一种含填料的聚芳基醚酮复合材料、片材以及含有它的电路基板制造技术

本发明专利技术属于覆铜板技术领域，涉及一种含填料的聚芳基醚酮复合材料、片材以及电路基板。所述含填料的复合材料包括立体网状结构材料以及分散在立体网状结构材料孔隙中的填料，其中，所述立体网状结构材料主要由聚芳基醚酮纤维相互搭接或粘结而成；所述聚芳基醚酮纤维主要由选自在主链结构中含有酮键和醚键作为重复单元的线性芳香族高分子化合物，例如聚醚醚酮、聚醚酮和聚醚酮醚酮酮等，及其改性物中的任意一种或者至少两种的组合制得。该含填料的复合材料赋予采用其得到的片材以及电路基板具有介电常数在X、Y方向各向同性以及低的介电常数和介电损耗和优异的力学性能、耐电压性能以及加工性能。

Poly (aryl ether ketone) composite material containing filler, sheet and circuit board containing the same

The invention belongs to the technical field of CCL, and relates to a poly (aryl ether ketone) composite material containing filler, a sheet and a circuit board. The composite material containing fillers including three-dimensional reticular structure material and filler dispersed in the porous material of three-dimensional network structure in which the three-dimensional network structure material is mainly composed of poly aryl ether ketone fiber or overlapping bonding; the poly aryl ether ketone fiber selected from the structure in the main chain containing ketone bond and ether bond as linear aromatic polymer repeating units, such as PEEK, polyether ketone and polyether ketone ether ketone ketone, and any modification of one or a combination of at least two prepared. Give the obtained sheet and circuit substrate having a dielectric constant in the X, Y and the directions of low dielectric constant and dielectric loss and excellent mechanical properties, high voltage performance and processing performance of the composite material containing the filler.

