CN105453001A - 将电子部件粘结到图案化纳米线透明导体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制备电子组件的方法，所述方法包括将导电粘合剂施加到覆盖基板上图案化导电纳米线层的抗蚀剂层和将电子部件的电触点与所述导电粘合剂接合，以实现所述电子部件和所述导电纳米线层之间的电连接。

Description

将电子部件粘结到图案化纳米线透明导体

背景技术

在触摸屏上利用透明导体，可实现人的触摸或手势与电脑、智能手机及其他基于图形的屏幕界面的交互。纳米线是一种适于制备透明导体的材料。例如，标题为“Nanowire-BasedTransparentConductors”(基于纳米线的透明导体)的PCT公布WO2007/022226公开了一种购自Cambrios技术公司的纳米线材料，该纳米线材料可图案化为合适的网格以便制备用于电脑的触摸屏。

3M文件号69879US003描述了一种有效制备触摸屏设备的工艺，其中将导电材料在基板上图案化(例如印刷)为电迹线。该工艺可通过卷绕法进行，其中基板是未卷绕的，执行转化操作例如印刷和干燥/固化，然后将图案化基板再次卷绕成卷，以供进一步运输和处理。

发明内容

可将根据3M文件号69879中所述工艺形成的图案化导电材料连接到电子电路部件以制备电子组件，诸如用于触摸屏显示器的触摸传感器。本公开涉及将根据3M文件号69879US003中所述工艺形成的图案化导电层连接到电子电路部件(诸如柔性电路)，以形成可用作电子设备部件的电子组件的工艺。本公开还涉及使用这些互连工艺构造的电子设备，诸如触摸屏显示器。

在一个实施例中，本公开涉及一种制备电子组件的方法，该方法包括将导电粘合剂施加到覆盖基板上的图案化导电纳米线层的抗蚀剂层，以及将电子部件的电触点与导电粘合剂接合，以实现电子部件和导电纳米线层之间的电连接。

在另一个实施例中，本公开涉及一种电子组件，该电子组件包括其上具有导电纳米线图案的基板，其中导电纳米线被抗蚀基质材料层、抗蚀基质材料层上的导电粘合剂以及与导电粘合剂接触的电子部件的电触点覆盖。

在另一个实施例中，触摸屏显示器包括液晶显示器和电子组件。该电子组件包括液晶显示器上的玻璃基板，其中该玻璃基板上具有导电纳米线图案。导电纳米线被抗蚀基质材料层覆盖。导电粘合剂位于抗蚀基质材料层上；并且柔性电路的电触点与导电粘合剂接触。柔性透明表面覆盖该电子组件。

下文的附图和描述中给出了本发明的一个或多个实施例的详情。从说明书及附图以及从权利要求中可显而易见本发明的其它特征、目的和优点。

附图说明

图1为基板上的导电纳米线层的示意性剖视图，其中导电纳米线层由图案化抗蚀基质材料覆盖。

图2为被可剥离聚合物层覆盖的图1构造的示意性剖视图。

图3为移除可剥离聚合物层之后的图2构造的示意性剖视图。

图3A为移除可剥离聚合物层之后、并示出伸出的纳米线的导电纳米线层的一部分的示意性剖视图

图4为图3构造的示意性剖视图，该构造上施加了准备用于粘结至电子部件的导电粘合剂。

图5为一种层合构造的示意性剖视图，该层合构造包括粘结至电子部件的图4构造。

图6为基板上的导电纳米线层的示意性剖视图，其中导电纳米线层由图案化可剥离聚合物层覆盖。

图7为移除可剥离聚合物层之后的图6构造的示意性剖视图。

图8为触摸屏显示器的示意性剖视图。

在这些附图中，类似的符号表示类似的元件。

具体实施方式

现在参见图1，基板14上涂布有包括纳米线的导电层16。导电纳米线层16在基板14的第一主表面15的至少一部分上是基本连续的，并且有利地在第一主表面面积的至少50％、60％、70％、80％或90％上是基本连续的。导电纳米线层16可沿基板连续涂布，或者可以离散的块或矩形施加，在离散的块或矩形之间留有未涂布的基板区，这些块或矩形具有与制作的预期触摸屏总尺寸相似的尺寸。所谓“基本连续的”是指该纳米线以足够的密度施加，以使得基板的表面导电，已经认识到纳米线层将包括单独的线，这些线之间具有开口或空间，例如，如WO2007/022226中图15B所示。

导电纳米线层16包括导电纳米线。在本专利申请中，术语“纳米线”是指具有高纵横比(例如，高于10)的导电金属或非金属长丝、纤维、棒、线丝、线、晶须或带状物。非金属导电纳米线的例子包括但不限于：碳纳米管(CNT)、金属氧化物纳米线(例如五氧化二钒)、准金属纳米线(例如硅)、导电聚合物纤维等等。

如本文所用，“金属纳米线”是指含有金属元素、金属合金或金属化合物(包括金属氧化物)的金属线。金属纳米线的至少一个横截面尺寸小于500nm、或者小于200nm或者更优选地小于100nm。如上所述，金属纳米线具有大于10、优选地大于50、并且更优选地大于100的纵横比(长度:宽度)。合适的金属纳米线可基于任何金属，包括但不限于银、金、铜、镍和镀金的银。

可采用本领域已知的方法制备金属纳米线。具体地讲，可在多元醇(例如乙二醇)和聚乙烯吡咯烷酮存在的情况下，通过银盐(例如硝酸银)的液相还原来合成银纳米线。均一尺寸的银纳米线的大规模生产可根据Xia,Y.etal.,Chem.Mater.(2002),14,4736-4745(Xia,Y.等人，《材料化学》，2002年，第14卷，第4736-4745页)和Xia,Y.etal.,Nanoletters(2003)3(7),955-960(Xia,Y.等人，《纳米快报》，2003年，第3卷，第7期，第955-960页)中所述的方法进行准备。更多制备纳米线的方法，诸如使用生物模板的方法，公开于WO2007/022226中。

