专利名称：用于印刷电路板的有金属被覆的层压板的制造方法
技术领域：
本发明涉及印刷电路板中用的有金属被覆的层压板的制造方法，其特征是，各种耐热绝缘树脂中的氟基树脂，例如，在高频领域有低介质损耗因子的聚四氟乙烯(PTFE)和用聚四氟乙烯浸渍过的玻璃布，层叠在用铜或铝构成的导电金属箔的顶表面和底表面。
相关技术正如本行业技术人员公知的，用环氧树脂的金属被覆的层压板的常规制造方法是通过使环氧树脂浸渍到玻璃布中，干燥浸渍过的玻璃布以除去布中的有机溶剂，制成一种从半固态转化到固化树脂用的予浸渍片，并在固化的树脂上层叠导电金属箔。
此外，还可以用氟基树脂作为热塑性树脂制造有金属被覆的层压板。但是，氟基树脂的缺点是，它的表面能极低，因而不与其他材料粘接。因此，用氟基树脂的情况下，导电金属箔不能直接粘接到树脂上，因此不能用上述的导电金属箔粘接到氟基树脂的方法。通常在导电金属箔与包括聚四氟乙烯(PTFE)和用聚四氟乙烯浸渍过的玻璃布的耐热氟基绝缘树脂之间另外加入低熔点热固性树脂，粘接膜或粘接剂，以形成层叠体。然后在热和压力下进行加压和固化。但是，上述的方法中由于使用层叠体的低熔点热固性膜或粘接剂而造成绝缘树脂性能的急剧损坏。因此，需要一种在导电金属箔与其中无热固性树脂、粘接膜或粘接剂的氟基树脂之间直接粘接的方法。
另一方面，随着频率的提高，在信号传送中会出现很多的问题。为了在降低噪声下提高传输速度，采用改变材料，布线和电路构成技术。用低介电常数的材料的情况下，当信号沿着电路板上形成的布线传送时，传输速度与介电常数的平方根值成反比例增加，而且可以减小噪声。而且用低介电常数的材料能减小相邻电路之间产生不希望有的电容。由于高速数字电路或微波发送-接收电路中的放大电路处理极弱的高速信号，所以要用低介电损耗因子的材料。随着频率的增加，传输损耗随着介质损耗因子变化。氟基树脂的常规层叠方法中在有高介质损耗因子的粘接膜直接层叠到有低介质损耗因子的介质材料上时，传输损耗变高。因而还要求一种用于印刷电路板的有单一结构和不用粘接膜而具有介质材料的固有特性的金属被覆的层压板的制造方法。
发明内容
本发明的发明人为了克服现有技术中的缺点，深入细致研究了用氟基树脂制造有金属被覆的层压板的方法，实施了本发明，结果发现，氟基树脂经表面处理形成许多细凸点，和金属箔粗化，并优化层叠时的加压条件，可以制成所要求的有金属被覆的层压板。
本发明的第一方面是提供导电金属箔直接层叠到耐热绝缘树脂上的方法，特别提供不用热固性树脂，粘接膜或粘接剂而把导电金属箔直接粘接到氟基树脂上的方法。
以下将描述本发明的其他方面和优点，通过以下的描述或实施发明，本发明的方案和优点将变得很清楚。
本发明的上述的和其他方面用以下描述的方法实现，提供用于印刷电路板的有金属被覆的层压板的制造方法，包括(a)氟基树脂绝缘层的至少一个表面上形成许多细凸点，(b)粗化导电金属箔的一个表面，(c)有许多细凸点的氟基树脂绝缘层层叠到有粗化表面的导电金属箔上，使导电金属箔的粗化表面与绝缘层的形成有凸点的表面相对而形成层叠体，和(d)在真空下热压层叠体。
此外，方法还包括在进行(d)操作之前，在层叠体中没有细凸点的氟基树脂绝缘层的表面上按顺序层叠在没经过(a)操作的至少一个氟基树脂绝缘层，经过(a)操作的第二氟基树脂绝缘层和经过(b)操作的第二导电金属箔，其中，经过(b)操作的第二导电金属箔的粗化表面和经过(a)操作的第二绝缘层的形成有凸点的表面相对。
