TW202340315A - 用於高頻之可鍍聚合物組合物 - Google Patents

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Abstract

本發明提供可鍍聚合物組合物。該聚合物組合物包括分佈於含有至少一種高環烷熱致液晶聚合物之聚合物基質內之貴金屬觸媒，該液晶聚合物以約10 mol.%或更高之量包含衍生自環烷羥基羧酸及/或二羧酸之重複單元，其中該聚合物組合物展現約0.01或更小之耗散因子，如在2 GHz之頻率下所測定。

Description

用於高頻之可鍍聚合物組合物
為形成各種電子組件、尤其用於高頻者，通常形成含有上面形成導電元件或路徑之塑膠基板之模製互連裝置(MID)。該等MID裝置由此係具有積體印刷導體或電路佈置之三維模製部件。通常使用雷射直接成型(laser direct structuring, 「LDS」)製程來形成MID，在該製程期間電腦控制之雷射束在塑膠基板上行進以在導電路徑擬位於其中之位置處使其表面活化。已提出各種材料來形成雷射直接成型裝置之塑膠基板。舉例而言，一種此類材料係聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及亞鉻酸銅之摻合物。在雷射直接成型製程期間，亞鉻酸銅裂開以釋放金屬原子，該等可在後續無電鍍銅製程期間用作晶體生長之核心。儘管具有一定益處，但雷射直接成型材料之缺陷之一在於，尖晶石晶體在某些情況下往往不利地影響組合物之性能。另外，因潛在環境問題，愈加期望最小化重金屬(例如銅及鉻)之使用。因此，當前需要導電元件可易於在不使用習用LDS製程下形成之模製互連裝置。
根據本發明之一實施例，揭示可鍍聚合物組合物。聚合物組合物包括分佈於含有至少一種高環烷熱致液晶聚合物之聚合物基質內之貴金屬觸媒，該液晶聚合物以約10 mol.%或更高之量包含衍生自環烷羥基羧酸及/或二羧酸之重複單元。聚合物組合物展現約0.01或更小之耗散因子，如在2 GHz之頻率下所測定。
下文更詳細地闡述本發明之其他特徵及態樣。
本申請案係基於申請日期為2021年12月1日之美國臨時專利申請案第63/284,831號且主張其優先權，該臨時專利申請案以引用方式併入本文中。
熟習此項技術者應理解，本論述僅闡述實例性實施例，而非意欲限制本發明之較寬態樣。
概言之，本發明係關於含有貴金屬觸媒之可鍍聚合物組合物，該貴金屬觸媒分佈於含有至少一種熱致液晶聚合物之聚合物基質內。藉由選擇性控制組合物之各個態樣，本發明者已發現，所得組合物能夠維持約0.01或更小、在一些實施例中約0.009或更小、在一些實施例中約0.008或更小及在一些實施例中約0.0001至約0.007之低耗散因子，如藉由分裂柱共振器方法在典型5G頻率(例如2 GHz)下所測定。該組合物亦可展現低介電常數(例如約5或更小、在一些實施例中約4.5或更小、在一些實施例中約0.1至約4.4、在一些實施例中約1至約4.2、在一些實施例中約1.5至約4、在一些實施例中約2至約3.9及在一些實施例中約3.5至約3.9)，如藉由分裂柱共振器方法在典型5G頻率(例如2 GHz)下所測定。值得注意地，本發明者亦已令人吃驚地發現，介電常數及耗散因子可維持於上述範圍內，即使在暴露於不同溫度(例如約-30℃至約100℃之溫度)時。舉例而言，在實施如本文所闡述之熱循環測試時，熱循環後之介電常數與初始介電常數之比率可為約0.8或更大、在一些實施例中約0.9或更大及在一些實施例中約0.95至約1.1。同樣，暴露於高溫後之耗散因子與初始耗散因子之比率可為約1.3或更小、在一些實施例中約1.2或更小、在一些實施例中約1.1或更小、在一些實施例中約1.0或更小、在一些實施例中約0.95或更小、在一些實施例中約0.1至約0.95及在一些實施例中約0.2至約0.9。耗散因子之變化(亦即初始耗散因子-熱循環後之耗散因子)之範圍亦可為約-0.1至約0.1、在一些實施例中約-0.05至約0.01及在一些實施例中約-0.001至0。
聚合物組合物亦可易於在不使用雷射直接成型系統下電鍍。以此方式，聚合物組合物可有益地在不使用亞鉻酸銅(CuCr 2O 4)作為雷射可活化添加劑下形成，從而所得聚合物組合物可通常不含鉻及/或銅。舉例而言，鉻可以約2,000百萬分率(「ppm」)或更小、在一些實施例中約1,500 ppm或更小、在一些實施例中約1,000 ppm或更小及在一些實施例中約0.001 ppm至約500 ppm之量存在於組合物中，而銅通常以約1,000 ppm或更小、在一些實施例中約750 ppm或更小、在一些實施例中約500 ppm或更小及在一些實施例中約0.001 ppm至約100 ppm之量存在於組合物中。可使用已知技術測定銅及鉻之含量，例如藉由X射線螢光透視法(例如具有Si-PiN二極體檢測器之Innov-X Systems模型a-2000X射線螢光光譜儀)。當然，除亞鉻酸銅外，聚合物組合物亦可通常不含其他類型之習用雷射可活化添加劑，例如具有式AB 2O 4之尖晶石晶體，其中A係化合價為2之金屬陽離子(例如鎘、鉻、錳、鎳、鋅、銅、鈷、鐵、鎂、錫或鈦)且B係化合價為3之金屬陽離子(例如鉻、鐵、鋁、鎳、錳或錫) (例如MgAl 2O 4、ZnAl 2O 4、FeAl 2O 4、CuFe 2O 4、MnFe 2O 4、NiFe 2O 4、TiFe 2O 4、FeCr 2O 4或MgCr 2O 4)。聚合物組合物可不含該等尖晶石晶體(亦即0 wt.%)，或該等晶體可僅以較小濃度存在，例如以約1 wt.%或更小、在一些實施例中約0.5 wt.%或更小及在一些實施例中約0.001 wt.%至約0.2 wt.%之量。
通常，據信，具有低耗散因子之可鍍聚合物組合物亦不擁有足以使其可易於流入模具之空腔中以形成小型組件之低熔體黏度。然而，與習用觀點相反，已發現聚合物組合物擁有極佳之熔體可處理性。舉例而言，聚合物組合物通常具有超低熔體黏度，例如約0.1 Pa-s至約50 Pa-s、在一些實施例中約0.2 Pa-s至約45 Pa-s、在一些實施例中約0.5 Pa-s至約40 Pa-s及在一些實施例中約1 Pa-s至約35 Pa-s，如根據ISO 11443:2021在1,000秒 -1之剪切速率下及大於聚合物組合物之熔融溫度約15℃之溫度下所測定。
聚合物組合物亦具有極佳熱性質。組合物之熔融溫度可(例如)為約280℃至約400℃、在一些實施例中約300℃至約380℃及在一些實施例中約320℃至約370℃。即使在該等熔融溫度下，負荷下變形溫度(「DTUL」，短期抗熱性之量度)與熔融溫度之比率可仍保持相對較高。舉例而言，該比率可在約0.5至約1.00、在一些實施例中約0.6至約0.95及在一些實施例中約0.65至約0.85之範圍內。具體DTUL值可(例如)為約200℃或更大、在一些實施例中約220℃或更大、在一些實施例中約230℃至約300℃及在一些實施例中約240℃至約280℃。該等高DTUL值可尤其容許使用高速及可靠之表面安裝製程來配接結構與其他電組件。
聚合物組合物亦可擁有高衝擊強度，此在形成薄層時較為有用。該組合物可(例如)擁有約0.5 kJ/m 2或更大、在一些實施例中約1 kJ/m 2至約60 kJ/m 2、在一些實施例中約2 kJ/m 2至約50 kJ/m 2及在一些實施例中約5 kJ/m 2至約45 kJ/m 2之沙爾皮缺口衝擊強度(Charpy notched impact strength)，如在23℃之溫度下根據ISO測試第ISO 179-1:2010號所測定。組合物之拉伸及撓曲機械性質亦可為良好的。舉例而言，聚合物組合物可展現約20 MPa至約500 MPa、在一些實施例中約50 MPa至約400 MPa及在一些實施例中約70 MPa至約350 MPa之拉伸強度；約0.4%或更大、在一些實施例中約0.5%至約10%及在一些實施例中約0.6%至約3.5%之拉伸斷裂應變；及/或約5,000 MPa至約20,000 MPa、在一些實施例中約8,000 MPa至約20,000 MPa及在一些實施例中約10,000 MPa至約20,000 MPa之拉伸模數。可在23℃之溫度下根據ISO測試第527:2019號來測定拉伸性質。聚合物組合物亦可展現約20 MPa至約500 MPa、在一些實施例中約50 MPa至約400 MPa及在一些實施例中約100 MPa至約350 MPa之撓曲強度；約0.4%或更高、在一些實施例中約0.5%至約10%及在一些實施例中約0.6%至約3.5%之撓曲伸長率；及/或約5,000 MPa至約20,000 MPa、在一些實施例中約8,000 MPa至約20,000 MPa及在一些實施例中約10,000 MPa至約15,000 MPa之撓曲模數。可在23℃之溫度下根據178:2019來測定撓曲性質。
