CN101640979A - 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，其包括以下步骤：将包括银盐溶液的油墨通过喷墨打印方式在基板表面形成线路图形；采用辐射照射线路图形，使所述线路图形中的银盐溶液中的银离子被还原为金属银粒子，从而获得预制线路；在所述预制线路的表面镀覆金属，以形成导电线路。采用上述方法，可以避免采用还原剂，简化了导电线路的制作工艺。

Description

导电线路的制作方法
技术领域
本发明涉及喷墨印刷技术领域，特别涉及导电线路的制作方法。
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银盐的墨水制造导电线路的方法。该方法是将可溶性银离子溶液制成可喷墨打印的墨水，在基材表面打印出含有银离子线路，然后在该线路表面打印含有还原剂如甲醛的墨水，通过氧化还原反应将银离子还原成为金属银，从而赋予线路以导电性。上述方法原理上比较简单，但实际操作并不容易，如需要大量的实验以配制氧化剂墨水和还原剂墨水；制作线路需要在基材表面同一位置反复打印，这样存在打印机的准确定位问题；另外，所形成的银线路在实际使用的过程中还存在银离子迁移，导致线路的可靠度下降。
发明内容
因此，有必要提供一种油墨利用该油墨制作导电线路的方法，以避免在基材表面的同一位置反复打印，使得制作的导电线路准确定位，并能够提升线路的可靠度。
以下将以实施例说明一种导电线路的制作方法。
一种导电线路的制作方法，其包括以下步骤：将包括银盐溶液的油墨通过喷墨打印方式在基板表面形成线路图形；采用辐射照射线路图形，使所述线路图形中的银盐中的银离子被还原为金属银粒子，从而获得预制线路；在所述预制线路的表面镀覆金属，以形成导电线路。
与现有技术相比，该导电线路的制作方法不要采用还原剂将油墨中银盐中的银离子还原为银粒子，简化了线路制作的工艺。
附图说明
图1是本技术方案提供的制作导电线路方法的流程图。
图2是本技术方案实施例提供的基板的结构示意图。
图3是图2中基板形成线路图形的结构示意图。
图4是图2中基板形成预制线路的结构示意图。
图5是图2中基板形成导电线路的结构示意图。
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一种油墨及利用该油墨制作导电线路方法作进一步详细说明。
请参阅图1，本实施例提供的一种导电线路的制作方法。
第一步，将含有银盐溶液的油墨通过喷墨打印的方式印刷在基板100表面以形成线路图形。
如图2所示，本实施例中，基板100为电路板制作过程中需要进行线路制作的半成品。根据所要制作的电路板的结构可以选择不同结构的基板100。例如，当待制作的电路板为单层板时，所述基板100为一层绝缘层；当待制作的电路板为多层电路板时，所述基板100为一由多层板和一绝缘层压合后所形成的结构，还可为硅基板或玻璃基板。本实施例中，基板100为需要制作单面线路的单层板。该基板100具有用于形成导电线路的表面110。当然，该基板100也可用于制作双面板，只要在基板100相对设置的两个表面上制作即可。
为增加形成的线路图形200与基板100的表面110的结合强度，在基板100形成线路图形200之前，可通过清洗、微蚀等方法对基板110进行表面处理，以除去附着于表面110的污物、氧化物、油脂等。
如图3所示，分别在基板100的表面110通过喷墨印刷方式形成线路图形200。具体地，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，将所述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，采用的油墨为银盐溶液。该银盐可以为硝酸银、硫酸银、碳酸银或其他可溶性银的有机盐，如醋酸银、柠檬酸银等。所述油墨中银盐的摩尔浓度为0.02mol/L至2mol/L。所述油墨的溶剂可以为水，也可以为水和水溶性有机溶剂的混合物，所述水溶性有机溶剂可以为乙醇、乙二醇醚或丙二醇等。所述溶剂的质量百分比含量为20％至95％，当溶剂中含有水溶性有机溶剂时，水溶性有机溶剂的质量百分比含量为5％至50％。在制备过程中还可向该油墨中加入表面活性剂、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。表面活性剂可为非离子型表面活性剂，连接料可为聚乙烯基吡咯烷酮或聚乙烯醇等水溶性聚合物或其他水溶性树脂，当连接料的含量高时，在后续制程中，其会将油墨中由银离子转化的银粒子包裹起来，无法实现银粒子在后续制程的催化作用，而且，连接料的含量过高会使得油墨黏度大而无法进行打印。当连接料的浓度较低时，将油墨中由银离子转化的银粒子无法有效的附着于基板的表面，优选地，所述连接料的质量百分比含量为0.1％至2.0％。可根据所需油墨的性能选择性地加入质量百分比含量0.1％至10％的表面活性剂等其它助剂。
第二步：采用辐射照射线路图形200，使所述线路图形200中的银盐中的银离子还原为金属银粒子，从而获得预制线路300。
如图3及图4所示，将形成于基板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的银盐中的银离子通过辐射照射，使银盐中的银离子的银以单质形式析出，从而在表面110上由银单质形成预制线路300。所述的辐射可为紫外光、激光或γ射线等。
本实施例中，将形成线路图形200的基板100置于紫外灯箱中，使得紫外光源距离表面110的距离为8厘米，光照10分钟后，取出基材100，对基材100进行水洗，然后烘干。通过上述过程，即可使得线路图形200转化为单质银的预制线路300。实际操作中，可以跟实际情况的需要，对照射光的强度和照射时间进行调节。为了使得有足够的银盐中的银离子转化为银单质，以便在后续制程中形成连续的电路，辐射照射的时间不能小于5分钟。另外，当基板100的材质为有机材料，如聚酰亚胺、聚酯等，长时间的辐射照射会促进其老化，对于上述材质制成的基板，辐射照射时间应小于30分钟。
第三步：在预制线路300的表面镀覆金属，以形成导电线路400。
预制线路300由线路图形200中的水溶性银盐中的银离子转化的银粒子组成，由于上述的银粒子之间可能存在连续性较差的问题，使整个预制线路300可能无法达到良好的电性导通。
因此，如图5所示，在预制线路300的金属银粒子表面镀覆金属，使所镀覆金属完全包裹于预制线路300的金属银粒子外并填充相邻两个金属银粒子的间隙，从而形成连续的导电线路400。在镀覆金属时，形成预制线路300的每个金属银粒子作为镀覆反应的催化中心，并以该每个金属银粒子为中心在其表面生长出多个金属粒子。该多个金属粒子致密排列于每个金属银粒子的表面，使该每个金属银粒子完全被多个金属粒子包裹，同时没有完全结合的相邻两个金属银粒子的表面分别生长出的多个金属粒子将该相邻两个金属银粒子电性连接，从而在基板100的表面110形成具有良好的电性导通的导电线路400。所述镀覆的金属可以为铜或镍等，镀覆金属可以采用电镀或化学镀的方式。
本实施例中，对包括金属银粒子的预制线路300进行化学镀铜，在基板100的表面110形成导电线路400。具体地，将形成预制线路300的基板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1.5分钟，即可使预制线路300形成完全电连通的导电线路400。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；络合剂可为乙烯二胺四乙酸二钠盐、酒石酸钾钠等络合物。当然，还可在渡液中加入稳定剂、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10g/L、酒石酸钾钠22g/L、乙烯二胺四乙酸二钠盐50g/L、甲醛15mL/L及甲醇10mL/L。其中，固体采用质量体积比，即，单位体积溶液中含该固体的质量，单位g/L；液体采用体积体积比，即，单位体积溶液中含该液体的体积，单位mL/L。
由此完成基板100的表面110具有较高导电性及均匀性的导电线路400的制作，以供后续加工使用。该制作方法采用含有水溶性银盐的油墨，其在常温避光的状态下可以稳定存在，这样避免了分别配制氧化性油墨和还原性油墨再分别进行打印的问题，在保证了线路质量的情况下，简化了线路制作的工艺。本制作方法中的油墨的主要成分易溶于水，不必考虑分散稳定的问题。本方法中不要要采用还原剂对银离子进行还原，采用辐射照射将银离子还原为银粒子，所需设备简单，而且方便进行控制。此外，镀覆金属提高了线路的导电性，并对银线路进行了保护，避免了银离子迁移的问题。
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)

