柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料及其制造方法与流程

文档序号:14379600阅读:334来源:国知局
本发明涉及一种具有三维导电层的柔性高分子复合材料及其制造方法,具体涉及的是一种在绝缘性高分子基材上实现耐温、耐湿、镀层结合牢固的柔韧可弯曲三维导电层的复合材料及其制造方法。该复合材料可按设计要求在特定区域内形成三维立体结构导电线路,用于天线及智能可穿戴的柔性部件。背景技求随着电子设备的高集成化、超小型化和传输高速化的快速发展,促成了微波通信、微波器件和微波网络向超小、超轻和超薄方向迅猛发展。其中,电子器件小型化中的一个重大进展,便是对三维模塑互连(3d-mid)技术的运用,其可使器件的电气性能及机械性能实现高度集成。实现这种新技术的工艺被称为激光直接线路成型工艺(laserdirectstructuring,lds)。在20世纪90年代,美国rice大学的m.schumann和r.sauerbrey教授便报道了波长为248nm的krf激光器均匀地照射聚酰亚胺(pi)和聚苯并咪噻(pbi)可以使其由绝缘体变为导体(appl.phys.lett.l991,58(5),428-430;j.appl.phys.1993,73(6),3001-3006)。后来有人将醋酸钯溶于二甲基甲酰胺中,然后将其涂覆于塑料表面,再用准分子激光器以波长248nm进行活化,可以使电路结构区域金属化,但却很难获得结合力牢固的沉淀金属电路(galvanotechnin,1990年,81卷,第l0期)。美国专利us5599592a报道了将sb2o3与热塑性树脂复合后再用红外激光活化,能产生便于化学镀的金属核,但其金属层与塑料基材间的结合力较弱,且sb2o3又是致癌化合物,难规模化生产。us2004/0241422a和us7060421还分别报道了将含铜、镍、钴、铁等的abo2型或ab2o4型的尖晶石结构无机物与热塑性树脂复合后制成型材,然后再用紫外激光(波长为248nm或308nm)或红外激光(波长l,064nm或10,600nm)进行活化,还原出单质的金属晶核,并通过化学镀在塑料基体上形成金属层,但该法要求设备与操作工艺十分严挌,工艺控制难度大。公开号cn1234960a的中国专利公开一种适于lds技术的复合物,是将二乙酸钯与芳基二酮有机配体在二甲基甲酰胺中配位生成的有机钯配合物溶液,再渗入到热解硅酸盐组成的载体颗粒,然后再与聚合物混合经造粒、注塑成型,最后在激光照射下使有机钯配合物裂解释放出钯金属核,再用化学镀使型材表面金属化成电路结构。该方法虽然可以使金属电路与基板有较强的结合力,但昂贵的二乙酸钯则导致了此技术的成本较高。公开号cn101859613a的中国专利公开了一种改性草酸二酮配合物与热塑性树脂及添加剂组成的复合物,但其重点涉及的是lds工艺的改进。公开号cn101747650a的中国专利还提供了一种塑料组合物,其主要成份是塑料基材、催化剂与铜铁矿型结构的复合氧化物,可用于促进化学镀。最近,王萌等报道了用nd/yag激光器发射的1064nm波长的激光对聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)材料的表面进行三维立体照射,从而可实现选择性化学镀(天津大学学报2011,44(ll),1019-1023;中国激光,2010,37(12);3155-3161)。但上述专利及文献公开的技术方案中都涉及严格的工艺控制条件,且对制造设备要求较高,因而不利于推广生产。技术实现要素:本发明旨在克服现有技术中存在的上述缺陷,提供一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料及其制造方法。该复合材料为一种在绝缘性高分子基材上实现的三维立体导电层,其耐高温、高湿,镀层结合牢固,柔韧可弯折,对于制成的三维立体结构导电线路具有选择性,同时该复合材料制造工艺条件易控,对设备要求不高,易于工业化推广实施。