一种用于毫米波太赫兹频段的介质基板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于毫米波太赫兹频段的介质基板的制备方法，是一种在毫米波太赫兹频段具有极低介电常数与介电损耗的新型介质基板的制备方法，制备过程一般包括如下步骤：颗粒获取，烘干铺料，加热融化，输入喷嘴，模具注入，性能测试，表面金属化。采用上述工艺，形成的新型介质基板可以拥有优越的介电特性(低介电常数、低色散、低介质损耗)。根据环烯烃共聚物的种类与特性，可以制备出具有厚度可调可控的高均一性、高平整度的介质基板，能够满足现有电子设备的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于毫米波太赫兹频段的介质基板的制备方法
本专利技术涉及一种毫米波太赫兹介质基板
，特别涉及一种在毫米波太赫兹频段具有极低介电常数与介电损耗的新型介质基板及其制备方法。
技术介绍
随着无线通信技术的不断发展，相关电子信息产品逐渐向着更高频段演进，人们对高频介质基板的需求也随之突飞猛涨。以太赫兹源和太赫兹探测
为例，其快速发展使得社会上对成像和传感应用中的太赫兹探测设备的需求日益增长，因此研究人员对高频、低介电常数、低介质损耗、高速化介质基板材料进行了深入的研究，旨在寻找在毫米波太赫兹频段具有优良介电特性的介质基板材料。目前市场上最常见得高频材料主要是聚四氟乙烯(PTFE)相关复合基材，如罗杰斯(Rogers)公司的RO3000系列是陶瓷填充的PTFE复合材料，RT/duroid5880/5870是玻璃纤维增强的PTFE复合材料。但在实际应用中，电子信息产品集成度的不断提高，以及数字化、多能化等应用需求对传统的高频介质基板及其制造工艺提出了越来越多的挑战。在毫米波与太赫兹频段下，常规介质基板具有较大介质损耗，这被认为是限制毫米波太赫兹技术发展的主要挑战之一。因此现在有大量的研究试图将各种新型介质基板应用于毫米波太赫兹领域，对其介电常数、介电损耗和可加工性能三者匹配的需求已经十分迫切。如何快速简单制备具有高均一性、高平整度，同时具有优越介电特性(如低介电常数、低色散、低介电损耗)的毫米波太赫兹用介质基板成为一个主要难题。
技术实现思路
技术问题：本专利技术针对现有技术中的问题和空白，提出一种用于毫米波太赫兹频段的介质基板的制备方法，用该制备方法得到的新型介质基板材料是一种在毫米波太赫兹频段具有极低介电常数与介电损耗的新型介质基板材料，并根据其化学物理性质，采用独特的新型制备工艺，实现一种高均一性、高平整度，以及具有优越介电特性(如低介电常数、低色散、低介电损耗)的毫米波太赫兹用新型介质基板的制备。技术方案：为达到此目的，本专利技术的一种用于毫米波太赫兹频段的介质基板的制备方法采用以下技术方案：步骤1.颗粒获取：通过参杂的降冰片烯和乙烯两种单体在易位聚合催化剂的作用下，经过共聚反应得到，再冲洗烘干，最后经氧化锆球高速和低速球磨得到大小均匀的环烯烃共聚物颗粒；步骤2.烘干铺料：通过干燥机对环烯烃共聚物颗粒进行烘干和预干燥，并将颗粒放入热压传送设备；步骤3.加热融化：将环烯烃共聚物颗粒传送至加热腔，根据其对应的玻璃化转变温度，使温度在200-320摄氏度下保持15-20分钟，使颗粒完全处于液态熔融状态；步骤4.输入喷嘴：将加热腔中的液态熔融态环烯烃共聚物以70-130rpm的速度输送至喷嘴处；步骤5.模具注入：将途经喷嘴处的液态环烯烃共聚物以60-80MPa的喷压和约80-120mm/sec的速度注射到一定形状的模具中，模具压力保持在30-50MPa，根据其对应的玻璃化转变温度，使温度在100-180摄氏度下1-2分钟，之后自然冷却，得到环烯烃共聚物新型介质基板；步骤6.