CN113485581A - 一种用于在基板上形成金属网格的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于在基板上形成金属网格的方法，所述方法包括以下步骤：(1)在所述基板的一个表面上依次涂覆UV可固化材料、包含Pd2+复合材料、以及保护层材料；(2)将涂覆后的基板进行曝光和显影过程，以按照期望的图案在所述基板的表面上依次形成UV可固化层和Pd2+层；(3)通过还原剂将所述Pd2+层还原为Pd0层；以及(4)在所述图案上镀铜，从而形成所述金属网格。本发明的在基板上形成金属网格的方法不需要单独的合成胶体钯纳米颗粒的过程，而是使用Pd2+作为涂覆材料，然后在湿法沉积的过程中使用还原剂将其还原为Pd0，继而用作化学镀铜的催化剂，而且与现有工艺相比还有助于提高整个工艺的一致性。
Description
技术领域
本发明属于触摸传感器领域，更具体地，涉及一种用于在基板上形成金属网格的方法。
背景技术
基于金属网格的触摸传感器具有出色的柔性和较低的制造成本的优势。当前，通常通过包含UV可固化层(基础层)、胶体钯纳米颗粒层和阻挡层的涂层来制造基板上的铜基金属网格微结构，其中，在UV可固化基础层顶部沉积的钯纳米颗粒可以充当化学镀铜的催化剂。
然而，在现有的制造工艺中，作为第二层的胶体钯纳米颗粒层底涂层所使用的胶体钯纳米颗粒溶液需要通过溶液相化学合成来制备，这包括混合、加热、冷却和过滤等的多个步骤，可能需要几天的时间来完成。另外，由于沉淀，基于胶体钯纳米颗粒的催化剂溶液具有短的保存期限，这也使得在涂层质量和下游工艺的催化性能方面不一致。
基于该原因，现有的制造工艺不仅过程复杂，还需要实施严格的过程控制，以保持钯纳米颗粒的质量一致(例如钯纳米颗粒的尺寸和大小分布)，从而使得所配制的涂料溶液在下游工艺，例如辊涂、紫外线暴露、湿显影和化学镀铜等中能够始终如一地进行。
因此，寻找在UV可固化层、即基础层之上引入催化剂层的替代方法具有技术和经济利益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的过程复杂且还需要实施严格过程控制等的缺陷，提供一种用于在基板上形成金属网格的方法，使用该方法形成金属网格时不需要溶液相化学合成钯纳米颗粒的单独过程，是一种更为简单经济的方法。
在一方面，本发明提供了一种用于在基板上形成金属网格的方法，所述方法包括以下步骤：(1)在所述基板的一个表面上依次涂覆UV可固化材料、Pd2+材料、以及保护层材料；(2)将涂覆后的基板进行曝光和显影过程，以按照期望的图案在所述基板的表面上依次形成UV可固化层和Pd2+层；(3)通过还原剂将所述Pd2+层还原为Pd0层；以及(4)在所述图案上镀铜，从而形成所述金属网格。
在本发明的一个实施方式中，所述涂覆为湿法涂覆。
在本发明的一个实施方式中，所述UV可固化材料为正性光刻胶或负性光刻胶。
在本发明的一个实施方式中，所述正性光刻胶包含曝光后可溶于显影液的树脂材料，所述负光刻胶包含曝光后不溶于显影液的树脂材料。
在本发明的一个实施方式中，所述Pd2+材料为包含Pd2+的溶液。
在本发明的一个实施方式中，所述Pd2+材料为包含醋酸钯、硫酸钯、氯化钯、其他任何二价钯盐或其组合的溶液。
在本发明的一个实施方式中，所述保护层材料为水溶性材料。
在本发明的一个实施方式中，未被固化的所述UV可固化材料和所述保护层材料在显影过程中被去除。
在本发明的一个实施方式中，所述还原剂选自硼氢化物、水合肼、氢气、次亚磷酸钠、亚磷酸盐、柠檬酸钠、酒石酸钾、胺类化合物、酰胺类化合物、抗坏血酸、醛类化合物、甲酸和醇类化合物中的一种或多种；优选地，所述还原剂以5至20mL/L的溶液形式存在。
在另一方面，本发明还提供了一种金属网格触摸传感器，所述金属网格触摸传感器中的金属网格通过上述方法来形成。
本发明的技术方案的优点至少在于：不需要单独的合成胶体钯纳米颗粒的过程，而是使用Pd2+作为涂覆材料，然后在湿法沉积的过程中使用还原剂将其还原为Pd0，继而用作化学镀铜的催化剂。与现有工艺相比，本发明的方法不仅减少了单独合成钯纳米颗粒的复杂工艺步骤，而且还有助于提高整个工艺的一致性，因为含Pd2+的涂料溶液更可控，更易于使用复杂的分析技术进行分析，并且更加稳定。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是示出现有技术中的形成金属网格的示例性方法的流程图；
图2是示出根据本发明实施方式的形成金属网格的示例性方法的流程图；以及
