CN105431024B - 具有金属图案的电磁波吸收材料结构 - Google Patents

Abstract

一种具有金属图案的电磁波吸收材料结构。所述具有金属图案的电磁波吸收材料结构包括：电磁波吸收材料结构，所述电磁波吸收材料结构具有电磁波吸收材料层与至少一绝缘包覆层，所述至少一绝缘包覆层位于所述电磁波吸收材料层的表面上，所述电磁波吸收材料结构具有至少一预定区域，所述至少一预定区域内的所述至少一绝缘包覆层没有覆盖住所述电磁波吸收材料层的表面；以及金属图案，所述金属图案位于所述电磁波吸收材料结构的所述至少一预定区域内且直接位于所述至少一预定区域内的所述电磁波吸收材料层的所述表面上。本发明无须利用公知的印刷方式来形成金属图案，图案精确度高且生产成本较低。

Description

具有金属图案的电磁波吸收材料结构

技术领域

本发明涉及一种具有金属图案的电磁波吸收材料结构。

背景技术

近场通信(Near Field Communication，NFC)，又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，其允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在十公分(厘米)(3.9英寸)内交换数据。近场通信技术因所需的频率较低，故其所对应的天线组件通常具有较长的共振路径。

在移动装置中，吸收电磁波材料用于近场无线通信的天线结构实为不可或缺的组件。为了避免NFC天线与移动装置内的其他电子及金属组件互相干扰，通常会在天线结构上再贴附一层吸收电磁波材料。鉴于通信设计微型化的趋势，必须考虑进一步缩小整体天线结构厚度的设计，且需与整体制造流程兼容。

因此，需要提供一种具有金属图案的电磁波吸收材料结构来满足上述需求。

发明内容

本发明提供一种具金属图案的电磁波吸收材料结构。其通过激光处理电磁波吸收材料结构后，再通过化学镀处理(process)在电磁波吸收材料结构的局部形成金属图案。

本发明提供一种具有金属图案的电磁波吸收材料结构。所述电磁波吸收材料结构具有电磁波吸收材料层与至少一绝缘包覆层，所述至少一绝缘包覆层位于所述电磁波吸收材料层的表面上，且所述电磁波吸收材料结构具有至少一预定区域。所述预定区域内的所述绝缘包覆层没有覆盖住所述电磁波吸收材料层的表面。所述金属图案位于所述电磁波吸收材料结构的所述预定区域内，且直接位于所述预定区域内的所述电磁波吸收材料层表面上。

本发明还提供一种具有金属图案的电磁波吸收材料结构，所述具有金属图案的电磁波吸收材料结构包括：电磁波吸收材料结构，所述电磁波吸收材料结构具有电磁波吸收材料层与至少一绝缘包覆层，所述至少一绝缘包覆层位于所述电磁波吸收材料层的表面上，所述电磁波吸收材料结构具有至少一预定区域，所述至少一预定区域内的所述至少一绝缘包覆层没有覆盖住所述电磁波吸收材料层的表面；以及金属图案，所述金属图案位于所述电磁波吸收材料结构的所述至少一预定区域内且直接位于所述至少一预定区域内的所述电磁波吸收材料层的所述表面上。

本发明提供一种具有金属图案的电磁波吸收材料结构。所述电磁波吸收材料结构具有电磁波吸收材料层与至少一绝缘包覆层位于所述电磁波吸收材料层的表面上，且所述电磁波吸收材料结构具有至少一预定区域。所述预定区域内的所述电磁波吸收材料层表面具有活化层。而金属图案直接位于所述预定区域内的所述电磁波吸收材料层表面的所述活化层上。

本发明还提供一种具有金属图案的电磁波吸收材料结构，所述具有金属图案的电磁波吸收材料结构包括：电磁波吸收材料结构，所述电磁波吸收材料结构具有电磁波吸收材料层与至少一绝缘包覆层，所述至少一绝缘包覆层位于所述电磁波吸收材料层的表面上，所述电磁波吸收材料结构具有至少一预定区域，所述至少一预定区域内的所述电磁波吸收材料层的表面具有活化层；以及金属图案，所述金属图案直接位于所述至少一预定区域内的所述电磁波吸收材料层的所述表面的所述活化层上。

依照本发明实施例，所述电磁波吸收材料层的材料可为锰-锌铁氧体材料或镍-锌铁氧体材料。

依照本发明实施例，所述至少一预定区域内的所述电磁波吸收材料层表面经过激光处理，而活化所述电磁波吸收材料层表面形成所述活化层。而所述金属图案是以所述活化层为种层通过化学镀处理所形成。

