CN111405751B - 实现mpi基材fpc天线性能改进的结构及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实现MPI基材FPC天线性能改进的结构及制备方法，包括若干组周期交替排列的基底层和表面层，基底层为具有亲水性和弹性的高分子材料层，表面层为氟化硅氧烷材料，基底层和表面层之间通过耦合作用力互相结合，形成特殊的作用键，结成完整、牢固的软硬双层涂覆结构。本发明提供的实现MPI基材FPC天线性能改进的结构及制备方法，基底层和表面层互相结合后的MPI基材FPC天线表面具有低极性含氟分子团，介电常数εr不大于3，介电常数降低，总厚度0.3‑5um，不会对天线的厚度造成影响，弹性基底层还能吸收一部分外来应力，提供一定的形变和位移空间，对天线的空间设计灵活性同样不会造成负面影响。

Description

实现MPI基材FPC天线性能改进的结构及制备方法

技术领域

本发明属于FPC天线技术领域，具体涉及一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构及制备方法。

背景技术

随着5G技术的快速发展和广泛的实际应用，5G终端设备的接收端天线也随之经历了很大的变化及技术挑战。5G之前的手机接收端天线设计，如典型的4G天线设计，其中常见方案是使用FPC软性电路板设计，将导线与相关元器件相连接，FPC软性电路板通常采用绝缘性能高的聚酰亚胺（PI）薄膜作为基础材料，再在PI薄膜表面上进行加工制成挠性覆铜板（FCCL）等步骤，最终制成FPC成品。

然而在通讯方式向5G进展过程中，传统PI材料逐渐显现弱势。5G技术使用的部分通讯波段进入了“毫米波”范畴，波长在毫米范围内，通常认为频率30-300GHz范围内的通讯波即在此范围内，5G使用的一般是24.25-52.6GHz范围内的FR2波段，能够接收毫米波段通讯的FPC天线对其使用材质的对传输信号造成的耗损要求很高，需要材质具有较低的介电强度（使用Dk或介电常数εr表征）和较小的介质损耗角（用Df或耗损角正切值tanδ表征）。然而，传统PI材质的介电常数在3-4左右，在10GHz以上的高频波段损耗角tanδ达到0.02-0.04，同时由于具有一定的吸水性，材质吸水后水分会导致介电强度升高，同时影响PI与FPC下层结构的结合，因此已经无法胜任5G设备的FPC天线的基础材质。

对于此问题，目前有效且被认可的解决方法是使用其他更符合技术要求的材质代替传统PI制成FPC天线。目前常见代替PI的有两种材质：液晶聚合物（liquid crystalpolymer，LCP）和改性PI（modified PI，MPI）。

LCP是一种液晶型高分子材料，具有液晶材料的一些特质，如很高的结构灵活性和密封性，同时具有相比PI明显降低的传输损耗（tanδ在0.002-0.004之间），介电常数εr也在3以下，相比PI也有更低的吸水性，因此迅速成为出色的PI材质代替材料。但LCP成本较高，成本一般为传统PI的2-2.5倍，加工复杂，原材料相对短缺，良率较低，因此仍未在短时间内被广泛使用。

MPI即经过改性处理的PI材料，经处理之后，MPI材质的传输损耗得到了一定的缓解，吸水性也得到了改善，在中低频（~10GHz）的工作频段工作性能十分接近LCP，在15GHz以上的频段，LCP优势仍然较为明显，且在吸水性方面仍明显占优。但MPI相较LCP明显具有较低的成本（成本为传统PI的1-2倍），生产工艺也更容易实现，因此MPI基材FPC天线目前在一些低频段上使用较多，或与LCP搭配使用，这也是目前一个较为折中的选择。

但是如何通过简单便捷的手段使MPI基材FPC天线在吸水性和介电强度上得以增强，既保证工作性能满足低频到高频的全部工作频段要求，同时维持MPI的成本优势，解决5G设备的FPC天线的基材问题仍然是关注的热点。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构及制备方法。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构，包括周期排列于MPI基材FPC天线表面的若干组双层涂覆结构层，所述双层涂覆结构层包括由内向外依次设置的基底层和表面层，基底层和表面层周期交替排列于MPI基材FPC天线表面，基底层和表面层之间通过官能团耦合结合在一起，基底层由高分子材料构成，表面层由氟化硅氧烷材料构成，高分子材料中具备至少一种能够与氟化硅氧烷材料上的官能团反应或交联的基团。