在一些实施例中，纳米线分散于液体中，而基板上的纳米线层是通过将含有纳米线的液体涂布到基板上然后使液体蒸发(干燥)或固化形成的。纳米线通常分散于液体中，从而有助于使用涂布机或喷涂机将纳米线更均匀地沉积到基板上。

可使用纳米线在其中可形成稳定分散体(也称为“纳米线分散体”)的任何无腐蚀性液体。优选地，纳米线分散于水、醇、酮、醚、烃或芳香族溶剂(苯、甲苯、二甲苯等)中。更优选地，该液体是挥发性的，具有不超过200摄氏度(℃)、不超过150℃或不超过100℃的沸点。

此外，纳米线分散体可含有添加剂或粘结剂，以控制粘度、腐蚀性、粘合性和纳米线分散性。合适的添加剂或粘结剂的例子包括但不限于羧甲基纤维素(CMC)、2-羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素(MC)、聚乙烯醇(PVA)、三丙二醇(TPG)和黄原胶(XG)，以及表面活性剂诸如乙氧基化物、烷氧基化物、环氧乙烷和环氧丙烷及其共聚物、磺酸盐、硫酸盐、二磺酸盐、磺基琥珀酸盐、磷酸酯和含氟表面活性剂(例如可以商品名Zonyl购自杜邦的那些)。

在一个例子中，纳米线分散体或“油墨”包含按重量计从0.0025％至0.1％的表面活性剂(例如，对于FSO-100，优选的范围是从0.0025％至0.05％)、从0.02％至4％的粘度调节剂(例如，对于HPMC，优选的范围是0.02％至0.5％)、从94.5％至99.0％的溶剂和从0.05％至1.4％的金属纳米线。合适的表面活性剂的代表性例子包括ZonylFSN、ZonylFSO、ZonylFSH、Triton(x100、x114、x45)、Dynol(604、607)、n-Dodecylb-D-maltoside和Novek。合适的粘度调节剂的例子包括羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素、黄原胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素。可存在于包含上述粘结剂或添加剂的纳米线分散体中的合适溶剂的例子包括水和异丙醇。

如果期望改变以上公开的分散体的浓度，可增大或减小溶剂的百分比。然而，在优选实施例中，其他成分的相对比例可保持不变。具体地讲，表面活性剂与粘度调节剂之比优选地在约80:1至约0.01:1的范围内；粘度调节剂与纳米线之比优选地在约5:1至约0.000625:1的范围内；纳米线与表面活性剂之比优选地在约560:1至约5:1的范围内。分散体中各组分的比例可根据基板和应用使用的方法而改变。纳米线分散体的优选粘度范围为介于约1和约1000cP(0.001和1Pa-s)之间。

图1中的基板14可以是刚性或柔性的。该基板可以是透明的或不透明的。合适的刚性基板包括(例如)玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸树脂等等。合适的柔性基板包括但不限于：聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和聚碳酸酯(PC))、聚烯烃(例如直链、支链和环状聚烯烃)、聚乙烯化合物(例如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯等等)、纤维素酯基(例如三乙酸纤维素、乙酸纤维素)、聚砜诸如聚醚砜、聚酰亚胺、有机硅和其他常规聚合物膜。合适基板的另外的例子可见于(例如)美国专利6,975,067中。

任选地，可将基板的表面预处理，以使得表面更好地接收纳米线的后续沉积。表面预处理产生多个功能。例如，它们使纳米线分散体层均匀沉积。另外，它们可将纳米线固定在基板上以便于后续工序。此外，预处理可与图案化步骤结合进行，以实现纳米线的图案化沉积。如WO2007/02226所述，预处理可包括任选地图案化中间层的溶剂或化学清洗、加热、沉积，使纳米线分散体呈现合适的化学或离子状态，以及进一步表面处理，诸如等离子体处理、紫外线辐射(UV)-臭氧处理，或电晕放电。

可将形成纳米线层16的纳米线分散体以给定厚度施加到基板，该厚度被选择为实现期望光学特性和电学特性。使用已知的涂布方法执行这一施加过程，诸如狭缝涂布、辊涂、Mayer棒涂、浸涂、帘式涂布、坡流涂布、刮涂、凹版涂布、缺口棒涂或喷涂，在基板上得到导电纳米线层。还可使用印刷技术，包括但不限于凹版印刷、柔性版印刷、丝网印刷、凸版印刷、喷墨印刷等等，使纳米线层16非连续地沉积。可按照卷绕法或以配件形式(piece-partfashion)执行这一涂布步骤。

沉积后，通常通过蒸发移除分散体中的液体。可通过加热(例如，使用烘干机)加速蒸发过程。所得的导电纳米线层可能需要后处理，以使其导电性更强。这一后处理可为涉及暴露于热、等离子体、电晕放电、UV-臭氧或压力下的工序，该工序在WO2007/02226中有进一步描述。任选地，使用纳米线层涂布基板后可使纳米线层硬化或固化。

任选地，可通过一种工艺将导电纳米线层16涂布到基板14上，该工艺使用除液体分散体涂布外的其他手段将该层递送至基板表面15。例如，纳米线层可从供体基板干转移至基板表面。又如，可通过气相悬浮液将纳米线递送至基板表面。

在一个具体实施例中，使用狭缝模具涂布技术，将纳米线的含水分散体层(例如，可以商品名ClearOhmInk购自Cambrios的分散体)以10.0至25微米范围内的厚度施加到PET基板。可选择涂布配方(例如总固体重量百分比和银纳米线固体重量百分比)以及涂布和干燥工艺条件，以制造出具有指定电学特性(例如期望的薄层电阻(Ohm/Sq))和光学特性(诸如透射率(％)和雾度(％))的纳米线层。