因上述性質，聚合物組合物可易於成型為可隨後電鍍一或多個導電元件之基板。因聚合物組合物之有益性質，所得基板可具有極小大小，例如約5毫米或更小、在一些實施例中約4毫米或更小、在一些實施例中約2毫米或更小及在一些實施例中約0.1毫米至約1毫米之厚度。若期望，則導電元件可為天線(例如天線共振元件)，從而所得部件係可用於眾多種不同電子組件(例如蜂巢式電話、汽車設備等)中之天線系統。
現將更詳細地闡述本發明之各種實施例。 I. 聚合物組合物A. 聚合物基質
聚合物基質含有一或多種熱致液晶聚合物。液晶聚合物通常歸類為「熱致的」，此乃因其可擁有桿樣結構且在其呈熔融狀態(例如熱致向列狀態)時展現結晶行為。聚合物組合物中所採用之液晶聚合物通常具有約280℃至約400℃、在一些實施例中約300℃至約380℃及在一些實施例中約320℃至約370℃之熔融溫度。可如業內所熟知使用差示掃描量熱法(「DSC」)來測定熔融溫度，例如藉由ISO 11357-3:2018測定。該等聚合物可自如業內所已知之一或多種類型之重複單元形成。液晶聚合物可(例如)含有一或多個通常由下式(I)代表之芳香族酯重複單元： (I) 其中， 環B係經取代或未經取代之6員芳基(例如1,4-伸苯基或1,3-伸苯基)、稠合至經取代或未經取代之5或6員芳基之經取代或未經取代之6員芳基(例如2,6-萘)或連接至經取代或未經取代之5或6員芳基之經取代或未經取代之6員芳基(例如4,4-伸聯苯)；且 Y 1及Y 2獨立地係O、C(O)、NH、C(O)HN或NHC(O)。
通常，Y 1及Y 2中之至少一者係C(O)。該等芳香族酯重複單元之實例可包含(例如)芳香族二羧酸重複單元(在式I中Y 1及Y 2係C(O))、芳香族羥基羧酸重複單元(在式I中Y 1係O且Y 2係C(O))以及其各種組合。
可(例如)採用衍生自芳香族羥基羧酸之芳香族羥基羧酸重複單元，例如4-羥基苯甲酸；4-羥基-4’-聯苯甲酸；2-羥基-6-萘甲酸；2-羥基-5-萘甲酸；3-羥基-2-萘甲酸；2-羥基-3-萘甲酸；4’-羥基苯基-4-苯甲酸；3’-羥基苯基-4-苯甲酸；4’-羥基苯基-3-苯甲酸等；以及其烷基、烷氧基、芳基及鹵素取代基；及其組合。尤其適宜之芳香族羥基羧酸係4-羥基苯甲酸(「HBA」)及6-羥基-2-萘甲酸(「HNA」)。當採用時，衍生自羥基羧酸(例如HBA及/或HNA)之重複單元通常佔聚合物之約20 mol.%至約85 mol.%、在一些實施例中約30 mol.%至約80 mol.%及在一些實施例中約40 mol.%至約75 mol.%。
亦可採用衍生自芳香族二羧酸之芳香族二羧酸重複單元，例如對苯二甲酸、異苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、二苯基醚-4,4’-二甲酸、1,6-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸、4,4’-二羧基聯苯、雙(4-羧基苯基)醚、雙(4-羧基苯基)丁烷、雙(4-羧基苯基)乙烷、雙(3-羧基苯基)醚、雙(3-羧基苯基)乙烷等；以及其烷基、烷氧基、芳基及鹵素取代基；及其組合。尤其適宜之芳香族二羧酸可包含(例如)對苯二甲酸(「TA」)、異苯二甲酸(「IA」)及2,6-萘二甲酸(「NDA」)。當採用時，衍生自芳香族二羧酸(例如IA、TA及/或NDA)之重複單元通常佔聚合物之約1 mol.%至約50 mol.%、在一些實施例中約5 mol.%至約40 mol.%及在一些實施例中約10 mol.%至約35 mol.%。
聚合物中亦可採用其他重複單元。在某些實施例中，例如可採用衍生自芳香族二醇之重複單元，例如對苯二酚、間苯二酚、2,6-二羥基萘、2,7-二羥基萘、1,6-二羥基萘、4,4’-二羥基聯苯(或4,4’-聯苯酚)、3,3’-二羥基聯苯、3,4’-二羥基聯苯、4,4’-二羥基聯苯醚、雙(4-羥基苯基)乙烷等；以及其烷基、烷氧基、芳基及鹵素取代基；及其組合。尤其適宜之芳香族二醇可包含(例如)對苯二酚(「HQ」)及4,4’-聯苯酚(「BP」)。當採用時，衍生自芳香族二醇(例如HQ及/或BP)之重複單元通常佔聚合物之約1 mol.%至約50 mol.%、在一些實施例中約5 mol.%至約40 mol.%及在一些實施例中約10 mol.%至約35 mol.%。亦可採用諸如以下之重複單元：衍生自芳香族醯胺(例如乙醯胺酚(「APAP」))及/或芳香族胺(例如4-胺基酚(「AP」)、3-胺基酚、1,4-苯二胺、1,3-苯二胺等)之彼等。當採用時，衍生自芳香族醯胺(例如APAP)及/或芳香族胺(例如AP)之重複單元通常佔聚合物之約0.1 mol.%至約20 mol.%、在一些實施例中約0.5 mol.%至約15 mol.%及在一些實施例中約1 mol.%至約10 mol.%。亦應理解，可將各種其他單體重複單元納入聚合物中。例如在某些實施例中，聚合物可含有一或多個衍生自非芳香族單體之重複單元，例如脂肪族或環脂肪族羥基羧酸、二羧酸、二醇、醯胺、胺等。當然，在其他實施例中，聚合物可為「完全芳香族」的，此乃因其並無衍生自非芳香族(例如脂肪族或環脂肪族)單體之重複單元。
儘管未必需要，但通常在聚合物基質中採用至少一種液晶聚合物，該液晶聚合物係「高環烷」聚合物，此乃因其含有相對較高含量之衍生自環烷羥基羧酸及環烷二羧酸(例如NDA、HNA或其組合)之重複單元。亦即，衍生自環烷羥基羧酸及/或二羧酸(例如NDA、HNA或HNA及NDA之組合)之重複單元之總量通常為佔聚合物之約10 mol.%或更高、在一些實施例中約15 mol.%或更高、在一些實施例中約20 mol.%至約80 mol.%、在一些實施例中約30 mol.%至約70 mol.%及在一些實施例中約40 mol.%至約60 mol.%。與許多習用「低環烷」聚合物不同，據信，所得「高環烷」聚合物能夠展現良好之熱及機械性質。
在一特定實施例中，舉例而言，液晶聚合物可以20 mol.%至約80 mol.%、在一些實施例中約30 mol.%至約70 mol.%及在一些實施例中約40 mol.%至約60 mol.%之量含有衍生自HNA之重複單元。液晶聚合物亦可含有各種其他單體。舉例而言，聚合物可以約0.1 mol.%至約15 mol.%及在一些實施例中約0.5 mol.%至約10 mol.%及在一些實施例中約1 mol.%至約5 mol.%之量含有衍生自HBA之重複單元。在採用時，可將衍生自HBA之重複單元與衍生自HNA之重複單元之莫耳比率選擇性控制於特定範圍內以幫助達成期望性質，例如約5至約40、在一些實施例中約10至約35及在一些實施例中約20至約30。聚合物亦可以約10 mol.%至約40 mol.%及在一些實施例中約20 mol.%至約30 mol.%之量含有衍生自芳香族二羧酸(例如IA及/或TA)之重複單元；且/或以約10 mol.%至約40 mol.%及在一些實施例中約20 mol.%至約30 mol.%之量含有衍生自芳香族二醇(例如BP及/或HQ)之重複單元。然而，在一些情形下，可期望最小化該等單體在聚合物中之存在以幫助達成期望性質。舉例而言，衍生自芳香族二羧酸(例如IA及/或TA)及/或芳香族二醇(例如BP及/或HQ)之重複單元之總量可為佔聚合物之約5 mol%或更小、在一些實施例中約4 mol.%或更小及在一些實施例中約0.1 mol.%至約3 mol.%。
