本發(fā)明屬于電子電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高壓靜電紡絲術(shù)制備高精度電路的方法及電路。

背景技術(shù)：

隨著電子產(chǎn)品的功能越來越豐富，集成的元器件呈現(xiàn)越來越小的趨勢，電子產(chǎn)品及元器件的集成度的提高，對電子電路的加工制造技術(shù)和精度提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，諸如在集成電路板、印刷制備TFT窄線寬電極、窄邊框觸摸屏的外圍引線以及網(wǎng)格法制備透明導(dǎo)電膜等應(yīng)用亟需極細高精度電路。傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷技術(shù)印制電子電路精度無法滿足電路精細化需求，絲網(wǎng)印刷電路最小線寬約50μm，即使傳統(tǒng)濕法蝕刻電路技術(shù)制造電路線寬約1mil即25.4μm。傳統(tǒng)的電子電路制造工藝和技術(shù)已經(jīng)不能滿足電路精細化要求，在≤10μm線寬，以及亞微米甚至納米級電路制造方面遇到嚴重工藝挑戰(zhàn)，亟需高精度電路新工藝、新方法。

為解決高精度電路制造難題，國內(nèi)外研究人員正在積極探索各種新工藝新方法。如專利文獻CN102548195公開了一種高精度柔性電路板及其制備方法，利用覆有光致抗蝕膜的基材進行曝光和顯影，形成設(shè)計線路的凹槽，再于凹槽內(nèi)進行干法沉積銅。該方法可以嚴格控制導(dǎo)線厚度和均勻性，線寬/線距可達到10μm/10μm，適用于高精度線路使用。但是采用干法沉積方式形成導(dǎo)電線路，該法容易受到雜質(zhì)，氣孔的影響，造成線路電導(dǎo)率下降甚至出現(xiàn)開裂造成斷路。

專利文獻CN102417755B公開了一種可噴墨打印用溶液型金屬墨水及其制備方法，采用金屬銀或鈀的水溶性鹽溶于水后，并控制其濃度、粘度和表面張力，使得墨水具有優(yōu)良的噴印流暢性，可以在現(xiàn)有的各種噴墨打印機或噴繪機上使用，打印出電路圖形。但是目前噴墨打印采用噴孔尺寸在20-30μm，而且噴出的墨滴鋪展直徑比噴孔尺寸要大，暫時無法達到極細電路精度要求，同時噴印電路電導(dǎo)率有限，往往需要進一步化學(xué)鍍或電鍍增加導(dǎo)電層厚度才能具有優(yōu)異的導(dǎo)電性。

專利文獻CN104105353B提出一種在陶瓷材料表面制作高精度導(dǎo)電線路的方法。該法使用激光照射覆有鈀離子固態(tài)薄膜的陶瓷基板，利用激光能量密度將陶瓷基板打出V型凹槽，并在凹槽中形成激光殘留的氧化鈀離子，未氧化金屬鈀離子薄膜使用王水清洗掉，然后以氧化鈀為催化中心使用化學(xué)鍍形成精細電路。化學(xué)鍍技術(shù)較為成熟，但該方法的用高溫氧化鈀形成活性中心，溫度難控制，活性中心位置多變，化學(xué)鍍形成導(dǎo)線與基板結(jié)合力有限，且化學(xué)鍍?nèi)毕葺^多，如起泡，雜質(zhì)，裂紋等，容易造成電路的破損。

專利文獻CN101969042B提出使用激光干涉曝光的方法制作導(dǎo)電柵，具體方法是在導(dǎo)電薄膜上旋涂光刻膠，然后利用激光干涉曝光，并經(jīng)顯影、刻蝕、去膠制成導(dǎo)電柵。其單根導(dǎo)電連線的線寬小于等于2μm。該方法使用激光干涉布線可形成導(dǎo)電電路精度較高，但線寬受激光器的波長和能量影響，且只能形成周期固定的平行金屬線，同時對激光光斑直徑要求比較高，極度依賴激光干涉設(shè)備精度，精度越高投入越大，難以大規(guī)模使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于高壓靜電紡絲術(shù)制備高精度電路的方法，該方法在覆金屬箔板表面形成極細的抗蝕刻層，通過傳統(tǒng)濕法化學(xué)蝕刻后形成與抗蝕刻層接近等寬的極細電路，進一步經(jīng)過剝離抗蝕刻層，形成窄線寬高精度電路。本方法制備高精度電路線寬可控制在≤10μm,可通過調(diào)控噴孔尺寸和電紡溶液實現(xiàn)亞微米及納米級窄線寬電路的制備，該方法制備的高精度電路在集成電路板、TFT電極、觸摸屏和透明導(dǎo)電膜等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價值。

