TWI695202B - 高接著強度的液晶高分子基板及其製備方法 - Google Patents

高接著強度的液晶高分子基板及其製備方法 Download PDF

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Abstract

一種高接著強度的液晶高分子(LCP)基板，包括至少一銅箔層、至少一低介電膠層以及一LCP層，該低介電膠層位於該銅箔層和該LCP層之間，且黏接二者，該低介電膠層之Dk值(10GHz)為2.0至4.0、Df值(10GHz)為0.001至0.010，該LCP層之Dk值(10GHz)為2.5至4.0、Df值(10GHz)為0.001至0.010。本發明提供的LCP基板，通過在銅箔層與LCP層間加入低介電膠層，能夠增加LCP層與銅箔層間的接著強度，故可選用Rz值較低的銅箔層，於高頻高速傳輸時不易造成訊號損失；此外低介電膠層具有低介電常數及介電損失，亦有利於高頻高速傳輸。

Description

高接著強度的液晶高分子基板及其製備方法
本發明係有關於FPC(Flexible Printed Circuit，軟性印刷線路板)及其製備技術領域，尤係涉及LCP(液晶高分子)單面及雙面銅箔基板。
軟性印刷線路板因具有可連續自動化生產、可提高配線密度、可撓性、設計領域大、可以三次元立體配線、能省略接線器、電線之焊接等優勢，符合電子產品輕薄短小且功能多元的需求，讓軟板應用與日俱增。
隨著高頻高速傳輸需求激增及5G時代即將來臨，高性能工程塑料需求大幅提升。過去軟性銅箔基板主要是以銅箔及聚醯亞胺(PI)樹脂等原料製成，但PI膜介電高、易吸濕，在高頻高速傳輸下易造成訊號損失。而液晶高分子(LCP)材料因具備低吸濕、高耐化性、高尺寸安定性與低介電常數/介電損失因子(Dk/Df)等特性，其介電性能低損耗、低吸水性 在微波及高頻的毫米波均較傳統PI有明顯優勢，逐漸成為新應用材料，可應用於天線、基地台、毫米波雷達等。
然而，和PI相比，LCP與銅箔之間的接著力較差，故LCP基板通常選用表面較粗糙、Rz(表面粗糙度)值較高的銅箔以提升接著強度。然而在高頻高速傳輸時的集膚效應(skin effect)，使電子傳輸傾向在銅箔表面進行，若表面較粗糙，則會形成較大的訊號損失。故如何提升LCP層與銅箔層的接著強度，使基板製作時可選用Rz值較低的銅箔以降低訊號損失，是LCP基板發展的重要議題。
舉凡於第205105448 U號中國專利提出的複合式疊構高頻低介電性膠膜、第205255668 U號中國專利提出的低介電性膠膜、第105295753 B號中國專利提出的高頻黏著膠水層疊結構及其製備方法、第206840863 U號中國專利提出的複合式LCP高頻高速雙面銅箔基板、第206932462 U號中國專利提出的複合式LCP高頻高速FRCC(軟性背膠銅箔基板)基材等，皆未能有效改善LCP與銅箔間的接著力。
為了滿足市場對高頻高速可撓性板材的需求，本發明提供的LCP基板，通過在銅箔層與LCP層間加入低介電膠層並改善其配方和性能，能夠增加LCP層與銅箔層之間的接著強度，故可選用Rz值較低的銅箔層，於高頻高速傳輸時不易造成訊號損失；此外，低介電膠層具有低介電常數及低介電損失，亦有利於高頻高速傳輸。
為解決上述技術問題，本發明提供一種高接著強度的LCP基板，係包括：至少一銅箔層，且該銅箔層的厚度為1至35μm；厚度為12至75μm之液晶高分子層；以及至少一低介電膠層，該低介電膠層的厚度為1至7μm，且該低介電膠層位於該銅箔層及該液晶高分子層之間；其中，該低介電膠層之Dk值為2.0至4.0、Df值為0.001至0.010，且該液晶高分子層之Dk值(10GHz)為2.5至4.0、Df值(10GHz)為0.001至0.010；所述低介電膠層包括組分A和組分B中的至少一種，其中，所述組分A係選自由陶瓷粉體、燒結二氧化矽、鐵氟龍、不同於鐵氟龍之氟系樹脂、聚醚醚酮(PEEK)和阻燃劑組成群組中的至少一種，所述組分B係選自由環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、矽橡膠系樹脂、聚對二甲苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂和聚醯亞胺系樹脂組成群組中的至少一種；所述組分A係佔所述低介電膠層的總固含量的0至50重量%，所述組分B係佔所述低介電膠層的總固含量的5至80重量%。
於一具體實施態樣中，所述陶瓷粉體選自由BaTiO3、SrTiO3、Ba(Sr)TiO3、PbTiO3、CaTiO3和Mg2TiO4組成群組中的至少一種。
