一种高频低损耗的绝缘胶膜及其制备方法与流程

本技术涉及电子封装，更具体地说，它涉及一种高频低损耗的绝缘胶膜及其制备方法。

背景技术：

1、随着现代电子信息技术和通信技术的迅猛发展，特别是近年来以可穿戴电子、智能手机、超薄电脑、物联网技术和5g通讯技术为主的快速发展，绝缘胶膜在高频、高速和高功率密度电子系统中得到广泛应用，这些系统对于绝缘胶膜材料的性能提出了更高的要求，在高频工作环境下，绝缘胶膜作为电子器件中的关键组件，其性能直接影响到信号的传输质量、系统的稳定性和可靠性。

2、针对上述中的相关技术，发明人发现，传统绝缘胶膜在工作时，随着频率的升高，绝缘胶膜的介电常数和介电损耗均显著增加，介电常数的增加可能导致信号传输速度降低，介电损耗增大则会导致信号衰减和能量损失，影响信号的完整性和传输效率，大大降低了绝缘胶膜的介电性能。

技术实现思路

1、为了减少高频环境下绝缘胶膜的介电损耗，提升绝缘胶膜的介电性能，本技术提供一种高频低损耗的绝缘胶膜及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种高频低损耗的绝缘胶膜及其制备方法，采用如下的技术方案：

3、一种高频低损耗的绝缘胶膜，包括基材和设置于基材任一侧的绝缘胶层，以重量份计，所述绝缘胶层包括以下原料：70-90份环氧树脂、25-35份氟化改性剂、30-40份补充填料、15-25份二氧化钛纳米空心球、5-10份硅烷偶联剂、10-15份溶剂和5-10份固化剂；所述环氧树脂包括质量比为(1-2):3的多官能环氧树脂和其他类环氧树脂；所述补充填料包括质量比为(1-2):(1-2):(1-2):1的双酚e型氰酸酯树脂、聚醚醚酮、氮化铝和碳纳米管纤维。

4、通过采用上述技术方案，多种环氧树脂构成绝缘胶层的主体树脂，通过氟化改性剂来对主体树脂改性，从而在绝缘胶层中引入氟原子，由于氟原子具有较高的电负性，使得分子中的电子云分布更加均匀，减少了电荷在电场作用下的移动和极化现象，从而使得绝缘胶层具有较低的介电常数和介电损耗；同时，氟原子在电场中能够表现出更好的绝缘性能和稳定性，减少了电荷积累和泄漏电流的产生，从而降低了介电损耗。

5、双酚e型氰酸酯树脂具有较高的热稳定性和较低的介电常数和介电损耗，添加到主体树脂制备绝缘胶层，防止因温度升高而导致的性能下降或损坏，有助于在高频环境下减少能量损耗，提高能量利用率；聚醚醚酮是一种具有良好力学性能的工程塑料，在氰酸酯树脂的固化网络中引入聚醚醚酮作为第二相物质有助于提高氰酸酯树脂抗外载荷的能力，有助于提升绝缘胶层的韧性和绝缘胶层在基材上的粘接强度；氮化铝自身具有良好的导热性能，能够改善绝缘胶层内部的热传导路径，有助于提高绝缘胶层的导热性；碳纳米管纤维的添加一方面有助于在绝缘胶层内部形成纤维网络结构，从而为绝缘胶层内的热量传导提供更多的路径，提升绝缘胶层的导热性能，另一方面碳纳米管纤维具有较高的电导率，能够改变绝缘胶层内部的电荷分布和极化机制，有助于减少由于电荷积累而产生的局部放电现象，从而降低介电损耗，且碳纳米管能够在绝缘胶层内部能够形成微导电网络而不影响整体的绝缘性能，以提高绝缘胶层的高频性能。

6、二氧化钛本身具有较低的介电损耗和高稳定性，作为无机填料填充在绝缘胶层中能够改善绝缘胶层内部的电场分布，二氧化钛纳米空心球的多孔性能引入空气作为第三相，能够降低介电常数，有助于绝缘胶膜在高频环境下保持介电常数不受电场的影响而改变，从而减少绝缘胶层的介电损耗；纳米空心球的特殊结构能够在电场中形成局部电容效应，使得绝缘胶层内部电场分布更加均匀；同时，纳米空心球的引入还可能改善绝缘胶膜中的界面结构，界面是能量耗散的重要区域，而纳米空心球能够与绝缘胶膜基体形成良好的界面结合，减少界面缺陷和电荷积累，从而降低界面处的能量损耗。

