CN105101655A - 在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，包括如下步骤：A、在柔性初始基材表面涂覆一层结构胶，并在结构胶上形成微纳米级别的沟道，沟道内填充金属形成金属线；B、再在结构胶上涂覆一层移印胶，所述移印胶完全覆盖住金属线，金属线与移印胶的粘结力大于金属与结构胶的粘结力；C、将步骤B获得的柔性初始基材贴附在特种产品基材表面；D、剥离柔性初始基材，使得柔性初始基材连同结构胶与金属线分离。本发明使得在特种产品基材表面制备凸起金属线成为可能，拓展了微纳金属线条在电子行业的应用。

Description

在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法
技术领域
本发明属于导电新材料技术领域，涉及一种在不耐高温或不透紫外线、透紫外线性能差等特种产品基材表面制备微纳米级别大面积金属电极的方法。
背景技术
导电金属线在诸多微结构器件中是重要的组成部件，通过金属线的图形，可以实现开关，互联，从而进一步实现更高级别的逻辑功能。传统的金属线互联制作方法多种多样，按照图形要求的线宽线距来分类，主要有以下方法：刻蚀工艺，电镀工艺，蒸镀工艺等。刻蚀工艺被广泛应用于柔性电路板的制备，通过曝光显影等工艺将电路图形从掩膜板上转移到光敏膜上，继而通过湿法刻蚀工艺在铜箔上形成电路。运用此方法制备柔性线路板时，多用于线宽线距大于50μm的设计。在大规模集成电路制备领域，类似的刻蚀工艺也被用于制备线宽在亚微米级别的设备，譬如制备半导体的铝金属接触层的图形转移等。电镀工艺属于加成的工艺，不同于刻蚀移除材料的过程，加成的工艺因为只在需要有线路的地方淀积材料，在节省材料成本方面有巨大的优势。此外，电镀工艺对于线宽无明显要求，较适合于厚材料的电镀。此外，蒸镀和化学镀的方法则更适合于较薄镀层(小于5μm)的情况，可以较为精确地控制厚度。
无论是加成发还是减蚀法，其对于基底材料的选择都具有一定的局限性。譬如，刻蚀法中，柔性电路板产业多使用覆铜的PET膜或者PI膜，这样生产出来的电路板往往不能够适用于某些特殊的场合，譬如PET无法耐高温，PI无法透紫外等。对于半导体IC中的刻蚀工艺，基本只能在半导体材料(硅，III-V族材料等)表面进行加工。而在加成法工艺中，电镀需要有导电的种子层内埋，增加的界面必然会产生粘结力方面的问题；蒸镀方法的同样粘结力受限，并且成本相对高昂。在许多应用中，常常因为粘结力不够而无法采用电镀等方式制备金属线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，本发明实现将一种基材表面的金属线转移到其它基材表面，金属线的尺寸可以从数百微米到纳米级别，从而克服现有技术存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、在柔性初始基材表面涂覆一层结构胶，并在结构胶上形成微纳米级别的沟道，沟道内填充金属形成金属线；
B、再在结构胶上涂覆一层移印胶，所述移印胶完全覆盖住金属线，金属线与移印胶的粘结力大于金属与结构胶的粘结力；
C、将步骤B获得的柔性初始基材头通过移印胶贴附在特种产品基材表面；
D、剥离柔性初始基材，使得柔性初始基材连同结构胶与金属线分离。
在本发明的技术方案中，通过步骤A-C，形成柔性初始基材与特种产品基材夹着金属线和移印胶的三明治夹心结构，在此结构中，由于金属线与移印胶的粘结力大于金属线与结构胶的粘结力，因此金属线可以从沟道内被剥离出来而形成高于表面的结构。
为保证金属线与移印胶的粘结力大于金属线与结构胶的粘结力，移印胶和结构胶可以选用具有不同粘结力的胶来实现，通常情况下，金属线和移印胶的粘结力在1.5-2kg/cm2，而金属线与结构胶的粘结力要至少少一个数量级，在数十克/cm2，以保证结构的准确剥离。
所述柔性基材可以为PET或PI。
结构胶可以采用刮涂或者辊涂的方式涂覆在柔性初始基材表面，沟道采用模具压印的方式或者蚀刻的方式形成，金属通过刮印的方式填充到沟道内。模具压印和蚀刻均可以使得沟道宽度达数微米甚至纳米级别。
所述金属为铜或铝或银。
所述移印胶和结构胶均为聚丙烯酸酯类UV胶，但移印胶的黏度大于结构胶的黏度。移印胶和结构胶的厚度均在10-50微米。
两个界面的粘附力需要相差比较大才能保证良率。因为沟道内的金属只有一面与移印胶接触。移印胶和金属的粘附力一般在1.5-2kg/cm2，而沟道内的金属与结构胶的粘附力则要低一个数量级。还有一种方法是在沟道填充金属之前，对沟道刷疏水剂进行氟化处理或硅烷化处理，使得刮入的金属与侧壁底面有较低的粘结力。这些疏水剂是三氟丙基三氯硅烷或三氯硅烷或氟代烷基硅烷(FAS)。
本发明使得在特种产品基材表面制备凸起金属线成为可能。通常情况下，金属线在器件基材表面的成型是通过丝网印刷进行的，而丝网印刷无法生成特征尺寸在数微米甚至纳米级别的图案。要生成微纳米级别的图案，需要采用光刻，压印，填充等工艺，其中不乏高温或紫外制程，这大大限制了可使用的器件基材。本专利正是解决了在特种产品基材(不耐高温或不透紫外)上生成微纳米尺度金属线的难题。通过采用调整不同界面的结合能，将加工基材表面金属线转印到其他基材表面。该工艺可以用于卷到卷的生产，步骤简单易行，产能高，使用范围广。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：
图1为步骤A后的结构示意图；
图2为步骤B后的结构示意图；
图3为步骤C后的结构示意图；
图4为步骤D后的结构示意图；
具体实施方式
本发明的在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，特种产品能基材为为不耐高温或透紫外性能差的基材，本实施例以用于LCD屏幕上盖的偏光片薄膜为例，偏光片薄膜是由普通的薄膜(如PET或PI)表面加上碘的涂覆，这种薄膜既不耐温，也不透紫外。本发明的方法具体采用如下的步骤：
步骤A：在耐高温或者透紫外的柔性初始基材表面100涂覆一层结构胶200，并在结构胶200上形成微纳米级别的沟道201，沟道201内填充金属形成金属线300，如图1所示。
其中：耐高温的柔性初始基材100采用PI，透紫外的柔性初始基材100采用PET。结构胶200采用聚丙烯酸酯类UV胶。结构胶200采用刮涂或者辊涂的方式涂覆在柔性初始基材100表面，沟道201采用模具压印工艺或者蚀刻工艺形成，这两种工艺均是现有技术中的常见工艺，模具压印和蚀刻均可以使得沟道宽度达数微米甚至纳米级别，不再累述，当然也可以采用其它工艺制作沟道。金属通过刮印方式填充到沟道201内。金属可以是铜或者银或者铝，当然也可以是其它导电金属。
步骤B：再在结构胶200上涂覆一层移印胶400，移印胶400要完全覆盖住金属线300。移印胶400也为聚丙烯酸酯类UV胶，但是但移印胶的黏度大于结构胶的黏度使得金属线与移印胶的粘结力大于金属与结构胶的粘结力。移印胶和结构胶的厚度均在10-50微米，如图2所示。
在本实施例中，金属线300和移印胶400的粘结力在1.5-2kg/cm2，而金属线300与结构胶200的粘结力只有数十克/cm2。
步骤C:将步骤B获得的柔性初始基材通过移印胶400贴附在特种产品基材500表面，如图3所示；
步骤D:剥离柔性初始基材100，使得柔性初始基材100连同结构胶200与金属线300分离。为保证剥离不对产品造成损害，提高优良率，剥离的速度为3-5m/min。剥离掉柔性初始基材100后，得到的器件的结构为：底层为特种产品基材500，其上是移印胶400，移印胶400上是金属线300，如图4所示。
另外，进一步的说明的是，为保证剥离成功，本发明的关键点是要求金属线与移印胶的粘结力大于金属与结构胶的粘结力，除了采用不同黏度结构胶和移印胶外，还可以使用相同粘度的结构胶和移印胶，但需在步骤A中，在填充金属之前，对沟道刷疏水剂进行氟化处理或硅烷化处理，使得刮入的金属与侧壁底面有较低的粘结力。这些疏水剂是三氟丙基三氯硅烷或三氯硅烷或氟代烷基硅烷(FAS)。
另外通过试验证明，采用上述相同的步骤，还可以在纸张(如装饰用的油光纸，既不耐高温，也不透紫外线)、PE薄膜(这种薄膜受热后变形比较大，并且变形不可回复)、PVC(不耐高温，80-90度左右)、Kaptonfilm(美国杜邦公司(DuPont)生产的聚酰亚胺薄膜材料，不透紫外线)表面制备凸起金属线。
本发明使得在特种产品基材表面制备凸起金属线成为可能。本发明拓展了微纳金属线条在电子行业的应用，因为其可以被转移到多种器件基材的表面。在厚度方面，相对于传统利用PET贴合的方案，本申请提出的转印步骤，可以大大减小模组的厚度，通过重复利用结构胶，可以实现成本的降低，具有很大的经济效益。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提出的权利要求的保护范围内，利用本发明所揭示的技术内容所作出的局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属本发明技术特征的范围内。

