CN111534802B - 柔性复合膜及其制备方法、电子器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性复合膜及其制备方法、电子器件,该柔性复合膜包括柔性基材、第一过渡层、第二过渡层和铜层,第一过渡层位于柔性基材上,第一过渡层含有ATO及In中的至少一种,第二过渡层位于第一过渡层上,第二过渡层含有金、金的氧化物、铟、铟的氧化物、铂、铂的氧化物、银、银的氧化物、铝和氧化铝中的至少一种;铜层位于第二过渡层远离第一过渡层的一侧。上述柔性复合膜的铜层不易脱落。
Description
技术领域
本发明涉及复合膜技术领域,特别是涉及一种柔性复合膜及其制备方法、电子器件。
背景技术
随着科技的发展,柔性电子器件越来越受到大家的重视,柔性电子器件在存在一定范围的形变(弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸)条件下仍可工作。
柔性电子(Flexible Electronics)是一种技术的通称,是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性基板上的新兴电子技术。柔性电子(Flexible Electronics)涵盖有机电子、塑料电子、生物电子、纳米电子、印刷电子等,包括RFID、柔性显示、有机电致发光(OLED)显示与照明、化学与生物传感器、柔性光伏、柔性逻辑与存储、柔性电池、可穿戴设备等多种应用。
一般地,柔性电子器件包括柔性基底和层叠于其上的铜层,但柔性基底与铜层的结合力往往较弱,铜层十分容易从柔性基底上脱落,影响柔性电子器件的使用。
发明内容
基于此,有必要提供一种铜层不易脱落的柔性复合膜。
此外,还有必要提供一种铜层不易脱落的柔性复合膜的制备方法及包括上述柔性复合膜的电子器件。
一种柔性复合膜,包括:
柔性基材;
第一过渡层,位于所述柔性基材上,所述第一过渡层含有ATO及In中的至少一种;
第二过渡层,位于所述第一过渡层上,所述第二过渡层含有金、金的氧化物、铟、铟的氧化物、铂、铂的氧化物、银、银的氧化物、铝和氧化铝中的至少一种;
铜层,位于所述第二过渡层远离所述第一过渡层的一侧。
上述包括柔性基材、第一过渡层、第二过渡层和铜层。通过在柔性基材和铜层之间设置具有良好延展性的第一过渡层和第二过渡层,提高了铜层与柔性基材之间的结合力,使得铜层不易从柔性基材上脱落,提高柔性复合膜的抗弯折能力。
在其中一个实施例中,所述第二过渡层的厚度为10nm~1000nm;及/或,所述第一过渡层的厚度为10nm~1000nm。
在其中一个实施例中,所述第一过渡层的材料为ATO,所述ATO包括SnO2和Sb2O3,SnO2和Sb2O3的质量之比为(10:90)~(50:50)。
在其中一个实施例中,所述柔性基材为聚酰亚胺薄膜、聚乙烯薄膜、聚酯薄膜、环烯烃聚合物薄膜、液晶聚合物薄膜及聚二甲基硅氧烷薄膜中的一种。
在其中一个实施例中,所述铜层为图案化的铜层。
一种柔性复合膜的制备方法,包括以下步骤:
在柔性基材上形成第一过渡层,所述第一过渡层含有ATO及In中的至少一种;
在所述第一过渡层上沉积第二过渡层,所述第二过渡层含有金、金的氧化物、铟、铟的氧化物、铂、铂的氧化物、银、银的氧化物、铝和氧化铝中的至少一种;
在所述第二过渡层远离所述第一过渡层的一侧沉积铜,得到铜层。
在其中一个实施例中,采用磁控溅射在所述第二过渡层上沉积所述铜层,所述第二过渡层的温度不超过30℃,所述磁控溅射的功率不超过1kW;及/或,
采用磁控溅射在所述第一过渡层上沉积所述第二过渡层,所述第一过渡层的温度不超过30℃,所述磁控溅射的功率不超过1kW。
在其中一个实施例中,所述在柔性基材上形成第一过渡层的步骤包括:将所述柔性基材浸泡在ATO溶液中。
