CN111993720A - 一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板 - Google Patents

一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板 Download PDF

Info

Publication number
CN111993720A
CN111993720A CN202010928784.XA CN202010928784A CN111993720A CN 111993720 A CN111993720 A CN 111993720A CN 202010928784 A CN202010928784 A CN 202010928784A CN 111993720 A CN111993720 A CN 111993720A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ptfe
polytetrafluoroethylene
parts
copper
thermal conductivity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010928784.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111993720B (zh
Inventor
向中荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUXI RELONG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Original Assignee
Wuxi Relong New Material Technology Co ltd
Changsha Huamai New Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Relong New Material Technology Co ltd, Changsha Huamai New Material Co ltd filed Critical Wuxi Relong New Material Technology Co ltd
Priority to CN202010928784.XA priority Critical patent/CN111993720B/zh
Publication of CN111993720A publication Critical patent/CN111993720A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111993720B publication Critical patent/CN111993720B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/003Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/085Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyolefins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B32B27/322Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins comprising halogenated polyolefins, e.g. PTFE
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38Boron-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02Ingredients treated with inorganic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2007/00Flat articles, e.g. films or sheets
    • B29L2007/002Panels; Plates; Sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302Conductive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/308Heat stability
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546Flexural strength; Flexion stiffness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/554Wear resistance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/726Permeability to liquids, absorption
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0881Titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/221Oxides; Hydroxides of metals of rare earth metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38Boron-containing compounds
    • C08K2003/382Boron-containing compounds and nitrogen
    • C08K2003/385Binary compounds of nitrogen with boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,涉及高频覆铜板技术领域。本发明公开的具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,包括两层铜层,其特征在于,还包括位于两层铜层之间的高导热聚四氟乙烯基板,所述高导热聚四氟乙烯基板是由以下重量份数的原料组成:PTFE/BN复合材料70‑80份、钛酸酯偶联剂0.8‑1.5份、钛粉5‑10份、氧化硅5‑8份、氧化钇5‑8份、氧化铝3‑5份和适量乙醇,本发明还公开了PTFE/BN复合材料及高导热聚四氟乙烯基板的制备方法。本发明提供的PTFE高频覆铜板具有优良的导热性能、较高的介电常数、较低介质损耗、高的剥离强度和机械强度,并且还具有低的吸水率和低的热膨胀系数。

Description

一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板
技术领域
本发明属于高频覆铜板技术领域,尤其涉及一种具有高导热性能的聚四氟乙烯高频覆铜板。
背景技术
随着智能电子产品等代表的信息产业、电子工业的突飞猛进,数字电路逐渐步入信息处理高速化、信号传输高频化阶段,整个电子系统朝向轻薄短小、多功能化、高密度化、高可靠性、低成本化的方向发展。高频高速基板材料主要解决普通覆铜板在通信中微波以及毫米波等领域传输性能不稳定及损耗大的高频特性缺陷,于是对覆铜板的低介电性能,提出了更高、更迫切的需求,以获得快速、清晰且完整的信号,目前已成为整个行业发展的主流技术和动力。目前应用到高频覆铜板的树脂体系主要有改性环氧树脂、聚四氟乙烯树脂(PTFE)、聚酰亚胺树脂(PI)、双马来酰亚胺树脂(BMI)、氰酸酯树脂(CE)、聚苯醚树脂(PPO)。
聚四氟乙烯具有较低的介电常数,远低于其他树脂的,其介电常数典型值为2.1,是目前工业化CCL生产中介电常数最低的树脂,在覆铜板产品中表现出较为优异的高频特性,即高介电常数(DK介于3.5到11之间)、极低介电损耗(DF小于0.003)、DK/DF温度稳定性,是应用于高性能电路中具有极大潜力的聚合物基体材料。聚四氟乙烯树脂除了高频特性外,还具有优异的耐湿性、耐酸碱性以及耐化学药品性,主要应用于雷达、火箭、航天卫星等高科技领域。然而,聚四氟乙烯高频覆铜板也存在一些问题,如:PTFE表面呈惰性,很难进行活化,与铜箔结合比较困难,粘结性较差,致使覆铜板的剥离强度低;PTFE本身Tg低,热膨胀性较大,微细线路加工的良率非常低,限制了PTFE高频覆铜板的应用范围;PTFE的拉伸强度和模量很低,硬度也较低,致使高频覆铜板的强度较差;PTFE的热导系数小,以致覆铜板的热导率低,严重影响了印制电路板(PCB)的散热性能,限制了PTFE覆铜板的使用。
在聚四氟乙烯高频覆铜板实际应用过程中,聚四氟乙烯高频基板材料为了能与铜箔相匹配,即聚四氟乙烯高频基板材料满足合适介电常数、低介电损耗的同时,还要兼具温度稳定性、与铜箔相匹配的热膨胀系数、低吸水率和高导热率等性能,目前,主要采用陶瓷、玻纤、等有机或无机填料填充PTFE制备复合材料已成为最常用的改性方法,并取得的了一定成效。但现在对聚四氟乙烯高频覆铜板导热性的研究比较少。
