覆銅箔層壓板，簡稱覆銅板，英文名CopperCladLaminate，縮寫CCL，電子電路基材是近年來對覆銅板的專業(yè)叫法。覆銅板是PCB（PrimCircuitBoard印制電路板）制造的上游核心材料，覆銅板對電路中信號的傳輸速度、能量損失和特性阻抗等有很大的影響。高頻高速覆銅板分為射頻/微波用覆銅板(高頻ccl)和高速數(shù)字用覆銅板(高速ccl)。為滿足5g技術的發(fā)展需求，高頻高速覆銅板需具有低信號損失、輕量化、多功能化的特點，從而對其基材提出了低介電常數(shù)(dk)、低介電損耗(df)、低熱膨脹系數(shù)(cte)和高導熱系數(shù)等嚴格要求。

▼高頻覆銅板結構示意圖

一、材料的介電常數(shù)Dk和介質損耗Df

說到高頻高速板，難免要講兩個概念“介電常數(shù)-Dk”和“介電損耗-Df”。用于中高速數(shù)字化信號（PCB中高速信號傳輸可分為兩類：其一是以正弦波傳輸?shù)母哳l信號，主要用于雷達、廣播電視、移動通信、光纖通信等場景；另一類是以方脈沖數(shù)字信號傳輸?shù)母咚龠壿嬓盘枺饕糜陔娔X、計算機、存儲器等產(chǎn)品，并迅速推廣應用至家電和通訊電子產(chǎn)品。從本質上來看，高頻是高速的基礎）傳輸?shù)腜CB介質層，不僅起到導體之間的絕緣層的作用，更重要的是它起著“特性阻抗”的作用，還影響信號傳輸速度、信號衰減和發(fā)熱。在高速產(chǎn)品和高頻產(chǎn)品的發(fā)展過程中，都是要求板材的介電常數(shù)（Dk）和介質損耗（Df）向更小的方向發(fā)展。但高頻產(chǎn)品和高速產(chǎn)品對板材的需求仍存在一定差異。

▲覆銅板

①高速板產(chǎn)品注重板材的介電損耗（Df）。市場上常用的高速材料的等級也是根據(jù)介電損耗（Df）的大小來劃分的。根據(jù)介電損耗等級，覆銅板電性能等級可分為六個等級，不同等級所用的樹脂有所不同。

▼不同等級覆銅板的樹脂基材不同

另外，不同的基板材料根據(jù)基板的介電損耗分為常規(guī)損耗、中損耗、低損耗、極低損耗、超低損耗五個傳輸信號損耗對應等級。

高速基材由于材料加固性較好，高速PCB層數(shù)較高，可達20-50層及以上；高速基材對于材料的介質損耗Df要求越低越好，Dk要求沒那么苛刻。

②高頻板產(chǎn)品，與高速材料相比，高頻材料更注重材料介電常數(shù)（Dk）的大小和變化。高頻產(chǎn)品對材料介電常數(shù)(Dk)的變化非常敏感。因此，高頻材料的重點是介電常數(shù)（Dk）的穩(wěn)定性，以及材料介質厚度、材料的溫漂系數(shù)以及材料的頻閃性能。業(yè)界對于高頻材料并沒有明確的分類標準，但是很多PCB廠家根據(jù)材料的介電常數(shù)（Dk）粗略地對高頻板進行分類。具有相同介電常數(shù)(Dk)的材料被認為是相似的，可以相互替代。

在高頻材料領域也有一種慣用的劃分方式，即將材料分為聚四氟乙烯材料和非聚四氟乙烯材料。這與高頻產(chǎn)品的應用領域密切相關。當前的射頻領域可以分為兩部分。一是頻率在6GHZ以下常用的頻率有3.5GHZ、2.7GHZ、1.8GHZ。主要產(chǎn)品為功率放大器，天線校準器，陣子等產(chǎn)品。另一部分是20GHZ以上毫米波領域常用的頻率有24GHZ、66GHZ、77GHZ，主要產(chǎn)品為雷達產(chǎn)品。這主要是因為隨著頻率的增加，非聚四氟乙烯產(chǎn)品的頻閃效應、介電損耗對信號傳輸?shù)挠绊懠眲≡黾樱鬯姆蚁┎牧暇哂懈玫男阅芴匦浴?/span>