1.一种导电线路的制作方法，其包括以下步骤：
将包括银盐溶液的油墨通过喷墨打印方式在基板表面形成线路图形；
采用辐射照射线路图形，使所述线路图形中银盐溶液的银离子被还原为金属银粒子，从而获得预制线路；
在所述预制线路的表面镀覆金属，以形成导电线路。
2.如权利要求1所述的导电线路的制作方法，其特征在于，所述油墨中银盐的浓度为0.02mol/L至2mol/L。
3.如权利要求1所述的导电线路的制作方法，其特征在于，所述银盐为硝酸银、硫酸银、醋酸银或柠檬酸银。
4.如权利要求1所述的导电线路的制作方法，其特征在于，所述油墨进一步包括连接料、溶剂和表面活性剂。
5.如权利要求4所述的导电线路的制作方法，其特征在于，所述连接料为聚乙烯基吡咯烷酮或聚乙烯醇，所述溶剂为水溶性有机溶剂与水的混合物或水，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。
6.如权利要求4所述的导电线路的制作方法，其特征在于，所述油墨中连接料的质量百分含量为0.1％至2％，溶剂的质量百分含量为20％至95％。
7.如权利要求1所述的制作导电线路的方法，其特征在于，所述辐射为紫外光、激光或γ射线。
8.如权利要求1所述的制作导电线路的方法，其特征在于，所述辐射的照射时间为5分钟至30分钟。
9.如权利要求1所述的制作导电线路的方法，其特征在于，所述镀覆金属为铜或镍。
10.如权利要求1所述的制作导电线路的方法，其特征在于，采用化学镀的方式在预制线路表面镀覆金属。
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