本發(fā)明屬于覆銅板制造，特別涉及一種基于界面適配的梯度膠層聚四氟乙烯基高導(dǎo)熱高頻覆銅板及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著5g通信、毫米波雷達(dá)、高速計算及衛(wèi)星通信等高頻高速電子技術(shù)的快速發(fā)展，對高頻基板材料提出了越來越高的要求。聚四氟乙烯因其優(yōu)異的介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性，已成為高頻覆銅板的首選基體材料之一。然而，ptfe本身導(dǎo)熱性能較差（約0.25?w/(m·k)），難以滿足高功率、高集成度器件對散熱性能的迫切需求；同時，其表面惰性高，與銅箔的結(jié)合強(qiáng)度通常不足，影響覆銅板在熱循環(huán)、潮濕等苛刻環(huán)境下的長期可靠性。
2、目前，行業(yè)普遍通過在聚四氟乙烯基體中添加高導(dǎo)熱填料（如氮化硼、氮化鋁、氧化鋁等）來提升復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。然而，簡單物理共混易導(dǎo)致填料分散不均、界面相容性差，不僅限制了導(dǎo)熱通路的有效構(gòu)建，還可能因填料與基體熱膨脹系數(shù)不匹配而引入界面熱應(yīng)力，降低材料力學(xué)性能與尺寸穩(wěn)定性。此外，傳統(tǒng)工藝中通常采用單一膠粘層實現(xiàn)ptfe基介質(zhì)層與銅箔的粘接，該膠層往往難以同時兼顧高粘接強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率及與兩者相匹配的熱膨脹性能，在溫度劇烈變化時易因熱失配而導(dǎo)致分層、翹曲等問題，影響最終電路組裝的可靠性。
3、綜上，如何提供一種高粘接強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率且低損耗的覆銅板，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的關(guān)鍵問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于界面適配的梯度膠層聚四氟乙烯基高導(dǎo)熱高頻覆銅板及其制備方法。本發(fā)明有效解決了高頻應(yīng)用場景下的散熱難題，同時還保持了ptfe基材固有的優(yōu)異高頻介電特性，實現(xiàn)了高導(dǎo)熱與低損耗的兼容統(tǒng)一。
2、為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：一種基于界面適配的梯度膠層聚四氟乙烯基高導(dǎo)熱高頻覆銅板，包括增強(qiáng)基材、梯度膠層及金屬導(dǎo)電層；所述梯度膠層使靠近所述金屬導(dǎo)電層的一側(cè)膠液材料具有與金屬較高的粘接強(qiáng)度，靠近所述增強(qiáng)基材的一側(cè)膠液材料具有與增強(qiáng)基材相匹配的界面相容性，且沿厚度方向自金屬導(dǎo)電層向增強(qiáng)基材呈一定的梯度分布。
3、進(jìn)一步地，所述增強(qiáng)基材經(jīng)退漿預(yù)處理后表面殘留漿料質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.1?wt%；所述增強(qiáng)基材為電子級或更高等級的無堿玻璃布。
4、進(jìn)一步地，所述金屬導(dǎo)電層為電解銅箔或壓延銅箔；所述金屬導(dǎo)電層經(jīng)粗化處理后表面粗糙度為0.5μm~2.0μm；所述金屬導(dǎo)電層厚度為12μm~70μm。
5、進(jìn)一步地，所述梯度膠層包括如下重量份的物質(zhì)：100~400份六方氮化硼、0~140份團(tuán)聚體氮化硼、30~600份氧化鋁、300~400份ptfe乳液、0~70份表面活性劑、5~30份偶聯(lián)劑。通過調(diào)控不同位置膠層中的聚四氟乙烯份數(shù)，使靠近所述金屬導(dǎo)電層的一側(cè)膠液材料具有與金屬較高的粘接強(qiáng)度，靠近所述增強(qiáng)基材的一側(cè)膠液材料具有與增強(qiáng)基材相匹配的界面相容性，進(jìn)而實現(xiàn)梯度膠層在金屬導(dǎo)電層-膠層-增強(qiáng)基材界面間的協(xié)同適配。由于氮化硼晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整，表面惰性強(qiáng)，與聚四氟乙烯（ptfe）高分子基體主要通過范德華力和機(jī)械咬合作用結(jié)合，化學(xué)鍵合弱，易形成弱界面層，常為片狀結(jié)構(gòu)，在膠層或基體中易平行于基面取向，形成“阻擋層”，阻礙膠層與銅箔的垂直方向交聯(lián)與互鎖，因此與銅箔界面接觸的膠層需要降低氮化硼的含量提高氧化鋁的含量，利用氧化鋁表面存在的羥基等極性基團(tuán)，通過偶聯(lián)劑（如硅烷類）與樹脂基體形成較強(qiáng)的化學(xué)鍵（共價鍵/氫鍵），從而強(qiáng)化填料-基體界面。氧化鋁比例提高，整體復(fù)合材料的界面結(jié)合更強(qiáng)，傳遞到銅箔界面的應(yīng)力也更有效，抗剝離強(qiáng)度上升。
