柔性微波器件的热压合制造方法技术

本发明专利技术涉及一种柔性微波器件的制造方法，以聚酰亚胺薄膜为基底。所述聚酰亚胺由芳香二胺单体、γ

【技术实现步骤摘要】
柔性微波器件的热压合制造方法


[0001]本专利技术属于柔性微波器件领域，具体涉及一种易热压的柔性微波器件的制造方法，具体指柔性微波天线/滤波器的制造方法。

技术介绍

[0002]在我们的在先申请CN2022100007490中，公开了一种耐弯曲柔性微波器件的制造方法，其技术方案核心在于：在两片大小、形状完全相同的聚酰亚胺薄膜上制作完全相同的图形化金属天线，具体地：将其中一片聚酰亚胺薄膜进行弯曲，在其外凸的一面制造图形化金属天线；将另一片聚酰亚胺薄膜进行弯曲，在其内凹的一面制造图形化金属天线；两片薄膜上的图形化金属天线大小、形状完全相同；由此得到两片相同的聚酰亚胺薄膜表面图形化银金属的柔性微波天线/滤波器；将两片具有图形化金属层的聚酰亚胺薄膜在平直状态下，按照相同的方位、面对面叠合(有图形化银金属层的面贴合)，再热压成型，得到最终的柔性微波天线/滤波器。上述柔性微波器件可耐受几万次的弯折而不明显降低电学性能。但发现，某些特别的弯扭复合作用情况下，热压效果会不太好，可能在数千次弯曲之后两片热压的聚酰亚胺薄膜会出现部分区域的脱离/剥离。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种柔性微波器件的制造方法，用以更进一步提高柔性微波器件的耐弯曲、抗剥离性能。所述柔性微波器件为柔性微波天线或柔性微波滤波器。
[0004]本专利技术中技术方案为：
[0005]在两片大小、形状完全相同的聚酰亚胺薄膜上制作完全相同的图形化金属天线，具体地：将其中一片聚酰亚胺薄膜进行弯曲，在其外凸的一面制造图形化金属天线；将另一片聚酰亚胺薄膜进行弯曲，在其内凹的一面制造图形化金属天线；两片薄膜上的图形化金属天线大小、形状完全相同；由此得到两片相同的聚酰亚胺薄膜表面图形化银金属的柔性微波天线/滤波器；
[0006]将上述两片具有图形化金属层的聚酰亚胺薄膜在平直状态下，按照相同的方位、面对面叠合(有图形化银金属层的面贴合)，再热压成型，得到最终的柔性微波天线/滤波器。
[0007]特别地，为了在两层聚酰亚胺薄膜热压成型时，增强粘结性能，极大提高抗剥离性，我们在本专利技术中对聚酰亚胺薄膜作了进一步的改进，即在制备聚酰亚胺薄膜时，加入了少量的γ
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氨丙基三乙氧基硅烷，可在两层聚酰亚胺薄膜热压成型时形成一定的化学键，增强粘结性能，极大提高抗剥离性。
[0008]通常地，聚酰亚胺主要由二元酐和二元胺合成，这两种单体与众多其他杂环聚合物，如聚苯并咪唑、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚喹啉等单体比较，原料来源广，合成也较容易。二酐、二胺品种繁多，不同的组合就可以获得不同性能的聚酰亚胺。
[0009]聚酰亚胺可以由二酐和二胺在极性溶剂，如DMF，DMAC，NMP或THE/甲醇混合溶剂中先进行低温缩聚，获得可溶的聚酰胺酸，成膜或纺丝后加热至300℃左右脱水成环转变为聚酰亚胺；也可以向聚酰胺酸中加入乙酐和叔胺类催化剂，进行化学脱水环化，得到聚酰亚胺溶液和粉末。二胺和二酐还可以在高沸点溶剂，如酚类溶剂中加热缩聚，一步获得聚酰亚胺。此外，还可以由四元酸的二元酯和二元胺反应获得聚酰亚胺；也可以由聚酰胺酸先转变为聚异酰亚胺，然后再转化为聚酰亚胺。这些方法都为加工带来方便，可以获得低粘度、高固量溶液，在加工时有一个具有低熔体粘度的窗口，特别适用于复合材料的制造；后者则增加了溶解性，在转化的过程中不放出低分子化合物。
[0010]在本专利技术中，聚酰亚胺由芳香二胺单体、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(CAS号：919
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30
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2)与芳香二酐单体聚合而成；其中，γ
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氨丙基三乙氧基硅烷用于增强后续的热压合工艺中的两层聚酰亚胺薄膜之间的粘附性，提高抗剥离性。
[0011]优选地，具体实现如下：在常温、惰性气体条件下，将芳香二胺单体和γ
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氨丙基三乙氧基硅烷溶于极性溶剂中，待完全溶解后，加入芳香二酐单体，继续搅拌反应，得到前驱体胶液；将前驱体胶液刮涂于基板上，放置于70
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185℃的烘箱恒温0.5
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3h，取出基板，将薄膜从基板上揭下，再以4
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6℃/min的速率升温至320
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420℃，升温完毕后自然冷却至室温，得到可热压合的聚酰亚胺薄膜。
[0012]优选地，芳香二胺单体与芳香二酐单体的摩尔比为1：(0.97～1.03)。
[0013]优选地，γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(CAS号：919
