一种高电容率金属化表面板材的制备方法

摘要

一种高电容率金属化表面板材的制备方法，涉及用于印制电路板的基板材料。将有机织物剪成条状，再放入金红石相二氧化钛颗粒的浆料中进行三维穿插结合；配制庚酸溶液，将偶联剂溶解在庚酸溶液中得溶液A；三维穿插结合后的有机织物浸泡溶液A中，干燥后，得干燥后的有机织物；将金红石相二氧化钛颗粒或金红石相二氧化钛纤维和含C、H、O的环状有机物混合并抽真空得混合浆料，再将干燥后的有机织物浸泡在混合浆料中进行空间穿插结合，烘干后得半固化片；在半固化片的上下表面覆盖铜箔，随后进行加热和加压，冷却后即得金属化表面板材，或将半固化片进行加热和加压，冷却后依次进行化学反应、物理电场加厚金属化层，即得金属化表面板材。

权利要求

1.一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将有机织物剪成条状，再放入金红石相二氧化钛颗粒的浆料中进行三维穿插结合；

2)配制庚酸溶液，将偶联剂溶解在庚酸溶液中，得溶液A；

3)将步骤1)三维穿插结合后的有机织物浸泡在步骤2)所得溶液A中，干燥后，得干燥后的有机织物；

4)将金红石相二氧化钛颗粒或金红石相二氧化钛纤维和含C、H、O的环状有机物混合并抽真空，得混合浆料，所述环状有机物为环氧树脂，再将步骤3)干燥后的有机织物浸泡在混合浆料中进行空间穿插结合，烘干后得半固化片；

5)在半固化片的上下表面覆盖铜箔，随后进行加热和加压，冷却后即得金属化表面板材；或将半固化片进行加热和加压，冷却后依次进行化学反应、物理电场加厚金属化层，即得金属化表面板材。

2.如权利要求1所述一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述有机织物选自聚四氟乙烯织物。

3.如权利要求1所述一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述条状的长宽比为1～100。

4.如权利要求1所述一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述金红石相二氧化钛颗粒的浆料由金红石相二氧化钛颗粒和去离子水混合制成，金红石相二氧化钛颗粒与去离子水的质量比可为1︰(2～10)；所述金红石相二氧化钛颗粒可由锐钛矿相二氧化钛粉末经高温施加热能然后球磨过筛后得到。

5.如权利要求1所述一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述配制庚酸溶液的溶剂采用乙醇；所述庚酸溶液的质量百分浓度可为1％～5％；所述偶联剂可选自kh550、kh560中的一种。

6.如权利要求1所述一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述金红石相二氧化钛纤维由以下方法制备：以K2CO3和TiO2为原材料，采用两步加热后，依次用酸和水清洗，即得金红石相二氧化钛纤维；所述K2CO3和TiO2的摩尔比可为1︰3；所述两步加热的条件可为：先在940～1000℃下加热3～18h，再在950～1100℃下加热2～5h。

7.如权利要求1所述一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述金红石相二氧化钛纤维的长度可为20～80μm，直径可为0.1～2μm，长径比可为10～

50。

8.如权利要求1所述一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述空间穿插结合的具体方法为：将聚四氟乙烯织物、聚四氟乙烯织物和聚四氟乙烯织物层叠。

9.如权利要求1所述一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于在步骤5)中，所述加热和加压的条件依次为：70～100℃下加热1～2h，压力1～3MPa；90～110℃下加热1～2h，压力3～5MPa；110～130℃下加热1～2h，压力5～7MPa；130～150℃下加热1～3h、压力7～10MPa。

10.如权利要求1所述一种高电容率金属化表面板材的制备方法，其特征在于在步骤5)中，所述化学反应可采用活化、敏化、沉积。

说明书

一种高电容率金属化表面板材的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于印制电路板的基板材料，尤其是涉及一种高电容率金属化表面板材的制备方法。

