一种高分子复合微波介质芯片及其应用的制作方法

本发明涉及介质芯片，尤其涉及一种高分子复合微波介质芯片及其应用领域，可应用于微型芯片天线。
背景技术：
：微波介质陶瓷(mwdc)是指应用于微波频段(主要是uhf、shf频段，300mhz～300ghz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，微波介质陶瓷作为一种新型电子材料，在现代通信中被用作谐振器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等，广泛应用于微波技术的许多领域。微波介质天线具有小型化、高性能的特点，微型芯片天线在智能手机和wlan中均得到广泛应用。目前为了实现各种通讯设备之间的网络互联和资源共享，蓝牙技术和wifi技术已被广泛应用于移动电话、汽车电话、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备等领域，微型芯片天线也都发挥了至关重要的作用。微型芯片天线的制备由低温共烧陶瓷(ltcc)工艺制备，设备投入大，生产效率低，材料成本高。另外，陶瓷基的微型芯片天线也具有陶瓷制品普遍具有的缺点：易碎，不耐震动冲击。这些都限制了陶瓷微型芯片天线在便携式电子设备中的应用。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，并且易于加工生产，克服现有技术存在的上述缺陷。功能高分子材料是目前材料科学研究的热点，高分子复合微波介质材料便是其中的佼佼者，迄今学术界产业界都在踊跃地对它进行研究开发。所谓高分子复合微波介质材料，由有机高分子材料填充无机微波介质材料复合而成，主要应用于高频高速印制线路板。目前实现商品化的高分子复合微波介质材料所使用的高分子聚合物，有两种体系，一种是聚四氟乙烯及其改性共聚物，如聚四氟乙烯(ptfe)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(pfa)、全氟乙烯丙烯共聚物(fep)。以介电常数、介质损耗、吸水率和频率特性考虑，这类氟树脂最佳，且具有最好的频率稳定性，但是氟树脂价格昂贵，机械加工性能差，需要用特殊的加工工艺及设备，加工成本高昂；另一种是低介电的热固性聚合物，主要有低介电改性环氧树脂、低介电改性的聚酰亚胺树脂(mpi)、液体丁苯橡胶、氰酸酯、可交联固化的热固性聚苯醚等。这类材料价格相对较低，但是需要浸渍玻璃纤维布做成层压树脂板使用，成型加工工艺相对复杂，并且玻璃纤维布的存在，会造成复合材料介电常数不均匀，影响最终产品性能。本发明提供了一种高分子复合微波介质芯片，包括金属箔电极以及设置在所述的金属箔电极之间的高分子复合微波介质材料，所述的高分子复合微波介质材料包括以下组分：有机高分子聚合物体积百分比为40％-65％；无机填料体积百分比为35％-60％。进一步，所述的有机高分子聚合物为热塑性聚合物，为聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚苯乙烯、聚环烯烃类聚合物、聚4-甲基戊烯-1、聚苯醚、聚苯硫醚和聚醚醚酮中的任意一种或者为上述物质的混合物。进一步，所述热塑性聚合物为高密度聚乙烯。进一步，所述的无机填料为二氧化硅二氧化钛、氧化铝、氮化硼、复合微波介质陶瓷粉体以及复合钙钛矿结构的陶瓷粉体中的一种或者为上述物质的混合物。进一步，所述的无机填料为复合钙钛矿结构的陶瓷粉体,包括catio3和mgtio3为基的化合物、钡基化合物、铅基化合物。进一步，所述的无机填料为类钙钛矿结构的微波介质陶瓷粉体包括bao-ln2o3-tio2系，cao—ln2o3-tio2系、cao-li2o-ln2o3-tio2系微波介质陶瓷粉体中的任意一种，其中ln为la、pr、nd、sm、eu、gd中的任意一种。进一步，所述的无机填料为bati4o9，zrti04、snti04、binbo4中任意一种为基的微波介质陶瓷粉体。进一步，所述的金属箔电极为为镀镍铜箔、铜箔、镍箔中的任意一种。优选为镀镍铜箔，镀镍面做为与高分子复合微波介质材料接触面。进一步，应用于一种微型芯片天线。微型芯片天线的制备方法为：利用印制线路板工艺，在上述微波介质芯片的两侧金属箔电极上蚀刻出图形线路，钻孔并孔壁镀铜，然后镀镍金或镀锡，印刷阻焊膜及字符，最后利用划片机切割，即得到微型芯片天线。可应用于蓝牙和wifi等设备。本发明利用高分子复合微波介质材料制备微波介质芯片，然后利用印制线路板(pcb)工艺制备微型芯片天线，相对于现有的ltcc工艺路线，具有工艺简单，适合大规模生产，成本低的优点，尤其是克服了陶瓷材料的脆性大易碎裂的缺点。另外，本发明的高分子复合微波介质材料加工简单，成本低，适合批量化工业生产。