CN106686878B - 一种共形电路及其制备方法 - Google Patents
一种共形电路及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106686878B CN106686878B CN201510760302.3A CN201510760302A CN106686878B CN 106686878 B CN106686878 B CN 106686878B CN 201510760302 A CN201510760302 A CN 201510760302A CN 106686878 B CN106686878 B CN 106686878B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- preparation
- material powder
- treated layer
- conformal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920006334 epoxy coating Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims abstract description 7
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 37
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 34
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 14
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 6
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 37
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 23
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 16
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 16
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 15
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 4
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 4
- 238000005542 laser surface treatment Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Inorganic materials O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- QNZRVYCYEMYQMD-UHFFFAOYSA-N copper;pentane-2,4-dione Chemical compound [Cu].CC(=O)CC(C)=O QNZRVYCYEMYQMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000000038 blue colorant Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000001056 green pigment Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000001062 red colorant Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0284—Details of three-dimensional rigid printed circuit boards
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/18—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
- H05K3/181—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating
- H05K3/182—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating characterised by the patterning method
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/20—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/10—Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
- H05K2203/107—Using laser light
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
Abstract
本发明提出了一种共形电路及其制备方法；所述共形电路的制备方法包括以下步骤：步骤S1、采用激光对衬底进行照射，使衬底上形成电路结构；步骤S2、将衬底沉渍在化学镀铜液中，使电路结构上镀有铜；所述衬底包括激光处理层；所述电路结构形成于该激光处理层上；所述步骤S1还包括激光处理层的制备步骤；激光处理层的制备步骤为步骤S11a或步骤S11b；其中，步骤S11a为：将氧化剂、塑料混于溶剂中，以形成混合物；再将该混合物中的溶剂蒸发，从而形成激光处理层；步骤S11b为：将氧化剂、环氧树脂、硬化剂以及丙酮混合均匀，以形成环氧树脂涂料；然后将该环氧树脂涂料固化，从而形成激光处理层。本发明生产的共形电路设计更灵活、生产更有效率。
Description
技术领域
本发明涉及共形电路领域，尤其涉及一种共形电路及其制备方法。
背景技术
共形电路(3D-MID)是一种内置集成电路的注塑热塑件，并可被认作为传统PCB板的替代物。传统PCB板因其本身的2D结构而存在功能限制，而共形电路首要优点是可以通过集成不同功能模块使复杂电器组件小型化。电子元件和电路可以直接形成，而不需要电线或传统PCB板。此外，机电模块也可被集成在共形电路中。这些潜在功能可以被应用于IT(如GPS天线)或家用电器(如LED灯)行业、医学行业(如血糖仪)、机械工程(如IC传感器)和家用电子产品(如手机)行业。
共形电路通常采用热冲压成型工艺或双料射出成型工艺生产。热冲压成型工艺是将金属板放在预热的模具中进行加工来生产共形电路；然后将电路印制在成型聚合物上。而在双料射出成型工艺中，共形电路是通过采用可电镀注塑聚合物和不可电镀注塑聚合物生产得到。具体地，首先使可电镀注塑聚合物成型，然后采用不可电镀注塑聚合物有选择地包覆成型在可电镀注塑聚合物上，这样，就导致了成型的可电镀注塑聚合物的有些表面暴露出来。再采用蚀刻工艺激活成型的可电镀注塑聚合物的暴露的表面。被激活的表面随后会被金属电镀。热冲压成型工艺和双料射出成型工艺都可采用如ABS和尼龙之类的商业材料完成。LCP、PPS和PBT也常被使用。LCP主要用于生产双料组件和要求低粘度高耐热性以用于承受共形电路上电路的焊接工艺的小部件。热冲压成型工艺和双料射出成型工艺都具有限制各自进一步应用的缺点。热冲压成型工艺只适合生产简单大型、其三维成型部件上具有二维电路的元件。而双料射出成型工艺中的成型工具价格高，此限制了该成型工艺生产大体积的产品。同时，双料射出成型工艺的设计灵活性和原型能力也有局限并要求较长的发展时间。
在掺杂有特殊的非导电金属化合物的热塑性塑料表面进行激光激活，可使热塑性塑料表面可适用于之后的金属喷镀工艺，从而减少了常规化学预处理步骤。在这些激光激活方法中，设置于热塑性塑料基体上的金属氧化物或有机金属化合物会光致分解成金属，并形成晶核。然后，化学沉积金属层可在晶核上生长。由于对机电组件小型化的需求飙升，设计一种新的专门用于选择性激光辅助化学镀工艺的热塑性塑料是至关重要的。K.C.Yung等人是首次公布了激光激活技术和AlN上具有不同深度的微通孔的金属化技术。然而，现有激光激活技术却聚焦于如聚乙烯、醋酸纤维素、石蜡或环氧树脂之类的聚合物材料。同时，对于热塑性塑料，大多数之前的研究需要使用昂贵的注塑成型设备来制备塑料样品基体。并且，热塑性塑料与金属化合物以固相形式在逐渐增加的热量作用下的混合和螺杆挤出机在注塑过程中的使用可能导致金属化合物在热塑性塑料中的不均匀分布和金属化合物粉末在热塑性塑料基质中的结块问题。
激光诱导技术已被证明可用于使尼龙6中金属氧化物减少并图案化。然而，掺杂具有低电阻率的石墨烯和金属有机复合材料(例如，GO、CuO和Cu(CO3)2(OH)2)在硬质或柔性塑料片上，氧化石墨烯电路或金属氧化物电路的制备还没有采用激光直接照射来完成。特别地，石墨烯属于二维碳材料，并包含有sp2杂化成键的碳原子六角形阵列，并与块状石墨相似。石墨烯以其优异的导电性、机械强度和导热性(石墨烯的电导率为8000S/m，机械强度为1000GPa，导热系数为3000W/mK)吸引了研究者大量的关注。这使得石墨烯在如电致变色设备、电容器、传感器、晶体管和太阳能电池等电学应用中具有吸引力。自从2004年，通过微剥离技术制备出石墨烯以来，大量的研究聚焦于石墨烯的制备上。此外，石墨烯作为导电碳材料的一种形式，为纳米材料在能源领域的应用提供了完美的衬底。然而，石墨烯材料在热塑性复合材料中的应用一直不太被关注于纳米电子学方面的应用。进一步地，ABS是一种常见的热塑性聚合物复合材料。由于ABS在许多工业领域具有坚固耐用的性能，掺杂有石墨烯和金属有机复合材料的ABS值得特别关注。
发明内容
本发明针对热冲压成型工艺只适合生产简单大型、其三维成型部件上具有二维电路的元件；而双料射出成型工艺中的成型工具价格高，此限制了该成型工艺生产大体积的产品。同时，双料射出成型工艺的设计灵活性和原型能力也有局限并要求较长的生产时间的问题，提出了一种共形电路及其制备方法。