通过以下结合附图对实施例的描述将会更清楚的了解本发明的这些和其他方面和优点，图中图1是没有经过表面处理的聚四氟乙烯(PTFE)的电子显微镜照片；图2是用正常大气压的20sccm进行表面处理，在其上形成凸点以提高其表面能的聚四氟乙烯(PTFE)的电子显微镜照片；图3是没有用正常大气压进行表面处理，在其上形成凸点以提高其表面能的的聚四氟乙烯(PTFE)的电子显微镜照片；图4，是用正常大气压的12sccm进行表面处理，在其上形成凸点以提高其表面能的的聚四氟乙烯(PTFE)的电子显微镜照片；图5是显示按本发明的有凸点的一个表面和没有凸点的另一个表面的剖视图；图6，是显示按本发明的包括有金属箔，绝缘树脂层和另一个金属箔的印刷电路板的顺序层叠结构的示意图；图7是显示图6所示在真空室内使用热压的加压层叠结构的工艺的示意图；和图8是显示用图7所示工艺压制后的有金属被覆的层压板的剖视图。
优选实施方案的详述现在，详细参见附图中所示的本发明的实施例，其中，所有附图中相同的数字指示相同的元件。
图1是没有经过表面处理的聚四氟乙烯(PTFE)的电子显微镜照片，图2到4显示其上形成有凸点的聚四氟乙烯(PTFE)，其中，每一个是在不同的条件下经行表面处理。由于无润滑性和无粘接性的氟基树脂绝缘层不容易和其他材料粘接，所以要对与导电金属箔粘接的树脂表面进行表面处理，以使本身没有粘接性的树脂表面具有粘接性，之后在真空下热压。由此提高树脂的表面能，使其容易粘接。树脂表面基本上形成许多的凸点。图1所示的表面在处理前的聚四氟乙烯形成图2所示的凸点，使其容易与其他材料粘接。
绝缘层上形成的细凸点的平均直径是0.01-2μm，平均纵横比是1∶20或以下。如果平均直径小于0.01μm，与金属箔的粗化表面的粘接强度下降。同时如果平均直径超过2μm，则会使树脂表面的平滑性变坏，而且也会使与金属箔的粗化表面的粘接强度下降。通过控制凸点形成工艺中所用的气氛和束功率能适当调节细凸点的直径和纵横比。
本发明使用的氟基树脂选自以下材料聚四氟乙烯(PTFE)，聚四氟乙烯浸渍的玻璃布，聚三氟氯乙烯(PCTFE)，四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物(FEP)，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚氟乙烯(PVF)，乙烯四氟乙烯(ETFE)，全氟烷氧(PFA)，三氟氯乙烯(CTFE)，乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)。但氟基树脂并不限于上述的材料例，凡是含氟的氟树脂都可以使用。
至少两层绝缘层层叠，其中，每层绝缘层的厚度是0.05-0.508mm，所以有金属被覆的层压板的厚度是0.127-5.08mm。
导电金属箔用铜、铝及其合金构成。
氟基树脂与导电金属箔之间的粘接基于以下的机理有细凸点的氟基树脂和导电金属箔的层叠体加热到约氟基树脂熔点的温度范围，之后，将树脂热压到粗化的导电金属箔，之后冷却。因此，由于导电金属箔与树脂之间的锚定作用而使其物理性粘结。即，为了制备有细凸点的氟基树脂和导电金属箔作为有金属被覆的层压板，要用热压系统加压。
在从氟基树脂的玻璃化转变温度到比氟基树脂熔点高20％的最大热压温度范围内，热压的压力是10-90kg/cm2，真空度为1mTorr到500Torr的条件下使层叠体加热、压制和冷却，所需时间为3小时。
热压的最大温度控制在从氟基树脂的玻璃化转变温度到比氟基树脂的熔点高20％的范围内。该温度在树脂与导电金属箔之间足以产生锚定作用并将导电金属箔粘接到树脂上。氟基树脂在低于其熔点的温度下不会热损坏，但是，在高于熔点的温度下树脂的聚合度和分子量降低，而比重增大。例如，作为氟基树脂的聚四氟乙烯在低于熔点的温度下热损坏很小，但是在高于熔点的温度下上述树脂的的聚合度下降。比聚合物的熔点高很多的温度下，比重增大而分子量减小。另外，在400℃或更高时，上述现象更严重而且材料迅速变坏。因此，氟基树脂要在比其熔点高20％的温度下热压。之后，获得本发明要求的机械性能。
