CN101019474B - 采用可烧蚀的对辐射敏感的材料的结构化表面 - Google Patents

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Abstract

用本发明的方法形成了一种结构化表面。制备这种结构化表面的方法包括以下步骤：将可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布到基体主表面上，再将可烧蚀的对辐射敏感的涂层暴露于辐射，以便可烧蚀的对辐射敏感的涂层的暴露部分从基体上烧蚀，形成结构化表面。从而，结构化表面包含基体和由至少一个分隔堤构架成的结构图案。该方法还可以包括使可流动材料沉积到所述结构上和分隔堤上，以在结构中形成可流动材料的图案的步骤。

Description

采用可烧蚀的对辐射敏感的材料的结构化表面
背景
已经证明含有特定图案可流动材料的结构化表面可用于多种用途。例如，射频识别(RFID)标签、移动电话和计算机往往含有柔性微型电路板，它们通过使金属纳米糊状物沉积于结构化表面中形成。通过将一定颜色的油墨沉积至结构化表面上，使油墨包含于特定区域内，形成用于电视屏幕的滤色器。虽然这些产物有各种应用和用途，但均以能在指定区域包含可流动材料的结构化表面为基础。因此，已经开展大量研究，以发明有效制备高辨析率结构化表面的方法。
形成结构化表面的一个已知的方法采用照相平版印刷术。该方法需要以下步骤：用掩膜遮盖感光树脂，使该感光树脂暴露于紫外线辐射，然后进一步显影曝光的感光树脂。采用照相平版印刷术形成集成电路的方法报道于Sirringhaus的2003/0059987号美国专利申请。采用该方法形成滤色器的方法报道于Okaniwa等的6,455,209号美国专利。采用该方法形成电致发光(EL)元素的方法报道于Fujimori等的6,610,552号美国专利。
形成结构化表面的另一已知方法采用蚀刻工艺，在该方法中，将感光树脂涂布于基体上的金属层。再如上所述使感光树脂平版印刷成像，以使感光树脂下的金属层的某些区域暴露。然后，通过将整个装置浸没于蚀刻剂中除去金属层的已暴露区域。该方法中，感光树脂用作金属层的抗蚀剂。采用该蚀刻法形成滤色器的方法报道于Seiko Epson的EP 1061383。
也可采用已知的热迁移工艺制备结构化表面，如Seiko Epson在EP 1226974中所述。在热迁移工艺中，供体薄片和图像接收元件相互接触安放，以便当供体薄片暴露于红外线辐射时，供体薄片的迁移层迁移至图像接收元件，从而在图像接收元件上形成结构化表面。
形成结构化表面的另一种方法涉及模塑可流动聚合物。在该方法中，使可流动聚合物与模塑表面接触，形成结构化图案。再固化可流动聚合物，并从模塑表面分离。该方法报道于Bentsen等的6,375,871号美国专利。
发明概述
本发明的方法包括使可烧蚀的对辐射敏感的涂层以一定图案暴露于辐射，以便可烧蚀的对辐射敏感的涂料的暴露部分从基体烧蚀，形成结构和分隔堤(separation bank)。
用于本申请的术语″结构″指当可烧蚀涂层的暴露部分从基体除去后所产生的空间。各结构包括至少一种作为结构基底的亚结构。
用于本申请的术语″分隔堤″指未暴露于辐射并保留于基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂层。分隔堤起到使可流动材料包含于结构中的作用，并防止可流动材料从一个结构迁移到另一个结构。分隔堤还可包括亚结构，例如结构壁和堤暴露面。
采用本发明的方法形成结构化表面，实现了几个优点，例如，不像上述平版印刷和蚀刻方法，本发明的方法不需要涂布掩膜的步骤。相反地，本发明可采用曝光直写方法，其中计算机控制的激光辐射投射至可烧蚀涂层。这样，激光既在涂层上给予了特定的曝光图案，又在暴露于辐射的涂层部分诱发了烧蚀。在另一实施例中，由于结构是经烧蚀形成的，可免除显影暴露涂层的步骤。在本发明的方法中，免去了对涂层涂布掩膜和显影暴露涂层所需的材料和时间，因此，使本发明的方法比平版印刷方法更加高效。免除这些步骤也使形成不间断的成卷的结构化表面成为可能，这使本发明的方法比用平版印刷术的方法更加有益于高产量的生产。最后，通过在基体顶部采用涂层，而不是采用单一类型的可流动材料模塑结构化表面，这样可使结构和分隔堤的不同亚结构具有不同的可湿性。
本发明的方法还可包括其它步骤，例如沉积可流动材料于结构化表面上，加热结构中的可流动材料以在结构中形成不可流动材料的图案，或除去分隔堤以在基体上留下不可流动材料的图案。
附图的简述
图1(a)-(h)示意性地图解本发明的一个实施方案，它包括：
对基体涂布可烧蚀的对辐射敏感的涂料，在基体上形成一层可烧蚀的对辐射敏感的涂层，如图1(a)所示；
将可烧蚀的对辐射敏感的涂层以一定图案暴露于辐射，如图1(b)所示，以便涂层的暴露部分从基体烧蚀，形成由分隔堤构架成的结构，如图1(c)所示；和
沉积可流动材料于结构和分隔堤上，如图1(d)所示，形成包含于结构化表面的可流动材料图案，如图1(e)-1(h)所示。
图2(a)-(h)示意性地图解本发明的另一实施方案，包括：
将第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于基体上，再将第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂层上，在基体上形成两层可烧蚀的对辐射敏感的涂层，如图2(a)所示；
使第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂层按照图案暴露于辐射，如图2(b)所示，以使涂层的暴露部分从基体烧蚀，形成由分隔堤构架成的结构，如图2(c)所示；
将可流动材料沉积于结构和分隔堤上，如图2(d)所示，形成包含于结构化表面的可流动材料的图案，如图2(e)-2(h)所示。
详述
为采用本发明的方法在基体上形成结构化表面，将可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于基体的主表面，使可烧蚀的对辐射敏感的涂层以一定图案暴露于辐射，以致可烧蚀的对辐射敏感的涂层的暴露部分烧蚀，形成由至少一个分隔堤构架成的结构。
基体上结构一旦形成，就可进行其它步骤，产生各种中间部件和成品。例如，可将可流动材料沉积于结构和分隔堤上。采用该步骤，可流动材料可包含于结构中，在结构中形成可流动材料的图案。根据所用可流动材料的类型，可将图案用于各种用途。例如，通过将油墨沉积于结构中可形成滤色器。通过向所述结构施加金属纳米纳米糊状物，可形成柔性电路板。可将生物材料沉积到结构中，在结构中进行生物分析。
向基体上涂布可烧蚀的对辐射敏感的涂料
在本发明的一个步骤中，将可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于基体。可烧蚀的对辐射敏感的涂料当暴露于辐射时能从基体烧蚀。
通常将可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于基体的主表面作为相对均匀的涂层(即，基本上连续并具有相当均匀的厚度)。在某些实施方案中，在基体上涂布一层可烧蚀的对辐射敏感的涂层。如图1(a)所示，这在基体12上沉积了一层可烧蚀的对辐射敏感的涂层10。在其它实施方案中，涂布多于一层的可烧蚀的对辐射敏感的涂层。在一个特殊实施方案中，将第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于基体上，将第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂层上。如图2(a)所示，这在基体32上产生了第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂层48，并在第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂层48上形成了第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂层50。
可烧蚀的对辐射敏感的涂料
可烧蚀的对辐射敏感的涂料可包括各种组分。应选择组分，以便可烧蚀的对辐射敏感的涂料当暴露于辐射时能从基体烧蚀。例如，在一个实施方案中，可烧蚀的对辐射敏感的涂料包含粘合剂和可吸收红外线的化合物。在另一个实施方案中，可烧蚀的对辐射敏感的涂料包含粘合剂、可吸收红外线的化合物和作为排斥材料的碳氟聚合物。在又一实施方案中，可烧蚀的对辐射敏感的涂料包含粘合剂和可吸收紫外线的化合物。在另一实施方案中，可烧蚀的对辐射敏感的涂料包含粘合剂、可吸收红外线的化合物和润湿剂。也可采用适当组分形成其它实施方案。
如果涂布超过一层的可烧蚀的对辐射敏感的涂料，那么两层可包含不同组分。例如，在一个实施方案中，第一层对辐射敏感的涂料可包含粘合剂、可吸收红外线的化合物和润湿剂，而第二层对辐射敏感的涂料可包含粘合剂、可吸收红外线的化合物和低表面能材料。通过使第一层对辐射敏感的涂层不含低表面能材料，本发明中所形成的结构壁将能润湿可流动材料。在另一个实施方案中，第一层对辐射敏感的涂料可包含例如粘合剂、可吸收红外线的染料、润湿剂和可见染料，而第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料包含聚合物粘合剂、可吸收红外线的染料和低表面能材料。
