CN105463418A - 金属图案的制造方法与基板结构 - Google Patents

Abstract

一种金属图案的制造方法与基板结构。所述金属图案的制造方法包括：提供一具有至少一金属构件的基板，所述基板具有至少一开口暴露出所述金属构件的至少一部分；对所述金属构件进行表面钝化处理；对所述基板的一预定区域进行激光预先处理而形成活化种子层；以及进行化学镀处理以处理所述基板的所述预定区域，以在所述预定区域内的所述活化种子层上形成金属图案。本发明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；也因钝化处理的缘故，可以确保化学镀处理中金属图案形成在预定位置，确保产品成功率，更具有经济效益。

Description

金属图案的制造方法与基板结构

技术领域

本发明涉及一种金属图案的制造方法与基板结构。

背景技术

对于移动通信装置内所配置的电路板以及天线(antenna)等结构，常使用化学浸镀(electrolessplating)来沉积金属图案于机壳或塑料基板的表面而制得。不过，塑料基板本身常伴随着设置有其他的金属构件，例如是金属螺帽(metalnut)或是金属嵌件(metalinsert)等等。在化学浸镀(简称化学镀)处理(process)中，常会有非预期的金属镀层形成在这些金属构件或者是形成在非预期区域的情况，不但增加短路的风险，而且也造成化学镀溶液的浪费与成本增加。此外，也会导致外观不良的问题产生。

目前已有一些防镀方法被用来尝试解决上述问题，例如，藉由电极施加正电压至金属构件上以排斥金属离子以预防不必要的化学镀发生。然而，随着额外电压的施加，化学镀变得不稳定而且也增加了镀出(platingout)的风险。另外，此法需搭配使用昂贵的夹具(jig)才能进行，且金层构件上需有开孔以连接电极。因此，方便又经济的防镀方法，成为本领域技术人员亟欲发展的目标。

因此，需要提供一种金属图案的制造方法与基板结构来满足上述要求。

发明内容

本发明提供一种具有金属图案的基板结构的制造方法。其通过金属防镀处理方法，在化学镀处理中局部形成金属图案。进而获得具有精准(边界分明)的局部金属图案的塑料表面。

本发明提出一种金属图案制造方法，适用于具有至少一金属构件的一塑料基板或组件的表面，首先针对塑料基板中的金属构件的表面进行表面钝化处理而使其防镀。后续可利用激光在塑件上进行选择性活化，并搭配化学镀处理，直接在基板表面的预定区域形成金属图案。该塑料基板可以为平板状、立体状或曲面的组件。

本发明提供一种金属图案的制造方法。先提供具有至少一金属构件的基板。接着，对所述基板中的所述金属构件进行表面钝化处理。并且，对所述基板的预定区域进行激光预先处理而形成活化种子层。后续进行化学镀处理来处理所述基板，而在所述预定区域内的所述活化种子层上形成金属图案。亦可先对金属构件进行表面钝化处理后，再置入塑料基板内，置入方式可以为嵌入注塑(insertmolding)或热溶加工(hotmelting)或其他公知的加工方式。

本发明还提供一种金属图案的制造方法，所述金属图案的制造方法包括：提供一具有至少一金属构件的基板，所述基板具有至少一开口暴露出所述金属构件的至少一部分；对所述金属构件进行表面钝化处理；对所述基板的一预定区域进行激光预先处理而形成活化种子层；以及进行化学镀处理以处理所述基板的所述预定区域，以在所述预定区域内的所述活化种子层上形成金属图案。

依照本发明实施例，本发明提出一种基板制造方法，可以制造得到一种基板结构，该基板结构包括至少一金属构件与形成在所述基板上预定区域的金属图案。所述金属构件具有防镀表面，而所述金属构件具有的所述防镀表面通过将所述基板上的所述金属构件浸泡至一酸溶液中进行表面钝化处理而得到。至于所述金属图案则通过后续化学镀处理所形成，但是，所述防镀表面在所述化学镀处理中不上镀。

本发明还提出一种基板结构，所述基板结构包括：一基板，所属基板具有至少一开口；至少一金属构件，所述至少一金属构件位于所述基板中，其中所述金属构件具有至少一暴露部分经由所述开口暴露出来，所述金属构件暴露部分具有一防镀表面，所述防镀表面的氧化铬含量至少为铬含量的3倍以上；以及一金属图案，所述金属图案位于所述基板上的一预定区域内。