为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料,原料按重量配比的组成包括:高分子基材51.5-81份激光活化剂5-10份无机粗化剂10-30份分散剂0.2-1.2份表面改性剂0.3-1.6份抗氧剂0.5-1.0份粉末粘附剂0.5-1.0份色粉0-10份所述的高分子基材为介电常数ε=1.9–2.5、介电损耗正切tgδ=1-3×l0-3的绝缘性高分子材料,呈粉状或粒状。进一步,所述的高分子基材选自共聚聚丙烯(ppr),均聚聚丙烯(pph),聚四氟乙烯(ptfe),热塑性弹性体(tpe,tpu等),聚氨酯热塑性弹性体,高密度聚乙烯(hdpe),中密度聚乙烯(mdpe),线性低密度聚乙烯(lldpe),超高密度聚乙烯(shdpe),玻纤增强聚丙烯(gfr-pp),乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(eva)或乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)中的一种。更进一步,所述的高分子基材优选共聚聚丙烯(ppr)、均聚聚丙烯(pph)。所述的激光活化剂为以下的一种或任意两种的混合物:尖晶石结构的亚铬酸铜(cucr2o4),钙钛矿结构的钛酸铜(cutio3),磷酸铜(cu3(po4)2),酸式磷酸氢铜(cuhpo4),碱式磷酸铜(cupo4oh),二氧化锡(sno2)等。进一步,所述的激光活化剂优选亚铬酸铜(cucr2o4)或碱式磷酸铜(cupo4oh)粉体,粒径为200nm-2µm。所述的无机粗化剂选自轻质碳酸钙(轻钙),重质碳酸钙(重钙),磷酸氢钙(cahpo4),磷酸钙(ca3(po4)2),硫酸钙(caso4),白碳黑(sio2),高岭土,滑石粉中的一种或任意两种的混合物,为粒径1.5µm-20µm的粉体。进一步,所述的无机粗化剂优选轻质碳酸钙或重质碳酸钙,或者是二者以任意比例的混合物。所述的分散剂选自果胶,聚丙烯酰胺,硫酸镁,全氟辛酸或甲基纤维素中的一种。所述的表面改性剂为烷氧基型的钛酸酯偶联剂,具体选自南京曙光化工,型号ndz-101,ndz-l02,ndz-201,tc-l0l,tc-114中的一种。进一步,所述的表面改性剂优选钛酸酯偶联剂ndz-101。所述的抗氧剂选自抗氧剂1010与抗氧剂168的组合。所述的粉末粘附剂可选择硅油或液体石蜡,优选液体石蜡。所述的色粉可选择硫酸钙,滑石粉,金红石型钛白粉等。进一步,所述的色粉优选金红石型钛白粉,如美国杜邦902钛白粉。所述柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料的制造方法是:将原料于混合机中混合,经双螺杆挤出机挤出造粒及注塑成型后,在三维镭雕设备上,按事先输入的cad三维结构的电路图,用激光选择性进行三维镭雕,被高能激光镭雕过的表面,原料分解形成的包括有金属元素在内的凹坑和/或空穴结构的金属化粗糙表面,这些分解形成的金属cu2+,在化学镀工艺中通过自催化效应实现沉铜和厚铜,形成具有三维立体电路结构的射频电子部件复合材料,其具体工艺步骤如下:(1)将原料于混合机中进行混合,再经双螺杆挤出机挤出造粒,得到塑料颗粒料;挤出工艺条件如下:螺杆转速控制在200-500r/min,优选200r/min,各段操作温度分别为:一区180℃-190℃,二区200℃-210℃,三区200℃-210℃,四区200℃-210℃,五区200℃-210℃,六区200℃-210℃,七区180℃-190℃,机头温度200-210℃;(2)将步骤(1)制得的颗粒料加入注塑机中注塑成型为塑胶制件;注塑温度220℃-240℃、注塑压力60mpa、射嘴温度210℃;(3)将步骤(2)制得的塑胶制件放入三维镭雕设备的夹具中,按事先输入3d镭雕机中的cad加工电路图用激光进行三维镭雕;激光输出功率为3-12w,激光波长1064nm,镭雕时间0.2-0.3s,线速度2000mm/s;(4)将经镭雕后的塑胶制件于酸或碱中浸渍至少30分钟,对其表面进行除油和表面粗化处理,以进一步增加金属镀层的附着力;(5)将粗化后的塑胶制件放入化学镀铜药水中进行化学镀,在化学镀中,第一步沉铜工艺,温度控制在50-52℃、时间8-12min;第二步厚铜工艺,温度控制在60-65℃、时间20-25min;第三步镀镍工艺,温度控制在80-81℃、时间5-10min,形成金属化图案,即得具有三维立体电路结构的射频电子部件复合材料。