CN203877909U - 一种微纳铜线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微纳铜线结构，包括：基底；柔性材料层，结合于所述基底表面，所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构；种子层，结合于各凹槽结构底部；导电铜材料，填充于各凹槽结构中。本实用新型的有益效果在于：在线宽间距变化方面，相对于以往的加成法，可以将铜的侧向淀积限制在UV胶的结构内，保证铜线宽度的变化很小。在经济成本方面，相对于传统的铜刻蚀方法或者银浆印刷方式，可以减少复杂的生产工序，减少原材料的使用，污水排放量也会大大减少，具有极大的环保经济效益。此外，本实用新型提出的电镀或者化学镀成本极低，制程浪费小，且具有卷到卷生产的优势。

Description

一种微纳铜线结构

技术领域

本实用新型涉及微纳铜线制造领域，特别是涉及一种微纳铜线结构。

背景技术

微纳铜线在电子材料、导电材料、催化材料等众多领域具有广泛的应用，目前微纳铜线制备多采用加成法和传统印刷铜线法。

如图1所示，加成法即先在基底材料上采用溅射或者印刷的方式涂覆一层种子层油墨，一般为特种油墨或者银浆，再采用电镀或者化学镀的方法在种子层油墨上电镀金属铜，从而制备导电铜线。然而，采用传统的加成法制备微纳铜线，由于电镀铜浆时，铜的侧向没有任何限制，加成法在铜电镀过程中除了往上生长外，还会往侧面淀积。这对于大尺寸电路可以接受，但对于小线宽的电路(线宽<10um)时候就会严重影响线宽，从而难以保证微纳铜线的精度，影响使用。

此外，传统制备铜线的方法还包括以下两种：

第一种为在已经覆铜的基底表面做显影刻蚀，如图2所示。这种显影刻蚀方法的工艺较复杂，废水废料污染严重。

第二种为采用铜浆料直接进行丝网印刷，如图3所示。这种丝网印刷的缺点是无法形成细线条，并且成本高昂。

可见，传统制备铜线具有工艺生产过程复杂，原材料浪费严重，消耗非常大，产生的污水废料严重污染环境，而且成本较高等缺点。

针对以上问题，本实用新型提出了一种全新的基于压印和加成的方法，可以实现一种环保高效低成本的微纳铜线网络及其制备方法。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种微纳铜线结构，用于解决现有技术中微纳铜线结构制备的线宽难以控制或工艺复杂、材料浪费严重及成本过高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种微纳铜线结构的制备方法，至少包括以下步骤：

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有多个凹槽结构；

2)于各凹槽结构中形成种子层；

3)采用电镀或化学镀的方法于各凹槽结构内填充导电铜材料。

作为本实用新型的微纳铜线结构的制备方法的一种优选方案，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有多个凹槽结构。

作为本实用新型的微纳铜线结构的制备方法的一种优选方案，所述多个凹槽结构呈独立分布或呈网络状互联分布。

作为本实用新型的微纳铜线结构的制备方法的一种优选方案，所述凹槽结构的深度为1微米～5微米，宽度为1微米～20微米。

作为本实用新型的微纳铜线结构的制备方法的一种优选方案，所述基底为刚性基底或柔性基底，所述刚性基底包括金属基底、玻璃基底及陶瓷基底，所述柔性基底包括PET柔性基底及PI柔性基底。

作为本实用新型的微纳铜线结构的制备方法的一种优选方案，步骤2)采用溅射法或刮印法于各凹槽中形成种子层，所述种子层为铜、金属催化油墨、银浆或可被光还原的溴化银。

本实用新型还提供一种微纳铜线结构，包括：

基底；

柔性材料层，结合于所述基底表面，所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构；

种子层，结合于各凹槽结构底部；

导电铜材料，填充于各凹槽结构中。

作为本实用新型的微纳铜线结构的一种优选方案，所述基底为刚性基底或柔性基底，所述刚性基底包括金属基底、玻璃基底及陶瓷基底，所述柔性基底包括PET柔性基底及PI柔性基底。