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2)为芳香二胺单体与芳香二酐单体总质量的0.1～3wt％。
[0014]优选地，两片聚酰亚胺薄膜按照相同的预设的曲率半径进行弯曲。
[0015]优选地，上述柔性微波器件的制造方法，包括以下步骤：
[0016]通过HFSS仿真软件进行柔性微波天线/滤波器的仿真，通过仿真优化结构参数来得到理论最优化的柔性微波天线/滤波器的尺寸参数；
[0017]聚酰亚胺薄膜在KOH溶液中表面改性，接着在AgNO3溶液中离子交换，反应完成后清洗并干燥聚酰亚胺薄膜；
[0018]以前面得到的柔性微波天线/滤波器的尺寸参数，在干燥后的经过改性的聚酰亚胺膜上打印掩膜层，再在H2O2溶液中的还原反应；
[0019]最后，将两片聚酰亚胺薄膜在平直状态下，按照相同的方位、面对面叠合(有图形金属的面贴合)，叠合前引出金属导线端子，再热压成型，得到最终的柔性微波天线/滤波器。
[0020]值得指出的是，本专利技术提出的柔性微波器件的制造方法，它适用于任何柔性微波天线/滤波器，而不仅仅局限于某种柔性微波天线或某种柔性微波滤波器。
[0021]在本专利技术中，由于滤波器/天线结构是从聚酰亚胺基板上通过化学方法生长出来的，所以与基板之间有优异的附着力，不容易出现裂纹。更进一步地，由于两片聚酰亚胺薄膜外凸的一面、内凹的一面所制备得到的金属银导电层分别处于外凸和内凹的两种状态，当它们被拉伸平直状态下叠合热压成型，因此两个金属银导电层将紧密接触合并构成一个导电层，并且分别受到一定的弯曲挤压应力和弯曲拉伸应力，两者在一定程度上将作出互补，无论最终叠合热压成型的柔性微波天线/滤波器是向哪个方向弯曲受力，金属银导电层都会紧密导电，在任何一个层面上消除受到的应力，进而在整体上表现出更强的耐弯曲性
能，无故障耐弯曲次数更多，导电可靠性更强。该技术工艺简单，无需昂贵的设备和真空条件，大大降低了制造成本。
[0022]芳香二胺单体与芳香二酐单体具备较为柔性的结构，由这些分子结构可以看出，其中均包含了可自由旋转的化学键，因此，最终制备得到的聚酰亚胺薄膜具有极好的柔韧性，制备而得的聚酰亚胺薄膜保持较高的热稳定性、较低的熔融温度，因此可以在高温下实现两层薄膜的粘合。γ
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氨丙基三乙氧基硅烷可用于增强后续的热压合工艺中的两层聚酰亚胺薄膜之间的粘附性，提高抗剥离性。在本专利技术的柔性微波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性微波器件的热压合制造方法，所述柔性微波器件为柔性微波天线或柔性微波滤波器，其特征在于：制造方法具体包括以下步骤：(1)柔性基底为聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺由芳香二胺单体、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(CAS号：919
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2)与芳香二酐单体聚合而成；其中，γ
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氨丙基三乙氧基硅烷用于增强下述步骤(4)的热压合工艺中的两层聚酰亚胺薄膜之间的粘附性，提高抗剥离性；(2)剪裁选取两片大小、形状完全相同的、由步骤(1)所得到的聚酰亚胺薄膜；将两片聚酰亚胺薄膜分别按照相同的预设的曲率半径进行弯曲，将其中一片聚酰亚胺薄膜外凸的一面在KOH溶液中表面改性，接着外凸的一面在AgNO3溶液中离子交换，反应完成后清洗并干燥聚酰亚胺薄膜；将另一片聚酰亚胺薄膜内凹的一面在KOH溶液中表面改性，接着内凹的一面在AgNO3溶液中离子交换，反应完成后清洗并干燥聚酰亚胺薄膜；在步骤(2)中，得到两片相同的聚酰亚胺薄膜表面图形化银金属的柔性微波器件，再分别清洗、烘干；(3)通过HFSS仿真软件进行柔性微波天线/滤波器的仿真，通过仿真优化结构参数来得到理论最优化的柔性微波天线/滤波器的尺寸参数；按照仿真的结果在经过步骤(1)改性的、干燥后的两片聚酰亚胺薄膜上按照相同的方向打印完全相同的掩膜层，再在H2O2溶液中的还原反应，得到两片相同的聚酰亚胺薄膜表面图形化银金属的柔性微波器件；步骤(3)中，使用普通的打印机将碳墨打印在聚酰亚胺膜上作为金属银还原的掩膜层；接着，将印有掩膜图案的聚酰亚胺薄膜浸入H2O2(30％)溶液中确保银离子Ag+完全还原为金属银；(4)将两片聚酰亚胺薄膜在平直状态下，按照相同的方位、面对面叠合(有图形化银金属层的面贴合)，再热压合成型，得到最终的柔性微波器件。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述聚酰亚胺由所述聚酰亚胺由芳香二胺单体、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷与芳香二酐单体聚合而成，聚酰亚胺薄膜制备方法具体实现如下：在常温、惰性气体条件下，将芳香二胺单体和γ
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氨丙基三乙氧基硅烷溶于极性溶剂中，待完全溶解后，加入芳香二酐单体，继续搅拌反应，得到前驱体胶液；将前驱体胶液刮涂于基板上，放置于烘箱中恒温烘干一定时间后，取出基板，将薄膜从基板上揭下，再升温至聚合反应温度，升温完毕后自然冷却至室温，得到可热压合的聚酰亚胺薄膜；优选地，芳香二胺单体与芳香二酐单体的摩尔比为1：(0.97～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志亮，朱鸿章，徐天浩，陈旭，刘岩，杨雨辰，豆飞娟，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：