高頻板對加工性能要求很高，高頻PCB板一般是2-4層板；高頻基材對于材料的介電常數(shù)Dk和Df都要求越低越好。

二、高頻高速覆銅板用特種樹脂有哪些？

1、聚四氟乙烯（PTFE）類

聚四氟乙烯（PTFE）是發(fā)展最早（上世紀50年代）、最成熟的高頻/高速基板材料之一，而且是目前超高頻率（≥30GHz）的毫米波段電路基材的極少數(shù)選擇之一。作為一種熱塑型全氟烯烴聚合物，其本身具有非常優(yōu)異的介電性能（純PTFE在1MHz時的Dk為2.1，Df為0.0001），且在較寬的溫度范圍內變化極小，同時其熱穩(wěn)定性較好且具有自阻燃的功能。同時由于其化學惰性使得其吸水率非常低，且耐濕熱性和耐化學性均非常好，但也給其帶來了浸潤性差的缺點，故而必須使用特定的粘結材料。

除此之外，純PTFE本身導熱性極差，且質軟且熱脹縮加大，給其加工也帶來了一系列的問題。因此，目前市面上的PTFE基板都是使用低介電的陶瓷粉末或陶瓷粉末與玻纖布來進行增強改性，重點是解決和提高多層板加工可靠性，降低制造成本和改善混合介質及混合電路（射頻/數(shù)字）多層板成形加工性等問題。

典型的代表為美國RogersRO3000?系列、美國ARLONAD350A/25N系列、美國TaconicTLY5A/RF-30/RF-35A系列。我們國內也有多家企業(yè)，如廣東生益、浙江華正，以及旺靈、中英、睿龍等均有此類產(chǎn)品出售。

2、碳氫樹脂（PCH）類

碳氫樹脂（PCH）是指由不飽和的碳氫化合物（如乙烯、丙烯、苯乙烯、丁二烯、異戊二烯等）經(jīng)聚合而得到的一類分子量一般在幾萬到百萬之間的不飽和聚合物，如聚烯烴均聚物或共聚物，包括丁二烯/苯乙烯共聚物、丁二烯均聚物、苯乙烯、均聚物、苯乙烯/二乙烯基苯共聚物、苯乙烯-丁二烯-二乙烯基苯共聚物等。其分子因只有C和H兩種元素而得名。PCH因其分子量較高、線性程度及規(guī)整度（分子鏈構象呈鋸齒狀平面排列）等的不同，一般為結晶態(tài)、部分結晶和無定型態(tài)并存的聚集態(tài)結構。與PTFE一樣，由于PCH也是一種熱塑性的聚合物，其力學強度和熱學性能等相對偏低，因此使用PCH制作高頻覆銅板時也必須添加低介電的陶瓷粉末或陶瓷粉末與玻纖布來進行增強改性，并通過交聯(lián)的方式實現(xiàn)向熱固型的轉變，具體而言就是使其拉伸性能、耐熱性、耐環(huán)境性能、尺寸穩(wěn)定性、耐磨性、耐化學性能等得到明顯的提高。從而使PCH基板的耐熱性和可靠性滿足高頻電路后續(xù)的加工和組裝等使用要求。

目前市場上PCH類基板的典型代表為美國RogersRO4000?系列，其產(chǎn)品主要是以液態(tài)的1,2-的聚丁二烯和SBS或SEBS橡膠，配以低介電的陶瓷粉末制得相應的膠液，然后浸漬玻纖布后再制成其獨有的專利基材產(chǎn)品。國內的廣東生益、浙江華正，以及臺光、臺耀和聯(lián)茂等臺資企業(yè)在這一方面均申請了大量的專利并形成了相關的產(chǎn)品。

