TWI645756B - 導電線路的製備方法及具有導電線路的基材 - Google Patents

Abstract

一種更簡易的導電線路的製備方法，係先在一絕緣基材之一表面形成一表面粗糙的圖案區，該圖案區包括多個線路區以及一呈非連續性分佈於該等線路區之間的預定橋接區，並以無電鍍製程於該圖案區形成該第一金屬層。再於該絕緣基材的該第一金屬層上電鍍形成一第二金屬層，最後以簡單物理加工移除該預定橋接區的該第一金屬層與該第二金屬層，即可完成該導電線路的製備而得到具有導電線路的基材。

Description

導電線路的製備方法及具有導電線路的基材

本發明是有關於一種導電線路的製備方法及具有導電線路的基材，特別是指一種在絕緣基材上形成導電線路的製備方法及具有導電線路的絕緣基材。

一般要在絕緣基材，例如高分子基材，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，一般可藉由化鍍、電鍍等技術在絕緣基材表面形成導電線路，然後再將導電線路中不需要的部分去除，以完成最終所需的導電線路。

然而，為了不殘留地去除導電線路中不需要的部分或 是為了避免影響該等導電線路的完整性，以往的移除步驟需利用雷射方式、化學除去法、較複雜的物理加工法，或是水刀切除法等較耗時或成本較高的製程，將導電線路中不需要的部分去除。其中物理加工法通常為切削方式，化學除去法則是將半成品浸入化學藥劑中，透過浸泡時間的控制將該導電線路中不需要的部分去除，同時避免因藥劑浸泡而影響欲保留的部分，因此利用化學除去法前，需將欲保留的部分鍍厚，以避免影響導電度。

因此，如何尋求一可簡化在高分子材料上選擇性區域製備導電線路的方法，一直是本技術領域者不斷改善的方向之一。

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種更簡易的導電線路的製備方法。

於是，本發明導電線路的製備方法在一些實施態樣中，是包含以下四個步驟：一圖案化步驟，自一絕緣基材之一表面形成一表面粗糙的圖案區，該圖案區包括多個線路區，以及一呈非連續性分佈於該等線路區之間的預定橋接區。一第一金屬層形成步驟，以無電鍍製程於該圖案區形成該第一金屬層。一第二金屬層形成步驟，於該絕緣基材的該第一金屬層上電鍍形成一第二金屬層。一移除步驟，移除該預定橋接區的該第一金屬層與該第二金屬層。

在一些實施態樣中，於該圖案化步驟中，界定一位於 該等線路區之間的電鍍範圍，該預定橋接區呈非連續性地分佈於該電鍍範圍內，且該預定橋接區分布於該電鍍範圍內的面積比例為0.20%至1.63%。

在一些實施態樣中，於該圖案化步驟中，界定一位於該等線路區之間的電鍍範圍，該預定橋接區呈非連續性地分佈於該電鍍範圍內，且該預定橋接區分布於該電鍍範圍內的面積比例為0.61%至1.02%。

在一些實施態樣中，於該圖案化步驟中，是以雷射燒蝕方式自該絕緣基材之該表面凹陷形成該圖案區。

在一些實施態樣中，還包含一於該第一金屬層形成步驟之後進行的隔離步驟，該隔離步驟係以雷射燒蝕方式形成一移除該第一金屬層的溝槽，該溝槽圍繞該等線路區及該預定橋接區而形成一隔離區，使該第一金屬層形成為多個被該隔離區框圍並分別對應該等線路區的電鍍部，及多個連接任兩相鄰之電鍍部並對應該預定橋接區的橋接部。

在一些實施態樣中，於該移除步驟中，是將該隔離區框圍範圍以外的該第一金屬層以及該等橋接部移除。

因此，本發明之其中另一目的，即在提供以前述導電線路的製備方法所製成的一種具有導電線路的基材。

於是，本新型具有導電線路的基材在一些實施態樣 中，是包含一圖案化基板及多個導電線路。該圖案化基板具有一絕緣基材及一形成於該絕緣基材的一表面且表面粗糙的圖案區，該圖案區包括多個線路區，及一呈非連續性分佈於該等線路區之間的預定橋接區。該等導電線路分別對應形成於該等線路區上，每一導電線路包括一第一金屬層及一以電鍍製程形成於該第一金屬層表面的第二金屬層。

