CN101636043A - 制作导电线路的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制作导电线路的方法，首先将包括卤化银乳剂的油墨通过喷墨印刷方式在基板表面形成线路图形。其次，采用光束照射线路图形，使该线路图形中的卤化银被还原为金属银粒子，从而获得预制线路。再次，在该预制线路的轨迹镀覆金属，以形成导电线路。该方法利于提高导电线路的连续性及导电性。

Description

制作导电线路的方法

技术领域

本发明涉及喷墨印刷技术领域，特别涉及制作导电线路的方法。

背景技术

喷墨印刷(也称之为：喷墨打印)作为一种印刷工艺，其与平版印刷、丝网印刷一样可用于图形的转移。喷墨印刷为非接触印刷工艺，不需要像活字以及由照相方法制作的印版或软片那样印刷表面，只需将所需图形直接由计算机给出，再通过控制器控制喷墨印刷系统的喷嘴，将油墨颗粒由喷嘴喷出并逐点地形成图形。喷墨印刷可应用在电路板线路制作中，即喷墨印刷线路图形。该方法制作线路图形能够精确控制线路的位置及宽度，还降低原料浪费，是一种环保的印刷工艺。

目前，喷墨印刷线路图形是将以单分散的纳米颗粒为核心的纳米金属油墨直接喷射在基板表面形成导电线路。请参阅文献：Murata，K.；Matsumoto，J.；Tezuka，A.；Oyama，K.；Matsuba，Y.；Yokoyama，H.；Super fine wiring by inkjet printingMicroprocesses and Nanotechnology Conference，2004.Digest of Papers.2004InternationalOct.27-29，2004 Page(s)：24-25。然而，铜较金或银活泼，且纳米铜的比表面积比一般金属铜大，在空气中纳米铜及易被氧化失去金属的导电性，所以纳米铜不适合作为油墨，也不能满足采用喷墨印刷的方式制作铜线路。另外，喷射在基板表面的纳米金属油墨干燥后，还需经过300度高温烧结，使纳米金属颗粒烧结在一起，从而形成连续的导电线路。但是，烧结过程中，温度控制不佳会影响导电线路的连续性及导电性。如烧结温度过低，纳米金属颗粒不能完全被烧结在一起；相反地，烧结温度过高，则基板必须采用耐高温且不易受热变形材料制成。

发明内容

因此，有必要提供一种导电线路的制作方法，以提高导电线路的连续性及导电性。

以下将以实施例说明一种导电线路的制作方法。

一种制作导电线路的方法，首先将包括卤化银乳剂的油墨通过喷墨印刷方式在基板表面形成线路图形。其次，采用光束照射线路图形，使该线路图形中的卤化银被还原为金属银粒子，从而获得预制线路。再次，在该预制线路的轨迹镀覆金属，以形成导电线路。

与现有技术相比，该油墨包括卤化银乳剂，利用该油墨制作导电线路时，由于卤化银乳剂在油墨中分散性好，且不存在纳米金属易被氧化的问题，因此该油墨性能稳定，用其制作的线路图形分布均匀。该方法还通过光束照射线路图形，引发形成线路图形的油墨中的卤化银自身发生氧化还原反应，使油墨中的卤化银中的银离子还原成金属银粒子，并由该金属银粒子作为催化中心镀覆金属，从而形成连续性好的导电线路，避免采用高温烧结形成导电线路，从而使导电线路的制作不必再考虑烧结温度的影响。

附图说明

图1是本技术方案实施例提供的基板的结构示意图。

图2是图1中基板形成线路图形的结构示意图。

图3是图1中基板形成预制线路的结构示意图。

图4是图1中基板形成导电线路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本技术方案实施例提供的一种制作导电线路的方法作进一步详细说明。

请参阅图1至图4，本实施例提供的制作导电线路的方法。

第一步：提供基板100及油墨。

如图1所示，本实施例中，基板100为电路板制作过程中需要进行线路制作的半成品。根据所要制作的电路板的结构可以选择不同结构的基板100。例如，当待制作的电路板为单层板时，所述基板100为一层绝缘层；当待制作的电路板为多层电路板时，所述基板100为一由多层板和一绝缘层压合后所形成的结构，还可为半导体基片。本实施例中，基板100为需要制作单面线路的单层板。该基板100具有用于形成预制线路的表面110。当然，该基板100也可用于制作双面板，只要在基板100相对设置的两个表面上制作即可。

