[发明专利]聚四氟乙烯复合基板材料的制备方法

说明书

聚四氟乙烯复合基板材料的制备方法，属于有机/无机复合材料领域。本发明包括下述步骤：1)氮化铝陶瓷粉800℃～1000℃氧化1～4h；2)氮化铝陶瓷粉加入到去离子水和无水乙醇的混合溶液中，称量偶联剂，超声搅拌混合均匀得到混合料；3)混合料过滤，在110～120℃下干燥4～7h，得到改性氮化铝陶瓷粉；4)将改性后的氮化铝陶瓷粉放进粉体处理腔，处理腔温度为105～120℃，将PTFE树脂溶液高压喷入腔体内，得到PTFE包裹的氮化铝粉末；5)加入破乳剂进行破乳；6)粉碎；7)冷压成型，热压烧结。本发明采用热氧化工艺处理AlN粉体，使其表面氧化形成氧化铝薄层，表面羟基有利于偶联剂接枝反应。

技术领域

本发明属于有机/无机复合材料领域。

背景技术

树脂基微波复合基板材料是采用高分子树脂作为基体，无机填充物作为增强材料的一类复合材料，具有重量轻、强度高、加工成型方便、耐化学腐蚀和介电性能优异等特点，广泛应用于航空航天、卫星通讯、雷达天线、汽车电子等领域。随着电路信号传输向高频、高速化发展，为保证信号传输的完整性，要求复合基板材料具有低介电常数(ε_r)和低介电损耗(tanδ)，从而避免信号传播延迟，减小信号衰减。另一方面，由于电子设备趋于集成化和小型化，电子元件工作时产生的热量积累和温度升高会使得电子设备的使用寿命和可靠性降低，因此，复合介质基板的热导率越高越好。同时，基板材料在使用过程中会因自然环境影响而吸收水分，吸潮后的基板材料易变形，介电性能恶化，故基板材料的吸水率须严格控制。基于上述几个原因，用于微波电路的复合基板材料通常具有低介电常数、低介电损耗、低吸水率、高散热等性能特征。

树脂基复合介质基板采用的高分子树脂有环氧树脂(FR4)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯醚(PPE)等，它们通常具有较好的介电性能，耐化学腐蚀性好，吸水率低，热稳定性较好，其中PTFE树脂又以其优异的高频介电性能，成为微波复合介质基板的重要树脂基体材料。但由于高分子树脂的导热系数普遍较低(环氧树脂：0.2W/(m·K)，聚四氟乙烯：0.256W/(m·K)，聚苯醚：0.23W/(m·K))，因此通过在树脂基体中添加高导热陶瓷粉体来提高导热系数，并改善其介电性能和力学性能。高导热陶瓷粉体主要有氮化硼(BN)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)等。BN价格昂贵，大量填充后体系的粘度急剧上升；SiC在合成过程中产生的碳和石墨难以去除，导致产品纯度较低，基板绝缘性能差；Al₂O₃的导热系数有限(30W/(m·K))，所需填充量较大，且介电常数偏大；AlN具有优异的介电性能(ε_r～7.8，tanδ～0.005)，较高的导热系数(～160W/(m·K))，是较好的高导热陶瓷填料。但在实际应用时存在较多的问题，一方面，AlN极易吸潮，与水发生水解反应表面生成氢氧化铝，热导率急剧下降；另一方面，AlN的亲水性会导致粉体团聚，在树脂基体内难以均匀分散，使得基板材料的介电损耗和吸水率急剧增大，因此必须对AlN粉体首先进行表面改性处理，才能用作复合介质基板材料的填料。