中国发明专利CN109575482B公开了一种用于高频覆铜板的基板材料及其制备方法,该基板材料由(100-x)wt%的聚四氟乙烯和x wt%的改性Li2TiO3组成,其中30≤x≤70,所述改性Li2TiO3的化学式为(0.92-a)Li2TiO3-aMgO-0.08LiF,其中0≤a≤0.175。本发明的基板材料具有优异的介电性能和低的热膨胀系数(12ppm/℃~77ppm/℃),但该基板材料的粘结性不好,与铜箔之间的剥离强度低,且导热率低,致使覆铜板的散热效果差。中国发明专利CN111251676A公开了一种高导热改性聚四氟乙烯覆铜板及其制备方法,该方法采用PTFE/PFEP/L-色氨酸改性氧化石墨烯分散胶液浸渍在用硅烷偶联剂预处理的玻璃纤维布中,烘干得到浸渍片,然后在两侧覆盖铜箔进行热压烧结,得到改性PTFE覆铜板。该覆铜板具有高热导率和优良的电气性能,但该覆铜板的热膨胀系数大,热稳定差,且具有高吸水率,影响覆铜板的使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高导热性能的聚四氟乙烯高频覆铜板,该PTFE高频覆铜板具有较高的介电常数、较低介质损耗、高的剥离强度和机械强度,并且还具有低的吸水率和低的热膨胀系数。
为了实现本发明的目的,本发明提供了一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,包括两层铜层,还包括位于两层铜层之间的高导热聚四氟乙烯基板,所述高导热聚四氟乙烯基板是由以下重量份数的原料组成:PTFE/BN复合材料70-80份、钛酸酯偶联剂0.8-1.5份、钛粉5-10份、氧化硅5-8份、氧化钇5-8份、氧化铝3-5份和适量乙醇。
进一步的,所述PTFE/BN复合材料的制备方法具体包括以下步骤:
(1)将BN粉末置于2mol/L的NaOH溶液中,在80℃下浸渍1.5-2h,然后用去离子水过滤洗涤,干燥得羟基化的BN;
(2)室温下将乙烯基三甲氧基硅烷加入到盛有乙醇乙酯的反应釜中,搅拌均匀,然后加入上述羟基化的BN,边搅拌边缓慢升温至60℃,并与该温度下超声处理1h,向反应釜中通入N2置换出空气,往反应釜中加入PTFE和引发剂BPO,混合均匀后,在60℃下反应4-5h,然后缓慢升温至100℃条件下反应1h,用去离子水过滤洗涤,干燥,制得PTFE/BN复合材料。
进一步的,所述步骤(2)中羟基化的BN、乙烯基三甲氧基硅烷与乙醇乙酯的质量比为10∶(0.3-0.6)∶(70-90)。
进一步的,所述步骤(2)中羟基化的BN的加入量为PTFE的20-30wt%,所述引发剂BPO的加入量为PTFE的0.25-0.4wt%。
进一步的,所述钛酸酯偶联剂为焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯、磷酸型单烷氧基类钛酸酯中的一种。
进一步的,所述高导热聚四氟乙烯基板的制备方法包括以下步骤:
S1、按质量分数分别称取氧化硅、氧化钇和氧化铝,均球磨至粒径为1-3μm,混合均匀后,烧结,得到粉末状填料;
S2、按质量分数分别称取PTFE/BN复合材料和钛酸酯偶联剂,将PTFE/BN复合材料加入乙醇中,搅拌均匀,然后加入钛酸酯偶联剂和钛粉,在50-60℃下搅拌3-4h,得到改性的PTFE/BN混合液;
S3、将S1中制得的粉末状填料球磨至粒径为200-300nm,然后加入到上述改性的PTFE/BN混合液中,加入改性的PTFE/BN混合液20wt%的乙醇,在70-80℃搅拌3h,过滤,在100℃下烘干2h,制得PTFE/BN混合物;
S4、将上述PTFE/BN混合物进行热压,制得所需高导热聚四氟乙烯基板。
进一步的,所述步骤S1中烧结的温度为1300-1500℃,烧结时间为2-3h。
进一步的,所述步骤S2中乙醇的加入量为PTFE/BN复合材料质量的2-3倍。
进一步的,所述步骤S4中热压时,热压压力设置为15-20MPa,热压时间为5-10min。
本发明取得了以下有益效果:
1、本发明将BN羟基化后,利用偶联剂和引发剂接枝到聚四氟乙烯树脂上,制得PTFE/BN复合材料。因BN具有高导热和高绝缘的特性,BN颗粒在复合材料中分布均匀,易形成导热通路,从而使PTFE/BN复合材料具有较高的热导率、优良的介电性能,且保持较高的电绝缘性;BN的加入,也提高了PTFE/BN复合材料的冲击强度和拉伸强度,并使PTFE/BN复合材料的热稳定性能有明显的提高。因此,PTFE/BN复合材料提高了本发明PTFE高频覆铜板的热导率、弯曲强度以及热稳定性能。
2、本发明的BN均匀接枝在聚四氟乙烯主链上,增加了聚四氟乙烯的表面活性,使粘结表面积增大,粘结强度提高,从而增加了PTFE高频覆铜板的剥离强度;BN颗粒在PTFE/BN复合材料分布均匀,从而使高导热聚四氟乙烯基板在受热膨胀过程中作为质点限制了基板的膨胀,有效改善了聚四氟乙烯的热膨胀性能,降低了高导热聚四氟乙烯基板的热膨胀系数。
3、本发明将钛粉与PTFE/BN复合材料交联复合,钛粉具有很高的化学活性,对氧化硅、氧化钇和氧化铝具有很大的亲和力。钛粉很容易在高导热聚四氟乙烯基板与铜箔热压过程中,与氧化硅、氧化钇和、氧化铝形成液相活性合金渗透到铜箔表面,形成致密的金属层,从而使高导热聚四氟乙烯基板与铜箔进行高强度高气密性的封接,大大提高了PTFE高频覆铜板的粘结效果,提高了PTFE高频覆铜板的剥离强度。