3、液晶聚合物（LCP）類

應用最廣泛的軟板基材之一主要是聚酰亞胺（PI），但由于PI基材的介電常數(shù)和損耗大，吸濕性高，整體性差，PI軟板的高頻率傳輸損耗嚴重，架構特性差，已經(jīng)無法適應當前高頻化、高速化的趨勢。液晶聚合物即液晶高分子具有高可靠性和高頻率、高速度的特點，可以很好的滿足高頻化、高速化的需求。

液晶聚合物即液晶高分子（LCP,LiquidCrystalPolymer），是指在特定條件下能以液晶相存在的高分子聚合物。其分子排列介于理想的液體和固態(tài)晶體之間，呈一維或二維遠程有序分布。根據(jù)液晶形成的條件又可分為熱致性LCP（即溶劑中呈液晶態(tài)）和溶致性LCP（即因溫度變化而呈液晶態(tài)）。

▲ 5G手機LCP天線

按其分子結構大致可分為Ⅰ型：聯(lián)苯型結構的聚酯；Ⅱ型萘型結構的聚酯；Ⅲ型為HBA（對羥基苯甲酸）與PET的嵌段共聚產(chǎn)物。LCP材料具有高耐熱性、高熱

變形溫度、高強度和高模量，低介電性（即低Dk和Df）、低吸濕率、低線膨脹系數(shù)和低熔體粘度，優(yōu)異的耐彎折性、耐化學腐蝕性、耐老化性、耐燃性和抗高輻射，以及優(yōu)異的成型加工性能等，被制成薄膜或各種復合材料而廣泛應用于各行各業(yè)。

目前，LCP的原材料樹脂供應主要由日美企業(yè)所主導，包括美國的Celanese（塞拉尼斯）和Dupont（杜邦），日本的PolyPlastics（寶理塑料）、Toray（東麗）、Sumitomo（住友）、UENO（上野）和JXTG（新日本石油化學）。而LCP薄膜因其特殊的成膜技術而被極少數(shù)家公司（如Kuraray、Primatec、Superex等）所壟斷，且目前全世界僅有Kuraray一家公司對外銷售。由此LCP薄膜成功制成FCCL的企業(yè)更是少之又少（例如Primatec、Panasonic等）。國內則是在蘋果手機使用LCP基材的FPC（FPC也稱為柔性印刷電路板、柔性PCB或Flex PCB）后才開始陸續(xù)有少數(shù)幾家公司開展其工業(yè)級原材料樹脂和薄膜的研制開發(fā)和應用（例如中科院化學所、金發(fā)科技、沃特、普利特、東材科技、廣東生益等），但FCCL用的電子級LCP原料樹脂和薄膜的商業(yè)化仍然大幅落后與上述日美企業(yè)。

4、聚苯醚（PPE）類

聚苯醚（簡稱PPE或PPO）是一種線型的、非結晶性的耐高溫的熱塑性樹脂。其分子主鏈中含有大量的2,6-二甲基酚氧鏈段。這種剛性極強的芳香醚鏈段因位阻效應使得其分子鏈段內旋轉更為困難，導致其熱學性能、力學性能、尺寸穩(wěn)定性、電氣絕緣性、介電性、耐化學腐蝕性和耐水性等非常優(yōu)異。

PPE具有非常優(yōu)異的綜合性能，特別是其優(yōu)異的介電性能、熱學性能和力學性能等，理論上可以用于制作高頻/高速CCL。但由于其熔融溫度高，熔融粘度大，流動性差，熱加工時需要的溫度極高（≥300℃），導致其熱塑加工較為困難，需要對其加以改性以改善其加工性能或賦予其它的特殊性能。

高頻CCL用的PPE原料樹脂的主要供應商有沙特的SUBIC（沙比克，于2007年收購原美國GE的塑料業(yè)務基團）、日本的AsahiKASEI（旭化成）和MGC（三菱瓦斯），以及中國臺灣的晉一化工分別供應低分子量的可溶性且?guī)в谢钚远嘶腜PE樹脂產(chǎn)品。

