聚四氟乙烯复合微波介质材料及其制备方法技术领域
本发明涉及印刷电路板材领域，具体涉及一种印刷电路板基材及其制造方法。
背景技术
随着现代信息技术的革命，数字电路逐渐步入信息处理高速化、信号传输高频化
阶段，为处理不断增加的数据，电子设备的频率变得越来越高。为此，在满足传统设计及制
造需求的基础上，对微波介质电路基板材料的性能提出了更新的要求。鉴于应用于印制电
路板上的信号必须采用高频，因此，如何减少在电路板上的传输损耗和信号延时，成为高频
电路设计和制作的难题。
热膨胀系数是衡量材料随温度变化的机械特性。IPC-TM-6502.4.24.规定了板材
的CTE的测量方法。随着温度的变化，介质板在X，Y，Z方向上尺寸都会发生微小的变化，其
中，Z轴方向上的变化比较关键，因为它直接影响到金属化孔的可靠性，Z轴方向上的尺寸变
化大会使金属化孔断裂。
低介电损耗的氟聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共
聚物(PFA)、及全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)，具有优良的介电性能、耐化学腐蚀性能及热性
能，吸水率小，使用范围广，即使在高频率下其介电常数和介电损耗因子变化也很小，因此
低介电损耗的氟聚合物成为了高频线路板基板树脂的首选。
目前，国内外通用的覆铜板制备方法是树脂浓缩分散液浸渍玻纤布，烘干后在一
定的温度下压合制得。聚四氟乙烯树脂热膨胀系数大，这样得到的高频线路板基板材料，由
于有玻纤布作为支撑材料，在X和Y轴方向热膨胀系数大大降低，但是在Z轴方向热膨胀系数
依然很大，远远大于铜的热膨胀系数，给印制电路板金属化孔的可靠性带来隐患。国外已授
权专利US4335180是目前另外一种高填充含量的PTFE基材加工技术，在氟树脂乳液内添加
陶瓷粉和纤维粉混合均匀后，破乳沉降出来得到面团状物料，然后压延成片材，烘干后贴敷
铜箔烧结。高填充量的陶瓷粉和纤维粉在氟树脂相中起到物理交联点作用，有效改善填充
后介质材料热膨胀系数，但是在压延加工的过程中，氟树脂分子及纤维粉都会不可避免的
在压延方向产生取向排列，从而造成最终产品在Z轴方向的热膨胀系数大于X和Y轴方向。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯复合微波
介质材料及其制备方法。
本发明首先公开了一种复合微波介质材料，采用聚四氟乙烯(PTFE)为载体材料，
与微波介质陶瓷粉末填料和磨碎玻璃纤维共混，通过特定的加工工艺，得到在X轴Y轴和Z轴
三个方向上都具有低的热膨胀系数的复合微波介质材料。
本发明的另一目的在于提供使用上述复合微波介质材料制作的高频电路基板，具
有高频介电性能，在高频电路的信号传输中效果很好，另外，在X轴Y轴和Z轴三个方向上热
膨胀系数低，可以实现良好的孔金属化加工。
本发明的再一目的在于提供制备上述复合微波介质材料以及用其制作高频电路
中电路板基材的方法。
为实现上述目的及其他目的本发明是通过包括如下的技术方案实现的。
本发明提供一种聚四氟乙烯复合微波介质材料，以所述聚四氟乙烯复合微波介质
材料的总质量为基准计，所述聚四氟乙烯微波介质材料包括如下组分及质量百分含量：
聚四氟乙烯 30～60wt％
微波介质陶瓷粉填料 35～60wt％
玻璃纤维粉 5～15wt％。
优选地，所述聚四氟乙烯的数均分子量为35～65×104。其为通过分散法聚四氟乙
烯制备获得。
优选地，所述微波介质陶瓷粉填料的粒径中度值为0.1-20μm，最大粒径不超过100
μm。
本发明中所述微波介质陶瓷粉填料选自氧化铝基和硅酸盐基的低介电常数微波
介质陶瓷、钛酸钡基的中介电常数微波介质陶瓷和氧化钛基的高介电常数微波介质陶瓷一
种或多种。
优选地，所述玻璃纤维粉为无碱玻璃纤维粉，直径5-20μm，长度不超过100μm。
本发明还提供了一种微波介质材料板材，所述板材由包括如下步骤的方法制备获
得：
1)按照聚四氟乙烯微波介质材料的组分称取聚四氟乙烯分散乳液、微波介质陶瓷
粉填料和玻璃纤维粉；
2)将聚四氟乙烯分散乳液加入微波介质陶瓷粉填料和玻璃纤维粉中，搅拌混合，
制得胶液；
3)在上述胶液中加入沉降剂进行搅拌破乳，将固体物滤出，然后于80～300℃烘烤
去除水分及沉降剂；
4)将上述烘干后的固体物进行破碎，得到平均粒径在200μm以下的粉末状物；
5)将上述粉状物装入模具，进行等静压成型，得到中空圆柱状坯材；
6)将上述中空圆柱状坯材放入烘箱，不超过400℃烧结成型后，冷却至室温；
7)将上述烧结后的中空圆柱状坯材旋切加工，得到板材。
优选地，步骤3)中，所述沉降剂为易挥发有机溶剂。所述有机溶剂为酮、醚和醇。例
如为现有技术中常用的乙醇、丙酮。
优选地，步骤5)中，等静压成型的压力为15～35MPa。更优选地，步骤5)中，等静压
成型的压力为20～25MPa。
本发明还提供一种印刷电路板基材，所述印刷电路板基材包括：微波介质材料板