附图说明图1是本发明的微波介质芯片示意图；图中附图标记：1---金属箔电极；2---高分子复合微波介质材料；图2是本发明的微型芯片天线示意图；图中附图标记：21---上层金属图形；22---高分子复合微波介质材料；23---下层金属图形；24---金属化半圆孔；图3是本发明的微波介质芯片机械钻孔镀铜后示意图；图4是本发明的微波介质芯片贴干膜，曝光后正面示意图；图5是本发明的微波介质芯片贴干膜，曝光后反面示意图；图6是本发明的微波介质芯片位置切割示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。根据本发明的高分子复合微波介质芯片，如附图1所示，包括金属箔电极1以及设置在金属箔电极1之间的高分子复合微波介质材料2，包括，有机高分子聚合物体积百分比为40％-65％；无机填料体积百分比为35％-60％的比例，上述的有机高分子聚合物为热塑性聚合物，为聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚苯乙烯、聚环烯烃类聚合物、聚4-甲基戊烯-1、聚苯醚、聚苯硫醚和聚醚醚酮中的任意一种或者为上述物质的混合物。上述的热塑性聚合物优选为高密度聚乙烯。无机填料为二氧化硅，二氧化钛，氧化铝，氮化硼、复合微波介质陶瓷粉体以及复合钙钛矿结构的陶瓷粉体中的一种或者为上述物质的混合物。无机填料为复合钙钛矿结构的陶瓷粉体,包括catio3和mgtio3为基的化合物，钡基化合物，铅基化合物。无机填料为类钙钛矿结构的微波介质陶瓷粉体包括bao-ln2o3-tio2系，cao—ln2o3-tio2系、cao-li2o-ln2o3-tio2系微波介质陶瓷粉体中的任意一种，其中ln为la、pr、nd、sm、eu、gd中的任意一种。无机填料为bati4o9，zrti04、snti04、binbo4中任意一种为基的微波介质陶瓷粉体。金属箔电极为镀镍铜箔、铜箔、镍箔中的任意一种。高分子复合微波介质芯片主要应用于一种微型芯片天线。为了更好地说明上面的技术方案，结合附图1和附图2所示，提供了以下9个实施例，有机高分子聚合物体积百分比以及无机填料体积百分比具体见表1-1和表1-2如下：表1-1编号实施例7实施例8实施例9聚苯硫醚22聚苯乙烯2614.5聚苯醚33.540氧化硅151560氧化钛3737表1-2实施例1：按照表1-1中实施例1中的体积百分比，将65％的高密度聚乙烯以及35％的bao-sm2o3-tio2，按比例混合，利用密炼机混炼，然后经开炼机拉片，得到厚度1.0mm的片材，按宽300mm长400mm的尺寸切割，然后利用平板硫化机将一面粗糙化的镀镍铜箔压合到上述片材的两面，得到微波介质芯片；并将其进行介电常数和介电损耗测试两个技术参数测试，具体参数见表2；从表2来看，此材料高频特性优良；提供了成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，解决了现有技术中的不足。实施例2：按照表1-1中实施例2中的体积百分比，将63％的高密度聚乙烯以及37％的zr-nb2o5-tio2，按比例混合，利用密炼机混炼，然后经开炼机拉片，得到厚度1.0mm的片材，按宽300mm长400mm的尺寸切割，然后利用平板硫化机将一面粗糙化的镀镍铜箔压合到上述片材的两面，得到微波介质芯片；同样，将其进行介电常数和介电损耗测试两个技术参数测试，具体参数见表2；从表2来看，此材料高频特性优良；提供了成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，解决了现有技术中的不足。实施例3：按照表1-1中实施例3中的体积百分比，将55％的高密度聚乙烯以及45％的bao-mgo-ta2o5，按比例混合，利用双螺杆挤出机混炼，造粒后，然后经单螺杆挤出机扁平挤出，得到厚度1.0mm的片材，按宽300mm长400mm的尺寸切割；然后利用平板硫化机将一面粗糙化的镀镍铜箔压合到上述片材的两面，得到微波介质芯片，同样，将其进行介电常数和介电损耗测试两个技术参数测试，具体参数见表2；从表2来看，此材料高频特性优良；提供了成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，解决了现有技术中的不足。实施例4：按照表1-1中实施例4中的体积百分比，将55％的聚丙烯以及55％的氧化硅，按比例混合，利用双螺杆挤出机混炼，造粒后，然后经单螺杆挤出机扁平挤出，得到厚度1.0mm的片材，按宽300mm长400mm的尺寸切割，然后利用平板硫化机将一面粗糙化的镀镍铜箔压合到上述片材的两面，得到微波介质芯片；同样，将其进行介电常数和介电损耗测试两个技术参数测试，具体参数见表2；从表2来看，此材料高频特性优良；提供了成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，解决了现有技术中的不足。