粘合剂
可烧蚀的对辐射敏感的涂料可包含粘合剂。适用粘合剂能溶解或分散包含于可烧蚀的对辐射敏感的涂料中的其它组分。当受热时分解而快速产生气体的粘合剂特别适用于可烧蚀的对辐射敏感的涂料，以将此性能带入可烧蚀的对辐射敏感的涂料中。还希望使用为基体的主表面提供粘附力的粘合剂。
基于可烧蚀的对辐射敏感的涂料中所含固体的量计算，粘合剂一般占约25％重量至约75％重量，优选约35％重量至约65％重量。
多种粘合剂可适用于本发明的实践。粘合剂应与可烧蚀的对辐射敏感的涂料中的其它选用组分相容，并应可溶解于适当的涂料溶剂中，例如低级的醇、酮、醚、烃、卤代烷等。例如，粘合剂可为含有多个羟基的聚合材料(即″羟基聚合物″)。在一个实施方案中，100％的粘合剂是羟基聚合物。羟基可为醇基或酚基，或同时含有二者。可通过羟基官能单体(例如烯丙醇和丙烯酸羟基烷基酯或甲基丙烯酸羟基烷基酯)的聚合或共聚，或通过预聚物的化学转化，例如通过如乙酸乙烯酯等乙烯酯类的聚合物和共聚物的水解，得到羟基聚合物。具有高羟基官能度的聚合物，例如聚(乙烯醇)、纤维素材料等也适用于本发明。由大量羟基酯化、醚化或缩醛化得到的这类聚合物的衍生物通常表现出更好的溶解性和成膜性，适用于本发明。用于粘合剂中的适当的纤维素材料的具体实例包括乙酸丁酸纤维素和硝基纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、三乙酸纤维素或描述于Vanier等的4,700,207号美国专利的任何纤维素粘合剂。
用作粘合剂的一种适用的羟基官能聚合物是通过使聚(乙烯醇)与丁醛反应所生成的反应产物。商品级的该反应产物往往溶解于常规有机溶剂中，并具有优异的成膜性和颜料分散性。
可经商业途径得到的适用的羟基聚合物是聚乙烯醇缩丁醛聚合物，可购自Solutia，Inc.(St.Louis，Missouri)，品名为BUTVAR B-76。也可采用BUTVAR聚合物系列的其它羟基粘合剂。也可使用购自Kuraray America，Inc.(New York，New York)的以MOWITAL为商品名的聚乙烯醇缩丁醛聚合物。可与上述羟基粘合剂联合用于可烧蚀的对辐射敏感的涂料的适当的商品粘合剂实例包括，购自DuPont(Wilmington，Delaware)的以ELVACITE为商品名的聚(甲基丙烯酸甲酯)。
其它适用的粘合剂包括例如聚酯、聚酰胺、聚缩醛、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯(例如聚碳酸亚丙基酯)、聚烯烃、聚苯乙烯(例如聚α甲基苯乙烯)、聚醚、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚(氯乙烯)、聚氨酯、聚原酸酯、聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯、丙烯腈聚合物和取代的丙烯腈聚合物、马来酸树脂、聚砜或聚苯醚等。
可吸收红外线的化合物
在一个实施方案中，可烧蚀的对辐射敏感的涂料对红外辐射敏感，在该实施方案中，可烧蚀的对红外辐射敏感的涂料可包含可吸收红外线的化合物。可吸收红外线的化合物对红外线辐射的吸收产生热量，使可烧蚀的对红外线敏感的涂料的其它组分发生物理或化学变化，使可烧蚀的对红外线敏感的涂料从基体的主表面烧蚀除去。可吸收红外线的化合物的实例包括下述的可吸收红外线的染料和可吸收红外线的颜料(例如炭黑)。
在某些实施方案中，可吸收红外线的染料是阳离子染料。适用于可烧蚀的对辐射敏感的涂料中的阳离子染料包括四芳基多次甲基(TAPM)染料、胺阳离子基染料及其混合物。特别适用于本发明的可吸收红外线的染料是四芳基多次甲基染料。当与可烧蚀的对辐射敏感的涂料的其它组分配制时，这些种类的染料通常稳定，并在常规红外激光源所用的恰当波长范围内吸收红外光。
TAPM染料包含具有奇数个(5个以上)碳原子的多次甲基链，链的各末端碳原子与两个芳基取代基相连。TAPM染料一般于700nm-900nm光区内吸收，这使其适用于二极管激光器寻址。例如，适用的TAPM染料描述于Patel等5,935,758号美国专利号。
适用的阳离子型可吸收红外线的染料还包括例如报道于WO90/12342号国际公布和0739748号EP公布的胺阳离子基染料类。适用的阳离子型可吸收红外线的染料还描述于Patel等的5,935,758号美国专利。
可吸收红外线的染料可以足够的量存在，以在曝光波长处产生至少约0.5，更特别地至少约0.75，最特别地至少约1.0的透射光密度。一般，这可用基于可烧蚀的对辐射敏感的涂料所含固体量约3％重量计算至约20％重量的可吸收红外线的染料来实现。
可吸收紫外线的化合物
在一个实施方案中，可烧蚀的对辐射敏感的涂料包括可吸收紫外线的染料。这类染料的实例报道于Weise等的3,769,019号美国专利、Dedinas等的4,081,278号美国专利和Simpson等的5,399,459号美国专利。可吸收紫外线的化合物可吸收波长在约250nm-600nm间，更典型地在约300nm-500nm间的辐射。适用的可吸收紫外线的化合物的实例包括BASF(德国)的UVINUL(品名)染料和Keystone Aniline Corporation(Chicago，Illinois)的KEYPLAST YELLOW GC(品名)染料。
润湿剂
在另一个实施方案中，可烧蚀的对辐射敏感的涂料可包含润湿剂。如果润湿剂包含于可烧蚀的对辐射敏感的涂料中，本发明的方法所形成的分隔堤将包含润湿剂，以使可流动材料更易润湿或遍布整个结构。
在一个实施方案中，润湿剂包含聚合材料。适用的聚合润湿剂实例包括阿拉伯树胶、明胶和纤维素材料。在另一个实施方案中，润湿剂包含微粒材料。可用作润湿剂的适用的微粒材料的实例包括矾土、粘土、云母和热解法二氧化硅。适用的润湿剂的其它实例包括硅酸盐和磷酸盐。
排斥材料
可烧蚀的对辐射敏感的材料还可包含排斥材料。排斥材料可包括能排斥施加于结构化表面的可流动材料的任何适用物质。通过在可烧蚀涂料中包含排斥材料，所产生的分隔堤的暴露的堤表面能排斥可流动材料，以便当可流动材料沉积于暴露的堤表面上时，可流动材料变成珠状并移入结构中，被分隔堤所容纳。
排斥材料的一个实施方案是低表面能材料。低表面能材料通过使下述分隔堤暴露的堤表面具有低表面能而起作用。如果暴露的堤表面具有比可流动材料的表面张力更低的表面能，则暴露的堤表面会排斥可流动材料。
适用的排斥材料的实例包括聚合材料，例如含氟树脂和含聚硅氧烷树脂。在一个实施方案中，排斥材料是碳氟化合物添加剂。多种化合物可用作碳氟化合物添加剂，前提是所选添加剂在常规的涂布和干燥条件下基本不挥发，且与粘合剂充分相容。因此，高度不溶的碳氟化合物，例如聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯是不适合的，同样不适合的还有气体和低沸点液体，例如全氟烷。在以上限制下的聚合材料和低分子量材料都可使用。适用的碳氟化合物添加剂的实例描述于Patel等的5,935,758号美国专利。可烧蚀的对辐射敏感的涂料还可包含Warner等的6,664,020号美国专利和Yonkoski等的5,380,644号美国专利中所描述的碳氟化合物。其它适用的碳氟化合物报道于0602893号EP说明书及其中引用的参考文献。特别的碳氟化合物添加剂是具有式(C8F17)SO2NH(CH2CH3)的磺酰氨基化合物N-乙基全氟辛烷磺酰胺，具有70％直链和30％支链。适用的其它碳氟化合物包含购自3M(St.Paul，Minnesota)的NOVEC含氟表面活性剂，例如FC 4432。
碳氟化合物添加剂的用量一般为可烧蚀的对辐射敏感的涂料的干涂层重量的约1％重量至约20％重量。
潜在交联剂
潜在交联剂可用于可烧蚀的对辐射敏感的涂料的某些实施方案中。用于本文的″潜在交联剂″是仅在激光照射条件下能导致交联的化合物。认为在激光照射期间，潜在交联剂与光激化的可吸收红外线的化合物或光激化的可吸收紫外线的化合物反应，引起羟基粘合剂的交联。
例如，适用的潜在交联剂包括衍生自二氢吡啶的化合物。适用的二氢吡啶衍生物可在环的任何位置被适当的取代基(例如烷基或芳基)所取代。特别地，二氢吡啶的3，5-二羧酸二酯衍生物适合用作潜在交联剂。包含结合到聚合物主链中的二氢吡啶3，5-二羧酸二酯衍生物的聚合物也适用。适用的商品二氢吡啶衍生物的一个实例包括可得自St.Jean Photochemicals，Inc.，(Quebec，加拿大)的HPA 1186。可用于可烧蚀的对辐射敏感的涂料的潜在交联剂也描述于Patel等的5,935,758号美国专利。
存在于可烧蚀的对辐射敏感的涂料中的该潜在交联剂的量最多约为可成像材料固体量的30％重量。
任选组分
例如，其它组分例如增塑剂、涂料助剂、分散剂、填料等也可掺入可烧蚀的对辐射敏感的涂料中。各种添加剂为本领域所熟知。
例如，可烧蚀的对辐射敏感的涂料可包含显现剂(visualizing agent)。显现剂往往包含一种或多种染料或颜料，它们使基体上所形成的分隔堤可见。适用于可烧蚀的对辐射敏感的涂料的显现剂包括颜料、不可升华染料或可升华染料。颜料和不可升华染料适于采用，因为它们不易迁移。成像中颜料分散体的采用为成像领域所熟知，用于此目的的任何常规颜料可用于本发明。存在于可烧蚀的对辐射敏感的涂料中的显现剂的量为可烧蚀的对辐射敏感的涂料的固体量的约2％重量至约10％重量。