不論聚合物之特定成分及性質如何，液晶聚合物可藉由首先將用於形成酯重複單元(例如芳香族羥基羧酸、芳香族二羧酸等)及/或其他重複單元(例如芳香族二醇、芳香族醯胺、芳香族胺等)之芳香族單體引入反應器容器中以引發縮聚反應來製備。該等反應中所採用之特定條件及步驟已眾所周知，且可更詳細地闡述於以下案件中：頒予 Calundann之美國專利第4,161,470號；頒予 Linstid, III 等人之美國專利第5,616,680號；頒予 Linstid, III 等人之美國專利第6,114,492號；頒予 Shepherd 等人之美國專利第6,514,611號；及頒予 Waggoner之WO 2004/058851。該反應所用容器不受特別限制，但通常期望採用常用於高黏度流體之反應之容器。此一反應容器之實例可包含具有帶有可變式形狀攪拌葉片之攪動器之攪拌槽型設備，例如錨型、多級型、螺帶型、螺旋軸型等或其經修改形狀。此一反應容器之其他實例可包含樹脂捏合中常用之混合設備，例如捏合機、輥磨機、班布裡混合機(Banbury mixer)等。
若期望，則該反應可如業內已知經由單體之乙醯化進行。此可藉由將乙醯化劑(例如乙酸酐)添加至單體中來達成。乙醯化通常在約90℃之溫度下引發。在乙醯化之初始階段期間，可採用回流來維持低於乙酸副產物及酸酐開始蒸餾之點之蒸氣相溫度。乙醯化期間之溫度通常在介於90℃至150℃之間及在一些實施例中約110℃至約150℃之範圍內。若使用回流，則蒸氣相溫度通常超過乙酸之沸點，但保持足夠低以保留殘餘乙酸酐。舉例而言，乙酸酐在約140℃之溫度下蒸發。因此，提供具有約110℃至約130℃之溫度下之蒸氣相回流之反應器係尤其期望的。為確保實質上完全之反應，可採用過量之乙酸酐。過量酸酐之量將端視所採用之特定乙醯化條件而變，包含回流之存在或不存在。使用基於所存在反應物羥基之總莫耳數過量約1莫耳%至約10莫耳%之乙酸酐並不常見。
乙醯化可發生在獨立反應器容器中，或其可在聚合反應器容器內原位發生。當採用獨立反應器容器時，可將該等單體中之一或多者引入乙醯化反應器中且隨後轉移至聚合反應器中。同樣，亦可將該等單體中之一或多者直接引入反應器容器中而不經歷預乙醯化。
除單體及可選乙醯基化劑外，在反應混合物內亦可包含其他組分以幫助促進聚合。例如可視情況採用觸媒，例如金屬鹽觸媒(例如乙酸鎂、乙酸錫(I)、四丁基鈦酸鹽、乙酸鉛、乙酸鈉、乙酸鉀等)及有機化合物觸媒(例如N-甲基咪唑)。該等觸媒通常係以基於重複單元前體之總重量約50百萬分率至約500百萬分率之量使用。當採用獨立反應器時，通常期望將觸媒應用至乙醯化反應器而非聚合反應器，但此絕非必要條件。
通常在聚合反應器容器中將反應混合物加熱至升高之溫度以引發反應物之熔融縮聚。縮聚可發生於(例如)約200℃至約400℃之溫度範圍內。舉例而言，用於形成芳香族聚酯之一種適宜技術可包含將前體單體及乙酸酐裝填至反應器中，將混合物加熱至約90℃至約150℃之溫度以乙醯化單體之羥基(例如形成乙醯氧基)，且然後將溫度增加至約200℃至約400℃以實施熔融縮聚。當接近最終聚合溫度時，亦可去除反應之揮發性副產物(例如乙酸)，以使得可容易達成期望分子量。在聚合期間反應混合物通常經受攪動以確保良好熱質量轉移，且進而確保良好材料同質性。攪拌器之轉動速度在反應過程期間可有所變化，但通常在約10至約100轉數/分鐘(「rpm」)及在一些實施例中約20至約80 rpm之範圍內。為在熔體中確定分子量，亦可在真空中實施聚合反應，真空之施加促進了在縮聚之最終階段期間形成之揮發物之去除。真空可藉由施加抽吸壓力(例如在約5至約30磅/平方英吋(「psi」)及在一些實施例中約10至約20 psi之範圍內)產生。
在熔融聚合後，熔融聚合物可自反應器排出，通常穿過安裝有期望構形之模具之擠出孔口，冷卻，並收集。通常，可將熔體排放穿過穿孔模具以形成收集於水浴中之股線，將其顆粒化並乾燥。在一些實施例中，亦可對熔融聚合聚合物實施後續固態聚合方法以進一步增加其分子量。固態聚合可在氣體(例如空氣、惰性氣體等)存在下實施。適宜惰性氣體可包含(例如)氮、氦、氬、氖、氪、氙等以及其組合。固態聚合反應器容器可實際上具有容許聚合物維持於期望固態聚合溫度期望滯留時間之任何設計。該等容器之實例可為具有固定床、靜止床、移動床、流化床等者。實施固態聚合之溫度可有所變化，但通常在約200℃至約400℃之範圍內。聚合時間當然會基於溫度及靶分子量而有所變化。然而，在大部分情形下，固態聚合時間為約2小時至約12小時及在一些實施例中約4小時至約10小時。
聚合物組合物中所採用液晶聚合物之總量通常為佔整個聚合物組合物之約50 wt.%至約99 wt.%、在一些實施例中約60 wt.%至約98 wt.%及在一些實施例中約70 wt.%至約95 wt.%。在某些實施例中，所有液晶聚合物皆係如上文所闡述之「高環烷」聚合物。然而，在其他實施例中，「低環烷」液晶聚合物亦可採用於組合物中，其中衍生自環烷羥基羧酸及/或二羧酸(例如NDA、HNA或HNA及NDA之組合)之重複單元之總量為佔聚合物之小於10 mol.%、在一些實施例中約8 mol.%或更小、在一些實施例中約6 mol.%或更小及在一些實施例中約1 mol.%至約5 mol.%。在採用時，通常期望該等低環烷聚合物僅以相對較低量存在。舉例而言，在採用時，低環烷液晶聚合物通常佔組合物中之液晶聚合物總量之約1 wt.%至約50 wt.%、在一些實施例中約10 wt.%至約45 wt.%及在一些實施例中約20 wt.%至約40 wt.%，且構成整個組合物之約0.5 wt.%至約45 wt.%、在一些實施例中約2 wt.%至約35 wt.%及在一些實施例中約5 wt.%至約25 wt.%。與之相反，高環烷液晶聚合物通常佔組合物中之液晶聚合物總量之約50 wt.%至約99 wt.%、在一些實施例中約55 wt.%至約95 wt.%及在一些實施例中約60 wt.%至約90 wt.%，且構成整個組合物之約25 wt.%至約65 wt.%、在一些實施例中約30 wt.%至約60 wt.%及在一些實施例中約35 wt.%至約55 wt.%。 B. 貴金屬觸媒
如上文所指示，聚合物組合物含有可幫助促進組合物之後續電鍍之貴金屬觸媒。貴金屬觸媒通常含有貴金屬組分，例如選自週期表(IUPAC表)之第IB、VIIA及VIIIA族且原子量通常為至少100者。該等貴金屬組分之實例包含鈀、釕、銠、銥、鉑以及前述各項中之任一者之合金或組合。鈀尤其適宜。為幫助改良觸媒之物理強度，貴金屬組分亦通常由基質材料(例如無機金屬氧化物)支撐。用於此目的之適宜無機金屬氧化物可包含(例如)二氧化矽、氧化鋁、二氧化矽-氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽-氧化鎂、二氧化矽-氧化鋯、二氧化矽-氧化釷、二氧化矽-氧化鈹、二氧化矽-二氧化鈦、二氧化矽-氧化鋁-氧化釷、二氧化矽-氧化鋁-氧化鋯、二氧化矽-氧化鋁-氧化鎂、二氧化矽-氧化鎂-氧化鋯、多水高嶺土、高嶺石、伊利石(illite)、蒙脫石、蛭石、山軟木石、葉臘石、矽酸鈣、矽酸鋁、矽灰石等。天然及/或合成矽酸鹽礦物質(例如高嶺石)尤其適宜。可以各種方式(例如浸漬或離子交換(或二者))使用所選金屬組分之簡單或複雜離子(例如複雜陽離子，例如Pd(NH₃)₄²⁺)之溶液來組合基質材料與貴金屬組分。可在後續處理步驟(例如煅燒或還原(例如在氫中))期間將複合物轉化成催化活性形式。或者，可簡單地(例如)藉由擠出或粒化將所選貴金屬組分之化合物添加至形成為顆粒之基質材料中。
聚合物組合物中所採用觸媒之總量通常應使得，貴金屬組分佔每100重量份數聚合物基質之約0.1重量份數至約6重量份數、在一些實施例中約0.2重量份數至約4重量份數及在一些實施例中約0.5重量份數至約2.5重量份數。舉例而言，貴金屬組分可佔聚合物組合物之約0.1 wt.%至約5 wt.%、在一些實施例中約0.2 wt.%至約3 wt.%及在一些實施例中約0.4 wt.%至約1.5 wt.%。組合物中所採用觸媒之實際量由此取決於觸媒內所採用貴金屬組分之量。通常，貴金屬組分佔觸媒之約0.01 wt.%至約3 wt.%、在一些實施例中約0.05 wt.%至約1 wt.%及在一些實施例中約0.1 wt.%至約0.8 wt.%。在該等實施例中，觸媒佔每100重量份數聚合物基質之約0.5重量份數至約20重量份數、在一些實施例中約1重量份數至約15重量份數及在一些實施例中約2重量份數至約10重量份數。舉例而言，觸媒可佔聚合物組合物之約0.1 wt.%至約15 wt.%、在一些實施例中約0.5 wt.%至約10 wt.%及在一些實施例中約1 wt.%至約6 wt.%。 C. 可選添加劑i. 礦物填充劑
