專利名稱：噴墨打印制備金屬薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬薄膜制備技術(shù)，具體地說是一種噴墨打印制備金屬薄膜的方法。
背景技術(shù)：
金屬薄膜應(yīng)用廣泛，特別在微電子領(lǐng)域具有一定圖形和物理化學性能的金屬薄膜構(gòu)成了幾乎所有微電子器件的基礎(chǔ)。金屬薄膜不僅用于連接導線、觸點，而且可用于完成傳感、催化、電磁屏蔽等多種功能。現(xiàn)在常規(guī)的金屬薄膜制備工藝一般需要鍍膜和刻蝕等工藝，制備過程復雜，成本較高。
噴墨打印技術(shù)是現(xiàn)代辦公印刷中普遍采用的主要技術(shù)之一，按照噴墨方式分為連續(xù)式和隨機式兩類。連續(xù)噴墨技術(shù)利用壓電驅(qū)動裝置對噴頭中墨水施加固定壓力，使其連續(xù)噴射，利用偏轉(zhuǎn)電極改變墨滴的飛行方向而形成圖案。隨機式噴墨技術(shù)只在需要時噴墨，它主要有氣泡式和壓電式兩種。氣泡式在噴頭的管壁上設(shè)置加熱器，在電脈沖作用下，加熱器上形成很小的氣泡，氣泡受熱膨脹產(chǎn)生壓力驅(qū)動墨滴噴出噴嘴。壓電式利用微壓電元件作換能器，在脈沖電壓作用下產(chǎn)生壓力波驅(qū)動墨滴噴出噴嘴。一般打印機中配置多個噴墨系統(tǒng)，每個噴墨系統(tǒng)同裝有不同顏色墨水的墨盒連接，可以打印豐富多彩的圖案。近年來，研究人員開始嘗試把它用于平面功能材料的制備，并取得一些初步的結(jié)果，如制備聚合物導電膜(D.Pede，G.erra，andDe Rossi，Mater.Sci.Eng.C.5(1998)289)，制備彩色有機發(fā)光二極管(S.-C.Chang，et al，Adv.Mater.11(1999)734)，通過含有表面活性劑的具有自組織功能墨水制備功能納米結(jié)構(gòu)圖形(H.Y.Fan，et al，Nature，405(2000)56)。噴墨打印技術(shù)作為功能材料特別是平面功能材料的制備手段，由于它具有易于制備復雜圖形，并可逐點控制成份的特點，可望在一定情況下用于取代現(xiàn)有的復雜的鍍膜、光刻工藝。但利用噴墨打印技術(shù)來制備金屬薄膜還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、成本低的噴墨打印制備金屬薄膜的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是按如下步驟操作1)取可加熱分解生成金屬的化合物為原料，將其溶解在溶劑中，所述原料與溶劑的重量比為1-20∶100；2)加入添加劑調(diào)節(jié)粘度、表面張力和干燥速度等性能，加入量為溶劑重量的0.1-5％，控制溶液粘度為20-60mPa·s、表面張力為20-50mNm-1，配成噴墨墨水；3)將所述墨水注入到墨盒中，采用常規(guī)噴墨打印技術(shù)按預定圖形噴涂沉積到基片上；4)將所述沉積到基片上的膜層經(jīng)200-600℃的熱處理，形成金屬薄膜；另外，步驟1)中所述原料為金屬納米顆粒，將其分散在水或有機溶劑中；還有，步驟4)后，將形成金屬薄膜的基片放入化學鍍液中，按常規(guī)技術(shù)進行所需金屬的化學鍍膜；所述溶劑可為去離子水；所述溶劑可為醇類、酯類等有機溶劑；所述添加劑為陰離子型表面活性劑如硬脂酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉，陽離子型表面活性劑如十六烷基三甲基溴化銨，非離子型表面活性劑如十二烷基二乙醇胺、十二烷基酰二乙醇胺，兩性表面活性劑，高分子表面活性劑如聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉等。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明利用噴墨打印技術(shù)的打印高精度特點，簡單方便地逐點控制膜層的圖形和成份，使圖形精度較高，邊界清晰，分布均勻，無需鍍膜和刻蝕等復雜工藝。
2.采用本發(fā)明自制墨水，適應(yīng)噴嘴孔徑小的要求，能制備多種金屬薄膜和多層金屬薄膜，如Fe、Au、Cu、Ag、Pb、Pt等一元和多元金屬薄膜材料；周期短，成本低，可廣泛應(yīng)用于電子器件的制備過程。
3.本發(fā)明不僅可以直接制備金屬薄膜，而且可以應(yīng)用于沉積貴金屬薄膜活化基片誘導下一步的化學鍍過程。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步祥細描述。