进一步的，所述基底层和表面层之间还能通过分子间作用力、氢键作用力、静电吸附作用中的一种或几种的组合结合在一起。

进一步的，所述高分子材料的分子链中具备至少一种能够与氟化硅氧烷材料上的官能团反应或交联的亲水性基团。

进一步的，所述高分子材料的分子链中还含有至少一种官能团，其化学计量比能够与氟化硅氧烷材料上的官能团或基团反应或交联。

进一步的，所述亲水性基团包括羟基、氨基中的一种或几种的组合，氟化硅氧烷材料为低表面能、含有羧基官能团和氟化基团的硅氧烷材料。

进一步的，所述高分子材料的分子链中含有酚、酸酐中的一种或几种的组合，氟化硅氧烷材料为低表面能、含有环氧基基团和氟化基团的硅氧烷材料。

进一步的，所述基底层和表面层互相结合后的介电常数εr不大于3。

进一步的，所述基底层和表面层互相结合后的厚度为0.3-5um。

进一步的，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）、在MPI基材FPC天线表面先涂覆高分子材料，在涂覆氟化硅氧烷材料之前，高分子材料保持不固化的流态；

步骤（2）、涂覆氟化硅氧烷材料，固化，得到第一组完整、牢固的双层涂覆结构；

步骤（3）、在第一组双层涂覆结构上依次按照步骤（1）和步骤（2）进行涂覆，在MPI基材FPC天线表面周期排列若干组双层涂覆结构层。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开了实现MPI基材FPC天线性能改进的结构及制备方法，包括周期排列于MPI基材FPC天线表面的若干组双层涂覆结构层，所述双层涂覆结构层包括由内向外依次设置的基底层和表面层，基底层和表面层周期交替排列于MPI基材FPC天线表面，基底层和表面层之间通过官能团耦合作用、分子间作用力、氢键作用力、静电吸附作用中的一种或几种的组合结合在一起，基底层由高分子材料构成，表面层由氟化硅氧烷材料构成，高分子材料中具备至少一种能够与氟化硅氧烷材料上的官能团反应或交联的基团。本发明提供的实现MPI基材FPC天线性能改进的结构及制备方法，制成基底层的基底层材料和制成表面层的表面层材料以稳定分散的悬浊液形式保存和使用，并具有出色的流动性，表面层材料具有氟化基团结合硅氧烷的基本分子设计，具有非常低的表面能和极高的疏水性，同时兼有较高的硬度和致密性，可以大幅度降低MPI基材FPC天线的吸水性，基底层和表面层互相结合后的MPI基材FPC天线表面具有低极性含氟分子团，介电常数εr不大于3，介电常数降低，基底层采用特殊的高弹高分子结构和表面功能基团的设计，最终形成多孔结构的覆盖层，兼有一定的亲水性、反应活性和弹性，在保护表面可以100%牢固贴合，锁住渗入的水分和氧分子，形成双重保障，这样就从改善吸水性和介电常数两个角度改善了MPI基材FPC天线对通讯信号的损耗以及避免了PI吸水造成膨胀系数变化导致影响FPC性能的问题，通过目前已经成熟的纳米涂布技术，如使用点胶机等设备进行涂覆，软硬双层涂覆结构的总厚度可以控制在很薄的范围（0.3-5um），不会对天线的厚度造成影响，弹性基底层还能作为一个弹性结构基础吸收一部分外来应力，提供一定的形变和位移空间，对天线的空间设计灵活性同样不会造成负面影响。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的截面结构示意图；

其中，1-基底层；2-表面层；3-MPI基材FPC天线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1-2所示，一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构，包括周期排列于MPI基材FPC天线3表面的若干组双层涂覆结构层，双层涂覆结构层包括由内向外依次设置的基底层1和表面层2，基底层1和表面层2周期交替排列于MPI基材FPC天线3表面，不限定MPI基材FPC天线3表面是否平整或凹凸不平，基底层1和表面层2之间通过官能团耦合结合在一起，基底层1由高分子材料构成，表面层2由氟化硅氧烷材料构成，高分子材料中具备至少一种能够与氟化硅氧烷材料上的官能团反应或交联的基团。

高分子材料的分子链中具备至少一种能够与氟化硅氧烷材料上的官能团反应或交联的亲水性基团。

高分子材料的分子链中还含有至少一种官能团，其化学计量比能够与氟化硅氧烷材料上的官能团或基团反应或交联。

亲水性基团包括羟基、氨基中的一种或几种的组合，氟化硅氧烷材料为低表面能、含有羧基官能团和氟化基团的硅氧烷材料。

高分子材料的分子链中含有酚、酸酐中的一种或几种的组合，氟化硅氧烷材料为低表面能、含有环氧基基团和氟化基团的硅氧烷材料。

基底层1和表面层2互相结合后的介电常数εr不大于3。

基底层1和表面层2互相结合后的厚度为0.3-5um。

一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）、在MPI基材FPC天线3表面先涂覆高分子材料，在涂覆氟化硅氧烷材料之前，高分子材料保持不固化的流态；

