CN104364896A - 包括导电部分的装置和制作该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种方法，包括：通过使用配置用于选择性直接成型的材料的选择性直接成型在衬底(10)之上选择性产生金属化层，在衬底(10)之上产生第一导电迹线(12)；以及在衬底(10)之上产生直接接触至少部分第一导电迹线(12)的第二导电区域(16A、16B)。

Description

包括导电部分的装置和制作该装置的方法
技术领域
本发明的实施例涉及包括导电部分的装置和制作该装置的方法。
背景技术
需要制造具有导体的产品。
发明内容
根据本发明的各种但不一定所有的实施例，提供一种方法，包括：使用配置用于选择性直接成型的材料的选择性直接成型在衬底之上选择性产生金属化层，在衬底之上产生第一导电迹线；以及在衬底之上产生直接接触至少部分第一导电迹线的第二导电区域。
根据本发明的各种但不一定所有的实施例，提供一种装置，包括：衬底；材料，配置成响应于辐照以转换到经辐照的状态，在经辐照的状态下，材料的其中已经被辐照的区域用作用于金属化的衬底；通过在部分材料之上的金属化形成的第一导电迹线；以及在衬底之上形成并且与至少部分第一导电迹线直接接触的第二导电区域。
附图说明
为了更好地理解本发明的实施例的各种示例，现在仅借助于示例参考附图，其中：
图1A至图1G示出了用于制造装置的方法的示例；
图2A至图2E示出了用于制造装置的方法的示例；
图3示出了装置的示例。
具体实施方式
图1A至图1G示出了一种方法，包括：通过使用配置用于选择性直接成型的材料2的选择性直接成型在衬底之上选择性产生金属化层12，在衬底之上产生第一导电迹线14；以及在衬底10之上产生直接接触至少部分第一导电迹线14的第二导电区域16A、16B。
在图1A中，提供了衬底10。衬底10，例如，可以是塑料衬底。例如，它可以是注塑成型的塑料衬底。替代地，它可以是金属衬底或者玻璃衬底或者陶瓷衬底。衬底10可以是平面的或者三维的。它可以具有非平面表面。
在图1B中，材料2的第一层11沉积在衬底10上。所沉积的材料2的第一层11配置用于在衬底10上选择性直接成型。在替代的实施例中，衬底10本身可以由配置用于选择性直接成型的材料2形成，并且，在这种情况下，不再需要附加地沉积材料2的第一层11，因为材料2的第一层11已经集成到衬底10的表面中。
选择性直接成型涉及材料2从第一状态到第二状态的选择性转换，在第一状态下，材料2不是用于金属化的合适的衬底，而在第二状态下，材料2适用于金属化。状态的改变可以通过，例如辐照，来实现。激光直接成型使用激光作为辐照源。
在这个示例中，材料的选择性直接成型，如下文所描述的，包括选择性辐照材料2的第一上表面部分，以将材料的第一上表面部分从第一状态转换到第二状态，在第二状态下材料是用于金属化的衬底，然后在处于第二状态的材料2的第一层11的第一上表面部分进行选择性金属化。选择性金属化在衬底10之上产生第一导电迹线12。
可以通过堆积(accretion)的方式沉积第一层11，也就是通过逐渐外部添加其组成部分来逐渐构建(生长)第一层11。因此，第一层11是单独提供的组成部分的堆积物。可以在一些但并不一定所有的实施例中通过将材料2以液态形式喷涂到衬底10上来沉积材料2。液滴(组成部分)在衬底上固化以形成所沉积的第一层11。
所沉积的材料2的第一层11可以是薄的，例如，它可以具有1μm和0.1mm之间的厚度。
在图1C中，选择性地辐照材料2的第一层11的第一上表面部分11’，以将材料2的第一层11的第一上表面部分11’从第一状态转换到第二状态，在第一状态下，材料2例如是电介质，在第二状态下，材料2是用于金属化的衬底。
用于选择性辐照的机制可以变化。在一个实施方式中，通过在材料2之上扫描激光，来选择性地辐照材料2。在一些但不一定所有的实施方式中，激光烧蚀可以将材料2从第一状态转换到第二状态。