图3是示出根据本发明实施例的方法形成铜网格的结果的示意图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应该被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且不会以理想化或过度形式化的含义来解释，除非在此明确地定义。
在一方面，本发明提供了一种用于在基板上形成金属网格的方法，所述方法包括以下步骤：(1)在所述基板的一个表面上依次涂覆UV可固化材料、Pd2+材料、以及保护层材料；(2)将涂覆后的基板进行曝光和显影过程，以按照期望的图案在所述基板的表面上依次形成UV可固化层和Pd2+层；(3)通过还原剂将所述Pd2+层还原为Pd0层；以及(4)在所述图案上镀铜，从而形成所述金属网格。
对于步骤(1)，与现有技术不同，本发明采用Pd2+材料(例如，溶液形式的含Pd2+材料)作为第二层的涂覆材料，这样省去了通过溶液相化学合成来制备胶体钯纳米颗粒溶液时所需的加热、冷却和过滤等的多个步骤，大幅节省了制造工艺的时间和经济成本。对于本发明的上述Pd2+材料，Pd2+可以通过将其任意的盐形式溶于溶剂中来得到(即包含Pd2+的溶液)，优选地，Pd2+的所述盐形式可以为醋酸钯、硫酸钯、氯化钯、其他任何二价钯盐或其组合等。
对于作为第一层(或称为基础层)的UV可固化材料，所述UV可固化材料可以为正性光刻胶或负性光刻胶。在一个实施方式中，所述正性光刻胶可以优选地包含曝光后可溶于显影液的树脂材料，并且所述负光刻胶可以优选地包含曝光后不溶于显影液的树脂材料。所述显影液通常是含有碱性化合物和表面活性剂的水溶液，碱性化合物可以是无机或有机碱性化合物，这些无机和有机碱性化合物可以单独使用或两种以上组合使用；而作为表面活性剂，可以使用选自由非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂所组成的组中的至少一种，这些表面活性剂可以单独使用，也可以两种以上组合使用。
另外，所述UV可固化材料中还包含光引发剂，例如，在本发明的一个实施方式中，所述光引发剂可以选自由苯乙酮类化合物、二苯甲酮类化合物、三嗪类化合物、噻吨酮类化合物和肟酯类化合物组成的组中的至少一种。苯乙酮类化合物的具体实例可以包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、二乙氧基苯乙酮和2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮等。二苯甲酮类化合物的具体实例可以包括二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯甲酰基-4'-甲基二苯基硫醚和2,4,6-三甲基二苯甲酮等。三嗪类化合物的具体实例可以包括2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-1,3,5-三嗪和2,4-双(三氯甲基)-6-2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基]-1,3,5-三嗪等。噻吨酮类化合物的具体实例可以包括2-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮和1-氯-4-丙氧基噻吨酮等。肟酯类化合物的具体实例可以包括邻乙氧基羰基-α-氧基亚氨基-1-苯基丙-1-酮、1,2-辛二酮、1-(4-苯硫基)苯基和2-(邻苯甲酰肟)等。
作为第三层的保护层材料，其主要是在曝光阶段起到保护作用，随后在显影阶段也会被上述显影液洗去。根据本发明，所述保护层材料可以使用本领域中常规的保护层材料来进行。在一个优选的实施方式中，所述保护层材料可以为水溶性材料，以使其能够在显影阶段溶于含水的显影液中。
根据本发明，对上述三种涂覆材料的涂覆方式可以优选地采用湿法涂覆的方式进行，即可以将液体或溶液形式的UV可固化材料、包含Pd2+材料、以及保护层材料依次涂覆在所述基板的一个表面上。
对于步骤(2)，即将依次涂覆有UV可固化材料、Pd2+材料、以及保护层材料的所述基板暴露于紫外线并在其间设置具有期望图案的掩模，从而在基板上形成期望的图案。随后，在显影过程中，如上所述，未被固化的所述UV可固化材料和所述保护层材料可以在显影过程中被去除。