在其中一个实施例中,在所述第二过渡层远离所述第一过渡层的一侧沉积铜而得到铜层的步骤之后,还包括蚀刻所述铜层的步骤。
一种电子器件,包括上述的柔性复合膜或上述的柔性复合膜的制备方法制得的柔性复合膜。
附图说明
图1为一实施方式的柔性复合膜的示意图。
附图标记:
10:柔性复合膜;110:柔性基材;120:第一过渡层;130:第二过渡层;140:铜层。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的部分实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本发明公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
请参阅图1,本发明一实施方式提供了一种柔性复合膜10,该柔性复合膜10包括柔性基材110、第一过渡层120、第二过渡层130和铜层140。上述柔性复合膜10通过在柔性基材110和铜层140之间设置第一过渡层120,使第二过渡层130的材料可以在溅射过程中深入第一过渡层120内部,提高第一过渡层120和第二过渡层130的结合力,并且通过在第一过渡层120和铜层140之间设置具有良好延展性的第二过渡层130,提高了第一过渡层120与铜层140之间的结合力,进而提高了铜层140与柔性基材110之间的结合力,使得铜层140不易从柔性基材110上脱落,提高柔性复合膜10的抗弯折能力。
具体地,柔性基材110为聚酰亚胺薄膜(PI薄膜)、聚乙烯薄膜、聚酯薄膜(BOPET薄膜)、环烯烃聚合物薄膜(COP薄膜)、液晶聚合物薄膜(LCP薄膜)及聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS薄膜)中的一种。当然,在其他实施例中,柔性基材110不限于上述,还可以其他常用的柔性基材110。
在其中一个实施例中,柔性基材110的厚度为0.02mm~0.2mm。当然,在其他实施例中,柔性基材110的厚度不限于上述,可以根据需求进行调整。
第一过渡层120位于柔性基材110上,用于提高柔性基材110与第二过渡层130之间的结合力,进一步提高柔性基材110与铜层140之间的结合力,进而使得铜层140更不易从柔性基材110上脱落,抗弯折能力更强。第一过渡层120含有ATO及In中的至少一种。
在其中一个实施例中,第一过渡层120的材料为ATO。ATO材料硬度较低,后续制备的膜层可以有效地与ATO结合,同时ATO具有较好的导电性,避免使用油性材料导致柔性基材110不导电。进一步地,ATO含有SnO2和Sb2O3,SnO2和Sb2O3的质量之比为(10:90)~(50:50)。
在其中一个实施例中,第一过渡层120的厚度为10nm~1000nm。优选地,第一过渡层120的厚度为500nm~800nm。在其中一个实施例中,第一过渡层120的厚度为100nm~1000nm。
第二过渡层130位于第一过渡层120上,用于提高柔性基材110与铜层140之间的结合力。
在其中一个实施例中,第二过渡层130含有金、金的氧化物、铟、铟的氧化物、铂、铂的氧化物、银、钨的氧化物、铝、氧化铝中的至少一种。
在其中一个实施例中,第二过渡层130含有金、铟、铂、银和铝中的至少一种。
在其中一个实施例中,第二过渡层130含有金、铟、铂和银中的至少一种。
在其中一个实施例中,第二过渡层130含有金的氧化物、铟的氧化物、铂的氧化物、钨的氧化物和氧化铝中的至少一种。
在其中一个实施例中,第二过渡层130含有金的氧化物、铟的氧化物、铂的氧化物、钨的氧化物和氧化铝。
在其中一个实施例中,第二过渡层130的厚度为10nm~1000nm。进一步地,第二过渡层130的厚度为100nm~800nm。更进一步地,第二过渡层130的厚度为120nm、230nm、350nm或500nm。
