專利名稱：一種在絕緣基材表面直接沉積金屬線路圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于現(xiàn)代電子技術(shù) 領(lǐng)域，特別涉及一種在絕緣基材表面直接沉積金屬線路 圖案的方法。
背景技術(shù)：
在絕緣基材上制備金屬線路圖案是電子、光學(xué)、機械器件如顯示器、生物傳感器等 的非常重要的一個生產(chǎn)步驟。現(xiàn)在成熟的制備圖案化金屬線路的方法，通常是通過光刻、電 子束曝光、聚焦離子束曝光等技術(shù)在真空蒸發(fā)、濺射、電鍍或無電鍍沉積披覆而成的金屬膜 上獲得相應(yīng)的圖案，然后再蝕刻而成。雖然這些技術(shù)已經(jīng)能夠制得比較精良的金屬線路圖 案，但是發(fā)展一種更為簡便、低成本、綠色低碳的金屬線生產(chǎn)工藝技術(shù)一直是業(yè)界的追求。為了達(dá)到這個目的，研究人員進(jìn)行了各種各樣的嘗試。其中，在絕緣基材上直接選 擇性地生長金屬線路圖案的制備技術(shù)最為令人矚目。因為這種線路制造方法舍棄了光刻 制版、蝕刻金屬膜等既繁瑣又高能耗、高污染的步驟，使得金屬線路圖案的制造成本大為下 降，堪稱下一代的金屬線路生產(chǎn)技術(shù)。例如，在絕緣基底表面選擇性地定點引入金屬離子前 驅(qū)體，再將其還原形成所需金屬膜圖案。這種方法成功的關(guān)鍵是基材表面能夠通過分子改 性，產(chǎn)生羰基等基團(tuán)，從而與金屬離子以離子鍵方式鍵合，形成金屬鹽型前驅(qū)體。因此，只有 某些絕緣基材比如聚酰亞胺薄膜能夠利用此種方式制備金屬線路圖案。還有一種方法是， 利用輻照、化學(xué)改性、吸附的方式，在絕緣基材表面自組裝氨基、巰基等活性基團(tuán)，利用其吸 附鈀、鉬、金等離子作為催化劑，通過化學(xué)鍍使金屬離子定點的還原成金屬膜圖案。這種方 法由于是通過自組裝方式改性絕緣基材表面，而且自組裝的方法多種多樣，可以針對不同 的絕緣基材設(shè)計不同的自組裝活性基團(tuán)的方案，因此利用這種方法在絕緣基材上直接選擇 性地制備金屬線路圖案的研究報道也比較多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡便的、易于大規(guī)模生產(chǎn)的、能直接在玻璃、硅片、玻 纖布等絕緣基材表面直接沉積金屬線路圖案的方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種在絕緣基材表面直接沉積金屬線路圖案的方法，是通過絲網(wǎng)印刷惰性油墨圖 案的方式，定點選擇性地在基體表面自組裝上胺基基團(tuán)，利用胺基基團(tuán)吸附金屬催化劑，再 通過化學(xué)鍍沉積得到所需要的金屬圖形。具體步驟如下1.在基體表面用惰性油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負(fù)相圖形，在60°C條件下 烘干；所述基體是玻璃、硅片或玻纖布等絕緣材料。2)在基體表面自組裝氨基基團(tuán)用交聯(lián)劑將多胺類化合物包覆在基體表面，于50 80°C條件下干燥，使其表面帶 有胺基基團(tuán)，得到表面改性的基體；所述多胺類化合物是二乙撐三胺、三乙撐四胺或分子量為20000 60000的聚乙撐亞胺、聚乙烯胺，用水、甲醇或二甲基甲酰胺將多胺類化合物配 制成質(zhì)量濃度為10% 30%的溶液；所述交聯(lián)劑是環(huán)氧樹脂、環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷，交聯(lián) 劑用量為多胺類化合物的質(zhì)量的 20% ；3)手工除去油墨； 4)對已改性的基體表面進(jìn)行金屬離子吸附將改性的基體置于50°C、濃度為 0. 1 2mol/L的金屬鹽溶液中浸泡20分鐘，金屬鹽為銀、銅、鈀或鎳的鹽；5)化學(xué)鍍把上述吸附金屬離子后的基體在常溫下浸入由質(zhì)量濃度為1. 5%硫酸 銅或1. 5%的硫酸鎳、8%的酒石酸鈉鉀、1. 5%的氫氧化鈉、52%的甲醛和37%的蒸餾水組 成的混合溶液中，浸泡30分鐘，取出后即可得到金屬線路圖案。本發(fā)明的有益效果是通過絲網(wǎng)印刷方法在絕緣基材直接沉積金屬線路，得到的線路圖形精致、美觀。通 過自組裝的方法在絕緣基材表面引入胺基基團(tuán)用以吸附金屬離子，該方法工藝簡單，成品 化迅速，易于實現(xiàn)流水化作業(yè)，可大大降低生產(chǎn)成本。
