本發(fā)明涉及電子及復(fù)合材料領(lǐng)域，更具體地涉及高頻電路板基材。

背景技術(shù)：

隨著電子設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝的進(jìn)步，電子產(chǎn)品也逐步在向高密度化、高功能化、輕薄短小和高傳輸速率的趨勢發(fā)展；再加上芯片小型化的迅速發(fā)展、數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量的增多，系統(tǒng)的工作頻率也越來越高。

通信業(yè)的快速進(jìn)步，通信技術(shù)從2G、3G到4G的發(fā)展，使得原有的民用通信頻段擁擠，高頻通信部分逐漸讓給民用。數(shù)據(jù)傳輸吞吐量越來越大，需要的帶寬越來越寬，無線通信向高頻化發(fā)展。高信息量傳送信息要求衛(wèi)星通信、微博通信、光纖通信必須高頻化。設(shè)備的小型化也是未來的發(fā)展趨勢之一，而設(shè)備一旦變小，就需要印刷電路板(PCB)具有更高的熱量傳導(dǎo)能力和更高的介電常數(shù)。

高頻電路板材料主要應(yīng)用在高功率放大器、基站天線、全球定位系統(tǒng)、氣象雷達(dá)和氣象衛(wèi)星、以及汽車?yán)走_(dá)與傳感器等。印刷電路板的整體性能，加工性能，長期可靠性的提高很大程度上取決于基本材料。為達(dá)到高頻高速傳送信號(hào)，對(duì)基材提出了以下更高的要求：(1)介電常數(shù)(Dk)必須小而且很穩(wěn)定，通常是越小越好，信號(hào)的傳送速率與材料介電常數(shù)的平方根成反比，高介電常數(shù)容易造成信號(hào)傳輸延遲；(2)與銅箔或硅的熱膨脹系數(shù)盡量一致，因?yàn)椴灰恢聲?huì)在冷熱變化中造成銅箔分離；(3)其它耐熱性、抗化學(xué)性、沖擊強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度等亦必須良好。

材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)是材料的物理特性之一，溫度變化造成的變形以及帶來的應(yīng)力作用是無法改變的。電子元件一般是通過焊接來完成其與電路板的互聯(lián)，焊接過程中產(chǎn)生的熱量而引起的材料膨脹形變，會(huì)對(duì)焊點(diǎn)的可靠性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響電子元件的可靠性和壽命。另一方面，由于高頻電路板中信號(hào)頻率高，速度快，所以在正常使用的情況下其產(chǎn)生的熱量也大。銅的CTE為7um/m.℃左右，硅的CTE為4um/m.℃左右，而采用普通的環(huán)氧玻璃纖維布制成的PCB的CTE為20um/m.℃左右，如果PCB基材與電氣元件的CTE相差較大，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力造成元件位移、失效、甚至短路。所以高頻PCB基材的選用應(yīng)該首先考慮材料的CTE是否和電子元器件的CTE相匹配。

現(xiàn)階段廣泛使用的高頻基板材料有聚苯醚(PPO)樹脂、氟系樹脂等這幾大類。PPO樹脂雖然成本較低，但其在高頻下介質(zhì)損耗、熱性能相對(duì)較差。氟系樹脂在高頻下電氣性能最佳，但其不足之處除成本高之外還有剛性差，毛刺多及熱膨脹系數(shù)較大等缺陷。另外因聚四氟乙烯樹脂本身的分子惰性，造成與銅箔結(jié)合性差，因此需要使用多種化學(xué)溶劑對(duì)銅箔的結(jié)合面進(jìn)行特殊的表面處理，環(huán)境污染較大。

