论文部分内容阅读
有机硅树脂的特殊结构使它兼具无机和有机化合物的特点，是一种具有优异综合性能的树脂。其具有较低的介电常数和较低的介质损耗因子，同时具有高的耐热性和低的吸水性，并且在宽广的温度和高频范围内介电性能稳定，可用作介电性能好、高频特性好、耐高温的印制电路板(PCB)基体树脂。为了实现更低介电常数和更低介质损耗因子的高速信息传输或者实现更高介电常数和低介质损耗因子的小体积微波电路，需要进行改性研究获得优良复合PCB材料。 首先，针对有机硅树脂力学强度较差的问题，本论文从成型温度和压力等热压工艺条件入手，探究了E-1080玻璃纤维增强硅树脂介质复合板的制备工艺并探讨了其介电和力学等性能。结果表明，在温度为160℃，压力为8MPa下保温1h，可获得性能优良的介质复合板，其密度为1.38g/cm3，吸水率为0.150％，抗弯强度为156.63MPa，介电常数为3.05，介质损耗因子为0.0134，并且热压成型后的介质复合板经60℃保温8h介电性能可进一步得到改善。 其次，为了进一步降低有机硅树脂的介电常数和介质损耗因子，本论文通过在硅树脂胶液中共混不同含量的聚苯醚树脂，研究了聚苯醚共混改性硅树脂介质复合板的性能。研究发现在聚苯醚含量达到15wt％时，可以得到良好的综合性能:密度为1.37g/cm3、吸水率为0.146％、抗弯强度为190.00MPa、介电常数为2.88、介质损耗因子为0.0072。同时，当聚苯醚含量小于15wt％时，聚苯醚可以均匀分散在硅树脂基体中;而当聚苯醚含量大于25wt％时，聚苯醚与硅树脂相分离严重。根据经验公式εr=-0.096×exp(X/22.093)+3.073，相关度R2为0.998和经验公式tanδ=0.009×exp(-X/16.557)+0.005，相关度R2为0.997，能较好的预测该工艺下聚苯醚共混改性硅树脂介质复合材料的介电常数和介质损耗因子。 同时，为了获得高介电常数低介质损耗因子的介质复合板，本论文采用传统固相法制备高介微波陶瓷粉体，讨论了烧结温度对高介微波陶瓷的影响，并通过粉碎、球磨等工艺获得高介微波陶瓷粉体，表征了其粒径大小和分布，最后在硅树脂中填充不同含量的高介微波陶瓷粉体，探讨微波陶瓷粉填充改性硅树脂介质复合板的性能。结果表明，在烧结温度为1250℃×3h时，高介微波陶瓷晶粒大小均匀，致密度高，介电性能优异，其介电常数为101，Q×f值为42900GHz，τf为378ppm/℃;选用烧结温度为1250℃×3h的陶瓷经粉碎、球磨、除铁、过筛得到的高介微波陶瓷粉体粒径分布较窄，D50值为8.77μm。研究发现，随着高介微波瓷粉填充量的增加，填充改性硅树脂介质复合板密度、吸水率、介电常数和介质损耗因子逐渐增大，抗弯强度逐渐降低。在高介微波瓷粉填充量为80wt％时，介质复合板的密度为2.45g/cm3，吸水率为0.170％，抗弯强度为94.65MPa，介电常数为14.07，介质损耗因子为0.0147。根据介电常数经验公式εr=0.725×exp(X/28.100)+1.853，相关度R2为0.993和介质损耗因子经验公式tanδ=1.013×10-4×X+0.007，相关度R2为0.988，能够较好的预测该工艺下微波陶瓷粉填充改性硅树脂介质复合板的介电性能。 最后，以自制的高介硅树脂基微波覆铜板为基板材料，制作微带天线。探讨了微带天线的频点、带宽及回波损耗等性能。结果表明:通过在硅树脂中添加68wt％高介微波瓷粉制备得到介电常数为9.65±0.05，介质损耗因子0.0145±0.005的天线基板材料。制备的北斗卫星平面微带天线具有较好的S11性能，实测的带宽及回波损耗结果与仿真结果基本符合，但由于制作过程中存在一定的工差，导致实测的中心频点比仿真结果大。