一种具有低损耗、高导热的树脂/h-BN复合介质材料及其制备方法和应用与流程

一种具有低损耗、高导热的树脂/h-bn复合介质材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及高导热复合材料领域，具体涉及一种具有高导热和低介电损耗的树脂/h-bn复合介质材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.导热复合材料主要分为三类：陶瓷基导热复合材料、金属基导热复合材料和聚合物基导热复合材料。金属(铜，铁，铝等)和陶瓷本身具有高导热系数，因此金属基和陶瓷基导热复合材料往往具有较高的导热系数。但是金属基和陶瓷基导热复合材料密度较大、加工成型难度高。因此，密度小、成型容易的聚合物基导热复合材料吸引了更为广泛的研究。
3.随着电子、电气行业技术的快速发展，电子器件向微型化和集成化方向发展，功率密度也随之增大，电子器件运行产生的热量也更为集中。热量的集中大大降低了电子器件的寿命、可靠性和性能，加剧了器件的散热困难。因此，对散热的需求推动了高导热复合材料的发展。
4.在过去，聚合物材料已被广泛应用于电子设备。但是，聚合物存在导热系数偏低的缺点，其导热系数一般在0.1～0.3w/(m
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k)。因此，研究人员提出了在聚合物基体中加入导热填料以增加其导热性的方法。
5.六方氮化硼(h-bn)是一种结构类似于石墨的白色层状晶体。它的特点是高导热，突出的热稳定性，极高的电绝缘性和低介电常数。因此，h-bn被认为是制造电子封装材料的导热高分子基复合材料的理想填料。另外，由于h-bn属六方晶系，面内(a/b轴)的导热系数远高于跨面(c轴)。因此在聚合物内实现h-bn定向排列会大幅度提高复合材料导热系数，而现阶段普遍通过加强磁场或者强电场来实现粉体定向，这种复杂的工艺不仅成本高，生产效率也低。因此开发工艺简单的h-bn粉体定向工艺，对于低损耗高导热系数复合介质材料的制备具有重要意义。


技术实现要素：

6.针对有机-无机复合材料介电损耗偏高，导热系数低的问题，本发明的主要目的在于提供一种能与聚苯乙烯基树脂复合以保证其低介电损耗并提高导热系数的改性h-bn；一种简便高效的h-bn定向排列方法；一种介电常数2.4～4.1，介电损耗低于7
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(10ghz)，成本低，且易于大批量生产的聚苯乙烯基复合介质材料及其制备方法，以及一种由该复合材料制得的基板。
7.第一方面，本发明提供了一种树脂/h-bn复合介质材料，其特征在于，包括：树脂材料，以及分布在树脂材料中的微波介质陶瓷粉体；所述树脂材料选自高冲抗聚苯乙烯(hips)、聚苯醚(ppo)中的至少一种；所述微波介质陶瓷粉体为h-bn粉体；所述微波介质陶瓷粉体的含量为10wt％～70wt％。
8.在本发明中，所用高抗冲聚苯乙烯(hips)是一种热塑性树脂，具有良好的尺寸稳
定性，优良的机械性能，此外还具有低介电损耗，且价格较其它塑料更低廉。所得/h-bn复合介质材料介电损耗低于7
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。可以作为介质基板材料广泛应用于卫星通信、移动通信、等现代通信行业。
9.较佳的，当所述树脂材料选自高冲抗聚苯乙烯(hips)和聚苯醚(ppo)时，所述高冲抗聚苯乙烯(hips)和聚苯醚(ppo)的质量比为1：(1～5)。
10.较佳的，所述h-bn粉体的粒径为5μm～50μm。
11.较佳的，所述树脂/h-bn复合介质材料的介电常数为2.4～4.1，介电损耗低于7
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(10ghz)，x/y轴的导热系数为0.158～7.435w/(m
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k)。
12.第二方面，本发明还提供了一种树脂/h-bn复合介质材料的制备方法，包括：(1)采用偶联剂改性h-bn粉体，得到改性的h-bn粉体；(2)将改性的h-bn粉体与树脂材料混合，先经螺杆造粒，再经热压成型，得到所述树脂/h-bn复合介质材料。
13.较佳的，步骤(1)中采用偶联剂改性h-bn粉体包括：将异构十二烷和聚硅氮烷通过混合、加热和搅拌，得到偶联剂溶液；在偶联剂溶液中再加入h-bn粉体，经分散和烘干，得到改性的h-bn粉体。其中，h-bn具备低的介电损耗和高导热系数，表面改性可以提高h-bn与树脂基体结合力高，以此保证复合材料低介电损耗以及高导热系数。从而获得一种导热系数高，介电损耗低，成本低，且易于大批量生产的聚苯乙烯基复合介质材料。
14.较佳的，所述偶联剂添加量不超过h-bn粉体质量的2wt％；所述偶联剂为聚硅氮烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、苯基三乙氧基硅烷(ptes)、钛酸丁酯中的一种或两种。
15.较佳的，步骤(2)包括：将聚苯醚(ppo)以或/和高冲抗聚苯乙烯(hips)混合后一次造粒，得到树脂粒子；将所得树脂粒子与h-bn粉体混合后二次造粒，得到复合材料粒子；将所得复合材料粒子经过热压成型，得到树脂/h-bn复合介质材料；优选地，所述一次造粒的温度为240～260℃；所述二次造粒的温度为260～280℃。
16.较佳的，所述热压成型的温度为230～250℃，热压压力为50mpa～70mpa
17.第三方面，本发明还提供了一种树脂/h-bn复合基板，由上述的树脂/h-bn复合介质材料制得。第四方面，本发明提供了一种覆铜的树脂/h-bn复合基板，其特征在于，包括：上述树脂/h-bn复合基板，以及分布在树脂/h-bn复合基板上下两面的铜箔。本发明中，通过热压实现树脂/h-bn复合基板和铜箔的结合。
18.有益效果：本发明中，通过表面改性h-bn，提高h-bn与树脂基体的结合力，从而降低复合材料的介电损耗，提高导热系数。另外，通过热压定向增强h-bn的取向性，以此提高复合材料的导热性能。1.5wt％偶联剂改性的h-bn填料在混合比例为70wt％时介电及导热性能最佳，介电常数在4左右，介电损耗低于5
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，而导热系数在7.4w/(m
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k)左右，相比于纯树脂提高了70倍以上。高冲抗聚苯乙烯(hips)的加入可以降低聚苯醚的粘度。
具体实施方式
19.以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
20.在此公开一种改性微波介质陶瓷，为含有b和n两种主要元素的微波介质陶瓷。所述改性微波介质陶瓷的化学通式为h-bn。
21.本发明在此公开一种树脂/h-bn复合介质材料，该复合介质材料包括：ppo、hips中的一种或一种以上、以及改性h-bn。
