在基底上图案化沉积金属的方法技术

一种制品，包括聚合膜，所述聚合膜具有主表面、所述主表面上的催化剂材料的不连续层和所述催化剂材料上的金属图案。所述催化剂材料的不连续层的平均厚度小于２００埃。本发明专利技术还公开了形成这些制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开整体涉及和由这样的方法 形成的制品。
技术介绍
具有金属材料图案的基底有各种各样的商业应用。在一些情况下， 希望导电格栅足够细以致无法用肉眼看到并且支承在透明的聚合物基 底上。透明的导电薄片具有多种用途，包括(例如)电阻加热窗、电磁干扰(EMI)屏蔽层、消除静电部件、天线、电脑显示器的触摸屏、以 及电致变色窗、光电装置、电荧光装置和液晶显示器的表面电极。基本透明的导电格栅用于诸如EMI屏蔽这种应用的用途已为人们 所知。格栅可以由金属丝的网或筛网形成，该金属丝被夹在或被层合 在透明薄片之间或被嵌入在基底(美国专利No.3,952,152; 4,179,797; 4,321,296; 4,381,421和4,412,255)中。使用金属丝筛网的一个缺点是 难以处理非常细的金属丝或难以制造和处理非常细的金属丝筛网。例 如，20微米直径的铜线的拉伸强度仅为1盎司(28克力)，因此容易 损坏。用20微米直径的金属丝加工而成的金属丝筛网是可以得到的， 但是由于极细的金属丝很难处理，因此价格昂贵。不是将预先存在的金属丝筛网嵌入基底中，而是如下就地加工形 成导电图案首先在基底中形成槽或通道的图案，然后用导电材料填 充这些槽或通道。已经使用这种方法以多种方式来制造导电电路线和 图案，尽管通常以相对粗的比例用于电路线和图案。可通过模铸、模 压或通过平版印刷技术在基底中形成槽。然后，可以用导电性油墨或 环氧树脂(美国专利No.5,462,624);用经过蒸发、溅镀或镀覆的金属(美国专利No.3，891,514; 4,510,347和5,595,943);用熔化的金属(美 国专利No.4，748，130)或用金属粉末(美国专利No.2,963,748; 3,075,280; 3,800,020; 4,614,837; 5,061,438和5,094,811)填充槽。聚合物膜上的 导电格栅通过印刷导电糊剂(美国专利No.5,399,879)或通过光刻法和 蚀刻(美国专利No.6,433,481)制成。这些现有技术方法存在缺陷。例 如，导电性油墨或环氧树脂的一个问题是导电率取决于相邻导电颗粒 之间的接触的形成，并且总体导电性通常远小于固体金属。金属的汽 相沉积或电镀一般很慢，并且通常需要后续步骤来移除沉积在槽之间 的过量金属。可将熔化的金属置于槽内，但是通常需要将一些材料沉 积在金属将润湿的槽内。否则，由于熔化的金属的表面张力，熔化的 金属不会渗透或停留在槽内。除了导电格栅之外，以电路形式支承导电材料图案的基底也是可 用的。柔性电路用于电子元件的支承和互连，以及用于传感器的制造。 传感器的例子包括环境传感器、医学传感器、化学传感器、以及生 物特征传感器。某些传感器优选是透明的。就导电格栅而言，通常使 用光刻法来制备聚合物膜基底上的柔性电路，其包括光致抗蚀剂布置、 曝光、显影和移除多个步骤。在本行业中，希望能有无需如此昂贵的 设备和如此多的制造工序的替代方法。人们一直通过将金属粉末置于槽内然后将粉末压紧以增强颗粒之 间的电接触来制作电路。Lillie等人(美国专利No.5,061,438)和Kane 等人(美国专利No.5,094,811)已使用该方法形成了印刷电路板。然而， 这些方法对于制做细微电路和精细金属图案是不实用的。在精密标度 上，将工具重新放回或重新对准已模压的图案以实施金属压制会很困 难。例如，具有20微米宽通道的图案的薄片需要将工具从薄片的一侧 到另一侧以大约3微米的精度放置在图案上。对于许多应用，薄片大 约为30cmX30cm。在从成形温度冷却到室温的过程中，由于热塑性薄 片的热收縮引起的尺寸变化通常为约百分之一或更多。因此，对于30cm X30cm的薄片，百分之一的收縮将导致0.3cm的总收縮量。这个值比所需的3微米放置精度要大1000倍，从而使工具精确的重新定位变得困难。
