塑料基材上選擇性形成金屬的結構及制造方法技術

本發明專利技術涉及一種在塑料基材表面形成緊密和精密金屬圖案的結構和方法，其結構由塑膠基材和鎳或鋅或氧化錫銦材料及后續的在其上沉積的金屬共三層材料構成。其中鎳和鋅或者氧化錫銦材料是用激光照射塑膠基材，分解預先加入到塑膠中的添加劑，再用還原性化學鍍處理而形成。其制造方法是采用激光來選擇性掃描塑膠基材。本發明專利技術特征在于添加劑不采用含銅氧化物、銅螯合物、銅絡合物、尖晶石結構的金屬氧化物，而采用環保的無毒的含鎳和鋅的無機鹽、氧化錫銦材料，用偶聯劑包覆改性制核殼結構的添加劑，加入到塑料中制成激光復合塑料。用激光分解添加劑殼部分釋放出核中有效成分，本發明專利技術屬于電子、電器領域基于新材料的先進組裝、制造技術。用于制造手機天線、透明燈具部件、汽車部件、立體電路等制品。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及在塑料制品表面形成緊密和精密金屬圖案的結構和方法，特別涉及激光誘導使塑料表面選擇性金屬化，屬于電子、電器領域基于新材料的先進組裝、制造技術。
技術介紹
非金屬材料,例如塑膠表面選擇性形成導電圖案,稱為三維模塑(3D-MID)技術，可以制成三維天線、立體電路制品，開始成為一類新型的時尚的制造技術。行業中公知有德國LPKF公司激光直接成型(LDS)技術。例如莫仕公司(Molex) 2009年官稱，俥用LDS摶術牛產的豐機天線已經汰到2千萬件。其采用一種含有機金屬絡合物的塑膠原料注塑成制品，然后激光誘導分解出金屬粒子，再化學鍍增厚導電層，實現選擇性金屬化。專利CN1518850A公 開了德國LPKF激光和電子股份公司之導體軌道結構及其制造方法。采用尖晶石結構的較高階氧化物或者類似尖晶石結構的金屬氧化物或者其混合物，或者再混合金屬螯合物來構成核心添加劑，加入到塑膠中，激光照射直接分解出金屬晶核。專利CN1272892公開了一種方法，即采用重金屬絡合物，滲透到非金屬基材表面，然后用激光誘導分解出金屬粒子，再在還原槽中增厚導電層，實現選擇性金屬化。專利CN101634018，公布了比亞迪股份有限公司專利“一種用于塑料基材的選擇性化學鍍方法”，采用導電漿料涂覆在基材表面，干后再激光蝕刻和化學鍍，形成導電層。專利CN101851431A，公布了比亞迪股份有限公司專利“一種塑料組合物及塑料表面金屬化方法”，采用金屬螯合物參雜到塑膠基材中，用激光分解金屬螯合物，分解出金屬，再化學鍍增厚金屬層，完成金屬化。專利CN101859613A，公布了周紅衛專利技術專利“立體電路制造工藝及激光塑膠原料的復合組份、制造方法”，采用有機金屬化合物添加到塑料中，用注塑或者SLS(分層制造技術)成型后，激光誘導分解出銅，再化學鍍增厚金屬層，實現金屬圖案并制成立體電路。專利CN1470677A，公布了 “塑料表面激光雕刻電鍍的方法”，采用透明塑料結合涂覆導電的金屬膜材料，用激光雕刻，再后處理形成金屬圖案。上述專利，都是在非金屬材料上激光誘導選擇性形成金屬導電結構。專利CN1518850A強調采用的一種金屬氧化物，可以直接激光分離出重金屬晶核。但是這類材料，例如鉻酸銅，含有不環保的鉻。且這類材料可選擇的種類少，導致添加劑貴。其專利之權利要求3進一步限定了一個權益要求是這類無機氧化物含有銅。且在說明書中強調含有銅是有好處的。但是含銅的氧化物都是深顏色的，部分有毒，如氧化亞銅用于制船底防污漆(殺死低級海生動物)。這類銅的無機物添加在塑料中，制成的制品是不適合用于淺色，例如白色、無毒的消產品的、透明燈具用塑膠材料等。