CN110655789A - 低介电低损耗的5g应用材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了低介电低损耗的5G应用材料，包括位于中间的MPI材料层，以及包覆在MPI材料层上下两侧的LCP材料层，其中MPI材料层的厚度是25~75um，LCP材料层的厚度为12.5~50um。本发明得到的低介电低损耗的5G应用材料，厚度为50um~175um，低介电常数小于2.8，低介质损耗小于1.0×10‑4，具有高尺寸安全性，低收缩率，低热膨胀系数的优点。

Description

低介电低损耗的5G应用材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种5G应用材料，特别是低介电低损耗的5G应用材料及其制备方法。
背景技术
作为无线通信不可缺少的基础一环，天线的技术革新是推动无线连接向前发展的核心引擎之一。在5G趋势下，天线是未来成长最快且最确定的行业之一。而对于智能手机天线应用，随着手机外观设计的一体化和内部设计的集成化，手机天线已从早期的外置天线发展为内置天线，并且形成了以软板为主流工艺的市场格局，目前软板天线市场占有率已超过7成。
目前应用较多的软板基材主要是PI，但是由于PI基材的介电常数和损耗因子较大、吸潮性较大、可靠性较差，因此PI软板的高频传输损耗严重、结构特性较差，已经无法适应当前的高频高速趋势。因此出现了LCP 材料和MPI材料。
LCP 材料介质损耗与导体损耗更小，同时具备灵活性、密封性，因而具有很好的制造高频器件应用前景。所以在5G时代高频高速的趋势下，LCP将替代PI成为新的软板工艺。但是LCP天线工艺复杂、良品率低、议价能力低、供应厂商少。
MPI材料就是改进配方的聚酰亚胺天线，MPI因为是非结晶性的材料，所以操作温度宽，在低温压合铜箔下易操作，表面能够与铜较易接着，且价格较亲民。据说是因为氟化物配方改善了，因此MPI在10-15GHz高频信号上的表现已经大致与LCP天线差不多了。故部分同行认为，在5G时代其实MPI已足够用，不一定要用到LCP材料，MPI足以与LCP竞争。但在技术层面上，根据专业实验室数据，LCP的性能要优于MPI，1到4层板之间可能MPI性能可以勉强接受，超过4层板以上MPI性能基本达不到，因此主要客户仍将选择LCP。
综上所述，目前LCP 材料和MPI材料均各有优缺点，因此推出一款低介电低损耗的5G应用材料已显得尤为迫切。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种低介电低损耗的5G应用材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种低介电低损耗的5G应用材料，包括位于中间的MPI材料层，以及包覆在MPI材料层上下两侧的LCP材料层，其中MPI材料层的厚度为25~75um，LCP材料层的厚度为12.5~50um。
上述低介电低损耗的5G应用材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、制备聚酰胺酸溶液，先将两种二胺放入反应釜中，并用极性溶剂溶解，然后放入改性纳米填料，最后再分批加入两种二酐到反应釜中，搅拌，制备成所需的聚酰胺酸溶液；其中改性纳米填料占聚酰胺酸溶液的质量比为5%；所述改性纳米填料按重量份包括75-80份聚四氟乙烯、10-15份二氧化硅、2-3份石墨烯以及1-2份纳米银粉；
步骤二、制备低介电低损耗的5G应用材料，将上述混合均匀的聚酰胺酸溶液经过真空脱泡后流延至钢带或者玻璃基材上，并在干燥惰性气体的保护下采用远红外加热的方式，具体是先在100-120℃保持10-20min，然后依次在140-160℃保持10-20min，在180-220℃保持10-20min，在220-280℃保持10-20min，在320-380℃保持10-20min，在380-400℃保持5-10min，经拉伸亚胺化得到MPI材料层，厚度为25~75um，然后在MPI材料层的上下两侧分别涂覆LCP材料层，控制LCP材料层的厚度是12.5~50um。
所述制备聚酰胺酸溶液中的二酐为均苯四甲酸二酐（PMDA）、氢化均苯四甲酸二酐（HPMDA）、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐（BPDA）、3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐(BTDA)、4,4'-联苯醚二酐(ODPA)、双酚A二酐（BPADA）、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)中的两种或几种；