可烧蚀的对辐射敏感的涂料的其它任选组分包括例如分散剂。可能需要分散剂或″分散物″以达到最佳分散质量。分散剂的一些实例包括，例如，聚酯/聚胺共聚物、烷基芳基聚醚醇、丙烯酸粘合剂和润湿剂。可烧蚀的对辐射敏感的涂料中的一种适用的分散剂是带有亲颜料基团的嵌段共聚物，可得自Byk-Chemie USA(Wallingford，Connecticut)，其品名为DISPERBYK 161。分散剂的量可以为可烧蚀的对辐射敏感的涂料的固体量的约1％重量至约6％重量。
多种表面活性剂也可用于可烧蚀的对辐射敏感的涂料，以提高溶液稳定性。适用的表面活性剂的一个实例是可得自3M(St.Paul，Minnesota)的FC 55/35/10。表面活性剂的适用量为可烧蚀的对辐射敏感的涂料的固体量的约0.05％至5％重量，更特别地为约1％至2％重量。
将可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于基体上
可由任何适用材料以任何适用形状制成基体。一般地，基体是聚合材料片或膜。在一个实施方案中，基体是聚酰亚胺膜，例如可得自DuPont，Wilmington，Delaware的DUPONT HN聚酰亚胺基体。在另一个实施方案中，基体是聚酯膜，例如，也可得自DuPont，Wilmington，Delaware的DUPONT 574聚酯。其它基体也可能适用。
可采用任何适用技术，将可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布至基体的主表面。例如，上述用于可烧蚀的对辐射敏感的涂料的组分可溶解于适当溶剂中，以制成可烧蚀的对辐射敏感的涂料的溶液涂布于基体上。适用溶剂包括例如，甲基乙基酮、丙二醇甲醚、乙醇和其它醇，或这些溶剂的混合物。将该溶液涂布到基体主表面上的适用的方法包括，例如，旋转涂布、条棒涂布、照相凹版涂布和辊筒涂布。可烧蚀的对辐射敏感的涂料溶液一旦涂布到基体主表面，就可干燥或固化，在基体上形成可烧蚀的对辐射敏感的涂料膜。可通过加热基体和涂于其上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料溶液进行干燥或固化。例如，经可烧蚀的对辐射敏感的涂料的溶液涂布的基体可置于加热炉中直到在基体上形成可烧蚀的对辐射敏感的涂料膜。例如，也可以将可烧蚀的对辐射敏感的涂料的溶液在不加热的情况下风干。
如上所述，可涂布两层可烧蚀的对辐射敏感的涂料。在该实施方案中，可采用任何适用方法，例如上述的那些方法，将第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于基体主表面上，而将第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布于第一层对辐射敏感的涂料上。
将可烧蚀的对辐射敏感的涂料以一定图案暴露于辐射
用本发明的方法制成的结构的形状和辨析率取决于将可烧蚀的对辐射敏感的涂料以一定图案暴露于辐射。辐射在暴露于辐射的可烧蚀的对辐射敏感的涂料的区域产生非常强烈的局部加热作用。辐射所投射到的可烧蚀的对辐射敏感的涂料的区域被称作暴露部分，而辐射未投射到的区域被称作非暴露区域。
将可烧蚀的对辐射敏感的涂料以一定图案暴露于辐射的方法是本领域的常规方法。在某些实施方案中，来自在计算机控制下泛光、闪光、扫描或光栅化的激光器的激光辐射被用来完成曝光。例如，短脉冲闪光灯，例如Dunn等的5,575,016号美国专利中描述的短脉冲闪光灯，可用来使可烧蚀的对辐射敏感的涂料暴露于辐射。此外，可采用已知的任何扫描装置，例如，平板扫描仪、外鼓扫描仪或内鼓扫描仪。
在一个实施方案中，将可烧蚀的对辐射敏感的涂料暴露于红外线辐射。红外线的波长可为例如约750nm至约1200nm。例如，可通过红外激光器，例如，发射波长约830nm的红外线的二极管激光器或发射波长约1064nm的射线的Nd:YAG激光器，提供红外线。可采用其它适用的红外激光器。也可用短脉冲闪光灯提供红外线。例如，在这个步骤中，可吸收红外线的化合物可将红外线转变为热量。然后，可烧蚀的对辐射敏感的涂料的暴露部分产生的热量可使可烧蚀的对辐射敏感的涂料的另一组分发生物理或化学变化，从而引发烧蚀。
适用的红外线成像器包括用于校验过程的那些红外线成像器。这类红外线曝光设备的实例包括可得自ECRM(Tewksbury，Massachusetts)的DESERTCAT 88成像器。也可采用CTP平版印刷所用的红外线成像器，例如Creo(Burnaby，British Columbia)的TRENDSETTER 3230成像器，它包含发射约830nm波长的近红外射线的激光二极管，还有Presstek(Hudson，New Hampshire)的DIMENSION成像器。也可采用为使橡皮凸版(flexographic)制品成像而配置的成像器，例如Esko-Graphics(Kennesaw，Georgia)制造的CYREL Digital成像器(CDI SPARK)、Creo(Burnaby，British Columbia)制造的THERMOFLEX成像器和Misomex International (Hudson，New Hampshire)的OMNI SETTER成像器。
在另一实施方案中，可烧蚀的对辐射敏感的涂料暴露于可见射线。可见射线的波长可为例如约350nm至约750nm范围。适用的可见光成像器的实例包括发射514nm波长射线的氩离子激光器和发射442nm波长的射线的氦镉激光成像器。
在其它实施方案中，可烧蚀的对辐射敏感的涂料暴露于紫外线辐射。可见射线的波长可为例如约180nm至约350nm范围。适用的紫外线成像器的实例包括例如发射约308nm波长射线的氯化氙受激准分子激光器和溴化物激光器。其它典型紫外线激光器也可适用。
可烧蚀的对辐射敏感的涂料的暴露区域应对应于将形成结构的区域。因此，应以一定间隔分布射线，以产生适当宽度的暴露区域。
可烧蚀的对辐射敏感的涂料从基体烧蚀
在本发明的一个实施方案中，当暴露于辐射时可烧蚀的对辐射敏感的涂料就从基体烧蚀。通过烧蚀机理，暴露的可烧蚀的对辐射敏感的涂料被产生的气体推离基体。在暴露区域，于可烧蚀的对辐射敏感的涂料之下或之中集聚生成的气体产生压力，将可烧蚀的对辐射敏感的涂料推离基体。
该实施方案图示于图1(b)和2(b)。Fig 1(b)表明，当可烧蚀的对辐射敏感的涂层10暴露于射线14时，暴露区域从基体12烧蚀。同样地，如图2(b)所示，当第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂层48和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂层50暴露于射线34时，暴露区域从基体32烧蚀。
例如，适用的碎片收集器，例如，真空装置或适用的接收器片可用来收集从基体推离的烧蚀的碎片。真空装置或接收器片可安放在任何适当的位置，在碎片被从基体推离后回收碎片。例如，接收器片可为适于收集碎片的任何材料，例如纸、透明薄膜和金属薄片。
通过使暴露的可烧蚀的对辐射敏感的涂料烧蚀，使基体上形成由至少一个分隔堤构架成的结构。所述至少一个分隔堤起到容纳结构中可流动材料的作用。所述至少一个分隔堤可具有任何适当的高度。在一个实施方案中，所述至少一个分隔堤的高度约0.3微米至约20微米，更优选约0.5微米至约5微米。分隔堤的高度主要取决于涂布到基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂层的厚度。
根据可烧蚀的对辐射敏感的涂层暴露和非暴露部分的图案，所述分隔堤可为一个连续堤，结构完全被这一个分隔堤包围。或者，可烧蚀的对辐射敏感的涂料的暴露和非暴露部分的图案可以是未形成一个连续分隔堤的图案。这种情况下，可在基体上形成不止一个分隔堤。
例如，可以任何适当形状，例如，沟槽或坑，形成最后的结构。沟槽可基本相互平行，或者它们可形成一批搭接的沟槽。沟槽的宽度小于约30微米，优选约2-30微米，更优选约5-30微米，更优选约20微米。
所述坑可以制成适于容纳可流动材料的任何形状，例如角形或球形。
所生成的结构和分隔堤可包含几个暴露面，包括结构底面、结构壁和暴露的堤表面。
结构底面指在距离上最接近基体主表面的结构表面。结构底面可由暴露的基体、残余的可烧蚀的对辐射敏感的涂料(即未从基体除去的已曝光的可烧蚀的对辐射敏感的涂料)形成，或由暴露的基体和残余的可烧蚀的对辐射敏感的涂料二者共同形成。
结构壁指可烧蚀的对辐射敏感的涂层的暴露部分从非暴露部分烧蚀之后所暴露出的表面。因此，结构壁在并非基本平行于基体主表面的平面内形成。在一个实施方案中，结构壁包含促进结构被可流动材料润湿的润湿剂。结构呈沟槽形状特别有用。即使结构呈坑形状，含有润湿剂的结构壁也能使可流动材料润湿结构壁，产生填充更加完全的结构。
暴露的堤表面是指分隔堤的主表面，它基本平行于基体的主表面。在一个实施方案中，暴露的堤表面能排斥可流动材料。例如，低表面能材料等排斥材料可位于暴露的堤表面，以便如果可流动材料沉积到暴露的堤表面上，则该可流动材料可被暴露的堤表面排斥，并流入容纳可流动材料的结构中。
从基体除去可烧蚀的对辐射敏感的涂层的暴露区域得到的结构化表面图示于图1(c)和2(c)。图1(c)图解基体12上由分隔堤20构架成的结构16。结构16包括结构底面18，而分隔堤20包括暴露的堤表面24和结构壁22。图2(c)类似地图示了一个实施方案，其中结构36和分隔堤40通过将第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂层48、50暴露于射线34得到。结构36包含结构底面38，而分隔堤40包括结构壁42和暴露的堤表面44。
