CN111465217A - 5g通信用高频柔性基板的制作方法 - Google Patents

5g通信用高频柔性基板的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，分别将LCP薄膜和铜箔进行等离子活化处理，将等离子活化处理后的LCP薄膜和铜箔进行层压处理，得到所述5G通信用高频柔性基板。可以有效提高LCP薄膜与铜箔的界面结合强度，提高层压后柔性基板的剥离强度和耐焊性。

Description

5G通信用高频柔性基板的制作方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种5G通信用高频柔性基板的制作方法。
背景技术
5G无线通信技术能够为用户提供高效率的通信服务。在具体的信息传递过程中，5G通信技术使信息传递速度实现有效的提升。相比于4G技术，5G无线通信技术的传递速度可以达到4G技术的10倍以上，这说明5G无线通信技术的传输速率高。在实际的运用中，5G无线通信技术的波段在28GHz情况下，传输速度能够达到1Gbps，而4G技术只能达到75Mbps，且5G无线通信技术的非对称数据传输能力高于2Mb/s，这些数据表明5G无线通信技术的传输速率更高。
2019年6月6日，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，我国正式进入5G商用元年，5G大规模商用将开启，智能手机作为5G的关键场景之一，5G的驱动无疑为智能手机天线的发展和革新带来机会。随着1G、2G、3G、4G的发展，手机通信使用的无线电波频率逐渐提高。目前主流的4G LTE技术属于特高频和超高频的范畴，即频率0.3GHz～30GHz。5G的频率最高，分为6GHz以下和24GHz以上两种。现在正在进行的5G技术试验主要在28GHz进行。由于电磁波具有频率越高，波长越短，越容易在传播介质中衰减的特点，频率越高，要求天线材料的损耗越小。
随着天线技术的升级，天线材料变得越来越多样。最早的天线由铜和合金等金属制成，后来随着FPC工艺的出现，4G时代的天线制造材料开始采用PI膜(聚酰亚胺)FCCL。但PI在10GHz以上损耗明显，无法满足5G终端的需求，凭借介质损耗与导体损耗更小，具备灵活性、密封性等特性，LCP(Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物)高性能柔性覆铜板FCCL逐渐得到应用.
LCP薄膜是一种新型热塑性有机材料，可在保证较高可靠性的前提下实现高频高速传输。LCP薄膜具有优异的性能特征：(1)在高达110GHz的全部射频范围几乎均能保持恒定的介电常数，稳定性好；(2)损耗正切DF值非常小，10GHz时仅为0.002，即使在110GHz时也仅增加到0.0045，非常适合毫米波应用；(3)吸水率低，可作为理想的高频FCCL材料。
在高频电路中存在着“表皮效应”(即随着信号传输频率的增高，电路中的电流几乎都集中在线路的表面流动)。如果使用传统表面处理技术对导体铜箔进行粗化，尽管保证了铜箔与基板的结合强度，但是铜箔的表面粗糙度比较大会使信号传输距离变长，造成信号传输延迟、衰减等问题，严重的会造成信号的变形、失真，所以必须使用低表面粗糙度的铜箔(称为低轮廓铜箔)。但是，使用低轮廓铜箔又存在着铜箔和LCP结合力不牢的问题。
因电解质LCP薄膜比较光滑，再加上如上所述的高频电路应用，需搭配低粗糙度的导体铜箔，致使层压后的LCP FCCL材料的剥离强度值比较低，在线路板厂生产加工时会出现药水漏液和Reflow回流焊后出现爆板脱层等问题。
为了提高LCP FCCL的剥离强度，现有技术是在LCP薄膜上下表面各贴合一层低DF值的热固性胶，再压合经过棕化药水粗超化过的铜箔。目前低DF值的热固性胶在10GHz下的DF值约为0.003，而LCP的DF值为0.002，因此在LCP薄膜上下表面贴合一层低DF值的热固性胶会降低综合电介质层的DF值。更为严重的是，经过棕化药水粗超化过的铜箔会使信号传输距离变长，造成信号传输延迟、衰减等问题，严重的会造成信号的变形、失真等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，可以显著改善LCP薄膜表面的物理结构和接触角特性，有效提高LCP薄膜与铜箔的界面结合强度。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，分别将LCP薄膜和铜箔进行等离子活化处理，将等离子活化处理后的LCP薄膜和铜箔进行层压处理，得到所述5G通信用高频柔性基板。
本发明的有益效果在于：对LCP薄膜进行等离子活化处理可以有效改善薄膜表面的物理结构和接触角特性，对铜箔进行等离子活化处理可以在不影响铜箔低粗糙度的前提下(即保证高频特性的前提下)，有效提高与LCP薄膜的界面结合强度，提高层压后柔性基板的剥离强度，且耐焊性更好。本发明可以有效提高柔性基板的可靠性，进而提高产品的良率和产量。
附图说明
图1为水珠在经等离子活化处理后的LCP薄膜表面的扩散情况图；
图2为水珠在未经等离子活化处理的LCP薄膜表面的扩散情况图；
图3为等离子活化处理后的铜箔表面的SEM图；
图4为未经等离子活化处理的铜箔表面的SEM图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：分别对LCP薄膜和铜箔进行等离子活化处理，可有效提高LCP薄膜与铜箔的界面结合强度。
