TWI707010B - 可撓性基板的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種在基板上形成線路的可撓性基板的製造方法，包括提供可撓性的一基板；形成具有一圖案的一犧牲層於該基板上，該圖案為該基板未被該犧牲層覆蓋的部分；形成一第一金屬層於該犧牲層上並且填滿該圖案；以及透過一剝離劑移除該犧牲層也同時移除該犧牲層上方的該第一金屬層，而形成對應於該圖案並且由該第一金屬層組成的一電路於該基板上，其中，該犧牲層的材料包含碳粉及熱塑性樹脂。

Description

可撓性基板的製造方法

本發明是關於一種可撓性基板的製造方法，特別是關於一種在基板上形成線路的可撓性基板的製造方法。

為了在基板上形成由金屬所形成的線路或電極，習知技術首先會在基板上覆蓋一層金屬層，接著透過曝光－顯影技術在金屬層上形成一層具有預定圖案的光阻層以作為保護層，接著利用蝕刻液來蝕刻金屬層未被光阻層保護的部分，蝕刻完畢後再利用光阻清洗劑將光阻層去除並且露出未被蝕刻液所蝕刻的金屬層，進而得到作為線路或電極的圖案化金屬層。

在上述的曝光－顯影技術中需要透過曝光機來完成，且對於不同的線路圖案，還需要分別製造不同圖案的光罩，因此使用曝光－顯影技術的設備成本高。當使用曝光機時也會消耗大量的電力，也提高了能源成本。

此外，使用曝光、顯影、蝕刻及去光阻等步驟造成了製造流程變繁雜，因此使得產品無法被快速大量生產。

再者，光阻劑對於光、熱相當敏感，因此在使用之前，運送及保存都必須嚴格監控，以避免受到外界刺激而產生聚合或降解反應。即使在適當的保存環境下，也仍有保存期限的問題。由於光阻劑中所含的聚合物、感光劑、溶劑以及添加劑等物質可能對人體有造成中毒危險，因此，在使用時避免與人體的接觸及吸入也是關注的議題。

鑑於上述習知技術的問題，本發明提供一種可撓性基板的製造方法，其目的在於可透過直接在基板上形成具有預定圖案的犧牲層，可解決上述曝光機所帶來的設備及能源成本問題。

本發明的另一目的在於可透過直接在基板上形成具有預定圖案的犧牲層，可解決無法快速大量生產的問題。

本發明的又一目的在於犧牲層包含碳粉及熱塑性樹脂，可解決使用光阻劑伴隨而來的保存及安全問題。

為了實現上述的目的，一種可撓性基板的製造方法，包括：提供可撓性的一基板；形成具有一圖案的一犧牲層於該基板上，該圖案為該基板未被該犧牲層覆蓋的部分；形成一第一金屬層於該犧牲層上並且填滿該圖案；透過一剝離劑移除該犧牲層也同時移除該犧牲層上方的該第一金屬層，而形成對應於該圖案並且由該第一金屬層組成的一電路於該基板上，其中，該犧牲層的材料包含碳粉及熱塑性樹脂。

根據本發明的一實施例，其中，該可撓性基板的材質是選自於由聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醯亞胺以及聚醯亞胺酸鹽組成的群組中的任一者。

根據本發明的一實施例，其中，形成該犧牲層的步驟包括：透過一雷射印表機在該基板上進行印刷，而形成該犧牲層於該基板上。

根據本發明的一實施例，其中，形成該第一金屬層的步驟包括：透過物理金屬沉積法，形成該第一金屬層於該犧牲層上並且填滿該圖案。

根據本發明的一實施例，其中，該第一金屬層的材料是選自於金、銀、銅、鉑、鈦、鋁以及鎳組成的群組中的至少其中一種或其合金。

根據本發明的一實施例，其中，移除該犧牲層及該第一金屬層的步驟包括：將基板浸泡於該剝離劑中，並且透過超音波震盪來移除該犧牲層及該第一金屬層。

根據本發明的一實施例，其中，該剝離劑包含丙酮。

根據本發明的一實施例，其中，形成該電路的步驟包括：形成一第二金屬層在該第一金屬層上；以及移除該犧牲層也同時移除該犧牲層上方的該第一金屬層及該第二金屬層，而形成對應於該圖案並且由該第一金屬層及該第二金屬層組成的該電路。

