CN113193348A - 一种含lcp基材的天线的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子产品领域，公开了一种含LCP基材的天线的制备方法。该制备方法，包括以下步骤：对LCP天线基材用偶联剂进行表面处理。制得的天线，包括LCP天线基材和金属层；LCP天线基材为经偶联剂表面处理的LCP天线基材；金属层在LCP天线基材表面。本发明以LCP作为天线基材，经过偶联剂表面处理，然后再沉积金属层，使得金属层与LCP基材的结合力强，可达到10N，从而提高了天线的结构稳定性。LCP具有良好的介电常数及介电损耗等性能，非常有利于电磁信号的穿透，避免添加金属螯合物或碳粉等吸收激光物质，使得最终制得的天线能保持良好的介电常数及介电损耗等电气性能，介电损耗低于0.005，对电磁信号传输效率高。

Description

一种含LCP基材的天线的制备方法
技术领域
本发明属于电子产品领域，特别涉及一种含LCP基材的天线的制备方法。
背景技术
天线是电子产品中非常重要的组成零件，是电子产品实现信号传输的功能零件。在手机等电子产品中，由于手机产品结构的限制，在设计及制作天线时，天线不能做成简单的平面形状，需要根据手机产品的结构空间制作成立体的形状。
现有的相关技术制作天线的方法主要有LDS技术(激光直接成型技术)。该方法把含有金属螯合物等可被激光活化还原出金属原子的添加剂，混合到PA(尼龙)、PC(聚碳酸酯)等塑胶材料中，再经过注塑成型得到电子产品的天线基板，接着将制备好的天线基板采用激刻蚀的方法进行表面处理，刻蚀塑胶，裸露出金属螯合物或金属，制作成需要的天线电路图案，进一步经过化学电镀的方法，在天线电路图案的表面沉积金属铜、锡等，最后得到需要的天线。该方法可以不受产品结构的限制，但该方法也存在以下缺点：一、利用激光刻蚀天线基板表面制作天线电路图案，生产效率低，同时由于在天线基板表面刻蚀后，使得天线基板表面形成凹凸不平的粗糙面，进一步会使得制作的天线在信号接收和传输上效率下降。二、由于塑胶材料中添加了金属螯合物或碳粉等吸收激光物质，使得塑胶材料的介电常数及介电损耗增加，从而使得塑胶材料的电气性能下降，造成对电磁信号的屏蔽，使得天线传输效率下降。三、在天线电路图案的表面沉积金属铜、锡等金属层，金属层与基底结合力差，使得制得的天线结构不稳定，影响天线的正常使用。
因此，亟需提供一种电子产品用的天线的新的制备方法，该方法制得的天线结构稳定，具有良好的介电常数及介电损耗等电气性能，对电磁信号传输效率高。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种含LCP基材的天线的制备方法，该方法制得的天线重LCP(液晶聚合物)基材与金属镀层结合力强，天线结构稳定，且具有良好的介电常数及介电损耗等电气性能，对电磁信号传输效率高。
本发明的发明构思：本发明以LCP作为天线基材，经过偶联剂表面处理，例如硅烷偶联剂表面处理(也可称为表面改性处理)，然后再沉积金属层，使得金属层与LCP基材的结合力强，从而提高了天线的结构稳定性。本发明以LCP作为天线基材，LCP具有良好的介电常数及介电损耗等性能，非常有利于电磁信号的穿透，避免添加金属螯合物或碳粉等吸收激光物质，使得最终制得的天线能保持良好的介电常数及介电损耗等电气性能，对电磁信号传输效率高。本发明制作天线的电路图案的工序在PVD沉积金属层之后，在化学镀金属之前，由于PVD(物理气相沉积)镀金属层比较薄，有利于进行刻蚀电路图案，所以天线的生产效率高，生产成本低。
本发明提供一种含LCP基材的天线。
具体的，一种天线，所述天线包括LCP天线基材和金属层；所述LCP天线基材为经偶联剂表面处理的LCP天线基材；所述金属层在所述LCP天线基材表面。
优选的，所述LCP选自全芳香族聚酯、全芳香族聚酰胺或全芳香族聚醚酮；进一步优选全芳香族聚酯。全芳族聚酯种类不做限定，优选的是采用熔点为280-380℃的全芳族聚酯。
优选的，所述金属层为铜层或铜层和锡层，当所述金属层为铜层和锡层时，所述天线由下至上依次包括LCP天线基材、铜层和锡层。
