[發(fā)明專利]一種超材料介質基板及其加工方法

有效

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• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN103013042A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;繆錫根;林云燕
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K7/26;C08K9/06
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【技術領域】

本發(fā)明涉及超材料領域，具體地涉及一種超材料介質基板及其加工方法。

【背景技術】

超材料一般由多個超材料功能板層疊或按其他規(guī)律陣列組合而成，超材料功能板包括介質基板以及陣列在介質基板上的多個人造微結構，現(xiàn)有超材料的介質基板為均一材質的有機或無機基板，如FR4、TP1等等。陣列在介質基板上的多個人造微結構具有特定的電磁特性，能對電場或磁場產(chǎn)生電磁響應，通過對人造微結構的結構和排列規(guī)律進行精確設計和控制，可以使超材料呈現(xiàn)出各種一般材料所不具有的電磁特性，如能匯聚、發(fā)散和偏折電磁波等。

環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分子化合物，環(huán)氧樹脂具有很強的內聚力，分子結構致密，所以它的力學性能較高，介電性能良好，并且它的制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩(wěn)定，廣泛應用于社會生產(chǎn)、生活中。目前已經(jīng)商品化的高頻基板主要有三大類：聚四氟乙烯(PTFE)基板、熱固性聚苯醚(Polyphenyl?Oxide)、交鏈聚丁二烯基板和環(huán)氧樹脂復合基板(FR-4)。其中聚四氟乙烯基板的介電常數(shù)為2.1-10.6，而環(huán)氧樹脂復合基板的介電常數(shù)為4.2-5.4。

介孔材料由于其特殊的孔道結構以及較高的比表面積和熱穩(wěn)定性，在催化、分離等領域有著廣泛的應用，介孔材料的研究已經(jīng)成為國際上跨物理、化學、材料、生物及信息等眾多學科領域的研究熱點和研究前沿之一。近年來，學界對介孔材料的研究給予極大的關注，尤其是對硅系介孔材料進行了更深入的研究。根據(jù)現(xiàn)有研究成果發(fā)現(xiàn)，二氧化硅制成的介孔二氧化硅薄膜具有特殊的尺寸效應，可以在傳感器、低介電常數(shù)夾層、曾透膜、多層膜及光學材料等方面擁有巨大的應用前景。

現(xiàn)代電子技術迅猛發(fā)展，數(shù)字電路的處理、傳輸進入高頻化階段，此時基板性能的好壞將對電路特性產(chǎn)生重要影響，其中介電性能、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、耐濕性等幾項指標尤為重要，而基板的性能優(yōu)劣主要取決于所使用的基板材料，因此選擇高性能的基板材料是制備高性能基板的必要條件。

傳統(tǒng)制備基板的樹脂多采用酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂，目前使用最廣泛的是玻璃纖維增強的環(huán)氧樹脂F(xiàn)R-4，這種材料由于制造成本較低使得性價比較高，在低頻電子產(chǎn)品中有較好的應用，但在高頻電路中，因其介電性能較低、耐高溫性能較差不適用于高頻電路中，要制備介電常數(shù)較低、力學性能優(yōu)越的符合超材料封裝工藝要求的高品質基板，可以采用合成復合材料的方法制備。

【發(fā)明內容】

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種超材料的介質基板及其加工方法，通過此方法加工的介質基板具有較低的介電常數(shù)，較好的力學性能，擁有良好的開發(fā)與應用前景。

本發(fā)明實現(xiàn)發(fā)明目的首先提供一種超材料的介質基板及其加工方法，包括以下步驟：

101.制備介孔二氧化硅；

102.制備介孔二氧化硅-環(huán)氧樹脂復合材料；

103.將介孔二氧化硅-環(huán)氧樹脂復合材料熱壓成超材料介質基板。

在步驟101中介孔二氧化硅粉末的制備，采用以下方法：

1011.將鹽酸溶液與聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物置于四口燒瓶中，加熱攪拌均勻；

1012.將正硅酸乙酯加熱攪拌均勻，緩慢注入上述混合溶液中；

1013.將溶液靜置后放入水熱反應釜中晶化，將晶化的沉淀過濾、洗滌、干燥后置于馬沸爐內煅燒，得到介孔二氧化硅。

作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟1011中，所述鹽酸溶液的濃度控制在1-5mol/L。

作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟1012中，所述正硅酸乙酯加熱的溫度控制在30-60℃。

作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟1013中，所述晶化溫度控制在90-120℃，晶化時間控制在20-30h。

作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟1013中，所述煅燒溫度控制在450-650℃，煅燒時間控制在5-10h。

在步驟102中，制備介孔二氧化硅-環(huán)氧樹脂復合材料包括以下步驟：

1021.將介孔二氧化硅疏水改性，將介孔二氧化硅置于燒杯中，加入硅烷偶聯(lián)劑，用超聲波分散后加熱攪拌均勻，離心、洗滌后得到改性后的介孔二氧化硅；

1022.將環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂稀釋劑加熱，邊攪拌邊加入改性后的介孔二氧化硅、甲基六氫苯酰，除去溶劑得到介孔二氧化硅-環(huán)氧樹脂復合材料。

作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟1021中，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加入硅烷偶聯(lián)劑的質量比為0.1％-1.2％wt。