CN104710869A

CN104710869A - 一种uv固化油墨及使用该油墨制备掩膜板的方法

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Publication number: CN104710869A
Application number: CN201310668653.2A
Authority: CN
Inventors: 刘屹东; 张乐乐; 沈波涛
Original assignee: WEIMING PHOTOELECTRIC YANCHENG Co Ltd; Fangyuan Global Yancheng Photoelectric Technology Co Ltd
Current assignee: WEIMING PHOTOELECTRIC YANCHENG Co Ltd; Fangyuan Global Yancheng Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-06-17

Abstract

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及到一种UV固化油墨及使用该油墨制备掩膜板的方法。所述的一种UV固化墨由光活性预聚物、光引发剂、活性单体、颜料及添加剂组成，将UV固化油墨置入UV平板喷绘机中，通过UV平板喷绘机，在衬底上打印出图形化掩膜板，放入烘箱中烘烤，制得掩膜板，进而在掩膜板上通过光刻技术制备出有机电子器件的电极。采用本发明方法制备的掩膜板，外观边缘整体、表面光滑平整、无污点，操作过程简单、无需特殊工艺和特殊设备，适用于制造半导体器件电极常用的掩膜板，易于推广使用。

Description

一种UV固化油墨及使用该油墨制备掩膜板的方法

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种UV固化油墨及使用该油墨制备掩膜板的方法。

背景技术

在现有技术中，掩膜板通常采用光刻胶的方法制备，使用一个石英母版对覆盖光刻胶的带有金属膜的玻璃基板上的光刻胶进行曝光、显影、对金属膜的刻蚀和剥离剩余的光刻胶，来得到遮光掩膜板。但是这种工艺，必须要使用石英母版，不同产品需要的制作不同的母版，增加啦石英母版的制作过程，而石英母版的成本昂贵，因而大大提高了遮光掩膜板的制作成本和制作时间。

目前，国际上较为流行的刻掩膜板工艺是电子束和激光束系统的图形发生器，电子束图形发生器是以电子束扫描曝光技术为基础，同普通光学曝光一样，电子束扫描曝光也是在有机聚合物（抗蚀剂）薄膜上制备掩膜图形。激光束系统图形发生器是在激光光绘设备上进行曝光、显影等步骤来制备掩膜板的，其原理与电子束图形发生器一样的。同普通光学曝光相比，这两种图形化发生器具有独特的优越性，高分辨率、生产效率高，大大促进了半导体行业的发展和微型器件的制造，提高器件的性能，但这种设备非常昂贵，成本太高，阻碍了掩膜板制版工艺的提高和发展。

喷墨打印因分辨率高、柔性好、速度快和给墨性好而成为数字印刷方面的良好选择，喷墨打印机，通过按照受控图案密集的或重叠的墨滴喷射倒接收基底上而工作。通过有选择地调节油墨图案，可产生各种各样的印刷样式，因此，本发明将利用UV喷墨打印机在衬底上直接打印出图形化掩膜板。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足和缺点，提供一种UV固化油墨及使用该油墨制备掩膜板的方法。本发明的技术方案包括：

一种UV固化油墨，其其特征在于，所述的UV固化油墨包括：

（1）光活性预聚物，其质量百分比为30%~40%；

（2）光引发剂，其质量百分比为5%~15%；

（3）活性单体，其质量百分比为42%~52%；

（4）颜料，其质量百分比为10%~25%；

（5）添加剂，其质量百分比为10%~25%。

所述的光活性预聚物为含双键可进行自由基聚合的丙烯酸系列改性树脂，如环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸酯树脂、聚丙烯酸丙酯和不饱和聚酯树脂。

所述的光引发剂为二苯甲酮、安息香甲醚、α-羟基异丙基苯甲酮、α-羟基环己基苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、2（4-甲硫基苯甲酰基）-2-吗啉基丙烷、（4-吗啉基甲酰基）1-苄基，1（二甲胺基）丙烷中的任意一种。

所述的活性单体为丙烯酸酯类聚合物，如二缩三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯；所述的颜料为黑色颜料，主要是氧化铁黑或炭黑。

