CN104650573B

CN104650573B - 用于制作高频天线基板的复合材料、高频天线基板及其制作方法

Info

Publication number: CN104650573B
Application number: CN201310603320.1A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Kuang Chi Innovative Technology Ltd
Current assignee: Kuang Chi Institute of Advanced Technology
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2017-11-17
Anticipated expiration: 2033-11-22
Also published as: CN104650573A

Abstract

本发明提供了一种用于制作高频天线基板的复合材料、高频天线基板及其制作方法。该复合材料包括聚苯醚40～90wt%；增强纤维材料1～40wt%；间规聚苯乙烯1～20wt%；改性聚苯醚1～10wt%，其中，增强纤维材料为玻璃纤维、石英纤维或凯夫拉纤维。采用40～90wt%的聚苯醚使复合材料保持优异的介电性能、降低了高频复合材料基材的制作成本；采用1～40wt%的增强纤维材料有助于提高复合材料的力学性能、耐热性能及尺寸稳定性；采用1～20wt%的间规聚苯乙烯在保持复合材料优良耐热性能的前提下，降低了复合材料的黏度，改善了其加工性能；采用1～10wt%的改性聚苯醚提高了复合材料中聚苯醚与铜箔的粘结性能。

Description

用于制作高频天线基板的复合材料、高频天线基板及其制作方法

技术领域

本发明涉及超材料领域，具体而言，涉及一种用于制作高频天线基板的复合材料、高频天线基板及其制作方法。

背景技术

市场上的商业化高频天线基板以聚四氟乙烯（PTFE）基材的高频板为主，该类产品电性能优异；但成本非常高，且因氟树脂力学性能非常低，其加工性能和尺寸稳定性能非常差。

为了改善聚四氟乙烯基板的上述缺陷，一般是采用玻璃纤维进行改性得到玻纤布增强聚四氟乙烯材料，但是玻纤布增强聚四氟乙烯材料成本高昂、成型工艺复杂、密度大、力学性能差；同时，目前本领域技术人员也采用玻璃纤维增强热固性树脂来代替玻纤布增强聚四氟乙烯材料以克服上述缺陷，如E-玻璃纤维增强氰酸酯树脂基材、E-玻璃纤维增强交联聚苯醚树脂基材等，但是这种玻璃纤维增强热固性树脂也存在成本较高、密度大的缺陷。

发明内容

本发明旨在提供一种用于制作高频天线基板的复合材料、高频天线基板及其制作方法，以解决现有技术中高频天线基板成本较高、成型复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制作高频天线基板的复合材料，复合材料包括：聚苯醚40～90wt%；增强纤维材料1～40wt%；间规聚苯乙烯1～20wt%；改性聚苯醚1～10wt%，其中，增强纤维材料为玻璃纤维、石英纤维或凯夫拉纤维。

进一步地，上述复合材料包括：聚苯醚65～85wt%；增强纤维材料5～30wt%；间规聚苯乙烯2～8wt%；改性聚苯醚6～10wt%。

进一步地，上述玻璃纤维为E-玻璃纤维或NE-玻璃纤维。

进一步地，上述改性聚苯醚选自马来酸酐改性聚苯醚、丙烯酸改性聚苯醚和环氧缩水甘油酯改性聚苯醚组成的组中的一种或多种。

进一步地，上述马来酸酐改性聚苯醚接枝率为0.5～2wt%。

进一步地，上述复合材料还包括：抗氧剂0.5～5wt%；抗老化剂0.5～5wt%；弹性体0.5～15wt%。

进一步地，上述抗氧剂选自含磷抗氧剂、酚类抗氧剂和含硫抗氧剂组成的组中的一种或多种；抗老化剂选自水杨酸酯类紫外线吸收剂、羟基二苯甲酮类、羟基苯并三唑类和羟苯基三嗪类组成的组中的一种或多种；弹性体为苯乙烯嵌段共聚物，优选氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物或氢化苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物，进一步优选苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯的含量为5～25wt%。