背景技术

[0002] 金属化表面板材被广泛应用于卫星通讯系统、微带天线及汽车导航系统，随着电子产品不断升级换代以及向小型化方向发展的趋势，对金属化表面板材提出了更高的要求，既尺寸更小，综合性能更优。为了达到缩小设备尺寸，并且综合性能更优的目的，金属化表面板材必须具有较高的电容率、较低的介质损耗、良好的抗弯强度及剥离强度等。李雷等在中国专利(CN 102794951A用于微波领域的低损耗高分子一氧化物层状结合材料)中以高分子材料聚四氟乙烯及介电常数为76的Ba1.85Sm4.1Ti9O26氧化物为原料，通过用乙基氰丙烯酸酯绝缘胶粘接制得，改变Ba1.85Sm4.1Ti9O26氧化物体积含量可以得到较高电容率的结合材料，但这种方法获得的结合材料抗弯强度较低。江恩伟在中国专利(CN 102166852A一种高弹性模量的PTFE覆铜板的制备方法)中以铜箔、低介质常数的玻纤织物及氟树脂混合物为原料，用氟树脂混合物浸渍玻纤织物,浸渍后的玻纤织物送入烘箱进行烘烤干燥,并重复该步骤使玻纤织物进行多次浸渍和烘烤干燥,从而得到树脂含量60％～70％的浸渍片；将得到的上述浸渍片叠配起来,并在一面或两面覆上铜箔,进行层压,即得到PTFE覆铜板。这种方法比较繁琐，而且该PTFE覆铜板电容率很低(1GHz下为2.64)，最大横向抗弯强度只有91MPa。低于国标GBT 4724-1992《印制电路用覆铜箔环氧纸层压板》规定的抗弯强度不小于
110MPa的要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供具有电容率高、介质损耗低、抗弯强度好、综合性能优异的一种高电容率金属化表面板材的制备方法。

[0004] 本发明包括以下步骤：

[0005] 1)将有机织物剪成条状，再放入金红石相二氧化钛颗粒的浆料中进行三维穿插结合；

[0006] 2)配制庚酸溶液，将偶联剂溶解在庚酸溶液中，得溶液A；

[0007] 3)将步骤1)三维穿插结合后的有机织物浸泡在步骤2)所得溶液A中，干燥后，得干燥后的有机织物；

[0008] 4)将金红石相二氧化钛颗粒或金红石相二氧化钛纤维和含C、H、O的环状有机物(环氧树脂)混合并抽真空，得混合浆料，再将步骤3)干燥后的有机织物浸泡在混合浆料中进行空间穿插结合，烘干后得半固化片；

[0009] 5)在半固化片的上下表面覆盖铜箔，随后进行加热和加压，冷却后即得金属化表面板材；或

[0010] 将半固化片进行加热和加压，冷却后依次进行化学反应、物理电场加厚金属化层，即得金属化表面板材。

[0011] 在步骤1)中，所述有机织物可选自聚四氟乙烯织物或玻璃纤维织物；所述条状的长宽比可为1～100；所述金红石相二氧化钛颗粒的浆料可由金红石相二氧化钛颗粒和去离子水混合制成，金红石相二氧化钛颗粒与去离子水的质量比可为1︰(2～10)；所述金红石相二氧化钛颗粒可由锐钛矿相二氧化钛粉末经高温施加热能然后球磨过筛后得到。

[0012] 在步骤2)中，所述配制庚酸溶液的溶剂可采用乙醇；所述庚酸溶液的质量百分浓度可为1％～5％；所述偶联剂可选自kh550、kh560等中的一种。

[0013] 在步骤4)中，所述金红石相二氧化钛纤维由以下方法制备：以K2CO3和TiO2为原材料，采用两步加热后，依次用酸和水清洗，即得金红石相二氧化钛纤维；所述K2CO3和TiO2的摩尔比可为1︰3；所述两步加热的条件可为：先在940～1000℃下加热3～18h，再在950～1100℃下加热2～5h；所述金红石相二氧化钛纤维的长度可为20～80μm，直径可为0.1～2μm，长径比可为10～50；所述空间穿插结合的具体方法可为：将聚四氟乙烯织物、聚四氟乙烯织物和聚四氟乙烯织物层叠，或聚四氟乙烯织物、玻纤织物、玻纤织物和聚四氟乙烯织物层叠，或聚四氟乙烯织物、玻纤织物、聚四氟乙烯织物、玻纤织物和聚四氟乙烯织物层叠。

