TWI393503B - 製作導電線路之方法 - Google Patents

Description

製作導電線路之方法

本發明涉及噴墨印刷技術領域，特別涉及製作導電線路之方法。

噴墨印刷作為一種印刷工藝，其與平版印刷、絲網印刷一樣可用於圖形之轉移。噴墨印刷為非接觸印刷工藝，不需要像活字以及由照相方法製作之印版或軟片那樣印刷表面，只需將所需圖形直接由電腦給出，再藉由控制器控制噴墨印刷系統之噴嘴，將油墨顆粒由噴嘴噴出並逐點地形成圖形。噴墨印刷可應用於電路板線路製作中，即噴墨印刷線路圖形。該方法製作線路圖形能夠精確控制線路之位置及寬度，還降低原料浪費，係一種環保之印刷工藝。

目前，噴墨印刷線路圖形係將以單分散之奈米顆粒為核心之奈米金屬油墨直接噴射於基板表面形成導電線路。請參閱文獻：Murata, K.; Matsumoto, J.; Tezuka, A.; Oyama, K.; Matsuba, Y.; Yokoyama, H.; Super fine wiring by inkjet printing Microprocesses and Nanotechnology Conference, 2004. Digest of Papers. 2004 InternationalOct. 27-29, 2004 Page(s): 24 - 25。然而，銅較金或銀活潑，且奈米銅之比表面積比一般金屬銅大，於空氣中奈米銅及易被氧化失去金屬之導電性，所以奈米銅不適合作為油墨，也不能滿足採用噴 墨印刷之方式製作銅線路。另外，噴射於基板表面之奈米金屬油墨乾燥後，還需經過300度高溫燒結，使奈米金屬顆粒燒結於一起，從而形成連續之導電線路。惟，燒結過程中，溫度控制不佳會影響導電線路之連續性及導電性。如燒結溫度過低，奈米金屬顆粒不能完全被燒結於一起；相反地，燒結溫度過高，則基板必須採用耐高溫且不易受熱變形材料製成。

有鑑於此，提供一種導電線路之製作方法，以提高導電線路之連續性及導電性實屬必要。

以下將以實施例說明一種導電線路之製作方法。

一種製作導電線路之方法，首先將包括鹵化銀乳劑之油墨藉由噴墨印刷方式於基板表面形成線路圖形。其次，採用光束照射線路圖形，使該線路圖形中之鹵化銀被還原為金屬銀粒子，從而獲得預製線路。再次，於該預製線路之軌跡鍍覆金屬，以形成導電線路。

與先前技術相比，該油墨包括鹵化銀乳劑，利用該油墨製作導電線路時，由於鹵化銀乳劑於油墨中分散性好，且不存在奈米金屬易被氧化之問題，因此該油墨性能穩定，用其製作之線路圖形分佈均勻。該方法還藉由光束照射線路圖形，引發形成線路圖形之油墨中之鹵化銀自身發生氧化還原反應，使油墨中之鹵化銀中之銀離子還原成金屬銀粒子，並由該金屬銀粒子作為催化中心鍍覆金屬，從而形成連續性好之導電線路，避免採用高溫燒結形成導電線路，從而使導電線路之製作不必再考慮燒 結溫度之影響。

下面將結合附圖及實施例對本技術方案實施例提供之一種製作導電線路之方法作進一步詳細說明。

請參閱圖1至圖4，本實施例提供之製作導電線路之方法。

第一步：提供基板100及油墨。

如圖1所示，本實施例中，基板100為電路板製作過程中需要進行線路製作之半成品。根據所要製作之電路板之結構可選擇不同結構之基板100。例如，當待製作之電路板為單層板時，該基板100為一層絕緣層；當待製作之電路板為多層電路板時，該基板100為一由多層板和一絕緣層壓合後所形成之結構，還可為半導體基片。本實施例中，基板100為需要製作單面線路之單層板。該基板100具有用於形成預製線路之表面110。當然，該基板100也可用於製作雙面板，只要於基板100相對設置之兩個表面上製作即可。

本技術方案實施例提供之油墨，其包括鹵化銀乳劑。該油墨係將鹵化銀感光乳劑與有機溶劑或鹵化銀感光乳劑與水溶性介質混合而製成。以採用雙注入法製備AgBrI乳劑為例說明該鹵化銀感光乳劑之製備方法，具體步驟如下：首先，分別將AgNO₃溶液與KBrI溶液等速雙注入明膠溶液中並充分攪拌，使AgNO₃溶液與KBrI溶液反應生成AgBrI 乳劑。優選地，AgNO₃溶液與KBrI溶液均為1.2mol，明膠溶液之品質百分比為5%。AgNO₃溶液與KBrI溶液於25至35攝氏度之溫度下反應5至15分鐘。