4、本发明的氧化硅、氧化钇和氧化铝具有较小的粒径,其加入到高导热聚四氟乙烯基板中,提高了高导热聚四氟乙烯基板的机械性能、热导率、介电性能和热稳定性,并降低了基板的热膨胀系数。氧化钇在高导热聚四氟乙烯基板与铜箔热压过程中,易与氧化硅和氧化铝形成液相,提高了高导热聚四氟乙烯基板的致密度,进一步的提高了高导热聚四氟乙烯基板的强度。
5、本发明在制备过程中的溶剂为乙醇,未加入水,因此本发明中的含水率极低,且高导热聚四氟乙烯基板使由BN接枝的聚四氟乙烯和陶瓷基料复合而成,降低了高导热聚四氟乙烯基板的吸水率。
6、本发明的酞酸酯偶联剂可使PTFE/BN复合材料与钛粉有机结合,并进一步与氧化硅、氧化钇和氧化铝有机结合,提高了高导热聚四氟乙烯基板中原料的相容性,也提高了导热聚四氟乙烯基板的耐磨性能和抗老化能力。
7、本发明采用BN接枝聚四氟乙烯制得PTFE/BN复合材料,并用钛粉和氧化硅、氧化钇、氧化铝进行改性,从而制得高导热聚四氟乙烯基板。本发明的高导热聚四氟乙烯基板与铜箔热压制得的PTFE高频覆铜板具有优良的导热性能、较高的介电常数、较低介质损耗、高的剥离强度和机械强度,并且还具有低的吸水率和低的热膨胀系数。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合具体实施例对本发明的具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板予以说明。
实施例1
一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,包括两层铜层,以及位于两层铜层之间的高导热聚四氟乙烯基板。其制备方法为:将高导热聚四氟乙烯基板烘干后按要求进行切边,将基板(1张或多张)两侧覆盖铜箔后,将组合好的半成品由自动输送机送至热压机进行热压,在真空环境下,热压压力为25-40MPa,热压温度为350-400℃,保温4-6h,以使基板、铜箔连结成一体,最终成为表面铜箔、中间绝缘层的覆铜板成品;冷却之后将拆出的产品多余的边条修掉,同时根据客户要求,裁切成相应尺寸。
上述高导热聚四氟乙烯基板是由以下重量份数的原料组成:PTFE/BN复合材料70份、焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯TMC-114 1.5份、钛粉10份、氧化硅8份、氧化钇6.5份、氧化铝4份和适量乙醇。其制备方法包括以下步骤:
S1、按质量分数分别称取氧化硅、氧化钇和氧化铝,均球磨至粒径为1-3μm,混合均匀后进行烧结,烧结的温度设置为1300-1500℃,烧结时间为2-3h,得到粉末状填料;
S2、按质量分数分别称取PTFE/BN复合材料和焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯TMC-114,将PTFE/BN复合材料加入140份乙醇中,搅拌均匀,然后加入焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯TMC-114和钛粉,在50-60℃下搅拌3-4h,得到改性的PTFE/BN混合液;
S3、将S1中制得的粉末状填料球磨至粒径为200-300nm,然后加入到上述改性的PTFE/BN混合液中,加入改性的PTFE/BN混合液20wt%的乙醇,在70-80℃搅拌3h,过滤,在100℃下烘干2h,制得PTFE/BN混合物;
S4、将上述PTFE/BN混合物进行热压,热压压力设置为15-20MPa,热压时间为5-10min,制得所需高导热聚四氟乙烯基板。
上述PTFE/BN复合材料的制备方法具体包括以下步骤:
(1)将BN粉末置于2mol/L的NaOH溶液中,在80℃下浸渍1.5-2h,然后用去离子水过滤洗涤,干燥得羟基化的BN。
(2)室温下将0.3份乙烯基三甲氧基硅烷加入到盛有70份乙醇乙酯的反应釜中,搅拌均匀,然后加入上述10份羟基化的BN,边搅拌边缓慢升温至60℃,并与该温度下超声处理1h,向反应釜中通入N2置换出空气,往反应釜中加入50份PTFE和0.125份引发剂BPO,混合均匀后,在60℃下反应4-5h,然后缓慢升温至100℃条件下反应1h,用去离子水过滤洗涤,干燥,制得PTFE/BN复合材料。
实施例2
一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,包括两层铜层,以及位于两层铜层之间的高导热聚四氟乙烯基板。其制备方法与实施例1相同,具体步骤参照实施例1。
上述高导热聚四氟乙烯基板是由以下重量份数的原料组成:PTFE/BN复合材料80份、磷酸型单烷氧基类钛酸酯TMC-2 0.8份、钛粉5份、氧化硅6.2份、氧化钇5份、氧化铝3份和适量乙醇。其制备方法包括以下步骤:
S1、按质量分数分别称取氧化硅、氧化钇和氧化铝,均球磨至粒径为1-3μm,混合均匀后进行烧结,烧结的温度设置为1300-1500℃,烧结时间为2-3h,得到粉末状填料;