实施例5：按照表1-1中实施例5中的体积百分比，将47.7％的聚苯醚，15.6％的氧化硅，36.7％的氧化钛，按比例混合，利用双螺杆挤出机混炼，造粒后，然后经单螺杆挤出机扁平挤出，得到厚度1.0mm的片材，按宽300mm长400mm的尺寸切割，然后利用平板硫化机将一面粗糙化的镀镍铜箔压合到上述片材的两面，得到微波介质芯片。同样，将其进行介电常数和介电损耗测试两个技术参数测试，具体参数见表2；从表2来看，此材料高频特性优良；提供了成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，解决了现有技术中的不足。实施例6：按照表1-1中实施例6中的体积百分比，将65％的聚苯醚以及35％的bao-sm2o3-tio2，按比例混合，利用双螺杆挤出机混炼，造粒后，然后经单螺杆挤出机扁平挤出，得到厚度1.0mm的片材，按宽300mm长400mm的尺寸切割，然后利用平板硫化机将一面粗糙化的镀镍铜箔压合到上述片材的两面，得到微波介质芯片；同样，将其进行介电常数和介电损耗测试两个技术参数测试，具体参数见表2；从表2来看，此材料高频特性优良；提供了成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，解决了现有技术中的不足。实施例7：按照表1-2中实施例7中的体积百分比，将22％的聚苯硫醚、26％的聚苯乙烯以及15％的氧化硅，37％的氧化钛；按比例混合，利用双螺杆挤出机混炼，造粒后，然后经单螺杆挤出机扁平挤出，得到厚度1.0mm的片材，按宽300mm长400mm的尺寸切割，然后利用平板硫化机将一面粗糙化的镀镍铜箔压合到上述片材的两面，得到微波介质芯片；同样，将其进行介电常数和介电损耗测试两个技术参数测试，具体参数见表2；从表2来看，此材料高频特性优良；提供了成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，解决了现有技术中的不足。实施例8：按照表1-2中实施例8中的体积百分比，将14.5％的聚苯乙烯、33.5％的聚苯醚、15％的氧化硅以及37％的氧化钛，按比例混合，利用双螺杆挤出机混炼，造粒后，然后经单螺杆挤出机扁平挤出，得到厚度1.0mm的片材，按宽300mm长400mm的尺寸切割，然后利用平板硫化机将一面粗糙化的镀镍铜箔压合到上述片材的两面，得到微波介质芯片；同样，将其进行介电常数和介电损耗测试两个技术参数测试，具体参数见表2；从表2来看，此材料高频特性优良；提供了成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，解决了现有技术中的不足。实施例9：按照表1-2中实施例9中的体积百分比，将40％的聚苯醚以及60％的氧化硅，按比例混合，利用双螺杆挤出机混炼，造粒后，然后经单螺杆挤出机扁平挤出，得到厚度1.0mm的片材，按宽300mm长400mm的尺寸切割，然后利用平板硫化机将一面粗糙化的镀镍铜箔压合到上述片材的两面，得到微波介质芯片；同样，将其进行介电常数和介电损耗测试两个技术参数测试，具体参数见表2；从表2来看，此材料高频特性优良；提供了成本低、机械性能和电性能稳定的微波介质芯片，解决了现有技术中的不足。上述实施例1-实施例9中得到的微波介质芯片为了体现技术效果，需将实施例的高分子复合微波介质芯片的表面铜箔蚀刻去除，针对介电常数和介电损耗测试两个技术参数进行测试：按照内部分离介质谐振器测试(spdr)方法测试10ghz条件下的数据，具体表2。表2实施例1-实施例9中得到的微波介质芯片如附图1所示要制成如附图2所示的微型芯片天线的结构，是利用pcb工艺加工的，具体的步骤如下：s1：机械钻孔：将实施例1-实施例9中得到的微波介质芯片进行机械钻孔，孔径0.8mm。然后进行孔金属化处理，孔壁镀铜；镀铜后的孔壁如附图3所示的孔壁3；s2：贴干膜，曝光：将s1步骤中所加工得到的微波介质芯片，双面分别贴干膜，曝光，然后进行蚀刻，得到正面的如附图4、反面如附图5所示的微波介质芯片；s3：镀镍金处理：将步骤s2中所得到的微波介质芯片，将其正面和反面以及s1中加工的镀铜后的孔壁3上进行镀镍金处理；得到镀镍金处理后的微波介质芯片；s4：位置切割：将步骤s3中得到的微波介质芯片进行纵向和横向的位置切割，具体按照附图6所示虚线位置切割；得到附图2所示的微型芯片天线。上述的方法制得的微型芯片天线，可以作为wifi和蓝牙天线使用。利用上述的方法制得的微型芯片天线，包括如附图2所示的，包括上层金属图形21如附图4所示的图形；高分子复合微波介质材料22；下层金属图形23如附图5所示图形；金属化半圆孔24；就能够制成了微型芯片天线。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12