[發明專利]一種低介電常數頻率溫度系數高頻微波電路板及其制備方法

有效

• 申請號: 201410844626.0
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104507253B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 周洪慶;謝文濤;周靈;張豪;朱海奎
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H05K1/03
• 分類號: H05K1/03;H05K3/00;C08L27/18;C08L79/08;C08L27/12;C08K13/02;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/38;C08K5/544
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 徐冬濤,袁正英

技術領域

本發明涉及一種低介電常數頻率溫度系數高頻微波電路板及其制備方法，屬于有機-無機-金屬復合材料領域。

背景技術

上世紀八十年代前，國際上主要用單晶、高純度氧化鋁瓷等無機類基片制作高頻微波電路，但單晶、陶瓷基片的脆性使得尺寸難以做大，安裝、振動等環境下可靠性無法保證。聚苯乙烯雖然高頻損耗小，但耐溫低，無法承受電路制作的焊接溫度。進入上世紀九十年代，美國ROGERS公司提出以聚四氟乙烯復合纖維布或陶瓷的新型基片技術，用于實現微波高集成度、高性能電子封裝技術方面。在高頻電路的設計靈活性、布線密度和可靠性方面提供了巨大的潛能。可獲得不同電學與物理性能的基片材料，如介電常數、熱膨脹系數等可調。因此該新型復合材料成為材料學領域備受關注的熱點課題之一。眾所周知，聚四氟乙烯表面能極低，是所有材料中表面能最低的，通常很難與其它材料進行復合或粘結，形成需要的片材強度，因此對聚四氟乙烯的表面改性活化，設計合理的配方，選擇適當種類與特性的添加粉料，優化特殊的成型燒結以及金屬化工藝，微波毫米波頻率下介電性能的精確測試與評價等，均是研究并制備聚四氟乙烯為基復合纖維布或復合陶瓷的新型基片的關鍵技術點。

多年來，國際上以美國為代表的少數國家對聚四氟乙烯為基復合纖維布或陶瓷電路板進行了深入的研究，在高頻電路領域中已獲得應用。我國在聚四氟乙烯涂覆纖維布方面已經取得應用，但由于纖維布在電路中存在明顯的各向異性且溫度系數較大，因此實際使用效果受到明顯限制，如毫米波等更高頻率無法適用。國內在以聚四氟乙烯為基復合微細纖維、玻璃粉、陶瓷粉，制備的適合微波寬頻范圍使用的有機復合無機基片方面的研究起步較晚，近年來我國對這方面的研究非常重視，取得了較為明顯的進展。

發明內容

本發明的目的為了填補我國在高頻微波毫米波單多層復合電路板領域的空白，提供一種低介電常數頻率溫度系數高頻微波電路板及其制備方法，以聚四氟乙烯、熱塑性聚酰亞胺為基復合微細纖維、玻璃粉、陶瓷粉、增塑劑、偶聯劑，制造低介電常數頻率溫度系數高頻微波單多層電路板及其方法。

本發明的技術方案為：低介電常數頻率溫度系數高頻微波單層電路板，其特征是由上表面金屬化電路層、低介電常數頻率溫度系數有機復合無機介質基片、下表面金屬化電路層所組成；其中低介電常數頻率溫度系數有機復合無機介質基片的組份及各組分占低介電常數頻率溫度系數復合介質基片總重量的百分比分別為：聚四氟乙烯42～50％、熱塑性聚酰亞胺3～10％、微纖維5～12％、玻璃復合陶瓷粉30～44％、增塑劑0.5～3％與偶聯劑0.5～3％。

優選上述的玻璃復合陶瓷粉由玻璃粉與陶瓷粉質量比為1：(0.4～2.5)混合；其中陶瓷粉各組份及各組分占陶瓷粉總量的質量百分比分別為：SiO₂ 20～35％TiO₂ 25～35％SrO 6～15％CaO 15～25％MgO 8～12％La₂O₃ 2～6％；玻璃粉各組份及各組分占玻璃粉總量的重量百分比分別為：SiO₂ 50～60％Al₂O₃ 2～10％B₂O₃ 10～25％MgO 3～10％CaO 2～10％Na₂O 0.5～2％K₂O 0.2～1％；所述的增塑劑為聚氟乙烯；偶聯劑為γ—氨丙基三乙氧基硅烷。

優選所述的上表面金屬化電路層和下表面金屬化電路層均為按電路設計進行制作的銅箔。

本發明還提供了上述低介電常數頻率溫度系數高頻微波單層電路板的制備方法，其具體步驟為：

A.按玻璃粉配方分別稱取SiO₂、B₂O₃、Al₂O₃、MgO、CaO、Na₂O、K₂O混合；將制備的混合料倒入坩鍋內，于1350～1550℃保溫1～2h使其完全熔融和均勻化，倒入蒸餾水得到透明碎玻璃；再將得到的碎玻璃，經球磨，得到平均粒徑3～10μm的玻璃粉；

B.按陶瓷粉配方分別稱取SiO₂、TiO₂、SrO、CaO、MgO、La₂O₃混合,在30～50MPa壓力下成型，在1250～1350℃保溫4～6h燒成，燒成陶瓷經破碎、粉碎、球磨、過篩，得到平均粒徑5～8μm的陶瓷粉料；