實施例1制備金導線按如下步驟操作1)取1g可加熱分解生成金屬金Au的化合物AuCl3為原料，將其溶解在50ml去離子水中，所述原料與去離子水的重量比為2∶100；2)加入十二烷基硫酸鈉0.1g，加入量為去離子水重量的0.2％，以控制墨水的粘度為50mPa·s(室溫)、表面張力為30mNm-1配成金墨水；3)將所述墨水注入到墨盒中，采用常規(guī)噴墨打印技術(shù)按預定圖形沉積到基片上；4)將所述沉積到基片上的膜層經(jīng)250℃的熱處理，反應(yīng)形成具有預定圖案的金薄膜。
實施例2制備銀導線按如下步驟操作1)取2g可加熱分解生成金屬Ag的化合物AgNO3為原料，將其溶解在50ml有機溶劑無水乙醇中，所述原料與有機溶劑的重量比為4∶100；2)加入十六烷基三甲基溴化銨0.1g，加入量為有機溶劑重量的0.2％，以控制墨水的粘度為40mPa·s(室溫)、表面張力為40mNm-1配成銀墨水；3)將所述墨水注入到墨盒中，采用常規(guī)噴墨打印技術(shù)按預定圖形沉積到基片上；4)將所述沉積到基片上的膜層經(jīng)500℃的熱處理，反應(yīng)形成具有預定圖案的銀薄膜。
實施例3噴墨打印輔助化學鍍工藝制備銅導線按如下步驟操作1)取1g可加熱分解生成金屬的化合物AuCl3為原料，將其溶解在50ml去離子水中，所述原料與水或有機溶劑的重量比為2∶100；2)加入非離子型表面活性劑十二烷基二乙醇胺0.2g，加入量為水或有機溶劑重量的0.4％，以控制墨水的粘度為30mPa·s(室溫)、表面張力為30mNm-1配成金墨水；3)將所述墨水注入到墨盒中，采用常規(guī)噴墨打印技術(shù)按預定圖形沉積到基片上；4)將所述沉積到基片上的膜層經(jīng)250℃的熱處理，反應(yīng)形成金薄膜。
將所述基片放入常規(guī)化學鍍銅溶液中，在60℃溫度下，經(jīng)10分鐘，在金膜的表面沉積出銅，在基片上形成預定圖形的銅薄膜。
另外，作為另一個實施例，與實施例1不同之處在于本發(fā)明步驟1)中所述原料亦為金粉，將其分散在水或無水乙醇中。
本發(fā)明還可采用陰離子型表面活性劑中的硬脂酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、非離子型表面活性劑中的十二烷基酰二乙醇胺、高分子表面活性劑中的聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉或兩性表面活性劑等。
采用本發(fā)明可制備出如Fe、Au、Cu、Ag、Pb、Pt等多種金屬薄膜和多層金屬薄膜。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印制備金屬薄膜的方法，其特征在于按如下步驟操作1)取可加熱分解生成金屬的化合物為原料，將其溶解在溶劑中，所述原料與溶劑的重量比為1-20∶100；2)加入添加劑，加入量為溶劑重量的0.1-5％，控制溶液粘度為20-60mPa·s、表面張力為20-50mNm-1，配成噴墨墨水；3)將所述墨水注入到墨盒中，采用常規(guī)噴墨打印技術(shù)按預定圖形沉積到基片上；4)將所述沉積到基片上的膜層經(jīng)200-600℃的熱處理，形成金屬薄膜。
2.按照權(quán)利要求1所述噴墨打印制備金屬薄膜的方法，其特征在于步驟1)中所述原料為金屬納米顆粒，將其分散在水或有機溶劑中。
3.按照權(quán)利要求1或2所述噴墨打印制備金屬薄膜的方法，其特征在于步驟4)后，將形成金屬薄膜的基片按常規(guī)技術(shù)進行所需金屬的化學鍍膜。
4.按照權(quán)利要求1或2所述噴墨打印制備金屬薄膜的方法，其特征在于所述溶劑可為去離子水。
5.按照權(quán)利要求1或2所述噴墨打印制備金屬薄膜的方法，其特征在于所述溶劑可為醇類、酯類有機溶劑。
6.按照權(quán)利要求1或2所述噴墨打印制備金屬薄膜的方法，其特征在于所述添加劑為陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、高分子表面活性劑或兩性表面活性劑。
全文摘要
一種噴墨打印制備金屬薄膜的方法，操作步驟1)取可加熱分解生成金屬的化合物為原料，將其溶解在溶劑中，所述原料與溶劑的重量比為1－20∶100；2)加入添加劑調(diào)節(jié)粘度、表面張力和干燥速度等性能，加入量為溶劑重量的0.1－5％，控制溶液粘度為20－60mPa·s、表面張力為20－50mNm
文檔編號B41M5/00GK1400106SQ0112800
公開日2003年3月5日 申請日期2001年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月3日
發(fā)明者趙巖, 郝傳勇 申請人:中國科學院金屬研究所