5、雙馬樹脂（BMI）+氰酸酯樹脂（CE）→三嗪樹脂（BT）類

雙馬來酰亞胺（BMI）是由聚酰亞胺樹脂體系派生的另一類樹脂體系，是以馬來酰亞胺（MI）為活性端基的雙官能團化合物，有與環(huán)氧樹脂相近的流動性和可模塑性，可用與環(huán)氧樹脂類同的一般方法進行加工成型，克服了環(huán)氧樹脂耐熱性相對較低的缺點。BMI固化后脆性大如何提高韌性就成為決定BMI應用及發(fā)展的技術關鍵之一。

氰酸酯（CE）樹脂是20世紀60年代開發(fā)的一種分子結構中含有兩個或兩個以上氰酸酯官能團（-O-C≡N）的新型熱固性樹脂。因氰酸酯官能團受熱固化后形成三嗪環(huán)，故而CE樹脂也叫三嗪樹脂。目前，國內、外眾多的研究機構或企業(yè)將各種CE樹脂與其他樹脂（環(huán)氧樹脂、BMI、不飽和聚合物、PPE、有機硅等）的共聚改性物用于高速CCL的基體樹脂，并獲得了良好的效果。其中，由BMI與CE樹脂在170~240℃進行共聚反應所得到的高聚物樹脂（即雙馬來酰亞胺-三嗪樹脂，簡稱BT樹脂）具有十分優(yōu)異的綜合性能。

BT樹脂制出的基板材料，在耐耐蒸煮（PCT）性、耐金屬離子遷移性、耐熱性、介電特性等方面都表現(xiàn)得優(yōu)良。特別是在穩(wěn)定的高溫態(tài)機械特性（主要包括高溫下的抗彎強度特性、彈性模量、銅箔粘接強度特性、表面硬度等）方面，比其它樹脂的基板材料（如：一般的環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚苯醚樹脂等制出的基板材料）有著更突出的優(yōu)勢。因此，它在IC封裝基板應用方面提高了在芯片安裝、高密度布線上的絕緣可靠性及工藝加工性。為此，BT樹脂制造的基板材料在IC封裝基板所用的各類基板材料中，占有很大的比例。

6、改性環(huán)氧（MEP）類

普通的環(huán)氧樹脂（EP）基CCL（FR-4或FR-5等）均難以滿足高頻/高速的性能要求。具體原因是由于EP本身及相關的固化劑分子結構中含有大量的極性基團（如羥基、氨基、或羧基等），且在固化后仍然大量存在。但通過使用一些低介電的高性能樹脂（例如上述PTFE、PCH、PPE、CE、PI或BMI等）來對其進行改性，也可使Dk降低到高頻CCL的使用要求，但Df值仍然很難降到高速CCL的使用要求。

但無論采用上述哪種方式，改性EP類基材的Dk和Df值仍然無法達到上述PTFE、PCH、LCP和PPE等樹脂的水平。因此，這種基材只能作為中等介電要求的基板材料。

7、其他

除上述所列數(shù)的幾種低介電的樹脂外，近年來還陸續(xù)出現(xiàn)改性聚酰亞胺（MPI）類苯并環(huán)丁烯(BCB)、苯并噁嗪(BOZ)、有機硅等作為高頻/高速CCL基體材料。

參考資料：

1、《高速板與高頻板的區(qū)別》，CSDN博主「明緯筆談」。

2、陳文求,張雪平,李楨林等.5G通訊用高頻/高速基板材料的研究進展及華爍的發(fā)展規(guī)劃[C]//中國電子材料行業(yè)協(xié)會覆銅板材料分會（CCLA）,中國電子電路行業(yè)協(xié)會(CPCA)覆銅板分會.第二十屆中國覆銅板技術研討會論文集.[出版者不詳],2019:9.

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