基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板及其制备方法技术

一种基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板及其制备方法，该方法包括如下步骤：S1、通过CVD化学气相沉积反应在量子碳基膜表面沉积形成PI膜，制作出量子碳基膜/PI双层复合结构的柔性线路板基材；S2、通过激光扫描蚀刻方法在所述柔性线路板基材上制作高频超微线路天线。本制备方法具备环保性好，效率高，制作成本低等优势，制作的天线超微线路板具备高导热导电性、超柔韧性、低介电、低损耗、高屏蔽性能，可应用于5G设备上，特别是用于制作高频率、高屏蔽、低功耗、低成本的5G和下一代Wi‑Fi技术的产品。

Ultramicro circuit board based on ultrathin non glue flexible carbon material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板及其制备方法
本专利技术涉及一种基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板及其制备方法。
技术介绍
挠性印制线路板(FPC)主要是由挠性绝缘基膜与金属箔组成，普遍是采用胶黏剂将绝缘基膜与金属铜箔粘合而成，典型的挠性基板材料就是挠性覆铜板(FCCL)，过去数十年来FCCL作为制造FPC的重要基材，其市场得到迅速扩大。随着电子仪器日趋超薄化、柔性化、高集成化及多功能的发展趋势，CPU芯片I/O端数越来越多，与之对应的FPC线路配线宽度以及间距也急剧变窄，由于焦耳发热量增加，产生高温，特别是在有大电流经过线路的时候产生大量的焦耳热时，传统的FCCL为柔性线路板基材的FPC就会因导热性差的问题产生电路熔断风险。另一方面，随着5G高速高频通讯时代的到来，带动的人工智能、物联网等新兴市场对传统PCB、FPC行业也提出了更高的挑战。对具有高频、高速、高导热、高屏蔽性能的线路板基材的需求成为当务之急。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板的制备方法，包括如下步骤：S1、通过CVD化学气相沉积反应在量子碳基膜表面沉积形成PI膜，制作出量子碳基膜/PI双层复合结构的柔性线路板基材；S2、通过激光扫描蚀刻方法在所述柔性线路板基材上制作高频超微线路天线。进一步地：步骤S2制作高频超微线路天线时，控制激光能量密度为0.5～1.0J/cm2，优选0.8J/cm2，控制激光扫描速度为50～300mm/s，优选100mm/s；优选地，线路线宽/线距5nm/5nm级别；优选地，通过扫描振镜快速移动光束对位蚀刻出天线超微线路，并采用非接触式模拟成像。在步骤S1前，还包括制作所述量子碳基膜的如下步骤：S01、将含有苯基的酐与二胺杂化得到热塑性聚酰亚胺树脂前驱体；S02、使用所述热塑性聚酰亚胺树脂前驱体制备聚酰亚胺薄膜；S03、对聚酰亚胺薄膜碳化黑铅化处理，并对聚酰亚胺薄膜掺杂纳米金属，进行离子注入和离子交换，其中，使膜中的纳米单斜晶体相变为四方晶体，并由单晶变为超晶格；S04、对步骤S03得到的材料进行高温退火处理，生成超柔韧的超薄化合物半导体膜。步骤S02中，使用二氨基二蒽醚与所述热塑性聚酰亚胺树脂前驱体进行凝胶合成，并采用井喷式喷涂法均匀成膜，得到异形体杂化聚酰亚胺薄膜；优选地，在-100℃以上进行凝胶合成，优选地，二氨基二蒽醚经过杂化分子量超过100万以上。步骤S03中，在黑铅化过程中脱氢、脱氮时，在50Kpa气压下，纳米金属随保护气体掺入，所述纳米金属选自Al，Ga，In，Ge，优选自Ga、In、Ge，粒径1000nm以下，优选400nm以下。步骤S04中，采用不低于3200℃温度进行退火工艺，使基膜材料膨胀，脱氧置换，转化晶体相变，达到超晶格高定向要求。步骤S1包括：先对所述量子碳基膜表面进行等离子体改性处理，优选氩等离子体，然而通过接枝反应在量子碳基膜表面产生丙烯酸接枝层；再在所述量子碳基膜表面沉积形成所述PI膜；优选地，等离子体处理放电功率为20W-150W，工作气压为10Pa-100Pa，处理时间为5min-30min；优选地，放电功率70W,工作压力70Pa，处理时间15min；优选地，产生丙烯酸接枝层包括：将经过等离子体处理后的量子碳基膜浸入体积浓度2％-10％的丙烯酸溶液中进行接枝反应；优选地，丙烯酸溶液浓度为4％；优选地，浸入所述丙烯酸溶液中，经40℃水浴加热5-6小时后，用蒸馏水淋洗膜表面，再将膜浸于蒸馏水中，经60℃水浴加热24小时后，再将量子碳基膜真空干燥。步骤S1还包括：对形成的所述PI膜进行快速热处理，以使其亚胺化完全并消除PI膜的内应力；优选的，将刚沉积的PI膜在快速热退火炉RTA中进行热处理，热处理在惰性气体优选氮气气氛中进行，热处理时间为10min，热处理温度为200-350℃。步骤S1中，沉积形成PI膜包括：在所述量子碳基膜表面交替沉积单体二元酸酐前躯体和单体二元胺前驱体，并进行循环沉积，其中通过控制沉积的循环次数来控制沉积膜的厚度；优选地，所述单体二元酐前驱体为3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,3’,4’-二苯醚四酸二酐、3,3’,4,4-二苯醚四酸二酐或2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙酸二酐中的一种或几种的组合；所述单体二元胺前驱体为间苯二胺、对苯二胺、3,3’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、3,3’-二氨基甲苯、3,3’-二胺二苯砜、或4,4’-二胺二苯砜中的一种或几种的组合；优选地，一个沉积循环包括如下步骤：S11、将蒸发的单体二元酐前驱体以惰性气体优选氮气脉冲的形式送至所述量子碳基膜表面，脉冲周期为1.5-7.0s，优选为3.0s，反应器压力为2-3mbar；S12、将蒸发的单体二元胺前驱体以惰性气体优选氮气脉冲的形式送至所述量子碳基膜表面，与已经化学吸附在量子碳基膜表面的二元酐前驱体发生反应，脉冲时间：1.0-5.0s,优选为2.0s，反应器压力为2-3mbar。更优选地，在步骤S11和步骤12之后，先进行惰性气体优选氮气吹洗，再进行下一步，优选地，吹洗时间为1.5-3.0s。一种基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板，是使用所述的方法制备的超微线路板。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板及其制备方法。以柔性碳基膜为衬底，其通过在量子碳基膜上进行化学气相沉淀(CVD),制作出量子碳基膜/PI(例如20μm/20μm)的双层复合结构的柔性线路板基材，这种柔性线路板基材是一种超薄无胶柔性碳基材料，其可取代传统FPC基材FCCL(柔性覆铜板)的新型基材，来制作天线超微线路板，其中，以柔性量子碳基膜代替了传统FCCL中的导体铜箔层，使用该柔性线路板基材制造的碳基线路板，导热导电性能好，比热大，耐热性优良，有大电流通过时温升低，线路器件不会熔断，可靠性大大提高，同时，其电磁屏蔽性能优良，可很好地满足5G通讯设备的需求。通过激光法对进行干蚀刻线路，采用超快激光加工系统通过扫描振镜快速移动光束实现对位蚀刻天线超微线路，采用非接触式模拟成像快速加工，得到高频天线超微线路板，本工艺具备环保性好，效率高，制作成本低等优势，制作的天线超微线路板具备低介电、低损耗、高屏蔽性能，可应用于5G设备上，特别是用于制作高频率、高屏蔽、低功耗、低成本的5G和下一代Wi-Fi技术的产品。在优选实施例中，制作的量子碳基膜/PI(20μm/20μm)双层复合结构的柔性线路板基材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：/nS1、通过CVD化学气相沉积反应在量子碳基膜表面沉积形成PI膜，制作出量子碳基膜/PI双层复合结构的柔性线路板基材；/nS2、通过激光扫描蚀刻方法在所述柔性线路板基材上制作高频超微线路天线。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超薄无胶柔性碳基材料的超微线路板的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：
S1、通过CVD化学气相沉积反应在量子碳基膜表面沉积形成PI膜，制作出量子碳基膜/PI双层复合结构的柔性线路板基材；
S2、通过激光扫描蚀刻方法在所述柔性线路板基材上制作高频超微线路天线。


