DE102015106079B3 - Process for producing an electrically conductive structure and a non-conductive support material suitable for this purpose - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur, insbesondere einer Leiterbahn, auf einem nichtleitenden Trägermaterial. Hierzu wird elementarer Kohlenstoff durch selektiv einwirkende elektromagnetische Strahlung mittels Abtrag einer oberflächennahen Schicht freigelegt oder durch die elektromagnetische Strahlung aus Kohlenstoffverbindungen des Trägermaterials selektiv erzeugt. Der infolge der Aktivierung freigelegte oder erzeugte Kohlenstoff wird durch eine chemische Austauschreaktion durch zumindest ein katalytisch aktives Metall als Austauschmetall ersetzt. Schließlich wird eine die elektrisch leitfähige Struktur bildende Metallisierung auf dem Austauschmetall aufgebracht.The invention relates to a method for producing an electrically conductive structure, in particular a conductor track, on a non-conductive carrier material. For this elemental carbon is exposed by selectively acting electromagnetic radiation by ablation of a near-surface layer or selectively generated by the electromagnetic radiation from carbon compounds of the carrier material. The carbon exposed or generated as a result of the activation is replaced by a chemical exchange reaction by at least one catalytically active metal as exchange metal. Finally, a metallization forming the electrically conductive structure is applied to the replacement metal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur, insbesondere einer Leiterbahn, auf einem nichtleitenden Trägermaterial, wobei das Trägermaterial durch selektiv oder partiell einwirkende elektromagnetische Strahlung aktiviert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Trägermaterial zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for producing an electrically conductive structure, in particular a conductor track, on a non-conductive carrier material, wherein the carrier material is activated by selectively or partially acting electromagnetic radiation. Furthermore, the invention relates to a carrier material for carrying out the method.

Ein solches Verfahren zur Herstellung einer Leiterbahn auf einem nichtleitenden Trägermaterial wird in der Praxis bereits vielfach eingesetzt und zählt somit aufgrund der offenkundigen Vorbenutzung zum Stand der Technik. Such a method for producing a printed conductor on a non-conductive substrate is already widely used in practice and thus counts due to the obvious prior use of the prior art.

Das Trägermaterial enthält ein Additiv, beispielsweise mit einer Metallverbindung und wird partiell elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt, um die in dem Additiv enthaltenen Metallverbindungen zu aktivieren. Auf diese Weise entstehen in den so aktivierten Bereichen katalytisch aktive Keime, welche die Erzeugung der gewünschten Leiterbahnstruktur durch eine sich anschließende außenstromlose Metallisierung gestatten. The carrier material contains an additive, for example with a metal compound, and is partially exposed to electromagnetic radiation to activate the metal compounds contained in the additive. In this way, catalytically active nuclei are formed in the regions activated in this way, which allow the production of the desired printed conductor structure by means of a subsequent electroless metallization.

Es sind auch bereits räumliche, spritzgegossene Schaltungsträger unter der Bezeichnung MIDs (Molded Interconnect Devices) bekannt. Die MID-Technologie vereint elektrische und mechanische Funktionen in einem Bauteil. Die leitfähige Struktur wird hierbei zum Beispiel in das Gehäuse integriert und ergänzt so die konventionelle Leiterplattentechnologie, um Gewicht, Bauraum und Montagekosten zu reduzieren. There are already known spatial, injection-molded circuit carriers under the name MIDs (Molded Interconnect Devices). MID technology combines electrical and mechanical functions in one component. The conductive structure is integrated into the housing, for example, to complement conventional printed circuit board technology to reduce weight, space and installation costs.

Besondere Bedeutung kommt dabei der sogenannten Laser-Direktstrukturierung (LDS) zu. Beim LDS-Verfahren werden Trägermaterialien im Einkomponenten-Spritzguss mit speziell additiviertem Kunststoffgranulat als Formteile spritzgegossen. Mittels Laser können die Additive ortsselektiv in einer physikalisch-chemischen Reaktion zu katalytisch wirksamen Keimen umgesetzt werden, wobei sich in einem anschließenden chemischen Metallisierungsbad an den so behandelten Stellen gezielt Metall abscheidet. Of particular importance is the so-called laser direct structuring (LDS). In the LDS process, carrier materials are injection-molded in one-component injection molding with specially additized plastic granules as molded parts. By means of lasers, the additives can be implemented in a spatially-selective manner in a physico-chemical reaction to catalytically active nuclei, which selectively deposits metal in a subsequent chemical metallization at the thus treated sites.