依照本发明实施例，先利用激光处理将所述电磁波吸收材料层欲形成图案的区域活化，确保化学镀处理中金属图案形成在预定位置，避免因非预期金属层的形成造成功能或外观上的不良影响，故制得金属图案的图案精确度良好。而电磁波吸收层表面的激光未处理区域不会上镀，避免浪费化学镀液而进一步节省生产成本。本发明无须利用公知的印刷方式来形成金属图案，图案精确度高且生产成本较低。

为让本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A-1E为依照本发明一实施例在电磁波吸收材料结构上形成金属图案的制作步骤的剖面示意图。

图2是依照本发明实施例形成于电磁波吸收材料结构的金属图案的俯视示意图。

主要组件符号说明：

100、200 电磁波吸收材料结构

102 电磁波吸收材料层

102a 表面

104 绝缘包覆层

104a 表面

106 孔洞

108 活化层

120、121A、121B 金属图案

122 有机保护层

123、124 金属层

210 金属图案

220 金属天线结构

A、B 激光处理区域

具体实施方式

本发明提供直接形成于电磁波吸收材料上的金属图案与其制造方法。通过激光处理，将电磁波吸收材料的预定区域的表面活化，并可同时移除电磁波吸收材料上的包覆层，而后经化学镀处理在电磁波吸收材料的表面上形成一金属图案。激光处理可以直接在电磁波吸收材料的表面上活化预定区域(预定图案)，并同时可穿透电磁波吸收材料的特定区域形成贯孔；而未经激光处理的区域在后续化学镀处理中不会形成金属层。因此，通过此制造方式，在电磁波吸收材料表面上的预定区域以化学镀形成出具有精准图案(边界分明)的局部金属图案。

此处电磁波吸收材料可以是高磁导率(permeability)材料，一般而言，在特定的频率范围可有效吸收电磁辐射及避免磁场干扰，能够解决电子装置产生的电磁干扰或射频干扰。电磁波吸收材料例如为铁氧体材料，铁氧体材料的主要成分为氧化铁，包括锰-锌(Mn-Zn)铁氧体(Manganese-zinc ferrite)材料或镍-锌(Ni-Zn)铁氧体(Nickel-zincferrite)材料或其他铁氧体材料。镍-锌铁氧体材料较适合作为大于1MHz频率的电磁波吸收材料。

图1A-1E为依照本发明一实施例在电磁波吸收材料结构上形成金属图案的制作步骤的剖面示意图。

首先，请参照图1A，提供一电磁波吸收材料结构100，其具有一电磁波吸收材料层102与至少一绝缘包覆层104，绝缘包覆层104包覆住电磁波吸收材料层102的表面102a。绝缘包覆层104可为例如热塑性材料层与黏胶层所构成的叠层，热塑性材料层的材料例如是聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)而通过黏胶层黏附至电磁波吸收材料层，而PET/黏胶层叠层的厚度约为5～10微米。电磁波吸收材料层102的材料例如为锰-锌铁氧体材料或镍-锌铁氧体材料。电磁波吸收材料层102的厚度例如为0.045～0.3毫米之间。

接着参照图1B，进行激光处理步骤，对绝缘包覆层104的表面104a的预定区域A与B进行处理，将预定区域A内的绝缘包覆层104去除而露出其下电磁波吸收材料层102的表面102a，并且将预定区域B内的绝缘包覆层104去除且贯穿电磁波吸收材料层102而形成孔洞106。

参见图1B，前述激光处理过程中，此实施例中以镍-锌铁氧体材料作为电磁波吸收材料的例子，因激光处理过程中，激光会将处理区域(亦即区域A和B)内露出的电磁波吸收材料层102的表面102a活化，而形成活化层108于区域A和B内的电磁波吸收材料层102的表面102a上。其活化机制是因为激光会引发还原反应，而将镍-锌铁氧体材料中所含的氧化铁还原成铁，这些还原的铁构成活化层，而作为后续化学镀处理的种层。此活化层相当薄，而处理区域(亦即区域A和B)的位置对应于后续所欲形成导电图案的位置。因激光处理的精确度相当高，所以可精确地控制后续图案的位置及形状。

因此，激光处理过程可确保预定区域内电磁波吸收材料表面102a形成活化层108，可作为后续化学镀处理的种层。活化层108的位置对应于后续所欲形成导电图案的位置，在后续化学镀处理中可以在预定位置形成精确的金属图案。所谓预定区域A可以是电磁波吸收材料结构100的天线设置区域，而预定区域B可以是电磁波吸收材料结构100的接点设置区域。激光步骤中所使用的激光例如为功率8～10W、频率40～75kHz且波长1064纳米的红外线(IR)激光。

至此，活化层108已经形成于区域A和B内的电磁波吸收材料层102的表面102a上，而没有被激光处理的区域的部分仍被绝缘包覆层104所覆盖而隔离表面102a与外在环境，因此，在后续要进行化学镀处理的过程中，电磁波吸收材料结构100表面的其他位置(亦即非预定区域)，由于受到绝缘包覆层104的隔离，故不会与化学镀液产生反应。