【技术实现步骤摘要】
一种含填料的聚芳基醚酮复合材料、片材以及含有它的电路基板
本专利技术属于覆铜板
，涉及一种含填料的聚芳基醚酮复合材料、片材以及含有它的电路基板。
技术介绍
近年来，随着信息通讯设备高性能化、高功能化以及网络化的发展，为了高速传输及处理大容量信息，操作信号趋向于更高频率，电子产品的使用频率持续走高，要求基板材料的介电常数越来越低，介电损耗要求越来越小，而且要求基板介电常数的均匀性要好。目前，高频高速电路基板使用低介电常数的树脂来获得良好的高频性能，这些低介电常数的树脂主要有聚苯醚、氰酸酯、含有不饱和双键的仅由碳氢元素构成的热固性树脂、聚四氟乙烯和聚酰亚胺树脂等。并且一般采用玻璃纤维布作为增强材料。但是，玻璃纤维布的介电常数最低只能做到3.7，因此，受到玻璃纤维布介电常数偏大的影响，树脂/玻璃纤维布体系制作的电路基板的介电常数很难降低。另一方面，在目前的高频电路基板中，因为增强材料为编织材料，使得电路基板在平面的XY方向存在各向异性，即在编织材料节点，以及编织材料的经纬向的介电性能不同。因此，高频信号在高频电路基板上传输时，会因为各向的介电性能不同而导致各线路上的信号衰弱程度不同，信号传输延迟程度不同，最终导致信号传输稳定性出现问题。聚芳基醚酮可以在空气中于260℃左右持续工作，最高可在310℃短时间工作，而且在260℃以下保持较稳定的介电性能，并具有刚性和硬度高、耐高温、优秀的耐化学性和抗水解能力，同时具有极高的蠕变强度、极好的尺寸稳定性、杰出抗紫外线性能、优秀的耐高能辐射性能，并具有低可燃性，在燃烧时产烟少等优点。从性能指标上看，聚芳基醚酮是电路基板应用方面极好的材料，但是聚芳基醚酮很难像环氧树脂一样使用。CN104582254中提到采用有机纤维布作为增强材料的电路基板，聚醚醚酮作为有机纤维布材料应用于电路基板中。聚醚醚酮在该已有技术中仅作为一种高熔点的材料，并未完全体现出其应用优势，而且该电路基板不能解决编织材料各向异性的问题。CN102573276中将短玻璃纤维或芳族聚酰胺短纤维作为填料混入热固性树脂胶水中，然后用于电路基板制作，以增加薄板的强度。该已有技术中提到将聚醚醚酮作为热固性树脂中的一种可能组分，但并未提及其具体应用方式和特点。CN1254512中也将聚醚醚酮作为一种热塑性材料应用于板型铸件中，但对于将聚醚醚酮用于薄型电路基板的方法并未直接提及，并且压铸成薄板的方法在实施上一般成品率很低，而且其薄板的强度也不好。
技术实现思路
基于已有技术中的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种含填料的聚芳基醚酮复合材料，所述复合材料包括立体网状结构材料以及分散在立体网状结构材料孔隙中的填料。在本专利技术中，所述立体网状结构材料主要由聚芳基醚酮纤维相互搭接或粘结而成；在本专利技术中，所述聚芳基酮醚纤维主要由醚基和酮基的不同组合作为重复单元的线性芳香族高分子化合物及其改性产物中的任意一种或者至少两种的组合制得。所述聚芳基醚酮纤维由聚醚醚酮、聚醚酮和聚醚酮醚酮酮中的任意一种或者至少两种的组合制得，和/或由聚醚醚酮改性物、聚醚酮改性物和聚醚酮醚酮酮改性物中的中的任意一种或者至少两种的组合制得。在本专利技术中，本领域技术人员可以根据已有技术公开的纤维成型方法得到本专利技术所述聚芳基醚酮纤维。示例性的纤维成型方法如，干法纺丝，湿法纺丝，熔体方法以及静电纺丝法等。在本专利技术中，所述改性聚醚醚酮可采用已有技术中公开的聚醚醚酮改性方法得到，其主要改性手段有颗粒填充聚醚醚酮、聚醚醚酮表面改性以及聚合物共混改性聚醚醚酮。所述颗粒填充聚醚醚酮例如可以通过添加无机填料、金属粉以及纳米粒子对其进行改性。所述聚醚醚酮表面改性可通过等离子体法或者激光改性法实现。此外，还可以通过添加PEI、PTFE、PES以及LCP对聚醚醚酮进行共混改性。此外，聚醚酮以及聚醚酮醚酮酮同样可以采用与上述聚醚醚酮的改性相类似的方法，只需要将上述聚醚醚酮替换为聚醚酮或者聚醚酮醚酮酮即可。本专利技术中，所述立体网状结构材料是指聚芳基醚酮纤维相互搭接或粘结形成的无纺布(非织造布)，可以为片状或块状材料。本专利技术首先将聚芳基醚酮纤维相互搭接或粘结形成立体网状结构材料，并将其孔隙中均匀分散填料。在本专利技术中，所述复合材料除立体网状结构材料和填料外，还可以包括其他组分，但其不含有其他除聚芳基醚酮纤维形式的其他以外的聚芳基醚酮的任何存在状态的物质，例如聚芳基醚酮树脂、粉末、压铸膜、分散液以及有机纤维布等，以及其他种类的树脂的有机纤维布。本专利技术使用由聚芳基醚酮纤维相互搭接或粘结而成的无纺布(非织造布)，而不使用编织材料(织造布)、其他存在状态的聚芳基醚酮(如有机纤维布或压铸膜)使含填料的聚芳基醚酮复合材料赋予采用其得到的片材具有介电常数在X、Y方向各向同性、低的介电常数和介电损耗以及优异的耐电压性能和加工性。除此之外，所述含填料的聚芳基醚酮复合材料还赋予片材如下性能：(1)由于纤维取向结晶而赋予该立体网状结构材料优异的力学性能，使片材的强度相对于已有技术中的膜或者压铸膜的强度和韧性更高，不易发生裂纹等缺陷；(2)由于立体网状结构材料具有发达的孔隙结构，功能性填料可以均匀的分别在孔隙中，实现了填料的均匀分布，赋予了片材特殊功能；(3)由于填料均匀分散在孔隙中，因此，片材不会产生空隙，避免了直接采用聚芳基醚酮纤维热压得到的片材存在空隙而增加吸湿性的缺点；(4)由于该立体网状结构材料具有发达的孔隙结构，可以将更多填料引入立体网状结构材料中，可显著提高填料的含量。在本专利技术中，优选地，在立体网状结构材料中，聚芳基醚酮纤维间具有直径约为0.1-60μm(例如5μm、10μm、15μm、18μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、50μm、或60μm)的孔隙。立体网状结构中的孔隙大小是不可能全部相同的，所述立体网状结构材料的孔隙直径是指在显微镜下观察到的最大的20个孔隙直径的平均值。立体网状结构中的孔隙均为不规则形状，所述孔隙直径是指孔隙中可穿过的最大球形的直径。在本专利技术中，聚芳基醚酮纤维间的孔隙均为与外界互通的开口孔隙，孔隙直径对复合材料的加工和质量具有十分重要的影响。孔隙直径越大，填料易于进入孔隙，有利于加工，但孔隙中填料过多，则会导致热压后复合材料中的填料过于集中。孔隙大小和纤维直径之间的比例十分重要，优选聚芳基醚酮纤维间孔隙直径大小是聚芳基醚酮纤维直径的0.1～30倍，例如0.2倍、0.8倍、3倍、6倍、12倍、15倍、19倍、22倍、26倍、28倍等。为了适用于目前常用的填料和纤维，并兼顾加工，进一步优选纤维间孔隙直径为0.1～50μm。聚芳基醚酮纤维的直径和立体网状结构的孔隙率决定了纤维间孔隙的平均大小。即相同的孔隙率条件下，纤维的直径越大，则纤维间的孔隙直径越大。在本专利技术中，孔隙率的大小决定了立体网状结构材料所能容纳的填料的多少。立体网状结构材料的孔隙率越大，则复合材料的填料含量一般越高，但孔隙率过大，则会使填料分布不均匀，并且复合材料中填料易脱落，降低复合材料的强度。为了方便选择原材料，所述立体网状结构材料的孔隙率优选为40％-90％，进一步优选孔隙率为50％至85％。在本专利技术中，所述立体网状结构材料的厚度越大，填料充分进入立体网状结构材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含填料的聚芳基醚酮复合材料，所述复合材料包括立体网状结构材料以及分散在立体网状结构材料孔隙中的填料，其中，所述立体网状结构材料主要由聚芳基醚酮纤维相互搭接或粘结而成；所述聚芳基醚酮纤维主要由选自在主链结构中含有酮键和醚键作为重复单元的线性芳香族高分子化合物。