材及分别贴覆于其两侧的金属箔。
优选地，所述金属箔为铜、黄铜、铝、镍、或这些金属的合金或复合金属箔。
本发明提供一种上述印刷电路板基材的制备方法，包括下述步骤：
将微波介质材料板材上下各压覆一张金属箔，放进压机进行热压，制得双面覆金
属箔的印刷电路板基材。
本发明还公开了如上述所述聚四氟乙烯微波介质材料和如上述所述印刷电路板
基材在高频电路基板上的用途。
本发明的有益效果：采用聚四氟乙烯乳液与微波介质陶瓷粉和玻璃纤维粉共混，
能够使微波介质陶瓷粉填料均匀分散在聚四氟乙烯基体中，高填充量的微波介质陶瓷粉填
料和玻璃纤维粉在聚四氟乙烯相中起到物理交联点作用，有效改善填充后介质材料热膨胀
系数；采用等静压成型压坯，可以保证物料物性的各向同性，得到在X轴Y轴和Z轴三个方向
上都具有低的热膨胀系数的复合微波介质材料。
附图说明
图1显示为实施例的印刷电路板基材的结构示意图。
附图标号说明
100
金属箔层
200
复合微波介质材料板材
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实
施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离
本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下
述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体
实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，
通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端
点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和
科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、
材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本
发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实
现本发明。
如图1所示，本实施例的印刷电路板基材，复合微波介质材料板材200及分别压覆
于其两侧的金属箔100。
所述金属箔选自铜、黄铜、铝、镍、或这些金属的合金或复合金属箔中的一种或多
种。优选低轮廓铜箔。
实施例1
表1
如图1所示，本实施例中，印刷电路板基材包括复合微波介质材料板材200及分别
压覆于其两侧的金属箔100。金属箔层100为低轮廓电解铜箔，金属箔层100的厚度35um。复
合微波介质材料板材200的厚度为0.25mm。其电性能参数如表1所示。
本实施例的印刷电路板基材的制造方法，包括以下步骤：
称取PTFE乳液5千克(大金D210，PTFE固含量60％)，微波介质陶瓷粉填料6千克
(BaO-Sm2O3-TiO2体系，D50粒径2um，介电常数90)，玻璃纤维粉1千克(巨石EMG13-250，直径
13um，长50um)利用搅拌机进行混合1小时，转速1500转，得到混合均匀的胶液。
在上述胶液中加入2000ml丙酮进行缓慢搅拌，可以看到有泥状固体物沉降出来。
将固体物滤出，放入真空烘箱，于110℃烘烤去除水分及助剂，得到浅黄色粉末状固体物。
将上述烘干后的固体物轻轻敲打破碎，过筛后得到粒径在200um以下的粉末。
将上述粉末装入截面为圆环形的桶状橡胶模具中，放在等静压压机内进行等静压
成型，压力为20MPa，得到内径60mm，外径150mm的中空圆柱状坯料。
将上述中空圆柱状坯料放在高温烘箱中，以10℃/min升温速率升温到400℃，保温
30分钟，然后以10℃/min速率降温至60℃以下取出。
将上述烧结后的中空圆柱状坯料放在旋切机上进行旋切加工，得到厚度0.25mm的
板材。
将上述板材上下各压覆一张35um低轮廓电解铜箔，放进真空压机进行热压，在
2.5MPa压力条件下，以10℃/min升温速率升温到380℃，保温60分钟，然后以10℃/min速率
降温至60℃以下取出，即制得双面覆铜箔的复合材料板材。
实施例2
如图1所示，本实施例中，印刷电路板基材包括复合微波介质材料板材200及分别
压覆于其两侧的金属箔100。金属箔层100为低轮廓电解铜箔，金属箔层100的厚度18um。复
合微波介质材料板材200的厚度为0.25mm。其电性能参数如表1所示。
本实施例的印刷电路板基材的制造方法，包括以下步骤：
称取PTFE乳液10千克(大金D210，PTFE固含量60％)微波介质陶瓷粉填料3.5千克
(BaO-ZnO-TiO2体系，D50粒径5um，介电常数36)，玻璃纤维粉1.5千克(巨石EMG13-250，直径
13um，长50um)利用搅拌机进行混合1小时，转速1500转，得到混合均匀的胶液。