在激光处理步骤20后，将电磁波吸收材料结构100浸于化学镀液中以进行一系列化学镀处理。

参见图1C，对于电磁波吸收材料结构100进行第一化学镀处理，因电磁波吸收材料结构100的预定区域A和B已进行激光处理处形成有活化层108，化学镀处理中会通过活化层108，在电磁波吸收材料结构100的预定区域A和B内的活化层108上分别形成金属图案120、121A与121B。以此实施例而言，此第一化学镀处理是以活化层108充当化学镀的晶种图案，所以金属图案120准确地形成于预定区域A的活化层108的分布区域上。同样地，金属图案121A与121B准确地形成于预定区域B的活化层108的分布区域(包括部分电磁波吸收材料层102的表面102a以及孔洞106的表面)。事实上，金属图案121A应为完全覆盖孔洞106内侧壁的贯孔导电结构(through-hole conductive structure)，而金属图案121B为接触垫。以此第一化学镀处理为化学镀铜处理为例，所形成的金属图案120例如为具有不超过40微米的厚度铜图案但其表面略高于绝缘包覆层表面104a，而金属图案121A为完全覆盖孔壁的铜质贯孔导电结构，金属图案121B为铜接触垫。本实施例的金属图案120可由连续图案或不连续图案构成，金属图案120例如是金属天线结构。被绝缘包覆层104覆盖起来的部分(区域A与B以外的区域)，未发生化学镀反应。因为活化层108很薄，可轻易在化学镀处理期间并入至金属图案120或121A/121B中。

事实上，因金属图案120表面略高于绝缘包覆层表面104a，也可视为金属图案120部分镶嵌于电磁波吸收材料结构100中。因此，本发明将金属图案直接嵌固于电磁波吸收材料结构100上，能够进一步减少包含电磁波吸收材料及金属图案或金属天线的整体结构总厚度，而利于后续应用至移动通信电子装置如手机、平板计算机或无线高频通信器材等。

藉由使用激光，所获得的金属图案可具有极精确的图案轮廓。且由于激光扫描可因应于电磁波吸收材料的外形或结构，所以金属图案可准确地形成于平坦表面上或非平坦物件上方。

继续参见图1D-1E，在电磁波吸收材料结构100上形成有机保护层122，有机保护层122覆盖预定区域A内所形成的金属图案120，但露出预定区域B内所形成金属图案121A与121B。之后，分别进行第二化学镀处理与第三化学镀处理，在电磁波吸收材料结构100的预定区域B内所形成的金属图案121A与121B上依序形成金属层123与金属层124。以此第一化学镀处理为化学镀铜处理为例，第二化学处理与第三化学镀处理分别为化学镀镍处理与化学镀金处理，而所形成的金属层123例如为镍金属层；所形成的金属层124例如为金金属层。其中第二及第三化学镀处理亦可以电镀处理取代。

本实施例的金属图案例如是包括单层导电层的天线图案与具有多层导电层的接触垫。先在电磁波吸收材料上形成具有良好导电性的铜(层)图案，接着，在铜层图案上分别形成有机保护层或镍层及金层以减少铜层的氧化。金属图案可作为天线、接点或其他金属构件，而其材料包括铜、镍、金、银或上述材料的任意组合。

此实施例中，电磁波吸收材料结构100的预定区域A内所形成的金属图案120/有机保护层122构成的叠层结构至少包括一金属天线结构(亦即金属图案120)，而其下的电磁波吸收材料结构100能够有效吸收电磁辐射及磁场干扰，能够解决其他电子装置对天线结构所产生的电磁干扰或射频干扰。

图2是依照本发明实施例形成于电磁波吸收材料结构的金属图案的俯视示意图。图2仅显示形成于电磁波吸收材料结构200的金属图案210的一部分，主要是显示金属图案210所包含的金属天线结构220。图2所示金属天线结构220(图案)是环形天线的设计，此环形天线例如可采用约4公分乘5公分的长方环形设计，或其他适当的尺寸，当然亦可设计为圆环形或其他几何形状与其组合。此实施例中金属天线结构220可以是磁感应天线，或是近场通信天线。磁感应天线大小及形状的设计需考虑磁通量的大小，可视其设计而调整形状与大小。当然为了避免金属天线结构效能受到干扰，此实施例中，电磁波吸收材料结构200的尺寸设计为大于金属天线结构220的尺寸。金属天线结构220的总厚度可小于约500微米；较薄的金属天线结构适用于可挠基板，能被添加至移动装置外围设备。此实施例中，金属天线结构的厚度可为100～500微米。

