一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料及制备方法，所述复合材料包括热固性聚烯烃树脂、增强纤维、超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布，热固性聚烯烃树脂、超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布复合，具有介电常数小、非极性等突出的优势，再复合上强度高的增强纤维，可进一步提高整体强度，从而有效解决了现有技术中材料的介电常数过高、强度不够，难以满足电子集成器件可靠性及小型化的需求的技术问题，使得本发明专利技术制备的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料介电常数小于2.4F/m，实现了介电常数小、非极性、强度高、质量轻、成本低等有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料及制备方法
本专利技术涉及低介电常数材料
，尤其涉及一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料及制备方法。
技术介绍
低介电常数材料或称low-K材料(低K材料)是当前半导体行业研究的热门话题。通过降低集成电路中使用的介电材料的介电常数，可以降低集成电路的漏电电流，降低导线之间的电容效应，降低集成电路发热等。近年来，随着信号传输的高速高频化及传输距离的缩短，电路、元件必须实现高密度化。集成电路的集成度迅速提高，射频连接器、微波器件等工作频率范围也大幅提高，为了降低由此带来的阻抗延时及功率损耗，需要采用低介电常数材料作互连介质，从而减小阻抗延迟，满足集成电路发展的需要。低介电常数材料的研究是同高分子材料密切相关的。现阶段，低介电常数材料的生产技术主要由国外几个大厂家掌握，我国低介电常数材料的研究还尚处于起步阶段，亟待进一步研究开发。国际市场上，低介电常数材料主要由如美国Corning公司、IBM公司、Ferro公司、DuPont公司、日本NEG公司、德国Schoot等几家公司提供，例如IBM公司研发的MgO-Al2O3-SiO2系材料，其介电常数为5.3～5.7F/m，Ferro公司的CaO-B2O3-SiO2系材料，其介电常数为7.0～9.0F/m，DuPont公司的901系列材料的介电常数为5.2～5.9F/m。这些材料的介电常数依然过高(均>5F/m)，同时强度不够，越来越难以满足电子集成器件可靠性及小型化的需求，因此，开发更低介电常数、强度更高的材料势在必行。综上，本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：如何研发出更低介电常数且强度更高的材料。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，解决了现有技术中材料的介电常数过高、强度不够，难以满足电子集成器件可靠性及小型化的需求的技术问题，将热固性聚烯烃树脂、增强纤维和超高分子量聚乙烯纤维或超高分子量聚乙烯布复合，形成的新的复合材料的介电常数小于2.4F/m，且强度较高。为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供了一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，所述复合材料包括热固性聚烯烃树脂、增强纤维、超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布；所述热固性聚烯烃树脂与超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布熔融形成互穿网络结构，至少一层增强纤维复合于所述热固性聚烯烃树脂上。优选地，用等离子处理所述增强纤维表面，使所述增强纤维表面形成极性，从而使所述增强纤维与所述热固性聚烯烃树脂连接。优选地，所述复合材料包括热固性聚烯烃树脂层、增强纤维层、超高分子量聚乙烯纤维层和/或超高分子量聚乙烯布层；所述热固性聚烯烃树脂层和所述超高分子量聚乙烯纤维层和/或所述超高分子量聚乙烯布层之间通过化学键连接，所述增强纤维层与所述热固性聚烯烃树脂层之间通过极性和/或胶黏剂镀层连接。优选地，所述增强纤维是不锈钢纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、凯夫拉纤维中的一种或几种。优选地，所述热固性聚烯烃树脂包括环戊二烯CPD、双环戊二烯DCPD、三环戊二烯TCPD、聚双环戊二烯PDCPD、聚三环戊二烯PTCPD中的一种或几种。优选地，用等离子处理超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布表面，使所述超高分子量聚乙烯纤维和/或所述超高分子量聚乙烯布表面形成极性，从而使所述热固性聚烯烃树脂与所述超高分子量聚乙烯纤维和/或所述超高分子量聚乙烯布连接。优选地，所述超高分子量聚乙烯纤维和/或所述超高分子量聚乙烯布与所述热固性聚烯烃树脂通过可使两相连接的偶联剂复合而成；所述偶联剂可溶于液态的所述热固性聚烯烃树脂内，且在所述热固性聚烯烃树脂固化时参与反应，在所述超高分子量聚乙烯纤维或超高分子量聚乙烯布与所述热固性聚烯烃树脂连接的界面处形成稳定的化学键。优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸脂耦联剂、锆类偶联剂中的一种或多种。第二方面，本申请实施例还提供了一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下：在液态的热固性聚烯烃树脂内加入偶联剂，所述偶联剂溶于所述热固性聚烯烃树脂内，形成混合物；将所述混合物导入超高分子量聚乙烯纤维或超高分子量聚乙烯布表面；加热，所述混合物内的热固性聚烯烃树脂逐步固化，同时在所述偶联剂的作用下，在所述热固性聚烯烃树脂与所述超高分子量聚乙烯纤维或超高分子量聚乙烯布连接的界面处形成稳定的化学键；用等离子处理所述增强纤维表面，使所述增强纤维表面形成极性，从而使所述增强纤维与所述热固性聚烯烃树脂连接。优选地，所述混合物中：所述偶联剂的重量为所述热固性聚烯烃树脂重量的0.5％～2％；所述热固性聚烯烃树脂的重量为所述超高分子量聚乙烯纤维或超高分子量聚乙烯布重量的20％～60％。优选地，所述加热温度为50℃～100℃。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、本申请实施例将热固性聚烯烃树脂、增强纤维和超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布复合，形成新的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，该高强度的低介电常数低介质损耗复合材料无极性、强度高，介电常数小于2.4F/m，解决了现有技术中材料的介电常数过高、强度不够的技术问题。3、本申请实施例提供的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料制备时，通过在热固性聚烯烃树脂内加入可溶于其中的偶联剂，偶联剂在热固性聚烯烃树脂固化时参与反应，使热固性聚烯烃树脂与超高分子量聚乙烯纤维或超高分子量聚乙烯布二相进行交联反应，在热固性聚烯烃树脂与超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布连接的界面处形成稳健的化学键，大大提高了热固性聚烯烃树脂与超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布之间的粘连性，形成的复合材料具有很高的强度。3、由于超高分子量聚乙烯纤维或超高分子量聚乙烯布、热固性聚烯烃树脂和增强纤维的密度都很小，因此三者复合形成的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料的质量很轻。4、由于超高分子量聚乙烯纤维或超高分子量聚乙烯布、热固性聚烯烃树脂和增强纤维的成本都很低，因此三者复合形成的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料也具有成本低的优势。5、本申请实施例提供的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料不仅能满足电子集成器件可靠性及小型化的需求，而且适用于雷达、飞机、电机、医疗器械、高档车等需要高强、轻质、无极性、低介电常数、低成本的领域和设备，应用范围广泛。附图说明图1为本申请实施例一中提供的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料的结构示意图；图2为本申请实施例一中提供的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料制备方法的流程图。图3为本申请实施例二中提供的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料的结构示意图；图4为本申请实施例三中提供的高强度的低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，其特征在于，所述复合材料包括热固性聚烯烃树脂、增强纤维、超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布；所述热固性聚烯烃树脂与超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布熔融形成互穿网络结构，至少一层增强纤维复合于所述热固性聚烯烃树脂上。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，其特征在于，所述复合材料包括热固性聚烯烃树脂、增强纤维、超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布；所述热固性聚烯烃树脂与超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布熔融形成互穿网络结构，至少一层增强纤维复合于所述热固性聚烯烃树脂上。


