一种干法微波复合介质板的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种干法微波复合介质板的制备方法。操作步骤如下：(1)将偶联剂、水解溶剂和微米陶瓷粉混合球磨；(2)将改性陶瓷粉、聚四氟乙烯微粉和氟树脂改性剂混匀，烘干，球磨；(3)将干法混合料通过模具模压，得到初胚；(4)烧结，得到棒胚；(5)将棒胚通过机械加工制成平滑均匀、厚度小于0.1mm的矩形片材；(6)将矩形片材正反两面进行等离子活化处理；(7)将活化的片材和纯PTFE薄膜重叠配合作为一层基本单位材料，将多层基本单位材料依次叠加直至达到设计要求的厚度，得到复合基础板；在两侧面上分别添加金属箔，高温真空压合，制得PTFE基的微波复合介质板。本发明专利技术制备过程基本不需要废气收集和处理，绿色节能，符合环保要求。

Preparation method of dry microwave composite dielectric plate

The invention relates to a dry microwave composite dielectric plate preparation method. The operation steps are as follows: (1) ball milling of coupling agent, hydrolytic solvent and micron ceramic powder; (2) mixing, drying and ball milling of modified ceramic powder, PTFE powder and fluorine resin modifier; (3) pressing the dry mixture through die to obtain the primary embryo; (4) sintering to obtain the rod embryo; (5) making the rod embryo by mechanical processing. Smooth and uniform rectangular sheet with thickness less than 0.1mm; (6) plasma activation treatment of both sides of rectangular sheet; (7) overlapping of activated sheet and pure PTFE film as a layer of basic unit material, stacking multi-layer basic unit material in turn until the required thickness is reached, composite foundation plate is obtained in two ways. The PTFE based microwave composite dielectric panels were prepared by adding metal foil on the side and vacuum pressing at high temperature. The preparation process basically does not require exhaust gas collection and treatment, and is green and energy saving, meeting the requirements of environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种干法微波复合介质板的制备方法
本专利技术属于微波电子用介质板
，具体涉及一种PTFE基微波复合介质板的制备方法。
技术介绍
聚四氟乙烯(PTFE)基微波复合介质板是当前介电常数最低、介电损耗最小的有机介质板材料体系，随着高频化、高速化、小型化、集成化、轻量化的发展趋势，PTFE基微波复合介质板越来越多地使用在电子装备中。而且得益于PTFE优良的电性能稳定性、耐候性、耐温性、耐辐照性，PTFE基微波复合介质板可以在任何气候条件下暴露十年而不改变原来的优良性能，这使其适用于300MHz～40GHz波段的机载、星载、弹载、舰载等高频段恶劣装机条件，并广泛使用于现役型号装备和预研产品中。现国内外PTFE基微波复合介质板的主要制备方法为湿法浸渍工艺，即无机填料改性的PTFE乳液浸渍玻纤布制造玻纤漆布而后叠加热压的方法，其中玻纤布作为刚性支撑来源，能有效调控X、Y轴的热膨胀系数和尺寸稳定性，同时提升可加工性能，但使Z轴热膨胀系数增大，产生性能的各向异性，不利于多层微带板的制作和后期产品可靠性。浸渍法主要使用立式浸胶机，在胶槽中加入具有一定粘度的不同固含量的胶液，玻纤布通过浸胶机反复进行若干次浸渍胶液、烘箱干燥循环，最终制备得到具有一定厚度的漆布。多层漆布叠加后在380oC左右的热压机中加热加压、熔融成型，最终成为均匀一致的微波复合介质板。该方法可大批量连续进行生产，但原材料的预处理、胶液的混合配置、废弃胶液的排放等工序均产生大量废水，需要进行二次处理后才能正常排放，浸胶机烘干过程也会产生大量废气，反复烘干的废气收起和处理需要复杂处理装置。随着对环境保护程度的提高，该种工艺要满足城市环保要求必须设置复杂的流程，制造成本高。
