專利名稱：用于印刷電路板的有金屬被覆的層壓板的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及印刷電路板中用的有金屬被覆的層壓板的制造方法，其特征是，各種耐熱絕緣樹脂中的氟基樹脂，例如，在高頻領域有低介質(zhì)損耗因子的聚四氟乙烯(PTFE)和用聚四氟乙烯浸漬過的玻璃布，層疊在用銅或鋁構成的導電金屬箔的頂表面和底表面。
相關技術正如本行業(yè)技術人員公知的，用環(huán)氧樹脂的金屬被覆的層壓板的常規(guī)制造方法是通過使環(huán)氧樹脂浸漬到玻璃布中，干燥浸漬過的玻璃布以除去布中的有機溶劑，制成一種從半固態(tài)轉(zhuǎn)化到固化樹脂用的予浸漬片，并在固化的樹脂上層疊導電金屬箔。
此外，還可以用氟基樹脂作為熱塑性樹脂制造有金屬被覆的層壓板。但是，氟基樹脂的缺點是，它的表面能極低，因而不與其他材料粘接。因此，用氟基樹脂的情況下，導電金屬箔不能直接粘接到樹脂上，因此不能用上述的導電金屬箔粘接到氟基樹脂的方法。通常在導電金屬箔與包括聚四氟乙烯(PTFE)和用聚四氟乙烯浸漬過的玻璃布的耐熱氟基絕緣樹脂之間另外加入低熔點熱固性樹脂，粘接膜或粘接劑，以形成層疊體。然后在熱和壓力下進行加壓和固化。但是，上述的方法中由于使用層疊體的低熔點熱固性膜或粘接劑而造成絕緣樹脂性能的急劇損壞。因此，需要一種在導電金屬箔與其中無熱固性樹脂、粘接膜或粘接劑的氟基樹脂之間直接粘接的方法。
另一方面，隨著頻率的提高，在信號傳送中會出現(xiàn)很多的問題。為了在降低噪聲下提高傳輸速度，采用改變材料，布線和電路構成技術。用低介電常數(shù)的材料的情況下，當信號沿著電路板上形成的布線傳送時，傳輸速度與介電常數(shù)的平方根值成反比例增加，而且可以減小噪聲。而且用低介電常數(shù)的材料能減小相鄰電路之間產(chǎn)生不希望有的電容。由于高速數(shù)字電路或微波發(fā)送-接收電路中的放大電路處理極弱的高速信號，所以要用低介電損耗因子的材料。隨著頻率的增加，傳輸損耗隨著介質(zhì)損耗因子變化。氟基樹脂的常規(guī)層疊方法中在有高介質(zhì)損耗因子的粘接膜直接層疊到有低介質(zhì)損耗因子的介質(zhì)材料上時，傳輸損耗變高。因而還要求一種用于印刷電路板的有單一結構和不用粘接膜而具有介質(zhì)材料的固有特性的金屬被覆的層壓板的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人為了克服現(xiàn)有技術中的缺點，深入細致研究了用氟基樹脂制造有金屬被覆的層壓板的方法，實施了本發(fā)明，結果發(fā)現(xiàn)，氟基樹脂經(jīng)表面處理形成許多細凸點，和金屬箔粗化，并優(yōu)化層疊時的加壓條件，可以制成所要求的有金屬被覆的層壓板。
本發(fā)明的第一方面是提供導電金屬箔直接層疊到耐熱絕緣樹脂上的方法，特別提供不用熱固性樹脂，粘接膜或粘接劑而把導電金屬箔直接粘接到氟基樹脂上的方法。
以下將描述本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點，通過以下的描述或?qū)嵤┌l(fā)明，本發(fā)明的方案和優(yōu)點將變得很清楚。
