专利名称：一种在绝缘基材表面直接沉积金属线路图案的方法
技术领域：
本发明属于现代电子技术 领域，特别涉及一种在绝缘基材表面直接沉积金属线路 图案的方法。
背景技术：
在绝缘基材上制备金属线路图案是电子、光学、机械器件如显示器、生物传感器等 的非常重要的一个生产步骤。现在成熟的制备图案化金属线路的方法，通常是通过光刻、电 子束曝光、聚焦离子束曝光等技术在真空蒸发、溅射、电镀或无电镀沉积披覆而成的金属膜 上获得相应的图案，然后再蚀刻而成。虽然这些技术已经能够制得比较精良的金属线路图 案，但是发展一种更为简便、低成本、绿色低碳的金属线生产工艺技术一直是业界的追求。为了达到这个目的，研究人员进行了各种各样的尝试。其中，在绝缘基材上直接选 择性地生长金属线路图案的制备技术最为令人瞩目。因为这种线路制造方法舍弃了光刻 制版、蚀刻金属膜等既繁琐又高能耗、高污染的步骤，使得金属线路图案的制造成本大为下 降，堪称下一代的金属线路生产技术。例如，在绝缘基底表面选择性地定点引入金属离子前 驱体，再将其还原形成所需金属膜图案。这种方法成功的关键是基材表面能够通过分子改 性，产生羰基等基团，从而与金属离子以离子键方式键合，形成金属盐型前驱体。因此，只有 某些绝缘基材比如聚酰亚胺薄膜能够利用此种方式制备金属线路图案。还有一种方法是， 利用辐照、化学改性、吸附的方式，在绝缘基材表面自组装氨基、巯基等活性基团，利用其吸 附钯、钼、金等离子作为催化剂，通过化学镀使金属离子定点的还原成金属膜图案。这种方 法由于是通过自组装方式改性绝缘基材表面，而且自组装的方法多种多样，可以针对不同 的绝缘基材设计不同的自组装活性基团的方案，因此利用这种方法在绝缘基材上直接选择 性地制备金属线路图案的研究报道也比较多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便的、易于大规模生产的、能直接在玻璃、硅片、玻 纤布等绝缘基材表面直接沉积金属线路图案的方法。本发明解决上述技术问题的技术方案是一种在绝缘基材表面直接沉积金属线路图案的方法，是通过丝网印刷惰性油墨图 案的方式，定点选择性地在基体表面自组装上胺基基团，利用胺基基团吸附金属催化剂，再 通过化学镀沉积得到所需要的金属图形。具体步骤如下1.在基体表面用惰性油墨丝网印刷上所需金属线路的负相图形，在60°C条件下 烘干；所述基体是玻璃、硅片或玻纤布等绝缘材料。2)在基体表面自组装氨基基团用交联剂将多胺类化合物包覆在基体表面，于50 80°C条件下干燥，使其表面带 有胺基基团，得到表面改性的基体；所述多胺类化合物是二乙撑三胺、三乙撑四胺或分子量为20000 60000的聚乙撑亚胺、聚乙烯胺，用水、甲醇或二甲基甲酰胺将多胺类化合物配 制成质量浓度为10% 30%的溶液；所述交联剂是环氧树脂、环氧乙烷或环氧丙烷，交联 剂用量为多胺类化合物的质量的 20% ；3)手工除去油墨； 4)对已改性的基体表面进行金属离子吸附将改性的基体置于50°C、浓度为 0. 1 2mol/L的金属盐溶液中浸泡20分钟，金属盐为银、铜、钯或镍的盐；5)化学镀把上述吸附金属离子后的基体在常温下浸入由质量浓度为1. 5%硫酸 铜或1. 5%的硫酸镍、8%的酒石酸钠钾、1. 5%的氢氧化钠、52%的甲醛和37%的蒸馏水组 成的混合溶液中，浸泡30分钟，取出后即可得到金属线路图案。本发明的有益效果是通过丝网印刷方法在绝缘基材直接沉积金属线路，得到的线路图形精致、美观。通 过自组装的方法在绝缘基材表面引入胺基基团用以吸附金属离子，该方法工艺简单，成品 化迅速，易于实现流水化作业，可大大降低生产成本。
具体实施例方式上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。实施例1硅片上直接沉积铜金属线路(1)在基体硅片表面用耐碱油墨丝网印刷上所需金属线路的负相图形，60°C，30 分钟烘干。(2)将聚乙撑亚胺(分子量25000)用甲醇配制成质量浓度为20%的溶液，加入交 联剂环氧树脂，交联剂用量为聚乙撑亚胺质量的10%。将基体浸泡于上述溶液中24h，取出 于50°C条件下干燥。(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分钟。(5)将上述吸附金属离子后的硅片常温下浸入由质量浓度1. 5%硫酸铜、8%酒石 酸钠钾、1. 5%氢氧化钠、52%甲醛和37%蒸馏水组成的溶液中，浸泡30分钟，得到铜金属 线路。实施例2玻纤布上直接沉积铜金属线路(1)在基体玻纤布表面用耐碱油墨丝网印刷上所需金属线路的负相图形，60°C，30 分钟烘干。(2)将聚乙烯胺(分子量50000)用二甲基甲酰胺配制成质量浓度为30%的溶液， 加入交联剂环氧乙烷，交联剂用量为聚乙烯胺质量的5%。将基体浸泡于上述溶液中24h， 取出于60°C条件下干燥。(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分钟。
