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CN1539028A - 形成图案的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备基底材料的方法，该基底材料能在含有部分或全部涂上催化材料的基底材料表面上的预定区域引发催化反应，当涂布的基底材料具有催化反应环境时，它就能在基底的涂布区域引发催化反应，其中催化材料通过图形转移机构印刷在基底上。

Description

形成图案的方法
本发明涉及一种在基底材料上形成高分辨率图案的方法和包含催化反应领域(尤其是自催化涂布方法)。
自催化电镀是一种无电极(无电的)涂布形式，其中金属通过化学还原过程沉积在基底上。这种技术的优点在于不需要电流推动过程进行，所以可以涂布电绝缘体。通过这种技术衍生的涂层常常比其它方法更均匀和更具粘附性，以及可以涂布在不规则形状的表面上(参见Deposition of Inorganic Films from solution，SectionIII ChI第209-229页；Thin Film processes(1979)；PublishersAcademic Press and，Smithells Metals Reference Book，7thEdition(1992)Chapter 32，pp12-20；Publishers ButterworthHeinmann.)。
这个方法，可以用于从合适的溶液浴中自催化沉积多种金属，尤其是钴、镍、金、银和铜。基本地，溶液包含需沉积金属的盐和合适的还原剂，例如次磷酸盐、肼、硼烷等等。当金属基底对反应具有催化作用时，将该金属浸入到溶液浴中，它本身具有催化作用使反应可以持续进行，金属涂层可以涂布在该金属基底上。
只有条件适合于基底引发和维持自催化过程，沉积才会发生。因此如果基底是塑料或陶瓷时，则需要额外的步骤来产生合适的表面特性。通常在这种情况下，基底可用一种例如SnCl2的还原剂来敏化。同样，表面也可以用中间体催化材料来‘活化’，例如钯(本身是一种自催化沉积的候选金属)，以便于促进沉积过程，这些‘促进沉积材料’在本文中分别称为‘敏化剂’和‘活化剂’。
自催化沉积一般用于涂布整个表面。然而，为了形成金属图案，例如用于电路或装饰效果，必须进行附加的过程例如光刻后过量金属的腐蚀。这些附加方法的缺点包括不灵活性、长研制周期、成本增加和使用过量材料来提供涂层，其中的大量材料随后基本上作为废料而除去。
有许多类型的催化反应(包括上述的自催化反应)，可以发生在基底材料表面上，并且这些反应可用来加快或活化气相、液相和固相环境中的反应。
用于这些反应的“催化材料”，不仅包含“沉积促进材料”(如上面定义)而且包含其它非均相催化剂和均相催化剂。非均相催化材料包含金属例如铂、铑和钯和含有催化位点的金属氧化物，例如钙钛矿笼状结构。这些催化剂用于有机或无机化学中的合成或分解反应，例如用于氢和一氧化碳合成有机分子的Fischer-Tropsch合成，或碳氢化合物的分解。均相催化材料包含酶，它可用于例如诊断阵列的生物化学实验中，和用于模拟proteozone行为的生物聚合物和系统的分解分析。均相催化剂也包含负催化剂，一般称为抑制剂，它可以减缓反应。
一般在这些反应中，所用的催化材料涂布在整个基底上或者在整个基底上都有作用，并且因而反应可发生在整个基底上。