本技术方案实施例提供的油墨，其包括卤化银乳剂。该油墨是将卤化银感光乳剂与有机溶剂或卤化银感光乳剂与水溶性介质混合而制成。以采用双注入法制备AgBrI乳剂为例说明该卤化银感光乳剂的制备方法，具体步骤如下：

首先，分别将AgNO₃溶液与KBrI溶液等速双注入明胶溶液中并充分搅拌，使AgNO₃溶液与KBrI溶液反应生成AgBrI乳剂。优选地，AgNO₃溶液与KBrI溶液均为1.2mol，明胶溶液的质量百分比为5％。AgNO₃溶液与KBrI溶液在25至35摄氏度的温度下反应5至15分钟。

其次，继续加入明胶，使该乳剂沉降，再经水洗与复溶即可获得AgBrI乳剂。由于明胶是一种良好的分散介质，故该AgBrI乳剂具有良好的分散性。

另外，在制备过程中还可向该油墨中加入表面活性剂、粘度调节剂或其它试剂，用以调节油墨的表面张力、粘度等性能，从而提高油墨与待印刷物体表面的结合力。有机溶剂可以为乙醇、丙酮、甘油等可与水相溶的极性溶剂，水溶性介质可以为去离子水、水溶性有机物或两者的混合物。而表面活性剂可为阴离子型、阳离子型、非离子型等，连接料可为聚氨酯、聚乙烯醇等高分子材料。优选地，该油墨可根据需要向油墨内加入质量百分比为0.1％至50％的粘度调节剂、0.1％至5％表面活性剂及0.1％至50％其它试剂，从而完成油墨的制备。

第二步：形成线路图形200于基板100的表面110。

为增加形成的线路图形200与基板100的表面110的结合强度，在基板100形成线路图形200之前，可通过采用酸、碱溶液或等离子体微蚀基板110、清洗等方法对基板110进行表面处理，以除去附着于表面110的污物、氧化物、油脂等。

如图2所示，分别在基板100的表面110通过喷墨印刷方式形成线路图形200。具体地，喷墨印刷系统在控制器的控制下根据所需制作的导电线路的图形，将油墨自喷嘴逐点喷洒到表面110，使其沉积在表面110形成线路图形200。该油墨为本技术方案提供的油墨，其包括卤化银乳剂。该包括卤化银乳剂的油墨形成的线路图形200与所需制作的导电线路的图形相同。由于卤化银乳剂具有良好的感光性，优选地，线路图形200通过在避光条件下喷墨印刷形成。

该油墨包括卤化银乳剂，利用该油墨制作导电线路时，由于卤化银乳剂具有良好的分散性，使卤化银乳剂可完全分散于油墨中，可避免直接采用纳米金属粒子形成导电线路时引起的纳米金属粒子发生团聚的现象，且不存在纳米金属易被氧化的问题，因此该油墨性能稳定，形成包括卤化银的分布均匀的线路图形，使线路图形中各处线路的厚度与宽度相同。

第三步：形成预制线路300于基板100的表面110。

如图2及图3所示，采用光束照射形成于基板100表面110的线路图形200，使形成该线路图形200的卤化银乳剂中的银离子与卤离子在光束照射下发生氧化还原反应，从而卤化银乳剂中的银离子被还原为金属银粒子，从而在表面110上由该金属银粒子形成预制线路300。优选地，光束照射时间在1分钟至15分钟。

卤化银乳剂在光束照射时的反应原理如下：在光能作用下，该卤化银乳剂中的卤离子失去一个电子生成卤原子，该卤化银乳剂中的银离子得到该卤离子失去的电子被还原成银原子，从而获得金属银粒子。

第四步：在预制线路300上镀覆金属形成导电线路400。

前一步骤中，包括卤化银乳剂的油墨经喷墨印刷系统喷射至基板100的表面110形成线路图形200时，该线路图形200为分布于表面110的卤化银乳剂形成。该卤化银中银离子间可能没有完全结合，其连续性较差，使银离子经反应生成的金属银粒子也为分布在表面110的连续性较差的金属银粒子，从而降低由该金属银粒子形成的预制线路300的导电性，使整个预制线路300可能无法达到良好的电性导通。