於一具體實施態樣中，所述陶瓷粉體係佔所述低介電膠層的總固含量的0至45重量%，所述燒結二氧化矽係佔所述低介電膠層的總固含量的0至45重量%，所述鐵氟龍係佔所述低介電膠層的總固含量的0至45重量%，所述氟系樹脂係佔所述低介電膠層的總固含量的0至45重量%，所述聚醚醚酮(PEEK)係佔所述低介電膠層的總固含量的0至45重量%，所述阻燃劑係佔所述低介電膠層的總固含量的0至45重量%。
於一具體實施態樣中，所述氟系樹脂係選自由聚偏氟乙烯、氟乙烯與乙烯基醚共聚物、四氟乙烯與乙烯的共聚物、聚三氟氯乙烯與乙烯共聚物、四氟乙烯、六氟丙烯與偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙 烯基醚共聚物、聚三氟氯乙烯、聚氯乙烯、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物、乙烯-氟乙烯共聚物及四氟乙烯-六氟丙烯-三氟乙烯共聚物所組成之群組之至少一種。
於一具體實施態樣中，與所述低介電膠層黏著的所述銅箔層表面的Rz值為0至1.2μm。
於一具體實施態樣中，所述LCP基板係LCP單面銅箔基板，所述LCP單面銅箔基板由一個銅箔層、一個低介電膠層和一個LCP層所組成，且從上到下依次為所述銅箔層、所述低介電膠層和所述LCP層；所述LCP單面銅箔基板的厚度為14至117μm。
於一具體實施態樣中，所述LCP基板係LCP雙面銅箔基板，所述LCP雙面銅箔基板由二個銅箔層、二個低介電膠層和一個LCP層所組成，且從上到下依次為第一銅箔層、第一低介電膠層、LCP層、第二低介電膠層和第二銅箔層；所述LCP雙面銅箔基板的厚度為16至159μm。
本發明還提供一種所述之高接著強度的LCP基板的製備方法，所述LCP單面銅箔基板的製備方法如下：步驟一、將所述低介電膠層的前體塗佈於所述銅箔層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成所述低介電膠層；步驟二、將所述LCP層的前體塗佈於所述低介電膠層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成所述LCP層，並於240至260℃條件下8至12小時進行退火處理，即得所述LCP單面銅箔基板。
本發明復提供一種所述之高接著強度的LCP基板的製備方法，所述LCP雙面銅箔基板的製備方法為下列二種方法中的一種：第一種方法包括如下步驟： 步驟一、將第一低介電膠層的前體塗佈於第一銅箔層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成第一低介電膠層；步驟二、將所述LCP層的前體塗佈於所述第一低介電膠層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成所述LCP層，並於240至260℃條件下8至12小時進行退火處理；步驟三、將第二低介電膠層的前體塗佈於所述LCP層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成第二低介電膠層；以及步驟四、於所述第二低介電膠層上壓合第二銅箔層，於160至200℃條件下進行5小時以上的固化，即得所述LCP雙面銅箔基板。
第二種方法包括如下步驟：步驟一、將所述低介電膠層的前體分別塗佈於二所述銅箔層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成二個具有低介電膠層之半成品A；步驟二、將所述LCP層的前體塗佈於其中一個所述半成品A之低介電膠層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，並於240至260℃條件下8至12小時進行退火處理，得到具有LCP層之半成品B；步驟三、將所述半成品B的LCP層與另一個所述半成品A的低介電膠層貼合並壓合，於160至200℃條件下進行5小時以上的固化，即得所述LCP雙面銅箔基板。
本發明具有以下的有益效果：本發明提供的LCP基板包括至少一銅箔層、至少一低介電膠層和一LCP層，且銅箔層和LCP層之間通過低介電膠層黏接，通過改善低介電膠層的配方和性能，能夠提高低介電膠層與銅箔層以及與LCP層之間的接著強度，進而間接增加LCP層與銅箔層之間的接著強度，故在接著強 度滿足要求的情況下，可選用Rz值較低的低輪廓銅箔層，由於信號傳輸的集膚效應，電子傳輸傾向在銅箔層的表面進行，採用粗糙度較低的銅箔層，會大大減少訊號損失，即於高頻高速傳輸時不易造成訊號損失。
此外，本發明的低介電膠層具有低介電常數及低介電損失，亦有利於高頻高速傳輸。
