本发明涉及一种覆铜板的制备方法，更具体的说涉及一种同时使三轴保持低热膨胀系数的微波覆铜板的制备方法。
背景技术：
高速化、高频化、高密度化用基板材料的技术进步，使覆铜板的电路“互联”的角色，逐渐变为“信号传输线”。而PTFE基微波覆铜板可使其使用频率高达40GHz，具有优良的电气性能(低介电常数、低介质损耗因子、且在较高的温度和频率范围内非常稳定)，耐化学腐蚀，耐热，使用温度范围广，吸水性低，是高频高使用环境要求下覆铜板的必然选择。
但PTFE基微波覆铜板与铜箔粘接性差，流动性差，在Z轴方向热膨胀系数较大，而且加工条件苛刻，需要高温、高压，生产成本高，而且产品的热膨胀系数大。因此，如何保持其优良的电气性能，降低热膨胀系数，改善加工性能，提高其与铜箔的粘接性，提高机械性能是PTFE基微波覆铜板研究的重点。
现国内外PTFE基微波覆铜板专利多集中在PTFE乳液浸渍玻纤布制造玻纤漆布的方法，玻纤布作为刚性支撑来源，有效调控热膨胀系数。同时其介电常数高于PTFE，又在复合材料中占有较高的体积含量，因此是决定复合材料介电性能的主要因素，在一定范围内调整介电常数范围。但玻纤布漆布制备方法尚有些无法解决的问题，如在Z轴的热膨胀系数与在X、Y轴平面的相差较大，而且常用的E玻纤的Dk＝7.2，介电常数可调节范围有限。
PTFE微孔膜的主要通过将PTFE树脂预压膜,烧结成型后再经双向拉伸形成具有裂隙孔结构的微孔膜，除具备PTFE材料的卓越性能外，还具有出色的防水、透湿及电荷储存稳定等特性已在电子、化工、医学、军工、航天、环保、服装等众多领域得到了广泛的应用。
技术实现要素：
本发明针对目前商业化微波覆铜板性能的不足，提供一种同时使三轴保持低热膨胀系数的微波覆铜板的制备方法，其能同时使PTFE多孔膜浸渍后的介质板的X、Y、Z三轴保持较低的热膨胀系数，且操作简单，可大规模应用。需要指出的是：这里浸渍的不是玻纤布而是PTFE多孔膜。
为了达到上述的目的，本发明采用以下技术方案实现：一种同时使三轴保持低热膨胀系数的微波覆铜板的制备方法，其能同时使浸渍后的介质板的X、Y、Z三轴保持较低的热膨胀系数；其包括以下步骤：
步骤(1)，制备粘接片，所述粘接片的制备方法为：将PTFE乳液加入氟树脂改性，并加入混合陶瓷粉末/颗粒、增强纤维和表面改性剂；然后用去离子水稀释成几份不同浓度的粘接片溶液，搅拌均匀；之后，将PTFE多孔膜浸渍在上述不同浓度的均匀粘接片溶液中，浸渍10～30s，浸渍2～5次溶液，调整玻纤布至预定厚度；将浸渍后的薄膜在50～120℃烘干2～5min，去除水分，然后在200～310℃烘干2～5min，去除低温挥发物，最后在370～400℃烘干2～20min，使氟树脂成膜得到厚度均一表面光滑的粘接片；
步骤(2)，正式制备微波覆铜板：将步骤(1)中得到的粘接片叠合，按照覆铜板厚度的要求控制粘接片的层数，在上下两层放置金属箔，真空压合；真空压合条件为350～390℃和25～100Kg/cm2下热压2～10h。
作为上述方案的进一步改进，粘接片溶液的原料组分按份数计算，包括如下：
作为上述方案的进一步改进，所述步骤(1)中的PTFE乳液为浓缩分散液，其中PTFE乳液粒径为0.02～0.5μm。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤(1)中的氟树脂改性剂选自聚全氟乙丙烯、全氟烷氧基树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物中的一种或复配。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤(1)中的陶瓷粉为结晶性二氧化硅、熔融型二氧化硅、球形二氧化硅、金红石型二氧化钛、锐钛型二氧化钛、氧化铝、钛酸钙、钛酸锶、钛酸钡及其他钙钛矿结构、氮化硼、氮化铝、碳化硅等中的一种或复配，陶瓷颗粒粒径控制为0.1～10μm。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤(1)中的增强纤维为玻璃微纤维、陶瓷微纤维、Kevlar纤维、超高分子量聚乙烯纤维、纳米晶须等中的一种或复配，纤维直径为0.1～0.9μm，长度小于100μm。