S2、按质量分数分别称取PTFE/BN复合材料和磷酸型单烷氧基类钛酸酯TMC-2,将PTFE/BN复合材料加入240份乙醇中,搅拌均匀,然后加入磷酸型单烷氧基类钛酸酯TMC-2和钛粉,在50-60℃下搅拌3-4h,得到改性的PTFE/BN混合液;
S3、将S1中制得的粉末状填料球磨至粒径为200-300nm,然后加入到上述改性的PTFE/BN混合液中,加入改性的PTFE/BN混合液20wt%的乙醇,在70-80℃搅拌3h,过滤,在100℃下烘干2h,制得PTFE/BN混合物;
S4、将上述PTFE/BN混合物进行热压,热压压力设置为15-20MPa,热压时间为5-10min,制得所需高导热聚四氟乙烯基板。
上述PTFE/BN复合材料的制备方法具体包括以下步骤:
(1)将BN粉末置于2mol/L的NaOH溶液中,在80℃下浸渍1.5-2h,然后用去离子水过滤洗涤,干燥得羟基化的BN。
(2)室温下将0.6份乙烯基三甲氧基硅烷加入到盛有90份乙醇乙酯的反应釜中,搅拌均匀,然后加入上述10份羟基化的BN,边搅拌边缓慢升温至60℃,并与该温度下超声处理1h,向反应釜中通入N2置换出空气,往反应釜中加入34份PTFE和0.136份引发剂BPO,混合均匀后,在60℃下反应4-5h,然后缓慢升温至100℃条件下反应1h,用去离子水过滤洗涤,干燥,制得PTFE/BN复合材料。
实施例3
一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,包括两层铜层,以及位于两层铜层之间的高导热聚四氟乙烯基板。其制备方法与实施例1相同,具体步骤参照实施例1。
上述高导热聚四氟乙烯基板是由以下重量份数的原料组成:PTFE/BN复合材料75份、磷酸型单烷氧基类钛酸酯TMC-2 1份、钛粉6份、氧化硅5份、氧化钇8份、氧化铝5份和适量乙醇。其制备方法包括以下步骤:
S1、按质量分数分别称取氧化硅、氧化钇和氧化铝,均球磨至粒径为1-3μm,混合均匀后进行烧结,烧结的温度设置为1300-1500℃,烧结时间为2-3h,得到粉末状填料;
S2、按质量分数分别称取PTFE/BN复合材料和磷酸型单烷氧基类钛酸酯TMC-2,将PTFE/BN复合材料加入190份乙醇中,搅拌均匀,然后加入磷酸型单烷氧基类钛酸酯TMC-2和钛粉,在50-60℃下搅拌3-4h,得到改性的PTFE/BN混合液;
S3、将S1中制得的粉末状填料球磨至粒径为200-300nm,然后加入到上述改性的PTFE/BN混合液中,加入改性的PTFE/BN混合液20wt%的乙醇,在70-80℃搅拌3h,过滤,在100℃下烘干2h,制得PTFE/BN混合物;
S4、将上述PTFE/BN混合物进行热压,热压压力设置为15-20MPa,热压时间为5-10min,制得所需高导热聚四氟乙烯基板。
上述PTFE/BN复合材料的制备方法具体包括以下步骤:
(1)将BN粉末置于2mol/L的NaOH溶液中,在80℃下浸渍1.5-2h,然后用去离子水过滤洗涤,干燥得羟基化的BN。
(2)室温下将0.5份乙烯基三甲氧基硅烷加入到盛有80份乙醇乙酯的反应釜中,搅拌均匀,然后加入上述10份羟基化的BN,边搅拌边缓慢升温至60℃,并与该温度下超声处理1h,向反应釜中通入N2置换出空气,往反应釜中加入40份PTFE和0.12份引发剂BPO,混合均匀后,在60℃下反应4-5h,然后缓慢升温至100℃条件下反应1h,用去离子水过滤洗涤,干燥,制得PTFE/BN复合材料。
对比例1
一种聚四氟乙烯高频覆铜板的组成、原料和制备方法均与实施例3中相同,唯一不同的是,本对比例中未加入BN。
对比例2
一种聚四氟乙烯高频覆铜板的组成、原料和制备方法均与实施例3中相同,唯一不同的是,本对比例中未加入钛粉。
对比例3
本对比例3选用发明专利CN111251676A公开的一种高导热改性聚四氟乙烯覆铜板及其制备方法中的具体实施例中的实施例1。
将上述实施例1-3与对比例1-3进行综合性能对比,按照GB/T36476-2018对本实施例1-3和对比例1-3制得的PTFE高频覆铜板的热导率进行测试,结果见表1。按照GB4722-2017对本实施例1-3和对比例1-3制得的PTFE高频覆铜板的剥离强度、弯曲强度、介电常数和介质损耗进行测试,结果见表2。采用Diamond静态热机械分析仪测试本实施例1-3和对比例1-3制得的PTFE高频覆铜板的热膨胀系数(CTE),吸水率采用IPC-TM-650 2.5.6方法,结果见表1。
表1实施例1-3和对比例1-3热导率和热膨胀系数测试结果
热导率W/(m.K) 吸水率/% 热膨胀系数/K
实施例1 2.8 0.12 1.87×10<sup>-5</sup>
实施例2 2.6 0.13 1.91×10<sup>-5</sup>
实施例3 3.1 0.09 1.83×10<sup>-5</sup>
对比例1 1.5 0.26 5.6×10<sup>-5</sup>
对比例2 2.3 0.20 2.8×10<sup>-5</sup>