性能测试：对所得烯烃共聚物新型介质基板在全介质情况下，进行平整度和均一性测试，以及在毫米波太赫兹频段的介电特性测试；步骤7.表面金属化：在环烯烃共聚物介质基板表面通过磁控溅射和电子束蒸发等方法进行表面金属化操作。其中，所述性能测试中，介质基板在毫米波和太赫兹频段的介电特性可以分别用毫米波开放式谐振腔系统和太赫兹时域光谱分析仪获取。所述表面金属化中，当金属和环烯烃共聚物介质基板之间的表面结合力不足时，则需要先沉积一层钛/铬/铂等金属作为粘结过渡层，用以增强金属与该介质薄膜的结合力，当结合力足够时，可直接进行金属化镀膜操作。所述加热融化中，对于玻璃化转变温度为178摄氏度左右的环烯烃共聚物颗粒，在加热融化操作中，使温度在300摄氏度下保持15分钟，直至颗粒完全处于液态熔融状态。所述输入喷嘴中，以100rpm的速度输送至喷嘴。所述模具注入中，以70MPa的喷压和约100mm/sec的速度注射到1.5mm厚的模具中，模具压力保持在50MPa，最后模具温度在130摄氏度下保持2分钟，并自然冷却，可以得到1.5mm厚的烯烃共聚物新型介质基板。所述用于毫米波太赫兹频段的介质基板在毫米波34GHz所测介电常数为2.34，介质损耗正切为1.1×10-3，而且在太赫兹频段具有低介电常数为2.31，低色散在极宽频带0.2-2.2THz的介电常数保持稳定，低介质损耗在极宽频带0.2-2.2THz内在1×10-4和3×10-3之间，同时具有极高的可见光透明度。有益效果：本专利技术公开了一种在毫米波太赫兹频段具有极低介电常数与介电损耗的新型介质基板及其制备工艺，与现有技术相比，具有如下的有益效果：(1)本专利技术提出一种在毫米波太赫兹频段具有极低介电常数与介电损耗的新型介质基板及其制备工艺，该新型介质基板在毫米波太赫兹频段具有优越的介电特性，如低介电常数、低色散、低介电损耗，在毫米波太赫兹频段有很大的应用潜力；(2)本专利技术提出一种在毫米波太赫兹频段具有极低介电常数与介电损耗的新型介质基板及其制备工艺，该制备工艺具有一般性，可以根据环烯烃共聚物的种类与特性，制备出具有厚度可调的高均一性、高平整度基板。(3)本专利技术提出一种在毫米波太赫兹频段具有极低介电常数与介电损耗的新型介质基板及其制备工艺，操作简单，成本低，方便集成，可以满足介电常数、介电损耗和可加工性能三者匹配的需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是对本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术具体实施方式中环烯烃共聚物新型介质基板的制备工艺流程图；图2为本专利技术具体实施例中所实现的环烯烃共聚物新型介质基板在太赫兹频段的介电常数测试结果图。图3为本专利技术具体实施例中所实现的环烯烃共聚物新型介质基板在太赫兹频段的介质损耗正切测试结果图。具体实施方式本专利技术所述的一种用于毫米波太赫兹频段的介质基板的制备方法包括如下步骤：颗粒获取，烘干铺料，加热融化，输入喷嘴，模具注入，性能测试，表面金属化。颗粒获取，是通过一定比重参杂的降冰片烯和乙烯两种单体在易位聚合催化剂的作用下，经过共聚反应得到，再冲洗烘干，最后利用氧化锆球经高速和低速球磨得到大小均匀的环烯烃共聚物颗粒。烘干铺料，是通过干燥机对环烯烃共聚物颗粒进行烘干和预干燥，减少颗粒中的氧气和水分，并将颗粒放入热压传送设备。加热融化，是将环烯烃共聚物颗粒传送至加热腔，根据其对应的玻璃化转变温度，使温度在200-320摄氏度下保持15-20分钟，使颗粒处于液态熔融状态。