电磁波吸收材料结构200类似于前述实施例所述的电磁波吸收材料结构100(参见图1A)，其至少具有一电磁波吸收材料层与至少一绝缘包覆层，绝缘包覆层包覆住电磁波吸收材料层的表面。此处，参见前述实施例可以理解，金属图案210(亦包括与金属天线结构220)乃是直接形成于电磁波吸收材料结构200上，事实上，金属图案210与金属天线结构220甚至部分镶嵌于电磁波吸收材料结构200中。相比传统处理中将可挠性印刷电路的一部分作为天线而印刷于基板上的设计，本发明将金属天线图案直接嵌固于电磁波吸收材料结构200上，更进一步减少了包含电磁波吸收材料及金属图案或金属天线的整体结构总厚度。

在前述实施例中，可通过化学镀(electroless plating)在电磁波吸收材料上形成金属图案，而金属图案例如是包括单层铜图案的天线。但金属图案也可以是包括多层导电层图案。金属图案可作为天线、接点或其他金属构件，而其材料包括铜、镍、金、银或上述材料的任意组合。

详言之，由于金属天线结构220的材质为金属，藉由在金属天线结构220之下配置能有效吸收电磁辐射的电磁波吸收材料，能够降低其他金属组件或其他电子装置对金属天线结构220所产生的电磁干扰或射频干扰，以免影响天线效能。

本发明所提供的形成于电磁波吸收材料结构的金属图案适用于通信产业常见薄型天线的设计。

前述实施例中形成于电磁波吸收材料上的金属图案结构，可再通过其他固着手段进一步附着至便携式装置例如手机的机壳或电路板等。

具体而言，将电磁波吸收材料浸至化学镀液中进行化学镀以形成金属图案，由于先利用激光处理将欲形成图案的区域活化，确保化学镀处理中金属图案形成在预定位置，确保金属图案的图案精确度良好。而电磁波吸收材料的激光未处理区域不会上镀。因此，不会浪费化学镀液的用量，可以进一步节省成本，并避免因非预期金属层的形成造成功能或外观上的不良影响。此外，本发明无须利用如丝网印刷或移印、转印等方式来形成金属图案，没有光罩、显影剂、油墨等花费而相对降低生产成本。

虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种具有金属图案的电磁波吸收材料结构，所述具有金属图案的电磁波吸收材料结构包括：

电磁波吸收材料结构，所述电磁波吸收材料结构具有电磁波吸收材料层与至少一绝缘包覆层，所述电磁波吸收材料结构具有至少一预定区域，所述至少一绝缘包覆层覆盖住除所述至少一预定区域之外的所述电磁波吸收材料层的表面；以及

金属图案，所述金属图案位于所述电磁波吸收材料结构的所述至少一预定区域内且直接覆盖所述至少一预定区域内的所述电磁波吸收材料层的表面。

2.如权利要求1所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述至少一绝缘包覆层为聚对苯二甲酸乙二酯层与黏胶层所构成的叠层。

3.如权利要求1所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述电磁波吸收材料层的材料为锰-锌铁氧体材料或镍-锌铁氧体材料。

4.如权利要求3所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述金属图案包括天线结构。

5.如权利要求4所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述天线结构的材料包括铜、镍、金、银或上述材料的任意组合。

6.如权利要求4所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述金属图案包括接触垫或金属贯孔。

7.如权利要求6所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述接触垫为具有镍与金层覆盖的铜垫。

8.一种具有金属图案的电磁波吸收材料结构，所述具有金属图案的电磁波吸收材料结构包括：

电磁波吸收材料结构，所述电磁波吸收材料结构具有电磁波吸收材料层与至少一绝缘包覆层，所述电磁波吸收材料结构具有至少一预定区域，所述至少一绝缘包覆层覆盖住除所述至少一预定区域之外的所述电磁波吸收材料层的表面，所述至少一预定区域内的所述电磁波吸收材料层的表面具有活化层；以及

金属图案，所述金属图案直接覆盖所述至少一预定区域内的所述电磁波吸收材料层的所述表面的所述活化层。

9.如权利要求8所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述电磁波吸收材料层的材料为锰-锌铁氧体材料或镍-锌铁氧体材料。

10.如权利要求9所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述至少一预定区域内的所述电磁波吸收材料层表面经过激光处理，而活化所述电磁波吸收材料层表面形成所述活化层。

11.如权利要求10所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述金属图案是以所述活化层为种层通过化学镀处理所形成。

12.如权利要求11所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述金属图案包括天线结构，所述天线结构的材料包括铜、镍、金、银或上述材料的任意组合。

13.如权利要求11所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述金属图案包括接触垫或金属贯孔。

14.如权利要求13所述的具有金属图案的电磁波吸收材料结构，其中所述接触垫为具有镍与金层覆盖的铜垫。