在一些實施態樣中，該第一金屬層具有一形成於對應線路區上且具有活性金屬的活化膜，及一以無電解電鍍製程形成於該活化膜表面的金屬膜。

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種更簡易的導電線路的製備方法。

於是，本發明導電線路的製備方法在一些實施態樣中，是包含以下步驟：自一基材之一絕緣表面形成一表面粗糙的圖案區，該圖案區包括至少兩個相間隔的線路區，以及一呈非連續性分佈於該兩線路區之間的預定橋接區；於該基材的絕緣表面的該圖案區形成一具有活性金屬的活化膜；於該活化膜上以無電鍍製程形成一第一金屬層；於該第一金屬層上電鍍形成一第二金屬層；及移除該預定橋接區內的該第一金屬層與該第二金屬層。

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種更簡易的導電線路的製備方法。

於是，本發明導電線路的製備方法在一些實施態樣中，是包含以下步驟：自一基材之一絕緣表面形成一表面粗糙的圖案區，該圖案區包括至少兩個相間隔的線路區，以及至少一呈點狀而位於該兩線路區之間的預定橋接區。於該基材的絕緣表面的該圖案區形成一具有活性金屬的活化膜，使該活化膜中的活性金屬至少部分結合於該圖案區的粗糙表面。於該活化膜上以無電鍍製程形成一第一金屬層。於該第一金屬層上電鍍形成一第二金屬層；及移除該預定橋接區內的該第一金屬層與該第二金屬層。

本發明至少具有以下功效：藉由呈非連續性分佈的預定橋接區的設計，能使移除該等橋接部的製程更為簡易，降低製程成本，同時提高良率。

1‧‧‧圖案化基板

11‧‧‧絕緣基材

12‧‧‧圖案區

121‧‧‧線路區

122‧‧‧預定橋接區

123‧‧‧電鍍範圍

2‧‧‧第一金屬層

21‧‧‧活化膜

22‧‧‧金屬膜

3‧‧‧隔離區

4‧‧‧電鍍部

5‧‧‧橋接部

6‧‧‧第二金屬層

7‧‧‧導電線路

S01‧‧‧圖案化步驟

S02‧‧‧第一金屬層形成步驟

S03‧‧‧隔離步驟

S04‧‧‧第二金屬層形成步驟

S05‧‧‧移除步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明導電線路的製備方法的一實施例的一流程圖；圖2是該實施例的一立體示意圖，說明一圖案化步驟；圖3是該實施例之一沿圖2中III-III剖線的剖視示意圖，說明該圖案化步驟；圖4是該實施例的一立體示意圖，說明一第一金屬層形成步驟； 圖5是該實施例之一沿圖4中V-V剖線的剖視示意圖，說明該第一金屬層形成步驟；圖6是該實施例的一立體示意圖，說明一隔離步驟；圖7是該實施例之一沿圖6中VII-VII剖線的剖視示意圖，說明該隔離步驟；圖8是該實施例的一立體示意圖，說明一第二金屬層形成步驟；圖9是該實施例之一沿圖8中IX-IX剖線的剖視示意圖，說明該第二金屬層形成步驟；圖10是該實施例的一立體示意圖，說明一移除步驟；及圖11是該實施例之一沿圖10中XI-XI剖線的剖視示意圖，說明該移除步驟。

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實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。另外，在本發明被詳細描述之前，應當注意圖式中的元件並未按照比例大小繪製。例如，圖式中的一些元件的大小相對於其他元件是可以被放大，以增進對本發明的實施方式的有效理解。

參閱圖1，本發明導電線路的製備方法的一實施例包含：一圖案化步驟S01、一第一金屬層形成步驟S02、一隔離步驟 S03、一第二金屬層形成步驟S04，及一移除步驟S05。

參閱圖1至圖3，首先進行該圖案化步驟S01以製作一圖案化基板1：準備一個絕緣基材11，利用雷射燒蝕、乾式蝕刻或濕式蝕刻等方式自該絕緣基材11表面形成一表面粗糙的圖案區12(圖2中網底標示的區域)，該圖案區12的表面於後續步驟會製作出金屬導電結構(圖中未繪製)，本步驟S01的表面粗糙化處理有助於增進金屬導電結構與圖案化基板1之間的附著性。

