阅读说明：本技术 一种高频低损耗无胶挠性覆铜板及其制作方法 (high-frequency low-loss glue-free flexible copper-clad plate and manufacturing method thereof ) 是由 刘仁成 高继亮 谢文波 黄道明 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高频低损耗无胶挠性覆铜板,包括设于顶层和底层的两层铜箔、分别形成于该两层铜箔内侧表面的氟树脂膜、以及设于上下两层氟树脂膜之间的PI膜；所述氟树脂膜是由氟树脂涂布液涂布至所述铜箔上形成的膜层,其厚度为3～50μm；所述氟树脂膜的熔融温度≥290℃,其对铜箔的剥离强度大于1.0kg/cm,对聚酰亚胺膜的剥离强度大于0.6kg/cm；所述氟树脂膜与PI膜的厚度比为1:4～2:1；所述覆铜板在20～40GHz频率的介电常数低于3.0,介电损耗低于2‰,耐弯折性大于30万次、线性膨胀系数小于30ppm。本发明可减少高频信号在传输过程中的损耗。(The invention provides high-frequency low-loss glue-free flexible copper clad laminate, which comprises two layers of copper foils arranged on a top layer and a bottom layer, fluororesin films respectively formed on the inner side surfaces of the two layers of copper foils, and PI films arranged between the upper layer and the lower layer of fluororesin films, wherein the fluororesin films are film layers formed by coating fluororesin coating liquid on the copper foils, the thickness of the fluororesin films is 3-50 mu m, the melting temperature of the fluororesin films is more than or equal to 290 ℃, the peeling strength of the fluororesin films to the copper foils is more than 1.0kg/cm, the peeling strength of the fluororesin films to polyimide films is more than 0.6kg/cm, the thickness ratio of the fluororesin films to the PI films is 1: 4-2: 1, the dielectric constant of the copper clad laminate at the frequency of 20-40 GHz is less than 3.0, the dielectric loss is less than 2 thousandths, the bending resistance is more than 30 ten thousand times, and the linear expansion coefficient is less.)

一种高频低损耗无胶挠性覆铜板及其制作方法

技术领域

本发明涉及挠性印制电路板技术领域，尤其是涉及一种高频低损耗无胶挠性覆铜板及其制作方法。

背景技术

柔性电路板(简称FPC)是电子产品中不可或缺的材料，目前被广泛应用于计算机及其***设备、通讯产品以及消费性电子产品中。近年来，随着电子信息产品的快速发展，尤其5G通讯的商业应用，要求具有更高的信号传输速度、更低的信号传输损失，也对挠性覆铜板提出了具有低介电常数、低介质损耗的要求。

传统挠性覆铜板的介电常数通常为3.5～4.0，介电损耗为2％左右，若应用于5G通讯，由于介电常数和介电损耗太大，导致高频信号被吸收、损耗，所以，传统挠性覆铜板已经无法满足新形势下高频高速的最新需求。因此，制作能应用于高频高速领域的柔性电路板就成为电子电路行业新的研究热点之一。

目前，印刷线路板(简称PCB)行业中，通常采用聚四氟乙烯树脂(简称PTFE)可获得较低介电常数，以满足PCB行业对高频信号传输的要求，但其需要用陶瓷、玻纤布增强，属于硬质覆铜板，且聚四氟乙烯树脂没有粘接性、线性膨胀系数大、不耐弯折，不能应用于挠性覆铜板领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高频低损耗的无胶挠性覆铜板及其制作方法，减少高频信号在传输过程中的损耗。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高频低损耗无胶挠性覆铜板，包括设于顶层和底层的两层铜箔、分别形成于该两层铜箔内侧表面的氟树脂膜、以及设于上下两层氟树脂膜之间的PI膜；所述氟树脂膜是由氟树脂涂布液涂布至所述铜箔上形成的膜层，其厚度为3～50μm；所述氟树脂膜的熔融温度≥290℃，其对铜箔的剥离强度大于1.0kg/cm，对聚酰亚胺膜的剥离强度大于0.6kg/cm；所述氟树脂膜与PI膜的厚度比为1:4～2:1；所述覆铜板在20～40GHz频率的介电常数低于3.0，介电损耗低于2‰，耐弯折性大于30万次、线性膨胀系数小于30ppm。

作为优选方式，所述铜箔为电子级铜箔，其厚度为5～50μm；所述聚酰亚胺膜为电子级聚酰亚胺膜，其厚度为6～100μm。

作为优选方式，所述氟树脂膜与PI膜的厚度比为1:2。

作为优选方式，所述氟树脂涂布液是向氟树脂乳液中按其重量比加入5～30％丙酮、丁酮、甲基异丁基酮中的一种或几种，再加入2～10％的聚酰胺酸或氟聚酰胺酸制得；

所述氟树脂乳液是向改性氟树脂微粉中按重量比加入1～5％全氟辛酸或全氟辛酸铵，1～8％聚全氟乙烯醚，加入溶剂N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种40～50％，搅拌至分散均匀所得；