類似的是，以上列舉的其他專利之權益要求和說明書、實施實例都涉及了銅的化合物。上述專利技術還有一個共同缺點是化學鍍、電鍍增厚金屬層所耗用的藥水品種多，流程長。例如銅上要電鍍鎳、再電鍍金，三元合金電鍍槽含水清洗，有十幾道工序。不環保且導致成本上揚；且激光裂解銅的化合物，在高溫下分解出金屬銅，往往是微納米級的，同時也會容易氧化，再經過化學藥水還原處理形成銅，消耗藥水多，并不經濟。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提出了一種新的塑料基材表面金屬化結構和方法。本專利技術目的之一·是提出一種塑料基材選擇性導電結構和實現方法，這種結構雖然與其他專利所述一樣含塑料基材、金屬層、后續增厚的金屬層。但是金屬層中不含銅。由于不含銅，帶來后續化學鍍流程的縮短。此目的是通過如下方式實現:選擇合適的含金屬鎳或鋅的無機鹽或者氧化錫銻作為添加劑，加入塑料基材中，構成激光復合塑料，使得后續的化學鍍等工序流程縮短、產品性價比提高。為此，本專利技術不選取LPKF-LDS配套的激光塑料、化學鍍液體和專利CN1518850A、專利CN1272892、專利CN101634018、專利 CN101851431A、專利 CN101859613A、專利 CN1470677A 等所描述的尖晶石結構金屬氧化物、有機金屬化合物、重金屬絡合物、有機金屬絡合物、金屬螯合物等等材料。而是選用不含有銅的，含有鎳或鋅的金屬無機鹽，經過偶聯劑包覆處理，形成核殼結構，激光主要裂解外殼之偶聯劑，并誘發無機鹽的光熱反應，這種反應若使得鎳或者鋅鹽或者氧化錫銻往容易被還原出金屬的方向變化是有益的，也是偶聯劑改性處理和選擇鎳或者鋅的無機鹽或者氧化錫銻的依據。所述的含有鎳或鋅的金屬無機鹽或者氧化錫銻經過偶聯劑改性處理后滲雜到塑料中，例如共混造粒、混合等公知方式。制成激光復合材料，并用傳統公知方式成型成激光復合材料制品。在所述的激光復合材料制品上，激光掃描所需要的圖案，激光的能量高于所添加改性無機鹽核殼結構分解溫度。激光掃描圖案，再化學鍍或者直接電鍍增厚導電層。由于采用的改性的含鎳或者鋅的無機鹽或者氧化錫銻，在激光活化過程中，裸露的鎳或鋅無機鹽或者氧化錫銻直接化學鍍增厚鎳或者鍍金，節省了預先鍍銅的工序，使得化學鍍流程縮短。在通訊產業中，用于直接制造手機天線時候，無化學銅直接鍍厚鎳是一種性價比高的工藝。由于添加劑是采用核殼結構，有效成分是核心，核殼部分是偶聯劑等包覆層，激光分解核殼部分釋放出有效成分，有效成分也可以在激光作用下進一步朝有利于化學還原成金屬的物性變化，使得添加劑在激光處理下金屬化原理與所列舉的其他專利技術專利不同，拓展了無機鹽種類，降低了成本。本專利技術的第二個目的是要拓展塑料基材的種類，使得淺色的、透明、半透明的塑料基材也能夠在其上選擇性金屬化。實現此目的的方式，采用了不含銅的化合物，例如鋅化合物，其顏色是淺色的，有些鋅的化合物是半透明的，氧化錫銻是透明的。本專利技術還有一個目的是采取綠色環保的材料體系，實現塑料基材上選擇性金屬結構。不含鉻元素，如不采用尖晶石結構的重鉻酸銅、銅氧化物等添加劑。而用無毒的含鎳或鋅的無機鹽或者氧化錫銻，并在制造過程中，采取包覆方式，對金屬元素進行遮蔽，降低金屬元素的活性。具體實施方式本
技術實現思路
