CN101227796A - 一种导电线路的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导电线路的制作方法，属于线路极板制备领域。本发明的步骤包括在基底上使用浸渍提拉、旋转甩胶或流延法涂敷浓度为1～10wt％的高分子的水溶液。涂敷后干燥固化形成连续膜；在上述连续膜上喷涂硝酸银或氯金酸溶液，溶剂为水，乙醇、乙二醇、四氢呋喃或二甲亚砜的一元或多元混合物，溶质浓度为5～60wt％，涂敷后下干燥固化后形成导电线路图案；重复前述步骤，直到获得所需厚度的导电线路图案；对获得的导电线路图案进行高温处理。本发明可以获得线度很小边界清晰且电气性能良好的线路而且适合各种喷涂设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电线路的制作方法，属于线路极板制备领域。
背景技术
形成导电线路的常规方法主要包括刻蚀法，丝网印刷法，真空沉积法，旋转涂布法等，上述方法尽管已被广泛采用，但依然存在着过程复杂、处理时间长、浪费原材料、产率低、成本高等问题。并且，随着电子设备变得越来越小型化和多功能化，印刷电路基板的导电线路也需要极其微小和精确。
喷墨打印法是通过在基底上喷射沉积墨水直接获得所需图案。相比较传统导电电路制备方法，喷墨打印具有无需掩模制作、实现的基底面积大、原材料利用充分、制备过程短以及设备集成度高、投资小等优点。
通常上述喷墨打印法的喷射沉积墨水往往采用可溶性的导电材料前驱物溶液。例如有文献(Thin Solid Films 478，275-279，2005)使用硝酸银溶液在聚酰亚胺基底上制备导电线路。然而以导电材料前驱体溶液作为墨水如何获得图案清晰电气性良好的线路是需要解决的一大问题。
通常解决上述问题的方法主要有热板法(hotplate)，快速热处理法(rapidheat treatment)。热板法是将适合的墨水喷射到一定温度的基底上，使得墨水中的导电材料前驱体在产生扩散或扩展前在墨水喷打位置原位反应(通常为热分解反应)获得导电材料，这样可以避免图案的模糊或破坏，获得清晰且电气性能良好的导电线路板。快速热处理法即将打印好的线路板进行快速的热处理，使得导电材料前驱物的热分解迅速完成，快速通过可能产生扩散或扩展的阶段，从而获得需要的线路板。
我们研究发现，使用导电材料前驱体溶液作为墨水，单纯通过快速升温试图达到避免扩散或扩展的目的在传统硬质基底上无法获得边界清晰且电气性能良好的导电线路。例如硝酸银在升温过程中不可避免的要经过熔化的过程，并且前驱体的熔液对于传统的硬质基底是浸润的，这就必然造成图案边界的模糊。
如何使用无机导电材料的前驱体溶液作为墨水，并在传统硬质基底上利用喷墨打印获得边界清晰且电气性能良好的导电线路的方法是本发明所要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种导电线路的制作方法，本方法是通过在基底表面引入高分子牺牲层，利用前驱体熔液对高分子层的不浸润以及高分子层在热处理过程中形成的“蒸汽墙”限制前驱体熔液在传统硬质基底上的扩散，获得图形边缘清晰且电气性能理想的打印线路板。
制备方法包括下述步骤：
l、在基底(如玻璃、硅、陶瓷等)上使用浸渍提拉、旋转甩胶或流延法涂敷第一种液体，通常第一种液体为浓度在1～10wt％的高分子的水溶液。所述的高分子可以是聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚丙烯酸(PAA)、聚乙二醇(PEG)或聚乙烯吡硌烷酮(PVP)等中的一种。在一定温度(如60℃～120℃)下干燥固化形成连续膜。
2、根据所需图案在上述连续膜上喷涂第二种液体，第二种液体为硝酸银或氯金酸溶液，溶剂为水，乙醇、乙二醇、四氢呋喃或二甲亚砜的一元或多元混合物，溶质浓度为5～60wt％。在一定温度(如60℃～120℃)下干燥固化后形成导电线路图案。