本发明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；也因钝化处理的缘故，可以确保化学镀处理中金属图案形成在预定位置，确保产品成功率，更具有经济效益。

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1为本发明一实施例的金属图案的制作步骤流程图。

图2A-2F为本发明一实施例的基板结构上的金属图案制作流程的俯视示意图。

图3A-3D为本发明一实施例的基板结构上的金属图案制作流程的剖面示意图。

主要组件符号说明：

S10、S12、S14、S16步骤200A混合物层未处理的部分

20表面钝化处理202激光处理区域

30激光步骤204活化种子层

40清洁步骤206金属图案

100塑料基板208第一金属层

100a表面210第二金属层

102金属构件A预定区域

102a防镀表面Sa酸溶液

102P金属构件暴露部分S开口

200混合物层

具体实施方式

本发明提供一种金属图案的制造方法。其适用于具有至少一金属构件的一塑料基板或组件的表面，通过金属防镀处理方法，将塑料基板或组件的表面上的至少一金属构件表面钝化处理，而后经化学镀处理在塑料基板或组件的表面上形成一金属图案。而经钝化处理的至少一金属构件表面上不会因为化学镀处理形成额外的金属层。因此，通过此制造方式，在塑料基板表面上的预定区域以化学镀形成出具有精准(边界分明)的局部金属图案。

图1为本发明一实施例的基板结构上的金属图案的制作步骤流程图。图2A-2F为本发明一实施例的基板结构上的金属图案制作流程俯视示意图。

首先，请参照图1以及图2A，进行步骤S10，提供具有至少一金属构件102的塑料基板100的表面100a，表面100a具有开口S并暴露出金属构件102的一部分102P。该塑料基板可以为平板状、立体状、曲面或包含塑料材质的任意组件。

接着进行步骤S12并参照图2B，针对金属构件102进行表面钝化处理20，主要是将金属构件102被开口S暴露出的的部分(金属构件暴露部分)102P进行表面钝化处理20。所述表面钝化处理20例如是将包含有金属构件102的塑料基板100一同浸泡在一酸溶液Sa中，以便于钝化金属构件102的表面而形成一防镀表面102a。或在将金属构件102置入塑料基板100前，先浸泡在一酸溶液Sa中，以形成一防镀表面102a。所述酸溶液是具有氧化性的酸溶液，例如是硫酸双氧水溶液、硝酸溶液、柠檬酸溶液、磷酸溶液。酸溶液例如可以是含4wt％～80wt％的硫酸双氧水(piranha)溶液、含4wt％～55wt％的硝酸的水溶液，含4wt％～10wt％柠檬酸的水溶液或含5wt％～15wt％磷酸的水溶液。表面钝化处理包括将金属构件102在20℃～80℃下浸于所述酸溶液中约30秒至120分钟，较佳1分钟至30分钟，即可完成。步骤S12还可包含超声波清洗过程，以及NaOH去油脂及中和酸液流程。

本发明的精神亦不排除图1中的步骤S10实施顺序可与步骤S12互换。亦即先对特定金属构件进行前述步骤S12所述的表面钝化处理20后，再利用嵌入注塑、热溶加工或其他公知的塑料加工方式将金属构件包覆或置入基板100内，或甚至利用嵌入、对合等方式将金属构件与塑料基板组合起来。

塑料基板100可以是电子装置基板或外壳，可以是便携装置例如手机的机壳或电路板等等，并不限为平板状，亦可为立体或曲面。金属构件102可以是设置在基板上的金属嵌件，锁固装置或是其他具有特定功能的装置。举例来说，构件102可以是金属螺帽、金属片材(metalsheet)等等。以图2中绘示金属片材为例说明，其可以是具有强化结构、防磁、增加物件重量等功用的背板。但本发明不限于此。金属构件102的材料例如是不锈钢材料，或含铬镍的不锈钢材料，如SUS430不锈钢材料或SUS304不锈钢材料等。

前述表面钝化处理中，以含铬镍的不锈钢材料为例子，所述表面钝化处理将金属构件102浸泡在一酸溶液中，而酸溶液可溶解不锈钢材料表面所含的氧化铁，增加表面铬含量，并将表面铬层氧化，进而在其表面形成富含氧化铬的钝化层(chromiumoxideenrichedlayer)，而位于金属构件102表面的此氧化铬层也就构成防镀表面102a。此富含氧化铬的钝化层(此处亦简称氧化铬层)其氧化铬含量/铬含量的比例为至少3倍以上，较佳为13倍。