所述三维镭雕设备选用德国乐普科(德国lpkf)公司生产的fusion2000型3d镭雕机。步骤(3)中,所述激光的发射光源为nd-yag,即钕-镱铝石榴石激光器。在激光输出功率3-12w下,本发明将镭雕时间控制在0.2-0.3s的目的在于,由于激光照射时间的长短将会影响价键的断裂程度,时间过短,辐射能不足以将配位键断裂;时间过长,则化合物发生辐照交联或分解。步骤(4)中,所述的酸为浓度60wt%的硫酸;所述的碱为浓度40wt%的氢氧化钠或浓度40wt%的氢氧化钾。步骤(5)中,所述的铜药水选自美国安美特或麦德美生产的lds化镀药水。为了更好的理解本发明的技术方案,再对本发明复合材料的制造原理进一步说明如下:本发明是按设计好的cad电路图,在塑胶表面上,以固定的激光能量作选择性镭雕,被激光照射到的部份,塑胶表面1-2微米深的有机高分子材料被碳化或气化,露出金属cu2+内核,化学镀铜过程中,通过特有的自催化效应,铜药水中的金属铜离子有选择性的沉积在激光镭雕过的区域,形成金属化镀层,没有被激光镭雕过的区域则无金属镀层沉积,从而形成选择性的金属化电路图案,由此制得具有三维立体电路结构的射频电子部件复合材料。为了保护镀铜层不被氧化,通常还要在镀铜层表面镀镍或镀金,出于成本控制考虑,通常是镀镍。与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益技术效果:1、本发明经原料混合、双螺杆挤出造粒、注塑成型后,该塑胶制件复合材料在3-12w低功率的激光照射下,极易在复合材料的表面将原料成分中键能较低的金属-金属键,金属-氧键,碳-碳键等打断并破坏其分子键结抅,使材料内部发生重组,从而使复合材料表面形成为包含有非晶态碳或微晶石墨,以及金属或金属氧化物的微粒,并以簇状结构共存,使复合材料的表面形成分布有凹坑(微坑)和/或空穴结构的金属化及粗糙化状态;为使塑胶制件的导电层更牢固,将其于强酸(浓度60wt%的硫酸)或强碱(浓度40wt%的氢氧化钠或氢氧化钾)中浸渍至少30分钟,塑胶制件表面即可被再粗化,同时,激光高能活化区内因材料组分的自身溶解将留下更多的孔洞,相对未粗化处理的制件,其比表面积可增加10倍以上;经过粗化处理后再实施化学电镀,即可获得耐高温、高湿,结合牢固的柔韧、可弯折的导电层,从而可按设计要求在特定区域内形成三维立体结构天线及用于智能可穿戴的柔性部件复合材料。2、本发明复合材料为一种在绝缘性高分子基材上实现的三维立体导电层,其耐高温、高湿,镀层结合牢固,柔韧可弯折,对于制成的三维立体电路结构的导电线路具有选择性,同时该复合材料制造工艺条件易控,对设备要求不高,易于工业化推广实施。附图说明图1为本发明复合材料产品示意图。具体实施方式以下通过实施例对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包括在本发明的范围内。实施例1~3一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料,原料按重量配比的组成详见表1:表1实施例1~3的原料组成及配比所述的共聚聚丙烯(ppr)半透明,选自齐鲁石化eps30r聚丙烯产品;所述的高密度聚乙烯(hdpe),选自齐鲁石化6098聚乙烯产品;所述的亚铬酸铜(cucr2o4)为黑色粉体,粒径为200nm-2µm;所述的重质碳酸钙为粒径1.5µm-20µm的白色粉体。