具體實施例方式上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。實施例1硅片上直接沉積銅金屬線路(1)在基體硅片表面用耐堿油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負(fù)相圖形，60°C，30 分鐘烘干。(2)將聚乙撐亞胺(分子量25000)用甲醇配制成質(zhì)量濃度為20%的溶液，加入交 聯(lián)劑環(huán)氧樹脂，交聯(lián)劑用量為聚乙撐亞胺質(zhì)量的10%。將基體浸泡于上述溶液中24h，取出 于50°C條件下干燥。(3)手工除去油墨。(4)把上述硅片置于50°C、0· 5mol/L的CuSO4溶液中浸泡20分鐘。(5)將上述吸附金屬離子后的硅片常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫酸銅、8%酒石 酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的溶液中，浸泡30分鐘，得到銅金屬 線路。實施例2玻纖布上直接沉積銅金屬線路(1)在基體玻纖布表面用耐堿油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負(fù)相圖形，60°C，30 分鐘烘干。(2)將聚乙烯胺(分子量50000)用二甲基甲酰胺配制成質(zhì)量濃度為30%的溶液， 加入交聯(lián)劑環(huán)氧乙烷，交聯(lián)劑用量為聚乙烯胺質(zhì)量的5%。將基體浸泡于上述溶液中24h， 取出于60°C條件下干燥。(3)手工除去油墨。(4)把上述薄膜置于50°C、1. Omol/L的A&S04溶液中浸泡20分鐘。
(5)將上述吸附金屬離子后的硅片常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫酸銅、8%酒石 酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的溶液中，浸泡30分鐘，得到銅金屬 線路。 實施例3玻璃上直接沉積鎳金屬線路(1)在基體玻璃表面用耐堿油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負(fù)相圖形，60°C，30 分鐘烘干。(2)將二乙撐三胺用水配制成質(zhì)量濃度為10%的溶液，加入交聯(lián)劑環(huán)氧丙烷，交 聯(lián)劑用量為二乙撐三胺質(zhì)量的15%。將基體浸泡于上述溶液中24h，取出于80°C條件下干
O(3)手工除去油墨。(4)把上述玻璃置于50°C、0· 8mol/L的CuSO4溶液中浸泡20分鐘。(5)將上述吸附金屬離子后的硅片常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫酸鎳、8%酒石 酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的溶液中，浸泡30分鐘，得到鎳金屬 線路。實施例4玻璃上直接沉積銅金屬線路(1)在基體玻璃表面用耐堿油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負(fù)相圖形，60°C，30 分鐘烘干。(2)將聚乙撐亞胺(分子量60000)用二甲基甲酰胺配制成濃度為25%的溶液，力口 入交聯(lián)劑環(huán)氧乙烷，交聯(lián)劑用量為聚乙撐亞胺質(zhì)量的1%。將基體浸泡于上述溶液中24h， 取出于70°C條件下干燥。(3)手工除去油墨。(4)把上述玻璃置于50°C、0· 5mol/L的CuSO4溶液中浸泡20分鐘。(5)將上述吸附金屬離子后的硅片常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫酸銅、8%酒石 酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的溶液中，浸泡30分鐘，得到銅金屬 線路。實施例5玻纖布上直接沉積鎳金屬線路(1)在基體玻纖布表面用耐堿油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負(fù)相圖形，60°C，30 分鐘烘干。