结构化表面的处理
在一个实施方案中，可在将可流动材料沉积于结构化表面之前处理结构化表面。例如，可采用任何适用的处理，例如，用显影剂洗涤以从结构除去残余的可烧蚀的对辐射敏感的涂料。
在另一实施方案中，可使分隔堤受热以固化分隔堤，前提是加热对分隔堤和结构的性质无不利影响。可通过各种方法，例如贮存于炉中、热空气处理、与经加热的压板接触或通过经加热的轧辊装置，进行加热。在其它实施方案中，加热处理对于发生固化不是必需的。如果潜在交联剂存在于可烧蚀的对辐射敏感的涂料中，固化分隔堤可使分隔堤交联。
将可流动材料沉积在结构和分隔堤上
在某些实施方案中，本发明的方法可包含将可流动材料沉积至结构上和至少一个分隔堤上，以形成第一中间部件的步骤。第一中间部件指包含基体上的结构化表面，以及结构化表面至少一个分隔堤构架成的结构中含有的可流动材料的图案的部件。第一中间部件可根据所需要的成品的类型构建成最终制品。
图1(d)和2(d)图解将可流动材料26、46沉积到结构16、36上和分隔堤20、40上的步骤。如图1(e)-1(h)中和图2(e)-2(h)中所示，可流动材料可润湿结构，尤其是结构壁和结构底面，以便可流动材料充满结构，形成第一中间部件。此外，如图1(e)-1(f)和图2(e)-2(f)中所示，暴露的堤表面24、44可排斥可流动材料26、46。如这些图中所示，沉积于暴露的堤表面24、44上的可流动材料26、46被暴露的堤表面24、44排斥，流入结构，被分隔堤20、40容纳于结构中。图1(h)和2(h)图示第一中间部件，其中的可流动材料26、46容纳于分隔堤20、40构架成的结构中。
可流动材料
可流动材料可包含适用于结构化表面的任何适用材料。所沉积的可流动材料类型取决于预期的成品。在某些实施方案中，可流动材料是气体。在另一个实施方案中，可流动材料是可流动固体，例如粉末。适用的可流动粉末的一个实例包括调色剂。
在又一实施方案中，可流动材料是液体。适用的液体包括油墨(包括发光油墨)和金属纳米纳米糊状物。金属纳米糊状物可包含分散于溶液中的金属颗粒。金属颗粒可包含银、铜、金、铝或适用的其它任何金属材料颗粒。所选用的配制金属纳米糊状物的溶液，应基本不溶解分隔堤。
可经商业途径得到的金属纳米糊状物的一个实例包括可得自Harima Chem.Inc.(Osaka，日本)的NANOPASTE。
沉积可流动材料
在一个实施方案中，可流动材料通过以一定图案喷墨沉积到结构和分隔堤上。一般说来，可流动材料的以一定图案喷墨的运用明显地受到可流动材料的性质和/或行为影响。例如，喷墨材料的粘度和表面张力可影响喷墨速度、液滴体积、液滴分离长度、液流稳定性和其它喷墨特性。
可经商业途径得到的喷墨打印机采用多种方案控制可流动材料的沉积。这类方案一般属于两种类型，即连续流出喷墨或按需喷墨。在按需喷墨系统中，可流动材料液滴由例如数字信号控制的压电装置、声学装置或电阻加热器等所产生的压力，从喷口直接射到结构化表面上的位置。因此，可流动材料液滴在接到数字信号指示时，通过打印头喷口产生并喷出。连续喷墨打印机产生更小的液滴，通常产生更高的辨析率，但可流动材料必须是导电的，因为需采用静电偏转仪使液滴在结构和收集库之间选择性地偏转。
适用于可流动材料的以一定图案应用的喷墨打印机可包括可得自Pisces-Print Imaging Sciences Inc.(Nashua，New Hampshire)的JETPLATE喷墨打印机、Xaarjet(Cambridge，英国)提供的XJ126R型的XAARJET EVALUATION KIT、Hewlett Packard DESKJET 970CXI喷墨打印机、Hewlett Packard 540C喷墨打印机、Epson STYLUS COLOR 600喷墨打印机、Epson 740喷墨打印机、Epson 800喷墨打印机、Epson STYLUS COLOR 900喷墨打印机、Epson STYLUS PRO9600喷墨打印机和Epson STYLUS COLOR 3000喷墨打印机。
将可流动材料沉积到结构化表面上的其它适用的方法包括涂布方法、印刷方法或控制沉积方法(例如应用注射器)。
加热第一中间部件以在结构中形成不可流动材料的图案
本发明的方法还可包括加热第一中间部件的步骤，以形成第二中间部件。例如，如果可流动材料是金属纳米糊状物，该步骤可能尤其适用，该加热步骤将金属颗粒烧结在一起，形成电路板。第二中间部件包含基体上的结构化表面和结构化表面结构中不可流动材料的图案。根据所希望的成品的类型，第二中间部件可构成最终制品。第一中间部件和第二中间部件的区别在于，第一中间部件在未被加热的结构中包含可流动材料，而第二中间部件包含经加热的不可流动材料。
加热第一中间部件以形成第二中间部件的步骤可以根据容纳于结构中的可流动材料，以任何适用的温度，进行任何长短适合的时间。例如，第一中间部件可在100-200℃的炉中放置10-60分钟，以形成第二中间部件。其它温度范围和时间也可适用。
除去分隔堤
本发明的方法还可任选包括除去分隔堤以形成成品的步骤。可通过将第二中间部件或第一中间部件浸泡于不会显著改变形成于结构中的材料的性质的适当显影剂中，除去分隔堤。适用于此步骤的溶剂的实例包括甲基乙基酮(MEK)、高pH值含水显影剂和甲基溶纤剂。
实施例
BUTVAR B-76-聚乙烯醇缩丁醛树脂，可得自Solutia，Inc.(St.Louis，Missouri)
CAB-O-SIL M7D热解法二氧化硅-可得自Cabot Corp.(Tuscola，Illinois)
Carbon Black Millbase-47.52％炭黑、47.52％BUTVAR B-76和4.95％DISPERBYK 161的混合物
化合物I-1，4-二-(1-甲基己基氨基)-5，8-二羟基蒽醌，采用Gutzwiller等的2,848,462号美国专利中描述的方法制备，具有下面标为I的结构化合物II-1-丁基磺酰氨基-3-甲基-4-氨基蒽醌，采用Jongewaard等的4,977,134号美国专利中描述的方法制备，具有下面标为II的结构化合物III-溶剂蓝101，可得自DuPont(Wilmington，Delaware)，具有下面标为III的结构
化合物IV-一种染料，采用Jongewaard等的RE35550号美国专利中描述的方法制备，具有下面标为IV的结构
Figure B2005800308007D00191
DISPERBYK 161-可得自B YK-Chemie USA(Wallingford，Connecticut)，是20％总固体溶解于甲基乙基酮(MEK)和溶剂PM的50∶50混合溶剂中形成的溶液
D99IRDye-红外线染料YKR-2900，可得自Mitsui，USA(New York，New York)
FC 55/35/10-由氟化丙烯酸酯的三元共聚物，短链丙烯酸烷基酯，和7.5％总固体溶解于MEK中形成的极性单体溶液，按55∶35∶10的比例混合而成的碳氟化合物，可得自3M(St.Paul，Minnesota)FX 12-50％总固体溶解于MEK中形成的N-乙基全氟辛基磺酰胺溶液
HPA 1186-二氢吡啶衍生物，可得自St.Jean Photochemicals，Inc。
(Quebec，Canada)
IR-165染料-CYASORB红外线染料，可得自Cytec Industries，Inc。
(West Paterson，New Jersey)
LUMILUX GREEN FF-G-磷光颜料，可得自Honeywell Corp.
(Morristown，New Jersey)
PC-364 IR Dye-红外线染料，可得自Honeywell Corp.(Morristown，New Jersey)，具有下列结构
Figure B2005800308007D00201
Red Shade Yellow Millbase-47.52％Red Shade Yellow颜料、47.52％BUTVAR B-76和4.95％DISPERBYK 161的混合物，可得自BYK-Chemie(Wallingford，Connecticut)，是15％总固体溶解于MEK和溶剂PM的50∶50的混合溶剂中形成的溶液
Solvent PM-丙二醇单甲醚，可得自Eastman Chemicals，(Kingsport，Tennessee)
Violet Black Millbase-MICROLITH Violet B-K，可得自Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown，New York)，是10％总固体溶解于MEK中形成的溶液
实施例1
在该实施例中，采用830nm红外线在聚酰亚胺基体上形成结构化表面。通过制备列于表1中的组分的9％总固体的MEK溶液制备可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#12绕线棒涂布器将该溶液涂布在DUPONT HN聚酰亚胺基体上。所得的部件在190°F下烘干2分钟，在聚酰亚胺基体上形成可烧蚀的对辐射敏感的涂层。
表1：用于实施例1的涂料的组分
组分            固体百分比
