[發明專利]一種高介電性能二氧化鈦填料及其制備PTFE高頻基板的用途

有效

• 申請號: 202110667653.5
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113402774B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 宋錫濱;張偉;王海超;禹在在;張茂林;馬雁冰
• 申請（專利權）人: 山東國瓷功能材料股份有限公司
• 主分類號: C08K9/00
• 分類號: C08K9/00;C08K9/02;C08K3/22;C08K7/18;C08L27/18;C01G23/08;H05K1/03
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 胡修文

本發明屬于材料化學技術領域，具體涉及一種高介電性能的微米級二氧化鈦填料，以及其制備PTFE高頻基板的用途。本發明所述高介電性能的微米級二氧化鈦粉體填料，以納米級二氧化鈦晶粒為原料，通過對雜質元素的成分及含量的穩定及精準控制，經高溫煅燒制備所需微米級二氧化鈦粉體。在煅燒過程中，離子半徑較大的雜質離子會進入到二氧化鈦晶格中，進而形成較大程度的晶格畸變，導致正負離子的極化強度變大，從而提高所得微米級二氧化鈦粉體的介電常數，同時，高溫煅燒后的粉體材料，由于其內部氣孔率降低，其介電損耗也較小，可獲得較高介電常數、較低介電損耗的微米級二氧化鈦粉體填料，可滿足于PTFE高頻基板性能的要求。

技術領域

本發明屬于材料化學技術領域，具體涉及一種高介電性能的微米級二氧化鈦填料，并進一步公開其制備方法，以及其制備PTFE高頻基板的用途。

背景技術

隨著5G通信的普及，社會呈現出高度信息化，電子通訊也進入高頻化時代，而衛星通信、無線網絡、雷達定位系統的使用頻率也越來越高。目前，在高頻領域中，覆銅板的主要發展趨勢是高密度、細導線、窄間距、高速、低損耗、高頻、高可靠性、多層、低成本、自動化等多功能發展。尤其是電子元器件的微小化、輕薄化和集成化，對數據傳輸的高傳輸速率、低傳輸損失、少傳輸延遲提出更高的要求，因此，高介電、低損耗的高頻覆銅板需求越來越緊迫。同時，在微波通訊領域中，傳輸線也日益趨于輕、小、薄、短的趨勢。根據微波天線的基礎理論與設計原理，傳輸線尺寸與電容率呈負相關關系，簡言之即是，電容率越高，尺寸就可以越小，所以就勢必需要用到高介電常數、低介質損耗的基板。尤其在軍事航空航天領域，許多高精密微波器件，需要更高介電常數的基板材料，在應用頻率10GHz以上時，介電常數往往要大于10.3。

在高頻板中，基板材料由于起著保證PCB性能與可靠性的作用，對于提高產品的競爭性具有重要作用。因此，許多PCB廠家在開發此類產品時，均會把其研究重點放在對所選的基板材料上。基板材料主要包括有機樹脂、銅箔以及無機填料等，其中，PTFE因其優異的微波電氣性能，如低介電常數、低介質損耗，而且介電常數與介質損耗隨頻率的升高變化不明顯而廣泛用于高速、高頻的基板材料的基體樹脂。但是，PTFE的介電常數卻較低約2.1左右，且具有很差的機械性能，包括材料的回彈性、材料的強度和硬度都比較弱，因此其可加工性較差，且應用成本較高。因此，為了提高基板的介電性能，改善其加工性及降低成本，研究人員致力于研究高介電常數填料進行填充PTFE樹脂以制備高性能的覆銅板基材。

二氧化鈦又稱為鈦白粉，因其介電常數較高而具有優良的電學性能。研究表明，將二氧化鈦作為填料加入PTFE聚合物可以顯著提高聚合物的介電及力學性能，是高介電填充材料的理想材料。然而，在覆銅板領域中，由于納米尺度的材料粒度較小、比表面積大，易發生團聚現象，填充在有機樹脂體系中時，會存在吸油值高、吸水率高、介電常數不穩定、且難以均勻分散等問題。已有研究表明，為了滿足10GHz工作頻率下的性能要求，在制備介電常數達到10.3的覆銅板時，往往要提高二氧化鈦陶瓷粉體的添加比例，但是，當二氧化鈦粉體的添加比例超過70％時卻會出現粉體團聚現象，進而導致分散不均勻、板材韌性低及力學性能不達標等問題。

因此，本領域需要開發一種在高頻率下，具有高介電常數，低介電損耗的微米級二氧化鈦粉體，以適宜于高頻條件下高性能覆銅板基材的開發。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種具有高介電常數，低介電損耗的微米級二氧化鈦粉體，以適宜于制備高頻條件下高性能的覆銅板基材；

本發明所要解決的第二個技術問題在于提供一種性能優異的PTFE高頻覆銅板基材及PTFE高頻基板。

為解決上述技術問題，本發明所述的一種高介電性能二氧化鈦填料，所述二氧化鈦填料為微米級二氧化鈦粉體，其晶相為金紅石形態，其中，所述二氧化鈦的含量≥99.2wt％，所含雜質成分的總含量≤0.8wt％；