根据实验，以金属构件的材料是含铬镍的不锈钢材料为例，将SUS305不锈钢试片与SUS430不锈钢试片浸在含4wt％～80wt％的硫酸双氧水溶液或含5wt％～55wt％硝酸的水溶液中、在60℃下浸泡约25分钟左右，则测得这两种不锈钢材料在强碱的起镀铜药水中可维持4小时不上镀。经铜镍金全处理后，也未有金属沉积于其上的情况。以物理研磨方式移除表面氧化层后，再经具有氧化性酸溶液处理及NaOH碱洗后，SUS305不锈钢试片与SUS430不锈钢试片也同样保持其在起镀铜槽液中不上镀的特性。

因此，表面钝化处理可确保金属构件表面被防镀表面保护，在后续化学镀处理中(包括化学镀铜处理、化学镀镍处理或化学镀金处理)可以保持至少四小时不上镀，故达到相当良好的防镀效果。

至此，已经将塑料基板100表面上的金属构件102钝化处理而被防镀表面102a保护起来，因此，在后续针对塑料基板100表面的其他位置要进行化学镀处理的过程中，由于金属构件102受到防镀表面102a的保护，故不会与化学镀液产生反应，更不会在其上形成额外的金属层。

参照图1以及图2C，进行步骤S14，对于塑料基板100的预定区域A进行激光预先处理而形成一活化种子层204。

根据本案实施例，激光预先处理可以包括利用激光直接成型(laserdirectstructuring，LDS)技术来处理塑料基板100的预定区域A。以下藉由激光直接成型技术作为实例来解释其详细机制，请参见图3A-3D的剖面示意图。参见图3A，在塑料基板100的预定区域A的表面100a上形成混合物层200。所谓预定区域A可以是塑料基板100的边缘区域，可以是金属构件设置区域以外的任意区域。所述混合物层200例如是藉由使用LDS专用塑料(含LDS催化剂)所形成，或者，所述混合物层200包含其他激光可活化物质如金属纳米粒子或金属性纳米粒子等。参见图3A右方区域可知，塑料基板100表面上的金属构件102因被钝化处理而具有防镀表面102a，故对于此区域，因属于非预期参与后续化学镀过程的区域，故无须激光预先处理，此处仅绘示出来作为比对之用。参见图3B，进行激光步骤30以处理混合物层200的一部分来形成活化种子层(seedlayer)204。活化种子层204的分布范围(亦即，被激光所处理的部分202的位置)对应于待在后续处理中形成的金属图案的位置，对应地，混合物层未被激光处理的部分(混合物层未处理的部分)标为200A。激光步骤中所使用的激光为波长1064纳米的红外线(IR)激光。

在激光照射过程中，混合物层200中的可活化物质在激光步骤30期间融合且转变为活化种子层204，且活化种子层204紧密附着于表面100a。分布于激光处理区域202中的活化种子层204可充当后续化学镀处理的晶种图案。因为活化种子层204的形成由激光活化而得，所以可精确地控制图案的位置及形状。

参见图3C，在激光步骤30后，可进行清洁步骤40以移除混合物层的残余部分(混合物层未处理的部分)200A露出塑料基板100的表面100a，而活化种子层204留在塑料基板100的表面100a上。清洁处理中所使用的溶剂可例如为水、丙酮或适当的醇。

同时参见图1、图2D与图3D，进行步骤S16，进行化学镀处理来进一步处理塑料基板100。参见图2D和图3D，对塑料基板100进行第一化学镀处理，因塑料基板100的预定区域A已进行激光预先处理处形成有活化种子层204，化学镀处理中会通过保留于塑料基板100的表面100a上的活化种子层204，在塑料基板100的预定区域A内表面100a上形成金属图案206。以此实施例而言，此第一化学镀处理因为活化种子层204充当化学镀的晶种图案，所以金属图案206准确地形成于活化种子层204的分布区域上。

图3D的处理步骤等同于图2D的第一化学镀处理。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206例如为具有不超过20微米的厚度铜图案。针对被防镀表面102a保护起来的部分(如图3D右方所示)，未发生化学镀反应。活化种子层204可轻易在化学镀处理期间并入至金属图案206中，且活化种子层204与金属图案206两者可被视为一个整体(integralbody)金属图案206可由连续图案或不连续图案构成。