本發(fā)明的上述的和其他方面用以下描述的方法實現(xiàn)，提供用于印刷電路板的有金屬被覆的層壓板的制造方法，包括(a)氟基樹脂絕緣層的至少一個表面上形成許多細凸點，(b)粗化導電金屬箔的一個表面，(c)有許多細凸點的氟基樹脂絕緣層層疊到有粗化表面的導電金屬箔上，使導電金屬箔的粗化表面與絕緣層的形成有凸點的表面相對而形成層疊體，和(d)在真空下熱壓層疊體。
此外，方法還包括在進行(d)操作之前，在層疊體中沒有細凸點的氟基樹脂絕緣層的表面上按順序?qū)盈B在沒經(jīng)過(a)操作的至少一個氟基樹脂絕緣層，經(jīng)過(a)操作的第二氟基樹脂絕緣層和經(jīng)過(b)操作的第二導電金屬箔，其中，經(jīng)過(b)操作的第二導電金屬箔的粗化表面和經(jīng)過(a)操作的第二絕緣層的形成有凸點的表面相對。


通過以下結合附圖對實施例的描述將會更清楚的了解本發(fā)明的這些和其他方面和優(yōu)點，圖中圖1是沒有經(jīng)過表面處理的聚四氟乙烯(PTFE)的電子顯微鏡照片；圖2是用正常大氣壓的20sccm進行表面處理，在其上形成凸點以提高其表面能的聚四氟乙烯(PTFE)的電子顯微鏡照片；圖3是沒有用正常大氣壓進行表面處理，在其上形成凸點以提高其表面能的的聚四氟乙烯(PTFE)的電子顯微鏡照片；圖4，是用正常大氣壓的12sccm進行表面處理，在其上形成凸點以提高其表面能的的聚四氟乙烯(PTFE)的電子顯微鏡照片；圖5是顯示按本發(fā)明的有凸點的一個表面和沒有凸點的另一個表面的剖視圖；圖6，是顯示按本發(fā)明的包括有金屬箔，絕緣樹脂層和另一個金屬箔的印刷電路板的順序?qū)盈B結構的示意圖；圖7是顯示圖6所示在真空室內(nèi)使用熱壓的加壓層疊結構的工藝的示意圖；和圖8是顯示用圖7所示工藝壓制后的有金屬被覆的層壓板的剖視圖。
優(yōu)選實施方案的詳述現(xiàn)在，詳細參見附圖中所示的本發(fā)明的實施例，其中，所有附圖中相同的數(shù)字指示相同的元件。
圖1是沒有經(jīng)過表面處理的聚四氟乙烯(PTFE)的電子顯微鏡照片，圖2到4顯示其上形成有凸點的聚四氟乙烯(PTFE)，其中，每一個是在不同的條件下經(jīng)行表面處理。由于無潤滑性和無粘接性的氟基樹脂絕緣層不容易和其他材料粘接，所以要對與導電金屬箔粘接的樹脂表面進行表面處理，以使本身沒有粘接性的樹脂表面具有粘接性，之后在真空下熱壓。由此提高樹脂的表面能，使其容易粘接。樹脂表面基本上形成許多的凸點。圖1所示的表面在處理前的聚四氟乙烯形成圖2所示的凸點，使其容易與其他材料粘接。
絕緣層上形成的細凸點的平均直徑是0.01-2μm，平均縱橫比是1∶20或以下。如果平均直徑小于0.01μm，與金屬箔的粗化表面的粘接強度下降。同時如果平均直徑超過2μm，則會使樹脂表面的平滑性變壞，而且也會使與金屬箔的粗化表面的粘接強度下降。通過控制凸點形成工藝中所用的氣氛和束功率能適當調(diào)節(jié)細凸點的直徑和縱橫比。
本發(fā)明使用的氟基樹脂選自以下材料聚四氟乙烯(PTFE)，聚四氟乙烯浸漬的玻璃布，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)。但氟基樹脂并不限于上述的材料例，凡是含氟的氟樹脂都可以使用。
至少兩層絕緣層層疊，其中，每層絕緣層的厚度是0.05-0.508mm，所以有金屬被覆的層壓板的厚度是0.127-5.08mm。
導電金屬箔用銅、鋁及其合金構成。