通过(例如从纳米线分散体)在基板上涂布纳米线得到的导电纳米线层16包括纳米线和任选的粘结剂或添加剂。纳米线层优选地包括互连的纳米线网。构成纳米线层的纳米线优选地彼此电连接，大约或有效地形成片状导体。纳米线层包括构成该层的各纳米线之间的空隙，使其至少部分地透明(即透光)。具有互连的纳米线网且各纳米线之间存在空隙的纳米线层可被描述为透明导体层。

通常，可通过可测特性(包括透光率和雾度)来定量地描述纳米线层16的光学质量。“透光率”是指透过介质的入射光的百分比。在各种实施例中，导电纳米线层的透光率为至少80％，并且可高达99.9％。在各种实施例中，导电层(诸如纳米线层)的透光率为至少80％，并且可高达99.9％(例如90％至99.9％、95％至99.5％、97.5％至99％)。对于纳米线层沉积或层合(例如涂布)在基板(例如透明基板)上的透明导体来说，整个结构的透光率可比成份纳米线层的透光率轻微降低。可与导电纳米线层和基板结合存在的其他层，诸如粘合剂层、防反射层、防眩光层，可改善或减小透明导体的总透光率。在各种实施例中，包括沉积或层合在基板上的导电纳米线层及一个或多个其他层的透明导体的透光率可为至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少91％，并且可最高至至少91％至99％。

雾度是光漫射的指标。它是指在透射期间从入射光中分离并散射的光的百分比。透光率在很大程度上是介质的性质，而雾度不同，它主要是生产方面的关注，通常由表面粗糙度和介质中嵌入的颗粒或成分不均匀性所导致。根据ASTMD1003-11号标准，雾度可被定义为偏转角度大于2.5度的透射光的比例。在各种实施例中，导电纳米线层的雾度为不超过10％、不超过8％、不超过5％、不超过2％或者不超过1％、不超过0.5％或不超过0.1％(例如0.1％至5％或者0.5至2％)。对于导电纳米线层沉积或层合(例如涂布)在基板(例如透明基板)上的透明导体来说，整个结构的雾度可比成份纳米线层的雾度轻微升高。可与导电纳米线层和基板结合存在的其他层，诸如粘合剂层、防反射层、防眩光层，可改善或减小包含纳米线层的透明导体的总雾度。在各种实施例中，包含沉积或层合在基板上的导电纳米线层的透明导体的雾度可为不超过10％、不超过8％、不超过5％、不超过2％或者不超过1％、不超过0.5％或不超过0.1％(例如0.1％至5％或者0.5至2％)。“清晰度”是偏转角度小于2.5度的透射光的比例。

可以通过改变导电纳米线层16与其组成材料(诸如纳米线)的某些属性来定制该层的薄层电阻、透射率和雾度。对于纳米线，可在以下方面对其进行改变：(例如)组分(例如银、铜、铜-镍合金、金、钯)、长度(例如1微米、10微米、100微米或大于100微米)、横截面尺寸(例如直径为10纳米、20纳米、30纳米、40纳米、50纳米、75纳米或大于75纳米)。对于包含纳米线的导电层，可(例如)对其其他组分(例如纤维素粘结剂、加工助剂诸如表面活性剂、或者电导增强剂诸如导电聚合物)或者其纳米线面密度(例如，每平方毫米大于10、每平方毫米大于100、每平方毫米大于1000、或者甚至每平方毫米大于10000)进行改变。因此，导电层或纳米线层的薄层电阻可为小于1,000,000Ohm/Sq、小于1,000Ohm/Sq、小于100Ohm/Sq、或甚至小于10Ohm/Sq(例如，1Ohm/Sq至1,000Ohm/Sq、10Ohm/Sq至500Ohm/Sq、20Ohm/Sq至200Ohm/Sq、或者25至150Ohm/Sq)。导电层或纳米线层的透射率可为至少80％，并且可高达99.9％(例如90％至99.9％、95％至99.5％、或97.5％至99％)。导电层或纳米线层的雾度可为不超过10％、不超过8％、不超过5％、不超过2％或者不超过1％、不超过0.5％或不超过0.1％(例如0.1％至5％或者0.5至2％)。

再次参见图1，将抗蚀基质材料图案施加到导电纳米线层16，以在基板14上生成一个或多个暴露导电纳米线层的第一区域17和一个或多个抗蚀基质材料第二区域22(例如，触摸屏的电路图案)。可(例如)通过印刷将抗蚀基质材料20施加到导电纳米线层16或在导电纳米线层16上图案化，并且一旦这样施加，会使导电纳米线层在基板上更强地附着或被更有力地保护。

在某些实施例中，基质材料20包括聚合物，并且期望是光学透明的聚合物。合适的聚合物抗蚀基质材料的例子包括但不限于：聚丙烯酸类诸如聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和聚碳酸酯(PC))、具有高度芳香性的聚合物，诸如酚醛树脂或甲酚-甲醛聚苯乙烯、聚乙烯基甲苯、聚乙烯二甲苯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚硫化物、聚砜、聚亚苯基和聚苯醚、聚氨酯(PU)、环氧树脂、聚烯烃(例如聚丙烯、聚甲基戊烯和环烯)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、纤维素、硅酮和其他含硅聚合物(例如聚倍半硅氧烷和聚硅烷)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙酸盐、聚降冰片烯、合成橡胶(例如EPR、SBR、EPDM)和含氟聚合物(例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚六氟丙烯)、氟代烯烃和烃类烯烃共聚物(例如)以及无定形氟碳聚合物或共聚物(例如旭硝子公司的或杜邦公司的AF)。

在其他实施例中，抗蚀基质材料20包括预聚物。“预聚物”是指可聚合和/或交联生成本文所述的聚合物基质的单体混合物或者低聚物或部分聚合物的混合物。根据期望的聚合物基质选择合适的单体或部分聚合物在本领域技术人员的知识范围内。