技术实现思路
为了实现性能优异稳定的微波复合介质板的简便、高效、绿色清洁环保的生产，本专利技术提供一种干法微波复合介质板的制备方法。一种干法微波复合介质板的操作步骤如下：(1)原材料预处理在0.1～4份的偶联剂中加入0.08～1份水解溶剂，水解得到改性偶联剂；将改性偶联剂和10～400份微米陶瓷粉混合球磨，得改性陶瓷粉；(2)干法混合将改性陶瓷粉、100份聚四氟乙烯微粉(PTFE)和1～10份氟树脂改性剂混匀，烘干，球磨，得干法混合料；(3)模压将所述干法混合料装入金属阴模，合模，模压，脱模得初胚；根据粉末配方组成，金属阴模中干法混合料与所述初胚的体积比为3～6:1；(4)烧结在烧结炉中烧结初胚，使初胚中的PTFE熔融，使陶瓷粉-均匀分散在PTFE基体棒胚材料中，得到棒胚；(5)机械加工将所述棒胚通过机械加工制成平滑均匀、厚度一致的矩形片材，矩形片材的厚度小于0.1mm；(6)后处理将所述矩形片材正反两面进行等离子活化处理，得后处理片材；(7)叠层匹配高温压合将所述后处理片材和纯PTFE薄膜重叠配合作为一层基本单位材料，将多层基本单位材料依次叠加直至达到设计要求的厚度，得到复合基础板；在复合基础板的两侧面上分别添加金属箔，高温真空压合，制得PTFE基的微波复合介质板。进一步限定的技术方案如下：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛偶联剂、锆偶联剂中的一种以上；所述水解溶剂为水、二氯甲烷、乙醇、丙酮、丙二醇甲醚、二甲苯中的一种以上；所述氟树脂改性剂为聚全氟乙丙烯、全氟烷氧基树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物中的一种以上；所述微米陶瓷粉为结晶性二氧化硅、熔融型二氧化硅、球形二氧化硅、金红石型二氧化钛、锐钛型二氧化钛、氧化铝、铝酸钕、钛酸钙、钛酸钡及其他钙钛矿结构陶瓷填料、氮化硼、氮化铝、碳化硅中的一种以上；微米陶瓷粉的粒径为0.1～30μm；所述聚四氟乙烯微粉的粒径为5～50μm。优选，微米陶瓷粉的粒径为10.0～15.0μm，所述聚四氟乙烯微粉的粒径为10.0～15.0μm，达到最有效果的配置参数。步骤(1)中，球磨条件：温度60～90℃、球磨1～2h。步骤(2)中，将混合物料在温度120℃条件下烘制3h，冷却至室温；再加入到球磨机中，温度30～60℃条件下球磨2～4h。步骤(3)中，模压工艺条件：时间0.5h内升压至10～30Mpa、保压0.5～2h。步骤(4)中，烧结工艺条件：以15～40℃/h的升温速率缓慢升温至370～390℃，烧结2～4h；烧结的降温速率为15～60℃/h。步骤(5)中，所述机械加工为车削，车削加工条件：转速为20～50rpm、车削厚度为0.025～0.1mm。步骤(6)中，等离子活化处理条件：氮气和氢气的体积比为1：0.4～0.8，流量为800～1200ml/min，功率为1600～2200W，时间为35～70min。步骤(7)中，所述一层基本单位材料由一片后处理片材和一层纯PTFE薄膜组成，或由一片后处理片材和两层纯PTFE薄膜组成，或由两片后处理片材和一层纯PTFE薄膜组成，或由两片后处理片材和两层纯PTFE薄膜组成；所述金属箔为铜合金箔、铝合金箔、镍合金箔中的一种；高温层压机的真空压合条件：压合峰值温度为350～390℃、压合压力为25～100Kg/cm2、压合时间为2～10h。本专利技术的有益技术效果体现在以下方面：(1)本专利技术中制备得到的PTFE基微波复合介质板的芯板为均一体系，陶瓷粉均匀分布在PTFE基体中，大大减少了Z轴的膨胀(CTE为220ppm/oC甚至更高)，提高各向同性(X、Y轴CTE基本一致)，使材料的热膨胀性与铜(CTE为17ppm/oC)接近，金属化孔的可靠性显著提高，粘接强度增加，可满足现有星载真空低温环境、舰载高湿高盐环境、高原高紫外高温差环境等微波频段型号装备使用要求。(2)本专利技术中PTFE基微波复合介质板的配方简单，制备过程中无需添加其他溶剂，不需要湿法混合和运输，无需烘干胶液、无需管道流转，几乎没有产生废水，避免浸渍工艺的污水收集、处理以及排放。制备过程中只有烧结和热压过程中产生少量气体，基本不需要废气收集和处理，绿色节能，符合环保要求。