TWI245162B - Lithographic imaging with printing members having multiphase laser-responsive layers - Google Patents

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TWI245162B TW91108340A TW91108340A TWI245162B TW I245162 B TWI245162 B TW I245162B TW 91108340 A TW91108340 A TW 91108340A TW 91108340 A TW91108340 A TW 91108340A TW I245162 B TWI245162 B TW I245162B
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1245162 A7 B7 五、發明説明(1 相關申請案‘ 本申請案主張並優先於2〇〇1年3月1曰提出申請之美國臨 時專利申請案序號60/272,6〇9的權利,標題為“附有多個具 有多重相位雷射反應層之印刷構件之微影蝕刻成像 (Lithographic Imaging with Printing Members Having Multiphase Laser.Responsive Layers)”。 發明領娀 本發明係關於印刷裝置及方法,而更具體而言,關於利 用又控的雷射輸出在印刷機或不在印刷機上之微影蝕刻印 刷板架構的成像。 發明背景 在偏移微影蝕刻中,會在一印刷構件上呈現一可印刷的 影像作為吸收油墨(親油(ole〇phlHc))及抑制油墨(厭油 (oleophobic))表面區域的圖樣。當塗佈在該些區域後便可 以將油墨以具有實質真實性的影像式圖樣有效地傳送至該 Z錄媒體。乾式印刷系統所利用的印刷構件的厭墨部分足 以防止油墨以進行其直接的應用。均勻地塗佈在該印刷構 件上的油墨只會以影像式圖樣傳送給該記錄媒體。通常, 該印刷構件會先與稱之為毯覆型圓筒(blanket cyHnder)的一 致的中間表面接觸’接著該圓筒便會將影像印製於紙張或 是其它的記錄媒體上。在典型的饋紙式印刷機系統中,該 記錄媒體係固定·在壓印圓筒上,其會將記錄媒體與該毯覆 型圓筒接觸。 在濕式的微影㈣线中,非成像區域㈣水的,在塗
裝 訂
-4
1245162 五、發明説明(2 θ月J可以先在。玄平板上塗抹一抑制·液(dampening加⑷以 提仏所而要的厭油性。該抑制液可以防止油墨黏附在非成 像區’但是卻又不會影響到成像區的親水特性。 為了避免傳統印刷技術特有的繁項的照相顯影,平板安 裝(plate-mounting)及平板套準⑻价,—)作業業 開I出以數位的形式儲存該影像式圖樣及將該圖樣 直接壓印在該平板上的電子式替代方式。 舉例來說,美國專利案號5,493,971揭示m平μ 構其可以將切除雷射成像技術的優點延伸到傳統的金屬型 的平板中。由於其耐用性及容易製造的因素.,所以這類平 板依舊是大部分印刷工業的標準。如圖i所示,根據專利案 ’的:影蝕刻印刷架構100包括一結晶狀金屬基板呢, 一保護層104其亦當作一增黏引劑(adhesi〇n_pr_一 primer) ’以及一可燒蝕的親油表面層ι〇6。在操作中’來自 成像雷射的影像脈衝(通常係在近紅外線,或‘‘〖R,,頻譜區中 發射)會與表面層1G6產生反應,產生燒姓並且可能稍微破 壞到下面的保護層104。接著會將該成像平板⑽以溶劑清 洗去除曝露的保護層104,但是卻不會破壞到表面層1〇6或 其下面未曝露的保護層104。利用雷射僅僅直接顯露出該保 護層而不顯露該親水的金屬層,因此可以保留後者的表面 結構,該溶劑的作用並不會破壞此結構。 此結構依賴於移除該能量吸收層以產生影像特徵。曝露 於雷射光線下,舉例來說,可以將切除層切除-也就是激烈 地過度加熱-以促進其移除。因此,該雷射脈衝必須將實質 本纸張尺度適用中®國家標準(CNS) A4規格(210X297公着) -5- 1245162 五、發明説明(3 •能量傳送給該吸收層。其意謂著 、击ΛΑ e凼士 每吸刀手田射必須有非常快 速的反應㈣,而且成像速度(也就是雷射_速 快以免阻止了每次成像脈衝的必要能量的傳輸。 為了減少甚至去除成像機制中的實f切除動作, 利案號09/564,898,全文以引用的方式併入本文中,便提出 -種結構結合了簡單結構的優點,可以利用傳統的金屬基 材載具,以及可以低功率雷射成像不必增加切除所引起二 能量準位。如圖2A-2C及3Α·3_*,在其中一個具體實施 例中,-印刷構件包括-親水的金屬基板3〇2,_不合二顯 地吸收成像輕射的最上方層306,以及一會吸收成像:射的 中間層304。該輻射吸收層3〇4包括一輻射吸收材料(必要時 可以層304的厚度劃分等級)。在圖2A_2C所示的方式中,照 射雷射脈衝之後該吸收層304會與相鄰的金 離·,在圖3錢所示的方式中,則會在該吸收層内== 部裂痕,有助於移除該層在該裂痕上方的部分。不論是何 種方式,該吸收層都不需要經過實質的切除處理。利用後 成像清洗便可以輕易地移除該吸收層及該覆蓋層(或複數個 覆盍層)的殘留物以產生一完成的印刷板。 發明簡單槪晷 印刷板的製造成本通常係該平板層數的函數。因為每層 皆是以分開的處理步驟中逐一塗敷,所以移除一層可顯著 降低整體生產成本。根據本發明,會將層3〇4及3〇6的功能 結合成一單一層。 