激光辅助化学混合镀实现二维表面金属结构的方法
【专利摘要】一种激光辅助化学混合镀实现二维表面金属结构的方法，该方法包含以下步骤：①二维结构制作；②激光辅助还原；③清洗；④化学镀；⑤后清洗。本发明可在硬质基底或柔性衬底上制作二维的金属合金结构，制作的铜镍合金理论上同时具备导电和导磁的性质，在电磁屏蔽、微流控芯片、集成电路等微纳器件领域有很高的应用价值。
【专利说明】激光辅助化学混合镀实现二维表面金属结构的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微纳制造领域，特别是一种激光辅助化学混合镀实现二维表面金属结 构的方法。 技术背景
[0002] 化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受 到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。而选择性化学镀则越来越引 起人们的关注，比如印制线路板（PCB)孔金属化和塑料电镀。PCB孔、微型器件等集成电路 技术需要特殊结构的金属化；一些特殊功能的陶瓷要求表面金属化，一方面解决陶瓷微粒 与金属基体的浸润问题，一方面还可以通过焊接使陶瓷与电子元件相连，并且某些结构的 金属化还可实现电磁屏蔽等一系列功能，来适应航空和军事方面的特殊要求。
[0003] 铜镍合金混合镀不仅可以增加镀液稳定性，镀层更加致密，具有良好导电性的同 时兼具良好的耐腐蚀性，与此同时，金属镍的存在能够起到催化作用，增加化学镀的速率。 专利201010207017. 6 "一种化学镀镍溶液"，在化学镀镍的溶液中加入了耐蚀剂，提高了镀 层的耐腐性。该发明将耐蚀剂中的少量金属还原出来，来提高镍层的耐腐蚀性，并且还需加 入稳定剂，光亮剂等。专利200710013530. 4 "利用飞秒激光实现玻璃表面选择性金属化的 方法"在玻璃上涂一层硝酸银薄膜，利用飞秒激光辐照玻璃在其表面有选择性地形成Ag颗 粒，再利用化学镀铜的工艺实现玻璃表面激光辐照部位的金属化。该发明公开的技术方案 可用于制造选择性的金属化图案。但是该方法需要在玻璃表面涂覆一层硝酸银薄膜，成膜 工艺相对比较复杂，特别当基片尺寸较大时，硝酸银薄膜难以制备；以上两种方法只提供了 单一金属镍和铜的化学镀法，铜镍合金的制备还没有被报道。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种激光辅助化学混合镀实现二维表面金属结构的方法，该方法可在 硬质基底或柔性衬底上制作二维的金属合金结构，制作的铜镍合金理论上同时具备导电和 导磁的性质，可在电磁屏蔽、微流控芯片、集成电路等微纳器件领域有着很广泛的应用。
[0005] 本发明的技术解决方案如下：
[0006] -种激光辅助化学混合镀实现二维表面金属结构的方法，其特点在于包含以下步 骤：
[0007] ①二维结构制作：在基底上利用微纳加工技术加工表面二维网栅结构；
[0008] ②激光辅助还原：将制备有二维网栅结构的基底浸入到硝酸银溶液中；该硝酸银 溶液的浓度为〇. lmol/L?lmol/L ;硝酸银溶液高于基底上表面2_以下；利用飞秒激光在 所述基底的二维网栅结构上辐照，实现结构上金属银的还原；
[0009] ③清洗：利用去离子水对激光还原后存在金属银的二维网栅结构的基底进行冲 洗，除去基底上残留的硝酸银溶液；
[0010] ④化学镀：对激光还原后的基底进行铜镍合金化学混合镀，采用的化学镀液的成 分和浓度如下：
[0011]
【权利要求】
1. 一种激光辅助化学混合镀实现二维表面金属结构的方法，其特征在于该方法包含以 下步骤： ① 二维结构制作：在将清洗过的基底上利用微纳加工技术加工表面二维网栅结构； ② 激光辅助还原：将制备有二维网栅结构的基底浸入到硝酸银溶液中；该硝酸银溶液 的浓度为0. lmol/L?lmol/L ;硝酸银溶液高于基底上表面2_以下；利用飞秒激光在所述 基底的二维网栅结构上辐照，实现结构上金属银的还原； ③ 清洗：利用去离子水对激光还原后存在金属银的二维网栅结构的基底进行冲洗，除 去基底上残留的硝酸银溶液； ④ 化学镀：对激光辅助还原清洗后的基底进行铜镍合金化学混合镀，采用的化学镀液 的成分和浓度如下： 成份 浓度 五水硫酸铜 0.08~0.i6moi/L 六水硫酸镍 0.0029mol/L ~ 0.0045moI/L 乙二胺四乙酸二钠 0.042mol/L 甲爵1(37%) 0.49mol/L 2，2-联啶 0.00038mol/L 聚乙二醇 0.0052L/L 三乙醇胺 0.00003mol/L 采用PH值为13的NaOH溶液对所述的化学镀液的PH值进行调节，使所述的化学镀液的 PH值为12. 5,镀液放置在带有搅拌的水浴锅内，镀液温度为60°?90°，将激光还原存在 金属银的二维结构经过清洗后置于水浴锅内，同时伴随着搅拌，搅拌速度为600?800rpm/ min,化学镀时间为1?2h ; ⑤ 后清洗：利用去离子水、乙醇、丙酮分别对已镀铜镍合金的基底冲洗，除去表面存留 的化学镀溶液。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的基底的材料为K9玻璃、硫化锌或聚 二甲基硅氧烷。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的飞秒激光的波长为780nm，重复频率 为80MHz，脉冲宽度为120fs，聚焦物镜的倍数为ΙΟΟχ，数值孔径为1. 35 ;所用的激光功率为 10mw ?50mw〇
【文档编号】C03C17/10GK104294244SQ201410578818
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】李奇松, 张龙, 张红刚, 姜雄伟, 居永凤, 白正元 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所