CN209052591U - 一种石墨烯改性的陶瓷基pcb覆铜板 - Google Patents
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Abstract
一种石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板，包括陶瓷基半固化片、铜箔；陶瓷基半固化片、铜箔之间设有一层化学气相沉积石墨烯。或陶瓷基半固化片的两面皆为一层化学气相沉积石墨烯，石墨烯的外面为铜箔。其中石墨烯改性的陶瓷片是通过化学气相沉积的方法将石墨烯生长到陶瓷片的表面。然后通过热压方法将铜箔附于半固化片两侧。通过此方法制备的陶瓷基PCB覆铜板，由于陶瓷片与铜箔之间存在石墨烯，因此使覆铜板的热学、电学和机械性能大大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型陶瓷基PCB覆铜板，属于PCB覆铜板的制备领域。
背景技术
印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。随着电子信息技术发展的不断进步，电子设备高频化是发展趋势，尤其随着无线网络、卫星通讯的日益发展，信息产品在不断走向高速与高频化。发展新一代产品都需要高频PCB板，尤其卫星***、移动电话接收基站等通信产品必须应用高频电路板，随着这些应用在未来几年内迅速发展，会对高频PCB板有大量需求。
陶瓷基覆铜板在PCB领域中有广泛的应用。陶瓷基覆铜板具有高电阻，优异的高频性能，高热性能，好的化学和热稳定性，高熔点等优点。这些优点都是电子电路设计和生产中必需的。
石墨烯是一种由碳原子六角堆积组面的二维平面结构。由于其具有优异的热学、电学、机械等性能，最近几年热受关注。PCB覆铜板的半固化片需要优异的热性能和机械性能，铜箔又需要优异的电学性能。因此，我们致力于通过引入石墨烯来提高PCB覆铜板的热学、电学和机械性能。从而大大提高现在普通PCB覆铜板的性能，为5G通讯时代高频覆铜板的技术进步贡献力量。
实用新型内容
实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种新型石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板及制备方法，主要包括石墨烯改性的陶瓷片和铜箔，具体结构如图1所示。其中石墨烯改性的陶瓷片是通过化学气相沉积的方法将石墨烯生长到陶瓷化片的表面。然后通过热压方法将铜箔附于陶瓷片两侧。通过此方法制备的PCB覆铜板，由于陶瓷片与铜箔之间存在石墨烯，因此使覆铜板的热学、电学和机械性能大大提高。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种石墨烯改性的陶瓷PTFE基PCB覆铜板，包括陶瓷基半固化片、铜箔3；陶瓷基半固化片1、铜箔之间设有一层化学气相沉积石墨烯。
一种石墨烯改性的陶瓷PTFE基PCB覆铜板，包括陶瓷基半固化片、铜箔；陶瓷基半固化片的两面皆为一层化学气相沉积石墨烯，石墨烯的外面为铜箔。
所述的一种石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量比，称量98-98.5份Al2O3粉体，0.2-0.5份MgO粉体，0.3-0.6份CaO粉体，0.9-1份SiO2粉体，粉体的粒径必须小于0.5微米，将称量好的粉体放入球磨机中，加入500ml酒精，以200-300r/min速度，球磨5-7小时。
S2：将步骤S2中得到的混合物，烘干后，用干压成型机，以2-3MPa的压力干压成型。
S3：将步骤S2中得到的陶瓷坯体放置于马弗中，以920-960℃烧结10-12小时。
S4：将步骤S3中得到的陶瓷切割至所需要的厚度，并用2000目砂纸打磨至光滑。
S5：将通过步骤S4方法得到的陶瓷片放置于于化学气相沉积设备腔体中，进行石墨烯生长。
S6：将步骤S5中得到的样品的上下两面放上铜箔，放到热压炉中进行热压。热压条件为，真空度抽到大于1×10-3mbar后，开始升温，升温过程为先用30-50分钟快速升到150℃，然后用90-100分钟时间升温到380-405℃。保温时间为120-180分钟。加压的过程分为两步，升温过程施加压力为2-3MPa，保温过程施加压力为2.5-3.5MPa。
S7：步骤S6过程结束后，自然降温至室温，然后卸压，卸压速度应小于0.1MPa/s。将压合好的石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板从热压炉中取出，得到最后所要的样品。
本实用新型的工作原理为：将陶瓷片与铜箔之间用化学气相沉积的方法生长石墨烯，通石墨烯的优异性能，大大提高覆铜板的电学、热学和机械性能。
进一步的，所述步骤S5中，石墨烯生长过程中，化学气相沉积设备真空度应大于5×10-4mbar，生长温度为375-380℃。
表1实施例1和2中得到覆铜板性能测试分析
