图案化金属线路的制备方法技术

本发明专利技术涉及电子制造领域，公开了一种图案化金属线路的制备方法。本发明专利技术中，提供一基底；利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在基底上制备图案化多巴胺类基底表面；其中，在活化液中加入有多巴胺类物质；将图案化的基底置于金属镀液中，在基底表面裸露有多巴胺类物质的地方沉积一层金属；金属镀液中加入有还原剂。图案化金属线路为图案化导电薄膜或精细线路。如果待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜，则在基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，在基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备图案化多巴胺类基底表面；或者，在将图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上阻挡层。

【技术实现步骤摘要】
图案化金属线路的制备方法
本专利技术涉及电子制造领域，特别涉及图案化金属线路的制备技术。
技术介绍
在绝缘基材上制备金属线路是电子/微电子工业中非常重要的生产环节，近年来，随着微电子及半导体技术的发展，人们对金属线路的要求日益提高，同时对环保的需要以及低成本制造技术的追求极大地激发了研究者对开发新型金属线路制备技术的积极性。传统工艺为光刻后蚀刻掉未被光刻胶覆盖的金属而形成线路，这种“减法”工艺造成金属浪费、成本上升、以及环境污染等多种问题，且随着电子器件逐渐向小型化方向发展，传统的“减法”工艺很难满足线路精细化的要求。同时，透明导电薄膜一般可分为图案化及非图案化两种，前者可通过形成一定形状的金属线路网格实现。目前作为市场主导的透明导电薄膜氧化铟锡(ITO)薄膜存在质脆且缺乏柔韧性、工艺成本高、铟价格高昂且资源有限等问题，迫切需要开发新型的柔性导电透明薄膜以满足未来光电器件发展的需求。常见的制备图案化透明导电薄膜的方法有喷墨打印、平板印刷、辊对辊印刷等。其制作方式通常为将粒径在纳米量级的材料如银纳米线等制备成导电墨水，然后将导电墨水印刷在柔性透明基底表面，经烧结后形成所需的导电网络。网络线条宽度在人眼的分辨率以下，无线条的区域为透光区域。通过改变线条的宽度、间距及几何形状可以在一定范围内控制透明导电膜的表面方阻和透光率。但是使用印刷技术制作导线网格需预先制备微纳米量级导电油墨，且需要通过烧结的方式来形成导通线路。而微纳米材料外围包覆的稳定剂通常需要在250°C的高温才能分解脱附，为了获得较好的电导率，目前油墨烧结温度高，不适用于一些价格便宜、玻璃化转变温度低的聚合物基底，而降低烧结温度因稳定剂的残留又将牺牲薄膜的电导率。另外通过印刷的方式很难将膜层厚度控制在较低的纳米量级，而导电网格又是裸露在基底表面的突起物，从而使得产品表面粗糙度增加，且烧结后导电线路与基底粘附不牢，在弯折时易出现电导率剧变。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图案化金属线路的制备方法，使得在室温下无需烧结即可实现图案化导电薄膜或精细电路的制备，而且在满足薄膜导电率和透光率要求的同时，能实现金属导线与不同基底的有效粘附，并有效改善薄膜表面的粗糙度。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种图案化金属线路的制备方法，包含以下步骤：提供一基底；利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面；其中，在所述活化液中加入有多巴胺类物质；将所述图案化的基底置于金属镀液中，在所述基底表面裸露有多巴胺类物质的地方沉积一层金属；所述金属镀液中加入有还原剂；所述图案化金属线路为图案化导电薄膜或精细线路；其中，如果待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜，则在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，在所述基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备所述图案化多巴胺类基底表面；或者，在将所述图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上所述阻挡层。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，通过光刻（或印刷）技术和配制的活化液在基底上形成一层图案化多巴胺类物质纳米薄膜，再将图案化的基底置于金属镀液中，利用多巴胺类物质优异的粘附性及还原性，在薄膜表面多巴胺类物质裸露处沉积一层金属。由于多巴胺类物质特有的粘附性和还原性使得金属只在多巴胺类物质裸露处生成从而实现基底表面金属选择性沉积，且在化学镀时无需另外敏化或生成种子层，工艺简洁耗时短，对环境友好，金属层与基底粘附牢固。另外，由于多巴胺类物质可在非常温和的条件下沉积于多种材质表面，所以适用于多种基底，且整个过程在常温进行。而且，由于金属镀液中加入有还原剂，因此在进行化学镀金属时，保证了金属膜的连续性及导电性。另外，由于金属线厚度可在纳米至微米量级调控，既能满足改善导电薄膜表面粗糙度的需求，也能满足精细导电线路须具备一定厚度的要求。需要说明的是，当待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜时，在基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备图案化多巴胺类基底表面；或者，在将图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上所述阻挡层，以免在后续的化学镀中另一面也沉积一层金属，进一步避免了金属浪费。优选地，还原剂为以下之一或其任意组合的混合物：葡萄糖、甲醛、酒石酸、酒石酸钾钠、二甲基胺基硼烷、硼氢化钠、二盐酸肼、硫酸肼、肼、次磷酸钠、乙醛酸、苹果酸、次亚磷酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸、N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇、戊二醛。优选地，金属镀液为商品化金属镀液，或者，所述金属镀液由以下组分组成：金属盐、溶剂水、还原剂、添加剂；其中，所述金属盐为铜盐，银盐及其他金属盐。使得本专利技术实施方式具备广泛的应用场景。优选地，添加剂为以下之一或其任意组合的混合物：乙醇、甲醇、乙二胺四乙酸二纳、乙二胺、三乙醇胺、硫脲、联吡啶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠、焦磷酸纳、亚铁氰化钾、硫酸铅、硫酸铵、乳酸、丁二酸、柠檬酸、丙酸、羟基乙酸、硼酸、酒石酸盐、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水。使得添加剂具有稳定镀液、调控镀层性质、调整镀银工艺条件等特性。优选地，光刻技术包含以下任意一种光刻技术：紫外光刻、极紫外光刻、电子束光刻、离子束光刻、X射线光刻及压印光刻；所述压印光刻包括热压印、紫外固化纳米压印和微接触印刷。由于微接触印刷可以类似于印章一样把涂于其上的物质直接印在基底上，因此工艺相比传统的更简洁，得到的最小线宽越小，尤其适用于低于几百纳米，线路肉眼不可见的场景。优选地，印刷技术包含以下任意一种：打印、丝网印刷、喷墨打印、凸版印刷、凹版印刷、平板印刷、热转移印刷、静电复印、辊对辊印刷。优选地，基底为透明，半透明或不透明的柔性或硬性物质。使得本专利技术可应用于金属网格透明金属线路的制备，从而应用在太阳能，OLED，显示器，光学器件，封装，IC制造，PCB制造等行业。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的图案化金属线路的制备方法流程图；图2是根据本专利技术第一实施方式中的利用传统光刻工艺图案化金属线路的工艺示意图；图3是根据本专利技术第一实施方式中的利用模板压印技术制备金属线路图形的工艺示意图；图4是根据本专利技术第一实施方式中制备的透明导电薄膜的金属网格的光学显微镜照片；图5是根据本专利技术第一实施方式中制备的透明导电薄膜的金属网格局部的SEM图；图6是根据本专利技术第一实施方式中制备的精细线路的光学显微镜照片；图7是根据本专利技术第一实施方式中制备的精细线路局部SEM图；图8是根据本专利技术第二实施方式的图案化金属线路的制备方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。本专利技术的第一实施方式涉及一种图案化金属线路的制备方法，如制备透明导电薄膜或精细线路。具体流程如图1所示。在步骤101中，提供一基底。该基底可以为透明，半透明或不透明的柔性或硬性物质。另外，对基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案化金属线路的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：提供一基底；利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面；其中，在所述活化液中加入有多巴胺类物质；将所述图案化的基底置于金属镀液中，在所述基底表面裸露有多巴胺类物质的地方沉积一层金属；所述金属镀液中加入有还原剂；所述图案化金属线路为图案化导电薄膜或精细线路；其中，如果待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜，则在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，在所述基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备所述图案化多巴胺类基底表面；或者，在将所述图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上所述阻挡层。

