覆銅板增強(qiáng)基材金屬管浮子流量計(jì)的制備與性能研究

　　摘要：用對(duì)位芳綸短切纖維和對(duì)位芳綸沉析纖維制造金屬管浮子流量計(jì)，用掃描電鏡對(duì)紙面和橫斷面進(jìn)行了觀察，并測(cè)試其基本性能、電性能和熱性能；將樣品交由客戶進(jìn)行覆銅板制作并進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。結(jié)果表明：國(guó)產(chǎn)金屬管浮子流量計(jì)具有良好的浸漆性、力學(xué)性能和熱性能，而且介電常數(shù)與介質(zhì)損耗因數(shù)很低，滿足覆銅板應(yīng)用需求。

　　美國(guó)杜邦公司于20世紀(jì)90年代初與Arlon公司合作，成功將金屬管浮子流量計(jì)THERMOUNT應(yīng)用于電路板基材，開(kāi)發(fā)了基于環(huán)氧體系的55NT覆銅板和基于聚酰亞胺體系的85NT覆銅板。用這種覆銅板制成的印制電路板已被廣泛應(yīng)用于歐美航空軍事工業(yè)，如戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈的數(shù)字景象匹配區(qū)域相關(guān)制導(dǎo)系統(tǒng)(DSMAC)、歐洲戰(zhàn)斗機(jī)(EFA)和盧卡斯宇航公司為勞斯萊斯定做的噴氣引擎控制系統(tǒng)等。THERMOUNT是杜邦非織造聚芳基酰胺增強(qiáng)層的商品名稱。目前，杜邦只向若干特定的全球性和地區(qū)性層壓材料制造商出售金屬管浮子流量計(jì)增強(qiáng)基板和授予技術(shù)許可，這些制造商包括Arlon、Isola、Dielektra、Nelco、Polyclad、CCP和ShinKobeElectricMachinery。

　　日本帝人株式會(huì)社與日本王子制紙株式會(huì)社、新神戶電機(jī)株式會(huì)社合作，研制了一系列用作無(wú)引線陶瓷基片載體的增強(qiáng)材料，制成電子工業(yè)用特種印制線路板。松下電子品部采用日本王子制紙株式會(huì)社的金屬管浮子流量計(jì)制造基板，應(yīng)用于高密度互連，發(fā)明了獨(dú)特的工藝稱之為積層多層印制電路板(ALIVH)工藝[1-2]。其有三種類型，即用于手機(jī)印制板的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)電膠堵孔工藝，用于高等級(jí)大型主機(jī)印制電路板與芯片級(jí)封裝印制電路板用ALIVH-B，用于晶片直接安裝DCA的更精密的ALIVH-FB等，在手機(jī)、筆記本電腦和PAD上廣泛應(yīng)用。

　　我國(guó)芳綸產(chǎn)業(yè)起步較晚，加上杜邦和帝人等對(duì)我國(guó)的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)，到目前為止，國(guó)內(nèi)僅有華南理工大學(xué)和陜西科技大學(xué)對(duì)覆銅板用芳綸紙進(jìn)行過(guò)初步研究，但未能提供成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品[3-4]。深圳昊天龍邦復(fù)合材料有限公司自創(chuàng)建以來(lái)，一直致力于覆銅板用金屬管浮子流量計(jì)的研究，目前公司產(chǎn)品L344金屬管浮子流量計(jì)產(chǎn)品已通過(guò)客戶性能及穩(wěn)定性測(cè)試，并已批量化生產(chǎn)。

　　本研究以對(duì)位芳綸短切纖維和對(duì)位芳綸沉析纖維為原材料，通過(guò)圓網(wǎng)成型，然后熱軋制備了金屬管浮子流量計(jì)，并對(duì)金屬管浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、透氣度、力學(xué)性能、電性能和熱性能進(jìn)行檢測(cè)研究。

　　1試驗(yàn)