特別地,本爹明提供一種具有一位於一基板層上之單一 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公董) 1245162 五、發明説明(4 ) 輻射吸收多重相位層之e u 、 P刷構件,其可以燒钱或不以燒餘 方式成影。該多重相你思a ^ 位層會沿者介面與該基板層接觸。該 少工相位層已括§聚合物(ρ〇1㈣⑻相位及一散佈於 。亥田承a物相位中的萄無機物^謝㈣ic-rich)相位。為了提 供-微影蝕刻成像,該印刷構件會接受影像式圖樣的成像 輻射照身十。該輻射會移除或有助於移除多重相位層之至少 口 “77仁疋卻不會影響該基板。在成像之後,便可以利 用清洗步驟將該多重相位層部分的殘留物移除,藉此在該 印刷構件上產生一影像式的圖樣。現在便可以利用該印刷 構件進行印刷。 在較佳具體實施例中,一種根據本發明的印刷構件包括 一多重相位層及一基板。在一項具體實施例中,該基板係 一金屬基板。適當的金屬基板包括,但不限於,链、銅、 鋼及路。在較佳具體實施例中,該金屬基板係一結晶狀、 電艘、及/或碎酸化合物基板。舉例來說,該基板可能是微 影蝕刻鋁。在另一項具體實施例中,該基板則是一聚合物 基板。適當的聚合物基板包括,但不限於,聚酯、聚碳酸 鹽及聚苯乙烯。在一較佳具體實施例中,該基板係一聚酯 膜’並且最好是一聚乙稀對苯二曱酸_ (polyethylene terephthalate)膜。在另一項具體實施例中,該基板則係一紙 基板(paper substrate) 〇 該多重相位層包括一富聚合物相位及一富無機物相位。 適當的富聚合物相位材料包括,但不限於,聚乙稀醇 (polyvinyl alcohol),聚乙稀醇的異量分子聚合物,聚乙稀 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 五、發明説明(5 四氫吡咯酮(polyvmyl pyrr〇Ud〇ne)及其異量分子聚合物, 及聚乙烯基酯(polyvmylether)及其異量分子聚合物。在一較 佳具體實施例中,該聚合物係聚乙稀醇。該富無機物相^ 包含一種或多種無機物氧化物’通常會形成一種初始可溶 解複合物的反應產物。這類的無機物氧化物包括,舉例來 說」氧化锆(一般為ζΓ〇2)、氧化鋁(一般為八丨2…),氧化矽 和氧化鈦(一般為Τιό2) ’以及其化合物及複合物。亦應該注 意的㈣些氧化物可以含水的形式存在。在較佳具體實^施 例中’該富無機物相位包括氧化結中的富“結核(η—丨e),,。 較佳的係,該結核係散佈於該富聚合物相位中。在_項具 體實施例中,該富無機物相位進一步包括一位於該多重相 位層與該金屬基板的介面處的該富無機物介面層。在一 _ 佳具體實施例中’該介面層包括氧化鉻,並且厚度為5 η: 或更小。 在較佳具體實施知中,該多重相位層包括_吸收成像輕 =的材枓。在一項具體實施例中’該吸收材料會使得該多 目位層經過燒㈣收成像㈣。所以,該成像機制本質 係可燒姓的,藉此可利用該雷射脈衝破壞多重相位層的 二二部份。舉例來說’雷射輕射可以移除或是有助於移 =位於該富無機物介面層上的之多重相位層的—部分。或 雷射㈣可移除或是有助於移除整個多f相㈣。在 項具財施例中’該成錢制本質上係不可燒㈣。 該雷射編能從富無機物介面層剝離該多重 部份。或者’該雷射脈衝能從富無機物介面層 尺度適用中國國豕標竿(Cns) A4規格(210X297公着) • 8 - Ϊ245162 A7 ____ B7 五、發明説明(6 ) 剝離整個多重相位層而不需要實質燒蝕該層。在該些情形 中,接著便可藉由後成像清洗處理移除已剝·離的材料(參 看美國專利案號 5,540,150 ; 5,87〇,954 ; 5,755,158 ;及 5,148,746)。 ·- 該多重相位層的富聚合物相位具有至少不同於該基板的 親和性以便用於如油墨之類的或是無油墨(ink-rejecHng)的 印刷液體。在一項具體實施例中,該基板係一親水性的金 屬基板,而該富聚合物相位則係親油性的。在此結構中, 本質上該油墨吸收區會接收雷射輸出並且最後會被移除, 顯露出在印刷期間會抑制油墨的親水表面。換言之,會選 擇性地移除“成像區域”以顯露出‘‘背景,,。這類的印刷構件 亦稱之為“正向作用(positive_w〇rking)”或“間接寫入,,。在一 項具體實施例的方式中,會移除一部份的多重相位層,留 下該富無機物介面層的曝露表面當作該親水表面。另外, 可以在清洗期間或是在使用印刷構件期間將該介面層移除 曝露出下面的親水金屬基板。 在另-項具體實施例中,該基板係親油性的,該富聚合 物相位則係親水性的。此種結構會形成“負向作用 workmg)”或“直接寫入,,的印刷構件。在此情形中,可以將 整個多重相位層移除’曝露該親油性聚合物基板。未曝露 的親水表面仍然可以接收無油墨的液體。 " 應明白,此處所使用的專有名詞“平板(plate)”或“構件 (member)”所指的係能夠記錄由對於油墨及/或油墨黏著液體 .呈現不同親和性的區域所界定的影像的任何類型的印刷構 -9-
