适用于高频高速通讯的激光直接成型复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及热塑性复合材料，特别是涉及一种适用于高频高速通讯的激光直接成型复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、mid(molded interconnect device,mid)技术是一种将电子元件和电路结构与3d注塑成型工艺相结合的先进制造技术。mid制造技术主要有激光直接成型法、双组分注射成型法、掩膜成型法、热冲模压法、成型薄膜后注射法等。其中激光直接成型技术(laserdirect structuring,lds)比起其它mid制造技术具有诸多优点，受到越来越多的重视，例如lds技术不需要模具、不需要掩膜，可以利用cad数据直接加工电路图型，成型速度快，加工分辨率高等优点，是目前最流行、最先进的mid制造技术。lds技术的关键是采用了特殊的材料，需要在复合材料中添加激光活化添加剂，用计算机控制的激光束在塑料制件上移动从而在要设置导电路径的地方活化该塑料表面，然后再电镀从而在塑料制件上选择性形成所需要的导电线路图案。借助于激光直接结构化方法，可获得小的导电路径宽度(例如150微米或者更小的宽度)，这对高频高速通讯例如5g6g信息通讯尤为重要。lds技术可制造三维电路，节省空间，设计灵活，精确度高，lds技术及材料广泛的应用于智能手机、个人电脑、卫星通讯、航空航天、军事设备等诸多领域中。

2、随着5g的发展以及6g信息时代的来临，信号传输的频率更高，传输的速度更快，比4g网络的传输速度快数百倍甚至上千倍，因此对低延迟、低损耗的lds材料要求越来越高。传统的lds材料如pc、pc/abs、pa、pps、lcp等聚合物或改性聚合物体系或因介电常数较高、或因耐热性较差等不足已不能满足需要。

3、公开号为cn 110655792 a的中国发明专利，开发了一种适用于5g通讯低介电激光直接成型复合材料，其使用的基础树脂为聚苯醚、聚酰亚胺、聚苯硫醚、液晶聚合物等，但未考虑通过聚酰胺改善聚苯醚的加工性。

4、其中，pfa树脂的综合性能优异。pfa树脂是四氟乙烯(tfe)与全氟代烷基乙烯基醚(ppve)的共聚物，因其性能与聚四氟乙烯(ptfe)相近，又可以采用热塑性树脂加工方法加工，所以称为可熔性聚四氟乙烯。pfa综合性能优异在于它保留了ptfe和fep的多项优秀性质。pfa保持了ptfe诸多优点，例如低介电低损耗、耐高温、耐化学腐蚀等，这些性能都是高频高速lds材料所必须具备的，它还且有fep同样的热熔流动性和用途，而pfa的耐热性、耐应力和开裂性更优于fep，特别在高温下的强度高于ptfe。与ptfe相比，pfa最大的优点是可熔融加工，即可采用常规的热塑性树脂加工方法加工，加工工艺大大简化，加工成本大大降低。

5、lds材料添加了激光活化剂的材料在经过激光照射后，激光的能量造成有机金属氧化物的有机键断裂，激光活化添加剂中有机金属复合物被还原，并释放出金属粒子和有机物，生成微观粗糙的表面，金属颗粒被锚定在被激光烧蚀过的树脂表面形成金属核心，在被加工表面生成微沟道，沟道底部局部凹凸不平，这种金属核心在后续的无电化学镀过程起着晶核和种子的重要作用，便于金属沉积、嵌入并附着。由于金属核心和复合材料基体存在热膨胀或收缩率以及表面极性的差异，导致金属核心很容易从被激光烧蚀过的复合材料表面脱离，脱离了金属核心的部位在接下来的无电化学镀过程就缺少了为电镀金属提供着床的晶核和种子，电镀金属在该部位就出现缺陷，没法形成连续的电镀线路，最终导致金属附着力差、制品缺陷。如果能很好的解决激光活化添加剂的分散问题以及金属活化颗粒与树脂基体的附着力问题，pfa将是一种非常优良的lds基体材料。因此，需要筛选适宜的添加剂，合理用量，优化加工工艺，控制共混物相态，以达到低介电、lds性能以及复合材料综合机械性能的最优化。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种适用于高频高速通讯的激光直接成型复合材料及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供适用于高频高速通讯的激光直接成型复合材料，包括以下重量配比的组分：

3、基础树脂50～80份，

4、玻璃纤维0～40份，

5、填充剂10～40份，

6、抗氧剂0.1～1.5份，

7、润滑剂0.1～1.5份，

8、激光活化添加剂5-30份。

9、优选的，所述基础树脂为pfa树脂或pfa树脂含量在70％以上的pfa改性复合材料体系；

10、所述基础树脂的介电常数为2～3，长期耐热温度为260℃。

11、优选的，所述玻璃纤维为低介电玻璃纤维；

12、所述玻璃纤维的直径为9～11um。

13、优选的，所述填充剂包括钛白粉、水滑石、滑石粉、云母粉和二氧化硅中的一种或几种。

14、优选的，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和四-(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-联苯基双亚磷酸酯中的一种或几种。

15、优选的，所述润滑剂为脂肪酸酯例如季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸甲酯。

16、优选的，所述激光活化剂为金属氧化物、金属配合物、金属盐中一种或几种。

17、本发明还提供了一种适用于高频高速通讯的激光直接成型符合材料的制备方法，包括步骤：

18、将各组分按照重量份数倒入混合容器，低剪切速度下充分搅拌混匀，得到预混料；

19、将所述预混料用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出；

20、过水冷却后切粒得到所述激光直接成型复合材料。

21、优选的，在预混之前，将pfa树脂置于烘箱中120℃～150℃干燥2小时；玻璃纤维在80℃烘干2小时。

22、优选的，螺杆温度280℃～400℃，螺杆转速150rpm/min～350rpm/min。

23、本发明的有益效果是：

24、(1)本发明提供的这一种激光直接成型复合材料，采用低介电树脂与添加剂使复合材料具有优异的介电性能，包括极低的介电常数2.1～3.2以及介电损耗因子约1×10-4，这种优异的介电性能有利于提高5g、6g通讯智能终端毫米波信号的传输速度、降低信号延迟、减少信号损失；根据基于毫米波频率的平面波的电磁模拟，该复合材料具有大于95％的信号透射率；此外，该复合材料的长期耐热温度达260℃以上，可以满足对耐热要求比较高的使用要求。

25、(2)本发明提供的这一种激光直接成型复合材料，具有较佳的综合机械性能，具备lds加工能力，具有可以批量镭雕，设计灵活性高等优点，可以实现结构件与功能件的整合设计，有助于实现产品的小型化和轻量化；可以广泛的应用于智能手机天线、笔记本电脑天线、医疗设备传感器、汽车设备传感器、电子电气等产品中；并且产品设计的自由度非常大，可以设计3d线路，体积小、重量轻、速度快。