TWI528878B - 圖案化導電結構及其製造方法 - Google Patents

Description

圖案化導電結構及其製造方法

本發明係有關於一種圖案化導電結構，特別為有關於一種包括圖案化導電結構的天線元件及其製造方法。

隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足使用者的需求，行動裝置通常包括天線元件以具有無線通訊的功能。

天線元件的形成涉及雷射直接成型(laser direct structuring，LDS)技術。舉例來說，天線元件的製作過程通常包括提供含有用於無電鍍(electroless)製程之催化劑的基底，並在基底的整個表面上形成抗鍍阻劑(plating resist)，然後透過雷射燒蝕(laser ablation)技術將位於基底上一預定區域內的抗鍍阻劑的一部份去除，且活化預定區域內的催化劑。接著，透過活化的催化劑進行無電鍍製程，在預定區域內的基底上形成一金屬層，進而形成導電圖案。之後，透過蝕刻製程清潔基底的表面，因而完成具有導電圖案之天線元件的製作。

然而，上述蝕刻製程期間破壞了基底的表面。而且，基底需要採用具有讓導電圖案活化的催化劑或其他活性添加劑的特殊材料。

因此，有必要尋求一種新穎的圖案化導電結構及其製造方法，其能夠解決或改善上述的問題。再者，降低包括圖案化導電結構之天線元件的生產成本以及增加基底的機械特性已成為重要的議題。

本發明實施例係提供一種圖案化導電結構的製造方法，包括在一基底的一表面上形成一可溶性層，其中可溶性層具有一開口，露出基底的表面的一粗糙部份。在可溶性層上形成一第一導電層，其中第一導電層延伸至開口內的粗糙部份上。去除可溶性層及可溶性層上的第一導電層，其中第一導電層對應於粗糙部份的一部份保留於基底上。

本發明實施例係提供一種圖案化導電結構，包括一基底，其中基底的一表面具有一粗糙部份及一平滑部份。一第一導電層設置於基底上，且對應於粗糙部份，其中第一導電層為一物理氣相沉積層，且平滑部份為裸露的。一第二導電層直接設置於第一導電層上，且對應於粗糙部份。

圖案化導電結構及其製造方法之研究發展的主要技術特徵為使用雷射燒蝕技術去除一般基底上的可溶性塗層(soluble coating layer)，然後透過物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)處理直接在基底上形成導電層。由於可容易地透過溶劑將可溶性塗層自基底去除，因此在清洗處理之後能夠得到具有預定導電圖案的導電層。換句話說，可透過清洗處理產生預定的導電圖案。

根據本發明實施例，沒有必要使用含有無電鍍製 程之活性催化劑的特殊基底，而能夠使用具有較佳機械特性及較低價格的一般基底。換句話說，基底的選擇性更多。只要具有足夠的雷射吸收，也可以選擇使用不同顏色的基底。

再者，可溶性層能夠透過非腐蝕性(nonaggressive)溶劑(例如，水、乙醇或類似的溶劑)輕易地去除，而無需使用額外的清潔製程或處理(例如，雷射燒蝕或高能量束)。由於溶劑並非會損壞物理氣相沉積薄層及基底表面的腐蝕性化學物質，因此圖案化導電結構能夠具有更好的品質。

100‧‧‧基底

100a‧‧‧表面

200‧‧‧可溶性層

220‧‧‧開口

100b‧‧‧粗糙部份

100c‧‧‧平滑部份

240‧‧‧下層

260‧‧‧上層

280‧‧‧第二導電層

第1A至1E圖係繪示出根據本發明一實施例之圖案化導電結構的製造方法的剖面示意圖。

以下說明本發明實施例之製作與使用。本發明所提供的實施例僅用於說明以特定方法製作及使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。再者，在本發明實施例之圖式及說明內容中係使用相同的標號來表示相同或相似的部件。