一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，分别将LCP薄膜和铜箔进行等离子活化处理，将等离子活化处理后的LCP薄膜和铜箔进行层压处理，得到所述5G通信用高频柔性基板。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：对LCP薄膜进行等离子活化处理可以有效改善薄膜表面的物理结构和接触角特性，对铜箔进行等离子活化处理可以在不影响铜箔低粗糙度的前提下(即保证高频特性的前提下)，有效提高与LCP薄膜的界面结合强度，提高层压后柔性基板的剥离强度，且耐焊性更好。本发明可以有效提高柔性基板的可靠性，进而提高产品的良率和产量。
进一步的，所述等离子活化处理的等离子气体流量为2～5SLM，活化温度为30～200℃，活化时间为5～30min。
进一步的，所述层压处理的温度为280～350℃，压强为3～6MPa，压合时间为2～5h。
由上述描述可知，等离子活化处理和层压处理的条件可以在一定范围内调整。
进一步的，所述LCP薄膜为低耐热型液晶高分子薄膜。
由上述描述可知，采用III型液晶高分子制作液晶高分子薄膜。
实施例一
本发明的实施例一为一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，包括如下步骤：
1、分别将LCP薄膜和铜箔进行等离子活化处理。
本实施例中，所述LCP薄膜为低耐热型液晶高分子薄膜。所述等离子活化处理的等离子气体流量为2～5SLM，活化温度为30～200℃，活化时间为5～30min。LCP薄膜和铜箔可以置于同一等离子处理设备中同时进行处理。
2、将等离子活化处理后的LCP薄膜和铜箔进行层压处理，得到所述5G通信用高频柔性基板。所述层压处理的温度为280～350℃，压强为3～6MPa，压合时间为2～5h。
实施例二
本发明的实施例二为一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，与实施例一的不同之处在于：
步骤1中，等离子活化处理的等离子气体流量为4SLM，活化温度为120℃，活化时间为20min。
步骤2中，层压处理的温度为310℃，压强为4MPa，压合时间为3h。
实施例三
本发明的实施例三为一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，与实施例一的不同之处在于：
步骤1中，等离子活化处理的等离子气体流量为2SLM，活化温度为200℃，活化时间为5min。
步骤2中，层压处理的温度为350℃，压强为3MPa，压合时间为2h。
实施例四
本发明的实施例四为一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，与实施例一的不同之处在于：
步骤1中，等离子活化处理的等离子气体流量为5SLM，活化温度为30℃，活化时间为30min。
步骤2中，层压处理的温度为280℃，压强为6MPa，压合时间为5h。
对比实施例一
本发明的对比实施例一与实施例二的不同之处在于：未对LCP薄膜和铜箔进行等离子活化处理，其他条件相同。
性能测试
对实施例二～实施例四以及对比实施例一的LCP薄膜进行接触角测试，对铜箔进行接触角和粗糙度测试，其测试结果如表1所示：
表1表面性能测试结果
项目 实施例二 实施例三 实施例四 对比实施例一
LCP薄膜接触角 13° 35° 22° 92°
铜箔毛面(层压面)接触角 10° 32° 20° 80°
铜箔毛面(层压面)粗糙度值 1.1μm 1.1μm 1.1μm 1.1μm
从上表可知，经过等离子活化处理后的LCP薄膜的接触角更小，经等离子活化处理后的铜箔层压面的接触角也更小，有利于提高界面结合强度。
从图1和图2的对比结果也可以看出，在没有经过等离子活化处理的LCP薄膜的表面，水珠几乎不扩散；而在经过等离子活化处理后的LCP薄膜的表面，水珠扩散明显。
从图3和图4可知，虽然铜箔在经等离子活化处理前后粗糙度值并未改变，但是未经过等离子活化处理的铜箔表面没有纹理交织，而经过等离子活化处理后的铜箔表面有明显的纹理交织。
对实施例二～实施例四以及对比实施例一的高频柔性基板分别进行了剥离强度和耐焊性能测试，其测试结果如表2所示：
表2界面结合性能测试结果
项目 实施例二 实施例三 实施例四 对比实施例一
剥离强度(N/mm) 0.71 0.54 0.62 0.23
耐焊性(288℃,10s) 3次通过 3次通过 3次通过 1次都不通过
从上表可知，经等离子活化处理后二者的界面剥离强度显著提高，且外观无气泡，无脱层现象，可通过耐焊性测试。
综上所述，本发明提供的一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，可有效提高LCP薄膜与铜箔的界面结合强度，提高层压后柔性基板的剥离强度和耐焊性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种5G通信用高频柔性基板的制作方法，其特征在于，分别将LCP薄膜和铜箔进行等离子活化处理，将等离子活化处理后的LCP薄膜和铜箔进行层压处理，得到所述5G通信用高频柔性基板。
2.根据权利要求1所述的5G通信用高频柔性基板的制作方法，其特征在于，所述等离子活化处理的等离子气体流量为2～5SLM，活化温度为30～200℃，活化时间为5～30min。
3.根据权利要求1所述的5G通信用高频柔性基板的制作方法，其特征在于，所述层压处理的温度为280～350℃，压强为3～6MPa，压合时间为2～5h。
4.根据权利要求1所述的5G通信用高频柔性基板的制作方法，其特征在于，所述LCP薄膜为低耐热型液晶高分子薄膜。
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