[發明專利]一種利用激光等離子體濺射在玻璃上制備金屬電路的方法

在審

• 申請號: 202110331809.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113099620A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 梁良;何林;林國志;譚歡恒;姜治康
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H05K3/02
• 分類號: H05K3/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 顧思妍

本發明提供一種利用激光等離子體濺射在玻璃上制備金屬電路的方法，包括：步驟1：將透明玻璃片覆在金屬靶材的表面，利用激光進行區域性面積掃描，在透明玻璃片與金屬靶材的接觸面上濺射一層金屬附著層；步驟2：把步驟1得到的透明玻璃片有金屬附著層的一面正對激光束入射方向，采用激光束對透明玻璃片有金屬附著層的一面進行圖案化掃描處理，以得到設計的金屬電路部分；步驟3：把步驟2得到的透明玻璃片置于氫氣環境中并進行加熱處理，得到帶有電路圖案的透明玻璃片；步驟4：把步驟3得到的帶有電路圖案的透明玻璃片放在乙醇中清洗，并干燥處理，完成金屬電路的制備。本發明方法具有耗時短、成本低、尺寸精度高、參數可控的特點。

技術領域

本發明涉及金屬電路制備技術領域，更具體地說，涉及一種利用激光等離子體濺射在玻璃上制備金屬電路的方法。

背景技術

玻璃是非晶無機材料，具有高透光性、耐高溫、化學活性低等特點，在玻璃背板上進行金屬化處理具有巨大的應用和研究價值。在現代電子制造的發展下，除了對于產品性能的要求之外，對于產品的材料、集成度、能耗比的要求也越來越高，透明材料的金屬化可以很好的迎合現在工業上對于這方面的要求，其應用涉及到航空航天、化學、生物、醫療、檢測分析等各個領域。例如：透明材料的金屬化可以應用到燃料電池的電極方面；在玻璃表面的制備金屬電路可以應用到汽車的玻璃天線以及顯示屏中的驅動電路等地方，提高元器件的集成度，并使其能耗降低、體積減小；在微細制造領域的微流體芯片中的電路也可以通過在透明材料表面制作金屬電路來實現，如微反應器、微傳感器、微電泳裝置等。

傳統上，對玻璃材料的金屬化處理技術有：結合絲網印刷技術的平面光刻、電鍍、濺射鍍膜、物理或化學氣相沉積等。這些技術要求的設備精密且價格昂貴，制造的時間成本和經濟成本都偏高。其中光刻技術的步驟繁多，且光刻技術中使用的顯影液和光刻膠對環境具有影響，而使用電鍍制作金屬電路需要對透明材料事先做一定金屬化預處理方可進行。并且光刻技術、濺射鍍膜以及氣相沉積鍍膜等方法制備金屬電路均需要制作掩膜，設計迭代成本高，靈活度差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種利用激光等離子體濺射在玻璃上制備金屬電路的方法，該方法具有耗時短、成本低、尺寸精度高、參數可控的特點，且設計迭代更改無需制模，可以節省大量的設計成本，符合現代的低生產周期、低生產成本和大批量生產的要求。

為了達到上述目的，本發明通過下述技術方案予以實現：一種利用激光等離子體濺射在玻璃上制備金屬電路的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：將透明玻璃片覆在金屬靶材的表面，利用激光進行區域性面積掃描，在透明玻璃片與金屬靶材的接觸面上濺射一層金屬附著層；

步驟2：把步驟1得到的透明玻璃片有金屬附著層的一面正對激光束入射方向，采用激光束對透明玻璃片有金屬附著層的一面進行圖案化掃描處理，去除額外的金屬區域，以得到設計的金屬電路部分；

步驟3：把步驟2得到的透明玻璃片置于氫氣環境中并進行加熱處理，對金屬附著層中的氧化物進行還原反應，使金屬附著層的成分一致為導電金屬單質，得到帶有電路圖案的透明玻璃片；

步驟4：把步驟3得到的帶有電路圖案的透明玻璃片放在乙醇中清洗,并干燥處理，完成金屬電路的制備。

步驟1中，所述透明玻璃片是成分為硅酸鹽復鹽的玻璃片或石英玻璃片。本發明的透明玻璃片可以選用主要成分為硅酸鹽復鹽的普通玻璃，優選為熱膨脹系數低，耐高溫，化學穩定性好，透光性好的石英玻璃片。

步驟1中，透明玻璃片與金屬靶材的間隔為50～100μm。

步驟1中，采用的激光器是波長為1064nm、脈寬為7ns的光纖激光器；所述激光器的激光掃描速度為300～500mm/s，平均功率為18～20w，頻率為 20～50kHz；所述激光器的激光掃描路徑的間距為3～10μm；所述激光器的激光焦點位置控制在金屬靶材的上表面。