所述的添加剂包括分散剂、消泡剂、光敏剂和光稳定剂，其中，分散剂为非离子型的酚基或烷基聚氧乙烯类，如烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酰醇胺、聚氧乙烯烷基胺；消泡剂为聚二甲基硅氧烷、硅酮乙二醇类、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、乳化硅油中任意一种或多种的混合物；光敏剂为2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮、1-羟基-环己烷基-苯基酮；光稳定剂为偶氮化合物、卤化物、有机硫化物、有机金属化合物或金属氧化物。

一种掩膜板的制备方法，其步骤如下：

（1）将衬底置入中性ECB-868清洗剂中清洗干净、烘干；

（2）将UV抗蚀油墨装入UV平板喷绘机中，开启UV平板喷绘机设置好参数，将CAD设计好的掩膜板图形通过数据线输入UV平板喷绘机中；将清洗干净的衬底置入UV平板喷绘机中，UV喷绘机在衬底上打印出掩膜图形；

（3）将步骤（2）中得到的掩膜板放入温度为150~300 ℃烘箱中烘烤10~60 min，取出自然冷却；之后通过光刻技术使用掩膜板制备出有机电子器件的电极。

上述所述的衬底为有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、熔融石英、硅片、有碱玻璃（如：钙钠玻璃、硼硅玻璃等透明玻璃）、柔性衬底中的任意一种，柔性衬底的材料可为聚酰亚胺膜、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷。

上述方法制备的掩膜板油墨的厚度为0.4μm~1μm。

上述所述的有机电子器件是有机电致发光器件OLED、有机薄膜晶体管OTFT 、有机太阳能电池OPV或电化学传感器、生物传感器、薄膜晶体管电路、印刷电路金额触控板中的传感器。

采用本发明方法制备的图形化掩膜板，边缘整齐无缺损、操作简单、无需特殊工艺和特殊设备，简化了传统光刻工艺中的旋涂光刻胶、曝光、显影等光刻工序，实现了更快速、更简单、更有效的掩膜板制备途径，适用于制造半导体器件电极常用的掩膜板，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明喷墨打印掩膜板的制备方法流程图。

图2为有机玻璃衬底上打印的掩膜板成型外观图。

图3为实施例1中有机玻璃板衬底上打印的掩膜板显微镜照片。

图4为实施例1中利用光刻掩膜技术制备的ITO阳极，在显微镜下放大500倍的显微形貌图，黑色部分为腐蚀后的ITO电极。

图5为聚酰亚胺膜柔性薄膜衬底上打印的掩膜板显微镜照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例子对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例1：

一种UV固化油墨包括：

（1）聚氨酯丙烯酸脂，占总质量百分比为32%；

（2）α-羟基环己基苯甲酮，占总质量百分比为8 %；

（3）二缩三丙二醇二丙烯酸酯，占总质量百分比为45%；

（4）黑色颜料，占总质量百分比为13%；

（5）添加剂，占总质量的2%。

添加剂包括分散剂、消泡剂、光敏剂和光稳定剂，其中，分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚、消泡剂为聚二甲基硅氧烷、光敏剂为2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮、光稳定剂为烷基二硫化物。

一种掩膜板的制备方法：

将有机玻璃衬底置入中性ECB-868清洗剂中清洗、之后烘干，将UV油墨装入到UV平板喷绘机中，开启UV平板喷绘机设置好参数，将CAD绘制的掩膜板图形通过数据线输入UV平板喷绘机中；将清洗干净的有机玻璃置入UV平板喷绘机中，UV平板喷绘机在有机玻璃上打印出图形化掩膜板，将制备的图形化掩膜板放在120℃的烘箱中烘烤40 min，取出后自然冷却，即制得掩膜板，其实物和显微镜照片分别如图2、3所示。图2中黑色部分是油墨，从图中可看出，UV打印制备的掩膜板，外观边缘整齐、无污点和毛刺，表面光滑平整。从图3显微镜照片中也可看出，喷墨打印的掩膜板边缘整齐、无污点、喷墨的图形清晰可见。