除此之外，目前還有美國杜邦和深圳昊天龍邦的相關(guān)技術(shù)和專利，使用對(duì)位芳綸或聚對(duì)苯撐苯并二噁唑(PBO)短纖維與對(duì)位芳綸沉析纖維來制備纖維紙，其制得的纖維紙具有較低的CTE值。但是以上方法工藝復(fù)雜，對(duì)位芳綸纖維或PBO沉析纖維機(jī)械性能及模量較高，難以分散、難以提高打漿度，需要較長時(shí)間的金屬研磨和打漿，因此所制得的纖維紙金屬雜質(zhì)較多，同時(shí)由于對(duì)位芳綸或PBO沉析纖維玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，沉析纖維難以在高溫下產(chǎn)生足夠的粘合力，故材料力學(xué)強(qiáng)度較低，影響了其在電路板上的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種聚芳噁二唑纖維紙，其特征在于所述纖維紙由聚芳噁二唑短纖維和沉析纖維以8:2-2:8的質(zhì)量比例混合，通過濕法抄紙、干燥脫水和高壓低溫壓光處理而制得，其中所得的聚芳噁二唑纖維紙?jiān)?0-250℃的平面線性熱膨脹系數(shù)為-20um/m.℃至-5um/m.℃，所述平面線性熱膨脹系數(shù)使用美國TA Q400分析儀根據(jù)GBT11998-1989測定方法測得。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚芳噁二唑短纖維和聚芳噁二唑沉析纖維以7:3的質(zhì)量比例混合。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚芳噁二唑短纖維為1-6mm，纖維模量為5-15GPa，其在標(biāo)準(zhǔn)纖維疏解機(jī)中進(jìn)行疏解和分散，疏解時(shí)間為1-5min。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述聚芳噁二唑短纖維為6mm。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述聚芳噁二唑短纖維的疏解時(shí)間為2min。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚芳噁二唑沉析纖維在超聲波疏解機(jī)中進(jìn)行疏解和分散，頻率為10-30KHz，疏解時(shí)間為1-5min，疏解后聚芳噁二唑沉析纖維的打漿度為50-85度。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述聚芳噁二唑沉析纖維的疏解時(shí)間為3min。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述聚芳噁二唑沉析纖維疏解后的打漿度為80度。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述濕法抄紙?jiān)跐穹ǔ垯C(jī)中進(jìn)行抄造，所述抄紙機(jī)為斜網(wǎng)紙機(jī)、長網(wǎng)紙機(jī)或圓網(wǎng)紙機(jī)中的任意一種。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，其中濕法抄紙的上網(wǎng)濃度為1‰-10‰，濾網(wǎng)精度為150-250目。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，其中濕法抄紙的上網(wǎng)濃度為6‰。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，高壓低溫壓光處理在壓力5-50Mpa，溫度0-50℃下進(jìn)行。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，高壓低溫壓光處理在溫度10℃下進(jìn)行。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制備聚芳噁二唑纖維紙的方法，所述方法包括以下步驟：

1)將聚芳噁二唑短纖維在標(biāo)準(zhǔn)纖維疏解機(jī)中進(jìn)行疏解和分散，聚芳噁二唑沉析纖維在超聲波疏解機(jī)中進(jìn)行疏解和分散；

2)將經(jīng)步驟1)中處理過的聚芳噁二唑短纖維和聚芳噁二唑沉析纖維進(jìn)行混合分散在水中；

3)將步驟2)所得的混合纖維在濕法抄紙機(jī)中進(jìn)行抄造；

4)將步驟3)得到的濕紙通過干燥輥進(jìn)行干燥脫水；

5)將干燥后的紙張通過高壓低溫壓光機(jī)進(jìn)行處理。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種電路板基材，所述電路板基材包含所述聚芳噁二唑纖維紙。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述電路板基材由所述聚芳噁二唑纖維紙浸漬于熱固性型樹脂，疊合浸膠后使用真空壓力機(jī)，加熱壓制成型而制得。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱固性型樹脂為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂或各種改性熱固性樹脂。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，電路板基材的線性熱膨脹系數(shù)小于10um/m.℃。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，電路板基材的介電常數(shù)小于5。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、原料和工藝方面

