CN103219243A

CN103219243A - 图案化金属线路的制备方法

Info

Publication number: CN103219243A
Application number: CN2012103765152A
Authority: CN
Inventors: 金云霞; 肖斐
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: CN103219243B

Abstract

本发明涉及电子制造领域，公开了一种图案化金属线路的制备方法。本发明中，提供一基底；利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在基底上制备图案化多巴胺类基底表面；其中，在活化液中加入有多巴胺类物质；将图案化的基底置于金属镀液中，在基底表面裸露有多巴胺类物质的地方沉积一层金属；金属镀液中加入有还原剂。图案化金属线路为图案化导电薄膜或精细线路。如果待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜，则在基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，在基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备图案化多巴胺类基底表面；或者，在将图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上阻挡层。

Description

图案化金属线路的制备方法

技术领域

本发明涉及电子制造领域，特别涉及图案化金属线路的制备技术。

背景技术

在绝缘基材上制备金属线路是电子/微电子工业中非常重要的生产环节，近年来，随着微电子及半导体技术的发展，人们对金属线路的要求日益提高，同时对环保的需要以及低成本制造技术的追求极大地激发了研究者对开发新型金属线路制备技术的积极性。传统工艺为光刻后蚀刻掉未被光刻胶覆盖的金属而形成线路，这种“减法”工艺造成金属浪费、成本上升、以及环境污染等多种问题，且随着电子器件逐渐向小型化方向发展，传统的“减法”工艺很难满足线路精细化的要求。

同时，透明导电薄膜一般可分为图案化及非图案化两种，前者可通过形成一定形状的金属线路网格实现。目前作为市场主导的透明导电薄膜氧化铟锡(ITO)薄膜存在质脆且缺乏柔韧性、工艺成本高、铟价格高昂且资源有限等问题，迫切需要开发新型的柔性导电透明薄膜以满足未来光电器件发展的需求。

常见的制备图案化透明导电薄膜的方法有喷墨打印、平板印刷、辊对辊印刷等。其制作方式通常为将粒径在纳米量级的材料如银纳米线等制备成导电墨水，然后将导电墨水印刷在柔性透明基底表面，经烧结后形成所需的导电网络。网络线条宽度在人眼的分辨率以下，无线条的区域为透光区域。通过改变线条的宽度、间距及几何形状可以在一定范围内控制透明导电膜的表面方阻和透光率。但是使用印刷技术制作导线网格需预先制备微纳米量级导电油墨，且需要通过烧结的方式来形成导通线路。而微纳米材料外围包覆的稳定剂通常需要在250°C的高温才能分解脱附，为了获得较好的电导率，目前油墨烧结温度高，不适用于一些价格便宜、玻璃化转变温度低的聚合物基底，而降低烧结温度因稳定剂的残留又将牺牲薄膜的电导率。另外通过印刷的方式很难将膜层厚度控制在较低的纳米量级，而导电网格又是裸露在基底表面的突起物，从而使得产品表面粗糙度增加，且烧结后导电线路与基底粘附不牢，在弯折时易出现电导率剧变。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图案化金属线路的制备方法，使得在室温下无需烧结即可实现图案化导电薄膜或精细电路的制备，而且在满足薄膜导电率和透光率要求的同时，能实现金属导线与不同基底的有效粘附，并有效改善薄膜表面的粗糙度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种图案化金属线路的制备方法，包含以下步骤：

提供一基底；

利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面；其中，在所述活化液中加入有多巴胺类物质；

将所述图案化的基底置于金属镀液中，在所述基底表面裸露有多巴胺类物质的地方沉积一层金属；所述金属镀液中加入有还原剂；

所述图案化金属线路为图案化导电薄膜或精细线路；

其中，如果待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜，则

在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，在所述基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备所述图案化多巴胺类基底表面；或者，在将所述图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上所述阻挡层。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过光刻（或印刷）技术和配制的活化液在基底上形成一层图案化多巴胺类物质纳米薄膜，再将图案化的基底置于金属镀液中，利用多巴胺类物质优异的粘附性及还原性，在薄膜表面多巴胺类物质裸露处沉积一层金属。由于多巴胺类物质特有的粘附性和还原性使得金属只在多巴胺类物质裸露处生成从而实现基底表面金属选择性沉积，且在化学镀时无需另外敏化或生成种子层，工艺简洁耗时短，对环境友好，金属层与基底粘附牢固。另外，由于多巴胺类物质可在非常温和的条件下沉积于多种材质表面，所以适用于多种基底，且整个过程在常温进行。而且，由于金属镀液中加入有还原剂，因此在进行化学镀金属时，保证了金属膜的连续性及导电性。另外，由于金属线厚度可在纳米至微米量级调控，既能满足改善导电薄膜表面粗糙度的需求，也能满足精细导电线路须具备一定厚度的要求。