步骤（2）、涂覆氟化硅氧烷材料，在200-240℃固化5-12min，得到第一组完整、牢固的双层涂覆结构；

步骤（3）、在第一组双层涂覆结构上依次按照步骤（1）和步骤（2）进行涂覆，在MPI基材FPC天线3表面周期排列若干组双层涂覆结构层，实现MPI基材FPC天线3的性能改进，对MPI基材的5G终端设备FPC天线针对其短板进行改善，同时依然维持其优势，取长补短。

本发明的有益效果为：

通过表面层2的疏水功能和内部基底层1的锁水锁氧功能，全方面降低MPI基材FPC天线3的吸水性，避免PI因吸水影响FPC层之间的结合；通过表层较低的极性和介电常数，改善MPI基材的通讯损耗；厚度可控在很薄的范围内，不对天线性能造成影响，涂层有一定的弹性，不影响天线的空间设计灵活性；使用便捷，可搭配精密涂覆设备快速自动化处理，整体工艺较为简单；整体方案建立在MPI材料的基础上，成本较使用LCP等复杂材料更低。

基底层1和表面层2之间还可设计成通过分子间作用力、氢键作用力、静电吸附作用中的一种或几种的组合结合在一起。

实施例1

如图1-2所示，一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构，包括周期排列于MPI基材FPC天线3的上、下表面的双层涂覆结构层，双层涂覆结构层包括由内向外依次设置的基底层1和表面层2，基底层1和表面层2周期交替排列于MPI基材FPC天线3的上、下表面，MPI基材FPC天线3的上、下表面分别贴合基底层1，基底层1和表面层2之间通过官能团耦合结合在一起，基底层1由高分子材料构成，表面层2由氟化硅氧烷材料构成，高分子材料中具备至少一种能够与氟化硅氧烷材料上的官能团反应或交联的基团。

基底层1和表面层2互相结合后的介电常数εr不大于3。

基底层1和表面层2互相结合后的厚度为3um。

氟化硅氧烷材料由低表面能、分子链中含羧基官能团和氟化基团的硅氧烷材料构成，高分子材料的分子链中含有氨基亲水基团，在化学计量比足够时，氨基官能团与羧基官能团进行官能团耦合，将基底层1和表面层2结合在一起。

一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构的制备方法，包括以下步骤：在MPI基材FPC天线3表面通过点胶机涂覆基底层材料（高分子材料），随后在基底层材料表面通过点胶机涂覆表面层材料（氟化硅氧烷材料），在200-240℃固化5-12min，即可结成完整、牢固的双层涂覆结构，实现MPI基材FPC天线3的性能改进，对MPI基材的5G终端设备FPC天线针对其短板进行改善，同时依然维持其优势，取长补短。

本发明未详细描述的部分采用现有技术即可实现，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构，其特征在于，包括周期排列于MPI基材FPC天线表面的若干组双层涂覆结构层，所述双层涂覆结构层包括由内向外依次设置的基底层和表面层，基底层和表面层周期交替排列于MPI基材FPC天线表面，基底层和表面层之间通过官能团耦合结合在一起，基底层由高分子材料构成，表面层由氟化硅氧烷材料构成，高分子材料中具备至少一种能够与氟化硅氧烷材料上的官能团反应的基团，所述基底层和表面层互相结合后的介电常数εr不大于3。

2.根据权利要求1所述的一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构，其特征在于，所述高分子材料的分子链中具备至少一种能够与氟化硅氧烷材料上的官能团反应的亲水性基团。

3.根据权利要求1所述的一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构，其特征在于，所述高分子材料的分子链中还含有至少一种官能团，其化学计量比能够与氟化硅氧烷材料上的官能团反应。

4.根据权利要求2所述的一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构，其特征在于，所述亲水性基团包括羟基、氨基中的一种或几种的组合，氟化硅氧烷材料为低表面能、含有羧基官能团和氟化基团的硅氧烷材料。

5.根据权利要求3所述的一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构，其特征在于，所述高分子材料的分子链中含有酚、酸酐中的一种或几种的组合，氟化硅氧烷材料为低表面能、含有环氧基基团和氟化基团的硅氧烷材料。

6.根据权利要求1所述的一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构，其特征在于，所述基底层和表面层互相结合后的厚度为0.3-5um。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种实现MPI基材FPC天线性能改进的结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）、在MPI基材FPC天线表面先涂覆高分子材料，在涂覆氟化硅氧烷材料之前，高分子材料保持不固化的流态；

步骤（2）、涂覆氟化硅氧烷材料，固化，得到第一组完整、牢固的双层涂覆结构；

步骤（3）、在第一组双层涂覆结构上依次按照步骤（1）和步骤（2）进行涂覆，在MPI基材FPC天线表面周期排列若干组双层涂覆结构层。

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