一种聚四氟乙烯柔性导电线路的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚四氟乙烯柔性导电线路的制备方法，该方法是首先利用浓度较低萘钠处理液的化学刻蚀效应和紫外脉冲激光刻蚀效应的协同作用，使得激光刻蚀线路图案区域呈现良好的亲水润湿特性，而激光刻蚀线路图案之外呈现疏水性。在激光刻蚀后PTFE柔性基板上表面涂覆金属离子或金属络离子活化液，活化液会迅速润湿激光刻蚀线路图案，最后经过化学镀处理，实现聚四氟乙烯柔性导电线路的制备。由此解决了现有技术中PTFE柔性导电线路的制备难以实现，以及制备条件苛刻，工艺步骤繁琐，工业应用价值不高的问题。应用价值不高的问题。应用价值不高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种聚四氟乙烯柔性导电线路的制备方法


[0001]本专利技术属于激光表面处理和化学刻蚀处理联合的应用领域，更具体地，涉及一种聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene, PTFE）柔性导电线路的制备方法。

技术介绍

[0002]柔性导电线路因具有柔性好、质量轻以及可弯曲特性，而成为制备柔性电子器件的关键，其在可穿戴电子设备、柔性器材、柔性显示器、柔性皮肤、运动监测等领域存在较广泛的应用。
[0003]PTFE薄膜是一类由碳和氟两种元素以共价键相结合而成的全氟化直链高分子化合物，其具有良好的耐化学腐蚀性、耐老化性、良好润滑性和抗辐射性能，同时还具有较为优异的耐高低温性，可在
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250 ~260℃温度范围内长期工作，早已被广泛的应用于电子工程、航空航天、汽车制造等众多领域，尤其是其拥有介电常数小、介电损耗低、吸水率低的优势，使其成为制备高频柔性印制电路板中一种最为合适的材料。传统制备柔性电路的方法主要有丝网印刷技术、凹版印刷技术、微接触印刷技术、喷墨打印技术等等。但是，由于聚四氟乙烯表面能极低，表面呈现本征超疏水性能，不易润湿，属于不粘材料，因此，很难利用这些技术，在PTFE薄膜表面构建柔性导电线路，极大限制其在柔性电子器件方面的应用。
[0004]相对于这些制备技术上而言，激光加工技术具有区域选择性好、可加工材料广泛、非接触、污染小等众多的优点，尤其是其可以通过电脑软件进行精密的控制，使其在柔性导电线路制备上的优势明显。
[0005]目前，已有Lin等人在杂志（Journal of Adhesion Science and Technology, 2000, 14(1): 1
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14）上报道采用萘钠四氢呋喃溶液对PTFE表面处理后，再进行化学镀铜，发现萘钠溶液的处理可有效改善了PTFE表面的润湿特性，提高了PTFE与表面金属铜层间的结合强度。但由于该制备方式不存在区域选择性，导致其难以应用于导电线路的制备中。Niino等人在杂志（Applied surface science, 1996, 96: 550
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557）上提出利用193 nm ArF准分子激光的改性并结合化学镀的方法在PTFE实现了金属化，但该制备技术需先将被制备的PTFE置于真空环境，然后再向其中通入肼气（剧毒），实验条件苛刻且危险系数高，工业生产应用价值不高。Mochizuki等人在杂志(MRS Online Proceedings Library, 2004, 843)发表了先利用Xe2准分子灯在臭氧中辐照PTFE，使其表面呈现亲水性，然后再将其置于CuSO4溶液并在193 nm ArF准分子激光作用下诱导产生铜原子，最后将改性后PTFE置于化学镀液进行镀铜。该制备工艺可在PTFE表面制备得到铜层电子线路，但同样需要在真空条件下进行操作，条件较为苛刻，工业应用价值受限较大。P
é
rez等人在杂志（Indian Journal of Materials Science,2016,2016:1
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4）上提出采用等离子技术先对PTFE表面积进行处理，然后再进行化学镀铜，可以使得PTFE表面铜层结合强度达到3.82Mpa。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种聚四氟乙烯柔性导电线
路的制备方法。首先，将一定厚度PTFE薄膜置于石英槽中，并在PTFE表面覆盖一薄石英玻璃片，接着，将预先配置好的萘钠处理液注入到石英槽中，使的PTFE表面与石英玻璃片间形成一薄薄的液体层，然后，使用激光进行处理，最后经过化学镀，实现PTFE柔性导电线路的制备。以此来解决现有技术中PTFE柔性导电线路难以实现制备，以及制备条件苛刻，工艺步骤繁琐，工业应用价值不高的问题。
[0007]为了实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种聚四氟乙烯柔性导电线路的制备方法，包括如下步骤：（1）萘钠处理液的配置：以四氢吠喃、精萘和金属钠作为原材料，配置一定浓度的萘纳处理液。
[0008]（2）PTFE薄膜的放置及萘钠处理液的注入：选择一定厚度的PTFE薄膜，将其平铺于石英槽底部，要求其表面平整，然后，将（1）中配置的适量萘钠处理液注入到PTFE表面，接着，再将石英玻璃片覆盖在萘纳处理液上方。