需要说明的是，当待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜时，在基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备图案化多巴胺类基底表面；或者，在将图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上所述阻挡层，以免在后续的化学镀中另一面也沉积一层金属，进一步避免了金属浪费。

优选地，还原剂为以下之一或其任意组合的混合物：葡萄糖、甲醛、酒石酸、酒石酸钾钠、二甲基胺基硼烷、硼氢化钠、二盐酸肼、硫酸肼、肼、次磷酸钠、乙醛酸、苹果酸、次亚磷酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸、N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇、戊二醛。

优选地，金属镀液为商品化金属镀液，或者，所述金属镀液由以下组分组成：金属盐、溶剂水、还原剂、添加剂；其中，所述金属盐为铜盐，银盐及其他金属盐。使得本发明实施方式具备广泛的应用场景。

优选地，添加剂为以下之一或其任意组合的混合物：乙醇、甲醇、乙二胺四乙酸二纳、乙二胺、三乙醇胺、硫脲、联吡啶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠、焦磷酸纳、亚铁氰化钾、硫酸铅、硫酸铵、乳酸、丁二酸、柠檬酸、丙酸、羟基乙酸、硼酸、酒石酸盐、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水。使得添加剂具有稳定镀液、调控镀层性质、调整镀银工艺条件等特性。

优选地，光刻技术包含以下任意一种光刻技术：紫外光刻、极紫外光刻、电子束光刻、离子束光刻、X射线光刻及压印光刻；所述压印光刻包括热压印、紫外固化纳米压印和微接触印刷。由于微接触印刷可以类似于印章一样把涂于其上的物质直接印在基底上，因此工艺相比传统的更简洁，得到的最小线宽越小，尤其适用于低于几百纳米，线路肉眼不可见的场景。

优选地，印刷技术包含以下任意一种：打印、丝网印刷、喷墨打印、凸版印刷、凹版印刷、平板印刷、热转移印刷、静电复印、辊对辊印刷。优选地，基底为透明，半透明或不透明的柔性或硬性物质。使得本发明可应用于金属网格透明金属线路的制备，从而应用在太阳能，OLED，显示器，光学器件，封装，IC制造，PCB制造等行业。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的图案化金属线路的制备方法流程图；

图2是根据本发明第一实施方式中的利用传统光刻工艺图案化金属线路的工艺示意图；

图3是根据本发明第一实施方式中的利用模板压印技术制备金属线路图形的工艺示意图；

图4是根据本发明第一实施方式中制备的透明导电薄膜的金属网格的光学显微镜照片；

图5是根据本发明第一实施方式中制备的透明导电薄膜的金属网格局部的SEM图；

图6是根据本发明第一实施方式中制备的精细线路的光学显微镜照片；

图7是根据本发明第一实施方式中制备的精细线路局部SEM图；

图8是根据本发明第二实施方式的图案化金属线路的制备方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种图案化金属线路的制备方法，如制备透明导电薄膜或精细线路。具体流程如图1所示。

在步骤101中，提供一基底。该基底可以为透明，半透明或不透明的柔性或硬性物质。另外，对基底需要进行前处理，清洗干净并干燥。在本实施方式中，基底形态包括但不限于片状等，同时适用于金属、无机非金属、聚合物、复合材料等。

接着，在步骤102中，利用光刻技术和配制的活化液，在基底上制备图案化多巴胺类基底表面；其中，在活化液中加入有多巴胺类物质。

具体地说，首先，需要配置活化液，将多巴胺类物质溶解其中，根据需要可以加入氧化剂。本实施方式中，该活化液中的pH缓冲物质为磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液、巴比妥钠盐酸缓冲液、Tris-盐酸缓冲液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液中的任意一种。该活化液的pH值为2-11，优选地为7-9，溶剂为水，当待处理的基底与水不相容时，可选择性加入有机溶剂，如醇类，醚类，酮类酰胺类等。

