專利名稱：基板材料及其制備方法
基板材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超材料，具體地說涉及一種超材料的介質(zhì)基板材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
超材料一般由多個(gè)超材料功能板層疊或按其他規(guī)律陣列組合而成。超材料功能板通常包括介質(zhì)基板以及陣列在介質(zhì)基板上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)中的超材料的介質(zhì)基板為均一材質(zhì)的有機(jī)或無機(jī)基板，如FR4、TPl等等。陣列在介質(zhì)基板上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)具有特定的電磁特性，能對(duì)電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生電磁響應(yīng)，通過對(duì)人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和排列規(guī)律進(jìn)行精確設(shè)計(jì)和控制，可以使超材料呈現(xiàn)出各種一般材料所不具有的電磁特性，如能匯聚、發(fā)散和偏折電磁波等。目前已經(jīng)商品化的高頻基板主要有三類:聚四氟乙烯(PTFE)基板、熱固性聚苯醚(Polyphenyl Oxide)與交鏈聚丁二烯基板和環(huán)氧樹脂復(fù)合基板(FR-4)。其中聚四氟乙烯基板的介電常數(shù)為2.1-10.6，而環(huán)氧樹脂復(fù)合基板的介電常數(shù)為4.2-5.4。從組成與結(jié)構(gòu)、制備方法和介電性能等方面考慮，低介電常數(shù)材料主要分為無機(jī)材料、有機(jī)材料和無機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料。聚苯醚具有優(yōu)異的力學(xué)性能和介電性能，它的介電常數(shù)在IMHZ時(shí)為2.45，介電損耗為0.0007。但是，聚苯醚熱導(dǎo)率低，熱學(xué)性能需要改善。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明采用高熱導(dǎo)的Si3N4陶瓷材料與聚苯醚進(jìn)行復(fù)合，從而制備出介電常數(shù)低，導(dǎo)熱性良好的復(fù)合基板。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種基板材料，其包括Si3N4、聚苯醚和聚苯醚助劑。優(yōu)選的，所述Si3N4占材料的0.5-25%重量，優(yōu)選1-15%重量，最優(yōu)選1.5-10%重量。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述Si3N4在與聚苯醚復(fù)合前用偶聯(lián)劑預(yù)處理。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述材料的雙面附有銅箔。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供本發(fā)明的基板材料用作超材料的介質(zhì)基板材料的用途。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供制備本發(fā)明的基板材料的方法，所述方法包括:I)混合Si3N4和聚苯醚,然后加入聚苯醚助劑；和2)在升高的溫度下成型。優(yōu)選的，本發(fā)明方法還包括在步驟I)之前用硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理Si3N4。優(yōu)選的，本發(fā)明方法還包括將步驟2)得到的復(fù)合物的雙面附上銅箔。
具體實(shí)施方式下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行描述。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本申請(qǐng)中所描述的技術(shù)方案僅僅是本發(fā)明的示例性描述，而不是對(duì)于本發(fā)明范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)本申請(qǐng)的描述而對(duì)本發(fā)明的作出各種改變和修飾，所有這些改變和修飾都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。除非另有明確定義，本申請(qǐng)上下文中使用的術(shù)語具有本領(lǐng)域中通常使用的含義。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種基板材料，其包括Si3N4、聚苯醚和聚苯醚助劑。優(yōu)選的，所述Si3N4占材料的0.5-25%重量，優(yōu)選1-15%重量，最優(yōu)選1.5-10%重量。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述Si3N4在與聚苯醚復(fù)合前用偶聯(lián)劑預(yù)處理。本文使用的術(shù)語“Si3N4 ”與術(shù)語氮化硅在本文中具有相同的含義，是指具有分子式Si3N4的化合物。本發(fā)明可使用任何合適的Si3N4，但優(yōu)選使用IO-1OOyn^ASi3Np并且，在用于本發(fā)明的混合步驟之前 可使用硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理。所述硅烷偶聯(lián)劑可為任何本領(lǐng)域中已知的合適硅烷偶聯(lián)劑，但是優(yōu)選使用KH550。本文使用的術(shù)語“聚苯醚”是指化學(xué)名稱為聚2，6_ 二甲基-1，4-苯醚的熱塑性樹脂及其衍生物，是一類耐高溫的熱塑性樹脂。本發(fā)明可使用任何合適的聚苯醚，例如改性聚苯醚共混聚合物。各種本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)或通過簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)即可選擇適合本發(fā)明的聚苯醚。