本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：
本发明提出了一种共形电路的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、采用激光对衬底进行照射，使衬底上形成电路结构；
步骤S2、将衬底沉渍在化学镀铜液中，使电路结构上镀有铜；
所述衬底包括激光处理层；所述电路结构形成于该激光处理层上；
所述步骤S1还包括激光处理层的制备步骤；
激光处理层的制备步骤为步骤S11a或步骤S11b；
其中，步骤S11a为：将氧化剂、塑料混于溶剂中，以形成混合物；再将混合物倒入模具中或把混合物涂于通过3D打印制造的塑料物件表面上，在当该混合物中的溶剂蒸发时，便形成激光处理层；
步骤S11b为：将氧化剂、环氧树脂、硬化剂以及丙酮混合均匀，以形成环氧树脂涂料；然后将该环氧树脂涂料固化，从而形成激光处理层。
本发明上述的共形电路的制备方法中，在当所述激光处理层的制备步骤为步骤S11b时，衬底还包括塑料层；
所述步骤S11b包括：将环氧树脂涂料涂于塑料层上，并使环氧树脂涂料固化，以在塑料层上形成激光处理层的步骤。
本发明上述的共形电路的制备方法中，所述溶剂为丙酮和氯仿的混合液、丙酮或氯仿。
本发明上述的共形电路的制备方法中，所述氧化剂为石墨烯材料粉末和/或碳的材料粉末和/或金属氧化物粉末和/或金属有机复合材料粉末。
本发明上述的共形电路的制备方法中，所述氧化剂为GO和CuO的混合物、CuO和Sb2O3的混合物、2,4-戊二酮铜(II)、Cu(CO3)2(OH)2、GO、CuO或Cu2O。
本发明上述的共形电路的制备方法中，所述氧化剂的质量为塑料质量的5％-75％。
本发明上述的共形电路的制备方法中，所述塑料为ABS。
本发明还提出了一种共形电路，该共形电路采用如上所述的制备方法制备得到。
本发明将掺杂有氧化剂的热塑性材料涂覆于热塑性塑料制件上，以形成涂层。再采用3D激光还原过程使热塑性塑料制件的涂层上形成具有电阻低并能够被控制的电路结构。本发明最后还采用一种商用化学镀铜过程在由3D激光激活的电路结构上沉积铜，从而生产出一种共形电路，该共形电路设计更灵活、生产更有效率。
具体实施方式
本发明要解决的技术问题是：热冲压成型工艺只适合生产简单大型、其三维成型部件上具有二维电路的元件。而双料射出成型工艺中的成型工具价格高，此限制了该成型工艺生产大体积的产品。同时，双料射出成型工艺的设计灵活性和原型能力也有局限并要求较长的生产时间。本发明提出的解决该技术问题的技术思路是：本发明采用3D成型方法，如3D打印技术制备出热塑性塑料制件。然后，将掺杂有氧化剂的热塑性材料涂覆于热塑性塑料制件上，以形成涂层。再采用3D激光还原过程使热塑性塑料制件的涂层上形成具有电阻低并能够被控制的电路结构。本发明最后还采用一种商用化学镀铜过程在由3D激光激活的电路结构上沉积铜。通过上述步骤，相比于共形电路的传统生产方法，本发明提出了一种具有设计更灵活、生产更有效率的共形电路的生产方法。
为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更加清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
1、采用乙醇清洗2.5gABS塑料；
2、然后将该ABS塑料在60℃下溶解于溶剂中，形成ABS溶液；所述溶剂可以采用丙酮、氯仿等；在本实施例中，所述溶剂中包含有40mL氯仿和40mL丙酮；丙酮和氯仿混合形成的溶剂溶解ABS塑料效果最好。
3、再将ABS溶液倒入到玻璃模具中或将ABS溶液涂于通过3D打印制造的塑料物件表面上；
4、当ABS溶液中的溶剂蒸发时，一片塑料薄膜便形成于玻璃模具中或通过3D打印制造的塑料物件表面上；
5、再对塑料薄膜进行激光表面处理。具体地，本实施例采用光纤激光器系统(SPIG3 40W-HM型)所发出的波长为1064nm的激光以及准分子激光系统(BraggStar M型)所发出的波长为248nm的激光对塑料薄膜进行处理；这里，准分子激光系统在工作时的激光重复频率为20Hz，其输出能量密度从20mJ/cm2增长到100mJ/cm2；激光的曝光时间可以为50s-300s。而对于光纤激光器系统，其工作时的激光重复频率为25kHz，其激光器功率从8W增长为15W，激光的扫描速度可为15mm/s-100mm/s。
6、最后，对被激光处理过的塑料薄膜进行化学镀铜。在本步骤中，该塑料薄膜会通过超声浴进行清洗，以清除油和污渍。然后，再将该塑料薄膜沉渍在商用化学镀铜液中，这里，沉渍时间优选为60min。
实施例2
1、采用乙醇清洗2.5gABS塑料；
2、然后将该ABS塑料在120℃下溶解于溶剂中，形成ABS溶液；所述溶剂可以采用丙酮、氯仿等；在本实施例中，所述溶剂为80mL，包含有40mL氯仿和40mL丙酮；丙酮和氯仿混合形成的溶剂溶解ABS塑料效果最好。
3、再将ABS溶液与金属氧化物粉末混合，形成混合物，并一起倒入到玻璃模具中或将混合物涂于通过3D打印制造的塑料物件表面上；
