一種具有穩(wěn)定高介電常數(shù)的熱固性激光誘導(dǎo)金屬化導(dǎo)熱復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，特別涉及一種具有穩(wěn)定高介電常數(shù)的熱固性激光誘導(dǎo) 金屬化導(dǎo)熱復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前采用MID技術(shù)制備的PCB板中，材料方面主要是通過材料復(fù)合的方法制備高 介電常數(shù)聚合物基的復(fù)合材料。如陶瓷填料/聚合物/導(dǎo)電填料的組合是較為常見的類型。 但是這些組合大部分幾乎不能同時(shí)滿足穩(wěn)定的介電常數(shù)、良好的導(dǎo)/散熱性及超低的介電 損耗。最常見的組合如鈦酸鋇和環(huán)氧樹脂的模式，導(dǎo)熱效率非常低。即使在添加一些金屬 粉末如Ag\Cu等能將導(dǎo)熱系數(shù)及介電常數(shù)提高，但是它的電絕緣性也隨這金屬粉末的加入 開始下降。同時(shí)在高頻波段的使用下時(shí)，介電常數(shù)波動(dòng)較大，介電損耗角正切也大幅增加， 對部分電性能及信號傳輸有非常明顯的負(fù)影響。在MID電路方面，目前主要的制作手段有 掩模法、熱沖壓法和組分注塑成型法。掩模法是利用對直接注塑出的3D塑件，進(jìn)行涂布或 者印刷。該方法具有滿足集成導(dǎo)體或者布線的特點(diǎn)。但是此方法需要進(jìn)行的電鍍或者電路 印刷，工藝比較復(fù)雜，所需時(shí)間也長。熱沖壓法主要是對成型后的塑件進(jìn)行金屬?zèng)_壓以滿足 所需的電路設(shè)計(jì)，此法需要沖壓模具費(fèi)用高，設(shè)計(jì)靈活度也不夠，改變圖紙導(dǎo)致的改模費(fèi)用 極高。金屬薄膜品種也有限制。另一種組分注塑成型法，需要雙組份注塑，制備所需樣品后 還需要化學(xué)表面活化，隨后選擇性的金屬涂覆，設(shè)計(jì)靈活度有限，原始制模費(fèi)用高，開發(fā)時(shí) 間長，需要大批量生產(chǎn)才能看到經(jīng)濟(jì)效益。而目前，LDS (激光直接成型）技術(shù)在3D電子電 路中應(yīng)用逐漸廣泛，通過計(jì)算機(jī)編程控制激光根據(jù)MID所需路徑進(jìn)行移動(dòng)控制活化塑件表 面，通過化學(xué)鍍就可獲得所需的3D-MID電路，設(shè)計(jì)極其靈活方便。
[0003] 對于一些特殊的應(yīng)用，如：特殊頻率下使用的天線材料，穩(wěn)定高介電常數(shù)和低損耗 不但能使天線尺寸降低，不受現(xiàn)有常規(guī)的陣列式布局所限，還可以降低能量的損耗。市場上 尚未有國產(chǎn)產(chǎn)品的相關(guān)信息。綜合看，市場急需穩(wěn)定的高介電常數(shù)和低損耗的可自由靈活 設(shè)計(jì)MID電路的材料以滿足對高性能介電元器件的發(fā)展要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有穩(wěn)定高介電常數(shù)的熱固性激光誘導(dǎo)金屬化導(dǎo)熱 復(fù)合材料，該復(fù)合材料在高頻下具有良好的高介電常數(shù)穩(wěn)定性，低的介電損耗角正切，以及 良好的激光誘導(dǎo)金屬化的特性。同時(shí)該復(fù)合材料也具備了很好的線性膨脹系數(shù)，收縮率得 到了有效的控制，尺寸穩(wěn)定性比較好。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種具有穩(wěn)定高介電常數(shù)的熱固性激光誘導(dǎo)金屬化導(dǎo)熱復(fù)合材料，按重量百分比 計(jì)包括以下組分，各組分總和共計(jì)100% :
[0007] 熱固性基體樹脂20-50%，引發(fā)劑0. 1-0. 5%，增稠劑0. 05-0. 1%，激光誘導(dǎo)添加 劑5-10 %，高介電陶瓷填料15-60 %，表面活性劑0. 01-0. 08%，低收縮添加劑0-1. 5 %，高 導(dǎo)熱填料10-45%。