本发明提供一种含LCP基材的天线的制备方法。
具体的，一种含LCP基材的天线的制备方法，包括以下步骤：
对LCP天线基材用偶联剂进行表面处理。
优选的，一种含LCP基材的天线的制备方法，包括以下步骤：
(1)LCP天线基材表面处理：将注塑成型的LCP天线基材用偶联剂进行表面处理，然后进行PVD镀金属层，获得表面有金属层的LCP天线基材；
(2)电路图案的制作：将步骤(1)获得的表面有金属层的LCP天线基材印刷出天线的电路图案，然后浸入蚀刻液中，刻蚀掉非电路图案的金属层，获得表面有电路图案的LCP天线基材，或者，对步骤(1)获得的表面有金属层的LCP天线基材用激光镭射的方法对金属层进行刻蚀，取出不必要的金属层，获得表面有电路图案的LCP天线基材；
(3)将步骤(2)获得的表面有电路图案的LCP天线基材采用化学电镀的方法沉积金属，制得含LCP基材的天线。
优选的，步骤(1)中，LCP天线基材在用偶联剂进行表面处理前，先对LCP天线基材进行清洗；进一步优选的，所述LCP天线基材为平板状的。
优选的，步骤(1)中，将LCP天线基材用偶联剂进行表面处理的过程为：在LCP天线基材表面涂覆偶联剂，然后在115-155℃下烘烤3-30分钟，使得偶联剂与LCP天线基材发生反应；进一步优选的，在LCP天线基材表面涂覆偶联剂，然后在120-150℃下烘烤5-20分钟，使得偶联剂与LCP天线基材发生反应。
优选的，步骤(1)中，所述偶联剂为硅烷偶联剂。用硅烷偶联剂对LCP天线基材进行表面处理，使得后续PVD镀制的金属层与LCP天线基材结合强度更强。
优选的，步骤(1)中，所述表面有金属层的LCP天线基材，金属层的厚度为0.05-0.5μm；进一步优选的，金属层的厚度为0.1-0.3μm。
优选的，步骤(1)中，所述金属层为金层、银层或铝层中的至少一种。
优选的，步骤(2)中，印刷出天线的电路图案的过程是采用绝缘漆进行印刷。
具体的，步骤(2)中，电路图案的制作，还可以是先使用激光打印机将电路图案打印在热转印纸上面，然后将热转印纸热压合在表面有金属层的LCP天线基材上。也可以采用胶片影印的方法印刷出天线的电路图案。
优选的，步骤(2)中，刻蚀掉非电路图案的金属层之后，还需要清洗掉LCP天线基材上的绝缘漆。
优选的，步骤(2)中，所述蚀刻液的组分，按质量分数计，为28-42％的三氯化铁水溶液，或氯化铜水溶液、过硫酸盐水溶液、过氧化氢-硫酸溶液或氨碱水溶液(蚀刻液为市售的常规蚀刻液)。
优选的，步骤(3)中，所述金属为铜。采用化学电镀的方法沉积铜，可获得导电性能良好的电路。
优选的，步骤(3)中，采用化学电镀的方法沉积铜后，继续采用化学电镀的方法沉积锡，可以对铜层形成很好的保护。
优选的，步骤(3)中，采用化学电镀的方法沉积铜，得到的铜层的厚度为5-25μm；进一步优选的，采用化学电镀的方法沉积铜，得到的铜层的厚度为10-20μm。
优选的，步骤(3)中，采用化学电镀的方法沉积锡，得到的锡层的厚度为6-20μm；进一步优选的，采用化学电镀的方法沉积锡，得到的锡层的厚度为8-15μm。
化学电镀的方法是本领域常规技术。
优选的，在LCP天线基材用偶联剂进行表面处理后，对LCP天线基材用PVD进行辉光放电处理，然后在LCP天线基材上贴镂空电路图案的屏蔽板，再进行PVD镀金属层，取出镂空电路图案的屏蔽板，然后采用化学电镀的方法沉积金属，制得含LCP基材的天线。
优选的，取出镂空电路图案的屏蔽板后，进一步对激光刻蚀机对电路图案进行精修。
本发明还提供上述天线在电子产品中的应用。
优选的，一种手机，包括上述天线。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明以LCP作为天线基材，经过偶联剂表面处理，例如硅烷偶联剂表面处理，然后再沉积金属层，使得金属层与LCP基材的结合力强，结合力超过3N，甚至可达到10N从而提高了天线的结构稳定性。现有技术中，未经过偶联剂表面处理，结合力一般低于2N，甚至是低于0.5N。
