TWI546003B - 電路基板之改良製法 - Google Patents
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Description
本發明涉及電路基板製程技術，尤指一種可大幅縮短製程時間的電路基板之改良製法。
隨著台灣電子工業的蓬勃發展，印刷電路板的需求量成長相當快速，電路基板因此成為現今民生消費性電子產品和相關資訊、通訊週邊產品的關鍵板材。
電路基板的製作過程中，最關鍵的步驟是於基板表面作金屬化加工製成線路，而一般業界常用的基板表面金屬化的方法包括蒸鍍製程、微影蝕刻製程、網印銀漿製程等。然而，就蒸鍍製程及微影蝕刻製程來說，雖然兩者皆有精度高、電氣特性佳等優勢，但兩者亦存在步驟複雜、所需的製程設備費用高昂且所產生的廢棄物(如：廢水)不易處理等劣勢；另外，雖然網印銀漿製程的步驟相對簡單很多，但其仍需克服銀膠價格漸增及所形成的金屬線路阻抗高且繞折易斷裂等缺點。
有鑑於現有技術存在之缺失，本發明人遂以其多年從事相關領域的設計及製造經驗，並積極地研究如何能在有限的資源及時間下將基板表面作金屬化，在各方條件的審慎考量下終於開發出本發明。
本發明從降低製程困難度和複雜度的角度出發，主要目的在於提供一種電路基板之改良製法，用於克服現有技術存在之缺失。
為達上述目的，本發明採用以下技術方案：一種電路基板之改良製法，包括以下步驟：首先，提供一基板；接著，利用網印製程，於所述基板上形成一圖案化觸媒層；最後，利用無電鍍製程，於所述圖案化觸媒層上相應地形成一線路層。
本發明的有益效果在於：本發明透過”先利用網版印刷製程(screen printing)於基板表面印刷上觸媒材料，依此方式進行線路佈局，然後再利用無電鍍製程(electroless plating)將金屬直接還原於觸媒上以形成線路層”的製程設計，不但可將製程予以精簡化，降低了製程技術的困難度和複雜度，使電路基板的製程時間及生產成本大幅降低，尤其製程時間僅有網印銀漿製程的四分之一，而且還可確保電路基板的品質。
承上述，所述改良製法可製成電氣特性良好的電路基板，不論基板之幾何形狀多麼複雜，都可在基板表面上形成一層厚度均勻、孔隙度較小且可撓曲的線路層。此外，由於所述改良製法所使用的設備取得容易、購置成本較低且可搭配卷對卷(Roll-to-Roll，R2R)製造技術，因此適合工業化量產。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
1‧‧‧電路基板
10‧‧‧基板
20‧‧‧圖案化觸媒層
30‧‧‧線路層
40‧‧‧表面改質層
圖1為本發明第一實施例之電路基板之改良製法的流程圖。
圖2A至圖3B為對應本發明第一實施例之電路基板之改良製法的製程示意圖。
圖4為本發明第二實施例之電路基板之改良製法的流程圖。
圖5為對應本發明第二實施例之電路基板之改良製法的製程示意圖。
本發明所揭露之內容主要是關於一種電路基板的新製程，其特點在於，先利用網版印刷製程(screen printing)於基板表面印刷上觸媒材料，並依此方式進行線路佈局，然後再利用無電鍍製程(electroless plating)使金屬直接還原於觸媒上以形成線路層。相較於現有的製程(如：薄膜製程、網印銀漿、FPC製程)，此新製程所使用的設備取得容易且購置成本較低，所以可降低生產成本；更重要的是，可大幅縮短製程時間及確保產品品質。
下文中特舉數個較佳的實施例，並配合所附圖式說明本發明的實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示的內容瞭解本發明的優點與功效。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所揭示的內容並非用以限制本發明的技術範疇。
請參閱圖1，為本發明第一實施例之電路基板之改良製法的流程圖；並請配合參閱圖2A至圖3B，為對應所述電路基板之改良製法的製程示意圖。如圖1所示，本實施例所提供的改良製法包括：步驟S100，提供一基板；步驟S102，利用網印製程，於所述基板上形成一圖案化觸媒層；以及步驟S104，利用無電鍍製程，於所述圖案化觸媒層上相應地形成一線路層。