本实施例中，还对光照后的预制线路300先进行显影处理，使预制线路300中的银离子充分被还原，便于后续镀覆金属。具体地，将预制线路300浸入具有还原性的显影液中，使预制线路300中的银离子与显影液发生氧化还原反应，从而得到金属银粒子。该显影液可以为硫酸甲基对氨基苯酚或对苯二酚溶液。如果显影液采用硫酸甲基对氨基苯酚时，该显影液还需加入亚硫酸钠，以防止硫酸甲基对氨基苯酚氧化。为促进还原反应发生，还可在显影液加入促进剂。该促进剂可为柔碱、弱碱或强碱。其中，柔碱为PH值为10.8的碳酸钠或碳酸钾溶液；弱碱为硼砂；强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

因此，如图4所示，在预制线路300的金属银粒子表面经过电镀或化学镀的方法镀覆金属，使所镀覆金属完全包裹于预制线路300的金属银粒子外并填充相邻两个金属银粒子的间隙，从而形成连续的导电线路400。在镀覆金属时，形成预制线路300的每个金属银粒子作为镀覆反应的催化中心，并以该每个金属银粒子为中心在其表面生长出多个金属粒子。该多个金属粒子致密排列于每个金属银粒子的表面，使该每个金属银粒子完全被多个金属粒子包裹，同时没有完全结合的相邻两个金属银粒子的表面分别生长出的多个金属粒子将该相邻两个金属银粒子电性连接，从而在基板100的表面110形成具有良好的电性导通的导电线路400。

本实施例中，对包括金属银粒子的预制线路300进行化学镀铜，在基板100的表面110形成导电线路400。具体地，将形成预制线路300的基板100置于化学镀铜溶液中，在50度的温度下进行化学镀铜2分钟，即可使预制线路300形成完全电连通的导电线路400。导电线路400中的铜粒子的粒径为50至150纳米。该镀液还可包括铜化合物、还原剂与络合剂。铜化合物可为硫酸铜、氯化铜等；还原剂可为甲醛、乙醛酸等；络合剂可为乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠等络合物。当然，还可在镀液中加入稳定剂、光亮剂等，以满足化学镀的需要。具体地，该镀铜溶液的组分为：硫酸铜10g/L、酒石酸钾钠22g/L、乙二胺四乙酸二钠50g/L、甲醛15mL/L及甲醇10mL/L。其中，固体采用质量体积比，即，单位体积溶液中含该固体的质量，单位g/L；液体采用体积体积比，即，单位体积溶液中含该液体的体积，单位mL/L。

由此完成基板100的表面110具有较高导电性及均匀性的导电线路400的制作，以供后续加工使用。该制作方法采用化学反应与镀覆配合的方式替代高温烧结的方法使纳米金属银粒子结合在一起，以提高线路连续性，解决烧结过程中烧结温度难以控制的问题，提高导电线路的连续性及导电性。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种制作导电线路的方法，其包括以下步骤：

将包括卤化银乳剂的油墨通过喷墨印刷方式在基板表面形成线路图形；

采用光束照射线路图形，使所述线路图形中的卤化银被还原为金属银粒子，从而获得预制线路；

在所述预制线路的轨迹镀覆金属，以形成导电线路。

2.如权利要求1所述的制作导电线路的方法，其特征在于，所述油墨采用卤化银乳剂与有机溶剂或水溶性介质混合制备。

3.如权利要求2所述的制作导电线路的方法，其特征在于，采用双注入法制备卤化银乳剂。

4.如权利要求3所述的制作导电线路的方法，其特征在于，所述双注入法制备卤化银乳剂的步骤包括：分别将AgNO3溶液与KBrI溶液等速双注入明胶溶液中并充分搅拌，使AgNO3溶液与KBrI溶液反应；继续加入明胶，使该其沉降，再经水洗与复溶即可获得卤化银乳剂。

5.如权利要求4所述的制作导电线路的方法，其特征在于，在25至35摄氏度的温度下所述AgNO3溶液与KBrI溶液反应5至15分钟。

6.如权利要求1所述的制作导电线路的方法，其特征在于，采用具有还原性的显影液对所述预制线进行显影处理。

7.如权利要求6所述的制作导电线路的方法，其特征在于，所述显影液包括硫酸甲基对氨基苯酚或对苯二酚溶液。

8.如权利要求7所述的制作导电线路的方法，其特征在于，所述显影液还包括亚硫酸钠。

9.如权利要求7所述的制作导电线路的方法，其特征在于，所述显影液还包括碳酸钾溶液、硼砂、氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠。

10.如权利要求1所述的制作导电线路的方法，其特征在于，在所述预制线路镀覆金属采用化学镀的方法进行。

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