22.将树脂基体与h-bn复合，由于h-bn本身具备低介电损耗及高导热系数，与树脂基体复合后，保证复合材料低的介电损耗以及高导热系数。
23.该复合介质材料中，hips和ppo可作为基体，微波介质陶瓷可作为填料。在一实施方式中，该复合介质材料热压成型为基板。
24.该复合介质材料中，h-bn的质量可为树脂基体和h-bn的10～70％。在该质量分数下，可以使复合材料具有更低的介电损耗，例如介电常数为2.4～4.1，介电损耗低于7
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(10ghz)。更优选地，h-bn的质量为树脂基体和h-bn总质量的50～70％。
25.接着，作为示例，说明上述复合介质材料的制备方法。
26.复合介质材料可由微波介质陶瓷粉与聚苯乙烯树脂混合而得。进一步进行热压成型，可到得到复合介质基板。其中，微波介质陶瓷粉的粒径可为5～50μm。
27.将微波介质陶瓷粉(h-bn陶瓷粉)用偶联剂进行改性，得到改性的h-bn陶瓷粉。通过改性，可以改变无机材料表面的亲水性，增加h-bn与hips的结和力，达到减少界面气孔，提高导热系数的目的。
28.改性使用的偶联剂可为聚硅氮烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、苯基三乙氧基硅烷(ptes)、钛酸丁酯中的一种或两种。偶联剂的用量可为h-bn陶瓷粉的0～2％(质量分数)，优选为1％～2％。
29.一个示例中，将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷。
30.将粒径为5～50μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的0wt％～2wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉。
31.将ppo与hips以4～2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240～260℃范围内挤出造粒(即一次造粒)，得到树脂粒子。将改性后的h-bn粉料以质量比10～70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行二次造粒，得到复合树脂粒子。其中，二次造粒温度可为260～280℃。
32.将复合树脂粒子进行热压成型，最终得到复合基板。控制热压温度可为230～250℃，热压压力可为50～70mpa。
33.本发明制得的复合微波介质材料介电常数在4左右，介电损耗低，在10ghz测试频率下低于5
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，且导热系数高，室温下可达7.4w/(m
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k)以上。该复合材料在保留优良介电性能的前提下具备良好的加工性能，可满足新一代通讯材料的要求。
34.下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
35.实施例1步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为5μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以4:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在260℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比10wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为260℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为250℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
36.实施例2步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为5μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以3:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在250℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比30wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为270℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为240℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
37.实施例3步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为5μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以3:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在250℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比50wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为270℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为240℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
38.实施例4步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；
步骤二：将粒径为5μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为280℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
39.实施例5步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以4:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在260℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比10wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为260℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为250℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
