无机壳体、树脂组合物及无机壳体的制备方法与流程

本发明涉及一种无机壳体、树脂组合物及无机壳体的制备方法。
背景技术：
：电子产品在朝着信号传输高频化和高速数位化的方向发展，从而要求电子产品中的电路板树脂材料需具有更高的介电性能，即树脂材料需具有较低的介电常数(dk)及较低的损耗因子(df)，例如，dk<3.0及df<0.01。目前，电路板中常采用在树脂中添加无机材料，介电性能较好的如高温烧结的二氧化硅，来提高电路板的树脂层的介电性能。但是高温烧结的二氧化硅虽具有较低的损耗因子(df约为0.0001)，介电常数却偏高(dk约为3.8)；也即，目前的无机材料仅能降低树脂层的损耗因子，对降低树脂层的介电常数却没有帮助。技术实现要素：有鉴于此，有必要提供一种具有较低介电常数的无机壳体。另，还有必要提供一种上述无机壳体的制备方法。另，还有必要提供一种含有所述无机壳体的树脂组合物。一种无机壳体，所述无机壳体为中空结构，所述无机壳体由包含二氧化硅及结晶性无机物的无机粉体烧结形成。一种无机壳体的制备方法，包括步骤：提供一固态模板，所述固态模板由高温可挥发材料制成；提供无机粉体，所述无机粉体包括二氧化硅及结晶性无机物；将所述无机粉体吸附于所述固态模板表面；高温烧结，使所述固态模板挥发，并将所述无机粉体烧结形成所述无机壳体。一种树脂化合物，包括树脂及上述无机壳体。本技术方案的无机壳体的介电常数dk低于3.0，损耗因子df在0.0001左右，从而能使由该无机壳体制备的树脂组合物也具有较低的介电常数，进而可以满足电子产品高频化和高速数字化的信号传输需求。附图说明图1是本技术方案一较佳实施例的无机壳体的剖视示意图。图2是本技术方案一较佳实施例的固态模板的剖视示意图。图3是本技术方案一较佳实施例的固态模板吸附无机粉体的剖视示意图。图4是本技术方案比较例1与实施例1的产物的热重分析测试结果。图5是本技术方案比较例2的产物的电子显微镜照片。图6是本技术方案实施例2的产物的电子显微镜照片。主要元件符号说明无机壳体10表面改性层12固态模板20无机粉体30如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术方案。具体实施方式请参阅图1，本技术方案较佳实施方式提供一种无机壳体10，其适用于电路板的基材、胶层或覆盖膜的树脂组合物中的配方添加物。所述无机壳体10为中空结构，其由包含二氧化硅及结晶性无机物的无机粉体烧结形成。其中，所述无机粉体中，二氧化硅所占的重量百分比大于50％。优选地，所述无机壳体10为中空球状结构。优选地，所述结晶性无机物可以为结晶性金属氧化物或结晶性无机盐类。优选地，所述结晶性无机物为磷酸铝或二氧化钛。优选地，烧结温度的范围为750摄氏度至1200摄氏度。所述无机壳体10的壳体厚度大于或等于20纳米；优选地，所述无机壳体10的壳体厚度为20纳米至30纳米。优选地，所述无机壳体10的粒径范围为0.2微米至0.5微米。本实施例中，所述无机壳体10外表面还形成有一表面改性层12，所述表面改性层12由在所述无机壳体10表面通过改质剂接枝有机官能基得到，所述表面改性层12可以使所述无机壳体10更容易分散于树脂混合物中。优选地，所述改质剂为硅烷类化合物。更优选地，所述改质剂为乙烯基三甲氧基硅烷(vinyltirmethoxysilane)，其结构式如下：本技术方案另一较佳实施例还提供一种上述无机壳体10的制备方法，包括步骤：s1，请参阅图2，提供一固态模板20；所述固态模板20为高温可分解、挥发的材料制成，例如可以为塑胶制成。本实施例中，所述固态模板20主要由聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)制成。所述固态模板20在270摄氏度以上可以分解成小分子而挥发。