实施例4一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料的制造方法,以实施例1中的原料为例,其工艺步骤如下:(1)将亚铬酸铜、重质碳酸钙、钛酸酯偶联剂、聚丙烯酰胺、抗氧剂1010与168的组合,于转速300r/min的高速混合机中混合5分钟,至粉体料充分混合均匀,取出,备用;将共聚聚丙烯粒料放入转速60r/min的低速混合机中,加入液体石蜡,搅拌10分钟,再将上述混合好的粉料,以转速60r/min低速搅拌30分钟后,取出,备用;将上述混合后的原料加入双螺杆挤出机中挤出造粒,螺杆转速控制在200r/min,各段操作温度分别为:一区180℃-190℃,二区200℃-210℃,三区200℃-210℃,四区200℃-210℃,五区200℃-210℃,六区200℃-210℃,七区180℃-190℃,机头温度200-210℃,得到塑料颗粒料;(2)将颗粒料加入注塑机中注塑成型为塑胶制件,注塑温度220℃-240℃;注塑压力60mpa;射嘴温度210℃;(3)按事先输入3d镭雕机中的cad加工电路图,将塑胶制件用激光输出功率3-6w、激光波长1064nm、线速度2000mm/s的德国乐普科公司(lpkf)fusion2000激光器,照射0.2-0.3秒进行三维镭雕,在塑胶制件表面上,经高能量激光镭雕过的表面,原料分解形成的包括有金属元素在内的凹坑和/或空穴结构的金属化粗糙表面;(4)将经镭雕后的塑胶制件于浓度60wt%的硫酸中浸渍30分钟,对其表面进行除油和表面粗化处理,以进一步增加金属镀层的附着力;(5)将粗化后的塑胶制件放入化学镀铜药水中进行化学镀,在化学镀中,第一步沉铜工艺,温度控制在50-52℃、时间8-12min;第二步厚铜工艺,温度控制在60-65℃、时间20-25min;第三步镀镍工艺,温度控制在80-81℃、时间5-10min,形成金属化图案,即得具有三维立体电路结构的射频电子部件复合材料。对该复合材料分别进行力学性能、热性能及电性能的测试,测试结果详见表2~4:表2力学性能测试结果表3热性能测试结果表4电性能测试结果从表2、表3、表4的测试结果可看出:该复合材料具有以下突出的性能优点:(1)具有非常好的韧性,断裂伸长率超过90%;(2)热变形温度超过120℃,完全能够满足化学镀镍最高82℃的工艺要求;(3)具有突出的电性能,介电常数仅2.5,损耗因数(1ghz)仅(1-2)×10-3,非常有利于高频信号的传输。实施例5~7一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料,原料按重量配比的组成详见表5:表5实施例5~7的原料组成及配比所述的共聚聚丙烯(ppr)半透明,选自齐鲁石化eps30r聚丙烯产品;所述的碱式磷酸铜(cupo4oh)为白色粉体,粒径为200nm-2µm;所述的轻质碳酸钙为粒径1.5µm-20µm的白色粉料;所述的金红石型钛白粉为粒径1.5µm-3µm白色粉体。实施例8一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料的制造方法,以实施例7中的原料为例,其工艺步骤如下:(1)将碱式磷酸铜、轻质碳酸钙、金红石型钛白粉、钛酸酯偶联剂、硫酸镁、抗氧剂1010与168的组合,于转速300r/min的高速混合机中混合5分钟,至粉体料充分混合均匀,取出,备用;将高密度聚乙烯粒料放入转速60r/min的低速混合机中,加入硅油,搅拌10分钟,再将上述混合好的粉料,加入转速60r/min低速搅拌机中搅拌30分钟后,取出,备用;将上述混合后的原料加入双螺杆挤出机中挤出造粒,螺杆转速控制在200r/min,各段操作温度分别为:一区180℃-190℃,二区200℃-210℃,三区200℃-210℃,四区200℃-210℃,五区200℃-210℃,六区200℃-210℃,七区180℃-190℃,机头温度200-210℃,得到塑料颗粒料;(2)将颗粒料加入注塑机中注塑成型为塑胶制件,注塑温度220℃-240℃;注塑压力60mpa;