CN1518850A - 导体轨道结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在不导电承载材料上的导体轨道结构，由金属晶核及后续在金属核上涂覆的金属化层构成，其中金属晶核通过电磁照射实现的精细分布地包含在承载材料中的不导电金属化合物的断裂而形成，本发明还涉及用于制造导体轨道结构的方法。本发明的特征在于，不导电的金属化合物由高度热稳定的、在含水的酸性或碱性金属化电解液中稳定且不溶解的无机氧化物构成，这些氧化物是具有尖晶石结构的较高阶氧化物，或者是简单的d－金属氧化物或其混合物或与尖晶石结构同族的混合金属化合物，并且所述的氧化物在未被照射的区域内保持不变。所采用的无机氧化物是耐热的，在焊接温度作用之后仍保持稳定。导体轨道结构可靠而简单地被制造，并且获得非常高的附着性。

Description

导体轨道结构及其制造方法
本发明涉及权利要求1的前序部分所述的在不导电的载体材料上的导体轨道结构及其制造方法。
在专利申请DE 197.23734.7-34和DE 1973346.9以及专业期刊“金属表面”(″metalloberflche″)第54卷第11期(2000年)“聚合物的精细结构的金属化”(″Feinstrukturierte Metallisierung vonPolymeren″所公开的方法中，为了制造精细的、附着的导电导轨结构，在不导电的承载材料中掺入不导电的金属螯合络合物，并且由它利用激光射线裂解出所构造的金属化晶核，这些金属化晶核引起被照射表面区中接着发生的化学还原反应金属化。)
这种方法可用于由热塑性的塑料采用喷铸方法制造电路载体。此外可用其它方法来制造三维喷铸电路载体，即所谓“模块化的互连器件”的方法具有以下优点：制造用的工具开销可保持相对较低。此外所需的生产过程的步骤可以减少，因为未蜕变的金属螯合络合物可保留在电路载体表面未被照射的区域中。对于中等大小件数也可以非常经济地生产，并且可以实现特别精细的结构图分辨率。
相对于所谓的优点，上述方法的缺点在于上述金属螯合络合物的热稳定性对于现代高温塑料-如LCP-的加工处理温度处于临界范围内。因此该方法仅能有限制地应用在对于将来的无铅焊接工艺变得越来越重要的材料领域中。此外金属螯合合成体必须采用相对较高的掺杂，以在激光作用下得到足够密度的晶核用于快速金属化。然而高的合成体成份通常会损害承载材料所需的重要性能，如断裂强度和韧性。
此外，Erlangen-Nürnberg大学LFT的工作报告1999公开了一种类似的方法，其中由激光射线分离出的金属化晶核不像上面所述那样化学结合，而是通过金属微粒的隔离而物理钝化。因为被隔离的微粒明显大于典型的金属螯合合成体的分子，这里比可通过激光分离出的金属螯合合成体导致“塑料中的小量掺入与激光照射后的高晶核密度”之间更大的矛盾。
WO 0035259A2描述了一种用于在不导电承载材料上制造精细的金属导体轨道结构的方法，其中一个由有机络合剂构成的不导电重金属合成物被涂覆在承载材料上或嵌入到承载材料中，承载材料在产生导体轨道结构的区域内有选择性地由紫外线照射，同时重金属晶核被分离出来，并且此区域被以化学方式还原金属化。这里可通过简单且可靠的方法制造导体轨道的精细结构。
本发明的目的在于在电路载体上提供可简单并可靠地生产的导体轨道结构，此结构含有相对少量的形成晶核的添加物成份，并且在焊接温度下仍然稳定，此外本发明的目的还在于给出一种简单而可靠的制造导体轨道结构的方法，其中可以采用合成或喷铸，以及现代高温塑料。
上述任务由权利要求1或权利要求9所述的特征完成。本发明的其它实施例由相应的从属权利要求给出。
不导电的金属化合物由高度热稳定的、在含水的酸性或碱性金属化电解液中稳定且不溶解的无机氧化物构成，这些氧化物是具有尖晶石结构的较高阶氧化物，或者是结构类似尖晶石的简单的d-金属氧化物或其混合物或者混合金属化合物，这样可以使在承载材料表面上未被照射的区域内金属化合物保持不变。所使用的无机氧化物是耐热的，这样它们在焊接温度作用后仍保持稳定，即仍然不导电，并且在用于金属化的电解液中保持稳定。在有选择性的塑料粉末激光烧结情况下(实际上“快速成型”比有选择性的激光烧结更为人所知)，所使用的无机氧化物是特别耐热的，这样在粉末状的输出材料局部熔化时可以形成一个构件，它也是不导电的并且在用于金属化的电解液中是稳定的。同样这些方法可考虑由液相材料制造构件。“导体轨道结构”这一概念也包括电子技术中经常为屏蔽目的而进行的全表面金属化这一极端情况。
