[发明专利]在基片上沉积导电层的方法

说明书

本发明涉及在基片上形成导电层的方法，特别涉及在用作电子组件中电路板的基片上形成导电层的方法。

传统方法是，将硅器件安装在印刷电路板(PCB)上。印刷电路板通常是由玻璃纤维层压板上蚀刻的铜，镀覆的锡以及还可能有保护和标记用的漆层组成。在其制造过程中，涉及剪修、钻孔、蚀刻及镀覆等多种操作工序。因而成本并不低廉，而且生产方法对环境有重大影响。

PCB生产使人困惑的两个重要环境污染源是酸性的和含重金属(尤其是铜)的流出废流，和在光刻胶显影剂和涂层剥除剂(stripper)中使用的烃类。水管理部门对污染的严格限制是减少流出废液中铜的驱动力。在理论上，流出废液是能够通过用于铜沉淀的总添加剂方法加以消除，这种方法还能节省很大的成本费，但是仍然需要开发出满意的方法。

避免使用这种电路板的尝试包括使用通常与高成本费用有关的厚膜和薄膜技术。电阻器是通过沉积适当薄膜的线路而形成在陶瓷基片上，有时通过激光蚀刻修整到精确值。高导电率的薄膜通常用作相互联接。

WO97/48257，与本申请具有共同申请人，其公开内容已引入本文中，披露了形成电路板的另一种方法。按照该方法，导电油墨通过平板印刷术被印刷到基片上以便形成电路。油墨包括导电粒子(如金属银)，粒子是悬浮在有机树脂如醇酸树脂中，其中还描述了一些电子组件如电阻器，电容器和天线等。

虽然在WO97/48257中所公开的电路印刷技术是对以前技术的重大改进，但它还有许多缺点。

第一，其优点是电镀第二导电层到导电油墨上(已公开在WO97/48257中)以便电组件能够以后焊接到基片上和/或减少电路的电阻。然而问题是，油墨不能足够好地粘附于基片上，使能进行电镀。

第二，为了制备导电油墨，需要使用有颗粒表面处理的颗粒导电材料(例如长链脂肪酸涂层)，能使粒子分散在树脂中，使得干燥后的油墨成为导电的。然而，这种表面处理会妨碍干燥的油墨的进一步处理，例如它会妨碍用无电沉积法进一步沉积导电层。

第三，难于焊接电组件到由导电油墨层形成的电路上，因为这些导电油墨层不含有足够高的金属载量来提供适当的焊接。这意味着电组件必须使用导电聚合物粘合剂或机械连接加以固定。然而，可以想像，这些连接方法的粘接寿命不如焊接那样长，并且会出现较高的电阻。而且，在油墨中导电粒子含量的增加有害于油墨的流变性能。

按照本发明的第一个方面，提供了一种在片基上形成导电层的方法，包括的步骤有：通过平板印刷方法将油墨沉积在基片上以形成晶种层，以及通过无电沉积法在晶种层上沉积第一导电层。

无电沉积(或镀覆)是已知技术，它涉及用化学还原方法来涂覆物体(或部分物体)，沉积一旦开始，是催化性的。过程类似于电镀，只是无需外部电流。为了对物体进行无电镀覆，必须在物体上先形成适当的几何形和电及化学特性的晶种层，以便对要沉积的金属提供成核位。这是设想，晶种层的作用为催化剂，它能减低沉积步骤中的活化能。

本文中的术语“平板印刷”是指一种印刷方法，它利用印刷板的表面化学的差别，包括亲水性能和疏水性能。它不是指普通所用的方法，这种方法涉及在生产蚀刻电路板和/或硅半导体微电子学过程中的光刻胶和蚀刻。术语“油墨”意指适用于印刷的任何材料。

在本发明中所使用的油墨，优选包含一种悬浮在树脂和有机溶剂混合物中的颗粒材料。最优选的颗粒材料是颗粒金属或碳。特别适用的材料包括银、金、铜、锌或镍。粒径可为0.1-10微米，优选0.25-1微米，更优选大于0.1微米和小于(但不等于)1微米，以及最优选为0.25-0.75微米。

颗粒材料在油墨中的用量，优选为50-90％W/W并且最优选约为75％W/W。

用在油墨中的树脂可以是与各种油类共混的聚合物。优选，树脂含有带有酰胺基团的聚合物，例如一种尼龙基聚合物。

已发现一种特别适用的树脂可以商品购自Lawter International公司(Ketensislaan IC-Haven 1520，B-9130 Kallow，比利时)商品名为“Nypol3”。Nypol3含有改性的聚酰胺和桐油和植物油的混合物。

具有可接受性能的其它树脂包括酚醛改性树脂和醇酸树脂，它们与改性的矿物油和植物油相混合。

为形成油墨，将树脂与溶剂混合并形成一种颗粒材料的悬浮液。溶剂(或稀积剂)可以是具有沸点约为250℃的任何适合的有机溶剂。