【技术特征摘要】
1.一种图案化金属线路的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：提供一基底；利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面；其中，在所述活化液中加入有多巴胺类物质；将图案化的所述基底置于金属镀液中，在所述基底表面裸露有多巴胺类物质的地方沉积一层金属；所述金属镀液中加入有还原剂；所述图案化金属线路为图案化导电薄膜或精细线路；其中，如果待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜，则在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，在所述基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备所述图案化多巴胺类基底表面；或者，在将图案化的所述基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上所述阻挡层；其中，所述利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，包含以下子步骤：将所述基底置于所述活化液中；从所述活化液中取出所述基底后，将需图案化的一面基底进行光刻或印刷，得到所述图案化多巴胺类基底表面；在将图案化的所述基底置于金属镀液中的步骤之后，还执行以下步骤：除去所述光刻或印刷过程中用于光刻或印刷的物质。2.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述还原剂为以下之一或其任意组合的混合物：葡萄糖、甲醛、酒石酸、酒石酸钾钠、二甲基胺基硼烷、硼氢化钠、二盐酸肼、硫酸肼、肼、次磷酸钠、乙醛酸、苹果酸、次亚磷酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸、N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇、戊二醛。3.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述用于光刻或印刷的物质包含：光刻胶、压印胶、油墨。4.根据权利要求1、3中任一项所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，在将所述基底置于所述活化液中时，所述活化液暴露在空气中，或者，将氧气通入到所述活化液中，或者，在所述活化液中加入氧化性物质。5.根据权利要求1、3中任一项所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述基底置于所述活化液内的时长为1秒至100小时；所述基底置于所述活化液内时的反应温度小于100℃。6.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述活化液中pH缓冲物质为磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液、巴比妥钠盐酸缓冲液、Tris-盐酸缓冲液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液中的任意一种。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金云霞，肖斐，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：