一种金属基挠性覆铜箔及其制备方法与流程

本发明涉及制造高频高速挠性印制电路板及射频天线，具体为一种金属基挠性覆铜箔及其制备方法。

背景技术：

1、随着人工智能、高速通信、自动驾驶、毫米波雷达技术的快速迭代，电子设备向高频化、高速化、轻量化、柔性化、低信号损耗方向飞速发展。高频高速挠性印制电路（fpc）作为ai终端、高速服务器、毫米波天线、车载雷达的核心基础元器件，对基材的介电性能、尺寸稳定性、内应力、屏蔽性能、耐高低温循环性能提出了极为严苛的技术要求。

2、目前行业通用的高频挠性基材为传统fccl挠性覆铜箔结构，其常规结构为：（pi）薄膜+胶层+铜箔，或者铜箔+胶层+pi薄膜+胶+铜箔。以聚酰亚胺薄膜作为绝缘支撑基体，铜箔作为导电线路层。

3、现有传统pi基fccl材料在5ghz以上超高频、毫米波频段应用中，存在四大无法规避的行业瓶颈，已不能满足下一代高频高速信号传输需求：

4、介电性能差、高频信号损耗大：聚酰亚胺（pi）树脂分子极性强、介电常数dk高、介电损耗正切值df偏大，在5ghz以上、尤其数十10ghz毫米波频段下，信号极化损耗、松弛损耗急剧放大，信号衰减严重、传输效率低、相位偏移大，完全无法满足50ghz以上超高速、毫米波天线的传输要求。

5、热膨胀系数不匹配、内应力极大：传统结构中，pi绝缘薄膜的热膨胀系数与铜箔热膨胀系数差异较大，fpc制程压合、蚀刻、回流焊、高低温循环过程中，层间产生巨大残余内应力，导致成品翘曲、尺寸偏移、线路偏移、阻抗不稳定、高频一致性差，严重影响毫米波天线辐射性能与电路高频阻抗精度。

6、尺寸稳定性差、高频一致性低：普通有机薄膜基体温变形变较大，在高频高速电路长期工作温度波动下，介质厚度、dk/df参数漂移明显，导致射频天线增益波动、驻波比恶化、电路信号一致性差，不适合高端毫米波精密器件。

7、无原生屏蔽能力、成本高昂：传统pi基fccl无金属基底屏蔽结构，高频电路易产生串扰、电磁干扰；同时高端高频pi薄膜依赖进口、原料成本高、供应链受限，量产成本居高不下。

8、综上，传统pi基挠性覆铜箔结构，已经无法适配5g/6g超高频高速电路、77ghz毫米波雷达、柔性射频天线的高端应用需求。行业亟需一种低介电、低损耗、零热膨胀匹配应力、自带屏蔽、低成本、高稳定性的新型挠性高频基材。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种金属基挠性覆铜箔及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属基挠性覆铜箔，包括铜基板，所述铜基板的顶部与底部均贴合有绝缘胶膜，所述绝缘胶膜远离铜基板的一侧贴合有导电铜箔，所述铜基板和导电铜箔均采用铜制成，且二者热膨胀系数相同，所述铜基板形成全域电磁屏蔽结构；

3、所述绝缘胶膜由无极性脂肪族碳氢树脂体系构成，内部构成三维网状交联结构，按质量份计，所述绝缘胶膜由100份脂肪族碳氢树脂、0.1-20份过氧化物和3-50份多乙烯基交联剂制成，所述脂肪族碳氢树脂为无极性纯碳氢分子结构。

4、可选的，在5ghz-100ghz频段下，所述绝缘胶膜介电常数dk≤2.5、介电损耗df≤0.001。

5、一种金属基挠性覆铜箔的制备方法，所述制备方法用于所述的金属基挠性覆铜箔，具体包括如下步骤：

6、s1原料预处理混配：按照质量份数称量100份脂肪族碳氢树脂、0.1-20份过氧化物和3-50份多乙烯基交联剂，先将固体树脂投入搅拌釜常温预搅拌5min打散结块，再依次投入交联剂，搅拌设备转速稳定控制300-800r/min，持续搅拌20-60min，搅拌全程密闭避光，搅拌完成后静置脱泡10-30min，消除体系内部气泡，得到均质无颗粒涂布原料；

7、s2涂布成膜：选用镜面离型pet作为承载基底，采用狭缝涂布机将脱泡后的涂布原料均匀涂覆在离型膜表面，控制涂布湿膜厚度30-120μm，涂布环境恒温25℃、湿度40%-60%，避免湿膜快速挥发产生针孔、缩孔缺陷；

8、s3分段梯度预烘：将载有湿胶膜的离型膜送入分段式热风烘箱，分两段控温烘干，第一段烘箱温度140℃，保温10-25min，低速热风缓慢挥发低沸点溶剂，第二段烘箱升温至150℃，保温15-30min，进一步去除残留溶剂，两段烘箱热风风速均控制0.8-1.5m/s，防止胶膜表面干皮、内部溶剂包藏起泡；