(5)将上述吸附金属离子后的硅片常温下浸入由质量浓度1. 5%硫酸铜、8%酒石 酸钠钾、1. 5%氢氧化钠、52%甲醛和37%蒸馏水组成的溶液中，浸泡30分钟，得到铜金属 线路。 实施例3玻璃上直接沉积镍金属线路(1)在基体玻璃表面用耐碱油墨丝网印刷上所需金属线路的负相图形，60°C，30 分钟烘干。(2)将二乙撑三胺用水配制成质量浓度为10%的溶液，加入交联剂环氧丙烷，交 联剂用量为二乙撑三胺质量的15%。将基体浸泡于上述溶液中24h，取出于80°C条件下干
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分钟。(5)将上述吸附金属离子后的硅片常温下浸入由质量浓度1. 5%硫酸镍、8%酒石 酸钠钾、1. 5%氢氧化钠、52%甲醛和37%蒸馏水组成的溶液中，浸泡30分钟，得到镍金属 线路。实施例4玻璃上直接沉积铜金属线路(1)在基体玻璃表面用耐碱油墨丝网印刷上所需金属线路的负相图形，60°C，30 分钟烘干。(2)将聚乙撑亚胺(分子量60000)用二甲基甲酰胺配制成浓度为25%的溶液，力口 入交联剂环氧乙烷，交联剂用量为聚乙撑亚胺质量的1%。将基体浸泡于上述溶液中24h， 取出于70°C条件下干燥。(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分钟。(5)将上述吸附金属离子后的硅片常温下浸入由质量浓度1. 5%硫酸铜、8%酒石 酸钠钾、1. 5%氢氧化钠、52%甲醛和37%蒸馏水组成的溶液中，浸泡30分钟，得到铜金属 线路。实施例5玻纤布上直接沉积镍金属线路(1)在基体玻纤布表面用耐碱油墨丝网印刷上所需金属线路的负相图形，60°C，30 分钟烘干。(2)将三乙撑四胺用甲醇配制成质量浓度为30%的溶液，加入交联剂环氧树脂， 交联剂用量为三乙撑四胺质量的20%。将基体浸泡于上述溶液中24h，取出于80°C条件下 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分钟。(5)将上述吸附金属离子后的硅片常温下浸入由质量浓度1. 5%硫酸镍、8%酒石 酸钠钾、1. 5%氢氧化钠、52%甲醛和37%蒸馏水组成的溶液中，浸泡30分钟，得到镍金属 线路。
实施例6硅片上直接沉积镍金属线路(1)在基体硅片表面用耐碱油墨丝网印刷上所需金属线路的负相图形，60°C，30 分钟烘干。(2)将聚乙烯胺(分子量20000)用甲醇配制成质量浓度为30%的溶液，加入交联 剂环氧乙烷，交联剂用量为聚乙烯胺质量的10%。将基体浸泡于上述溶液中24h，取出于 60°C条件下干燥。(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分钟。( 5)将上述吸附金属离子后的硅片常温下浸入由质量浓度1. 5%硫酸镍、8%酒石 酸钠钾、1. 5%氢氧化钠、52%甲醛和37%蒸馏水组成的溶液中，浸泡30分钟，得到镍金属 线路。
权利要求
1. 一种在绝缘基材表面直接沉积金属线路图案的方法，其特征在于，通过丝网印刷惰 性油墨图案的方式，定点选择性地在基体表面自组装上胺基基团，利用胺基基团吸附金属 催化剂，再通过化学镀沉积得到所需要的金属图形。具体步骤如下1)在基体表面用惰性油墨丝网印刷上所需金属线路的负相图形，在60°c条件下烘干； 所述基体是玻璃、硅片或玻纤布等绝缘材料；2)在基体表面自组装氨基基团用交联剂将多胺类化合物包覆在基体表面，于50 80°C条件下干燥，使其表面带有 胺基基团，得到表面改性的基体；所述多胺类化合物是二乙撑三胺、三乙撑四胺或分子量为 20000 60000的聚乙撑亚胺、聚乙烯胺，用水、甲醇或二甲基甲酰胺将多胺类化合物配制 成质量浓度为10 % 30 %的溶液；所述交联剂是环氧树脂、环氧乙烷或环氧丙烷，交联剂 用量为多胺类化合物的质量的 20%3)手工除去油墨；4)对已改性的基体表面进行金属离子吸附将改性的基体置于50°C、浓度为0.5 2mol/L的金属盐溶液中浸泡20分钟，金属盐为银、铜、钯或镍的盐；5)化学镀把上述吸附金属离子后的基体在常温下浸入由质量浓度为1.5%硫酸铜或 1. 5%的硫酸镍、8%的酒石酸钠钾、1. 5%的氢氧化钠、52%的甲醛和37%的蒸馏水组成的 混合溶液中，浸泡30分钟，取出后即可得到金属线路图案。
全文摘要
本发明公开了一种在绝缘基材表面直接沉积金属线路图案的方法。该方法是通过丝网印刷惰性油墨图案的方式，定点选择性地在基体表面自组装上胺基基团，利用胺基基团吸附金属催化剂，再通过化学镀沉积得到所需要的金属图形。本发明的有益效果是通过丝网印刷方法在绝缘基材直接沉积金属线路，得到的线路图形精致、美观。通过自组装的方法在绝缘基材表面引入胺基基团用以吸附金属离子，该方法工艺简单，成品化迅速，易于实现流水化作业，可大大降低生产成本。
文档编号H01L21/60GK102097345SQ201010526700
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者李培源, 杨芳, 苏炜 申请人:广西师范学院