CN103813642B - 在绝缘金属基板上形成导电线路的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在绝缘金属基板上形成导电线路的方法，依次包括如下步骤：（1）提供金属基板，对金属基板进行表面粗糙化处理；（2）在金属基板上沉积高导热绝缘涂层，从而形成绝缘金属基板；（3）在高导热绝缘涂层上沉积金属氧化物纳米颗粒层，然后通过紫外激光对该金属氧化物纳米颗粒进行照射，以活化金属氧化物纳米颗粒；（4）通过溅镀的方式在绝缘金属基板表面溅镀金属铜；（5）在完成溅镀铜的绝缘金属基板的表面上进行导电线路印刷，以形成具有导电线路的绝缘金属基板。

Description

在绝缘金属基板上形成导电线路的方法
技术领域
本发明属于电路板制造领域，具体来说涉及一种通过紫外光照射以及溅镀工艺在绝缘金属基板上形成导电线路的方法。
背景技术
电路板是现代工业中必不可少的电路结构载体，传统的电路板一般都采用绝缘基板上粘接铜箔的方式来形成。这种传统的电路板的导热性能较差，不利于电路板上的电子元器件的散热，因此容易导致故障。后来，业内出现了导热性能较好的电路板，这种电路板一般都采用绝缘导热基板，相对于原有的绝缘基板来说，其导热性能有所改善。但是目前业界对绝缘导热电路板的要求越来越高，因此，现有的绝缘导热电路板已经渐渐不能满足需求。而且，现有的绝缘导热基板都采用在绝缘导热基板上直接镀铜的方式来形成，而金属铜与绝缘导热基板的结合通常都令人不太满意。由于金属铜与绝缘导热基板结合不佳，容易导致形成的铜质线路翘起，从而导致短路或断路的问题。同时，现有技术是通过在绝缘导热基板上化学镀铜的方式来形成铜导电层。但这种方法由于采用化学镀铜，因此需要消耗大量的化学药剂，这对环境保护同样带来非常不利的影响。
参考文献CN101572993A公开了一种绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，在该方法中，其通过真空溅镀的方式在绝缘导热金属基板上形成金属导电层，并以此来形成导电线路。该文献公开的方法虽然避免了使用化学镀铜的方式来形成铜导电线路层，但是在该方法中，金属导电层直接被溅镀在高导热涂层上，而高导热涂层由绝缘材料组成，这种方式同样面临金属导电层与高导热绝缘层的结合性能不良的问题。因此，参考文献1并不能很好的解决金属导电层（也就是镀铜层）的翘起问题。
发明内容：
有鉴于此，本发明提出了一种在绝缘金属基板上形成导电线路的方法，通过该方法，除了能够增强导电线路与绝缘金属基板的结合性能，以便避免铜导电线路的翘起以外，还能避免采用化学镀铜的方式来形成铜导电线路，从而更有利于减少化学试剂的使用，有利于环境保护。
具体来说，本发明提出的方法，首先，对金属基板进行表面处理，使得金属基板的表面粗糙化；然后，在金属基板上沉积高导热绝缘涂层；接着，在高导热绝缘涂层上沉积金属氧化物纳米颗粒层，通过紫外激光对该金属氧化物纳米颗粒进行照射，从而将金属氧化物纳米颗粒进行活化处理；接着，在经活化处理后的基板表面上进行溅镀，从而形成铜溅镀层；此后，在铜溅镀层上涂覆抗刻蚀薄膜，经曝光、显影后形成导电线路图案以露出非导电线路区域；最后，对非导电线路区域上的铜溅镀层进行刻蚀，经去除导电线路图案上的抗刻蚀薄膜后，在绝缘金属基板上形成导电线路。
通过本发明提出的该方法可以看出，由于本发明通过紫外激光活化金属氧化物纳米颗粒而在绝缘基板表面获得金属原子，通过金属原子与金属铜的结合，从而可以增强金属铜与绝缘金属基板上高导热绝缘涂层的结合强度，而且，由于高导热绝缘涂层上的铜导电线路是通过溅镀的方式形成的，因此避免了化学镀铜的过程，也就免去了大量使用化学试剂进行化学镀铜的工艺，这相对于现有技术来说更安全和环保。
本发明提出的在绝缘金属基板上形成导电线路的方法，其具体步骤依次包括：
具体实施方式：
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提出的在绝缘金属基板上形成导电线路的方法依次包括如下步骤：
（1）提供金属基板，对金属基板进行表面处理，具体来说是将金属基板放置到等离子体反应腔中，通过等离子体对金属基板的表面进行轰击处理，从而使得金属基板表面被粗糙化；其中，金属基板可以是铜基板、铝基板，也可以是铜铝合金基板、镁铝合金基板、镍钛合金基板；
（2）在金属基板上沉积高导热绝缘涂层，从而形成绝缘金属基板；所述高导热绝缘涂层是采用环氧树脂为基体，通过添加具有高热导率的填料来形成；其中，高热导率的填料为：氮化硅、氮化硼、二氧化硅以及氧化铝；其中，按照重量百分比计，环氧树脂的含量为40wt%，高热导率的填料为60wt%，而且，高热导率的填料按氮化硅：氮化硼：二氧化硅：氧化铝为5:5:2:2来构成；
（3）在高导热绝缘涂层上沉积金属氧化物纳米颗粒层，通过紫外激光对该金属氧化物纳米颗粒进行照射，从而将金属氧化物纳米颗粒进行活化处理；金属氧化物纳米颗粒经紫外激光照射后，将会在绝缘金属基板的表面上留下金属原子，例如氧化铝纳米颗粒经紫外激光照射后，氧气将会释出，而在绝缘金属基板上留下铝原子。对于其他金属氧化物纳米颗粒，其活化过程与之相同；金属氧化物纳米颗粒可以是氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化锡、氧化铬等纳米颗粒，或者，也可以采用金属氮化物纳米颗粒代替金属氧化物纳米颗粒，例如氮化铝、氮化钛等纳米颗粒；对于金属氧化物纳米颗粒的粒径，本发明中并不做特别的限定，但是从经济和效能综合考虑，本发明优选的粒径范围是100纳米至500纳米，更优选的范围是200纳米至350纳米；其中，紫外激光为：波长为248nm的氟氪激光，其照射能量为180mJ/cm2，或者波长为308nm的氙氯激光，其照射能量为210mJ/cm2，或者波长为337nm的氮激光，照射能量为240mJ/cm2；
（4）通过溅镀的方式在绝缘金属基板表面溅镀金属铜，从而形成铜溅镀层；具体的工艺过程是：将绝缘金属基板放置到真空溅镀腔内，在密闭的环境中将真空溅镀腔抽真空，当抽至5×10-6torr后，通入惰性气体，使得真空腔保持在5×10-4torr的环境下，启动溅镀铜靶材对绝缘金属基板进行镀铜，当所溅镀的铜箔厚度在5-30微米的范围内时，结束溅镀工艺；在实际应用中，可以针对不同的情况来选择不同的铜箔厚度，例如15微米、20微米、25微米。
（5）在完成溅镀铜的绝缘金属基板的表面上进行导电线路印刷，例如采用抗刻蚀薄膜涂覆在整块绝缘金属基板的表面上，然后通过曝光、显影等步骤在绝缘金属基板的表面上定义出需要形成导电线路的区域，然后通过刻蚀的方式去除绝缘金属基板表面上的非导电区域，从而形成具有导电线路的绝缘金属基板。
进一步的，在步骤（1）和（2）之间，可以视具体情况增加第一次清洗步骤，例如通过去离子水冲洗、超声波振荡清洗等方法对金属基板表面的污染物进行清洗，清洗后通过洁净的热风对金属基板进行干燥处理；
进一步的，在步骤（3）和（4）之间，可以将步骤（3）之后得到的绝缘金属基板放置到等离子体反应腔中，通过等离子体对绝缘金属基板表面进行轰击，以对绝缘金属基板表面上进行侵蚀，从而形成粗糙的表面。采取等离子体轰击的步骤是为了下一步溅镀铜时，进一步增强铜与绝缘金属基板表面的结合强度；
进一步的，在通过等离子体对绝缘金属基板表面进行轰击之后，可以视具体情况增加绝缘金属基板的清洗步骤，例如通过去离子水冲洗、超声波振荡清洗等方法对绝缘金属基板表面的污染物进行清洗，清洗后通过洁净的热风对绝缘金属基板进行干燥处理；
进一步的，在步骤（4）和（5）之间，还可以对完成溅镀铜的绝缘基板进行加热处理，从而进一步增强铜箔与绝缘基板表面的结合强度。
以上实施方式已经对本发明进行了详细的介绍，但上述实施方式并非为了限定本发明的范围，本发明的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims (2)

