CN113278972A - 一种共形辐射层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无限网络技术领域，具体为一种共形辐射层的制备方法。该方法包括步骤1）根据应用对象，设计介质的三维结构及其表面的共形电路；介质包括聚酰亚胺、聚醚醚酮等塑料；2）对完成数控加工合格的介质进行前处理，包括除油、除污渍、表面活化和清洗等；3）在介质外表面溅射形成铜的薄膜，简称“种子层”；4）将种子层进行酸性镀铜；5)在步骤3）的基础上，经过电镀/化学镀的方式分别形成镍、金镀层，即得半成品；6)通过精密数控铣的方式，除去不需要的镀层，即得成品。该方法能满足高温工程塑料以及任意可视曲面的共形辐射层的制备，提高了设计的灵活性与装配精度，另外，该方法相对LDS工艺不需要对介质改性，提高了电气稳定性。

Description

一种共形辐射层的制备方法
技术领域
本发明属于无限网络技术领域，涉及一种用于天馈产品的信号辐射和传输的曲面电路制备方法，具体为一种共形辐射层的制备方法。
背景技术
电路制作是把有一定实现功能电路的芯片、二极管、三极管、电阻、电容等电子元件以及连通着它们的互连导线集成到实物体表面的制作过程。电路板就是这样一个电子产品中的重要部件，是各电子元器件的连接件。电路板制作过程中需要将一种保护层印刷在电路板上，以保护镀层。
传统辐射层的制备方法是直接在支撑体上贴合印制板，这种制造方法适用于平面电路，而用于制造曲面共形电路存在以下问题：1）平面状态下制备的辐射层在弯曲后变形，进而影响电性能；另外，弯曲后存在的装配误差影响后续互联工艺，如锡焊元器件对位困难；2）难以制备复杂三维曲面及不可展开曲面，如球面；3）印制板与支撑材料之间的定位装配有误差等。
共形辐射层的另一种制备方法是LDS（激光直接成型技术）。具体方法是将LDS材料模塑成型得到LDS基体，采用激光镭雕的方式在LDS基体形成电路图形，再采用化学镀/电镀增厚电路达需要厚度，以满足信号的辐射和传输。但LDS基材中参杂有金属化合物，对原来纯塑料进行了改性，为产品的电性能带来了诸多不稳定性。另外，LDS基材中少有满足高温的工程塑料。
发明内容
本发明正是针对以上技术问题，提供一种共形辐射层的制备方法。该方法能满足高温工程塑料以及任意可视曲面的共形辐射层的制备，提高了设计的灵活性与装配精度，另外，该方法相对LDS工艺不需要对介质改性，提高了电气稳定性。
为了实现以上发明目的，本发明的具体技术方案如下：
一种共形辐射层的制备方法，包括以下步骤：
（1）根据应用对象，制定待制造介质的三维结构及其表面的共形电路；
（2）对完成数控加工合格的介质进行前处理，前处理步骤包括依次进行的除油、除污渍、表面活化和清洗等步骤；
（3）在介质外表面溅射形成铜的薄膜（以下简称“种子层”）；
（4）将种子层进行酸性镀铜，将镀层增厚至10~20μm；
（5）在步骤（3）的基础上，经过电镀/化学镀的方式分别形成镍、金镀层，即得半成品；
（6）通过精密数控铣的方式，除去不需要的镀层，即得成品；
进一步地，上述制备方法，步骤（1）中，所述介质为工程塑料，包括聚酰亚胺、聚醚醚酮等塑料。
进一步地，上述制备方法，步骤（2）中，对介质进行除油操作采用除油液进行处理，所述的除油液为2wt％～10wt％的NaOH溶液；除污渍采用有机溶剂进行处理，所述的有机溶剂为乙醇、丙酮、丁酮中的任意一种或几种的组合物；除油与除污渍时加入超声波操作，超声频率为25KHz，超声时间为5~10min。表面活化采用表面表面活化剂进行处理，表面活化液根据工程塑料类型进行选择，常用的有5wt%~20wt%的NaOH、H2SO4或PI调整剂等。
进一步地，上述制备方法，步骤（2）中，清洗步骤采用去离子水进行冲洗，冲洗时间为5~10min。
进一步地，上述制备方法，步骤（2）中需根据工程塑料类型，选择表面活化液，如NaOH、PI调整剂、H2SO4等，所述表面活化液的质量比为5%~20%。