所以，本发明的一个目的在于提供一种制备基底材料的方法，使它能够在基底材料表面上的预定区域引发一个催化反应。
因此，本发明提供一种制备基底材料的方法，使它能够在涂敷催化材料(如上文所定义)的部分或全部基底材料的表面预定区域引发催化反应，当涂布后的基底浸入到合适的催化反应环境中，催化材料能够在基底的涂布区域上引发催化反应，其中催化材料通过图形转移机制印刷在基底上。
通过运用图形转移机制，例如喷墨印刷、丝网印刷、笔写或喷印法，催化材料可以按预定的图案涂布在基底上。当基底然后浸入到合适的催化反应环境中，所期待的催化反应只会在涂布了催化材料的图形区域发生。基底的周围区域不会受到影响。
通过运用图形转移机构产生的最小特征尺寸依赖于使用的特定机构。对于喷墨印刷技术来说，约20微米数量级的特征是可能的。丝网印刷和/或笔写技术产生的特征更粗糙一些，例如尺寸最高达1000微米。尺寸范围为20-1000微米的特征因而依赖于使用的机构类型。
期待的催化反应发生后，通过使用图形转移机构除去或至少很大程度地减小对任何处理的需要(例如蚀刻等等)。因而减小了废料排放量并且简化了总的过程从而节省成本。
便利地，可用含有反应物的墨在印刷表面上同时反应涂布合成催化材料，或催化材料可直接包含在适用于选择的图形转移机构的墨配方中。
便利地，墨配方除了含有催化材料之外还可含有粘合剂和填充材料，它们可增强预期催化方法的性能。
任何能凝固或“固化”和粘附在基底印刷表面上的有机/无机材料可以用作粘结剂。实例可以是含有聚合物如聚乙酸乙烯酯、丙烯酸、聚乙烯醇聚合物和/或作为接合剂或溶胶-凝胶涂料的无机材料，例如异丙氧基钛和其它醇盐的墨溶液。
填料包括包含在墨中的不溶性颗粒，颗粒足够地小因此能在印刷机构中移动。典型地，10-200nm的碳墨颗粒加入到彩色喷墨用墨中，和1-200um石墨碳颗粒加入到用于制备印刷导电体的丝网印刷墨中。陶瓷、有机染料或聚合物颗粒可加入到墨中来提供印刷产品的彩色和/或网纹，例如二氧化钛、氧化铝、云母、玻璃、丙烯酸树脂。因此墨和这些成分的任一种配制在一起并且含有沉积促进材料来提供一个各种性能。
一旦基底已经按上述方式制备，然后它就可以引入到适合于引发期望的催化过程的反应环境中。例如，如果选择的催化反应是一个自催化涂布方法，则该方法的最后阶段就是在划线区域沉积金属。这可以通过把基底浸入到合适的自催化溶液浴中得到。概括地说具有催化作用的表面可以暴露于任一反应环境中，包括气相、液相、溶液或固相。
某些催化反应(例如上述的自催化反应)会导致材料沉积在所制备的基底上，并且在这些情况下根据本发明的方法可以重复进行以便构筑多个材料层/图案。也可以加入绝缘体层来分开这些不同的层。
自催化反应用于在基底上沉积金属，这些方法一般用于沉积整个表面。然而，根据本发明的方法可用于以用户预先确定好的方式来沉积金属图案。为了沉积金属涂层，该催化材料被选择为沉积促进材料。在这种情况下，所制备的基底会适合于通过浸入到合适的自催化沉积溶液中进行随后的金属涂布。
假若第一金属涂层表面可以催化或与随后的金属进行离子交换，那么通过自催化沉积方法沉积的金属涂层因此也能随后通过无电沉积涂布其它金属。例如，一种敏化基底会被自催化涂布一层镍，其然后可以通过进一步的无电过程涂布一层铜。可选地，如果第一个无电极涂布是沉积铜，下一步可以沉积锡。
自催化沉积溶液含有两种不同的金属盐也是可能的，它们可以同时沉积在敏化的基底上，例如镍和铜。