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤(1)中的表面改性剂为硅烷偶联剂、钛偶联剂、锆偶联剂中的一种或复配。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤(1)中的作为浸渍溶液的粘接片溶液中固含量为35～60％，室温下粘度控制为15～40mPas。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤(1)中的PTFE多孔膜为双向拉伸工艺制成，孔径在0.1～10μm，厚度在2～100μm之间，孔隙率为25～96％。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤(2)中的金属箔为铜、黄铜、铝、镍或以上金属的合金或复合金属箔。
与现有材料和技术相比，本发明的有益效果如下：
第一，本发明中制备得到的微波覆铜板中为均一体系，陶瓷粉和增强纤维均匀分布在PTFE基体之中，大大减少了Z轴的膨胀，使材料的热膨胀和铜接近，PTH的可靠性显著提高，粘接强度增加。
第二，本发明中制备得到的微波覆铜板有效补偿介质层的机械和电气特性，改善了PTFE刚度不足、长期使用容易变形的缺点，同时可以利用多种陶瓷粉复配得到高、中、低任意介电常数的覆铜板，同时保持较低介电损耗，满足多种产品要求。
第三，本发明中制备得到微波覆铜板配方简单，无需添加过多溶剂，利用PTFE乳液即可实现液相中的分散和混合，提高生产效率。
第四，本发明工艺简单，环境友好，采用工艺成熟的浸渍工艺，无需更改现有生产线和工艺条件，条件易控；制备成本低，节省人力财力，产品质量稳定。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的同时使三轴保持低热膨胀系数的微波覆铜板的制备方法，其中三轴是指浸渍后的介质板的X、Y、Z三轴。微波覆铜板的制备方法包括以下步骤：
步骤(1)，制备粘接片，粘接片的制备方法为：将PTFE乳液加入适量氟树脂改性加入混合陶瓷粉末、增强纤维和一定用量的表面改性剂，用去离子水稀释成不同浓度和粘度，搅拌均匀，如在20～70℃的高速搅拌机中加热搅拌10～60min，搅拌速度为1000～3000rpm；将PTFE多孔膜浸渍在上述不同浓度的均匀溶液中，浸渍10～30s，浸渍2～5次溶液，调整至预定厚度。将浸渍后的薄膜在50～120℃烘干2～5min，去除水分，然后在200～310℃烘干2～5min，去除分散剂等低温挥发物，最后在370～400℃烘干2～20min，使氟树脂成膜得到厚度均一表面光滑的粘接片；
步骤(2)，正式制备微波覆铜板：将步骤(1)中得到的粘接片叠合，按照覆铜板厚度的要求控制粘接片的层数，在上下两层放置金属箔，在高温层压机中进行真空压合。压合条件为350～390℃和25～100Kg/cm2下热压2～10h。
PTFE微孔膜的主要通过将PTFE树脂预压膜,烧结成型后再经双向拉伸形成具有裂隙孔结构的微孔膜，除具备PTFE材料的卓越性能外，还具有出色的防水、透湿及电荷储存稳定等特性已在电子、化工、医学、军工、航天、环保、服装等众多领域得到了广泛的应用。
在PTFE材料中加入陶瓷微粒和增强纤维可以补偿覆铜板介质层的机械和电气特性，不同种类陶瓷混合可以有效调节覆铜板的介电常数。采用浸渍法使用这种PTFE/陶瓷乳液浸渍PTFE多孔膜，可以形成厚度可控、介电常数可调的粘接片，而且这种均相结构大大减少了Z轴的膨胀，使材料的热膨胀和铜接近，PTH的可靠性显著提高。
本发明基于PTFE多孔膜结构，有效避免了浸渍带来的介质板Z轴热膨胀系数过大的问题，通过在浸渍溶液中加入陶瓷颗粒和少量增强纤维，使介质层为均一结构，得到预期的介电常数和低介电损耗，同时使X、Y、Z轴均能保持较低的热膨胀系数，提高加工性能和机械强度。这种微波覆铜板，可以在远距高通信、导航、医疗、运输、交通、仓储、卫星通信，微波通信和光纤通信等高信息量传送等各个领域发挥重要作用。
上述粘接片溶液原料组分按份数计算，组成如下：
