塑料基材上选择性形成金属的结构及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种在塑料基材表面形成紧密和精密金属图案的结构和方法，其结构由塑胶基材和镍或锌或氧化锡铟材料及后续的在其上沉积的金属共三层材料构成。其中镍和锌或者氧化锡铟材料是用激光照射塑胶基材，分解预先加入到塑胶中的添加剂，再用还原性化学镀处理而形成。其制造方法是采用激光来选择性扫描塑胶基材。本发明专利技术特征在于添加剂不采用含铜氧化物、铜螯合物、铜络合物、尖晶石结构的金属氧化物，而采用环保的无毒的含镍和锌的无机盐、氧化锡铟材料，用偶联剂包覆改性制核壳结构的添加剂，加入到塑料中制成激光复合塑料。用激光分解添加剂壳部分释放出核中有效成分，本发明专利技术属于电子、电器领域基于新材料的先进组装、制造技术。用于制造手机天线、透明灯具部件、汽车部件、立体电路等制品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在塑料制品表面形成紧密和精密金属图案的结构和方法，特别涉及激光诱导使塑料表面选择性金属化，属于电子、电器领域基于新材料的先进组装、制造技术。
技术介绍
非金属材料,例如塑胶表面选择性形成导电图案,称为三维模塑(3D-MID)技术，可以制成三维天线、立体电路制品，开始成为一类新型的时尚的制造技术。行业中公知有德国LPKF公司激光直接成型(LDS)技术。例如莫仕公司(Molex) 2009年官称，俥用LDS抟术牛产的丰机天线已经汰到2千万件。其采用一种含有机金属络合物的塑胶原料注塑成制品，然后激光诱导分解出金属粒子，再化学镀增厚导电层，实现选择性金属化。专利CN1518850A公 开了德国LPKF激光和电子股份公司之导体轨道结构及其制造方法。采用尖晶石结构的较高阶氧化物或者类似尖晶石结构的金属氧化物或者其混合物，或者再混合金属螯合物来构成核心添加剂，加入到塑胶中，激光照射直接分解出金属晶核。专利CN1272892公开了一种方法，即采用重金属络合物，渗透到非金属基材表面，然后用激光诱导分解出金属粒子，再在还原槽中增厚导电层，实现选择性金属化。专利CN101634018，公布了比亚迪股份有限公司专利“一种用于塑料基材的选择性化学镀方法”，采用导电浆料涂覆在基材表面，干后再激光蚀刻和化学镀，形成导电层。专利CN101851431A，公布了比亚迪股份有限公司专利“一种塑料组合物及塑料表面金属化方法”，采用金属螯合物参杂到塑胶基材中，用激光分解金属螯合物，分解出金属，再化学镀增厚金属层，完成金属化。专利CN101859613A，公布了周红卫专利技术专利“立体电路制造工艺及激光塑胶原料的复合组份、制造方法”，采用有机金属化合物添加到塑料中，用注塑或者SLS(分层制造技术)成型后，激光诱导分解出铜，再化学镀增厚金属层，实现金属图案并制成立体电路。专利CN1470677A，公布了 “塑料表面激光雕刻电镀的方法”，采用透明塑料结合涂覆导电的金属膜材料，用激光雕刻，再后处理形成金属图案。上述专利，都是在非金属材料上激光诱导选择性形成金属导电结构。专利CN1518850A强调采用的一种金属氧化物，可以直接激光分离出重金属晶核。但是这类材料，例如铬酸铜，含有不环保的铬。且这类材料可选择的种类少，导致添加剂贵。其专利之权利要求3进一步限定了一个权益要求是这类无机氧化物含有铜。且在说明书中强调含有铜是有好处的。但是含铜的氧化物都是深颜色的，部分有毒，如氧化亚铜用于制船底防污漆(杀死低级海生动物)。这类铜的无机物添加在塑料中，制成的制品是不适合用于浅色，例如白色、无毒的消产品的、透明灯具用塑胶材料等。类似的是，以上列举的其他专利之权益要求和说明书、实施实例都涉及了铜的化合物。上述专利技术还有一个共同缺点是化学镀、电镀增厚金属层所耗用的药水品种多，流程长。例如铜上要电镀镍、再电镀金，三元合金电镀槽含水清洗，有十几道工序。不环保且导致成本上扬；且激光裂解铜的化合物，在高温下分解出金属铜，往往是微纳米级的，同时也会容易氧化，再经过化学药水还原处理形成铜，消耗药水多，并不经济。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种新的塑料基材表面金属化结构和方法。本专利技术目的之一·是提出一种塑料基材选择性导电结构和实现方法，这种结构虽然与其他专利所述一样含塑料基材、金属层、后续增厚的金属层。但是金属层中不含铜。由于不含铜，带来后续化学镀流程的缩短。此目的是通过如下方式实现:选择合适的含金属镍或锌的无机盐或者氧化锡锑作为添加剂，加入塑料基材中，构成激光复合塑料，使得后续的化学镀等工序流程缩短、产品性价比提高。为此，本专利技术不选取LPKF-LDS配套的激光塑料、化学镀液体和专利CN1518850A、专利CN1272892、专利CN101634018、专利 CN101851431A、专利 CN101859613A、专利 CN1470677A 等所描述的尖晶石结构金属氧化物、有机金属化合物、重金属络合物、有机金属络合物、金属螯合物等等材料。