假若在图案中有连续的电路作为电解浴的电极，那么自催化沉积金属图案可进一步通过电镀方法涂布各种金属或化合物。实例是在镍上电镀涂铬层来防止锈蚀。
沉积促进材料可能含有还原剂(‘敏化剂’)，例如SnCl2、葡萄糖、肼、胺基硼烷、硼烷、乙醛、次磷酸盐、酒石酸盐。还原剂可以溶解到一种或多种下面的极性溶剂中以便形成一种合适的墨配方；水、甲醇、工业甲基化酒精(IMS)、异丙醇、醋酸丁酯、乳酸丁酯、二甘醇、二甘醇丁基醚、1-苯氧基-2-丙醇、二丙二醇和丙三醇。同时存在其它溶剂能够进行上述实例相同的过程。
作为还原剂的替代物，或者除做还原剂外，沉积促进材料可能是一种催化剂，例如催化材料的胶体分散体系。例如钯、钴、镍、钢或铜可以加入到墨配方中来催化特定的金属沉积。
作为进一步的还原剂替代物，沉积促进材料可以是一种能够与包含在自催化溶液浴中的催化材料进行离子交换的材料。例如镍或铁可以直接加入到墨配方中。当涂布后的基底浸入到自催化溶液浴中，沉积促进材料与自催化溶液中的金属进行离子交换，因此形成化学镀层的成核沉积。
除了含有沉积促进材料外，方便的是墨配方还可以含有粘合剂和填料，它们以各种方式增强最终金属涂层的性能，增强化学镀层金属对基底的附着力以及可以提供多孔和网纹表面效果，它们可以改变沉积金属的机械、热、电、光和催化特性。
在墨配方中包含粘合剂可以附加地用来防止在化学镀过程中沉积促进剂与印刷基底的附着力降低。包含填料可以用来改善沉积促进剂与自催化溶液浴之间的接触。
作为在墨配方中含有粘合剂和填料的替代方案，基底可以引入会影响随后的无电金属镀层的附着力、抗划伤性和网纹的多孔层。
化学还原剂沉积在基底上成为沉积促进剂，这个方法可能合适地进一步包含另一个步骤，即把‘敏化的’基底浸入到还原性金属离子(在最终自催化溶液浴之前)的中间溶液浴中，在沉积促进剂上提供一种‘活化的’金属覆盖层。这个进一步的步骤具有帮助沉积促进材料和促进某些金属(如铜、镍和钴)更容易沉积的作用。
例如，在墨配方中含有SnCl2作为沉积促进材料，一旦基底材料有SnCl2涂布在上面，它就可以浸入到一种含有稀PdCl2水溶液的中间溶液浴中。这可以使钯金属沉积在基底的涂布了沉积促进材料的区域。如果Pd‘活化的’基底浸入到一种自催化溶液中，则在Pd金属表面上会发生自催化沉积。在自催化沉积浴中要沉积的金属是铜、镍或钴的情况下，这个中间步骤是有用的。
作为上述墨配方的代替物，墨配方可以含有PdCl2而不是SnCl2，把墨配方沉积在基底上之后，通过基底浸入到SnCl2的稀溶液中，中间步骤可以把基底表面上的PdCl2转变为Pd金属。浸入到自催化沉积浴中然后可以发生如上面一样的沉积过程。
在另一个替代方案中，，通过使用‘还原的’复合物作为沉积促进材料，可以省略中间步骤，例如，制备的沉积促进材料含有还原剂和活化剂的化学物质的组合。例如，SnCl2(敏化剂)和PdCl2(活化剂)可以同时加入到墨配方中。在这种沉积促进材料沉积在基底材料的表面之后，基底可以立刻浸入到自催化沉积溶液中来沉积选择的金属。
本发明的实施方案参考附图描述如下：
图1表明使用喷墨印刷系统制备金属化基底的三步过程。
图2表明使用丝网印刷系统制备金属化基底的三步过程。
转向图1，喷墨印刷系统1以用户确定的图案5使用含有沉积促进材料的墨配方来涂布基底3。处理后的基底3、5然后浸入到自催化沉积溶液7中来产生用户确定的金属化图案9。
喷墨印刷机一般使用粘度范围为1-50厘泊的溶剂操作。