9、s4恒温深度交联：预烘完成的胶膜连同离型膜转入密闭固化烘箱，整体升温至170℃恒温保温40-90min，烘箱内部循环热风循环，使过氧化物充分分解引发树脂与多乙烯基交联剂发生加成交联反应，完整形成连续三维立体网状分子结构，保证交联反应转化率≥95%；

10、s5高温真空深度脱挥：交联后的胶膜剥离离型膜，单独放置真空烘箱，烘箱温度恒定180-200℃，内部真空度维持≤0.01mpa，持续脱挥处理2-5h，过程中每30min短时破真空换气一次，充分抽出体系内未反应单体、小分子副产物与残留交联助剂，处理完成后隔绝空气缓慢降温至室温；

11、s6分模式热压复合：铜基板上下两面分别贴合绝缘胶膜，两层绝缘胶膜外侧均匹配导电铜箔，叠合完成送入真空热压机，热压温度区间160-190℃，分两段保压，低压段压力0.8-1.2mpa保压5min预贴合排气，高压段压力1.5-3mpa保压15-40min，真空腔真空度≤0.005mpa，彻底排出层间空气，杜绝分层和气泡缺陷；

12、s7分段缓冷定型：热压完成后不立即开模，热压机内先以2℃/min速率缓慢降温至100℃，再取出半成品自然环境持续缓冷不少于40min，全程禁止水冷快速降温，逐步释放压合产生的瞬时层间热应力，冷却后直接得到平整成品基材，无需额外整平和压延工序。

13、可选的，步骤s3中分段梯度预烘采用上下双面热风循环加热，胶膜上下受热均匀。

14、可选的，步骤s5中高温真空深度脱挥工序处理后的绝缘胶膜内部无小分子残留，长期高低温工况下介电常数和介电损耗无漂移波动，毫米波信号传输损耗稳定。

15、可选的，步骤s7中缓冷定型后的成品可直接裁切分条，送入蚀刻工序制作高频柔性线路、毫米波射频天线，成品经1000次往复弯折测试无层间分层、脱胶现象。

16、可选的，步骤s6中分模式热压复合包含单面复合和双面复合两种加工形式：单面复合仅在铜基板单侧贴合绝缘胶膜与导电铜箔，双面复合在铜基板上下两面同步完成绝缘胶膜、导电铜箔叠合热压。

17、可选的，步骤s4中恒温深度交联通过长时间恒温热风循环，保障树脂与交联剂充分反应，使绝缘胶膜形成致密完整的三维网状交联结构，提升胶膜耐热和绝缘稳定性。

18、可选的，步骤s1中原料预处理混配全程密闭避光操作，避免过氧化物提前分解失效，保证胶膜交联程度均匀一致，无局部交联不足缺陷。

19、可选的，制得的金属基挠性覆铜箔中的铜基板与导电铜箔热膨胀系数完全匹配，适用于5g/6g高频fpc、77ghz车载毫米波雷达和柔性射频天线批量生产。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

21、1、本发明绝缘胶膜采用无极性脂肪族碳氢树脂体系，不含pi极性材料，配合梯度预烘、高温交联、长时间真空脱挥工艺彻底去除小分子杂质，成品在5ghz～100ghz频段dk≤2.5、df≤0.001，毫米波信号衰减大幅降低，适配各类高频射频器件，实现了超低高频传输损耗，同时中心铜基板与外层导电铜箔均为铜质，二者热膨胀系数完全一致，压合、回流焊、高低温循环后不会发生板材翘曲、线路偏移、阻抗漂移，长期高低温循环尺寸漂移量≤0.1%，线路加工精度显著提升，彻底消除层间热应力。

22、2、本发明整面连续铜基板作为基材中心支撑层，可形成完整电磁屏蔽结构，有效抑制高频信号串扰、外部电磁辐射干扰，提升射频天线信噪比，无需额外增设屏蔽膜，实现了自带全域电磁屏蔽，柔性碳氢交联胶膜赋予基材弯折性能，可制作柔性fpc、可弯折毫米波天线，中心铜基板提供刚性支撑，加工和存储过程不易变形，平衡柔性加工与高精度尺寸稳定需求，兼顾柔性与尺寸刚性。

23、3、本发明碳氢树脂原料价格远低于进口高频pi、lcp、ptfe介质，整套制备工艺步骤可控和适配连续化量产，能够替代进口高端高频基材，降低高频柔性线路整体制造成本，使得原料成本更低而且易于量产，制备过程采用分段控温、分级热压、缓慢梯度冷却工艺，成品平整度高，无需额外整平工序，裁切后可直接开展线路蚀刻，成品经千次往复弯折无分层、脱胶，耐弯折使用寿命优异，使得成品加工便捷。