钟光维 苏民社
（国家电子电路基材工程技术研究中心 广东生益科技股份有限公司，广东 东莞 523800） 摘 要 介绍了挤出压延工艺在PTFE覆铜板的生产中的应用, 尤其是工艺流程及其相关生产设备情况。结果表明，采用挤出压延工艺生产的PTFE覆铜板，具有介电性能稳定，具备实际应用条件。
关键词 聚四氟乙烯；挤出压延；聚四氟乙烯覆铜板
中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2017）03-0030-04
Application of extrusion and calender technology in manufacturing PTFE copper clad laminate
ZHONG Guang-wei SU Min-she
Abstract In this paper, the application of extrusion and calender technology in producing PTFE copper clad laminate was introduced, especially about the manufacturing process and their related equ
ipment’ situation. The results showed that the PTFE copper clad laminate produced by using extrusion and calender technology process, had stable dielectric properties, which could be used for practical application.Key words PTFE; Extrusion; Calender; PTFE Copper Clad Laminate
一定温度压力条件下层压而成[2]。PTFE 覆铜板的绝缘基材是由PTFE 及其组合物构成，本文首先介绍了压延工艺制造PTFE 绝缘基材的工艺流程和相关设备情况，最后使用该PTFE 基材两面覆盖铜箔，层压制成覆铜板。
1 挤出压延工艺流程及其示意图
由于制造方式的不同，商品化的聚四氟乙烯通常有PTFE 乳液（液态）和PTFE 粉料（固态）两种物理形态[3]-[5]。据此，对于挤出压延制造PTFE 基材也分别有两种常见工艺流程。
1.1 采用PTFE乳液挤出压延工艺流程（图1）
如图1所示：将PTFE 乳液和陶瓷粉充分混合后，加入絮凝剂进行搅拌，直至乳液与陶瓷粉絮
0 前言
聚四氟乙烯（PTFE ，Polytetra fl uoroethylene ）最初是在美国发现并实现工业化生产，早期聚四氟
乙烯（PTFE ）应用集中在军事方面，用于制作高耐热密封材料。随着PTFE 生产技术的完善和性能的不断被人认知，它的应用领域也不断扩大，例如：不粘涂料、高温传送带、包覆电线电缆等。PTFE 具有优异的电性能，其在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高，这些优异电性能使其得以在覆铜板中充分运用。据资料记载，1960年美国杜邦公司将PTFE 用于制造耐热、低介电常数的印制线路板[1]。
覆铜板是由绝缘基材两面或一面覆盖铜箔在
凝包覆，然后进行烘干成固态，再加入成型剂进行混合均匀，放置在容器中，一定温度下熟化，制成胚体，然后在挤出机作用下，把胚体挤进到平行且有一定间隙的两根辊轴进行压延，压延后的PTFE 基材成条状，再次烘干后，裁切成所需的大小尺寸。成型助剂的选择主要要求[6]：（1）良好的润滑性和渗透性；（2）不起化学反应；（3）干燥时能全部逸出；（4）在操作温度下不易挥发。 1.2 采用PTFE粉料挤出压延工艺流程（图2）
如图2所示：将PTFE 粉料和陶瓷粉充分混合后，加入成型剂进行搅拌，充分混合均匀，转移至容器中，一定温度下熟化，制成胚体，然后在挤出机作用下，把胚体挤进到平行且有一定间隙的两根辊轴进行压延，压延后的PTFE 基材成条
角度来说，流程二工艺更容易操作。如果批量化生产，建议采用流程二。下面主要以流程二来论述挤出压延成型工艺的设备选用。
2 挤出压延成型工艺及设备
2.1 混合工艺及设备
PTFE 粉料、陶瓷粉和成型助剂需要在混合机中混合均匀，达到PTFE 、陶瓷粉和成型助剂的良好分散和润湿。混合的温度控制在PTFE 的玻璃化转变温度19 ℃以下，因为在19℃以上会使PTFE 有纤维化破坏的倾向（图3）；另外此混合过程不能使用剧烈的搅拌方式，防止PTFE 粉料的结团和纤维化破坏。常见的PTFE 混合设备也有使用转鼓式设备（类似于水泥搅拌车上的转鼓）。
图3
2.2 熟化工艺及设备
熟化是将混合好的料放在60 ℃ ~ 80 ℃（具体温度需要根据所用成型剂的沸点和蒸汽压来确定）的烘箱中放置24 h 以上（根据具体情况可能会
图1
图2
状，再次烘干后，裁切成所需的大小尺寸。
对于上述两种挤出压延工艺流程，流程一与流程二相比，对陶瓷粉提前进行了PTFE 的包覆处
理，这样可以保证整个材料的均匀。但是从生产
放置更长时间），使成型剂充分扩散并润湿混合颗粒，防止后面成型中存在干粉状颗粒，影响成型的质量。熟化的设备是可进行恒温控制的大型烘箱。
2.3 制胚设备
制胚是将熟化好的料预制成型成胚，便于后面挤出工序的操作。制胚是在钢制模具中成型，需要根据挤出腔体的尺寸确定模具的直径尺寸。一般的胚体形状为圆柱体。制成的胚要求具有一定的强度，压缩比是这个工序控制的重要参数。
其中：C.R 为压缩比； HF 为填充高度；
HP 为压缩成胚的高度。
2.4 挤出工艺及设备
挤出是挤出压延成型工艺的关键工序，是通过挤出机狭小的挤出机头产生的力将PTFE 胚料进行纤维