对比例3 1.6 0.25 6.3×10<sup>-5</sup>
根据表1的对比测试结果可以看出,本发明加入BN接枝PTFE,使PTFE高频覆铜板的热导率明显提高,吸水率和热膨胀系数显著减小;钛粉的加入对PTFE高频覆铜板的导热性、吸水率和热膨胀系数有一定的影响。
表2实施例1-3和对比例1-3的检测结果
Figure BDA0002669421440000111
根据以上表2的对比试验结果,可以看出,本发明加入BN接枝PTFE,明显提高了PTFE高频覆铜板的弯曲强度,降低了介电常数和介质损耗;钛粉的加入明显提高了PTFE高频覆铜板的剥离强度和弯曲强度,对介电常数和介电损耗也有一定的影响。从实验结果可以看出,本实施例3的原料配比为本发明的最优比,其各综合性能最优。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,包括两层铜层,其特征在于,还包括位于两层铜层之间的高导热聚四氟乙烯基板,所述高导热聚四氟乙烯基板是由以下重量份数的原料组成:PTFE/BN复合材料70-80份、钛酸酯偶联剂0.8-1.5份、钛粉5-10份、氧化硅5-8份、氧化钇5-8份、氧化铝3-5份和适量乙醇。
2.根据权利要求1所述的具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,其特征在于,所述PTFE/BN复合材料的制备方法具体包括以下步骤:
(1)将BN粉末置于2mol/L的NaOH溶液中,在80℃下浸渍1.5-2h,然后用去离子水过滤洗涤,干燥,得羟基化的BN;
(2)室温下将乙烯基三甲氧基硅烷加入到盛有乙醇乙酯的反应釜中,搅拌均匀,然后加入上述羟基化的BN,边搅拌边缓慢升温至60℃,并与该温度下超声处理1h,向反应釜中通入N2置换出空气,往反应釜中加入PTFE和引发剂BPO,混合均匀后,在60℃下反应4-5h,然后缓慢升温至100℃条件下反应1h,用去离子水过滤洗涤,干燥,制得PTFE/BN复合材料。
3.根据权利要求2所述的具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,其特征在于,所述步骤(2)中羟基化的BN、乙烯基三甲氧基硅烷与乙醇乙酯的质量比为10:(0.3-0.6):(70-90)。
4.根据权利要求2所述的具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,其特征在于,所述步骤(2)中羟基化的BN的加入量为PTFE的20-30wt%,所述引发剂BPO的加入量为PTFE的0.25-0.4wt%。
5.根据权利要求1所述的具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板,其特征在于,所述钛酸酯偶联剂为焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯、磷酸型单烷氧基类钛酸酯中的一种。
6.根据权利要求1-5所述的具有高导热的聚四氟乙烯高频覆铜板,其特征在于,所述高导热聚四氟乙烯基板的制备方法包括以下步骤:
S1、按质量分数分别称取氧化硅、氧化钇和氧化铝,均球磨至粒径为1-3μm,混合均匀后,烧结,得到粉末状填料;
S2、按质量分数分别称取PTFE/BN复合材料和钛酸酯偶联剂,将PTFE/BN复合材料加入乙醇中,搅拌均匀,然后加入钛酸酯偶联剂和钛粉,在50-60℃下搅拌3-4h,得到改性的PTFE/BN混合液;
S3、将S1中制得的粉末状填料球磨至粒径为200-300nm,然后加入到上述改性的PTFE/BN混合液中,加入改性的PTFE/BN混合液20wt%的乙醇,在70-80℃搅拌3h,过滤,在100℃下烘干2h,制得PTFE/BN混合物;
S4、将上述PTFE/BN混合物进行热压,制得所需高导热聚四氟乙烯基板。
7.根据权利要求6所述的具有高导热的聚四氟乙烯高频覆铜板,其特征在于,所述步骤S1中烧结的温度为1300-1500℃,烧结时间为2-3h。
8.根据权利要求6所述的具有高导热的聚四氟乙烯高频覆铜板,其特征在于,所述步骤S2中乙醇的加入量为PTFE/BN复合材料质量的2-3倍。
9.根据权利要求6所述的具有高导热的聚四氟乙烯高频覆铜板,其特征在于,所述步骤S4中热压时,热压压力设置为15-20MPa,热压时间为5-10min。
CN202010928784.XA 2020-09-07 2020-09-07 一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板 Active CN111993720B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010928784.XA CN111993720B (zh) 2020-09-07 2020-09-07 一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010928784.XA CN111993720B (zh) 2020-09-07 2020-09-07 一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111993720A true CN111993720A (zh) 2020-11-27
