CN106413271A - 电路基板及其制作方法、电路板和电子装置 - Google Patents

电路基板及其制作方法、电路板和电子装置 Download PDF

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Abstract

一种电路基板的制作方法，其包括如下步骤：提供一基板，该基板表面含有具有-COOH的聚酰亚胺；在该基板的所述表面形成未活化触媒层；对该未活化触媒层的部分区域曝光，形成活化触媒区，未曝光的区域为未活化触媒区；对形成有活化触媒区的基板进行化学镀导电金属，使导电金属离子进入活化触媒区中并在触媒金属单质的催化下被还原成导电金属单质，从而使活化触媒区转化为包括导电金属单质以及分散于导电金属单质颗粒之间的触媒金属单质的导电线路，以及在化学镀导电金属之前或在化学镀导电金属之后移除未活化触媒区。另，本发明还提供一种电路基板，一种应用该电路基板的电路板，一种应用该电路板的电子装置。

Description

电路基板及其制作方法、电路板和电子装置
技术领域
本发明涉及一种电路基板的制作方法，由该方法制得的电路基板，应用该电路基板的电路板，及应用该电路板的电子装置。
背景技术
近年来，柔性电路板在电子产品上的应用越来越广泛。柔性电路板的电路基板通常采用减法制程制作，即，在表面具有铜层的覆铜板上先覆盖一干膜光阻层，再经过曝光显影制程，将所需要的线路图案先转移至光阻层上，再以图案化的光阻层为遮罩，对裸露的铜层进行湿式蚀刻，在铜层上制作所需的导电线路。然而，传统的减法制程通常存在侧蚀现象，即，铜层远离光阻层的底部蚀刻不完全或顶部蚀刻过量，使得由该方法制得的铜层上的导电线路的剖面轮廓通常呈上窄下宽的梯形结构，会使所制得的导电线路的线宽较大，这样便需要将铜层的厚度降至特别小才可制得线宽较小的导电线路。另外，现有的电路基板的导电线路与覆铜板基板之间的结合力不够大。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可提高导电线路与基板之间结合力的电路基板的制作方法。
另，还有必要提供一种由上述电路基板的制作方法制得的电路基板。
另，还有必要提供一种应用所述电路基板的电路板。
另，还有必要提供一种应用所电路板的电子装置。
一种电路基板的制作方法，其包括如下步骤：提供一基板，该基板至少在其表面含有具有-COOH的聚酰亚胺；在所述基板的所述表面形成含有未活化触媒金属离子和光引发剂的未活化触媒层，使靠近基板的未活化触媒金属离子与基板的所述表面的具有-COOH的聚酰亚胺发生化学反应而键合；对所述未活化触媒层的部分区域曝光，使该区域的未活化触媒金属离子在光引发剂的作用下活化形成触媒金属单质，同时所述键合后的未活化触媒金属离子也在光引发剂的作用下活化形成触媒金属单质并嵌设于基板的所述表面，所述被曝光的区域即转化为活化触媒区，所述未曝光的区域即为未活化触媒区；对形成有上述活化触媒区的基板进行化学镀导电金属，使得导电金属离子进入活化触媒区中，并在触媒金属单质的催化下被还原成导电金属单质，从而使活化触媒区转化为包括导电金属单质以及分散于导电金属单质颗粒之间的触媒金属单质的导电线路，以及在化学镀导电金属形成导电线路之前或在化学镀导电金属形成导电线路之后移除所述未活化触媒区。
一种电路基板，该电路基板包括基板及结合于该基板至少一表面的导电线路，该基板至少在其表面含有具有-COOH的聚酰亚胺，所述导电线路中含有导电金属单质以及分散于导电金属单质颗粒之间的触媒金属单质，所述导电线路中的部分触媒金属单质嵌设于基板与该导电线路相接触的表面。
一种电路板，该电路板包括上述电路基板。
一种电子装置，其包括至少一电路板，该电路板包括上述电路基板。
所述电路基板的制作方法，通过在表面具有-COOH的聚酰亚胺的基板上形成未活化触媒层，使靠近基板的未活化触媒金属离子与基板的所述表面的具有-COOH的聚酰亚胺发生化学反应而键合，使部分区域的未活化触媒金属离子活化形成触媒金属单质，同时所述键合后的未活化触媒金属离子也在光引发剂的作用下活化形成触媒金属单质并嵌设于基板的所述表面，再通过化镀使该活化触媒区转化成导电线路，从而制得包括触媒金属单质和导电金属单质的导电线路，且该导电线路的部分触媒金属单质嵌设于基板与该导电线路相接触的表面，使导电线路与基板的结合力较强。另外，上述电路基板的制作方法不需使用通常的减法制程中的干膜光阻层，从而有利于避免侧蚀现象的产生，制程简单，节约资源。