而是选用不含有铜的，含有镍或锌的金属无机盐，经过偶联剂包覆处理，形成核壳结构，激光主要裂解外壳之偶联剂，并诱发无机盐的光热反应，这种反应若使得镍或者锌盐或者氧化锡锑往容易被还原出金属的方向变化是有益的，也是偶联剂改性处理和选择镍或者锌的无机盐或者氧化锡锑的依据。所述的含有镍或锌的金属无机盐或者氧化锡锑经过偶联剂改性处理后渗杂到塑料中，例如共混造粒、混合等公知方式。制成激光复合材料，并用传统公知方式成型成激光复合材料制品。在所述的激光复合材料制品上，激光扫描所需要的图案，激光的能量高于所添加改性无机盐核壳结构分解温度。激光扫描图案，再化学镀或者直接电镀增厚导电层。由于采用的改性的含镍或者锌的无机盐或者氧化锡锑，在激光活化过程中，裸露的镍或锌无机盐或者氧化锡锑直接化学镀增厚镍或者镀金，节省了预先镀铜的工序，使得化学镀流程缩短。在通讯产业中，用于直接制造手机天线时候，无化学铜直接镀厚镍是一种性价比高的工艺。由于添加剂是采用核壳结构，有效成分是核心，核壳部分是偶联剂等包覆层，激光分解核壳部分释放出有效成分，有效成分也可以在激光作用下进一步朝有利于化学还原成金属的物性变化，使得添加剂在激光处理下金属化原理与所列举的其他专利技术专利不同，拓展了无机盐种类，降低了成本。本专利技术的第二个目的是要拓展塑料基材的种类，使得浅色的、透明、半透明的塑料基材也能够在其上选择性金属化。实现此目的的方式，采用了不含铜的化合物，例如锌化合物，其颜色是浅色的，有些锌的化合物是半透明的，氧化锡锑是透明的。本专利技术还有一个目的是采取绿色环保的材料体系，实现塑料基材上选择性金属结构。不含铬元素，如不采用尖晶石结构的重铬酸铜、铜氧化物等添加剂。而用无毒的含镍或锌的无机盐或者氧化锡锑，并在制造过程中，采取包覆方式，对金属元素进行遮蔽，降低金属元素的活性。具体实施方式本
技术实现思路
是通过如下方式实施:第一步在塑料基材中添加改性的含金属镍或者锌的无机盐或者氧化锡锑制成激光复合材料。本专利技术塑料基材可选择:热塑性塑料，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)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephathalate, PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephathalate PET)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone, PEEK)、聚酸亚胺(Po本文档来自技高网...

【技术保护点】
在塑料基材表面选择性沉积紧密和精密金属的结构由三层材料组成，并通过激光扫描和后序化学镀、电镀工艺实现，其结构：(1)第一层：塑料基材(2)第二层：金属镍、锌或者氧化锡锑(3)第三层：后续在金属镍、锌、氧化锡锑上再电化学方法增厚的金属化层构成。其特征在于，在塑料基材中添加一种添加剂：含金属镍或者锌的经过改性的无机盐或者改性的氧化锡锑。添加剂在280度高温下稳定不分解，在含水的酸性和碱性电镀液中稳定不溶解。

【技术特征摘要】
1.塑料基材表面选择性沉积紧密和精密金属的结构由三层材料组成，并通过激光扫描和后序化学镀、电镀工艺实现，其结构: (I)第一层:塑料基材(2)第二层:金属镍、锌或者氧化锡锑(3)第三层:后续在金属镍、锌、氧化锡锑上再电化学方法增厚的金属化层构成。其特征在于，在塑料基材中添加一种添加剂:含金属镍或者锌的经过改性的无机盐或者改性的氧化锡锑。添加剂在280度高温下稳定不分解，在含水的酸性和碱性电镀液中稳定不溶解。2.按权利要求1所述的塑料基材上的选择性金属结构，其特征在于，塑料基材中的添加剂是经过偶联剂改性的含金属镍或者锌的无机盐或氧化锡锑，在280度高温下稳定不分解，在含水的酸性和碱性电镀液中稳定不溶解，其中无机盐或氧化锡锑与偶联剂形成核壳结构。3.按权利要求1所述的塑料基材选择性形成的导电金属三层结构，其特征在于，其中初始在塑料基材表面形成的金属镍、锌或氧化锡锑是通过激光扫描塑料基材，在光和热诱导下，添加剂表层包覆层，即核壳部分被分解，核中含镍或锌的无机盐或氧化锡锑裸露出来，再通过化学药水还原处理而形成的。激光扫描部分通过这种方式形成导电金属层，没有扫描部分还保留原来物性，用激光扫描选择金属层结构的有和无。4.按权利要求1和其后续的权 利要求中的选择性金属结构，其特征在于，第一层塑料基材是热塑性塑料。5.按权利要求1和其后续的权利要求中的选择性金属结构，其特征在于热塑性塑料包括透明、半透明热塑性塑料。6.按权利要求1和其后续的权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周红卫，
申请(专利权)人：深圳市微航磁电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：