(2)本发明以LCP作为天线基材，LCP具有良好的介电常数及介电损耗等性能，非常有利于电磁信号的穿透，避免添加金属螯合物或碳粉等吸收激光物质，使得最终制得的天线能保持良好的介电常数及介电损耗等电气性能，介电损耗低于0.005，甚至低于0.002，对电磁信号传输效率高(介电损耗越小，电磁信号传输效率越高)。而现有技术中制得的天线介电损耗高于0.006。
(3)本发明制作天线的电路图案的工序在PVD沉积金属层之后，在化学镀金属之前，由于PVD(物理气相沉积)镀金属层比较薄，有利于进行刻蚀电路图案，所以天线的生产效率高，生产成本低。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
以下所用LCP(液晶聚合物)为常规市售的LCP(液晶聚合物)，在本发明中充当天线基材；绝缘漆、蚀刻液也为常规市售产品。
实施例1：含LCP基材的天线的制备
一种含LCP基材的天线的制备方法，包括以下步骤：
(1)LCP天线基材表面处理：将注塑成型的LCP天线基材(平板状的LCP天线基材)用硅烷偶联剂进行表面处理，表面处理的过程为在LCP天线基材表面涂覆硅烷偶联剂，然后在125℃下烘烤20分钟，使得硅烷偶联剂与LCP天线基材发生反应，然后进行PVD镀铜层，铜层的厚度为0.1μm，获得表面有铜层的LCP天线基材；
(2)电路图案的制作：将步骤(1)获得的表面有铜层的LCP天线基材用绝缘漆印刷出天线的电路图案，然后浸入蚀刻液中，刻蚀掉非电路图案的铜层，然后清洗掉LCP天线基材上的绝缘漆，获得表面有电路图案的LCP天线基材；
(3)将步骤(2)获得的表面有电路图案的LCP天线基材采用化学电镀的方法沉积铜，铜的厚度为12μm，再沉积锡，锡的厚度为10μm，制得含LCP基材的天线。
上述方法制得的含LCP基材的天线，依次包括LCP基材、铜层和锡层。
实施例2：含LCP基材的天线的制备
一种含LCP基材的天线的制备方法，包括以下步骤：
(1)LCP天线基材表面处理：将注塑成型的LCP天线基材(平板状的LCP天线基材)用硅烷偶联剂进行表面处理，表面处理的过程为在LCP天线基材表面涂覆硅烷偶联剂，然后在135℃下烘烤15分钟，使得硅烷偶联剂与LCP天线基材发生反应，然后进行PVD镀铜层，铜层的厚度为0.2μm，获得表面有铜层的LCP天线基材；
(2)电路图案的制作：对步骤(1)获得的表面有铜层的LCP天线基材用激光镭射的方法(激光镭射的方法为本领域常规方法)对铜层进行刻蚀，取出不必要的金属层，获得表面有电路图案的LCP天线基材；
(3)将步骤(2)获得的表面有电路图案的LCP天线基材采用化学电镀的方法沉积铜，铜的厚度为15μm，再沉积锡，锡的厚度为12μm，制得含LCP基材的天线。
上述方法制得的含LCP基材的天线，依次包括LCP基材、铜层和锡层。
实施例3：含LCP基材的天线的制备
一种含LCP基材的天线的制备方法，包括以下步骤：
(1)LCP天线基材表面处理：将注塑成型的LCP天线基材(平板状的LCP天线基材)用硅烷偶联剂进行表面处理，表面处理的过程为在LCP天线基材表面涂覆硅烷偶联剂，然后在135℃下烘烤10分钟，使得硅烷偶联剂与LCP天线基材发生反应，然后进行PVD镀铜层，铜层的厚度为0.3μm，获得表面有铜层的LCP天线基材；
(2)电路图案的制作：将步骤(1)获得的表面有铜层的LCP天线基材用绝缘漆印刷出天线的电路图案，然后浸入蚀刻液中，刻蚀掉非电路图案的铜层，然后清洗掉LCP天线基材上的绝缘漆，获得表面有电路图案的LCP天线基材；
(3)将步骤(2)获得的表面有电路图案的LCP天线基材采用化学电镀的方法沉积铜，铜的厚度为18μm，再沉积锡，锡的厚度为15μm，制得含LCP基材的天线。
上述方法制得的含LCP基材的天线，依次包括LCP基材、铜层和锡层。
实施例4：含LCP基材的天线的制备
实施例4与实施例1的区别仅在于，实施例4中表面处理的温度为100℃，处理的时间为30分钟。
对比例1
相对于实施例1，对比例1中不采用硅烷偶联剂对LCP天线基材进行表面处理，其余过于与实施例1相同。
产品效果测试
1.结合力测试
取实施例1-4和对比例1制得的天线，测试天线表面的金属层与LCP天线基材之间的结合力(按照标准IPC-TM-650 2.4.9记载的方法进行测试，测试金属层90°的剥离强度)，结果如表1所示。
