本发明专利技术提供一种纸基微波复合介质基板及其制备方法，本发明专利技术的纸基微波复合介质基板，以重量份数计，由如下原材料制成：无机或有机短切纤维：0‑12wt％；无机纤维棉或有机原纤化/沉析纤维：3‑20wt％；氟树脂：68‑97wt％。本发明专利技术的纸基微波复合介质基板具有低相对介电常数、低介质损耗因子、优异的厚度均匀性和优异的相对介电常数均匀性，本发明专利技术的方法更加经济便捷、可扩量生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波复合介质基板，涉及一种纸基微波复合介质基板及其制备方法。
技术介绍
1、微波复合介质基板，又称为高频基板材料或高频覆铜板，是用于制备印刷电路板(pcb)及各种射频/微波等功能组件的一种基础电子材料，广泛应用于商业通信、集成电路、工业装备和航空航天等领域。随着现代电子信息技术对于数据传输速率和传输通量要求升级，导致电子设备的工作频率、额定功率和集成度不断增大，因此必须使用低相对介电常数、低介质损耗因子、高介电结构一致性的微波复合介质基板以达到低时延、低衰减和高可靠的终端应用目标。
2、现有技术常采用纤维增强高分子树脂的复合方式制备上述介质基板，归纳存在如下问题：1)使用纤维原料种类较为单一，缺乏对高性能纤维的创新性开发利用；2)制备半固化片的技术路线较为单一，一般先采用湿法成型技术制备纤维原纸，再将纤维原纸采用多次浸渍/涂覆树脂的方式制备半固化片，工艺步骤繁琐、效率低；3)在2)中所述的纤维原纸强度极差、易破损，因此常在湿纸幅成型阶段常采用一定的胶粘剂喷涂处理以提高纤维原纸的强度，但此胶粘剂会降低纸张的孔隙率，直接影响后续浸渍/涂覆的上胶量以及对于最终的介质基板而言胶粘剂属于杂质引入，从而会严重影响介质基板的介电性能；4)现有技术采用湿法成型工艺所制备的半固化片中纤维-树脂分布不均匀，影响介质基板的介电和厚度均匀性及高频性能稳定性；5)冷压烧结的制备工艺会导致介质基板的内部存在较多气孔、不致密，在实际使用中的吸水率高、性能稳定性差。因此本领域常采用真空热压烧结的工艺制备近乎完全致密的介质基板。
3、因此，现有技术反映在产品的不足是介质损耗因子偏高、相对介电常数偏高、相对介电常数均匀性较差、厚度均匀性较差、难以连续化工程制备等方面。
技术实现思路
1、针对现有技术制备的纸基微波复合介质基板的介电性能和均匀性差、制备工艺复杂且无法大批量稳定制备的问题，本专利技术提供一种纸基微波复合介质基板及其制备方法。本专利技术的纸基微波复合介质基板具有低相对介电常数、低介质损耗因子、优异的厚度均匀性和优异的相对介电常数均匀性，本专利技术的方法更加经济便捷、可扩量生产。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供一种纸基微波复合介质基板，其为一种短纤维增强氟树脂微波复合介质基板，以重量百分含量计，由如下原材料制成：
4、无机或有机短切纤维：0-12wt％；
5、无机纤维棉或有机原纤化/沉析纤维：3-20wt％；
6、氟树脂：68-97wt％。
7、优选地，所述无机或有机短切纤维的含量为0-10wt％；
8、优选地，所述无机纤维棉或有机原纤化/沉析纤维的含量为3-17wt％；
9、优选地，所述氟树脂的含量为80-97wt％。
10、优选地，所述无机短切纤维选自无碱、低介电、高硅氧、高强度、中空玻璃短切纤维，石英短切纤维，氮化硼短切纤维等，所述有机短切纤维选自芳香族聚酰胺短切纤维(包括对位、间位芳纶短切纤维)，含芳杂环短切纤维(包括聚对苯撑苯并二噁唑(pbo)、聚苯并咪唑、聚苯撑吡啶并二咪唑、芳纶ⅲ、聚酰亚胺纤维)等。
11、优选地，所述无机短切纤维的平均直径为小于10微米，长度为1-9毫米。
12、优选地，所述无机短切纤维的平均直径为3-6微米，长度为5-7毫米。
13、优选地，所述有机短切纤维的平均直径为小于15微米，长度为1-9毫米。
14、优选地，所述有机短切纤维的平均直径为12-14微米，长度为2-7毫米。
15、优选地，所述无机纤维棉选自无碱、低介电、高硅氧、高强度玻璃棉纤维，石英玻璃棉纤维，氮化硼棉纤维等，所述有机原纤化/沉析纤维选自芳香族聚酰胺原纤化/沉析纤维(包括对位、间位芳纶原纤化/沉析纤维)，含芳杂环原纤化/沉析纤维(包括聚对苯撑苯并二噁唑、聚苯并咪唑、聚苯撑吡啶并二咪唑、芳纶ⅲ、聚酰亚胺原纤化/沉析纤维)等。
16、优选地，所述无机纤维棉的平均直径小于等于3微米。
17、优选地，所述有机原纤化/沉析纤维为有机短切纤维采用机械打浆或化学沉析的方法制备得到打浆度为25-85°sr的纤维。
18、更优选地，所述有机原纤化/沉析纤维为有机短切纤维采用机械打浆或化学沉析的方法制备得到打浆度为30-80°sr的纤维。
19、更优选地，所述有机原纤化/沉析纤维为有机短切纤维采用机械打浆或化学沉析的方法制备得到打浆度为50-70°sr的纤维。
20、优选地，所述氟树脂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯等树脂，更优选为聚四氟乙烯树脂。
21、优选地，所述氟树脂为颗粒状形式，平均粒径为0.15-0.35微米。
22、优选地，所述氟树脂为氟树脂悬浮液形式，所述氟树脂悬浮液为颗粒状氟树脂均匀分散在水介质中形成的悬浮液形式。
23、优选地，在所述氟树脂悬浮液中，所述颗粒状氟树脂含量为25-62wt％(例如60wt％)。
24、本专利技术制备的纸基微波复合介质材料具有如下特性：