[0014] 在步骤5)中，所述加热和加压的条件可依次为：70～100℃下加热1～2h，压力1～3MPa；90～110℃下加热1～2h，压力3～5MPa；110～130℃下加热1～2h，压力5～7MPa；130～
150℃下加热1～3h、压力7～10MPa；

[0015] 所述化学反应可采用活化、敏化、沉积等。

[0016] 所得金属化表面板材中各组分的体积百分比为：二氧化钛颗粒或纤维10％～70％、含C、H、O的环状有机物20％～70％、有机织物1％～30％、硅烷偶联剂1％～10％，总量为100％。

[0017] 本发明克服了现有技术存在的抗弯强度太低、电容率很小等缺点，利用二氧化钛、钛酸钡等氧化物，把聚四氟乙烯之类的有机织物剪成条状其长宽比为1～100，随后在氧化物颗粒的浆料中进行三维穿插结合，获得高表面粗糙度易于与含C、H、O的环状有机物和氧化物结合，通过三维空间穿插排布，再经过加热能和施压力工艺从而获得具有较高的电容率、较低的介质损耗、抗弯强度较好、综合性能优异的金属化表面板材。

具体实施方式

[0018] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述。但应该说明的是本发明的实施方式不限于此。

[0019] 实施例1

[0020] 制备金红石相TiO2颗粒，准备环氧树脂，硅烷偶联剂KH560，把聚四氟乙烯织物和玻纤织物裁成条状其长宽比都为2，并在含TiO2氧化物颗粒的浆料中进行三维穿插结合。分别量取90ml乙醇，10ml蒸馏水，5ml庚酸，10ml硅烷偶联剂KH560，配制成混合溶液。用该溶液浸泡三维穿插结合后的聚四氟乙烯织物和玻纤织物10h，随后放入烘箱中60℃保温2h，金红石相TiO2氧化物颗粒和环氧树脂混合均匀并抽真空得混合浆料，然后用混合浆料浸渍烘干后的聚四氟乙烯织物和玻纤织物；粘有金红石相TiO2氧化物颗粒和环氧树脂的聚四氟乙烯织物和玻纤织物按照聚四氟乙烯织物/玻纤织物/玻纤织物/聚四氟乙烯织物进行空间穿插织物结合方式，随后放在烘箱中在90℃下保温70min得到半固化片，上下表面配置铜箔进行加热能和施压力，工艺为90℃保温1h，压力3MPa；110℃保温1h，压力5MPa；130℃保温1h，压力7MPa；150℃保温3h，压力10MPa。制备的金属化表面板材中各组分的体积含量为：二氧化钛颗粒40％、环氧树脂40％、聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％。

[0021] 实施例2

[0022] 制备金红石相TiO2氧化物颗粒，准备含C、H、O的环状有机物，硅烷偶联剂KH560，把玻纤织物裁成条状其长宽比为2，把聚四氟乙烯织物剪成条状其长宽比为20，并在含TiO2氧化物颗粒的浆料中进行三维穿插结合。分别量取90ml乙醇，10ml蒸馏水，5ml庚酸，10ml KH560，配置成混合溶液，用该溶液浸泡玻纤织物和条状聚四氟乙烯织物10h，随后放入烘箱中60℃保温2h，金红石相TiO2氧化物颗粒和环氧树脂混合均匀并抽真空得混合浆料，然后用混合浆料浸渍条状聚四氟乙烯织物和玻纤织物。粘有TiO2氧化物颗粒和环氧树脂的条状聚四氟乙烯织物和玻纤织物按照条状聚四氟乙烯织物/玻纤织物/玻纤织物/条状聚四氟乙烯织物进行空间穿插织物结合方式，其中聚四氟乙烯层是由10条长宽比都为20的条状聚四氟乙烯织物拼接制成，随后放在烘箱中在90℃下保温70min得到半固化片，上下表面配置铜箔进行加热能和施压力，工艺为90℃保温1h，压力3MPa；110℃保温1h，压力5MPa；130℃保温1h，压力7MPa；150℃保温3h，压力10MPa。制备的金属化表面板材中各组分的体积含量为：二氧化钛颗粒40％、环氧树脂40％、条状聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％。