BUTVAR B-76     71.4％
PC-364IR Dye    14.3％
FX 12           14.3％
再用采用Presstek，Inc.(Hudson，New Hampshire)生产的830nm实验室试验成像器，该成像器采用0.55瓦特830nm纤维偶合二极管，聚焦到25微米光点，使可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。再以100-200cm/sec的速度使涂料和基体在转鼓上旋转经过聚焦的激光束，使涂料成像。可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域在聚酰亚胺基体上烧蚀成25微米宽的沟槽。
再用注射器，对结构化表面施加十四烷。十四烷润湿结构并被保留在聚酰亚胺基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
实施例2
实施例2中，采用1065nm红外线在聚酰亚胺基体上形成结构化表面。通过制备列于表2中的组分的9％总固体的甲基乙基酮溶液制成可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#12绕线棒涂布器将溶液涂布在DUPONT HN聚酰亚胺基体上。所得的部件在190°F下烘干2分钟，在聚酰亚胺基体上形成可烧蚀的对辐射敏感的涂层。
表2：用于实施例2的涂料的组分
组分           固体百分比
BUTVAR B-76    71.4％
IR-165染料    14.3％
FX 12         14.3％
再用采用Boston Laser Inc.(Boston，Massachusetts)生产的YAG nm实验室试验成像器，该成像器采用1.0瓦特1065nm纤维偶合激光二极管，聚焦到25微米光点，使可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。以100-200cm/sec的速度使基体和涂料在转鼓上旋转经过聚焦的激光束，使涂料成像。可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域在聚酰亚胺基体上烧蚀成25微米宽的沟槽。
再用注射器将十四烷施加到结构化表面。十四烷润湿结构，并被保留在聚酰亚胺基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
实施例3
实施例3中，采用830nm红外线在聚酯基体上形成结构化表面。通过制备列于表3的组分的9％总固体的MEK溶液制成可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#12绕线棒涂布器将该溶液涂布在DUPONT 574聚酯基体上。所得的部件在190°F下烘于2分钟，在聚酯基体上形成可烧蚀的对辐射敏感的涂层。
表3：用于实施例3的涂料的组分
组分            固体百分比
BUTVAR B-76     71.4％
PC-364IR Dye    14.3％
FX 12           14.3％
再用采用Presstek，Inc(Hudson，New Hampshire)生产的830nm实验室试验成像器，该成像器采用0.55瓦特830nm纤维偶合二极管，聚焦到25微米光点，使可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。以100-200cm/sec的速度使涂料和基体在转鼓上旋转经过聚焦的激光束，使涂料成像。可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域在聚酯基体上烧蚀成25微米宽的沟槽。
再用注射器将十四烷施加到结构化表面。十四烷润湿结构，并被保留在聚酯基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
实施例4
在实施例4中，采用830nm红外线在聚酯基体上形成结构化表面。通过制备列于表4的组分的9％总固体的MEK溶液制成可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#12绕线棒涂布器将该溶液涂布在DUPONT 574聚酯基体上。所得的部件在190°F下烘干2分钟，在聚酯基体上形成可烧蚀的对辐射敏感的涂层。
表4：用于实施例4的涂料的组分
组分            固体百分比
BUTVARB-76      71.4％
IR-165IR Dye    14.3％
FX 12           14.3％
用采用Presstek，Lie.(Hudson，New Hampshire)生产的830nm实验室试验成像器，该成像器采用0.55瓦特830nm纤维偶合二极管，聚焦到25微米光点，使可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。再以100-200cm/sec的速度使涂料和基体在转鼓上旋转经过聚焦的激光束，使涂料成像。可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域在聚酯基体上烧蚀成25微米宽的沟槽。
再用注射器将十四烷施加到结构化表面。十四烷润湿结构，并被保留在聚酯基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
实施例5
实施例5中，采用830nm红外线，在聚酰亚胺基体上分别形成两结构化表面。通过将列于表5(a)的组分溶解于MEK∶溶剂PM∶乙醇为10∶1∶1的混合溶剂中，制成含8.5％总固体的溶液，形成第一种可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#12绕线棒涂布器将第一种溶液涂布到DUPONT HN聚酰亚胺基体上。所得部件经烘箱烘干，在聚酰亚胺基体上形成第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料，涂布量为150-200mg/sq ft。
表5(a)：用于实施例5的第一种涂料的组分
组分                         固体百分比
Carbon Black Millbase        31.9％
Violet Black Millbase        8.1％
Red Shade Yellow Millbase    5.0％
BUTVAR B-76                  41.3％
D99IR Dye                    10％
HPA-1186                     1.6％
DISPERBYK 161                2.2％
通过将列于表5(b)的组分溶解于MEK∶溶剂PM∶乙醇为10∶1∶1的混合溶剂中，制成含2.5％总固体的溶液，形成第二种可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#6绕线棒涂布器，将第二种溶液涂布到第一种可烧蚀的对辐射敏感的涂料基体上。所得部件经烘箱烘干，在第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料上形成第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料，涂布量为15-30mg/sq ft。
表5(b)：用于实施例5的第二种涂料的组分
组分            固体百分比
BUTVAR B-76     75％
D-99IR Dye      18％
HPA-1186        1.5％
FX 12           5.5％
再用采用Presstek，Inc.生产的830nm实验室试验成像器，该成像器采用0.55瓦特830nm纤维偶合二极管，聚焦到25微米光点，使第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。再以100-200cm/sec的速度使涂料和基体在转鼓上旋转通过聚焦的激光束，使涂料成像。第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域在聚酰亚胺基体上烧蚀成含有25微米宽沟槽的第一结构化表面。重复该方法，在聚酰亚胺基体上制成含有25微米宽沟槽的第二结构化表面。
在第一结构化表面上，用注射器将十四烷施加到结构化表面。十四烷润湿结构，并被保留在聚酰亚胺基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。在第二结构化表面上，用注射器施加由十四烷溶剂中的导电银金属颗粒组成的银纳米油墨。银纳米油墨流入结构中，并被保留在基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
实施例6
实施例6中，采用两种不同的成像器在聚酰亚胺基体上形成两个结构化表面。采用下列方法形成第一个结构化表面前体。通过将列于表6(a)的组分溶解于MEK∶溶剂PM∶乙醇为10∶1∶1的混合溶剂中，制成含8.5％总固体的溶液，形成第一种可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#12绕线棒涂布器，将第一种溶液涂布到DuPont HN聚酰亚胺基体上。所得的部件经烘干，在聚酰亚胺基体上形成第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料，涂布量为150-200mg/sq ft。