In Abhängigkeit von der zu verwendenden chemischen Zusammensetzung werden bei der Metallisierung ein- und zweistufige Prozesse unterschieden. Im zweistufigen Prozess kommen ein Kupfer-Strike-Bad für die Startmetallisierung und ein Full-Build-Kupfer-Bad für die Kupfer-Verstärkung zum Einsatz. Dies trifft vor allem auf die Anwendung des LDS-Verfahrens bei Kunststoffen wie PC- und PC/ABS-Blends und anderen zu, die eine geringe Eignung für die Metallisierung aufweisen und daher speziell abgestimmte Metallisierungsbäder erfordern. Depending on the chemical composition to be used, one and two-stage processes are differentiated during metallization. The two-stage process uses a copper strike bath for the start metallization and a full-build copper bath for the copper reinforcement. This applies in particular to the application of the LDS process to plastics such as PC and PC / ABS blends and others which have little suitability for metallization and therefore require specially tailored metallization baths.

Die EP 2 581 469 A1 bezieht sich auf die weitere Verbesserung des LDS-Verfahrens, insbesondere für Trägermaterialien aus PA, PU, ABS, PC, PET, PBT, LCP oder PPA. Darin wird vorgeschlagen, das zuvor laserstrukturierte Trägermaterial vor der Metallisierung mit einer Lösung zu behandeln, die eine stark reduzierende Substanz mit einem Nernst-Potential von E° ≤ 0,35 V enthält, also eine Substanz, die unedler als Kupfer ist. Die Festlegung auf Substanzen mit solch einem Nernst-Potential hat zwei Zielsetzungen. Zum einen soll vermieden werden, dass diese Substanzen selbst Kupferkeime oxidieren, da diese die katalytisch aktiven Keime für die chemisch-reduktive Kupferabscheidung darstellen beziehungsweise diese vor Oxidation durch andere Stoffe, wie beispielsweise Luft-Sauerstoff, schützen sollen. Zum anderen haben diese Substanzen aus thermodynamischer Sicht das Potential, einen Teil der Kupferoxide zu katalytisch aktiven Kupferkeimen zu reduzieren. Die EP 2 581 469 A1 hat also zum Ziel, durch reduktive chemische Prozesse die Menge an elementarem Kupfer zu erhöhen und auf einem hohen Niveau zu halten und damit die Metallisierneigung in außenstromlosen Kupferbädern positiv zu beeinflussen. The EP 2 581 469 A1 refers to the further improvement of the LDS process, in particular for substrates made of PA, PU, ABS, PC, PET, PBT, LCP or PPA. It is proposed to treat the previously laser-structured carrier material before the metallization with a solution containing a strongly reducing substance having a Nernst potential of E ° ≤ 0.35 V, that is, a substance that is less noble than copper. The commitment to substances with such a Nernst potential has two objectives. On the one hand, it should be avoided that these substances themselves oxidize copper nuclei, since these represent the catalytically active nuclei for the chemical-reductive copper deposition or should protect them from oxidation by other substances, such as, for example, air-oxygen. On the other hand, from a thermodynamic point of view, these substances have the potential to reduce part of the copper oxides to catalytically active copper nuclei. The EP 2 581 469 A1 The goal is to increase the amount of elemental copper by reductive chemical processes and to keep it at a high level and thus to positively influence the metallization tendency in electroless copper baths.