根据本发明的另一方面，提供了一种高频天线基板，包括导电箔和板材，板材采用上述的复合材料制作而成。

进一步地，上述导电箔为铜箔或铝箔。

根据本发明的另一方面，提供了一种高频天线基板的制作方法，制作方法包括：将上述的复合材料制作成板材；将板材与导电箔进行复合，得到高频天线基板。

进一步地，上述将板材与导电箔进行复合的过程包括：在板材的上表面和下表面上分别压覆导电箔形成复合层；将复合层进行热压，得到高频天线基板。

进一步地，上述热压过程中，热压温度为150～300℃，热压压力为5～20kg/cm²。

进一步地，上述导电箔为铜箔或铝箔。

应用本发明的技术方案，采用40～90wt%的聚苯醚使复合材料保持优异的介电性能、降低了复合材料的制作成本；采用1～40wt%的玻璃纤维有助于提高复合材料的力学性能、耐热性能及尺寸稳定性；采用1～20wt%的间规聚苯乙烯在保持复合材料优良的耐热性能的前提下，降低了复合材料的黏度，进而改善了其加工性能；采用1～10wt%的改性聚苯醚提高了复合材料中低极性材料聚苯醚后续在制作基板时与导电箔的粘结性能。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种用于制作高频天线基板的复合材料，该复合材料包括：聚苯醚40～90wt%；增强纤维材料1～40wt%；间规聚苯乙烯1～20wt%；改性聚苯醚1～10wt%，其中，增强纤维材料为玻璃纤维、石英纤维或凯夫拉纤维。

所采用的聚苯醚（PPO）具有低成本、低密度、高耐热性和优异的介电性能等优势，因此能够降低高频天线基板的制作成本；所添加的间规聚苯乙烯(SPS)的耐热性能较好、黏度较低、介电性能较好，与聚苯醚具有良好的相容性，与聚苯醚混合使用适用于采用传统的热压成型技术进行加工；所添加的增强纤维材料在提高欲制作的高频天线基板的机械性能的同时，降低了基板的线膨胀系数进而提高了基板的尺寸稳定性。上述复合材料中，采用40～90wt%的聚苯醚使复合材料保持优异的介电性能；采用1～40wt%的增强纤维材料有助于提高复合材料的力学性能、耐热性能及尺寸稳定性；采用1～20wt%的间规聚苯乙烯在保持复合材料优良的耐热性能的前提下，降低了复合材料的黏度，进而改善了其加工性能；采用1～10wt%的改性聚苯醚提高了复合材料中低极性材料聚苯醚后续在制作基板时与导电箔的粘结性能。其中，可用于本发明的增强纤维材料包括但不限于玻璃纤维、石英纤维和凯夫拉纤维，三种纤维的对改善符合材料的力学性能、耐热性能及尺寸稳定性等效果基本相同，但石英纤维的价格较高，因此优选玻璃纤维或凯夫拉纤维。

在本发明一种优选的实施方式中，优选上述复合材料包括：聚苯醚65～85wt%；增强纤维材料5～30wt%；间规聚苯乙烯2～8wt%；改性聚苯醚6～10wt%。本发明通过对各组分含量的调节，使各组分之间的相互作用达到进一步的优化，得到了上述优选实施方式的复合材料，该复合材料在保持复合材料具有较高介电性能的基础上，耐热性能、力学性能得到了进一步的改善，而且在将其制作为高频电线基板时，其加工性能也具有明显的优势。

可用于本发明的玻璃纤维优选为E-玻璃纤维或NE-玻璃纤维，其中从性能和价格综合考虑优选E-玻璃纤维。

可用于本发明的改性聚苯醚优选选自马来酸酐改性聚苯醚（PPO-g-MA）、丙烯酸改性聚苯醚（PPO-g-AA）和环氧缩水甘油酯改性聚苯醚（PPO-g-GMA）组成的组中的一种或多种，上述各种改性聚苯醚对改善复合材料与铜箔的粘结性能都具有明显作用，其中以马来酸酐改性聚苯醚最优，因此本发明的改性聚苯醚优选马来酸酐改性聚苯醚；进一步优选接枝率为0.5～2wt%的马来酸酐改性聚苯醚，进而改善在制作基板时的易操作性。