铜层140位于第二过渡层130远离第一过渡层120的一侧的表面上。
在其中一个实施例中,铜层140为图案化的铜层140。也即是,通过蚀刻将铜层140图案化以形成线路。
在其中一个实施例中,上述柔性复合膜10包括依次层叠的柔性基材110、第一过渡层120、第二过渡层130和铜层140,柔性基材110为聚酰亚胺薄膜,第一过渡层120含第一过渡层120含有SnO2和Sb2O3,SnO2和Sb2O3的质量之比为(10:90)~(50:50),第二过渡层130含有铟的氧化物。进一步地,铜层140为图案化的铜层140。
本发明一实施方式还提供的一种上述柔性复合膜10的制备方法,该柔性复合膜10的制备方法包括以下步骤:
步骤S110、在柔性基材110上形成第一过渡层120。
具体地,将柔性基材110浸泡在ATO溶液中以在柔性基材110上形成第一过渡层120。具体地,柔性基材110的材料和厚度如上述,此处不再赘述。
在其中一个实施例中,ATO溶液含有SnO2和Sb2O3,SnO2和Sb2O3的质量之比为(10:90)~(50:50)。
在其中一个实施例中,浸泡的时间不低于30min。优选地,浸泡的时间为30min~120min。
在其中一个实施例中,ATO溶液为水性ATO溶液,ATO溶液的溶剂为水。在另一个实施例中,ATO溶液为油性ATO溶液,ATO溶液的溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇、丁酮和醋酸丁酯中的至少一种。
步骤S120、在第一过渡层120上沉积第二过渡层130。
具体地,在温度不超过30℃的第一过渡层120上磁控溅射沉积第二过渡层130。第二过渡层130的材料如上述,此处不再赘述。根据需要制备的第二过渡层130的材料和厚度选择相应的靶材及制备条件,在含有第一过渡层120的柔性基材110上沉积第二过渡层130即可。例如,第二过渡层130的材料含有金、铟、铂、银和铝时,对应选择金靶、铟靶、铂靶、银靶和铝靶。又例如,第二过渡层130含有金的氧化物、铟的氧化物、铂的氧化物、钨的氧化物和氧化铝时,选择对应的靶材后,在镀膜腔中引入氧气,使得氧气与靶材反应,从而制得对应的氧化物。
将第一过渡层120的温度设为不超过30℃,可以减少基材在磁控溅射的过程中发生形变。具体地,在磁控溅射中,开启冷泵,以使柔性基材110第一过渡层120的温度不超过30℃。进一步地,柔性基材110第一过渡层120的温度为15℃~20℃。
在其中一个实施例中,在柔性基材110第一过渡层120上磁控溅射沉积第二过渡层130的步骤中,磁控溅射的功率为0.1kW~1kW,磁控溅射的时间为5min~60min。进一步地,磁控溅射的功率为0.3kW~0.5kW,磁控溅射的时间为10min~20min。当然,在其他一些实施例中,磁控溅射的功率和时间可以通过实际需要制备的第二过渡层130的厚度进行调整。
在其中一个实施例中,在柔性基材110第一过渡层120上磁控溅射沉积第二过渡层130的步骤中,还包括开启离子源功率小于1kW进行辅助镀膜的操作。离子源功率小于1kW配合冷泵的开启可以有效地防止温度过高,以免柔性基板受热严重变形。
当然,在柔性基材110第一过渡层120上沉积第二过渡层130的方式不限于磁控溅射,还可以本领域常用的其他沉积方式。
步骤S130、在第二过渡层130远离柔性基材110第一过渡层120的一侧沉积铜,得到铜层140。
具体地,采用磁控溅射法在第二过渡层130远离柔性基材110第一过渡层120的一侧沉积铜。
在其中一个实施例中,开启冷泵,使得柔性基材110第二过渡层130的温度不超过30℃。在柔性基材110第二过渡层130的温度不超过30℃的条件下进行磁控溅射。其中,磁控溅射的功率不超过1kW。进一步地,磁控溅射时,柔性基材110第二过渡层130的温度为15℃~20℃。按照上述条件制备铜层140能够使得柔性基材110不易发生形变,从而提高铜层140的附着力,使得铜不易脱落。