一種基于高壓靜電紡絲術(shù)制備高精度電路的方法，其特征在于，通過高壓靜電紡絲技術(shù)形成精細的抗蝕刻層，之后通過濕法化學(xué)蝕刻，繼而制得高精度電路。

上述方法包括如下具體步驟：

(1)準備高壓靜電紡絲用物料和覆金屬箔板；

(2)通過高壓靜電紡絲噴頭向覆金屬箔板表面噴射物料，物料經(jīng)固化后在金屬箔表面形成窄線寬抗蝕刻層；

(3)采用化學(xué)濕法蝕刻將未被抗蝕刻層覆蓋的金屬箔去除，然后進行清洗烘干，形成被抗蝕刻層保護且與抗蝕刻層同圖案的高精度電路圖案；

(4)對基于高壓靜電紡絲技術(shù)形成的抗蝕刻層經(jīng)剝離液浸泡后取出進行剝離，最后形成窄線寬高精度電路功能單元。

步驟(1)所述的高壓靜電紡絲噴嘴相對覆金屬箔板的移動速度為10～5000mm/s，優(yōu)選為100～1000mm/s；噴嘴的孔徑為0.01～0.5mm,優(yōu)選為0.05～0.2mm；工作時物料倉、管路與噴嘴處的溫度為常溫～200℃，優(yōu)選為常溫～100℃。

步驟(1)所述的高壓靜電紡絲為普通高壓靜電紡絲和近場高壓靜電紡絲中的一種。普通高壓靜電紡絲可以形成無序的窄線寬抗蝕刻層，工作時的電壓為1～100kv，優(yōu)選為10～50kv；噴嘴距離覆金屬箔板的距離為5～500mm,優(yōu)選為50～200mm；近場高壓靜電紡絲可以形成規(guī)則有序、可控的窄線寬抗蝕刻層，工作時的電壓為0.5～10kv，優(yōu)選為1～5kv，噴嘴距離覆金屬箔板的距離為0.1～5mm,優(yōu)選為0.5～2mm。

步驟(1)所述的高壓靜電紡絲用物料是樹脂溶液、單體和樹脂顆粒中的一種。其中樹脂溶液中的樹脂是酚醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對羥基苯乙烯、偏甲氧基酚醛樹脂、聚乙烯醇月桂酸酯、聚乙烯醇、對羥基苯乙烯、聚乙烯醇肉桂酸酯、環(huán)化異戊二烯橡膠、多元醇丙烯酸酯、氨基甲酸酯型丙烯酸酯、聚丙烯、含酮聚合物，聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、環(huán)氧樹脂中的一種，溶劑是乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚丙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇苯醚、乙二醇苯醚、乙二醇苯醚醋酸酯、丙二醇苯醚醋酸酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、異丙醇、乙醇、丁醇、水中的一種或多種混合溶劑；所述的靜電紡絲用單體是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、氯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯、丙烯酰胺、月桂基丙烯酸酯中的一種；所述的樹脂顆粒是聚乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚丙烯、聚苯乙烯、聚己內(nèi)酯、聚乳酸、尼龍、聚苯硫醚中的一種。

步驟(1)所述的覆金屬箔板由承載層、粘結(jié)層和金屬箔層構(gòu)成，承載層不限于是FR4環(huán)氧玻纖復(fù)合材料、聚酰亞胺(PI)、陶瓷、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酯、聚氯乙烯和聚碳酸酯中的一種，粘結(jié)劑層為環(huán)氧粘結(jié)劑、聚丙烯酸粘結(jié)劑、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚氨酯粘結(jié)劑中的一種，金屬箔不限于是銅箔、鋁箔、銀箔、金箔、鎳箔、鉑箔中的一種。