Die DE 10 2011 000 138 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur durch selektive Metallisierung eines Substrats aus einem ein Additiv aufweisenden Kunststoff durch selektiv einwirkende elektromagnetische Strahlung eines Lasers. The DE 10 2011 000 138 A1 relates to a method for producing an electrically conductive structure by selective metallization of a substrate made of a plastic having an additive by selectively acting electromagnetic radiation of a laser.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein Trägermaterial zu schaffen, durch das der Anteil und die Aktivität der katalytisch wirksamen Bestandteile vor der Metallisierung effizient und kostengünstig erhöht werden. The invention has for its object to provide a method and a carrier material, by which the proportion and the activity of the catalytically active components are increased before the metallization efficiently and inexpensively.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen. This object is achieved by a method according to the features of claim 1. The further embodiment of the invention can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass der infolge der Aktivierung freigelegte und/oder erzeugte Kohlenstoff zumindest teilweise durch eine chemische Austauschreaktion durch zumindest ein katalytisch aktives Metall, insbesondere ein Edelmetall, als Austauschmetall ersetzt wird und dass schließlich eine die elektrisch leitfähige Struktur bildende Metallisierung auf dem Austauschmetall aufgebracht wird. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass eine Aktivierung von elementarem Kohlenstoff entweder durch Freilegen des bereits in dem Trägermaterial enthaltenen elementaren Kohlenstoffes erreicht wird, indem eine oberflächennahe Schicht abgetragen wird oder bedingt durch den thermischen Energieeintrag der elektromagnetischen Strahlung eine chemische Reaktion ausgelöst wird, durch die Kohlenstoffverbindungen zu elementarem Kohlenstoff umgewandelt werden. Der so aktivierte Kohlenstoff eignet sich jedoch für sich genommen nur eingeschränkt für eine Metallisierung, weil dieser eine lediglich geringe katalytische Aktivität zeigt. Hiervon ausgehend macht sich die Erfindung zunutze, dass in den aktivierten Bereichen zumindest ein Teil des elementaren bzw. umgewandelten Kohlenstoffes durch eine chemische Austauschreaktion durch zumindest ein katalytisch aktives Metall als Austauschmetall ersetzt werden kann. Solche, an sich bekannte katalytisch aktive Metalle, wie beispielsweise Palladium, ermöglichen eine problemlose Metallisierung auf dem Austauschmetall in einem außenstromlosen Metallisierungsbad. Hierdurch kann die Metallisierung mit weniger aktiven Bädern durchgeführt werden, welche zudem allgemein kostengünstiger betrieben werden können weil die erfindungsgemäß wesentlich erhöhte katalytische Aktivität des Austauschmetalles eine einfache und schnelle Metallisierung ermöglicht. Dadurch eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt auch für solche Kunststoffe als Trägermaterial, die eine geringere Metallisierungsneigung zeigen. According to the invention, it is thus provided that the carbon exposed and / or generated as a result of the activation is at least partially replaced by a chemical exchange reaction by at least one catalytically active metal, in particular a noble metal, as exchange metal and finally a metallization forming the electrically conductive structure on the replacement metal is applied. The invention is based on the recognition that an activation of elemental carbon is achieved either by exposing the elemental carbon already contained in the support material by removing a near-surface layer or by triggering a chemical reaction due to the thermal energy input of the electromagnetic radiation. through the carbon compounds to elemental Carbon are converted. However, the activated carbon is in itself only partially suitable for metallization because it has only a low catalytic activity. On this basis, the invention makes use of the fact that in the activated regions at least part of the elemental or converted carbon can be replaced by a chemical exchange reaction by at least one catalytically active metal as exchange metal. Such, known per se catalytically active metals, such as palladium, allow easy metallization on the exchange metal in an electroless plating bath. As a result, the metallization can be carried out with less active baths, which can also be operated generally more cost-effective because the inventively significantly increased catalytic activity of the exchange metal allows a simple and rapid metallization. As a result, the method according to the invention is preferably also suitable for such plastics as a carrier material, which show a lower metallization tendency.

Überraschenderweise wurde festgestellt, dass der Austausch des elementaren Kohlenstoffes durch eine katalytisch aktivere Spezies, wie zum Beispiel Palladium, wesentlich aktivere Oberflächen für die chemische Metallisierung. Surprisingly, it has been found that the replacement of elemental carbon by a more catalytically active species, such as palladium, has much more active surfaces for chemical metallization.

