[发明专利]一种基于超快激光选区剥蚀掩膜的定域电沉积方法

说明书

本发明属于电沉积技术领域，涉及一种基于超快激光选区剥蚀掩膜的定域电沉积方法，包括以下步骤：1)基底材料预处理，2)镀膜，在预处理后的基底材料上沉积绝缘薄膜层；3)激光选区除膜，根据待沉积图案，利用超快激光在基底材料上进行图形化选区，剥蚀图形化选区的绝缘薄膜层；4)电沉积，将剥蚀后的基底材料置于电化学沉积环境中进行电镀，在基底材料的选区上沉积出三维微结构。本发明提供一种基于超快激光选区剥蚀掩膜的定域电沉积方法，工艺简单、电沉积效率高、能容易沉积出三维结构；通过循环重复，实现立体、多层、多种材料在基底材料上的沉积。

技术领域

本发明属于电沉积技术领域，涉及一种基于超快激光选区剥蚀掩膜的定域电沉积方法。

背景技术

电化学沉积是指在外电场作用下电流通过电解质溶液中正负离子的迁移并在电极上发生得失电子的氧化还原反应而形成镀层的技术。而定域电化学沉积是指在外界局域电场的作用下产生局部的优先电化学沉积，其采用以点成线、以线成层、层层叠加的成形方式，能够制造三维微结构以及定制化图案，在电子封装元器件、精密机械、微型航空航天设备、微机电系统有重要性应用。然而，现有的定域电沉积存在以下问题：

(1)定域电沉积的关键是控制尖锥状阳极探针与阴极基底材料之间的间距，以及所加载的电压，以产生合适的局域电场，诱导局部电化学反应，目前该类装备加工极其昂贵，工艺复杂，操控难度高；

(2)现有定域电化学沉积是利用探针型阳极在阴极沉积靶上移动实现定域材料沉积，探针与阴极沉积靶之间的间距为微米量级，为了避免撞针，移动时需要及其缓慢(几百纳米每秒)；此外，电化学沉积每时刻只在探针所处的平方微米区域内进行化学反应，该区域内化学沉积完毕需要时间通常为几分钟，如果所需加工的阵列结构尺寸为1平方厘米，不考虑仪器能否长时间工作的情况下，则需要时间在10⁸min量级，存在定域电沉积效率低，加工时长大，无法实现大尺寸构件的加工，难以实现工作化生产；

(3)现有的定域电沉积要实现不同材料的三维结构较难。

发明内容

本发明旨在提供一种基于超快激光选区剥蚀掩膜的定域电沉积方法，工艺简单、电沉积效率高、能容易沉积出三维结构；通过循环重复，实现立体、多层、多种材料在基底材料上的沉积，用于解决现有技术存在的工艺复杂、电沉积效率低以及三维结构加工难的技术问题

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于超快激光选区剥蚀掩膜的定域电沉积方法，包括以下步骤：

1)基底材料进行表面洁净和光滑预处理

2)镀膜

在预处理后的基底材料上沉积绝缘薄膜层；

3)激光选区除膜

根据待沉积图案，利用超快激光在基底材料上进行图形化选区，剥蚀图形化选区的绝缘薄膜层；

4)电沉积

将剥蚀后的基底材料置于电化学沉积环境中进行电镀，在基底材料的选区上沉积出与待沉积图案相符的三维微结构。

进一步限定，所述步骤1)中，预处理包括抛光和清洗。

进一步限定，所述步骤1)中，基底材料为导体或半导体。

进一步限定，所述步骤2)中，采用真空蒸镀、磁控溅射活气相沉积形成绝缘薄膜层。

进一步限定，所述步骤4)中，将选区剥蚀后的基底材料置于电镀液中完成电沉积。

进一步限定，所述步骤4)中，还向电镀液中加入抑制剂。

进一步限定，所述步骤4)中，直至电镀液中的金属粒子填满基底材料上的激光选区，电沉积结束。