选择性辐照材料2的第一层11的第一上表面部分11’以将材料2的第一层11的第一上表面部分11’转换到其中材料2是用于金属化的衬底的第二状态使用激光，所使用的激光的功率和持续时间足以将材料2的第一层11的第一上表面部分11’转换到其中材料2是用于金属化的衬底的第二状态，但是所使用的激光的功率和持续时间不足以穿透材料的第一层11。
在图1D中，在选择性辐照后处于第二状态的材料2的第一层11的第一上表面部分11’上提供选择性金属化层12。金属化层12是选择性的，在于金属化层12在保持在第一状态的材料2的第一层11上不发生或者不显著发生，因为其没有被辐照。
超声清洗可以在金属化前发生。
金属化层12可以包括无电镀制。在无电镀制中，溶液中的金属离子被还原以形成金属原子。无电镀制之后可以使用无电金属镀层作为阴极进行电镀。
选择性金属化层12在衬底10之上产生第一导电迹线14。
然后，如图1E和1F所示，在衬底10之上产生与至少部分第一导电迹线14直接接触的第二导电区域16A、16B。
在图1E中，导电材料20的第二层21沉积在金属化层12的在材料2的第一层11的第一上表面部分11’上的至少一部分之上。
导电材料20可以是，例如，氧化铟锡(ITO)。例如可以使用磁控溅射或者热转移印刷来施加氧化铟锡。氧化铟锡可以是透明的。
在所示例的示例中，导电材料20的第二层21直接接触材料的第一层11的第一上表面部分11’上的金属化层12，并且也直接接触保持于第一状态且没有收到任何金属化层12的材料2的第一层11。
在图1F中，导电材料20的第二层21被图形化。导电材料20的第二层21被选择性地移除以产生穿过导电材料2至少到达材料2的第一层11的过孔18。过孔18产生分离的第二导电区域16A、16B，第二导电区域16A、16B被由过孔18提供的非导电空隙所分离。
例如，可以使用激光烧蚀导电材料20来实现导电材料20的第二层21的图形化。
例如，可以使用紫外(例如350nm)激光图形化导电材料20的第二层21。
可以在足以完全移除导电材料20的第二层21的功率和持续时间下使用激光，但是功率和持续时间不足以移除材料的第一层11。
图形化导电材料20的第二层21产生装置30。
装置30包括：衬底10；材料2，配置成响应于辐照以转换到经辐照的状态，在经辐照的状态下，材料2的其中已经被辐照的区域用作用于金属化的衬底；第一导电迹线，通过在部分材料2之上的金属化形成；以及在衬底10之上形成并且与至少部分第一导电迹线12直接接触的图形化的第二导电区域16A、16B。
选择性辐照材料2的第一层11能够实现选择性金属化层12，同时保留材料2的第一层11的下部作为物理上将金属化层12与衬底10分离的电介质层。材料2的第一层11物理上将金属化层12与衬底10分离并且将第二导电区域16A、16B与衬底10分离。
在一些实施例中，第一导电迹线14可以被连接到导电区域16A、16B以限定用于感测导电区域16A、16B之间电容变化的电路。这使得装置30能够被用作电容触摸传感器。
在图1G中，在装置30的上表面之上沉积保护层22。保护层覆盖过孔18和图形化的第二层21。
保护层22保护第二层21免于磨损。保护层22也可以填充过孔18并且形成位于由分离的第二导电区域16A、16B限定的电容器的极板间的电容器电介质。
保护层22，如果存在，例如，可以由诸如二氧化硅之类的氧化物形成。
各种不同的成分可以用作材料2。
例如，材料2可以包括在第二状态下提供用于金属化的在电介质媒介中分散的还原剂。在选择性辐照之后，还原剂可以暴露在第二状态。当金属化发生的时候，暴露的还原剂可以优先地加速金属离子的还原以形成元素金属。电介质媒介可以是，例如，聚合物或者塑料。材料2可以以例如液滴的喷雾来沉积。
例如，材料2可以包括分散在电介质媒介中的金属氧化物。电介质媒介使得材料2在辐照前在第一状态下能够操作为电介质。金属氧化物使得材料2在辐照后在第二状态下能够用作用于金属化的衬底。例如，金属氧化物可以是过渡金属氧化物。例如，金属氧化物可以是多金属氧化物，也就是，包括至少两种不同金属的氧化物。两种不同金属可以是过渡金属。例如，电介质媒介可以是聚合物或者塑料。材料2可以以例如液滴的喷雾来沉积。