7、可选的，所述氟化改性剂的制备方法为：向质量比为(1.5-3):1的4-三氟甲基苯甲酸、3,4,5-三氟-1,2-二氨基苯中加入多聚磷酸，混合后在惰性气体的气氛下升温至230-240℃，搅拌3-4h后保温2-3h得到改性混合料；将改性混合料进行洗涤、过滤、收集，最终干燥12-14h后研磨得到氟化改性剂。

8、通过采用上述技术方案，4-三氟甲基苯甲酸和3,4,5-三氟-1,2-二氨基苯作为氟化剂引入，为绝缘胶层带来了氟化特性，使绝缘胶层具有高电负性和低极化率；3,4,5-三氟-1,2-二氨基苯对氟化剂引入了氨基，能够和4-三氟甲基苯甲酸的羧基发生缩合反应生成缩合产物，使氟化改性剂更加稳定，提升氟化效果；多聚磷酸具有强酸性和脱水性，能够作为缩合反应的催化剂，促进活化4-三氟甲基苯甲酸的羧基，使其更容易与氨基发生反应，加快反应进程，提高产物生成效率；经过改性的氟化改性剂具有更好的兼容性，能够更好地在绝缘胶层中分散，提升了氟化改性的均匀性和效率。

9、可选的，所述补充填料的制备方法为：向双酚e型氰酸酯树脂中加入聚醚醚酮，搅拌均匀后升温至130-150℃后加热3-5h，得到树脂混合物；边搅拌所述树脂混合物，边向其中加入碳纳米管纤维和氮化铝，在130-150℃下继续加热1-2h，然后冷却至室温，粉碎。

10、通过采用上述技术方案，聚醚醚酮作为一种高分子工程塑料，具有较高的热稳定性和较低的介电常数，可以显著提高双酚e型氰酸酯树脂的热稳定性；在搅拌的过程中加入氮化铝和碳纳米管纤维有助于氮化铝和碳纳米管纤维在树脂混合物中更好的分散，从而形成均匀的纤维网络结构；通过聚醚醚酮对双酚e型氰酸酯树脂进行改性有助于增强补充填料的韧性，改善补充填料在高频环境下的介电损耗。

11、可选的，所述碳纳米管纤维进行以下预处理：将碳纳米管纤维在惰性气体的气氛中升温至600-800℃保温处理1-2h；冷却后对碳纳米管纤维进行研磨30-60min。

12、通过采用上述技术方案，碳纳米管纤维中可能存在杂质粒子，对碳纳米管进行高温热处理纯化，在高温下杂质粒子发生热解反应，有助于消除大部分的杂质，提高碳纳米管的纯度；研磨对碳纳米管纤维剪短，短纤维更有利于在补充填料中更均匀分散形成微导电的纤维网络结构，以提高绝缘胶层的高频性能。

13、可选的，所述多官能环氧树脂选自三缩水甘油基对氨基苯酚、四缩水甘油基二氨基二苯甲烷、二异丙叉苯撑型四缩水甘油胺、四甲基异丙叉苯撑四缩水甘油胺、n,n,n’,n’四环氧丙基-4,4-二氨基二苯甲烷、苯酚甲醛型环氧树脂、间苯二酚-甲醛型环氧树脂中的一种或多种。

14、通过采用上述技术方案，多官能环氧树脂的添加有助于提高绝缘胶层的交联密度，使绝缘胶层中的分子链更加紧密，这有助于提升绝缘胶层的机械强度和耐磨性，同时减少其内部的缺陷和空隙，从而提高其绝缘性能。

15、可选的，所述其他类环氧树脂选自双酚a型环氧树脂、卤代双酚a型环氧树脂、双酚s环氧树脂、双酚f环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪-脂环族环氧树脂、芳香-脂环族环氧树脂、甘油环氧树脂、乙二醇环氧树脂、酚醛环氧树脂、胺基环氧树脂、不饱和环氧树脂、丙烯酸环氧树脂、三聚磷腈环氧树脂、双环戊二烯环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂、有机钛环氧树脂和有机硅环氧树脂的一种或多种。

16、通过采用上述技术方案，环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键使其对各种物质具有很高的粘附力，这种粘附力有助于绝缘胶层与电气设备表面的紧密结合，提高绝缘效果。