在一些实施例中，预聚物是光固化型的，即预聚物在暴露于照射时发生聚合和/或交联。可通过将基于光固化型预聚物的抗蚀基质材料的选择区域暴露于照射，或者通过将预聚物选择性放置在基板上并随后均匀地暴露于照射，来将抗蚀基质材料图案化。在其他实施例中，预聚物是热固化型的，其可通过类似的方式被图案化，即暴露于热源而不是暴露于照射。

通常，抗蚀基质材料20作为液体涂覆。抗蚀基质材料可任选地包含溶剂(例如在涂覆过程中)。任选地，可在涂覆过程中，例如在其上涂布可剥离聚合物层之前，将溶剂移除。可使用任何可有效溶剂化或分散基质材料的非腐蚀性溶剂。合适的溶剂的例子包括水、醇、酮、醚、四氢呋喃、烃(例如环己烷)或芳香族溶剂(苯、甲苯、二甲苯等)。溶剂可为挥发性的，具有不超过200℃、不超过150℃或不超过100℃的沸点。

在一些实施例中，抗蚀基质材料20可包含交联剂、聚合引发剂、稳定剂(包括例如抗氧化剂和用于延长产品寿命的紫外线稳定剂以及用于延长保质期的聚合抑制剂)、表面活性剂等等。在一些实施例中，基质材料20可还包含抗蚀剂。在一些实施例中，抗蚀基质材料本身是导电的。例如，基质可包含导电聚合物。导电聚合物在本领域是已知的，包括但不限于聚苯胺、聚噻吩和聚二乙炔。

在一些实施例中，抗蚀基质材料具有约10纳米至约300纳米、约20纳米至约200纳米、约40纳米至约200纳米、或者约50纳米至约200纳米的厚度。

在一些实施例中，抗蚀基质材料具有介于约1.30和2.50之间、介于约1.40和1.70之间、或介于约1.35和1.80之间的折射率。

抗蚀基质材料20可增加导电纳米线层16的完整性，并可促进导电纳米线层16更好地粘附到基板14的表面15上。

通常，抗蚀基质材料20是光学透明的材料。如果某种材料在可见光区(400nm-700nm)的透光率为至少80％，那么认为该材料是光学透明的。除非另外指明，本文所述的所有层(包括基板)优选地为光学透明的。抗蚀基质材料的光学清晰度通常是由多种因素决定的，包括但不限于：折射率(RI)、厚度、光滑度、RI在整个厚度上的一致性、表面(包括介面)反射、以及由表面粗糙度和/或嵌入的颗粒导致的散射。

如上所述，可在选定区域将抗蚀基质材料20固化和/或硬化成保护层，从而在导电纳米线层16上形成图案。“固化”是指将单体或部分聚合物(例如包含少于150个单体单元的低聚物)聚合或交联以形成固体聚合物基质的工艺。合适的聚合或交联条件在本领域是已知的，包括例如加热单体、使用可见光或紫外(UV)光、电子束照射单体，等等。作为另一种选择，“硬化”可通过在干燥抗蚀基质材料的过程中移除溶剂而(例如)未聚合或交联所引起。

通过合适的图案化工艺使抗蚀基质材料20图案化。合适的图案化工艺包括消减法，诸如光刻法(其中抗蚀基质材料是光致抗蚀剂)。合适的图案化工艺还包括直接印刷。如上所述，在下一道工序之前执行已印刷光致抗蚀剂的硬化或固化。合适的印刷机或图案化方法是已知的，包括示出的柔性版印刷机、凹版印刷、喷墨印刷、丝网印刷、喷涂、针涂、光刻法图案化以及胶版印刷。

合适的图案包括其最小尺寸(无论是宽度还是长度)大于0微米，诸如大于0.001微米且小于1微米、小于10微米、小于100微米、小于1mm、或小于10mm的特征。特征尺寸的任何上限仅由其上发生印刷的基板的尺寸所限制。在卷绕法印刷中，幅材的纵向尺寸实际上是不确定的。这些特征可呈现可被图案化的任何形状，诸如星形、正方形、矩形或圆形。通常这些特征将为对触摸敏感的平行线或网格，以用作触摸屏的部件。

参见图2，将可剥离聚合物材料30施加在基板14上的导电纳米线层16和抗蚀剂层20上方(涂布到或者例如通过印刷图案化到基板14上的一个或多个导电纳米线层16的区域上)。一旦这样施加，可剥离聚合物材料30使得导电纳米线层16可被剥离(例如，在可剥离聚合物材料30被图案化的一个或多个区域)。一般来讲，施加到导电纳米线层16的可剥离聚合物材料30对基板的粘附力小于对施加到涂布在基板上的同一导电纳米线层的抗蚀基质材料的粘附力。一般来讲，施加到抗蚀基质材料20(该抗蚀基质材料20施加到导电纳米线层16)的可剥离聚合物材料30对抗蚀基质材料20的粘附力小于抗蚀基质材料对导电纳米线层16的粘附力。

合适的可剥离聚合物材料易于涂布和附着到导电纳米线层16，同时不会过度地附着到基板14或抗蚀基质材料20，以使得层30可从抗蚀基质材料20和基板14两者剥离。可剥离聚合物层30的化学成分的选择取决于基板14、抗蚀基质材料20以及导电纳米线层16的具体成分的选择。

一种合适的可剥离聚合物层包含聚乙烯醇(PVA)。在一些实施例中发现，分子量为大约8,000至9,000Da的PVA是优选的。含有PVA的合适的商购涂层组合物为购自伊利诺伊州罗灵梅多斯的麦德美柯图泰公司(MacDermidAutotype,Inc.,RollingMeadows,IL)的MacDermid’sPrint&Peel。PrintandPeel是一种水基可丝网印刷清漆，设计用于选择性地印刷到一系列表面抛光件上，用作易于移除的保护掩模。令人惊奇的是，人们发现这种组合物对纳米线层16的附着力足以将其从基板14的不期望区域完全移除，并容易留下由抗蚀图案26覆盖的纳米线层，该纳米线层在随后的剥离操作中附接至基板。