(1)使用聚芳噁二唑短纖維，同對(duì)位芳綸或PBO纖維相比，能夠有利于纖維的分散和打漿，調(diào)高纖維與纖維之間的結(jié)合力，有利于纖維表面的帚化，提高紙張的成型能力；

(2)原料化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)單一，不用添加其他分散劑或粘合劑，無鹵素、無毒；區(qū)別于對(duì)位芳綸纖維紙，其制備過程需要聚氧化乙烯等分散劑。

(3)聚芳噁二唑纖維紙化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐溫溫度高，熱尺寸穩(wěn)定性好；

(4)使用超聲波震蕩疏解機(jī)對(duì)聚芳噁二唑沉析纖維進(jìn)行處理，與傳統(tǒng)的金屬盤磨或機(jī)械處理設(shè)備相比，沉析纖維打漿度能夠達(dá)到85度以上，有利于提高紙張的力學(xué)和電氣性能。而且處理時(shí)間短，效率高，節(jié)約能源。完全沒有外來金屬雜質(zhì)的引入，能夠提高電路板基材的均勻性和電氣性能；

(5)獨(dú)特的高壓低溫壓光處理工藝，與傳統(tǒng)的高溫高壓壓光處理不同。對(duì)位芳綸紙采用的高溫高壓壓光處理，對(duì)設(shè)備工藝要求高，溫度過低紙張難以壓制成型，纖維之間結(jié)合力差，紙張力學(xué)強(qiáng)度較低，紙張表面粗糙，纖維會(huì)有脫落現(xiàn)象；溫度過高，纖維開始分解，紙張力學(xué)強(qiáng)度也會(huì)降低，同時(shí)紙張表面光滑不利于與熱固性樹脂的結(jié)合。而聚芳噁二唑纖維紙采用的工藝不但能保證沉析纖維產(chǎn)生冷結(jié)晶現(xiàn)象，產(chǎn)生足夠的粘合力，還能最大程度的減少其聚集態(tài)的三維轉(zhuǎn)變，能進(jìn)一步改善材料在三維空間上熱膨脹性能。同時(shí)有利于紙張的表面粗糙度的控制，在壓制電路板的過程中與熱固性樹脂產(chǎn)生良好的結(jié)合；

(6)全套工藝環(huán)保、綠色、節(jié)能、無污染。

2、使用聚芳噁二唑纖維紙的電路板基材的特點(diǎn)

(1)比重輕，有利于電子產(chǎn)品的輕量化；

(2)較低的介電常數(shù)和介電損耗，有利于降低信號(hào)損失，提高板材的高頻特性，更適合高頻信號(hào)在PCB中的傳輸。

(3)具有高性能、高可靠性，在高溫下熱膨脹變形小，具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，特別適用于高頻及溫度變化比較大的場所，有利于電子產(chǎn)品的高密度化，高頻化。同時(shí)這種基材有較好的力學(xué)性能，能夠確保在各種加工和操作條件下金屬過孔的可靠性。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。

使用聚芳噁二唑短纖維和聚芳噁二唑沉析纖維，通過濕法抄紙，經(jīng)過一定的工藝，制備出線性熱膨脹系數(shù)小，介電常數(shù)均勻、力學(xué)性能優(yōu)異的纖維紙，在該纖維紙基礎(chǔ)上通過浸膠、疊合、熱壓等加工工藝，得到一種低熱膨脹系數(shù)、高熱尺寸穩(wěn)定性，加工性能優(yōu)異的高頻電路板基材。

聚芳噁二唑纖維紙的制備：

(1)原料處理：將1-6mm，優(yōu)選6mm的聚芳噁二唑短纖維(江蘇寶德新材料有限公司生產(chǎn))在標(biāo)準(zhǔn)纖維疏解機(jī)中進(jìn)行疏解和分散，疏解時(shí)間為1-5min，優(yōu)選為2min，纖維模量為5-15GPa；