化，增加后面压延工序的成膜性[7]。为减小挤出阻力和达到良好的挤出效果，挤出机的腔体外围需要加热50 ℃ ~ 100 ℃。通过挤出机出来的半成品的形状可以是棒状也可以是带状，这取决于挤出机头的设计。带状的挤出机头，可以保证后面压延工序制作的PTFE 基材厚度更均一。
挤出机设备有卧式和立式两种，腔体一般为圆柱体，工作原理为活塞（一般为锥形活塞）挤出方式。挤出机头一般是和挤出机的腔体分开的部件，这样便于根据需要更换机头。挤出过程中，挤出机头部位所受到的阻力非常巨大，我们
需要通过特别的设计防止胚料从入口部位溢出。
2.5 压延工艺及设备
压延是将挤出机中出来的棒状、管状（可以分切为带状）或带状的半成品在两辊压延机中压延成型。通过压延工序挤出半成品中的成型助剂，使半成品更加密实。压延工序是决定最终产品性能的关键工序，压延工序中，PTFE 基材的密实程度可以使用半成品的密度的来表征。为保证好的压延效果，压
延机的滚筒需要加热装置，一般需要加热到100 ℃以上[8]。压延时，压延机滚筒之间（一般为卡死设计）的压力非常巨大，为防止滚筒变形，滚筒壁的材质和厚度是设备设计和选用时需要考虑的重要因素。
2.6 烘干裁剪工艺及设备
将压延出来的条状PTFE 基材经过一定温度的烘箱设备上进行再次烘干，完全除去成型助剂残留在基材内。烘箱设备的温度需要维持稳定，并具有良好的进风和抽风效果。根据所需基材的尺寸，我们把烘干后的基材进行裁切，裁切设备需要较为锋利的裁刀，由于PTFE 基材质地柔软，基材裁剪时需要适当固定。
3 挤出压延制成的PTFE覆铜板基本性能
我们将挤出压延制成的PTFE 基材，根据所需板材的厚度需求叠加后，上下两面覆以铜箔，置于真空压机中压制成覆铜板，层压烧结条件：360 ℃/60 min 。
测试PTFE 覆铜板基本性能如表1。
4 结语
挤出压延工艺通常在塑料制成行业中普通使
表1 PTFE覆铜板基本性能测试
k f D k /D f C-24/23/50 5GHz/SPDR 3.04/0.0013 /D k /D f C-24/23/50 3GHz/SPDR 2.99/0.0015 /D k /D f
C-24/23/50 1GHz/平板电容 3.03/0.0014 /剥离强度 接收态 0.78/0.88 N/mm
用，在制作PTFE 覆铜板中还比较少见。使用挤出压延制成的PTFE 基材进行压制覆铜板，结果表明，其介电性能稳定，具备实际应用条件。
参考文献
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版）[M]. 北京化工出版社, 2013,2.
钱知勉，包永忠. 氟塑料加工与应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2010:20-26.
张永明，李虹，张恒. 含氟功能材料[M]. 北京：化
学工业出版社, 2008.4:1-68.
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[J]. 杭州化工, 2003,33(3):15-16.
吴忠茂. 低密度聚四氟乙烯生料带的研制[J].
塑料工业, 1990,04.
钱知勉. 第五讲热塑性氟塑料加工[J]. 有机氟
工业, 2001,04.
顾元栋. 聚四氟乙烯薄膜薄片[J]. 含氟材料,
1987, 03.
第一作者简介
钟光维，主要从事覆铜板的研究与开发工
作。
2 9 748.82 10 599.81 9 749.92 10 599.88 9 750.68 10 600.26
3 9 750.41 10 600.60 9 750.66 10 600.22 9 750.00 10 600.32
4 9 750.32 10 599.92 9 750.17 10 599.76 9 750.47 10 600.12I
温度 -10 25 60 lowband highband lowband highband lowband highband 1 9 749.75 10 599.68 9 750.04 10 599.88 9 750.46 10 600.232 9 748.68 10 599.22 9 749.99 10 599.87 9 750.86 10 600.683 9 749.81 10 599.74 9 750.04 10 600.14 9 750.32 10 600.814 9 748.85 10 599.38 9 750.01 10 599.89 9 751.08 10 600.61
3.1.4 SPURIOUS（背频寄生信号干扰）（表3）
结论：LNB33与I 公司产品背频寄生信号干扰能力相当。
3.1.5 LO（高低温性能测试）（表4）
2 29 29 29 29
3 26 25 27 25
4 29 28 28 29I LH LV HH HV 1 2
5 25 28 262 27 2
6 28 273 26 2
7 25 254
28
29
29
27
结论：LNB33与I 公司产品在高低温性能测试条件下，性能相当。
3.1.6 ISO（交叉极化、隔离度）（表5）
结论：LNB33与I 公司产品在隔离度测试下，性能相当。
国内的高频头设计生产厂商几乎全部验证了生益科技的LNB33，认为LNB33在大部分设计中能够在产品的性能上对标美国公司同级别的产品，并个别性能指标更好。国内及台系卫星天线用户相继开展了对LNB33基材的测试和验证工作，生益科技一直在为使通讯产品整条供应链国产化而努力，也希望能有更多的深入交流。
第一作者简介
栾翼，本科，电子信息工程专业，市场开拓工程师。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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