转向图2，丝网印刷系统11以用户确定的图案5(在图1和图2中，同样的数字表示相同的部件)使用含有沉积促进材料的墨配方来涂布基底3。被处理的基底再一次浸入到自催化沉积溶液7中来产生用户确定的金属化图案9。
一些根据本发明的墨配方如下所详细描述地进行检测。下面考虑的所有印刷墨都符合下面的标准：
1)它们含有的材料能够通过选择的印刷机构(Epson 850喷墨系统或Dek丝网印刷机)
2)它们含有的液体具有用于该印刷方法的恰当特性，例如合适的粘度、沸点、蒸汽压和表面润湿性。
3)在合适时，它们含有影响印刷墨的粘度或物理印刷性能的粘合剂和填料。
实施例1
如上所述，有时方便的是把已经涂布有含还原剂的沉积促进材料的基底浸入到含有还原性金属离子的中间溶液浴中(在最终的自催化浴之前)，以便提供一种“活化的”金属覆盖层。
在这个实施例中，锡化合物溶解在一种极性溶剂中以形成喷墨配方。这种调配好的墨然后印刷在聚酯基底上并且干燥。涂布的基底然后浸入到金属盐的中间水溶液中。
在这个实施例中，锡的化合物SnCl2.H2O溶解在乳酸乙酯中形成一种墨配方，浓度范围为1-100毫摩尔浓度(优选2-20毫摩尔浓度)。
制备了三种不同的墨配方。第一种喷墨配方只使用上述制备的溶液。第二种喷墨配方额外含有附加1wt％乙基纤维素粘合剂。这两种墨都印刷在聚酯基底上。
第三种墨的制备是通过把墨配方加入到一种商品丝网印刷墨中(来源于Acheson Industries的TiO2基配方6018S)。1-100ml范围的墨配方添加物(优选地为10-30ml)加入到100克的丝网印刷浆中并且混合。这种丝网印刷墨配方印刷在聚酯基底上并且在60℃干燥1小时。
在干燥后，把每个喷墨印刷和丝网印刷的基底浸入在稀的由钯盐制成的中间物溶液中。使用浓度范围为1毫摩尔浓度-0.1毫摩尔浓度的PdCl2制备这个中间物溶液，并使用第二种盐(例如，氯化铵)来促进氯化钯溶解在去离子水中。
基底浸入到这种中间物溶液(浓度为10毫摩尔浓度)10分钟。中间物溶液的温度范围在10-100℃。
在浸入到中间物溶液之后，基底进行干燥然后再放入铜的商品自催化溶液中。铜被发现只沉积在每一种基底上的印刷有还原剂的图案上。在喷墨用的墨含有还原剂时，能够提高金属对基底的附着性。
第二系列的没有浸入到中间物溶液的三种基底被发现不能引发铜金属的无电镀沉积。
实施例2
在这个实施例中，金属化合物溶解在溶剂中形成一种墨配方，其然后先浸入到含有还原剂的中间物溶液中，再浸入到自催化溶液浴中。
在这个例子中，氯化钯溶解在热水中(通过加入氯化铵作为一种等摩尔量和选自各种可溶性金属盐或酸来帮助溶解)。
溶解的钯离子的浓度范围为0.1-500毫摩尔浓度，但是优选地为75-150毫摩尔浓度。用于帮助溶解的氯化物的浓度为0.1-500毫摩尔浓度，但是优选地为75-150毫摩尔浓度。(注意：本领域技术人员会清楚，被选择的帮助溶解的化学物可以包含许多化学物的组合，只要能够在给定的溶剂或溶剂的混合物中溶解形成溶剂化的二价钯离子就可以了)。
钯离子的溶液加入到不同量的第二种溶剂中构成一系列的备用液。在本实施例中，乳酸乙酯用于作为第二种溶剂。对于喷墨配方来说，备用液含有溶解的钯化合物的浓度范围为0.1-50毫摩尔浓度，但是优选地为1-10毫摩尔浓度。对于丝网印刷配方来说，制备的备用液浓度范围为0.1-100毫摩尔浓度，更优选地为5-25毫摩尔浓度。
制备了两种喷墨用墨。第一种只含有备用液，第二种含有溶解的作为粘合剂1％的乙基纤维素。
