金属沉积制造技术

用于在激光构图衬底上无电敷镀金属的方法。提供衬底，其上沉积了热成像层和催化层。用激光束曝光时，足够量的辐射在热成像层中被转变成热量，使得相邻的催化层的被曝光区域变得没有活性。然后将激光构图的衬底接触反应溶液，引起金属膜在催化层未曝光的区域上的生长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及金属在衬底上的沉积，尤其是金属由金属离子溶液在衬底上的催化反应沉积。
技术介绍
无电金属敷镀是许多工业中常用的沉积金属膜的方法，尤其是在印刷电路板的生产中。一般的无电敷镀工艺需要数个步骤。第一步是处理衬底表面为随后敷镀的金属提供良好的粘附性。之后可以进行一系列水浴，使得表面布满催化剂，通常是钯胶体。最后将衬底接触含有金属离子和还原剂的水浴，还原剂在存在催化剂的情况下在衬底表面发生反应形成金属。这一方法在衬底表面上生成均匀薄膜，随后可以用标准光刻和腐蚀技术对其进行构图以形成电路板图形。这些图形的分辨率由所用的光刻技术决定，但是可构图尺寸小于5μm的图形。在WO04/068389中，描述了使用直写技术进行金属无电敷镀的方法。通过在衬底上优选地用喷墨印刷沉积金属离子反应溶液和还原剂从而用金属材料选择覆盖衬底。对反应进行催化的活化剂的存在辅助了该反应，从而沉积了，例如，细微的金属颗粒或过渡金属的有机盐，例如醋酸钯。活化剂材料当混合到聚合物粘合剂中时可以用溶液沉积技术(例如喷墨印刷)来沉积。从而活化剂材料可以只沉积在需要金属材料的地方，且随后可以通过接触反应溶液生长金属区域。在US5084299和US4981715中，描述了导电材料在衬底表面上的选择沉积。首先在衬底表面上沉积聚合物层。聚合物与含钯化合物复合，用作无电敷镀金属层的催化剂。照射上层感光聚合物层，随后的显影步骤通过化学湿法腐蚀过程除去未被照射的区域。然后将被照射过的衬底接触无电敷镀水浴形成金属层。在US5192581中，使用激光在包括保护层的多层衬底上对催化剂层进行构图。所用的工艺与用于上面的专利中的类似，只是多了保护层，用于解决无电敷镀工艺中共有的压片(sheeting)问题。构图或者由消去工艺(例如催化剂颗粒的湿法化学腐蚀或激光辅助湿法化学沉积)来进行。在衬底被激光照射的区域中，催化剂变得不能融解在湿法化学腐蚀水浴中，从而只有在衬底没有被照射到的区域中才会从衬底上除去催化剂层。这一方法使得工艺可以在无需光刻的情况下进行，防止在介电衬底上有害的无电压片，在某些区域中不留意变成具有催化性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供改善的在衬底上从金属离子溶液中沉积金属的方法。根据本专利技术第一方面，提供在衬底上形成金属沉积的方法，该方法包括下列步骤提供具有第一层材料的衬底，通过照射技术可以调整其作为金属从金属离子溶液中沉积的催化剂的活性；使用所述照射技术将第一层构图成有源和无源区域；将所得有源和无源区域图案接触金属离子溶液，金属从其中选择沉积在第一层的有源区域上。根据本专利技术另一方面，提供一种混合物，包括用于还原金属离子的催化剂和发色团。本专利技术的第一实施方案使用一种衬底，其上沉积了一层热成像层，随后还沉积了催化层。在用激光束照射分层结构时，下层热成像层将来自激光束的辐射转换成热量，使得催化剂被曝光的区域变得没有活性。在随后的敷镀步骤中，将衬底接触金属离子反应溶液和还原剂，促使金属膜在催化剂未曝光区域上的生长，从而使得发生金属层的无电沉积。本专利技术的另一实施方案使用一种衬底，在其上用基于溶液的印刷技术(例如喷墨印刷)粗略地构图热成像层顶上的催化层，并使用激光辐射来修整粗略构图的催化剂层以形成更高分辨率的图形。本专利技术的另一实施方案使用一种衬底，其上在预先沉积好的催化层上沉积了热成像层。在用激光束照射分层衬底时，热成像层产生足够的热量将催化层的曝光区域转变成非活性催化状态。因此催化剂的曝光区域不会与随后敷镀步骤中所使用的在除去热成像层之后沉积的溶液发生反应。金属层只形成在催化层的未曝光区域上。与下层热成像层类似，也可使用基于溶液的印刷技术(例如，但不局限于喷墨印刷)在上层热成像层的沉积之前对催化剂层进行粗略构图，并用激光辐射修整粗略构图的催化剂层以形成更高分辨率的图形。