在本申请另一种优选的实施方式中，上述复合材料还包括：抗氧剂0.5～5wt%；抗老化剂0.5～5wt%；弹性体0.5～15wt%。其中抗氧剂和抗老化剂的添加有助于延长复合材料的使用时间和保存时间；弹性体的加入有助于提高复合材料的抗冲击性能，但是，上述三种成分都是作为辅助成分加入的，因此其用量不需要过多，比如，当弹性体的添加量过多时会降低复合材料的刚性，进行导致所制作的高频天线基板的适用性变差。当然，如果遇到特殊情况比如恶劣的氧化环境，可以适当增加抗氧剂和抗老化剂的使用量。

可用于本发明的抗氧剂包括但不限于选自含磷抗氧剂、酚类抗氧剂和含硫抗氧剂组成的组中的一种或多种；可用于本发明的抗老化剂包括但不限于选自水杨酸酯类紫外线吸收剂、羟基二苯甲酮类、羟基苯并三唑类和羟苯基三嗪类组成的组中的一种或多种；可用于本发明的弹性体包括但不限于苯乙烯嵌段共聚物，优选氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）或氢化苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物（SEPS），进一步优选苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯的含量为5～25wt%。

在本发明另一种典型的实施方式中，提供了一种高频天线基板，包括导电箔和板材，该板材采用上述的复合材料制作而成。采用上述复合材料制作而成的板材介电性能优异，在加工制作为高频天线基板时与导电箔的粘结性能较好、加工性能也比较理想。上述导电箔可以为铜箔或铝箔。

在本发明又一种典型的实施方式中，提供了一种高频天线基板的制作方法，该制作方法包括：将上述的复合材料制作成板材；将板材与导电箔进行复合，得到高频天线基板。

在本发明又一种优选的实施例中，上述将板材与导电箔进行复合的过程包括：在板材的上表面和下表面上分别压覆导电箔形成复合层；将复合层进行热压，得到高频天线基板。上述实施方式可以采用本领域常规的工艺精复合材料制作板材，因此拓展了本发明的复合材料的适用性。在本发明的另一种优选的实施例中，优选上述热压过程中，热压温度为150～300℃，热压压力为5～20kg/cm²。上述条件下对由上述复合材料制作的板材进行热压，不仅能够实现理想的热压效果，而且对复合材料中各组分的性能不会产生负面影响。可用于本发明的导电箔可以为铜箔或铝箔，进而用于制作铜基板或铝基板。

在一种优选的实施例中，上述将复合材料制作成板材的过程包括：采用双螺杆挤出机将复合材料进行挤出造粒，得颗粒料；采用单螺杆挤出机将颗粒料挤出成型得板材。

以下将结合实施例和对比例，进一步说明本发明的有益效果。

表1给出了实施例1至10中的具体组分，其中聚苯醚为LXR040、LXR045、LXR050，E-玻璃纤维为362CE-玻璃纤维；凯夫拉纤维为Kevlar49纤维；石英纤维为武汉鑫友泰光电科技有限公司的QC67石英纤维；间规聚苯乙烯为XAREC-S105间规聚苯乙烯；无规聚苯乙烯购自台湾长兴化学工业股份有限公司GP-300聚苯乙烯；马来酸酐改性聚苯醚（PPO-g-MA）接枝率为0.5～2wt%；丙烯酸改性聚苯醚（PPO-g-AA）的接枝率为0.5～2wt%；环氧缩水甘油酯改性聚苯醚（PPO-g-GMA）的接枝率为0.5～2wt%；SEBS中苯乙烯的含量为5～25wt%；SEPS中苯乙烯的含量为5～25wt%；抗氧剂B125购自北京加成助剂研究所，抗老化剂GW-326购自北京加成助剂研究所。以上各原料是本申请实施例所用的材料，本领域技术人员应该清楚的是以上材料的应用只是为了说明本发明，并不能用于限定本申请权利要求的保护范围。