粘接片溶液的原料组分是非常关键的步骤，不同的成份，性能差别比较大，不能通过简单的试验来区分，试验能证实本发明粘接片溶液的原料组分的先进性。
所述步骤(1)中的PTFE乳液为浓缩分散液，其中PTFE乳液粒径优选0.02～0.5μm。
所述步骤(1)中的氟树脂改性剂选自聚全氟乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基树脂(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)中的一种或复配。
所述步骤(1)中的陶瓷粉为结晶性二氧化硅、熔融型二氧化硅、球形二氧化硅、金红石型二氧化钛、锐钛型二氧化钛、氧化铝、钛酸钙、钛酸锶、钛酸钡及其他钙钛矿结构、氮化硼、氮化铝、碳化硅等中的一种或复配，优选陶瓷颗粒粒径控制为0.1～10μm。
所述步骤(1)中的增强纤维为玻璃微纤维、陶瓷微纤维、Kevlar纤维、超高分子量聚乙烯纤维、纳米晶须等中的一种或复配，优选纤维直径为0.1～0.9μm，长度小于100μm。
所述步骤(1)中的表面改性剂为硅烷偶联剂、钛偶联剂、锆偶联剂中的一种或复配，如F8261、AN、Z-6124、Z-6070、Z-6030、Z-6040、NDZ-401、Lica12、LZ-44、NZ12等。
所述步骤(1)中的均匀溶液中固含量为35～60％，室温下粘度控制为15～40mPa·s。
所述步骤(1)中的PTFE多孔膜为双向拉伸工艺制成，孔径在0.1～10μm，厚度在2～100μm之间，孔隙率为25～96％。
所述步骤(2)中的金属箔为铜、黄铜、铝、镍或以上金属的合金或复合金属箔。
与现有材料和技术相比，本发明的有益效果如下：
第一，本发明中制备得到的微波覆铜板中为均一体系，陶瓷粉和增强纤维均匀分布在PTFE基体之中，大大减少了Z轴的膨胀，使材料的热膨胀和铜接近，PTH的可靠性显著提高，粘接强度增加。
第二，本发明中制备得到的微波覆铜板有效补偿介质层的机械和电气特性，改善了PTFE刚度不足、长期使用容易变形的缺点，同时可以利用多种陶瓷粉复配得到高、中、低任意介电常数的覆铜板，同时保持较低介电损耗，满足多种产品要求。
第三，本发明中制备得到微波覆铜板配方简单，无需添加过多溶剂，利用PTFE乳液即可实现液相中的分散和混合，提高生产效率。
第四，本发明工艺简单，环境友好，采用工艺成熟的浸渍工艺，无需更改现有生产线和工艺条件，条件易控；制备成本低，节省人力财力，产品质量稳定。
为了证明本发明的同时使三轴保持低热膨胀系数的微波覆铜板的制备方法带来的优越性，本发明特地采用8组实施例的试验数据进行验证如表1所述，为了更有说服力，还保留了试验时的测试结果如表2所示。
实施例1：
(1)分别按照表1中实施例1指定的各组分，在PTFE乳液中加入FEP、无定形SiO2和表面改性剂F8261，用去离子水稀释成35％固含量的浓度，在20℃的高速搅拌机中搅拌10min，搅拌速度为1000rpm。将该溶剂配置成85％、70％、50％、30％、15％的不同浓度，使厚度为40μm、孔隙率为80％的PTFE多孔膜浸渍按浓度从高到低依次在上述溶液中，每次浸渍30s共浸渍5次。将浸渍后的薄膜在50℃烘干5min，去除水分，然后在200℃烘干5min，去除分散剂等低温挥发物，最后在370℃烘干20min，得到厚度均一表面光滑的粘接片。
(2)微波覆铜板的制备方法为：将步骤(1)中得到的粘接片叠合5张，在上下两层放置电解铜箔，在高温层压机中进行真空压合。压合条件为380℃和50Kg/cm2下热压5h。制得的覆铜板按照IPC-TM-650 2.5.5.5箝位微带线测试方法测试介电常数和介电损耗，按照IPC-TM-650 2.4.41测定X、Y、Z轴的线性热膨胀系数，按照IPC TM-650 2.4.8测定覆铜板抗剥强度。
实施例2：