(3)本专利技术中PTFE基微波复合介质板的制备工艺设备占地面积小，只需球磨机、烧结炉、车削系统，占地面积远低于浸渍系统，设备制造成熟，工艺路线简单快捷，制备周期比传统浸渍节约50％，条件易控；制备成本低，节省人力财力，产品质量稳定。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本实施例所用材料说明如下：0.01Kg偶联剂F8261、0.008Kg水解溶剂二甲苯、10KgPTFE微粉、1Kg聚全氟乙丙烯(氟树脂改性剂)、1Kg熔融二氧化硅(微米陶瓷粉)。PTFE微粉的D50＝5μm；微米陶瓷粉的D50＝0.1μm；D50是指样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。干法微波复合介质板的具体制备操作步骤如下：(1)原材料预处理在0.01Kg偶联剂F8261中加入0.008Kg水解溶剂二甲苯，水解得改性偶联剂；将改性偶联剂与1Kg熔融二氧化硅一起加入到球磨机中，在60℃条件下球磨2h，得改性陶瓷粉。(2)干法混合将步骤(1)制得的改性陶瓷粉、1KgPTFE微粉和1Kg聚全氟乙丙烯混匀，在120℃条件下烘干3h，冷却至室温；再加入到球磨机中，在30℃条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干法微波复合介质板的制备方法，其特征在于操作步骤如下：(1)原材料预处理在0.1～4份的偶联剂中加入0.08～1份水解溶剂，水解得到改性偶联剂；将改性偶联剂和10～400份微米陶瓷粉混合球磨，得改性陶瓷粉；(2)干法混合将改性陶瓷粉、100份聚四氟乙烯微粉(PTFE)和1～10份氟树脂改性剂混匀，烘干，球磨，得干法混合料；(3)模压将所述干法混合料装入金属阴模，合模，模压，脱模得初胚；根据粉末配方组成，金属阴模中干法混合料与所述初胚的体积比为(3～6)：1；(4)烧结在烧结炉中烧结初胚，使初胚中的PTFE熔融，使陶瓷粉均匀分散在PTFE基体棒胚材料中，得到棒胚；(5)机械加工将所述棒胚通过机械加工制成平滑均匀、厚度一致的矩形片材，矩形片材的厚度小于0.1mm；(6)后处理将所述矩形片材正反两面进行等离子活化处理，得后处理片材；(7)叠层匹配高温压合将所述后处理片材和纯PTFE薄膜重叠配合作为一层基本单位材料，将多层基本单位材料依次叠加直至达到设计要求的厚度，得到复合基础板；在复合基础板的两侧面上分别添加金属箔，高温真空压合，制得PTFE基的微波复合介质板。

【技术特征摘要】
1.一种干法微波复合介质板的制备方法，其特征在于操作步骤如下：(1)原材料预处理在0.1～4份的偶联剂中加入0.08～1份水解溶剂，水解得到改性偶联剂；将改性偶联剂和10～400份微米陶瓷粉混合球磨，得改性陶瓷粉；(2)干法混合将改性陶瓷粉、100份聚四氟乙烯微粉(PTFE)和1～10份氟树脂改性剂混匀，烘干，球磨，得干法混合料；(3)模压将所述干法混合料装入金属阴模，合模，模压，脱模得初胚；根据粉末配方组成，金属阴模中干法混合料与所述初胚的体积比为(3～6)：1；(4)烧结在烧结炉中烧结初胚，使初胚中的PTFE熔融，使陶瓷粉均匀分散在PTFE基体棒胚材料中，得到棒胚；(5)机械加工将所述棒胚通过机械加工制成平滑均匀、厚度一致的矩形片材，矩形片材的厚度小于0.1mm；(6)后处理将所述矩形片材正反两面进行等离子活化处理，得后处理片材；(7)叠层匹配高温压合将所述后处理片材和纯PTFE薄膜重叠配合作为一层基本单位材料，将多层基本单位材料依次叠加直至达到设计要求的厚度，得到复合基础板；在复合基础板的两侧面上分别添加金属箔，高温真空压合，制得PTFE基的微波复合介质板。2.根据权利要求1所述的一种干法微波复合介质板的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛偶联剂、锆偶联剂中的一种以上；所述水解溶剂为水、二氯甲烷、乙醇、丙酮、丙二醇甲醚、二甲苯中的一种以上；所述氟树脂改性剂为聚全氟乙丙烯、全氟烷氧基树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物中的一种以上；所述微米陶瓷粉为结晶性二氧化硅、熔融型二氧化硅、球形二氧化硅、金红石型二氧化钛、锐钛型二氧化钛、氧化铝、铝酸钕、钛酸钙、钛酸钡及其他钙钛矿结构陶瓷填料、氮化硼、氮化铝、碳化硅中的一种以上。3.根据权利要求1所述的一种干法微波复合介质板的制备方法，其特征在于：所述微米陶瓷粉的粒径为0.1～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹嘉佳，刘建军，李苗，邱颖霞，赵丹，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34