基于无纤维基板的超材料片层加工方法及超材料技术

本发明专利技术提供一种基于无纤维基板的超材料片层加工方法，a、对所述无纤维基板进行喷砂处理；b、采用化学沉铜的方法在所述喷砂处理过的无纤维基板表面沉积一层铜；c、对沉铜后的无纤维基板进行铜电镀；d、在完成铜电镀的无纤维基板上进行金属微结构的制备，获得超材料片层；还涉及多个超材料片层叠加、压合获得的超材料。本发明专利技术通过喷砂技术提高了无纤维基板表面的粗糙度，增强了沉铜的能力，进而改善了基板的电镀性能，提高了电镀铜后铜与基板之间的结合力，因此所制备的超材料片层的微结构不易剥离基板，满足了超材料的加工要求。

【技术实现步骤摘要】
基于无纤维基板的超材料片层加工方法及超材料
本专利技术涉及超材料领域，尤其涉及基于无纤维基板的超材料片层加工方法及超材料。
技术介绍
目前超材料结构的实现是在刚性PCB板上制作金属线完成，但超材料的加工要求与PCB的加工要求又有很大的差别。超材料的主要介质材料即PCB板为绝缘材料，例如FR4、PTFE、聚酰亚胺等，使用FR4，聚酰亚胺为基材，其介电损耗较大，影响整个超材料性能，使用PTFE，其成本高，导致超材料成本上升；同时以常规的PCB基板的加工工艺制备的基板中都因含有大量的增强纤维材料，导致介电损耗相对较大。目前使用的有机树脂制备的无纤维基板虽然能降低介电损耗，例如常使用的聚苯乙烯或聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、特氟龙、有机硅等热塑性树脂及其改性品种以及环氧树脂、酚醛树脂聚氨酯、酚醛、有机硅等热固性树脂塑料等，但这些都是硬度较高的材料，使用PCB传统的喷火山灰的方法，基板表面的粗糙度都较低，电镀铜后铜的剥离强度很低，不能满足实际加工要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于无纤维基板的超材料片层加工方法，采用喷砂技术来提高无纤维基板表面的粗糙度，进而改善基板的电镀性能，以及利用这种超材料片层制备的超材料。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于无纤维基板的超材料片层加工方法，包括以下步骤：a、为了提高所述无纤维基板表面的粗糙度，对所述无纤维基板进行喷砂处理；b、采用化学沉铜的方法在所述喷砂处理过的无纤维基板表面沉积一层铜；c、对沉铜后的无纤维基板进行铜电镀；d、在完成铜电镀的无纤维基板上进行金属微结构的制备，获得超材料片层。所述无纤维基板由有机树脂材料制成。所述有机树脂优选为聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂或酚醛树脂聚氨酯。所述喷砂过程中使用的砂优选为树脂砂、石英砂、陶瓷砂、铜砂或碳化硅砂。所述的步骤d中通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻技术制备金属微结构。一种超材料，包括多个基于无纤维基板的超材料片层，相邻超材料片层之间还覆盖有一层热熔胶。所述多个超材料片层通过压合方法粘接在一起。所述超材料片层的基板为无纤维基板。所述无纤维基板由有机树脂材料制成。所述有机树脂优选为聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂或酚醛树脂聚氨酯。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过喷砂技术提高了无纤维基板表面的粗糙度，增强了沉铜的能力，进而改善了基板的电镀性能，提高了电镀铜后铜与基板之间的结合力，因此所制备的超材料片层的微结构不易剥离基板，满足了超材料的加工要求。【附图说明】图1本专利技术的超材料片层的工艺流程图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一种基于无纤维基板的超材料片层加工方法，包括以下步骤：a、对所述无纤维基板尤其是有机树脂材料制成的无纤维基板进行喷砂处理，提高了这类基板表面的粗糙度及亲水性能；有机树脂常使用的有聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、特氟龙或有机硅等热塑性树脂及其改性品种，以及环氧树脂、酚醛树脂聚氨酯、酚醛或有机硅等热固性树脂塑料等；b、采用化学沉铜的方法在所述喷砂处理过的无纤维基板表面沉积一层铜，一般沉铜的厚度可以为0.2～0.6μm；c、对沉铜后的无纤维基板进行电镀，将铜电镀到实际所需要的厚度，镀铜的厚度可以达到10～100μm；d、在完成铜电镀的无纤维基板上进行金属微结构的制备，获得超材料片层，在基板上制作金属微结构可以采用蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻等技术。金属微结构是由金属丝构成的具有一定几何形状的平面或者立体结构，如工字型、雪花型等；喷砂过程中使用的砂可以选用但不限于树脂砂、石英砂、陶瓷砂、钢砂、铜砂、铁砂、碳化硅砂或刚玉砂。