Somit kann in verblüffend einfacher Weise als Ausgangsbasis für die spätere Metallisierung elementarer Kohlenstoff verwendet werden, der entweder als solcher eingebracht wird oder aus dem Kunststoffsubstrat erzeugt wird, sodass sich das Verfahren mit geringem Kostenaufwand realisieren lässt. Mehr noch ist das Verfahren in Verbindung mit nahezu beliebigen Kunststoffen durchführbar und verändert dessen sonstige Materialeigenschaften nicht. Thus elementary carbon can be used in an astonishingly simple manner as a starting point for the subsequent metallization, which is introduced either as such or produced from the plastic substrate, so that the process can be implemented at low cost. Even more, the process can be carried out in conjunction with virtually any desired plastics and does not change its other material properties.

Darüber hinaus können gegebenenfalls auch bereits vorhandene Kunststoffteile, insbesondere Kunststoffformteile, durch das erfindungsgemäße Verfahren behandelt werden, um eine Leiterbahnstruktur aufzubringen, ohne dass diese eine spezielle Eignung haben müssten. In addition, if necessary, existing plastic parts, in particular plastic molded parts, can also be treated by the method according to the invention in order to apply a conductor track structure without these having to have a special suitability.

Bei der Austauschreaktion wird der Kohlenstoff mit einer Metallionen enthaltenen Lösung in Kontakt gebracht, sodass der Kohlenstoff durch die Metallionen oxidiert und die Metallionen reduziert werden. Dabei kann das Trägermaterial beispielsweise vollständig oder abschnittsweise in eine Metallionen enthaltende wässrige Lösung eingebracht oder aber die Einwirkung der Lösung auf einzelne Abschnitte beschränkt werden, um so auch die Austauschreaktion auf die gewünschten, aktivierten Abschnitte zu beschränken. Hierdurch kann der Austausch besonders schnell und effizient durchgeführt werden, indem die Lösung vorzugsweise ein gelöstes Metallsalz enthält. In the exchange reaction, the carbon is contacted with a solution containing metal ions so that the carbon is oxidized by the metal ions and the metal ions are reduced. In this case, for example, the support material can be introduced completely or in sections into an aqueous solution containing metal ions, or else the action of the solution can be limited to individual sections so as to limit the exchange reaction to the desired, activated sections. In this way, the exchange can be carried out particularly quickly and efficiently by the solution preferably containing a dissolved metal salt.

Obwohl die Austauschreaktion ohne weitere äußere Energiezufuhr abläuft, kann diese beispielsweise durch eine thermische Behandlung in Abhängigkeit des Kunststoffes und/oder durch eine Behandlung mit Ultraschall verbessert bzw. beschleunigt werden. Hierbei haben Untersuchungen ergeben, dass sich insbesondere der Einsatz von Ultraschall in einem breiten Frequenz- und Intensitätsbereich mit großem Vorteil auf die Geschwindigkeit und Homogenität der Austauschreaktion auswirkt. Vorzugsweise wird die wässrige Lösung während des Eintauchens des nichtleitenden Trägermaterials zumindest zeitweise einem Schallfeld im Frequenzbereich oberhalb von 10 kHz ausgesetzt. Although the exchange reaction takes place without further external energy input, it can be improved or accelerated, for example, by a thermal treatment as a function of the plastic and / or by a treatment with ultrasound. Here, investigations have shown that the use of ultrasound in a broad frequency and intensity range has a great advantage on the speed and homogeneity of the exchange reaction. During the immersion of the non-conductive carrier material, the aqueous solution is preferably at least temporarily exposed to a sound field in the frequency range above 10 kHz.

Der Austausch des Kohlenstoffes durch Palladium ist vor allem auch deswegen von Vorteil, weil dadurch eine Oxidation des elementaren Kohlenstoffes durch den Luftsauerstoff minimiert oder sogar gänzlich unterbunden wird, was sich positiv auf die für die weiteren Verfahrensschritte nutzbare Zeitspanne auswirkt, die zwischen der Laseraktivierung und der Metallisierung besteht. Insbesondere lässt sich auf diese Weise grundsätzlich sogar eine praxisgerechte Lagerzeit von wenigen Wochen hin zu prinzipiell unbegrenzter Lagerbarkeit ohne Aktivitätseinbußen realisieren, wodurch sich in der Fertigung eine bisher unbekannte Flexibilität erreichen lässt. Insbesondere kann beispielsweise die Metallisierung auch an einem anderen Ort stattfinden, wenn die Aktivierung und die Metallisierung zeitlich nicht mehr zwangsläufig aufeinander folgen müssen. The replacement of the carbon by palladium is above all also advantageous because it minimizes or even completely prevents oxidation of the elemental carbon by the atmospheric oxygen, which has a positive effect on the usable time for the further process steps, which is between the laser activation and the Metallization exists. In particular, in this way, even a practical storage time of a few weeks can be realized in principle even to unlimited storage without loss of activity, which can be achieved in manufacturing a previously unknown flexibility. In particular, for example, the metallization can also take place at a different location, if the activation and the metallization no longer necessarily follow each other in time.

