CN105451455A - 利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，包括：1）于基底表面形成柔性材料层，并形成多个凹槽结构；2）于各凹槽结构表面及柔性材料层表面形成种子层；3）采用选择性电镀的方法形成导电金属，其中，各凹槽结构内的导电金属的生长速率大于所述柔性材料层表面；4）去除柔性材料层表面的导电金属，并于各凹槽结构内保留一定厚度的导电金属。本发明从压印到溅射到电镀，腐蚀等步骤，都可以采用卷到卷工艺。本发明形成的电路被包裹在UV固化胶中，可靠性高，不易损坏。并且，电镀工艺成本低，这为日后采用压印方法大规模制备微细线路版提供了扎实可靠的使能工艺，必将带动相关工艺链，形成巨大的社会价值。

Description

利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法

技术领域

本发明涉及一种线路板的制备方法，特别是涉及一种利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法。

背景技术

电镀技术在电子行业中，尤其在线路板以及IC的制备工艺中都具有非常重要的地位。电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程.电镀的基本过程是将器件浸在金属盐的溶液中作为阴极，金属板作为阳极，接直流电源后，在器件上沉积出所需的镀层。在电镀过程中，非常重要的一个因素就是器件表面需要能够导电。如果器件本身是金属材质，那么其自然具有导电性；如果器件为绝缘物质，则需要在要淀积金属的区域形成一层导电的种子层。

随着可穿戴设备越来越受到大众的接受，尤其是智能手表，智能戒指甚至智能牙齿等新事物的涌现，对柔性线路板行业提出了越来越高的要求。高密度的柔性线路板要求更高的布线密度，同时作为消费品，成本压力也非常大。这使得采用微纳米压印工艺制备线路板成为了一个热门的方向。但是微纳米压印工艺形成沟槽后的金属化问题一直受到制约，如何在槽或孔内部采用低成本而可靠的工艺填充金属层也一直是瓶颈所在。

另外，随着人们对电路板布线密度的要求加高，制备高密度，窄线宽的结构的工艺越来越受到重视。当制备线宽要求在2-40微米的超细线路电路板时，传统的光刻方式就不再可行，因为受限于菲林光罩的精度。因此，一个直观的方法就是利用IC集成电路中采用的高精度光刻工艺，其流程如图1～图4所示，包括步骤：1)于基底101表面依次形成种子层102及柔性材料层103，如图1所示；2)采用光罩104通过光刻显影技术于所述柔性材料层中形成沟槽，所述沟槽内露出所述种子层，如图2所示；3)于沟槽内电镀金属线路105，如图3所示；4)去除所述柔性材料层，如图4所示。

这种制作方法的工艺流程较为复杂，设备成本和材料成本都非常高昂，并且产能也受到限制。更重要的一点是最终形成的电路是高于表面无保护，这样容易被损坏。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，用于解决现有技术中线路板制备工艺复杂、成本高昂、线路容易损坏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，包括步骤：

1)提供一基底，于所述基底表面形成柔性材料层，于所述柔性材料层表面形成多个凹槽结构；

2)于各凹槽结构表面及柔性材料层表面形成种子层；

3)采用选择性电镀的方法于各凹槽结构内及所述柔性材料层表面形成导电金属，其中，各凹槽结构内的导电金属的生长速率大于所述柔性材料层表面导电金属的生长速率；

4)去除所述柔性材料层表面的导电金属，并于各凹槽结构内保留一定厚度的导电金属，其中，去除所述导电金属的方法包括湿法腐蚀、干法刻蚀，或湿法腐蚀及干法刻蚀的组合等。

作为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法一种优选方案，步骤1)包括以下步骤：

1-1)提供一基底，于所述基底表面形成柔性材料层；

1-2)提供一表面具有凸起结构的模具，藉由该模具采用压印的方法于所述柔性材料层表面形成多个凹槽结构。

作为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法一种优选方案，所述多个凹槽结构呈独立分布或呈网络状互联分布。

作为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法一种优选方案，所述凹槽结构的深度为10微米～50微米，宽度为2微米～40微米。

作为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法一种优选方案，所述导电金属的材料为铜。

作为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法一种优选方案，步骤2)采用溅射法于各凹槽结构中形成铜种子层。

作为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法一种优选方案，步骤3)选择性电镀所采用的电镀液为含有氯离子的甲基磺酸铜电镀液，通过调节电镀液中氯离子的浓度以控制铜在凹槽结构内与柔性材料层表面的生长速率，使各凹槽结构内的铜的生长速率大于所述柔性材料层表面铜的生长速率。