該絕緣基材11是由不導電材料所構成，可選自玻璃、高分子材料，及陶瓷等材料，適用於本實施例的高分子材料可選自聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、ABS樹脂(Acrylnitrile-butadiene-styrene，ABS)，或壓克力樹脂(Acrylate resin)，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周知，因此，不再多加贅述。於其他實施例中，絕緣基材11亦可由一導電材料例如金屬所製成之基材所取代，而於該可導電基材的一表面具有塑膠或其他絕緣材質的一絕緣層，亦即該基材同樣具有一絕緣表面，可供本發明的後續步驟於該基材的絕緣表面進行，而不限定本發明僅適用於整體皆為絕緣材質製成的基材。

該圖案區12包括二個預定形成導電線路的線路區121 及一呈非連續性分佈於該等線路區121之間的預定橋接區122。該預定橋接區122在圖2中是以四個圓點狀且直線間隔排列的網底圖案呈現，但本實施例不以該實施方式為限。進一步在該絕緣基材11上界定一位於該等線路區121之間的電鍍範圍123，該電路範圍123在圖2中是以虛線界定出涵蓋該預定該橋接區122且兩端連接該等線路區121的長條狀矩形區域，後續步驟製作金屬導電結構時，該金屬導電結構係彼此連接地形成在該等線路區121及該電鍍範圍123。雖然於本實施例中，該預定橋接區122呈點狀分布，但並不以此為限，於其他實施態樣中也可以是線段分布或其他呈非連續性的分佈型態。此外，於本實施例中，該電鍍範圍123的數量為一，該等線路區121的數量為二，該預定橋接區122的數量為一，但並不以此為限，於其他實施態樣中，所述線路區121的數量可依據需求設計為多個，所述電鍍範圍123及預定橋接區122的數量也可依據需求設計為多個。

於本實施例中，該圖案化步驟S01是將該絕緣基材11上預定範圍利用Nd：YAG雷射(波長：1064nm、輸出功率：4~30W、頻率：5~30K、功率密度：1~7%)進行燒蝕，令該些經雷射燒蝕後的區域形成具有多孔性結構而呈現為粗糙表面的該圖案區12，可提升後續形成於該圖案區12的該等線路區121及該預定橋接區122的鍍膜附著性。

參閱圖1、圖4及圖5，接著進行該第一金屬層形成步驟S02，在該圖案化基板1表面形成一第一金屬層2，該第一金屬層2包括一活化膜21及一金屬膜22。

詳細的說，該第一金屬層形成步驟S02是將該圖案化基板1浸置在一組成份包括活性金屬離子的活性液(圖未示)中，令活性金屬離子吸附至該圖案化基板1而形成一活化膜21，接著再將表面形成有該活化膜21的圖案化基板1浸入一含有金屬離子的化學鍍液中，利用無電解電鍍方式於該活化膜21上形成一金屬膜22，即可得到該第一金屬層2。而因為該等線路區121及該預定橋接區122是經過雷射燒蝕而具有多孔性結構，因此，該些活性金屬離子於該些線路區121及該預定橋接區122的位置會具有更好的吸附力，而可更有效提升該第一金屬層2與該圖案化基板1的附著性。

較佳地，適用於本實施例的活性金屬離子與金屬離子是分別選自鈀、銠、鋨、銥、鉑、金、鎳、鐵，或此等之一組合，且可為相同或不同。

具體的說，於本實施例中該第一金屬層形成步驟S02是將該圖案化基板1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圖案化基板1，於該圖案化基板1表面形成該活化膜21，接著，再將其放入溫度控制在50~65℃，並含有硫酸銅、甲醛及氫氧化鈉的 化學鍍液中約2~5分鐘，讓鈀金屬離子將銅離子還原成銅原子沉積吸附在鈀金屬離子周圍，形成一由銅構成的金屬膜22，或是可將該具有活化膜21的圖案化基板1浸入一溫度控制在40~45℃含有硫酸鎳及磷酸鹽的化學鍍液中約2~5分鐘，讓鈀金屬離子將鎳離子還原而沉積形成一由鎳構成的金屬膜22，而得到該第一金屬層2，此外，要說明的是，該金屬膜22也可利用多次的無電解電鍍製程而形成具有多層結構的金屬膜22。