这里，石墨烯材料粉末和/或碳的材料粉末和/或金属氧化物粉末和/或金属有机复合材料粉末可以采用GO，其质量为ABS塑料质量的5％；还可以采用CuO，其质量为ABS塑料质量的30％、50％或70％；还可以采用Cu2O，其质量为ABS塑料质量的30％、50％或70％；还可以是CuO和色料的混合物，其中，CuO的质量为ABS塑料质量的70％，而色料的质量为ABS塑料质量的5％，这里，色料可以是红色色料、蓝色色料或绿色色料。
4、当玻璃模具中或通过3D打印制造的塑料物件表面上的混合物中的溶剂蒸发时，一片塑料薄膜便形成于玻璃模具中或通过3D打印制造的塑料物件表面上；
5、再对塑料薄膜进行激光表面处理。具体地，本实施例采用光纤激光器系统(SPIG3 40W-HM型)所发出的波长为1064nm的激光以及准分子激光系统(BraggStar M型)所发出的波长为248nm的激光对塑料薄膜进行处理；这里，准分子激光系统在工作时的激光重复频率为20Hz，其输出能量密度从20mJ/cm2增长到100mJ/cm2；激光的曝光时间可以为50s-300s。而对于光纤激光器系统，其工作时的激光重复频率为25kHz，其激光器功率从8W增长为15W，激光的扫描速度可为15mm/s-100mm/s。
6、最后，对被激光处理过的塑料薄膜进行化学镀铜。在本步骤中，该塑料薄膜会通过超声浴进行清洗，以清除油和污渍。然后，再将该塑料薄膜沉渍在商用化学镀铜液中，这里，沉渍时间优选为60min。
实施例3
1、采用乙醇清洗2.5gABS塑料；
2、然后将该ABS塑料在120℃下溶解于溶剂中，形成ABS溶液；所述溶剂可以采用丙酮、氯仿等；在本实施例中，所述溶剂为80mL，包含有40mL氯仿和40mL丙酮；丙酮和氯仿混合形成的溶剂溶解ABS塑料效果最好。
3、再将ABS溶液与金属氧化物粉末混合，形成混合物，并一起倒入到玻璃模具中或将混合物涂于通过3D打印制造的塑料物件表面上；
这里，石墨烯材料粉末和/或碳的材料粉末和/或金属氧化物粉末和/或金属有机复合材料粉末可以是GO和CuO的混合物，其中，GO的质量为ABS塑料质量的5％，CuO的质量为ABS塑料质量的70％；金属氧化物粉末还可以是CuO和Sb2O3的混合物，其中，CuO的质量为ABS塑料质量的70％，Sb2O3的质量为ABS塑料质量的5％，或者CuO的质量为ABS塑料质量的70％，Sb2O3的质量为ABS塑料质量的10％；金属氧化物粉末还可以是2,4-戊二酮铜(II)，其质量为ABS塑料质量的30％、50％或70％；金属氧化物粉末还可以是Cu(CO3)2(OH)2，其质量为ABS塑料质量的30％、50％或70％。
4、当玻璃模具中或通过3D打印制造的塑料物件表面上的混合物中的溶剂蒸发时，一片塑料薄膜便形成于玻璃模具中或通过3D打印制造的塑料物件表面上；
5、再对塑料薄膜进行激光表面处理。具体地，本实施例采用光纤激光器系统(SPIG3 40W-HM型)所发出的波长为1064nm的激光以及准分子激光系统(BraggStar M型)所发出的波长为248nm的激光对塑料薄膜进行处理；这里，准分子激光系统在工作时的激光重复频率为20Hz，其输出能量密度从20mJ/cm2增长到100mJ/cm2；激光的曝光时间可以为50s-300s。而对于光纤激光器系统，其工作时的激光重复频率为25kHz，其激光器功率从8W增长为15W，激光的扫描速度可为15mm/s-100mm/s。
6、最后，对被激光处理过的塑料薄膜进行化学镀铜。在本步骤中，该塑料薄膜会通过超声浴进行清洗，以清除油和污渍。然后，再将该塑料薄膜沉渍在商用化学镀铜液中，这里，沉渍时间优选为60min。
实施例4
1、采用乙醇清洗2.5gABS塑料；
2、然后将该ABS塑料在60℃下溶解于溶剂中，形成ABS溶液；所述溶剂可以采用丙酮、氯仿等；在本实施例中，所述溶剂中包含有40mL氯仿和40mL丙酮；丙酮和氯仿混合形成的溶剂溶解ABS塑料效果最好。
3、再将ABS溶液倒入到玻璃模具中或将混合物涂于通过3D打印制造的塑料物件表面上；
4、当ABS溶液中的溶剂蒸发时，一片塑料薄膜便形成于玻璃模具中或通过3D打印制造的塑料物件表面上；
5、然后，将环氧树脂涂料涂覆于塑料薄膜上；其中，环氧树脂涂料包括10g环氧树脂、2g硬化剂、6g2,4-戊二酮铜(II)或乙酰丙酮氧铜，20mL丙酮；再使该环氧树脂涂料在100℃下固化，在本实施例中，该环氧树脂涂料在涂覆后的24h完全固化。
6、再对塑料薄膜进行激光表面处理。具体地，本实施例采用光纤激光器系统(SPIG3 40W-HM型)所发出的波长为1064nm的激光以及准分子激光系统(BraggStar M型)所发出的波长为248nm的激光对塑料薄膜进行处理；这里，准分子激光系统在工作时的激光重复频率为20Hz，其输出能量密度从20mJ/cm2增长到100mJ/cm2；激光的曝光时间可以为50s-300s。而对于光纤激光器系统，其工作时的激光重复频率为25kHz，其激光器功率从8W增长为15W，激光的扫描速度可为15mm/s-100mm/s。
7、最后，对被激光处理过的塑料薄膜进行化学镀铜。在本步骤中，该塑料薄膜会通过超声浴进行清洗，以清除油和污渍。然后，再将该塑料薄膜沉渍在商用化学镀铜液中，这里，沉渍时间优选为60min。
样品测试
1、观察。具体地，观察沉渍后的实施例1的样品、沉渍后的实施例2的样品、沉渍后的实施例3的样品以及沉渍后的实施例4的样品的表面。