有益效果：本实用新型提供的一种新型石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板的制备方法，相对于现有技术，具有以下优点：(1)制作工艺简单，成本较低，操作周期短，重复性能好，适合量产；(2)通过在陶瓷基覆铜板半固化片与铜箔之间用化学气相沉积方法生长石墨烯，从而使得覆铜板的热学、电学和机械性能大大提升，为5G时代对PCB板的更高要求打下基础。而常用的PCB介质是FR4材料的，相对空气的介电常数是4.2-4.7。这个介电常数是会随温度变化的，在0-70度的温度范围内，其最大变化范围可以达到20％。介电常数的变化会导致线路延时10％的变化，温度越高，延时越大。介电常数还会随信号频率变化，频率越高介电常数越小。100M以下可以用4.5计算板间电容以及延时。一般的FR4材料的PCB板中内层信号的传输速度为180ps/inch(1inch＝1000mil＝2.54cm)。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作更进一步的说明。
如图所示，31为上层铜箔；21为上层石墨烯(厚度在40-200nm以内)；1为陶瓷基片；22为下层石墨烯；32为下层铜箔。
实施例1：一种新型石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量比，称量98份Al2O3粉体，0.5份MgO粉体，0.6份CaO粉体，0.9份SiO2粉体，粉体的粒径为0.3±0.05微米，将称量好的粉体放入球磨机中，加入500ml酒精，以300r/min速度，球磨6小时。
S2：将步骤S2中得到的混合物，烘干后，用干压成型机，以3MPa的压力干压成型。
S3：将步骤S2中得到的陶瓷坯体放置于马弗中，以960℃烧结10小时。
S4：将步骤S3中得到的陶瓷切割至所需要的厚度，并用2000目砂纸打磨至光滑。
S5：将通过步骤S4方法得到的陶瓷片放置于于化学气相沉积设备腔体中，进行石墨烯生长。石墨烯生长过程中，化学气相沉积设备真空度为2×10-4mbar，生长温度为378℃。
S6：将步骤S5中得到的样品的上下两面放上铜箔，放到热压炉中进行热压。热压条件为，真空度抽到2×10-4mbar后，开始升温，升温过程为先用50分钟快速升到150℃，然后用100分钟时间升温到402℃。保温时间为150分钟。加压的过程分为两步，升温过程施加压力为2MPa，保温过程施加压力为2.5MPa。
S7：步骤S6过程结束后，自然降温至室温，然后卸压，卸压速度为0.05MPa/s。将压合好的石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板从热压炉中取出，得到最后所要的样品。
实施例2：
一种新型石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量比，称量98.5份Al2O3粉体，0.3份MgO粉体，0.3份CaO粉体，0.9份SiO2粉体，粉体的粒径为0.3±0.05微米，将称量好的粉体放入球磨机中，加入500ml酒精，以300r/min速度，球磨6小时。
S2：将步骤S2中得到的混合物，烘干后，用干压成型机，以3MPa的压力干压成型。
S3：将步骤S2中得到的陶瓷坯体放置于马弗中，以960℃烧结10小时。
S4：将步骤S3中得到的陶瓷切割至所需要的厚度，并用2000目砂纸打磨至光滑。
S5：将通过步骤S4方法得到的陶瓷片放置于于化学气相沉积设备腔体中，进行石墨烯生长。石墨烯生长过程中，化学气相沉积设备真空度为2×10-4mbar，生长温度为380℃。
S6：将步骤S5中得到的样品的上下两面放上铜箔，放到热压炉中进行热压。热压条件为，真空度抽到1×10-4mbar后，开始升温，升温过程为先用50分钟快速升到150℃，然后用100分钟时间升温到395℃。保温时间为180分钟。加压的过程分为两步，升温过程施加压力为3MPa，保温过程施加压力为3.5MPa。
S7：步骤S6过程结束后，自然降温至室温，然后卸压，卸压速度为0.05MPa/s。将压合好的石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板从热压炉中取出，得到最后所要的样品。
通过实施例1和实施例2得到的石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板的热性、电学和机械性能如表1所示。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板，其特征在于，包括陶瓷基半固化片、铜箔；陶瓷基半固化片、铜箔之间设有一层化学气相沉积石墨烯。
2.一种石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板，其特征在于，包括陶瓷基半固化片、铜箔；陶瓷基半固化片的两面皆为一层化学气相沉积石墨烯，石墨烯的外面为铜箔。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性的陶瓷基PCB覆铜板，其特征在于，石墨烯的厚度为40-200nm。
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| CN108409310A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-08-17 | 南京大学 | 一种石墨烯改性的陶瓷基pcb覆铜板及制备方法 |
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