專利名稱：表面結(jié)構(gòu)化敷金屬的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1前序部分所述的表面結(jié)構(gòu)化敷金屬的制備方法。西德專利DE-OS4034834已公開了一種結(jié)構(gòu)化敷金屬方法。在這種方法中，用一種具有局部選擇作用的激光器透射一種透明載體。在該載體上有一種有機(jī)金屬化合物。載體透射之后，激光束將金屬有機(jī)層分解成金屬，同時(shí)該金屬進(jìn)行蒸發(fā)并在基質(zhì)上凝聚，該基質(zhì)到載體的距離是有規(guī)定的。
這里的缺點(diǎn)是，這種有機(jī)金屬層的制備不能保證涂層足夠均勻。通常，這種涂層由許多單晶體組成，所以在寬度與厚度上產(chǎn)生了不均勻的金屬層。只有少量在機(jī)金屬化合物如醋酸鈀在規(guī)定的條件下才能形成均勻的非晶形涂層。該涂層由難與環(huán)境相容的三氯甲烷溶液形成。
此外，有機(jī)金屬化合物的分解與金屬的形成使得吸收率和反射率具有很強(qiáng)的變化，以致于由此產(chǎn)生很不均勻的層沉積。此外，形成的這種金屬含有由于有機(jī)殘?jiān)斐傻碾s質(zhì)。
此外，公知的這種方法的缺點(diǎn)是不可避免地要進(jìn)行能量輻射，這會(huì)引起有機(jī)金屬層的光化學(xué)分解或熱分解。這就需要要么使用價(jià)格很高的準(zhǔn)分子激光器，要么使用其波長能與涂層當(dāng)時(shí)的吸收條件相適應(yīng)的激光器。
當(dāng)材料轉(zhuǎn)移時(shí)，由于工藝上需要載體與基質(zhì)之間有必要的距離，所以材料會(huì)超出所需的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)散。由此，降低了邊緣銳度，增加了最小結(jié)構(gòu)寬度。上述方法中所用的有機(jī)金屬化合物必須在后面的化學(xué)-還原浴中起催化作用，以獲得上述敷金屬。因此，可用的有機(jī)金屬化合物的數(shù)目受到了嚴(yán)重的限制。
通常，采用光電石版印刷(fotolithographisch)的方法制備出具有某種結(jié)構(gòu)的敷金屬。除了所采用的這種技術(shù)之外，越來越多地使用激光器的照射。公知的采用激光器照射在基質(zhì)表面進(jìn)行加成復(fù)合具有某種結(jié)構(gòu)的敷金屬的方法差不多都用相對(duì)于基質(zhì)表面移動(dòng)的激光幅射。本方法射束焦點(diǎn)的速度一般為10mm/s以下，且與所使用的前體(precursor)/基質(zhì)體系以及所產(chǎn)生的金屬層厚度有關(guān)。在公知的前體體系中，應(yīng)用含有金屬的化合物及金屬懸浮液。同時(shí)，該體系的結(jié)構(gòu)形式在承受器中可能是氣體，在池子中是液體或者在基質(zhì)表面上的層上是固體。
公知的氣相沉積的方法使用甲基(三乙膦)金(Ⅰ)蒸汽和掃描速度為0.0045至0.035mm/s的CW氬離子激光器，在真空條件下將金沉積在SiO2上(參見M.Jubber et alAppl.surfsc.43(1989)，74-80)。該方法的缺點(diǎn)特別是掃描速度很低且必要的真空系統(tǒng)價(jià)格昂貴。
由D.krabe，W.RadloffExp.techn.d，phys.36(1988)6，501-511描述了一種經(jīng)過在池中的化學(xué)還原銀浴用CW氬離子激光器在玻璃上進(jìn)行銀沉積的液相方法，其掃描速度達(dá)到0.3至1.3mm/s。
該方法的缺點(diǎn)是前體和基質(zhì)必須放在池中，激光束的照射和基質(zhì)的處理由于池子而受到限制，并且掃描速度很低。
用聚酰亞胺涂層在MCM基質(zhì)上進(jìn)行銅層的鍍敷的方法見H，G.Muller etalSPIE 1598(1991)，132-140中的描述。
缺點(diǎn)是采用的甲酸銅水溶液具有較高的表面張力，因此，基質(zhì)表面的均勻潤濕和有機(jī)金屬前體層的均勻形成很難達(dá)到。加入甘油可改善潤濕情況。但同時(shí)也延長了干燥時(shí)間。有機(jī)金屬前體層形成所需的干燥步驟一般需很長時(shí)間且要用烘箱才能縮短干燥時(shí)間。此外，按照該方法所用的激光器的掃描速度較低，大約為0.1mm/s。