附图说明
图1是基板的示意图。
图2是在图1所示的基板的表面结合未活化触媒层的示意图。
图3是对图2所示的未活化触媒层进行曝光的示意图。
图4是图3所示的未活化触媒层曝光后形成的过渡层的示意图。
图5是去除图4所示的过渡层的未活化触媒区后的示意图。
图6是本发明一较佳实施例的电路基板。
图7是本发明一较佳实施例的电子装置的示意图。
主要元件符号说明
电路基板 100
基板 10
载板 11
覆盖膜 12
导电线路 20
未活化触媒层 30
过渡层 40
活化触媒区 41
未活化触媒区 42
光罩 200
通光孔 201
电子装置 400
壳体 401
屏幕 402
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图6，本发明提供一种电路基板100，其用于制作电路板(图未示)。该电路基板100包括基板10及结合于该基板10至少一表面的图案化的导电线路20。该导电线路20中含有导电金属单质以及分散于导电金属单质颗粒之间的对导电金属离子还原具有催化活性的触媒金属单质。该导电线路20的部分触媒金属单质嵌设于基板10与该导电线路20相接触的表面，从而有效的提高了导电线路20与基板10的结合力。
所述导电金属单质为铜金属单质、镍金属单质、及银金属单质等常规应用于电路板的导电金属单质，优选为铜金属单质。
所述触媒金属单质为钯金属单质、金金属单质、镍金属单质、钴金属单质等常规使用的触媒金属单质，优选为钯金属单质。
在本实施方式中，所述基板10包括载板11及结合于该载板11至少一表面的覆盖膜12，每一导电线路20结合于该覆盖膜12远离载板11的表面。
该载板11的材质可选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、三乙烯基纤维素等常规应用于电路基板的绝缘树脂中的一种。
该覆盖膜12为聚酰亚胺膜(PI膜)，该聚酰亚胺膜中包含具有-COOH(羧基)的聚酰亚胺(以下简称PI-COOH)。该PI-COOH的结构式为：
式(I)。
其中X1和X3为具有四个共价键的有机官能团，X1和X3可相同或不相同；X2和X4为具有双共价键的有机官能团，X2和X4可相同或不相同；m和n为重复单元的数目，其中，m、n分别为10至1000的整数。
X1和X3分别选自以下官能团之一：
X2与X4相同的时候，X2和X4分别选自以下官能团之一：及其中R1为COOH；R2选自OH、 及中的一种，R为H或CH3，p、q为1至20的整数；Y1选自-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)n1-、-O(CH2)n2O-、-COO(CH2)n3OCO-、及中的一种，其中n1、n2、n3为1至10的整数。
当X4与X2不相同的时候，X4选自以下官能团中的一种： 其中，Y1和Y2分别选自-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)n1-、-O(CH2)n2O-、-COO(CH2)n3OCO-、及中的一种，其中n1、n2、n3为1至10的整数；R3为H、CH3、乙基或苯基，r、s、t为1至30的整数。
在另一实施方式中，所述基板10直接为一聚酰亚胺基板而不包括所述载板11，该聚酰亚胺基板中包含所述PI-COOH。
请结合参阅图1～6，一种上述电路基板100的制作方法，其包括如下步骤：
步骤S1：请参阅图1，提供一基板10，该基板10的至少一表面含有PI-COOH。
在本实施方式中，该基板10包括载板11及结合于该载板11至少一表面的覆盖膜12，该覆盖膜12为聚酰亚胺膜，该聚酰亚胺膜包含PI-COOH。在另一实施方式中，该基板10为聚酰亚胺基板，该聚酰亚胺基板中包含PI-COOH。
步骤S2：请参阅图2，在所述基板10的一表面形成一未活化触媒层30。该未活化触媒层30中含有未活化触媒金属离子(Mn+)及光引发剂。
具体的，将所述基板10浸入含有未活化触媒金属离子Mn+和光引发剂的触媒溶液中，然后取出，从而使该基板10的表面形成所述未活化触媒层30。