其次，繼續加入明膠，使該乳劑沈降，再經水洗與複溶即可獲得AgBrI乳劑。由於明膠係一種良好之分散介質，故該AgBrI乳劑具有良好之分散性。

另外，於製備過程中還可向該油墨中加入表面活性劑、黏度調節劑或其他試劑，用以調節油墨之表面張力、黏度等性能，從而提高油墨與待印刷物體表面之結合力。有機溶劑可為乙醇、丙酮、甘油等可與水相溶之極性溶劑，水溶性介質可為去離子水、水溶性有機物或兩者之混合物。而表面活性劑可為陰離子型、陽離子型、非離子型等，連接料可為聚氨酯、聚乙烯醇等高分子材料。優選地，該油墨可根據需要向油墨內加入品質百分比為0.1%至50%之黏度調節劑、0.1%至5%表面活性劑及0.1%至50%其他試劑，從而完成油墨之製備。

第二步：形成線路圖形200於基板100之表面110。

為增加形成之線路圖形200與基板100之表面110之結合強度，於基板100形成線路圖形200之前，可藉由採用酸、鹼溶液或電漿微蝕基板110、清洗等方法對基板110進行表面處理，以除去附著於表面110之污物、氧化物、油脂等。

如圖2所示，分別於基板100之表面110藉由噴墨印刷方式形成線路圖形200。具體地，噴墨印刷系統於控制器之控 制下根據所需製作之導電線路之圖形，將油墨自噴嘴逐點噴灑到表面110，使其沈積於表面110形成線路圖形200。該油墨為本技術方案提供之油墨，其包括鹵化銀乳劑。該包括鹵化銀乳劑之油墨形成之線路圖形200與所需製作之導電線路之圖形相同。由於鹵化銀乳劑具有良好之感光性，優選地，線路圖形200藉由於避光條件下噴墨印刷形成。

該油墨包括鹵化銀乳劑，利用該油墨製作導電線路時，由於鹵化銀乳劑具有良好之分散性，使鹵化銀乳劑可完全分散於油墨中，可避免直接採用奈米金屬粒子形成導電線路時引起之奈米金屬粒子發生團聚之現象，且不存在奈米金屬易被氧化之問題，因此該油墨性能穩定，形成包括鹵化銀之分佈均勻之線路圖形，使線路圖形中各處線路之厚度與寬度相同。

第三步：形成預製線路300於基板100之表面110。

如圖2及圖3所示，採用光束照射形成於基板100表面110之線路圖形200，使形成該線路圖形200之鹵化銀乳劑中之銀離子與鹵離子於光束照射下發生氧化還原反應，從而鹵化銀乳劑中之銀離子被還原為金屬銀粒子，從而於表面110上由該金屬銀粒子形成預製線路300。優選地，光束照射時間於1分鐘至15分鐘。

鹵化銀乳劑於光束照射時之反應原理如下：於光能作用下，該鹵化銀乳劑中之鹵離子失去一電子生成鹵原子，該鹵化銀乳劑中之銀離子得到該鹵離子失去之電子被還 原成銀原子，從而獲得金屬銀粒子。

第四步：於預製線路300上鍍覆金屬形成導電線路400。

前一步驟中，包括鹵化銀乳劑之油墨經噴墨印刷系統噴射至基板100之表面110形成線路圖形200時，該線路圖形200為分佈於表面110之鹵化銀乳劑形成。該鹵化銀中銀離子間可能沒有完全結合，其連續性較差，使銀離子經反應生成之金屬銀粒子也為分佈於表面110之連續性較差之金屬銀粒子，從而降低由該金屬銀粒子形成之預製線路300之導電性，使整個預製線路300可能無法達到良好之電性導通。

本實施例中，還對光照後之預製線路300先進行顯影處理，使預製線路300中之銀離子充分被還原，便於後續鍍覆金屬。具體地，將預製線路300浸入具有還原性之顯影液中，使預製線路300中之銀離子與顯影液發生氧化還原反應，從而得到金屬銀粒子。該顯影液可為硫酸甲基對氨基苯酚或對苯二酚溶液。如果顯影液採用硫酸甲基對氨基苯酚時，該顯影液還需加入亞硫酸鈉，以防止硫酸甲基對氨基苯酚氧化。為促進還原反應發生，還可於顯影液加入促進劑。該促進劑可為柔鹼、弱鹼或強鹼。其中，柔鹼為PH值為10.8之碳酸鈉或碳酸鉀溶液；弱鹼為硼砂；強鹼為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