表6(a)：用于实施例6的第一种涂料的组分
组分                         固体百分比
Carbon Black Millbase        31.9％
Violet Black Millbase        8.1％
Red Shade Yellow Millbase    5.0％
BUTVARB-76                   37.3％
IR-165dye                    14％
HPA-1186                     1.6％
DISPERBYK 161                2.2％
通过将列于表6(b)的组分溶解于MEK∶溶剂PM∶乙醇为10∶1∶1的混合溶剂中，制成含2.5％总固体的溶液，形成第二种可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#6绕线棒涂布器，将第二种溶液涂布到第一种可烧蚀的对辐射敏感的涂料基体上。所得的部件经烘干，在第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料上形成第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料，涂布量为15-30mg/sq ft。
重复该方法，形成第二结构化表面前体。
表6(b)：用于实施例6的第二种涂料的组分
组分         固体百分比
BUTVAR B-76  75％
IR-165dye    18％
HPA-1186     1.5％
FX 12        5.5％
用Esko-Graphics，Inc.(Kennesaw，Georgia)生产的CDI Spark成像器，使第一结构化表面前体的第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域烧蚀，在聚酰亚胺基体上形成含有20微米宽沟槽的第一结构化表面。
用采用Boston Laser Inc.(Boston，Massachusetts)生产的YAGnm实验室试验成像器，该成像器采用1.0瓦特1065nm纤维偶合激光二极管，聚焦到25微米光点，使第二结构化表面前体的第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域在聚酰亚胺基体上烧蚀成包含25微米宽沟槽的第二结构化表面。
再用注射器将十四烷施加到第一和第二结构化表面。十四烷润湿各结构化表面上的结构，并被保留在聚酰亚胺基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
实施例7
实施例7中，采用830nm红外线，在聚酯基体上形成结构化表面。通过将列于表7(a)的组分溶解于MEK∶溶剂PM∶乙醇为10∶1∶1的混合溶剂中，制成含8.5％总固体的溶液，形成第一种可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#12绕线棒涂布器将第一种溶液涂布到DUPONT574聚酯基体上。所得部件经烘箱烘干，在聚酯基体上形成第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料，涂布量为150-200mg/sq ft。
表7(a)：用于实施例7的第一种涂料的组分
组分                         固体百分比
Carbon Black Millbase        31.9％
Violet Black Millbase        8.1％
Red Shade Yellow Millbase    5.0％
BUTVAR B-76                  41.3％
D99IR Dye                    10％
HPA-1186                     1.6％
DISPERBYK 161                2.2％
通过将列于表7(b)的组分溶解于MEK∶溶剂PM∶乙醇为10∶1∶1的混合溶剂中，制成含2.5％总固体的溶液，形成第二种可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#6绕线棒涂布器，将第二种溶液涂布到第一种可烧蚀的对辐射敏感的涂料基体上。所得部件经烘箱烘干，在第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料上形成第二种可烧蚀的对辐射敏感的涂料，涂布量为15-30mg/sq ft。
表7(b)：用于实施例7的第二种涂料的组分
组分             固体百分比
BUTVAR B-76      75％
D-99IR Dye       18％
HPA-1186         1.5％
FX 12            5.5％
再用采用Presstek，Inc.制造的830nm实验室试验成像器，该成像器采用0.55瓦特830nm纤维偶合二极管，聚焦到25微米光点，使第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。再以100-200cm/sec的速度使涂料和基体在转鼓上旋转通过聚焦的激光束，使涂料成像。第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域在聚酯基体上烧蚀成25微米宽的沟槽。
再用注射器将十四烷施加到结构化表面。十四烷润湿结构，并被保留在聚酯基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
实施例8
实施例8中，采用1065nm红外线在聚酯基体上形成结构化表面。通过将列于表8(a)的组分溶解于MEK∶溶剂PM∶乙醇为10∶1∶1的混合溶剂中，制成含8.5％总固体的溶液，形成第一种可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#12绕线棒涂布器将第一种溶液涂布到DUPONT 574聚酯基体上。所得的部件经烘干，在聚酯基体上形成第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料，涂布量为150-200mg/sq ft。
表8(a)：用于实施例8的第一种涂料的组分
组分                         固体百分比
Carbon Black Millbase        31.9％
Violet Black Millbase        8.1％
Red Shade Yellow Millbase    5.0％
BUTVAR B-76                  37.3％
IR-165Dye                    14％
HPA-1186                     1.6％
DISPERBYK 161                2.2％
通过将列于表8(b)的组分溶解于MEK∶溶剂PM∶乙醇为10∶1∶1的混合溶剂中，制成含2.5％总固体的溶液，形成第二种对辐射敏感的涂料。用#6绕线棒涂布器，将第二种溶液涂布到第一种可烧蚀的对辐射敏感的涂料基体上。所得的部件经烘干，在第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料上形成第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料，涂布量为15-30mg/sq ft。
表8(b)：用于实施例8的第二种涂料的组分
组分            固体百分比
BUTVAR B-76     75％
IR-165Dye       18％
HPA-1186        1.5％
FX 12           5.5％
再用采用Boston Laser Inc.(Boston，Massachusetts)制造的YAGnm实验室试验成像器，该成像器采用1.0瓦特1065nm纤维偶合激光二极管，聚焦到25微米光点，使第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域在聚酯基体上烧蚀成25微米宽的沟槽。
再用注射器，将十四烷施加到结构化表面。十四烷润湿结构，并被保留在聚酯基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
实施例9
实施例9中，将用830nm红外线在聚酯基体上形成的结构化表面用于制成发光元件和几个滤色器。通过制备列于表9(a)的组分的溶液，形成第一种可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#20绕线棒涂布器将第一种溶液涂布到DuPont 574聚酯基体上。所得的部件于100℃烘箱中烘干60秒，在聚酯基体上形成第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料。