同时，通过把100-1000ml，优选50-200ml的丝网印刷备用液与1000克的Acheson industries的6018S TiO2基丝网印刷墨混合在一起制备出第三种丝网印刷墨。
使用实施例1中采用的相同的各种印刷机构，三种墨分别在聚酯片和干燥的印刷面上印刷用户定义的图案。
每一种墨系统的各种数量的印刷片浸入到50℃的还原剂水溶液中。在本实施例中，SnCl2.2H2O的浓度范围是0.1-500毫摩尔浓度，但是优选为10-50毫摩尔浓度。10分钟后将聚酯片取出，用水清洗并且干燥。所述片然后浸入到商品自催化铜溶液浴中，铜金属只沉积在墨的印刷图案上。没有浸入到SnCl2.2H2O溶液中的第二系列片没有发生铜的自催化沉积。
实施例3
在这个实施例中，墨含有催化或自催化金属的胶态分散体系。
在印刷转移机构是丝网印刷的情况下，制备的丝网印刷浆的金属粉末含量为1-30％的低到中等浓度范围。在这个实施例中，Acheson6018S TiO2浆与粒子尺寸为5um的钴粉末混合，钴金属的重量百分数为25％。在印刷和干燥以后，钴的自催化层沉积在印刷特征上(不合有钴金属分散体的Acheson浆不能自催化涂布钴)。
在印刷转移机构是喷墨印刷的情况下，在若干墨中制备‘还原的配合物’，用作‘沉积促进材料’。
墨1和2
钯化合物(氯化钯)首先溶解在加入一定量第二种化合物助溶的热水中，助溶的化合物选自各种可溶性化合物，在这个例子中选择的是CaCl2.2H2O。溶液溶解的钯离子浓度为0.1-500毫摩尔浓度，但是优选地为75-150毫摩尔浓度。用于助溶的含氯化合物的浓度为10毫摩尔浓度-10摩尔浓度，但是优选为0.1-7.5摩尔浓度。
然后向这种含钯溶液加入还含有还原剂的适当有机溶剂。在本实施例中选择乳酸乙酯(作为溶剂)和并含有锡(II)化合物(作为还原剂)，后者的溶解浓度为0.1-100毫摩尔浓度，但是优选为1-20毫摩尔浓度。(注意：其它合适的溶剂包括水、甲醇、工业甲基化酒精(LMS)、异丙醇、醋酸丁酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、二甘醇、.二甘醇丁基醚、1-苯氧基-2-丙醇、二丙二醇二甲基亚矾(DMSO)和丙三醇。其它合适的还原剂包括铜、镍和来自铂系金属的那些还原剂，例如铂和钯)。
所以最终的溶液即‘还原的配合物’，是SnCl2.2H2O，并且另外含有氯化钯，浓度范围为0.1-500毫摩尔浓度，但是优选地为1-20毫摩尔浓度，和第二种化合物CaCl2，浓度为0.01-10摩尔浓度，但是优选地为0.1-0.5。
因为形成了还原的配合物，氯化钯和含锡(II)溶液的颜色从浅颜色变化到深橙色。同时发现还原的配合物随第二种化合物的阴离子浓度的增大而更稳定。
墨1只使用最终的溶液，然而墨2含有额外的溶解在其中作为粘合剂的1wt％乙基纤维素。两种墨在选自多种合适材料中的单个聚酯片上印刷形成图案。在图案干燥以后，它们浸入到一种自催化镍溶液中并且镍只沉积在图案上。
墨1和2具有使用低酸性组分得到稳定配方的优点，因此避免了催化活性剂的沉淀和印刷机构被阻塞的可能风险。
墨3和4
使用溶解在热水中的氯化钯制备这两种墨，在这个例子中使用盐酸帮助溶解。钯浓度范围为0.1-500毫摩尔浓度，但是更优选地为75-150毫摩尔浓度并且盐酸浓度为0.1-13摩尔浓度但是更优选为0.5-6摩尔浓度。在溶液中加入含有还原剂的合适有机溶剂。在本实施例中乳酸乙酯是溶剂并且含有SnCl2.2H2O的锡化合物，溶解到浓度为0.1-100毫摩尔浓度，但是优选地为1-20毫摩尔浓度。