另一种可商购的可剥离聚合物材料为可购自堪萨斯州肖尼的丽色达油墨技术(NazdarInkTechnologies,Shawnee,KS)的Nazdar303440WB水基可剥胶。另一种合适的可剥离聚合物层可通过将聚乙烯醇(PVA)和可购自联合碳化物公司的X-114(或其他合适的表面活性剂)以及去离子水混合来配制。一种合适的配方可包含20重量％的PVA(分子量8,000至9,000Da)、2重量％的TritonX-114以及余量的去离子水。

优选地，可剥离聚合物层30以液态被递送至抗蚀基质材料20图案化的基板14上。通过将可剥离聚合物层形成液体施加到抗蚀基质材料图案化的基板上，形成可剥离聚合物层30。通过涂布机施加后，可任选地使用烘干器来硬化或固化可剥离聚合物层30。使用已知的涂覆方法，诸如狭槽涂布、凹版涂布、辊涂、灌涂、缺口棒涂、喷涂、热压缩层合或真空层合，将可剥离聚合物层形成液体施加到基板。

如图1所示，具有导电纳米线层16和抗蚀基质材料图案20的基板15的表面包括：i)一个或多个暴露导电纳米线层16的第一区域17，和ii)一个或多个由抗蚀基质材料覆盖的导电纳米线层的第二区域22。一般来讲，抗蚀基质材料区域相对于暴露导电纳米线层区域是凸起的。一般来讲，抗蚀基质材料区域和暴露导电纳米线层区域之间的边界处存在浮雕的变化。此类浮雕变化的一个例子是暴露导电层区域和抗蚀基质材料的抗蚀基质材料区域之间的阶跃边缘。该阶跃边缘可具有高度(接近上述例子中抗蚀基质材料的厚度)，并且它可具有横向范围(例如距离，大致在平行于基板的存在该阶跃边缘的平面上)。根据该浮雕的变化，并根据抗蚀基质材料和暴露导电层区域的面内几何结构(例如形状和尺寸)，使用可剥离聚合物层接触到基本上整个暴露导电材料表面可具有挑战性。如果暴露导电纳米线层区域的一部分未接触可剥离聚合物层，那么在随后的剥离步骤中，该部分可能无法成功移除或者以高图案保真度移除。因此，在一些实施例中，将可剥离聚合物形成液体层涂覆到抗蚀基质材料图案化的基板上，其中暴露导电层的至少50％、优选地至少75％、更优选地至少90％、更优选地至少95％、更优选地至少99％、最优选地至少100％与可剥离聚合物层材料接触。

关于被递送到抗蚀基质材料图案化的基板上的可剥离聚合物层形成液体，其可为聚合物溶液、聚合物分散体、单体溶液、单体、单体混合物或熔体。该液体可包括微量的次要组分(例如光引发剂、表面活性剂、粘度调节剂)。可剥离聚合物层不是以固体形式(例如粘弹性固体，诸如交联的压敏粘合剂，该粘合剂表现出明显的将限制粘合剂与暴露纳米线材料区域中暴露的导电材料或纳米线材料之间接触程度的屈服应力)递送。涂覆液态的可剥离层使得从抗蚀基质材料图案化的基板上剥离可剥离聚合物层之后，导电层或纳米线层被高分辨率(高保真)图案化。

可根据将用于将可剥离聚合物层形成液体递送到抗蚀基质材料图案化的基板的涂覆方法，来选择可剥离聚合物层形成液体的粘度。例如，对于聚合物溶液、单体或单体溶液的狭槽涂布、辊涂、凹版涂布、灌涂、缺口棒涂或喷涂：粘度可为介于1cps和10,000cps(0.001和10Pa-s)之间、优选地介于10cps和2,500cps(0.01和2.5Pa-s)之间。对于聚合物熔体的热压缩层合或真空层合，粘度可为介于10,000cps和100,000,000cps(10Pa-s和100Pa-s)之间。可剥离聚合物层形成液体优选地具有零屈服应力。一些可用的可剥离聚合物层形成液体可具有非常低的屈服应力，优选地小于100Pa、更优选地小于50Pa、甚至更优选地小于5Pa、甚至更优选地小于1Pa。

可剥离聚合物层30在基板的第一主表面的至少一部分上是基本连续的，并且有利地在第一主表面面积的至少50％、60％、70％、80％或90％上是基本连续的。可剥离聚合物层可以离散的块或矩形施加，在离散的块或矩形之间留有未涂布的基板区，这些块或矩形具有与制作的预期触摸屏总尺寸相似的尺寸。所谓“基本连续的”是指可剥离聚合物层施加在多个图案化的抗蚀基质材料线、迹线或离散特征上方，使得可剥离聚合物层不仅覆盖图案化的抗蚀基质材料20，还覆盖图案化的抗蚀基质材料之间存在的导电纳米线层16。通常，在基板的至少一些部分，但不一定在基板的整个宽度或长度上，以均匀厚度且连续涂布可剥离聚合物材料。例如，可使用可剥离聚合物材料涂布基板的中间部分，而各边缘的条带或边界保留不涂布。

本文所述的方法具有若干优点。首先，从液体浇铸可剥离聚合物层，可以在可剥离聚合物层和导电纳米线层之间建立非常紧密的接触。其次，这种紧密接触防止在移除可剥离聚合物层后，导电纳米线层被移除的部分落在基板上，这样就避免了污染基板，这种污染可能引起产品产率大幅降低。最后，在覆涂步骤后，可剥离聚合物层在运输、搬动和转换操作过程中可保持在原位用作保护膜，而无需在犯错之后使用额外的衬垫，使用激光烧蚀对导电性纳米线材料进行图案化便属于这种情况。