表9(a)：用于实施例9的第一种涂料的组分
组分                               量
PC 364IRDye                        178mg
BUTVAR B-76(含10％总固体的MEK溶液) 30.0g
CAB-O-SIL M7D热解法二氧化硅        600mg
MEK                                28.0g
通过制备列于表9(b)的组分的溶液，形成第二种可烧蚀的对辐射敏感的涂料。采用#8绕线棒涂布器，将第二种溶液涂布到第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料基体上。所得的部件于100℃烘箱中烘干60秒，在第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料上形成第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料，涂布量为15-30mg/sq ft。
表9(b)：用于实施例9的第二种涂料的组分
组                                 分量
BUTVAR B-76(含10％总固体的MEK溶液) 6.56g
D-99 IR dye                        160mg
FC 55/35/10(含7.5％总固体的MEK溶液)230mg
FX 12(含50％总固体的乙酸乙酯溶液)  100mg
MEK                                28mg
再用可得自ECRM(Tewksbury，Massachusetts)的DESERTCAT88成像器(一种830nm外鼓成像器)，以1.5焦耳的能量密度设置(fluence setting)，使第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料成像。第一层和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料的成像区域在聚酯基体上烧蚀产生20微米宽的沟槽。重复该过程6次，形成7个单独的结构化表面。
采用列于表9(c)的组分，制备发光油墨。采用ROSS匀化器混合该油墨30分钟。再用注射器，将该油墨施加到第一结构化表面。发光油墨润湿结构，并被保留在聚酯基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
表9(c)：用于实施例9的发光油墨的组分
组                    分量
LUMILUX GREEN FF-G    5.0g
油酸                  5.0g
十四烷                20.0g
采用列于表9(d)的组分，制备6种不同的油墨。用注射器，将油墨分别施加到不同结构化表面。某些结构化表面具有不止一种被施加到结构化表面上的不同沟槽的油墨。油墨润湿结构，并被保留在聚酯基体上的可烧蚀的对辐射敏感的涂料排斥。
表9(d)：用于实施例9的油墨的组分
油墨1中的组分     量
化合物I           200mg
乙酸丁酯          2.0g
十四烷            2.0g
油墨2中的组分     量
化合物II      200mg
乙酸丁酯      2.0g
油酸          2.0g
油墨3中的组分 量
化合物III     200mg
乙酸丁酯      2.0g
十四烷        2.0g
油墨4中的组分 量
化合物IV      200mg
乙酸丁酯      2.0g
油酸          2.0g
油墨5中的组分 量
化合物I       100mg
化合物III     100mg
乙酸丁酯      2.0g
十四烷        2.0g
油墨6中的组分 量
化合物I       100mg
化合物IV      100mg
乙酸丁酯      2.0g
油酸          2.0g
比较实施例10
在实施例10中，采用迁移方法，使可分别得自Kodak Polychrome Graphics(Norwalk，Connecticut)的MATCHPRINT DIGITAL HALFTONE DONOR和MATCHPRINT DIGITAL HALFTONE RECEPTOR成像，在受体上产生结构。用可得自ECRM(Tewksbury，Massachusetts)的DESERTCAT 88成像器(一种830nm外鼓成像器)，以0.4焦耳的能量密度设置，使供体成像，在受体上形成由分隔堤构架成的沟槽，参见照片1(a)和1(b)。照片1(a)是这些结构放大50倍的显微照片，而照片1(b)是这些结构放大100倍的显微照片。
照片1(a)-采用热迁移方法形成的放大50倍的结构化表面
Figure B2005800308007D00321
照片1(b)-采用热迁移方法形成的放大100倍的结构化表面
Figure B2005800308007D00322
实施例11
在实施例11中，采用描述于实施例3的本发明的方法，形成结构化表面。照片2(a)是这些结构放大50倍的显微照片，而照片2(b)是这些结构放大100倍的显微照片。
照片2(a)-采用本发明的方法所形成的放大50倍的结构化表面
Figure B2005800308007D00331
照片2(b)-采用本发明的方法所形成的放大100倍的结构化表面
Figure B2005800308007D00332
实施例11中所形成的结构比采用迁移方法的比较实施例10中所形成的结构含有更少的可见碎片。如这些照片中所观察到的，实施例11中所形成的分隔堤具有比比较实施例10中所形成的分隔堤更锋利、更直的边缘。
实施例12
在实施例12中，采用描述于实施例7的方法，在聚酯基体上形成结构化表面，形成25微米宽的沟槽。再用注射器，将一滴十四烷施加到结构化表面。按特定时间间隔，测量十四烷通过25微米宽的沟槽所行进的距离。这些结果见表12。
表12：十四烷流经实施例12中所形成的沟槽所需要的时间
时间(秒)  距离
2sec.     0.5mm
5sec.     1.2mm
10sec.    2.0mm
20sec.    3.5mm
30sec.    4.0mm
实施例13
在实施例13中，采用描述于实施例9的方法，在聚酯基体上形成结构化表面，形成25微米宽的沟槽。再用注射器，将一滴十四烷施加到结构化表面。按特定时间间隔，测量十四烷通过25微米宽的沟槽所行进的距离。这些结果见表13。
表13：十四烷流经实施例13中所形成的沟槽所需要的时间
时间(秒)  距离
2sec.     0.8mm
5sec.     2.5mm
10sec.    3.5mm
20sec.    5.5mm
30sec.    7.0mm
这些结果表明，与实施例12中所形成的沟槽相比，十四烷能更快地润湿实施例13中所形成的沟槽。这被认为是由于实施例13的第一层中含有热解法二氧化硅所导致的。

Claims (79)

1.一种在基体上形成结构化表面的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)将可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布到所述基体的主表面上；和
(b)将所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料以一定图案暴露于辐射，从而使所述可烧蚀的对辐射敏感的涂层的暴露部分烧蚀，在所述基体上形成由至少一个分隔堤构架成的结构，其中所述至少一个分隔堤能使可流动材料容纳于所述结构中。
2.权利要求1的方法，其中所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料含有粘合剂。
3.权利要求1的方法，其中所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料在暴露于红外线辐射时烧蚀。
4.权利要求3的方法，其中所述可烧蚀的对辐射敏感的材料含有可吸收红外线的化合物。
5.权利要求3的方法，其中所述可烧蚀的对辐射敏感的材料含有可吸收红外线的染料。
6.权利要求1的方法，其中所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料当暴露于可见射线时烧蚀。
7.权利要求1的方法，其中所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料当暴露于紫外线辐射时烧蚀。
8.权利要求7的方法，其中所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料含有可吸收紫外线的化合物。
9.权利要求1的方法，其中所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料含有排斥材料。
10.权利要求9的方法，其中所述排斥材料包含聚合材料。
11.权利要求9的方法，其中所述排斥材料包含包括氟、硅酮或者氟和硅酮的化合物。
12.权利要求1的方法，其中所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料含有低表面能材料。
