專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于激光直寫(xiě)的導(dǎo)電漿料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電漿料，具體涉及一種用于激光直寫(xiě)的導(dǎo)電漿料。
現(xiàn)有的柔性布線技術(shù)中，激光柔性布線技術(shù)成為最具有潛力的柔性布線技術(shù)之一。根據(jù)具體工藝的不同，激光直寫(xiě)布線技術(shù)大致分為激光化學(xué)氣相沉積，激光誘導(dǎo)液相化學(xué)鍍和激光誘導(dǎo)固相反應(yīng)沉積三種方式，即從氣體、液相鍍液或固體膜中利用激光誘導(dǎo)沉積出導(dǎo)電物質(zhì)形成導(dǎo)線。但是這些技術(shù)普遍存在布線速度過(guò)低(一般只有幾μm/s到幾十μm/s)，工藝復(fù)雜，成本高等缺點(diǎn)。
1991年，美國(guó)AT&T公司Kestenbaum等人采用甩膠法在基片表面先預(yù)置一定厚度的金屬有機(jī)化合物導(dǎo)電膠，激光輻照后使化合物分解出純金屬粒子。最小線寬可以達(dá)到1μm左右。該方法利用的是光化學(xué)反應(yīng)，由于必須梯度增加激光功率才能控制金屬有機(jī)化合物分解速度，因此獲得的最大布線速度不超過(guò)5μm/s(A.Kestenbaum，U.S.Patent，No.5064685，Nov.，1991)。國(guó)內(nèi)外利用激光輻射金屬有機(jī)化合物導(dǎo)電膠制備導(dǎo)線的報(bào)道很多，但普遍存在布線速度過(guò)慢，厚度較薄，步驟繁多的缺點(diǎn)。
為克服上述激光柔性布線的缺點(diǎn)，我們采用激光直寫(xiě)導(dǎo)電漿料的方法快速直接地制作和修復(fù)電路板。目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外有相同方法的報(bào)道。關(guān)于利用激光直寫(xiě)導(dǎo)電漿料來(lái)制作和修復(fù)電路板的方法本發(fā)明人同時(shí)申報(bào)了名稱(chēng)為“一種電路板制作和修復(fù)方法”的發(fā)明專(zhuān)利。
激光直寫(xiě)導(dǎo)電漿料技術(shù)需要有合適的導(dǎo)電漿料。特別是在玻璃和陶瓷基板上布線，對(duì)導(dǎo)電漿料的要求十分高。不僅要求制成的導(dǎo)線連續(xù)、致密、有較高的熱穩(wěn)定性，與基板結(jié)合力強(qiáng)，而且因?yàn)椴Ａ?、陶瓷基板受熱沖擊時(shí)極易破裂，所以在布線加工時(shí)，必須避免溫差變化過(guò)大導(dǎo)致的急冷急熱過(guò)程。這就要求粘接相的加熱溫度不能太高?，F(xiàn)有的導(dǎo)電漿料大致可分為玻璃粘接型、氧化物粘接型和有機(jī)導(dǎo)電漿料。玻璃粘接材料，如SiO2-PbO-B2O3系列玻璃，軟化溫度幾乎都超過(guò)550℃。這樣的導(dǎo)電漿料軟化溫度對(duì)于激光直寫(xiě)來(lái)說(shuō)過(guò)高，大大限制了布線速度，加大對(duì)基板表面的損壞，很容易由于基板表面與心部溫度差過(guò)大造成基板的破裂。氧化物粘接型漿料需要在接近金屬熔點(diǎn)的溫度下燒結(jié)才能保持高的附著強(qiáng)度，所以存在與高軟化溫度玻璃粘接型漿料同樣的缺點(diǎn)。有機(jī)導(dǎo)電漿料，也稱(chēng)導(dǎo)電膠，是利用樹(shù)脂固化原理提供粘接作用的，較適用于有機(jī)基板，如環(huán)氧樹(shù)脂基板、酚醛樹(shù)脂基板等，其固化溫度很低，但使用溫度也很低，一般在高于200℃的情況下使用時(shí)就會(huì)逐漸發(fā)生熱分解；而且樹(shù)脂在玻璃和陶瓷等基板上的粘結(jié)強(qiáng)度不是很高。所以有機(jī)導(dǎo)電漿料并不適合玻璃、陶瓷或半導(dǎo)體基板。(見(jiàn)《厚膜電子元件》李耀林編 華南理工大學(xué)出版社)