表2给出实施例1至10的复合材料、对比例1至4的复合材料的各组分的含量。

将实施例1中10以及对比例1至4的各组分形成的复合材料混合，通过双螺杆挤出机挤出造粒得颗粒料（螺杆各区的加工温度分别为230、250、280、300、280、270、265、260℃），然后将颗粒料通过单螺杆挤出机挤出得板材（螺杆各区的加工温度分别为235、240、255、270、275、290、280、275、275、270℃），在板材的上下表面分别设置铜箔得复合层；采用热压机将复合层进行热压，其中，热压温度为250℃，热压压力为15kg/cm²，得高频天线基板。

对实施例1至10、对比例1至4的高频天线基板进行测试，具体测试项目及测试方法见表3，测试结果见表4。

表1

表2

表3

测试项目	测试方法
		弯曲强度	ASTM D 790
弯曲模量	ASTM D 790
		缺口冲击强度	ASTM D 256
密度	ASTM D 792
		热变形温度	ASTM D 648
介电常数	IPC-TM-650
		介电损耗	IPC-TM-650
剥离强度	ASTM D 1876

表4

由表4中的数据可以看出，实施例1至10的基板相对于对比例1至4基板的各项性能均有所改善，其中，实施例1至10与对比例1和2相比较，可以发现本发明的复合材料在保持优异介电性能的基础上，耐热性能大幅提高。同时，通过实施例8与对比例3、对比例4的剥离强度对比，可以看出本发明采用间规聚苯乙烯对改善复合材料的耐热性能起到了至关重要的作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高频天线基板，包括导电箔和板材，其特征在于，所述板材采用复合材料制作而成，所述复合材料包括：

2.根据权利要求1所述的高频天线基板，其特征在于，所述玻璃纤维为E-玻璃纤维或NE-玻璃纤维。

3.根据权利要求1所述的高频天线基板，其特征在于，所述改性聚苯醚选自马来酸酐改性聚苯醚、丙烯酸改性聚苯醚和缩水甘油酯改性聚苯醚组成的组中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的高频天线基板，其特征在于，所述马来酸酐改性聚苯醚接枝率为0.5～2wt％。

5.根据权利要求1所述的高频天线基板，其特征在于，所述复合材料还包括：

抗氧剂 0.5～5wt％；

抗老化剂 0.5～5wt％；

弹性体 0.5～15wt％，

所述抗氧剂选自含磷抗氧剂、酚类抗氧剂和含硫抗氧剂组成的组中的一种或多种；

所述抗老化剂选自水杨酸酯类紫外线吸收剂、羟基二苯甲酮类、羟基苯并三唑类和羟苯基三嗪类组成的组中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的高频天线基板，其特征在于，所述弹性体为苯乙烯嵌段共聚物。

7.根据权利要求5所述的高频天线基板，其特征在于，

所述弹性体为氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物或氢化苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物。

8.根据权利要求6所述的高频天线基板，其特征在于，

所述苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯的含量为5～25wt％。

9.根据权利要求1所述的高频天线基板，其特征在于，所述导电箔为铜箔或铝箔。

10.一种高频天线基板的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

将用于制作权利要求1至9中任一项所述的高频天线基板的板材的复合材料制作成板材；

将所述板材与导电箔进行复合，得到所述高频天线基板。

11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述将板材与导电箔进行复合的过程包括：

在所述板材的上表面和下表面上分别压覆导电箔形成复合层；

将所述复合层进行热压，得到所述高频天线基板。

12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述热压过程中，热压温度为150～300℃，热压压力为5～20kg/cm²。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述导电箔为铜箔或铝箔。