在其中一个实施例中,在采用磁控溅射法在第二过渡层130远离柔性基材110第一过渡层120的一侧沉积铜的步骤中,柔性基材110的温度为常温。
在其中一个实施例中,在采用磁控溅射法在第二过渡层130远离第一过渡层120柔性基材110的一侧沉积铜的步骤中,磁控溅射的功率为0.1kW~1kW。进一步地,磁控溅射的功率为0.3kW~0.5kW。
在其中一个实施例中,在采用磁控溅射法在第二过渡层130远离第一过渡层120柔性基材110的一侧沉积铜的步骤中,还包括开启离子源功率小于1kW进行辅助镀膜的操作。离子源功率小于1kW配合冷泵的开启可以有效地防止温度过高,以免柔性基材110受热严重变形。
在其中一个实施例中,在采用磁控溅射法在第二过渡层130远离柔性基材110第一过渡层120的一侧沉积铜的步骤之后,还包括蚀刻铜层140以形成线路的步骤。采用蚀刻使得形成的线路能够达到微纳米级别,提高线路的精准度的同时还进一步减少了金属的使用,进一步地提高了上述柔性复合膜10的性能。
具体地,蚀刻的步骤包括:将具有铜层140的柔性复合膜10按照预设图案曝光,然后显影,蚀刻,得到含有图案化的铜层140的柔性复合膜10。需要说明的是,预设图案可根据实际需求而设计。例如需要制备天线,则根据天线的线路设计预设图案。
在其中一个实施例中,显影的步骤中的显影液为NH4OH。在蚀刻的步骤中,蚀刻溶液为磷酸、硝酸、醋酸和水的混合溶液,磷酸、硝酸、醋酸和水的质量之比为:(45~75):(5~10):(3.5~7.5):(7.5~46.5)。当然,在其他实施例中,显影液和蚀刻溶液的选择不限于上述,可根据具体情况进行调整。
一种电子器件,包括上述柔性复合膜10或上述柔性复合膜10的制备方法制得的柔性复合膜10。
具体地,上述电子器件为有机发光器件。进一步地,铜层140作为电极。
上述电子器件包括上述柔性复合膜10。该柔性复合膜10的铜层140不易从柔性基材110上脱落,使得上述电子器件的性能更稳定。
具体实施例
以下结合具体实施例进行详细说明。以下实施例如未特殊说明,则不包括除不可避免的杂质外的其他组分。实施例中采用药物和仪器如非特别说明,均为本领域常规选择。实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规条件,例如文献、书本中所述的条件或者生产厂家推荐的方法实现。
实施例1~实施例35
(1)将各实施例的柔性基材进行预处理以清洁表面,其中,实施例1~实施例35的基材层均是厚度为0.02mm的聚酰亚胺薄膜。
(2)运用磁控溅射法,在实施例1~实施例4的柔性基材上分别采用如表1所示的镀膜条件沉积铜,得到实施例1~实施例4的含有铜层的柔性复合膜。
(3)运用磁控溅射法,在实施例4~实施例21的柔性基材上分别按照表1所示的第二过渡层的材料选择对应的靶材沉积第二过渡层,并采用磁控溅射法沉积第二过渡层,得到实施例4~实施例21的含有打底层的复合板材。其中,实施例4~实施例21的磁控溅射的功率为1kW,磁控溅射的时间为30min;当然,在沉积实施例18~实施例21的第二过渡层时需通入氧气,以制备各实施例对应的氧化物。然后,采用磁控溅射法,在实施例4~实施例21的含有第二过渡层的柔性基材上分别镀铜,得到各实施例对应的铜层,各实施例的镀铜条件如表1所示。
(4)将实施例22~实施例35的柔性基材在ATO溶液浸泡,ATO溶液由SnO2、Sb2O3和水组成,其中SnO2:Sb2O3:H2O为5:45:50,浸泡时间为60min,浸泡温度为常温,得到各实施例的第一过渡层。在各实施例的第一过渡层上分别采用磁控溅射沉积过镀层,其中各实施例沉积第二过渡层时的磁控溅射功率为0.5kW,磁控溅射的时间为30min。然后在各实施例的第二过渡层上分别沉积铜,得到实施例22~实施例35的铜层。其中各实施例沉积铜层的磁控溅射功率如表1所示,磁控溅射的时间为10h。