1245162 五、發明説明(7 ) ::或表面。適當的結構包括安裂於印刷機的平板圓筒上的 =的平面或曲面微影㈣平板,但是—包括無縫隙的圓 同(seanUess cylinder)(例如平板圓筒的滚動表面),_益限 長(endless)的皮帶,或是其它的配置。 另外,在該印刷中所使用的專有名詞“親水性的,,係表示 一對液體的表面親和性以避免油墨黏著於此。這類液體包 括,慣用的油墨系統中的水,水性或非水性抑制液體,以 及早-液體油墨系統的非油墨相位。所以,根據此方法的 親水性表面會對任何與油性材料相關的任何材料呈現出較 良好的親和性。 显式簡單說明 熟習該技藝的人士從下面的詳細說明及圖式中將會進一 步地發現及瞭解本發明的上述及其它的特徵及優點。該些 圖式並不必要按比例縮放,在不同的圖式中相同的參考數 字會對應相同的部件。 圖1所示的係先前技藝中印刷構件之放大切面圖。 圖2A-2C所示的係先前技藝中印刷構件之放大切面圖。 圖3A-3B所示的係先前技藝中印刷構件之放大切面圖。 圖4A所示的係具有一金屬基板之微影蝕刻印刷構件之放 大切面圖。 圖4B所示的係具有一聚合物基板之微影蝕刻印刷構件之 放大切面圖。 圖5A所不的係在成像之前具有一金屬基板之微影蝕刻印 刷構件之放大切面圖。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) • 10· 五、 發明説明(8
圖5B所示的係在曝露於成 / 刷構件之放大切面回_ 田 後圖5 A之微影蝕刻印 圖 圖6A所示的係將該多重相位層從該 印刷構件之成像。 介面層剝離之圖5A之 圖6B所示的係在後成像清洗步驟之後 放大切面圖。 圖7A所示的係在成像之前具有—聚合物基板之 印刷構件之放大切面圖。 圖所示的係在曝露於成像輻射 刷構件之放大切面圖。 圖8A所示的係將該多重相位層從該基板剝離之圖Μ之印 刷構件之成像。 圖8B所示的係在後成像清洗步驟之後圖7a之印刷構件之 放大切面圖。 圖6 A之印刷構件之 微影钱刻 之後圖7 A之微影蝕刻印 較佳具體實施例之詳細說明 參考圖4A,根據此方法之微影姓刻印刷構件的代表性具 體實施例包括一金屬基板層401,及一輻射吸收多重相位層 404。圖4B所示的係另一項具體實施例其包括一聚合物基板 402及一輻射吸收多重相位層4〇4。該多重相位層4〇4包括一 富聚合物相位406及一含有408及4 10之富無機物相位。在圖 4 A所示之一項具體實施例中,該多重相位層4〇4在與該金屬 基板的介面處包括一富無機物介面層410。 1.基板 401,402 基板401,402的主要功能係固定大小的機械支撐,並且提 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 1245162 A7 -----B7__ 五、發明説明(g ) ~ " -- 供對油墨及/或液禮同的親和性特徵避免油墨黏著。適合 作為基板401的金屬包括,但不限於,鋁,銅,鋼,及鉻: 較佳的厚度範圍在至0.02英叶之間,最佳的厚度範圍 則係0.005至0.012英吋之間。 較佳的金屬基板4〇1係具有一親水性表面以幫助該多重相 位層404的塗佈及微影#刻印刷程序。親水性金屬表面有助 於黏著至覆蓋的多重相位層。如下所述,在較佳具體實施 例中,親水性金屬表面有助於在該多重相位層4〇4内形成一 富無機物介面層41G°另外’如果在成像及/或後成像清洗 製程期間要將覆蓋介面層410移除的話或是在印刷製程期間 覆蓋介面層410會遭到破壞(例如刮傷)或磨損的話,可以在 這類表面上加入抑制油墨的液體。 -般而言,金屬層都必須經過特殊的處理才能夠在印刷 環境下接受抑制油墨的液體。可以利用任何的化學或電氣 技術來達成此目的,在部份情況下可以利用細研磨料將該 表面變得較粗糙。舉例來說,電結晶核(electr〇grain)會將兩 個相反的鋁板(或是一個平板及另一個適當的反向電極)浸泡 在電解槽中並且於其間導通交流電流。此製程結果可以得 到易於吸收水分的精細的凹穴表面形狀。電結晶核處理製 程揭示於美國專利案號4,087,341。 藉由控制氧化,通稱的“電鍍,,製程,亦可以產生結構性 或結晶表面。舉例來說,電鍍的鋁基板包括一未經處理的 基底層及多孔結構,其上的“陽極”链氧化物塗料,此塗料 可以接叉水分。不過,如果未經進一步的處理的話,該氧 -12· 4 Ϊ紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐)~-- 1245162 A7 ---— B7 五、發明説明(1〇 ) 化物塗料便會因為進一步的化學反應而損失溼度。因此, 通常會將電錢之後的平板曝露於矽酸鹽溶液或是其它能夠 穩定該平板表面之親水特性的適當試劑中(例如磷酸鹽溶液) 。在石夕酸鹽處理的情況中,舉例來說,該表面係假設分子 特徵可以親和性渡除特定大小及形狀的分子-包括最重要的 水分子。電錢及矽酸鹽處理製程揭示於美國專利案號 3,181,461 及 3,902,976。 在另一項具體實施例中,該基板係聚合物基板4〇2,較佳 的係具有親油性(亦具有親水性)表面。該親油性聚合物基板 表面在成像照射及後成像清洗之後會裸露出來提供一可接 受油墨的表面以進行微影蝕刻印刷。這類基板較佳的厚度 範圍在0.003至0.02英吋之間,最佳的厚度範圍則係〇〇〇5至 0.015英吋之間。 可以利用各種的聚合物(或紙)作為基板4〇2。一般而言, 紙必須經過處理(或是浸泡在聚合物材料中)以改善在濕式微 景> 钱刻印刷期間的大小穩定度,水阻力,以及強度。適當 的聚合物材料包括,但不限於,聚酯,例如聚乙烯對苯二 曱酸酯及聚乙烯環烷酸酯,聚碳酸鹽,及聚颯(p〇lysulf〇lle) 。較佳的聚合物基扳則係聚乙烯對苯二曱酸酯膜,例如, 舉例來說,Dupont Teijin Films,Wilmington,DE所售聚醋膜 ,商標為MYLAR and MELINEX聚酯膜。 2.多重相位層404 該多重相位層404具有兩項主要的功能,也就是,吸收iR 輪射及與油墨或無油墨液體產生作用。