所述未活化触媒金属离子Mn+为过渡金属离子，该过渡金属离子选自金离子、钯离子、钴离子、及镍离子中的一种或几种，其中n为大于0的整数。所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮、甲苯酰基衍生物、二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基-二苯硫醚、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、异丙基硫杂葱酮(2、4异构体混合物)、4-(N、N-二甲氨基)苯甲酸乙酯、4-(N、N-二甲氨基)苯甲酸异辛酯、三级胺丙烯酸酯、胺改性环氧丙烯酸酯中的一种或几种。该光引发剂用于在曝光时引发所述未活化触媒金属离子Mn+活化形成触媒金属单质M。
其中，在基板10与所述触媒溶液接触的时候，该基板10表面的PI-COOH会与未活化触媒金属离子Mn+发生化学反应生成[PI-COO]nM，使靠近基板10的未活化触媒金属离子Mn+与基板10通过化学键结合，从而使未活化触媒层30与基板10之间有较强的结合力。
步骤S3：请参阅图3和图4，对所述未活化触媒层30的对应需设置导电线路20的区域进行曝光，使该区域的未活化触媒金属离子Mn+在光引发剂的作用下活化形成活化的触媒金属单质M，从而使该区域形成为活化触媒区41。未曝光的区域为未活化触媒区42，即得到一包括活化触媒区41和未活化触媒区42的过渡层40。
具体的，在所述基板10的具有未活化触媒层30的一侧罩设一具有通光孔201的图案化的光罩200，该通光孔201对应未活化触媒层30的需设置导电线路20的区域。该光罩200除了通光孔201以外的区域不会使光线通过。接着对未活化触媒层30曝光，使光源(图未示)发射的光线通过光罩200的通光孔201照射到未活化触媒金属离子，使该区域的未活化触媒金属离子Mn+在光引发剂的作用下活化形成触媒金属单质M，从而得到所述包括活化触媒区41和未活化触媒区42的过渡层40。其中，该活化触媒区41中含有触媒金属单质。所述光源发射的光线可以为紫外光、红外光等可以使未活化触媒金属离子Mn+活化的光。
在曝光过程中，在未活化触媒层30中的未活化触媒金属离子Mn+被还原成触媒金属单质M的同时，未活化触媒层30与基板10的结合界面的与PI-COO-结合的未活化触媒金属离子Mn+也被还原成触媒金属单质M并嵌设于基板10与该过渡层40相接触的表面。
步骤S4：请参阅图5，移除所述未活化触媒区42。
具体的，可通过常规使用的碱液去除未活化触媒层的方法清洗未活化触媒区42，再用水冲洗干净，从而将未活化触媒区42移除。其中，该碱液可以为常规使用的氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液等碱性溶液。
步骤S5：请参阅图6，对形成有上述活化触媒区41的基板进行化学镀导电金属，以使活化触媒区41转化成导电线路20。
具体的，在上述活化触媒区41上涂覆或浸入含有导电金属离子的溶液，使得导电金属离子进入活化触媒区41中，并在活化触媒区41中的触媒金属单质M的催化下被还原成导电金属单质，从而形成包括导电金属单质以及分散于导电金属单质颗粒之间的触媒金属单质的导电线路20。
可以理解的，所述步骤S4和步骤S5的顺序还可以调换，即先对形成有上述活化触媒区41的基板进行化学镀导电金属，以使活化触媒区41转化成导电线路20，然后移除所述未活化触媒区42。且优选的为，化学镀形成导电线路20后再去除未活化触媒区41。
上述含有导电金属离子的溶液可以为硫酸铜溶液、硝酸铜溶液、氯化铜溶液、硫酸镍溶液、硝酸镍溶液、氯化镍溶液、硝酸银溶液等化学镀中常规使用的具有导电金属离子的化学镀导电金属溶液。
请参阅图7，一种电子装置400，该电子装置400可以为手机、电脑、电子阅读器、智能手表等。所述电子装置400包括壳体401及安装于壳体401的屏幕402，该壳体401与屏幕402配合形成有容置空间(图未示)，所述电子装置400还包括容置于该容置空间的电路板(图未示)，该电路板包括上述电路基板100。
上述电路基板100的制作方法通过基板10表面的PI-COOH与未活化触媒金属离子Mn+发生化学反应得到[PI-COO]nM，[PI-COO]nM中与PI-COO-键合的未活化触媒金属离子Mn+再感光还原成单质M并嵌设于基板10的表面，从而使形成的导电线路20与基板10具有较好的结合力。该电路基板100的制作方法不需使用通常的减法制程中的干膜光阻层，从而有利于避免侧蚀现象的产生，制程简单，节约资源。