优选地，所述固态模板20为球状。s2，请参阅图3，提供无机粉体30，所述无机粉体30包含二氧化硅及结晶性无机物。其中，所述无机粉体30中，二氧化硅所占的比例重量百分比大于50％。优选地，所述结晶性无机物可以为结晶性金属氧化物或结晶性无机盐类。优选地，所述结晶性无机物为磷酸铝或二氧化钛。s3，请再次参阅图3，将所述无机粉体30吸附于所述固态模板20表面。本实施例中，在所述无机粉体30中加入表面活性剂及ph值调节溶液，以利于所述无机粉体30在所述固态模板20表面的均匀吸附。所述无机壳体10的厚度取决于所述无机粉体30的吸附厚度，而，所述无机粉体30的吸附厚度可以通过设定吸附时间等吸附参数来控制。s4，再次请参阅图1，高温烧结使所述固态模板20挥发，并将所述无机粉体30烧结形成所述无机壳体10。其中，高温烧结的温度为750摄氏度至1200摄氏度。在将所述固态模板20连同表面吸附的无机粉体30一起在高温下烧结时，所述固态模板20分解为小分子并挥发，从而在所述无机粉体30内部形成中空空间，从而得到所述无机壳体10。所述无机壳体10的壳体厚度大于或等于20纳米；优选地，所述无机壳体10的壳体厚度为20纳米至30纳米。优选地，所述无机壳体10的外直径范围为0.2微米至0.5微米。s5，将所述无机壳体10表面接枝有机官能团。本实施例中，将所述无机壳体10置于改质剂中进行表面改质。其中，可以将所述无机壳体10与所述改质剂一起混入溶剂中搅拌，之后将所述无机壳体10过滤出来并烘干，即得到具有表面改性层的无机壳体10。优选地，所述改质剂为硅烷类化合物；更优选地，所述改质剂为乙烯基三甲氧基硅烷(vinyltirmethoxysilane)。如下以改质剂为乙烯基三甲氧基硅烷来说明所述无机壳体10的表面接枝的原理：乙烯基三甲氧基硅烷上的三个o-ch3基团分别与无机壳体表面的三个si-o键发生缩聚反应，从而在所述无机壳体表面形成si-o-si鍵，以及将乙烯基接枝到无机壳体的表面；缩聚反应的反应式如下：本技术方案另一较佳实施例还提供一种树脂组合物，所述树脂组合物可以用于电路板的基材、胶层或覆盖膜中。该树脂组合物包括含树脂及上述无机壳体。下面通过实施例来对本技术方案进行具体说明。比较例1提供一球状的固态模板，在所述固态模板表面吸附无机粉体，所述无机粉体包含二氧化硅及磷酸铝。在600摄氏度下烧结使所述固态模板挥发，并使所述无机粉体烧结形成无机壳体。实施例1提供一球状的固态模板，在所述固态模板表面吸附无机粉体，所述无机粉体包含二氧化硅及磷酸铝。在950摄氏度下烧结使所述固态模板挥发，并使所述无机粉体烧结形成无机壳体。请参阅图4，图4为比较例1及实施例1得到的无机壳体的热重分析(tga)测试结果，从图中可以看出，比较例1的600摄氏度下烧结形成的无机壳体在热重分析测试中重量损失超过了15％，而实施例1的950摄氏度下烧结形成的无机壳体在热重分析测试中重量几乎没有变化。也就是说，烧结温度偏低时(小于等于600摄氏度)，得到的无机壳体容易吸湿，从而，在用于电路板中时，容易因吸湿而造成电路板的介电性能下降。比较例2提供一球状的固态模板，在所述固态模板表面吸附无机粉体，所述无机粉体包含二氧化硅及磷酸铝。在950摄氏度下烧结使所述固态模板挥发，并使所述无机粉体烧结形成无机壳体，其中，所述无机壳体的球壳厚度约为10纳米。实施例2提供一球状的固态模板，在所述固态模板表面吸附无机粉体，所述无机粉体包含二氧化硅及磷酸铝。在950摄氏度下烧结使所述固态模板挥发，并使所述无机粉体烧结形成无机壳体，其中，所述无机壳体的球壳厚度约为20纳米。请参阅图5至6，图5为比较例2得到的无机壳体电子显微镜照片，从图中可以看出，比较例2的无机壳体的壳体破损严重，无法维持中空结构；而图6为实施例2得到的无机壳体的电子显微镜照片，可以看出，实施例2得到的无机壳体的壳体整体完整无破损。