活性酯固化环氧基高介电常数覆铜板的研制

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)广东生益科技股份有限公司 作者:颜善银

  当前各界对于天线设计的重点在于小型化、结构简单化及多频或宽带。高介电常数基板可以缩小微波辐射波长,达到天线小型化的目的。采用活性酯作为环氧树脂的固化剂,活性酯固化剂分子中有两个或多个具有较高活性的酯基,可以同环氧树脂进行固化反应。在同环氧树脂反应时形成不含仲醇羟基的网架,所以固化后的环氧树脂具有低的介电损耗和吸水率。采用高介电常数填料作为功能填料。研制的高介电常数覆铜板具有低的热膨胀系数、低的介电损耗和低的吸水率。

1、前言

  随着微电子、微机械等新兴微加工技术的发展,天线作为重要的射频前端器件,其指标要求也日益苛刻,小型化、内置化、多频段、智能化是移动终端小天线的发展趋势。由于印制天线的尺寸与基板的相对介电常数成反比,所以要选用具有高介电常数的介质基板来减小天线尺寸,但过高的介电常数会激励出较强的表面波,表面损耗较大,使增益减小,直接降低天线的辐射效率,所以需要权衡选择基板的相对介电常数。在高频领域的电波,要求电子器件的能量损失或输送损失小。输送损失作为热能量在电子器件中被消耗,成为电子器件发热的原因。输送损失通常用下式:

输送损失=系数×频率×(介电常数)1/2×介电损耗角正切

  为了降低输送损失,需要使介电常数、介电损耗角正切变小。这也说明了天线用覆铜板的介电常数并不是越高就越好,满足天线小型化的要求即可,同时要保证覆铜板的介电损耗要小,降低输送损失。

  本文采用活性酯作为环氧树脂的固化剂,活性酯和环氧反应不生成极性基团,从而固化物具有低的吸水率、低的介电损耗和优异的耐湿热性能;加入高介电常数填料后,固化物又具有较高的介电常数和较低的热膨胀系数;同时采用玻纤布作为增强材料,可以提高板材的机械性能和制作工艺。

2、实验部分

  2.1、主要原材料

  环氧树脂,活性酯固化剂,高介电常数填料,溶剂等。

  2.2、测试项目

  使用矢量网络分析仪,采用SPDR法测定 GHz下层压板的Dk/Df;采用平板电容法测定1 GHz下层压板的Dk/Df;采用二流体槽法测定1 MHz下层压板的Dk/Df;采用热机械分析法(TMA)测定层压板的T g、z-CTE和热分层时间T2 ;采用动态热机械分析法(DMA)测定层压板的T g;采用差示扫描量热法(DSC)测定层压板的T g;采用热重分析法(TGA)测量层压板的热分解温度(Td)和灰份;使用抗剥测试仪,按照IPC-TM- 0 2.4. 方法中热应力后实验条件,测试覆金属箔的剥离强度;耐浸焊时间使用锡炉,将层压板完全浸入保持温度为2 ℃的熔融焊锡中,直到层压板出现分层起泡,记录层压板出现分层起泡的时间;吸水率按照IPC-TM- 02. .2.1方法进行测定;PCT(高压锅蒸煮实验)使用高压锅,在121 ℃、10 KPa的加压蒸煮处理装置内保持2小时后的层压板浸入保持温度为2 ℃的焊锡槽中,直到层压板出现分层起泡,记录层压板出现分层起泡的时间;采用高压蒸煮法(PCT)测定层压板的PCT吸水率。

  2.3、覆铜板样品的制作

  根据实验配方,称取一定量环氧树脂、活性酯固化剂、高介电常数填料和溶剂共混搅拌制得胶液。将胶液涂布在增强材料玻纤布上并通过实验上胶机夹轴控制浸胶量。将浸过胶液的玻纤布于1 ℃烘箱中烘制3 min ~ min,制得粘结片。然后将制得的粘结片根据不同板材厚度的要求叠加,两面覆以铜箔,置于真空压机中压制成覆铜板。

4、结论

  研究结果表明,采用活性酯作为环氧树脂的固化剂,并添加高介电常数填料制得的高介电常数覆铜板具有较高的介电常数,较低的介电耗,优异的耐热性能和耐湿热性能,较高的剥离强度和较低的吸水率,可以满足天线基板材料的使用性能要求。

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