射嘴温度210℃;(3)按事先输入3d镭雕机中的cad加工电路图,将塑胶制件用激光输出功率6-9w、激光波长1064nm、线速度2000mm/s的德国乐普科公司(lpkf)fusion2000激光器,照射0.2-0.3秒进行三维镭雕,在塑胶制件表面上,经高能量激光镭雕过的表面,原料分解形成的包括有金属元素在内的凹坑和/或空穴结构的金属化粗糙表面;(4)将经镭雕后的塑胶制件于浓度40wt%的氢氧化钠中浸渍50分钟,对其表面进行除油和表面粗化处理;(5)将粗化后的塑胶制件放入化学镀铜药水中进行化学镀,在化学镀中,第一步沉铜工艺,温度控制在50-52℃、时间8-12min;第二步厚铜工艺,温度控制在60-65℃、时间20-25min;第三步镀镍工艺,温度控制在80-81℃、时间5-10min,形成金属化图案,即得具有三维立体电路结构的射频电子部件复合材料。对该复合材料分别进行力学性能、热性能及电性能的测试,测试结果详见表6~8:表6力学性能测试结果表7热性能测试结果表8电性能测试结果从表6、表7、表8的测试结果来看,该复合材料具有以下突出的性能优点:(1)与实施例1相比较,本实施例的复合材料也具有非常好的韧性,断裂伸长率超过78%,因金红石型增白颜料的加入,降低了材料的韧性,但拉伸强度及模量有所提高;(2)热变形温度超过90℃,能够满足化学镀镍最高82℃的工艺要求;(3)具有突出的电性能,介电常数仅2.6,损耗因数(1ghz)仅(2-3)×10-3,非常有利于高频信号的传输。实施例9~11一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料,原料按重量配比的组成详见表9:表9实施例9~11的原料组成及配比所述的共聚聚丙烯(ppr)半透明,选自齐鲁石化eps30r聚丙烯产品;所述的碱式磷酸铜(cupo4oh)为白色粉体,粒径为200nm-2µm;所述的重质碳酸钙为粒径1.5µm-20µm的白色粉体;所述的金红石型钛白粉为粒径1.5µm-3µm白色粉体。实施例12一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料的制造方法,以实施例9中的原料为例,其工艺步骤如下:(1)将碱式磷酸铜、轻质碳酸钙、金红石型钛白粉、钛酸酯偶联剂、全氟辛酸、抗氧剂1010与168的组合,于转速300r/min的高速混合机中混合5分钟,至粉体料充分混合均匀,取出,备用;将高密度聚乙烯粒料放入转速60r/min的低速混合机中,加入液体石蜡,搅拌10分钟,再将上述混合好的粉料,加入转速60r/min低速搅拌机中搅拌30分钟后,取出,备用;将上述混合后的原料加入双螺杆挤出机中挤出造粒,螺杆转速控制在200r/min,各段操作温度分别为:一区180℃-190℃,二区200℃-210℃,三区200℃-210℃,四区200℃-210℃,五区200℃-210℃,六区200℃-210℃,七区180℃-190℃,机头温度200-210℃,得到塑料颗粒料;(2)将颗粒料加入注塑机中注塑成型为塑胶制件,注塑温度220℃-240℃;注塑压力60mpa;射嘴温度210℃;(3)按事先输入3d镭雕机中的cad加工电路图,将塑胶制件用激光输出功率9-12w、激光波长1064nm、线速度2000mm/s的德国乐普科公司(lpkf)fusion2000激光器,照射0.2-0.3秒进行三维镭雕,在塑胶制件表面上,经高能量激光镭雕过的表面,原料分解形成的包括有金属元素在内的凹坑和/或空穴结构的金属化粗糙表面;(4)将经镭雕后的塑胶制件于浓度60wt%的硫酸中浸渍30分钟,对其表面进行除油和表面粗化处理;(5)将粗化后的塑胶制件放入化学镀铜药水中进行化学镀,在化学镀中,第一步沉铜工艺,温度控制在50-52℃、时间8-12min;第二步厚铜工艺,温度控制在60-65℃、时间20-25min;第三步镀镍工艺,温度控制在80-81℃、时间5-10min,形成金属化图案,即得具有三维立体电路结构的射频电子部件复合材料。