[发明专利]基板材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种超材料，具体地说涉及一种超材料的介质基板材料及其制备方法。 

【背景技术】

超材料一般由多个超材料功能板层叠或按其他规律阵列组合而成。超材料功能板通常包括介质基板以及阵列在介质基板上的多个人造微结构。现有技术中的超材料的介质基板为均一材质的有机或无机基板，如FR4、TP1等等。阵列在介质基板上的多个人造微结构具有特定的电磁特性，能对电场或磁场产生电磁响应，通过对人造微结构的结构和排列规律进行精确设计和控制，可以使超材料呈现出各种一般材料所不具有的电磁特性，如能汇聚、发散和偏折电磁波等。 

目前已经商品化的高频基板主要有三类：聚四氟乙烯(PTFE)基板、热固性聚苯醚(Polyphenyl Oxide)与交链聚丁二烯基板和环氧树脂复合基板(FR-4)。其中聚四氟乙烯基板的介电常数为2.1-10.6，而环氧树脂复合基板的介电常数为4.2-5.4。从组成与结构、制备方法和介电性能等方面考虑，低介电常数材料主要分为无机材料、有机材料和无机/有机复合材料。聚苯醚具有优异的力学性能和介电性能，它的介电常数在1MHZ时为2.45，介电损耗为0.0007。但是，聚苯醚热导率低，热学性能需要改善。 

【发明内容】

本发明采用高热导的Si₃N₄陶瓷材料与聚苯醚进行复合，从而制备出介电常数低，导热性良好的复合基板。 

在一个方面，本发明提供一种基板材料，其包括Si₃N₄、聚苯醚和聚苯醚助剂。优选的，所述Si₃N₄占材料的0.5-25％重量，优选1-15％重量，最优选1.5-10％重量。在一个优选的实施方案中，所述Si₃N₄在与聚苯醚复合前用偶联剂预处理。 

在一个实施方案中，所述材料的双面附有铜箔。 

在另一个方面，本发明提供本发明的基板材料用作超材料的介质基板材料的用途。 

在另一个方面，本发明提供制备本发明的基板材料的方法，所述方法包括： 

1)混合Si₃N₄和聚苯醚，然后加入聚苯醚助剂；和 

2)在升高的温度下成型。 

优选的，本发明方法还包括在步骤1)之前用硅烷偶联剂预处理Si₃N₄。优选的，本发明方法还包括将步骤2)得到的复合物的双面附上铜箔。 

【具体实施方式】

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行描述。但是本领域技术人员应该理解，本申请中所描述的技术方案仅仅是本发明的示例性描述，而不是对于本发明范围的限制。本领域技术人员可根据本申请的描述而对本发明的作出各种改变和修饰，所有这些改变和修饰都属于本发明保护的范围。 

除非另有明确定义，本申请上下文中使用的术语具有本领域中通常使用的含义。 

在一个方面，本发明提供一种基板材料，其包括Si₃N₄、聚苯醚和聚苯醚助剂。优选的，所述Si₃N₄占材料的0.5-25％重量，优选1-15％重量，最优选1.5-10％重量。在一个优选的实施方案中，所述Si₃N₄在与聚苯醚复合前用偶联剂预处理。 

本文使用的术语“Si₃N₄”与术语氮化硅在本文中具有相同的含义，是指具有分子式Si₃N₄的化合物。本发明可使用任何合适的Si₃N₄，但优选使用10-100μm的Si₃N₄。并且，在用于本发明的混合步骤之前可使用硅烷偶联剂预处理。所述硅烷偶联剂可为任何本领域中已知的合适硅烷偶联剂，但是优选使用KH550。 

本文使用的术语“聚苯醚”是指化学名称为聚2，6-二甲基-1，4-苯醚的热塑性树脂及其衍生物，是一类耐高温的热塑性树脂。本发明可使用任何合适的聚苯醚，例如改性聚苯醚共混聚合物。各种本领域技术人员根据现有技术或通过简单实验即可选择适合本发明的聚苯醚。