根據本發明的一實施例，其中，形成該第二金屬層的步驟包括：透過液相氧化還原法，而形成該第二金屬層在該第一金屬層上。

根據本發明的一實施例，其中，該第二金屬層的材料包含金屬氧化物。

以下，參考伴隨的圖式，詳細說明依據本發明的實施例，俾使本領域者易於瞭解。所述之發明可以採用多種變化的實施方式，當不能只限定於這些實施例。以下實施例省略已熟知部分的描述，並且以相似的標號代表相同或相似的元件。

圖1顯示一實施例的可撓性基板100的製造方法，並且參考圖3，首先進行基板提供步驟S101，提供具有可撓性的基板110，並且將基板110依序在洗滌劑、丙酮、去離子水以及乙醇當中進行超音波震盪清洗，清洗完畢後乾燥。基板110的材質只要是能夠具有可撓性並且提供良好絕緣特性的聚合物材料，則可以為任意的材料，但較佳為由聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚萘二甲酸乙二酯（PEN）、聚醯亞胺（PI）以及聚醯亞胺酸鹽（PAA）組成的群組中的任一者，更佳為聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯的其中之一。在一實施例中，基板提供步驟S101可為提供材質為PET的可撓性基板。

如圖4所示，進行形成犧牲層步驟S103，形成具有預定的圖案121的犧牲層120於該基板110上，該圖案121為該基板110未被該犧牲層120覆蓋的部分。形成犧牲層120是以直接在基板110形成具有預定的圖案121的犧牲層120的方式來進行，較佳可為透過任意的繪圖程式或軟體描繪出線路圖案，然後將線路圖案的資訊透過有線/無線的方式傳輸至雷射印表機，雷射印表機再根據接收的線路圖案的資訊將碳粉轉印到基板110的表面。由於碳粉中還具有與碳粉混合的熱塑性樹脂，因此當熱塑性樹脂受到雷射印表機的加熱變會熔化，待冷卻後則一併連同碳粉黏附在基板110的表面上，進而形成犧牲層120。其中，如圖11所示，預定的圖案121可以根據需要透過繪圖程式或軟體直接作任意的變化，因此便不需要根據不同的圖案額外地製作光罩。雷射印表機可為任意的市售印表機，且該犧牲層120的材料可包含用於印表機印刷的碳粉以及遇熱熔化的熱塑性樹脂，較佳包含市售碳粉閘中使用的碳粉及熱塑性樹脂混合物。在一實施例中，形成犧牲層的步驟S103可為透過個人電腦中的文書軟體（例如，Microsoft Word）預先描繪出線路圖案，然後將線路圖案的資訊透過傳輸線傳輸至市售的雷射印表機，於是直接在基板110上形成具有預定的圖案121的犧牲層120。

如圖5所示，進行形成金屬層步驟S105，透過物理沉積方法將金屬材料沉積在該犧牲層120上並且完全填滿圖案121，以形成第一金屬層130。形成該第一金屬層130的方法只要是沉積過程不會使基板熔化的物理金屬沉積方法，則可以為任意的物理金屬沉積方法，但較佳可為熱蒸鍍式金屬沉積法或濺鍍式物理沉積法，且其中濺鍍式物理沉積法還可為透過電子束或離子束撞擊金屬靶材的方式來進行。第一金屬層130的材料考量導電性，較佳可為選自於金、銀、銅、鉑、鈦、鋁以及鎳組成的群組中的其中一種或其合金。在一實施例中，形成金屬層的步驟S105可為透過電子束的濺鍍式金屬沉積法將鉑金屬沉積在犧牲層120上並且完全填滿圖案121。