例如，材料2可以包括在第二种状态下提供用于金属化的在电介质媒介中分散的加速剂(催化剂)。例如，电介质媒介可以是聚合物或者塑料。材料2可以以例如液滴的喷雾来沉积。
合适的加速剂(催化剂)的一个示例是AMxByOz，其中A是从元素周期表的10族和11族选择的一个或者多个元素，M是从包含Fe、Co、Mn、Al、Ga、In、Ti和稀土元素的组中选择的在氧化状态3+的一个或者多个金属元素，O是氧，B是硼，x＝0到2，y＝0.01到2，以及z＝1到4。
另一个合适的加速剂是A’M’mByOn，其中A’是从元素周期表的9族、10族或11族选择的一个或者多个元素，M’是从包含Cr、Mo、W、Se、Te和Po的组中选择的一个或者多个金属元素，O是氧，m＝0.01到2，以及n＝2到4。
例如，材料2可以包括在第二种状态下提供用于金属化的在电介质媒介中分散的尖晶石结构氧化物(CuCr2O4)。例如，电介质媒介可以是聚合物或者塑料。材料2可以以例如液滴的喷雾来沉积。
例如，材料2可以包括重金属混合物氧化物尖晶石，或者铜盐，例如铜铬氧化物尖晶石。
例如，电介质媒介可以是聚合物或者塑料。材料2可以以例如液滴的喷雾来沉积。
图2A至至2E示出了可以如何使用图1A至图1G所使用的方法产生用于电子设备的覆盖外壳36。在这个示例中，覆盖外壳36包括显示窗口34并且该方法提供了元件，该元件使得显示窗口34能够操作为位于使用中的电子设备的显示器之上的触摸敏感输入设备。
例如，电子设备可以是按照适合在人手掌上或者贴身衣袋内的尺寸制作的手持便携式电子设备。
例如，电子设备可以是个人电子设备。例如，它可以是移动蜂窝电话、媒体播放器、照相机、控制器、个人数字助理、平板个人计算机等。
图2A示出了包括显示窗口34的外壳盖36。例如，外壳盖可以由注塑成型的塑料形成。它是三维的，并且包括基本平面的前面和弯曲成与前面会和的多个侧壁。
图2B示出了参考图1A至图1D如上文所描述的处理以在衬底10之上形成第一导电迹线14之后的外壳盖36。在这个示例中，N个分离的单个第一导电迹线14中每个都从外部接口区域50延伸到N个相应的内部接口区域52，而不发生重叠。
图2C示出了参考图1E如上文所描述的处理之后的外壳盖36。所沉积的导电材料的第二层21沉积在N个内部接口区域52之上，但是并不在N个外部接口区域50之上。
图2D示出了参考图1F如上文所描述的处理之后的外壳盖36。所沉积的导电材料20的第二层21已经被图形化。选择性地移除导电材料20的第二层21以产生穿过导电材料20至少到达材料2的第一层11的过孔18。过孔18产生分离的第二导电区域16A、16B，第二导电区域16A、16B被由过孔18提供的非导电空隙所分离。
图2E示出了参考图1G如上文所描述的处理之后的外壳盖36。连接器32，例如柔性电路板已经被附加地连接到外部接口50。
得到的装置30是用于电子设备的外壳模块。
第二导电区域16A、16B操作为电容器极板。每个第一导电迹线14通过第一导电迹线的内部接口52、第一导电迹线14和通向连接器32的外部接口50连接电容器极板16。当使用者触摸外部显示窗口34的时候，成对的特定第二导电区域16A、16B之间的电容会有变化。通过确定哪些成对的第二导电区域16、16B经历最大的电容变化，可以确定触摸的位置。
图1A至图1G所示的方法以及图2A至图2D所示的方法产生装置30作为直接的产品，该装置30包括：衬底10；材料2，配置成响应于辐照以转换到经辐照的状态，在经辐照的状态下，材料2的其中已经被辐照的区域用作用于金属化的衬底；第一导电迹线，通过在部分材料2之上的金属化形成；以及在衬底10之上形成并且与至少部分第一导电迹线12直接接触的图形化的第二导电区域16A、16B。
例如，材料2的第一层11可以是薄的，它可以具有1μm和0.1mm之间的厚度。
例如，材料2的第二层21可以是薄的，它可以具有1μm和0.1mm之间的厚度。
装置30可以是三维结构。如图3所示，装置30可以被集成在用于电子设备的模块40之内。例如，模块40可以是外壳、盖、结构性元件或者部分或者整个输入设备，例如电容传感器或者电容接触输入设备。