[0008] 本發(fā)明采用特定的激光誘導(dǎo)添加劑（含錫化合物）對熱固性基體樹脂進(jìn)行改性， 以使得材料具有激光誘導(dǎo)金屬化特性，加工成型后，材料表面經(jīng)過激光照射（誘導(dǎo)）的表面 部分會形成金屬化顆粒，直接采用化學(xué)鍍之后就能形成電子線路，操作簡便，時(shí)間短，成本 低。通過控制激光的照射路線就能調(diào)整不同的電子線路雛形，經(jīng)化學(xué)鍍加工成電子線路，調(diào) 整方便、靈活。激光誘導(dǎo)金屬化后，經(jīng)誘導(dǎo)部分的材料表面粗糙度提高，這樣化學(xué)鍍后鍍層 與基材的結(jié)合力好，省去了化學(xué)鍍前對基材的額外表面處理工序。作為優(yōu)選，所述熱固性基 體樹脂選自環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚酰亞胺樹脂、不飽和聚酯樹脂中的一種或幾種組合。
[0009] 本發(fā)明采用特定的激光誘導(dǎo)添加劑，還能一定程度上的增加材料的介電常數(shù)及穩(wěn) 定介電損耗角正切的作用。
[0010] 本發(fā)明配方中加入表面活性劑，能夠降低高介電陶瓷填料粉體團(tuán)聚及空隙，并能 使之與樹脂基材的結(jié)合更緊密，能夠一定程度上提升材料的介電常數(shù)。本發(fā)明配方中加入 高介電陶瓷填料，能極大地起到增加材料的介電常數(shù)及穩(wěn)定介電損耗角正切的作用。同時(shí)， 高介電陶瓷填料的加入，可增加材料的激光活化性能。
[0011] 作為優(yōu)選，所述引發(fā)劑選自1，2_環(huán)己二胺、偏苯三酸酐、過氧化二異丙苯、TBPB、 TBPO中的一種或幾種組合。
[0012] 作為優(yōu)選，所述增稠劑選自氫氧化鈣、氫氧化鋅、氧化鈣、氧化鎂中的一種或幾種 組合。
[0013] 作為優(yōu)選，所述激光誘導(dǎo)添加劑為微米級含錫化合物與納米級含錫化合物的組合 物，微米級含錫化合物與納米級含錫化合物的重量比為2. 5-9:1 ;微米級含錫化合物的顆 粒尺寸為0. 5-30 μ m，納米級含錫化合物的顆粒尺寸為10-60nm?？刂坪a化合物的顆粒尺 寸在本發(fā)明要求的范圍內(nèi)，這樣材料表面經(jīng)過激光照射（誘導(dǎo)）的表面部分形成的金屬化 顆粒粗糙度好，化學(xué)鍍后金屬在基材上的附著力佳，不易脫落。使用純納米級含錫化合物雖 然能提高化學(xué)鍍后金屬在基材上的附著力和阻燃性，但是溢鍍率較大，通過特定控制微米 級含錫化合物與納米級含錫化合物配合，能保證化學(xué)鍍后金屬在基材上的附著力和阻燃性 的基礎(chǔ)上，解決溢鍍率較大的問題。
[0014] 作為優(yōu)選，所述微米級含錫化合物選自羥基錫酸鋅、錫酸鋅、二氧化錫、焦磷酸錫、 中的一種或幾種；所述納米級含錫化合物選自羥基錫酸鋅、錫酸鋅、二氧化錫、焦磷酸錫、納 米ATO粉中的一種。本發(fā)明選擇上述特定種類的含錫化合物，其與材料其它組分配合后激 光誘導(dǎo)金屬化效果好，且化學(xué)鍍后金屬在基材上的附著力佳，還能提高材料的耐高溫、導(dǎo)熱 和阻燃性能。
[0015] 作為優(yōu)選，所述高介電陶瓷填料選自鈦酸鋇、鈦酸鎂、鈦酸鍶、鈦酸銅鈣、鈦酸鍶 鋇、錯(cuò)鈦酸鉛中的一種或幾種組合，高介電陶瓷填料的粒徑在500nm_10 μπι。本發(fā)明選擇特 定的高介電陶瓷填料，能極大地起到增加材料的介電常數(shù)及穩(wěn)定介電損耗角正切的作用。 同時(shí)，可增加材料的激光活化性能。
[0016] 作為優(yōu)選，所述表面活性劑選自鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑中的一 種或幾種組合。
[0017] 作為優(yōu)選，所述低收縮添加劑選自聚苯乙烯粉、聚乙烯粉、聚丙烯粉、醋酸丁酯、聚 乙酸乙烯酯中的一種或幾種組合。本發(fā)明配方中加入上述低收縮添加劑，使得材料具備了 很好的線性膨脹系數(shù)，收縮率得到了有效的控制，尺寸穩(wěn)定性比較好。
[0018] 作為優(yōu)選，所述高導(dǎo)熱填料選自氧化鋁、氧化鎂、氮化鋁、氮化硅、氮化硼、碳纖維、 氧化鋅中的一種或幾種組合。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：