施加足够厚的可剥离聚合物层以同时覆盖图案化的抗蚀基质材料20和导电纳米线层16。可剥离聚合物层的典型厚度从约2μm至约10μm、或从10μm至25μm、或从25μm至100μm。施加可剥离聚合物层后，根据需要将该层硬化或固化。可使用任选的烘干机来加快硬化或固化过程。较薄的可剥离聚合物材料层是优选的，因为该层越薄，从涂层组合物去除溶剂所需的能量就越少，导致干燥更快，因此处理时间更短。在一些实施例中，可任选地将预掩模(图2中未示出)层合至可剥离聚合物层30的表面，以在剥离步骤中提供机械支撑。现在参见图3，可剥离聚合物层30被剥离。可通过各种各样的技术移除可剥离聚合物层30，诸如将具有全部已施加层的基板14通过分层辊隙(图3中未示出)。可剥离聚合物层30连同附接的处于基板上未受图案化的(例如，印刷的)抗蚀基质材料20保护区域的导电纳米线材料16从基板14被移除。从基板14剥离掉可剥离聚合物层30会移除基板选定区域上的导电纳米线材料16，从而形成图案化的纳米线层，在该层中，留在基板14上的纳米线层的各区域由抗蚀基质材料20覆盖。

图3A示出移除可剥离聚合物层之后，由抗蚀基质材料20覆盖的导电纳米线层16的区域的放大示意性剖视图。源于纳米线层16的多根纳米线13跨界进入抗蚀基质材料20中。纳米线13从导电纳米线层16以及覆盖的抗蚀基质材料20中伸出。纳米线13中的至少一些延伸到抗蚀基质材料20上方，并为与导电纳米线层16进一步的电互连提供位点。

参见图4，将导电粘合剂50的层施加至由抗蚀基质材料20覆盖的导电纳米线层16的图案。在一些实施例中，导电粘合剂层50包含使用导电材料54的粘合剂基质52。导电材料54包括但不限于银、金、铜、铝等等金属颗粒或稀松布，以及它们的混合物。导电材料54可通过粘合剂基质52沿z方向(如图4所示)的厚度提供经过粘合剂基质52的导电性。该导电性沿z方向而不是沿其它空间方向，使纳米线层16与电子部件的接触垫之间形成电连接，而不会在纳米线层16或电子部件中的接触垫之间引起不期望的“短路”。粘合剂层50中的导电材料54接触从抗蚀基质材料20伸出的纳米线13，并形成与导电层16中纳米线13的电互连。此电互连继而建立了导电粘合剂层50和导电层16之间的电接触。

导电粘合剂层50可有很大差异，但在一些实施例中包括但不限于以商品名3M各向异性导电膜(3MAnisotropicallyConductiveFilm)5363、7303、7371、7376和7379得自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M,St.Paul,MN)的各向异性导电膜。这些膜包含具有导电颗粒的粘合剂基质。在一些实施例中，粘合剂基质选自丙烯酸粘合剂、环氧树脂粘合剂、有机硅粘合剂，或它们的混合物或组合。在各种实施例中，导电颗粒包括但不限于银、金、铜、铝等等和它们的混合物，以及具有由例如银、金、铜、铝和它们的混合物和组合制成的导电涂层的其他金属或绝缘颗粒(例如，聚合物)。

在一些实施例中，导电粘合剂具有约10微米至约50微米的厚度，而且在可剥离衬垫上供应。一旦移除衬垫，就可采用热、压力或它们的组合将导电粘合剂粘结到电子部件。在一些实施例中，可在约140℃至约170℃的温度和约1至2MPa的粘结压力下粘结导电粘合剂。

在另一个实施例中，导电粘合剂层为导电转移带。转移带的第一主表面上涂布有第一导电粘合剂(诸如上述粘合剂)层，并且转移带的第二相对面上涂布有第二导电粘合剂(诸如上述粘合剂)层，第二导电粘合剂与第一导电粘合剂可以是相同或不同的。合适的导电转移带的例子包括但不限于以商品名3M导电粘合剂转移带(3MElectricallyConductiveAdhesiveTransferTape)8703、9703、9704和9705得自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M,St.Paul,MN)的转移带。这些粘合剂转移带包括装载有银颗粒的丙烯酸类压敏粘合剂基质，并且可沿z方向穿过粘合剂基质导电。

在各种示例性实施例中，这些转移带具有约0.05mm至约0.55mm、约0.05mm至约0.10mm，或约0.05mm至约0.127mm的厚度。

再次参见图4，可沿箭头A的方向移动包括金属触点62(例如，导电垫)的电子部件60，直到金属触点62接合导电粘合剂层50。这种物理接合建立了电子部件60和粘合剂层50之间的电连接，继而建立了粘合剂层50和导电纳米线层16之间的电连接。

经由粘合剂层50将纳米线层16和电子部件60直接粘结，这减少了对电子部件60的金属触点62和透明纳米线层16之间的任何其他中间导电糊剂或印刷导体的需求，从而简化了电子组件的构造。

根据预期用途，电子部件可有很大差异，在一些实施例中包括柔性电路、印刷电路板(PCB)、玻璃面板，或导线图案。

电子部件60上的触点62接合导电粘合剂层50，形成如图5所示的层合电子组件构造70。电子组件70包括基板14，在该基板的表面15上具有包括纳米线13的导电层16。导电纳米线层16覆盖有抗蚀基质材料20，该抗蚀基质材料还包括伸出的纳米线13。伸出的纳米线13接触导电粘合剂层50中的导电材料54，粘合剂基质52将电子部件60粘结到基板14。导电粘合剂层50中的导电材料54接触电子部件60上的金属触点62，从而确保了电子部件60和导电层16之间良好的电互连。