所述改性氟树脂微粉是由四氟乙烯、全氟丙烯中的一种或两种60～80份，全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的一种或两种10～50份，丙烯酸酯或乙酸乙烯酯中的一种或两种1～5份，加入乳化剂，采用乳液聚合或悬浮共聚合成改性氟树脂后，进行破乳，清洗所得。

作为优选方式，所述改性氟树脂微粉的粒径为5～50μm。

本发明提供一种高频低损耗无胶挠性覆铜板的制作方法，包括以下步骤：

步骤一，配制氟树脂涂布液；

(1)合成改性氟树脂微粉；

按重量份取四氟乙烯和/或全氟丙烯60～80份，全氟乙基乙烯基醚和/或全氟丙基乙烯基醚10～50份，丙烯酸酯0.5～2份和/或乙酸乙烯酯1～5份，加入乳化剂，合成改性氟树脂；将所述改性氟树脂进行破乳，清洗，得到改性氟树脂微粉；

(2)配制氟树脂涂布液；

向所述改性氟树脂微粉中按重量比加入1～5％全氟辛酸或全氟辛酸铵，1～8％聚全氟乙烯醚，加入溶剂N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种40～50％，搅拌至完全均匀，得到氟树脂乳液；

向所述氟树脂乳液中按重量比加入5～30％丙酮、丁酮、甲基异丁基酮中的一种或几种，再加入2～10％的聚酰胺酸或氟聚酰胺酸，得到氟树脂涂布液；

步骤二，制作氟树脂复合材料；

将步骤一中所得氟树脂涂布液涂布在铜箔1表面，以1～10m/min的车速，经80～240℃烘箱，进行干燥，收卷，在铜箔1上得到氟树脂粉末涂层，然后再置于260～350℃烘箱、2～10m/min车速，在线烘烤，成膜，得到氟树脂膜2，即制得由铜箔1和氟树脂膜2构成的氟树脂复合材料10；

步骤三，制作成品挠性覆铜板；

将两层步骤二中所得氟树脂复合材料10以氟树脂膜2相对、两者中间设有PI膜3的形式在多辊辊压机上进行高温低速压合，得到挠性覆铜板100。

作为优选方式，所述步骤三中，辊压机的条件设定为：温度300～380℃、车速1～2m/min、压力1～20kg/cm²。

作为优选方式，所述步骤三中，所述辊压机的压辊4的数量为5～10根。

作为优选方式，所述步骤三中，所述辊压机的压辊4的数量为5根。

作为优选方式，所述压辊4的温度设置为：第一根压辊的温度为100～150℃，第二根压辊的温度升到250～300℃，第三根压辊的温度为320～380℃，第四根压辊的温度为320～380℃，第五根压辊的温度为200～250℃。

本发明涉及一种高频低损耗无胶挠性覆铜板及其制作方法，与现有设计相比，其优点在于：本发明采用氟树脂膜降低覆铜板的介电常数和介电损耗，采用PI膜的高尺寸稳定性解决氟树脂膜膨胀系数大的问题，同时本发明的氟树脂膜具有粘接性能，实现其与铜箔和PI膜的复合，形成本发明高频低损耗无胶挠性覆铜板复合材料，实现覆铜板介电常数低于3.0，介电损耗低于2‰，即可以满足高频信号(20～40GHz)的低损耗传输，又能满足FPC对挠性(即耐弯折性)，耐弯折性大于30万次、线性膨胀系数小于30ppm的要求。

附图说明

图1为本发明高频低损耗无胶挠性覆铜板的纵剖示意图。

图2为本发明高频低损耗无胶挠性覆铜板的压合示意图。

附图标记如下：

1-铜箔、2-氟树脂膜、3-聚酰亚胺膜、4-压辊、10-氟树脂复合材料、100-挠性覆铜板。

具体实施方式

本发明涉及一种高频低损耗无胶挠性覆铜板及其制作方法，下文结合说明书附图1-2和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供一种卷材状的高频低损耗无胶挠性覆铜板，如图1所示，包括设于顶层和底层的两层铜箔1、分别形成于该两层铜箔1内侧表面上的氟树脂膜2，以及设于上下两层氟树脂膜2之间的聚酰亚胺膜(简称PI膜)3。该双面挠性覆铜板采用具有粘接性能的氟树脂膜2和耐热性及机械性能优异的聚酰亚胺膜3为绝缘层。