再者，本發明還具有適合高密度組裝的低反彈力以及極佳的機械性能，激光鑽孔工藝更佳、小孔徑不易有內縮的狀況；本發明優於一般的LCP和PI基板，適用於5G智能型手機、Apple watch等可穿戴設備。
另外，傳統的熱固性聚醯亞胺膜的製備法中，具有38μm以上的厚膜不易生產，效率低，本發明的製造方法不僅可以製造適宜厚度的LCP單面及雙面銅箔基板，更可以輕易得到100μm的基板。
再者，從試驗數據能夠看出本發明的LCP基板接著強度佳，且>1.0kgf/cm。
100‧‧‧銅箔層
200‧‧‧低介電膠層
300‧‧‧LCP層
第1圖係本發明之高接著強度的LCP基板的結構示意圖。
第2圖係本發明之高接著強度的LCP基板另一實施態樣的結構示意圖。
以下的具體實施例用以說明本發明之揭露內容，在閱讀本說明書之揭露內容以後，本技術領域中具有通常知識者能輕易地理解其優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、尺寸等，僅為配合說明書所揭示之內容，以便本技術領域中具有通常知識者得以理解及閱讀，而非意圖將本發明限制於特定條件之中，故不具有技術上之實質意義。任何結構之修改、比例關係之改變，或尺寸之的調整，在不影響本說明書所能產生之功效及所能達成之目的下，均應包含在本說明書所揭露之範圍內。在無實質變更技術內容的情況下，其相對關係之改變或調整，亦當被視為本發明可實施之範疇內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「第一」、「第二」、「一」及「二」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
本發明之高接著強度的LCP基板，如第1及2圖所示，包括至少一銅箔層100、至少一低介電膠層200和一LCP層300，所述低介電膠層200位於所述銅箔層100和所述LCP層300之間，且黏接所述銅箔層100和所述LCP層300。
於一具體實施態樣中，每一所述銅箔層的厚度均為1至35μm；每一所述低介電膠層的厚度均為1至7μm；所述LCP層的厚度為12至75μm。較佳的是，每一所述銅箔層的厚度均為9至18μm；每一所述低介電膠層的厚度均為2至3μm。
於一具體實施態樣中，所述陶瓷粉體選自由BaTiO3、SrTiO3、Ba(Sr)TiO3、PbTiO3、CaTiO3和Mg2TiO4組成群組中的至少一種。所述陶瓷粉體可摻雜一種或一種以上的金屬離子，也可不摻雜。
於一具體實施態樣中，所述銅箔層為壓延銅箔層或電解銅箔層。
於一具體實施態樣中，所述低介電膠層與銅箔層之間的接著強度>1.0kgf/cm。
第1圖之LCP基板係LCP單面銅箔基板，所述LCP單面銅箔基板由一個銅箔層100、一個低介電膠層200和一個LCP層300所組成，且從上到下依次為所述銅箔層100、所述低介電膠層200和所述LCP層300；所述LCP單面銅箔基板的厚度為14至117μm。
第1圖之LCP單面銅箔基板的製備方法例如下述，但不限於此：步驟一、將所述低介電膠層200的前體塗佈於所述銅箔層100的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成所述低介電膠層200；步驟二、將所述LCP層300的前體塗佈於所述低介電膠層200的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成所述LCP層300，並於240至260℃(較佳係250℃)下8至12小時(較佳係10小時)進行退火處理，即得所述LCP單面銅箔基板。
參閱第2圖，其係本發明之高接著強度的LCP基板之另一實施態樣的結構示意圖。第2圖之LCP基板係LCP雙面銅箔基板，所述LCP雙面銅箔基板由二個銅箔層100、二個低介電膠層200和一個LCP層300所組成，且從上到下依次為所述銅箔層100(作為第一銅箔層)、所述低介電膠層200(作為第一低介電膠層)、所述LCP層300、所述低介電膠層200(作為第二低介電膠層)和所述銅箔層100(作為第二銅箔層)；所述LCP雙面銅箔基板的厚度為16至159μm。
