TWI410195B - Method for preparing conductive lines - Google Patents

Description

導電線路的製備方法

本發明是有關於一種導電線路的製備方法，特別是指一種在非導電基材上形成導電線路的製備方法。

高分子材料由於可依據需求製作成各種不同的形狀，因此，對於製作產品外殼或機構元件而言相當便利。而一般要在高分子基材上形成導電線路的方法通常是將導電材料直接貼合於高分子基材表面，或是將導電材料與高分子材料經由埋入射出成型而得，然而，以上述方式製作導線線路，不僅會增加成品的厚度而且不易進行導線線路的設計修改。

為了解決上述要在高分子基材形成導電線路製程的問題，美國US2004/0241422號公開案，揭示一種導電線路形成方法，其係包含(a)先將一具有尖晶石結構(spinel-based)的非導電性金屬氧化物與非導電性的材料混合得到一基材，(b)再以電磁波照射該基材破壞該非導電性金屬氧化物的鍵結，而得到由非導電性金屬氧化物釋放出的金屬，(c)最後再於該被電磁波照射後的區域以化學鍍膜方式形成一層金屬層後，以製得該導電線路；另外，美國US2007/0247822號公開案，則揭示另一種導電結構的形成方法，其係(a)先將一氮化鋁(aluminum nitride)分散於一非導電性的高分子材料形成一基材，(b)以雷射燒蝕該基材表面，經由雷射破壞氮化鋁的鍵結，得到由氮化鋁釋放出的活性鋁粒子，而於該被雷射燒蝕後的區域形成一導電結構。

然而，由於導電結構/線路一般是形成在基材的表面，而上述的非導電性金屬化合物或氮化鋁則是分散於整個基材中，因此僅有位在基材表面的非導電性金屬化合物在經過雷射照射、燒蝕會反應而釋出金屬粒子，而用以製得導電結構/線路，其它分散在非表面位置的非導電性金屬化合物則無作用，而一般非導電性的金屬化合物由於成本較高，因此亦會於無形中增加產品的成本，且在化學鍍膜的過程中，由於是將該基材浸置於化學鍍液中，該未被雷射活化區域之部分表面也會因為活化金屬之吸附而有溢鍍的情形產生。

因此，如何尋求一可簡化在高分子材料上製備導電線路，有效減少溢鍍問題並降低成本的方法一直是本技術領域者不斷改善的方向之一。

因此，本發明之目的，即在提供一種導電線路的製備方法。

於是，本發明一種導電線路的製備方法包含以下四個步驟。

一防鍍層形成步驟：在一不導電的基材表面形成一防鍍層，其中，該防鍍層是選自分子量介於1000~4000的聚碳酸酯、聚矽氧烷樹酯、聚丙烯樹酯，或其中之一組合的疏水性樹脂為材料。

一圖案化步驟：以雷射燒蝕該防鍍層至該基材，並於該基材形成一由雷射燒蝕而得的預定圖案，製得一半成品。

一活化步驟：將該半成品浸置在一組成份包括第一金屬離子的活性液中，令該第一金屬離子吸附至該基材的預定圖案上。

一金屬層形成步驟：再將前述該吸附有第一金屬離子的半成品以無電解電鍍方式，於對應該基材之預定圖案的位置形成一金屬層，以製得該導電線路。

本發明之功效在於：先於基材表面形成一防鍍層，再以雷射燒蝕方式，將部分防鍍層燒蝕破壞後而於該基材形成一預定圖案，而可精確的控制在該基材對應該預定圖案位置形成導電線路，利用該防鍍膜不僅可有效減少溢鍍的情形產生，且製程簡便，可有效降低成本。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例及一個具體例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1，本發明一種導電線路的製備方法是包含以下五個步驟。

首先，進行防鍍層形成步驟21，在一不導電的基材表面形成一疏水性防鍍層。

詳細的說，該基材可由玻璃、高分子材料、陶瓷等不導電材料所構成，適用於本較佳實施例之高分子材料，是選自聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、ABS樹脂(Acrylnitrile-butadiene-styrene，ABS)，或壓克力樹脂(Acrylate resin，PA)，且該高分子材料可配合產品及用途的需求添加不同的添加劑，以改變高分子材料的操作性及機械性的要求，由於該些高分子材料及添加劑的種類選擇非為本發明之重點且為本技術領域者所週知，因此，在此不再多加贅述。

