【摘 要】
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随着现代通信产业的飞速发展,微波复合介质基板的需求量逐年增加。为实现通讯器件的小型化、高集成度及高可靠性,高介电常数和低介电损耗成为复合介质基板材料需要达到的主要性能指标。聚四氟乙烯（PTFE）具有优异的微波介电性能、强耐腐蚀性以及超低的吸水率,非常适用于微波复合介质基板的研发。SrTiO3陶瓷介电常数高,介电损耗相对较低,用作填充材料可提高复合基板的介电常数,并改善PTFE树脂的热力学性能。因此
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随着现代通信产业的飞速发展,微波复合介质基板的需求量逐年增加。为实现通讯器件的小型化、高集成度及高可靠性,高介电常数和低介电损耗成为复合介质基板材料需要达到的主要性能指标。聚四氟乙烯（PTFE）具有优异的微波介电性能、强耐腐蚀性以及超低的吸水率,非常适用于微波复合介质基板的研发。SrTiO3陶瓷介电常数高,介电损耗相对较低,用作填充材料可提高复合基板的介电常数,并改善PTFE树脂的热力学性能。因此本论文以PTFE为树脂基体,SrTiO3为填充陶瓷,制备了具有高介电常数、低介电损耗的微波复合介质基板。本论文首先通过陶瓷疏水性及基板介电性能等方面,研究了偶联剂种类及用量对钛酸锶粉体的表面改性作用。在此基础上,研究了不同粒径陶瓷粉体对基板微观形貌、介电性能、吸水率等的影响,并探索出基板的最佳配比。最后,加入少量短切玻纤,尝试改善复合基板的热学性能。具体的研究内容如下:1.SrTiO3陶瓷粉体表面改性研究:采用苯基三甲氧基硅烷（Z6124）,甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）,乙烯基三甲氧基硅烷（A171）三种偶联剂对微米级SrTiO3粉体进行表面改性处理,其中Z6124改性效果最佳,当Z6124含量为2 wt.%时,改性陶瓷疏水性最强,其接触角达到149.6°,且相同陶瓷含量下复合介质基板综合性能最佳,在10 GHz频率下,介电常数为6.84,介电损耗为0.0015,吸水率为0.11%。2.陶瓷粒径及含量对基板性能影响研究:采用Z6124改性的SrTiO3粉体作为填料,系统研究陶瓷粒径及其含量对基板微观形貌、介电性能、吸水率、热膨胀系数等的影响。与亚微米级(D50=0.8μm)SrTiO3相比,使用微米级(D50=2μm)SrTiO3制备的复合基板的综合性能更好。陶瓷含量为75 wt.%时,复合介质基板表现出最佳性能:在10 GHz频率下,介电常数达到17.01,介电损耗为0.0034,且介电常数具有优异的频率稳定性,吸水率为0.08%,热膨胀系数为17.84 ppm/℃。3.SrTiO3/E-GF/PTFE复合介质基板配比研究:在探究出最佳SrTiO3陶瓷和PTFE配比之后,加入玻纤在一定程度上来提高复合基板的热学性能,但这会导致复合基板介电常数减小,介电损耗和吸水率增大。当E-GF占比为1 wt.%时,复合介质基板综合性能最佳,在10 GHz频率下,复合介质基板的介电常数为15.48,介电损耗为0.0041,吸水率为0.13%,热膨胀系数为16.69 ppm/℃。
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