無油墨液體的實例 -13- /:心^紙張尺度適用中國國家標準(CN引規格(210 X 297公釐) " 1245162 A7 B7 五、發明説明(11 ) 包括慣用的油墨系統中的水分,水性或非水性的抑制液體 ,以及單一液體油墨系統的非油墨相位。如圖4A及4B所示 ,多重相位層404包括一富聚合物相位406及一含有408及 4 10之富無機物相位。在一項具體實施例中,該富無機物相 位包括散佈於該富聚合物相位406中的富無機物結核408。 在另一項具體實施例中,.舉例來說,當該基板具有親水性 的金屬表面時,該富無機物相位在與該金屬基板的介面處 會進一步包括一介面層4 10。該層4 1 〇係充當隔絕的功能, 避免成像能量從下面的金屬基板消失。 在一項具體實施例中,該富聚合物相位406係一聚合物與 一交聯試劑(crosslinking agent)之固化產物。適當的聚合物 包括,但不限於,聚乙烯醇或其異量分子聚合物。在較佳 具體實施例中,該聚合物係聚乙烯醇,例如,舉例來說, Air Products,Allentown, PA所售之聚乙烯醇,商標為 AIR V0L 3 25,以及 Esprix Chemical Co·所售之聚乙稀醇, 商標為ESPRIX R-1130。其它適當的聚合物包括聚乙烯醇的 異量分子聚合物,聚乙烯四氫吡咯酮(pVp)及其異量分子聚 合物,及聚乙烯基酯(PVE)及其異量分子聚合物,包括聚乙 稀基錯/順丁烤二酐的形式。 適當的交聯試劑包括,但不限於,锆化合物,碳酸鋅, 及類似的試劑。在較佳具體實施例中,該交聯試劑係锆碳 西义敍(ammonium zirconyl carbonate),例如,舉例來說, BACOTE 20’ 其係Magnesium Elektron,Flemington,NJ.所 售之錯碳酸銨溶液摻雜等值重量丨4%的氧化锆(Zr〇2)。 -14- 乂本纸張尺度適用中關家標準(CNS) Α4ίϊ格(21GX297公釐)---
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該無機物的交F _添丨十 ^ 具I#者Α Ρ。、可^作該富無機物相位。在較佳 、姐只乃也例φ,> — 結核係散佈;㈣物相位包括ZK)2中的富結核’該 ,舉例來$ 4合物相位中。在另—項具體實施例中 ° s该基板具有親水性的金屬表面時,該富無 株物相位在盥兮人β i /、5亥金屬基板的介面處會進一步包括一富無機 斤刃)丨面層4* 1 Π X,. 中,— 。该”面層410包括Zr〇2。在較佳具體實施例 二此畐ΖΓ〇2的介面層厚度為5 nm或更小。不受任何特殊 θ明或機制的約束,該富Zr〇2的介面層可以藉由鋁上方的 ,極層所引發的懿複合反應,對該層進行石夕酸鹽處理,或 是結合此兩者方式來形成。 對形成该多重相位層而言,鍅化合物,例如BACOTE 20 ’的總置非常的重要^ BACOTE 20的最佳總量與該層的基 板及共構成分(c〇-component)有關。有效的濃度範圍在10% 至50%之間,一般係在15%至30〇/〇之間。 可以在多重相位層4〇4中加入其它的成分及適當的添加物 以幫助塗佈,固化,或成像等製程。這類成分包括,但不 限於’ King Industries,Nonvalk,CT所售的胺塊有機砜酸 催化劑,商標為NACURE 2530 ; Cytec Corporation,Wayne, NJ所售的三聚氰胺交聯試劑,商標為CYMEL 303。適當的
添加物包括,但不限於,Aldrich Chemical,Milwaukee,WS 所售的甘油;及Rohm & Haas, Philadelphia,PA所售的表面 活性劑,商標為TR丨TON X-100 ;異戊四醇;乙二醇,例如 乙烯乙二醇,二乙烯乙二醇,伸丙二乙二醇·,及丙烯乙二 醇;檸檬酸,甘油磷酸;山梨糖醇;及葡萄糖酸。. -15· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) 1245162 A7 B7 五、發明説明(13 ) 在較佳具體實施例中,該多重相位層404還進一步包括一 成像輻射吸收料。如果使用的係IR或近IR成像輻射的話, 適當的吸收材料包括大範圍的染料及顏料,例如炭黑;苯 月女黑染料,S太青素(例如 Aldrich Chemical Co.,Milwaukee, WI所售的氣化紹素(aluminum phthalocyanine chloride),氧 化鈇酉太青素(titanium oxide phthalocyanine),氧化鈒(IV)g 太 青素(Vandium(IV) oxide phthalocyanine),及可溶解的駄青 素);萘酜青素(naphthalocyanine)(參看美國專利案號 4,977,068 ; 4,997,744 ; 5,023,167 ; 5,047,3 12 ; 5,087,390 ; 5,064,951 ; 5,053,323 ; 4,723,525 ; 4,622,179 ; 4,492,750 ; 及4,622,1 79);鐵钳化物(iron chelate)(參看美國專利案號 4,9 12,083 ; 4,892,534 ;及 5,036,040):鎳鉗化物(nickel chelate)(參看美國專利案號 5,024,923 ; 4,921,317 ;及 4,913,846);幾氫(〇x〇indolizine)(參看美國專利案號 4,446,223);亞胺(丨111丨11丨11111)鹽(參看美國專利寒號5,1〇8,873) ;及靛酚(參看美國專利案號4,923,638);丁丨〇1^,丁丨€1^,化 學式為W03.x之氧化嫣其中〇<χ<〇.5(較佳的係2.7 $ X $ 2.9) ;以及化學式為V2〇5_x之氧化釩其中〇<χ<ι.