該疏水性防鍍層可以浸塗或噴塗等方式形成在該基材表面，其組成份是包括疏水性樹脂或是蠟為材料所構成；由於該防鍍層的目的為保護該基材在後續製程中未反應部分之表面，又必須不影響後續製程之雷射性能，且同時須考量於製程過程之耐化性及移除的便利性；耐熱性或耐化性太低，容易在化鍍的過程中即被破壞，耐熱性太高，則會造成後續移除的困難；因此，較佳地，該疏水性樹脂是選自分子量介於1000~4000的聚碳酸酯、聚矽氧烷樹酯、聚丙烯樹酯，或其中之一組合，該蠟是選自融點不小於60℃的蠟。

更佳地，該疏水性樹脂是選自分子量介於1500~3000的聚碳酸酯、聚矽氧烷樹酯、聚丙烯樹酯，或其中之一組合，該蠟的融點介於60~90℃之間。

值得一提的是，當該防鍍層的組成份為蠟時，可更包含一無機氧化物，用以增加該防鍍層的融點、抗化性及孔隙填補性，較佳地，該無機氧化物的含量是介於5~40wt%，且是選自二氧化矽、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋯，或其中之一組合。

接著進行圖案化步驟22，以雷射燒蝕該防鍍層至該基材，並於該基材形成一由該雷射燒蝕而得的預定圖案，製得一半成品。

詳細的說，該預定圖案是藉由輸出功率為5~10w的雷射將預定區域之防鍍層燒蝕破壞後再進一步燒蝕至該基材，由於該防鍍層是選用融點介於60~90℃之間的蠟，或低分子量之高分子材料構成，因此被雷射燒蝕後該防鍍層即會受到破壞揮發，而可讓雷射再進一步燒蝕該基材表面，再藉由高分子材料吸收雷射的能量，令高分子瞬間融熔以及同時產生之氣體在融熔之高分子內瞬間向外界爆開的作用下而於該基材形成一具有多孔結構的預定圖案；因此，藉由不同的雷射功率及燒蝕時間的控制，可適當調控燒蝕的深度；當使用的雷射功率太大時，照射在該基材表面的能量容易瞬間過高，會使燒蝕的深度過深且不易控制；而當雷射的功率太小時，則需較長的照射時間以讓該基材吸收足夠的能量，而會增加製程時間，因此，較佳地，該雷射的脈衝頻率是1~20khz、輸出功率：5~50w，且能量密度是控制在6000~150000mj/cm² 。

接著進行活化步驟23，將該半成品浸置在一組成份包括第一金屬離子的活性液中，令該第一金屬離子吸附至該基材的預定圖案上。

詳細的說，該第一金屬離子是選自鈀、銠、鋨、銥、鉑、金、鎳、鐵，或此等之一組合，該步驟23是將該步驟22製得形成有該預定圖案之半成品浸入一組成份包括第一金屬離子的活性液中，令該第一金屬離子可擴散、吸附至該預定圖案的多孔結構中，而被覆有該防鍍層之基材表面則因為防鍍層的隔絕，而不會吸附該第一金屬離子。

接著進行金屬層形成步驟24：將前述該吸附有第一金屬離子的半成品以無電解電鍍方式，於對應該基材之預定圖案的位置形成一金屬層，以製得該導電線路。

詳細的說，該步驟24是將該吸附有第一金屬離子的半成品浸入一化學鍍液中，而於該預定圖案上還原、沉積形成一與該預定圖案對應之金屬層，由於無電解電鍍的製程條件是本技術領域業者所週知，因此，在此不再多加贅述。

較佳地，於吸附有第一金屬離子的半成品在浸入該化學鍍液之前可先將其浸入一鹼性溶液中，除去包圍在該第一金屬離子周圍的雜質，令該第一金屬離子成為催化狀態後，再將其浸入該化學鍍液中，可用以提升該金屬層的形成速率。

最後進行防鍍層移除步驟25，將該防鍍層自該基材表面移除，完成該導電線路的製備方法。

詳細的說，該防鍍層移除步驟25可以溶劑或界面活性劑將該防鍍層自該基材表面清除，例如，當該防鍍層為蠟，則該步驟可加熱至蠟的熔點以上令蠟融解並輔以界面活性劑，例如兩性型界面活性劑或非離子型界面活性劑，而將殘留在該基材表面之防鍍層移除；當該防鍍層為疏水性樹脂時，則該步驟可以適當之溶劑，例如乙醇(Ethanol)、異丙醇(Isopropyl alcohol，IPA)，或甲基乙基酮(Methyl Ethyl Ketone，MEK)將該防鍍層自該基材溶除。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下1個具體例的詳細說明中，將可清楚的呈現，但應瞭解的是，該具體例僅為說明之用，不應被解釋為本發明實施之限制。

