CN103917054B - 一种电子器件或者电路图的制备方法 - Google Patents

一种电子器件或者电路图的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子器件或者电路图的制备方法，该方法通过将催化剂颗粒与固定剂颗粒按照一定比例进行混合，利用电荷成像原理，将所述催化剂颗粒与固定剂颗粒混合物应用到柔性衬底上，再经过金属化学沉积的方法得到所需电子器件或者电路图。使用该方法中由于利用了固体催化剂颗粒，将图案应用于柔性衬底，精准度高；并且，使用该方法制备电子器件或者电路图，效率高、应用范围广。

Description

一种电子器件或者电路图的制备方法
技术领域
本发明涉及电子元器件的制造领域，特别指一种利用催化剂颗粒制备电子器件或者电路图的方法。
背景技术
根据我国电子器件制造领域的现状，目前，还没有直接将固体催化剂颗粒固定在衬底上，然后再通过金属离子化学沉积方法，获得电子器件或者电路图这种类似于电子器件的印刷技术的新型技术。我们知道电子印刷技术已经在电子器件的制造领域发挥日益重要的作用，该技术能够有效降低生产成本和工艺复杂度，能制备出具有更加优越性能和环境可持续发展要求的电子结构。现有的电子印刷技术，使用墨汁将电器器件或者电路图图案打印在柔性衬底上，这种技术虽然是具有重要影响力的数字制备方式，但是，在衬底上直接附着液体墨汁材料存在以下几个问题：
1、由于液体墨汁通常都带有例如像异丙醇、乙酸丙酯、乙酸乙酯的有机溶剂，在印刷电子器件的过程中，这样的有机溶剂一直存在着，长时间接触有机溶剂，对技术人员的皮肤、中枢神经系统、呼吸系统等器官都会造成一定的伤害。
2、由于液体墨汁附着在衬底上具有一定的扩散性，其扩散程度会受到墨汁本身的特性以及衬底表面的状况的影响，会造成印刷得到的图案与原设计图案有一定的偏差。
3、现有的电子印刷技术中，液体墨汁要附着在衬底上面，这样就对墨汁的粘附程度要求较高，所以通常情况下要求对衬底表面进行必要的化学处理，无疑增加了生产成本。
发明内容
因此，针对上述存在的不足，本发明提供一种利用固体催化剂颗粒将电子器件或者电路图图案附着在衬底上，进而采用金属化学沉积方式制备电子元器件或者电路图的方法。
本发明提供的技术方案：
一种电子器件或者电路图的制备方法，过程如下：
(1)感光组件成像过程：使用光照设备，将需要制备的电子器件或者电路图的图案在感光组件上成像；
(2)显影过程：将催化剂颗粒与固定剂颗粒的混合物应用于以上所述已成像的感光组件上，在感光组件表面形成由所述混合物组成的图像；
(3)转印过程：将上述光感组件上的由催化剂颗粒与固定剂颗粒混合物组成的图案转印并固定于柔性衬底上；
(4)金属沉积过程：将载有所述图案的柔性衬底通过金属离子化学沉积溶液进行化学沉积，完成金属电子器件或者电路图的制备。
该方法的工作原理为：在计算机上绘制所述电子器件或者电路图的图像，通过与光照设备连接接收计算机信号来控制光线束；给感光组件充电，使得感光组件表面带有均分分布的负电荷；用光线照射(因为激光具有较强的能量，所以通常采用激光束照射)所述带有负电荷的感光组件，光线照射在感光组件的部分会产生放电现象，从而在所述感光组件表面建立需要制备的电子器件或者电路图图案的影像；载有催化剂颗粒和固定剂颗粒混合物的装置通过充电，使得所述混合物颗粒表面带有电荷，且该电荷的电性与所述感光组件已成像部分电荷的电性相反，根据电荷异性相吸的原理，将所述带电的催化剂颗粒和固定剂颗粒的混合物应用到所述感光组件上面，形成由该混合物组成的真正图像；然后再将前述以图案形式存在催化剂颗粒与固定剂颗粒的混合物固定在所述衬底上面，这里的衬底可以是任何柔性衬底，并且也不需要对衬底表面进行技术处理，其中固定剂颗粒的作用主要是将所述催化剂颗粒固定在柔性衬底上面，这样就在所述柔性衬底表面形成了由所述催化剂颗粒组成的所需制备的电子器件或者电路图的图案；最后，将载有图案的柔性衬底放入非电解质溶液中进行金属沉淀，即可制备想要的金属电子器件或者电路图。
作为优选，以上所述催化剂颗粒可为金属钯、铜、镍、金、银等金属中的任意一种，其中钯的催化剂性能最好。
作为优选，所述催化剂颗粒可为金属钯聚合物，如聚[2–(甲基丙烯酰氧)乙基三甲基氯亚钯酸铵金属聚合物，其催化性能更好，可通过购买或者自己制备获得。
作为优选，所述催化剂颗粒的粒径为1nm至1mm，能够满足不同电子器件的制备需求。
作为优选，上述所述的固定剂颗粒为聚苯乙烯或者聚酯，该固定剂颗粒的主要作用是通过与所述催化剂颗粒键合在一起，将催化剂颗粒固定在所述柔性衬底上。
作为优选，上述固定剂颗粒粒径为0.1um至10um。
作为优选，上述催化剂颗粒与固定剂颗粒组成的混合物中，催化剂颗粒与固定剂颗粒的重量比为5:100至100：5。
作为优选，所述衬底为柔性衬底，可为由玻璃或者塑料制成，无需对所述衬底的表面进行特殊的技术处理。
作为优选，本发明所述的制备电子器件或者电路图的方法最后还包括一个退火处理程序，以增加电子器件的柔韧度和使用寿命。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、该发明提供的电子器件或者电路图制备方法，整个过程均利用固体颗粒，没有加入任何有机溶剂，因此不会对工作人员的身体健康造成太大伤害。