接著如圖6所示，進行形成電路的步驟S107，透過能夠剝離劑滲透至犧牲層120內並且溶解其中的熱塑性樹脂，進而使犧牲層120相對於基板110剝離而被移除。當犧牲層120被移除時，對應犧牲層120上方的第一金屬層130同時也一併被移除，而對應於上述圖案121並且由該第一第一金屬層130組成的部分形成電路131，於是完成可撓性基板100。如上所述，由於是透過熱塑性樹脂而使碳粉黏附在基板110上，因此剝離劑只要能夠滲透犧牲層120並且將其中的熱塑性樹脂溶解，則可以為任意的有機溶液，但較佳可為包含丙酮的有機溶液。為了加快移除該犧牲層120及該第一第一金屬層130，還可以將基板樣品浸泡在剝離劑中的同時施加超音波震盪。在一實施例中，形成電路的步驟S107可為將上述步驟S105所得到的樣品浸泡在丙酮的水溶液中，同時施加超音波震盪，則丙酮會滲入犧牲層120中溶解其中的熱塑性樹脂，進而使犧牲層120剝離並且連同犧牲層120上方的第一金屬層130部分一併剝離，因此只會留下厚度等同於犧牲層120加上第一金屬層130的電路131。

將上述製作完成的樣品透過光學顯微鏡（Light Microscope, LM）觀察，如圖12所示，LM影像顯示電路的寬度可為312 μm，且電路的間隔為226 μm。

藉由上述一實施例的說明，本發明的可撓性基板的製造方法是透過直接形成預定圖案的方式，可省去了透過曝光機來進行圖案化的步驟，而雷射印表機是容易取得的設備，能源效耗也低，因此相較於現有技術不僅能夠降地設備成本，還減少了能源消耗。

此外，在製造過程中，因為僅需要透過剝離劑就可以將犧牲層120以及第一金屬層130中不需要的部分一併移除，進而形成電路131，因此簡化了製程，進而使得生產性大幅提高。

再者，製造過程中是以碳粉及熱塑性樹脂作為犧牲層的材料，碳粉及熱塑性樹脂的儲存穩定性相對高，對人體的安全性也較高。

雖然上述實施例說明了形成具有線路的可撓性基板100，然而，在另一實施例中，還可以提供在電路的表面上更堆疊有其他材料的可撓性基板，以下透過圖2以及圖7至圖10來進行說明。

在本發明的另一實施例中，可撓性基板100’的製造方法的提供基板的步驟、形成犧牲層的步驟以及形成第一金屬層的步驟與可撓性基板100的製造方法完全相同，其差異在於進行以下的形成電路步驟S107’，而形成電路步驟S107’還包括以下的形成遮蔽層的步驟S201、形成第二金屬層的步驟S203以及移除遮蔽層以及犧牲層的步驟S205。

首先，根據與步驟S101、S103及S105相同的方法來得到圖7所示的在基板110’上形成犧牲層120’以及第一金屬層130’的結構。

接著如圖8所示，進行形成遮蔽層的步驟S201，關於圖5中基板兩側處呈現「T」字型的圖案部分，用遮蔽層140覆蓋在第一金屬層130’包含相應於「T」字型的表面上，而對應於圖5中彼此以固定間隔排列的圖案則未被遮蔽層140覆蓋。其中，在另一實施例中，遮蔽層140可為膠帶。

接著如圖9所示，進行形成第二金屬層的步驟S203，透過在液相中進行氧化還原法的方式，將金屬氧化物沉積在第二金屬層150形成在第一金屬層130’上，液相氧化還原法可為化學水浴法、溶膠凝膠（Sol-gel）法。由於實施這些方法時需要對溶液加熱，因此還可於反應溶液中添加聚乙二醇，其可同時扮演介面活性劑、還原劑、封端劑（Capping Agent）等角色，以降低反應溫度，進而實現不需加熱就在室溫反應操作的可能，稱為室溫化學水浴法以及室溫溶膠凝膠法。並且，第二金屬層的材料只要是能夠在液相中透過氧化還原法而得到的金屬氧化物，就沒有任何限制，但較佳包含選自氧化銣、氧化鎳、或氧化鈷的至少其中之一。其中，在另一實施例中，較佳為透過室溫化學水浴法在第一金屬層130’上形成由氧化銣組成的第二金屬層150。

