活性酯固化環氧基高介電常數覆銅板的研制
當前各界對于天線設計的重點在于小型化、結構簡單化及多頻或寬帶。高介電常數基板可以縮小微波輻射波長,達到天線小型化的目的。采用活性酯作為環氧樹脂的固化劑,活性酯固化劑分子中有兩個或多個具有較高活性的酯基,可以同環氧樹脂進行固化反應。在同環氧樹脂反應時形成不含仲醇羥基的網架,所以固化后的環氧樹脂具有低的介電損耗和吸水率。采用高介電常數填料作為功能填料。研制的高介電常數覆銅板具有低的熱膨脹系數、低的介電損耗和低的吸水率。
1、前言
隨著微電子、微機械等新興微加工技術的發展,天線作為重要的射頻前端器件,其指標要求也日益苛刻,小型化、內置化、多頻段、智能化是移動終端小天線的發展趨勢。由于印制天線的尺寸與基板的相對介電常數成反比,所以要選用具有高介電常數的介質基板來減小天線尺寸,但過高的介電常數會激勵出較強的表面波,表面損耗較大,使增益減小,直接降低天線的輻射效率,所以需要權衡選擇基板的相對介電常數。在高頻領域的電波,要求電子器件的能量損失或輸送損失小。輸送損失作為熱能量在電子器件中被消耗,成為電子器件發熱的原因。輸送損失通常用下式:
輸送損失=系數×頻率×(介電常數)1/2×介電損耗角正切
為了降低輸送損失,需要使介電常數、介電損耗角正切變小。這也說明了天線用覆銅板的介電常數并不是越高就越好,滿足天線小型化的要求即可,同時要保證覆銅板的介電損耗要小,降低輸送損失。
本文采用活性酯作為環氧樹脂的固化劑,活性酯和環氧反應不生成極性基團,從而固化物具有低的吸水率、低的介電損耗和優異的耐濕熱性能;加入高介電常數填料后,固化物又具有較高的介電常數和較低的熱膨脹系數;同時采用玻纖布作為增強材料,可以提高板材的機械性能和制作工藝。
2、實驗部分
2.1、主要原材料
環氧樹脂,活性酯固化劑,高介電常數填料,溶劑等。
2.2、測試項目
使用矢量網絡分析儀,采用SPDR法測定 GHz下層壓板的Dk/Df;采用平板電容法測定1 GHz下層壓板的Dk/Df;采用二流體槽法測定1 MHz下層壓板的Dk/Df;采用熱機械分析法(TMA)測定層壓板的T g、z-CTE和熱分層時間T2 ;采用動態熱機械分析法(DMA)測定層壓板的T g;采用差示掃描量熱法(DSC)測定層壓板的T g;采用熱重分析法(TGA)測量層壓板的熱分解溫度(Td)和灰份;使用抗剝測試儀,按照IPC-TM- 0 2.4. 方法中熱應力后實驗條件,測試覆金屬箔的剝離強度;耐浸焊時間使用錫爐,將層壓板完全浸入保持溫度為2 ℃的熔融焊錫中,直到層壓板出現分層起泡,記錄層壓板出現分層起泡的時間;吸水率按照IPC-TM- 02. .2.1方法進行測定;PCT(高壓鍋蒸煮實驗)使用高壓鍋,在121 ℃、10 KPa的加壓蒸煮處理裝置內保持2小時后的層壓板浸入保持溫度為2 ℃的焊錫槽中,直到層壓板出現分層起泡,記錄層壓板出現分層起泡的時間;采用高壓蒸煮法(PCT)測定層壓板的PCT吸水率。
2.3、覆銅板樣品的制作
根據實驗配方,稱取一定量環氧樹脂、活性酯固化劑、高介電常數填料和溶劑共混攪拌制得膠液。將膠液涂布在增強材料玻纖布上并通過實驗上膠機夾軸控制浸膠量。將浸過膠液的玻纖布于1 ℃烘箱中烘制3 min ~ min,制得粘結片。然后將制得的粘結片根據不同板材厚度的要求疊加,兩面覆以銅箔,置于真空壓機中壓制成覆銅板。
4、結論
研究結果表明,采用活性酯作為環氧樹脂的固化劑,并添加高介電常數填料制得的高介電常數覆銅板具有較高的介電常數,較低的介電耗,優異的耐熱性能和耐濕熱性能,較高的剝離強度和較低的吸水率,可以滿足天線基板材料的使用性能要求。