作为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法一种优选方案，步骤3)选择性电镀所采用的电镀液为甲基磺酸铜电镀液，通过调节电镀液中的氢离子与铜离子的浓度以控制铜在凹槽结构内与柔性材料层表面的生长速率，使各凹槽结构内的铜的生长速率大于所述柔性材料层表面铜的生长速率。

作为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法一种优选方案，所述基底包括PET柔性基底及PI柔性基底。

作为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法一种优选方案，所述柔性材料层为UV胶层。

如上所述，本发明提供一种利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，包括步骤：1)提供一基底，于所述基底表面形成柔性材料层，于所述柔性材料层表面形成多个凹槽结构；2)于各凹槽结构表面及柔性材料层表面形成种子层；3)采用选择性电镀的方法于各凹槽结构内及所述柔性材料层表面形成导电金属，其中，各凹槽结构内的导电金属的生长速率大于所述柔性材料层表面导电金属的生长速率；4)去除所述柔性材料层表面的导电金属，并于各凹槽结构内保留一定厚度的导电金属。本发明所有的步骤，从压印到溅射到电镀，腐蚀，都可以采用卷到卷工艺。本发明形成的包裹在UV固化胶中，可靠性高，不易损坏。并且，电镀工艺成本低，这为日后采用压印方法大规模制备微细线路版提供了扎实可靠的使能工艺，必将带动相关工艺链，形成巨大的社会价值。

附图说明

图1～图4显示为现有技术中的一种微细线条线路板的制备方法各步骤所呈现的结构示意图。

图5～图9显示为本发明的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法各步骤所呈现的结构示意图。

元件标号说明

201基底

202柔性材料层

203凹槽结构

204种子层

205导电金属

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图5～图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图5～图9所示，本实施例提供一种利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，包括步骤：

如图5～图6所示，首先进行步骤1)，提供一基底201，于所述基底201表面形成柔性材料层202，于所述柔性材料层202表面形成多个凹槽结构203。

具体地，包括以下步骤：

如图5所示进行步骤1-1)，提供一基底201，于所述基底201表面形成柔性材料层202。

作为示例，所述基底201底包括PET柔性基底及PI柔性基底。在本实施例中，所述基底201为PET柔性基底。

作为示例，所述柔性材料层202的材料为UV胶等，在本实施例中，采用旋涂法于所述基底表面形成所述UV胶层。另外需要说明的是，UV胶又称光敏胶、紫外光固化胶，它可作为油漆、涂料、油墨等的胶料使用。UV是英文UltravioletRays的缩写，即紫外光线。紫外线(UV)是肉眼看不见的，是可见光以外的一段电磁辐射，波长在10～400nm的范围。UV胶的固化原理是UV固化材料中的光引发剂(或光敏剂)在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联和接支化学反应，使粘合剂在数秒钟内由液态转化为固态。

如图6所示进行步骤1-2)，提供一表面具有凸起结构的模具，藉由该模具采用压印的方法于所述柔性材料层202表面形成多个凹槽结构203。

作为示例，所述多个凹槽结构203呈独立分布或呈网络状互联分布。在本实施例中，所述多个凹槽结构203呈网络状互联分布，所述网络状可以为矩形网格状或菱形网格状等，当然，如三角形网格状等网络形状也同样适用。

作为示例，所述凹槽结构203的深度为10微米～50微米，宽度为2微米～40微米。在本实施例中，所述凹槽结构203的深度为20微米，宽度为10微米。当然，所述凹槽结构203的尺寸可以超出此处所列举的范围，并不限定于此。

如图7所示，然后进行步骤2)，于各凹槽结构203表面及柔性材料层202表面形成种子层204。

作为示例，采用溅射法于各凹槽结构203中及柔性材料层202表面形成铜种子层。

如图8所示，接着进行步骤3)，采用选择性电镀的方法于各凹槽结构203内及所述柔性材料层202表面形成导电金属205，其中，各凹槽结构203内的导电金属205的生长速率大于所述柔性材料层202表面导电金属205的生长速率；

作为实例，选择性电镀所采用的电镀液为含有氯离子的甲基磺酸铜电镀液，通过调节电镀液中氯离子的浓度可以控制铜在凹槽结构203内与柔性材料层202表面的生长速率，使各凹槽结构203内的铜的生长速率大于所述柔性材料层202表面铜的生长速率。