活化液中加入的多巴胺类物质为如下任一结构式的多巴胺类物质，或者为如下任一结构式的多巴胺类物质的聚合体、配位体、酸式盐或碱式盐：

其中，R基团是烷基或取代的烷基；R₁，R₂基团是H、烷基或取代的烷基。例如：3，4-二羟基苯丙氨酸（多巴/DOPA）、3，4-二羟基苯乙胺（多巴胺/DA）、酪氨酸（Tyrosine）、多巴醌（Dopaquinone）、多巴胺醌（Dopaminequinone）、环多巴（Cyclodopa/Leucodopachrome）、环多巴胺（Leucodopaminechrome）、多巴色素（Dopachrome）、多巴胺色素（Dopaminechrome）、半胱氨酰多巴（Cysteinyldopa）、5，6-二羟基吲哚、真黑素（Eumelanin）、褐黑素（Pheomelanin）、肾上腺素（Epinephrine）、去甲肾上腺素（Norepinephrine）中的一种或几种混合物。

接着，将基底置于配置的活化液中，静置一段时间，浸入活化液的时间为1秒-100小时，反应温度不超过100°C。其中，活化液暴露在空气中或通入氧气或加入以下氧化性物质，包括过硫酸铵、高碘酸钠、高氯酸钠、硫酸铜等；所述多巴胺类物质修饰基底在水中、或者其他无机和有机溶剂中进行。

然后，从活化液中取出基底（此时基底表面负载有多巴胺类物质），将需图案化的一面基底进行光刻，得到图案化多巴胺类基底表面。本领域技术人员可以理解，可以在利用光刻技术和配制的活化液，在基底上制备图案化多巴胺类基底表面之前，根据透光率和电导率的要求设计得到需要在基底上形成的图案，如根据透光率和电导率的要求设计线宽线距，设计的图案由交叉或不交叉的直线、曲线或折线组成。用于形成图案的材料（即用于光刻或印刷的物质）包括光刻胶、压印胶、墨水及各种不与金属反应的物质等。

在本实施方式中，光刻技术包含以下任意一种光刻技术：

紫外光刻、极紫外光刻、电子束光刻、离子束光刻、X射线光刻及压印光刻；其中，压印光刻包括热压印、紫外固化纳米压印和微接触印刷。当使用微接触印刷时也可通过使用图案化聚合物印模将待图案化材料直接压印于表面负载有多巴胺类物质的基底上，得到具有图案化多巴胺类基底表面的基底。

接着，在步骤103中，将图案化的基底置于金属镀液中，在基底表面裸露有多巴胺类物质的地方沉积一层金属，其中，金属镀液中加入有还原剂。该还原剂为以下之一或其任意组合的混合物：

葡萄糖、甲醛、酒石酸、酒石酸钾钠、二甲基胺基硼烷、硼氢化钠、二盐酸肼、硫酸肼、肼、次磷酸钠、乙醛酸、苹果酸、次亚磷酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸、N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇、戊二醛。

具体地说，金属镀液为商品化金属镀液，或者，所述金属镀液由以下组分组成：金属盐、溶剂水、还原剂、添加剂；其中，所述金属盐为铜盐或银盐。银盐可以为以下之一或其任意组合的混合物：硝酸银、高氯酸银、银氰化钠、银氰化钾、四氟硼酸银、乙酸银、硫酸银、溴化银、氯化银、氧化银、碳酸银、磷酸银。铜盐可以为以下之一或其任意组合的混合物：硫酸铜，氯化铜，硝酸铜，醋酸铜，碳酸铜及其水合物，氢氧化铜，氧化亚铜，氧化铜。添加剂可以为以下之一或其任意组合的混合物：乙醇、甲醇、乙二胺四乙酸二纳、乙二胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸、硫脲、联吡啶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠、焦磷酸纳、亚铁氰化钾、硫酸铅、硫酸铵、硫酸镍、乳酸、丁二酸、柠檬酸、丙酸、羟基乙酸、硼酸、酒石酸盐、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水。银盐在镀液中的浓度为0.001-2mol/L，还原剂含量为0.001-10mol/L，添加剂含量0-20mol/L。