如圖2A及圖2B所示，步驟S100於具體實施時，基板10可選用塑料基板、陶瓷基板或一玻纖基板；例如，塑料基板之材料可為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨酯(PU)、聚醯亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)或丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)，陶瓷基板之材料可為氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、二氧化矽或碳化矽，玻纖基板之材料可為環氧樹脂玻璃纖維(FR4)，然而所述基板10並不以上述材料為限；對於本實施例之其他實施態樣，基板10亦可選用經由電化學之陽極處理後的金屬氧化物基板或矽基板。較佳地，基板10表面可利用RCA溶液予以清潔(即RCA清潔法，目前工業界所採行之標準濕式清潔步驟)。
附帶一提，RCA溶液主要有RCA-1和RCA-2兩種，其中RCA-1的組成成分包含NH4OH、H2O2及H2O(NH4OH：H2O2：H2O為1：1：5)，RCA-1主要的功用是去除基板10表面殘留的有機物微粒，RCA-2的組成成分包含HCl、H2O2及H2O(HCl：H2O2：H2O為1：1：6)，RCA-2主要的功用是去除基板10表面殘留的金屬污染物。
步驟S102於具體實施時，可將網版(圖中未顯示)置於基板10/經清潔後之基板10的上方，其中網版具有一預設圖案，接著利用刮刀(圖中未顯示)將一觸媒組成物從網版上擠壓下，並轉印至基板10表面上；然後進行一乾燥製程，例如，將表面已塗佈觸媒組成物的基板10置於烘箱內，並以介於60℃至200℃間之一溫度進行烘烤，較佳係介於60℃至150℃，藉此於基板10表面上形成一圖案化觸媒層20，其厚度介於0.1μm至30μm。
本實施例中，所述觸媒組成物包含一鈀觸媒與一硬化劑(curing agent)，且硬化劑佔觸媒組成物中之約1%至10%；其中可使用於本發明觸媒組成物中之鈀觸媒並無特殊限制，例如，硫酸鈀、氯化鈀、二氯二氨鈀、二氯四氨鈀或二氨亞硝酸鈀等，係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，而硬化劑可選自脂肪胺類、環狀脂肪胺類、聚醯胺類、芳香族胺類、酸酐類、
路易士酸類及咪唑類硬化劑中的至少一種，或其等的組合。
如圖3A及圖3B所示，步驟S104於具體實施時，可將表面形成有圖案化觸媒層20的基板10浸於含欲鍍金屬離子之鍍浴中反應一段時間(如：5分鐘)，如此便可簡單地經由鈀觸媒的催化作用，並以氧化還原法將鍍浴中之金屬離子轉換成金屬狀態析出，且相應地形成於圖案化觸媒層20上而形成一線路層；較佳地，所述無電鍍製程為化學銅製程。而在完成上述所有步驟後即可製成電路基板10。
本實施例中，所形成的線路層30之材料可為銅、鎳、鋁、鉻、銀或金，且厚度介於1μm至30μm，然而線路層30之實際厚度須視基板10材料而定，例如，塑料基板之厚度一般較接近0.1μm，陶瓷基板之厚度一般較接近1μm至30μm。所述無電鍍製程所用鍍浴為鹼性系鍍浴，例如，氯化銅鍍浴，其溫度介於20℃至100℃，且酸鹼值(pH值)介於9至14；所述無電鍍製程之反應時間介於5mins至500mins，然而無電鍍製程之實際反應時間須視線路層30厚度而定。值得注意的是，本實施例所提供的改良製法透過”網印觸媒配合無電鍍沉積金屬”的製程設計，可使線路層30的均一性良好、孔隙度較小且可撓曲，不論基板10之幾何形狀多麼複雜，基板10表面上每個部分析鍍的厚度可近乎一致，因此可製成電氣特性良好的電路基板。
請參閱圖4，為本發明第二實施例之電路基板之改良製法的流程圖；並請配合參閱圖5，為所述電路基板之改良製法的製程示意圖。如圖4所示，本實施例所提供的改良製法包括：步驟S200，提供一基板；步驟S202，對所述基板進行表面改質；步驟S204，利用網印製程，於經表面改質後之所述基板上形成一圖案化觸媒層；以及步驟S206，利用無電鍍製程，於所述圖案化觸媒層上相
應地形成一線路層。