Alternativ zu Palladium können mittels der Austauschreaktion auch Silber, Platin Gold und/oder andere Metalle auf die mit der elektromagnetischen Strahlung beaufschlagten aktivierten Bereiche aufgebracht werden. As an alternative to palladium, the exchange reaction can also be used to apply silver, platinum gold and / or other metals to the activated regions exposed to the electromagnetic radiation.

Weiterhin erweist es sich als besonders sinnvoll, wenn dem Trägermaterial insbesondere vor der Formgebung ein Additiv zugegeben wird, welches einen hohen Anteil von Kohlenstoff enthält. Indem dem Trägermaterial beispielsweise kostengünstiges Flammruß oder dem Trägermaterial in sonstiger Form elementarer Kohlenstoff mit einem Anteil von mehr als 5 Gew.-% vor der Herstellung von Formteilen aus dem Trägermaterial zugegeben wird, lässt sich die Aktivierung mittels der elektromagnetischen Strahlung weiter vereinfachen. So ist beispielsweise bei einem ausreichenden Anteil von elementarem Kohlenstoff in dem Trägermaterial lediglich ein Abtrag der oberflächennahen Deckschicht zum Freilegen des elementaren Kohlenstoffes erforderlich. Die hierzu erforderliche thermische Energie ist vergleichsweise gering, sodass sich das Verfahren problemlos mit handelsüblichen Strahlungsquellen durchführen lässt. Eine sich beispielsweise beim Spritzgießverfahren bildende Oberflächenhaut kann in einfacher Weise abgetragen werden. Furthermore, it proves to be particularly useful if the carrier material, in particular before forming an additive is added, which contains a high proportion of carbon. By adding, for example, cost-effective flame black or the support material in another form to the support material in a proportion of more than 5% by weight before the production of molded parts from the support material, activation by means of the electromagnetic radiation can be further simplified. Thus, for example, with a sufficient proportion of elemental carbon in the support material only a removal of the near-surface cover layer to expose the elemental carbon is required. The thermal energy required for this purpose is comparatively low, so that the process can be carried out easily with commercial radiation sources. A surface skin forming, for example, during the injection molding process can be removed in a simple manner.

Obwohl das Trägermaterial mit nahezu allen bekannten formgebenden Verfahren zu entsprechenden Formkörpern verarbeitet wird, eignen sich neben dem Spritzgießen insbesondere auch Schmelzschichtung (eng. Fused Deposition Modelling), selektives Lasersintern, Stereolithiographie und andere Verfahren zur Herstellung der Formkörper. Although the carrier material is processed into corresponding shaped articles with virtually all known shaping methods, in addition to injection molding, in particular also melt stratification (narrow fused deposition modeling), selective laser sintering, stereolithography and other methods for producing the shaped articles are suitable.

Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Ausgestaltung des Verfahrens wird dadurch realisiert, dass der elementare Kohlenstoff und/oder das den Kohlenstoff enthaltende Additiv in dem Trägermaterial so verteilt wird, dass dieses in einem die spätere Metallisierung einschließenden Bereich mit einer höheren Konzentration vorliegt als in einem sich diesem anschließenden Bereich. Hierdurch wird die Zugabe des kohlenstoffhaltigen Additivs auf diejenigen Bereiche beschränkt, in denen nachfolgend eine Aktivierung vorgenommen werden soll. Beispielsweise kann die Zugabe während der Formgebung des Trägermaterials zu dem Formteil erfolgen, indem das Additiv beispielsweise in bestimmte Bereiche der Form zugegeben wird. Der Einsatz des Additivs kann dadurch reduziert werden. Another embodiment of the method, which is also particularly promising, is realized in that the elemental carbon and / or the additive containing the carbon is distributed in the carrier material in such a way that it is present in a region which encloses the later metallization with a higher concentration than in one in this subsequent area. As a result, the addition of the carbon-containing additive is limited to those areas in which an activation is to be carried out subsequently. For example, the addition may be made during molding of the support material to the molding by adding the additive, for example, to certain areas of the mold. The use of the additive can be reduced thereby.