參閱圖1、圖6及圖7，然後進行該隔離步驟S03，該隔離步驟S03係以雷射燒蝕方式形成一移除該第一金屬層2之一部分而使該絕緣基材11露出的溝槽，該溝槽圍繞該等線路區121及該電鍍範圍123外緣而形成一隔離區3，使該第一金屬層2形成為二被該隔離區3框圍並分別對應該等線路區121的電鍍部4，及一連接該等電鍍部4並對應該電鍍範圍123及位於其內部的該預定橋接區122的橋接部5，該橋接部5於後續步驟將被去除。前述雷射種類為Nd：YAG雷射(波長：1064nm、輸出功率：4~30W、頻率：5~30K、功率密度：1~7%)，但並不以此為限。此外，於本實施例中，該等電鍍部4的數量為二，該橋接部5的數量為一，但並不以此為限，於其他實施態樣中，可分別對應線路區121及預定橋接區122的數量，形成為多個電鍍部4及多個橋接部5，每一橋接部5連接於任兩個不相連的電鍍部4之間。

參閱圖1、圖8及圖9，接著再進行該第二金屬層形成步驟S04，以電鍍方式於對應該些電鍍部4及該橋接部5的位置形成一第二金屬層6。

該第二金屬層形成步驟S04是選擇預定的電鍍部4或是橋接部5作為與外界電連接的第一電極，並配合另一個與該第一電極相對應的第二電極提供電能於該些電鍍部4上形成該第二金屬層6，例如該第二金屬層6可利用電鍍銅或是電鍍鎳製程而得到由銅構成的第二金屬層6。由於電鍍適用之金屬種類選擇及電鍍的製程參數控制為業者所周知，因此，於此不再多加贅述。

參閱圖1、圖8、圖10及圖11，最後進行該移除步驟S05，將該隔離區3框圍範圍以外的該第一金屬層2及該橋接部5移除，即可完成該導電線路7的製備方法。詳細地說，於本實施例中，該移除步驟S05為利用氣槍加工或膠帶黏貼撕除等簡易物理加工方式，將圖8中該橋接部5連同其上的第二金屬層6，以及該隔離區3框圍範圍以外殘留的該第一金屬層2材料移除至該圖案化基板1露出，即可完成該導電線路7的製備方法，得到如圖10所示具有導電線路7的基材。由於該橋接部5所在的該電鍍範圍123中，僅有該預定橋接區122的部分是經過粗糙化處理，因此該橋接部5與該圖案化基板1之間的附著力，係不及於該導電線路7與該圖案化基板1之間的附著力，因此該橋接部5係容易被去除，而該導電線路7則能完 好地附著於該圖案化基板1上

值得注意的是，本實施例於該移除步驟S05中，在該電鍍範圍123內該預定橋接區122非連續性分布的設計及適當面積比例的控制，可讓後續形成於其上的橋接部5能夠在第二金屬層形成步驟S04的電鍍過程中不易脫落，亦能在該移除步驟S05中可被輕易去除，使得該移除步驟S05得以簡化許多，如下表所示。

參閱圖2、圖8、圖10及上表，上表為每單位面積(25mm²)電路範圍123中不同面積比例的該預定橋接區122所呈現出的該橋接部5的附著性測試結果，該預定橋接區122非連續性分布於該電鍍範圍123內的面積比例可為0.20%至1.63%。根據上述測試結果可知，若是該預定橋接區122點狀分布於該電鍍範圍123的面積比例小於0.61%，形成於其上的活化膜21的附著性不足，將導致形成於其上的橋接部5在電鍍過程中有脫落、斷裂的風險，造成溢鍍或漏鍍。另一方面，若是該預定橋接區122點狀分布於該電鍍範圍123的面積比例大於1.02%，後續形成於其上的活化膜21的附 著性太強，將導致後續形成於其上的橋接部5在移除過程中去除不易與殘留問題。因此，為了更佳的效果，於本實施例中將該預定橋接區122點狀分布於該電鍍範圍123的面積比例控制於0.61%至1.02%，此適當面積比例可讓後續形成於其上的橋接部5能夠在該第二金屬層形成步驟S04的電鍍過程中不易脫落，亦能在該移除步驟S05中可被輕易去除。

