CN101600301A - 电路板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电路板的制作方法，其包括以下步骤：对绝缘基材表面进行亲水性处理；将含有可溶性钯盐的油墨印刷于亲水处理过的绝缘基材的表面，形成线路图形；采用非离子还原剂还原线路图形中的钯盐以形成钯质预制线路；在预制线路的表面镀覆金属形成导电线路。本发明还涉及一种电路板。
Description
技术领域
本发明涉及印刷电路板制作领域，特别涉及一种电路板及其制作方法。
背景技术
利用喷墨打印技术制作导电线路在近年来受到了广泛关注，此方法只需将所需线路图形直接由计算机给出，再通过控制器控制喷墨印刷系统的喷嘴，将油墨颗粒由喷嘴喷出并逐点地形成线路图形，制作线路图形能够精确控制线路的位置及宽度，该方法属非接触式数码图案制程，可减少不同印刷材料间相互污染。相比于传统的线路制作方法，具有制作流程更加简化、便宜及低污染的优点。请参见文献：Murata，K.；Matsumoto，J.；Tezuka，A.；Oyama，K.；Matsuba，Y.；Yokoyama，H.；Super fine wiring by inkjet printingMicroprocesses and Nanotechnology Conference，2004.Digest of Papers.2004InternationalOct.27-29，2004Page(s)：24-25。
现有技术中报道了一种采用喷墨打印含有可溶性钯盐和弱还原剂的墨水制造导电线路的方法。该方法是将可溶性钯离子和弱还原剂制成可喷墨打印的墨水在基材表面打印出含有钯离子线路图形，然后在该线路图形经过高能光照射还原，得到钯质线路，但由于线路图形在基材表面的附着力不佳，线路图形中没有被还原的钯离子和还原后的钯粒子脱落到后续制程的化学溶液中，损坏化学溶液，而且线路中含有未反应的还原剂，残留在导电线路内，对导电线路的质量具有很大的影响。
因此，有必要提供一种电路板的制作方法，以提升导电线路在基材表面的附着力，提高导电线路的质量。
发明内容
以下将以实施例说明一种电路板及其制作方法。
一种电路板的制作方法包括，其包括以下步骤：对绝缘基材表面进行亲水性处理；将含有可溶性钯盐的油墨印刷于亲水处理过的绝缘基材的表面，形成线路图形；采用非离子还原剂还原线路图形中的钯盐以形成钯质预制线路；在预制线路的表面镀覆金属形成导电线路。
一种电路板，其包括：绝缘基材，其具有一亲水性表面；钯制预制线路形成在所述亲水性表面上；及导电镀层包覆所述预制线路。
与现有技术相比，该电路板的制作方法增强了线路与绝缘基材表面的结合能力。后续的钯离子还原处理中，采用非离子性还原剂，即有机还原剂和具有还原性的气体，改善了采用离子型还原剂(如硼氢化钠、柠檬酸钠等)还原时，线路中的钯离子的脱吸附和再吸附而引起的线路分辨率下降的问题。
附图说明
图1是本技术方案实施例提供电路板制作方法的流程图。
图2是本技术方案实施例提供的绝缘基材的结构示意图。
图3是图2中绝缘基材形成线路图形的结构示意图。
图4是图2中绝缘基材形成预制线路的结构示意图。
图5是图2中绝缘基材形成导电线路的电路板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本技术方案实施例提供的电路板及其制作方法作进一步详细说明。
请参阅图1，本实施例提供的电路板的制作方法包括以下步骤：
第一步，对绝缘基材100表面100进行亲水性处理。
如图2所示，本实施例中，绝缘基材100可以为制作单层板时的绝缘层，也可以为多层电路板制作过程中的多层电路板表面压合的绝缘层。绝缘基材100的材料通常以聚酰亚胺类材料为主。本实施例中，绝缘基材100为需要制作单面线路的绝缘层。该绝缘基材100具有用于形成导电线路的表面110。所述绝缘基材100的材质为聚酰亚胺。
通过对绝缘基材100的表面110进行亲水性处理，以便在后续线路制作时增加表面110结合油墨的能力。增加表面110的亲水性有多种方法，如对绝缘基材100聚合物进行改性处理，使得表面110形成极性官能团。