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種用于激光直寫(xiě)的導(dǎo)電漿料，包括粘接相、導(dǎo)電相、有機(jī)溶劑和有機(jī)成膜物質(zhì)，其特征在于所述粘接相為軟化溫度在200≤T1≤450℃范圍的易熔玻璃粉末，其顆粒直徑為0.1-10微米，所述粘結(jié)相與導(dǎo)電相的質(zhì)量比為1∶24到1∶1。
上述粘結(jié)相中還可包括熔點(diǎn)為180≤T2≤300℃的易熔金屬粉末，其顆粒直徑為0.1-10微米，易熔玻璃粉末占粘結(jié)相總質(zhì)量的25％-100％；當(dāng)易熔玻璃粉末的軟化溫度200≤T1≤300℃時(shí)本發(fā)明的技術(shù)效果更佳。
發(fā)明人利用本發(fā)明所述導(dǎo)電漿料，經(jīng)過(guò)激光直寫(xiě)布出的導(dǎo)線，與基板結(jié)合強(qiáng)度一般可達(dá)到5Mpa以上，最小不低于3Mpa。電阻率小于10-4Ωcm，激光器使用小功率連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光器，布線速度最快為20毫米每秒，線寬可以在2毫米到5微米之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。
易熔玻璃的制備方法如表1所示，導(dǎo)電漿料的成分和含量見(jiàn)表2。
表1玻璃的制備工藝與參數(shù)


表2 本發(fā)明導(dǎo)電漿料的實(shí)施例


注1.本發(fā)明中所使用的導(dǎo)電相與現(xiàn)有技術(shù)相同，有機(jī)溶劑為松油醇，有機(jī)成膜物質(zhì)為乙基纖維素，兩者以質(zhì)量比19∶1混合。
2. 1#-3#易熔玻璃同表1中所列玻璃編號(hào)。
將表2中各實(shí)例所列成分的粘結(jié)相與導(dǎo)電相按所述質(zhì)量比配好，與有機(jī)溶劑和有機(jī)成膜物質(zhì)混合，充分?jǐn)嚢柚辆?、無(wú)泡狀態(tài)后，即制得本發(fā)明的導(dǎo)電漿料。
通常采用直徑為0.1-10微米范圍的顆粒大小不均勻的易熔玻璃和低熔點(diǎn)金屬粉末作為粘結(jié)相，由于微細(xì)粉末顆?？梢蕴畛涞綄?dǎo)電相空隙中，所以可以使粘結(jié)效果更好。
上述導(dǎo)電漿料中也可以采用其他有機(jī)溶劑和有機(jī)成膜物質(zhì)，通過(guò)調(diào)節(jié)溶劑含量來(lái)調(diào)節(jié)合適的粘度。用勻膠機(jī)將導(dǎo)電漿料在玻璃或陶瓷基板上預(yù)置成厚度不同的涂層。對(duì)具體實(shí)施例1、2、3、4、5，預(yù)置涂層的厚度為10微米到60微米；對(duì)于具體實(shí)施例6，厚度為1微米到15微米。將已涂有漿料的基板烘干，除去有機(jī)溶劑；再用小功率連續(xù)激光器或準(zhǔn)連續(xù)激光器按預(yù)定的軌跡掃描基板。所適用的激光器種類(lèi)很多，例如最大功率35w、可聚焦最小光斑直徑為50微米的CO2激光器；或最大功率為5w，可聚焦最小光斑直徑為3微米的Ar+激光器；激光處理時(shí)，所采用的掃描速度為0.25毫米到20毫米每秒的范圍調(diào)節(jié)；掃描完畢后，清洗掉未掃描部分，直接留下需要的導(dǎo)線圖形。利用上述方法制得的導(dǎo)線，與基板結(jié)合緊密，電阻率小于10-4Ω.Cm，對(duì)實(shí)施例1、2、3、4、5線寬可分別達(dá)到50微米到2毫米；對(duì)實(shí)施例6，線寬為5微米到100微米。