所述二胺为4,4-二氨基二苯醚（4,4-ODA）、3,4’-二氨基二苯醚（3,4-ODA）、对苯二胺（PPD）、4,4-二氨基二苯基甲烷（MDA）、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯(TFMB)、4,4-二氨基苯砜（4,4-DDS）、1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯（6FAPB）、1,3-二(4-氨基苯氧基)苯（1,3,4-APB）中的两种或几种；
所述极性溶剂是二甲基乙酰胺（DMAC）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基甲酰胺（DMF）中的一种或几种。
本发明得到的低介电低损耗的5G应用材料，厚度为50um~175um，低介电常数小于2.8，低介质损耗小于1.0×10-4，具有高尺寸安全性，低收缩率，低热膨胀系数的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
本实施例提供的一种低介电低损耗的5G应用材料，包括位于中间的MPI材料层，以及包覆在MPI材料层上下两侧的LCP材料层，其中MPI材料层的厚度为25~75um，LCP材料层的厚度为12.5~50um。
上述低介电低损耗的5G应用材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、制备聚酰胺酸溶液，先将两种二胺放入反应釜中，并用极性溶剂溶解，然后放入改性纳米填料，最后再分批加入两种二酐到反应釜中，搅拌，制备成所需的聚酰胺酸溶液；其中改性纳米填料占聚酰胺酸溶液的质量比为5%；所述改性纳米填料按重量份包括75份聚四氟乙烯、10份二氧化硅、2份石墨烯以及1份纳米银粉；
步骤二、制备低介电低损耗的5G应用材料，将上述混合均匀的聚酰胺酸溶液经过真空脱泡后流延至钢带或者玻璃基材上，并在干燥惰性气体的保护下采用远红外加热的方式，具体是先在100-120℃保持10-20min，然后依次在140-160℃保持10-20min，在180-220℃保持10-20min，在220-280℃保持10-20min，在320-380℃保持10-20min，在380-400℃保持5-10min，经拉伸亚胺化得到MPI材料层，厚度为25~75um，然后在MPI材料层的上下两侧分别涂覆LCP材料层，控制LCP材料层的厚度是12.5~50um。
所述制备聚酰胺酸溶液中的二酐为均苯四甲酸二酐（PMDA）、氢化均苯四甲酸二酐（HPMDA）、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐（BPDA）、3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐(BTDA)、4,4'-联苯醚二酐(ODPA)、双酚A二酐（BPADA）、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)中的两种或几种；
所述二胺为4,4-二氨基二苯醚（4,4-ODA）、3,4’-二氨基二苯醚（3,4-ODA）、对苯二胺（PPD）、4,4-二氨基二苯基甲烷（MDA）、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯(TFMB)、4,4-二氨基苯砜（4,4-DDS）、1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯（6FAPB）、1,3-二(4-氨基苯氧基)苯（1,3,4-APB）中的两种或几种；
所述极性溶剂是二甲基乙酰胺（DMAC）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基甲酰胺（DMF）中的一种或几种。
经测试，本实施例得到的低介电低损耗的5G应用材料，厚度为75um，低介电常数小于2.8，低介质损耗小于1.0×10-4，。
实施例2：
本实施例提供的一种低介电低损耗的5G应用材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、制备聚酰胺酸溶液，先将两种二胺放入反应釜中，并用极性溶剂溶解，然后放入改性纳米填料，最后再分批加入两种二酐到反应釜中，搅拌，制备成所需的聚酰胺酸溶液；其中改性纳米填料占聚酰胺酸溶液的质量比为5%；所述改性纳米填料按重量份包括80份聚四氟乙烯、15份二氧化硅、3份石墨烯以及2份纳米银粉；
步骤二、制备低介电低损耗的5G应用材料，将上述混合均匀的聚酰胺酸溶液经过真空脱泡后流延至钢带或者玻璃基材上，并在干燥惰性气体的保护下采用远红外加热的方式，具体是先在100-120℃保持10-20min，然后依次在140-160℃保持10-20min，在180-220℃保持10-20min，在220-280℃保持10-20min，在320-380℃保持10-20min，在380-400℃保持5-10min，经拉伸亚胺化得到MPI材料层，厚度为25~75um，然后在MPI材料层的上下两侧分别涂覆LCP材料层，控制LCP材料层的厚度是12.5~50um。