在上述胶液中加入2000ml丙酮进行缓慢搅拌，可以看到有泥状固体物沉降出来。
将固体物滤出，放入真空烘箱，于110℃烘烤去除水分及助剂，得到浅黄色粉末状固体物。
将上述烘干后的固体物轻轻敲打破碎，过筛后得到粒径在200um以下的粉末。
将上述粉末装入截面为圆环形的桶状橡胶模具中，放在等静压压机内进行等静压
成型，压力为20MPa，得到内径60mm，外径150mm的中空圆柱状坯料。
将上述中空圆柱状坯料放在高温烘箱中，以10℃/min升温速率升温到400℃，保温
30分钟，然后以10℃/min速率降温至60℃以下取出。
将上述烧结后的中空圆柱状坯料放在旋切机上进行旋切加工，得到厚度0.25mm的
板材。
将上述板材上下各压覆一张35um低轮廓电解铜箔，放进真空压机进行热压，在
2.5MPa压力条件下，以10℃/min升温速率升温到380℃，保温60分钟，然后以10℃/min速率
降温至60℃以下取出，即制得双面覆铜箔的复合材料板材。
实施例3
如图1所示，本实施例中，印刷电路板基材包括复合微波介质材料板材200及分别
压覆于其两侧的金属箔100。金属箔层100为低轮廓电解铜箔，金属箔层100的厚度18um。复
合微波介质材料板材200的厚度为0.25mm。其电性能参数如表1所示。
本实施例的印刷电路板基材的制造方法，包括以下步骤：
称取PTFE乳液10千克(大金D210，PTFE固含量50％)微波介质陶瓷粉填料4千克
(BaO-ZnO-TiO2体系，D50粒径5um，介电常数36)，微波纤维粉1千克(巨石EMG13-250，直径
13um，长50um)利用搅拌机进行混合1小时，转速1500转，得到混合均匀的胶液。
在上述胶液中加入2000ml丙酮进行缓慢搅拌，可以看到有泥状固体物沉降出来。
将固体物滤出，放入真空烘箱，于110℃烘烤去除水分及助剂，得到浅黄色粉末状固体物。
将上述烘干后的固体物轻轻敲打破碎，过筛后得到粒径在200um以下的粉末。
将上述粉末装入截面为圆环形的桶状橡胶模具中，放在等静压压机内进行等静压
成型，压力为20MPa，得到内径60mm，外径150mm的中空圆柱状坯料。
将上述中空圆柱状坯料放在高温烘箱中，以10℃/min升温速率升温到400℃，保温
30分钟，然后以10℃/min速率降温至60℃以下取出。
将上述烧结后的中空圆柱状坯料放在旋切机上进行旋切加工，得到厚度0.25mm的
板材。
将上述板材上下各压覆一张35um低轮廓电解铜箔，放进真空压机进行热压，在
2.5MPa压力条件下，以10℃/min升温速率升温到380℃，保温60分钟，然后以10℃/min速率
降温至60℃以下取出，即制得双面覆铜箔的复合材料板材。
实施例4
如图1所示，本实施例中，印刷电路板基材包括复合微波介质材料板材200及分别
压覆于其两侧的金属箔100。金属箔层100为低轮廓电解铜箔，金属箔层100的厚度18um。复
合微波介质材料板材200的厚度为0.25mm。其电性能参数如表1所示。
本实施例的印刷电路板基材的制造方法，包括以下步骤：
称取PTFE乳液10千克(大金D210，PTFE固含量50％)微波介质陶瓷粉填料4.5千克
(BaO-ZnO-TiO2体系，D50粒径5um，介电常数36)，玻璃纤维粉0.5千克(巨石EMG13-250，直径
13um，长50um)利用搅拌机进行混合1小时，转速1500转，得到混合均匀的胶液。
在上述胶液中加入2000ml丙酮进行缓慢搅拌，可以看到有泥状固体物沉降出来。
将固体物滤出，放入真空烘箱，于110℃烘烤去除水分及助剂，得到浅黄色粉末状固体物。
将上述烘干后的固体物轻轻敲打破碎，过筛后得到粒径在200um以下的粉末。
将上述粉末装入截面为圆环形的桶状橡胶模具中，放在等静压压机内进行等静压
成型，压力为25MPa，得到内径60mm，外径150mm的中空圆柱状坯料。
将上述中空圆柱状坯料放在高温烘箱中，以10℃/min升温速率升温到400℃，保温
30分钟，然后以10℃/min速率降温至60℃以下取出。
将上述烧结后的中空圆柱状坯料放在旋切机上进行旋切加工，得到厚度0.25mm的
板材。
将上述板材上下各压覆一张35um低轮廓电解铜箔，放进真空压机进行热压，在
2.5MPa压力条件下，以10℃/min升温速率升温到380℃，保温60分钟，然后以10℃/min速率
降温至60℃以下取出，即制得双面覆铜箔的复合材料板材。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出
若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更
动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对
上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围
内。