最终溶液因此除了含有锡化合物以外，还含有0.1-500毫摩尔浓度(但是优选为1-20毫摩尔浓度)的氯化钯和0.01-10摩尔浓度(但是优选地为0.1-0.5摩尔浓度)的盐酸。因为形成还原的配合物，氯化钯溶液加入含锡溶液后的颜色从浅色变化到深橙色。
墨3只含有该最终溶液，墨4额外含有溶解的作为粘合剂的1wt％乙基纤维素。这两种墨印刷在不同片上并且干燥，然后浸入到一种自催化镍溶液浴中，镍只沉积在印刷区域上。两种墨使用浓度范围为0.05-0.5摩尔浓度的盐酸看起来好象更具有好的保存期。在这个实施例中墨配方使用盐酸的优点在于该组分再次改善了墨的稳定性，并且通过印刷层干透后可以简单地除去，因此保留了更高重量百分比的催化活化剂。
墨5和6
使用合适的钯化合物来制备这两种墨，在这个例子中为氯化钯，其连同第二种化合物溶解在二甲亚砜(DMSO)中，第二种化合物例如CaCl2。因此钯离子浓度是0.1-500毫摩尔浓度，但是更优选为75-150毫摩尔浓度。并且第二种化合物的浓度为10毫摩尔浓度-10摩尔浓度，但是更为优选地为0.1-7.5摩尔。乳酸乙酯加入到这个溶液中产生的最终溶液，含有浓度为0.1-50毫摩尔浓度但是优选地为1-20毫摩尔浓度的Pd2+和浓度范围是5-1000毫摩尔浓度但是优选地为150-500毫摩尔浓度的氯化钙。向其中加入在本实施例中作为还原剂的锡化合物是SnCl2.2H2O，浓度为0.1-100毫摩尔浓度，但是优选地为1-20毫摩尔浓度。由于形成的分散体系含有‘还原的配合物’，溶液的颜色从浅色变化到暗橙色。
墨5只含有这种溶液，墨6额外含有溶解在其中作为粘合剂的1wt％乙基纤维素。这两种墨印刷在不同的片上并且干燥，然后浸入到自催化镍溶液浴中，在溶液浴中镍只沉积在印刷区域。假若盐的浓度高于0.15摩尔浓度时，使用氯化钙作为助溶剂看起来使两种墨的保存期都变长。否则两种墨如同墨1和2一样容易分解。两种墨印刷在不同的片上形成图案。图案干燥后浸入到一种自催化镍溶液中并且镍只沉积在图案上。
墨7和8
在该配方中，以与墨5和6相同的方式制备这两种墨，但是在这个例子中的加入的第二种化合物是氢氧化钠，加入量为0.1-500g/l，但是更优选地为1-100g/l，以二甲基亚砜作为溶剂。乳酸乙酯加入到溶液中产生最终溶液含有Pd2+的浓度范围为0.1-50毫摩尔浓度，但是更优选地为1-20毫摩尔浓度，并且溶解的氢氧化钠的浓度范围为5-1000毫摩尔浓度但是更优选为10-150毫摩尔浓度。向其中加入还原剂，例如锡化合物，在这个例子中是SnCl2.2H2O，浓度为0.1-100毫摩尔浓度，但是优选为1-40毫摩尔浓度。因为形成了含有‘还原的配合物’的分散体系，溶液的颜色从浅橙色变化到深紫红色/红色。还原的配合物的分散体系发现在氢氧化钠存在的情况下更为稳定。
墨7只使用这种溶液，而墨8额外含有溶解在其中作为粘合剂的1％的乙基纤维素。
样品墨
在对照实验中，以和墨1、2相同的方法制备样品墨，但是省略了锡化合物。发现印刷和干燥的墨不能支持镍的自催化沉积。
使用与墨3、4相同的制备方法制备第二对墨，但是在这个例子中省略了钯化合物。再次发现印刷和干燥的墨不能支持镍的自催化沉积。
实施例4
如果沉积促进材料是一种还原剂，则对于一种合适强度的还原剂，自催化金属可以从自催化溶液浴中直接还原。在这个例子中，还原剂是二甲胺硼烷(DMAB)，溶解在乳酸乙酯中形成一种喷墨制剂。