氟基樹脂與導電金屬箔之間的粘接基于以下的機理有細凸點的氟基樹脂和導電金屬箔的層疊體加熱到約氟基樹脂熔點的溫度范圍，之后，將樹脂熱壓到粗化的導電金屬箔，之后冷卻。因此，由于導電金屬箔與樹脂之間的錨定作用而使其物理性粘結。即，為了制備有細凸點的氟基樹脂和導電金屬箔作為有金屬被覆的層壓板，要用熱壓系統(tǒng)加壓。
在從氟基樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度到比氟基樹脂熔點高20％的最大熱壓溫度范圍內(nèi)，熱壓的壓力是10-90kg/cm2，真空度為1mTorr到500Torr的條件下使層疊體加熱、壓制和冷卻，所需時間為3小時。
熱壓的最大溫度控制在從氟基樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度到比氟基樹脂的熔點高20％的范圍內(nèi)。該溫度在樹脂與導電金屬箔之間足以產(chǎn)生錨定作用并將導電金屬箔粘接到樹脂上。氟基樹脂在低于其熔點的溫度下不會熱損壞，但是，在高于熔點的溫度下樹脂的聚合度和分子量降低，而比重增大。例如，作為氟基樹脂的聚四氟乙烯在低于熔點的溫度下熱損壞很小，但是在高于熔點的溫度下上述樹脂的的聚合度下降。比聚合物的熔點高很多的溫度下，比重增大而分子量減小。另外，在400℃或更高時，上述現(xiàn)象更嚴重而且材料迅速變壞。因此，氟基樹脂要在比其熔點高20％的溫度下熱壓。之后，獲得本發(fā)明要求的機械性能。
此外，氟基樹脂的熔點比其他聚合物的熔點高。因此，在常壓下進行熱壓時，金屬箔迅速氧化。通常在100-250℃制造有金屬被覆的層壓板。在上述溫度范圍以外的溫度下制造有金屬被覆的層壓板時，在正常氣壓下加壓，金屬，特別是銅迅速氧化和腐蝕。因此不能用銅作層壓板。為了防止金屬氧化和在絕緣樹脂中起泡，用能使真空度保持在幾乇到幾百乇，最好是保持在1m乇-500乇的真空設備中進行熱壓操作。層疊體熱壓和隨后的冷卻壓縮體的所需時間是3小時或以下。
以下參見附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。
如圖5和6所示，具有通過控制氣壓(f)和束功率(e)而形成的細凸點的樹脂2和有粗化表面(b)(例如，電解銅的粗糙無光澤表面)的金屬箔1層疊，使形成有凸點的表面與粗化表面相對。在樹脂2上層疊沒有細凸點的相同類型的多層樹脂3到規(guī)定的厚度。之后，有細凸點(c)的另一樹脂2和有粗化表面(b)(例如，電解銅的粗糙的無光澤表面)的另一金屬箔1按順序?qū)盈B到樹脂3上，使形成凸點的表面與粗化表面相對。有金屬箔1/絕緣樹脂2和3/金屬箔1的結構的層疊體在真空中加熱、加壓下而壓制。
圖7顯示出層疊體的壓縮工藝。如圖7所示，由于不另外用熱固性樹脂或粘接劑，壓縮溫度達到作為熱塑性樹脂的氟基樹脂的熔點，因此，在真空設備6中，通過熱壓器4的壓力使樹脂2的細凸點(c)壓縮到金屬箔的粗化表面(b)，然后冷卻。然后，由于金屬箔1與絕緣樹脂2之間的錨定作用而實際上緊緊粘結。通過層疊多層沒有經(jīng)過表面處理的絕緣樹脂3來控制層疊體的規(guī)定厚度。在不用熱塑性樹脂或粘接劑而把聚合物直接粘接到金屬箔上時，壓縮時所用的溫度，壓力和真空度的條件與聚合物的類型有關。熱壓器的最大溫度范圍是從氟基樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度到比絕緣樹脂的熔點高20％的溫度之間。熱壓器的壓力范圍是10-90kg/cm2。在加熱，加壓和真空下壓縮層疊體，以制成如圖8所示的用于印刷電路板的有金屬被覆的層壓板。