对该复合材料分别进行力学性能、热性能及电性能的测试,测试结果详见表10~12:表10力学性能测试结果表11热性能测试结果表12电性能测试结果测试项目单位测试标准测试结果相对介电常数(1ghz)-iec602502.5损耗因数(1ghz)-iec602501.8×10-3体积电阻率ohm.miec60093>1.1e14表面电阻率ohmiec60093>1.2e16从表10、表11、表12的测试结果来看,该复合材料具有以下突出的性能优点:(1)与实施例8相比较,本实施例的复合材料也具有非常好的韧性,断裂伸长率超过78%,且随着粗化剂用量的增加,材料的韧性会有所下降;(2)热变形温度超过90℃,能够满足化学镀镍最高82℃的工艺要求;(3)具有突出的电性能,介电常数仅2.5,损耗因数(1ghz)在1.0-2.0×10-3,非常有利于高频信号的传输。对比例为考察无机粗化剂对塑胶制件化学镀后镀层附着力的影响,本对比例采用表13中的原料组成及配比制造复合材料,并与实施例9制得的复合材料进行对比,附着力按astmd3359-97标准进行检测,测试结果如表14所示:表13对比例及实施例9的原料组成及配比表14对比例及实施例9的复合材料附着力比较检测对象附着力等级对比例1b实施例94b从表13~14中可以明显看出,加入了10%(最低限值)无机粗化剂(以重质碳酸钙为例)的实施例9,化学镀后镀层的附着力明显好于没有加入无机粗化剂的对比例,粗化剂起到了非常明显的作用。实施例13-20原料按重量配比的组成详见以下表15:原料实施例13实施例14实施例15实施例16实施例17实施例18实施例19实施例20聚四氟乙烯55热塑性弹性体57.5聚氨酯热塑性弹性体56中密度聚乙烯60线性低密度聚乙烯59玻纤增强聚丙烯55.5乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(eva)58.5乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)57钛酸铜63磷酸铜475酸式磷酸氢铜18510二氧化锡65碳酸钙磷酸氢钙1510磷酸钙201015硫酸钙5220白碳黑105高岭土20155滑石粉2015果胶0.50.80.31.10.2甲基纤维素1.00.60.7钛酸酯偶联剂ndz-l021.21.51.60.7钛酸酯偶联剂tc-l0l0.30.50.60.9抗氧剂1010与168的组合0.50.80.60.90.70.51.01.0液体石蜡0.61.00.80.9硅油0.50.71.00.5硫酸钙7558滑石粉106109实施例21一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料的制造方法,以实施例14中的原料为例,其工艺步骤如下:(1)将原料于混合机中进行混合,再经双螺杆挤出机挤出造粒,得到塑料颗粒料;挤出工艺条件如下:螺杆转速控制在300r/min,优选200r/min,各段操作温度分别为:一区180℃-190℃,二区200℃-210℃,三区200℃-210℃,四区200℃-210℃,五区200℃-210℃,六区200℃-210℃,七区180℃-190℃,机头温度200-210℃;(2)将步骤(1)制得的颗粒料加入注塑机中注塑成型为塑胶制件,注塑温度220℃-240℃;注塑压力60mpa;射嘴温度210℃;(3)按事先输入3d镭雕机中的cad加工电路图,将塑胶制件用激光输出功率9-11w、激光波长1064nm、线速度2000mm/s的德国乐普科公司(lpkf)fusion2000激光器,照射0.2-0.3秒进行三维镭雕,在塑胶制件表面上,经高能量激光镭雕过的表面,原料分解形成的包括有金属元素在内的凹坑和/或空穴结构的金属化粗糙表面;(4)将经镭雕后的塑胶制件于浓度40wt%的氢氧化钠中浸渍30分钟,对其表面进行除油和表面粗化处理;(5)将粗化后的塑胶制件放入化学镀铜药水中进行化学镀,在化学镀中,第一步沉铜工艺,温度控制在50-52℃、时间8min;第二步厚铜工艺,温度控制在60-65℃、时间25min;第三步镀镍工艺,温度控制在80-81℃、时间5min,形成金属化图案,即得具有三维立体电路结构的射频电子部件复合材料。