根据本发明的一个具有优点的实施方式，借助于一束电磁射线同时分离出重金属晶核，并通过蚀损来形成一个增附表面。这样通过简单的手段实现了被隔离的金属导电轨道良好的附着性。
此外无机氧化物含有铜是有好处的。
按照本发明的一个具有优点的实施方式，不导电的载体材料除至少含有尖晶石外还至少含有热稳定的有机金属螯合合成体。
不导电的承载材料最好是热塑性或硬塑性塑料。不导电的承载材料可以包含一种或多种有机填充物质，它们例如由硅酸和/或硅酸衍生物构成。
在本发明的方法中，高度热稳定的、在含水的酸性或碱性金属化电解液中稳定且不溶解的、不导电的基于尖晶石的较高阶氧化物被掺入承载材料中，承载材料被加工成构件或作为涂层涂覆在构件上，并且在要产生导体轨道结构的区域内借助电磁射线分离出重金属晶核，此区域然后被化学还原金属化，尤其是还可以使得在承载材料表面未被照射的区域中无机金属化合物仍可保持基于尖晶石的较高阶氧化物的形式。所使用的无机氧化物通常是耐热的，因此可以使用合成或喷铸，以及现代高温塑料。此外，它们在焊接温度作用后仍保持稳定，即它们仍不导电并在用于金属化的电解液中保持稳定。
按照本发明的一个具有优点的实施方式，借助一束电磁射线同时分离出重金属晶核，且通过蚀损来形成一个增附表面。这样通过简单的手段实现了被隔离的金属导电轨道良好的附着性。
此外无机氧化物含有铜是有好处的。
按照本发明的一个具有优点的实施方式，不导电的承载材料除至少含有一种无机氧化物外还至少含有热稳定的有机金属螯合合成体。
不导电的承载材料最好是热塑性或硬塑性塑料。但是承载材料也可由其它合适的非导电材料，例如陶瓷材料构成。不导电的承载材料还可包含一种或多种有机填充物质，它们例如由硅酸和/或硅酸衍生物构成。
具有优点的是利用激光器的电磁射线分离出重金属晶核。激光的波长最好可以为248nm，308nm，335nm，532nm，1064nm或10600nm。
下面借助一个实施例说明本发明：
在一台挤压机中用70％质量的聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybuthylentherephthalat)和25％质量的热解硅酸，以90m2/g的BET表面积(用布鲁璃厄-埃梅特-泰勒法测定的催化剂表面积)和5％的含铜尖晶石PK3095(Ferro公司出品)合成。颗粒以喷铸方法被加工成一个构件，例如一个外壳。此外壳然后在要形成导体轨道的区域内以一定的强度照射激光射线，激光射线由一台二极管激励的Nd：YAG激光器(掺钕钇铝石榴石激光器)产生，所采用的激光强度形成与被构造的晶核相连接的很小的联结蚀损。在含有软化水的超声净化槽中进行短时间处理之后，此外壳被悬挂在通用的化学还原镀铜槽中。在被照射的区域中形成导体轨道。
还要指出，在本领域中认为金属与非金属，如碳化物、氧化物或硫化物的简单的无机结合是稳定的，并且仅在高能量供给的情况下在基本金属中同时可馈送还原介质时才适用。此外，在环境空气中，尤其在非贵重金属情况下，形成的金属与空气中的氧气会立即发生反应形成金属氧化物。令人惊奇的是按照本发明，具有精细分布地嵌入塑料基体中的尖晶石结构的金属氧化物在常规环境空气中可用Nd：YAG激光器剥离出来并还原成金属。在能量很高、然而非常短的激光脉冲作用下同时形成的塑料的气态分解产物覆盖在形成的金属晶核上，形成足够的屏蔽作用。

Claims (23)

1.在不导电的承载材料上的导体轨道结构，由金属晶核以及后续在金属晶核上涂覆的金属化层构成，其中金属晶核通过电磁辐射实现的精细分布地包含在承载材料中的不导电金属化合物的断裂而形成，其特征在于，不导电的金属化合物由高度热稳定的、在含水的酸性或碱性金属化电解液中稳定且不溶解的无机氧化物构成，这些氧化物是具有尖晶石结构的较高阶氧化物，或者是结构类似尖晶石的简单的d-金属氧化物或其混合物或者混合金属化合物，并且在未被辐射的区域内保持不变。
