CN107623990A - 加厚铜基板及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种加厚铜基板及制备工艺，材料包括铜箔和基板，所述铜箔上下两面分别设置抗热层，两层抗热层的外侧设置防锈层，上层防锈层外部设有化学皮膜层，基板与化学皮膜层贴合。本发明利用超厚铜箔的特性，采用压合的工艺技术使产品进行连续生产且提高效率；利用超厚铜箔与TPI相结合的方式进行搭配；从而增加基材在电流的承载能力，并提升散热能力。
Description
技术领域
本发明涉及铜基板制备领域，特别是指一种加厚铜基板及制备工艺。
背景技术
21世纪以来随着移动互联网的发展，医疗健康领域也结合了移动互联网，加上可穿戴智能设备和技术的进步，移动医疗进入了一个蓬勃发展的阶段，智能化医疗的时代已经来临。除了医疗领域外，关于锂电池的市场需求的节节升高，直接带动着材料市场的发展；近来因为中国经济的蓬勃发展，大众生活水平的提高，对于自我医疗保健意识逐渐加强，从而引领医疗市场需求迅速增长，使得在医疗与电池两个领域的材料需求日渐增长，且不断提出更高的技术要求，在电路板上承载的电流越来越大，对厚铜的要求越来越高，使之满足承载大电流，减少热应变和散热的需求，因此厚铜工艺在电路板制作中越来越重要。由于市场需求强劲，各种厚铜之新技术和新型基板产品也不断地涌现出来，同时不断地被PCB业者和终端厂商所接收和否定。
中国已经成为全球最大的电池生产制造区基地之一，我国锂电池的生产厂家集中在广东、江苏、浙江、天津等地区，下游应用市场对锂电池高能量密度的迫切需求，也直接推动着与电池能量提高密切相关的电路板材料的更新。当前，中国已将新能源汽车业列为今后一个时期大力发展的战略性新兴产业之一，这就为锂电池打开了更为广阔的市场空间。同时，在电动自行车领域、航天领域、军事领域之中，锂电池也具有非常好的发展前景；而在医疗电子市场方面，依照目前全球的区域结构而言，美国、欧洲和日本仍是医疗电子的主要市场，但是随着这些地区医疗电子市场规模的持续扩大，其增长空间和潜力已十分有限，而以中国、印度等为代表的新兴市场，医疗电子市场近几年一直保持着较高的增长速度，成为带动全球市场成长的重要区域，也是国际大企业竞相争夺的新目标。
三星在2015年6月推出的S6系列配备有原厂无线充电板,将智能手机放在无线充电板上即可充电,已带动其他品牌手机厂商跟进推出无线充电功能,如 Sony、Google、Nokia…等；今年APPLE在iPhone7已推出无线耳机AirPods, 市场预测将会在2017年iPhone推出10周年进行大改款,并将自家的无线充电技术导入使用,预期将再引领另一波全球智能手机的新趋势。
随着电池、医疗与无线充电装置等几大领域需求的增长，在设计技术上要求更高的进步，如平板锂电池、手机锂电池、呼吸器、电子血压计、无线充电设备等产品，因为设计上的进步与改变，使电路板上所承载的电流越来越大，所以对厚铜的要求水平也相对提高，为使电路板满足承载大电流，减少热应变和提高散热的需求，故延伸出超厚铜的基板用于PCB产品中是必然的趋势。
在电池制造业主要产品中，因受惠于国家政策，国内新能源汽车市场迎来向好发展，从而将拉动对锂电池的需求，据预测，我国锂电池市场规模在2016 年将达596亿元，2020年将达到2000亿人民币，锂离子电池产量增速将会持续加快，在国家相继出台的刺激政策推动下，经过20多年的发展，中国的锂离子电池产业步入高速发展期。
在医疗电子领域中，2011年国内移动医疗市场规模15.8亿元，2014年市场规模增长至30亿元，同比增长89.9％，同年全球移动医疗市场规模达45亿美元，且随着移动医疗市场快速发展阶段的到来，预计2016年国内移动医疗市场规模可增至约80亿元，2017年可达到125亿元，在同年全球移动医疗市场规模将超过220亿美元。目前已经有不少企业纷纷投入到这一块领域上来，国内移动医疗未来的前景相当广阔。
在无线充电领域中，根据市场调查机构HIS分析,全球无线充电市场规模预测会由2015年的17亿美元，快速成长到2020年的126亿美元，约有7.4倍的成长，无线充电市场将拥有惊人的成长与庞大的市场。电池、医疗与无线充电装置等几大领域将带动整个电子行业的发展，具有广泛的市场前景。