6、進(jìn)一步地，所述六方氮化硼的平均粒徑為10~20μm；所述團(tuán)聚體氮化硼的平均粒徑為20~30μm；所述氧化鋁的平均粒徑為3~5μm；其中梯度膠層中氧化鋁填料與氮化硼填料形成協(xié)同導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使用不同粒徑的填料提高導(dǎo)熱通路的連續(xù)性，導(dǎo)熱可達(dá)1.9w/m·k以上。
7、進(jìn)一步地，所述表面活性劑α-[3,5-二甲基-1-(2-甲基丙基)乙基]-ω-羥基聚(氧代-1，2-乙二基)；所述偶聯(lián)劑為苯基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑。
8、進(jìn)一步地，所述ptfe乳液的固體含量為55~65wt%，所述ptfe乳液的d50粒徑為0.2~0.3μm。
9、本發(fā)明的另一目的為提供所述基于界面適配的梯度膠層聚四氟乙烯基高導(dǎo)熱高頻覆銅板的制備方法，包括如下步驟：
10、步驟（1）：將增強(qiáng)基材連續(xù)通過溫度為300~450℃的高溫處理爐，熱處理時間為10~30分鐘，采用偶聯(lián)劑溶液對熱處理后的玻璃布進(jìn)行表面改性處理，烘干后備用；
11、步驟（2）：梯度膠層配制：將表面活性劑加入去離子水中充分溶解后，加入偶聯(lián)劑繼續(xù)溶解，然后加入氧化鋁繼續(xù)攪拌、速度為1000r/min，待充分散后加入ptfe乳液繼續(xù)攪拌、速度為200r/min，然后緩慢加入六方氮化硼和團(tuán)聚體氮化硼攪拌、速度為150r/min，充分?jǐn)嚢璺稚⒌玫椒€(wěn)定的膠液，即為梯度膠層，按照此方法配制得到梯度膠層1和梯度膠層2備用；所述梯度膠層1與增強(qiáng)基材結(jié)合較好，所述梯度膠層2與金屬導(dǎo)電層結(jié)合較好。
12、步驟（3）：梯度膠層膠片制備：將步驟（1）處理好的增強(qiáng)基材浸漬在步驟（2）得到的梯度膠層1中，烘干燒結(jié)后得到半成品膠片，再將半成品膠片浸漬在梯度膠層2中，烘干燒結(jié)后得到梯度膠層膠片；
13、步驟（4）：覆銅板制成：按照所需厚度，將數(shù)張步驟（3）得到梯度膠層膠片疊置，上下兩面覆上銅箔，熱壓燒結(jié)，最后冷卻到室溫得到覆銅板。
14、進(jìn)一步地，所述步驟（3）中，增強(qiáng)基材浸漬膠液時間10~60s；烘干燒結(jié)中，烘干溫度范圍50~100℃，烘干時間10~20min，燒結(jié)溫度范圍370~400℃。
15、進(jìn)一步地，所述步驟（4）中，熱壓燒結(jié)類型為真空熱壓燒結(jié)，包括升溫、保溫、降溫三個階段，升溫階段以升溫速率5~15℃/min加熱至250~300℃，保溫階段以升溫速率為1℃/min加熱至360~400℃，保溫時間2~4h，降溫階段以降溫速率1℃/min降溫至250~300℃；冷卻方式為自然空冷或水冷。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
17、1、本發(fā)明通過在高頻聚四氟乙烯基體中定向引入表面改性的氮化硼等導(dǎo)熱填料，并配合梯度化分布的膠層設(shè)計，在基板內(nèi)部構(gòu)建了連續(xù)高效的熱傳導(dǎo)通路。這不僅將覆銅板厚度方向的導(dǎo)熱系數(shù)提升至1.9?w/(m·k)以上，有效解決了高頻應(yīng)用場景下的散熱難題，同時還保持了聚四氟乙烯（ptfe）基材固有的優(yōu)異高頻介電特性，實現(xiàn)了高導(dǎo)熱與低損耗的兼容統(tǒng)一。
18、2、本發(fā)明采用由兩種膠液構(gòu)成的梯度膠層結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)熱系數(shù)在銅箔與介質(zhì)層之間呈連續(xù)過渡變化，顯著降低了因材料熱失配引起的界面應(yīng)力。同時，結(jié)合銅箔表面微粗糙化處理，大幅提升了覆銅板在高溫高濕、熱循環(huán)等苛刻環(huán)境下的長期可靠性與使用壽命。
19、3、本發(fā)明所述制備方法采用分步預(yù)處理、膠液共混、逐層浸漬燒結(jié)及熱壓成型的工藝路徑，各步驟參數(shù)明確、控制精準(zhǔn)，尤其通過優(yōu)化不同膠層的配方比例，有效提高了梯度膠層與玻璃布和銅箔的界面結(jié)合力，整個工藝流程可連續(xù)化、批量化操作，原料成本可控，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定一致，具備良好的產(chǎn)業(yè)化實施前景，可滿足5g通信、汽車?yán)走_(dá)、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芨层~板日益增長的市場需求。