聚合物組合物可視情況含有一或多種分佈於聚合物基質內之礦物填充劑。在採用時，該(等)礦物填充劑通常佔每100重量份數聚合物基質之約1重量份數至約60重量份數、在一些實施例中約5重量份數至約50重量份數及在一些實施例中約15重量份數至約35重量份數。舉例而言，礦物填充劑可佔聚合物組合物之約1 wt.%至約50 wt.%、在一些實施例中約5 wt.%至約40 wt.%及在一些實施例中約10 wt.%至約30 wt.%。聚合物組合物中所採用礦物填充劑之性質可有所變化，例如礦物顆粒、礦物纖維(或「晶須」)等以及其摻合物。通常，聚合物組合物中所採用之礦物填充劑具有某一硬度值以幫助改良組合物之機械強度、黏著強度及表面性質。舉例而言，基於莫氏硬度表(Mohs hardness scale)，硬度值可為約2.0或更大、在一些實施例中約2.5或更大、在一些實施例中約3.0或更大、在一些實施例中約3.0至約11.0、在一些實施例中約3.5至約11.0及在一些實施例中約4.5至約6.5。
通常可在聚合物組合物中採用各種不同類型之礦物顆粒中之任一者，例如自以下各項形成者：天然及/或合成矽酸鹽礦物質，例如滑石粉、雲母、二氧化矽(例如非晶形二氧化矽)、氧化鋁、多水高嶺土、高嶺石、伊利石、蒙脫石、蛭石、山軟木石、葉臘石、矽酸鈣、矽酸鋁、矽灰石等；硫酸鹽；碳酸鹽；磷酸鹽；氟化物；硼酸鹽；等等。尤其適宜者係具有期望硬度值之顆粒，例如碳酸鈣(CaCO 3，莫氏硬度為3.0)、碳酸銅氫氧化物(Cu 2CO 3(OH) 2，莫氏硬度為4.0)、氟化鈣(CaFl 2，莫氏硬度為4.0)、焦磷酸鈣(Ca 2P 2O 7，莫氏硬度為5.0)、無水磷酸二鈣(CaHPO 4，莫氏硬度為3.5)、水合磷酸鋁(AlPO 4·2H 2O，莫氏硬度為4.5)、二氧化矽(SiO 2，莫氏硬度為5.0-6.0)、矽酸鋁鉀(KAlSi 3O 8，莫氏硬度為6)、矽酸銅(CuSiO 3·H 2O，莫氏硬度為5.0)、硼矽酸鈣氫氧化物(Ca 2B 5SiO 9(OH) 5，莫氏硬度為3.5)、氧化鋁(AlO 2，莫氏硬度為10.0)、硫酸鈣(CaSO 4，莫氏硬度為3.5)、硫酸鋇(BaSO 4，莫氏硬度為3至3.5)、雲母(莫氏硬度為2.5-5.3)等以及其組合。
在某些實施例中，可期望採用「片狀」礦物填充劑以改良組合物之表面及機械性質。在該等實施例中，顆粒通常具有相對較高之縱橫比(例如平均直徑除以平均厚度)，例如約4或更大、在一些實施例中約10或更大及在一些實施例中約40至約250。顆粒之平均直徑之範圍可(例如)為約5微米至約200微米、在一些實施例中約8微米至約150微米及在一些實施例中約10微米至約100微米，如使用雷射繞射技術根據ISO 13320:2009 (例如使用Horiba LA-960粒度分佈分析儀)所測定。同樣，平均厚度可為約2微米或更小、在一些實施例中約5奈米至約1微米及在一些實施例中約20奈米至約500奈米。片狀顆粒通常係自天然及/或合成矽酸鹽礦物質(例如雲母、多水高嶺土、高嶺石、伊利石、蒙脫石、蛭石、山軟木石、葉臘石、矽酸鈣、矽酸鋁、矽灰石等)所形成。舉例而言，雲母尤其適宜。通常可採用任何形式之雲母，包含(例如)白雲母(muscovite) (KAl 2(AlSi 3)O 10(OH) 2)、黑雲母(biotite) (K(Mg,Fe) 3(AlSi 3)O 10(OH) 2)、金雲母(phlogopite) (KMg 3(AlSi 3)O 10(OH) 2)、鋰雲母(lepidolite) (K(Li,Al) 2-3(AlSi 3)O 10(OH) 2)、海綠石(glauconite) (K,Na)(Al,Mg,Fe) 2(Si,Al) 4O 10(OH) 2)等。基於白雲母之雲母尤其適用於聚合物組合物。
當然，在其他實施例中，礦物顆粒可具有通常為粒狀或結節狀性質之形狀。在該等實施例中，顆粒可具有約0.5微米至約20微米、在一些實施例中約1微米至約15微米、在一些實施例中約1.5微米至約10微米及在一些實施例中約2微米至約8微米之中值大小(例如直徑)，如使用雷射繞射技術根據ISO 13320:2009 (例如使用Horiba LA-960粒度分佈分析儀)所測定。該等粒狀顆粒之實例可包含(例如)硫酸鋇。亦可採用礦物纖維，包含衍生自以下各項之彼等：矽酸鹽，例如島狀矽酸鹽、雙矽酸鹽、鏈狀矽酸鹽(例如鏈狀矽酸鈣，例如矽灰石；鏈狀矽酸鈣鎂，例如透閃石；鏈狀矽酸鈣鎂鐵，例如陽起石；鏈狀矽酸鎂鐵，例如直閃石；等)、頁矽酸鹽(例如頁矽酸鋁，例如山軟木石)、網狀矽酸鹽等；硫酸鹽，例如硫酸鈣(例如去水或無水石膏)；礦物棉(例如岩石或渣棉)；等等。尤其適宜者係具有期望硬度值之纖維，包含衍生自鏈狀矽酸鹽(例如矽灰石，莫氏硬度為4.5至5.0)之纖維，其可以商品名Nyglos® (例如Nyglos® 4W或Nyglos® 8)購自Nyco Minerals。礦物質纖維可具有約1微米至約35微米、在一些實施例中約2微米至約20微米、在一些實施例中約3微米至約15微米及在一些實施例中約7微米至約12微米之中值寬度(例如直徑)。礦物質纖維亦可具有較窄大小分佈。亦即，至少約60體積%纖維、在一些實施例中至少約70體積%纖維及在一些實施例中至少約80體積%纖維可具有上述範圍內之大小。除具有上述大小特徵外，礦物纖維亦可具有相對較高之縱橫比(平均長度除以中值寬度)以幫助進一步改良所得聚合物組合物之機械性質及表面品質。舉例而言，礦物纖維可具有約2至約100、在一些實施例中約2至約50、在一些實施例中約3至約20及在一些實施例中約4至約15之縱橫比。該等礦物纖維之體積平均長度可在(例如)約1微米至約200微米、在一些實施例中約2微米至約150微米、在一些實施例中約5微米至約100微米及在一些實施例中約10微米至約50微米之範圍內。 ii. 玻璃纖維
本發明之一個有益態樣在於，可達成良好介電性質而不不利地影響所得部件之機械性質。為幫助確保該等性質得以維持，通常期望聚合物組合物保持實質上不含習用纖維性填充劑(例如玻璃纖維)。因此，若真正採用，則玻璃纖維通常佔聚合物組合物之不超過約10 wt.%、在一些實施例中不超過約5 wt.%及在一些實施例中約0.001 wt. %至約3 wt.%。 iii. 可選添加劑
亦可在聚合物組合物中包含眾多種其他添加劑，例如潤滑劑、導電填充劑(例如碳纖維、石墨等)、導熱填充劑(例如碳黑、石墨、氮化硼等)、顏料、抗氧化劑、穩定劑、表面活性劑、蠟、阻燃劑、防滴添加劑、成核劑(例如氮化硼)、摩擦學劑(例如氟聚合物)、抗靜電填充劑(例如碳黑、碳奈米管、碳纖維、石墨、離子液體等)及經添加以增強性質及可處理性之其他材料。在聚合物組合物中可(例如)採用能夠禁得起液晶聚合物之處理條件且無實質分解之潤滑劑。該等潤滑劑之實例包含通常用作工程塑膠材料加工中之潤滑劑之類型之脂肪酸酯、其鹽、酯、脂肪酸醯胺、有機磷酸酯及烴蠟，包含其混合物。適宜脂肪酸通常具有約12個至約60個碳原子之骨架碳鏈，例如肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、褐黴酸、十八酸、十八碳四烯酸等。適宜酯包含脂肪酸酯、脂肪醇酯、蠟酯、甘油酯、二醇酯及複合酯。脂肪酸醯胺包含脂肪一級醯胺、脂肪二級醯胺、亞甲基及伸乙基雙醯胺及烷醇醯胺，例如棕櫚酸醯胺、硬脂酸醯胺、油酸醯胺、N,N’-伸乙基雙硬脂醯胺等。亦適宜者係脂肪酸金屬鹽，例如硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂等；烴蠟，包含石蠟、聚烯烴及氧化聚烯烴蠟以及微晶蠟。尤其適宜之潤滑劑係酸、硬脂酸之鹽或醯胺，例如新戊四醇四硬脂酸酯、硬脂酸鈣或N,N’-伸乙基雙硬脂醯胺。當採用時，潤滑劑通常佔聚合物組合物之約0.05 wt.%至約1.5 wt.%及在一些實施例中約0.1 wt.%至約0.5 wt.% (以重量計)。 II . 形成
