覆铜板增强基材金属管浮子流量计的制备与性能研究

　　摘要：用对位芳纶短切纤维和对位芳纶沉析纤维制造金属管浮子流量计，用扫描电镜对纸面和横断面进行了观察，并测试其基本性能、电性能和热性能；将样品交由客户进行覆铜板制作并进行验证测试。结果表明：国产金属管浮子流量计具有良好的浸漆性、力学性能和热性能，而且介电常数与介质损耗因数很低，满足覆铜板应用需求。

　　美国杜邦公司于20世纪90年代初与Arlon公司合作，成功将金属管浮子流量计THERMOUNT应用于电路板基材，开发了基于环氧体系的55NT覆铜板和基于聚酰亚胺体系的85NT覆铜板。用这种覆铜板制成的印制电路板已被广泛应用于欧美航空军事工业，如战斧巡航导弹的数字景象匹配区域相关制导系统(DSMAC)、欧洲战斗机(EFA)和卢卡斯宇航公司为劳斯莱斯定做的喷气引擎控制系统等。THERMOUNT是杜邦非织造聚芳基酰胺增强层的商品名称。目前，杜邦只向若干特定的全球性和地区性层压材料制造商出售金属管浮子流量计增强基板和授予技术许可，这些制造商包括Arlon、Isola、Dielektra、Nelco、Polyclad、CCP和ShinKobeElectricMachinery。

　　日本帝人株式会社与日本王子制纸株式会社、新神户电机株式会社合作，研制了一系列用作无引线陶瓷基片载体的增强材料，制成电子工业用特种印制线路板。松下电子品部采用日本王子制纸株式会社的金属管浮子流量计制造基板，应用于高密度互连，发明了独特的工艺称之为积层多层印制电路板(ALIVH)工艺[1-2]。其有三种类型，即用于手机印制板的标准导电胶堵孔工艺，用于高等级大型主机印制电路板与芯片级封装印制电路板用ALIVH-B，用于晶片直接安装DCA的更精密的ALIVH-FB等，在手机、笔记本电脑和PAD上广泛应用。

　　我国芳纶产业起步较晚，加上杜邦和帝人等对我国的技术封锁和产品禁运，到目前为止，国内仅有华南理工大学和陕西科技大学对覆铜板用芳纶纸进行过初步研究，但未能提供成熟稳定的产品[3-4]。深圳昊天龙邦复合材料有限公司自创建以来，一直致力于覆铜板用金属管浮子流量计的研究，目前公司产品L344金属管浮子流量计产品已通过客户性能及稳定性测试，并已批量化生产。

　　本研究以对位芳纶短切纤维和对位芳纶沉析纤维为原材料，通过圆网成型，然后热轧制备了金属管浮子流量计，并对金属管浮子流量计的结构、透气度、力学性能、电性能和热性能进行检测研究。

　　1试验

　　1.1原材料

　　自制对位芳纶短切纤维和对位芳纶沉析纤维。

　　1.2仪器

　　检测仪器见表1。

　　1.3样品制备

　　样品在公司生产线上进行制备，其流程如下：在去离子水中加入对位芳纶短切纤维，经分散后制得浆料A；另以对位芳纶沉析纤维经分散后制得浆料B。将浆料A与浆料B按一定比例混合形成造纸浆料，用圆网造纸机抄造，在流浆箱中浆液被均匀地分布在造纸成型网上。浆液沿成型网运行时，水从制浆中滤除，形成湿纸坯。湿纸坯离开成型网进入纸机干燥部。干燥后的纸页经热轧机高温热轧，非常后得到金属管浮子流量计。

　　1.4性能测试

　　采用日立TM3000扫描电镜观察芳纶纸形貌。按照GB/T451.22002和GB/T451.32002分别测试纸张的定量和厚度。按照GB/T4582008测试样品透气性。按照GB/T129142008测试金属管浮子流量计抗张强度。按照GB/T14092006用西林电桥法测试介电常数和介质损耗因数。采用热重分析法分析金属管浮子流量计的热性能，氮气氛围，升温速率为10K/min，室温升至800℃。1.5客户验证测试国外客户将我公司纸样和杜邦THERMOUNT纸样按标准工艺制作成覆铜板，然后检测覆铜板性能，并进行了性能比较。各项性能采用的测试方法如表2所示。

　　2结果与讨论

　　2.1金属管浮子流量计的形貌

　　通过扫描电镜观察芳纶纸的截面图和平面图(图1)，可以看到芳纶短切纤维相互交织，而尺寸较小的层析纤维则填充在纤维间隙。由于沉析纤维含量较少，在纸面可以看到大量的空隙。此空隙可以保证纸样在涂胶时，树脂能很好地浸润纸基材料。

　　2.2透气度检测

　　用Gurley透气度仪对L344金属管浮子流量计进行透气性测试，结果表明：气体透过的时间极短，在1s以内，证明该金属管浮子流量计结构极其疏松，适合于树脂涂布。

　　2.3基本性能

　　L344/0.08芳纶纸的定量、厚度和抗张强度见表3。客户使用立式涂胶机对芳纶纸进行涂胶，优异的抗张强度保证了芳纶纸在涂覆树脂后依然能够顺利通过烘箱并耐受住收卷机的拉力而不断裂。由表3可知：我公司产品的抗张强度为1.4kN/m，超

　　过客户要求的0.8kN/m。

　　2.4电性能

　　L344/0.08金属管浮子流量计的电性能见表4，都能满足客户的要求。

　　2.5热性能

　　热稳定性决定了覆铜板的应用范围，良好的热稳定性是覆铜板增强材料的必备条件。通过图2热分析曲线可以看到：金属管浮子流量计到424℃才开始缓慢降解，在567℃达到非常大分解速率，证明金属管浮子流量计具有良好的热稳定性，能适用于较为苛刻的应用环境。

　　2.6客户验证结果

　　国外客户将我司金属管浮子流量计制作成覆铜板，同时与THERMOUNT产品作对比，非常终两种覆铜板的性能基本一致，见表5。

　　3结语

　　本公司生产的金属管浮子流量计的结构、透气度、力学性能、电性能和热性能都能达到客户覆铜板制作工艺与性能要求，在军用和航空电子设备、手持式装置以及电子通讯基础设施上具有广阔的应用前景。