第2圖之LCP雙面銅箔基板的製備方法例如下列二種方法中的一種，但不限於此：第一種方法包括如下步驟： 步驟一、將所述低介電膠層200的前體塗佈於所述銅箔層100(作為第一銅箔層)的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成所述低介電膠層200(作為第一低介電膠層)；步驟二、將所述LCP層300的前體塗佈於所述第一低介電膠層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成所述LCP層300，並於240至260℃(較佳係250℃)下8至12小時(較佳係10小時)進行退火處理；步驟三、將所述低介電膠層200的前體塗佈於所述LCP層300的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成所述低介電膠層200(作為第二低介電膠層)；步驟四、於所述第二低介電膠層上壓合所述銅箔層100(作為第二銅箔層)，於160至200℃條件下進行5小時以上的固化，即得所述LCP雙面銅箔基板。
第二種方法包括如下步驟：步驟一、將所述低介電膠層200的前體分別塗佈於二所述銅箔層100的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成二具有所述低介電膠層200之半成品A；步驟二、將所述LCP層300的前體塗佈於其中一個所述半成品A之低介電膠層200的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，並於240至260℃(較佳係250℃)下8至12小時(較佳係10小時)進行退火處理，得到具有所述LCP層之半成品B；步驟三、將所述半成品B的LCP層300與另一所述半成品A的低介電膠層200貼合並壓合，於160至200℃條件下進行5小時以上的固化，即得所述LCP雙面銅箔基板。
本發明透過實施例之示例來說明細節。不過，本發明之詮釋不應當被限制於以下實施例之闡述。
實施例1至9係選用聚醯亞胺樹脂、陶瓷粉體BaTiO3及SrTiO3、燒結二氧化矽、鐵氟龍以及阻燃劑作為低介電膠層的組分，各實施例之組分比例、介電常數Dk(10GHz)及介電損失因子Df(10GHz)係如下表1所示。
實施例1至4再依本發明提供之方法製備之具有一個銅箔層、一個低介電膠層以及一個LCP層之LCP單面銅箔基板；而實施例5至9則依本發明提供之方法製備之具有二個銅箔層、二個低介電膠層以及一個LCP層之LCP雙面銅箔基板。比較例1係不具有低介電膠層之LCP單面銅箔基板，而比較例2係不具有低介電膠層之LCP雙面銅箔基板。
實施例1至9中所使用之LCP層之介電常數Dk(10GHz)為2.95，介電損失因子Df(10GHz)為0.003。
將實施例1至9及比較例1至2進行性能測試，測試方法係依《軟板組裝要項測試準則》(TPCA-F-002)實施，並比較各組之介電常數Dk(10GHz)、介電損失因子Df(10GHz)、接著強度、吸水率以及銲錫耐熱性，結果如下表2所示。
Figure 108117144-A0101-12-0011-1
Figure 108117144-A0101-12-0012-2
由表2可知，本發明的LCP基板具有較高的接著強度，可選用Rz值低的低輪廓銅箔層製作，並具低Dk/Df，有利於高頻高速傳輸。
通過在銅箔層與LCP層間加入低介電膠層並改善其配方和性能，能夠增加LCP層與銅箔層之間的接著強度，故可選用Rz值較低的銅箔層，於高頻高速傳輸時不易造成訊號損失；此外低介電膠層具有低介電常數及低介電損失，亦有利於高頻高速傳輸。
以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限製本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
100‧‧‧銅箔層
200‧‧‧低介電膠層
300‧‧‧LCP層

Claims (10)

  1. 一種高接著強度的液晶高分子基板，係包括：至少一銅箔層，且該銅箔層的厚度為1至35μm；厚度為12至75μm之液晶高分子層；以及至少一低介電膠層，該低介電膠層的厚度為1至7μm，且該低介電膠層位於該銅箔層及該液晶高分子層之間，其中，該低介電膠層之Dk值(10GHz)為2.0至4.0、Df值(10GHz)為0.001至0.010，且該液晶高分子層之Dk值(10GHz)為2.5至4.0、Df值(10GHz)為0.001至0.010，該低介電膠層包括組分A和組分B，該組分A係包括陶瓷粉體以及選自由燒結二氧化矽、鐵氟龍、不同於鐵氟龍之氟系樹脂、聚醚醚酮(PEEK)和阻燃劑組成群組中的至少一種，該組分B係選自由環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、矽橡膠系樹脂、聚對二甲苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂和聚醯亞胺系樹脂組成群組中的至少一種，且該組分A係佔該低介電膠層的總固含量的0至50重量%，該組分B係佔該低介電膠層的總固含量的5至80重量%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高接著強度的液晶高分子基板，其中，該陶瓷粉體選自由BaTiO3、SrTiO3、Ba(Sr)TiO3、PbTiO3、CaTiO3和Mg2TiO4組成群組中的至少一種。