[0023] 实施例3

[0024] 各组分的体积含量：金红石相二氧化钛颗粒30％、环氧树脂50％、聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％，其余同实施例1。

[0025] 实施例4

[0026] 各组分的体积含量：金红石相二氧化钛颗粒20％、环氧树脂60％、聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％，其余同实施例1。

[0027] 实施例5

[0028] 各组分的体积含量：金红石相二氧化钛颗粒50％、环氧树脂30％、聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％，其余同实施例1。

[0029] 实施例6

[0030] 各组分的体积含量：金红石相二氧化钛颗粒60％、环氧树脂20％、聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％，其余同实施例1。

[0031] 实施例7

[0032] 各组分的体积含量：金红石相二氧化钛颗粒30％、环氧树脂50％、聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％，其余同实施例2。

[0033] 实施例8

[0034] 各组分的体积含量：金红石相二氧化钛颗粒20％、环氧树脂60％、聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％，其余同实施例2。

[0035] 实施例9

[0036] 各组分的体积含量：金红石相二氧化钛颗粒50％、环氧树脂30％、聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％，其余同实施例2。

[0037] 实施例10

[0038] 各组分的体积含量：金红石相二氧化钛颗粒60％、环氧树脂20％、聚四氟乙烯织物9％、玻纤织物6％、偶联剂5％，其余同实施例2。

[0039] 实施例11

[0040] 不使用玻纤织物，粘有金红石相TiO2氧化物颗粒和环氧树脂的聚四氟乙烯织物按照聚四氟乙烯织物/聚四氟乙烯织物/聚四氟乙烯织物/聚四氟乙烯织物进行空间穿插织物结合方式，金属化表面板材中各组分的体积含量为：金红石相二氧化钛氧化物颗粒40％、环氧树脂40％、聚四氟乙烯织物15％、偶联剂5％，其余同实施例1。

[0041] 实施例12

[0042] 不使用玻纤织物，粘有金红石相TiO2氧化物颗粒和环氧树脂的聚四氟乙烯织物按照条状聚四氟乙烯织物/条状聚四氟乙烯织物/条状聚四氟乙烯织物/条状聚四氟乙烯织物进行空间穿插织物结合方式，其中聚四氟乙烯层是由10条长宽比都为20的条状聚四氟乙烯织物拼接制成，金属化表面板材中各组分的体积含量为：金红石相二氧化钛颗粒40％、环氧树脂40％、条状聚四氟乙烯织物15％、偶联剂5％，其余同实施例2。

[0043] 实施例13

[0044] 用金红石相TiO2氧化物纤维替代金红石相TiO2氧化物颗粒，其余同实施例1。

[0045] 实施例14

[0046] 用金红石相TiO2氧化物纤维替代金红石相TiO2氧化物颗粒，其余同实施例2。

[0047] 表1

[0048]实施例 1 2 3 4 5 6 7
εr(1.8GHz) 13.5 13.2 11.7 9.0 15.8 20.0 11.6
Tanδ(1.8GHz) 0.009 0.009 0.010 0.010 0.008 0.008 0.011
抗弯强度(MPa) 135.2 138.2 140.7 146.3 121.2 109.0 142.2
实施例 8 9 10 11 12 13 14
εr(1.8GHz) 8.8 15.5 19.6 12.8 12.7 13.1 13.0
Tanδ(1.8GHz) 0.10 0.008 0.009 0.008 0.009 0.008 0.008
抗弯强度(MPa) 149.3 124.6 114.6 102.3 107.4 139.3 142.3

[0049] 金属化表面板材的性能测试表参见表1。