作为本实用新型的微纳铜线结构的一种优选方案，所述柔性材料层为UV胶层。

作为本实用新型的微纳铜线结构的一种优选方案，所述多个凹槽结构呈独立分布或呈网络状互联分布。

作为本实用新型的微纳铜线结构的一种优选方案，所述凹槽结构的深度为1微米～5微米，宽度为1微米～20微米。

作为本实用新型的微纳铜线结构的一种优选方案，所述种子层为铜、金属催化油墨、银浆或可被光还原的溴化银。

如上所述，本实用新型提供一种微纳铜线结构，包括：基底；柔性材料层，结合于所述基底表面，所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构；种子层，结合于各凹槽结构底部；导电铜材料，填充于各凹槽结构中。本实用新型的有益效果在于：在线宽间距变化方面，相对于以往的加成法，本实用新型可以将铜的侧向淀积限制在UV胶的结构内，保证铜线宽度的变化很小。在经济成本方面，相对于传统的铜刻蚀方法或者银浆印刷方式，可以减少复杂的生产工序，减少原材料的使用，污水排放量也会大大减少，具有极大的环保经济效益。此外，本实用新型提出的电镀或者化学镀成本极低，制程浪费小，且具有卷到卷生产的优势。

附图说明

图1显示为现有技术中的采用传统的加成法形成的微纳铜线的结构示意图。

图2显示为现有技术中的采用传统的显影法形成的微纳铜线的结构示意图。

图3显示为现有技术中的采用传统的纯油墨印刷法形成的微纳铜线的结构示意图。

图4～7显示为本实用新型的微纳铜线结构的制备方法各步骤所呈现的结构示意图。

元件标号说明

101    基底

102    柔性材料层

103    凹槽结构

104    种子层

105    导电铜材料

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，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实用新型的其他优点与功效。本实用新型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，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图4～图7。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实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型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4～图7所示，本实施例提供一种微纳铜线结构的制备方法，包括步骤：

如图4～5所示，首先进行步骤1)，提供一基底101，于所述基底101表面形成柔性材料层102，于所述柔性材料层102表面形成有多个凹槽结构103。

具体地，包括以下步骤：

如图4所示进行步骤1-1)，提供一基底101，于所述基底101表面形成柔性材料层102。

作为示例，所述基底101为刚性基底或柔性基底，所述刚性基底包括金属基底、玻璃基底及陶瓷基底，所述柔性基底包括PET柔性基底及PI柔性基底。所述基底可以依据使用环境进行选择，如需要绝缘刚性基底时，可以选在如陶瓷基底或玻璃基底，如需要导电刚性基底，则可以选择金属基底，在某些需要弯曲使用的场合，可以选择使用PET柔性基底。在本实施例中，所述基底为PET柔性基底。

作为示例，所述柔性材料层102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Ultraviolet Rays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5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102表面形成有多个凹槽结构103。

作为示例，所述多个凹槽结构103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103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103的深度为1微米～5微米，宽度为1微米～20微米。在本实施例中，所述凹槽结构103的深度为2微米，宽度为5微米。当然，所述凹槽结构103的尺寸可以超出此处所列举的范围，并不限定于此。

如图6所示，然后进行步骤2)，于各凹槽结构103中形成种子层104。

作为示例，采用溅射法或刮印法于各凹槽中形成种子层104，所述种子层104为铜、金属催化油墨、银浆或可被光还原的溴化银。例如，可以采用溅射法制备种子层铜，具体地，先于所述柔性材料层102表面遮盖一层掩膜层，露出各所述凹槽结构103，然后采用溅射法于各所述凹槽结构103中形成种子层铜。又如，可以采用刮印的方法制备种子层银浆、金属催化油墨或可被光还原的溴化银，需要说明的是，可被光还原的溴化银，在光的作用下可以分解成导电的Ag和溴气，Ag将沉积下来，便可作为种子层。