＜具體例＞

本發明一種導電線路的製備方法的一具體例簡單說明如下。

將一由聚碳酸酯構成的基材，浸入一融點為60℃的熔融蠟液中，取出後烘乾，於該基材表面形成一疏水性防鍍層。

再以Nd:YAG雷射(波長：1064nm、輸出功率：5~50W、能量密度：6000~15000mj/cm² )，自該防鍍層表面燒蝕至該基材，於該基材形成一預定圖案，製得一半成品。

接著將該半成品浸入一溫度為50℃且含有鈀金屬離子濃度為5000ppm的活性液中約5分鐘後取出，讓該些鈀金屬離子吸附在該預定圖案上，然後再將上述該經活性液處理後之半成品進行無電解電鍍，於該預定圖案上形成一金屬層。

具體的說，該無電解電鍍製程是先將該吸附鈀金屬離子之半成品放入溫度控制在50~65℃，並含有硫酸銅、甲醛及氫氧化鈉的第一化學鍍液中約2.5小時，讓鈀金屬離子將銅離子(Cu²⁺ )還原成銅原子沉積吸附在鈀金屬離子周圍，形成一厚度為10~12μm的銅膜後，再放入一溫度控制在75~80℃含有硫酸鎳及磷酸鹽的第二化學鍍液中，於該銅膜上沉積形成一厚度為14~16μm的鎳膜，以形成該金屬層。

最後再將該形成有金屬層的半成品置入一溫度為65~70℃，且含有十四烷銨基乙磺酸鈉的溶液中將該基材上的防鍍層清除後，完成該導電線路的製備方法。

本發明該導電線路的製備方法主要為利用在不導電的基材表面形成一防鍍層，並利用該防鍍層的材料選擇，不僅可有效避免傳統於基材形成金屬層的化鍍過程時，於該基材的其它部份表面會產生溢鍍的問題發生，並且不會影響雷射的燒蝕性能，且於金屬層形成後該防鍍層可輕易的移除而不影響該基材的表面性質，不僅製程簡便且可解決溢鍍的問題，精確的控制該導電層的形成位置，故確實可達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

21．．．防鍍層形成步驟

22．．．圖案化步驟

23．．．活化步驟

24．．．金屬層形成步驟

25．．．防鍍層移除步驟

圖1是一流程圖，說明本發明導電線路的製備方法的較佳實施例。

21．．．防鍍層形成步驟

22．．．圖案化步驟

23．．．活化步驟

24．．．金屬層形成步驟

25．．．防鍍層移除步驟

Claims (8)

1. 一種導電線路的製備方法，包含：一防鍍層形成步驟：在一不導電的基材表面形成一防鍍層，其中，該防鍍層是選自分子量介於1000~4000的聚碳酸酯、聚矽氧烷樹酯、聚丙烯樹酯，或其中之一組合的疏水性樹脂為材料；一圖案化步驟：以雷射燒蝕該防鍍層至該基材，並於該基材形成一由該雷射燒蝕而得的預定圖案，製得一半成品；一活化步驟：將該半成品浸置在一組成份包括第一金屬離子的活性液中，令該第一金屬離子吸附至該基材的預定圖案上；及一金屬層形成步驟：將前述該吸附有第一金屬離子的半成品以無電解電鍍方式，於對應該基材之預定圖案位置形成一金屬層，以製得該導電線路。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之導電線路的製備方法，其中，該防鍍層的組成份包括融點不小於60℃的蠟。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之導電線路的製備方法，其中，該蠟的融點介於60~90℃。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之導電線路的製備方法，其中，該防鍍層的組成份更包括一含量介於5~40wt%的無機氧化物。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之導電線路的製備方法，其中，該無機氧化物是二氧化矽、二氧化鈦、氧化鎂、 氧化鋯，或其中之一組合。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之導電線路的製備方法，更包含一實施在該金屬層形成步驟之後的防鍍層移除步驟，將該防鍍層自該基材表面移除。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之導電線路的製備方法，其中，實施該燒蝕步驟的雷射輸出功率是介於5~50w。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之導電線路的製備方法，其中，該第一金屬離子是鈀、銠、鋨、銥、鉑、金、鎳、鐵，或此等之一組合。