由于多巴胺类物质可以在各种有机或无机基体表面进行粘附，且粘结性能优异，同时多巴胺类物质由于含有大量氨基及羟基，能有效吸附金属离子，并通过还原剂的作用，将其还原成金属，因此能在薄膜表面多巴胺类物质裸露处沉积一层金属，而且过程简单易行。

比如说，以化学镀银制备线路为例，在本步骤中，配制一定浓度的银盐溶液，将经过步骤102后得到的基底置于其中一段时间，再加入还原剂，为提高镀膜质量，可以加入合适的添加剂；一段时间后取出基底，清洗。

接着，在步骤104中，除去在步骤102中的光刻过程中用于光刻或印刷的物质，如光刻胶、压印胶、油墨、不与金属反应的物质等。

值得一提的是，如果是对基底的双面都需要形成图案，则通过光刻将待图案化材料在基底两面形成图案，在经过步骤104后，得到的是基底两面均形成图案的导电薄膜。

如果是对基底的单面需要形成图案，则在步骤102中，在将基底置于配置的活化液之前，先在基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层，使得涂有阻挡层的一面无法负载多巴胺类物质，该基底的另一面即为需图案化的一面。或者，在步骤102中，任选基底的一面作为需图案化的一面，在完成光刻得到图案化多巴胺类基底表面后，将该基底的未图案化的一面涂上阻挡层。

在所述基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备所述图案化多巴胺类基底表面；或者，在将所述图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上阻挡层。阻挡层包括光刻胶、压印胶、墨水等各种不与金属反应的物质。以免在后续的化学镀中另一面也沉积一层金属，进一步避免了金属浪费。

也就是说，可以将清洗后的基底一面涂上阻挡层，置于活化液中，一段时间后取出；或将清洗后的基底置于活化溶液中，一段时间取出后，在其一面涂上阻挡层。利用光刻技术在基底未涂阻挡层一面形成所需图案。

由于在制备单面图案的导电薄膜过程中，在基底的一面上涂有阻挡层，因此，在步骤104中，在除去图案化材料的同时，还需除去阻挡层，如图2、图3所示。图2中的标记说明如下：210为基底；220为多巴胺类物质；230为阻挡层；240为光刻胶；250为化学镀的金属。

下面以制备以正方形网格为基本单元的透明导电薄膜、制备柔性基底上的精细银线路、制备网格状金属铜线透明导电薄膜为例进行具体说明。

1.制备以正方形网格为基本单元的透明导电薄膜：

（1）根据透光率和电阻率要求设计网格金属线路的宽度和间距，本实例为线宽25μm，线距100μm；

（2）将厚度为50μm的透明PET薄膜（即基底）置于丙酮中超声，再用去离子水清洗，晾干；

（3）配制Tris-盐酸的活化液，pH=8.5，加入盐酸多巴胺，Tris浓度1.2mg/mL，盐酸多巴胺浓度2mg/mL，放入清洗后的PET，反应温度15°C，反应时间0.5h，取出PET，去离子水冲洗，烘干；

（4）光刻，正胶旋涂，翻面，再次涂胶，前烘，曝光，显影，后烘；

（5）配制金属镀液，AgNO₃浓度为0.2％，氨水加至溶液刚好澄清，加入少量乙醇，葡萄糖用量为硝酸银摩尔数的两倍；

（6）将图案化的PET浸入金属镀液中，搅拌，2-4分钟后取出，去离子水冲洗，乙醇冲洗；

（7）用光刻胶剥离液清洗，去离子水冲洗，乙醇冲洗，晾干，得到规整银线网格，其银线边缘平整，如图4所示，方块电阻为9Ω/sq。所制备的金属网格局部的SEM（扫描电子显微镜）图如图5所示。

2.制备柔性基底上的精细银线路：

（1）将厚度为50μm的半透明PET薄膜置于丙酮中超声，再用去离子水清洗，晾干；

（2）配制Tris-盐酸的活化液，pH=8.5，加入盐酸多巴胺，Tris浓度1.2mg/mL,盐酸多巴胺浓度2mg/mL，放入清洗后的PET，反应温度15°C，反应时间0.5h，取出PET，去离子水冲洗，烘干；