綜上所述，本發明導電線路的製備方法，藉由形成呈非連續性分佈的該預定橋接區122的設計及適當面積比例的控制，在形成整體金屬導電結構後，能使移除設置於該預定橋接區122之橋接部5的製程更為簡易，僅需利用氣槍加工或膠帶黏貼撕除等簡易物理加工方式即可完成，有效降低製程成本，同時改善以往橋接去除不乾淨的情形，且該橋接部5在製作過程中也不會因附著性不佳脫落而影響製程良率，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書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。

Claims (10)

1. 一種導電線路的製備方法，包含以下步驟：一圖案化步驟，自一絕緣基材之一表面形成一表面粗糙的圖案區，該圖案區包括多個線路區，以及一呈非連續性分佈於該等線路區之間的預定橋接區；一第一金屬層形成步驟，以無電鍍製程於該圖案區形成該第一金屬層；一第二金屬層形成步驟，於該絕緣基材的該第一金屬層上電鍍形成一第二金屬層；及一移除步驟，移除該預定橋接區的該第一金屬層與該第二金屬層。
2. 如請求項1所述導電線路的製備方法，其中，於該圖案化步驟中，界定一位於該等線路區之間的電鍍範圍，該預定橋接區呈非連續性地分佈於該電鍍範圍內，且該預定橋接區分布於該電鍍範圍內的面積比例為0.20%至1.63%。
3. 如請求項1所述導電線路的製備方法，其中，於該圖案化步驟中，界定一位於該等線路區之間的電鍍範圍，該預定橋接區呈非連續性地分佈於該電鍍範圍內，且該預定橋接區分布於該電鍍範圍內的面積比例為0.61%至1.02%。
4. 如請求項1至3中任一請求項所述導電線路的製備方法，其中，於該圖案化步驟中，是以雷射燒蝕方式自該絕緣基材之該表面凹陷形成該圖案區。
5. 如請求項1所述導電線路的製備方法，其中，還包含一於該第一金屬層形成步驟之後進行的隔離步驟，該隔離步驟 係以雷射燒蝕方式形成一移除該第一金屬層的溝槽，該溝槽圍繞該等線路區及該預定橋接區而形成一隔離區，使該第一金屬層形成為多個被該隔離區框圍並分別對應該等線路區的電鍍部，及多個連接任兩相鄰之電鍍部並對應該預定橋接區的橋接部。
6. 如請求項5所述導電線路的製備方法，其中，於該移除步驟中，是將該隔離區框圍範圍以外的該第一金屬層以及該等橋接部移除。
7. 一種具有導電線路的基材，包含：一圖案化基板，具有一絕緣基材及一形成於該絕緣基材的一表面且表面粗糙的圖案區，該圖案區包括多個線路區，及一呈非連續性分佈於該等線路區之間的預定橋接區；及多個導電線路，分別對應形成於該等線路區上且未形成在該預定橋接區，每一導電線路包括一第一金屬層及一以電鍍製程形成於該第一金屬層表面的第二金屬層。
8. 如請求項7所述具有導電線路的基材，其中，該第一金屬層具有一形成於對應線路區上且具有活性金屬的活化膜，及一以無電解電鍍製程形成於該活化膜表面的金屬膜。
9. 一種導電線路的製備方法，包含以下步驟：自一基材之一絕緣表面形成一表面粗糙的圖案區，該圖案區包括至少兩個相間隔的線路區，以及一呈非連續性分佈於該兩線路區之間的預定橋接區； 於該基材的絕緣表面的該圖案區形成一具有活性金屬的活化膜；於該活化膜上以無電鍍製程形成一第一金屬層；於該第一金屬層上電鍍形成一第二金屬層；及移除該預定橋接區內的該第一金屬層與該第二金屬層。
10. 一種導電線路的製備方法，包含以下步驟：自一基材之一絕緣表面形成一表面粗糙的圖案區，該圖案區包括至少兩個相間隔的線路區，以及至少一呈點狀而位於該兩線路區之間的預定橋接區；於該基材的絕緣表面的該圖案區形成一具有活性金屬的活化膜，使該活化膜中的活性金屬至少部分結合於該圖案區的粗糙表面；於該活化膜上以無電鍍製程形成一第一金屬層；於該第一金屬層上電鍍形成一第二金屬層；及移除該預定橋接區內的該第一金屬層與該第二金屬層。