[發明專利]微結構加工方法

有效

• 申請號: 201110439939.4
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN103173724A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;法布里齊亞·蓋佐;何雪涵
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/04;C23C14/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

【技術領域】

本發明涉及超材料領域，尤其涉及一種超材料的微結構加工方法。

【背景技術】

超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結構有序設計，可以突破某些表觀自然規律的限制，從而或得超出自然界固有的普通性質的超常材料功能。超材料的性質和功能主要來自于其內部的結構而非構成它們的材料。

超材料的特殊性質在很大程度上取決于材料的關鍵物理尺度。一個最直觀的例子是晶體。晶體在原子尺度上是排列有序的，正因為此，晶體材料擁有一些無定型態所不具備的物理特征。由此類比，在其它層次上的有序排列則可能獲得一定程度的自然界中的材料所不具備的物理性質。通常人造結構的尺寸為所需響應波長的十分之一，否則這些人造結構所組成的排列在空間中不能被視為連續。

超材料包括人造結構以及人造結構所附著的材料，該附著材料對人造結構起到支撐作用，因此可以是任何與人造結構不同的材料，這兩種材料的疊加會在空間中產生一個等效介電常數與磁導率，而這兩個物理參數分別對應了材料的電場響應與磁場響應。

超材料的制備目前主要通過光蝕刻、化學蝕刻、電化學沉積等技術在基底材料上鍍上有特定重復圖案的銅層來實現。光蝕刻的步驟多，操作一般比較復雜，并且由于光蝕刻等技術本身對材料的要求限制，現階段使用的基底材料一般為硬質的FR4板，而不能夠應用在柔性的基底材料及封裝材料上。而化學蝕刻、電化學沉積等技術則可能導致對環境的污染。

需要提供一種新的微結構加工方法，能夠快速簡單地在尤其是柔性的基底材料上制備金屬微結構。

【發明內容】

本發明提供一種微結構加工方法，采取預種晶種激光誘導化學鍍的方式來加工微結構，可快速簡單高效而精確地在尤其是柔性的基底材料上制備金屬微結構。

激光柔性布線是一種新生的超精密微結構加工技術，屬于激光直寫技術中的一種。它與傳統的柔性制備線路技術如熱壓印、靜電轉印、聚焦粒子束技術、激光加工技術等相比，具有最小線寬低、導線分辨率高、布線速率快、無需掩膜板等突出優勢。并且，激光束能量密度高，光斑直徑、方向和位置容易精確控制。

本發明將激光直寫技術和化學鍍技術相結合，在聚酰亞胺基片表面制備金屬微結構。通過使用表面摻雜銀的聚酰亞胺薄膜，或是在基片表面涂布含銀納米粒子的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)薄膜，這些薄膜經過處理的表面都能夠在聚焦激光束的作用下在基板上沉積一定量的金屬晶種晶粒，再經過化學鍍處理后即可生成銅。

根據本發明的一個主要方面，提供一種微結構加工方法，該方法包括以下步驟：

a、將PVP與AgNO₃溶解于乙醇中，將此溶液均勻加熱，得到棕色的金屬膠體溶液；

b、將該金屬膠體溶液冷卻至室溫，涂布在基片的表面并烘干；

c、配置化學鍍液；

d、用激光束在基片上寫出微結構圖案；

e、用清洗液清洗基片，除去未經照射的PVP薄膜；

f、將清洗好的基片置于化學鍍液中，得到微結構。

根據本發明的一個方面，基片是柔性基片。

根據本發明的一個方面，柔性基片是聚酰亞胺(PI)基片。

根據本發明的一個方面，PVP與AgNO₃的重量比為2∶1。

根據本發明的一個方面，乙醇濃度在0.03g/ml左右。

根據本發明的一個方面，加熱方式為使用微波爐每隔1分鐘在300w功率下加熱1分鐘，共加熱6次。

根據本發明的一個方面，用旋轉涂膜機將金屬膠體溶液涂布在基片上。

根據本發明的一個方面，化學鍍液包括按1∶1的體積比混合配比的第一溶液和第二溶液，其中，第一溶液的組成為CuSO₄?16g/l，酒石酸鉀鈉48g/l，NaOH?28g/l，而第二溶液的組成為12ml/l的濃甲醛溶液。

根據本發明的一個方面，清洗液是0.5％的NaOH溶液。

根據本發明的一個方面，清洗好的基片置于30℃的化學鍍液中達約15分鐘。

根據本發明的一個方面，微結構包括多個陣列排布的微結構單元，所述微結構單元為工字型或工字衍生型金屬線結構。

根據本發明的一個方面，微結構包括多個陣列排布的微結構單元，所述微結構單元為開口環型或開口環衍生型金屬線結構。

根據本發明的另一個主要方面，提供一種微結構加工方法，該方法包括以下步驟：

a、將基片浸入KOH水溶液中，浸泡后取出后用水清洗除去多余的KOH；