因此，如圖4所示，於預製線路300之金屬銀粒子表面經過電鍍或化學鍍之方法鍍覆金屬，使所鍍覆金屬完全包裹於預製線路300之金屬銀粒子外並填充相鄰兩個金屬銀 粒子之間隙，從而形成連續之導電線路400。於鍍覆金屬時，形成預製線路300之每個金屬銀粒子作為鍍覆反應之催化中心，並以該每個金屬銀粒子為中心於其表面生長出複數金屬粒子。該複數金屬粒子緻密排列於每個金屬銀粒子之表面，使該每個金屬銀粒子完全被複數金屬粒子包裹，同時沒有完全結合之相鄰兩個金屬銀粒子之表面分別生長出之複數金屬粒子將該相鄰兩個金屬銀粒子電性連接，從而於基板100之表面110形成具有良好之電性導通之導電線路400。

本實施例中，對包括金屬銀粒子之預製線路300進行化學鍍銅，於基板100之表面110形成導電線路400。具體地，將形成預製線路300之基板100置於化學鍍銅溶液中，於50度之溫度下進行化學鍍銅2分鐘，即可使預製線路300形成完全電連通之導電線路400。導電線路400中之銅粒子之粒徑為50至150奈米。該鍍液還可包括銅化合物、還原劑與絡合劑。銅化合物可為硫酸銅、氯化銅等；還原劑可為甲醛、乙醛酸等；絡合劑可為乙二胺四乙酸二鈉、酒石酸鉀鈉等絡合物。當然，還可於鍍液中加入穩定劑、光亮劑等，以滿足化學鍍之需要。具體地，該鍍銅溶液之組分為：硫酸銅10g/L、酒石酸鉀鈉22g/L、乙二胺四乙酸二鈉50g/L、甲醛15mL/L及甲醇10mL/L。其中，固體採用品質體積比，即，單位體積溶液中含該固體之品質，單位g/L；液體採用體積體積比，即，單位體積溶液中含該液體之體積，單位mL/L。

由此完成基板100之表面110具有較高導電性及均勻性之 導電線路400之製作，以供後續加工使用。該製作方法採用化學反應與鍍覆配合之方式替代高溫燒結之方法使奈米金屬銀粒子結合於一起，以提高線路連續性，解決燒結過程中燒結溫度難以控制之問題，提高導電線路之連續性及導電性。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧基板

110‧‧‧表面

200‧‧‧線路圖形

300‧‧‧預製線路

400‧‧‧導電線路

圖1係本技術方案實施例提供之基板之結構示意圖。

圖2係圖1中基板形成線路圖形之結構示意圖。

圖3係圖1中基板形成預製線路之結構示意圖。

圖4係圖1中基板形成導電線路之結構示意圖。

100‧‧‧基板

110‧‧‧表面

400‧‧‧導電線路

Claims (5)

1. 一種製作導電線路之方法，其包括以下步驟：將包括鹵化銀乳劑之油墨藉由噴墨印刷方式於基板表面形成線路圖形，該鹵化銀乳劑採用雙注入法製備，製備鹵化銀乳劑之步驟包括：分別將AgNO3溶液與KBrI溶液等速雙注入明膠溶液中並充分攪拌，使AgNO3溶液與KBrI溶液反應；繼續加入明膠，使該其沈降，再經水洗與複溶即可獲得鹵化銀乳劑；採用光束照射線路圖形，使該線路圖形中之鹵化銀被還原為金屬銀粒子，從而獲得預製線路；採用具有還原性之顯影液對該預製線進行顯影處理，該顯影液包括硫酸甲基對氨基苯酚或對苯二酚溶液；於該預製線路之軌跡鍍覆金屬，以形成導電線路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製作導電線路之方法，其中，於25至35攝氏度之溫度下該AgNO3溶液與KBrI溶液反應5至15分鐘。
3. 如申請專利範圍第1項所述之製作導電線路之方法，其中，該顯影液還包括亞硫酸鈉。
4. 如申請專利範圍第1項所述之製作導電線路之方法，其中，該顯影液還包括碳酸鉀溶液、硼砂、氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉。
5. 如申請專利範圍第1項所述之製作導電線路之方法，其中，於該預製線路鍍覆金屬採用化學鍍之方法進行。