CN111993720B CN111993720B (zh) 2021-03-26

Family

ID=73468988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010928784.XA Active CN111993720B (zh) 2020-09-07 2020-09-07 一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111993720B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111774572A (zh) * 2020-07-15 2020-10-16 何林 一种电子设备用的高散热铜箔及其制备方法
CN113637449A (zh) * 2021-08-25 2021-11-12 湖北恒驰电子科技有限公司 一种高频胶黏剂及用其制备的高频覆铜板用保护膜
CN113861623A (zh) * 2021-10-25 2021-12-31 宁夏清研高分子新材料有限公司 一种导热lcp复合材料的制备方法
CN114474910A (zh) * 2022-02-14 2022-05-13 山东森荣新材料股份有限公司 采用增材制造ptfe的方式加工高频覆铜板的工艺方法
CN116376198A (zh) * 2023-05-22 2023-07-04 湖北龙腾电子科技股份有限公司 一种电路板用高热导率微波复合介质材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150104630A1 (en) * 2013-10-10 2015-04-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Prepreg for printed circuit board, manufacturing method thereof, and printed circuit board including the same
CN107903441A (zh) * 2017-11-14 2018-04-13 四川大学 一种提高聚合物击穿强度和储能密度的方法
CN110423572A (zh) * 2019-07-24 2019-11-08 浙江华正新材料股份有限公司 胶片及其制备方法、覆铜板
CN110730607A (zh) * 2019-10-16 2020-01-24 深圳市飞鸿达科技有限公司 一种高导热性能的导热吸波绝缘片及其制备方法
CN110982202A (zh) * 2019-11-25 2020-04-10 江苏富仕德科技发展有限公司 一种热固性树脂组合物及由其制备的半固化片、覆铜板
CN111613385A (zh) * 2020-04-16 2020-09-01 信维通信(江苏)有限公司 用于5g高频通信的ptfe覆铜板及其制作方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150104630A1 (en) * 2013-10-10 2015-04-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Prepreg for printed circuit board, manufacturing method thereof, and printed circuit board including the same
CN107903441A (zh) * 2017-11-14 2018-04-13 四川大学 一种提高聚合物击穿强度和储能密度的方法
CN110423572A (zh) * 2019-07-24 2019-11-08 浙江华正新材料股份有限公司 胶片及其制备方法、覆铜板
CN110730607A (zh) * 2019-10-16 2020-01-24 深圳市飞鸿达科技有限公司 一种高导热性能的导热吸波绝缘片及其制备方法
CN110982202A (zh) * 2019-11-25 2020-04-10 江苏富仕德科技发展有限公司 一种热固性树脂组合物及由其制备的半固化片、覆铜板