上述的金屬箔的厚度為≤10μm，優(yōu)選100nm～10μm,進一步優(yōu)選為500nm～5μm。

步驟(2)所述的固化為加熱烘烤、紅外加熱和紫外固化方式中的一種。

步驟(3)所述的化學(xué)濕法蝕刻指基于含有還原劑的蝕刻液通過化學(xué)置換反應(yīng)將金屬箔還原為離子狀態(tài)，并溶解于蝕刻液中。

上述的還原劑為高價態(tài)的鹽，還原金屬箔層后被氧化為低價態(tài)的鹽，并能夠基于溶解于蝕刻液中，還原劑不限于是氯化銅、氯化鐵、過硫酸銨、雙氧水、過硫酸鈉、過一硫酸氫鉀復(fù)合鹽、硝酸、硫酸中的一種。

步驟(3)所述的清洗指采用二次水清洗，清洗次數(shù)為1～3次。

步驟(3)所述的烘干指采用烘箱或熱風(fēng)烘干，烘干溫度為30～80℃。

步驟(4)所述的顯影液指堿性溶液，可以但不限于是氫氧化鈉水溶液、碳酸氫鈉水溶液、有機胺類溶液，有機胺為二乙胺、三乙胺、丙胺、丁胺、1,2-丙二胺，二乙醇胺、三乙醇胺、甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、三亞乙基二胺、環(huán)己胺、六亞甲基四胺、苯胺、聯(lián)苯胺、聚乙烯亞胺中的一種，溶劑為水、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、氮甲基吡咯烷酮、二乙二醇單甲醚、丙二醇甲醚中的一種。

步驟(4)所述的電路功能單元由承載層、粘結(jié)劑層和窄線寬高精度電路三部分構(gòu)成。

上述形成的窄線寬高精度電路，電路寬度為≤10μm，優(yōu)選為100nm～10μm,進一步優(yōu)選為500nm～5μm。

上述形成的窄線寬高精度電路，基于普通靜電紡絲最終形成的電路為無序交錯的電路；近場靜電紡絲具有直寫特性、可控性，最終可形成規(guī)則有序的電路，在集成電路板、TFT電極、觸摸屏和透明導(dǎo)電膜等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例制作高精度電路具體制作步驟示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例所制作的高精度電路網(wǎng)格。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例提供一種基于高壓靜電紡絲技術(shù)制備窄線寬抗蝕刻層，進而制備出高精度電路的方法，本發(fā)明在集成電路板、TFT電極和透明導(dǎo)電膜等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。以下分別進行詳細說明。

實施例1

準備高壓靜電紡絲用聚甲基丙烯酸甲酯樹脂的二甲基甲酰胺溶液，利用高壓靜電紡絲機將樹脂溶液紡絲于厚度為1μm的PET覆銅箔板表面，其技術(shù)參數(shù)為噴嘴相對銅箔板的移動速度為800mm/s；噴嘴的孔徑為0.2mm；工作時物料倉、管路與噴嘴處的溫度為50℃。工作時的電壓為2.75kv；噴嘴距離銅箔板的距離為1mm；經(jīng)過近場高壓靜電紡絲可以形成有序的窄線寬抗蝕刻層網(wǎng)格。經(jīng)過60℃加熱進行烘干固化，使用含有氯化銅的蝕刻劑將裸露的銅箔還原為離子狀態(tài)，并溶解于蝕刻液中。通過二次水將銅箔表面清洗2次，在40℃熱風(fēng)烘干。將表面清潔的銅箔放入氫氧化鈉水溶液浸泡后取出后剝離抗蝕刻層，最后形成線寬1.6μm厚度為1μm的高精度電路，如圖1和圖2中所示。

