[发明专利]一种聚四氟乙烯复合微波陶瓷基板的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及有机-无机复合微波介质材料，尤其是一种高介电低损耗聚四氟乙烯基复合微波陶瓷基板的制备方法。

背景技术

在无线通信领域快速增长的今天，不仅要求电路小型化，也要求电路信号传输有非常高的完整性。相对介电常数（ε_r）决定电路的尺寸，而介电损耗（tanδ）决定信号完整性传输的距离。高介电常数基板有利于减小嵌入式器件的尺寸进而减小芯片尺寸，高品质因数（介电损耗倒数）有利于提高器件工作频率的可选择性和简化散热设计。复合微波介质基板材料是指在微波频率下可进行大量信息处理的特种微波电路基板材料，该材料广泛地应用于机载雷达装置、相控阵系统、遥感等机载卫星微带平面天线、便携式移动天线等领域。因此，为减小电子元器件体积、提高散热而开发的具有高介电常数，低损耗因数、高散热特性的微波电路基板，具有广阔的市场潜力。

上世纪八十年代以前，国际上主要用单晶、高纯刚玉氧化铝陶瓷等无机类基片制作微波电路，但单晶、陶瓷基片的脆性使得尺寸难以做大，安装在振动环境下可靠性无法得到保证。微波材料聚四氟乙烯（PTFE）具有优良的微波性能，耐化学腐蚀性好，可在180～250℃之间连续使用。但由于PTFE介电常数较小，机械强度较低，用纯PTFE制备的介质材料很难在微波频率下使用。因此需要在PTFE中复合高介电常数的陶瓷粉料来提高介电常数，改善其介电性能和力学性能，以融合聚合物和传统微波陶瓷的优异特性。上世纪八十年代，美国ROGERS公司首先提出以聚四氟乙烯为基复合玻璃布或复合陶瓷的新型基板技术。多年来，国际上以美国为代表的少数国家对聚四氟乙烯为基复合纤维布或复合微波陶瓷基板进行了深入的研究，在高频微波电路领域中已经获得了很多的应用。

美国罗杰斯公司发明了一种微波电路基板，通过向PTFE、陶瓷填料和玻纤的混合液中添加絮凝剂（聚乙烯亚胺），过滤干燥，并加入一缩二丙二醇作为润滑剂，然后成型，挤出，砑光，裁剪，覆铜，热压烧结和冷却，得到一种高介电常数（6.15±0.15），低损耗（0.0027）的微波介质基板，但是该材料有较大的介电常数温度系数（τ_εr=-410ppm/℃），不利于该基板材料在变温环境下的应用。

美国专利（US Patent 5358775）发明了一种介电常数相对较高（ε_r≥4），介电常数温度系数绝对值可接受（|τ_εr|≤150ppm/℃）的氟聚合物电子基板材料，通过添加一种或多种介电常数大于30的第一相陶瓷填料提高复合材料介电常数，可选材料包括（1）ReBaPbBiTiO₃，（2）掺杂BaTiO₃的Nd₂O₃和ZnO，（3）纳米钛酸钡；添加一种或多种热膨胀系数小于15ppm/℃，介电常数温度系数绝对值小于150ppm/℃的陶瓷填料，控制复合材料的热膨胀系数和介电常数温度系数绝对值，可选材料包括SiO₂、Al₂O₃、玻璃、皂石、BeO、AlN、镁橄榄石陶瓷和BN。也通过改变填料种类和填料体积，得到介电常数、热膨胀和介电常数温度系数可调的微波复合基板材料，但是这种微波基板材料的填充材料种类较多，工艺比较复杂。

发明内容

本发明提供一种聚四氟乙烯基复合微波介质基板材料的制备方法，该方法所制备的聚四氟乙烯基复合微波介质基板材料具有高介电常数（6.40～7.80）、低损耗（1.40×10^-3～2.20×10^-3，10GHz）、介电常数温度系数绝对值较低（τ_εr=–100±10ppm/℃）的特点，主要用于制作需要高介电常数的微波电路基板；同时其制备工艺简单、成本较低。

本发明技术方案如下：

一种聚四氟乙烯复合微波陶瓷基板的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：制备Zr-Ti基陶瓷粉体。包括以下具体步骤：