另一種方法介紹了金屬粒子在陶瓷基質(zhì)上的固定(見W.paatsch金屬表面44C(1992)5;213-217)。該法建議采用旋轉(zhuǎn)法和噴射法將懸浮液中的金屬粒子涂敷在表面上，并用激光器照射之后沖洗未粘住的金屬粒子。這種被烘烤(燒滲)的，被粘住的金屬粒子在化學(xué)還原溶中進(jìn)行加固。
缺點(diǎn)在于使用該方法，材料溫度的穩(wěn)定性是受限制的，如陶瓷，因?yàn)榻饘倭Ｗ訜Y(jié)或/和熔合在基質(zhì)表面上，而且有機(jī)金屬前體層的鍍敷需要附加的旋轉(zhuǎn)工藝過程或噴涂工藝過程，記錄速度低為50mm/s。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是改進(jìn)這種類型的方法。采用所改進(jìn)的方法就可實(shí)現(xiàn)透明與非透明表面的結(jié)構(gòu)化的敷金屬而無需經(jīng)過其他光電石印(fotolithogruphisch)過程以及不用進(jìn)行氣體、液體或有機(jī)金屬層的昂貴的處理，即不用真空設(shè)備或池子(容器)，掃描速度明顯高于已有方法并能保證應(yīng)用的廣泛性。
本任務(wù)的解決方案見權(quán)利要求1中特征部分的區(qū)別特征。本方法使在基質(zhì)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)化敷金屬成為可能而無需采用帶有為此所需掩模的昂貴的光電石印過程。對(duì)于具有某種結(jié)構(gòu)的激光晶核產(chǎn)生使用處理簡單的金屬敷層也可生成透明基質(zhì)晶核。如可在LCD-電解槽(zellen)中給透明基質(zhì)敷金屬層。用于氣體，液體或有機(jī)金屬層的復(fù)雜處理就不必要了。
通過用薄而且均勻的金屬層或一系列金屬層涂敷透明載體，本發(fā)明避免了有機(jī)金屬的分解。例如薄金屬層可采用常用的汽相噴鍍或?yàn)R射法來制備，作為半成品較便宜而且質(zhì)量較高。在載體上已經(jīng)形成的薄金屬層顯示出用于照射的一致的光學(xué)參數(shù)。如用脈沖的NdYAG-激光器可產(chǎn)生這種照射，其中該轉(zhuǎn)移過程常常是熱啟動(dòng)的，而且在同樣的光學(xué)條件和熱條件下在整個(gè)表面上完成這一轉(zhuǎn)移過程。不會(huì)出現(xiàn)由反應(yīng)殘?jiān)a(chǎn)生的雜質(zhì)。通過使透明載體上的薄金屬盡可能地與基質(zhì)表面緊密接觸，可以大大減少轉(zhuǎn)移區(qū)與凝聚區(qū)。如涂敷在載體的薄金屬層可由具有粘合性的金屬以及其他金屬組成，該金屬在隨后的化學(xué)還原浴中起催化作用，以致于可以產(chǎn)生所需的敷金屬而無任何限制。激光感應(yīng)的轉(zhuǎn)移過程使金屬得到充分混合。加入到化學(xué)還原浴中之后，在隨后的處理步驟中，在基質(zhì)表面上的轉(zhuǎn)移的籽晶層中出現(xiàn)微電池，這種微電池不同于起催化啟動(dòng)作用的層沉積，但同樣可以促使敷金屬的最初籽晶的形成。其他的涂層增長對(duì)于化學(xué)涂層沉積來說在附著強(qiáng)度很好的情況下具有普遍較好的涂層質(zhì)量。使用薄金屬層與籽晶層，采用簡單的過程控制可以達(dá)到在激光感應(yīng)的敷金屬中至今未達(dá)到的很高的掃描速度。本發(fā)明中所述的方法代表了加成激光結(jié)構(gòu)的非常經(jīng)濟(jì)的方法。用該方法制備的金屬特別在ITO(銦-錫-氧化物層)上和LCD電解槽(Zelle)的玻璃表面上顯示出很好的附著性。表面的籽晶形成之后在化學(xué)-還原浴中進(jìn)行的敷金屬可作為大批量生產(chǎn)工序進(jìn)行操作。
本發(fā)明其他好的優(yōu)選方案見從屬權(quán)利要求。
下面根據(jù)圖中示出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)敘述，圖中示出

圖1LCD電解槽(Zelle)的ITO-表面的激光籽晶示意圖。
圖2圖1中籽晶形成的ITO-表面示意圖。
