专利名称：一种基于纳米TiO的制作方法
技术领域：
本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种印制电路板布线工艺。该工艺利用表面具有光催化活性的纳米二氧化钛，以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基板，通过掩膜选择性还原被紫外光照射部位的金属离子，形成微细金属线路，化学镀铜后得到微细电子线路。
背景技术：
印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)是电子工业的基本构件，也是组装电子零件用的基板，在电子产业中的电子设备高性能化和小型轻量化发展趋势对用做基板的PCB提出了更轻和更高的性能新要求。印制电路的基板普遍采用环氧树脂玻璃布，厚膜电路则采用陶瓷基板，但大多数陶瓷基板散热和力学性能较差，机器的寿命和可靠性受到很大的影响，基板材料已由无机材料逐渐转变为有机高分子材料。目前，新型印制电路基板以及线路微细化工艺的研究与开发是21世纪电子产品高性能化的重要课题。在印制电路板工艺中，金属的布线技术大多基于自上而下(top-down)的光刻技术，涉及成膜、形成抗蚀剂图形和蚀刻等复杂的工艺步骤，难以满足线路微细化的要求，各种新型的直接图形化的方法以及微细线路的形成已是印制电路板制备工艺中的研究热点与关键技术。
纳米TiO2半导体在太阳能电池、光催化降解水及空气中的污染物等方面有良好的应用前景，有关纳米TiO2薄膜的制备及性质的研究非常活跃。实验表明，TiO2具有良好的光催化效果，在光照下可以在TiO2表面实现金属纳米粒子如Ag，Pd的沉积。此外，在紫外光照下纳米TiO2薄膜还表现出超亲水性，纳米TiO2薄膜的光致超亲水特性为在其表面形成一层均匀的水膜创造了前提。本发明研究了一种基于纳米TiO2的光催化与光致亲水性的新型柔性印制板金属微细线路直接布线的新方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种设备简单，且能满足线路细微化要求的印制电路板布线新工艺。
本发明提出的印制电路板布线工艺，是利用纳米二氧化钛薄膜良好的光致亲水性和光催化性能，通过掩膜选择性地还原被紫外光照射部位的金属离子，形成细微金属线路，具体步骤如下(1)用磁控溅射方法在聚酰亚胺(PI)或聚酯(PET)薄膜基板表面制备纳米TiO2薄膜。其中，溅射电流为0.3-0.8A，溅射时间为30-80分钟。纳米TiO2薄膜的厚度为60-200nm。以磁控溅射工艺在聚酰亚胺等基板表面制备的纳米TiO2薄膜具有良好的附着力，基板表面的TiO2粒子处于纳米量级，为60-80nm。结构示意图如图2所示。
(2)用紫外光对基板表面的纳米TiO2薄膜进行光照射。紫外光的功率密度为100-200μW/cm2，波长为254nm，照射时间为2-4小时。以本发明提出的工艺在聚酰亚胺等基板表面制备的纳米TiO2薄膜表现出良好的亲水性，保证了基板表面均匀液膜的形成。
(3)在覆有纳米TiO2薄膜的基板表面滴涂0.05～0.1M AgNO3溶液或PdCl2溶液，并在室温下凉干。
(4)放置掩膜，应用紫外光进行光照。紫外光的功率密度约为100～200μW/cm2，波长为254nm，照射时间为4-12小时。这时在光照到的地方Ag+还原为单质Ag，Pa+还原为单质Pa，形成微细线路。本工艺制备的纳米TiO2薄膜对金属离子具备良好的光还原能力，得到的银纳米粒子或Pd纳米粒子的尺寸约在50～60nm之间。如图3所示。
(5)在上述光化学沉积的金属纳米粒子线路上进一步化学镀铜，形成导电性良好的微细线路。该微细线路完全达到电子线路的要求。
本发明提出的工艺制备金属微细线路，设备简单，在光照的过程中，表面的金属离子被选择性的还原为相应的金属纳米粒子。
