空心球陶瓷粉填充PTFE基复合基板的制备及性能

贾倩倩,赖占平,李 强,张立欣,魏 西

(中国电子科技集团公司第四十六研究所,天津 300220)

随着现代信息技术的快速发展,电子信号传输的频率越来越高,从3G、4G逐渐向5G和6G方向发展。微波复合基板是电路中信号传输的重要载体,其性能优劣直接决定了微波信号传输的快慢和质量高低[1-3]。低介电常数的微波介质材料有利于微波信号的高速、低延迟、无损耗传输[4],是实现超高密度和超大规模集成电路多层互联的首选基础材料,被广泛应用在天线、雷达等关键领域。聚四氟乙烯(PTFE)是介电常数和介质损耗最低的树脂[5-6],其相对介电常数为2.1～2.2。但是由于PTFE的热膨胀系数(CTE)过高(109×10-6/℃),且强度较低,不适合直接应用于微波介质基板,而陶瓷粉填料具有极低的热膨胀系数并且可以作为补强材料弥补PTFE树脂的强度。因此在制备PTFE基介质基板过程中,陶瓷粉填料经常被引入以提高基板强度和尺寸热稳定性[7]。熔融二氧化硅陶瓷粉是PTFE基复合基板的常用填料,其热膨胀系数极低(约0.5×10-6/℃)[8],相对介电常数(4.0)高于PTFE[9]。熔融二氧化硅填充PTFE基介质基板的相对介电常数在2.4～2.9之间[10-11]。若将PTFE基介质基板的相对介电常数降低至2.2以下,同时保持较低的介质损耗,将有助于高频信号的高速传输。为了制备得到低介电常数的介质材料,研究人员以空气作为第三相引入到复合材料当中,如多孔氧化硅[12]、介孔氧化硅[13]、环氧树脂/SiO2空心球纳米复合材料[14]等,成功将相对介电常数降低至2.0左右。然而,目前尚未发现有利用空心球陶瓷粉填充PTFE基低介电常数微波复合基板的报道。……