【技术特征摘要】
1.一种含填料的聚芳基醚酮复合材料，所述复合材料包括立体网状结构材料以及分散在立体网状结构材料孔隙中的填料，其中，所述立体网状结构材料主要由聚芳基醚酮纤维相互搭接或粘结而成；所述聚芳基醚酮纤维主要由选自在主链结构中含有酮键和醚键作为重复单元的线性芳香族高分子化合物。2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚芳基醚酮纤维由聚醚醚酮、聚醚酮和聚醚酮醚酮酮中的任意一种或者至少两种的组合制得，和/或由聚醚醚酮改性物、聚醚酮改性物和聚醚酮醚酮酮改性物中的中的任意一种或者至少两种的组合制得；优选地，在立体网状结构材料中，聚芳基醚酮纤维间具有直径约为0.1-60μm的孔隙，进一步优选纤维间具有直径为0.1-50μm的孔隙；优选地，在立体网状结构材料中，聚芳基醚酮纤维间孔隙直径大小是聚芳基醚酮纤维直径的0.1～30倍；优选地，聚芳基醚酮纤维直径为0.01-100μm，优选0.1-50μm；优选地，填料的粒径小于聚芳基醚酮纤维间的孔隙直径；优选地，填料的粒径D90小于30μm，优选填料的D50为0.1～5m；优选地，所述立体网状结构材料的孔隙率为40％至90％，进一步优选孔隙率为50％至85％。3.如权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述聚芳基醚酮纤维中还含有聚苯乙烯、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺和聚四氟乙烯中的任意一种或者至少两种的组合；优选地，所述立体网状结构材料中还含有液晶聚酯纤维、聚酯纤维、聚碳酸酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯醚纤维、聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维中的任意一种或至少两种的组合，其在立体网状结构材料中所占质量比小于50％；优选地，所述填料为无机填料和/或有机填料；优选地，所述无机填料选自炭黑、硅微粉、三氧化二铝、钛酸盐、偏钛酸盐、二氧化钛、长径比小于20的玻璃短纤维、长径比小于20的石英短纤维、长径比小于20的碳纤维短纤或金属粉末中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述有机填料选自聚苯醚粉末、聚苯硫醚粉末、聚四氟乙烯树脂粉末、聚酰亚胺树脂粉末或橡胶微粒中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述填料类型为功能性填料，优选电介质陶瓷填料、耐热填料、阻燃填料、导热填料、导电填料、荧光剂、UV吸收剂、磁性填料或反应性填料中的任意一种或者至少两种的组合；优选地，所述导电填料为金属粉、长径比小于20的碳纤维短纤中的一种或至少两种的组合。4.一种片材，所述片材为由至少一张如权利要求1-3之一所述的含填料的聚芳基醚酮复合材料热压得到的树脂膜。5.一种如权利要求4所述的片材的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将填料引入到主要由聚芳基醚酮纤维相互搭接或粘结组成的立体网状结构材料的孔隙中，形成含填料的聚芳基醚酮复合材料；(2)将由至少一张含填料的聚芳基醚酮复合材料形成的叠层通过热压的方式得到片材。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在立体网状结构材料中，聚芳基醚酮纤维间具有直径约为0.1-60μm的孔隙，进一步优选纤维间具有直径为0.1-50μm的孔隙；优选地，在立体网状结构材料中，聚芳基醚酮纤维间孔隙直径大小是聚芳基醚酮纤维直径的0.1～30倍；优选地，聚芳基醚酮纤维直径为0.01-100μm，优选0...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟运东，杨中强，张艳华，方克洪，
申请(专利权)人：广东生益科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44