在非金屬基材上形成電路的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路制作領(lǐng)域，尤其涉及一種在非金屬基材上形成電路的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D模塑互連器件(3D-MID:Three Dimens1ns-Molded Interconnect Device)是指把電氣功能和機械功能結(jié)合在一個單一的結(jié)構(gòu)單位里，電路線路集成在殼體上以取代傳統(tǒng)的印制電路板，從而有效的減少重量和裝配空間，可簡單而通俗的理解為三維線路。
[0003]最早采用雙組分注塑、熱沖模壓法、嵌入注塑用于3D-MID的制造，但都受制于需要專用模具才可以在器件上加工出線路。直到德國LPKF公司發(fā)明激光直接成型技術(shù)(LDS)之后，才使得3D-MID器件的量產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用成為可能。簡單來說，使用3D-LDS工藝制造3D-MID器件的過程是由改性塑料注塑成型來制造載體，改性過的塑料殼體表面經(jīng)激光照射改性后可被激活，激活區(qū)域通過化學(xué)鍍的方法金屬化，形成導(dǎo)電電路，最后通過組裝形成器件。
[0004]現(xiàn)有的3D-LDS技術(shù)所需的塑料為改性塑料，成本較高，且整個器件只有表面線路部分才真正的利用了其中摻雜的金屬離子，使用了塑料的改性性能，對于大部分殼體材料來說，改性塑料是沒有意義的，也因此提高了產(chǎn)品的成本，所以業(yè)內(nèi)需求使用普通塑料作為承載殼體，在其上制造線路，但普通殼體在化學(xué)鍍線路的電性能方面和機械附著力均較差，且化鍍過程中使用傳統(tǒng)化鍍工藝有較大的污染，故本領(lǐng)域亟待尋求一種新的工藝實現(xiàn)器件高性能的金屬化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種在非金屬基材上形成電路的方法，無需改性基體材料就可以快速、高效、無污染地制造三維立體電路。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明公開了一種在非金屬基材上形成電路的方法，依次包括:
[0008]S1:采用雙激光光束按照預(yù)設(shè)路徑對所述非金屬基材的表面進行處理；
[0009]S2:在所述非金屬基材的表面上噴涂金屬粉末；
[0010]S3:將所述非金屬基材進行清洗、烘干后，完成在所述非金屬基材上形成電路。
[0011]在進一步的技術(shù)方案中，本發(fā)明還可以包括以下技術(shù)特征:
[0012]所述雙激光光束是一條長脈沖的長波長激光和一條短脈沖的短波長激光合并的激光光束。
[0013]所述雙激光光束是由第一激光器和第二激光器分別發(fā)射的激光通過合束鏡合并到同一光路中的激光光束，其中所述第一激光器是準連續(xù)光纖激光器，所述第二激光器是綠光激光器。
[0014]所述第一激光器的脈沖寬度為毫秒級，所述第二激光器的脈沖寬度為皮秒級。
[0015]所述第一激光器的波長為1030?1090nm，所述第二激光器的波長為515?545nm。
[0016]步驟S2具體包括:所述金屬粉末以大于340m/s的噴射速度噴涂在所述非金屬基材的表面上。
[0017]所述金屬粉末為銅粉、鎳粉、金粉、銀粉、鋁粉中的至少一種，優(yōu)選地，所述金屬粉末的顆粒直徑為5?50μπι。
[0018]步驟S2具體包括:以壓縮氣體作為動力將金屬粉末噴涂至所述非金屬基材的表面上，優(yōu)選地，所述壓縮氣體為氮氣或氬氣。
[0019]步驟S3具體包括:將所述非金屬基材置于超聲波清洗設(shè)備中進行清洗后烘干，完成在非金屬基材上形成電路。
