專利名稱：圖案化金屬線路的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子制造領(lǐng)域，特別涉及圖案化金屬線路的制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
在絕緣基材上制備金屬線路是電子/微電子工業(yè)中非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，近年來，隨著微電子及半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，人們對金屬線路的要求日益提高，同時(shí)對環(huán)保的需要以及低成本制造技術(shù)的追求極大地激發(fā)了研究者對開發(fā)新型金屬線路制備技術(shù)的積極性。傳統(tǒng)工藝為光刻后蝕刻掉未被光刻膠覆蓋的金屬而形成線路，這種“減法”工藝造成金屬浪費(fèi)、成本上升、以及環(huán)境污染等多種問題，且隨著電子器件逐漸向小型化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的“減法”工藝很難滿足線路精細(xì)化的要求。同時(shí)，透明導(dǎo)電薄膜一般可分為圖案化及非圖案化兩種，前者可通過形成一定形狀的金屬線路網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)。目前作為市場主導(dǎo)的透明導(dǎo)電薄膜氧化銦錫(ITO)薄膜存在質(zhì)脆且缺乏柔韌性、工藝成本高、銦價(jià)格高昂且資源有限等問題，迫切需要開發(fā)新型的柔性導(dǎo)電透明薄膜以滿足未來光電器件發(fā)展的需求。常見的制備圖案化透明導(dǎo)電薄膜的方法有噴墨打印、平板印刷、輥對輥印刷等。其制作方式通常為將粒徑在納米量級的材料如銀納米線等制備成導(dǎo)電墨水，然后將導(dǎo)電墨水印刷在柔性透明基底表面，經(jīng)燒結(jié)后形成所需的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)線條寬度在人眼的分辨率以下，無線條的區(qū)域?yàn)橥腹鈪^(qū)域。通過改變線條的寬度、間距及幾何形狀可以在一定范圍內(nèi)控制透明導(dǎo)電膜的表面方阻和透光率。但是使用印刷技術(shù)制作導(dǎo)線網(wǎng)格需預(yù)先制備微納米量級導(dǎo)電油墨，且需要通過燒結(jié)的方式來形成導(dǎo)通線路。而微納米材料外圍包覆的穩(wěn)定劑通常需要在250° C的高溫才能分解脫附，為了獲得較好的電導(dǎo)率，目前油墨燒結(jié)溫度高，不適用于一些價(jià)格便宜、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低的聚合物基底，而降低燒結(jié)溫度因穩(wěn)定劑的殘留又將犧牲薄膜的電導(dǎo)率。另外通過印刷的方式很難將膜層厚度控制在較低的納米量級，而導(dǎo)電網(wǎng)格又是裸露在基底表面的突起物，從而使得產(chǎn)品表面粗糙度增加，且燒結(jié)后導(dǎo)電線路與基底粘附不牢，在彎折時(shí)易出現(xiàn)電導(dǎo)率劇變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種圖案化金屬線路的制備方法，使得在室溫下無需燒結(jié)即可實(shí)現(xiàn)圖案化導(dǎo)電薄膜或精細(xì)電路的制備，而且在滿足薄膜導(dǎo)電率和透光率要求的同時(shí)，能實(shí)現(xiàn)金屬導(dǎo)線與不同基底的有效粘附，并有效改善薄膜表面的粗糙度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種圖案化金屬線路的制備方法，包含以下步驟:提供一基底；利用配制的活化液和光刻或印刷技術(shù)，在所述基底上制備圖案化多巴胺類基底表面；其中，在所述活化液中加入有多巴胺類物質(zhì)；將所述圖案化的基底置于金屬鍍液中， 在所述基底表面裸露有多巴胺類物質(zhì)的地方沉積一層金屬；所述金屬鍍液中加入有還原劑；所述圖案化金屬線路為圖案化導(dǎo)電薄膜或精細(xì)線路；其中，如果待制備的圖案化導(dǎo)電薄膜為單面圖案化導(dǎo)電薄膜，則在所述基底上制備圖案化多巴胺類基底表面的步驟中，在所述基底的一面涂上無法與金屬反應(yīng)的阻擋層后再在該基底的另一面制備所述圖案化多巴胺類基底表面；或者，在將所述圖案化的基底置于金屬鍍液中的步驟前，將基底的未圖案化的一面涂上所述阻擋層。本發(fā)明實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過光刻(或印刷)技術(shù)和配制的活化液在基底上形成一層圖案化多巴胺類物質(zhì)納米薄膜，再將圖案化的基底置于金屬鍍液中，利用多巴胺類物質(zhì)優(yōu)異的粘附性及還原性，在薄膜表面多巴胺類物質(zhì)裸露處沉積一層金屬。