其中，实施例1的样品上的被激光处理过的位置形成有孔；
实施例2的样品、实施例3的样品以及实施例4的样品上的被激光处理过的位置都镀有铜。对实施例2、实施例3和实施例4的样品在一种商用化学镀铜过程镀铜前进行电阻率测试，得到其电阻率均低于1.46×10-6Ωm。测量实施例2、实施例3和实施例4的样品在一种商用化学镀铜过程镀铜前的厚度，其厚度均大于6.87μm。
2、对实施例2、实施例3和实施例4的样品在一种商用化学镀铜过程后进行电阻率测试，得到其电阻率均低于1.29×10-7Ωm。
3、测量实施例2、实施例3和实施例4的样品在一种商用化学镀铜过程后的镀铜厚度，其厚度均大于20.54μm。
从上述样品测试结果可知，在实施例1中，塑料薄膜中没有掺杂氧化剂，这样，在塑料薄膜被激光处理后，无法在激光处理的位置形成用于化学镀铜的晶核，这样，实施例1的塑料薄膜也就无法被镀铜，而处于绝缘状态，因此，本发明的共形电路的制备方法是可行的。
本发明将掺杂有氧化剂的热塑性材料涂覆于热塑性塑料制件上，以形成涂层。再采用3D激光激活过程使热塑性塑料制件的涂层上形成具有电阻低并能够被控制的电路结构。本发明最后还采用一种商用化学镀铜过程在由3D激光激活的电路结构上沉积铜，从而生产出一种共形电路，该共形电路设计更灵活、生产更有效率。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种共形电路的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、采用激光对衬底进行照射，使衬底上形成电路结构；
步骤S2、将衬底沉渍在化学镀铜液中，使电路结构上镀有铜；
所述衬底包括激光处理层；所述电路结构形成于该激光处理层上；
所述步骤S1还包括激光处理层的制备步骤；
激光处理层的制备步骤为步骤S11a或步骤S11b；
其中，步骤S11a为：将氧化剂、塑料混于溶剂中，以形成混合物；再将混合物倒入模具中或把混合物涂于通过3D打印制造的塑料物件表面上，在当该混合物中的溶剂蒸发时，便形成激光处理层；
步骤S11b为：将氧化剂、环氧树脂、硬化剂以及丙酮混合均匀，以形成环氧树脂涂料；然后将该环氧树脂涂料固化，从而形成激光处理层；
所述溶剂为丙酮和氯仿的混合液、丙酮或氯仿；
所述氧化剂为石墨烯材料粉末，或石墨烯材料粉末和碳的材料粉末的组合物，或石墨烯材料粉末和金属氧化物粉末的组合物，或石墨烯材料粉末和金属有机复合材料粉末的组合物，或石墨烯材料粉末、碳的材料粉末和金属氧化物粉末的组合物，或石墨烯材料粉末、碳的材料粉末和金属有机复合材料粉末的组合物，或石墨烯材料粉末、金属氧化物粉末和金属有机复合材料粉末的组合物；
在当所述激光处理层的制备步骤为步骤S11b时，衬底还包括塑料层；
所述步骤S11b包括：将环氧树脂涂料涂于塑料层上，并使环氧树脂涂料固化，以在塑料层上形成激光处理层。
2.根据权利要求1所述的共形电路的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为GO和CuO的混合物、GO。
3.根据权利要求2所述的共形电路的制备方法，其特征在于，在当所述激光处理层的制备步骤为步骤S11a时，所述氧化剂的质量为塑料质量的5％-75％。
4.根据权利要求1所述的共形电路的制备方法，其特征在于，所述塑料为ABS。
5.一种共形电路，其特征在于，该共形电路采用如权利要求1-4中任意一项所述的制备方法制备得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510760302.3A CN106686878B (zh) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | 一种共形电路及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510760302.3A CN106686878B (zh) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | 一种共形电路及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106686878A CN106686878A (zh) | 2017-05-17 |
| CN106686878B true CN106686878B (zh) | 2019-06-28 |
Family
ID=58863682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510760302.3A Active CN106686878B (zh) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | 一种共形电路及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106686878B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109378302B (zh) * | 2018-08-24 | 2020-07-07 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种散热共形电路及其制造方法 |