可如業內已知使用各種不同技術中之任一者將用以形成聚合物組合物之組分組合至一起。在一特定實施例中，舉例而言，將液晶聚合物、貴金屬觸媒及其他可選添加劑在擠出機內熔融處理為混合物以形成聚合物組合物。可在單螺桿或多螺桿擠出機中於約250℃至約450℃之溫度下熔融捏合混合物。在一實施例中，可在包含多個溫度區之擠出機中熔融處理混合物。個別區之溫度通常設定為相對於液晶聚合物之熔融溫度在約-60℃至約25℃內。舉例而言，可使用雙螺桿擠出機(例如Leistritz 18-mm共轉全嚙合雙螺桿擠出機)熔融處理混合物。可使用通用螺桿設計來熔融處理混合物。在一實施例中，可藉助定量進料器將包含所有組分之混合物供給至第一筒之進料口中。在另一實施例中，可以已知方式在擠出機中之不同添加點處添加不同組分。舉例而言，可在進料口處施加液晶聚合物，且可在位於其下游之相同或不同溫度區處供應某些添加劑(例如貴金屬觸媒)。無論如何，可熔化所得混合物並混合，然後經由模具擠出。然後可在水浴中將經擠出聚合物組合物驟冷以進行固化並在製粒機中粒化，隨後乾燥。 III. 模製互連裝置
在某些實施例中，可在模製互連裝置中採用聚合物組合物。舉例而言，該裝置可含有包含本發明聚合物組合物之基板及一或多個電鍍於其上之導電元件。可使用各種不同模製技術來形成基板。適宜技術可包含(例如)注入模製、低壓注入模製、擠出壓縮模製、氣體注入模製、泡沫注入模製、低壓氣體注入模製、低壓泡沫注入模製、氣體擠出壓縮模製、泡沫擠出壓縮模製、擠出模製、泡沫擠出模製、壓縮模製、泡沫壓縮模製、氣體壓縮模製、插入模製、插銷模製等。舉例而言，可採用包含可在其內注入聚合物組合物之模具之注入模製系統。可控制注入器內時間並最佳化，從而聚合物基質並不預固化。在達到循環時間且筒已滿以便排出時，可使用活塞將組合物注入模腔中。亦可採用壓縮模製系統。正如注入模製，亦在模具內使聚合物組合物成型為期望物件。可使用任何已知技術將組合物置於壓縮模具中，例如藉由自動化機器人臂拾取。可將模具之溫度維持於聚合物基質之固化溫度或上文該溫度期望時間段以容許固化。然後可藉由使模製產物達到低於熔融溫度之溫度來將其固化。可將所得產物去模。可調節每一模製製程之循環時間以適用聚合物基質，達成充分結合，並增強總製程生產力。
可使用各種已知電鍍技術中之任一者將導電元件沈積於基板上，例如電解電鍍、無電電鍍、數位印刷、氣溶膠噴射印刷等。導電元件可含有各種導電材料中之一或多者，例如金屬，例如金、銀、鎳、鋁、銅以及其混合物或合金。在一實施例中，舉例而言，導電元件可包含銅及/或鎳(例如純金屬或其合金)。若期望，則可首先在基板上形成晶種層以促進電鍍製程。形成期望互連圖案之方法可如熟習此項技術者所已知而有所變化。舉例而言，在某些情形下，可首先基於期望電路互連圖案在基板之表面上形成圖案。此可使用各種已知技術來達成，例如雷射燒蝕或圖案化、電漿蝕刻、紫外光處理、酸蝕刻等。在形成之後，然後可使用期望導電元件電鍍所得互連圖案。然而，在其他情形下，可電鍍基板之表面(例如整個表面)且隨後使用(例如)上文所提及技術燒蝕以形成期望互連圖案。在一實施例中，舉例而言，可雷射燒蝕電鍍表面以形成期望互連圖案。
不論採用何種方法，亦可基於業內已知技術來選擇表面電鍍方式。在一實施例中，舉例而言，可使基板之表面與含有貴金屬(例如鈀、鉑、銥、銠等以及其混合物)之活化溶液接觸。鈀尤其適宜。因在聚合物組合物內存在貴金屬觸媒，故活化溶液可展現良好基板黏著性以供後續電鍍操作用。當然，在某些情形下，貴金屬觸媒本身可用作活化劑，從而無需後續溶液。在任何情形下，在任何可選活化步驟之後，可(例如)經由無電及/或電解電鍍在基板上形成第一金屬層。無電電鍍可經由自催化反應發生，其中沈積於表面上之金屬用作供進一步沈積用之觸媒。通常，將鎳及/或銅無電電鍍於基板之表面上。可(例如)使用含有鎳鹽(例如硫酸鎳)之溶液來達成無電鍍鎳。亦可採用電解電鍍，在此期間使基板與金屬溶液接觸並經受電流以引發金屬之沈積。若期望，則可在電鍍之前使用各種已知技術將基板之表面粗糙化，例如雷射燒蝕、電漿蝕刻、紫外光處理、氟化等。該粗糙化尤其可幫助促進期望互連圖案中之電鍍。另外，亦可對基板實施一或多個其他步驟以形成最終金屬塗層。舉例而言，可將第二金屬層電解沈積於第一金屬層(例如電解及/或無電電鍍之銅及/或鎳)上。第二金屬層可包含(例如)銅或鎳。在某些實施例中，亦可將一或多個其他金屬層(例如銅及/或鎳)電解沈積於第二金屬層上。 Ⅳ. 天線系統
模製互連裝置可尤其適用於天線系統中。在該等實施例中，電鍍導電元件可為天線元件(例如天線共振元件)。導電元件可形成各種不同類型之天線，例如具有自貼片天線元件、倒F天線元件、封閉及開放狹槽天線元件、環形天線元件、單極、偶極、平面倒F天線元件、該等設計之混合體等形成之共振元件之天線。所得天線系統可採用於各種不同電子組件中。作為一實例，可在電子組件(例如桌上型電腦、可攜式電腦、手持式電子裝置等)中形成天線系統。在一適宜構形中，在相對緊湊之可攜式電子組件之其中可用內部空間相對較小之外殼中形成該天線系統。適宜可攜式電子組件之實例包含蜂巢式電話、膝上型電腦、較小可攜式電腦(例如超可攜式電腦、筆記型電腦及平板電腦)、腕表裝置、墜飾裝置、耳機及聽筒裝置、具有無線通信能力之媒體播放器、手持式電腦(有時亦稱為個人數位助理)、遠程控制器、全球定位系統(GPS)裝置、手持式遊戲裝置等。天線亦可與其他組件整合，例如手持式裝置之相機模組、揚聲器或電池蓋。
一種尤其適宜之電子組件展示於圖1-2中，其係具有蜂巢式電話能力之手持式裝置10。如圖1中所展示，裝置10可具有自塑膠、金屬、其他適宜介電材料、其他適宜導電材料或該等材料之組合形成之外殼12。可於裝置10之前表面上提供顯示器14，例如觸控螢幕顯示器。裝置10亦可具有揚聲器埠40及其他輸入-輸出埠。一或多個按鈕38及其他使用者輸入裝置可用於收集使用者輸入。如圖2中所展示，亦於裝置10之後表面42上提供26，但應理解天線系統通常可位於裝置之任何期望位置處。可使用各種已知技術中之任一者將天線系統電連接至電子裝置內之其他組件。再次參照圖1-2，舉例而言，外殼12或外殼12之一部分可用作天線系統26之導電接地平面。此更特定地圖解說明於圖3中，該圖將天線系統26展示為在正天線饋送終端54及接地天線饋送終端56處由射頻源52饋電。正天線饋送終端54可耦合至天線共振元件58，且接地天線饋送終端56可耦合至接地元件60。共振元件58可具有主臂46及連接主臂46與接地元件60之短路分支48。
亦考慮用於電連接天線系統之各種其他構形。在圖4中，舉例而言，天線系統係基於單極天線構形且共振元件58具有曲折蛇形路徑形狀。在該等實施例中，饋送終端54可連接至共振元件58之一端，且接地饋送終端56可耦合至外殼12或另一適宜接地平面元件。在另一實施例中，如圖5中所展示，導電天線元件62經構形以界定閉合狹槽64及開放狹槽66。可使用正天線饋送終端54及接地天線饋送終端56向自結構62形成之天線饋電。在此類配置中，狹槽64及66用作天線元件26之天線共振元件。狹槽64及66之大小可經構形以便天線元件26在期望通信頻帶中(例如2.4 GHz及5 GHz等)操作。天線系統26之另一可能構形展示於圖6中。在此實施例中，天線元件26具有貼片天線共振元件68且可使用正天線饋送終端54及接地天線饋送終端56饋電。接地元件60可與外殼12或裝置10中之其他適宜接地平面元件相關聯。圖7展示可用於天線系統26之天線元件之又一闡釋性構形。如所展示，天線共振元件58具有兩個主臂46A及46B。臂46A短於臂46B且因此與較臂46A高之操作頻率相關聯。藉由使用兩個或更多個具有不同大小之單獨共振元件結構，天線共振元件58可經構形以覆蓋較寬帶寬或大於所關注單一通信頻帶。