2.如权利要求1所述的超微线路板的制备方法，其特征在于,步骤S2制作高频超微线路天线时，控制激光能量密度为0.5～1.0J/cm2，优选0.8J/cm2，控制激光扫描速度为50～300mm/s，优选100mm/s；优选地，线路线宽/线距5nm/5nm级别；优选地，通过扫描振镜快速移动光束对位蚀刻出天线超微线路，并采用非接触式模拟成像。


3.如权利要求1或2所述的超微线路板的制备方法，其特征在于,在步骤S1前，还包括制作所述量子碳基膜的如下步骤：
S01、将含有苯基的酐与二胺杂化得到热塑性聚酰亚胺树脂前驱体；
S02、使用所述热塑性聚酰亚胺树脂前驱体制备聚酰亚胺薄膜；
S03、对聚酰亚胺薄膜碳化黑铅化处理，并对聚酰亚胺薄膜掺杂纳米金属，进行离子注入和离子交换，其中，使膜中的纳米单斜晶体相变为四方晶体，并由单晶变为超晶格；
S04、对步骤S03得到的材料进行高温退火处理，生成超柔韧的超薄化合物半导体膜。


4.如权利要求3所述的超微线路板的制备方法，其特征在于,步骤S02中，使用二氨基二蒽醚与所述热塑性聚酰亚胺树脂前驱体进行凝胶合成，并采用井喷式喷涂法均匀成膜，得到异形体杂化聚酰亚胺薄膜；优选地，在-100℃以上进行凝胶合成，优选地，二氨基二蒽醚经过杂化分子量超过100万以上。


5.如权利要求3至4任一项所述的柔性碳基膜的制备方法，其特征在于,步骤S03中，在黑铅化过程中脱氢、脱氮时，在50Kpa气压下，纳米金属随保护气体掺入，所述纳米金属选自Al，Ga，In，Ge，优选自Ga、In、Ge，粒径1000nm以下，优选400nm以下。


6.如权利要求3至5任一项所述的柔性碳基膜的制备方法，其特征在于,步骤S04中，采用不低于3200℃温度进行退火工艺，使基膜材料膨胀，脱氧置换，转化晶体相变，达到超晶格高定向要求。


7.如权利要求1至6任一项所述的超微线路板的制备方法，其特征在于,步骤S1包括：先对所述量子碳基膜表面进行等离子体改性处理，优选氩等离子体，然而通过接枝反应在量子碳基膜表面产生丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萍，谢凡，张双庆，李婷，
申请(专利权)人：深圳丹邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44