由于压印工艺形成的沟槽其底部必然有一层残留层，因而不能采用内埋种子层204的方法进行电镀，而溅射种子层204的方式会将这个柔性材料层202表面以及沟槽结构内部无差别覆盖。因此，就需要一种特殊的选择性电镀工艺，能够实现在沟槽结构内部电镀速度大于在柔性材料层202表面的生长速度。通过实验表面，通过改变电镀液中的氯离子浓度，可以控制凹槽结构203内以及柔性材料层202表面的电镀速度的差。例如，含50mg/L氯离子的甲基磺酸铜电镀液可以在沟槽内部快速淀积铜。不同深宽比的沟槽，通过合适的氯离子浓度可以对铜淀积形貌进行完全的控制。

另外，选择性电镀所采用的电镀液也可以为甲基磺酸铜电镀液，通过调节电镀液中的氢离子与铜离子的浓度可以控制铜在凹槽结构203内与柔性材料层202表面的生长速率，使各凹槽结构203内的铜的生长速率大于所述柔性材料层202表面铜的生长速率。

如图9所示，最后进行步骤4)，去除所述柔性材料层202表面的导电金属205，并于各凹槽结构203内保留一定厚度的导电金属205，其中，去除所述导电金属的方法包括湿法腐蚀、干法刻蚀，或湿法腐蚀及干法刻蚀的组合等，在本实施例中，采用湿法腐蚀工艺去除所述柔性材料层202表面的导电金属205。

由于各凹槽结构203内的铜的生长速率大于所述柔性材料层202表面铜的生长速率，采用湿法腐蚀完全去除所述柔性材料层202表面的铜时，沟槽结构内仍然保留有一定厚度的铜，从而实现微细线条线路板的制备。

如上所述，本发明提供一种利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，包括步骤：1)提供一基底201，于所述基底201表面形成柔性材料层202，于所述柔性材料层202表面形成多个凹槽结构203；2)于各凹槽结构203表面及柔性材料层202表面形成种子层204；3)采用选择性电镀的方法于各凹槽结构203内及所述柔性材料层202表面形成导电金属205，其中，各凹槽结构203内的导电金属205的生长速率大于所述柔性材料层202表面导电金属205的生长速率；4)去除所述柔性材料层202表面的导电金属205，并于各凹槽结构203内保留一定厚度的导电金属205。本发明所有的步骤，从压印到溅射到电镀，腐蚀，都可以采用卷到卷工艺。本发明形成的电路被包裹在UV固化胶中，可靠性高，不易损坏。并且，电镀工艺成本低，这为日后采用压印方法大规模制备微细线路版提供了扎实可靠的使能工艺，必将带动相关工艺链，形成巨大的社会价值。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于，包括步骤：

1)提供一基底，于所述基底表面形成柔性材料层，于所述柔性材料层表面形成多个凹槽结构；

2)于各凹槽结构表面及柔性材料层表面形成种子层；

3)采用选择性电镀的方法于各凹槽结构内及所述柔性材料层表面形成导电金属，其中，各凹槽结构内的导电金属的生长速率大于所述柔性材料层表面导电金属的生长速率；

4)去除所述柔性材料层表面的导电金属，并于各凹槽结构内保留一定厚度的导电金属。

2.根据权利要求1所述的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于：步骤1)包括以下步骤：

1-1)提供一基底，于所述基底表面形成柔性材料层；

1-2)提供一表面具有凸起结构的模具，藉由该模具采用压印的方法于所述柔性材料层表面形成多个凹槽结构。

3.根据权利要求1所述的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于：所述多个凹槽结构呈独立分布或呈网络状互联分布。

4.根据权利要求1所述的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于：所述凹槽结构的深度为10微米～50微米，宽度为2微米～40微米。

5.根据权利要求1所述的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于：所述导电金属的材料为铜。

6.根据权利要求5所述的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于：步骤2)采用溅射法于各凹槽结构中形成铜种子层。

7.根据权利要求5所述的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于：步骤3)选择性电镀所采用的电镀液为含有氯离子的甲基磺酸铜电镀液，通过调节电镀液中氯离子的浓度以控制铜在凹槽结构内与柔性材料层表面的生长速率，使各凹槽结构内的铜的生长速率大于所述柔性材料层表面铜的生长速率。

8.根据权利要求5所述的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于：步骤3)选择性电镀所采用的电镀液为甲基磺酸铜电镀液，通过调节电镀液中的氢离子与铜离子的浓度以控制铜在凹槽结构内与柔性材料层表面的生长速率，使各凹槽结构内的铜的生长速率大于所述柔性材料层表面铜的生长速率。

9.根据权利要求1所述的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于：所述基底包括PET柔性基底及PI柔性基底。

10.根据权利要求1所述的利用选择性电镀填充沟槽制备微细线条线路板的方法，其特征在于：所述柔性材料层为UV胶层。