Zu diesem Zweck kann bevorzugt das einen erhöhten Kohlenstoffanteil enthaltende Trägermaterial und/oder das kohlenstoffhaltige Additiv durch ein Auftrags- bzw. Beschichtungsverfahren, beispielsweise durch einen Sprüh- oder Tauchprozess auf einen Formkörper aufgebracht werden. For this purpose, the carrier material containing an increased carbon content and / or the carbon-containing additive may preferably be applied to a shaped body by a coating or coating process, for example by a spraying or dipping process.

Besonders praxisgerecht ist eine Steuerung der Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung derart, dass unter Berücksichtigung des ausgewählten Additivs durch die elektromagnetische Bestrahlung des nichtleitenden Trägermaterials ohne Austauschreaktion bzw. ohne weitere chemische Reaktion keine in einem außenstromlosen Metallisierungsbad katalytisch aktiven Keime entstehen. Particularly practical is a control of the action of the electromagnetic radiation such that, taking into account the selected additive by the electromagnetic radiation of the non-conductive support material without exchange reaction or without further chemical reaction no catalytically active in an electroless plating metallization active germs.

Der zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Energieeintrag kann dann weiter reduziert werden, wenn in das Trägermaterial und/oder das Additiv ein Absorber eingebracht wird, welcher die Umwandlung der Energie der elektromagnetischen Strahlung zur Aktivierung der Metallverbindung begünstigt. The energy input required for carrying out the method can then be further reduced if an absorber is introduced into the carrier material and / or the additive, which promotes the conversion of the energy of the electromagnetic radiation to activate the metal compound.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin noch gelöst mit einem Trägermaterial mit einem Additiv zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur, insbesondere einer Leiterbahn, auf dem Trägermaterial, in dem Kohlenstoff in elementarer Form und/oder chemisch gebundener durch Aktivierung freisetzbarer Form vorliegt, wobei der elementare Kohlenstoff durch eine oberflächennahe Schicht mit einer nicht aktivierbaren Zusammensetzung und/oder katalytisch inaktiven Eigenschaften abgedeckt ist. The object of the invention is still further solved with a carrier material with an additive for producing an electrically conductive structure, in particular a conductor on the carrier material in which carbon is present in elemental form and / or chemically bound by activation releasable form, wherein the elemental carbon by a near-surface layer is covered with a non-activatable composition and / or catalytically inactive properties.

Indem das Trägermaterial bereichsweis von der Schicht abgedeckten, elementaren Kohlenstoff enthält, kann dieser problemlos mittels einer elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise einem Laser, freigelegt werden. Im Anschluss an eine Austauschreaktion, in welcher der Kohlenstoff durch ein katalytisch aktiveres Edelmetall ersetzt wird, erfolgt die Metallisierung zur Erzeugung der gewünschten leitfähigen Struktur entsprechend der selektiven Bestrahlung. Since the carrier material contains area-wise elementary carbon covered by the layer, it can easily be exposed by means of electromagnetic radiation, for example a laser. Following an exchange reaction in which the carbon is replaced by a more catalytically active noble metal, metallization occurs to produce the desired conductive structure according to the selective irradiation.