本实施例中，采用碱性溶液对绝缘基材100的表面110进行亲水性处理。对绝缘基材100表面的处理包括以下步骤：首先，清洗绝缘基材100的表面110。清洗时可采用丙酮、乙醇或水等溶剂，以除去附着于表面110的污物、氧化物、油脂等。然后，应用强碱性溶液对绝缘基材100的表面110进行处理。所述的强碱性溶液可为KOH溶液或KOH与KMnO4的混合溶液。本实施例中，将绝缘基材100置于浓度为5摩尔/升(mol/L)的KOH溶液中处理5分钟后取出。最后，对处理后的绝缘基材100进行清洗。具体地，采用去离子水清洗绝缘基材100，去除表面110残留的KOH，洗至表面110为接近中性。
通过上述的处理，使得绝缘基材100表面110的聚酰亚胺中的酰亚胺键在强碱性条件下断开形成羧基和酰胺键，羧基和酰胺基的亲水性强于酰亚胺基，从而改善了绝缘基材100表面110的亲水性。同时，生成的羧基能够吸附阳离子，在KOH溶液中，其可以吸附K+。
第二步：将含有可溶性钯盐的油墨印刷于亲水处理过的绝缘基材100的表面110，形成线路图形200。
如图2所示，分别在所述绝缘基材100的表面110形成线路图形200。线路图形200可以通过喷墨打印或平版印刷等方式形成于绝缘基材100的表面110。以喷墨打印为例，喷墨打印系统在控制器的控制下根据所需制作的导电线路的图形，将油墨自喷嘴逐点喷洒到表面110，使沉积在表面110的油墨形成线路图形200。该油墨形成的线路图形200与所需制作的导电线路的图形相同。
本实施例中，采用的油墨为水溶性的钯盐溶液。该钯盐可以为硫酸钯、氯化钯、硝酸钯、钯络合物或其他可溶性钯盐，其摩尔浓度为10-4mol/L至10-2mol/L。本实施例中，采用氯化钯，为了提高氯化钯的溶解性，在氯化钯溶液中加入氯化铵，氯化铵与氯化钯质量比可为1∶1，氯化钯与氯化铵可形成络合物从而可提高其溶解度。在制备过程中还可向该油墨中加入表面活性剂、粘度调节剂、连接料或其它助剂，用以调节油墨的表面张力、粘度等性能，从而提高油墨与待打印或印刷物体表面的结合力。表面活性剂可为阴离子型、阳离子型、非离子型等，连接料可为聚氨酯、聚乙烯醇等高分子材料。可根据所需油墨的性能选择性地加入质量百分比为0.1％至20％的连接料、0.1％至50％的粘度调节剂、0.1％至50％的保湿剂、0.1％至5％的表面活性剂及0.1％至10％的其它助剂。
经亲水处理过的绝缘基材100的表面110吸附有钾离子，打印在表面110所述油墨中含有钯离子，钾离子与钯离子发生离子交换，使得钯离子吸附到绝缘基材100的表面110。
第三步：采用还原剂还原线路图形200中的钯盐以形成钯质预制线路300。
如图3及图4所示，将形成于绝缘基材100表面110的线路图形200转变成预制线路300。即，表面110上形成线路图形200的钯离子经化学反应，使钯离子还原成钯单质，从而在表面110上形成钯质预制线路300。
为了防止线路图形200中钯离子在离子性还原剂中产生脱吸附和再吸附，导致线路的分辨率下降的问题，本实施例中，将钯离子还原为单质钯采用非离子还原剂进行还原。具体的，采用液态有机还原剂或气体还原剂。
对于还原性较强的液态有机还原剂，如甲醛和水合肼等，可以将绝缘基材100浸入其溶液中，在常温或低温状态下还原。以甲醛为例，在50摄氏度下，将表面110具有线路图形200的绝缘基材100浸入甲醛溶液中15分钟，取出绝缘基材100后用去离子水清洗。
对于还原性较弱的液态有机还原剂，如丙酮、乙二醇等，可以在紫外光照的条件下，使得线路图形200中的钯离子还原为单质钯。以丙酮为例，将表面110具有线路图形200的绝缘基材100浸入丙酮溶液中紫外光照射6分钟，取出绝缘基材100后用去离子水清洗。以乙二醇与丙酮的混合溶液为例，将表面110具有线路图形200的绝缘基材100浸入上述溶液中紫外光照射6分钟，取出绝缘基材100后用去离子水清洗。还可以应用还原性气体将钯离子还原，所述还原性气体为乙烯、一氧化碳和氢气等。
第四步，在预制线路300的表面镀覆金属400形成导电线路500，从而得到电路板50。
对于上一步骤中所得到的预制线路300，由于预制线路300是通过将钯盐环原为钯单质而形成的线路，而该钯盐中金属离子间可能没有完全结合，其连续性较差，当钯离子被还原为金属钯后所得到的预制线路300中，钯将会以不连续的粒子存在并组成预制线路300，预制线路300的导电性将势必受到影响。
