[发明专利]一种改性PTFE高热导率低介电常数复合介质材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种BN掺杂改性高热导率低介电常数PTFE复合介质材料，包括BN、SiO2陶瓷粉和50wt％‑70％的PTFE，所述BN含量为5％‑20％。改性PTFE复合介质材料介电常数为2.0‑2.5，损耗因子为0.0015‑0.002，热导率为0.45W/m·K‑0.82W/m·K，热膨胀系数为40‑120ppm/℃，兼具有较低的介电常数、低损耗因子和较低的热膨胀系数、较高的热导率。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及制备一种高热导率复合介质材料及复合介质板，利用BN良好的导热性能改善复合介质板的导热性能，满足高频电子元件高集成度要求同时保证低介电常数，可以应用于高频领域。

背景技术

随着无线网路、卫星雷达、5G通讯以及通讯信息网络化的快速发展，新型态的电子通讯、智能驾驶、物联网等服务逐步走进人类生活。为了提高传输速度和处理大容量的信息，电路设计日趋复杂，计算频率升高，这对低介电常数的复合介质板的性能提出了更高的要求。

PTFE具有优异的化学惰性、热稳定性(长期使用温度可为-50℃至260℃)及介电特性(低介电常数及低介质损耗)，且不可燃烧，在低介电常数复合介质材料领域应用具有独特的优势。但PTFE热传导系数小，热膨胀系数比较大，易产生变形破坏电路的问题。因此，还是需要从改善复合介质板的热导率和热膨胀系数着手，改善PTFE复合介质材料的导热性能。

现有技术常通过添加玻璃纤维布、大量高导热无机陶瓷粉体，提高热传导系数。但大量添加高导热无机陶瓷粉体易影响高频基板或板材的加工性及可靠性，使得原聚四氟乙烯优异的物理、介电特性均被减弱，介电损耗和介电常数均增大。

CN106604536B公开了一种聚四氟乙烯复合微波介质材料，含有聚四氟乙烯30～60wt％，微波介质陶瓷粉填料35～60wt％，玻璃纤维粉5～15wt％，采用等静压成型压坯，保证了物料物性的各向同性，得到在X轴Y轴和Z轴三个方向上都具有低的热膨胀系数的复合微波介质材料。但对PTFE的介电常数影响较大，复合后的材料介电常数达4.85～7.0。

CN103085385B采用介电常数较低的二氧化硅气凝胶为填料制备聚四氟乙烯基板，降低了基板的介电常数，降低了聚四氟乙烯的热膨胀系数，还可以通过制备介电常数适当的二氧化硅气凝胶和控制所占体积比调整介电常数。二氧化硅气凝胶填充量高，相对于聚四氟乙烯的体积比为30％～70％，未对复合介质板的介电损耗性能进行研究。

CN104446465B公开了一种聚四氟乙烯-陶瓷复合材料，由陶瓷粉和聚四氟乙烯制备得到。其制得的聚四氟乙烯-陶瓷复合材料具有较低的损耗，具有较高的热导率。复合材料中陶瓷粉和聚四氟乙烯的质量比为(7～8)：(3.3～5.3)，陶瓷粉含量高，复合材料的介电常数为60～64。

因此，寻求在较低填充量下能大幅度的提高复合介质板的热导率，降低热膨胀系数，依然是研究开发的重点。

发明内容

针对复合介质板热导率低，热膨胀系数大的问题，本发明提供一种采用氮化硼(BN)作为掺杂改性的填料提高SiO₂/PTFE复合介质材料，复合介质材料的热导率高，热膨胀系数低。

研究发现，BN能够在较低的填充量下，很好地增加PTFE复合介质材料热导率、降低热膨胀系数，且对PTFE复合介质材料的介电性能影响较小，得到的改性PTFE复合介质材料介电常数低、介电损耗小，可以在高频领域很好地应用。

所述改性PTFE的复合介质材料包括BN陶瓷粉、SiO₂陶瓷粉和50wt％-70wt％的PTFE。所述BN陶瓷粉在复合介质材料中的含量优选为5wt％-20wt％。

为了改善改性BN填料的分散性和均一性，还可以添加选自十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)或十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)中的一种或多种的表面改性剂，其含量为PTFE的1wt％-10wt％。