在这个实施例中，墨中DMAB的浓度范围为1-50毫摩尔浓度，但是优选地为1-10毫摩尔浓度。印刷和干燥的墨然后浸入到50℃的铜盐自催化溶液中，铜只化学镀在印刷区域上。
作为上述制剂的变体，将1wt％的聚乙烯丁酸酯加入到墨中作为一种粘合剂。印刷材料会涂布和附着在基底上，在本例中基底是聚酯片。通过上述处理形成沉积促进材料，能够使化学镀铜自催化沉积在印刷区域，并且不受存在的粘合剂影响。
根据任何一个上述在制备过程中缺少还原剂的变体形成的墨，不能促进化学镀铜沉积。
实施例5
在这个实施例中，把基底浸入到一种强还原剂中，在基底的表面上通过还原金属化合物形成胶体金属层。
在这个实施例中，铜(II)化合物溶解在乳酸乙酯中形成一种含Cu2+离子的溶液和所印刷的喷墨。可以选择任何合适的铜化合物和溶剂化合物形成Cu2+离子的溶液，但是本例中使用的是氯化铜(II)。
墨中铜浓度范围为1-50毫摩尔浓度，但是优选范围为1-10毫摩尔浓度。印刷和干燥后的墨然后浸入到二甲胺硼烷(DMAB)的水溶液中，浓度范围为1-50毫摩尔浓度，但是优选范围为1-10毫摩尔浓度，在50℃保持5分钟，然后再用水清洗。
基底然后浸入到铜盐的自催化溶液中，化学镀铜只能涂布在印刷区域。
在另一个变体中，将1wt％的聚乙烯丁酸酯加入到墨中作为粘合剂。印刷材料涂布和附着在基底上，在本例中基底是聚酯片。化学镀铜再一次只能沉积在印刷区域。
第二种涂布了这种墨的基底没有浸入到DMAB的溶液中，则不能如上所述涂布铜。第三种涂布了不含有金属盐的墨的基底浸入到DMAB的溶液中也不能引发化学镀铜。
实施例6
如上所述，喷墨用制剂可含有填料颗粒例如二氧化钛和碳黑以增强催化反应的效能。
在本实施例中，使用标准商品碳黑印刷墨，它含有的碳黑填料颗粒能进行喷墨印刷。
分别地，钯化合物(在本例中是氯化钯)溶解在热水中并且加入等摩尔量的氯化铵来增加溶解。溶解的钯离子的浓度范围是0.1-500毫摩尔浓度，但是优选为75-150毫摩尔浓度。用于增加溶解的氯化物的浓度范围是0.1-500毫摩尔浓度，但优选地为75-150毫摩尔浓度。然后再加入丁醇使制备溶液的钯离子和第二种化合物的浓度范围是0.1-500毫摩尔浓度，但优选地为10-50毫摩尔浓度。通常在短时间内分解成一种灰色沉淀物的这种溶液立刻加入到体积百分数为10-50％的商品黑印刷墨中，通过涂布碳颗粒允许其分解。在合成喷墨纸片上的所得墨的印刷和干燥图案能够引发化学镀金属沉积。
含有商品墨但是不含有沉积促进材料的第二种片不能获得化学镀沉积。
本领域技术人员将会理解，上述原理可以应用于不同自催化材料、溶液和不同图案转移机构，以产生所需要的金属化和图案化的基底。例如，涉及图1的喷墨印刷的墨制剂也可以借助纤维尖笔递送到基底上，以产生所需要的图案。

Claims (26)

1.一种制备基底材料的方法，该方法使得所述基底材料能在含有部分或全部涂布有催化材料的基底材料表面上的预定区域引发催化反应，当涂布后的基底材料引入到合适的催化反应环境中时，所述催化材料就能在基底的涂布区域引发催化反应，其中催化材料通过图形转移机构印刷在基底上。
2.权利要求1的使基底材料能够引发催化反应的制备基底材料的方法，其中图形转移机构是喷墨印刷。
3.前述权利要求任一项的使基底材料能够引发催化反应的制备基底材料的方法，其中催化反应物包含在一种墨配方中。
4.权利要求3的使基底材料能够引发催化反应的制备基底材料的方法，其中墨配方含有附加的用于增强催化反应的粘合剂和/或填料。