本文使用的術(shù)語“聚苯醚助劑”是指在塑料加工中用于改善聚苯醚一種或多種性質(zhì)的物質(zhì)。本發(fā)明可使用任何合適的聚苯醚助劑，例如增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定齊U、阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑、防霉劑、著色劑和增白劑等。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)或通過簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)即可選擇適合本發(fā)明的聚苯醚助劑。優(yōu)選本發(fā)明使用的聚苯醚助劑是二乙
烯三胺。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述基板材料還在雙面上附有銅箔。可用于本發(fā)明的銅箔和在材料上附上銅箔的方法都是本領(lǐng)域中公知的，并且本發(fā)明可使用任何合適的銅箔和附上銅箔的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)或通過簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)即可選擇適合本發(fā)明的銅箔及其附著方法。本發(fā)明的基板材料優(yōu)選用作超材料的介質(zhì)基板材料。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供制備本發(fā)明的基板材料的方法，所述方法包括:I)混合Si3N4和聚苯醚，然后加入聚苯醚助劑；和2)在升高的溫度下成型。本發(fā)明可使用任何合適的聚苯醚和聚苯醚助劑，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)或通過簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)即可選擇適合本發(fā)明的聚苯醚和聚苯醚助劑。優(yōu)選本發(fā)明使用的聚苯醚助劑
是二乙烯二胺。任選的，在將Si3N4和聚苯醚混合后攪拌混合物，例如用超聲振蕩儀進(jìn)行攪拌。然后加入聚苯醚助劑。任選的，加入聚苯醚助劑后將混合物繼續(xù)攪拌，然后倒入模具。可將混合物在升高的溫度下保持一段時(shí)間，然后冷卻，脫模，從而使得所述混合物成型。所述升高的溫度是指高于室溫的溫度，例如60-200°C，優(yōu)選100-150°C。保持的時(shí)間可為任何合適的時(shí)間，例如10-100分鐘，優(yōu)選20-50分鐘。優(yōu)選的，本發(fā)明方法還包括在步驟I)之前用硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理Si3N4。在一個(gè)實(shí)施方案中，將Si3N4、硅烷偶聯(lián)劑和有機(jī)溶劑如丙酮混合，攪拌，從而進(jìn)行Si3N4的預(yù)處理。優(yōu)選的，本發(fā)明方法還包括將步驟2)得到的復(fù)合物的雙面附上銅箔。在材料上附上銅箔的方法都是本領(lǐng)域中公知的，并且本發(fā)明可使用任何合適的附上銅箔的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)或通過簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)即可選擇適合本發(fā)明的銅箔附著方法。實(shí)施例移取IOOml娃燒偶聯(lián)劑(KH550)原液置于燒杯中，加入IOml蒸懼水，并且滴加草酸溶液從而調(diào)節(jié)PH值至3.5。攪拌使其溶解，配置成20%重量的溶液。取KH550水溶液
0.5ml與Ig氮化娃和29.5ml丙酮混合,強(qiáng)烈攪拌2分鐘,轉(zhuǎn)速控制在1800r/min,并將形成
的懸浮液靜置?；旌吓悸?lián)劑預(yù)處理的氮化硅粉末與聚苯醚按，控制氮化硅的重量為10%。用超聲振蕩儀進(jìn)行攪拌。然后加入二乙烯三胺，繼續(xù)攪拌，并倒入模具。放入烘箱在120°C保溫50分鐘，自然冷卻至室溫， 脫模，從而獲得本發(fā)明的基板材料。
權(quán)利要求
1.一種基板材料，所述材料包括Si3N4、聚苯醚和聚苯醚助劑。
2.權(quán)利要求1的基板材料，其中所述Si3N4占材料的0.5-25%重量。
3.權(quán)利要求1的基板材料，其中所述Si3N4占材料的1-15%重量。
4.權(quán)利要求1的基板材料，其中所述Si3N4占材料的1.5-10%重量。
5.權(quán)利要求1的基板材料，其中所述Si3N4在與聚苯醚復(fù)合前用偶聯(lián)劑預(yù)處理。
6.權(quán)利要求1的基板材料，所述材料的雙面附有銅箔。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的基板材料用作超材料的介質(zhì)基板材料的用途。
8.一種制備權(quán)利要求1的基板材料的方法，所述方法包括:1)混合Si3N4和聚苯醚,然后加入聚苯醚助劑；和2)在升高的溫度下成型。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述方法還包括在步驟I)之前用硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理Si3N4。
10.權(quán)利要求8的方法 ，其中所述方法還包括將步驟2)得到的復(fù)合物的雙面附上銅箔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基板材料，其包括Si3N4、聚苯醚和聚苯醚助劑。本發(fā)明的基板材料電常數(shù)低，導(dǎo)熱性良好。
文檔編號(hào)H01Q15/00GK103172998SQ20111043990
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者劉若鵬, 趙治亞, 繆錫根, 付珍 申請(qǐng)人:深圳光啟高等理工研究院