性聚酰亚胺薄膜层。

所述第一高频树脂胶层、所述第二高频树脂胶层和所述第三高频树脂胶层的材料为氟树脂、环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、热固性聚酰亚胺系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、聚碳酸酯树脂、特种氰酯、聚砜树脂、双马来酰亚胺系树脂和聚酰亚胺树脂、聚醚砜、改性聚酰亚胺树脂、液晶聚合物、聚醚醚酮、聚乙烯、聚苯乙烯、改性低介电BT树脂、聚苯醚、聚烯烃和聚四氟乙烯中的至少一种。优选的是，所述第三高频树脂胶层为热固型聚酰亚胺系树脂胶层，第三高频树脂胶层中的聚酰亚胺含量为40％-95％。

所述复合式高频基板的整体吸水率在0.1-1.0％；所述复合式高频基板的整体CTE在5-50ppm/℃。优选的是，整体吸水率在0.3-0.8％，整体CTE在 5-15ppm/℃。

实施方式a)，当复合结构膜层为3层时，所述的复合式高频基板的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制备复合结构膜，先将一低介电薄膜层涂布第三高频树脂胶层后压合另一低介电薄膜层并烘干固化；

步骤二、将步骤一所得材料涂布第一高频树脂胶层后压合第一铜箔层并烘干固化；

步骤三、将步骤二所得材料的非第一铜箔层的一面涂布第二高频树脂胶层后压合第二铜箔层并烘干固化，得到本复合式高频基板。

实施方式b)，当复合结构膜层为大于3层时，所述的复合式高频基板的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、准备一低介电薄膜层涂布第三高频树脂胶层再贴合于另一低介电薄膜层上后烘干固化；

步骤二、将上一步骤得到的材料涂布第三高频树脂胶层后贴合于另一低介电薄膜层上后烘干固化，此步骤重复N次，N为不小于1的正整数；

步骤三、将步骤二所得材料涂布第一高频树脂胶层后压合第一铜箔层并烘干固化；

步骤四、将步骤三所得材料非第一铜箔层的一面涂布第二高频树脂胶层后压合第二铜箔层并烘干固化，得到本复合式高频基板。

本实用新型的实施例1-实施例4与现有技术搭配的LCP基板200(比较例1和比较例2，如图3所示，由铜箔层201和LCP薄膜层202构成)、氟系基板300(比较例3和比较例4，如图4所示，是由聚酰亚胺层303、改性氟系树脂层302和铜箔层301组成的基板)进行基本性能比较，如下表1记录。

实施例1、实施例2组成见实施方式a)(结构如图1所示)，实施例1每层低介电薄膜层的厚度为25um，实施例2每层低介电薄膜层的厚度为50um、每层第三高频树脂胶层的厚度为25um；

实施例3、实施例4组成见实施方式b)(结构如图2所示)，实施例3每层低介电薄膜层的厚度为12.5um，实施例4每层低介电薄膜层的厚度为25um、每层第三高频树脂胶层的厚度为25um。

此外，实施例1～4以及比较例1～4所使用的第一铜箔层、第二铜箔层皆为电解铜箔。实施例1～4的第三高频树脂胶层、第一高频树脂胶层和第二高频树脂胶层的组成中，以各层的总重量计，含有60％的热固性聚酰亚胺树脂、20％的阻燃剂、10％的环氧树脂、8％的烧结二氧化硅以及2％的氟系树脂。实施例1～4的低介电薄膜层为高频聚酰亚胺薄膜(PIAM，FS type)。比较例1 和2的LCP薄膜层是使用液晶聚合物(LCP)薄膜(Kuraray，Vecstar CT-Z)。比较例3和比较例4的氟系基板分别为同业Dupont(TK系列)以及Shirre(PT系列)的市售基板。

表1

由表1的性能对比结果可知，本申请的复合式基板不但电性良好特别是传输损耗极低、低CTE、良好的尺寸安定性、在高温高湿环境下稳定的Dk/Df 性能、超低吸水率、高接着强度以及提供厚低介电介质层等优势。

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变换，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

1.一种复合式高频基板，其特征在于：从上到下依次包括第一铜箔层、第一高频树脂胶层、复合结构膜层、第二高频树脂胶层和第二铜箔层；

2.根据权利要求1所述的复合式高频基板，其特征在于：所述第一高频树脂胶层、所述第二高频树脂胶层和所述第三高频树脂胶层均是指Dk值为2.00-3.50 10G Hz且Df值为0.001-0.010 10G Hz的低介电胶层。

3.根据权利要求1所述的复合式高频基板，其特征在于：所述第一铜箔层和所述第二铜箔层均为ED铜箔层、RA铜箔层、HA铜箔层和HA-V2铜箔层中的一种。

4.根据权利要求1所述的复合式高频基板，其特征在于：所述复合式高频基板的总厚度为35-700μm，其中，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的厚度均为6-70μm；所述第三高频树脂胶层的厚度为5-50μm；所述低介电薄膜层的厚度为8-100μm。

5.根据权利要求1所述的复合式高频基板，其特征在于：所述第一铜箔层和所述第二铜箔层两者皆是表面粗糙度RZ为0.4-2.0μm的铜箔层。

6.根据权利要求1所述的复合式高频基板，其特征在于：所述低介电薄膜层是指Dk值为2.0-3.5 10G Hz且Df值为0.002-0.020 10G Hz的薄膜；所述低介电薄膜层为聚酰亚胺薄膜层、改性聚酰亚胺薄膜层、氟乙烯-丙烯的共聚物薄膜层、四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物薄膜层、聚四氟乙烯薄膜层、液晶聚合物薄膜层、聚醚醚酮薄膜层、聚苯醚薄膜层和聚苯硫醚薄膜层中的一种。

7.根据权利要求1所述的复合式高频基板，其特征在于：所述复合式高频基板的整体吸水率在0.1-1.0％；所述复合式高频基板的整体CTE在5-50ppm/℃。