[發明專利]毫米波太赫茲頻段極低損耗介質薄膜及表面金屬化方法

在審

• 申請號: 202011506780.9
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112635948A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 蔡龍珠;洪偉;蔣之浩;陳暉
• 申請（專利權）人: 南京銳碼毫米波太赫茲技術研究院有限公司;東南大學
• 主分類號: H01P7/10
• 分類號: H01P7/10;H01P11/00;G03F1/00;G03F7/16;G03F7/20;G03F7/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明公開了一種毫米波太赫茲頻段極低損耗介質薄膜及表面金屬化方法。該介質薄膜以柔性環烯烴共聚物薄膜(1)為基底，在柔性環烯烴共聚物薄膜(1)的下面設置作為支撐層的硅片(2)，在柔性環烯烴共聚物薄膜(1)的上面設置金屬層(3)，所述柔性環烯烴共聚物薄膜(1)屬于環烯烴共聚物，在毫米波太赫茲頻段具有極低的介質損耗，在該介質薄膜表面形成穩定可靠的金屬化太赫茲電路結構，實現基于環烯烴共聚物介質薄膜的毫米波太赫茲電路。實現基于環烯烴共聚物新型介質薄膜的毫米波太赫茲電路，對該新型介質薄膜在毫米波太赫茲的應用具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及一種新型介質薄膜的表面金屬化方法，特別是涉及一種在毫米波太赫茲 頻段具有極低損耗新型介質薄膜的表面金屬化方法。

背景技術

太赫茲源和太赫茲探測技術領域的發展，使得社會上對成像和傳感應用中的太赫茲 探測設備的需求日益增長。眾所周知，太赫茲器件的性能與所使用的介質基片特性密切相關。然而，研究表明，氧氣、水和其他氣體對太赫茲信號有很強的衰減作用，這導致 介質基片在太赫茲頻段下的介電損耗因子增加。太赫茲頻段下介質損耗過大被認為是太 赫茲技術發展的挑戰之一。

因此現在有大量的研究試圖將各種介質基片應用于太赫茲領域的器件設計，包括硅、 二氧化硅、光刻膠(SU-8)，聚二甲硅氧烷(PDMS),苯并環丁烯(BCB),聚酯合成纖維(PET)， 石英，及其他柔性編織物等。為了在這些基片上實現電路，則需要用到金屬，在這些介 質基片上實現金屬化。由于介質的耐溫強度、化學特性等性質不同，在基片上如何實現金屬化也會有所區別。以Al2O3陶瓷基板為例，常用的表面金屬化方法有薄膜法、厚膜 法以及直接覆銅法，這三種方法在實現原理和流程上的不同，都有各自的優點和局限性。 對于薄膜法，其缺點在于金屬層和基板之間的結合力不穩定，可能需要一層過渡層(如 Ti)，用以增強金屬與陶瓷的結合力。在完成圖形轉移后還需要對過渡層進行蝕刻，增 加了工藝復雜難度，且該方法需要真空條件，生產效率也較低。在厚膜法中，應用最廣 泛的是絲網印刷技術，其工藝簡單，但由于所用導電漿料和絲網尺寸的限制，所能實現 的金屬化導線最小寬度較大(50微米左右)。同時，由于漿料中摻有玻璃粘結劑和有機 溶劑，所制作的導電線路的導電性能較差。直接覆銅法是一種主要由Al2O3陶瓷基板發 展起來的表面金屬化技術。由于所用銅箔厚度較大，通常在0.1mm以上，因此在后續 化學蝕刻時不容易得到高精度的電路導線。同時，在高溫反應界面的氧元素難以控制， 銅箔與陶瓷之間可能出現氣孔，導致器件性能不穩定。

目前有一種新型介質薄膜基片，環烯烴共聚物(COC)，經研究測試發現該薄膜基片在毫米波太赫茲頻段具有極低的介質損耗。環烯烴共聚物薄膜基片優越的材料特性使得其在毫米波太赫茲領域具有非常大的應用潛力。因為環烯烴共聚物的特殊性質，目前 主要應用于包裝、光學薄膜、醫療器械及透鏡等領域。若將其應用范圍擴展至毫米波太 赫茲領域，嘗試制備基于環烯烴共聚物介質薄膜的毫米波太赫茲電路，則需要根據環烯 烴共聚物介質薄膜的性質，優化和研究適用于該新型介質薄膜表面金屬化的方法，能夠 在其表面形成穩定可靠的金屬化電路結構，這對該新型介質薄膜在毫米波太赫茲的應用 具有重要的意義。

發明內容

技術問題：本發明針對現有技術中的缺陷和空白，提出一種毫米波太赫茲頻段極低 損耗介質薄膜及表面金屬化方法，并基于新型介質薄膜特性，研究和優化能夠實現其表面金屬化的方法，最終形成穩定可靠的金屬化電路結構。

技術方案：為達到此目的，本發明的一種毫米波太赫茲頻段極低損耗介質薄膜采用 以下技術方案：

該介質薄膜以柔性環烯烴共聚物薄膜為基底，在柔性環烯烴共聚物薄膜的下面設置 作為支撐層的硅片，在柔性環烯烴共聚物薄膜的上面設置金屬層，所述柔性環烯烴共聚物薄膜屬于環烯烴共聚物，在毫米波太赫茲頻段具有極低的介質損耗，在該介質薄膜表 面形成穩定可靠的金屬化太赫茲電路結構，實現基于環烯烴共聚物介質薄膜的毫米波太 赫茲電路。