激光輔助化學混合鍍實現二維表面金屬結構的方法
【專利摘要】一種激光輔助化學混合鍍實現二維表面金屬結構的方法，該方法包含以下步驟：①二維結構制作；②激光輔助還原；③清洗；④化學鍍；⑤后清洗。本發(fā)明可在硬質基底或柔性襯底上制作二維的金屬合金結構，制作的銅鎳合金理論上同時具備導電和導磁的性質，在電磁屏蔽、微流控芯片、集成電路等微納器件領域有很高的應用價值。
【專利說明】激光輔助化學混合鍍實現二維表面金屬結構的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及微納制造領域，特別是一種激光輔助化學混合鍍實現二維表面金屬結 構的方法。 技術背景
[0002] 化學鍍是一種新型的金屬表面處理技術，該技術以其工藝簡便、節(jié)能、環(huán)保日益受 到人們的關注?；瘜W鍍使用范圍很廣，鍍金層均勻、裝飾性好。而選擇性化學鍍則越來越引 起人們的關注，比如印制線路板（PCB)孔金屬化和塑料電鍍。PCB孔、微型器件等集成電路 技術需要特殊結構的金屬化；一些特殊功能的陶瓷要求表面金屬化，一方面解決陶瓷微粒 與金屬基體的浸潤問題，一方面還可以通過焊接使陶瓷與電子元件相連，并且某些結構的 金屬化還可實現電磁屏蔽等一系列功能，來適應航空和軍事方面的特殊要求。
[0003] 銅鎳合金混合鍍不僅可以增加鍍液穩(wěn)定性，鍍層更加致密，具有良好導電性的同 時兼具良好的耐腐蝕性，與此同時，金屬鎳的存在能夠起到催化作用，增加化學鍍的速率。 專利201010207017. 6 "一種化學鍍鎳溶液"，在化學鍍鎳的溶液中加入了耐蝕劑，提高了鍍 層的耐腐性。該發(fā)明將耐蝕劑中的少量金屬還原出來，來提高鎳層的耐腐蝕性，并且還需加 入穩(wěn)定劑，光亮劑等。專利200710013530. 4 "利用飛秒激光實現玻璃表面選擇性金屬化的 方法"在玻璃上涂一層硝酸銀薄膜，利用飛秒激光輻照玻璃在其表面有選擇性地形成Ag顆 粒，再利用化學鍍銅的工藝實現玻璃表面激光輻照部位的金屬化。該發(fā)明公開的技術方案 可用于制造選擇性的金屬化圖案。但是該方法需要在玻璃表面涂覆一層硝酸銀薄膜，成膜 工藝相對比較復雜，特別當基片尺寸較大時，硝酸銀薄膜難以制備；以上兩種方法只提供了 單一金屬鎳和銅的化學鍍法，銅鎳合金的制備還沒有被報道。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明提供一種激光輔助化學混合鍍實現二維表面金屬結構的方法，該方法可在 硬質基底或柔性襯底上制作二維的金屬合金結構，制作的銅鎳合金理論上同時具備導電和 導磁的性質，可在電磁屏蔽、微流控芯片、集成電路等微納器件領域有著很廣泛的應用。
[0005] 本發(fā)明的技術解決方案如下：
[0006] -種激光輔助化學混合鍍實現二維表面金屬結構的方法，其特點在于包含以下步 驟：
[0007] ①二維結構制作：在基底上利用微納加工技術加工表面二維網柵結構；
[0008] ②激光輔助還原：將制備有二維網柵結構的基底浸入到硝酸銀溶液中；該硝酸銀 溶液的濃度為〇. lmol/L?lmol/L ;硝酸銀溶液高于基底上表面2_以下；利用飛秒激光在 所述基底的二維網柵結構上輻照，實現結構上金屬銀的還原；
[0009] ③清洗：利用去離子水對激光還原后存在金屬銀的二維網柵結構的基底進行沖 洗，除去基底上殘留的硝酸銀溶液；
[0010] ④化學鍍：對激光還原后的基底進行銅鎳合金化學混合鍍，采用的化學鍍液的成 分和濃度如下：
[0011]
【權利要求】
1. 一種激光輔助化學混合鍍實現二維表面金屬結構的方法，其特征在于該方法包含以 下步驟： ① 二維結構制作：在將清洗過的基底上利用微納加工技術加工表面二維網柵結構； ② 激光輔助還原：將制備有二維網柵結構的基底浸入到硝酸銀溶液中；該硝酸銀溶液 的濃度為0. lmol/L?lmol/L ;硝酸銀溶液高于基底上表面2_以下；利用飛秒激光在所述 基底的二維網柵結構上輻照，實現結構上金屬銀的還原； ③ 清洗：利用去離子水對激光還原后存在金屬銀的二維網柵結構的基底進行沖洗，除 去基底上殘留的硝酸銀溶液； ④ 化學鍍：對激光輔助還原清洗后的基底進行銅鎳合金化學混合鍍，采用的化學鍍液 的成分和濃度如下： 成份 濃度 五水硫酸銅 0.08~0.i6moi/L 六水硫酸鎳 0.0029mol/L ~ 0.0045moI/L 乙二胺四乙酸二鈉 0.042mol/L 甲爵1(37%) 0.49mol/L 2，2-聯啶 0.00038mol/L 聚乙二醇 0.0052L/L 三乙醇胺 0.00003mol/L 采用PH值為13的NaOH溶液對所述的化學鍍液的PH值進行調節(jié)，使所述的化學鍍液的 PH值為12. 5,鍍液放置在帶有攪拌的水浴鍋內，鍍液溫度為60°?90°，將激光還原存在 金屬銀的二維結構經過清洗后置于水浴鍋內，同時伴隨著攪拌，攪拌速度為600?800rpm/ min,化學鍍時間為1?2h ; ⑤ 后清洗：利用去離子水、乙醇、丙酮分別對已鍍銅鎳合金的基底沖洗，除去表面存留 的化學鍍溶液。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的基底的材料為K9玻璃、硫化鋅或聚 二甲基硅氧烷。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的飛秒激光的波長為780nm，重復頻率 為80MHz，脈沖寬度為120fs，聚焦物鏡的倍數為ΙΟΟχ，數值孔徑為1. 35 ;所用的激光功率為 10mw ?50mw〇
【文檔編號】C03C17/10GK104294244SQ201410578818
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權日:2014年10月24日
【發(fā)明者】李奇松, 張龍, 張紅剛, 姜雄偉, 居永鳳, 白正元 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所