1.一种在绝缘金属基板上形成导电线路的方法，其特征在于：所述方法依次包括如下步骤：
(1)提供金属基板，对金属基板进行表面粗糙化处理；
(2)在金属基板上沉积高导热绝缘涂层，从而形成绝缘金属基板；
(3)在高导热绝缘涂层上沉积金属氧化物纳米颗粒层，然后通过紫外激光对该金属氧化物纳米颗粒进行照射，以活化金属氧化物纳米颗粒；
(4)通过溅镀的方式在绝缘金属基板表面溅镀金属铜；
(5)在完成溅镀铜的绝缘金属基板的表面上进行导电线路印刷，以形成具有导电线路的绝缘金属基板；
其中，所述高导热绝缘涂层是采用环氧树脂为基体，通过添加具有高热导率的填料来形成；
其中，高热导率的填料为：氮化硅、氮化硼、二氧化硅以及氧化铝；其中，按照重量百分比计，环氧树脂的含量为40wt％，高热导率的填料为60wt％，而且，高热导率的填料按氮化硅：氮化硼：二氧化硅：氧化铝为5:5:2:2来构成；
其中，金属氧化物纳米颗粒是氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化锡、氧化铬纳米颗粒；所述金属氧化物纳米颗粒的粒径是100纳米至500纳米。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
其中，在步骤(1)和(2)之间进行第一次清洗，通过去离子水冲洗或超声波振荡清洗对金属基板表面的污染物进行清洗，清洗后通过洁净的热风对金属基板进行干燥处理；
其中，在步骤(3)和(4)之间，将绝缘金属基板放置到等离子体反应腔中，通过等离子体对绝缘金属基板表面进行轰击，以对绝缘金属基板表面进行侵蚀，从而形成粗糙的表面，此后，对绝缘金属基板进行第二次清洗，清洗方法与第一次清洗相同；
其中，在步骤(4)和(5)之间，对完成溅镀铜的绝缘基板进行加热处理。
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