进一步地，上述制备方法，步骤（3）中，将介质放进复合离子镀膜机中，真空度2×10-3~9×10-3Pa，溅射功率150W~300W，溅射气压为0.1~0.8Pa，靶基距离10~50cm，溅射时间160~500min。
进一步地，上述制备方法，步骤（3）中，得到表面为铜的薄膜，厚度为0.5~5μm；
进一步地，上述制备方法中，步骤（4）中，采用H2SO4，浓度175~250g/L，光亮剂，浓度0.2~0.8mL/L，溶液温度20~40℃，电流密度3~5A/dm2。
进一步地，上述制备方法中，步骤（6）中，数控加工刀具为硬质合金球头刀，直径Φ0.5~1mm，刀具刃数2，主轴转速5200~7500 r/min，进给量200~320 mm/min，切深0.1~0.2mm，干加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（一）、相对贴合电路片工艺，本发明能满足高温工程塑料，可在任意可视曲面制备辐射层，提高了设计的灵活性与装配精度。
（二）、相对LDS工艺，本发明不需要对介质改性，提高了电气稳定性。
附图说明：
图1是实施例1中制备的共形辐射层半成品图；
图2是实施例2中制备的共形辐射层成品图。
图3为实施例2中制备的共形辐射层成品图。
图4为实施例3制备的共形辐射层成品图。
图5为对比例1中的成品图。
具体实施方式
一种共形辐射层的制备方法，包括以下步骤：
（1）根据应用对象，制定待制造介质的三维结构及其表面的共形电路；
（2）对完成数控加工合格的介质进行前处理，前处理步骤包括依次进行的除油、除污渍、表面活化和清洗等步骤；
（3）在介质外表面溅射形成铜的薄膜（以下简称“种子层”）；
（4）将种子层进行酸性镀铜，将镀层增厚至10~20μm；
（5）在步骤（3）的基础上，经过电镀/化学镀的方式分别形成镍、金镀层，即得半成品；
（6）通过精密数控铣的方式，除去不需要的镀层，即得成品。
进一步地，上述制备方法，步骤（1）中，所述介质为工程塑料，包括聚酰亚胺、聚醚醚酮等塑料。
进一步地，上述制备方法，步骤（2）中，对介质进行除油操作采用除油液进行处理，所述的除油液为2wt％～10wt％的NaOH溶液；除污渍采用有机溶剂进行处理，所述的有机溶剂为乙醇、丙酮、丁酮中的任意一种或几种的组合物；除油与除污渍时加入超声波操作，超声频率为25KHz，超声时间为5~10min。表面活化采用表面表面活化剂进行处理，表面活化液根据工程塑料类型进行选择，常用的有5wt%~20wt%的NaOH、H2SO4或PI调整剂等。
进一步地，上述制备方法，步骤（2）中，清洗步骤采用去离子水进行冲洗，冲洗时间为5~10min。
进一步地，上述制备方法，步骤（2）中需根据工程塑料类型，选择表面活化液，如NaOH、PI调整剂、H2SO4等，所述表面活化液的质量比为5%~20%。
进一步地，上述制备方法，步骤（3）中，将介质放进复合离子镀膜机中，真空度2×10-3~9×10-3Pa，溅射功率150W~300W，溅射气压为0.1~0.8Pa，靶基距离10~50cm，溅射时间160~500min。
进一步地，上述制备方法，步骤（3）中，得到表面为铜的薄膜，厚度为0.5~5μm；
进一步地，上述制备方法中，步骤（4）中，采用H2SO4，浓度175~250g/L，光亮剂，浓度0.2~0.8mL/L，溶液温度20~40℃，电流密度3~5A/dm2。
进一步地，上述制备方法中，步骤（6）中，数控加工刀具为硬质合金球头刀，直径Φ0.5~1mm，刀具刃数2，主轴转速5200~7500 r/min，进给量200~320 mm/min，切深0.1~0.2mm，干加工。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例1：
一种共形辐射层的制备方法，包括以下步骤：
（1）根据应用对象，设计球形结构的聚酰亚胺及其表面的共形电路，如图2；