经测试，本实施例得到的低介电低损耗的5G应用材料，厚度为125um，低介电常数小于2.8，低介质损耗小于1.0×10-4。
实施例3：
本实施例提供的低介电低损耗的5G应用材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、制备聚酰胺酸溶液，先将两种二胺放入反应釜中，并用极性溶剂溶解，然后放入改性纳米填料，最后再分批加入两种二酐到反应釜中，搅拌，制备成所需的聚酰胺酸溶液；其中改性纳米填料占聚酰胺酸溶液的质量比为5%；所述改性纳米填料按重量份包括76份聚四氟乙烯、14份二氧化硅、2份石墨烯以及2份纳米银粉；
步骤二、制备低介电低损耗的5G应用材料，将上述混合均匀的聚酰胺酸溶液经过真空脱泡后流延至钢带或者玻璃基材上，并在干燥惰性气体的保护下采用远红外加热的方式，具体是先在100-120℃保持10-20min，然后依次在140-160℃保持10-20min，在180-220℃保持10-20min，在220-280℃保持10-20min，在320-380℃保持10-20min，在380-400℃保持5-10min，经拉伸亚胺化得到MPI材料层，厚度为25~75um，然后在MPI材料层的上下两侧分别涂覆LCP材料层，控制LCP材料层的厚度是12.5~50um。
经测试，本实施例得到的低介电低损耗的5G应用材料，厚度为155um，低介电常数小于2.8，低介质损耗小于1.0×10-4。

Claims (5)

1.一种低介电低损耗的5G应用材料，包括位于中间的MPI材料层，以及包覆在MPI材料层上下两侧的LCP材料层，其中MPI材料层的厚度是25~75um，LCP材料层的厚度为12.5~50um。
2.一种如权利要求1所述的低介电低损耗的5G应用材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、制备聚酰胺酸溶液，先将两种二胺放入反应釜中，并用极性溶剂溶解，然后放入改性纳米填料，最后再分批加入两种二酐到反应釜中，搅拌，制备成所需的聚酰胺酸溶液；其中改性纳米填料占聚酰胺酸溶液的质量比为5%；所述改性纳米填料按重量份包括75-80份聚四氟乙烯、10-15份二氧化硅、2-3份石墨烯以及1-2份纳米银粉；
步骤二、制备低介电低损耗的5G应用材料，将上述混合均匀的聚酰胺酸溶液经过真空脱泡后流延至钢带或者玻璃基材上，并在干燥惰性气体的保护下采用远红外加热的方式，具体是先在100-120℃保持10-20min，然后依次在140-160℃保持10-20min，在180-220℃保持10-20min，在220-280℃保持10-20min，在320-380℃保持10-20min，在380-400℃保持5-10min，经拉伸亚胺化得到MPI材料层，厚度为25~75um，然后在MPI材料层的上下两侧分别涂覆LCP材料层，控制LCP材料层的厚度为 12.5~50um。
3.根据权利要求1所述的低介电低损耗的5G应用材料的制备方法，其特征在于：所述制备聚酰胺酸溶液中的二酐为均苯四甲酸二酐（PMDA）、氢化均苯四甲酸二酐（HPMDA）、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐（BPDA）、3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐(BTDA)、4,4'-联苯醚二酐(ODPA)、双酚A二酐（BPADA）、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)中的两种或几种。
4.根据权利要求1所述的低介电低损耗的5G应用材料的制备方法，其特征在于：所述二胺为4,4-二氨基二苯醚（4,4-ODA）、3,4’-二氨基二苯醚（3,4-ODA）、对苯二胺（PPD）、4,4-二氨基二苯基甲烷（MDA）、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯(TFMB)、4,4-二氨基苯砜（4,4-DDS）、1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯（6FAPB）、1,3-二(4-氨基苯氧基)苯（1,3,4-APB）中的两种或几种。
5.根据权利要求1所述的低介电低损耗的5G应用材料的制备方法，其特征在于：所述极性溶剂是二甲基乙酰胺（DMAC）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基甲酰胺（DMF）中的一种或几种。
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