實施例2

準備高壓靜電紡絲用單體醋酸乙烯，利用高壓靜電紡絲機將單體紡絲于厚度為1μm銀箔表面，其技術(shù)參數(shù)為噴嘴相對銀箔板的移動速度為200mm/s；噴嘴的孔徑為0.08mm；工作時物料倉、管路與噴嘴處的溫度為常溫。工作時的電壓為2.5kv；噴嘴距離銅箔板的距離為0.6mm；近場高壓靜電紡絲可以形成規(guī)則有序、可控的窄線寬結(jié)構(gòu)，經(jīng)過紫外光進行固化后形成抗蝕刻層。使用含有過一硫酸氫鉀復(fù)合鹽的蝕刻劑將裸露的銀箔還原為離子狀態(tài)，并溶解于蝕刻液中。通過二次水將銀箔表面清洗3次，在80℃熱風(fēng)烘干。將表面清潔的銀箔放入混合有三亞乙基二胺的二甲基乙酰胺溶液浸泡后取出剝離表面抗蝕刻層，最后形成線寬600nm厚度為1μm的高精度電路功能單元。

實施例3

準備高壓靜電紡絲用聚苯硫醚樹脂顆粒，同時準備聚對苯二甲酸乙二酯覆金屬鋁箔板；通過高壓靜電紡絲噴頭向聚對苯二甲酸乙二酯覆金屬鋁箔板表面噴射聚苯硫醚樹脂，高壓靜電紡絲技術(shù)參數(shù)為：噴嘴相對覆金屬箔板的移動速度為100mm/s；噴嘴的孔徑為0.1mm；工作時物料倉、管路與噴嘴處的溫度為180℃。工作時的電壓為5kv，噴嘴距離覆金屬箔板的距離為0.5mm。聚苯硫醚樹脂經(jīng)在金屬鋁箔表面形成窄線寬抗蝕刻層；使用含有過硫酸鈉的蝕刻劑溶液將未被抗蝕刻層覆蓋的金屬鋁箔還原，并溶解于溶液中。然后采用二次水進行清洗3次，之后采用烘箱烘干，烘干溫度為80℃；形成被抗蝕刻層保護且與抗蝕刻層同圖案的高精度電路圖案；對基于高壓靜電紡絲技術(shù)形成的抗蝕刻層經(jīng)聯(lián)苯胺的二乙二醇單甲醚溶液浸泡后取出剝離抗蝕刻層，最后形成線寬為700nm的窄線寬高精度電路。

實施例4

準備高壓靜電紡絲用多元醇丙烯酸酯的乙二醇苯醚醋酸酯溶液，同時準備聚萘二甲酸乙二醇酯覆金屬鎳箔板；通過高壓靜電紡絲噴頭向聚萘二甲酸乙二醇酯覆金屬鎳箔板表面噴射多元醇丙烯酸酯溶液，高壓靜電紡絲技術(shù)參數(shù)為：噴嘴相對覆金屬箔板的移動速度為200mm/s；噴嘴的孔徑為0.05mm；工作時物料倉、管路與噴嘴處的溫度為70℃。工作時的電壓為4kv，噴嘴距離覆金屬箔板的距離為2mm。多元醇丙烯酸酯的乙二醇苯醚醋酸酯溶液經(jīng)紅外加熱固化后在金屬鎳箔表面形成窄線寬抗蝕刻層；使用硫酸溶液將未被抗蝕刻層覆蓋的金屬鎳箔還原溶解于溶液中，然后采用二次水進行清洗3次。采用烘箱烘干，烘干溫度為50℃；形成被抗蝕刻層保護且與抗蝕刻層同圖案的高精度電路圖案；對基于高壓靜電紡絲技術(shù)形成的抗蝕刻層經(jīng)三亞乙基二胺的氮甲基吡咯烷酮溶液浸泡后取出進行剝離，最后形成線寬為10μm的窄線寬高精度電路。

實施例5

準備高壓靜電紡絲用丙烯酰胺單體，利用高壓靜電紡絲機將單體紡絲于銅箔表面，其技術(shù)參數(shù)為噴嘴相對銅箔板的移動速度為1000mm/s；噴嘴的孔徑為0.5mm；工作時物料倉、管路與噴嘴處的溫度為40℃。工作時的電壓為20kv；噴嘴距離銅箔板的距離為100mm；經(jīng)過此普通高壓靜電紡絲可以形成無序的窄線寬結(jié)構(gòu)，進一步經(jīng)過紫外進行固化形成抗蝕刻層。使用含有氯化銅的蝕刻液將裸露的銅箔還原為離子狀態(tài)，并溶解于蝕刻液中。通過二次水將銅箔表面清洗2次，在40℃熱風(fēng)烘干。將表面清潔的銅箔放入1,2-丙二胺溶液浸泡后取出進行剝離，最后形成線寬2μm的高精度電路。