（3）光刻，正胶旋涂，翻面，再次涂胶，前烘，曝光，显影，后烘；

（4）配制金属镀液，AgNO₃浓度为0.2%，氨水加至溶液刚好澄清，加入少量乙醇，葡萄糖按硝酸银摩尔数两倍加入；

（5）将图案化的PET进入金属镀液中，搅拌，2-4min后取出，去离子水冲洗，乙醇冲洗；

（6）用光刻胶剥离液清洗，去离子水清洗，再用乙醇冲洗，晾干。通过此方法能得到微米级精细线路，其线路边缘平整（图6所示），超声作用下银线不脱落，银线方块电阻1Ω/sq。所制备的精细线路局部SEM图如图7所示。

3.制备网格状金属铜线透明导电薄膜

（1）根据透光率和电阻率要求设计网格金属线路的宽度和间距，根据金属线路的宽度和间距制作聚二甲基硅氧烷（PDMS）图案化模板，使模板凹处的宽度和间距与金属线路相同；

（2）将厚度为50μm的透明PET薄膜置于丙酮中超声，再用去离子水清洗，干燥；

（3）配制Tris-盐酸的活化液，pH=8.5，加入盐酸多巴胺，Tris浓度1.2mg/mL,盐酸多巴胺浓度2mg/mL，放入清洗后的PET，反应温度15°C，反应时间0.5h，取出PET，去离子水冲洗，烘干；

（4）将PDMS图案化模板与压印胶接触，干燥；

（5）将PDMS图案化模板置于步骤3）处理的PET膜上，施加4kg压力，温度60°C，移开模板，在PET膜上留下压印胶图形；

（6）配制金属镀液，氯化铜（CuCl₂）浓度为0.2%，加入乙二胺四乙酸（EDTA），硼酸（H₃BO₃），氢氧化钠（NaOH），调节pH为8-9，再按氯化铜摩尔数3倍加入二甲基胺硼烷（DMAB）；

（7）将图案化的PET浸入金属镀液中，搅拌，20min后取出，去离子水冲洗；

（8）丙酮清洗除去压印胶。

由于多巴胺类物质特有的粘附性和还原性使得金属只在多巴胺类物质裸露处生成从而实现基底表面金属选择性沉积，且在化学镀时无需另外敏化或生成种子层，工艺简洁耗时短，对环境友好，金属层与基底粘附牢固。另外，由于多巴胺类物质可在非常温和的条件下沉积于多种材质表面，所以适用于多种基底，且整个过程在常温进行。而且，由于金属镀液中加入有还原剂，因此在进行化学镀金属时，保证了金属膜的连续性及导电性。另外，由于金属线厚度可在纳米至微米量级调控，既能满足改善导电薄膜表面粗糙度的需求，也能满足精细导电线路须具备一定厚度的要求。

也就是说，本实施方式具备以下优势：

1）高度选择性：金属只在有多巴胺类物质存在处沉积；

2）广泛适应性：多巴胺类物质不仅可以在金属、玻璃等硬质无机基底上沉积粘附，还可以在半导体、聚合物等基底上负载；

3）镀层与基底中间存在一层粘附性能优异的多巴胺类物质，结合力较一般方法好，金属镀层在超声等条件下不脱落；

4）所有过程均可在常温进行，耗时短；

5）镀层厚度可在纳米至微米量级调控，方块电阻小；

6）薄膜弯折后，薄膜电阻率变化小；

7）可实现同时在基底两面制作线路；

8）多巴胺类物质本身具有的还原性和粘附性，使得其表面无需再活化即可实现金属层的电镀，且金属层致密，厚度均一；

9)图案化方式的多样性和灵活性：可以采用光刻和印刷等多种方式实现图案化；

10）整个过程无需大型仪器设备。

而且，由于本实施方式中的基底可以为透明，半透明或不透明的柔性或硬性物质。因此可应用于金属网格透明导电薄膜及精细线路的制备，从而应用在太阳能，OLED，显示器，光学器件，封装，IC制造，PCB制造等行业。

本发明的第二实施方式涉及一种图案化金属线路的制备方法。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，首先在基底上修饰一层多巴胺类物质，再通过光刻等技术实现基底表面图案化，然后将图案化的基底置于金属镀液中，加入还原剂等，使得在多巴胺类物质裸露的地方选择性沉积一层金属，最后将光刻胶等除去。而在本发明第二实施方式中，通过光刻等技术在基底上形成图案，再沉积一层多巴胺类物质，然后将光刻胶等除去，留下多巴胺类物质的图形，随后同样浸入金属镀液中，加入还原剂，在多巴胺类物质存在的地方沉积一层金属。