目前应用越来越广的无胶基板，主要由聚酰亚胺、金属层材料组成，聚酰亚胺本身具有良好的介电性能，而铜在金属层材料中具有良好的导电效果，但因铜厚过薄可能导致承载电流能力不佳，造成过热问题。
有鉴于此，通过提高金属层厚度的超厚铜与良好绝缘特性之聚酰亚胺进行相互搭配，从而增加电流的承载能力和提高散热能力，由此提供一种能满足符合电路厂需求使用的超厚铜基板。
发明内容
本发明提出一种加厚铜基板及制备工艺，解决了现有技术中的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
加厚铜基板，材料包括铜箔和基板，所述铜箔上下两面分别设置抗热层，两层抗热层的外侧设置防锈层，上层防锈层外部设有化学皮膜层，基板与化学皮膜层贴合。
作为本发明的优选方案，所述化学皮膜层与防锈层接触的侧面通过表面处理降低粗糙度。
作为本发明的优选方案，所述化学皮膜层上表面通过化学处理使其与基板贴合时，表面与基板发生化学键连接变化。
加厚铜基板的制备工艺，包括：
一.开发铜箔；
二.通过五轴高温压合工艺对铜箔和基板进行压合；
三.对步骤二中得到产品上下两层保护材进行上下90°剥离。
作为本发明的优选方案，步骤一中的铜箔其厚度为35～50μm，其化学皮膜层通过喷涂聚硅烷溶液后晾干制得。
作为本发明的优选方案溶液PH＝3.5～4.5，浓度为2.5％～5％，喷涂时间为 30～120秒，喷淋压力为0.5～1.5bar。
作为本发明的优选方案，步骤二中五轴压合步骤包括a.中低温压合，b.冷却轮冷却，c.低速高温贴合。
作为本发明的优选方案，所述步骤a中温度为330°～360°。
作为本发明的优选方案，所述步骤c中贴合速度为1.5-2m/min。
有益效果:
本发明提出了一种加厚铜基板，材料包括铜箔和基板，所述铜箔上下两面分别设置抗热层，两层抗热层的外侧设置防锈层，上层防锈层外部设有化学皮膜层，基板与化学皮膜层贴合。本发明利用超厚铜箔的特性，采用压合的工艺技术使产品进行连续生产且提高效率；利用超厚铜箔与TPI相结合的方式进行搭配；从而增加基材在电流的承载能力，并提升散热能力。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)新金属层技术：开发1oz(35μm)以上的低粗糙度超厚铜箔；
(2)压合
联合压合的工艺技术：将超厚铜箔与TPI采用五轴的高温压合方式生产；
1.采用中低温压合方式,温度介于330～360度。
2.高温贴合过程中,将冷却轮下压,下压幅度在200～250mm,可缓冲制品急速降温问题,有效改善外观直纹印。
3.低速高温贴合,速度介于1.5～2.0M/min,使之高温贴合制品稳定性良好。
4.保护材剥离方式采用上下90度。
主要技术指标
1)原铜厚度为35～50μm；
2)原铜Matte side粗糙度Rz≤2.0μm；
3)剥离强度≥1.0kgf/cm；
4)耐热性320℃≥30S；
5)尺寸安定性(MD/TD)≤0.08％
其中，聚硅烷溶液是一种侧链含硫聚硅烷，它由有机溶剂、侧链含有乙烯基聚硅烷、引发剂和硫醇制备而成；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与有机溶剂的体积比为1g:(100～300)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与硫醇的体积比为1g:(5～20)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷与引发剂的质量比为100:(1～40)；
所述的侧链含有乙烯基聚硅烷采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物作为硅烷单体进行均聚制备而成，或者以乙烯基氯硅烷衍生物和不含乙烯基的氯硅烷衍生物进行共聚制备而成。
实施例2：本实施方式与实施例1的不同点是：所述的有机溶剂为甲苯；所述的引发剂为偶氮二异丁腈；所述的硫醇为正丙硫醇、正丁硫醇、正十二烷基硫醇、乙二硫醇、丙二硫醇或己二硫醇。其他与实施例1相同。