[0020]所述非金屬基材為陶瓷、玻璃、塑料或玻纖增強塑料。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明通過采用雙激光光束按照預(yù)設(shè)路徑對非金屬基材的表面進行處理，從而可以在未經(jīng)改性的非金屬基材的表面構(gòu)建形成凹槽孔洞、孔洞、倒鉤等微結(jié)構(gòu)，使得噴涂的金屬粉末與非金屬基材預(yù)設(shè)路徑的改性部分可以緊密結(jié)合，并通過清洗將非金屬基材的未處理部分的金屬層清洗掉后即在非金屬基材上形成電路;本發(fā)明的在非金屬基材上形成電路的過程中，無需改性的基體材料、無化學(xué)鍍過程、環(huán)保無污染、加工速度快、生產(chǎn)效率高;金屬粉末顆粒可回收利用，生產(chǎn)成本低;可以在各類材料上快速制作立體電路及平面電路，比傳統(tǒng)的化學(xué)鍍工藝中材料受限的情況有巨大改善;設(shè)備及工藝簡單，無需化學(xué)鍍的大面積廠房及生產(chǎn)設(shè)備。
[0022]在進一步的方案中，本發(fā)明采用超音速的噴射速度將金屬粉末噴涂在非金屬基材的表面上，使得金屬粒子與非金屬基材之間高速撞擊產(chǎn)生塑性形變從而結(jié)合得更加緊密，并且超音速金屬顆粒會產(chǎn)生明顯的沉降沉積作用，從而進一步提高金屬粉末與非金屬基材的附著力。本發(fā)明的非金屬基材可以選用未經(jīng)改性的陶瓷、玻璃、塑料或玻纖增強塑料，適用范圍更加廣泛。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)優(yōu)選實施例的在非金屬基材上形成電路的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面對照附圖并結(jié)合優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明作進一步說明。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供一種在非金屬基材上形成電路的方法，包括以下步驟:
[0026]S1:采用雙激光光束按照預(yù)設(shè)路徑對非金屬基材的表面進行處理。
[0027]將非金屬基材表面清潔完畢后，采用雙激光光束按照預(yù)設(shè)路徑對材料表面進行改性處理，即激光表面微結(jié)構(gòu)構(gòu)建。其中雙激光光束是一條長脈沖的長波長激光和一條短脈沖的短波長激光合并的激光束，進一步，雙激光光束是由第一激光器和第二激光器分別發(fā)出的激光通過合束鏡合并到同一光路中的激光光束，其中發(fā)射長脈沖長波長激光的第一激光器通常選擇脈沖寬度在毫秒級(10—3秒)的準連續(xù)光纖激光器，波長在1030?1090nm之間(如1064nm)，發(fā)射短脈沖短波長激光的第二激光器通常選擇脈沖寬度為皮秒級(10—12秒)的綠光激光器，波長在515?545nm之間(如532nm)，兩束激光采用合束鏡合并到同一光路中，兩路激光同時對非金屬基材的表面進行改性處理，改性處理完成后，在非金屬基材的表面形成眾多微結(jié)構(gòu)，如凹槽孔洞、孔洞、倒鉤等。本發(fā)明中的非金屬基材可以是陶瓷、玻璃、非改性的普通塑料、玻纖增強塑料等，其中激光器的參數(shù)及加工參數(shù)依據(jù)非金屬基材的材料的不同有差異，依據(jù)實際情況進行調(diào)試選擇。
[0028]當(dāng)兩束激光照射到非金屬基材的表面上時，綠光皮秒激光屬于超快激光，加工時無熱效應(yīng)屬于冷加工，可以在非金屬基材的表面完成邊緣整齊均勻的微型孔洞的加工，調(diào)節(jié)參數(shù)在非金屬基材的表面可以加工出深度為20?30μπι，直徑為15?25μπι的微盲孔;與此同時準連續(xù)光纖激光器對非金屬基材表面進行加工，由于光纖激光器處于近紅外波段，有較好的熱效應(yīng)，聚焦在非金屬基材的表面可以對孔洞周圍加熱融化，控制照射時間，使材料融化流動后與孔洞相互交錯形成空洞或者倒鉤結(jié)構(gòu)，完成微結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。不同材料如陶瓷、玻璃、塑料由于熔點、沸點不同，因此在加工過程中可以依據(jù)材料性質(zhì)選擇激光加工的參數(shù)，如功率、重復(fù)頻率、占空