[0009]（3）激光加工处理：依照所设定的线路图案，使用激光对（2）中PTFE表面进行加工处理，激光加工时，利用激光刻蚀效应和萘纳处理液的化学刻蚀效应的协同作用，使得激光刻蚀区域呈现出良好的亲水润湿特性，而激光未刻蚀区域依然呈现疏水性能。
[0010]（4）清洗：分别使用自来水和蒸馏水，将（3）加工后的PTFE薄膜清洗干净。
[0011]（5）预置活化剂：将含有金属离子或金属络离子的溶液预置在步骤（4）获得的PTFE薄膜的表面，金属离子或金属络离子的溶液会迅速的润湿激光刻蚀线路图案。
[0012]（6）化学镀：将步骤（5）中处理后的PTFE柔性薄膜置于化学镀液中沉积金属层，从而获得了PTFE柔性导电线路。
[0013]优选地，步骤（1）中所用萘钠处理液的浓度为0.05
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0.25mol/L。
[0014]优选地，步骤（2）中石英玻璃片的厚度优选为0.2mm
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0.6mm。
[0015]优选地，步骤（2）中石英玻璃片与PTFE薄膜间的萘钠处理液厚度优选为0.50
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1.00mm。
[0016]优选地，步骤（2）中石英玻璃片与PTFE间的萘钠处理液不能夹杂有气泡。
[0017]优选地，步骤（3）中所用激光为紫外波段脉冲激光，所述脉冲激光功率优选为4W
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12W，激光扫描速率优选为500
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1000 mm/s，扫描间距优选为5
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40 μm，激光脉冲频率优选为50KHz
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20MHz。
[0018]步骤（2）和步骤（3）中PTFE薄膜被萘纳处理液浸泡时间优选为1
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3min。
[0019]优选地，步骤（4）中所述清洗的具体步骤为：将步骤（3）获得的激光加工处理后的PTFE置于自来水和蒸馏水中分别漂洗处理20
‑
300 s。
[0020]优选地，步骤（5）所述金属离子或金属络离子的溶液为铝、铜、锌、镍、铁、猛、钼、金、钌、钨、铑、银中的一种或多种离子或其络离子组成的溶液，所述金属离子或金属络离子的浓度优选为0.04
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2.00 mol/L。
[0021]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：（1）与采用准分子激光制备技术相比较，本专利技术无需处于真空环境，或处于某种化学物质气氛中，操作方便简单，更适合应用到工业领域的生产。
[0022]（2）萘钠溶液处理PTFE的效果虽然较好，但难以实现区域选择性改性，本专利技术通过...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯柔性导电线路的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）萘钠处理液的配置：以四氢吠喃、精萘和金属钠作为原材料，配置一定浓度的萘纳处理液；（2）PTFE薄膜的放置及萘钠处理液的注入：选择一定厚度的PTFE薄膜，将其平铺于石英槽底部，要求其表面平整，然后，将（1）中配置的适量萘钠处理液注入到PTFE表面，接着，再将石英玻璃片覆盖在萘纳处理液上方；（3）激光加工处理：依照所设定的线路图案，使用激光对（2）中PTFE表面进行加工处理，激光加工时，利用激光刻蚀效应和萘纳处理液的化学刻蚀效应的协同作用，使得激光刻蚀区域呈现出良好的亲水润湿特性，而激光未刻蚀区域依然呈现疏水性能；（4）清洗：分别使用自来水和蒸馏水，将（3）加工后的PTFE薄膜清洗干净；（5）预置活化剂：将含有金属离子或金属络离子的溶液预置在步骤（4）获得的PTFE薄膜的表面，金属离子或金属络离子的溶液会迅速的润湿激光刻蚀线路图案；（6）化学镀：将步骤（5）中处理后的PTFE柔性薄膜置于化学镀液中沉积金属层，从而获得了PTFE柔性导电线路。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中所用萘钠处理液的浓度为0.05
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0.25mol/L。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中石英玻璃片的厚度为0.2mm
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0.6mm。4.如权利要求1所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦中立，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：