一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构及其制备方法技术

本发明专利技术属于微纳米表面涂层技术领域，具体涉及一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构及其制备方法。本发明专利技术提供的一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构的制备方法，包括如下步骤：(1)得到改性纳米颗粒分散液和改性基底；(2)得到金属纳米颗粒自组装层的微图案基底；(3)在目标基底上形成可诱导固化的粘结层，得到粘结基底；(4)将金属纳米颗粒自组装层部分与粘结层部分相贴合压紧，诱导粘结层固化；(5)将基底进行剥离，得金属纳米颗粒微图案结构；(6)将金属纳米颗粒微图案结构进行化学镀处理，得到金属纳米颗粒微图案化学镀结构。本发明专利技术提供的制备方法可以得到分辨率高、缺陷较少、导电性较好、质量较好且稳定性较高的微电路结构。质量较好且稳定性较高的微电路结构。质量较好且稳定性较高的微电路结构。

【技术实现步骤摘要】
一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于微纳米表面涂层
，具体涉及一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]柔性电子产业已经成为未来电子信息领域发展的先导性行业，多个发达国家已率先在该领域进行了战略布局，将柔性电子作为先进制造领域的首要发展方向。相对于传统电子，柔性电子要求微电路具备良好的弯曲变形性能，这对柔性微电路的制造工艺提出了新的挑战。传统集成电路制备主要通过材料的选择性剥离或蚀刻实现，但该工艺条件难以与柔性电路常用的有机聚合物基底兼容，因此，无法直接应用于柔性微电路制备上。目前的制备工艺普遍采用导电油墨、导电浆料、导电微纳米颗粒等基材配合有机聚合物基底，以解决柔性电路制备的问题。但是，一方面，导电油墨、导电浆料等流体所能实现的制备精度受限于流体的表面张力、流体粘度、挥发性能、触变性等性质以及基底的浸润特性等多因素共同作用，在微纳尺度下往往具有严重缺陷，导电性能较差；而且，对于传统的导电纳米颗粒其制备获得的电路的分辨率较低，且有较多缺陷，严重影响电路的质量。
[0003]因此，采用非剥离和刻蚀材料方法制备一种分辨率高、缺陷较少、导电性好、质量优异、稳定可靠的微电路结构具有积极的意义。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术采用非剥离和刻蚀材料方法制备得到的微电路结构分辨率较低、缺陷较多、导电性较差、质量和稳定性较差的问题，从而提供一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构及其制备方法。
[0005]本专利技术提供一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)表面电位改性
[0007]取第一改性物对金属纳米颗粒进行表面改性处理，得到表面呈现电性的改性纳米颗粒，并加入复合溶剂混合，得到改性纳米颗粒分散液；
[0008]取第二改性物对基底进行表面改性处理，得到表面呈现电性的改性基底；
[0009]其中，所述改性基底表面与所述改性纳米颗粒表面的电位相反；
[0010]所述复合溶剂包括沸点和表面张力均不同的第一溶剂和第二溶剂的混合溶剂；
[0011](2)自组装
[0012]将所述改性基底插入所述改性纳米颗粒分散液中进行自组装反应，得到表面覆盖金属纳米颗粒自组装层的微图案基底；
[0013](3)取目标基底，并在其表面制备形成可诱导固化的粘结层，得到粘结基底；
[0014](4)将所述微图案基底的金属纳米颗粒自组装层部分与所述粘结基底的所述粘结层部分相贴合压紧，并在外界刺激作用下诱导所述粘结层固化；
[0015](5)将所述微图案基底的基底进行剥离，得到所需金属纳米颗粒微图案结构；
[0016](6)将所述金属纳米颗粒微图案结构置于化学镀液中进行化学镀，得到所需基于化学镀利用金属纳米颗粒图案结构制备的微电路结构。
[0017]在本专利技术中，所述微结构基底中所述微结构为凸起，通过在平面基底表面通过光刻技术、激光加工和微纳米压印中的至少一种形成微结构基底；其中平面基底包括硅片、不锈钢片、铜片、环氧树脂膜、聚二甲基硅氧烷膜中的一种。
[0018]可选的，步骤(4)中将所述微图案基底的金属纳米颗粒自组装层部分与所述粘结基底的可诱导固化的粘结层部分相贴合压紧过程中控制金属纳米颗粒自组装层与粘结层的相对位置从而使金属纳米颗粒自组装层对应微图案部分与粘结层压紧，而其它位置的金属纳米颗粒自组装层并未与粘结层接触。
[0019]可选的，所述微图案基底的微图案的图案形状包括条纹、圆形和多边形的至少一种；
[0020]可选的，条纹的宽度为1
‑
500um。
[0021]优选的，所述步骤(1)中，所述复合溶剂中，所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点，所述第一溶剂的表面张力系数大于所述第二溶剂的表面张力系数；
[0022]优选的，所述第一溶剂与第二溶剂的沸点差为10
‑
50℃；
[0023]优选的，所述第一溶剂与第二溶剂的表面张力差为5
‑
50nN/m；
[0024]优选的，所述第一溶剂和第二溶剂的体积比为9.5：0.5
‑
5：5；
[0025]优选的，所述第一溶剂包括水，所述第二溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇或丙酮中的一种。
[0026]优选的，所述步骤(1)中，所述金属纳米颗粒包括金属金、金属银、金属铜、金属锡颗粒中的至少一种；
[0027]优选的，所述金属纳米颗粒包括金属单质颗粒或金属氧化物纳米颗粒；
[0028]优选的，所述金属纳米颗粒的平均粒径为10
‑
10000nm。
[0029]优选的，所述步骤(1)中，所述第一改性物包括三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、3氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、3氨基丙基三乙氧基硅烷、巯基丙酸或巯基丁二酸中的至少一种；