实施例3：本实施方式与实施例1或二之一不同点是：所述的乙烯基氯硅烷衍生物为甲基乙烯基二氯硅烷或乙烯基三氯硅烷；所述的不含乙烯基的氯硅烷衍生物为二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基三氯硅烷或苯基三氯硅烷。其他与实施例1或二相同。
实施例4：本实施方式与实施例1-3之一不同点是：采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物作为硅烷单体进行均聚制备侧链含有乙烯基聚硅烷具体过程如下：说明书2/7页6CN 106279703A6
①、将乙烯基氯硅烷衍生物加入甲苯中，制得乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液，所述的乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液中乙烯基氯硅烷衍生物浓度为 1mol/L～10mol/L；②、将金属钠分散到有机溶剂甲苯中，加热回流，磁力搅拌，将金属钠打成钠砂，制得金属钠/有机溶剂分散液；所述的甲苯与金属钠的质量比为(20～100):1；
③、在氮气保护和避光条件下，将步骤①中制备的乙烯基氯硅烷衍生物/ 甲苯溶液滴加到步骤②制备的金属钠/有机溶剂分散液中，乙烯基氯硅烷衍生物 /甲苯溶液的滴加速度为1mL/min～1.5mL/min，然后在温度为80～120℃下聚合反应3h～10h，得到反应产物；所述的乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液与金属钠/有机溶剂分散液的体积比为1:(3～8)；
④、先将步骤③得到的反应产物冷却至室温，抽滤，抽滤得到的滤渣加无水乙醇除去未反应的金属钠，用蒸馏水洗涤2次，再在温度为65℃下真空干燥 12h，得到侧链含有乙烯基不溶性聚硅烷；抽滤得到的滤液经旋转蒸发，除去甲苯，得到粗产品，向粗产品中加入四氢呋喃，搅拌混匀，再加入异丙醇，出现白色沉淀，抽滤，固体在温度为65℃下真空干燥12h，得到侧链含有乙烯基可溶性聚硅烷；所述的滤渣与无水乙醇的比为1g:(30～60)mL；所述的滤渣与蒸馏水的比为1g:(30～60)mL；所述的粗产品与四氢呋喃的比为1g:(5～15)mL；所述的粗产品与异丙醇的体积比为1g:(40～80)mL。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.加厚铜基板，其特征在于，材料包括铜箔和基板，所述铜箔上下两面分别设置抗热层，两层抗热层的外侧设置防锈层，上层防锈层外部设有化学皮膜层，基板与化学皮膜层贴合。
2.根据权利要求1所述的加厚铜基板，其特征在于，所述化学皮膜层与防锈层接触的侧面通过表面处理降低粗糙度。
3.根据权利要求1所述的加厚铜基板，其特征在于，所述化学皮膜层上表面通过化学处理使其与基板贴合时，表面与基板发生化学键连接变化。
4.加厚铜基板的制备工艺，其特征在于，如权利要求1至3中任一项的加厚铜基板，制作步骤包括：
一.开发铜箔；
二.通过五轴高温压合工艺对铜箔和基板进行压合；
三.对步骤二中得到产品上下两层保护材进行上下90°剥离。
5.根据权利要求4所述的加厚铜基板制备工艺，其特征在于，步骤一中的铜箔其厚度为35～50μm，其化学皮膜层通过喷涂聚硅烷溶液后晾干制得。
6.根据权利要求5所述的加厚铜基板制备工艺，其特征在于，所述聚硅烷溶液PH＝3.5～4.5，浓度为2.5％～5％，喷涂时间为30～120秒，喷淋压力为0.5～1.5bar。
7.根据权利要求4所述的加厚铜基板制备工艺，其特征在于，步骤二中五轴压合步骤包括a.中低温压合，b.冷却轮冷却，c.低速高温贴合。
8.根据权利要求7所述的加厚铜基板制备工艺，其特征在于，所述步骤a中温度为330°～360°。
9.根据权利要求7所述的加厚铜基板制备工艺，其特征在于，所述步骤c中贴合速度为1.5-2m/min。
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