如图7所示，最后进行步骤3)，采用电镀或化学镀的方法于各凹槽结构103内填充导电铜材料105。

在本实施例中，采用电镀的方法于各凹槽结构103内填充导电铜材料105，所述导电铜材料105直至填满所述凹槽结构103为止。当然，采用化学镀的方法制备所述导电铜材料105也可以达到同样的效果。

由上述制备步骤可见，在线宽间距变化方面，相对于以往的加成法，本实用新型可以将铜的侧向淀积限制在UV胶的结构内，保证铜线宽度的变化很小。在经济成本方面，相对于传统的印刷铜线法，可以减少复杂的生产工序，减少原材料的使用，污水排放量也会大大减少，具有极大的环保经济效益。此外，本实用新型提出的电镀或者化学镀成本极低，制程浪费小，且具有卷到卷生产的优势。

如图7所示，本实施例还提供一种微纳铜线结构，包括：

基底101；

柔性材料层102，结合于所述基底101表面，所述柔性材料层102表面形成有多个凹槽结构103；

种子层104，结合于各凹槽结构103底部；

导电铜材料105，填充于各凹槽结构103中。

作为示例，所述基底101为刚性基底或柔性基底，所述刚性基底包括金属基底、玻璃基底及陶瓷基底，所述柔性基底包括PET柔性基底及PI柔性基底。所述基底可以依据使用环境进行选择，如需要绝缘刚性基底时，可以选在如陶瓷基底或玻璃基底，如需要导电刚性基底，则可以选择金属基底，在某些需要弯曲使用的场合，可以选择使用PET柔性基底。在本实施例中，所述基底为PET柔性基底。

作为示例，所述柔性材料层102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Ultraviolet Rays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。

作为示例，所述多个凹槽结构103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103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103的深度为1微米～5微米，宽度为1微米～20微米。在本实施例中，所述凹槽结构103的深度为2微米，宽度为5微米。当然，所述凹槽结构103的尺寸可以超出此处所列举的范围，并不限定于此。

作为示例，所述种子层104为铜、金属催化油墨、银浆或可被光还原的溴化银。

如上所述，本实用新型提供一种微纳铜线结构，包括：基底；柔性材料层，结合于所述基底表面，所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构；种子层，结合于各凹槽结构底部；导电铜材料，填充于各凹槽结构中。本实用新型的有益效果在于：在线宽间距变化方面，相对于以往的加成法，本实用新型可以将铜的侧向淀积限制在UV胶的结构内，保证铜线宽度的变化很小。在经济成本方面，相对于传统的铜刻蚀方法或者银浆印刷方式，可以减少复杂的生产工序，减少原材料的使用，污水排放量也会大大减少，具有极大的环保经济效益。此外，本实用新型提出的电镀或者化学镀成本极低，制程浪费小，且具有卷到卷生产的优势。所以，本实用新型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实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，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实用新型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，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种微纳铜线结构，其特征在于，包括：

基底；

柔性材料层，结合于所述基底表面，所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构；

种子层，结合于各凹槽结构底部；

导电铜材料，填充于各凹槽结构中。

2.根据权利要求1所述的微纳铜线结构，其特征在于：所述基底为刚性基底或柔性基底，所述刚性基底包括金属基底、玻璃基底及陶瓷基底，所述柔性基底包括PET柔性基底及PI柔性基底。

3.根据权利要求1所述的微纳铜线结构，其特征在于：所述柔性材料层为UV胶层。

4.根据权利要求1所述的微纳铜线结构，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。

5.根据权利要求1所述的微纳铜线结构，其特征在于：所述凹槽结构的深度为1微米～5微米，宽度为1微米～20微米。

6.根据权利要求1所述的微纳铜线结构，其特征在于：所述种子层为铜、金属催化油墨、银浆或可被光还原的溴化银。