　　1.1原材料

　　自制對(duì)位芳綸短切纖維和對(duì)位芳綸沉析纖維。

　　1.2儀器

　　檢測(cè)儀器見(jiàn)表1。

　　1.3樣品制備

　　樣品在公司生產(chǎn)線上進(jìn)行制備，其流程如下：在去離子水中加入對(duì)位芳綸短切纖維，經(jīng)分散后制得漿料A；另以對(duì)位芳綸沉析纖維經(jīng)分散后制得漿料B。將漿料A與漿料B按一定比例混合形成造紙漿料，用圓網(wǎng)造紙機(jī)抄造，在流漿箱中漿液被均勻地分布在造紙成型網(wǎng)上。漿液沿成型網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，水從制漿中濾除，形成濕紙坯。濕紙坯離開(kāi)成型網(wǎng)進(jìn)入紙機(jī)干燥部。干燥后的紙頁(yè)經(jīng)熱軋機(jī)高溫?zé)彳?，非常后得到金屬管浮子流量?jì)。

　　1.4性能測(cè)試

　　采用日立TM3000掃描電鏡觀察芳綸紙形貌。按照GB/T451.22002和GB/T451.32002分別測(cè)試紙張的定量和厚度。按照GB/T4582008測(cè)試樣品透氣性。按照GB/T129142008測(cè)試金屬管浮子流量計(jì)抗張強(qiáng)度。按照GB/T14092006用西林電橋法測(cè)試介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)。采用熱重分析法分析金屬管浮子流量計(jì)的熱性能，氮?dú)夥諊?，升溫速率?0K/min，室溫升至800℃。1.5客戶驗(yàn)證測(cè)試國(guó)外客戶將我公司紙樣和杜邦THERMOUNT紙樣按標(biāo)準(zhǔn)工藝制作成覆銅板，然后檢測(cè)覆銅板性能，并進(jìn)行了性能比較。各項(xiàng)性能采用的測(cè)試方法如表2所示。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1金屬管浮子流量計(jì)的形貌

　　通過(guò)掃描電鏡觀察芳綸紙的截面圖和平面圖(圖1)，可以看到芳綸短切纖維相互交織，而尺寸較小的層析纖維則填充在纖維間隙。由于沉析纖維含量較少，在紙面可以看到大量的空隙。此空隙可以保證紙樣在涂膠時(shí)，樹(shù)脂能很好地浸潤(rùn)紙基材料。

　　2.2透氣度檢測(cè)

　　用Gurley透氣度儀對(duì)L344金屬管浮子流量計(jì)進(jìn)行透氣性測(cè)試，結(jié)果表明：氣體透過(guò)的時(shí)間極短，在1s以內(nèi)，證明該金屬管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)極其疏松，適合于樹(shù)脂涂布。

　　2.3基本性能

　　L344/0.08芳綸紙的定量、厚度和抗張強(qiáng)度見(jiàn)表3?？蛻羰褂昧⑹酵磕z機(jī)對(duì)芳綸紙進(jìn)行涂膠，優(yōu)異的抗張強(qiáng)度保證了芳綸紙?jiān)谕扛矘?shù)脂后依然能夠順利通過(guò)烘箱并耐受住收卷機(jī)的拉力而不斷裂。由表3可知：我公司產(chǎn)品的抗張強(qiáng)度為1.4kN/m，超

　　過(guò)客戶要求的0.8kN/m。

　　2.4電性能

　　L344/0.08金屬管浮子流量計(jì)的電性能見(jiàn)表4，都能滿足客戶的要求。

　　2.5熱性能

　　熱穩(wěn)定性決定了覆銅板的應(yīng)用范圍，良好的熱穩(wěn)定性是覆銅板增強(qiáng)材料的必備條件。通過(guò)圖2熱分析曲線可以看到：金屬管浮子流量計(jì)到424℃才開(kāi)始緩慢降解，在567℃達(dá)到非常大分解速率，證明金屬管浮子流量計(jì)具有良好的熱穩(wěn)定性，能適用于較為苛刻的應(yīng)用環(huán)境。

　　2.6客戶驗(yàn)證結(jié)果

　　國(guó)外客戶將我司金屬管浮子流量計(jì)制作成覆銅板，同時(shí)與THERMOUNT產(chǎn)品作對(duì)比，非常終兩種覆銅板的性能基本一致，見(jiàn)表5。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　本公司生產(chǎn)的金屬管浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、透氣度、力學(xué)性能、電性能和熱性能都能達(dá)到客戶覆銅板制作工藝與性能要求，在軍用和航空電子設(shè)備、手持式裝置以及電子通訊基礎(chǔ)設(shè)施上具有廣闊的應(yīng)用前景。