圖3圖1與圖2中的ITO-表面的敷金屬示意圖。
圖4LCD電解槽的前端邊緣范圍的激光籽晶示意圖。
圖5圖4中在LCD電解槽前端邊緣表面上的籽晶層的敷金屬示意圖。
在圖1至圖3中描述了在LCD電解槽(zelle)上形成ITO-表面的基質(zhì)表面3的結(jié)構(gòu)化敷金屬方法(在LCD電解槽上進(jìn)行金屬接觸)。
圖1中示出基質(zhì)表面3的激光籽晶，這里指LCD電解槽的ITO-表面的激光籽晶，方法是采用脈沖的激光束5，例如采用的平均功率約為200mw且掃描速度約為10cm/s的NdYAG-激光束。
將薄而均勻的金屬層1涂敷在玻璃載體2上，該金屬層1例如由TiW做成的厚度為230nm的具有附著性(粘合性)的涂層以及由黃金做成厚度為200nm起催化作用的涂層組成。將金屬敷層1敷在玻璃載體2上然后再放在待敷金屬的基質(zhì)表面3上，并用脈沖的NdYAG-激光束5進(jìn)行照射。同時(shí)，既可通過敷有金屬敷層1的玻璃載體2進(jìn)行照射又可通過透明或/和LCS電解槽的ITO進(jìn)行照射。通過金屬敷層1的激光汽化及在LCD-表面上隨后冷凝使材料轉(zhuǎn)移(Transfer)，見圖2中作為籽晶層6的圖解。在基質(zhì)表面3形成有選擇性的籽晶之后，即LCD-表面，按照?qǐng)D3中的圖解在化學(xué)還原浴，如鎳浴中用金屬敷層7對(duì)已形成籽晶的范圍6進(jìn)行敷金屬。槽液溫度為95℃，持續(xù)時(shí)間7分鐘，形成的NIP-結(jié)構(gòu)厚度約為2.5um。
待涂層的基質(zhì)也可以是不透明的，如陶瓷。
在圖4與圖5中示出平面顯示時(shí)正面接觸的方法，這里是指液晶單元8。
大面積液晶顯示作為組件式系統(tǒng)由單個(gè)的顯示元件或單元組成，該單元通過接觸面與控制電子裝置相接。平面顯示的非觸點(diǎn)接通經(jīng)常采用的形式是從正面邊緣的側(cè)面引出電極。用作載體的有前玻璃或后玻璃，它們高于顯示器的框架，因此，增大了總尺寸。在所引出的電極的范圍中通過導(dǎo)電粘合劑、導(dǎo)電彈性體或可焊接或/和可粘合的敷金屬來制造與控制電子裝置接線座的觸點(diǎn)接通(kontaktierunp)。如果采用可焊接或可粘合的敷金屬，則必須在單元裝配之前將通常的光電石印的結(jié)構(gòu)化的技術(shù)運(yùn)用到前玻璃和/或后玻璃上。因?yàn)橛糜诔善返膯卧谥谱鬟^程中工藝上的負(fù)擔(dān)可能太大，且可能造成無可挽回的損失。
借助于本發(fā)明所述的用激光轉(zhuǎn)移籽晶，在浴中進(jìn)行局部有選擇的敷金屬方法，通過在單元8的前端11上進(jìn)行觸點(diǎn)接觸與敷金屬，可大大減小顯示的觸點(diǎn)范圍，從而擴(kuò)大顯示的有效面積。不必采用昂貴的光電印制這一過程，所以在已組裝的顯示器上可以制備可焊接的敷金屬。
圖4示出帶有導(dǎo)電層9的液晶單元8的邊緣范圍的縱向剖視圖。簡化表示，液晶單元8由玻璃載體13，14，透光導(dǎo)電層9，密封框架10及液晶層12組成。導(dǎo)電層9與在玻璃載體13和框架10直至單元8的前表面11之間向外引入，與圖中未示出的控制電子機(jī)構(gòu)連接。單元8的前端表面11的激光形成籽晶采用脈沖的激光束5以上述方式與方法進(jìn)行。
薄而均勻的敷金屬層1涂敷于玻璃載體2上，這種敷金屬例如由具有粘合性的TiW層與起催化作用的金屬組成。將涂有敷金屬1的玻璃載體2放在待敷金屬的前端表面11上，然后再用脈沖的NaYAG-激光束5進(jìn)行照射。通過敷金屬1的激光汽化以及在隨后在前端表面11上的冷凝為籽晶層6進(jìn)行物質(zhì)傳送。前緣表面11形成籽晶之后開始在化學(xué)還原浴中按圖5所示用敷金屬7對(duì)形成籽晶的范圍進(jìn)行敷金屬。通過選擇合適的溶液可制備出所需的可焊接的敷金屬系統(tǒng)。輻射到前端表面11上的激光束5同時(shí)隨著籽晶層6的汽相噴渡產(chǎn)生表面11的改性，可利用這種改性進(jìn)行其他機(jī)械粘合。
激光轉(zhuǎn)移籽晶也可合并在若干個(gè)前端表面11上同時(shí)進(jìn)行。在浴中籽晶形成之后大批量地進(jìn)行敷金屬。