2.如权利要求1所述的导体轨道结构，其特征在于，借助于一束电磁射线同时分离出重金属晶核，并通过蚀损来形成一个增附表面。
3.如权利要求1或2所述的导体轨道结构，其特征在于，无机氧化物含有铜。
4.如权利要求1和其后续权利要求中的一项或多项所述的导体轨道结构，其特征在于，不导电承载材料除至少含有尖晶石外还至少含有热稳定的有机金属螯合合成体。
5.如权利要求1和其后续权利要求中的一项或多项所述的导体轨道结构，其特征在于，不导电承载材料是热塑性塑料。
6.如权利要求1和其后续权利要求中的一项或多项所述的导体轨道结构，其特征在于，不导电承载材料是硬塑性塑料。
7.如权利要求1和其后续权利要求中一项或多项所述的导体轨道结构，其特征在于，不导电承载材料含有一种或多种无机填充物质。
8.如权利要求7所述的导体轨道结构，其特征在于，不导电承载材料含有硅酸和/或硅酸衍生物作为填充物质。
9.用于制造如权利要求1所述的导体轨道结构的方法，其特征在于，高度热稳定的、在含水的酸性或碱性金属化电解液中稳定且不溶解的、不导电的基于尖晶石的较高阶氧化物被掺入承载材料中，承载材料被加工成构件或作为涂层涂覆在构件上，并且在要产生导体轨道结构的区域内借助电磁射线分离出重金属晶核，然后该区域被化学还原金属化。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，借助于一束电磁射线同时分离出重金属晶核并通过蚀损来形成一个增附着表面。
11.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，尖晶石含有铜。
12.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，不导电承载材料除至少含有无机氧化物外还至少含有热稳定的有机金属螯合络合物。
13.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，不导电承载材料是热塑性塑料。
14.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，不导电承载材料是硬塑性塑料。
15.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，不导电承载材料含有一种或多种无机填充物质。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，不导电承载材料含有硅酸和/或硅酸衍生物作为填充材料。
17.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，使用激光器的电磁射线。
18.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，使用具有248nm波长的激光器的电磁射线。
19.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，使用具有308nm波长的激光器的电磁射线。
20.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，使用具有355nm波长的激光器的电磁射线。
21.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，使用具有532nm波长的激光器的电磁射线。
22.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，使用具有1064nm波长的激光器的电磁射线。
23.如权利要求9和其后续权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，使用具有10600nm波长的激光器的电磁射线。
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