此外，氟基树脂的熔点比其他聚合物的熔点高。因此，在常压下进行热压时，金属箔迅速氧化。通常在100-250℃制造有金属被覆的层压板。在上述温度范围以外的温度下制造有金属被覆的层压板时，在正常气压下加压，金属，特别是铜迅速氧化和腐蚀。因此不能用铜作层压板。为了防止金属氧化和在绝缘树脂中起泡，用能使真空度保持在几乇到几百乇，最好是保持在1m乇-500乇的真空设备中进行热压操作。层叠体热压和随后的冷却压缩体的所需时间是3小时或以下。
以下参见附图详细描述本发明的实施例。
如图5和6所示，具有通过控制气压(f)和束功率(e)而形成的细凸点的树脂2和有粗化表面(b)(例如，电解铜的粗糙无光泽表面)的金属箔1层叠，使形成有凸点的表面与粗化表面相对。在树脂2上层叠没有细凸点的相同类型的多层树脂3到规定的厚度。之后，有细凸点(c)的另一树脂2和有粗化表面(b)(例如，电解铜的粗糙的无光泽表面)的另一金属箔1按顺序层叠到树脂3上，使形成凸点的表面与粗化表面相对。有金属箔1/绝缘树脂2和3/金属箔1的结构的层叠体在真空中加热、加压下而压制。
图7显示出层叠体的压缩工艺。如图7所示，由于不另外用热固性树脂或粘接剂，压缩温度达到作为热塑性树脂的氟基树脂的熔点，因此，在真空设备6中，通过热压器4的压力使树脂2的细凸点(c)压缩到金属箔的粗化表面(b)，然后冷却。然后，由于金属箔1与绝缘树脂2之间的锚定作用而实际上紧紧粘结。通过层叠多层没有经过表面处理的绝缘树脂3来控制层叠体的规定厚度。在不用热塑性树脂或粘接剂而把聚合物直接粘接到金属箔上时，压缩时所用的温度，压力和真空度的条件与聚合物的类型有关。热压器的最大温度范围是从氟基树脂的玻璃化转变温度到比绝缘树脂的熔点高20％的温度之间。热压器的压力范围是10-90kg/cm2。在加热，加压和真空下压缩层叠体，以制成如图8所示的用于印刷电路板的有金属被覆的层压板。
作为氟基树脂的聚四氟乙烯浸渍过的玻璃布的介电常数是2.5，介质厚度是0.762mm。电解铜箔的是1盎司(oz)厚时，按照美国IPC标准IPC-TM-650，2.4.8方法，铜箔的剥离强度是2.1kgf/cm。
以下的表1显示出在介电常数变化时的粘接在一起的1盎司厚的电解铜箔和0.762mm厚的树脂的测试结果。表1
实施例1如图5所示，在室温下，用一定的气压20sccm对0.127mm厚的浸渍聚四氟乙烯的玻璃布进行表面处理，形成平均直径为0.1μm的细凸点和500nm的平均粗糙度，如图2所示。这处理基于干燥方法而不需要另外的清洁处理。
其表面上形成有凸点的0.127mm厚的浸渍聚四氟乙烯的玻璃布2层叠到1盎司厚的粗化的电解铜箔上，使玻璃布2的形成有凸点的表面与铜箔1的粗化的表面相对，以形成电极。
0.127mm厚的浸渍聚四氟乙烯的玻璃布2的另一面上没有凸点，即，没有凸点的表面层的四个浸渍聚四氟乙烯的玻璃布3进行叠加，每层的厚度是0.127mm，而且没有经过表面处理。
为了形成相对的电极，1盎司厚的粗化过的电解铜箔1层叠到0.127mm厚的其上形成有凸点的浸渍聚四氟乙烯的玻璃布2上，按与上述的电极形成工艺相同的方式使玻璃布2的形成有凸点的表面与铜箔1的粗化过的表面相对。之后，这样形成的电极层叠加在已叠置的4层材料层上。
在10乇的真空度下热压0.762mm厚的层叠的介电体，以制造有金属被覆的层压板。热压的最高温度达到聚四氟乙烯的熔点。此外，热压器4的压力是40Kg/cm2，加热和冷却操作进行3小时。
介电常数2.3，介质厚度0.762mm和电解铜厚1盎司时，按美国IPC标准IPC-TM-650，2.4.8方法测试铜箔的剥离强度是2.1kgf/cm。用IPC-TM-650，2.5.5.5方法测试的在10GHz的介质损耗因子是0.0014。
实施例2按与上述的例1相同的方式制造有金属被覆的层压板。在介电常数2.5，介质厚度0.762mm和电解铜厚1盎司时，按美国IPC标准IPC-TM-650，2.4.8方法测试铜箔的剥离强度是2.1kgf/cm，用IPC-TM-650，2.5.5.5方法测试在10GHz的介质损耗因子是0.0017。