由于多巴胺類物質(zhì)特有的粘附性和還原性使得金屬只在多巴胺類物質(zhì)裸露處生成從而實(shí)現(xiàn)基底表面金屬選擇性沉積，且在化學(xué)鍍時(shí)無需另外敏化或生成種子層，工藝簡潔耗時(shí)短，對環(huán)境友好，金屬層與基底粘附牢固。另外，由于多巴胺類物質(zhì)可在非常溫和的條件下沉積于多種材質(zhì)表面，所以適用于多種基底，且整個(gè)過程在常溫進(jìn)行。而且，由于金屬鍍液中加入有還原劑，因此在進(jìn)行化學(xué)鍍金屬時(shí)，保證了金屬膜的連續(xù)性及導(dǎo)電性。另外，由于金屬線厚度可在納米至微米量級調(diào)控，既能滿足改善導(dǎo)電薄膜表面粗糙度的需求，也能滿足精細(xì)導(dǎo)電線路須具備一定厚度的要求。需要說明的是，當(dāng)待制備的圖案化導(dǎo)電薄膜為單面圖案化導(dǎo)電薄膜時(shí)，在基底的一面涂上無法與金屬反應(yīng)的阻擋層后再在該基底的另一面制備圖案化多巴胺類基底表面；或者，在將圖案化的基底置于金屬鍍液中的步驟前，將基底的未圖案化的一面涂上所述阻擋層，以免在后續(xù)的化學(xué)鍍中另一面也沉積一層金屬，進(jìn)一步避免了金屬浪費(fèi)。優(yōu)選地，還原劑為以下之一或其任意組合的混合物:葡萄糖、甲醛、酒石酸、酒石酸鉀鈉、二甲基胺基硼烷、硼氫化鈉、二鹽酸肼、硫酸肼、肼、次磷酸鈉、乙醛酸、蘋果酸、次亞磷酸鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、抗壞血酸、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇、戊二醛。優(yōu)選地，金屬鍍液為商品化金屬鍍液，或者，所述金屬鍍液由以下組分組成:金屬鹽、溶劑水、還原劑、添加劑；其中，所述金屬鹽為銅鹽，銀鹽及其他金屬鹽。使得本發(fā)明實(shí)施方式具備廣泛的應(yīng)用場景。優(yōu)選地，添加劑為以下之一或其任意組合的混合物:乙醇、甲醇、乙二胺四乙酸二納、乙二胺、三乙醇胺、硫脲、聯(lián)吡啶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉、檸檬酸鈉、乙酸鈉、焦磷酸納、亞鐵氰化鉀、硫酸鉛、硫酸銨、乳酸、丁二酸、檸檬酸、丙酸、羥基乙酸、硼酸、酒石酸鹽、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水。使得添加劑具有穩(wěn)定鍍液、調(diào)控鍍層性質(zhì)、調(diào)整鍍銀工藝條件等特性。優(yōu)選地，光刻技術(shù)包含以下任意一種光刻技術(shù):紫外光刻、極紫外光刻、電子束光亥IJ、離子束光刻、X射線光刻及壓印光刻；所述壓印光刻包括熱壓印、紫外固化納米壓印和微接觸印刷。由于微接觸印刷可以類似于印章一樣把涂于其上的物質(zhì)直接印在基底上，因此工藝相比傳統(tǒng)的更簡潔，得到的最小線寬越小，尤其適用于低于幾百納米，線路肉眼不可見的場景。優(yōu)選地，印刷技術(shù)包含以下任意一種:打印、絲網(wǎng)印刷、噴墨打印、凸版印刷、凹版印刷、平板印刷、熱轉(zhuǎn)移印刷、靜電復(fù)印、 輥對輥印刷。優(yōu)選地，基底為透明，半透明或不透明的柔性或硬性物質(zhì)。使得本發(fā)明可應(yīng)用于金屬網(wǎng)格透明金屬線路的制備，從而應(yīng)用在太陽能，OLED，顯示器，光學(xué)器件，封裝，IC制造，PCB制造等行業(yè)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的圖案化金屬線路的制備方法流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中的利用傳統(tǒng)光刻工藝圖案化金屬線路的工藝示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中的利用模板壓印技術(shù)制備金屬線路圖形的工藝不意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中制備的透明導(dǎo)電薄膜的金屬網(wǎng)格的光學(xué)顯微鏡照片；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中制備的透明導(dǎo)電薄膜的金屬網(wǎng)格局部的SEM圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中制備的精細(xì)線路的光學(xué)顯微鏡照片；圖7是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中制備的精細(xì)線路局部SHM圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的圖案化金屬線路的制備方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種圖案化金屬線路的制備方法，如制備透明導(dǎo)電薄膜或精細(xì)線路。