[发明专利]一种轻质高导热、低介电损耗的氟树脂/h-BN复合介质材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种轻质高导热、低介电损耗的氟树脂/h‑BN复合介质材料及其制备方法，所述氟树脂/h‑BN复合介质材料包括：氟树脂基材、和分布于所述氟树脂基材中的微波介质陶瓷粉体h‑BN；所述微波介质陶瓷粉体h‑BN的含量为10～50wt%，优选20～35wt%。该复合材料在保留优良介电性能的前提下具备良好的加工性能，可满足新一代通讯材料的要求。

技术领域

本发明涉及一种具有高导热和低介电损耗的氟树脂/h-BN复合介质材料及其制备方法，属于高导热复合材料领域。

背景技术

微波介质陶瓷(Microwave Dielectric Ceramics，简称MWDC)是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。进入21世纪后，随着无线互联网、宽带主干网及全球定位系统GPS的迅猛发展，作为微波滤波器、谐振器及振荡器等无线通讯器件用的高性能微波介质陶瓷日益成为国际学术界广泛关注的焦点材料。

随着移动5G通讯和卫星通讯技术的发展，陶瓷的脆性和难加工性严重制约了其发展，传统的陶瓷已不能满足微波通信设备的性能要求，微波介质器件的发展对介质材料提出了更高的要求——保留优异介电性能的同时具备良好的加工性能。文献报告指出聚四氟乙烯(简称PTFE)，具有优异的微波介电性能，且作为聚合物材料具备良好的加工性能；但是现阶段的氟基复合介质材料介电损耗高(tanδ＞10^-3)，过高的损耗会导致输送损耗的增加，影响器件的信号传输性能。另外氟基树脂材料的导热系数也偏低(0.24W/(m·K))，而器件的散热性能也是影响器件性能稳定性的重要标准。

六方氮化硼(h-BN)因其具备高导热系数以及高绝缘性，是制备高导热低损耗复合介质材料的理想填料。另外，由于h-BN属六方晶系，平行于c轴方向的导热系数远低于垂直于c轴方向。因而具备取向性的h-BN会大幅度提高复合材料导热系数，而现阶段普遍通过加强磁场或者强电场来实现粉体定向，这种复杂的工艺不仅成本高，生产效率也低。因此开发工艺简单的h-BN粉体定向工艺，对于低介电损耗高导热系数复合介质材料的制备具有重要意义。

发明内容

针对有机-无机复合材料介电损耗偏高，导热系数低的问题，本发明的目的在于提供一种简便的h-BN陶瓷定向排列方法，具体提供一种介电常数2.5～3，介电损耗低于5×10^-4(10GHz)，成本低，且易于大批量生产的氟树脂/h-BN复合介质材料及其制备方法。本发明的另一目的在于提供一种由该氟树脂/h-BN复合材料制得的基板。

一方面，本发明提供了一种氟树脂/h-BN复合介质材料，所述氟树脂/h-BN复合介质材料包括：氟树脂基材、和分布于所述氟树脂基材中的微波介质陶瓷粉体h-BN；所述微波介质陶瓷粉体h-BN的含量为10～50wt％，优选20～35wt％。

在本发明中，该微波介质陶瓷粉体h-BN具备低的介电损耗和高导热系数，与氟基树脂(氟树脂)结合力高，以此保证复合材料低介电损耗以及高导热系数。从而获得一种导热系数高，介电损耗低，成本低，且易于大批量生产的氟基复合介质材料。该氟树脂/h-BN复合介质材料介电损耗低于5×10^-4。可以作为介质基板材料广泛应用于卫星通信、移动通信、等现代通信行业。

较佳的，所述微波介质陶瓷粉体h-BN的粒径为5～20μm。

较佳的，所述氟树脂基材选自聚四氟乙烯PTFE、四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚共聚物PFA、全氟乙烯与六氟丙烯共聚物FEP中的至少一种。

较佳的，所述氟树脂/h-BN复合介质材料的介电常数为2.5～3，介电损耗低于5×10^-4，导热系数为3.5W/(m·K)。

另一方面，本发明提供了一种上述的氟树脂/h-BN复合介质材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将微波介质陶瓷粉体h-BN用偶联剂改性，得到改性的微波介质陶瓷粉体；