实施例3按与上述的例1相同的方式制造有金属被覆的层压板。在介电常数2.7，介质厚度0.762mm和电解铜厚1盎司时，按美国IPC标准IPC-TM-650，2.4.8方法测试铜箔的剥离强度是2.1kgf/cm，用IPC-TM-650，2.5.5.5方法测试的在10GHz的介质损耗因子是0.0021。
以上的实例中，用本发明方法制造的用于印刷电路板的有金属被覆的层压板具有优良的机械性能和低的介质损耗因子。
如上所述，按本发明方法，用导电金属箔直接被覆的单介质结构，使绝缘树脂和金属箔粘接在一起。由此，与常规的双介质结构相比，本发明方法的优点是制造成本低，由于电性能和机械性能的变化最小，所以具有介质固有的特性。因此，能制造出性能优良，低介质损耗因子和在高频区能稳定工作的印刷电路板。
尽管只展示和描述了少数几个优选实施例，但是，本行业的技术人员应了解，在不脱离本发明的精神和原则的前提下，这些实施例可以有各种变化，这些变化都属于权利要求书及其等效物所界定的要求保护的本发明的范围内。
权利要求
1.一种用于印刷电路板的有金属被覆的层压板的制造方法，包括(a)在氟基树脂绝缘层的至少一个表面上形成细凸点；(b)粗化导电金属箔的表面；(c)有细凸点的氟基树脂绝缘层层叠到粗化的导电金属箔上，使导电金属箔的粗化表面与绝缘层的形成有细凸点的表面相对，以形成层叠体；和(d)在真空、加压和加热下压缩层叠体。
2.按权利要求1的方法，还包括在进行(d)操作之前，在层叠体中氟基树脂绝缘层的没有细凸点的表面上，按顺序层叠没有经过(a)操作的至少一层氟基树脂绝缘层，经过(a)操作的第二氟基树脂绝缘层，和经过(b)操作的第二导电金属箔，其中经过(b)操作的第二导电金属箔的粗化表面与经过(a)操作的第二氟基树脂绝缘层的形成有凸点的表面相对。
3.按权利要求1或2的方法，其中，绝缘层上形成的细凸点的平均直径是0.01-2μm和平均纵横比是1∶20或以下。
4.按权利要求1或2的方法，其中，氟基树脂是含氟的全部氟树脂，包括聚四氟乙烯，聚四氟乙烯浸渍的玻璃布，聚三氟氯乙烯，四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物，聚偏氟乙烯，聚氟乙烯，乙烯四氟乙烯，全氟烷氧，三氟氯乙烯和乙烯三氟氯乙烯。
5.按权利要求1或2的方法，其中，至少厚度各为0.05-0.508mm的两层绝缘层层叠，使有金属被覆的层压板的厚度为0.127-5.08mm。
6.按权利要求1或2的方法，其中，导电金属箔是用铜，铝及其合金制成。
7.按权利要求1或2的方法，其中，在最大热压温度范围从氟基树脂的玻璃化转变温度到比氟基树脂的熔点高20％的温度范围，热压器压力是10-90kg/cm2，和真空度是1m乇-500乇的条件下，操作(d)进行3小时。
全文摘要
本发明涉及用于印刷电路板的金属被覆的层压板的制造方法，其特征是导电金属箔不用低熔点热塑性树脂、粘接膜和粘接剂而直接粘接。方法包括在氟基树脂绝缘层的至少一个表面上形成细凸点，导电金属箔的一个表面粗化，在粗化金属箔上层压具有凸点的氟基树脂绝缘层要使金属箔的粗化表面与有细凸点的绝缘层表面相对，形成层叠体，并在真空下加热加压而压缩层叠体。与常规的双介质结构比，导电金属箔和单介质结构直接粘接所制成的有金属被覆的层叠体的优点是生产成本低，由于电特性和机械特性变化最小，因而在高频区的操作极稳定。本发明方法能有效制造高频区用的印刷电路板。
文档编号H05K3/00GK1444434SQ03107518
公开日2003年9月24日 申请日期2003年2月25日 优先权日2002年2月25日
发明者俞柄国, 白银松, 宋宗锡, 赵来勖 申请人:仕玛特电子株式会社