接著，如圖10所示，進行移除遮蔽層以及犧牲層的步驟S205，首先將遮蔽層140移除，並且將樣品如同上述步驟S107的方法，將移除遮蔽層140的樣品浸泡在含有丙酮的有機溶液中，同時施加超音波震盪，以將犧牲層120’中的熱塑性樹脂溶解並移除犧牲層120’，同時也將犧牲層120’上方的第一金屬層130’以及第二金屬層150’部分移除，因此在基板110’的兩側只會分別形成包含第一金屬層130’的「T」字型電路133’，而在基板110’的中間則會形成包含第一金屬層130’以及第二金屬層150’的彼此以固定間隔排列的內部電路135’，且內部電路135’的第一金屬層130’的部分是如圖5所示的與「T」字型電路133’連接。

以上的另一實施例雖然說明了利用遮蔽層而使部分的電路僅包含一層的金屬層，且未被遮蔽層遮蔽的部分其電路可包含兩層的金屬層。但是在其他未圖示的實施例中，也可以根據需要，不使用遮蔽層而使得形成的電路皆能夠包含兩層的金屬層。

藉由以上另一實施例的說明，本發明的可撓性基板的製造方法即使是針對有兩層結構的電路，基本上只需要將預定的金屬材料依序形成在犧牲層上，然後透過移除犧牲層的方式一次性地形成所要的電路圖案，因此更加簡化了電路圖案的製造方式。

100、100’:可撓性基板110、110’:基板120、120’:犧牲層121:圖案130、130’:第一金屬層131:電路133’:「T」字型電路135’:內部電路140:遮蔽層150:第二金屬層S101、S103、S105、S107、S107’:步驟S201、S203、S205:步驟

圖1為根據本發明一實施例的可撓性基板的製造方法的流程圖； 圖2為根據本發明另一實施例的可撓性基板的的製造方法的流程圖； 圖3至圖6為實施圖1的一實施例的結構示意圖； 圖7至圖10為實施圖2的另一實施例的結構示意圖； 圖11為顯示本發明的一實施例中犧牲層的圖案資訊的示意圖；以及 圖12為根據圖1的製造方法而製得的可撓性基板的LM影像圖。

S101、S103、S105、S107:步驟

Claims (10)

1. 一種可撓性基板的製造方法，包括：提供可撓性的一基板；形成具有一圖案的一犧牲層於該基板上，該圖案為該基板未被該犧牲層覆蓋的部分；形成一第一金屬層於該犧牲層上並且填滿該圖案；透過一剝離劑移除該犧牲層也同時移除該犧牲層上方的該第一金屬層，而形成對應於該圖案並且由該第一金屬層組成的一電路於該基板上，其中，該犧牲層的材料包含碳粉及熱塑性樹脂。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性基板的製造方法，其中，該可撓性基板的材質是選自於由聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醯亞胺以及聚醯亞胺酸鹽組成的群組中的任一者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性基板的製造方法，其中，形成該犧牲層的步驟包括：透過一雷射碳粉印表機在該基板上進行印刷，而形成該犧牲層於該基板上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性基板的製造方法，其中，形成該第一金屬層的步驟包括：透過物理金屬沉積法，形成該第一金屬層於該犧牲層上並且填滿該圖案。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性基板的製造方法，其中，該第一金屬層的材料是選自於金、銀、銅、鉑、鈦、鋁以及鎳組成的群組中的其中一種或其合金。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性基板的製造方法，其中，移除該犧牲層及該第一金屬層的步驟包括：將基板浸泡於該剝離劑中，並且透過超音波震盪來移除該犧牲層及該第一金屬層。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性基板的製造方法，其中，該剝離劑包含丙酮。
8. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性基板的製造方法，其中，形成該電路的步驟包括：形成一第二金屬層在該第一金屬層上；以及移除該犧牲層也同時移除該犧牲層上方的該第一金屬層及該第二金屬層，而形成對應於該圖案並且由該第一金屬層及該第二金屬層組成的該電路。
9. 如申請專利範圍第8項所述之可撓性基板的製造方法，其中，形成該第二金屬層的步驟包括：透過液相氧化還原法，而形成該第二金屬層在該第一金屬層上。
10. 如申請專利範圍第8項所述之可撓性基板的製造方法，其中，該第二金屬層的材料包含金屬氧化物。

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