在本發明之某些實施例中，聚合物組合物可尤其適用於基站、轉發器(例如「飛蜂巢」)、中繼站、終端、使用者裝置及/或5G系統之其他適宜組件中所用之高頻天線及天線陣列。如本文中所使用，「5G」通常係指藉由射頻信號進行之高速資料通信。5G網路及系統能夠以遠快於前幾代資料通信標準(例如「4G」、「LTE」)之速率進行資料通信。舉例而言，如本文中所使用，「5G頻率」可係指1.5 GHz或更高、在一些實施例中約2.0 GHz或更高、在一些實施例中約2.5 GHz或更高、在一些實施例中約3.0 GHz或更高、在一些實施例中約3 GHz至約300 GHz或更高、在一些實施例中約4 GHz至約80 GHz、在一些實施例中約5 GHz至約80 GHz、在一些實施例中約20 GHz至約80 GHz及在一些實施例中約28 GHz至約60 GHz之頻率。已發佈量化5G通信之要求之各種標準及規範。作為一實例，國際電信聯盟(International Telecommunications Union, ITU)在2015年發佈國際移動通信(International Mobile Telecommunications)-2020 (「IMT-2020」)標準。IMT-2020標準規定了5G之各種資料傳輸準則(例如下行鏈路及上行鏈路資料速率、潛時等)。IMT-2020標準將上行鏈路及下行鏈路峰值資料速率定義為5G系統必須支持之上載及下載資料之最小資料速率。IMT-2020標準將下行鏈路峰值資料速率要求設定為20 Gbit/s且將上行鏈路峰值資料速率設定為10 Gbit/s。作為另一實例，第3代合夥專案(3GPP)最近發佈了稱為「5G NR」之5G新標準。3GPP在2018年出版了定義「第1期」 5G NR標準化之「第15版」。3GPP通常將5G頻帶定義為「頻率範圍1」 (FR1) (包含低於6GHz之頻率)及「頻率範圍2」 (FR2) (作為介於20-60 GHz之間之頻帶)。根據由3GPP發佈之標準(例如第15版(2018))及/或IMT-2020標準，本文所闡述之天線系統可滿足或符合「5G」。
為在高頻下達成高速資料通信，天線元件及陣列可採用可改良天線性能之較小特徵大小/間隔(例如細節距技術)。舉例而言，特徵大小(天線元件之間之間隔、天線元件之寬度)等通常取決於傳播穿過基板電介質(上面形成有天線元件)之期望傳輸及/或接收射頻之波長(「λ」) (例如nλ/4，其中n係整數)。另外，可採用波束形成及/或波束轉向來促進穿過多個頻率範圍或通道之接收及傳輸(例如多進多出(MIMO)、大規模MIMO)。
高頻5G天線元件可具有各種構形。舉例而言，5G天線元件可為或包含共平面波導元件、貼片陣列(例如網格貼片陣列)、其他適宜5G天線構形。天線元件可經構形以提供MIMO、大規模MIMO功能性、波束轉向及諸如此類。如本文中所使用，「大規模」 MIMO功能性通常係指提供大量具有天線陣列之傳輸及接收通道，例如8傳輸(Tx)及8接收(Rx)通道(縮寫為8×8)。大規模MIMO功能性可提供為8×8、12×12、16×16、32×32、64×64或更大。
天線元件可具有各種構形及配置且可使用各種製造技術來製作。作為一實例，天線元件及/或相關元件(例如接地元件、饋電線等)可採用細節距技術。細節距技術通常係指組件或引線之間之較小或精細間隔。舉例而言，特徵大小/尺寸及/或天線元件之間(或天線元件與接地平面之間)之間隔可為約5,000微米或更小、在一些實施例中約3,000微米或更小、在一些實施例中1,500微米或更小、在一些實施例中750微米或更小(例如中心至中心間隔為1.5 mm或更小)、650微米或更小、在一些實施例中550微米或更小、在一些實施例中450微米或更小、在一些實施例中350微米或更小、在一些實施例中250微米或更小、在一些實施例中150微米或更小、在一些實施例中100微米或更小及在一些實施例中50微米或更小。然而，應理解，可在本發明範圍內採用更小及/或更大之特徵大小及/或間隔。
因該等較小特徵尺寸，可達成在較小佔用面積中具有大量天線元件之天線系統。舉例而言，天線陣列之平均天線元件濃度可大於10個天線元件/平方公分、在一些實施例中大於50個天線元件/平方公分、在一些實施例中大於200個天線元件/平方公分、在一些實施例中大於1,000個天線元件/平方公分、在一些實施例中大於3,000個天線元件/平方公分及在一些實施例中大於約5,000個天線元件/平方公分。天線元件之該緊湊配置可在天線區域之每單位面積中提供較大數量之MIMO功能性通道。舉例而言，通道數量可對應於(例如等於或成正比)天線元件之數量。
參照圖8，展示5G天線系統100之一實施例，其亦包含基站102、一或多個中繼站104、一或多個使用者計算裝置106、一或多個Wi-Fi轉發器108 (例如「飛蜂巢」)及/或5G天線系統100之其他適宜天線組件。中繼站104可經構形以藉由中繼或「轉發」基站102與使用者計算裝置106及/或中繼站104之間之信號來促進基站102與使用者計算裝置106及/或其他中繼站104之通信。基站102可包含經構形以針對中繼站104、Wi-Fi轉發器108及/或直接針對使用者計算裝置106接收及/或傳輸射頻信號112之MIMO天線陣列110。使用者計算裝置106未必限於本發明且包含諸如5G智慧型手機等裝置。
MIMO天線陣列110可採用波束轉向來相對於中繼站104聚焦或引導射頻信號112。舉例而言，MIMO天線陣列110可經構形以調節相對於X-Y平面之仰角114及/或定義於Z-Y平面中且相對於Z方向之迎波角116。類似地，中繼站104、使用者計算裝置106、Wi-Fi轉發器108中之一或多者可採用波束轉向以藉由定向調諧裝置104、106、108相對於基站102之MIMO天線陣列110之靈敏性及/或功率傳輸(例如藉由調節各別裝置之相對仰角及/或相對方位角中之一或兩者)來改良相對於MIMO天線陣列110之接收及/或傳輸能力。
圖9A及9B分別圖解說明實例性使用者計算裝置106之俯視及側視圖。使用者計算裝置106可包含一或多個天線元件200、202 (例如配置為各別天線陣列)。參照圖9A，天線元件200、202可經構形以在X-Y平面中實施波束轉向(如藉由箭頭204、206所圖解說明且對應於相對方位角)。參照圖9B，天線元件200、202可經構形以在Z-Y平面中實施波束轉向(如藉由箭頭204、206所圖解說明)。
圖10繪示使用各別饋電線304 (例如使用前端模組)連接之複數個天線陣列302之簡化示意圖。天線陣列302可安裝至基板308之側表面306，該基板可自本發明之聚合物組合物形成。天線陣列302可包含複數個垂直連接之元件(例如呈網格陣列形式)。因此，天線陣列302可通常平行於基板308之側表面306而延伸。可視情況在基板308之側表面306上提供屏蔽罩，從而天線陣列302相對於基板308位於屏蔽罩之外側。天線陣列302中垂直連接之元件之間之垂直間隔距離可對應於天線陣列302的「特徵大小」。因此，在一些實施例中，該等間隔距離可相對較小(例如小於約750微米)，從而天線陣列302係「細節距」天線陣列302。
圖11圖解說明共平面波導天線400構形之側視圖。一或多個共平面接地層402可與天線元件404 (例如貼片天線元件)平行配置。另一接地層406可與天線元件由基板408隔開，該基板可自本發明之聚合物組合物形成。一或多個其他天線元件410可與天線元件404由第二層或基板412隔開，該第二層或基板亦可自本發明之聚合物組合物形成。尺寸「G」及「W」可對應於天線400之「特徵大小」。「G」尺寸可對應於天線元件404與共平面接地層406之間之距離。「W」尺寸可對應於天線元件404之寬度(例如線寬)。因此，在一些實施例中，尺寸「G」及「W」可相對較小(例如小於約750微米)，從而天線400係「細節距」天線400。
圖12A圖解說明本發明之另一態樣之天線陣列500。天線陣列500可包含基板510 (其可自本發明之聚合物組合物形成)及形成於其上之複數個天線元件520。複數個天線元件520在X-及/或Y方向上之大小可大致相等(例如正方形或矩形)。複數個天線元件520在X-及/或Y方向上之間隔開可大致相等。天線元件520之尺寸及/或其間之間隔可對應於天線陣列500之「特徵大小」。因此，在一些實施例中，尺寸及/或間隔可相對較小(例如小於約750微米)，從而天線陣列係「細節距」天線陣列。如由省略號522所圖解說明，圖12中所圖解說明天線元件520之行數僅提供為實例。類似地，天線元件520之列數僅提供為實例。
可(例如)在基站中使用調諧天線陣列500來提供大規模MIMO功能性(例如如上文針對圖8所闡述)。更具體而言，可控制或調諧各個元件之間之射頻相互作用以提供多個傳輸及/或接收通道。可定向控制傳輸功率及/或接收靈敏性以聚集或引導射頻信號，例如如針對圖8之射頻信號112所闡述。調諧天線陣列500可在較小佔用面積中提供大量天線元件522。舉例而言，調諧天線500可具有1,000個天線元件/cm 2或更大之平均天線元件濃度。天線元件之該緊湊配置可在每一單位面積中提供更大數量之MIMO功能性通道。舉例而言，通道數量可對應於(例如等於或成正比)天線元件之數量。