具體流程如圖1所示。在步驟101中，提供一基底。該基底可以為透明，半透明或不透明的柔性或硬性物質(zhì)。另外，對基底需要進(jìn)行前處理，清洗干凈并干燥。在本實(shí)施方式中，基底形態(tài)包括但不限于片狀等，同時(shí)適用于金屬、無機(jī)非金屬、聚合物、復(fù)合材料等。接著，在步驟102中，利用光刻技術(shù)和配制的活化液，在基底上制備圖案化多巴胺類基底表面；其中，在活化液中加入有多巴胺類物質(zhì)。具體地說，首先，需要配置活化液，將多巴胺類物質(zhì)溶解其中，根據(jù)需要可以加入氧化劑。本實(shí)施方式中，該活化液中的PH緩沖物質(zhì)為磷酸二氫鈉-檸檬酸緩沖液、磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液、巴比妥鈉鹽酸緩沖液、Tris-鹽酸緩沖液、碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖液中的任意一種。該活化液的PH值為2-11，優(yōu)選地為7-9，溶劑為水，當(dāng)待處理的基底與水不相容時(shí)，可選擇性加入有機(jī)溶劑，如醇類，醚類，酮類酰胺類等。活化液中加入的多巴胺類物質(zhì)為如下任一結(jié)構(gòu)式的多巴胺類物質(zhì)，或者為如下任一結(jié)構(gòu)式的多巴胺類物質(zhì)的聚合體、 配位體、酸式鹽或堿式鹽:
權(quán)利要求
1.一種圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，包含以下步驟: 提供一基底； 利用配制的活化液和光刻或印刷技術(shù)，在所述基底上制備圖案化多巴胺類基底表面；其中，在所述活化液中加入有多巴胺類物質(zhì)； 將所述圖案化的基底置于金屬鍍液中，在所述基底表面裸露有多巴胺類物質(zhì)的地方沉積一層金屬；所述金屬鍍液中加入有還原劑； 所述圖案化金屬線路為圖案化導(dǎo)電薄膜或精細(xì)線路； 其中，如果待制備的圖案化導(dǎo)電薄膜為單面圖案化導(dǎo)電薄膜，則在所述基底上制備圖案化多巴胺類基底表面的步驟中，在所述基底的一面涂上無法與金屬反應(yīng)的阻擋層后再在該基底的另一面制備所述圖案化多巴胺類基底表面；或者，在將所述圖案化的基底置于金屬鍍液中的步驟前，將基底的未圖案化的一面涂上所述阻擋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，所述還原劑為以下之一或其任意組合的混合物: 葡萄糖、甲醛、酒石酸、酒石酸鉀鈉、二甲基胺基硼烷、硼氫化鈉、二鹽酸肼、硫酸肼、肼、次磷酸鈉、乙醛酸、蘋果酸、次亞磷酸鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、抗壞血酸、N, N-二甲基甲酰胺、乙二醇、戊二醛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，所述利用配制的活化液和光刻或印刷技術(shù)，在所述基底上制備圖案化多巴胺類基底表面的步驟中，包含以下子步驟: 將所述基底置于所述活化液中； 從所述活化液中取出所述基底后，將需圖案化的一面基底進(jìn)行光刻或印刷，得到所述圖案化多巴胺類基底表面； 在將所述圖案化的基底置于金屬鍍液中的步驟之后，還執(zhí)行以下步驟: 除去所述光刻或印刷過程中用于光刻或印刷的物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，所述用于光刻或印刷的物質(zhì)包含: 光刻膠、壓印膠、油墨、不與金屬反應(yīng)的物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，所述利用配制的活化液和光刻或印刷技術(shù)，在所述基底上制備圖案化多巴胺類基底表面的步驟中，包含以下子步驟: 對所述基底的需圖案化的一面進(jìn)行光刻或印刷，形成所需的圖案； 將所述基底置于所述活化液中； 從所述活化液中取出所述基底后，除去所述光刻或印刷過程中用于光刻或印刷的物質(zhì)，得到所述圖案化多巴胺類基底表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于， 在將所述基底置于所述活化液中時(shí)，所述活化液暴露在空氣中，或者，將氧氣通入到所述活化液中，或者，在所述活化液中加入氧化性物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于， 