藉由使用激光，所获得的金属性图案可具有极精确的图案轮廓。且由于激光扫描可因应于基板的外形或结构，所以金属性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2E-2F，分别进行第二化学镀处理与第三化学镀处理，在塑料基板100的预定区域A内所形成的金属图案206上依序形成第一金属层208与第二金属层210。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，而所形成的第一金属层208例如为镍图案；所形成的第二金属层210例如为金图案。

前述实施例的金属图案制造方法也可以是一种基板制造方法，可以制造得到一种基板结构，该基板结构包括至少一金属构件与形成在所述基板上预定区域的金属图案。所述基板具有至少一开口S，其中所述金属构件102会经由所述开口暴露出来。所述金属构件具有防镀表面，而所述金属构件具有的所述防镀表面通过将所述基板中的所述金属构件浸泡至一酸溶液中进行表面钝化处理而得到。至于所述金属图案则通过后续化学镀处理所形成，但是，所述防镀表面在所述化学镀处理中不上镀。

在本实施例中，可通过化学镀在塑料基板上形成金属图案。本实施例的金属图案例如是包括多层导电层的天线。先在基板上形成具有良好导电性的铜(层)图案，接着，在铜层图案上形成具有良好抗刮性的镍层，再在镍层上形成金层以减少镍层的氧化。但本发明不限于前述实施例。金属图案也可以是只包括单层导电层。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、银或上述的任意组合。

具体而言，可将塑料基板100浸至化学镀液中进行化学镀以形成金属图案。此时，由于塑料基板100上原有的金属构件102具有防镀表面102a，可防止金属材料形成于其上，因此金属材料不会镀在金属构件102的防镀表面102a上而达到防镀的功能。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。也因钝化处理的缘故，可以确保化学镀处理中金属图案形成在预定位置，确保产品成功率，更具有经济效益。

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所界定者为准。

Claims (10)

1.一种金属图案的制造方法，所述金属图案的制造方法包括：

提供一具有至少一金属构件的基板，所述基板具有至少一开口暴露出所述金属构件的至少一部分；

对所述金属构件进行表面钝化处理；

对所述基板的一预定区域进行激光预先处理而形成活化种子层；以及

进行化学镀处理以处理所述基板的所述预定区域，以在所述预定区域内的所述活化种子层上形成金属图案。

2.如权利要求1所述的金属图案的制造方法，其中所述表面钝化处理包括：

将所述金属构件浸泡至一酸溶液中，而在所述金属构件上形成防镀表面。

3.如权利要求2所述的金属图案的制造方法，其中所述酸溶液是含4wt％～55wt％的硝酸溶液，含4wt％～10wt％柠檬酸的水溶液或含5wt％～15wt％磷酸的水溶液，所述表面钝化处理包括将所述金属构件在20℃～80℃下浸于所述酸溶液中30秒至120分钟。

4.如权利要求2所述的金属图案的制造方法，其中所述酸溶液是含4wt％～80wt％的硫酸双氧水溶液，含4wt％～10wt％柠檬酸的水溶液或含5wt％～15wt％磷酸的水溶液，所述表面钝化处理包括将所述金属构件在20℃～80℃下浸于所述酸溶液中30秒至120分钟。

5.如权利要求2所述的金属图案的制造方法，其中所述防镀表面为含有氧化铬的钝化层，而所述钝化层所含氧化铬含量至少为铬含量的3倍以上。

6.如权利要求1所述的金属图案的制造方法，其中所述化学镀处理为化学镀铜，所述金属图案为铜图案。

7.如权利要求1所述的金属图案的制造方法，其中所述化学镀处理包括化学镀铜处理、化学镀镍处理与化学镀金处理，所述金属图案为具有镍与金层覆盖的铜图案。

8.一种基板结构，所述基板结构包括：

一基板，所属基板具有至少一开口；

至少一金属构件，所述至少一金属构件位于所述基板中，其中所述金属构件具有至少一暴露部分经由所述开口暴露出来，所述金属构件暴露部分具有一防镀表面，所述防镀表面的氧化铬含量至少为铬含量的3倍以上；以及

一金属图案，所述金属图案位于所述基板上的一预定区域内。

9.如权利要求8所述的基板结构，其中所述金属图案为铜图案。

10.如权利要求8所述的基板结构，其中所述金属图案为具有镍与金层覆盖的铜图案。