對(duì)具體實(shí)施例7、8、10、12、13，預(yù)置涂層的厚度為10微米到60微米；對(duì)于具體實(shí)施例11，厚度為1微米到15微米。將已涂有漿料的基板烘干，除去有機(jī)溶劑；再用小功率連續(xù)激光器或準(zhǔn)連續(xù)激光器按預(yù)定的軌跡掃描基板。所適用的激光器種類(lèi)很多，例如最大功率35w、可聚焦最小光斑直徑為50微米的CO2激光器；或最大功率為5w，可聚焦最小光斑直徑為3微米的Ar+激光器；激光處理時(shí)，所采用的掃描速度為0.25毫米到20毫米每秒的范圍調(diào)節(jié)；在激光掃描同時(shí)，對(duì)加工處吹純工業(yè)氮?dú)獗Ｗo(hù)，氣流量為1-3l/min。掃描完畢后，清洗掉未掃描部分，直接留下需要的導(dǎo)線圖形。利用上述方法制得的導(dǎo)線，與基板結(jié)合緊密，電阻率小于10-4Ω.Cm，對(duì)實(shí)施例7、8、10、12、13，線寬可分別達(dá)到50微米到2毫米；對(duì)實(shí)施例11，線寬為5微米到100微米。
權(quán)利要求
1.一種用于激光直寫(xiě)的導(dǎo)電漿料，包括粘接相、導(dǎo)電相、有機(jī)溶劑和有機(jī)成膜物質(zhì)，其特征在于所述粘接相為軟化溫度在200≤T1≤450℃范圍的易熔玻璃粉末，其顆粒直徑為0.1-10微米，所述粘結(jié)相與導(dǎo)電相的質(zhì)量比為1∶24到1∶1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電漿料，其特征在于所述粘接相中易熔玻璃粉末的軟化溫度200≤T1≤300℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)電漿料，其特征在于所述粘結(jié)相中還包括熔點(diǎn)為180≤T2≤300℃的易熔金屬粉末，其顆粒直徑為0.1-10微米，易熔玻璃粉末占粘結(jié)相總質(zhì)量的25％-100％。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種用于激光直寫(xiě)的導(dǎo)電漿料,包括粘接相、導(dǎo)電相、有機(jī)溶劑和有機(jī)成膜物質(zhì),所述粘接相為軟化溫度在200≤T1≤450℃范圍的易熔玻璃粉末,其顆粒直徑為0.1－10微米,所述粘結(jié)相與導(dǎo)電相的質(zhì)量比為1∶24到1∶1。上述粘結(jié)相中還包括熔點(diǎn)為180≤T2≤300℃的易熔金屬粉末,其顆粒直徑為0.1－10微米,易熔玻璃粉末占粘結(jié)相總質(zhì)量的25%－100%;當(dāng)易熔玻璃粉末的軟化溫度為200≤T1≤300℃時(shí)本發(fā)明的技術(shù)效果更佳。利用本發(fā)明所述導(dǎo)電漿料,經(jīng)過(guò)激光直寫(xiě)布出的導(dǎo)線,與基板結(jié)合強(qiáng)度一般可達(dá)到5Mpa以上,最小不低于3Mpa。電阻率小于10－4Ωcm,激光器使用小功率連續(xù)或者準(zhǔn)連續(xù)激光器,布線速度最快為20毫米每秒,線寬可以在2毫米到10微米之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)C09J9/00GK1384508SQ02115939
公開(kāi)日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2002年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者曾曉雁, 劉敬偉, 祁曉敬, 李祥友 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)