作為氟基樹脂的聚四氟乙烯浸漬過的玻璃布的介電常數(shù)是2.5，介質(zhì)厚度是0.762mm。電解銅箔的是1盎司(oz)厚時，按照美國IPC標準IPC-TM-650，2.4.8方法，銅箔的剝離強度是2.1kgf/cm。
以下的表1顯示出在介電常數(shù)變化時的粘接在一起的1盎司厚的電解銅箔和0.762mm厚的樹脂的測試結果。表1

實施例1如圖5所示，在室溫下，用一定的氣壓20sccm對0.127mm厚的浸漬聚四氟乙烯的玻璃布進行表面處理，形成平均直徑為0.1μm的細凸點和500nm的平均粗糙度，如圖2所示。這處理基于干燥方法而不需要另外的清潔處理。
其表面上形成有凸點的0.127mm厚的浸漬聚四氟乙烯的玻璃布2層疊到1盎司厚的粗化的電解銅箔上，使玻璃布2的形成有凸點的表面與銅箔1的粗化的表面相對，以形成電極。
0.127mm厚的浸漬聚四氟乙烯的玻璃布2的另一面上沒有凸點，即，沒有凸點的表面層的四個浸漬聚四氟乙烯的玻璃布3進行疊加，每層的厚度是0.127mm，而且沒有經(jīng)過表面處理。
為了形成相對的電極，1盎司厚的粗化過的電解銅箔1層疊到0.127mm厚的其上形成有凸點的浸漬聚四氟乙烯的玻璃布2上，按與上述的電極形成工藝相同的方式使玻璃布2的形成有凸點的表面與銅箔1的粗化過的表面相對。之后，這樣形成的電極層疊加在已疊置的4層材料層上。
在10乇的真空度下熱壓0.762mm厚的層疊的介電體，以制造有金屬被覆的層壓板。熱壓的最高溫度達到聚四氟乙烯的熔點。此外，熱壓器4的壓力是40Kg/cm2，加熱和冷卻操作進行3小時。
介電常數(shù)2.3，介質(zhì)厚度0.762mm和電解銅厚1盎司時，按美國IPC標準IPC-TM-650，2.4.8方法測試銅箔的剝離強度是2.1kgf/cm。用IPC-TM-650，2.5.5.5方法測試的在10GHz的介質(zhì)損耗因子是0.0014。
實施例2按與上述的例1相同的方式制造有金屬被覆的層壓板。在介電常數(shù)2.5，介質(zhì)厚度0.762mm和電解銅厚1盎司時，按美國IPC標準IPC-TM-650，2.4.8方法測試銅箔的剝離強度是2.1kgf/cm，用IPC-TM-650，2.5.5.5方法測試在10GHz的介質(zhì)損耗因子是0.0017。
實施例3按與上述的例1相同的方式制造有金屬被覆的層壓板。在介電常數(shù)2.7，介質(zhì)厚度0.762mm和電解銅厚1盎司時，按美國IPC標準IPC-TM-650，2.4.8方法測試銅箔的剝離強度是2.1kgf/cm，用IPC-TM-650，2.5.5.5方法測試的在10GHz的介質(zhì)損耗因子是0.0021。
以上的實例中，用本發(fā)明方法制造的用于印刷電路板的有金屬被覆的層壓板具有優(yōu)良的機械性能和低的介質(zhì)損耗因子。
如上所述，按本發(fā)明方法，用導電金屬箔直接被覆的單介質(zhì)結構，使絕緣樹脂和金屬箔粘接在一起。由此，與常規(guī)的雙介質(zhì)結構相比，本發(fā)明方法的優(yōu)點是制造成本低，由于電性能和機械性能的變化最小，所以具有介質(zhì)固有的特性。因此，能制造出性能優(yōu)良，低介質(zhì)損耗因子和在高頻區(qū)能穩(wěn)定工作的印刷電路板。