实施例22一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料的制造方法,以实施例16中的原料为例,其工艺步骤如下:(1)将原料于混合机中进行混合,再经双螺杆挤出机挤出造粒,得到塑料颗粒料;挤出工艺条件如下:螺杆转速控制在400r/min,各段操作温度分别为:一区180℃-190℃,二区200℃-210℃,三区200℃-210℃,四区200℃-210℃,五区200℃-210℃,六区200℃-210℃,七区180℃-190℃,机头温度200-210℃;(2)将步骤(1)制得的颗粒料加入注塑机中注塑成型为塑胶制件,注塑温度220℃-240℃;注塑压力60mpa;射嘴温度210℃;(3)按事先输入3d镭雕机中的cad加工电路图,将塑胶制件用激光输出功率9-11w、激光波长1064nm、线速度2000mm/s的德国乐普科公司(lpkf)fusion2000激光器,照射0.2-0.3秒进行三维镭雕,在塑胶制件表面上,经高能量激光镭雕过的表面,原料分解形成的包括有金属元素在内的凹坑和/或空穴结构的金属化粗糙表面;(4)将经镭雕后的塑胶制件于浓度40wt%的氢氧化钾中浸渍45分钟,对其表面进行除油和表面粗化处理;(5)将粗化后的塑胶制件放入化学镀铜药水中进行化学镀,在化学镀中,第一步沉铜工艺,温度控制在50-52℃、时间12min;第二步厚铜工艺,温度控制在60-65℃、时间0min;第三步镀镍工艺,温度控制在80-81℃、时间8min,形成金属化图案,即得具有三维立体电路结构的射频电子部件复合材料。实施例23一种柔性高分子基材上实现选择性三维导电层的复合材料的制造方法,以实施例19中的原料为例,其工艺步骤如下:(1)将原料于混合机中进行混合,再经双螺杆挤出机挤出造粒,得到塑料颗粒料;挤出工艺条件如下:螺杆转速控制在500r/min,各段操作温度分别为:一区180℃-190℃,二区200℃-210℃,三区200℃-210℃,四区200℃-210℃,五区200℃-210℃,六区200℃-210℃,七区180℃-190℃,机头温度200-210℃;(2)将步骤(1)制得的颗粒料加入注塑机中注塑成型为塑胶制件,注塑温度220℃-240℃;注塑压力60mpa;射嘴温度210℃;(3)按事先输入3d镭雕机中的cad加工电路图,将塑胶制件用激光输出功率7-12w、激光波长1064nm、线速度2000mm/s的德国乐普科公司(lpkf)fusion2000激光器,照射0.2-0.3秒进行三维镭雕,在塑胶制件表面上,经高能量激光镭雕过的表面,原料分解形成的包括有金属元素在内的凹坑和/或空穴结构的金属化粗糙表面;(4)将经镭雕后的塑胶制件于浓度60wt%的硫酸中浸渍30分钟,对其表面进行除油和表面粗化处理;(5)将粗化后的塑胶制件放入化学镀铜药水中进行化学镀,在化学镀中,第一步沉铜工艺,温度控制在50-52℃、时间10min;第二步厚铜工艺,温度控制在60-65℃、时间23min;第三步镀镍工艺,温度控制在80-81℃、时间10min,形成金属化图案,即得具有三维立体电路结构的射频电子部件复合材料。对实施例21、22、23的复合材料分别进行力学性能、热性能及电性能的测试,测试结果详见表16。表16实施例21、22、23的复合材料的性能从表16的测试结果可以得知,本发明复合材料具有非常好的韧性,断裂伸长率超过110%,且拉伸强度和模量页较高;热变形温度超过82℃,能够满足化学镀镍最高82℃的工艺要求;具有突出的电性能,介电常数仅2.2,损耗因数(1ghz)仅2.4e-3,非常有利于高频信号的传输。当前第1页12
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