（2）对完成数控加工合格的介质进行前处理，除油、除污渍、表面活化和清洗。除油与除污渍同时加入超声波处理，超声频率为25KHz ，超声时间为8min；除油液为10％质量浓度的NaOH溶液；除污渍的有机溶剂为乙醇。表面活化步骤的条件为：采用质量比为10%的PI调整剂，80℃，20min；清洗采用去离子水冲洗6min。
（3）在介质外表面溅射形成铜的薄膜（以下简称“种子层”），得到表面为铜的薄膜，厚度为0.8μm；具体操作为：将前处理完成后的介质聚酰亚胺放进复合离子镀膜机中，真空度3×10-3Pa，溅射功率300W，溅射气压为0.5Pa，靶基距离10cm，溅射时间160min。
（4）将种子层进行酸性镀铜。采用H2SO4，浓度200g/L，光亮剂，浓度0.5mL/L，溶液温度30℃，电流密度3A/dm2。将镀层增厚至15μm；
（5）在步骤（4）的基础上，经过电镀/化学镀的方式分别形成镍、金镀层，即得半成品；
（6）通过精密数控铣的方式，除去不需要的镀层，具体操作为：数控加工刀具为硬质合金球头刀，直径Φ0.5mm，刀具刃数2，主轴转速6500 r/min，进给量200 mm/min，切深0.2mm，干加工。即得成品，见图2。
实施例2：
一种共形辐射层的制备方法，包括以下步骤：
（1）根据应用对象，设计异形结构的聚醚醚酮及其表面的共形电路；
（2）对完成数控加工合格的介质进行前处理，前处理步骤包括依次进行的除油、除污渍、表面活化和清洗步骤。除油与除污渍同时加入超声波处理，超声频率为25KHz ，超声时间为7min；除油液为10％质量浓度的NaOH溶液；除污渍的有机溶剂为乙醇。表面活化步骤的条件为：10%质量浓度的H2SO4，30℃，10min；清洗采用去离子水冲洗8min。
（3）在介质外表面溅射形成铜的薄膜（以下简称“种子层”），得到表面为铜的薄膜，厚度为1μm；具体操作为：将前处理完成后的介质聚醚醚酮放进复合离子镀膜机中，真空度3×10-3Pa，溅射功率280W，溅射气压为0.5Pa，靶基距离10cm，溅射时间180min。
（4）将种子层进行酸性镀铜，采用H2SO4，浓度180g/L；光亮剂，浓度0.5mL/L，溶液温度30℃，电流密度3A/dm2，将镀层增厚至10μm；
（5）在步骤（4）的基础上，经过电镀/化学镀的方式分别形成镍、金镀层，即得半成品；
（6）通过精密数控铣的方式，除去不需要的镀层，具体操作为：数控加工刀具为硬质合金球头刀，直径Φ0.5mm，刀具刃数2，主轴转速6500 r/min，进给量200 mm/min，切深0.2mm，干加工。即得成品，见图3。
实施例3：
一种共形辐射层的制备方法，包括以下步骤：
（1）根据应用对象，设计异形结构的聚醚醚酮及其表面的共形电路；
（2）对完成数控加工合格的介质进行前处理，除油、除污渍、表面活化和清洗。除油与除污渍同时加入超声波处理5~10min；除油液为10％质量浓度的NaOH溶液；除污渍的有机溶剂为乙醇。表面活化步骤的条件为：20%质量浓度的H2SO4，20℃~40℃，10min；清洗采用去离子水冲洗5~10min。
（3）在介质外表面溅射形成铜的薄膜（以下简称“种子层”），得到表面为铜的薄膜，厚度为3μm；具体操作为：将前处理完成后的介质聚醚醚酮放进复合离子镀膜机中，真空度3×10-3Pa，溅射功率300W，溅射气压为0.5Pa，靶基距离10cm，溅射时间260min。
（4）将种子层进行酸性镀铜，采用H2SO4，浓度220g/L；光亮剂，浓度0.5mL/L，溶液温度30℃，电流密度4A/dm2。将镀层增厚至20μm；
（5）在步骤（4）的基础上，经过电镀/化学镀的方式分别形成镍、金镀层，即得半成品；
（6）通过精密数控铣的方式，除去不需要的镀层，具体操作为：数控加工刀具为硬质合金球头刀，直径Φ0.5mm，刀具刃数2，主轴转速6500 r/min，进给量200 mm/min，切深0.2mm，干加工。即得成品，见图4。
将实施案例1~3得到的辐射层按GB/T 4722-92《印制电路用覆铜箔层压板试验方法》进行剥离强度试验，试验结果≥1.3N/mm，满足标准及使用要求。
对比例1：
