微波陶瓷與硅樹(shù)脂復(fù)合微波覆銅板的研制與應(yīng)用.pdf

1、有機(jī)硅樹(shù)脂的特殊結(jié)構(gòu)使它兼具無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物的特點(diǎn)，是一種具有優(yōu)異綜合性能的樹(shù)脂。其具有較低的介電常數(shù)和較低的介質(zhì)損耗因子，同時(shí)具有高的耐熱性和低的吸水性，并且在寬廣的溫度和高頻范圍內(nèi)介電性能穩(wěn)定，可用作介電性能好、高頻特性好、耐高溫的印制電路板(PCB)基體樹(shù)脂。為了實(shí)現(xiàn)更低介電常數(shù)和更低介質(zhì)損耗因子的高速信息傳輸或者實(shí)現(xiàn)更高介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗因子的小體積微波電路，需要進(jìn)行改性研究獲得優(yōu)良復(fù)合PCB材料。
　　首先，針對(duì)有機(jī)硅

2、樹(shù)脂力學(xué)強(qiáng)度較差的問(wèn)題，本論文從成型溫度和壓力等熱壓工藝條件入手，探究了E-1080玻璃纖維增強(qiáng)硅樹(shù)脂介質(zhì)復(fù)合板的制備工藝并探討了其介電和力學(xué)等性能。結(jié)果表明，在溫度為160℃，壓力為8MPa下保溫1h，可獲得性能優(yōu)良的介質(zhì)復(fù)合板，其密度為1.38g/cm3，吸水率為0.150％，抗彎強(qiáng)度為156.63MPa，介電常數(shù)為3.05，介質(zhì)損耗因子為0.0134，并且熱壓成型后的介質(zhì)復(fù)合板經(jīng)60℃保溫8h介電性能可進(jìn)一步得到改善。
　　

3、其次，為了進(jìn)一步降低有機(jī)硅樹(shù)脂的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因子，本論文通過(guò)在硅樹(shù)脂膠液中共混不同含量的聚苯醚樹(shù)脂，研究了聚苯醚共混改性硅樹(shù)脂介質(zhì)復(fù)合板的性能。研究發(fā)現(xiàn)在聚苯醚含量達(dá)到15wt％時(shí)，可以得到良好的綜合性能:密度為1.37g/cm3、吸水率為0.146％、抗彎強(qiáng)度為190.00MPa、介電常數(shù)為2.88、介質(zhì)損耗因子為0.0072。同時(shí)，當(dāng)聚苯醚含量小于15wt％時(shí)，聚苯醚可以均勻分散在硅樹(shù)脂基體中;而當(dāng)聚苯醚含量大于25wt％時(shí)，

4、聚苯醚與硅樹(shù)脂相分離嚴(yán)重。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式εr=-0.096×exp(X/22.093)+3.073，相關(guān)度R2為0.998和經(jīng)驗(yàn)公式tanδ=0.009×exp(-X/16.557)+0.005，相關(guān)度R2為0.997，能較好的預(yù)測(cè)該工藝下聚苯醚共混改性硅樹(shù)脂介質(zhì)復(fù)合材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因子。
　　同時(shí)，為了獲得高介電常數(shù)低介質(zhì)損耗因子的介質(zhì)復(fù)合板，本論文采用傳統(tǒng)固相法制備高介微波陶瓷粉體，討論了燒結(jié)溫度對(duì)高介微波陶瓷的影響，并

5、通過(guò)粉碎、球磨等工藝獲得高介微波陶瓷粉體，表征了其粒徑大小和分布，最后在硅樹(shù)脂中填充不同含量的高介微波陶瓷粉體，探討微波陶瓷粉填充改性硅樹(shù)脂介質(zhì)復(fù)合板的性能。結(jié)果表明，在燒結(jié)溫度為1250℃×3h時(shí)，高介微波陶瓷晶粒大小均勻，致密度高，介電性能優(yōu)異，其介電常數(shù)為101，Q×f值為42900GHz，τf為378ppm/℃;選用燒結(jié)溫度為1250℃×3h的陶瓷經(jīng)粉碎、球磨、除鐵、過(guò)篩得到的高介微波陶瓷粉體粒徑分布較窄，D50值為8.77μm

6、。研究發(fā)現(xiàn)，隨著高介微波瓷粉填充量的增加，填充改性硅樹(shù)脂介質(zhì)復(fù)合板密度、吸水率、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因子逐漸增大，抗彎強(qiáng)度逐漸降低。在高介微波瓷粉填充量為80wt％時(shí)，介質(zhì)復(fù)合板的密度為2.45g/cm3，吸水率為0.170％，抗彎強(qiáng)度為94.65MPa，介電常數(shù)為14.07，介質(zhì)損耗因子為0.0147。根據(jù)介電常數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式εr=0.725×exp(X/28.100)+1.853，相關(guān)度R2為0.993和介質(zhì)損耗因子經(jīng)驗(yàn)公式tanδ=1.

7、013×10-4×X+0.007，相關(guān)度R2為0.988，能夠較好的預(yù)測(cè)該工藝下微波陶瓷粉填充改性硅樹(shù)脂介質(zhì)復(fù)合板的介電性能。
　　最后，以自制的高介硅樹(shù)脂基微波覆銅板為基板材料，制作微帶天線。探討了微帶天線的頻點(diǎn)、帶寬及回波損耗等性能。結(jié)果表明:通過(guò)在硅樹(shù)脂中添加68wt％高介微波瓷粉制備得到介電常數(shù)為9.65±0.05，介質(zhì)損耗因子0.0145±0.005的天線基板材料。制備的北斗衛(wèi)星平面微帶天線具有較好的S11性能，實(shí)測(cè)的帶