表1：结合力测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
结合力(N) 10 9 8 6 1
从表1可以看出，本发明实施例1-4制得的天线中表面的金属层与LCP天线基材直接的结合力远大于对比例1制得的天线中表面的金属层与LCP天线基材直接的结合力。本发明实施例1-4制得的天线结构更为稳定。从本发明实施例1与实施例4的结合力结果可以看出，表面处理的温度对结合力具有一定的影响。
2.介电损耗测试
取实施例1-4制得的天线，测试天线的介电损耗(使用仪器Agilent N5230A，夹具SPDR，测定频率为10GHz下的天线的介电损耗)，结果如表2所示。
表2：介电损耗测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
介电损耗 2/1000 3/1000 4/1000 2/1000
从表2可以看出，本发明实施例1-4制得的天线的介电损耗小于现有技术中的6/1000，表明本发明实施例1-4制得的天线的电磁信号传输效率高于现有技术中的天线的电磁信号传输效率。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，所述天线包括LCP天线基材和金属层；所述LCP天线基材为经偶联剂表面处理的LCP天线基材；所述金属层在所述LCP天线基材表面。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属层为铜层，或铜层和锡层。
3.权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对LCP天线基材用偶联剂进行表面处理。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)LCP天线基材表面处理：将LCP天线基材用偶联剂进行表面处理，然后进行PVD镀金属层，获得表面有金属层的LCP天线基材；
(2)电路图案的制作：将步骤(1)获得的表面有金属层的LCP天线基材印刷出天线的电路图案，然后浸入蚀刻液中，刻蚀掉非电路图案的金属层，获得表面有电路图案的LCP天线基材，或者，对步骤(1)获得的表面有金属层的LCP天线基材用激光镭射的方法对金属层进行刻蚀，获得表面有电路图案的LCP天线基材；
(3)将步骤(2)获得的表面有电路图案的LCP天线基材采用化学电镀的方法沉积金属，制得含LCP基材的天线。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述将LCP天线基材用偶联剂进行表面处理的过程为：在LCP天线基材表面涂覆偶联剂，然后在115-155℃下烘烤3-30分钟，使得偶联剂与LCP天线基材发生反应。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述偶联剂为硅烷偶联剂；步骤(1)中，所述表面有金属层的LCP天线基材，金属层的厚度为0.05-0.5μm。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述金属为铜；步骤(3)中，采用化学电镀的方法沉积铜后，继续采用化学电镀的方法沉积锡。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用化学电镀的方法沉积铜，得到的铜层的厚度为5-25μm；步骤(3)中，采用化学电镀的方法沉积锡，得到的锡层的厚度为6-20μm。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，对LCP天线基材用偶联剂进行表面处理后，对LCP天线基材用PVD进行辉光放电处理，然后在LCP天线基材上贴镂空电路图案的屏蔽板，再进行PVD镀金属层，取出镂空电路图案的屏蔽板，然后采用化学电镀的方法沉积金属。
10.权利要求1或2所述的天线在电子产品中的应用。
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