[发明专利]一种复杂曲面高粘附力导电图案结构及其制造方法

说明书

本发明属于电流体喷印相关技术领域，其公开了一种复杂曲面高粘附力导电图案结构及其制造方法，所述方法包括以下步骤：(1)采用电流体喷印方式在曲面硬质基板上喷印形成聚酰亚胺图案；(2)对所述聚酰亚胺图案进行碱性活化处理以对所述聚酰亚胺图案进行表面改性，接着在所述聚酰亚胺图案的表面依次镀银及镀铜，以在所述聚酰亚胺图案的表面形成银层及铜层，由此得到复杂曲面高粘附力导电图案结构。本发明可以在复杂曲面结构表面高精度打印及局部光固化，利用表面离子交换原理在图案化的聚酰亚胺薄膜表面自生长一层金属银薄层，吸附有银的聚酰亚胺催化化学镀铜反应，获得的聚酰亚胺‑铜复合薄膜与基底具有很强的粘附力及导电性。

技术领域

本发明属于电流体喷印相关技术领域，更具体地，涉及一种复杂曲面高粘附力导电图案结构及其制造方法。

背景技术

第五代移动通信系统5G相较于4G具有高度率、大容量、低时延等优势，为通讯带来了颠覆式的变革。近些年来国内外的研究人员们对5G通信天线进行了大量的研究，5G通信的频谱主要分布在中低频和高频(毫米波)两部分，因此5G天线面临的挑战之一就是需要在两个工作频段工作。毫米波相比于其他波段通信容易受到阻碍，即限制在视线可及范围内，若能够将5G天线透明化，安装于室内随处可见的玻璃窗上，则可实现5G天线的大范围分布，既隐蔽又美观。

随着作战环境的恶化、目标隐身水平的提高等，要求飞行器能快速准确地对多个高速运动目标进行搜索与跟踪，同时还得具有良好的隐身性能以及抗干扰性能，以保证在复杂电磁环境下的生存力。面对这些要求，需要在飞行器上安装不同功能的天线装置，但是其内部空间极其有限。为了抑制不同装置间的信号干扰，降低飞行器的散射截面积，同时兼顾其空气动力学的性能，可在飞行器表面安装共形天线、共形传感器等，内部空间留给其它器件。曲面天线、曲面电路等共形导电图案在军事航空航天领域具有非常广阔的发展空间，具有质量轻、集成度高、小型化等优势。

当前透明导电薄膜主要存在两种形式，即均匀薄膜、精细图案结构，此外，通过将均匀薄膜网格化能够实现视觉效果上的透明化，可应用于透明天线、电磁屏蔽窗等。对于曲面电路图案，金、银、铜等是最普遍使用的材料，此类材料通过大面积物理气相沉积结合刻蚀技术进行图案化制造，但大面积的金属沉积成本过高，且粘附力不高。对于曲面精细图案结构，通常在平面柔性结构上利用光刻、打印等工艺制作，再利用共形贴附的方式转移至曲面，通过控制工艺参数和材料种类等得到不同线宽、厚度的复杂电路图案，如何在曲面上制造高粘附力、高精度、低成本的导电结构是当前需要解决的难题。

专利CN201610811734.7提出了一种透明网格电极的制作方法，在金属氧化物FTO/ITO薄膜表面覆盖网状模板，利用电镀的方式沉积一层PEDOT，在增加导电性能的同时尽可能地减小透光率的损耗，但金属氧化物和PEDOT的导电性远不如金属，且高精度的网状掩模制作成本高；专利CN201911068114.9提出一种基于金属网栅的透明电磁屏蔽材料的制备方法，在透明基底上沉积金属薄膜，利用光刻得到网栅结构，在利用离子束刻蚀技术缩减线宽，得到高精度网栅结构，但通过物理气相沉积得到的金属薄膜粘附力较低，且最终制得的金属铜网受限于沉积的铜膜厚度，导电率较低。文献《聚酰亚胺-银复合薄膜的制备及表面微结构表征》中给出了基于聚酰亚胺薄膜制备聚酰亚胺-银复合导电薄膜的制备方法，但基于离子交换得到的银层较薄，导电率低，且制得的金属结构生长于聚酰亚胺均匀薄膜表面，无法做到选择性沉积。

当前曲面透明天线等高精度导电图案的制作工艺主要存在以下问题：1)导电结构与基底粘附力较低，当遇到复杂的外部环境时，无法保证结构的稳定性；2)导电薄膜是通过物理气相沉积、光刻、激光加工等方法制备，工艺步骤繁琐，制得的图案结构精度低且成本较高，无法做到选择沉积，存在材料浪费、污染环境等问题；3)当前所有的工艺均基于平面结构，对于不可展大曲率结构无法在其表面直接制备高综合性能的高精度透明天线。