[发明专利]一种用于激光直写的导电浆料

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电浆料，具体涉及一种用于激光直写的导电浆料。

背景技术

随着电子、电器产品向超大规模集成化、数字化、轻量化和小批量、多样化方向发展，传统的印制电路板(PCB：Printed Circuit Board)和厚膜电路的制作工艺方法包括光化学法和模板(或丝网)漏印法越来越不能满足要求。具体体现在：制造工序多，对高密度、高精度印制电路板易带来较大误差；最小线宽和线间距受到很大限制；腐蚀去除的导电材料很多，造成贵金属的大量浪费；电镀、腐蚀等工序使用的溶液对环境造成很大的污染等。然而，除了严重污染环境外，上述工艺的最大弱点还在于柔性化程度很低，具体包括：线路板制作周期较长，从完成设计到加工出成品一般需约2天至7天的时间，而且要交给专业制造车间来完成，无法有效缩短新产品研究开发周期；电路板一旦制作完工，无法对所设计的导电线路进行必要修改；对于单件或者小批量生产电路板来说，制造成本较高。新一代的电子布线和封装技术迫切需要能在无掩膜(或模板)条件下，高精度、高速度连接高密度芯片和修复导电线路的柔性布线技术，以大幅度降低生产成本。

现有的柔性布线技术中，激光柔性布线技术成为最具有潜力的柔性布线技术之一。根据具体工艺的不同，激光直写布线技术大致分为激光化学气相沉积，激光诱导液相化学镀和激光诱导固相反应沉积三种方式，即从气体、液相镀液或固体膜中利用激光诱导沉积出导电物质形成导线。但是这些技术普遍存在布线速度过低(一般只有几μm/s到几十μm/s)，工艺复杂，成本高等缺点。

1991年，美国AT&T公司Kestenbaum等人采用甩胶法在基片表面先预置一定厚度的金属有机化合物导电胶，激光辐照后使化合物分解出纯金属粒子。最小线宽可以达到1μm左右。该方法利用的是光化学反应，由于必须梯度增加激光功率才能控制金属有机化合物分解速度，因此获得的最大布线速度不超过5μm/s(A.Kestenbaum，U.S.Patent，No.5064685，Nov.，1991)。国内外利用激光辐射金属有机化合物导电胶制备导线的报道很多，但普遍存在布线速度过慢，厚度较薄，步骤繁多的缺点。

为克服上述激光柔性布线的缺点，我们采用激光直写导电浆料的方法快速直接地制作和修复电路板。目前为止，尚未发现国内外有相同方法的报道。关于利用激光直写导电浆料来制作和修复电路板的方法本发明人同时申报了名称为“一种电路板制作和修复方法”的发明专利。

激光直写导电浆料技术需要有合适的导电浆料。特别是在玻璃和陶瓷基板上布线，对导电浆料的要求十分高。不仅要求制成的导线连续、致密、有较高的热稳定性，与基板结合力强，而且因为玻璃、陶瓷基板受热冲击时极易破裂，所以在布线加工时，必须避免温差变化过大导致的急冷急热过程。这就要求粘接相的加热温度不能太高。现有的导电浆料大致可分为玻璃粘接型、氧化物粘接型和有机导电浆料。玻璃粘接材料，如SiO₂-PbO-B₂O₃系列玻璃，软化温度几乎都超过550℃。这样的导电浆料软化温度对于激光直写来说过高，大大限制了布线速度，加大对基板表面的损坏，很容易由于基板表面与心部温度差过大造成基板的破裂。氧化物粘接型浆料需要在接近金属熔点的温度下烧结才能保持高的附着强度，所以存在与高软化温度玻璃粘接型浆料同样的缺点。有机导电浆料，也称导电胶，是利用树脂固化原理提供粘接作用的，较适用于有机基板，如环氧树脂基板、酚醛树脂基板等，其固化温度很低，但使用温度也很低，一般在高于200℃的情况下使用时就会逐渐发生热分解；而且树脂在玻璃和陶瓷等基板上的粘结强度不是很高。所以有机导电浆料并不适合玻璃、陶瓷或半导体基板。(见《厚膜电子元件》李耀林编  华南理工大学出版社)

发明内容

本发明的目的旨在提供一种新的导电浆料，该导电浆料适用于在玻璃、陶瓷、半导体等材料基板上进行激光直写制作和修复电路板。

为实现上述发明目的，本发明提供的一种用于激光直写的导电浆料，包括粘接相、导电相、有机溶剂和有机成膜物质，其特征在于：所述粘接相为软化温度在200≤T1≤450℃范围的易熔玻璃粉末，其颗粒直径为0.1-10微米，所述粘结相与导电相的质量比为1∶24到1∶1。

上述粘结相中还可包括熔点为180≤T2≤300℃的易熔金属粉末，其颗粒直径为0.1-10微米，易熔玻璃粉末占粘结相总质量的25％-100％；当易熔玻璃粉末的软化温度200≤T1≤300℃时本发明的技术效果更佳。