专利名称：一种高弹性模量的ptfe覆铜板的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种覆铜板的制备方法，特别是一种高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法。
背景技术：
聚四氟乙烯(PTFE)自1945年由杜邦公司商品化生产以来，由于该材料独特的物理性能和化学性能，人们就不断地开拓该材料在各个领域的应用，其中利用PTFE材料的优良介电性能(低介电常数和低介质损耗)来制造高频应用的覆铜板已有多年历史，最传统的制造方法是PTFE乳液浸渍玻璃纤维布，然后数张PTFE浸渍布叠加起来，覆铜箔层压即得到 PTFE覆铜板，但是这种制造方法是依靠增加板材的树脂含量来获得低的介电常数，而树脂含量越高，板材的弹性模量就下降。再加上PTFE是热塑性树脂，它的弹性模量很低，故采用传统方法制得的PTFE覆铜板的弹性模量要比同结构的普通覆铜板(FR-4)低很多，弹性模量太低将严重影响其可加工性和可靠性。如何取得模量与介电常数两者兼有，人们也进行了一些尝试，如美国专利4895752/1990利用具有较低介电常数的有机纤维——芳纶纤维来浸渍PTFE乳液来制造低介电常数高模量的PTFE覆铜板，但该技术存在芳纶纤维价格高、耐热性相对差的缺点而没有推广应用；美国专利6417459/2002发明了一种在PTFE/玻纤布浸渍片与铜箔间放置PFA膜来提高板材树脂含量的方法，因为PFA比PTFE有相对高的弹性模量，所以实现了板材有较低的介电常数的同时也具有较高的弹性模量，但该技术存在内部结构不一致及PFA膜在层压时易流动而影响板材厚度均勻性等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种可使板材内部结构一致， 弹性模量大大提高，同时又具有较低介电常数及改善了可加工性和电子产品的可靠性的 PTFE覆铜板的制备方法。并且本发明所述方法加工过程简单，有利于工业化的连续生产。本发明的技术方案是这样实现的
本发明所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，包括以下步骤 (一)、准备铜箔、低介质常数的玻纤布，并制备氟树脂混合物；
(二 )、用步骤(一)中制备的氟树脂混合物浸渍玻纤布，浸渍后的玻纤布送入烘箱进行烘烤干燥，并重复该步骤使玻纤布进行多次浸渍和烘烤干燥，从而得到树脂含量约为60-70% 的浸渍片；
(三)、将得到的上述浸渍片叠配起来，并在两面覆上铜箔，进行层压，即得到本发明所述PTFE覆铜板。其中步骤(三)中的烘烤干燥包括三个阶段，第一阶段烘箱温度设为50-100°C，时间为1- ι O分钟，用于蒸发玻纤布上的水分；第二阶段烘箱温度设为200-320°C，时间为 2- 2 Q分钟，去除低温可挥发物；第三阶段烘箱温度设为380-40(TC，时间为3- 2 Q分钟， 用于将氟树脂烧结成膜，并使其与玻纤布紧密结合。本发明中第三阶段的烘烤温度设为大
3于PTFE烧结温度(330度)的好处是可让P T F E结晶重排，得到均勻一致的整体。在步骤(一)中的低介质常数的玻纤布由以下重量配比的组份制成50-60%的 SiO2, 10-20% 的 Al2O3，20-30% 的化03，0-5% 的 CaO2，0-4% 的 MgO2,余量为 LiO、Na2O, K2O, ZrO2, As203> Sb203> ZnO, SrO、!^203、Cr203、P2O5 氧化物中的一种或几种的组合。上述氟树脂混合物包括以下重量配比的组份90-100%的聚四氟乙烯(PTFE)乳液、0-10%的氟树脂，所述氟树脂包括聚全氟乙丙烯乳液(FEP)、聚四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚乳液(PFA)、四氟乙烯与乙烯的共聚物(ETFE)，聚偏氟乙烯(PVDF)或聚三氟氯乙烯 (PCTFE)中的一种或几种的任意组合。为使铜箔与浸渍片层压时不易移动走位而确保板材的结构可靠，本发明还可采用在上述铜箔与浸渍片之间设置粘结层。上述粘结层可为环氧粘结片或PTFE膜。本发明由于采用将低介电常数的玻纤布(也叫Dk布)与以PTFE乳液为主液，同时配合添加适量FEP或PFA乳液所制成的氟树脂混合物相结合来制造PTFE覆铜板的方法， 从而充分地利用了 FEP或PFA乳液所具有的良好熔融流动性和较高弹性模量的特点，使制得的板材不仅具有较低介电常数，同时也具有较高弹性模量，且板材内部结构一致、板材的尺寸稳定性也好，有利于PCB制程加工及后续电子元器件的装配，大大提高了电子产品的可靠性。