〇(較佳的係 V6〇n)。顏料則通常使用在水性或溶劑的分散液中。 適當的輻射吸收材料對於成像輻射的感應相當強而不會 貫質影響到畐無機物相位的形成及該多重相位層與基板之 間的黏著。舉例來說,Cabot Corporation,Bedford,ΜA所售 商標為CAB-O-JET 200之表面處理過之炭黑顏料便只會分裂 最少的黏著而提供足夠的熱感應能力。另一種較佳的吸收 -16- 本紙張尺度適财0 S家料(CNS) A4規格(21GX 297公釐) -- 1245162
材料則係 Orient Corporati〇n,Springfield,NJ所售商標為 BONJET BLACK CW-1之表面處理過之炭黑水性分散液。 可作為多重相位層404的其它吸收材料包括導體聚合物, 例如聚苯胺,聚吡φ,聚-3,心乙烯二羥基吡咯,聚噻吩, 及聚-3,4-乙烯二羥基噻吩。這些材料可以單獨使用或當作 異量分子聚合物或以聚合物混合物的形式來使用以形成層 404。對於聚吡咯導體聚合物來說,聚合催化劑通常可以提 供建立導電性的“摻雜物,,。 可以利用熟知的混合及塗佈的方法塗抹多重相位層4〇4。 在一項具體實施例中,塗料混合物可以在進行塗佈之前利 用兩種不同的液體以特定的比例混合在一起進行製備(泉看 下面的實例1及2)。、在另一項具體實施例中,塗料混合物可 以藉由混合所有必要的成分以單一液體進行製備(參看下面 的實例3,4,5,及6)。 多重相位層404—般係以烘乾及固化的塗佈方式進行塗佈 ’塗料的重量範圍在0.5 g/m2至5.〇 g/m2,較佳的係在15 g/m2至2.0 g/m2範圍之間。塗料混合物及分散液可以任何適 當的塗佈方法進行塗抹,舉例來說,繞線棒塗佈(〜4卜 wound coatnig),反向滾動塗佈(reverse_r〇u c〇ating),凹版 印刷塗佈(gravu.e coating),或狹縫晶粒塗佈(如卜仏 coating)。在較佳具體實施例中係利用繞線棒進行塗佈以提 供上面的重量。最佳的繞線尺寸會隨著塗料混合物的黏性 及固態物而改變。對於熟習該技藝的人士而言,該選擇程 序僅係一種標準程序。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1245162 A7 ____~ _ B7 五、發明説明(15 ) 在塗佈之後’會對戎多重相位層進行烘乾及固化。舉例 來說,可以提供可控制溫度及足夠的氣流循環wBlueM對流 烤箱中對泫層進行供乾及固化。烘乾速率對於該多重相位 層404的形成相當的重要。 3.成像技術 適合與本印刷構件一起使用的成像裝置包括至少一雷射 裝置其可發射该平板的最大反應區,也就是,其接近於 該平板最能夠吸收的波長區。在美國專利案號Re 35,512及 5,3 85,092中完整地說明一種可以發射近_IR區的雷射規格 (藉此以引用的方式將忒兩篇揭露全部併入本文中);對於熟 4孩技藝的人士两§,將會熟知發射其它電磁頻譜區的雷 射。 在‘5 12及‘092專利中亦提到適當的成像結構。簡單地說 ,可以藉由透鏡或其它的光束導向(bea.guiding)元件將雷 射輸出直接發射到平板表面上,或利用光纖纜線從遠端的 雷射傳迗至空白印刷板的表面上。一控制器及相關的定位 硬體會精確地控制該光束輸出相對於該平板表面的方向, 在該表面上掃描該輸出,並且在該平板上所選擇的點或區 域附近的位置啟動譎雷射。該控制器會根據欲複製到該平 板上的原始文件或圖像的影像信號產生該原始文件或圖像 的負向或正向影像。該影像信號係以位元對映(bitmap)資料 檔案的形式儲存在電腦中。該些檔案可以由光柵影像處理 為(“RIP )或其它適當的裝置產生。舉例來說,RIp可以接收 整頁描述语言(page-description language)的輸入資料,其 -18- 1245162 A7 ___ B7 五、發明説明(16 ) 界定轉換至該印刷板所需要的所有特徵,或是接收整頁 描述語言與一種或多種影像資料檔案的結合輸入資料。 該位元對映建立之後便可界定色彩的色調(hue)及畫面頻 率及角度。 亦可以運用其仓鎢成像系統,例如涉及光閥及相同配置 的成像系統,例如,參看美國專利案號4,577,932 ; 5,5 17,359 ; 5,802,034 ;及5,861,992,藉此以引用的方式將 該其全部併入本文中。另外,亦應該注意的係可以將成像 光點投射在附近的位置或是以覆蓋的方式投射。 該成像裝置可以自己的功能單獨地作為一平板生成器 (pUtemaker),或是直接併入微影蝕刻印刷機中使用。後者 ,在成像至空白平板之後便可以立即印刷,藉此縮減可觀 的印刷設定時間。該成像裝置可以配置成平檯式(flatbed) 記錄器或滾筒式(drum)記錄器,其中該微影蝕刻平板空白 係t裝於該滾筒的内側或外側筒狀表面。顯而易見的是 ’當該印刷圓筒本身便構成該記錄器或繪圖器的滾筒元 件時,該外側滾筒的設計較適合於在微影蝕刻印刷機中 就地使用。 在滾筒式結構中,藉由相對於滾筒軸線旋轉該滾筒(及安 裝其上的平板)及平行該旋轉軸線移動該光束便可以達到該 雷射光束與該平板之間所需要的相對移動,藉此可以從圓 周掃描該平板使得該影像可以軸向方向“成長”。