3、重复前述步骤1和2，直到获得所需厚度的导电线路图案。
4、对获得的导电线路图案进行高温处理(如180℃～600℃下保温1～30分钟)。
本发明的一个优点在于可以获得线度很小边界清晰且电气性能良好的线路。通过在基底表面引入高分子牺牲层，限制前驱体熔液在传统硬质基底上的扩。
本发明的另一个优点在于第二种液体适合各种喷涂设备，包括使用热泡式、压电式和电磁式喷头的喷墨打印机。
本方法可用于制造厚膜电子线路，微波传输线，微波天线，左手性材料等。
附图说明
图1是实施本方法时的衬底横剖面图，基底(10)上的连续膜由第一种液体(1)涂敷形成。
图2是实施本方法时的衬底横剖面图，基底(10)上膜(11)由第一种液体(1)涂敷干燥后形成。第二种液体喷头(20)位于基底上方，将适量第二种溶液喷(2)射到膜(11)的适当位置形成设计线路图案。
图3是实施本方法时的基底横剖面图，由第二种溶液(2)形成的印刷线路图案(21)经干燥后固化于膜(11)上。
图4是实施本方法时的基底横剖面图，基底(10)连同膜(11)以及固化的印刷线路图案(21)进行热处理获得印刷线路(22)。
具体实施方式
以下以实施例的方式说明本发明，但不仅限于下述实施例。
实施例1
在普通氧化铝基底表面使用流延法涂敷一层聚乙烯吡硌烷酮(PVP)水溶液形成连续液膜。120℃干燥固化之后，在固化的膜上使用改装商用喷墨打印机打印新鲜配制的40wt％硝酸银的水和二甲亚砜溶液，多次重复上述步骤10次，再经420℃下固化10分钟便得到需要的导电线路。
实施例2
在普通氧化铝基底表面使用流延法涂敷一层聚丙烯酸(PAA)水溶液形成连续液膜。120℃干燥固化之后，在固化的膜上使用改装商用喷墨打印机打印新鲜配制的40wt％硝酸银的水和二甲亚砜溶液，多次重复上述步骤20次，再经420℃固化10分钟便得到需要的导电线路。
实施例3
在硅基底表面使用流延法涂敷一层聚丙烯酸(PAA)水溶液形成连续液膜。120℃干燥固化之后，在固化的膜上使用改装商用喷墨打印机打印新鲜配制的40wt％硝酸银的水和二甲亚砜溶液，多次重复上述步骤，直到打印线路层厚度达到要求，再经420℃固化10分钟便得到需要的导电线路。
实施例4
在硅基底表面使用流延法涂敷一层聚丙烯酸(PAA)水溶液形成连续液膜。120℃干燥固化之后，在固化的膜上使用改装商用喷墨打印机打印新鲜配制的30wt％氯金酸的水和乙二醇溶液，多次重复上述步骤，直到打印线路层厚度达到要求，再经350℃固化10分钟便得到需要的导电线路。
Claims (5)
1.一种导电线路的制作方法，包括下述步骤：
(1)在基底上使用浸渍提拉、旋转甩胶或流延法涂敷浓度为1～10wt％的高分子的水溶液。，涂敷后干燥固化形成连续膜；
(2)在上述连续膜上喷涂硝酸银或氯金酸溶液，溶剂为水，乙醇、乙二醇、四氢呋喃或二甲亚砜的一元或多元混合物，溶质浓度为5～60wt％，涂敷后下干燥固化后形成导电线路图案；
(3)重复前述步骤(1)和(2)，直到获得所需厚度的导电线路图案；
(4)对获得的导电线路图案进行高温处理。
2.按权利要求1所述的一种导电线路的制作方法，其特征在于所述的基底为玻璃、硅或陶瓷。
3.按权利要求1所述的一种导电线路的制作方法，其特征在于所述的高分子为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸、聚乙二醇或聚乙烯吡硌烷酮中的一种。
4.按权利要求1所述的一种导电线路的制作方法，其特征在于所述的干燥条件为干燥温度60℃～120℃。
5.按权利要求1所述的一种导电线路的制作方法，其特征在于所述的高温处理条件为180℃～600℃下保温1～30分钟。
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