40.实施例6步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以3:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在250℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比30wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为270℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为240℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
41.实施例7步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；
步骤三：将ppo与hips以3:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在250℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比50wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为270℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为240℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
42.实施例8步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为280℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
43.实施例9步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为50μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以4:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在260℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比10wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为260℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为250℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
44.实施例10步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为50μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以3:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在250℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比30wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混
料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为270℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为240℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
45.实施例11步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为50μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以3:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在250℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比50wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为270℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为240℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
46.实施例12步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为50μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为280℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
47.实施例13步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为280℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为50mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
48.实施例14步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为280℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为60mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
49.实施例15步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的0wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为280℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
50.实施例16步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的0.5wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为280℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
51.实施例17步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；
步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的1wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为280℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
52.实施例18步骤一：将异构十二烷与聚硅氮烷按质量比90：10混合，再放进水浴锅加热到60℃后磁力搅拌2h，得到浓度为10wt％的聚硅氮烷；步骤二：将粒径为25μm的h-bn陶瓷粉料放入聚硅氮烷的溶液中，聚硅氮烷含量为h-bn的2wt％。磁力搅拌1h后，采用真空抽滤的方法分离液相，再将获得的h-bn陶瓷粉放入烘箱中在100℃下烘干，得到改性的h-bn陶瓷粉；步骤三：将ppo与hips以2:1进行混合，置于双螺杆挤出机中，在240℃范围内挤出造粒；步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，置于双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为280℃；步骤五：将上述造粒粒子进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
53.对比例1本对比例1中复合基板的制备过程参照实施例8，区别仅在于：h-bn填充量为0wt％。
54.对比例2本对比例2中复合基板的制备过程参照实施例8，区别仅在于：h-bn填充量为80wt％。
55.对比例3本对比例3中复合基板的制备过程参照实施例8，区别仅在于：步骤四：将改性后的h-bn粉料以质量比70wt％与制备的树脂粒子混合，在三维混料机中混合均匀后，直接进行热压成型，热压温度为230℃，热压压力为70mpa，最终得到复合基板，性能见表2。
56.表1为实施例实验参数列表：
57.表2为实施例所得复合介质材料的性能列表：
58.表3为实施例8及对比例3制备的复合材料的介电常数：样品区域编号实施例8对比例314.0294.02323.9783.94433.9453.91444.0354.12454.1224.06564.0633.98174.1213.78583.9853.85493.9943.801
标准差0.06240.1169
59.由表2可知，当h-bn的中位粒径为5μm时，两相界面过多，导致介电损耗偏高，且导热系数偏低。而粒径过大则h-bn无法形成有效的导热通路，导热系数更低，并且大粒径粉体容易出现沉降导致基板均匀性下降，因此当h-bn的中位粒径为25μm时，性能最佳。而随着h-bn填充比例的增加，复合材料的介电损耗不断下降，而导热系数不断增加。当陶瓷填充比例达到70wt％时，复合材料结构致密性略有下降，但材料的相对密度仍然大于99％，这表明螺杆挤出造粒配合热压成型的方法可以充分保证材料的高致密性。而继续提高h-bn填充比例，体系致密度下降，导热系数反而下降。并且随着热压压力的增大，h-bn的取向度逐渐增高，在相同填充比例下，其导热系数逐渐上升，x/y轴导热系数最高可达到7.435w/(m
·
k)。通过不同比例聚硅氮烷的表面改性，复合材料的介电常数变化不大，但介电损耗有所降低，导热系数也显著提升，当聚硅氮烷含量为1wt％时，介电和导热性能最佳。因此实施例8取得最佳的综合性能。从表2数据可知，直接不经过造粒步骤会导致样品均匀性下降，因此挤出造粒有助于两相的均匀混合，提高复合材料均匀性。

技术特征：
1.一种树脂/h-bn复合介质材料，其特征在于，包括：树脂材料，以及分布在树脂材料中的微波介质陶瓷粉体；所述树脂材料选自高冲抗聚苯乙烯（hips）、聚苯醚（ppo)中的至少一种；所述微波介质陶瓷粉体为h-bn粉体；所述微波介质陶瓷粉体的含量为10wt%～70wt%。2.根据权利要求1所述的树脂/h-bn复合介质材料，其特征在于，当所述树脂材料选自高冲抗聚苯乙烯（hips）和聚苯醚（ppo）时，所述高冲抗聚苯乙烯（hips）和聚苯醚（ppo)的质量比为1：（1～5）。3.根据权利要求1所述的树脂/h-bn复合介质材料，其特征在于，所述h-bn粉体的粒径为5μm～50μm。4.根据权利要求1-3中任一项所述的树脂/h-bn复合介质材料，其特征在于，所述树脂/h-bn复合介质材料的介电常数为2.4～4.1，介电损耗低于7
×
10-4
（10ghz），x/y轴的导热系数为0.158～7.435w/(m
·
k)。5.一种如权利要求1至4中任一项所述的树脂/h-bn复合介质材料的制备方法，其特征在于，包括：（1）采用偶联剂改性h-bn粉体，得到改性的h-bn粉体；（2）将改性的h-bn粉体与树脂材料混合，先经螺杆造粒，再经热压成型，得到所述树脂/h-bn复合介质材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中采用偶联剂改性h-bn粉体包括：将异构十二烷和聚硅氮烷通过混合、加热和搅拌，得到偶联剂溶液；在偶联剂溶液中再加入h-bn粉体，经分散和烘干，得到改性的h-bn粉体。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述偶联剂添加量不超过h-bn粉体质量的2wt%；所述偶联剂为聚硅氮烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷（kh550）、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、苯基三乙氧基硅烷（ptes）、钛酸丁酯中的一种或两种。8.根据权利要求5-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）包括：将聚苯醚（ppo)以或/和高冲抗聚苯乙烯（hips）混合后一次造粒，得到树脂粒子；将所得树脂粒子与h-bn粉体混合后二次造粒，得到复合材料粒子；将所得复合材料粒子经过热压成型，得到树脂/h-bn复合介质材料；优选地，所述一次造粒的温度为240～260℃；所述二次造粒的温度为260～280℃。9.根据权利要求5-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热压成型的温度为230～250℃，热压压力为50～70mpa。10.一种树脂/h-bn复合基板，其特征在于，由权利要求1至4中任一项所述的树脂/h-bn复合介质材料制得。11.一种覆铜的树脂/h-bn复合基板，其特征在于，包括：权利要求10所述的树脂/h-bn复合基板，以及分布在树脂/h-bn复合基板上下两面的铜箔。

技术总结
本发明涉及一种具有低损耗、高导热的树脂/h-BN复合介质材料及其制备方法和应用。所述树脂/h-BN复合介质材料包括：树脂材料，以及分布在树脂材料中的微波介质陶瓷粉体；所述树脂材料选自高冲抗聚苯乙烯（HIPS）、聚苯醚（PPO)中的至少一种；所述微波介质陶瓷粉体为h-BN粉体；所述微波介质陶瓷粉体的含量为10wt%～70wt%。10wt%～70wt%。


技术研发人员：彭海益 田星宇 姚晓刚 林慧兴 赵相毓 何飞 张奕 任海深 顾忠元
受保护的技术使用者：江苏先进无机材料研究院
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2023/8/24