17、可选的，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷、氨氧基硅烷、醇基硅烷、羧基硅烷、环氧基硅烷的任意一种。

18、通过采用上述技术方案，氨基硅烷能够增强材料表面活性，能够增加填料的分散性及粘合力，改善无机填料与树脂之间的相容性；氨氧基硅烷在与绝缘胶膜中的其他成分反应时，能够形成强化学键，从而增强胶膜的耐温性、耐化学腐蚀性和机械强度；醇基硅烷具有良好的润湿性和分散性，能够改善绝缘胶膜的加工性能，使其更易于涂布和固化，从而提高生产效率；羧基硅烷具有优异的粘附性和反应性，能够与绝缘胶膜中的多种成分发生反应，形成牢固的化学键，提高胶膜的附着力和耐久性；环氧基硅烷有助于降低绝缘胶层的表面能，提高润湿性，形成均匀的涂层，增强涂层的抗剪切性能，改善材料的耐候性和耐化学腐蚀性能。

19、可选的，所述固化剂选自含氟硅酸盐类固化剂或者改性胺类固化剂。

20、通过采用上述技术方案，含氟硅酸盐类固化剂有助于提高绝缘胶层的介电性能，降低其导电性，从而确保电气设备的安全运行；改性胺类固化剂与绝缘胶层中的其他成分具有良好的相容性，能够促进胶层的均匀固化，提高粘附力。

21、第二方面，本技术提供一种高频低损耗的绝缘胶膜的制备方法，采用如下的技术方案：

22、一种高频低损耗绝缘胶膜的制备方法，包括以下步骤：

23、将环氧树脂、氟化改性剂、补充填料、二氧化钛纳米空心球、硅烷偶联剂、固化剂和溶剂混合搅拌3-5h，制得绝缘浆料；将绝缘浆料涂覆于基材上形成绝缘胶层；对绝缘胶层进行干燥、挤压成膜、收卷得到绝缘胶膜。

24、通过采用上述技术方案，该高频低损耗绝缘胶膜的制备方法结合了氟化改性剂、补充填料和二氧化钛纳米空心球等多种优势材料，并通过简便的制备工艺实现了高性能绝缘胶膜的制备，有利于降低生产成本，提高生产效率。

25、可选的，在将所述绝缘浆料涂覆于基材之前对所述基材进行以下预处理：将硅烷偶联剂与乙醇溶液按照质量比为(1-2):1混合搅拌均匀，得到预处理溶液；将基材在150-170℃下热处理30-60min，冷却至室温后取出；将基材浸泡在所述预处理溶液中1-2h后取出，在120-130℃下干燥2-4h后冷却至室温。

26、通过采用上述技术方案，通过对基材进行预处理，硅烷偶联剂与基材表面形成化学键合，有效提高了绝缘浆料与基材之间的界面结合力，增强了绝缘浆料和基材之间的粘接效果，减少绝缘胶膜在使用过程中可能出现的剥离或分层现象，进而增强绝缘胶膜的粘接强度，增强了其整体结构的稳定性和可靠性；预处理的过程可以清洁基材表面，去除可能存在的油污、尘埃等杂质，从而改善基材表面的润湿性和粘附性，这使得绝缘浆料在涂覆过程中更容易均匀分布在基材上，进一步提高绝缘胶膜的质量。

27、综上所述，本技术具有以下有益效果：

28、1、本技术添加了氟化改性剂，向绝缘胶层中引入了氟原子，使绝缘胶膜具有高电负性和低级化率，有助于提高绝缘胶层的介电性能，降低在高频下绝缘胶层的介电损耗。

29、2、本技术中添加了补充填料，有助于提高绝缘胶层的韧性和在基材上的粘接强度；补充填料中含有碳纳米管纤维，能够在绝缘胶层内部形成纤维网络结构，从而为绝缘胶层内部热量的传导提供更多的路径，提高绝缘胶层的导热性能，同时碳纳米管纤维具有较高的电导率，能够在绝缘胶层内部形成微导电网络而不影响整体绝缘性能，提高绝缘胶层的高频性能。

30、3、二氧化钛纳米空心球的特殊多孔结构能够引入空气作为第三相来降低整体的介电常数，有助于在高频下稳定绝缘胶层整体的介电常数，降低能量损耗。