以下配合第1A至1E圖說明本發明一實施例之圖案化導電結構的製造方法，其中第1A至1E圖係繪示出根據本發明一實施例之圖案化導電結構的製造方法的剖面示意圖。

請參照第1A圖，提供具有一表面100a的一基底100。在一實施例中，基底100包括聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene， ABS)、聚碳酸酯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的合金(PC/ABS)、尼龍(nylon，PA)或其他適合的高分子基底材料。

接著，進行塗布製程(例如，噴塗製程或旋塗製程)或其他適合的沉積製程，在基底100的表面100a上形成一可溶性層200，且後續以大約30℃及大約2小時的製程條件下進行乾燥製程。在本實施例中，可溶性層200覆蓋了基底100的所有表面。然而，在其他實施例中，可溶性層200也可以僅覆蓋基底100的部份表面而露出表面的其餘部份，其取決於設計需求。在本實施例中，可溶性層200可包括聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、聚乙二醇(polyethylene glycol)、聚乙二醇-聚丙二醇共聚物(polyethylene glycol-polypropylene glycol copolymer)、線性聚丙烯醯胺(linear polyacrylamice)、聚乙烯吡咯烷酮的同聚物或共聚物(polyvinylpyrrolidone(homo or copolymer))、聚丙烯酸(polyacrylic acid)、其組合或其他適合的可溶性材料。舉例來說，可將基底100浸入塗布溶液中，以在表面100a上形成可溶性層200，其中塗布溶液可為含有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的乙醇且濃度大約為10%至15%。再者，可溶性層200的厚度可小於5μm或具有任何適合的厚度。

請參照第1B圖，對可溶性層200進行雷射處理，以在一預定圖案區域內的可溶性層200中形成多個開口220。換句話說，透過雷射處理將可溶性層200圖案化。如此一來，表面100a對應於開口220的某些部份經由雷射燒蝕而被粗糙化，使得粗糙部份100b形成於預定圖案區域內。在一實施例中，由於表面100a原是平滑的，因此基底100的表面100a經由雷射燒蝕 而區分成粗糙部份100b及平滑部份100c。

再者，若基底100對於雷射波長可吸收足夠的雷射能量，則透過雷射處理形成可溶性層200的開口220有助於將預定圖案區域內的基底100變得更加粗糙。基底100的表面粗糙度提高了基底100與後續形成的第一導電層之間的附著力。

舉例來說，雷射處理可以採用波長為1064nm、大約8至10瓦及重疊率(overlapping)50%至80%的紅光雷射；波長為532nm、大約5至7瓦及重疊率40%至80%的綠光雷射；或是波長為355nm、大約3至4瓦及重疊率40%至70%的紫外光雷射。

可以理解的是，圖式所繪示出的可溶性層200的開口220或對應於預定圖案的粗糙部份100b之數量、輪廓及位置僅作為範例說明，且不限定於此。可溶性層200的開口220或粗糙部份100b之實際的數量、輪廓及位置係取決於設計需求。

請參照第1C圖，可進行電漿清洗製程及沉積製程(例如，物理氣相沉積製程、濺鍍製程、離子鍍製程、真空蒸鍍製程或其他適合的沉積製程)，以在可溶性層200上形成一第一導電層。第一導電層延伸至開口220的側壁以及開口220內的粗糙部份100b上。換句話說，第一導電層順應地(conformably)沉積於基底100上。

在本實施例中，第一導電層包括一下層240及一上層260。舉例來說，下層240包括鎳、鈀、銀或其他適合的金屬材料，且上層260包括銅或其他適合的金屬材料。下層240能夠增加上層260與基底100之間的附著力。在其他實施例中，第一導電層也可僅包括一層或包括兩層以上。

在本實施例中，下層240的厚度可為大約0.02μm至大約0.06μm的範圍，例如0.03μm至0.05μm。再者，上層260的厚度可為大約0.05μm至大約0.3μm的範圍，例如0.1μm至0.25μm。在本實施例中，下層240是連續且順應性地形成於基底100的表面100a之平滑部份100c及粗糙部份100b上。然而，在其他實施例中，下層240也可為不連續的，例如下層240可包括顆粒。