一种共形辐射层的制备方法，包括以下步骤：
（1）根据应用对象，设计异形结构的聚醚醚酮及其表面的共形电路，如图3；
（2）对完成数控加工合格的介质进行前处理，除油、除污渍、表面活化和清洗。除油与除污渍同时加入超声波处理5~10min；除油液为10％质量浓度的NaOH溶液；除污渍的有机溶剂为乙醇。表面活化步骤的条件为：30%质量浓度的H2SO4，20℃~40℃，10min；清洗采用去离子水冲洗5~10min。
（3）在介质外表面溅射形成铜的薄膜（以下简称“种子层”），得到表面为铜的薄膜，厚度为3μm；具体操作为：将前处理完成后的介质聚醚醚酮放进复合离子镀膜机中，真空度3×10-3Pa，溅射功率300W，溅射气压为0.5Pa，靶基距离10cm，溅射时间260min。
（4）在（3）基础上，继续进行酸性镀铜，发现种子层有起层、脱落等缺陷，如图5。
以上实施案例仅用于说明本专利的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施案例对本专利进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利各实施案例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种共形辐射层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）根据应用对象，制定待制造介质的三维结构及其表面的共形电路；
（2）对完成数控加工合格的介质进行前处理；
（3）在介质外表面溅射形成铜的薄膜，即种子层；
（4）将种子层进行酸性镀铜，将镀层增厚至10~20μm；
（5）在步骤（3）的基础上，经过电镀/化学镀的方式分别形成镍、金镀层，即得半成品；
（6）通过精密数控铣的方式，除去不需要的镀层，即得成品。
2.如权利要求1所述共形辐射层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述介质为工程塑料，工程塑料包括聚酰亚胺、聚醚醚酮。
3.如权利要求1所述共形辐射层的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的前处理包括依次进行除油、除污渍、表面活化和清洗操作；介质除油液采用质量浓度为2％～10％的NaOH溶液进行处理；除污渍采用有机溶剂进行处理；除油与除污渍时加入超声波，超声频率为25KHz，超声时间为5~10min；表面活化根据工程塑料类型，选择表面活化液进行处理；清洗采用去离子水冲洗5~10min。
4.如权利要求3所述共形辐射层的制备方法，其特征在于：所述除污渍的有机溶剂为乙醇、丙酮和丁酮中的任意一种或几种的组合物；所述的表面活化液包括5%~20wt%的NaOH、H2SO4或PI调整剂。
5.如权利要求1所述共形辐射层的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，将介质放进复合离子镀膜机中，真空度2×10-3~9×10-3Pa，溅射功率150W~300W，溅射气压为0.1~0.8Pa，靶基距离10~50cm，溅射时间160~500min。
6.如权利要求1所述共形辐射层的制备方法，其特征在于：步骤（3）中得到表面为铜的薄膜，薄膜厚度为0.5~5μm。
7.如权利要求1所述共形辐射层的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，采用H2SO4，溶液温度20~40℃，电流密度3~5A/dm2。
8.如权利要求1所述共形辐射层的制备方法，其特征在于：步骤（6）中，数控加工刀具为硬质合金球头刀，直径Φ0.5~1mm，刀具刃数2，主轴转速5200~7500 r/min，进给量200~320mm/min，切深0.1~0.2mm，干加工。
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