2、本发明提供的方法，催化剂颗粒通过固定剂与衬底之间的键合作用附着于衬底上，能够形成比较稳定的图案，有效地解决了喷墨印刷电子器件过程中，因液体在衬底上的扩散而造成印刷图案与实际设计图案存在偏差的问题。
3、本发明提供的方法，无需事先对所需要的衬底进行处理，节约时间，提高了工作效率。
4、该发明中使用的衬底包括塑料、硅胶等柔性材料制成的衬底，所述柔性衬底的选择范围广泛，成本低，应用范围广。
附图说明
图1为本发明中在感光组件表面成像过程示意图；
图2为本发明中催化剂颗粒与固定剂颗粒混合物应用于已成像的感光组件过程示意图；
图3为将图2中的位于感光组件上的混合物图案固定于柔性衬底的过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例：金属钯作为催化剂颗粒、聚苯乙烯作为固定剂颗粒制备电子器件方法
制备催化剂颗粒与固定剂颗粒混合物：将金属钯和聚苯乙烯分别通过球磨机磨成细微的小颗粒，其中金属钯经磨后的粒径为10nm(这里金属钯经磨后粒径范围可为1nm至1mm)，聚苯乙烯经磨后成小颗粒粒径为1um(其中经磨后的聚苯乙烯颗粒粒径范围在0.1um至10um之间均可以)，然后将磨小的金属钯和和聚苯乙烯按照100:5的比重进行混合，将该混合物放置于一装置内，并且该装置可对上述混合物进行充电处理。
在感光组件上成像：如图1所示，在计算机上绘制需要制备的电子器件或者电路图的图案，并且通过计算机控制可发射光线的设备(激光具有很强的能量，故这里选用激光器作为光照装备)，通过激光照射将所需的电子器件或者电路图图案在感光组件上成像。这里的感光组件通过充电表面均匀分布有负电荷，当带有所述图像信息的激光束照射时，照射光线在所述感光组件表面形成静电潜影。
催化剂颗粒与固定剂颗粒的显影：如图2所示，将上述载有催化剂颗粒和固定剂颗粒混合物的装置通过充电，使得所述混合物颗粒表面带有电荷，且该电荷的电性与所述感光组件已成像部分电荷的电性相反，根据电荷异性相吸的原理，将上述制成的带电的催化剂颗粒和固定剂颗粒的混合物应用到所述感光组件上面，形成由该混合物组成的真正图像。
在柔性衬底上形成催化剂图案：如图3所示，本实施例中选用塑料制成的柔性衬底，根据图案大小选择柔性衬底的尺寸；然后再将前述以图案形式存在催化剂颗粒与固定剂颗粒的混合物固定在所述衬底上面。
化学沉积：将以上载有催化剂图案的塑料衬底侵入含有铜离子的非电解质溶液中15到60分钟，本实施例中选择组成为12g/L NaOH,13g/L CuSO4·5H2O,29g/L酒石酸钠钾和9.5mL/L HCHO的作为非电解质溶液进行化学沉积，随后吹干，即可制备铜电子元器，最后将制备出的铜电子元器件进行一个退火处理，能够增加该元器件的韧性。
作为较佳实施例，上述实施例中催化剂颗粒选用金属的聚合物，能够更好地与固定剂颗粒进行键合，如催化剂颗粒可选用聚[2–(甲基丙烯酰氧)乙基三甲基氯亚钯酸铵]。
作为较佳的实施例，利用上述实施例中所述的方法制备电路图的时候，选择非晶硅薄膜材料制成的衬底。
上述实施例中，催化剂颗粒与固定剂颗粒组成混合物中，两者的比重范围在5:100至100:5之间均可实现电子器件或者电路图的制备。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种电子器件或者电路图的制备方法，包括以下步骤：
(1)成像过程：通过光照成像设备，使需要制备的电子器件或者电路图的图案在感光组件上成像；
(2)显影过程：将催化剂颗粒与固定剂颗粒的混合物应用于以上所述已成像的感光组件上，在感光组件上形成由所述混合物组成的图像；
(3)转印过程：将上述感光组件上的由催化剂颗粒与固定剂颗粒混合物组成的图案转印并固定于柔性衬底上；
(4)金属沉积过程：将载有所述图案的柔性衬底通过金属离子化学沉积溶液进行化学沉积，完成金属电子器件或者电路图的制备。
2.根据权利要求1所述的电子器件或者电路图的制备方法，其特征在于：所述的催化剂颗粒为钯。
3.根据权利要求1所述的电子器件或者电路图的制备方法，其特征在于：所述催化剂颗粒为聚合物。
4.根据权利要求1或2或3所述的电子器件或者电路图的制备方法，其特征在于：所述催化剂颗粒的粒径为1nm至1mm。
5.根据权利要求1所述的电子器件或者电路图的制备方法，其特征在于：所述固定剂颗粒含有树脂成分。
6.根据权利要求1或5所述的电子器件或者电路图的制备方法，其特征在于：所述固定剂颗粒粒径为0.1um到10um。
7.根据权利要求1所述的电子器件或者电路图的制备方法，其特征在于：所述催化剂颗粒与固定剂颗粒混合物中，催化剂颗粒与固定剂颗粒比重为5:100至100:5。
8.根据权利要求1所述的电子器件或者电路图的制备方法，其特征在于：该方 法还包括一个退火处理过程。
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