將聚芳噁二唑沉析纖維(江蘇寶德新材料有限公司生產(chǎn))在超聲波疏解機(jī)中進(jìn)行疏解和分散，頻率：10-30KHz，處理時(shí)間為1-5min，優(yōu)選為3min，疏解后聚芳噁二唑沉析纖維的打漿度為50-85度，優(yōu)選為80度；

(2)將一定比例的兩種原料混合分散在水中，在濕法抄紙機(jī)中進(jìn)行抄造，抄紙機(jī)為斜網(wǎng)紙機(jī)、長網(wǎng)紙機(jī)或圓網(wǎng)紙機(jī)中的任意一種，短纖維與沉析纖維的混合質(zhì)量比例為＝8:2-2:8，優(yōu)選為7:3，上網(wǎng)濃度為1‰-10‰，優(yōu)先為6‰，濾網(wǎng)精度為150-250目；

(3)濕紙通過干燥輥進(jìn)行干燥脫水，干燥溫度為50-100℃；

(4)為進(jìn)一步降低材料的熱膨脹性能，同時(shí)提高紙張的緊度和均勻度，提高紙張的電氣性能和力學(xué)性能，干燥后紙張通過高壓低溫壓光機(jī)進(jìn)行處理，壓力5-50Mpa，溫度0-50℃，優(yōu)選10℃，輥速度1-30m/min，優(yōu)選15m/min，壓光次數(shù)1-5次，優(yōu)先3次。

制得的聚芳噁二唑纖維紙的典型物理性能和電氣性能如下:

厚度：0.04mm-0.13mm，紙張厚度儀器，ASTM D374；

緊度：0.3-0.7g/cc，紙張緊度儀器，ASTM D646；

表面粗糙度：Ra 52，GB/T 1031-2009；

300℃的熱收縮率：0.2％；

30-250℃平面線性熱膨脹系數(shù)：-15um/m.℃，GBT11998-1989，美國TA Q400；

起始熱分解溫度：大于490℃，美國TA Q600；

介電常數(shù)：1.7-2.5，ASTM D150；

抗張強(qiáng)度：≥3.0KN/m，紙張抗張強(qiáng)度測試儀，GB/T 12914-2008。

在相同測試條件下，現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)氧玻璃纖維布的CTE為19um/m.℃；對(duì)位芳綸纖維紙的性能如下：CTE為-4um/m.℃；抗張強(qiáng)度為0.8KN/m；300℃的熱收縮率為0.8％。

從以上數(shù)據(jù)可以看出聚芳噁二唑纖維紙具有十分突出的線性熱膨脹性能，明顯低于現(xiàn)有技術(shù)中的對(duì)位芳綸紙和環(huán)氧玻璃纖維布。同時(shí)本發(fā)明制備的材料在保持優(yōu)異的耐高溫性能的同時(shí)，兼?zhèn)漭^好的力學(xué)性能。

電路板基材的制備及其性能：

將制得的聚芳噁二唑纖維紙浸漬于熱固性型環(huán)氧樹脂中。浸膠量為10-20％，疊合浸膠后使用真空壓力機(jī)，加熱壓制成型，從而制得含有聚芳噁二唑纖維紙的電路板基材。

按照J(rèn)IS C6481“印刷電路板用鍍銅膜層疊板試驗(yàn)方法”對(duì)該電路板基材進(jìn)行線性熱膨脹系數(shù)和介電常數(shù)的測試，結(jié)果如下所示：

平面線性熱膨脹系數(shù)：8um/m.℃，在25-300℃下進(jìn)行測試；

介電常數(shù)：3.0-3.3，在常溫常壓下進(jìn)行測試。

由以上結(jié)果可以得出，本發(fā)明制備的電路板基材具有較低線性熱膨脹系數(shù)，出色的介電和熱性能，更有利于電路板的高頻化、多層化、輕量化。