是通過如下方式實施:第一步在塑料基材中添加改性的含金屬鎳或者鋅的無機鹽或者氧化錫銻制成激光復合材料。本專利技術塑料基材可選擇:熱塑性塑料，如:聚乙烯(Polyethylene, PE含HDPE、LDPE)、聚丙稀(Polypropylene,· PP)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride, PVC)、聚苯乙烯(Polystyrene, PS)、丙烯臆-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile butadiene styrene,ABS)、)聚酰胺(Polyamide, PA，含 PA6、PA66、PA6T、PA11、PA12、PA1010、PA610、PA1212 等系列)、聚甲醒(Polyoxymethylene, POM)、聚碳酸脂(Polyethylene, PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate, PMMA)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephathalate, PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephathalate PET)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone, PEEK)、聚酸亞胺(Po本文檔來自技高網...

【技術保護點】
在塑料基材表面選擇性沉積緊密和精密金屬的結構由三層材料組成，并通過激光掃描和后序化學鍍、電鍍工藝實現，其結構：(1)第一層：塑料基材(2)第二層：金屬鎳、鋅或者氧化錫銻(3)第三層：后續在金屬鎳、鋅、氧化錫銻上再電化學方法增厚的金屬化層構成。其特征在于，在塑料基材中添加一種添加劑：含金屬鎳或者鋅的經過改性的無機鹽或者改性的氧化錫銻。添加劑在280度高溫下穩定不分解，在含水的酸性和堿性電鍍液中穩定不溶解。

【技術特征摘要】
1.塑料基材表面選擇性沉積緊密和精密金屬的結構由三層材料組成，并通過激光掃描和后序化學鍍、電鍍工藝實現，其結構: (I)第一層:塑料基材(2)第二層:金屬鎳、鋅或者氧化錫銻(3)第三層:后續在金屬鎳、鋅、氧化錫銻上再電化學方法增厚的金屬化層構成。其特征在于，在塑料基材中添加一種添加劑:含金屬鎳或者鋅的經過改性的無機鹽或者改性的氧化錫銻。添加劑在280度高溫下穩定不分解，在含水的酸性和堿性電鍍液中穩定不溶解。2.按權利要求1所述的塑料基材上的選擇性金屬結構，其特征在于，塑料基材中的添加劑是經過偶聯劑改性的含金屬鎳或者鋅的無機鹽或氧化錫銻，在280度高溫下穩定不分解，在含水的酸性和堿性電鍍液中穩定不溶解，其中無機鹽或氧化錫銻與偶聯劑形成核殼結構。3.按權利要求1所述的塑料基材選擇性形成的導電金屬三層結構，其特征在于，其中初始在塑料基材表面形成的金屬鎳、鋅或氧化錫銻是通過激光掃描塑料基材，在光和熱誘導下，添加劑表層包覆層，即核殼部分被分解，核中含鎳或鋅的無機鹽或氧化錫銻裸露出來，再通過化學藥水還原處理而形成的。激光掃描部分通過這種方式形成導電金屬層，沒有掃描部分還保留原來物性，用激光掃描選擇金屬層結構的有和無。4.按權利要求1和其后續的權 利要求中的選擇性金屬結構，其特征在于，第一層塑料基材是熱塑性塑料。5.按權利要求1和其后續的權利要求中的選擇性金屬結構，其特征在于熱塑性塑料包括透明、半透明熱塑性塑料。6.按權利要求1和其后續的權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周紅衛，
申請(專利權)人：深圳市微航磁電技術有限公司，
類型：發明
國別省市：