13.权利要求1的方法，其中所述基体包含聚酯。
14.权利要求1的方法，其中所述基体包含聚酰亚胺。
15.权利要求1的方法，其中所述将可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布到所述基体的主表面的步骤包括，将第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布到所述基体的主表面上并将第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布到第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料上。
16.权利要求1的方法，所述方法还包括在将所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料以一定图案暴露于辐射前，干燥所述可烧蚀的对辐射敏感的涂料的步骤。
17.权利要求1的方法，其中所述将可烧蚀的对辐射敏感的涂料以一定图案暴露于辐射的步骤采用计算机引导的辐射光束进行。
18.权利要求1的方法，其中所述将可烧蚀的对辐射敏感的涂料以一定图案暴露于辐射的步骤采用波长为约180nm至约1200nm的激光辐射进行。
19.权利要求1的方法，其中所述以一定图案暴露可烧蚀的对辐射敏感的涂料的步骤采用波长为约750nm至约1200nm的红外线激光辐射进行。
20.权利要求1的方法，其中所述以一定图案暴露可烧蚀的对辐射敏感的涂料的步骤采用波长为约350nm至约750nm的可见激光辐射进行。
21.权利要求1的方法，其中所述以一定图案暴露可烧蚀的对辐射敏感的涂料的步骤采用波长为约180nm至约350nm的紫外线激光辐射进行。
22.权利要求1的方法，所述方法还包括处理所述结构化表面的步骤。
23.权利要求22的方法，其中所述处理结构化表面的步骤包括从结构中除去残余的可烧蚀的对辐射敏感的涂料。
24.权利要求22的方法，其中所述处理结构化表面的步骤包括加热所述结构化表面。
25.权利要求1的方法，其中所述结构包含沟槽。
26.权利要求25的方法，其中所述沟槽基本相互平行。
27.权利要求25的方法，其中所述沟槽具有约5微米至约30微米的宽度。
28.权利要求25的方法，其中所述沟槽具有约10微米至约30微米的宽度。
29.权利要求25的方法，其中所述沟槽具有约20微米的宽度。
30.权利要求1的方法，其中所述结构包含坑。
31.权利要求30的方法，其中所述坑包括多边形。
32.权利要求1的方法，其中所述结构包含沟槽和坑。
33.权利要求1的方法，其中所述各结构含有结构底面。
34.权利要求33的方法，其中所述结构底面包含基体主表面。
35.权利要求33的方法，其中所述结构底面含有残余的可烧蚀的对辐射敏感的涂料。
36.权利要求33的方法，其中所述结构底面能润湿可流动材料。
37.权利要求1的方法，其中所述至少一个分隔堤含有可烧蚀的对辐射敏感的涂层的未暴露部分。
38.权利要求1的方法，其中所述至少一个分隔堤具有约0.3微米至约20微米的高度。
39.权利要求1的方法，其中所述至少一个分隔堤具有约0.5微米至约5微米的高度。
40.权利要求1的方法，其中所述至少一个分隔堤含有结构壁，其中所述结构壁位于并非基本平行于基体主表面的平面内。
41.权利要求40的方法，其中所述结构壁能润湿可流动材料。
42.权利要求1的方法，其中所述至少一个分隔堤含有暴露的堤表面，其中所述暴露的堤表面位于基本平行于基体主表面的平面内。
43.权利要求42的方法，其中所述暴露的堤表面能排斥可流动材料。
44.权利要求42的方法，其中排斥材料在暴露的堤表面。
45.权利要求1的方法，其中所述至少一个分隔堤含有多个分隔堤。
46.权利要求1的方法，所述方法还包括使可流动材料沉积到所述结构上和至少一个分隔堤上，以使所述结构化表面包含该材料的步骤。
47.权利要求46的方法，其中所述沉积可流动材料的步骤通过喷墨进行。
48.权利要求46的方法，其中所述可流动材料包括气体。
49.权利要求46的方法，其中所述可流动材料包括可流动粉末。
50.权利要求46的方法，其中所述可流动材料包括液体。
51.权利要求46的方法，其中所述可流动材料包括金属纳米糊状物。
52.权利要求51的方法，其中所述金属纳米糊状物包括分散于溶液中的金属颗粒。
53.权利要求51的方法，其中所述金属纳米糊状物包括分散于溶液中的银颗粒。
54.权利要求51的方法，其中所述金属纳米糊状物包括分散于溶液中的铜颗粒。
55.权利要求51的方法，其中所述金属纳米糊状物包括分散于溶液中的金颗粒。
56.权利要求46的方法，其中所述可流动材料包括油墨。
57.权利要求46的方法，其中所述可流动材料包括发光油墨。
58.权利要求46的方法，其中所述可流动材料包括生物材料。
59.权利要求46的方法，所述方法还包括除去分隔堤形成成品的步骤。
60.权利要求46的方法，所述方法还包括加热第一中间部件以形成结构中含有不可流动材料图案的第二中间部件的步骤。
61.权利要求60的方法，其中所述加热步骤包括将所述第一中间部件置于约100℃至约200℃的烘箱中加热约10分钟至约60分钟。
62.权利要求60的方法，其中所述第二中间部件包括柔性电路板。
63.权利要求60的方法，所述方法还包括除去所述分隔堤以形成成品的步骤。
64.权利要求63的方法，其中所述除去分隔堤的步骤包括用适用的显影剂洗涤第二中间制品的步骤。
65.一种在基体上形成结构化表面的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)将第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布到基体的主表面；
(b)将第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布到第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料上；和
(c)将第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料以一定图案暴露于辐射，从而使第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料的暴露部分烧蚀，在所述基体上形成由至少一个分隔堤构架成的结构，其中所述至少一个分隔堤能将可流动材料容纳于结构中。
66.权利要求65的方法，其中所述第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料含有粘合剂、可吸收红外线的染料和润湿剂。
67.权利要求65的方法，其中所述第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料含有粘合剂、可吸收红外线的染料和排斥材料。
68.权利要求65的方法，其中所述至少一个分隔堤含有结构壁和暴露的堤表面，其中所述结构壁能润湿可流动材料，且所述暴露的堤表面能排斥该可流动材料。
69.一种形成柔性电路板前体的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)将第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布到基体的主表面；
(b)将第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料涂布到第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂层上；
(c)将第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料以一定图案暴露于辐射，从而使第一层可烧蚀的对辐射敏感的涂料和第二层可烧蚀的对辐射敏感的涂料的暴露部分烧蚀，在基体上形成由至少一个分隔堤构架成的结构，其中所述至少一个分隔堤能将可流动材料容纳于结构中；和
(d)将金属纳米糊状物沉积到结构上和至少一个分隔堤上，形成柔性电路板前体。
70.权利要求69的方法，其中所述沟槽具有约5微米至约30微米的宽度。
71.权利要求69的方法，其中所述沟槽具有约10微米至约30微米的宽度。
72.权利要求69的方法，其中所述沟槽具有约20微米的宽度。
73.权利要求69的方法，其中所述沉积步骤通过喷墨进行。
74.权利要求69的方法，其中所述金属纳米糊状物包括分散于溶液中的金属颗粒。
75.权利要求74的方法，其中所述金属颗粒包括银。
76.权利要求74的方法，其中所述金属颗粒包括铜。
77.权利要求74的方法，其中所述金属颗粒包括金。
78.权利要求69的方法，所述方法还包括加热金属纳米糊状物以烧结金属颗粒的步骤。
79.一种在基体上形成结构化表面的方法，包括以下步骤：
(a)将可烧蚀的对红外线敏感的涂料涂布到基体的主表面；
(b)将可烧蚀的对红外线敏感的涂料以一定图案暴露；
(c)通过显影从基体上除去可烧蚀的对红外线敏感的涂层的暴露部分，在基体上形成由至少一个分隔堤构架成的结构，其中所述至少一个分隔堤能将可流动材料容纳于结构中。
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