本文所使用的“模块”指排除可以被终端制造商或者使用者添加的某些部分/组件的单元或者装置。
虽然在前文段落中参考各种示例描述了本发明的实施例，应当理解可以对所给示例进行修改，而不偏离本发明所要求的范围。
例如，可以不使用选择性直接成型来产生第一导电迹线，而使用替代的技术，例如印刷。因此该方法可以包括：通过在衬底之上选择性产生金属化层12而在衬底之上产生第一导电迹线14；以及在衬底10之上产生直接接触至少部分第一导电迹线14的第二导电区域16A、16B。
前面说明书中所描述的特征可以以明确描述的组合之外的其他组合形式使用。
虽然功能是参考某些特征描述的，但是这些功能可以由其他特征执行，不论这些特征是否被描述。
虽然特征是参考某些实施例描述的，但是这些特征也可以存在于其他实施例中，不论这些实施例是否被描述。
虽然在前面的说明书中努力吸引注意力到本发明的那些被认为特别重要的特征，但是应当理解申请人要求保护关于任何可取得专利权的特征或者在上文中提到的和/或附图中示出的特征的组合，不论对此是否特别强调。

Claims (38)

1.一种方法，包括：
通过使用配置用于选择性直接成型的材料的选择性直接成型在衬底之上选择性产生金属化层，在所述衬底之上产生第一导电迹线；以及
在所述衬底之上产生直接接触至少部分所述第一导电迹线的第二导电区域。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在所述衬底上沉积所述配置用于选择性直接成型的材料的第一层。
3.如任一项前述权利要求所述的方法，包括所述材料的选择性直接成型，所述材料的选择性直接成型包括：
选择性辐照所述材料的第一上表面部分，以将所述材料的所述第一上表面部分从第一状态转换到第二状态，在所述第二状态下所述材料是用于金属化的衬底；
在处于所述第二状态的所述材料的第一层的所述第一上表面部分上进行选择性金属化。
4.如权利要求3所述的方法，其中使用激光辐照所述材料。
5.如权利要求3或者4所述的方法，其中使用激光辐照所述材料的第一层的第一上表面部分以将所述材料的第一层的所述第一上表面部分转换到其中所述材料是用于金属化的衬底的第二状态，所使用的激光的功率和持续时间足以将所述材料的第一层的所述第一上表面部分转换到其中所述材料是用于金属化的衬底的所述第二状态，但是所使用的激光的功率和持续时间不足以穿透所述材料的第一层。
6.如权利要求3、4或5中任一项所述的方法，其中烧蚀将所述材料从所述第一状态转换到所述第二状态。
7.如权利要求3到6中任一项所述的方法，包括在金属化之前的超声清洗。
8.如权利要求3到7中任一项所述的方法，其中金属化包括无电镀制。
9.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述材料通过喷涂来沉积。
10.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述材料包括在所述第二状态下提供用于金属化的在电介质媒介中分散的还原剂。
11.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述材料包括在所述第二状态下提供用于金属化的在电介质媒介中分散的金属氧化物。
12.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述材料包括在所述第二状态下提供用于金属化的在电介质媒介中分散的过渡金属氧化物。
13.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述材料包括在所述第二状态下提供用于金属化的在电介质媒介中分散的多金属氧化物。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述多金属氧化物中的所述多金属是过渡金属。