25、1)相对介电常数低至2.11，介质损耗因子低至0.0006，且500×600mm幅面内9点相对介电常数极差小于等于0.04，500×600mm幅面内9点厚度极差小于10微米，具有优异的各向同性，可最大程度地满足射频、毫米波乃至太赫兹频段应用对于高性能、高可靠性介质基板的需求；
26、2)具有优异的加工性及高湿度条件下的使用特性，吸水率低至0.01％，且可耐pcb加工中各种常用酸、碱、有机溶液的腐蚀及260℃锡焊加工并保持介质基板不翘曲、性能不退化；
27、3)密度低，在大规模电路设计中能有效减轻电子系统的整体质量，扩展其功能；
28、4)本专利技术的纸基微波复合介质基板所用原料范围广、取用便捷，制备工艺较现有技术效率更高，对环境友好，易于工业化批量生产。
29、本专利技术针对毫米波乃至太赫兹频段应用对于介质基板材料的实际性能需求，通过优选有机/无机高性能纤维和氟树脂，并利用纤维复配手段调控介质基板材料的综合性能，同时创新性采用先进的湿法抄纸技术赋予介质基板中纤维-树脂在微纳米尺度范围内的分布均匀性及纤维面内随机取向分布特性，且极大地避免了各类杂质及添加剂的引入，因此本专利技术制备的纸基微波介质基板具有低相对介电常数和低介质损耗因子、优异的厚度均匀性、优异的相对介电常数均匀性、高度的各向同性、低吸水率等，在射频/毫米波/太赫兹电路、高速计算机、消费电子、工业装备等高频、高速、高可靠领域均具有良好的应用前景。
30、另一方面，本专利技术提供一种纸基微波复合介质基板的制备方法，该方法包括如下步骤：
31、1)将无机或有机短切纤维分散在去离子水中，得到无机或有机短切纤维充分分散的悬浮液。若选用无机或有机短切纤维，则有该步骤，若不选用无机或有机短切纤维则略去此步骤；
32、2)将本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种纸基微波复合介质基板，以重量份数计，由如下原材料制成：
2.根据权利要求1所述的纸基微波复合介质基板，其中，所述无机或有机短切纤维的含量为0-10wt％；
3.根据权利要求1或2所述的纸基微波复合介质基板，其中，所述无机纤维棉选自无碱、低介电、高硅氧、高强度玻璃棉纤维，石英玻璃棉纤维，氮化硼棉纤维等，所述有机原纤化/沉析纤维选自芳香族聚酰胺原纤化/沉析纤维(包括对位、间位芳纶原纤化/沉析纤维)，含芳杂环原纤化/沉析纤维(包括聚对苯撑苯并二噁唑、聚苯并咪唑、聚苯撑吡啶并二咪唑、芳纶Ⅲ、聚酰亚胺原纤化/沉析纤维)等；
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纸基微波复合介质基板，其中，所述氟树脂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯等树脂，更优选为聚四氟乙烯树脂；
5.一种权利要求1至4中任一项所述的纸基微波复合介质基板的制备方法，该方法包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤1)中，所述无机或有机短切纤维充分分散的悬浮液的质量浓度为0.01-1％；
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，在步骤2)中，所述无机纤维棉或有机原纤化/沉析纤维充分分散悬浮液的质量浓度为0.01-1％；
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，在步骤4)中，所述氟树脂悬浮液为颗粒状氟树脂分散于去离子水中形成的；
9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，在步骤6)中，所述湿法抄造是指将步骤5)得到的所述混合浆料在造纸机网部脱水成型，得到湿纸幅，再进行干燥处理得到纸基半固化片；
10.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其中，在步骤7)中，所述高温条件为温度180-320℃，所采用的设备可以为高温鼓风/真空烘箱、马弗炉、管式炉；
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【技术特征摘要】
1.一种纸基微波复合介质基板，以重量份数计，由如下原材料制成：
2.根据权利要求1所述的纸基微波复合介质基板，其中，所述无机或有机短切纤维的含量为0-10wt％；
3.根据权利要求1或2所述的纸基微波复合介质基板，其中，所述无机纤维棉选自无碱、低介电、高硅氧、高强度玻璃棉纤维，石英玻璃棉纤维，氮化硼棉纤维等，所述有机原纤化/沉析纤维选自芳香族聚酰胺原纤化/沉析纤维(包括对位、间位芳纶原纤化/沉析纤维)，含芳杂环原纤化/沉析纤维(包括聚对苯撑苯并二噁唑、聚苯并咪唑、聚苯撑吡啶并二咪唑、芳纶ⅲ、聚酰亚胺原纤化/沉析纤维)等；
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纸基微波复合介质基板，其中，所述氟树脂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯等树脂，更优选为聚四氟乙烯树脂；
5.一种权利要求1至4中任一项所述的纸基微波复合介质基板的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙金，翁孝宇，胡健，王宜，熊志远，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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