所述铜箔1为电子级铜箔，可为压延或电解铜箔，其厚度为5～50μm。

所述氟树脂膜2是由氟树脂涂布液涂布至铜箔1上形成的膜层，其厚度为3～50μm。所述氟树脂膜2需经表面处理，表面处理方法采用电晕或等离子体处理法。氟树脂膜2的介电损耗＜0.0012，熔融温度≥290℃，其对铜箔1的剥离强度大于1.0kg/cm，对聚酰亚胺膜3的剥离强度大于0.6kg/cm。

所述聚酰亚胺膜3可为电子级聚酰亚胺膜，其厚度为6～100μm。可选用市售产品，如钟渊化学APICAL、杜邦Kapton。

所述氟树脂膜2与PI膜3的厚度比为1:4～2:1，具体地，所述氟树脂膜2与PI膜3的厚度比为1:2，因氟树脂膜2越厚，介电常数和介电损耗越低，但线性膨胀系数越大，而氟树脂膜2越薄，介电常数和介电损耗越大，但线性膨胀系数越小。

本发明高频低损耗无胶挠性覆铜板的制作方法，包括如下步骤：

步骤一，配制氟树脂涂布液；

(1)合成改性氟树脂微粉；

取四氟乙烯、全氟丙烯中的一种或两种，全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的一种或两种，丙烯酸酯或乙酸乙烯酯中的一种或两种，加入乳化剂，采用乳液聚合或悬浮共聚合成改性氟树脂。

其中，四氟乙烯和/或全氟丙烯的重量份为60～80份；

全氟乙基乙烯基醚和/或全氟丙基乙烯基醚的重量份为10～50份；

丙烯酸酯包括(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯的一种或几种，其重量份0.5～2份；

乙酸乙烯酯的重量份为1～5份；

将上述改性氟树脂进行破乳，清洗得到改性氟树脂微粉，改性氟树脂微粉的粒径范围为5～50μm。

(2)配制氟树脂涂布液；

向改性氟树脂微粉中其按重量比加入1～5％全氟辛酸或全氟辛酸铵、1～8％聚全氟乙烯醚，加入溶剂N,N-二甲基甲酰胺(简称DMF)、二甲基乙酰胺(简称DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(简称NMP)中的一种或几种40～50％，高速搅拌2～4h，使其初步分散，再用均质机分散，分散至完全均匀，得到氟树脂乳液。

向分散后的氟树脂乳液中按其重量比加入5～30％丙酮、丁酮、甲基异丁基酮中的一种或几种，再加入2～10％的聚酰胺酸或氟聚酰胺酸，得到氟树脂涂布液。

步骤二，制作氟树脂复合材料；

将步骤一中所得氟树脂涂布液涂布在铜箔1表面，以1～10m/min的车速，经80～240℃烘箱，进行干燥，收卷，在铜箔1上得到氟树脂粉末涂层，然后再置于260～350℃烘箱、2～10m/min车速，在线烘烤，成膜，得到氟树脂膜2，即制得由铜箔1和氟树脂膜2构成的氟树脂复合材料10。

步骤三，制作成品挠性覆铜板。

将步骤二中所得氟树脂复合材料10上的氟树脂膜2表面经电晕或等离子处理；如图2所示，上下两层氟树脂复合材料10与同样经电晕或等离子处理的PI膜3以三明治的形式进行高温低速压合，在辊压机上以300～380℃温度、1～2m/min的速度、1～20kg/cm²的压力进行压合5～15min，得到本发明挠性覆铜板100产品。

其中，挠性覆铜板100中氟树脂膜2对铜箔1的剥离强度＞1.0kg/cm，对聚PI膜3的剥离强度＞0.6kg/cm，挠性覆铜板100的介电损耗＜0.002。

如图2所示，辊压机为多辊辊压机，上下每组压辊包括5～10根压辊4，每组压辊由镜面钢带包裹、依次排布，每组压辊的有效辊压长度为10m，压辊数量太少剥离力低，压辊数量多设备难度大，优选地，为五根压辊4。

具体地，上下压辊4的温度设置为：第一根压辊的温度为100～150℃，因温度太高，氟树脂线性膨胀系数大，氟树脂复合材料受热后，因为铜与氟树脂线性膨胀系数差别大，如果温度高，复合材料会变形；第二根压辊的温度升到250～300℃，此时有上下两条镜面钢带强制固定，保证挠性覆铜板的平整；第三根压辊的温度为320～380℃，开始粘接；第四根压辊的温度为320～380℃，持续增加粘接力；第五根压辊的温度为200～250℃，逐步冷却。压辊的速度为1m/min、压力为15kg/cm²。若压辊的数量增加，主要增加高温(320～380℃)压辊的数量，可以调高走线速度。