15.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述材料包括在所述第二状态下提供用于金属化的在电介质媒介中分散的加速剂。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述加速剂是AMxByOz，A是从元素周期表的10族和11族选择的一个或者多个元素，M是从包含Fe、Co、Mn、Al、Ga、In、Ti和稀土元素的组中选择的在氧化状态3+的一个或者多个金属元素，O是氧，B是硼，x＝0到2，y＝0.01到2，以及z＝1到4。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述加速剂是A’M’mByOn，A’是从元素周期表的9族、10族或11族选择的一个或者多个元素，M’是从包含Cr、Mo、W、Se、Te和Po的组中选择的一个或者多个金属元素，O是氧，m＝0.01到2，以及n＝2到4。
18.如权利要求15所述的方法，其中所述加速剂是尖晶石结构氧化物。
19.如任一项前述权利要求所述的方法，其中在所述衬底之上产生直接接触至少部分所述第一导电迹线的第二导电区域包括：
沉积导电材料的层；
对所述导电材料进行图形化。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述导电材料是氧化铟锡。
21.如权利要求19或者20所述的方法，其中所述导电材料的所述图形化涉及激光烧蚀所述导电材料。
22.如任一项前述权利要求所述的方法，进一步包括沉积保护层。
23.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述衬底是塑料衬底或者玻璃衬底。
24.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述衬底是三维衬底。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述衬底是三维注塑成型塑料衬底。
26.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述衬底是手持便携式电子设备的盖。
27.如任一项前述权利要求所述的方法，进一步包括制造电子设备的模块作为直接产品的附加的步骤，所述电子设备包括：
支撑衬底；
电介质，配置成响应于辐照以转换到经辐照的状态，在所述经辐照的状态下，所述电介质的其中已经被辐照的区域用作用于金属化的衬底；
第一导电迹线，在已经经受激光直接成型的部分所述电介质之上形成；以及
图形化的第二导电区域，在所述衬底之上形成并且直接接触至少部分所述第一导电迹线。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述模块是外壳和传感器。
29.如权利要求27所述的方法，其中所述模块用于输入设备。
30.如权利要求27所述的方法，其中所述模块用于电容触摸输入设备。
31.一种装置，包括：
衬底；
材料，配置成响应于辐照以转换到经辐照的状态，在所述经辐照的状态下，所述材料的其中已经被辐照的区域用作用于金属化的衬底；
第一导电迹线，通过在部分所述材料之上的金属化形成；以及
第二导电区域，在所述衬底之上形成并且直接接触至少部分所述第一导电迹线。
32.如权利要求31所述的装置，其中所述材料包括在所述材料被辐照时提供用于金属化的在电介质媒介中分散的还原剂。
33.如权利要求31或者32所述的装置，其中所述材料具有0.01mm和0.1mm之间的厚度。
34.如权利要求31、32或者33所述的装置，其中所述衬底是三维的。
35.如权利要求31至34中任一项所述的装置，其中所述衬底是塑料衬底或者玻璃衬底。
36.如权利要求31至35中任一项所述的装置，其中所述装置是用于电子设备的外壳。
37.如权利要求31至35中任一项所述的装置，其中所述装置是电子设备的输入设备的至少一部分。
38.如权利要求31至37中任一项所述的装置，其中所述装置是至少一个电容传感器。
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