Claims (8)

1.一种在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、在柔性初始基材表面涂覆一层结构胶，并在结构胶上形成微纳米级别的沟道，沟道内填充金属形成金属线；
B、再在结构胶上涂覆一层移印胶，所述移印胶完全覆盖住金属线，金属线与移印胶的粘结力大于金属与结构胶的粘结力；
C、将步骤B获得的柔性初始基材通过移印胶贴附在特种产品基材表面；
D、剥离柔性初始基材，使得柔性初始基材连同结构胶与金属线分离。
2.根据权利要求1所述的在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，其特征在于：所述金属线和移印胶的粘结力在1.5-2kg/cm2，所述金属线与结构胶的粘结力要至少少一个数量级。
3.根据权利要求1所述的在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，其特征在于：所述柔性基材可以为PET或PI。
4.根据权利要求1所述的在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，其特征在于：在步骤A中，所述结构胶采用刮涂或者辊涂的方式涂覆在柔性初始基材表面，所述沟道采用模具压印工艺或者蚀刻工艺形成，所述金属通过刮印的方式填充到所述沟道内。
5.根据权利要求1所述的在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，其特征在于：所述金属为铜或铝或银。
6.根据权利要求2所述的在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，其特征在于：所述移印胶和结构胶均为聚丙烯酸酯类UV胶，但移印胶的黏度大于结构胶的黏度。
7.根据权利要求1所述的在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，其特征在于：所述移印胶和所述结构胶的厚度均在10-50微米。
8.根据权利要求2所述的在特种产品基材表面制备微纳米级别金属电极的方法，其特征在于：所述移印胶和结构胶均为聚丙烯酸酯类UV胶且粘度相同，所述步骤A中，在所述沟道填充所述金属之前，对沟道刷疏水剂进行氟化处理或硅烷化处理。
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