2.如权利要求1所述的一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，其特征在于，用等离子处理所述增强纤维表面，使所述增强纤维表面形成极性，从而使所述增强纤维与所述热固性聚烯烃树脂连接。


3.如权利要求1所述的一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，其特征在于，所述复合材料包括热固性聚烯烃树脂层、增强纤维层、超高分子量聚乙烯纤维层和/或超高分子量聚乙烯布层；所述热固性聚烯烃树脂层和所述超高分子量聚乙烯纤维层和/或所述超高分子量聚乙烯布层之间通过化学键连接，所述增强纤维层与所述热固性聚烯烃树脂层之间通过极性和/或胶黏剂镀层连接。


4.如权利要求1所述的一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，其特征在于，所述增强纤维是不锈钢纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、凯夫拉纤维中的一种或几种。


5.如权利要求1所述的一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，其特征在于，所述热固性聚烯烃树脂包括环戊二烯CPD、双环戊二烯DCPD、三环戊二烯TCPD、聚双环戊二烯PDCPD、聚三环戊二烯PTCPD中的一种或几种。


6.如权利要求1所述的一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，其特征在于，用等离子处理超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布表面，使所述超高分子量聚乙烯纤维和/或所述超高分子量聚乙烯布表面形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈喆，
申请(专利权)人：浙江沪通模具有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33