[发明专利]制备导电线路的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备导电线路的方法，特别涉及一种制备基于碳纳米管 的导电线路的方法。

背景技术

近年来，信息、通讯、以及消费性电子产品等产业发展迅速。而在信息、 通讯以及消费性电子产品的产业中，印刷线路板是其不可缺少的重要组件。 印刷线路板，又称印制电路板，印刷电路板，常使用英文缩写PCB(Printed circuit board)，是重要的电子部件，是电子组件的支撑体，是电子元器件线 路连接的提供者。由于它是采用电子印刷技术制作的，故被称为“印刷”线 路板。

传统的制造印刷线路板的过程包括将金属薄膜压于基板表面，再用旋转 涂布的方法在金属薄膜表面形成一光阻层，而后再加以光罩曝光、显影、刻 蚀，进而再加以钻孔、压合与电镀等多项步骤，并还需多项测试及修补后才 能完成整个流程。传统的方法制造印刷线路板，不仅过程复杂，而且还具有 消耗资源高，对环境有污染的缺点。

随着数字喷墨打机技术的发展，利用喷墨打印机制造印刷线路板成为了 可能。将导电墨水直接喷印在绝缘基板表面，经过进一步的处理在绝缘基板 表面形成电路，即可获得印刷线路板。相较于传统的印刷线路板的制造方法， 喷墨技术将会给印刷线路板的制造业带来更快的速度和更低的成本，以及更 高的布线密度。

2006年7月15日公开的一篇公开号为US2006/0124028A1的美国专利 申请提出了一种喷墨印表机用墨水，其包括一溶剂载体，碳纳米管以及表面 活性剂。其中碳纳米管的重量百分比为0.1～30％，碳纳米管包括金属性碳纳 米管或半导体性碳纳米管。该专利申请还提出了一种在基底上形成碳纳米管 图案的方法，包括以下步骤：提供一上述墨水；采用印表机将该墨水喷印在 一基底上形成一图案；烘干上述图案。该图案可以用作电连接，电极或导线 等。进一步，该专利申请的具体实施例采用碳纳米管的重量百分比为25％的 墨水喷印薄膜，然后将该薄膜于100℃以上加热1小时烘干得到一导电薄膜， 该导电薄膜的厚度为65微米。对该导电薄膜进行测量表明，其电阻率为1.8 ×10³Ω·cm。然而，采用上述方法直接喷印形成导电薄膜时，具有以下不足： 第一，由于其通过直接喷印含有碳纳米管的墨水制备导电薄膜，墨水中的碳 纳米管只能采用金属性碳纳米管，而半导体性碳纳米管会造成线路导电性不 佳。第二，由于导电薄膜仅利用碳纳米管导电，而碳纳米管之间的连接电阻 较大，该方法制备的导电薄膜电阻率为1.8×10³Ω·cm，远大于铜的电阻率(铜 的电阻率为1.673×10^-6Ω·cm)，由此可见该导电薄膜电阻率太大，使用时会 产生较大的焦耳热损耗，不易用作连接导线。第三，喷印后烘干的过程中， 由于导电薄膜周围的溶剂蒸发速度较中间快，造成导电薄膜内部的液体必须 通过毛细现象向线路外围扩散，从而导致制备的导电薄膜内薄外厚，厚度不 均匀。

现有技术中还揭示了一种形成碳纳米管与金属复合材料的电镀互连导 线的方法，该方法包括以下步骤：准备一碳纳米管的分散液，其包含一有机 溶剂及分散于该有机溶剂的碳纳米管；将该碳纳米管的分散液喷印印刷于一 基材的一表面，及从该表面挥发移除该有机溶剂，从而形成一导电基线；及 将该导电基线与一阴极电极电连接，并置于一含有金属离子的电镀浴中进行 电镀，以形成碳纳米管与金属复合材料的电镀互连导线。采用该方法制备的 导电线路，克服了上述方法制备导电线路存在的导电性差的问题，而且可以 在一定程度上改善线路均匀性。

然而，采用该方法制备互连导线具有以下不足：第一，由于该方法通过 电镀的方法制备互连导线，所以碳纳米管的分散液只能采用金属性碳纳米 管。且碳纳米管的分散液中的碳纳米管含量不能太低，而增加碳纳米管的含 量容易造成喷墨印刷的过程中堵塞印表机喷头。第二，该方法需要确定该碳 纳米管的合适用量的过程，工艺复杂，成本较高。第三，该方法制备互连导 线，由于靠近阴极电极的位置电流密度较大，电化学反应较快，所以在靠近 阴极电极的位置导线厚度大，导致导线厚度整体不够均匀。

发明内容

有鉴于此，提供一种对墨水的导电性要求低，且方法简单，成本低廉的 导电线路的制备方法实为必要。

一种制备导电线路的方法，其包括以下步骤：制备一含有碳纳米管的墨 水；采用该墨水在一基底上形成导电线路预制体；以及对所述导电线路预制 体进行化学镀。