兹将本发明实施例详细说明如下，各实施例的步骤基本相同，所不同的是，步骤一中配制氟树脂涂布液的配方，详见下表1；

表1

注：所述实施例1～3的步骤一中，合成改性氟树脂微粉时仅列举了丙烯酸酯、乙酸乙烯酯的两种组合分别按照0.5～2份、1～5份添加，当然，也可以单独使用丙烯酸酯0.5～2份或乙酸乙烯酯1～5份添加。

实施例1

步骤一，配制氟树脂涂布液；

(1)取60kg四氟乙烯、25kg全氟乙基乙烯基醚、1.5kg丙烯酸羟丁酯、3.5kg乙酸乙烯酯，经乳液聚合破乳后，得到氟树脂微粉。

(2)向上述(1)制得的氟树脂微粉中，按重量百分比加入3％全氟辛酸、5％聚全氟乙烯醚、40％NMP，高速搅拌2h后，用均质机分散2h，得到氟树脂乳液；再按氟树脂乳液重量百分比加入10％丁酮、6％固含量为10％的聚酰胺酸溶解，搅拌分散均匀，得到氟树脂涂布液。

步骤二，制作氟树脂复合材料；

将步骤一制得的氟树脂涂布液，均匀涂布在12μm铜箔表面，4m/min的车速，80～240℃温度烘干，收卷，得到氟树脂粉末涂层；将氟树脂粉末涂层，在260～350℃，3m/min车速，在线烘烤，成膜，得到氟树脂铜箔复合材料，其中氟树脂厚度12.5μm。

步骤三，制作成品挠性覆铜板；

氟树脂铜箔复合材料经真空等离子处理，和经过真空等离子处理的25μm厚PI膜通过五辊连续辊压机复合，得到覆铜板。

实施例2

步骤一，配制氟树脂涂布液；

(1)取四氟乙烯30kg、全氟丙烯40kg，40kg全氟丙烯，10kg全氟丙基乙烯基醚，2kg丙烯酸羟丙酯，1kg乙酸乙烯酯，经乳液聚合破乳后得到氟树脂微粉。

(2)向上述(1)制得的氟树脂微粉中，按重量百分比加入1％全氟辛酸，1％聚全氟乙烯醚，40％DMAC，高速搅拌2h后，用均质机分散2h，得到氟树脂乳液；再按氟树脂乳液重量百分比加入5％甲基异丁基酮、2％固含量为10％的氟聚酰胺酸溶解，搅拌分散均匀，得到氟树脂涂布液。

步骤二，制作氟树脂复合材料；

将步骤一制得的氟树脂涂布液，均匀涂布在12μm铜箔表面，4m/min的车速，80～240℃温度烘干，收卷，得到氟树脂粉末涂层；将氟树脂粉末涂层，以温度260～350℃，车速3m/min，在线烘烤，成膜，得到氟树脂铜箔复合材料，其中氟树脂厚度25μm。

步骤三，制作成品挠性覆铜板；

氟树脂铜箔复合材料经真空等离子处理，和经过真空等离子处理的50μm厚PI膜通过五辊连续辊压机复合，得到覆铜板。

实施例3

步骤一，配制氟树脂涂布液；

(1)取全氟丙烯80kg，50kg全氟丙基乙烯基醚和全氟乙基乙烯基醚，0.5kg丙烯酸羟丁酯，5kg乙酸乙烯酯，经乳液聚合破乳后得到氟树脂微粉。

(2)向上述(1)制得的氟树脂微粉中，按重量百分比加入5％全氟辛酸铵，8％聚全氟乙烯醚，50％DMF，高速搅拌2h后，用均质机分散2h，得到氟树脂乳液；再按氟树脂乳液重量百分比加入30％丙酮、10％固含量为10％的聚酰胺酸溶解，搅拌分散均匀，得到氟树脂涂布液。

步骤二，制作氟树脂复合材料；

将步骤一制得的氟树脂涂布液，均匀涂布在12μm铜箔表面，4m/min的车速，80～240℃温度烘干，收卷，得到氟树脂粉末涂层；将氟树脂粉末涂层，以温度260～350℃，车速3m/min，在线烘烤，成膜，得到氟树脂铜箔复合材料，其中氟树脂厚度12.5μm。

步骤三，制作成品挠性覆铜板；

氟树脂铜箔复合材料经真空等离子处理，和经过真空等离子处理的25μm厚PI膜通过五辊连续辊压机复合，得到覆铜板。

对比例1

对比例1与本实施例1中步骤基本相同，所不同的是，步骤三中，使用一个压辊压合。

本发明实施例1-3和对比例1的各项检测数据如表2所示。所述介电常数Dk和介电损耗Df数据是在20GHz频率下检测。

表2