现在参见图6，在另一个实施例中，一旦将包括纳米线的导电层116涂布到基板114上，就可采用可剥离聚合物材料130在该层上施加图案(通常是与触摸屏的电路图案互补的图案)，从而在基板上产生一个或多个暴露纳米线层的第一区域117和一个或多个可剥离聚合物材料的第二区域132。

通过合适的图案化工艺使可剥离聚合物材料130图案化。合适的图案化工艺包括消减法，诸如光刻法(其中可剥离聚合物材料是光致抗蚀剂)。对于可剥离聚合物材料，优选的图案化工艺包括直接印刷。如上所述，在下一道工序之前执行可剥离聚合物材料130的硬化或固化。合适的印刷机或图案化方法是已知的，包括示出的柔性版印刷机、凹版印刷、喷墨印刷、丝网印刷、喷涂、针涂、光刻法图案化以及胶版印刷。

合适的图案包括其最小尺寸(无论是宽度还是长度)大于0微米，诸如大于0.001微米且小于1微米、小于10微米、小于100微米、小于1mm、或小于10mm的特征。特征尺寸的任何上限仅由其上发生印刷的基板的尺寸所限制。在卷绕法印刷中，幅材的纵向尺寸实际上是不确定的。这些特征可呈现可被图案化的任何形状，诸如星形、正方形、矩形或圆形。通常这些特征将为对触摸敏感的平行线或网格，以用作触摸屏的部件。

一旦将可剥离聚合物材料(可剥离聚合物层)132的图案施加到导电纳米线层116，就可在下一步骤中使用该图案来将层116图案化。将可剥离聚合物材料从基板上剥离时，会移除基板132的一个或多个第二区域中的导电纳米线层，从而形成图案化的导电纳米线层。

现在参见图7，该图中已移除可剥离聚合物层，这也连带移除了该可剥离聚合物层下方区域的导电纳米线层116。在其上没有将可剥离聚合物材料图案化的区域，导电纳米线层116保留在基板114上。这样，在剥离步骤中，衬垫不会将导电纳米线层的暴露区域从基板移除。移除可剥离聚合物层后，可如上所述地施加导电粘合剂层，以将导电纳米线层116电连接到电子设备。

参见图8，它示出了触摸屏组件200的一个例子，该触摸屏组件包括与玻璃层214相邻的LCD层272，玻璃层214为电子组件构造270提供了基板(参见图5)。电子组件构造270包括导电纳米线层216，该层经由导电粘合剂层250电连接到柔性电路260(参见图5)。柔性电路260上的电迹线280将组件200连接到显示设备(诸如计算机、移动电话、平板电脑等等)的部件。覆盖电子组件构造270的柔性透明表面276提供了与显示设备用户的交互点。

实例

将由95重量％的ClearOhmTMInk-NG4-02(购自加利福尼亚州森尼韦尔市的坎布利欧斯技术公司(CambriosTechnologiesCorporation,Sunnyvale,CA))和5重量％的异丙醇(购自密苏里州圣路易斯市的西格玛奥德里奇公司(SigmaAldrich,St.Louis,MO))组成的混合物在1升的透明瓶中搅拌混合，得到下文称为纳米线制剂的涂布制剂。

使用狭缝模具在5密耳(0.13mm)厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板(购自特拉华州威尔明顿市杜邦公司(Dupont,Wilmington,DE)的MelinexST-504薄膜)上涂布6英寸(15cm)宽的纳米线制剂，目标是10英尺(3m)/分钟的幅材速度下大约15.0μm的预计量湿膜厚度，从而在基板上形成纳米线层。然后在空气喷射炉中将纳米线层加热至105℃，持续大约2分钟，得到经涂布的且干燥透明的导电纳米线层。

使用美国马里兰州哥伦比亚市的毕克加德纳公司(BYKGardnerUSA,Columbia,MD)的HazeGardPlus测量了纳米线层和基板的透光率和雾度，测定值分别为92.2％和1.4％。采用双点探针测量法测定了薄层电阻，测得为介于50Ohms/Sq和75Ohms/Sq之间。

使用图案化光聚合物压模通过柔性版印刷，将含有2.5重量％UV固化型印刷油墨(购自伊利诺伊州巴达维亚市的北美富林特集团印刷媒体(FlintGroupPrintMediaNorthAmerica,Batavia,IL))和97.5重量％甲乙酮(MEK)的混合物作为图案沉积到由纳米线涂布的基板上。所印刷的图案由沿着幅材纵向方向宽3mm、间距为6mm的阵列组成，用于制备该图案的柔性版工具是由明尼苏达州明尼阿波利斯市的SouthernGraphicsSystems(SGS,Minneapolis,MN)基于限定该图案的图像而制造的。使用1.0BCM/平方英寸的网纹辊以10m/分钟的速度印刷抗蚀基质材料(额定得到大约0.3至2.0微米的湿涂层)。将混合物通过空气喷射炉以使MEK蒸发，使用236瓦特/cm²的FusionH灯(购自辐深紫外线系统公司公司(FusionUVSystems,Inc.))在氮气吹扫气氛中对所得图案化的UV可固化层进行高强度紫外线照射。

制备了含有99重量％的MacDermidPrintandPeel(购自科罗拉多州丹佛市麦德美公司(MacDermidInc.,Denver,CO))和1.0重量％的TritonX-114表面活性剂(购自密苏里州圣路易斯市的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO))的混合物，将该混合物用作可剥离聚合物层。使用#14Meyer棒(购自纽约州韦伯斯特的R.D.Specialties公司(R.D.Specialties,Webster,NY))将可剥离聚合物组合物涂布在得自上一步骤的图案化抗蚀剂上，然后放入烘箱中干燥2分钟。一旦可剥离涂层干燥并冷却至室温，就将膜从基板上剥离，使得其连带着揭离了未受所印刷抗蚀剂保护的区域中的纳米线。