(5)采用百格测试(GBT9286-1998)评估实施例1~实施例35的含有铜层的柔性复合膜中铜层的附着力,结果如表1所示。需要说明的是,表1中的冷泵开启能够使得基材在磁控溅射过程中的温度不超过常温。
表1
由表1的实施例14与实施例22、实施例15与实施例23、和实施例16与实施例24可知,第一过渡层可提高柔性基材与铜层之间的结合力。由实施例22与实施例24、实施例23和实施例25可知,开启冷泵使得磁控溅射在较低温度下进行有利于提高柔性基材与铜层之间的结合力。由实施例22和实施例23可知,较低的溅射功率由利于提高柔性基材与铜层之间的结合力。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种柔性复合膜,其特征在于,包括:
柔性基材;
第一过渡层,接触地位于所述柔性基材上,所述第一过渡层含有ATO;
第二过渡层,位于所述第一过渡层上,所述第二过渡层含有金的氧化物、铟、铂、铂的氧化物、银的氧化物和氧化铝中的至少一种;
铜层,位于所述第二过渡层远离所述第一过渡层的一侧;
所述柔性复合膜的制备方法,包括以下步骤:
在所述柔性基材上形成所述第一过渡层;
采用磁控溅射在所述第一过渡层上沉积所述第二过渡层,所述第一过渡层的温度不超过30℃,所述磁控溅射的功率不超过1kW;
采用磁控溅射在所述第二过渡层上沉积所述铜层,所述第二过渡层的温度不超过30℃,所述磁控溅射的功率不超过1kW。
2.根据权利要求1所述的柔性复合膜,其特征在于,所述第二过渡层的厚度为10nm~1000nm;及/或,所述第一过渡层的厚度为10nm~1000nm。
3.根据权利要求1所述的柔性复合膜,其特征在于,所述第一过渡层的材料为ATO,所述ATO包括SnO2和Sb2O3,SnO2和Sb2O3的质量之比为(10:90)~(50:50)。
4.根据权利要求1所述的柔性复合膜,其特征在于,所述柔性基材为聚酰亚胺薄膜、聚乙烯薄膜、聚酯薄膜、环烯烃聚合物薄膜、液晶聚合物薄膜及聚二甲基硅氧烷薄膜中的一种。
5.根据权利要求1所述的柔性复合膜,其特征在于,所述铜层为图案化的铜层。
6.一种柔性复合膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
在柔性基材上形成第一过渡层,所述第一过渡层含有ATO;
在所述第一过渡层上沉积第二过渡层,所述第二过渡层含有金的氧化物、铟、铂、铂的氧化物、银的氧化物和氧化铝中的至少一种;
在所述第二过渡层远离所述第一过渡层的一侧沉积铜,得到铜层;其中:
采用磁控溅射在所述第二过渡层上沉积所述铜层,所述第二过渡层的温度不超过30℃,所述磁控溅射的功率不超过1kW;
采用磁控溅射在所述第一过渡层上沉积所述第二过渡层,所述第一过渡层的温度不超过30℃,所述磁控溅射的功率不超过1kW。
7.根据权利要求6所述的柔性复合膜的制备方法,其特征在于,采用磁控溅射在所述第二过渡层上沉积所述铜层时磁控溅射的功率为0.1kW~1kW;及/或,
采用磁控溅射在所述第一过渡层上沉积所述第二过渡层时,磁控溅射的功率为0.1kW~1kW,磁控溅射的时间为5min~60min。
8.根据权利要求6所述的柔性复合膜的制备方法,其特征在于,所述在柔性基材上形成第一过渡层的步骤包括:将所述柔性基材浸泡在ATO溶液中。
9.根据权利要求6~8任一项所述的柔性复合膜的制备方法,其特征在于,在所述第二过渡层远离所述第一过渡层的一侧沉积铜而得到铜层的步骤之后,还包括蚀刻所述铜层的步骤。
10.一种电子器件,其特征在于,包括权利要求6~9任一项所述的柔性复合膜的制备方法制得的柔性复合膜。
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