利用上述制备的掩膜板，通过光刻胶掩膜技术在玻璃上制备ITO阳极，其显微形貌如图4所示，从图可知：在ITO 电极腐蚀的界面处，经显微镜放大500倍，边缘仍非常清晰，无锯齿状、无针孔、无胶黏剂残留。

实施例2：

根据实施例1的制备方法，将UV油墨成分改变为：

（1）聚醚丙烯酸酯树脂，占总质量百分比为30%；

（2）异丙基硫杂蒽酮，占总质量百分比为6 %；

（3）三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，占总质量百分比为46%；

（4）黑色颜料，占总质量百分比为15%；

（5）添加剂，占总质量的3%；

分散剂为聚氧乙烯烷基酰醇胺、消泡剂为聚氧丙烯甘油醚、光敏剂为1-羟基-环己烷基-苯基酮、光稳定剂为氯化银。

将实施例1中的有机玻璃衬底替换为聚酰亚胺膜柔性衬底，来制备柔性衬底的掩膜板。其显微镜照片分别如图5所示，从图中可看出，在柔性衬底上喷墨打印的掩膜板边缘整齐、图形清晰可见，之后再利用掩膜板，通过光刻掩膜技术制备有机电子器件的电极。

Claims

1.一种UV固化油墨，其特征在于，所述的UV固化油墨包括：

光活性预聚物，其质量百分比为30%~40%；

光引发剂，其质量百分比为5%~15%；

活性单体，其质量百分比为42%~52%；

颜料，其质量百分比为10%~25%；

添加剂，其质量百分比为10%~25%。

2.根据权利要求1所述的UV固化油墨，其特征在于：所述的光活性预聚物为含双键可进行自由基聚合的丙烯酸系列改性树脂。

3.根据权利要求1所述的UV固化油墨，其特征在于：所述的光引发剂为二苯甲酮、安息香甲醚、α-羟基异丙基苯甲酮、α-羟基环己基苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、2（4-甲硫基苯甲酰基）-2-吗啉基丙烷、（4-吗啉基甲酰基）1-苄基，1（二甲胺基）丙烷中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的UV固化油墨，其特征在于：所述的活性单体为丙烯酸酯类聚合物。

5.根据权利要求1所述的UV固化油墨，其特征在于：所述的颜料为黑色颜料，主要是氧化铁黑或炭黑；所述的添加剂包括分散剂、消泡剂、光敏剂和光稳定剂；其中，分散剂为非离子型的酚基或烷基聚氧乙烯类；消泡剂为聚二甲基硅氧烷、硅酮乙二醇类、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、乳化硅油中任意一种或多种的混合物；光敏剂为2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮、1-羟基-环己烷基-苯基酮；光稳定剂为偶氮化合物、卤化物、有机硫化物、有机金属化合物、金属氧化物中的任意一种。

6.一种掩膜板的制备方法，其步骤如下：

（1）将衬底清洗干净、烘干；

（3）将步骤（2）中得到的掩膜板放入烘箱中烘烤，取出自然冷却；之后通过光刻技术使用掩膜板制备出有机电子器件的电极。

7.根据权利要求6 所述的一种掩膜板的制备方法，其特征在于：所述的衬底为有机玻璃、熔融石英、硅片、有碱玻璃、柔性衬底中的任意一种，柔性衬底的材料可为聚酰亚胺膜、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷。

8.根据权利要求7 所述的一种掩膜板的制备方法，其特征在于：喷墨打印的掩膜板油墨的厚度为0.4μm~1μm。

9.根据权利要求7 所述的一种掩膜板的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的烘箱烘烤温度为150~300 ℃，烘烤时间为10~60 min。

10.根据权利要求1 所述的一种掩膜板的制备方法，其特征在于：所述的有机电子器件为有机电致发光器件OLED、有机薄膜晶体管OTFT、有机太阳能电池OPV或电化学传感器、生物传感器、薄膜晶体管电路、印刷电路、触控板中的传感器。