實施例6

準備高壓靜電紡絲用聚己內(nèi)酯，利用高壓靜電紡絲機紡絲于鉑箔表面，其技術(shù)參數(shù)為噴嘴相對銅箔板的移動速度為300mm/s；噴嘴的孔徑為0.1mm；工作時物料倉、管路與噴嘴處的溫度為200℃。工作時的電壓為15kv；噴嘴距離鉑箔板的距離為300mm；經(jīng)過此普通高壓靜電紡絲可以形成無序的窄線寬抗蝕刻層。使用含有氯化鐵的蝕刻劑將裸露的鉑箔還原為離子狀態(tài)，并溶解于蝕刻液中。通過二次水將鉑箔表面清洗2次，在80℃熱風(fēng)烘干。將表面清潔的鉑箔放入碳酸氫鈉水溶液浸泡后取出剝離抗蝕刻層，最后形成線寬1.6μm的高精度電路。

實施例7

準備高壓靜電紡絲用酚醛樹脂樹脂的二甲基甲酰胺溶液，同時準備FR4環(huán)氧玻纖復(fù)合金屬銀箔板；通過高壓靜電紡絲噴頭向FR4環(huán)氧玻纖復(fù)合金屬銀箔板表面噴射酚醛樹脂樹脂溶液，高壓靜電紡絲技術(shù)參數(shù)為：噴嘴相對覆金屬箔板的移動速度為200mm/s；噴嘴的孔徑為0.05mm；工作時物料倉、管路與噴嘴處的溫度為50℃。工作時的電壓為3kv，噴嘴距離覆金屬箔板的距離為0.5mm。樹脂經(jīng)紅外加熱固化后在金屬銀箔表面形成窄線寬抗蝕刻層；使用含有過一硫酸氫鉀復(fù)合鹽溶液將未被抗蝕刻層覆蓋的金屬銀箔還原并溶于溶液中，然后采用二次水清洗3次。采用烘箱烘干，烘干溫度為80℃；形成被抗蝕刻層保護且與抗蝕刻層同圖案的高精度電路圖案；對基于高壓靜電紡絲技術(shù)形成的抗蝕刻層經(jīng)丙酰胺的氮甲基吡咯烷酮溶液浸泡后取出剝離抗蝕刻層，最后形成線寬為500nm的窄線寬高精度電路。

實施例8

準備高壓靜電紡絲用聚乙烯醇肉桂酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，同時準備聚碳酸酯覆金屬銀箔板；通過高壓靜電紡絲噴頭向聚碳酸酯覆金屬銀箔板表面噴射聚乙烯醇肉桂酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，高壓靜電紡絲技術(shù)參數(shù)為：噴嘴相對覆金屬箔板的移動速度為400mm/s；噴嘴的孔徑為0.1mm；工作時物料倉、管路與噴嘴處的溫度為40℃。工作時的電壓為1kv，噴嘴距離覆金屬箔板的距離為1.5mm。聚乙烯醇肉桂酸酯經(jīng)紅外加熱固化后在金屬銀箔表面形成窄線寬抗蝕刻層；使用雙氧水溶液將未被抗蝕刻層覆蓋的金屬銀箔去除，然后采用二次水清洗3次。采用烘箱烘干，烘干溫度為75℃；形成被抗蝕刻層保護且與抗蝕刻層同圖案的高精度電路圖案；對基于高壓靜電紡絲技術(shù)形成的抗蝕刻層經(jīng)三乙醇胺的二甲基乙酰胺溶液浸泡后取出進行剝離，最后形成線寬為7μm的窄線寬高精度電路。

以上對本發(fā)明實施例所提供的高精度電路制備方法進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。