CN111613385A (zh) * 2020-04-16 2020-09-01 信维通信(江苏)有限公司 用于5g高频通信的ptfe覆铜板及其制作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张振昊等: "六方氮化硼在绝缘导热聚合物复合材料中应用研究进展", 《现代技术陶瓷》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111774572A (zh) * 2020-07-15 2020-10-16 何林 一种电子设备用的高散热铜箔及其制备方法
CN113637449A (zh) * 2021-08-25 2021-11-12 湖北恒驰电子科技有限公司 一种高频胶黏剂及用其制备的高频覆铜板用保护膜
CN113861623A (zh) * 2021-10-25 2021-12-31 宁夏清研高分子新材料有限公司 一种导热lcp复合材料的制备方法
CN114474910A (zh) * 2022-02-14 2022-05-13 山东森荣新材料股份有限公司 采用增材制造ptfe的方式加工高频覆铜板的工艺方法
CN116376198A (zh) * 2023-05-22 2023-07-04 湖北龙腾电子科技股份有限公司 一种电路板用高热导率微波复合介质材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111993720B (zh) 2021-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111993720B (zh) 一种具有高导热性的聚四氟乙烯高频覆铜板
CN114889273B (zh) 无玻纤的陶瓷/碳氢树脂基微波介质基板及其制备方法
CN112430006A (zh) 一种高导热和高热稳定微波复合介质基板及其制备方法
CN115610044A (zh) 一种低损耗ptfe基微波复合介质基板及制备方法
CN115305031B (zh) 一种低介电、高Tg的碳氢粘结片及其制备的高频覆铜板
CN110181903A (zh) 一种高频高速覆铜板及其制备方法
CN114989418B (zh) 聚苯醚树脂的改性方法、积层膜复合料、积层膜、基板
CN114621543A (zh) 高频半固化片、高频覆铜板及其制备方法
CN114591580B (zh) 一种含氟树脂混合物,半固化片,高导热高频覆铜板
CN115958730A (zh) 一种阻燃碳氢树脂基覆铜板的加工方法
CN114148048A (zh) 一种高散热铝基覆铜板及其制备方法
CN109942921B (zh) 一种应用于通信天线基材的高频覆铜板组合物
CN113365429A (zh) 一种介电常数一致性好的高频高速覆铜板及制备与应用
CN109370497B (zh) 一种生产高速覆铜板的胶水的制备方法及其产品
CN109575482B (zh) 一种用于高频覆铜板的基板材料及其制备方法
CN115742523B (zh) 超低介电微波复合基板材料的制造工艺
CN114379188A (zh) 一种低介低损耗的聚烯烃覆铜板的制备方法
CN110713616B (zh) 电子用材料及其应用
CN114589991A (zh) 双马来酰亚胺改性碳氢树脂制备高速覆铜板的方法
CN115028998A (zh) 一种高频高速领域用无卤化、低损耗覆铜板的制备方法
CN113185751A (zh) 一种无卤硅系阻燃型乙烯基树脂及其制备方法和在覆铜板中的应用
CN112812476A (zh) 一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法与应用
CN114574122B (zh) 一种含氟树脂基高频覆铜板用高导热粘结片
CN114536923B (zh) 一种高介电常数的含氟树脂基高导热高频覆铜板
CN116552074B (zh) 一种高散热低介电覆铜板及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210312

Address after: 214000 No.11, Changshan Changkang Road, Wuxi City, Jiangsu Province

Applicant after: WUXI RELONG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: No. 459, lushong Road, Changsha hi tech Development Zone, Changsha City, Hunan Province, 410205

Applicant before: Changsha Huamai New Material Co.,Ltd.

Applicant before: WUXI RELONG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right