請參照第1D圖，藉由使用溶劑進行清洗製程去除可溶性層200，此溶劑可以選自由水、乙醇、甲醇、異丙醇、二甲基甲醯胺(dimethylformamide，DMF)、三氯甲烷(chloroform)、其他適合的溶劑或其組合所構成的群組。在本實施例中，溶劑是一種中性溶液，而不是酸性或鹼性溶液。再者，在清洗製程期間，可溶性層200上方的下層240及上層260也被去除，而對應於粗糙部份100b的下層240及上層260則保留於基底100上。如此一來，完全裸露出粗糙部份100b之外的表面100a(例如，平滑部份100c)。換句話說，藉由雷射燒蝕及清洗製程將下層240及上層260圖案化為預定圖案。

請參照第1E圖，透過無電鍍製程或其他適合的沉積製程，將一第二導電層280直接沉積於對應粗糙部份100b的上層260上方，以增加導電圖案的厚度。在一實施例中，第二導電層280的材料相同於第一導電層的材料。第二導電層280的厚度取決於導電圖案所需的厚度。在一實施例中，可在第二導電層280上形成選擇性的導電層(未繪示)，例如鎳層，以提供保護的作用。因此，對應於粗糙部份的第一及第二導電層構成基 底上的導電圖案，進而完成圖案化導電結構的製作。

在一實施例中，可進行額外的蝕刻製程(例如，濕式蝕刻製程或其他適合的蝕刻製程)，以去除表面100a的平滑部份100c上的殘留物(此殘留物可能包括下層240、上層260或其組合)。由於對應於粗糙部份100b的導電圖案藉由形成第二導電層280而變得更厚，而對應於表面100a的平滑部份100c的殘留物相對薄得許多，故可更快速且更容易地溶解殘留物。因此，在沉積第二導電層280之後進行額外的蝕刻製程是有益處的。

根據本發明實施例，所形成的圖案化導電結構可構成天線元件。在一實施例中，基底100可為電子裝置的外殼。也就是說，天線元件的圖案化導電結構是直接形成於電子裝置的外殼上。在其他實施例中，天線元件的圖案化導電結構可以另外固定於電子裝置的外殼上。可以理解的是，上述圖案化導電結構的製造方法不僅可應用於製作天線元件，也可以應用於製作任何圖案化導電結構，例如導線層或電極圖案。

在本實施例中，如第1E圖所示，本發明的圖案化導電結構包括一基底100，其中基底100的一表面100a具有一粗糙部份100b。一第一導電層設置於基底100上且對應於粗糙部份100b。也就是說，粗糙部份100b被第一導電層所覆蓋，而表面100a的另一部份是平滑且裸露的，例如表面100a的一平滑部份100c為裸露的。第一導電層為物理氣相沉積層，且包括一下層240及一上層260。在本實施例中，圖案化導電結構為天線元件。

一般而言，天線元件的製作過程包括提供含有用於無電鍍製程之催化劑的非導電性基底，且在非導電性基底的整個表面上形成抗鍍阻劑，然後透過雷射燒蝕技術去除抗鍍阻劑的一部份。在雷射燒蝕期間，催化劑被活化。接著，透過活化的催化劑進行無電鍍製程，在非導電性基底上形成圖案化的金屬層。

相較於上述製造過程，根據本發明實施例，基底100可由一般的材料所構成，例如聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的合金、尼龍或其他適合的高分子材料，因此無需使用為了活化導電圖案而含有催化劑或其他活性添加劑的材料。如此一來，基底100的機械特性可以進一步提升，也降低了製造成本。

另外，在可溶性層200塗布於基底100上之後，僅進行平常的乾燥方法，且無需進行固化(例如，透過熱或紫外光來固化)，因此後續能夠輕易地使用溶劑進行清洗製程而去除可溶性層，據此能夠解決由於熱處理(即，熱或紫外光固化製程)所導致的尺寸穩定性的問題。