(2)將三乙撐四胺用甲醇配制成質(zhì)量濃度為30%的溶液，加入交聯(lián)劑環(huán)氧樹脂， 交聯(lián)劑用量為三乙撐四胺質(zhì)量的20%。將基體浸泡于上述溶液中24h，取出于80°C條件下 干燥。(3)手工除去油墨。(4)把上述薄膜置于50°C、1. Omol/L的PdCl2溶液中浸泡20分鐘。(5)將上述吸附金屬離子后的硅片常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫酸鎳、8%酒石 酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的溶液中，浸泡30分鐘，得到鎳金屬 線路。
實施例6硅片上直接沉積鎳金屬線路(1)在基體硅片表面用耐堿油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負(fù)相圖形，60°C，30 分鐘烘干。(2)將聚乙烯胺(分子量20000)用甲醇配制成質(zhì)量濃度為30%的溶液，加入交聯(lián) 劑環(huán)氧乙烷，交聯(lián)劑用量為聚乙烯胺質(zhì)量的10%。將基體浸泡于上述溶液中24h，取出于 60°C條件下干燥。(3)手工除去油墨。(4)把上述硅片置于50°C、2mol/L的A&S04溶液中浸泡20分鐘。( 5)將上述吸附金屬離子后的硅片常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫酸鎳、8%酒石 酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的溶液中，浸泡30分鐘，得到鎳金屬 線路。
權(quán)利要求
1. 一種在絕緣基材表面直接沉積金屬線路圖案的方法，其特征在于，通過絲網(wǎng)印刷惰 性油墨圖案的方式，定點選擇性地在基體表面自組裝上胺基基團(tuán)，利用胺基基團(tuán)吸附金屬 催化劑，再通過化學(xué)鍍沉積得到所需要的金屬圖形。具體步驟如下1)在基體表面用惰性油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負(fù)相圖形，在60°c條件下烘干； 所述基體是玻璃、硅片或玻纖布等絕緣材料；2)在基體表面自組裝氨基基團(tuán)用交聯(lián)劑將多胺類化合物包覆在基體表面，于50 80°C條件下干燥，使其表面帶有 胺基基團(tuán)，得到表面改性的基體；所述多胺類化合物是二乙撐三胺、三乙撐四胺或分子量為 20000 60000的聚乙撐亞胺、聚乙烯胺，用水、甲醇或二甲基甲酰胺將多胺類化合物配制 成質(zhì)量濃度為10 % 30 %的溶液；所述交聯(lián)劑是環(huán)氧樹脂、環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷，交聯(lián)劑 用量為多胺類化合物的質(zhì)量的 20%3)手工除去油墨；4)對已改性的基體表面進(jìn)行金屬離子吸附將改性的基體置于50°C、濃度為0.5 2mol/L的金屬鹽溶液中浸泡20分鐘，金屬鹽為銀、銅、鈀或鎳的鹽；5)化學(xué)鍍把上述吸附金屬離子后的基體在常溫下浸入由質(zhì)量濃度為1.5%硫酸銅或 1. 5%的硫酸鎳、8%的酒石酸鈉鉀、1. 5%的氫氧化鈉、52%的甲醛和37%的蒸餾水組成的 混合溶液中，浸泡30分鐘，取出后即可得到金屬線路圖案。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在絕緣基材表面直接沉積金屬線路圖案的方法。該方法是通過絲網(wǎng)印刷惰性油墨圖案的方式，定點選擇性地在基體表面自組裝上胺基基團(tuán)，利用胺基基團(tuán)吸附金屬催化劑，再通過化學(xué)鍍沉積得到所需要的金屬圖形。本發(fā)明的有益效果是通過絲網(wǎng)印刷方法在絕緣基材直接沉積金屬線路，得到的線路圖形精致、美觀。通過自組裝的方法在絕緣基材表面引入胺基基團(tuán)用以吸附金屬離子，該方法工藝簡單，成品化迅速，易于實現(xiàn)流水化作業(yè)，可大大降低生產(chǎn)成本。
文檔編號H01L21/60GK102097345SQ201010526700
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者李培源, 楊芳, 蘇煒 申請人:廣西師范學(xué)院