[发明专利]基材表面的铜膜、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基材表面金属膜的制备方法，尤其涉及铜金属在基材表面覆膜特别是图案化膜的制备方法。 

背景技术

光聚合技术是目前制备芯片、线路板、液晶板的关键技术且有不可取代性，传统印制线路板的工艺是先在覆铜板上用光固化成型胶通过掩膜曝光显影制备图案，然后刻蚀制备铜质线路，在此过程中需要涂布、曝光、显影、刻蚀等多个步骤，并产生大量的溶剂排放及污染液，且制备过程复杂，制备周期长，投资大。随着社会的进步和电子科技信息的发展，突破传统线路板的印制技术，寻找简便快捷环境友好的新技术是该行业的一项核心问题。 

金属铜具有良好的导电性，且价格低，因而在线路板中应用非常普遍。开发一种工艺简单、环境友好、性能稳定的铜膜制备方法，是社会发展的需求并且具有显著的经济意义与市场价值。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基材表面的铜膜、其制备方法及应用，此技术制作工艺简单，环境友好，可替代传统的线路板印制技术。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。 

一种基材表面金属铜膜的制备方法，包括如下步骤： 

（1）    将铜盐和助剂加入溶剂中，使其完全溶解；

（2）    在避光条件下，将光引发剂加入步骤（1）所得溶液中，混合均匀，然后将此反应溶液注入容器中，使透光基材与反应溶液相接触；

（3）    用与光引发剂吸收波长相适应的面光源照射透光基材，促使反应进行从而生成金属铜粒子，所述金属铜粒子附着于基材表面；

（4）    将表面附有金属铜粒子的基材在热压机上隔氧热压。

上述制备方法的步骤（2）中，可以在透光基材外表面（即不与反应溶液接触的表面）附一层图案遮光膜，然后经过步骤（3）和（4），可在基材表面得到与遮光膜空位对应的图案化的铜膜。 

优选步骤（3）在密闭条件下进行，由此制得的铜膜纯度更高，具有更好的导电性。 

上述制备方法中，所述铜盐为无机盐、有机盐和络合盐中的一种或多种的组合，优选氯化铜、硫酸铜、硝酸铜、溴化铜、高氯酸铜、乙酸铜、甲酸铜、硬脂酸铜和亚油酸铜；铜的络合盐通式为Cu(R)_n²⁺，其中R为含氮化合物、羰基化合物、磺酸基化合物或柠檬酸化合物。 

所述助剂是可以和铜盐形成络合物的化合物，其作用主要在于促进铜盐的溶解。优选地，助剂的化学通式为：N(R)_n，其中R为烷基，n为1-3； ，R₁和R₂为烷基、烷氧基、羟基或。助剂与铜离子的摩尔比为1-6，该比值范围内助剂用量的增加可导致光照下反应速度相应提高。如果摩尔比超出6，将会造成助剂过量；若比值小于1，则反应难以顺利进行。另外，如果使用的铜盐本身就是铜的络合盐且能够完全溶于有机溶剂中，则可以不加入助剂，此时反应仍会进行。 

所述溶剂作为反应体系的载体，只要能够有效溶解反应原料即可，本发明的制备方法中溶剂优选水、醇类溶剂、酮类溶剂、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种。其中醇类溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇、丙三醇、1，2-丙二醇、丁醇、丁二醇中的一种或几种。 

所述光引发剂可以是自由基裂解型光引发剂、夺氢型光引发剂、或阳离子型光引发剂，优选苯偶姻及其衍生物、苯偶酰衍生物、二烷基氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、二苯甲酮/叔胺、蒽醌/叔胺、硫杂蒽酮/叔胺或樟脑醌/叔胺、芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、芳茂铁盐中的一种或多种。光引发剂与铜离子的摩尔比为1-3，在该比值范围内光引发剂用量的增加可以加快反应速度，但如果比值大于3则会造成光引发剂过量，而若比值小于1则会影响反应顺利进行。 

步骤（3）中，所述面光源波长范围为200-900 nm，包括可见光源、紫外光源、LED光源；光照时间不超过1小时，反应温度为10-40℃。 

步骤（4）中，所述热压温度为100-300℃，压力为1- 10MPa, 热压时间不超过5分钟。步骤（3）生成的铜金属以纳米粒子的形式附着于基体表面，通过热压处理，不仅使其导电性能更稳定，而且还提高了其在基体上的附着力，保证了工作时的稳定性。 

本发明的制备方法中，所述基材包括塑料、玻璃、或其他透光材料，其适用种类对本领域技术人员而言是容易想到的。 

本发明还公开一种基材表面的金属铜膜，是利用上述制备方法制备而成。