技术实现思路
本专利技术涉及。具体地讲，本专利技术涉及在聚合膜或基底上图案化沉积金属的方法，该方法如下来达成 通过利用例如印刷板将功能化分子选择性地转移金属蒸汽催化的基底 区域上，然后将金属化学沉积到未功能化的区域上。该方法允许精细 标度添加的图案化导电沉积，该沉积为电气隔离并由为基本上光学透 明而无需柱子蚀刻步骤的区域来补充。在第一个实施例中，包括提供具有主表面的基底，以小于60埃的平均厚度将催化剂材料气相沉积到基底的主表面上以形成活化的基底表面，在活化的基底表面上印刷功能 化分子的图案以形成至少一个功能化区域和至少一个非功能化区域， 以及将沉积金属选择性地化学沉积到非功能化区域上以形成沉积金属 图案化的基底。在另一个实施例中，包括提供具有主表面的基底，以小于200埃的平均厚度将催化剂材料的不连续层 沉积到基底的主表面上以形成活化的基底表面，在活化的基底表面上 印刷功能化分子的图案以形成至少一个功能化区域和至少一个非功能 化区域，以及将沉积金属选择性地化学沉积到非功能化区域上以形成 沉积金属图案化的基底。在另一个实施例中，制品包括具有主表面的聚合膜、主表面上的 催化剂材料的不连续层以及催化剂材料上的金属图案。催化剂材料的 不连续层的平均厚度小于200埃。附图说明结合附图对本专利技术的各种实施例所做的以下详细描述，可以更全面地理解本专利技术，其中图1A-1F为在聚合物基底上图案化材料的示例性方法的示意图； 图2A-2H为在聚合物基底上图案化材料的另一个示例性方法的示意图；以及图3为在实例中形成的基底上的图案化沉积金属的扫描电子显微 照片。附图未必按比例绘制。附图中所使用的类似的标号代表类似的元 件、步骤等。然而应当理解，使用标号代表给定附图中的元件并非意 图限定另一附图中标有同样标号的元件。具体实施例方式在以下具体实施方式中，将参考构成其一部分的附图，并且在这 些附图中，以举例说明的方式示出了几个具体实施例。应当理解，在 不脱离本专利技术的范围和精神的情况下可以设想并且制作出其它实施 例。因此，并非意图限制以下具体实施方式。本专利技术涉及。具体地讲，本专利技术 涉及在聚合膜或基底上图案化沉积金属的方法，该方法该方法如下来 达成通过利用例如印刷板选择性地将功能化分子转移金属蒸汽催化 基底的区域上，然后将金属化学沉积到未功能化的区域上。该方法允 许精细标度添加的图案化导电沉积，该沉积为电气隔离并由为基本上 光学透明而无需柱子蚀刻步骤的区域来补充。虽然本专利技术并不如此受 到限制，但通过讨论下文提供的实例可以获得对本专利技术的各方面的理 解。在绝缘、透明的聚合膜基底上图案化化学沉积金属方面，本专利技术 解决了至少一个鲜为人知的问题。当旨在在承载利用功能化分子接触 掩模的催化剂金属的透明基底上图案化化学沉积的金属时，并当需要导体区域之间的区域为光传输和电力非导电而无需使用蚀刻步骤时， 会出现问题。由于制造效率的原因，人们一般期望当在电气绝缘基底 上生成金属导体图案时使用尽可能少的工序。经常使用的工序是蚀刻。 然而，蚀刻为不期望的方法，这是因为需要处理有危害性的化学品并 且因为蚀刻剂有可能损坏产品中的其他材料。对于应用而言，其中导 体之间的区域需要为光传输和电力非导电，与此前记录的方法相比， 本专利技术避免了在这些区域对催化剂材料使用蚀刻步骤。具体地讲，本 专利技术包括使用具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基底上图案化沉积金属的方法，包括：　提供具有主表面的基底；　将平均厚度小于６０埃的催化剂材料气相沉积到所述基底的所述主表面上以形成活化的基底表面；　将功能化分子的图案印刷到所述活化的基底表面上以形成至少一个功能化区域 和至少一个非功能化区域；以及　将沉积金属选择性地化学沉积到所述非功能化区域上以形成沉积金属图案化基底。

【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：马修H弗赖，特雷西J贝尼纳德，罗克珊A伯默尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]