Wenn das Trägermaterial ein insbesondere im Spritzgießverfahren hergestellter Formkörper ist, kann diesem abschnittsweise ein Additiv mit elementarem Kohlenstoff beigeben werden, der dann von einer sich während der Formgebung ausbildenden Schicht abgedeckt wird, sodass eine unerwünschte Metallisierung nicht aktivierter Bereiche ausgeschlossen werden kann. If the carrier material is a molded article produced in particular by injection molding, this can be added in sections to an additive with elemental carbon, which is then covered by a layer forming during shaping, so that undesirable metallization of non-activated regions can be ruled out.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einem nichtleitenden Trägermaterial, wobei das Trägermaterial durch selektiv einwirkende elektromagnetische Strahlung aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass elementarer Kohlenstoff in dem Trägermaterial durch die selektiv einwirkende elektromagnetische Strahlung mittels Abtrag einer oberflächennahen Schicht freigelegt und/oder durch die elektromagnetische Strahlung aus Kohlenstoffverbindungen des Trägermaterials selektiv erzeugt wird und dass der infolge der Aktivierung freigelegte und/oder erzeugte Kohlenstoff durch eine chemische Austauschreaktion durch zumindest ein katalytisch aktives Metall als Austauschmetall ersetzt wird und dass schließlich eine die elektrisch leitfähige Struktur bildende Metallisierung auf dem Austauschmetall aufgebracht wird.A method for producing an electrically conductive structure on a non-conductive substrate, wherein the substrate is activated by selectively acting electromagnetic radiation, characterized in that elemental carbon exposed in the substrate by the selectively acting electromagnetic radiation by removing a near-surface layer and / or by the electromagnetic Radiation is selectively generated from carbon compounds of the support material and that the carbon exposed and / or generated as a result of the activation is replaced by a chemical exchange reaction by at least one catalytically active metal as exchange metal and finally a metallization forming the electrically conductive structure is applied to the replacement metal. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoff mit einer Metallionen enthaltenen Lösung in Kontakt gebracht wird, sodass bei der Austauschreaktion der Kohlenstoff durch die Metallionen oxidiert und die Metallionen reduziert werden.A method according to claim 1, characterized in that the carbon is brought into contact with a solution containing metal ions, so that in the exchange reaction, the carbon is oxidized by the metal ions and the metal ions are reduced. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austauschreaktion unter dem zumindest zeitweisen Einfluss von Ultraschall und/oder Megaschall durchgeführt wird.Method according to claims 1 or 2, characterized in that the exchange reaction is carried out under the at least temporary influence of ultrasound and / or megasonic. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallionen als einen wesentlichen Anteil Palladium-Ionen enthalten.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the metal ions contain a substantial proportion of palladium ions. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trägermaterial ein Additiv zugegeben wird, welches einen hohen Anteil von Kohlenstoff enthält.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that an additive which contains a high proportion of carbon is added to the carrier material. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elementare Kohlenstoff und/oder das den Kohlenstoff enthaltende Additiv in dem Trägermaterial so verteilt wird, dass dieses in einem die spätere Metallisierung einschließenden Bereich mit einer höheren Konzentration vorliegt als in einem sich diesem anschließenden Bereich.A method according to claim 5, characterized in that the elemental carbon and / or the carbon-containing additive in the carrier material is distributed so that it is present in a subsequent metallization enclosing area with a higher concentration than in a subsequent this area. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das einen erhöhten Kohlenstoffanteil enthaltende Trägermaterial und/oder das kohlenstoffhaltige Additiv durch ein Auftrags- oder Beschichtungsverfahren auf einen Formkörper aufgebracht wird.A method according to claims 5 to 6, characterized in that the carrier material containing an increased carbon content and / or the carbonaceous additive is applied by a coating or coating method to a shaped body. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trägermaterial und/oder dem Additiv ein Absorber zugegeben wird, welcher die Umwandlung der Energie der elektromagnetischen Strahlung zur Aktivierung der Metallverbindung begünstigt.Method according to claims 5 to 7, characterized in that the carrier material and / or the additive, an absorber is added, which promotes the conversion of the energy of the electromagnetic radiation to activate the metal compound. Trägermaterial mit einem Additiv zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf dem Trägermaterial hergestellt mit einem Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Trägermaterial Kohlenstoff in elementarer Form und/oder durch Aktivierung freisetzbarer Form vorliegt, wobei der elementare Kohlenstoff durch eine oberflächennahe Schicht mit einer nicht aktivierbaren Zusammensetzung und/oder katalytisch inaktiven Eigenschaften abgedeckt ist.Support material with an additive for producing an electrically conductive structure on the support material produced by a method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the support material carbon is present in elemental form and / or by activation releasable form, wherein the elemental carbon by a near-surface layer is covered with a non-activatable composition and / or catalytically inactive properties. Trägermaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein Formkörper ist.Support material according to claim 9, characterized in that the carrier material is a shaped body.