也就是说，将无机壳体的壳体厚度增加到20纳米以上时，壳体完整维持了中空结构。比较例3提供一熔融二氧化硅并在1750摄氏度下烧结使其固化得到二氧化硅颗粒，其中，二氧化硅的粒径约为5-20纳米。比较例4提供一球状的固态模板，在所述固态模板表面吸附无机粉体，所述无机粉体为二氧化硅。在600摄氏度下烧结使所述固态模板挥发，并使所述无机粉体烧结形成无机壳体，其中，所述无机壳体的球壳厚度约为20纳米，外径约为0.2微米至0.5微米。比较例5提供一球状的固态模板，在所述固态模板表面吸附无机粉体，所述无机粉体为二氧化硅。在950摄氏度下烧结使所述固态模板挥发，并使所述无机粉体烧结形成无机壳体，其中，所述无机壳体的球壳厚度约为20纳米，外径约为0.2微米至0.5微米。比较例6提供一球状的固态模板，在所述固态模板表面吸附无机粉体，所述无机粉体为二氧化硅与磷酸铝的混合物。在950摄氏度下烧结使所述固态模板挥发，并使所述无机粉体烧结形成无机壳体，其中，所述无机壳体的球壳厚度约为10纳米，外径约为0.2微米至0.5微米。实施例3提供一球状的固态模板，在所述固态模板表面吸附无机粉体，所述无机粉体为二氧化硅与磷酸铝的混合物。在950摄氏度下烧结使所述固态模板挥发，并使所述无机粉体烧结形成无机壳体，其中，所述无机壳体的球壳厚度约为20纳米，外径约为0.2微米至0.5微米。实施例4提供一球状的固态模板，在所述固态模板表面吸附无机粉体，所述无机粉体为二氧化硅与磷酸铝的混合物。在950摄氏度下烧结使所述固态模板挥发，并使所述无机粉体烧结形成无机壳体，其中，所述无机壳体的球壳厚度约为30纳米，外径约为0.2微米至0.5微米。对比较例3～6所制备的二氧化硅颗粒或无机壳体以及实施例3～4所制备的无机壳体的壳体破损状况、介电常数dk和损耗因子df分别进行测试。测试结果请参照表一的性能检测数据。表一：比较例3～6以及实施例3～4的产物的性能检测数据比较例3比较例4比较例5比较例6实施例3实施例4壳体状况n/a破损破损部分破损完好完好dk3.83.73.63.32.82.8df0.00010.00120.00010.00010.00010.0001由表一可以看出：除比较例4，其他比较例及实施例中的产物的损耗因子均相同；但是，本技术方案实施例3～4中的无机壳体的的介电常数dk较比较例3～6中的产物的介电常数均较低。综上可知，本技术方案的无机壳体同时具有较低的介电常数及损耗因子。此外，由比较例3与比较例4～5对比可知，即使无机壳体有所破损，其介电常数也较并非中空的二氧化硅颗粒的介电常数低；由比较例4与比较例5对比可知，烧结温度对无机壳体的介电常数及损耗因子影响较大，较高温度的烧结得到的无机壳体的介电常数及损耗因子较低；由比较例5与比较例6对比可知，结晶性无机物的添加对无机壳体的壳体完整性有较大帮助，进而也能降低无机壳体的介电常数；由比较例6与实施例3～4对比可知，无机壳体的厚度对的壳体完整性有较大影响，进而也影响无机壳体的介电常数，厚度较大时，无机壳体的壳体完整性较好，从而介电常数较低，也证明，中空的无机壳体的介电常数较非中空的二氧化硅的介电常数低。本技术方案的无机壳体的介电常数dk低于3.0，损耗因子df在0.0001左右，从而能使由该无机壳体制备的树脂组合物也具有较低的介电常数，从而可以满足电子产品高频化和高速数字化的信号传输需求。结晶性无机物的加入有助于获得更完整介电常数更低、性能更好的无机壳体。另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本技术方案的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本技术方案权利要求的保护范围。当前第1页12