再加上加工过程简单、生产成本较低，有利于工业化的连续生产。本发明所制得的PTFE覆铜板在获得要求的介电常数同时，板材的弹性模量比传统方法制造的要高50% 以上，极大地改善了 PTFE覆铜板的加工性和可靠性，有效地解决了现有技术中所存在的介电常数与模量不可兼得及生产成本高、内部结构不一致等问题。并且由于本发明还采用分三个从低到高的不同烘烤温度阶段来对多次浸渍过氟树脂混合物的玻纤布进行烘烤干燥烧结的方法，确保了氟树脂与玻纤布的紧密结合，因此也进一步的加强了板材结构的可靠性。
具体实施例方式本发明所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，包括以下步骤 (一)、准备铜箔、低介质常数的玻纤布，并制备氟树脂混合物；
(二 )、用步骤(一)中制备的氟树脂混合物浸渍玻纤布，浸渍后的玻纤布送入烘箱进行烘烤干燥，并重复该步骤使玻纤布进行多次浸渍和烘烤干燥，从而得到树脂含量约为60-70% 的浸渍片；
(三)、将得到的上述浸渍片叠配起来，并在两面覆上铜箔，进行层压，即得到本发明所述PTFE覆铜板。其中所述烘烤干燥包括三个阶段，第一阶段烘箱温度设为50-100°C，时间为 1-10分钟，用于蒸发玻纤布上的水分；第二阶段烘箱温度设为200-320°C，时间为2-2 O 分钟，去除低温可挥发物；第三阶段烘箱温度设为380-40(TC，时间为3-2 O分钟，用于将氟树脂烧结成膜，并使其与玻纤布紧密结合。在步骤(一)中的低介质常数的玻纤布由以下重量配比的组份制成50-60%的 SiO2, 10-20% 的 Al2O3，20-30% 的化03，0-5% 的 CaO2，0-4% 的 MgO2,余量为 LiO、Na2O, K2O, ZrO2, As203> Sb203> ZnO, SrO、!^203、Cr203、P2O5 氧化物中的一种或几种的组合。上述氟树脂混合物包括以下重量配比的组份90-100%的聚四氟乙烯乳液、0-10%的氟树脂，所述氟树脂包括聚全氟乙丙烯乳液、聚四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚乳液或四氟乙烯与乙烯的共聚物，聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的一种、两者或几种的任意组合。为使铜箔与浸渍片层压时不易移动走位而确保板材的结构可靠，本发明还可采用在上述铜箔与浸渍片之间设置粘结层。上述粘结层可为环氧粘结片或PTFE膜。以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述
先称取以下重量配比的组份50-60%的SiO2, 10-20%的Al2O3，20-30%的化03，0-5% 的 CaO2，0-4% 的 MgO2,余量为 LiO、Na20> K2O> ZrO2> As2O3> Sb2O3> ZnO> SrO>Fe2O3> Cr2O3> P2O5氧化物中的一种或几种的组合，然后加工成本发明中所述的低介电常数的玻纤布。该玻纤布的厚度在0. 05-0. 20mm，介电常数值Dk约为4. 4，介质损耗因子Df约为0. 0025。这种玻纤布的制造方法上述材料经高温熔融混合后拉丝、捻纱、整经、浆纱、织布及后处理即制得具有低介电常数的玻纤布。利用上述原料制得的玻璃纤维布，它具有与普通E玻纤布一样的机械性能，但介电常数比普通E玻纤布低得多，用这种的玻纤布来制造PTFE覆铜板，可以在不牺牲板材的介电常数条件下，使板材具有较高的弹性模量。并且本发明所述的玻纤布与普通的E玻纤布在获得相同介电常数的板材时，本发明所述玻纤布的含胶量相对少，浸胶次数就可以减少，节约了能源与生产成本。实施例一本发明所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，包括以下步骤 (一)、准备铜箔，上述低介电常数的玻纤布。玻纤布的厚度约0. 10mm，介电常数值Dk约
为4. 4，介质损耗因子Df约为0. 0025，经/纬纱数为60X44根，单重约95g/m2 ；
