复合基板及其制造方法和应用

本发明涉及复合基板，更具体地，涉及复合基板及其制造方法和应用。

近年来，天线、滤波器、双工器和振荡器等对基板的要求不断提高。 最具有代表性的是美国Rogers公司开发研制的RT/duroid系列微波复合介 质材料。这是一种以聚四氟乙烯为基的复合玻璃纤维或复合陶瓷粉料的新 型微波介质材料，它们具有很好的宽带、高频特性，可用于天线、复杂多 层线路、微波线路等平面或非平面的结构，满足滤波器、振荡器等的应用 需求。由于聚四氟乙烯仅在分子末端带有极性基团，其它部分完全是非极 性的，因此它的介电常数较低，通常小于2.2，且其介电损耗较高，一般为 0.02-0.05。目前亟需设计一种高介电常数与低介电损耗的基板。

本发明提供了高介电低损耗的复合基板及其制造方法和应用，在基板 材料的介电常数增大的同时，降低基板材料的介电损耗。

本发明提供了制造复合基板的方法，包括：将陶瓷粉末加入到聚苯醚 中；对所述陶瓷粉末和所述聚苯醚进行研磨，得到所述陶瓷粉末与所述聚 苯醚的混合粉末；以及将所述混合粉末装入模具中，进行热压成型，得到 复合基板。

在上述方法中，优选地，所述陶瓷粉末的体积与所述陶瓷粉末和所述 聚苯醚的总体积的比率为2％-45％。

在上述方法中，优选地，所述陶瓷粉末的体积与所述陶瓷粉末和所述 聚苯醚的总体积的比率为30％。

在上述方法中，其中，所述陶瓷粉末包括BaTiO3、Ba(Sr)TiO3、SrTiO3、 钛酸铜钙、它们的含金属掺杂物或它们的组合，陶瓷粉末的颗粒大小为1 μm至300μm。

在上述方法中，其中，所述研磨的球料比为1:1至6:1。

在上述方法中，其中，所述研磨的持续时间为10min至50min。

在上述方法中，其中，所述热压的温度为220℃至260℃。

在上述方法中，其中，所述热压的压强为20MPa至50MPa。

在上述方法中，其中，所述热压的持续时间为10min至30min。

本发明还提供了一种复合基板，所述复合基板包括：陶瓷粉末；聚苯 醚；其中，所述陶瓷粉末的体积与所述陶瓷粉末和所述聚苯醚的总体积的 比率为2％-45％。

在上述复合基板中，其中，所述陶瓷粉末的体积与所述陶瓷粉末和所 述聚苯醚的总体积的比率为30％。

在上述复合基板中，其中，所述陶瓷粉末包括BaTiO3、Ba(Sr)TiO3、 SrTiO3、钛酸铜钙、它们的含金属掺杂物或它们的组合。

在一些实施例中，通过本发明的方法制造的复合基板可应用于天线、 滤波器、双工器或振荡器等。

通过本发明的方法制造的复合基板，介电常数较高，而介电损耗较低， 这使得能够改善基板的高频特性，减少信号延迟、失真和损耗，保证信号 高质量的传输，同时可以减小器件的体积。

图1是根据一些实施例的制造复合基板的方法的流程图。

图2示意性地示出陶瓷粉末在聚苯醚中的分散情况。

下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任 何方式限制本发明。

如图1所示，本发明的制造复合基板的方法主要包括三个步骤：将陶 瓷粉末加入到聚苯醚中；对陶瓷粉末和聚苯醚进行研磨；以及对研磨后的 陶瓷粉末与聚苯醚的混合粉末进行热压成型。图2示意性地示出了陶瓷粉 末在聚苯醚中的分散情况。下面结合具体实施例进行说明。

聚苯醚是低介电损耗的材料，可以用作将陶瓷粉末粘合成型的基材。

在步骤1中，将陶瓷粉末加入到聚苯醚中。本发明中用体积比来表征 材料的相对量，使用的陶瓷粉末和聚苯醚的体积可以通过称量的质量除以 各种物质的表观密度得到。陶瓷粉末的体积与陶瓷粉末和聚苯醚的总体积 的比率为2％至45％。优选地，陶瓷粉末的体积与陶瓷粉末和聚苯醚的总体 积的比率为30％。陶瓷粉末包括BaTiO3、Ba(Sr)TiO3、SrTiO3、钛酸铜钙、 它们的含金属掺杂物或它们的组合。陶瓷粉末的颗粒大小为1μm至300 μm。

在步骤2中，对陶瓷粉末和聚苯醚进行研磨。研磨转速为200-600r/min， 优选地，研磨转速为500r/min。研磨中球的直径为2-5mm。球料比为1-6:1， 研磨时间为10-50min。研磨后得到混合粉末。

在步骤3中，将混合粉末转入模具中进行热压成型。热压温度为220℃ 至260℃，压强为20MPa至50MPa，保压时间为10min至30min。

实施例1

将体积份数为30％的钛酸钡(BaTiO3)粉末0.3L加入0.7L聚苯醚中， 将钛酸钡粉末与聚苯醚的混合物进行研磨，其中研磨转速为500r/min，球 的直径为2-5mm，球料比(质量)为3:1，研磨时间为25min，将研磨后的 钛酸钡粉末与聚苯醚的混合物装入模具中，在250℃的温度、40MPa的压 强下热压20min，得到高介电、低损耗基板。