重复步骤a、b、c、d制备出多个基于无纤维基板超材料片层，将这些超材料片层对齐叠加、压合形成整体获得所需的超材料；由于采用的是无纤维的基板，所以采用传统的高温压合容易造成基板的变形，因此该超材料中相邻超材料片层之间还覆盖有一层热熔胶，将对齐叠加好的预叠超材料放入真空热压机进行压合。采用这种喷砂工艺是由于现有的PCB加工技术只能加工FR4、PTFE、聚酰亚胺等这些含纤维的材料，而对于无纤维基板如聚苯乙烯、聚乙烯、环氧树脂或酚醛树脂聚氨酯等这些材料无法加工；对于聚乙烯等这样的无纤维的材料，使用PCB传统的喷火山灰的方法，基板表面的粗糙度还是较低，电镀铜后铜的剥离强度很低；所以只能通过喷砂技术提高了无纤维基板表面的粗糙度，增强了沉铜的能力，进而改善了基板的电镀性能，提高了电镀铜后铜与基板之间的结合力，因此所制备的超材料片层的微结构不易剥离基板，满足了超材料的加工要求。实施例一由于聚乙烯的介电损耗小于0.001，所以本实施例中采用聚乙烯制备的基板作为超材料片层的基板，具体制备超材料片层的工艺过程如下：a、采用石英砂对聚乙烯基板进行喷砂处理，其中石英砂的目数为80目，压力为3kg/cm2，当然目数也可以为50～200目、压力为2kg/cm2至8kg/cm2，都可以使用；b、采用化学沉铜的方法在所述喷砂处理过的聚乙烯基板表面沉积一层厚度为0.3μm的铜，沉铜主要是为了使基板能导电，也可以采用PCB传统工艺中的黑孔技术，覆一层碳在基板表面上使之导电；c、对沉铜后的聚乙烯基板进行电镀，将铜电镀到20μm的厚度；d、通过蚀刻技术在完成铜电镀的聚乙烯基板上进行金属微结构的制备，具体为首先使用贴膜机在基板两侧预贴干膜，贴膜压力为4-6kg，滚轮速度1.7-2.3m/min，温度90-130℃；贴膜后在UV曝光机上进行曝光，曝光级数为6-7级(采用的是21级光级尺)，真空度85％-99％；曝光后将板件静置15-30min；最后进行显影、蚀刻、退膜形成所需要的金属微结构，最后获得基于无纤维基板的超材料片层。经过测试对比上述工艺制备的超材料片层和没有采用喷砂技术直接制备的超材料片层，前者的微结构不易剥离聚乙烯基板，而且聚乙烯基板的介电损耗低，从而对整个超材料片层的影响不大。实施例二由实施例一制备的基于无纤维基板的超材料片层可以对齐叠加成预叠超材料，层与层之间可以采用铆钉、pin钉进行定位，本实施例中，相邻超材料片层之间还覆盖一层热熔胶，采用真空热压机压合预叠超材料。为了节约工序、扩大生产规模，真空热压机可一次压合多块预叠超材料，优选为一次压合2-5块预叠超材料；其中预叠超材料与上工具板、相邻预叠超材料之间、预叠超材料与下工具板之间均设置有多片钢板和多层牛皮纸，每层牛皮纸的张数可为2-10张；每块预叠超材料上下表面贴附有牛皮纸，钢板贴附于牛皮纸另一表面。本实施例中，钢板的厚度为1.0-2.0毫米的镜面钢板，牛皮纸厚度为0.1-0.3毫米；钢板和牛皮纸将多块预叠超材料隔开，同时也能使得热压机传递至预叠超材料的压力更为均匀，保证预叠超材料最终以平板超材料形式制作成功，制备得到不同层数的超材料可以广泛应用到各领域，例如通信领域。实施例三实施例二中的多个超材料片层形成预叠超材料时不易对齐，并且在压合的过程中超材料片层易滑动，为了克服此缺陷，实施例三中对实施例一中的超材料片层做了改进；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无纤维基板的超材料片层加工方法，其特征在于，包括以下步骤：a、为了提高所述无纤维基板表面的粗糙度，对所述无纤维基板进行喷砂处理；b、采用化学沉铜的方法在所述喷砂处理过的无纤维基板表面沉积一层铜；c、对沉铜后的无纤维基板进行铜电镀；d、在完成铜电镀的无纤维基板上进行金属微结构的制备，获得超材料片层。

【技术特征摘要】
1.一种基于无纤维基板的超材料片层加工方法，其特征在于，包括以下步骤：a、为了提高所述无纤维基板表面的粗糙度，对所述无纤维基板进行喷砂处理，喷砂过程中使用的砂为树脂砂、石英砂、陶瓷砂、铜砂或碳化硅砂，砂的目数为50～80目以及压力为3～8kg/cm2，所述无纤维基板的介电损耗小于0.001；b、采用化学沉铜的方法在所述喷砂处理过的无纤维基板表面沉积一层铜，沉铜的厚度为0.2～0.6微米；c、对沉铜后的无纤维基板进行铜电镀，将铜电镀到所需要的厚度，镀铜的厚度为10～100微米；d、通过蚀刻技术在完成铜电镀的无纤维基板上进行金属微结构的制备，获得超材料片层，该步骤包括：使用贴膜机在基板两侧预贴干膜，滚轮速度1.7-2.3m/min，温度90-130℃；贴膜后在UV曝光机上进行曝光，曝光级数为6-7级，曝光级数采用的是21级光级尺，真空度85％-99％；曝光后将板件...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，李雪，林云燕，黄新政，沈旭，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：