具体地说，如图8所示，步骤801与步骤101类似，在此不再赘述。

在步骤802中，基底上光刻形成图案后活化，即通过以下方式在基底上制备图案化多巴胺类基底表面：

首先，对基底的需图案化的一面进行光刻，形成所需的图案。比如说，如需形成双面图案，则通过光刻将待图案化材料在基底两面形成图案，置于活化溶液中一段时间后取出。与第一实施方式类似，光刻技术包含以下任意一种光刻技术：紫外光刻、极紫外光刻、电子束光刻、离子束光刻、X射线光刻及压印光刻；其中，压印光刻包括热压印、紫外固化纳米压印和微接触印刷。本领域技术人员可以理解，微接触印刷可以类似于印章一样把涂于其上的物质直接印在基底上，比传统的更简洁，得到的最小线宽越小，尤其适用于低于几百纳米，肉眼不可见的场景。

接着，将基底置于活化液中，该活化液与第一实施方式类似，在此不再赘述。

然后，从活化液中取出基底后，除去光刻过程中形成的光刻胶，得到图案化多巴胺类基底表面。

当然，如果待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜，同样可以在基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备所述图案化多巴胺类基底表面，如在基底一面涂上阻挡层，通过光刻在另一面将待图案化材料形成图案，置于活化溶液中一段时间后取出；或者，在将图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上阻挡层。

在步骤803中，将图案化的基底置于金属镀液中，在基底表面裸露有多巴胺类物质的地方沉积一层金属。本步骤与步骤103类似，在此不再赘述。

本发明的第三实施方式涉及一种图案化金属线路的制备方法。第三实施方式与第一或第二实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一或第二实施方式，是通过光刻技术，在基底上制备图案化多巴胺类基底表面；而在本实施方式中，是通过印刷技术，在基底上制备图案化多巴胺类基底表面。

比如说，在基底上修饰一层多巴胺类物质后，再通过印刷技术实现基底表面图案化，然后将图案化的基底置于金属镀液中，加入还原剂等，使得在多巴胺类物质裸露的地方选择性沉积一层金属，最后将用于印刷的物质除去。或者，通过印刷技术在基底上形成图案，再沉积一层多巴胺类物质，然后将用于印刷的物质除去，留下多巴胺类物质的图形，随后同样浸入金属镀液中，加入还原剂，在多巴胺类物质存在的地方沉积一层金属。

本实施方式中，印刷的方式包括打印、丝网印刷、喷墨打印、凸版印刷、凹版印刷、平板印刷、热转移印刷、静电复印、辊对辊印刷等，可用于印刷的物质为各种油墨、光刻胶、压印胶、聚合物溶液如聚酯类、聚丙烯酸类、聚酰胺类等。

下面以采用印刷方式制备网格状金属铜线透明导电薄膜为例进行具体说明：

（1）将厚度为50μm的透明PET薄膜置于丙酮中超声，再用去离子水清洗，干燥；

（2）配制Tris-盐酸的活化液，pH=8.5，加入盐酸多巴胺，Tris浓度1.2mg/mL，盐酸多巴胺浓度2mg/mL，放入清洗后的PET，反应温度15°C，反应时间0.5h，取出PET，去离子水冲洗，烘干；

（3）通过喷墨印刷的方式将线性酚醛树脂的丙酮溶液印刷在经步骤（2）处理的PET基板上，其印刷图形根据薄膜透光率和导电性要求设计；

（4）配制金属镀液，氯化铜（CuCl₂）浓度为0.2%，加入乙二胺四乙酸（EDTA），硼酸（H₃BO₃），氢氧化钠（NaOH），调节pH为8-9，再按氯化铜摩尔数3倍加入二甲基胺硼烷（DMAB）；

（5）将图案化的PET浸入金属镀液中，搅拌，20min后取出，去离子水冲洗；

（6）丙酮清洗除去酚醛树脂。

不难发现，本实施方式同样可以实现第一或第二实施方式的技术效果，如在化学镀时无需另外敏化或生成种子层，工艺简洁耗时短，对环境友好，金属层与基底粘附牢固，金属层厚度均一等，在此不再赘述。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种图案化金属线路的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