Claims (10)

1.一种电路基板的制作方法，其包括如下步骤：
提供一基板，该基板至少在其表面含有具有-COOH的聚酰亚胺；
在所述基板的所述表面形成含有未活化触媒金属离子和光引发剂的未活化触媒层，使靠近基板的未活化触媒金属离子与基板的所述表面的具有-COOH的聚酰亚胺发生化学反应而键合；
对所述未活化触媒层的部分区域曝光，使该区域的未活化触媒金属离子在光引发剂的作用下活化形成触媒金属单质，同时所述键合后的未活化触媒金属离子也在光引发剂的作用下活化形成触媒金属单质并嵌设于基板的所述表面，所述被曝光的区域即转化为活化触媒区，所述未曝光的区域即为未活化触媒区；
对形成有上述活化触媒区的基板进行化学镀导电金属，使得导电金属离子进入活化触媒区中，并在触媒金属单质的催化下被还原成导电金属单质，从而使活化触媒区转化为包括导电金属单质以及分散于导电金属单质颗粒之间的触媒金属单质的导电线路，以及在化学镀导电金属形成导电线路之前或在化学镀导电金属形成导电线路之后移除所述未活化触媒区。
2.如权利要求1所述的电路基板的制作方法，其特征在于：所述基板包括载板及结合于该载板至少一表面的覆盖膜，该覆盖膜含有具有-COOH的聚酰亚胺；或者所述基板为聚酰亚胺基板，该聚酰亚胺基板中包含具有-COOH的聚酰亚胺。
3.如权利要求1所述的电路基板的制作方法，其特征在于：所述导电金属单质选自铜、镍、及银中的一种或几种；所述触媒金属单质选自钯金属单质、金金属单质、镍金属单质、及钴金属单质中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的电路基板的制作方法，其特征在于：所述含有导电金属离子的溶液选自硫酸铜溶液、硝酸铜溶液、氯化铜溶液、硫酸镍溶液、硝酸镍溶液、氯化镍溶液、硝酸银溶液中的一种或几种。
5.一种电路基板，该电路基板包括基板及结合于该基板至少一表面的导电线路，该基板至少在其表面含有具有-COOH的聚酰亚胺，其特征在于：所述导电线路中含有导电金属单质以及分散于导电金属单质颗粒之间的触媒金属单质，所述导电线路中的部分触媒金属单质嵌设于基板与该导电线路相接触的表面。
6.如权利要求5所述的电路基板，其特征在于：所述导电金属单质选自铜、镍、及银中的一种或几种；所述触媒金属单质选自钯金属单质、金金属单质、镍金属单质、及钴金属单质中的一种或几种。
7.如权利要求5所述的电路基板，其特征在于：所述基板包括载板及结合于该载板至少一表面的覆盖膜，每一导电线路结合于该覆盖膜远离该载板的表面，该覆盖膜含有具有-COOH的聚酰亚胺。
8.如权利要求5所述的电路基板，其特征在于：所述基板为聚酰亚胺基板，该聚酰亚胺基板中包含具有-COOH的聚酰亚胺。
9.一种电路板，其特征在于：该电路板包括权利要求1～4任意一项所述的电路基板的制作方法制作的电路基板。
10.一种电子装置，其包括至少一电路板，其特征在于：该电路板包括权利要求1～4任意一项所述的电路基板的制作方法制作的电路基板。
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