因此，如图5所示，在钯制预制线路300的表面经过电镀或化学镀的方法镀覆金属400，从而形成连续的导电线路500。所述镀覆金属可以为铜、镍或银等。
具体地，将形成预制线路300的绝缘基材100置于化学镀铜溶液中，在50摄氏度的温度下进行化学镀铜2分钟，即可使预制线路300形成完全电连通的导电线路500。导电线路500中的铜粒子的粒径为50至150纳米。该镀液还可包括铜化合物、还原剂与络合剂。铜化合物可为硫酸铜、氯化铜等；还原剂可为甲醛、乙醛酸等；络合剂可为乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠等。当然，还可在镀液中加入稳定剂、光亮剂等，以满足化学镀的需要。具体地，该镀铜溶液的组分为：硫酸铜10克/升(g/L)、酒石酸钾钠22g/L、乙二胺四乙酸二钠50g/L、甲醛15毫升/升(mL/L)及甲醇10mL/L。
经过上述方法得到的导电线路500，其包括形成于绝缘基材100亲水性表面110的钯质预制线路300，以及形成在钯质预制线路300表面且包覆预制线路300的镀覆金属400。
对于上述方法形成的电路板50，其包括绝缘基材100、钯制预制线路300和镀覆金属400。所述绝缘基材100的表面110经过亲水性处理的表面110为一亲水性表面。所述预制线路300形成于亲水性表面110，且与亲水性表面110较好的结合。所述镀覆金属400形成于预制线路300的表面且包覆预制线路300。
在电路板50的制作过程中，采用KOH将绝缘基材100的表面110改性，提高了绝缘基材100表面110的亲水性，并且在绝缘基材100的表面110吸附了钾离子，在形成线路图形200时，采用水溶性的含有钯离子的油墨，提高了表面110与油墨的结合能力，并且吸附的钾离子与油墨中的钯离子产生离子交换，进一步增强了线路图形200与绝缘基材100的表面110的结合能力。后续的钯离子还原处理中，采用非离子性还原剂，即有机还原剂和具有还原性的无机气体，改善了离子型还原剂(如硼氢化钠、柠檬酸钠等)还原时，线路图形200中的钯离子的脱吸附和再吸附而引起的线路分辨率下降的问题。此外，在预制线路300表面镀覆金属400提高了导电线路500的导电性和连续性。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种电路板的制作方法，其包括以下步骤：
对绝缘基材表面进行亲水性处理；
将含有可溶性钯盐的油墨印刷于所述亲水性处理过的绝缘基材的表面，形成线路图形；
采用非离子还原剂还原线路图形中的钯盐以形成钯质预制线路；
在预制线路的表面镀覆金属形成导电线路。
2.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于，所述绝缘基材的材质为聚酰亚胺。
3.如权利要求2所述的电路板的制作方法，其特征在于，采用碱性溶液对绝缘基材表面进行亲水性处理。
4.如权利要求3所述的电路板的制作方法，其特征在于，采用氢氧化钾溶液或氢氧化钾与高锰酸钾的混合溶液对绝缘基材表面进行亲水性处理。
5.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于，所述油墨进一步包括连接料、粘度调节剂、保湿剂和表面活性剂中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于，所述非离子还原剂包括甲醛、水合肼、丙酮、乙二醇、氢气、一氧化碳或乙烯。
7.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于，在预制线路表面镀覆金属采用化学镀的方法。
8.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于，在预制线路表面所镀覆金属为铜、银或镍。
9.一种电路板，其包括：
一绝缘基材，其具有一亲水性表面；
一钯质预制线路，其形成在所述亲水性表面上；及
一导电镀层，其包覆所述预制线路。
10.如权利要求9所述的电路板，其特征在于，所述导电镀层的材质为铜、银或镍。
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