图1基于光催化纳米TiO2薄膜的微细金属线路原理示意图，A，基板，B，在基板表面溅射TiO2薄膜功能性涂层，C，吸附金属离子，D，放置掩膜，E，紫外光照选择性还原金属离子，F，洗去未还原的金属离子然后化学镀铜可得到微细金属线路。
图2聚酰亚胺基板/纳米TiO2薄膜的结构示意图。
图3光化学反应方法在PET/纳米TiO2薄膜制备的Ag纳米粒子的SEM谱(254nm，照射时间4小时)。
图4由本发明提出的工艺在聚酯薄膜基板上制备的金属Ag微细线路。
图5由本发明提出的工艺在聚酯薄膜基板上制备的金属Ag微细线路。
图6由本发明提出的工艺在聚酰亚胺薄膜基板上制备的金属Pd微细线路。
图中标号1为聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜基底；2为TiO2薄膜。
具体实施例方式
实施例1将PET/纳米TiO2薄膜在功率密度为200μW/cm2，波长为254nm的紫外灯下照射2小时，表面对水的接触角变为为0°，滴涂0.1M的AgNO3溶液，室温下凉干。放置掩膜1，在功率密度约为100～200μW/cm2，波长为254nm的紫外光下照射4～12小时，可以得到清晰的微细Ag线路，如图4所示。
实施例2将PET/纳米TiO2薄膜在功率密度为100μW/cm2，波长为254nm的紫外灯下照射4小时，表面对水的接触角变为为0°，滴涂0.05M的AgNO3溶液，室温下凉干。放置另外一种模式的掩膜2，在功率密度约为100～200μW/cm2，波长为254nm的紫外光下照射4～12小时，可以得到清晰的微细Ag线路，如图5所示。提高紫外光的强度，可以缩短光照时间。
实施例3将PI/纳米TiO2薄膜在功率密度为200μW/cm2，波长为254nm的紫外灯下照射3小时，表面对水的接触角变为为0°，滴涂0.05M的PdCl2溶液，室温下凉干。放置掩膜2，在功率密度为100-200μW/cm2，波长为254nm的紫外灯下照射4～12小时，可以得到清晰的微细Pd线路，如图6所示。提高紫外光的强度，可以缩短光照时间。
权利要求
1.一种基于纳米TiO2光催化性质的印刷电路板布线工艺，其特征在于具体步骤如下(1)用磁控溅射方法在聚酰亚胺或聚酯薄膜基板表面制备纳米TiO2薄膜；其中，溅射电流为0.3-0.8A，溅射时间为30-80分钟，纳米TiO2薄膜的厚度为60-200nm；(2)用紫外光对基板表面的纳米TiO2薄膜进行光照射，紫外光的功率密度为100-200μW/cm2，波长为254nm，照射时间为2-4小时；(3)在覆有纳米TiO2薄膜的基板表面滴涂0.05～0.1M AgNO3溶液或PdCl2溶液，并在室温下凉干；(4)放置掩膜，用紫外光进行光照射，紫外光的功率密度为100～200μW/cm2，波长为254nm，照射时间为4-12小时；这时在光照到的地方Ag+还原为单质Ag，Pa+还原为单质Pa，形成微细线路。(5)在上述光化学沉积的金属纳米粒子线路上进一步化学镀铜，形成导电性良好的微细线路。
全文摘要
本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种印刷电路板布线工艺。该工艺利用表面具有光催化活性的纳米二氧化钛，以聚酰亚胺(PI)或聚酯(PET)薄膜为基板，通过掩膜选择性还原被紫外光照射部位的金属离子，形成微细金属线路，化学镀铜后得到微细电子线路。该工艺所需设备简单，制得的微细线路完全达到电子线路的要求。
文档编号H05K3/00GK1886030SQ20061002867
公开日2006年12月27日 申请日期2006年7月6日 优先权日2006年7月6日
发明者崔晓莉, 沈杰, 杨锡良, 章壮健 申请人:复旦大学