提供一基底；

所述图案化金属线路为图案化导电薄膜或精细线路；

其中，如果待制备的图案化导电薄膜为单面图案化导电薄膜，则在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，在所述基底的一面涂上无法与金属反应的阻挡层后再在该基底的另一面制备所述图案化多巴胺类基底表面；或者，在将所述图案化的基底置于金属镀液中的步骤前，将基底的未图案化的一面涂上所述阻挡层。

2.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述还原剂为以下之一或其任意组合的混合物：

3.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，包含以下子步骤：

将所述基底置于所述活化液中；

从所述活化液中取出所述基底后，将需图案化的一面基底进行光刻或印刷，得到所述图案化多巴胺类基底表面；

在将所述图案化的基底置于金属镀液中的步骤之后，还执行以下步骤：

除去所述光刻或印刷过程中用于光刻或印刷的物质。

4.根据权利要求3所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述用于光刻或印刷的物质包含：

光刻胶、压印胶、油墨、不与金属反应的物质。

5.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面的步骤中，包含以下子步骤：

对所述基底的需图案化的一面进行光刻或印刷，形成所需的图案；

将所述基底置于所述活化液中；

从所述活化液中取出所述基底后，除去所述光刻或印刷过程中用于光刻或印刷的物质，得到所述图案化多巴胺类基底表面。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，

在将所述基底置于所述活化液中时，所述活化液暴露在空气中，或者，将氧气通入到所述活化液中，或者，在所述活化液中加入氧化性物质。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，

所述基底置于所述活化液内的时长为1秒至100小时；

所述基底置于所述活化液内时的反应温度小于100°C。

8.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述活化液中pH缓冲物质为磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液、巴比妥钠盐酸缓冲液、Tris-盐酸缓冲液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，

所述活化液的pH值范围为2至11。

10.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述多巴胺类物质为如下任一结构式的多巴胺类物质，或者为如下任一结构式的多巴胺类物质的聚合体、配位体、酸式盐或碱式盐：

其中，R为烷基或取代烷基，R₁为H、烷基或取代烷基，R₂为H、烷基或取代烷基。

11.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述金属镀液为商品化金属镀液，或者，所述金属镀液由以下组分组成：

金属盐、溶剂水、还原剂、添加剂；

其中，所述金属盐为铜盐或银盐。

12.根据权利要求11所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，

所述银盐为以下之一或其任意组合的混合物：

硝酸银、高氯酸银、银氰化钠、银氰化钾、四氟硼酸银、乙酸银、硫酸银、溴化银、氯化银、氧化银、碳酸银、磷酸银；

所述铜盐为以下之一或其任意组合的混合物：

硫酸铜，氯化铜，硝酸铜，醋酸铜，碳酸铜及其水合物，氢氧化铜，氧化亚铜，氧化铜。

13.根据权利要求11所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，

所述添加剂为以下之一或其任意组合的混合物：

乙醇、甲醇、乙二胺四乙酸二纳、乙二胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸、硫脲、联吡啶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠、焦磷酸纳、亚铁氰化钾、硫酸铅、硫酸铵、硫酸镍、乳酸、丁二酸、柠檬酸、丙酸、羟基乙酸、硼酸、酒石酸盐、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水。

14.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，所述光刻技术包含以下任意一种光刻技术：

紫外光刻、极紫外光刻、电子束光刻、离子束光刻、X射线光刻及压印光刻；

所述压印光刻包括热压印、紫外固化纳米压印和微接触印刷；

所述印刷技术包含：

打印、丝网印刷、喷墨打印、凸版印刷、凹版印刷、平板印刷、热转移印刷、静电复印、辊对辊印刷。

15.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，还包含以下步骤：

在所述利用配制的活化液和光刻或印刷技术，在所述基底上制备图案化多巴胺类基底表面之前，

根据透光率和电导率的要求设置需在所述基底上形成的图案。

16.根据权利要求15所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，

所述需在基底上形成的图案由交叉或不交叉的直线、曲线或折线组成。

17.根据权利要求1所述的图案化金属线路的制备方法，其特征在于，

所述基底为透明，半透明或不透明的柔性或硬性物质。