[0020] 1、在高頻下具有良好的高介電常數(shù)穩(wěn)定性，低的介電損耗角正切，以及良好的激 光誘導(dǎo)金屬化的特性。
[0021] 2、復(fù)合材料也具備了很好的線性膨脹系數(shù)，收縮率得到了有效的控制，尺寸穩(wěn)定 性比較好。
[0022] 3、可用于特殊頻率傳輸?shù)奶炀€、手機(jī)藍(lán)牙、無線傳輸、以及需要穩(wěn)定高介電常數(shù)及 低損耗的MID電路板中。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。
[0024] 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。 下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0025] 本發(fā)明的材料的制備方法為：
[0026] (1)將高介電陶瓷填料、激光誘導(dǎo)添加劑、高導(dǎo)熱填料倒入高速混合機(jī)中，高速攪 拌 3_5min ;
[0027] (2)緩慢加入表面活化劑至高速混合機(jī)中，繼續(xù)高速混合攪拌10_20min ;
[0028] (3)將熱固性基體樹脂、引發(fā)劑、增稠劑、低收縮添加劑與上述步驟⑵混合好的 粉料一起加入到捏合機(jī)中攪拌15-20min，制得復(fù)合材料。
[0029] 實(shí)施例1 :
[0030] 一種具有穩(wěn)定高介電常數(shù)的熱固性激光誘導(dǎo)金屬化導(dǎo)熱復(fù)合材料，由以下組分混 合制成：熱固性基體樹脂（環(huán)氧樹脂，市售），引發(fā)劑（1，2-環(huán)己二胺），增稠劑（氧化鎂）， 激光誘導(dǎo)添加劑，高介電陶瓷填料（鈦酸鋇，粒徑1-3微米），表面活性劑（硅烷偶聯(lián)劑 KH560)，高導(dǎo)熱填料（球狀氧化鋁，10微米，市售）。隨后將材料注塑成型做相應(yīng)的測試。
[0031] 所述激光誘導(dǎo)添加劑為微米級含錫化合物（二氧化錫）與納米級含錫化合物（二 氧化錫）的組合物，微米級含錫化合物與納米級含錫化合物的重量比為4:1 ;微米級含錫化 合物的顆粒尺寸為〇. 5-30 μ m，納米級含錫化合物的顆粒尺寸為10-60nm。
[0032] 本實(shí)施例組分的具體配比及材料性能測試見表1。
[0033] 實(shí)施例2 :
[0034] 本實(shí)施例配方成分同實(shí)施例1，不同之處在于：微米級含錫化合物與納米級含錫 化合物的重量比為9:1。
[0035] 本實(shí)施例組分的具體配比及材料性能測試見表1。
[0036] 實(shí)施例3 :
[0037] 本實(shí)施例配方成分同實(shí)施例1，不同之處在于：組分具體配比。
[0038] 本實(shí)施例組分的具體配比及材料性能測試見表1。
[0039] 實(shí)施例4 :
[0040] 本實(shí)施例配方成分同實(shí)施例1，不同之處在于：激光誘導(dǎo)添加劑為微米級含錫化 合物（二氧化錫）與納米級含錫化合物（納米ATO粉）的組合物，微米級含錫化合物與納 米級含錫化合物的重量比為2. 5:1。
[0041] 本實(shí)施例組分的具體配比及材料性能測試見表1。
[0042] 對比例1 :
[0043] 本對比例配方相應(yīng)成分同實(shí)施例1，具體組成、配比及材料性能測試見表1。
[0044] 對比例2 :
[0045] 本對比例配方相應(yīng)成分同實(shí)施例1，具體組成、配比及材料性能測試見表1。
[0046] 對比例3 :
[0047] 本對比例配方相應(yīng)成分同實(shí)施例1，具體組成、配比及材料性能測試見表1。
[0048] 表 1
[0049]
[0051] 根據(jù)表1可看出：在沒有添加高介電陶瓷粉的情況下，對比例1的材料能滿足激光 活化劑化鍍鍍覆的性能，而且金屬鍍層的厚度也達(dá)到了 9. 59 μ m，而介電常數(shù)則比較低只有 4. 53F/m，介電損耗角正切也很低，只有0. 006。對比例2中看出，沒有激光誘導(dǎo)添加劑的情