另外,1 光束可以平行該滾筒軸線移動及,每次通過該平板時,便 將角度增加使得該影像可以在該平板上以圓周的方式“成+ -19- 111 &張尺度適財關冢標準(CNS) A4規格(21GX297公釐) ----~一 1245162 五、發明説明( 。在兩者中,該弁圭— 束凡成一次掃描之後,便合名兮伞妃Μ 表面上形成對應原始文件或圖像的影 曰在 =板的 且在每次通、尚^ 著該平板的轴線拖矣,並 μ μ广^便會沿著另—轴線進行索引標記。當缺 ,不必(或除了)移動該光束,口 …、 ”本尤术〃要精由移動該平板便可以達 ^先束/、该平板之間所需要的相對移動。 不論該光束如何森描,在陣 早歹J型的糸統中,通常(對印刷 進仃中(express)的應用來說)較佳的係運用複數 將其輸出導人至單-的寫人陣列(wntinga㈣中。當每次 通過該平板之後,便會對該寫入陣列進行索引標記,藉由 该陣列所發出的光束數量’及所需要的解析度(也就是,每 單位長度的影像點的數量)來決定距離。對印刷離線中(〇ff-Ρ_)的應用來說’其可以設計成提供非f快速的掃描(例 如’利用高速馬達’鏡面等)並且藉此使用高速的雷射脈衝 ’通常可以將單雷射當作成像光源來使用。 因此,本發明的微影蝕刻印刷構件係以代表某個影像的 圖樣選擇性地曝露於在該構件上掃描的成像雷射中。參考 圖5 A,5B,及圖7A , 7B,該成像機制本質上係可燒蝕的, 因此該多重相位層404至少有一部份會遭到該雷射脈衝破壞 ’藉此直接在該印刷構件上產生影像特徵陣列或可能的影 像特徵陣列。.成像後的印刷構件可以水或清洗溶液清洗其 餘的碎屑。在其中一項具體實施例中,舉例來說,當該基 板係如圖5 A及5B所、示的親水性金屬基板40 1時,便會將在 該富無機物介面層4 10上面的多重相位層部份燒蝕,留下該 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1245162 A7 ___ _ B7 五、發明説明(18~" _ 、: ;丨面層4 1 〇的曝路表面作為親水表面.。另外,亦可以在成像 或後成像處理製程期間將介面層4丨〇移除,曝露出下面的親 水性金屬層4〇1。在另一項具體實施例中,舉例來說,當該 基板係如圖7A及7B所示的親油性聚合物基板4〇2時,便可 以將整個多重相位層404燒蝕。不過,在該多重相位層4〇4 中必須保留足夠的熱能以避免破壞基板4〇2,基板4〇2曝露 之後便可以作為接收油墨的表面。 參考圖6A,6B ;,及圖8A,8B ,該成像機制係不可燒蝕的 。在其中一項具體實施例中,舉例來說,當該基板係親水 性金屬基板40 1時,成像脈衝僅僅會將在該介面層4 1 〇上面 的多重相位層部份與該介面層41〇剝離並不會實質地燒蝕該 多重相位層,如圖6A所示。利用後成像清洗製程便可以輕 易地將在该介面層4 10上面的多重相位層部份的殘留物移除 ’曝露出該親水性的介面層410。另外,在後成像清洗期間 可以將包含該介面層410在内的整個多重相位層4〇4移除, 曝路出親水性的金屬基板。在另一項具體實施例中,舉例 來說,當該基板係,ί見油性聚合物基板4〇2時,成像脈衝會將 整個多重相位層404與該基板402剝離而不會實質地燒姓整 個多重相位層,如圖8Α所示。同樣地,利用後成像清洗製 程便可以將該多重相位層的殘留物移除,顯示該影像。 不叉任何特殊理論或機制的約束,可以利用任何一種或 是組合式的效應進行剝離。舉例來說,不同相位之間的熱 應力會導致彼此間的分裂;這在將富聚合物相位突兀地混 入該富無機物介面層,使得該些層呈現實質不同的成像幸一。 -21. 田 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 訂
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射吸收率’及/或不同的熱擴張性,及/或不同的熱反應性 (例如,溶點)時’特別容易發±。富無機物相位的加熱亦會 導致產生氣體的部份植# ^ ^ k蝕,/、_將該富聚合物相位抬高藉 此將其與該基板剝離。 根據本發明的印刷構件可適用於燒#或非燒#的成像機 制中。在任何—種情形中都必須傳輸充分的能量以產生所 要的結果。此外,$會係許多參數所形成的函數,該些參 數包括雷射功率,脈衝持續時間’該熱感式多重相位層的 本貝吸收性(舉例來說,可由其中的吸收材料的濃度決定), 該多重相位層的厚度,及位於該多重相位層下方之基板層 的熱傳導性。對於熟習的人士來說1需要太多的實驗便 可以輕易地決定該些參數。舉例來說,透過雷射曝露時間 或功率的控制,便可以將相同的燒蝕材料或是便可以輕易 地進行加熱而不會造成破壞。 4.實例 在下面的實例中將說明可以塗佈在基板上以形成多重相 位層404之溶液/分散液之化學式範例,其僅作說明而非予 以限制。每個實例的成分係以添加的順序列出。下面實例 中所有的溶液都係水溶液。所有的濃度都係以重量計算。 下面實例所提供的塗料都係在充分的氣流循環中於35〇卞的 環境中進行烘乾及固化2分鐘。 實例1 將10個下面的溶j^B與25個下面的溶液a混合之後便可得 到一代表性的多重相位層。 -22- 本紙紅度適財g S家標準(CNS) A4規格(21GX297公釐) '~ --- 1245162 A7
