聚合物表面無電解鍍鎳及圖案化研究.pdf

1、先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與精細(xì)微觀結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑密切相關(guān)，材料表面微圖案的構(gòu)筑在集成電路、微機(jī)電系統(tǒng)、生物芯片、組織工程等諸多領(lǐng)域都具有很大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。聚合物材料作為柔性基材性能優(yōu)異，且成本低、質(zhì)量輕、易加工，如今將其應(yīng)用于微電路已得到了廣泛關(guān)注。然而聚合物表面惰性使得增大基材表面與金屬間的結(jié)合力成為一個(gè)難題，而界面結(jié)合力的強(qiáng)弱直接影響著產(chǎn)品的工作性能和使用壽命。傳統(tǒng)微電子加工中一般通過增加基材表面的粗糙度來增強(qiáng)界面間結(jié)合力，

2、但是，這樣會(huì)增大微電路的制備難度；而表面圖案的精細(xì)化發(fā)展趨勢對(duì)表面金屬沉積的選擇性提出了更高的要求。因此，探索出一種簡單而有效的表面改性和微加工技術(shù)，在基材表面進(jìn)行微圖案的小型化和精細(xì)化構(gòu)筑的同時(shí)，提高基體與金屬間的結(jié)合力以及微圖案中金屬沉積的選擇性顯得尤為重要。
　　本文選用聚合物材料PET作為基材，首先采用紫外光輻射技術(shù)對(duì)基材進(jìn)行表面改性，引入活性官能團(tuán)；然后自組裝APTES單分子膜到基材表面，實(shí)現(xiàn)基材表面氨基化，進(jìn)而利用紫外

3、光刻蝕技術(shù)通過Mask對(duì)基材表面性質(zhì)進(jìn)行區(qū)域性微調(diào)控；最后采用無電解鍍鎳技術(shù)，使金屬鎳選擇性地沉積在PET表面，構(gòu)筑了微米級(jí)的金屬鎳微圖案。具體內(nèi)容如下：
　　1、運(yùn)用紫外光輻射技術(shù)成功地使PET基材表面惰性改變，引入親水性的活性官能團(tuán)，通過自組裝APTES單分子膜技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)表面氨基化，為提高基材表面鎳層的附著力奠定了基礎(chǔ)。靜態(tài)水接觸角測試表明：經(jīng)紫外光輻射后，PET基材表面的親水性明顯增強(qiáng)；自組裝APTES單分子膜后，基材表

4、面的水接觸角有所回升，且茚三酮顯色反應(yīng)和XPS測試結(jié)果均表明，APTES單分子膜的自組裝在PET基材上成功實(shí)現(xiàn)。
　　2、采用優(yōu)化后無電解鍍鎳的配方和工藝，在改性后的PET表面得到的金屬鎳層光澤度好、附著力強(qiáng)，且鍍液的穩(wěn)定性好，金屬鎳的沉積速率高。運(yùn)用控制變量法，確定了無電解鍍鎳的最佳鍍液配方和鍍鎳工藝：六水合硫酸鎳（鎳鹽）20g/L，次磷酸鈉（還原劑）140g/L，檸檬酸鈉（絡(luò)合劑）10g/L，氨水（pH調(diào)節(jié)劑）30mL/L；鍍

5、液溫度為50℃，鍍鎳時(shí)間5.5min。
　　3、通過真空紫外光刻蝕技術(shù)對(duì)PET表面進(jìn)行選擇性刻蝕，實(shí)現(xiàn)了金屬鎳在基材表面選擇性沉積的精確控制，成功地構(gòu)筑了微米級(jí)的金屬鎳微圖案。光學(xué)顯微鏡和SEM測試結(jié)果表明：構(gòu)筑的金屬鎳微圖案紋路清晰、界限分明、光亮度好、分辨率高、保真性好；鎳沉積區(qū)域內(nèi)的鎳顆粒大小均勻，顆粒的平均直徑約為20nm。
　　通過本文的方案和技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)在聚合物PET基材表面構(gòu)筑亞微米級(jí)的金屬鎳微圖案，且圖案綜