圖12B圖解說明使用可視情況用於形成天線元件之雷射直接成型形成之天線陣列540。天線陣列540可包含複數個天線元件542及連接天線元件542 (例如與其他天線元件542、前端模組或其他適宜組件)之複數條饋電線544。天線元件542可具有各別寬度「w」以及其間之間隔距離「S 1」及「S 2」 (例如分別在X方向及Y方向)。可選擇該等尺寸以達成期望5G頻率下之5G射頻通信。更具體而言，可選擇尺寸以調諧天線陣列540，從而使用5G頻譜內之射頻信號來傳輸及/或接收資料。可基於基板之材料性質來選擇尺寸。舉例而言，「w」、「S 1」或「S 2」中之一或多者可對應於穿過基板材料之具有期望頻率之傳播波長(「λ」)的倍數(例如nλ/4，其中n係整數)。
作為一實例，λ可如下所述來計算： 其中c係光在真空中之速度， 係基板(或周圍材料)之介電常數， f係期望頻率。
圖12C圖解說明本發明態樣之實例性天線構形560。天線構形560可包含配置於基板564之平行長邊緣中之多個天線元件562，該基板可自本發明之聚合物組合物形成。各個天線元件562可具有調諧天線構形560以在期望頻率及/或頻率範圍下接收及/或傳輸之各別長度「L」 (及其間之間隔距離)。更具體而言，可基於在用於基板材料之期望頻率下之傳播波長λ來選擇該等尺寸，如上文參照圖12B所闡述。
圖13A至13C繪示可用於形成本發明態樣之天線元件及/或陣列之雷射直接成型製造製程之簡化順序圖。參照圖13A，可使用任何期望技術(例如注入模製)自本發明之聚合物組合物形成基板600。在某些實施例中，如圖13B中所展示，可使用雷射602活化雷射可活化添加劑以形成可包含天線元件及/或陣列中之一或多者之電路圖案604。舉例而言，雷射可熔化聚合物組合物中之導電顆粒以形成電路圖案604。參照圖13C，可將基板600浸沒於無電銅浴中以電鍍電路圖案604並形成天線元件、元件陣列、其他組件及/或其間之導電線。
可參照下列實例更佳地理解本發明。 測試方法
熔體黏度：可根據ISO 11443:2021在400 s -1或1,000 s -1之剪切速率及高於熔融溫度(例如約325℃) 15℃之溫度下使用Dynisco LCR7001毛細管流變儀來測定熔體黏度(Pa-s)。流變儀孔口(模頭)之直徑可為1 mm，長度為20 mm，L/D比為20.1，且入口角為180°。筒之直徑可為9.55 mm + 0.005 mm且桿之長度可為233.4 mm。
熔融溫度：熔融溫度(「Tm」)可藉由差示掃描量熱法(「DSC」)如業內已知來測定。熔融溫度係如藉由ISO 11357-3:2018測定之差示掃描量熱法(DSC)峰值熔融溫度。在DSC程序下，如ISO標準10350中所述使用在TA Q2000儀器上實施之DSC量測將試樣以20℃/分鐘加熱並冷卻。
負荷下變形溫度( 「DTUL 」)：可根據ISO 75-2:2013 (在技術上等效於ASTM D648)來測定負荷下變形溫度。更特定而言，可使長度為80 mm、厚度為10 mm且寬度為4 mm之測試帶試樣經受沿邊三點彎曲測試，其中指定負荷(最大外纖維應力)為1.8兆帕。可將樣品降低至聚矽氧油浴中，其中使溫度以2℃/分鐘升高直至其變形0.25 mm (對於ISO測試第75-2:2013號而言，0.32 mm)。
拉伸模數、 拉伸應力及拉伸伸長率：可根據ISO 527:2019 (在技術上等效於ASTM D638)來測試拉伸性質。可在長度為80 mm、厚度為10 mm且寬度為4 mm之相同測試帶試樣上進行模數及強度量測。測試溫度可為23℃且測試速度可為1 mm/min或5 mm/min。
撓曲模數、撓曲應力及撓曲伸長率：可根據ISO 178:2019 (在技術上等效於ASTM D790)來測試撓曲性質。可以64 mm載體跨距來實施此測試。可在未切割ISO 3167多用途棒之中央部分上運行測試。測試溫度可為23℃且測試速度可為2 mm/min。
沙爾皮衝擊強度：可根據ISO 179-1:2010 (在技術上等效於ASTM D256-10，方法B)來測試沙爾皮性質。此測試可使用1型樣品大小(長度為80 mm，寬度為10 mm且厚度為4 mm)來實施。在測試缺口衝擊強度時，缺口可為A型缺口(0.25 mm基底半徑)。可使用單齒研磨機自多用途棒中央切割樣品。測試溫度可為23℃。
介電常數(「Dk」)及耗散因子(「Df」)：使用已知分裂柱介電共振器技術測定介電常數(或相對靜態電容率)及耗散因子，如Baker-Jarvis等人，IEEE Trans. on Dielectric and Electrical Insulation, 5(4), p. 571 (1998)及Krupka等人，Proc. 7 thInternational Conference on Dielectric Materials: Measurements and Applications, IEEE Conference Publication No. 430 (Sept. 1996)中所闡述。更特定而言，將大小為80 mm × 90 mm × 3 mm之斑塊試樣或直徑為101.6 mm且厚度為3 mm之盤狀物插入兩個固定介電共振器之間。共振器量測樣品平面中之電容率分量。測試五(5)份試樣且記錄平均值。可使用分裂柱共振器來進行低吉赫區域(例如2 GHz)中之介電量測。
熱循環測試：將樣品置於溫度控制室中並在-30℃至100℃之溫度範圍內加熱/冷卻。首先，加熱試樣直至達到100℃之溫度，此時將其立即冷卻。在溫度達到-30℃時，將樣品立即再次加熱直至達到100℃。可在3小時時間段內實施二十三(23)個加熱/冷卻循環。 實例 1 至 2
自液晶聚合物(LCP 1)、雲母及貴金屬觸媒(於高嶺土上之0.25%鈀)之各種組合形成實例1-2。LCP 1係自48% HNA、25% BP、25% TA及2% HBA所形成。使用18-mm單螺桿擠出機實施複合。將試樣注入模製成斑塊部件(60 mm × 60 mm)。 表 1
   1 2
LCP 1 80 76.5
雲母 20 20
貴金屬觸媒 - 3.5
測試實例1-2之熱及機械性質。結果陳述於下表2中。 表 2
試樣 1 2
介電常數(2 GHz) 3.7 3.6
耗散因子(2 GHz) 0.0009 0.001
1.8 MPa下之DTUL (℃) 298 291
沙爾皮缺口(kJ/m 2) 8.6 4.5
拉伸強度(MPa) 179 149
拉伸模數(MPa) 12,795 10,305
拉伸伸長率(%) 2.32 2.59
撓曲強度(MPa) 205 183
撓曲模數(MPa) 12,888 11,395
撓曲伸長率(%) 2.92 3.07
1,000 s -1下之熔體黏度(Pa-s) 25.8 9.7
熔融溫度(℃，DSC之第1加熱) 339.7 340.0
熟習此項技術者可實踐本發明之該等及其他修改及變化形式，此並不背離本發明之精神及範圍。另外，應理解，各實施例之態樣可整體或部分地互換。另外，熟習此項技術者應瞭解，上述說明僅係作為實例，且並不意欲限制附隨申請專利範圍中所進一步闡述之本發明。
10:手持式裝置 12:外殼 14:顯示器 26:天線系統 38:按鈕 40:揚聲器埠 42:後表面 46:主臂 46A:主臂 46B:主臂 48:短路分支 52:射頻源 54:正天線饋送終端 56:接地天線饋送終端 58:天線共振元件 60:接地元件 62:導電天線元件/結構 64:閉合狹槽 66:開放狹槽 68:貼片天線共振元件 100:5G天線系統 102:基站 104:中繼站/裝置 106:使用者計算裝置 108:Wi-Fi轉發器/裝置 110:MIMO天線陣列 112:射頻信號 114:仰角 116:迎波角 200:天線元件 202:天線元件 204:箭頭 206:箭頭 302:天線陣列/「細節距」天線陣列 304:饋電線 306:側表面 400:共平面波導天線/「細節距」天線 402:共平面接地層 404:天線元件 406:接地層 408:基板 410:天線元件 412:第二層或基板 500:天線陣列/調諧天線陣列/調諧天線 510:基板 520:天線元件 522:省略號 540:天線陣列 542:天線元件 544:饋電線 560:天線構形 562:天線元件 564:基板 w:寬度 S 1:間隔距離 S 2:間隔距離 L:長度