成分(以重量計算) 水 33.0 Bonjet CW-1 10.0 50/〇^5口1^&-1130(5冒1:0/0於水中) 50.0 Triton X-100 1.7 Cymel 303 0.4 Cymel 385 0.1 NaCure 2530 2.8 Bacote 20 2.0 成分(以重量計算) 溶液B 5% Airvol 325(5wt%於水中) 87.7 Triton X_ 100 — 0.7 BYK 333 1.0 Glycerol 0.2 Bacote 20 ' 10.4 Cymel 385 0.1 NaCure 2530 2.8 由 Esprix Chemical Co·所售的 ESPRIX R-i no係聚 Γι 異望义子聚合物族中的其中一個,其乙稀石夕燒妓时 >、單體 (C〇m〇n〇mer)的濃度相當低(<1莫耳百分比)。該些聚合物會 使用於耐用的親水塗料中。不過在部份情況中, ' 上述的塗 料的厭水特性反而高於親水特性;即使曝露於抑制液體中 其仍然會接收部份為油墨。所以,此實例提供一種親油性 -23- i 15本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1245162 A7B7 五、 發明説明(21 ) 的多重相位層。所產生的印刷構件可以適用於燒蝕式成像 機制的雷射曝露量300-600 mJ/cm2進行成像。 實例2 將2個下面的溶液A與1個下面的溶液B(2:l混合)混合之後 便可得到一化學式。 成分(以重量計算) 溶液A 水 47.05 Bonjet CW-1 10.0 BYK 333 ' 0.5 BYK 348 0.75 Airvol 325(5wt%於水中) 37.0 Witco 240 2.6 Cymel 373 1.1 NaCure 2530 1.0 成分(以重量計算) 溶液B Airvol 325(5wt°/〇於水中) 85.63 Glycerol 0.17 Triton X-100 0.7 BYK-333 1.0 Bacote 20(50wt%於水中) 12.5 所產生的印刷構件可以低於適用於燒蝕式機制的雷射曝 露量75-150 mJ/cm2進行成像,所以該成像機制係非燒蝕式 的。 • 24 - Ig本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
裝 訂 1245162 A7 B7 五、發明説明(22 ) 實例3 以單一液體製備成的化學式如下。 成分(以重量計算) 實例3 水 8.36 Bonjet CW-1 2.85 Triton X-100(1 Owt%於水中) 1.00 BYK 333(10wt%於水中) 0.71 Glycerol 0.14 Airvol 3 25(5wt%於水中) .76.94 Cymel 303 t 0.1 1 Cymel 385 0.03 NaCure 2530 1.9 Bacote 20(50wt%於水中) 7.96 •Φ 裝 ij k 此實例可以提供一以適用於燒蝕成像的雷射曝露量300-600 mJ/cm2進行成像之多重相位層。 實例4 以單一液體製備成的化學式如下。Roshield 3275係由
Rohm & Haas所售。 成分(以重量計算) 實例4 Roshield 3275 2.5 Airvol 325(5wt%於水中) 38.7 水 22.65 Cymel 373(1 Owt%於水中) 3.5 BYK 333(10wt%於水中) 0.6 •25- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1245162 A7 B7 五、發明説明(23 ) B YK 348( 1 Owt%於水中) 0.6 NaCure 2530 0.2 Bonjet CW-1 8.6 水 22.65 此實例可以提供一以適用於非燒蝕成像的雷射曝露量75- ·<'♦ 150mJ/cm2進行成像的層。
裝 實例1,2,3及4各提供一種可塗佈於親水金屬基板,較 佳的係Μ景> 钱刻ig基板’之上的親油性的多重相位層。後 成像清洗之後曝露出來的區域可放置於抑制油墨的液體中 ,例如水,水性及非水性抑制液體,或單一液體油墨之極 性溶媒。位曝露的區域可以提供一油墨吸收表面,產生“正 向作用”的印刷構件。 實例5及實例6 實例5及實例6各彳系以單一液體製備成的化學式 R-1 130係由 Esprix Chemical Co.所售。
Esprix 成分(以重量計算) 水
Bonjet CW- BYK 333( 10wt%於水中)
Triton X-100(10wt0/〇於水中)
Esprix R-l 130(5wt%於水中)
Bacote 20(50wt%於水中) 成分(以重量計算) 實例 59.77 3.25 0.5 0.3 30.0 6.18 實例6 -26 -
1245162
水 47.17 Bonjet CW-1 3.25 BYK 333( 10wt%於水中、 0.5 Triton X-100(1 〇wt〇/0於太 φ、 0.3 Airvol 325(5wt%於水中) 42.6 Bacote 20(50wto/〇於水中、 6.18 實例5及6各提供一種可塗佈於親油聚合物基板,舉例來 說,由Dupont Teijin Melinex 99ι所售之7的聚酯膜之 上的親水性的多重相位層。後成像清洗之後曝露出來的基 板表面係親油性或可吸收油墨的,而未曝露的區域則仍然 可放置於抑制油墨的液體中。所以,實例5及6可以提供一 “負向作用’,的微影蝕刻印刷構件。實例5的印刷構件適用於 燒蝕成像而實例6的印刷構件則適用於非燒蝕成像機制。 所以可以發現前面的技術提供一種改善微影蝕刻印刷的 基礎及良好的平板結構。此處所使用的專有名詞及表示符 5虎僅係供解釋之用而非加以限制,在使用這類專有名詞及 表不符號時,並不意欲棑除所示及所述之任何的等效的特 徵或是其部份,但是可以瞭解的係在所主張的本發明的範 圍中可以進行各種修改。 -27·