将两层3M8703导电粘合剂转移带(3M8703ElectricallyConductiveAdhesiveTransferTape)施加到10个3mm宽的透明电极的相对连接端。然后将两个图案化的弯曲铜尾线与图案化的透明电极对准，并层合至暴露的3M8703导电粘合剂。然后使用Kiethly万用表测试该柔性电路，演示该柔性电路端部之间的绝缘引线和导电引线，从而确认透明导体和图案化透明纳米线层之间的直接尾线结合。

上文描述了本发明的各种实施例。这些实施例以及其他实施例均在如下权利要求书的范围内。

Claims (22)

1.一种制备电子组件的方法，包括：

将导电粘合剂施加到抗蚀剂层，所述抗蚀剂层覆盖基板上的图案化导电纳米线层；以及

将电子部件的电触点与所述导电粘合剂接合，以在所述电子部件和所述导电纳米线层之间提供电连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电粘合剂包括具有金属颗粒的粘合剂层。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述金属颗粒选自银、金、铜、铝以及它们的组合。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述导电粘合剂包括丙烯酸类压敏粘合剂、热粘结的粘合剂，或它们的组合。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述抗蚀剂层具有约10纳米至约300纳米的厚度。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述抗蚀剂层具有约40纳米至约200纳米的厚度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述抗蚀剂层具有约1.30至约2.50的折射率。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述导电粘合剂包括胶带。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中通过以下操作制备所述基板上的所述图案化导电纳米线层：

在基板上涂布包括纳米线的导电层；

利用抗蚀基质材料在所述导电层上施加图案，以在所述基板上产生一个或多个暴露导电层的第一区域和一个或多个抗蚀基质材料的第二区域；

硬化或固化所述抗蚀基质材料；

在所述图案上涂敷可剥离聚合物层；

硬化或固化所述可剥离聚合物层；

从所述基板上剥离所述可剥离聚合物层；以及

从所述基板的所述一个或多个第一区域移除所述暴露导电层，以在所述基板上形成图案化的导电层，其中所述图案化导电层包括由抗蚀基质材料覆盖的纳米线。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中通过以下操作制备所述基板上的所述图案化导电纳米线层：

在基板上涂布包括纳米线的导电层；

利用可剥离聚合物液体形成层在所述导电层上施加图案，以在所述基板上产生一个或多个暴露导电层的第一区域和覆盖有所述可剥离聚合物液体形成层的一个或多个第二区域；

将所述可剥离聚合物液体形成层硬化或固化成可剥离聚合物层；以及

从所述基板剥离所述可剥离聚合物层并移除所述导电层在所述基板的所述一个或多个第二区域中的部分，以在所述基板上形成图案化的导电层。

11.根据权利要求1所述的方法，其中通过以下操作施加所述导电粘合剂：

将转移带的第一侧施加到所述抗蚀剂层，所述抗蚀剂层覆盖基板上的所述图案化导电纳米线层，其中所述转移带的所述第一侧包括第一导电粘合剂层，所述第一导电粘合剂层包括含有金属颗粒的粘合剂基质，其中所述粘合剂基质包括压敏粘合剂、热粘结的粘合剂或它们的组合，并且其中所述金属颗粒接触从所述抗蚀剂层伸出的纳米线；

将电子部件的金属触点与所述转移带的与所述第一侧相背的第二侧上的导电粘合剂层接合，以在所述电子部件和所述导电纳米线层之间提供电连接。

12.一种电子组件，包括：

基板，所述基板上包括导电纳米线图案，其中所述导电纳米线由抗蚀基质材料层覆盖；

位于所述抗蚀基质材料层上的导电粘合剂；和

电子部件的电触点，所述电触点与所述导电粘合剂接触。

13.根据权利要求12所述的电子组件，其中所述抗蚀基质材料具有约10纳米至约300纳米的厚度。

14.根据权利要求12所述的电子组件，其中所述抗蚀基质材料具有约40纳米至约200纳米的厚度。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的电子组件，其中所述导电粘合剂包括转移带，并且其中所述转移带包括第一侧和与所述第一侧相背的第二侧，所述第一侧上具有接触所述抗蚀基质材料层的第一导电粘合剂层，其中所述第二侧包括接触所述电子部件的所述电触点的第二导电粘合剂层。

16.根据权利要求15所述的电子组件，其中所述第一导电粘合剂层包括粘合剂基质，所述粘合剂基质包含金属颗粒，其中所述粘合剂包括压敏粘合剂、热粘结的粘合剂以及它们的组合，并且其中所述第一导电粘合剂层中的所述金属颗粒接触从所述导电图案和所述抗蚀基质材料伸出的纳米线。

17.根据权利要求16所述的电子组件，其中所述金属颗粒包括银、金、铜、铝以及它们的组合。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的电子组件，其中所述电子部件包括柔性电路。

19.一种根据权利要求1至11中任一项所述的方法制备的电子组件。

20.一种触摸屏显示器，包括：

液晶显示器；

电子组件，所述电子组件包括：

位于所述液晶显示器上的玻璃基板，其中所述玻璃基板上包括导电纳米线图案，其中所述导电纳米线由抗蚀基质材料层覆盖；

位于所述抗蚀基质材料层上的导电粘合剂；和

柔性电路的电触点，所述电触点与所述导电粘合剂接触；和

覆盖所述电子组件的柔性透明表面。

21.根据权利要求20所述的显示器，其中所述第一导电粘合剂层包括装载有金属颗粒的粘合剂基质，其中所述粘合剂包括压敏粘合剂、热粘结的粘合剂以及它们的组合，并且其中所述第一导电粘合剂层中的所述金属颗粒接触从所述导电图案伸出并进入所述抗蚀基质材料的纳米线。

22.根据权利要求20至21中任一项所述的显示器，其中所述抗蚀基质材料具有约10纳米至约300纳米的厚度。