高频挠性印制电路铜图形与液晶聚合物层压结合效果的研究

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随者高频挠性印制电路的日渐发展,液晶聚合物材料由于其本身出众的介电性能引起了工业界和学术界的重大关注,但是由于其稳定的物理和化学性能导致的与金属结合力的差的问题同样限制了其发展,进一步开发性能优秀的高频柔性电子器件的基础受到了挑战。因此本研究开发了一种全新的挠性印制电路铜图形与液晶聚合物层压工艺,旨在获得良好的液晶聚合物和铜图形的结合效果。本研究采用了液晶聚合物单面覆铜板的等离子处理工艺、双面覆铜板铜面氧化及表面涂覆硅烷工艺、挠性多层印制电路板高温热压工艺等方法,利用硅烷偶联剂分别与两侧的金属氧化物和挠性基材结合,制备得到了剥离强度测试结果远超工业应用标准的多层挠性印制电路板样品。本研究利用剥离强度测试仪测试了不同的等离子处理工艺和铜面氧化及表面涂覆硅烷过程后最终多层板样品的剥离强度测试的结果,探究了不同工艺条件对最终样品剥离强度的影响,确定了最优的制造工艺条件为:最佳的等离子处理功率为6 k W,处理时间为30 min,处理中使用的气体为100%纯度的氧气,浸泡于溶液中氧化的最佳的处理条件为溶液温度100℃,处理时间120 s。本研究还利用了扫描电子显微镜和3D激光共聚显微镜探究了不同处理条件下的液晶聚合物和铜表面形貌特征,利用X射线衍射、X射线光电子能谱、水接触角测试等表征手段证明了液晶聚合物表面进行氧气等离子处理的作用是提升了表面的亲水性,铜表面氧化的主要结果为氧化亚铜,为硅烷的结合提供了条件。本研究还探究了高温热压过程中的压合工艺条件,分析了不同的压合时间、压合温度、是否进行预压、采用的保护膜类型以及是否进行压合后对成品进行烘烤对最终挠性多层板样品剥离强度的影响,确定了最优的压合条件为压合时间300 s,压合温度180℃,进行10 s预压,采用高温离型膜作为保护膜进行压合。同时本研究还利用剥离强度测试前后的样品进行扫描电子显微镜分析得出当剥离强度达到最大时,撕裂发生在液晶聚合物内部,产品可靠性好;同时利用聚焦离子束切割样品截面,观察其分层特征,发现压合后的铜面氧化层与硅烷中间层的厚度均在100-200 nm左右,本研究中提出的工艺方法在保证了产品剥离强度可靠性的同时简化了工艺步骤,降低了最终产品的厚度,并且使剥离强度超出了工业应用的标准(≥7 N/cm)。
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