Claims (1)

1245162 第〇911〇834〇號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(93年I2月) \> p ν· ..........」 •: 驟成像-微影餘刻印刷構件的方法,該方法包括下列 :共:印刷構件,該印刷構件包括一基板層 板接觸的多重相位層,該多重相 合物相位::°物相位及一富無機物相位’該富聚 性;、有至少不同於該基板層的印刷液體親和 中,象j ®樣的方式將該印刷構件曝露於成像輕射 ’以移除或有助於移除該多重相位層的至 份;以及 a :匕多重相位層的殘留物,藉此在該印刷構件上 2. 〆成衫像式微影蝕刻圖樣。 Hi專利範圍第1項之方法,其中該基板係-親水性金 3. 耗圍第2項之方法’其中該富無機物相位包括 政佈於该畐聚合物相位及在該多重相位層中之介面層t 的結核。 4. 如申請專利範筮 圍第3項之方法,其中該金屬基板係一微影 I虫刻鋁。 5. 、申月專利範圍第3項之方法,其中該介面層的厚度不超 過 5 nm。 申:t利範圍第3項之方法,其中在曝露及移除步驟 之後4 ”面層仍然會留在該基板上,藉此當作一親水 表面。 6· ί245ΐ62 Ί. 如申凊專利範圍第3項之方 顯露出該金屬基板。 彳 如申請專利範圍第1項之方法 親水性聚合物基板。 〆 如申凊專利範圍第8項之 散佈於該富聚人物其中該富無^ 1〇.如卜主衷::二物相位及介面層中的結核。 甲明專利乾圍第9項之方 酯。 ',其中該聚合物基板係一聚 U ·如申請專利範圍第1項之方法 父耳外的聚乙稀醇。 12·如申請專利範圍第丨項之方法 化鍅。 13·如申請專利範圍第3項之方法 化錯。 I4·如申請專利範圍第9項之方法 化鍅。 15·如申請專利範圍第丨項之方法, 吸收成像輻射的材料。 16.如申請專利範圍第15項之 相位層以燒料地吸收成像輻射f中料料使得該多重 η·如申請專利範圍第3項之方法,其 後,至少右一卹^ > *路於成像輻射之 乂有一邛伤的多重相位層會剝離而 1 8.如申請專利範圍第8項之方法,其?編虫。 後,該多重相位層會剝離而不需要燒餘路於成像輕射之 8. 9. 其中會將該介面層移除以 其中該基板係一親油性或 其中該富無機物相位包括 其中该富聚合物相位包括 其中该無機物相位包括氧 其中該無機物相位包括氧 其中該無機物相位包括氧 其中該多重相位層包括 1245162 19. 20. 21. 如申請專利範圍第丨項之方法 如申請專利範圍第丨項之方法 液體。 其中該印刷液體係油墨。 其中該印刷液體係無油墨 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 種包括|板層及一沿著一介面與該基板接觸之多重 :位層的微胸印刷構件,該多重相位層具有一富聚 5物相位及一富無機物相位,其中: (i)该畐聚合物相位呈右5 體親和性;以& -有至-不同於該基板層的印刷液 (11)*亥多重相位層的特徵為成像輻射的吸收性,藉此 助於移除該多重相位層的至少一部份。 有 如申請專利範圍第2丨項 金屬基板。 、構件,其中該基板係-親水性 專利賴第22項之構件,其中該富無機物相位包 中的結核。 在遠夕重相位層中之介面層 如申請專利範圍第23項之構件 影姓刻I呂。 如申請專利範圍第23項之構件 超過5 nm。 其中該金屬基板係一微 其中該介面層的厚度不 如申請專利範圍第23項之構件 藉此當作一親水表面。 如申請專利範圍第23項之構件 可以將該介面層移除。 如申請專利範圍第21項之構件 其中該介面層耐移除, 其中藉由後成像清洗便 其中该基板係一親油性 1245162 聚合物基板。 29.如申請專利範圍第21項之構件 聚合物基板。 〆、X基板係一親水性 3〇·如申請專利範圍第28項之構件, 括散佈於該富聚合物相位及介面層機物相位包 31. 如申請專利範圍第3〇項之構件,^ 聚酯。 a中以也合物基板係一 32. 如申請專利範圍第21項之構件 括交聯的聚乙烯醇。 A Μ田♦合物相位包 33. 如申請專利範圍第21項之構件, 氧化錯。 八中°亥無機物相位包括 34·如申請專利範圍第23項之構 盆 氧化錯。 八以…、機物相位包括 35_如申請專利範圍第3〇 氧化鍅。 偁件,其中該無機 物相位包括 36. 如申請專利範圍第21項之 -吸收成像轄射的材料。冓件其中该多重相位層包括 37. ::ΙΓ利範圍第36項之構件,其中該材料使得該多重 相位層以燒蝕式地吸收成像輻射。 队:申請專利範圍第21項之構件,其中該印刷液體係油 墨 0 39.如申請專利範圍第21項之構件,其體係 墨液體。
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TW91108340A TWI245162B (en) 2002-03-01 2002-04-23 Lithographic imaging with printing members having multiphase laser-responsive layers

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