(1)分别按照表1中实施例2指定的各组分，在PTFE乳液中加入PFA、无定形SiO2、Al2O3、玻璃微纤维、表面改性剂F8261和AN，用去离子水稀释成40％固含量的浓度，在40℃的高速搅拌机中搅拌20min，搅拌速度为2000rpm。将该溶剂配置成80％、65％、40％、20％的不同浓度，使厚度为40μm、孔隙率为80％的PTFE多孔膜浸渍按浓度从高到低依次在上述溶液中，每次浸渍20s共浸渍4次。将浸渍后的薄膜在80℃烘干3min，去除水分，然后在300℃烘干3min，去除分散剂等低温挥发物，最后在380℃烘干15min，得到厚度均一表面光滑的粘接片。
(2)微波覆铜板的制备方法为：将步骤(1)中得到的粘接片叠合9张，在上下两层放置电解铜箔，在高温层压机中进行真空压合。压合条件为390℃和70Kg/cm2下热压2h。制得的覆铜板按照IPC-TM-650 2.5.5.5箝位微带线测试方法测试介电常数和介电损耗，按照IPC-TM-650 2.4.41测定X、Y、Z轴的线性热膨胀系数，按照IPC TM-650 2.4.8测定覆铜板抗剥强度。
实施例3：
(1)分别按照表1中实施例3指定的各组分，在PTFE乳液中加入ETFE、无定形SiO2、金红石TiO2、玻璃微纤维和表面改性剂AN，用去离子水稀释成50％固含量的浓度，在60℃的高速搅拌机中搅拌10min，搅拌速度为3000rpm。将该溶剂配置成80％、50％、20％的不同浓度，使厚度为40μm、孔隙率为90％的PTFE多孔膜浸渍按浓度从高到低依次在上述溶液中，每次浸渍10s共浸渍3次。将15μm的PTFE多孔膜浸渍在上述溶液中，浸渍3次每次浸渍10s。将浸渍后的薄膜在120℃烘干2min，去除水分，然后在310℃烘干2min，去除分散剂等低温挥发物，最后在390℃烘干10min，得到厚度均一表面光滑的粘接片。
(2)微波覆铜板的制备方法为：将步骤(1)中得到的粘接片叠合7张，在上下两层放置电解铜箔，在高温层压机中进行真空压合。压合条件为370℃和100Kg/cm2下热压5h。制得的覆铜板按照IPC-TM-650 2.5.5.5箝位微带线测试方法测试介电常数和介电损耗，按照IPC-TM-650 2.4.41测定X、Y、Z轴的线性热膨胀系数，按照IPC TM-650 2.4.8测定覆铜板抗剥强度。
实施例4：
(1)分别按照表1中实施例4指定的各组分，在PTFE乳液中加入FEP、无定形SiO2、金红石TiO2、Al2O3、玻璃微纤维、表面改性剂Z-6124和Z-6030，用去离子水稀释成60％固含量的浓度，在70℃的高速搅拌机中搅拌10min，搅拌速度为1000rpm。将该溶剂配置成80％、50％的浓度，使厚度为15μm、孔隙率为90％的PTFE多孔膜浸渍按浓度从高到低依次在上述溶液中，每次浸渍10s共浸渍2次。将浸渍后的薄膜在100℃烘干2min，去除水分，然后在300℃烘干2min，去除分散剂等低温挥发物，最后在400℃烘干5min，得到厚度均一表面光滑的粘接片。
(2)微波覆铜板的制备方法为：将步骤(1)中得到的粘接片叠合15张，在上下两层放置电解铜箔，在高温层压机中进行真空压合。压合条件为385℃和100Kg/cm2下热压5h。制得的覆铜板按照IPC-TM-650 2.5.5.5箝位微带线测试方法测试介电常数和介电损耗，按照IPC-TM-650 2.4.41测定X、Y、Z轴的线性热膨胀系数，按照IPC TM-650 2.4.8测定覆铜板抗剥强度。
实施例5：
(1)分别按照表1中实施例5指定的各组分，在PTFE乳液中加入FEP、PFA、无定形SiO2、钙钛矿、玻璃微纤维和表面改性剂Lica12，用去离子水稀释成40％固含量的浓度，在30℃的高速搅拌机中搅拌40min，搅拌速度为1500rpm。将该溶剂配置成85％、70％、50％、30％、15％的不同浓度，使厚度为20μm、孔隙率为75％的PTFE多孔膜浸渍按浓度从高到低依次在上述溶液中，每次浸渍10s共浸渍5次。将浸渍后的薄膜在70℃烘干3min，去除水分，然后在250℃烘干5min，去除分散剂等低温挥发物，最后在375℃烘干18min，得到厚度均一表面光滑的粘接片。
(2)微波覆铜板的制备方法为：将步骤(1)中得到的粘接片叠合11张，在上下两层放置电解铜箔，在高温层压机中进行真空压合。压合条件为375℃和90Kg/cm2下热压5h。制得的覆铜板按照IPC-TM-650 2.5.5.5箝位微带线测试方法测试介电常数和介电损耗，按照IPC-TM-650 2.4.41测定X、Y、Z轴的线性热膨胀系数，按照IPC TM-650 2.4.8测定覆铜板抗剥强度。