盡管只展示和描述了少數(shù)幾個優(yōu)選實施例，但是，本行業(yè)的技術人員應了解，在不脫離本發(fā)明的精神和原則的前提下，這些實施例可以有各種變化，這些變化都屬于權利要求書及其等效物所界定的要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用于印刷電路板的有金屬被覆的層壓板的制造方法，包括(a)在氟基樹脂絕緣層的至少一個表面上形成細凸點；(b)粗化導電金屬箔的表面；(c)有細凸點的氟基樹脂絕緣層層疊到粗化的導電金屬箔上，使導電金屬箔的粗化表面與絕緣層的形成有細凸點的表面相對，以形成層疊體；和(d)在真空、加壓和加熱下壓縮層疊體。
2.按權利要求1的方法，還包括在進行(d)操作之前，在層疊體中氟基樹脂絕緣層的沒有細凸點的表面上，按順序?qū)盈B沒有經(jīng)過(a)操作的至少一層氟基樹脂絕緣層，經(jīng)過(a)操作的第二氟基樹脂絕緣層，和經(jīng)過(b)操作的第二導電金屬箔，其中經(jīng)過(b)操作的第二導電金屬箔的粗化表面與經(jīng)過(a)操作的第二氟基樹脂絕緣層的形成有凸點的表面相對。
3.按權利要求1或2的方法，其中，絕緣層上形成的細凸點的平均直徑是0.01-2μm和平均縱橫比是1∶20或以下。
4.按權利要求1或2的方法，其中，氟基樹脂是含氟的全部氟樹脂，包括聚四氟乙烯，聚四氟乙烯浸漬的玻璃布，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.按權利要求1或2的方法，其中，至少厚度各為0.05-0.508mm的兩層絕緣層層疊，使有金屬被覆的層壓板的厚度為0.127-5.08mm。
6.按權利要求1或2的方法，其中，導電金屬箔是用銅，鋁及其合金制成。
7.按權利要求1或2的方法，其中，在最大熱壓溫度范圍從氟基樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度到比氟基樹脂的熔點高20％的溫度范圍，熱壓器壓力是10-90kg/cm2，和真空度是1m乇-500乇的條件下，操作(d)進行3小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于印刷電路板的金屬被覆的層壓板的制造方法，其特征是導電金屬箔不用低熔點熱塑性樹脂、粘接膜和粘接劑而直接粘接。方法包括在氟基樹脂絕緣層的至少一個表面上形成細凸點，導電金屬箔的一個表面粗化，在粗化金屬箔上層壓具有凸點的氟基樹脂絕緣層要使金屬箔的粗化表面與有細凸點的絕緣層表面相對，形成層疊體，并在真空下加熱加壓而壓縮層疊體。與常規(guī)的雙介質(zhì)結構比，導電金屬箔和單介質(zhì)結構直接粘接所制成的有金屬被覆的層疊體的優(yōu)點是生產(chǎn)成本低，由于電特性和機械特性變化最小，因而在高頻區(qū)的操作極穩(wěn)定。本發(fā)明方法能有效制造高頻區(qū)用的印刷電路板。
文檔編號H05K3/00GK1444434SQ03107518
公開日2003年9月24日 申請日期2003年2月25日 優(yōu)先權日2002年2月25日
發(fā)明者俞柄國, 白銀松, 宋宗錫, 趙來勖 申請人:仕瑪特電子株式會社