所述基底置于所述活化液內(nèi)的時(shí)長為I秒至100小時(shí)；所述基底置于所述活化液內(nèi)時(shí)的反應(yīng)溫度小于100° C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，所述活化液中PH緩沖物質(zhì)為磷酸二氫鈉-檸檬酸緩沖液、磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液、巴比妥鈉鹽酸緩沖液、Tris-鹽酸緩沖液、碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖液中的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于， 所述活化液的pH值范圍為2至11。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，所述多巴胺類物質(zhì)為如下任一結(jié)構(gòu)式的多巴胺類物質(zhì)，或者為如下任一結(jié)構(gòu)式的多巴胺類物質(zhì)的聚合體、配位體、酸式鹽或堿式鹽:
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，所述金屬鍍液為商品化金屬鍍液，或者，所述金屬鍍液由以下組分組成: 金屬鹽、溶劑水、還原劑、添加劑； 其中，所述金屬鹽為銅鹽或銀鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于， 所述銀鹽為以下之一或其任意組合的混合物: 硝酸銀、高氯酸銀、銀氰化鈉、銀氰化鉀、四氟硼酸銀、乙酸銀、硫酸銀、溴化銀、氯化銀、氧化銀、碳酸銀、磷酸銀； 所述銅鹽為以下之一或其任意組合的混合物: 硫酸銅，氯化銅，硝酸銅，醋酸銅，碳酸銅及其水合物，氫氧化銅，氧化亞銅，氧化銅。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于， 所述添加劑為以下之一或其任意組合的混合物: 乙醇、甲醇、乙二胺四乙酸二納、乙二胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸、硫脲、聯(lián)吡啶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉、檸檬酸鈉、乙酸鈉、焦磷酸納、亞鐵氰化鉀、硫酸鉛、硫酸銨、硫酸鎳、乳酸、丁二酸、檸檬酸、丙酸、羥基乙酸、硼酸、酒石酸鹽、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，所述光刻技術(shù)包含以下任意一種光刻技術(shù): 紫外光刻、極紫外光刻、電子束光刻、離子束光刻、X射線光刻及壓印光刻； 所述壓印光刻包括熱壓印、紫外固化納米壓印和微接觸印刷；所述印刷技術(shù)包含: 打印、絲網(wǎng)印刷、噴墨打印、凸版印刷、凹版印刷、平板印刷、熱轉(zhuǎn)移印刷、靜電復(fù)印、輥對輥印刷。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于，還包含以下步驟: 在所述利用配制的活化液和光刻或印刷技術(shù)，在所述基底上制備圖案化多巴胺類基底表面之前， 根據(jù)透光率和電導(dǎo)率的要求設(shè)置需在所述基底上形成的圖案。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于， 所述需在基底上形成的圖案由交叉或不交叉的直線、曲線或折線組成。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案化金屬線路的制備方法，其特征在于， 所述基底為透明，半透 明或不透明的柔性或硬性物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子制造領(lǐng)域，公開了一種圖案化金屬線路的制備方法。本發(fā)明中，提供一基底；利用配制的活化液和光刻或印刷技術(shù)，在基底上制備圖案化多巴胺類基底表面；其中，在活化液中加入有多巴胺類物質(zhì)；將圖案化的基底置于金屬鍍液中，在基底表面裸露有多巴胺類物質(zhì)的地方沉積一層金屬；金屬鍍液中加入有還原劑。圖案化金屬線路為圖案化導(dǎo)電薄膜或精細(xì)線路。如果待制備的圖案化導(dǎo)電薄膜為單面圖案化導(dǎo)電薄膜，則在基底上制備圖案化多巴胺類基底表面的步驟中，在基底的一面涂上無法與金屬反應(yīng)的阻擋層后再在該基底的另一面制備圖案化多巴胺類基底表面；或者，在將圖案化的基底置于金屬鍍液中的步驟前，將基底的未圖案化的一面涂上阻擋層。
文檔編號C23C18/18GK103219243SQ20121037651
公開日2013年7月24日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者金云霞, 肖斐 申請人:復(fù)旦大學(xué)