输入喷嘴，是将加热腔中的液态熔融态环烯烃共聚物以70-130rpm(转/分钟)的速度输送至喷嘴处；模具注入，是将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于毫米波太赫兹频段的介质基板的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：/n步骤1.颗粒获取：通过参杂的降冰片烯和乙烯两种单体在易位聚合催化剂的作用下，经过共聚反应得到，再冲洗烘干，最后经氧化锆球高速和低速球磨得到大小均匀的环烯烃共聚物颗粒；/n步骤2.烘干铺料：通过干燥机对环烯烃共聚物颗粒进行烘干和预干燥，并将颗粒放入热压传送设备；/n步骤3.加热融化：将环烯烃共聚物颗粒传送至加热腔，根据其对应的玻璃化转变温度，使温度在200-320摄氏度下保持15-20分钟，使颗粒完全处于液态熔融状态；/n步骤4.输入喷嘴：将加热腔中的液态熔融态环烯烃共聚物以70-130rpm的速度输送至喷嘴处；/n步骤5.模具注入：将途经喷嘴处的液态环烯烃共聚物以60-80MPa的喷压和约80-120mm/sec的速度注射到一定形状的模具中，模具压力保持在30-50MPa，根据其对应的玻璃化转变温度，使温度在100-180摄氏度下1-2分钟，之后自然冷却，得到环烯烃共聚物新型介质基板；/n步骤6.性能测试：对所得烯烃共聚物新型介质基板在全介质情况下，进行平整度和均一性测试，以及在毫米波太赫兹频段的介电特性测试；/n步骤7.表面金属化：在环烯烃共聚物介质基板表面通过磁控溅射和电子束蒸发等方法进行表面金属化操作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于毫米波太赫兹频段的介质基板的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
步骤1.颗粒获取：通过参杂的降冰片烯和乙烯两种单体在易位聚合催化剂的作用下，经过共聚反应得到，再冲洗烘干，最后经氧化锆球高速和低速球磨得到大小均匀的环烯烃共聚物颗粒；
步骤2.烘干铺料：通过干燥机对环烯烃共聚物颗粒进行烘干和预干燥，并将颗粒放入热压传送设备；
步骤3.加热融化：将环烯烃共聚物颗粒传送至加热腔，根据其对应的玻璃化转变温度，使温度在200-320摄氏度下保持15-20分钟，使颗粒完全处于液态熔融状态；
步骤4.输入喷嘴：将加热腔中的液态熔融态环烯烃共聚物以70-130rpm的速度输送至喷嘴处；
步骤5.模具注入：将途经喷嘴处的液态环烯烃共聚物以60-80MPa的喷压和约80-120mm/sec的速度注射到一定形状的模具中，模具压力保持在30-50MPa，根据其对应的玻璃化转变温度，使温度在100-180摄氏度下1-2分钟，之后自然冷却，得到环烯烃共聚物新型介质基板；
步骤6.性能测试：对所得烯烃共聚物新型介质基板在全介质情况下，进行平整度和均一性测试，以及在毫米波太赫兹频段的介电特性测试；
步骤7.表面金属化：在环烯烃共聚物介质基板表面通过磁控溅射和电子束蒸发等方法进行表面金属化操作。


2.根据权利要求1所述的一种用于毫米波太赫兹频段的介质基板的制备方法，其特征在于，所述性能测试中，介质基板在毫米波和太赫兹频段的介电特性可以分别用毫米波开放式谐振腔系统和太赫兹时域光谱分析仪获取。


3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡龙珠，洪伟，蒋之浩，陈晖，
申请(专利权)人：南京锐码毫米波太赫兹技术研究院有限公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32