制备氟树脂混合物。该氟树脂混合物的组分包括95%的聚四氟乙烯乳液、4%的聚全氟乙丙烯(FEP)、1%用来调节粘度和固体含量的非离子型表面活性剂或去离子水。混合物的固体含量可调节在35 60%之间，粘度为15 40mPa · s (20°C)。(二)、用步骤(一)中制备的氟树脂混合物浸渍玻纤布，浸渍后的玻纤布送入烘箱进行烘烤干燥，烘箱的温度分为三段，第一段温度为50-100°C，主要为水分蒸发；第二段温度为200-32(TC，主要是助剂(乳化剂、分散剂)等低温可挥发物的去除，第三段温度为 380-4000C，将氟树脂烧结成膜，并与玻纤布紧密结合，并重复该步骤三次，使玻纤布进行三次浸渍和烘烤干燥，从而得到树脂含量65%的浸渍片(简称PP片)；
(三)、将按照上述步骤得到的上述浸渍片共15张叠配起来，并在两面覆上IOZ铜箔，进行层压，层压条件为360-380°C /2-5hrs，压力为50-100kgf/cm2，即得到本发明所述PTFE覆铜板。实施例二 本发明所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，包括以下步骤 (一)、准备铜箔，上述低介电常数的玻纤布。玻纤布的厚度约0. 10mm，介电常数值Dk约
为4. 4，介质损耗因子Df约为0. 0025，经/纬纱数为60X44根，单重约95g/m2 ；
制备氟树脂混合物。该氟树脂混合物的组分包括95%的聚四氟乙烯乳液、4%的聚四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚(PFA)乳液、1%用来调节粘度和固体含量的非离子型表面活性剂或去离子水。混合物的固体含量约60%，粘度为15 40mPa*s (20°C)。(二 )、用步骤(一)中制备的氟树脂混合物浸渍玻纤布，浸渍后的玻纤布送入烘箱进行烘烤干燥，烘箱的温度分为三段，第一段温度为50-100°C，主要为水分蒸发；第二段温度为200-320°C，主要是助剂(一般是PTFE浮液中的乳化剂、分散剂等助剂)等低温可挥发物的去除，第三段温度为380-40(TC，将氟树脂烧结成膜，并与玻纤布紧密结合，并重复该步骤三次，使玻纤布进行三次浸渍和烘烤干燥，从而得到树脂含量约65%的浸渍片(简称PP片)； (三)、将得到的上述浸渍片共15张叠配起来，在叠配的浸渍片上覆粘结层后，再在一面或两面覆上IOZ铜箔，进行层压，层压条件为360-380°C /2_5hrs，压力为50-100kgf/cm2，即得到本发明所述PTFE覆铜板。实施例三本发明所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，包括以下步骤 (一)、准备铜箔，上述低介电常数的玻纤布。玻纤布的厚度约0. 10mm，介电常数值Dk约
为4. 4，介质损耗因子Df约为0. 0025，经/纬纱数为60X44根，单重约95g/m2 ；
制备氟树脂混合物。该氟树脂混合物的组分包括90%的聚四氟乙烯乳液、9%的四氟乙烯与乙烯的共聚物、聚偏氟乙烯或聚三氟氯乙烯中的一种或几种组合的乳液、1%用来调节粘度和固体含量的非离子型表面活性剂或去离子水。混合物的固体含量约60%，粘度为 15 40mPa · s (20°C)。(二 )、用步骤(一)中制备的氟树脂混合物浸渍玻纤布，浸渍后的玻纤布送入烘箱进行烘烤干燥，烘箱的温度分为三段，第一段温度为50-100°C，主要为水分蒸发；第二段温度为200-320°C，主要是助剂(一般是PTFE浮液中的乳化剂、分散剂等助剂)等低温可挥发物的去除，第三段温度为380-40(TC，将氟树脂烧结成膜，并与玻纤布紧密结合，并重复该步骤三次，使玻纤布进行三次浸渍和烘烤干燥，从而得到树脂含量约70%的浸渍片(简称PP片)；
(三)、将得到的上述浸渍片共15张叠配起来，在叠配的浸渍片上覆粘结层后，再在一面或两面覆上IOZ铜箔，进行层压，层压条件为360-380°C /2_5hrs，压力为50-100kgf/cm2，即得到本发明所述PTFE覆铜板。比较例4
采用型号为2116的E玻璃纤维布替换本发明中的低介电常数玻纤布，E玻璃纤维布厚度约0. IOmm,经/纬纱数为60X58根，单重约103g/m2。用聚四氟乙烯乳液浸渍E玻璃纤维布。上述聚四氟乙烯乳液可用非离子型表面活性剂或去离子水来调节粘度和固体含量，固体含量可调节在35飞0%之间，粘度为 15 40mPa · s (20°C)。浸渍后的E玻璃纤维布送入烘箱烘烤干燥，烘箱的温度分为三段，第一段温度为 5(T10(TC，主要为水分蒸发；第二段温度为20(T32(TC，主要是助剂(乳化剂、分散剂)等低温可挥发物的去除，第三段温度为38(T400°C。重复该步骤5次，得到树脂含量约75%的浸渍片(简称PP片)。将得到的PP片共13张叠配起来，两面覆IOZ铜箔，进行层压，层压条件为 360^3800C /2 5hrs.，压力为 50 100kgf/cm2。制得 1. 6 1/1 样品。以下是所制得的板材的性能检测对照表