5.一种利用催化反应以用户确定的图案向基底上沉积材料的方法，其包括以下步骤：
i)根据权利要求1-4的任一项制备使得基底能够引发催化反应的基底，和
ii)将步骤(i)所制备的基底暴露在合适的反应物环境中，使催化反应能在基底表面沉积材料。
6.权利要求5的利用催化反应以用户确定的图案向基底上沉积材料的方法，其中步骤(i)和(ii)重复进行以便在基底上沉积多层材料。
7.一种通过自催化法在基底上按用户定义的图案进行金属涂布的方法，包括以下步骤：
i)根据上述权利要求任一项制备基底材料，其中催化材料是一种沉积促进材料(在上文中定义)，当涂布的基底浸入到自催化溶液中，它能够促进从自催化溶液到基底上的金属镀层的沉积，和
ii)将步骤(i)所制备的基底材料浸入到自催化沉积溶液中，自催化溶液含有金属盐和还原剂。
8.权利要求7的通过自催化沉积方法在基底上进行金属电镀的方法，其还包含将权利要求7的步骤(ii)所涂布的基底材料浸入到含有另一种金属盐和还原剂的另一种自催化溶液中的另一个步骤。
9.权利要求7的通过自催化沉积方法在基底上进行金属电镀的方法，包含另一个步骤，即权利要求7的步骤(ii)所涂布的基底材料浸入到电解浴中以便电镀另一种金属。
10.权利要求7的通过自催化沉积方法在基底上进行金属电镀的方法，其中自催化溶液含有两种或多种金属盐。
11.权利要求7的通过自催化沉积方法在基底上进行金属电镀的方法，其中沉积促进材料包含还原剂。
12.权利要求7的通过自催化沉积方法在基底上进行金属电镀的方法，其中沉积促进材料是SnCl2。
13.权利要求7的通过自催化沉积方法在基底上进行金属电镀的方法，其中沉积促进材料包含活化剂，其含有催化材料的胶态分散体系，当基底浸入到自催化溶液中时，它能够引发和维持自催化反应。
14.权利要求7的通过自催化沉积方法在基底上进行金属电镀的方法，其中沉积促进材料包含一种材料，当基底浸入到自催化沉积溶液中，它会与自催化沉积溶液中的金属盐进行离子交换。
15.权利要求7的通过自催化沉积方法在基底上进行金属电镀的方法，其中所述方法另外包括把用沉积促进材料涂布的基底浸入到金属盐的水溶液中，沉积促进材料会与金属盐水溶液中的金属离子反应把金属还原在涂布有沉积促进材料的基底部分，当需处理的基底浸入到自催化溶液中，它能够从自催化沉积溶液中催化另一种金属的沉积。
16.权利要求7的通过自催化沉积方法在基底上进行金属电镀的方法，其中沉积促进材料包含还原剂和活化剂的组合。
17.权利要求7-16任一项的通过自催化沉积方法用于随后的金属电镀的基底材料制备的方法，其中基底材料包含一个多孔表面层。
18.用于进行权利要求3方法的墨制剂，该墨含有沉积促进材料和溶剂。
19.权利要求18的墨制剂，其中溶剂是水、酯、醇或酮基化合物。
20.权利要求18或19的墨制剂，进一步含有粘合材料。
21.权利要求18-20任一项的墨制剂，进一步含有填充材料。
22.权利要求20的墨制剂，其中粘合剂材料包含聚(乙酸乙烯酯)聚合物。
23.权利要求20的墨制剂，其中粘合剂材料包含丙烯酸聚合物。
24.权利要求20的墨制剂，其中粘合剂材料包含聚(乙烯醇)聚合物。
25.权利要求21的墨制剂，其中填充材料包含不溶性颗粒，不溶性颗粒安排用于能够从图形转移机构转移到基底上。
26.权利要求25的墨制剂，其中填充颗粒涂布了催化材料。
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