本發明之全面且授權揭示內容(包含熟習此項技術者已知之其最佳模式)更特定地闡述於說明書之其餘部分中，包含對附圖之參照，其中：
圖1-2係可採用天線系統之電子組件之一實施例之各別前及後透視圖；
圖3係用於天線系統之一實施例之闡釋性倒F天線共振元件之俯視圖；
圖4係用於天線系統之一實施例之闡釋性單極天線共振元件之俯視圖；
圖5係用於天線系統之一實施例之闡釋性狹槽天線共振元件之俯視圖；
圖6係用於天線系統之一實施例之闡釋性貼片天線共振元件之俯視圖；
圖7係用於天線系統之一實施例之闡釋性多分支倒F天線共振元件之俯視圖；
圖8繪示本發明態樣之5G天線系統，該天線系統包含基站、一或多個中繼站、一或多個使用者計算裝置、一或多個Wi-Fi轉發器；
圖9A圖解說明根據本發明態樣之包含5G天線之實例性使用者計算裝置之俯視圖；
圖9B圖解說明根據本發明態樣之圖9A中包含5G天線之實例性使用者計算裝置之側視圖；
圖10圖解說明圖9A之使用者計算裝置之一部分之放大圖；
圖11圖解說明根據本發明態樣之共平面波導天線陣列構形之側視圖；
圖12A圖解說明根據本發明態樣之具有大規模多進多出構形之天線陣列；
圖12B圖解說明根據本發明態樣之使用雷射直接成型形成之天線陣列；且
圖12C圖解說明根據本發明態樣之實例性天線構形。
10:手持式裝置
12:外殼
14:顯示器
38:按鈕
40:揚聲器埠

Claims (42)

  1. 一種可鍍聚合物組合物，其包括分佈於含有至少一種高環烷熱致液晶聚合物之聚合物基質內之貴金屬觸媒，該液晶聚合物包含約10 mol.%或更高之量之衍生自環烷羥基羧酸及/或二羧酸之重複單元，其中該聚合物組合物在2 GHz之頻率下測定，展現約0.01或更小之耗散因子。
  2. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該聚合物組合物在2 GHz之頻率下展現約5或更小之介電常數。
  3. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該組合物在1,000 s -1之剪切速率及約大於該聚合物組合物之熔融溫度約15℃之溫度下測定，展現約0.1 Pa-s至約50 Pa-s之熔體黏度。
  4. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該聚合物組合物具有約280℃至約400℃之熔融溫度。
  5. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該聚合物組合物在1.8 MPa下測定，展現約200℃或更高之負荷下變形溫度。
  6. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該液晶聚合物佔該聚合物組合物之約50 wt.%至約99 wt.%。
  7. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該高環烷熱致液晶聚合物含有衍生自一或多種芳香族二羧酸、一或多種芳香族羥基羧酸或其組合之重複單元。
  8. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該等芳香族羥基羧酸包含4-羥基苯甲酸、6-羥基-2-萘甲酸或其組合。
  9. 如請求項7之可鍍聚合物組合物，其中該等芳香族二羧酸包含對苯二甲酸、間苯二甲酸、2,6-萘二甲酸或其組合。
  10. 如請求項7之可鍍聚合物組合物，其中該高環烷熱致液晶聚合物進一步含有衍生自一或多種芳香族二醇之重複單元。
  11. 如請求項10之可鍍聚合物組合物，其中該等芳香族二醇包含對苯二酚、4,4’-聯苯酚或其組合。
  12. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該熱致液晶聚合物係完全芳香族的。
  13. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該液晶聚合物含有約30 mol.%或更高之量之衍生自6-羥基-2-萘甲酸之重複單元。
  14. 如請求項13之可鍍聚合物組合物，其中該液晶聚合物以約5至約40之莫耳比率含有衍生自6-羥基-2-萘甲酸及4-羥基苯甲酸之重複單元。
  15. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該聚合物組合物進一步包括礦物填充劑。
  16. 如請求項15之可鍍聚合物組合物，其中該礦物填充劑具有約2或更高之硬度值。
  17. 如請求項15之可鍍聚合物組合物，其中該礦物填充劑係呈縱橫比為約4或更大之片狀顆粒形式。
  18. 如請求項15之可鍍聚合物組合物，其中該微粒填充劑包含雲母。
  19. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該礦物填充劑佔每100重量份數之該聚合物基質之約1重量份數至約60重量份數。
  20. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該觸媒含有包含鈀、銥、釕、鉑、銠或其合金或組合之貴金屬組分。
  21. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該觸媒含有包含鈀之貴金屬組分。
  22. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該觸媒包含由基質材料支撐之貴金屬組分。
  23. 如請求項22之可鍍聚合物組合物，其中該材料包含矽酸鹽。
  24. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該觸媒包含佔每100重量份數之該聚合物基質之約0.1重量份數至約6重量份數之貴金屬組分。
  25. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該觸媒佔每100重量份數之該聚合物基質之約0.5重量份數至約20重量份數。
  26. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該組合物不含玻璃纖維。
  27. 如請求項1之可鍍聚合物組合物，其中該組合物不含雷射可活化添加劑。
  28. 一種模製互連裝置，其包括具有上面鍍有至少一個導電元件之表面之基板，其中該基板包括如請求項1之聚合物組合物。
  29. 如請求項28之模製互連裝置，其中該導電元件包含銅、鎳或其組合。
  30. 一種形成如請求項28之模製互連裝置之方法，其中該方法包括在該基板之該表面上形成互連圖案且然後電鍍該基板之該圖案化表面。
  31. 一種形成如請求項28之模製互連裝置之方法，其中該方法包括電鍍該基板之該表面且然後在該基板之該經電鍍表面上形成互連圖案。
  32. 如請求項30之方法，其中該互連圖案係藉由包含雷射燒蝕之方法形成。
  33. 如請求項30之方法，其中該電鍍包含無電電鍍、電解電鍍或其組合。
  34. 一種包括如請求項28之模製互連裝置之天線系統，其中該導電元件係經構形以傳輸及/或接收射頻信號之天線元件。
  35. 如請求項34之天線系統，其中該等射頻信號係5G信號。
  36. 如請求項34之天線系統，其中該天線元件具有小於約5,000微米之特徵大小。
  37. 如請求項34之天線系統，其中複數個天線元件形成於該基板之該表面上。
  38. 如請求項37之天線系統，其中該等天線元件間隔開小於約3,000微米之間隔距離。
  39. 如請求項37之天線系統，其中該等天線元件包括至少16個天線元件。
  40. 如請求項37之天線系統，其中該等天線元件配置成陣列。
  41. 如請求項40之天線系統，其中該陣列經構形為至少8個傳輸通道及至少8個接收通道。
  42. 如請求項40之天線系統，其中該陣列具有大於10個天線元件/平方公分之平均天線元件濃度。
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