权利要求
1.一种高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，其特征在于包括以下步骤(一)、准备铜箔、低介质常数的玻纤布，并制备氟树脂混合物；(二 )、用步骤(一)中制备的氟树脂混合物浸渍玻纤布，浸渍后的玻纤布送入烘箱进行烘烤干燥，并重复该步骤使玻纤布进行多次浸渍和烘烤干燥，从而得到树脂含量60 70%的浸渍片；(三)、将得到的上述浸渍片叠配起来，并在一面或两面覆上铜箔，进行层压，即得到本发明所述PTFE覆铜板；其中在步骤(二)中，所述烘烤干燥包括三个阶段，第一阶段烘箱温度设为50-100°C，烘烤时间为1 1 Q分钟，用于蒸发玻纤布上的水分；第二阶段烘箱温度设为200-32(TC， 烘烤时间为2 2 Q分钟，去除低温可挥发物；第三阶段烘箱温度设为380-40(TC，烘烤时间为3 2 O分钟，用于将氟树脂烧结成膜，并使其与玻纤布紧密结合。
2.根据权利要求1所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，其特征在于在步骤 (一)中低介质常数的玻纤布是由以下重量配比的组份制成50-60%的SiO2, 10-20%的Al2O3 ，20-30%的化03，0-5% 的 CaO2，0-4% 的MgO2,余量为 LiO、Na2O, K2O, ZrO2, As2O3> Sb2O3> ZnO, SrO、Fe203> Cr2O3、P2O5氧化物中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，其特征在于上述氟树脂混合物包括以下重量配比的组份90-100%的聚四氟乙烯乳液、0-10%的氟树脂，其中所述氟树脂包括聚全氟乙丙烯乳液、聚四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚乳液、四氟乙烯与乙烯的共聚物、聚偏氟乙烯或聚三氟氯乙烯中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求3所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，其特征在于上述氟树脂混合物还包括用来调节粘度和固体含量的稀释剂，该稀释剂为非离子型表面活性剂或去离子水，所述氟树脂混合物的固体含量为35-60%之间，粘度为15-40mPa · s。
5.根据权利要求1所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，其特征在于在步骤 (三)中，在叠配的浸渍片上覆铜箔时要先在铜箔与浸渍片之间设置粘结层，然后再层压。
6.根据权利要求5所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，其特征在于上述粘结层为环氧粘结片或PTFE膜。
7.根据权利要求1所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法，其特征在于在步骤 (三)中的层压条件为360-380°C /2-5hrs，压力为50_100kgf/cm2。
全文摘要
本发明所述高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法,包括以下步骤准备铜箔、低介质常数的玻纤布，并制备氟树脂混合物；用制备的氟树脂混合物浸渍玻纤布，浸渍后的玻纤布送入烘箱进行烘烤干燥，并重复该步骤使玻纤布进行多次浸渍和烘烤干燥，从而得到树脂含量约为60-70%的浸渍片；将得到的上述浸渍片叠配起来，并在两面覆上铜箔，进行层压，即得到本发明所述PTFE覆铜板。所述烘烤干燥包括三个阶段，第一阶段烘箱温度为50-100℃；第二阶段烘箱温度为200-320℃；第三阶段烘箱温度为380-400℃。利用本发明制得的板材不仅具有较低介电常数，同时也具有较高弹性模量，且板材内部结构一致、板材的尺寸稳定性也好。
文档编号B32B15/082GK102166852SQ201010616938
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者杨中强, 江恩伟, 苏民社 申请人:广东生益科技股份有限公司