覆銅板增強基材金屬管浮子流量計的制備與性能研究

　　摘要：用對位芳綸短切纖維和對位芳綸沉析纖維制造金屬管浮子流量計，用掃描電鏡對紙面和橫斷面進行了觀察，并測試其基本性能、電性能和熱性能；將樣品交由客戶進行覆銅板制作并進行驗證測試。結果表明：國產金屬管浮子流量計具有良好的浸漆性、力學性能和熱性能，而且介電常數與介質損耗因數很低，滿足覆銅板應用需求。

　　美國杜邦公司于20世紀90年代初與Arlon公司合作，成功將金屬管浮子流量計THERMOUNT應用于電路板基材，開發了基于環氧體系的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用于歐美航空軍事工業，如戰斧巡航導彈的數字景象匹配區域相關制導系統(DSMAC)、歐洲戰斗機(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等。THERMOUNT是杜邦非織造聚芳基酰胺增強層的商品名稱。目前，杜邦只向若干特定的全球性和地區性層壓材料制造商出售金屬管浮子流量計增強基板和授予技術許可，這些制造商包括Arlon、Isola、Dielektra、Nelco、Polyclad、CCP和ShinKobeElectricMachinery。

　　日本帝人株式會社與日本王子制紙株式會社、新神戶電機株式會社合作，研制了一系列用作無引線陶瓷基片載體的增強材料，制成電子工業用特種印制線路板。松下電子品部采用日本王子制紙株式會社的金屬管浮子流量計制造基板，應用于高密度互連，發明了獨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，即用于手機印制板的標準導電膠堵孔工藝，用于高等級大型主機印制電路板與芯片級封裝印制電路板用ALIVH-B，用于晶片直接安裝DCA的更精密的ALIVH-FB等，在手機、筆記本電腦和PAD上廣泛應用。

　　我國芳綸產業起步較晚，加上杜邦和帝人等對我國的技術封鎖和產品禁運，到目前為止，國內僅有華南理工大學和陜西科技大學對覆銅板用芳綸紙進行過初步研究，但未能提供成熟穩定的產品[3-4]。深圳昊天龍邦復合材料有限公司自創建以來，一直致力于覆銅板用金屬管浮子流量計的研究，目前公司產品L344金屬管浮子流量計產品已通過客戶性能及穩定性測試，并已批量化生產。

　　本研究以對位芳綸短切纖維和對位芳綸沉析纖維為原材料，通過圓網成型，然后熱軋制備了金屬管浮子流量計，并對金屬管浮子流量計的結構、透氣度、力學性能、電性能和熱性能進行檢測研究。

　　1試驗

　　1.1原材料

　　自制對位芳綸短切纖維和對位芳綸沉析纖維。

　　1.2儀器

　　檢測儀器見表1。

　　1.3樣品制備

　　樣品在公司生產線上進行制備，其流程如下：在去離子水中加入對位芳綸短切纖維，經分散后制得漿料A；另以對位芳綸沉析纖維經分散后制得漿料B。將漿料A與漿料B按一定比例混合形成造紙漿料，用圓網造紙機抄造，在流漿箱中漿液被均勻地分布在造紙成型網上。漿液沿成型網運行時，水從制漿中濾除，形成濕紙坯。濕紙坯離開成型網進入紙機干燥部。干燥后的紙頁經熱軋機高溫熱軋，非常后得到金屬管浮子流量計。

　　1.4性能測試

　　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分別測試紙張的定量和厚度。按照GB/T4582008測試樣品透氣性。按照GB/T129142008測試金屬管浮子流量計抗張強度。按照GB/T14092006用西林電橋法測試介電常數和介質損耗因數。采用熱重分析法分析金屬管浮子流量計的熱性能，氮氣氛圍，升溫速率為10K/min，室溫升至800℃。1.5客戶驗證測試國外客戶將我公司紙樣和杜邦THERMOUNT紙樣按標準工藝制作成覆銅板，然后檢測覆銅板性能，并進行了性能比較。各項性能采用的測試方法如表2所示。

　　2結果與討論

　　2.1金屬管浮子流量計的形貌

　　通過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，樹脂能很好地浸潤紙基材料。

　　2.2透氣度檢測

　　用Gurley透氣度儀對L344金屬管浮子流量計進行透氣性測試，結果表明：氣體透過的時間極短，在1s以內，證明該金屬管浮子流量計結構極其疏松，適合于樹脂涂布。

　　2.3基本性能

　　L344/0.08芳綸紙的定量、厚度和抗張強度見表3?？蛻羰褂昧⑹酵磕z機對芳綸紙進行涂膠，優異的抗張強度保證了芳綸紙在涂覆樹脂后依然能夠順利通過烘箱并耐受住收卷機的拉力而不斷裂。由表3可知：我公司產品的抗張強度為1.4kN/m，超

　　過客戶要求的0.8kN/m。

　　2.4電性能

　　L344/0.08金屬管浮子流量計的電性能見表4，都能滿足客戶的要求。

　　2.5熱性能

　　熱穩定性決定了覆銅板的應用范圍，良好的熱穩定性是覆銅板增強材料的必備條件。通過圖2熱分析曲線可以看到：金屬管浮子流量計到424℃才開始緩慢降解，在567℃達到非常大分解速率，證明金屬管浮子流量計具有良好的熱穩定性，能適用于較為苛刻的應用環境。

　　2.6客戶驗證結果

　　國外客戶將我司金屬管浮子流量計制作成覆銅板，同時與THERMOUNT產品作對比，非常終兩種覆銅板的性能基本一致，見表5。

　　3結語

　　本公司生產的金屬管浮子流量計的結構、透氣度、力學性能、電性能和熱性能都能達到客戶覆銅板制作工藝與性能要求，在軍用和航空電子設備、手持式裝置以及電子通訊基礎設施上具有廣闊的應用前景。