通過將本發(fā)明方法應(yīng)用于顯示器的觸點(diǎn)接通中，通常伸出且與觸點(diǎn)接通所需的(液晶)單元的邊緣部分，要么在生產(chǎn)單元時(shí)弄掉，要么緊接著用鋸鋸掉。同時(shí)拉出單元到前端表面的導(dǎo)線組(例如ITO線路)。
本發(fā)明的另一應(yīng)用領(lǐng)域是在柔軟的pl-薄膜上構(gòu)成導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，如用于制作聚酰亞胺(pl)基的具有柔韌性的導(dǎo)線載體。這里首先通過激光傳遞技術(shù)使表面構(gòu)成激光感應(yīng)的籽晶。接著在敷金屬溶液中強(qiáng)化結(jié)構(gòu)化的籽晶。
正如第一個(gè)實(shí)施例中所說的，在這里在玻璃載體上鍍上金屬鍍膜是本發(fā)明方法的出發(fā)點(diǎn)。金屬鍍膜1同樣由具有粘合性的涂層以及起催化作用的涂層組成。給玻璃載體2鍍上金屬鍍膜1后放在待敷金屬的pl-表面上，然后有脈沖激光束進(jìn)行照射，物質(zhì)的傳遞如同第一個(gè)實(shí)施例中的說明。在pl表面形成有選擇性的籽晶之后在化學(xué)還原銅浴中對(duì)已形成籽晶的范圍進(jìn)行敷金屬。浴液溫度為60℃，持續(xù)時(shí)間約60分鐘時(shí)，結(jié)構(gòu)化的銅層沉積厚度約5um。在所例舉的實(shí)施例中，當(dāng)基質(zhì)表面激光感應(yīng)的籽晶形成之后用消電離水沖洗形成籽晶的基質(zhì)表面已證明是有利的。
符號(hào)表1 金屬層2 玻璃載體3 基質(zhì)表面4 玻璃基質(zhì)5 激光束6 籽晶層7 敷金屬層8 液晶單元9 導(dǎo)電層10 框架11 正面邊緣表面12 液晶層13 玻璃載體14 玻璃載體
權(quán)利要求
1.使用激光束和涂有涂層的透明載體以及通過化學(xué)還原浴在表面上制備具有某種結(jié)構(gòu)的敷金屬的方法，其特征在于該透明載體(2)有薄而且均勻的敷金屬層(1)，并且與敷金屬層(1)一起與待敷金屬的基質(zhì)表面(3)緊密接觸，之后用脈沖的激光束(5)進(jìn)行照射，同時(shí)，通過激光蒸發(fā)和隨后的冷凝的使金屬由透明載體(2)轉(zhuǎn)移到基質(zhì)表面(3)上，且在基質(zhì)表面(3)有選擇地形成晶核(Bekeimung)之后在化學(xué)還原浴中進(jìn)行晶核區(qū)(6)的敷金屬。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，選擇陶瓷或聚合物作基質(zhì)。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由帶有液晶單元(8)的直至靠近下面邊緣表面(11)的導(dǎo)電層(9)的正面邊緣表面(11)構(gòu)成待敷金屬的基質(zhì)表面(3)。
4.權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，有選擇性的籽晶形成是按程序進(jìn)行的。
5.權(quán)利要求1至4所述的方法，其特征在于，薄而勻的敷金屬層由具有粘著性的和/或起催化作用的物質(zhì)組成。
6.權(quán)利要求1至5所述的方法，其特征在于，形成籽晶的基質(zhì)表面(3，11)用消電離水沖洗。
全文摘要
本發(fā)明涉及用激光束和有涂層的透明載體以及經(jīng)過化學(xué)還原浴在表面上制備具有某種結(jié)構(gòu)的敷金屬的方法。本發(fā)明的目的是改進(jìn)一種方法，用這種方法能使透明與非透明表面實(shí)現(xiàn)具有某種結(jié)構(gòu)的敷金屬，而不用其他光電平版印刷過程及不用氣體，液體或有機(jī)金屬層的昂貴處理，即不用真空設(shè)備或池子就可達(dá)到實(shí)際上比現(xiàn)在還高的掃描速度。而且采用這種方法可保證各種應(yīng)用的可能性。
文檔編號(hào)G02F1/1343GK1106073SQ9411372
公開日1995年8月2日 申請(qǐng)日期1994年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月9日
發(fā)明者D·克拉伯 申請(qǐng)人:克羅內(nèi)有限公司