对于步骤(3)，由于Pd0层才具有催化镀铜的能力，因而，需要将Pd2+层转化为Pd0层，例如，可以通过还原剂将所述Pd2+层还原为Pd0层。在本发明的一个优选实施方式中，所述还原剂可以为溶液形式的还原剂，更优选地，所述还原剂可以选自具有还原性的硼氢化物(如硼氢化钠)、水合肼、氢气、次亚磷酸钠、亚磷酸盐、柠檬酸钠、酒石酸钾、胺类化合物、酰胺类化合物(如N,N-二甲基甲酰胺DMF)、抗坏血酸、醛类化合物(如甲醛)、甲酸和醇类化合物(如乙二醇)中的一种或多种；更优选地，所述还原剂可以以5至20mL/L的溶液形式存在。
对于步骤(4)，由于Pd2+复合材料中的Pd2+已在步骤(2)中被还原为Pd0，其可以有效地作为镀铜的催化剂，因此该步骤只需在所述图案上进行镀铜、例如采用化学镀铜的方式即可，从而形成所需的金属网格。
本说明书的附图中示出了现有技术和根据本发明的形成金属网格方法的流程图，其中图1示出了现有技术中的形成金属网格的示例性方法；以及图2示出了根据本发明实施方式的形成金属网格的示例性方法。
在另一方面，本发明还提供了一种金属网格触摸传感器，所述金属网格触摸传感器中的金属网格通过上述方法来形成。
综上所述，本发明的在基板(例如柔性基板)上形成金属网格的方法不需要单独的合成胶体钯纳米颗粒的过程，而是使用Pd2+作为涂覆材料，然后在湿法沉积的过程中使用还原剂将其还原为Pd0，继而用作化学镀铜的催化剂。与现有工艺相比，本发明的方法不仅减少了单独合成钯纳米颗粒的复杂工艺步骤，而且还有助于提高整个工艺的一致性，因为含Pd2+的涂料溶液更可控，更易于使用复杂的分析技术进行分析，并且更加稳定。
实施例
使用Meyer棒在基板的一个表面上涂覆含有Irgacure 907的光刻胶膜，然后在烘箱中于70℃的温度下干燥120秒，以得到厚度为800nm的涂层；在光刻胶膜的顶部涂一层醋酸钯溶液，然后再涂一层水溶性材料，使用具有峰波长为314nm的UV进行曝光；曝光后，用显影液冲洗基板以去除未固化的涂层，然后用10mL/L的Neoganth WA作为还原剂将Pd2+还原为Pd0，最后将其浸入化学镀铜浴中以生长铜网格。
实施例的结果如图3所示，其中示出了按照本发明上述方法制备的铜金属网格样品，图中所示样品尺寸为5cm x 5cm，而作为参考样品在不使用还原剂时，则无法在薄膜基板上制备金属铜结构。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种用于在基板上形成金属网格的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在所述基板的一个表面上依次涂覆UV可固化材料、Pd2+材料、以及保护层材料；
(2)将涂覆后的基板进行曝光和显影过程，以按照期望的图案在所述基板的表面上依次形成UV可固化层和Pd2+层；
(3)通过还原剂将所述Pd2+层还原为Pd0层；以及
(4)在所述图案上镀铜，从而形成所述金属网格。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆为湿法涂覆。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述UV可固化材料为正性光刻胶或负性光刻胶。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述正性光刻胶包含曝光后可溶于显影液的树脂材料，所述负光刻胶包含曝光后不溶于显影液的树脂材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述Pd2+材料为包含Pd2+的溶液。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述Pd2+材料为包含醋酸钯、硫酸钯、氯化钯、其他任何二价钯盐或其组合的溶液。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述保护层材料为水溶性材料。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，未被固化的所述UV可固化材料和所述保护层材料在显影过程中被去除。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂选自硼氢化物、水合肼、氢气、次亚磷酸钠、亚磷酸盐、柠檬酸钠、酒石酸钾、胺类化合物、酰胺类化合物、抗坏血酸、醛类化合物、甲酸和醇类化合物中的一种或多种；优选地，所述还原剂以5至20mL/L的溶液形式存在。
10.一种金属网格触摸传感器，其特征在于，所述金属网格触摸传感器的金属网格通过根据前述权利要求中任一项所述的方法来形成。
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