如圖5所示，步驟S200中，基板10之材料可參考第一實施例，故在此不予贅述。本實施例與前一實施例的不同之處即在於，預先對基板10表面進行改質(即步驟S202)；步驟S202於具體實施時，可利用表面改質劑將基板10表面作活化，例如，於基板10表面形成一帶負電荷的表面改質層40以增加基板10表面與鈀觸媒中之鈀離子間之附著力，然而可使用於活化基板10表面的表面改質劑並無特殊限制，係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知。
步驟S204於具體實施時，係先利用網版印刷製程於表面改質層40上印刷觸媒組成物，然後所述觸媒組成物可藉由烘箱加熱成形為圖案化觸媒層20；步驟S204中，所述觸媒組成物的具體組成及網版印刷和烘乾製程的操作條件皆可參考第一實施例，故在此不予贅述。步驟S206於具體實施時，較佳係利用化學銅製程，簡單地經由鈀觸媒的催化作用，並以氧化還原法將鍍浴中之金屬離子轉換成金屬狀態析出，且相應地形成於圖案化觸媒層20上而形成一線路層；步驟S206中，化學銅製程的操作條件皆可參考第一實施例，故在此不予贅述。
首先，本發明實施例所提供的改良製法透過”先利用網版印刷製程(screen printing)於基板表面印刷上觸媒材料，依此方式進行線路佈局，然後再利用無電鍍製程(electroless plating)將金屬直接還原於觸媒上以形成線路層”的製程設計，不但可將製程予以精簡化，降低了製程技術的困難度和複雜度，使電路基板的製程時間及生產成本大幅降低，尤其製程時間僅有網印銀漿製程的四分之一，而且還可確保電路基板的品質。
承上述，所述改良製法可製成電氣特性良好的電路基板(如
表一所示)，特別是不論基板之幾何形狀多麼複雜，基板表面上每個部分析鍍的厚度可近乎一致，所以線路層的均一性良好、孔隙度較小且可撓曲。
其次，由於所述改良製法所使用的設備取得容易、購置成本較低且可搭配卷對卷(Roll-to-Roll，R2R)製造技術，因此適合工業化量產。
再者，所述改良製法可利用表面改質劑將基板表面作活化，於基板表面形成一帶負電荷的表面改質層以增加基板表面與鈀觸媒中之鈀離子間之附著力，藉此提升製程與產品的可靠度。
以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。
1‧‧‧電路基板
10‧‧‧基板
30‧‧‧線路層
Claims (9)
- 一種電路基板之改良製法，包括以下步驟：提供一基板；利用網印製程，於所述基板上形成一圖案化觸媒層，其中所述圖案化觸媒層係以一觸媒組成物所形成，所述觸媒組成物包含一鈀觸媒與一硬化劑，所述硬化劑佔所述觸媒組成物中之1%至10%，且所述硬化劑選自脂肪胺類、環狀脂肪胺類、聚醯胺類、芳香族胺類、酸酐類、路易士酸類及咪唑類硬化劑中的至少一種，或其等的組合；以及利用無電鍍製程，於所述圖案化觸媒層上相應地形成一線路層。
- 如請求項1所述的電路基板之改良製法，其中所述圖案化觸媒層之厚度介於0.1μm至30μm。
- 如請求項1所述的電路基板之改良製法，其中在形成所述圖案化觸媒層的步驟之前，還包括對所述基板進行表面清洗。
- 如請求項1所述的電路基板之改良製法，其中在形成所述圖案化觸媒層與形成所述線路層的步驟之間，還包括進行一乾燥製程，以使所述觸媒組成物成形為所述圖案化觸媒層。
- 如請求項4所述的電路基板之改良製法，其中所述乾燥製程係於介於60℃至200℃間之一溫度下進行。
- 如請求項1所述的電路基板之改良製法，其中所述化鍍銅製程之反應時間介於5mins至500mins，所述化鍍銅製程所用之鍍浴的酸鹼值介於9至14。
- 如請求項1所述的電路基板之改良製法，其中所述基板為一塑料基板、一陶瓷基板、或一玻纖基板。
- 如請求項7所述的電路基板之改良製法，其中所述塑料基板之材料為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨酯(PU)、聚醯亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)或丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)，所述陶瓷基板之材料為氧化鋁、氧化鋯或氮化鋁，所 述玻纖基板之材料為環氧樹脂玻璃纖維。
- 如請求項1所述的電路基板之改良製法，其中所述線路層之厚度介於0.1μm至30μm，所述線路層之材料為銅、鎳、鋁、鉻、銀或金。
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