本专利技术的另一实施方案包含在衬底上沉积直接成像催化层，从而无需沉积两个不同的层，即催化材料和热成像层。激光束对直接成像催化层的照射使得曝光区域在随后的显影步骤中不起作用，正如上面所描述的。然后将衬底和激光选择构图直接成像催化层接触反应溶液，金属只生长在未曝光区域上。也可以使用基于溶液的印刷技术——例如，但不局限于喷墨印刷——对直接成像催化剂层进行粗略构图，并用激光辐射修整粗略构图的催化剂层以形成更高分辨率的图形，正如上面所描述的。附图说明现在将参考附图(仅作为例子)详细描述本专利技术的实施方案，其中图1示出根据第一实施方案在衬底上进行无电金属敷镀的工艺步骤，该实施方案在催化剂层下方插入了热成像层。图2示出根据第二实施方案在衬底上进行无电金属敷镀的工艺步骤，该实施方案在催化剂层下方插入了热成像层，催化剂层在沉积后进行了粗略构图。图3示出根据第三实施方案在衬底上进行无电金属敷镀的工艺步骤，该实施方案在催化剂层上方插入了热成像层。图4示出使用催化剂层上方的热成像层生长的铜迹线的光学显微照片。图5示出根据第四实施方案在衬底上进行无电金属敷镀的工艺步骤，该实施方案在催化剂层上方插入了热成像层，催化剂层在沉积后进行了粗略构图。图6示出根据第五实施方案在衬底上进行无电金属敷镀的工艺步骤，该实施方案使用了可以直接成像的催化剂层。图7示出衬底上有单层直接成像催化层(DICL)并构图形成隔绝金属区域的工艺。图8示出使用可以直接成像的催化剂层生长的铜迹线的光学显微照片。图9示出根据第七实施方案在衬底上进行无电金属敷镀的工艺步骤，该实施方案使用了可以直接成像的催化剂层，该层在沉积后进行了粗略构图。图10示出根据第八实施方案的工艺，用于通过在激光构图衬底上形成无电敷镀金属制作FET器件。具体实施例方式参考附图，图1示出本专利技术第一实施方案。第一实施方案在衬底上沉积一层催化剂层和下层热成像层。被吸收的辐射在热成像层种被转变成热量，使得催化剂层被曝光的区域变得没有活性。这在衬底表面上构图了无电金属层。衬底1覆盖有热成像材料2。衬底材料优选地为，但不局限于玻璃或聚合物膜。热成像材料能够将吸收的辐射转变成热量。热成像层(TIL)优选地由标准薄膜涂布技术——包括但不局限于旋涂、浸渍涂布、刮涂、辊涂、狭缝挤压式涂布、或喷涂，喷墨、凹板印刷、胶印或丝网印刷——从溶液中涂布。热成像材料从吸收的辐射(例如，通过透镜5聚焦的聚焦激光束4的形式)中产生热量，或者从光束通过掩模所产生的光图案来产生热量。应当选择热成像层的材料以使热成像层和衬底之间有良好的粘附性。再一个重要的是热成像层不会被随后的催化层沉积步骤所溶解或受其任何形式的影响。下层热成像层的优选材料是混合有红外染料的聚苯乙烯，它可以溶解在非极性溶剂例如二甲苯中。对于使用830nm的红外激光的激光成像来说，合适的染料可以是SDA4554。聚丙烯膜的优选厚度是500nm厚，它在830nm处具有0.15的光学密度。能够引发无电沉积的催化剂层3优选地从溶液中沉积在热成像层上，并干燥以形成催化层。催化层的特性必须是当它浸在含有金属离子和还原剂的反应溶液中时模板金属膜生长。催化层优选地由标准薄膜涂布技术——包括但不局限于旋涂、浸渍涂布、刮涂、辊涂、狭缝挤压式涂布、或喷涂，喷墨、凹板印刷、胶印或丝网印刷——从溶液中涂布。催化剂的特性包括热敏特性，从而在温度高温下催化膜不再模板金属层的生长。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底上形成金属沉积的方法，该方法包括下列步骤：提供具有第一层材料的衬底，该层材料的作为用于从金属离子的溶液中沉积金属的催化剂的活性可以由辐射技术来调节；使用所述辐射技术将第一层构图成活性和非活性区域；将所得的活性和非活性区域图案暴露于金属离子溶液，由此金属被从中选择性沉积在第一层的活性区域上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔J班纳克，约翰米尔斯，詹姆斯沃兹，艾伦L胡德，詹姆斯E福克斯，菲利普G班特里，
申请(专利权)人：造型逻辑有限公司，可导墨喷技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]