[0030]优选的，所述第一改性物与所述金属纳米颗粒的质量比为(0.2
‑
5)：(1
‑
5)；
[0031]优选的，所述金属纳米颗粒的改性处理步骤包括将所述第一改性物配制形成第一改性溶液的步骤，以及，将所述金属纳米颗粒置于所述第一改性溶液中进行表面改性的步骤；
[0032]优选的，所述第一改性溶液包括水溶液、乙醇溶液或异丙醇溶液中的至少一种；
[0033]优选的，所述第一改性溶液中所述第一改性物的浓度为0.1
‑
10wt％。
[0034]优选的，所述步骤(1)中，所述微结构基底包括含有表面微结构的硅片或树脂膜中的至少一种；
[0035]所述第二改性物包括聚二烯基丙二甲基氯化铵、三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、3氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、3氨基丙基三乙氧基硅烷、巯基丙酸或巯基丁二酸中的至少一种；
[0036]优选的，所述基底的改性处理步骤包括将所述第二改性物配制形成第二改性溶液的步骤，以及，将所述基底置于所述第二改性溶液中进行表面改性的步骤；
[0037]优选的，所述第二改性溶液包括水溶液、乙醇溶液或异丙醇溶液中的至少一种；
[0038]优选的，所述第二改性溶液中所述第二改性物的浓度为0.08
‑
5wt％。
[0039]在本专利技术所述方案中，经上述方法改性处理后的所述改性基底的表面电位的绝对值约为30
‑
300mV左右，其电位的控制数值并不影响自组装的过程，只需控制所述改性基底的电位与所述改性纳米颗粒的表面电位相反即可。
[0040]优选的，所述步骤(1)中：
[0041]所述改性纳米颗粒的表面电位的绝对值为30
‑
70mV；
[0042]优选的，所述改性纳米颗粒分散液的浓度为0.1mg/ml
‑
1000mg/ml。
[0043]优选的，所述步骤(2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)表面电位改性取第一改性物对金属纳米颗粒进行表面改性处理，得到表面呈现电性的改性纳米颗粒，并加入复合溶剂混合，得到改性纳米颗粒分散液；取第二改性物对基底进行表面改性处理，得到表面呈现电性的改性基底；其中，所述改性基底表面与所述改性纳米颗粒表面的电位相反；所述复合溶剂包括沸点和表面张力均不同的第一溶剂和第二溶剂的混合溶剂；(2)自组装将所述改性基底插入所述改性纳米颗粒分散液中进行自组装反应，得到表面覆盖金属纳米颗粒自组装层的微图案基底；(3)取目标基底，并在其表面制备形成可诱导固化的粘结层，得到粘结基底；(4)将所述微图案基底的金属纳米颗粒自组装层部分与所述粘结基底的粘结层部分相贴合压紧，并在外界刺激作用下诱导所述粘结层固化；(5)将所述微图案基底的基底进行剥离，得到金属纳米颗粒微图案结构；(6)将所述金属纳米颗粒微图案结构置于化学镀液中进行化学镀处理，得到所需金属纳米颗粒微图案化学镀结构。2.根据权利要求1所述金属纳米颗粒微图案化学镀结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述复合溶剂中，所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点，所述第一溶剂的表面张力系数大于所述第二溶剂的表面张力系数；优选的，所述第一溶剂与第二溶剂的沸点差为10
‑
50℃；优选的，所述第一溶剂与第二溶剂的表面张力差为5
‑
50nN/m；优选的，所述第一溶剂和第二溶剂的体积比为9.5：0.5
‑
5：5；优选的，所述第一溶剂包括水，所述第二溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇或丙酮中的一种。3.根据权利要求1或2所述金属纳米颗粒微图案化学镀结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述金属纳米颗粒包括金属金、金属银、金属铜、金属锡颗粒中的至少一种；优选的，所述金属纳米颗粒包括金属单质颗粒或金属氧化物纳米颗粒；优选的，所述金属纳米颗粒的平均粒径为10
‑
10000nm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述金属纳米颗粒微图案化学镀结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述第一改性物包括三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、3氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、3氨基丙基三乙氧基硅烷、巯基丙酸或巯基丁二酸中的至少一种；优选的，所述第一改性物与所述金属纳米颗粒的质量比为(0.2
‑
5)：(1
‑
5)；优选的，所述金属纳米颗粒的改性处理步骤包括将所述第一改性物配制形成第一改性溶液的步骤，以及，将所述金属纳米颗粒置于所述第一改性溶液中进行表面改性的步骤；优选的，所述第一改性溶液包括水溶液、乙醇溶液或异丙醇溶液中的至少一种；优选的，所述第一改性溶液中所述第一改性物的浓度为0.1
‑
10wt％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述金属纳米颗粒微图案化学镀结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述微结构基底包括具有表面微结构的硅片或树脂膜中的至少一
种；所述第二改性物包括聚二烯基丙二甲基氯化铵、三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、3氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、3氨基丙基三乙氧基硅烷、巯基丙酸或巯基丁二酸中的至少一种；优选的，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪家道，马原，李轩，宋乐乐，余郭煦，翁鼎，陈磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：