实施例2

将体积份数为30％的钛酸锶(SrTiO3)粉末0.3L加入0.7L聚苯醚中， 将钛酸锶粉末与聚苯醚的混合物进行研磨，其中研磨转速为500r/min，球 的直径为2-5mm，球料比为3:1，研磨时间为25min，将研磨后的钛酸锶粉 末与聚苯醚的混合物装入模具中，在250℃的温度、40MPa的压强下热压 20min，得到高介电、低损耗基板。

实施例3

将体积份数为30％的钛酸钡粉末0.3L加入0.7L聚苯醚中，将钛酸钡 粉末与聚苯醚的混合物进行研磨，其中研磨转速为500r/min，球的直径为 2-5mm，球料比为3:1，研磨时间为25min，将研磨后的钛酸钡粉末与聚苯 醚的混合物装入模具中，在220℃的温度、20MPa的压强下热压30min，得 到高介电、低损耗基板。

实施例4

将体积份数为2％的钛酸钡粉末0.02L加入0.98L聚苯醚中，将钛酸钡 粉末与聚苯醚的混合物进行研磨，其中研磨转速为500r/min，球的直径为 2-5mm，球料比为3:1，研磨时间为25min，将研磨后的钛酸钡粉末与聚苯 醚的混合物装入模具中，在250℃的温度、40MPa的压强下热压20min，得 到高介电、低损耗基板。

实施例5

将体积份数为2％的钛酸锶钡(Ba(Sr)TiO3)粉末0.02L加入0.98L聚 苯醚中，将钛酸锶钡粉末与聚苯醚的混合物进行研磨，其中研磨转速为 200r/min，球的直径为2-5mm，球料比为6:1，研磨时间为10min，将研磨 后的钛酸锶钡粉末与聚苯醚的混合物装入模具中，在250℃的温度、40MPa 的压强下热压20min，得到高介电、低损耗基板。

实施例6

将体积份数为2％的钛酸锶钡(Ba(Sr)TiO3)粉末0.02L加入0.98L聚 苯醚中，将钛酸锶钡粉末与聚苯醚的混合物进行研磨，其中研磨转速为 200r/min，球的直径为2-5mm，球料比为6:1，研磨时间为10min，将研磨 后的钛酸锶钡粉末与聚苯醚的混合物装入模具中，在260℃的温度、50MPa 的压强下热压10min，得到高介电、低损耗基板。

实施例7

将体积份数为45％的钛酸钡(BaTiO3)粉末0.45L加入0.55L聚苯醚 中，将钛酸钡粉末与聚苯醚的混合物进行研磨，其中研磨转速为500r/min， 球的直径为2-5mm，球料比为3:1，研磨时间为25min，将研磨后的钛酸钡 粉末与聚苯醚的混合物装入模具中，在250℃的温度、40MPa的压强下热 压20min，得到高介电、低损耗基板。

实施例8

将体积份数为45％的钛酸锶粉末0.45L加入0.55L聚苯醚中，将钛酸 钡粉末与聚苯醚的混合物进行研磨，其中研磨转速为600r/min，球的直径 为2-5mm，球料比为1:1，研磨时间为50min，将研磨后的钛酸钡粉末与聚 苯醚的混合物装入模具中，在250℃的温度、40MPa的压强下热压20min， 得到高介电、低损耗基板。

实施例9

将体积份数为20％的钛酸锶粉末0.2L和钛酸钡粉末0.25L加入0.55L 聚苯醚中，将钛酸钡粉末和钛酸锶粉末与聚苯醚的混合物进行研磨，其中 研磨转速为500r/min，球的直径为2-5mm，球料比为3:1，研磨时间为25min， 将研磨后的钛酸钡粉末和钛酸锶粉末与聚苯醚的混合物装入模具中，在250℃ 的温度、40MPa的压强下热压20min，得到高介电、低损耗基板。

然后，通过本领域已知的同轴共振腔法(使用日本AET微波介电常数 测试仪)在10GHz的频率下测试上述实施例的基板的介电常数和介电损耗， 结果如下表所示：

实施例 介电常数DK(10GHz) 介电损耗DF(10GHz)

1 7.2 0.0034

2 6.9 0.0027

3 6.8 0.0026

4 7.1 0.0028

5 7.0 0.0029

6 7.5 0.0025

7 8.7 0.0041

8 8.5 0.0038

9 6.7 0.0025

现有的常用复合基板的介电常数通常小于2.2，介电损耗一般为 0.02-0.05。通过对比可知，通过本发明的方法得到的复合基板的介电常数 在6.7-8.7之间，明显大于现有常用复合基板的介电常数，通过本发明的方 法得到的复合基板的介电损耗在0.0025-0.0041之间，明显小于现有常用复 合基板的介电损耗，因此，通过本发明的方法得到的复合基板在增大介电 常数的同时，还能降低介电损耗。

本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本 发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。