实施例6：
(1)分别按照表1中实施例6指定的各组分，在PTFE乳液中加入ETFE、PFA、无定形SiO2、Al2O3、钙钛矿、Kevlar纤维和表面改性剂LZ-44，用去离子水稀释成45％固含量的浓度，在40℃的高速搅拌机中搅拌20min，搅拌速度为2000rpm。将该溶剂配置成80％、50％、20％的不同浓度，使厚度为20μm、孔隙率为75％的PTFE多孔膜浸渍按浓度从高到低依次在上述溶液中，每次浸渍15s共浸渍3次。将浸渍后的薄膜在90℃烘干3min，去除水分，然后在280℃烘干4min，去除分散剂等低温挥发物，在385℃烘干12min，得到厚度均一表面光滑的粘接片。
(2)微波覆铜板的制备方法为：将步骤(1)中得到的粘接片叠合13张，在上下两层放置电解铜箔，在高温层压机中进行真空压合。压合条件为390℃和80Kg/cm2下热压3h。制得的覆铜板按照IPC-TM-650 2.5.5.5箝位微带线测试方法测试介电常数和介电损耗，按照IPC-TM-650 2.4.41测定X、Y、Z轴的线性热膨胀系数，按照IPC TM-650 2.4.8测定覆铜板抗剥强度。
实施例7：
(1)分别按照表1中实施例7指定的各组分，在PTFE乳液中加入PFA、无定形SiO2、金红石TiO2、Al2O3、钙钛矿、Kevlar纤维和表面改性剂Z-6030，用去离子水稀释成50％固含量的浓度，在45℃的高速搅拌机中搅拌15min，搅拌速度为1500rpm。将该溶剂配置成80％、50％、20％的不同浓度，使厚度为30μm、孔隙率为70％的PTFE多孔膜浸渍按浓度从高到低依次在上述溶液中，每次浸渍10s共浸渍3次。将浸渍后的薄膜在110℃烘干3min，去除水分，然后在300℃烘干2min，去除分散剂等低温挥发物，最后在395℃烘干8min，得到厚度均一表面光滑的粘接片。
(2)微波覆铜板的制备方法为：将步骤(1)中得到的粘接片叠合8张，在上下两层放置电解铜箔，在高温层压机中进行真空压合。压合条件为370℃和100Kg/cm2下热压5h。制得的覆铜板按照IPC-TM-650 2.5.5.5箝位微带线测试方法测试介电常数和介电损耗，按照IPC-TM-650 2.4.41测定X、Y、Z轴的线性热膨胀系数，按照IPC TM-650 2.4.8测定覆铜板抗剥强度。
实施例8：
(1)分别按照表1中实施例8指定的各组分，在PTFE乳液中加入ETFE、金红石TiO2、Kevlar纤维和表面改性剂Z-6124及Z-6030的复配，用去离子水稀释成50％固含量的浓度，在50℃的高速搅拌机中搅拌10min，搅拌速度为2000rpm。将该溶剂配置成80％、65％、40％、20％的不同浓度，使厚度为30μm、孔隙率为70％浸渍按浓度从高到低依次在上述溶液中，每次浸渍10s共浸渍4次。将浸渍后的薄膜在120℃烘干2min，去除水分，然后在280℃烘干2min，去除分散剂等低温挥发物，最后在400℃烘干2min，得到厚度均一表面光滑的粘接片。
(2)微波覆铜板的制备方法为：将步骤(1)中得到的粘接片叠合8张，在上下两层放置电解铜箔，在高温层压机中进行真空压合。压合条件为370℃和100Kg/cm2下热压5h。制得的覆铜板按照IPC-TM-650 2.5.5.5箝位微带线测试方法测试介电常数和介电损耗，按照IPC-TM-650 2.4.41测定X、Y、Z轴的线性热膨胀系数，按照IPC TM-650 2.4.8测定覆铜板抗剥强度。
表1各实施例组分含量
对比例与实施例性能对比如表2所示：
表2各微波覆铜板实施例测试结果比较
上述表2，本发明通过陶瓷粉在PTFE介质中的分散结构大大减少了Z轴的膨胀，使材料的热膨胀和铜更为接近，改善了PTFE刚度不足、长期使用容易变形的缺点，同时可以利用多种陶瓷粉复配得到高、中、低任意介电常数的覆铜板，为微波覆铜板在通信、医疗、军事、汽车、电脑、仪器等领域的应用提供支持。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的发明保护范围。