綜上所述，根據本發明實施例，無需使用含有無電鍍製程之活性催化劑的特殊基底，而能夠使用具有較佳機械特性及較低價格的一般基底。換句話說，基底的選擇性更多。只要具有足夠的雷射吸收，也可以選擇使用不同顏色的基底。再者，可溶性層能夠透過非腐蝕性溶劑(例如，水、乙醇或類似的溶劑)輕易地去除，而無需使用額外的清潔製程或處理(例如，雷射燒蝕或高能量束)。如此一來，由於上述溶劑並非會 損壞物理氣相沉積薄層及基底表面的腐蝕性化學物質(例如，酸性或鹼性溶液)，因此圖案化導電結構能夠具有更好的品質。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而可以理解的是本發明並非限定於所揭露的實施例。相反地，本發明涵蓋對於所屬技術領域中具有通常知識者而言明顯的各種更動及類似的配置。因此，後附之申請專利範圍應被賦予最寬的解釋，以使其涵蓋所有更動及類似的配置。

100‧‧‧基底

100a‧‧‧表面

100b‧‧‧粗糙部份

100c‧‧‧平滑部份

240‧‧‧下層

260‧‧‧上層

280‧‧‧第二導電層

Claims (19)

1. 一種圖案化導電結構的製造方法，包括：在一基底的一表面上形成一可溶性層，其中該可溶性層具有一開口，露出該基底的該表面的一粗糙部份；在該可溶性層上形成一第一導電層，其中該第一導電層延伸至該開口內的該粗糙部份上；以及去除該可溶性層及該可溶性層上的該第一導電層，其中該第一導電層對應於該粗糙部份的一部份保留於該基底上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中去除該可溶性層及該可溶性層上的該第一導電層的步驟包括使用一溶劑進行清洗製程。
3. 如申請專利範圍第2項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中該溶劑選自由水、乙醇、甲醇、異丙醇、二甲基甲醯胺、三氯甲烷或其組合所構成的群組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中該可溶性層溶解於一非腐蝕性溶劑而加以去除。
5. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中該可溶性層包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙二醇-聚丙二醇共聚物、線性聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯烷酮的同聚物或共聚物、聚丙烯酸或其組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中該基底包括聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、 聚碳酸酯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的合金、或尼龍。
7. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中形成該可溶性層的步驟包括：在該基底上塗布該可溶性層；以及透過雷射處理形成該可溶性層的該開口及該表面的該粗糙部份。
8. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中在該可溶性層上形成該第一導電層的步驟包括進行物理氣相沉積製程、濺鍍製程、離子鍍製程或真空蒸鍍製程。
9. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中在去除該可溶性層之後露出該基底的該表面的一平滑部份。
10. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中該第一導電層包括一下層及一上層，且其中該下層包括鎳、鈀或銀，且該上層包括銅。
11. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，更包括在對應於該粗糙部份的該第一導電層上直接形成一第二導電層。
12. 如申請專利範圍第11項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中透過無電鍍製程形成該第二導電層。
13. 如申請專利範圍第11項所述之圖案化導電結構的製造方法，更包括在形成該第二導電層之後，透過蝕刻製程去除該粗糙部份之外的該表面上的殘留物。
14. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化導電結構的製造方法，其中該圖案化導電結構構成一天線元件。
15. 一種圖案化導電結構，包括：一基底，其中該基底的一表面具有一粗糙部份及一平滑部份；一第一導電層，設置於該基底上，且對應於該粗糙部份，其中該第一導電層為一物理氣相沉積層，且該平滑部份為裸露的；以及一第二導電層，直接設置於該第一導電層上，且對應於該粗糙部份。
16. 如申請專利範圍第15項所述之圖案化導電結構，其中該基底包括聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的合金、或尼龍。
17. 如申請專利範圍第15項所述之圖案化導電結構，其中該第一導電層包括一下層及一上層，且其中該下層包括鎳、鈀或銀，且該上層包括銅。
18. 如申請專利範圍第15項所述之圖案化導電結構，更包括直接沉積於該第一導電層上且對應於該粗糙部份的一第二導電層。
19. 如申請專利範圍第15項所述之圖案化導電結構，其中該圖案化導電結構為一天線元件。