| CN111403909A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-07-10 | 任珂 | 一种天线的生产方法 |
| CN111542172B (zh) * | 2020-05-21 | 2021-04-02 | 北京航空航天大学 | 基于激光烧结原理的曲面共形电路直写装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4159414A (en) * | 1978-04-25 | 1979-06-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for forming electrically conductive paths |
| CN1395462A (zh) * | 2002-06-06 | 2003-02-05 | 华中科技大学 | 一种电路板制作和修复方法 |
| DE102004050684A1 (de) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Oechsler Ag | Räumlicher Schaltungsträger und Verwendung eines duroplastischen Kunststoffes dafür |
| CN101394710A (zh) * | 2008-10-10 | 2009-03-25 | 华中科技大学 | 一种三维模塑互连器件导电线路的制作和修复方法 |
| CN101859613A (zh) * | 2009-04-09 | 2010-10-13 | 湖南美纳科技有限公司 | 立体电路制造工艺及激光塑胶原料的复合组份、制造方法 |
-
2015
- 2015-11-10 CN CN201510760302.3A patent/CN106686878B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4159414A (en) * | 1978-04-25 | 1979-06-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for forming electrically conductive paths |
| CN1395462A (zh) * | 2002-06-06 | 2003-02-05 | 华中科技大学 | 一种电路板制作和修复方法 |
| DE102004050684A1 (de) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Oechsler Ag | Räumlicher Schaltungsträger und Verwendung eines duroplastischen Kunststoffes dafür |
| CN101394710A (zh) * | 2008-10-10 | 2009-03-25 | 华中科技大学 | 一种三维模塑互连器件导电线路的制作和修复方法 |
| CN101859613A (zh) * | 2009-04-09 | 2010-10-13 | 湖南美纳科技有限公司 | 立体电路制造工艺及激光塑胶原料的复合组份、制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106686878A (zh) | 2017-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Farraj et al. | Plasma-induced decomposition of copper complex ink for the formation of highly conductive copper tracks on heat-sensitive substrates | |
| Olivera et al. | Plating on acrylonitrile–butadiene–styrene (ABS) plastic: a review | |
| Vaseem et al. | Robust design of a particle-free silver-organo-complex ink with high conductivity and inkjet stability for flexible electronics | |
| Zhang et al. | Fabricating metallic circuit patterns on polymer substrates through laser and selective metallization | |