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之高接著強度的液晶高分子基板，其中，該陶瓷粉體係佔該低介電膠層的總固含量的0至45重量%，該燒結二氧化矽係佔該低介電膠層的總固含量的0至45重量%，該鐵氟龍係 佔該低介電膠層的總固含量的0至45重量%，該氟系樹脂係佔該低介電膠層的總固含量的0至45重量%，該聚醚醚酮(PEEK)係佔該低介電膠層的總固含量的0至45重量%，該阻燃劑係佔該低介電膠層的總固含量的0至45重量%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之高接著強度的液晶高分子基板，其中，該氟系樹脂係選自由聚偏氟乙烯、氟乙烯與乙烯基醚共聚物、四氟乙烯與乙烯的共聚物、聚三氟氯乙烯與乙烯共聚物、四氟乙烯、六氟丙烯與偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物、乙烯-氟乙烯共聚物及四氟乙烯-六氟丙烯-三氟乙烯共聚物所組成之群組之至少一種。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之高接著強度的液晶高分子基板，其中，與該低介電膠層黏著的該銅箔層表面的Rz(表面粗糙度)值為0.01至1.2μm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之高接著強度的液晶高分子基板，其中，該液晶高分子基板具有一層銅箔層及一層低介電膠層，且該液晶高分子基板的厚度為14至117μm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之高接著強度的液晶高分子基板，其中，該液晶高分子基板具有二層銅箔層及二層低介電膠層，且該液晶高分子基板的厚度為16至159μm。
  8. 一種如申請專利範圍第6項所述之高接著強度的液晶高分子基板的製備方法，係包括： 將該低介電膠層的前體塗佈於該銅箔層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成該低介電膠層；將該液晶高分子層的前體塗佈於該低介電膠層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成該液晶高分子層；以及於240至260℃條件下8至12小時進行退火處理，得到液晶高分子單面銅箔基板。
  9. 一種如申請專利範圍第7項所述之高接著強度的液晶高分子基板的製備方法，係包括：將第一低介電膠層的前體塗佈於第一銅箔層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成該第一低介電膠層；將該液晶高分子層的前體塗佈於該第一低介電膠層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成該液晶高分子層，並於240至260℃條件下8至12小時進行退火處理；將第二低介電膠層的前體塗佈於該液晶高分子層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成該第二低介電膠層；以及於該第二低介電膠層上壓合第二銅箔層，於160至200℃條件下進行5小時以上的固化，得到液晶高分子雙面銅箔基板。
  10. 一種如申請專利範圍第7項所述之高接著強度的液晶高分子基板的製備方法，係包括：將該低介電膠層的前體塗佈於二該銅箔層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，以形成二個具有該低介電膠層之半成品A； 將該液晶高分子層的前體塗佈於其中一個該半成品A之低介電膠層的表面上，於60至180℃條件下去除溶劑，並於240至260℃條件下8至12小時進行退火處理，以得到具有該液晶高分子層之半成品B；以及將該半成品B的液晶高分子層與另一個該半成品A的低介電膠層貼合並壓合，於160至200℃條件下進行5小時以上的固化，得到液晶高分子雙面銅箔基板。
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