| Zhang et al. | Laser-induced selective metallization on polymer substrates using organocopper for portable electronics | |
| Choi et al. | Effect of the Amine concentration on phase evolution and densification in printed films using Cu (II) complex ink | |
| CN101394710B (zh) | 一种三维模塑互连器件导电线路的制作和修复方法 | |
| Jordan et al. | 3D printing of conjugated polymers | |
| Zhang et al. | Selective metallization induced by laser activation: fabricating metallized patterns on polymer via metal oxide composite | |
| CN106686878B (zh) | 一种共形电路及其制备方法 | |
| Li et al. | Selectively metalizable stereolithography resin for three-dimensional DC and high-frequency electronics via hybrid additive manufacturing | |
| CN103589065B (zh) | 含二茂金属酰腙型配合物的复合材料及制备方法 | |
| CN104072542B (zh) | 酰胺膦酸金属配合物、相应的复合材料及其制备方法 | |
| US9241435B2 (en) | Electronic device housing and method for manufacturing the same | |
| Xu et al. | Fabrication of copper patterns on polydimethylsiloxane through laser-induced selective metallization | |
| CN105792510A (zh) | 导线结构及其制造方法 | |
| Zhang et al. | Fabrication of flexible copper patterns by electroless plating with copper nanoparticles as seeds | |
| Lee et al. | Photocurable three-dimensional printing resin to enable laser-assisted selective electroless metallization for customized electronics | |
| Xu et al. | Autocatalytic Laser Activator for Both UV and NIR Lasers: Preparation of Circuits on Polymer Substrates by Selective Metallization | |
| Liu et al. | Regulation of the deposition morphology of inkjet-printed crystalline materials via polydopamine functional coatings for highly uniform and electrically conductive patterns | |
| CN104955281B (zh) | 一种在三维高分子材料表面制作或修复立体电路的方法 | |
| Kim et al. | Polyphenylene sulfide/liquid crystal polymer blend system for laser direct structuring and electroless plating applications | |
| Dou et al. | Epoxy Resin-Assisted Cu Catalytic Printing for Flexible Cu Conductors on Smooth and Rough Substrates | |
| Park et al. | Printable thick copper conductors from optically modulated multidimensional particle mixtures | |
| Perera et al. | Recent progress in functionalized plastic 3D printing in creation of metallized architectures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |