WO2008012080A1 - Verfahren zur herstellung mindestens eines bauteils sowie bauteil - Google Patents

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WO2008012080A1
WO2008012080A1 PCT/EP2007/006597 EP2007006597W WO2008012080A1 WO 2008012080 A1 WO2008012080 A1 WO 2008012080A1 EP 2007006597 W EP2007006597 W EP 2007006597W WO 2008012080 A1 WO2008012080 A1 WO 2008012080A1
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layers
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washcoat
component
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Mathias Seitz
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Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to different methods for producing at least one component which comprises at least two structured layers.
  • the invention further relates to components that are obtainable by these methods, in particular electrical components or electrical circuits and security elements for securing documents of value, such as banknotes, identity cards, identification cards, certificates and the like.
  • Components comprising at least two structured layers and which are in particular made up of thin, electrically functional layers, wherein u.a. organic functional layers are used are known.
  • the electrical functional layers When constructing such components or electrical components, the electrical functional layers must be structured and, in addition, arranged to be precisely aligned with one another in order to ensure the functionality and the desired performance of the component.
  • Functional layer by means of a pattern-wise applied to a film substrate, radiation-crosslinkable washcoat layer.
  • the washcoat layer is patterned applied to a base film, cured by irradiation, coated with the electrical functional layer and then removed the wash laquer layer in a washing process. Simultaneously with the washcoat, the areas of the electrical functional layer are removed, which are on the washing lacquer layer, while the areas of the electrical functional layer, which are arranged on the base film, remain on the base film and form a structured functional layer.
  • the one described in DE 103 49 963 A1 Method is suitable for producing a film with at least one electrical component, which in particular comprises at least one layer of an organic semiconductor material.
  • DE 101 30 992 A1 describes a method for producing a polymer-free region on a substrate, wherein an exfoliating layer is used.
  • the scrub layer is applied in pattern form to the substrate, dried and then coated with a polymeric functional layer, for example, to form an organic light-emitting diode (OLED), in the spin coating process. Thereafter, the scrub layer is removed from the substrate by stripping and / or vacuum, forming a polymer-free region on the substrate.
  • the polymer-free area is used as a bonding area or as an adhesive area for attaching diode protective caps.
  • the layers of a component are formed one after the other and patterned individually, which results in adjustment errors in the arrangement of the layers relative to one another.
  • the invention is based on the object of improving the production of components which comprise at least two structured layers which are to be positioned relative to one another.
  • the invention is further based on the object of specifying components obtainable thereby.
  • the object is achieved by a first method for producing at least one component, which comprises at least two structured layers, with the following steps: - Providing a substrate;
  • the object is further achieved by a second method for producing at least one component, which comprises at least two structured layers, with the following steps:
  • Washcoat layer is arranged such that when washing the washcoat layer (s), a simultaneous structuring of the at least two layers takes place;
  • the object is for a component which has at least two structured layers on a substrate, which are each seen perpendicular to the plane of the substrate have at least one layer edge, achieved in that the layer edges of the at least two structured layers in at least one line-shaped region perpendicular to the plane of the substrate viewed congruent with a tolerance of ⁇ 5 microns maximum, in particular with a maximum tolerance of ⁇ 100 nm to each other.
  • a component is in particular obtainable by one of the methods according to the invention.
  • the production methods according to the invention enable the exact structuring of a plurality of layers of a component, in particular a simultaneous or almost simultaneous structuring of different layers of the component with at least one washcoat layer.
  • the structured layers are precisely positioned precisely in register with each other. A distortion of the substrate in the formation of the individual layers is no longer disturbing, since due to the inventive method in the structuring of multiple layers of the component by means of at least one washcoat layer, the delay for each layer is considered equally. The number of washing and etching processes is also reduced.
  • Components according to the invention are characterized by a particularly small footprint, since in the design no or almost no register tolerances must be considered more.
  • the size of the individual electrical components can be reduced.
  • the length and the width of a device can be reduced by almost 1 mm to a device size of 100 microns x 100 microns, which a reduction in area of 1 mm 2 to 0.01 mm 2 corresponds.
  • the distance between the individual components to each other can be significantly reduced, in particular to 5 to 20 microns.
  • the first method according to the invention it has been found useful if at least one etching washcoat is used, and when washing off the at least one etching washcoat, the areas of a layer of the at least two layers which are disposed on a side of the at least one etching wash layer facing the substrate , are removed by etching, and the areas of at least one further layer of the at least two layers, which are arranged on a side facing away from the substrate of the at least one etching washcoat layer, are removed by the washing off.
  • the first method it has further been found useful if at least one first layer is applied to the substrate, if a first etching washcoat layer which etches the first layer is at least partially applied to the first layer and dried, if at least one second layer is at least partially applied to the first etching washcoat layer and further overlapping with the first layer, and then the patterned first etching washcoat layer is washed off, wherein along with the first etching washcoat layer perpendicular to the plane of the substrate seen under the first etching Wash laquer layer lying areas of the first layer and the above the first etching
  • washcoat layer lying areas of the at least one second layer to be removed it has furthermore proven useful if at least one etch-resistant washcoat is applied to at least one layer of the at least two layers if the at least one layer is removed by etching in areas which are not covered with the at least one etching-resistant washcoat when at least one further layer of the at least two layers is applied in such a way that the at least one further layer at least partially overlaps with the etch-resistant washcoat layer, and if the at least one etch-resistant washcoat layer is washed off, the regions of the at least one further layer being on the substrate facing away from the at least one etch-resistant washing paint layer are arranged to be removed.
  • the at least one etching-resistant washing lacquer layer is formed resistant to at least one etchant.
  • the at least one first layer is applied to the substrate when a first etch-resistant washcoat layer is patterned at least partially applied to the at least one first layer and dried when the at least one first layer is removed by etching in areas that are not are covered with the at least one etch-resistant washcoat layer when at least one second layer of the at least one component is applied such that the at least one second layer at least partially overlaps with the first etch-resistant washcoat layer, and the first etch-resistant washcoat layer is washed off, the regions of the at least a second layer, which are arranged on the side facing away from the substrate of the first etch-resistant washing lacquer layer removed.
  • the at least one wash lacquer can be formed as a conventional wash lacquer or as a caustic or etch-resistant wash lacquer.
  • the first and the second inventive method can be used in the formation of a component in any combination.
  • at least one etching resist is applied, which is optionally insoluble after drying and / or curing.
  • Independent of The formation of a structuring by the at least one washing lacquer layer can thereby be structured by etching at least one further layer.
  • etching resist As an etching resist, a thermally drying varnish, a radiation-crosslinking varnish or a photopatternable varnish is preferably applied.
  • the methods according to the invention make it possible for the application of at least one layer of the component to be structured to take place over the whole area.
  • the large-area, unstructured application of layers has proven itself, in particular for metals, inorganic materials and also organic electrical functional layers, since organic layers are usually formed using very thin-bodied media which tend to bleed.
  • unevenness can be determined, so that the layer thickness of the layer formed is not constant.
  • the order of at least one layer to be structured of the component can also take place only partially. This can be realized especially well for sputtered, vapor-deposited or printed layers. It has proved to be particularly favorable when the at least one washcoat layer is arranged such that it is covered at least in regions of at least two layers of the component on its side facing away from the substrate. When washing the washcoat layer, the simultaneous structuring and exact adjustment of the at least two layers arranged thereon takes place in a simpler, time-saving and cost-effective manner.
  • first washcoat layer and at least one additional washcoat layer are applied, wherein the first washcoat layer is at least partially covered on its side facing away from the substrate by at least one layer of the component and the at least one further washcoat layer on its side facing away from the substrate at least partially covered by at least one further layer of the component.
  • first washcoat layer all areas of the layers arranged thereon are removed, whereas the washing of the second wash lacquer layer causes only the removal of the regions of the layers, which are arranged on the side facing away from the substrate of the second washcoat layer.
  • Wash lacquer layers are applied, which are soluble in a washing bath, and the washing off of the at least two washcoat layers takes place simultaneously in the wash bath.
  • the process of the invention can be carried out particularly quickly and inexpensively.
  • the layer structure of the component to be formed it may also be advantageous if at least two washcoat layers are applied, which are soluble in different wash baths, and that the washing off of the at least two washcoat layers takes place successively in the different wash baths. In this way, for example, after washing a first wash laquer layer another order of one or more layers done, which are subsequently structured in the washing of a further, still existing washcoat layer.
  • each layer which is arranged on the side of a washcoat layer facing away from the substrate is permeable to at least one washing liquid which dissolves the respective washcoat layer.
  • a dissolving of the washcoat layer (s) can also take place laterally by arranging recesses in layers of the component.
  • a layer thickness of a layer of ⁇ 1 ⁇ m to be structured by means of a washcoat layer is expedient.
  • a surface roughness of a washcoat layer is preferably> 1 ⁇ m.
  • the method according to the invention can be further varied in that, viewed perpendicular to the plane of the substrate, at least one layer which is arranged on the side of a washcoat layer facing away from the substrate is permeable to at least one first washing liquid which dissolves the respective washcoat layer. and impermeable to a second washing liquid, which also dissolves the respective washcoat layer.
  • areas of a washcoat layer can be selectively washed off, which are arranged under a permeable layer, while other areas of the same washcoat layer, which are arranged underneath an impermeable layer, can not be washed off simultaneously, but only in a further wash bath. In between, further layers can be applied, so that the layer structure of the component can be made even more versatile.
  • the substrate is formed from a flexible film, in particular a plastic film.
  • flexible it is meant to be flexible, the flexibility permitting winding of the substrate on a roll and transport of the substrate from one roll to another roll
  • the plastic sheeting preferably has a thickness in the range of 6 to 200 ⁇ m Suitable materials
  • the plastic film may include PET, PP or PE, and the substrate may be single-layered or multi-layered, whereby layers of different materials may be combined, and the substrate may be transparent, which is particularly advantageous when using the substrate on both sides.
  • the substrate and the at least one component formed thereon form a transfer film, wherein a release layer is arranged between the substrate and the at least one component.
  • the release layer allows for detachment of the at least one component from the substrate and transfer to another carrier.
  • the layers of the at least one component correspond to a conventional transfer layer of a transfer film, which is fixed in particular by means of hot or cold adhesive on the other carrier. It is particularly preferred if the substrate is formed strip-shaped and is transported in carrying out the process from roll to roll.
  • the substrate is unwound continuously from a roll, at least one coating unit for applying the layers of the component, the washing lacquer layers and optionally supplied to the ⁇ tzresists, then at least one washing bath and optionally other baths or Supplied treatment facilities, dried and finally wound up on another roll.
  • individual components or interconnected components may be present on the finished roll material, wherein a separation of components or groups of components takes place subsequently.
  • Washcoats which are suitable for a process according to the invention have in particular at least one polymeric binder with acidic or alkaline groups, so that the dried washcoat is soluble in the corresponding wash bath.
  • Polymeric binders which are soluble in aqueous solutions are, for example, acrylates having acid groups as functional groups (-SO 3 H 1 ; -COOH) or
  • the at least one etching washcoat is formed from a washcoat of the following composition:
  • etching medium 5-40% by weight of polymeric binder
  • a first etching washcoat composition has proven particularly useful as follows: 5-20% by weight iron (III) chloride
  • This first etching washcoat is preferably pattern-printed onto a copper layer, dried, the copper layer and the first washcoat layer are coated with aluminum, and finally the first washcoat layer is washed off with water.
  • the copper and aluminum layers are structured in register with each other.
  • the aluminum layer which has a textured pattern, can again be pattern-printed with a further etching washcoat and the process repeated with one or more further layers.
  • silica highly dispersed
  • the further etching washcoat is dried, the coating system, for example, steamed with copper and finally washed the further washing paint layer with water.
  • the at least one etching-resistant washcoat layer is formed from a lacquer of the following composition:
  • At least one first etching-resistant washcoat layer is formed from a paint of the following composition:
  • At least one second etching-resistant washcoat layer is formed from a paint of the following composition:
  • Washcoat layer is formed from a paint of the following composition:
  • the first, second or third etching-resistant washcoat is applied in particular to a copper layer in pattern form and dried. It is etched with an iron (III) chloride solution (50%). Subsequently, in particular a
  • Vapor deposited silver layer and the etch-resistant washcoat layer washed with 5 - 10% sodium hydroxide solution.
  • the second or third etch-resistant washcoat in particular pattern on an aluminum layer and to dry. It is etched with phosphoric acid (1%). Then, in particular, a copper layer is vapor-deposited and the etching-resistant wash varnish layer is washed off with 5-10% strength sodium hydroxide solution.
  • the following methods have proven useful: sputtering, vapor deposition, printing, spraying, casting and painting, or during painting usually used methods.
  • the individual layers can be formed by the same or different methods.
  • the structuring method has Printing processes such as gravure printing, flexographic printing or offset printing, but also proven by photolithographic methods.
  • Structural layers of a component can generally be electrically conductive, electrically insulating or semiconductive layers. In the field of electrical components, above all the electrical characteristics of such a layer are of interest, while with security elements, or only the optical effect comes into play.
  • electrically conductive layers of the component are formed from a metal-based material or from an organic material.
  • electrically conductive materials such as gold, silver, copper or alloys thereof have proven useful.
  • organic electrically conductive materials for electrical components or security elements for example, polyaniline, polypyrrole or doped polyethylene are suitable. If a security element is to have a reflective layer, aluminum layers have proven useful.
  • semiconducting layers of the component are formed from organic material. But also the use of inorganic semiconducting materials is possible.
  • conjugated polymers such as polythiophenes, polythienylenevinylenes or polyfluorene derivatives have proven useful as organic semiconductive materials.
  • Suitable organic semiconducting layers include layers of so-called "small molecules", i.e. oligomers such as sexithiophene or pentacene.
  • electrically insulating layers of organic or inorganic material are formed.
  • inorganic electrically insulating functional layer material silica has proven itself.
  • electrically insulating organic material for example, polyvinylphenol is suitable.
  • non-metallic, high-index materials such as ZnS, TiO 2 and the like, as well as adhesive layers and paint layers are used, which may be transparent, opaque and / or colored.
  • at least one electrically conductive connection is formed between at least two of the at least two washing layers, which are present in a structured manner after washing the at least one washing lacquer layer, and optionally after etching processes have been performed, perpendicular to the plane of the substrate.
  • the layer edges of the at least two structured layers extend congruent and without tolerances to one another in at least one line-shaped region perpendicular to the plane of the substrate. Any position deviations are thus eliminated.
  • the at least two structured layers perpendicular to the plane of the substrate each have at least one pattern-shaped opening, wherein the pattern-shaped openings coincide with a maximum tolerance of ⁇ 5 ⁇ m, in particular with a maximum tolerance of ⁇ 100 nm are arranged one above the other.
  • At least one of the at least two structured layers has at least one pattern-shaped opening perpendicular to the plane of the substrate and at least one further of the at least two layers is patterned in the form of the pattern-shaped opening, the pattern-shaped opening being congruent to which at least one further layer with a tolerance of a maximum of ⁇ 5 ⁇ m, in particular with a tolerance of a maximum of ⁇ 100 nm, are arranged one above the other.
  • the component is an electrical component which has at least two structured layers in the form of electrical functional layers, wherein the at least two structured electrical functional layers are arranged on a flexible substrate.
  • An electrical component according to the invention is preferably designed as an organic field-effect transistor, an organic diode, an organic capacitor, a resistor or an antenna. Entire groups of components in the form of electrical circuits may be formed.
  • the electrical component or the electrical circuit is formed with at least one organic functional layer.
  • a security element for applying and / or embedding on / in value documents to be secured or identification documents is also formed as a component, wherein the structured layers form electrical functional layers and / or decorative layers.
  • This may be a transmissive and / or a reflective security element, in particular a security thread, a label, an overlay, a window element or the like.
  • the security element has an optically variable element which conveys a different visual impression from different angles of view.
  • optically variable elements comprising a structurally effective structure, in particular a hologram or a diffraction grating, or an angle-dependent color-changing effect-generating elements, in particular a thin-film interference layer element or a layer containing interference pigments, liquid crystals or liquid crystal pigments.
  • a use of at least one pattern-structured washcoat layer for structuring at least two layers on a substrate is ideal, wherein a) the washcoat layer is formed as a corrosive wash lacquer layer and is disposed between the at least two layers, wherein by washing the corrosive wash lacquer layer a simultaneous structuring of at least two layers, and / or by b) the washcoat layer is formed as etch-resistant washcoat layer, wherein after applying the etch-resistant wash lacquer layer to a first layer of the at least two layers, the first layer in areas that are not covered by the etch-resistant wash lacquer layer is removed by etching, on the substrate at least a second layer of the at least two layers is applied over the entire surface, which covers the etch-resistant washcoat layer, and finally the etch-resistant washcoat layer is washed off, and / or by c) the at least one wash lacquer layer is patterned on the, optionally already provided with further layers substrate and the at least two layers on the Substrate
  • FIGS. 1a to 10d are intended to illustrate the invention by way of example. To show:
  • FIGS. 1a to 1d show a method according to the invention using a corrosive washcoat layer.
  • FIGS. 2a to 2d show a method according to the invention using a non-resistant washcoat layer
  • FIGS. 3a and 3b show a method according to the invention using a conventional washcoat layer
  • FIGS. 4a and 4b show a method according to the invention using a conventional washing varnish layer
  • FIGS. 5a to 5b show a method according to the invention using two conventional washcoat layers
  • Figures 6a to 6d show a method according to the invention using two conventional washcoat layers which are soluble in different wash baths
  • FIGS. 7a to 7b show a method according to the invention using a conventional washcoat layer
  • FIGS. 8a to 8b show a further method according to the invention
  • FIGS. 9a to 9f show a method according to the invention using an etch-resistant washcoat layer
  • FIGS. 10a to 10d show a method according to the invention using a corrosive wash lacquer layer.
  • FIG. 1 a shows a cross-section of a substrate 100 onto which a first layer 200 of aluminum has been vapor-deposited over the whole area.
  • a corrosive washcoat layer 500 is printed in pattern form on the first layer 200 and dried.
  • composition of the etching washcoat to form the etching washcoat layer 500 was selected as follows: 10% by weight iron (III) chloride 19% by weight polyvinyl alcohol 70% by weight water 1% by weight silicon dioxide
  • FIG. 1d shows the substrate 100 from FIG. 1c after a washing treatment, in which the coated substrate 100 has been immersed in a washing bath of water and the first layer 200 and the second layer 300 have been removed in regions which are arranged above and below the etching washcoat layer 500 are.
  • the pattern-structured first layer 200 is thus perfectly in register with the pattern-structured second layer 300.
  • the substrate 100 is dried and, if appropriate, further layers can be applied and patterned, but this has not been done here.
  • FIG. 2 a shows a cross-section of a substrate 10 onto which a first layer 20 of aluminum has been vapor-deposited over the entire surface.
  • a first layer 20 of aluminum has been vapor-deposited over the entire surface.
  • an etching-resistant wash lacquer layer 50 pattern printed on the first layer 20 .
  • composition of the washcoat for forming the etching-resistant washcoat 50 was selected as follows: 18% by weight of styrene-maleic anhydride 50% by weight of ethanol 2% by weight of butanol 30% by weight of ethyl acetate
  • FIG. 2b shows the substrate 10 from FIG. 2a after an etching treatment in which the coated substrate 10 has been immersed in a corrosive phosphoric acid (50%) wash bath and the first layer 20 has been removed in areas that are not covered by the etch-resistant washcoat 50 ,
  • the substrate 10 is dried and then, according to FIG. 2c, a second layer 3 made of copper is applied over the entire surface in a layer thickness of 50 nm.
  • a further layer 40 of gold is evaporated.
  • the thus coated substrate 10 is then immersed in a washing bath, in which 5% sodium hydroxide solution is as washing liquid, and according to Figure 2d, the etch-resistant washing laquer layer 50 washed off. In this case, the regions of the second layer 3 and the further layer 40 which are located on the washcoat layer 50 are removed.
  • the pattern-structured layers 3, 40 are in perfect register with one another and perfectly in register with the openings in the first layer 20.
  • the pattern-structured first layer 20 is surrounded by the further layer 40 from above As seen in the bottom of the second layer 3 surrounded, wherein according to the invention no positional deviations and therefore no transparent points occur, in which only the substrate 10 occurs. This would be difficult to avoid in conventional methods with the usually occurring position tolerances.
  • FIG. 2 ' shows the substrate 10 from FIG. 2a and the first layer 20 applied thereon in plan view.
  • FIG. 2a ' shows the illustration according to FIG. 2a in plan view, where the etch-resistant washcoat layer 50 has been applied to the first layer 20 in a pattern.
  • FIG. 2b ' shows the illustration according to FIG. 2b in plan view.
  • areas of the first layer 20 not covered by the scrubbing layer 50 were removed from the substrate 10 by etching.
  • the second layer 3 see FIG. 2c '
  • the further layer 40 see FIG. 2cc '
  • Figure 2cc ' corresponds to the representation of Figure 2c in plan view.
  • the washcoat layer 50 is washed off, resulting in the embodiment according to Figure 2d.
  • FIG. 2d ' now shows the top view
  • a conventional washcoat 5 according to FIG. 2e can be applied in pattern form to the transparent substrate 10 according to FIG. 2b or FIG. 2b ' before further method steps are carried out.
  • the B-shaped structured area (with the layers 20 and 50) according to FIG. 2 b ' as well as surrounding areas of the substrate 10 are covered.
  • the second layer 3 of copper is applied over the entire surface according to Figure 2f.
  • the two washing paint layers 5, 50 washed off, whereby the embodiment according to Figure 2g ' results.
  • FIG. 2g " now shows the transparent substrate 10 from the rear side, that is to say the first layer 20 and the second layer 3, through the transparent substrate 10. In this way, additionally pattern-structured, transparent regions can be produced.
  • FIG. 2g now shows the transparent substrate 10 from the rear side, that is to say the first layer 20 and the second layer 3, through the transparent substrate 10. In this way, additionally pattern-structured, transparent regions can be produced.
  • FIG. 3 a shows a substrate 1 in cross section, on which a component, in this case an electrical component, is to be formed.
  • a layer of the component in the form of a first electrically conductive functional layer 2 as a bottom electrode made of gold is vapor-deposited onto the substrate 1 in pattern form.
  • a water-soluble washcoat layer 5 is applied in pattern form.
  • An organic semiconducting functional layer 3 is applied over the whole area in a layer thickness of 25 nm to the washcoat layer 5 and free regions of the first electrically conductive functional layer 2 and of the substrate 1, and a further layer of the component, a second electrically conductive functional layer 4 for this Formation of a top electrode made of gold deposited in a layer thickness of 50 nm.
  • the substrate 1 coated in this way is then immersed in a washing bath in which water is present as the washing liquid, and the washcoat layer 5 is washed off.
  • the regions of the organic semiconductive functional layer 3 as well as the second electrically conductive functional layer 4 which are located on the washcoat layer 5 are also removed.
  • FIG. 3b The result after the washing process is shown in FIG. 3b. It is found that structuring of the organic semiconductive functional layer 3 and the second electrically conductive functional layer 4 has taken place, the organic semiconducting functional layer 3 being structured precisely to the second electrically conductive functional layer 4 due to the method. A deviation in the orientation of the structured second electrically conductive functional layer 4 to the structured organic semiconductive functional layer 3 does not occur, but it is seen perpendicular to the plane of the substrate 1 before a congruent arrangement.
  • FIG. 4a shows a substrate 1 in cross-section, on which a component, in this case an electrical component, is to be formed.
  • a component in this case an electrical component
  • the first layer of the electrical component in the form of an electrically conductive functional layer 2 of gold is evaporated over the entire surface.
  • a layer of etching resist 6 is printed pattern-shaped and exposed areas of the functional layer 2 removed by etching.
  • a water-soluble washcoat layer 5 is then applied in a pattern.
  • an organic semiconductive functional layer 3 of pentacene over the entire surface in a layer thickness of 50 nm and applied to this further full surface further layers of the electrical component in the form of an electric insulating layer 7 and a second electrically conductive functional layer 4 vapor-deposited to form a top electrode made of gold in a layer thickness of 50 nm in total.
  • the thus coated substrate 1 is then immersed in a washing bath, in which water is as washing liquid, and washed the washing layer 5.
  • a washing bath in which water is as washing liquid, and washed the washing layer 5.
  • the regions of the organic semiconductive functional layer 3, the electrically insulating layer 7 and the second electrically conductive functional layer 4, which are located on the washcoat layer 5, are also removed.
  • FIG. 4b The result after the washing process is shown in FIG. 4b. It can be seen that structuring of the organic semiconductive functional layer 3, the electrically insulating layer 7 and the second electrically conductive functional layer 4 has taken place, the organic semiconductive functional layer 3 fitting exactly to the electrically insulating layer 7 and to the second electrically conductive functional layer 4 due to the method is structured. A deviation in the orientation of the structured electrically insulating layer 7 or second electrically conductive functional layer 4 to the structured organic semiconducting functional layer 3 does not occur, but it is seen perpendicular to the plane of the substrate 1 before a register-accurate arrangement.
  • FIG. 5 a shows a cross section of a substrate 1 on which a copper layer 2 'is vapor-deposited over its entire surface, a first etch-resistant water-soluble washcoat layer 5 a is printed in pattern form, and then the exposed regions of the copper layer 2 ' have been etched away.
  • a layer of an electrical component in the form of a first organic electrically conductive functional layer 2 of gold in a layer thickness of 5 nm is evaporated over the entire surface of the first washcoat layer 5a.
  • a second water-soluble washcoat layer 5b is applied in a pattern, wherein the first and the second washcoat layer 5a, 5b have different patterns.
  • a further layer of the device in the form of an organic semiconducting functional layer 3 is applied over the entire surface in a layer thickness of 5 nm and on this another layer in the form of a second organic electrically conductive functional layer 4 made of gold in a layer thickness of 5 nm evaporated over the entire surface.
  • the substrate 1 coated in this way is then immersed in a washing bath in which water is present as the washing liquid, and the first and second wash-lacquer layers 5a, 5b are washed off at the same time.
  • the regions of the organic semiconductive functional layer 3 and of the second electrically conductive functional layer 4 which are located on the first and second washcoat layers 5a, 5b are also detached.
  • FIG. 5b The result after the washing process is shown in FIG. 5b. It is found that a structuring of the first electrically conductive functional layer 2, the organic semiconducting functional layer 3 and the second electrically conductive functional layer 4 has taken place, due to the patterning of the first and second washcoat layers 5a, 5b, the organic semiconductive functional layer 3 exactly matching the second electrically conductive functional layer 4 is structured. A deviation in the orientation of the structured second electrically conductive functional layer 4 to the structured organic semiconductive functional layer 3 does not occur, but it is seen perpendicular to the plane of the substrate 1 before a congruent arrangement. In contrast, the structuring of the first electrically conductive functional layer 2 deviating therefrom is dependent on the patterning of the first washcoat layer 5a.
  • Figure 6a shows a substrate 1 in cross section, on which a vapor-deposited copper layer 2 'over the entire surface, a first etch-resistant water-soluble wash paint layer 5a printed pattern and then the exposed portions of the copper layer 2 ' were etched.
  • a first washcoat layer 5a On the first washcoat layer 5a, a first layer 2 of gold in a layer thickness of 4 nm is deposited over the entire surface.
  • a second, in a non-polar solvent-soluble washcoat layer 5b is applied pattern-shaped, wherein the first and the second washing paint layer 5a, 5b have different patterns.
  • an organic semiconductive layer 3 applied over the entire surface in a layer thickness of 5 nm and further evaporated over this on the entire surface a second layer 4 of gold in a layer thickness of 5 nm.
  • the substrate 1 coated in this way is then immersed in a first washing bath, in which a non-polar solvent is present as the washing liquid, and the second washcoat layer 5b is washed off.
  • a non-polar solvent is present as the washing liquid
  • the second washcoat layer 5b is washed off.
  • the areas of the organic semiconducting layer 3 and the second layer 4 are replaced, which are on the second washing paint layer 5b.
  • FIG. 6b The result after the first washing process is shown in FIG. 6b. It turns out that structuring of the organic semiconducting layer 3 and of the second layer 4 has taken place, the organic semiconducting layer 3 being patterned precisely to the second layer 4 on account of the patterning of the second wash-lacquer layer 5b. A deviation in the orientation of the structured second layer 4 to the structured organic semiconductive layer 3 does not occur, but it is seen perpendicular to the plane of the substrate 1 before a register-accurate arrangement.
  • an electrically insulating layer 7 is made of SiO x full surface nosed in a layer thickness of 10 nm on the substrate according to FIG 6b! The result is shown in FIG. 6c.
  • the thus coated substrate 1 is immersed in a second washing bath, in which alkaline water is present as the washing liquid, and the first washcoat layer 5a is washed off.
  • the regions of the first electrically conductive layer 2, the organic semiconductive layer 3, the second electrically conductive layer 4 and the electrically insulating layer 7 are removed, which are located on the first washcoat layer 5a.
  • FIG. 7a shows a cross section of a substrate 1 on which a water-soluble washcoat layer 5 has been printed in pattern form. Then, an electrically conductive layer 2 of gold is vapor-deposited pattern-shaped and next to an organic semiconducting layer 3 pattern-applied in a layer thickness of 5 nm. The electrically conductive layer 2 and the organic semiconducting layer 3 each cover the washcoat layer 5. It is irrelevant whether the electrically conductive layer 2 and the organic semiconducting layer 3 directly adjoin one another, overlap one another or are arranged at a distance from each other. It is only important here that the electrically conductive layer 2 and the organic semiconducting layer 3 in the area of the washing paint layer 5 meet.
  • the substrate 1 coated in this way is then immersed in a washing bath in which water is present as the washing liquid, and the washcoat layer 5 is washed off.
  • the regions of the organic semiconductive layer 3 and of the electrically conductive layer 2 which are located on the washcoat layer 5 are also detached.
  • FIG. 7b The result after the washing process is shown in FIG. 7b. It turns out that structuring of the organic semiconductive layer 3 and the electrically conductive layer 2 has taken place, the organic semiconducting layer 3 being arranged at a defined distance from the electrically conductive layer 2 as a result of the method. A deviation in the orientation of the structured electrically conductive layer 2 to the structured organic semiconductive layer 3 does not occur, but it is seen perpendicular to the plane of the substrate 1, the predetermined distance of the washcoat layer 5 before. A complex positioning and dimensioning of the individual layers 2, 3 can thus be dispensed with.
  • Figure 8a shows a substrate 1 in cross section, on which a water-soluble washcoat layer 5 was printed in pattern form.
  • An organic semiconductive layer 3 is then applied in a pattern in a layer thickness of 5 nm.
  • an electrically conductive layer 2 of gold is evaporated over the entire surface.
  • the electrically conductive layer 2 and the organic semiconducting layer 3 each cover the washing varnish layer 5 at least partially.
  • the substrate 1 coated in this way is then immersed in a washing bath in which water is present as the washing liquid, and the washcoat layer 5 is washed off. In this case, the regions of the organic semiconductive layer 3 and of the electrically conductive layer 2 which are located on the washcoat layer 5 are also detached.
  • FIG. 8b shows a substrate 1 in cross section, on which a water-soluble washcoat layer 5 was printed in pattern form.
  • An organic semiconductive layer 3 is then applied in a pattern in a layer thickness of 5 nm.
  • an electrically conductive layer 2 of gold is evaporated over the entire surface
  • FIG. 9a shows a cross-section of a transparent substrate 10 onto which a first layer 20 made of aluminum has been vapor-deposited over the entire surface.
  • An etch-resistant washcoat layer 50 and an etch resist 60 are pattern-printed on the first layer 20.
  • FIG. 9b shows the substrate 10 from FIG. 9a after an etching treatment in which the coated substrate 10 has been immersed in an etching wash bath and the first layer 20 has been removed in areas which are neither covered by the etching-resistant washing layer 50 nor by the etching resist 60.
  • FIG. 9d shows a section A - A ' through the coated substrate 10 according to FIG. 9e.
  • FIGS. 9e and 9f show the resulting component, which is embodied here as an optical security element, and its optical appearance after the washing process on the front side and the back side of the substrate 10.
  • FIG. 9e shows the coated substrate 10 according to FIG. 9d from above. It shows the second layer 30 facing the viewer and the first layer 20 register and without offset in a B-shaped recess of the second layer 30.
  • the letter "B" which was formed from the first layer 20, fills the opening in the second layer 30 exactly, so that no areas can be seen in the edge region, which only show the transparent substrate 10.
  • FIG. 9f shows the coated substrate 10 according to FIG. 9d from below or the component from FIG. 9e, which has been tilted downwards by 180 ° about the section axis AA ' .
  • the transparent substrate 10 faces the observer, through which the structured first layer 20 and the structured second layer 30 can be seen.
  • the letter B can thus be seen from both sides of the component, wherein the positioning of the B-shaped adjacent opening in the second layer 30 has been made in register and without offset.
  • FIG. 10 a shows a cross-section of a transparent substrate 100, on which a first layer 200 of aluminum has been vapor-deposited over its entire area. On the first layer 200, a corrosive wash varnish layer 500 and a conventional washcoat layer 5c is pattern printed and dried. Then a second layer 300 of gold is evaporated over its entire surface.
  • FIG. 10 b shows the substrate 100 from FIG. 10 a after a washing treatment, in which the coated substrate 100 is immersed in a wash bath of alkaline water and the first layer 200 and the second layer 300 have been removed in areas which are arranged above or below the etching washcoat layer 500 and were etched and the areas of the second layer 300 were removed, which were arranged over the washing varnish layer 5 c.
  • FIG. 10b shows a section B - B ' through the formed component according to FIG. 10c.
  • the substrate 100 is dried and further layers may optionally be applied, but this has not been done here.
  • the resulting component, which is embodied here as an optical security element, and its optical appearance after the washing process on the front side and the rear side of the substrate 100 is shown in FIGS. 10c and 10d.
  • FIG. 10c shows the coated substrate 100 according to FIG. 10b from above. It shows the second layer 300 facing the viewer and the first layer 200 in a B-shaped recess of the second layer 300.
  • the first layer 200 fills the B-shaped opening in the second layer 300 exactly, so that no areas in the edge region can be seen, showing the transparent substrate 100.
  • FIG. 10d shows the coated substrate 100 according to FIG. 10b from below or the component from FIG. 10c which has been tilted downwards by 180 ° about the section axis BB ' . It shows the transparent substrate 100 facing the viewer, through which the M-shaped patterned first layer 200 can be seen.
  • the letter "M" can thus be recognized from both sides of the component, whereby the M can be recognized once as a recess in the first layer 200 and once in the second layer 300, which are filled only with transparent substrate 100 and arranged exactly register-to-each other
  • the exact register-accurate positioning of the M-shaped openings in the first layer 200 and the second layer 30 has a maximum offset of ⁇ 5 ⁇ m.

Abstract

Die Erfindung betrifft unterschiedliche Verfahren zur Herstellung mindestens eines Bauteils, welches mindestens zwei, unter Verwendung mindestens eines Waschlacks strukturierte Schichten umfasst, sowie damit erhältliche Bauteile. Die erfindungsgemäßen Verfahren verwenden jeweils mindestens eine Wasch lackschicht (50), die insbesondere multifunktional ausgebildet ist.

Description

Verfahren zur Herstellung mindestens eines Bauteils sowie Bauteil
Die Erfindung betrifft unterschiedliche Verfahren zur Herstellung mindestens eines Bauteils, welches mindestens zwei strukturierte Schichten umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin Bauteile, die nach diesen Verfahren erhältlich sind, insbesondere elektrische Bauteile oder elektrische Schaltungen sowie Sicherheitselemente zur Sicherung von Wertdokumenten, wie Banknoten, Ausweise, Identifikationskarten, Urkunden und ähnlichem.
Bauteile, die mindestens zwei strukturierte Schichten umfassen und die insbesondere aus dünnen, elektrischen Funktionsschichten aufgebaut werden, wobei u.a. organische Funktionsschichten zum Einsatz kommen, sind bekannt. Beim Aufbau solcher Bauteile bzw. elektrischer Bauelemente müssen die elektrischen Funktionsschichten strukturiert und außerdem zueinander genau justiert angeordnet werden, um die Funktionsfähigkeit und die gewünschte Leistungsfähigkeit des Bauteils zu gewährleisten.
Gemäß DE 103 49 963 A1 erfolgt die Strukturierung einer elektrischen
Funktionsschicht mittels einer musterförmig auf einem Foliensubstrat aufgebrachten, Strahlungs-vernetzbaren Waschlackschicht. Die Waschlackschicht wird dabei musterförmig auf eine Grundfolie aufgebracht, durch Bestrahlung gehärtet, mit der elektrischen Funktionsschicht beschichtet und anschließend die Wasch lackschicht in einem Waschprozess entfernt. Gleichzeitig mit der Waschlackschicht werden die Bereiche der elektrischen Funktionsschicht entfernt, die sich auf der Wasch lackschicht befinden, während die Bereiche der elektrischen Funktionsschicht, die auf der Grundfolie angeordnet sind, auf der Grundfolie verbleiben und eine strukturierte Funktionsschicht ausbilden. Das in DE 103 49 963 A1 beschriebene Verfahren eignet sich zur Herstellung einer Folie mit zumindest einem elektrischen Bauelement, welches insbesondere zumindest eine Schicht aus einem organischen Halbleiter-Material umfasst.
Die DE 101 30 992 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines polymerfreien Bereichs auf einem Substrat, wobei eine Peelingschicht eingesetzt wird. Die Peelingschicht wird dabei musterförmig auf das Substrat aufgebracht, getrocknet und anschließend mit einer polymeren Funktionsschicht, beispielsweise zur Bildung einer organischen Leuchtdiode (OLED), im Spincoating-Verfahren beschichtet. Daraufhin wird die Peelingschicht vom Substrat mittels Abziehen und/oder Vakuum entfernt, wobei ein polymerfreier Bereich auf dem Substrat ausgebildet wird. Der polymerfreie Bereich wird als Bondbereich oder als Klebebereich zum Befestigen von Dioden- Schutzkappen eingesetzt.
Bei den bekannten Verfahren werden die Schichten eines Bauteils nacheinander gebildet und einzeln strukturiert, wodurch sich Justagefehler in der Anordnung der Schichten zueinander ergeben.
So bewirkt der Auftrag weiterer Schichten des Bauteils sowie deren Strukturierung regelmäßig ein Verziehen eines flexiblen Substrats, das üblicherweise aus flexiblem Folienmaterial besteht und sowohl bei elektrischen Bauteilen wie auch bei Sicherheitselementen häufig als Träger für insbesondere dünne Schichten eingesetzt wird. Dadurch ergibt sich für jede weitere zu bildende Schicht eine andere Basis und die Anordnung und Dimensionierung im Hinblick auf die bereits auf dem Substrat gebildeten Schichten wird mit jeder neuen gebildeten Schicht schwieriger.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Bauteilen, welche mindestens zwei strukturierte Schichten umfassen, die zueinander positioniert werden sollen, zu verbessern. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, dadurch erhältliche Bauteile anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein erstes Verfahren zur Herstellung mindestens eines Bauteils, welches mindestens zwei strukturierte Schichten umfasst, mit folgenden Schritten gelöst: - Bereitstellen eines Substrats;
- Auftragen von mindestens zwei Schichten des mindestens einen Bauteils auf das Substrat, wobei die mindestens zwei Schichten senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen zumindest bereichsweise überlappen und/oder parallel zur Ebene des Substrats gesehen zumindest bereichsweise aneinander angrenzen;
- musterförmiges Auftragen mindestens einer ätzenden oder ätzresistenten Wasch lackschicht zwischen den mindestens zwei Schichten derart dass die mindestens eine Waschlackschicht senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen zwischen den mindestens zwei Schichten in mindestens einem Bereich angeordnet wird, in welchem die mindestens zwei Schichten überlappen oder aneinander angrenzen, und
- Strukturieren der mindestens zwei Schichten, wobei unterschiedliche Funktionen der mindestens einen Wasch lackschicht gleichzeitig oder nacheinander zur Strukturierung verwendet werden.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein zweites Verfahren zur Herstellung mindestens eines Bauteils, welches mindestens zwei strukturierte Schichten umfasst, mit folgenden Schritten gelöst:
- Bereitstellen eines Substrats; - Auftragen vom mindestens zwei Schichten des mindestens einen Bauteils auf das Substrat, wobei die mindestens zwei Schichten senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen zumindest bereichsweise überlappen und/oder parallel zur Ebene des Substrats gesehen zumindest bereichsweise aneinander angrenzen;
- musterförmiges Auftragen mindestens einer Waschlackschicht zwischen dem Substrat und den mindestens zwei Schichten, wobei die mindestens eine
Waschlackschicht derart angeordnet wird, dass beim Abwaschen der Waschlackschicht(en) eine gleichzeitige Strukturierung der mindestens zwei Schichten erfolgt; und
- Abwaschen der mindestens einen Waschlackschicht, wobei die Bereiche der Schicht(en) des Bauteils, die auf der dem Substrat abgewandten Seite der mindestens einen Waschlackschicht angeordnet sind, entfernt werden.
Die Aufgabe wird für ein Bauteil, welches mindestens zwei strukturierte Schichten auf einem Substrat aufweist, welche jeweils senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen mindestens einen Schichtrand aufweisen, dadurch gelöst, dass die Schichtränder der mindestens zwei strukturierten Schichten in zumindest einem linienförmigen Bereich senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen deckungsgleich mit einer Toleranz von maximal ± 5 μm, insbesondere mit einer Toleranz von maximal ± 100 nm zueinander verlaufen. Ein solches Bauteil ist insbesondere erhältlich durch eines der erfindungsgemäßen Verfahren.
Die erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ermöglichen die exakte Strukturierung mehrerer Schichten eines Bauteils, insbesondere eine gleichzeitige oder nahezu gleichzeitige Strukturierung von unterschiedlichen Schichten des Bauteils mit mindestens einer Waschlackschicht. Dabei werden die strukturierten Schichten in einfacher Weise passergenau zueinander exakt positioniert. Ein Verzug des Substrats bei der Bildung der einzelnen Schichten fällt nicht mehr störend ins Gewicht, da aufgrund der erfindungsgemäßen Verfahren bei der Strukturierung mehrerer Schichten des Bauteils mit Hilfe mindestens einer Waschlackschicht der Verzug für jede Schicht gleichermaßen berücksichtigt wird. Die Anzahl an Wasch- und Ätzprozessen wird zudem vermindert.
Bauteile gemäß der Erfindung zeichnen sich durch einen besonders geringen Platzbedarf aus, da im Design keine oder nahezu keine Registertoleranzen mehr berücksichtigt werden müssen.
Dadurch können besonders hochwertige Bauteile, insbesondere leistungsstarke elektrische Bauelemente oder besonders fälschungssichere Sicherheitselemente erzeugt werden. Bei einer Ausbildung mehrerer gleicher Bauteile nebeneinander auf einem Substrat wird so im Fall elektrischer Bauelemente erreicht, dass einerseits die Größe der einzelnen elektrischen Bauelemente verkleinert werden kann. Bei einer Verringerung der herkömmlichen Registertoleranz von ± 500 μm der einzelnen Schichten eines Bauelements zueinander auf eine Registertoleranz von ± 5 μm kann die Länge als auch die Breite eines Bauelements um knapp 1 mm auf eine Bauelementgröße von 100 μm x 100 μm verkleinert werden kann, was einer Flächenreduzierung von 1 mm2 auf 0,01 mm2 entspricht. Auch der Abstand der einzelnen Bauelemente zueinander kann deutlich, insbesondere auf 5 bis 20 μm, vermindert werden. Die Minimierung des Platzbedarfs der Bauelemente selbst und ihrer Abstände bringt Vorteile beim Einsatz der erfindungsgemäßen Bauelemente in elektronischen Schaltungen mit sich.
Eine Genauigkeit in der Strukturierung und Positionierung unterschiedlicher Schichten, wie sie durch die erfindungsgemäßen Verfahren erreicht wird, ist durch nacheinander gebildete und einzeln strukturierte Schichten bislang nicht erreicht worden.
Für das erste erfindungsgemäße Verfahren hat es sich bewährt, wenn mindestens eine ätzende Waschlackschicht verwendet wird, und beim Abwaschen der mindestens einen ätzenden Waschlackschicht die Bereiche einer Schicht der mindestens zwei Schichten, die auf einer dem Substrat zugewandten Seite der mindestens einen ätzenden Wasch lackschicht angeordnet sind, durch Ätzen entfernt werden, und die Bereiche mindestens einer weiteren Schicht der mindestens zwei Schichten, die auf einer dem Substrat abgewandten Seite der mindestens einen ätzenden Waschlackschicht angeordnet sind, durch das Abwaschen entfernt werden.
Für das erste erfindungsgemäße Verfahren hat es sich weiterhin bewährt, wenn mindestens eine erste Schicht auf das Substrat aufgetragen wird, wenn eine erste ätzende Wasch lackschicht, welche die erste Schicht ätzt, musterförmig zumindest teilweise auf die erste Schicht aufgetragen und getrocknet wird, wenn mindestens eine zweite Schicht zumindest teilweise auf die erste ätzende Waschlackschicht und weiterhin überlappend mit der ersten Schicht aufgebracht wird, und wenn anschließend die musterförmige, erste ätzende Wasch lackschicht abgewaschen wird, wobei zusammen mit der ersten ätzenden Waschlackschicht die senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen unter der ersten ätzenden Wasch lackschicht liegenden Bereiche der ersten Schicht und die über der ersten ätzenden
Waschlackschicht liegenden Bereiche der mindestens einen zweiten Schicht entfernt werden. Für das erste erfindungsgemäße Verfahren hat es sich weiterhin bewährt, wenn mindestens eine ätzresistente Waschlackschicht auf mindestens eine Schicht der mindestens zwei Schichten aufgebracht wird, wenn die mindestens eine Schicht in Bereichen, die nicht mit der mindestens einen ätzresistenten Wasch lackschicht bedeckt sind, mittels Ätzen entfernt wird, wenn mindestens eine weitere Schicht der mindestens zwei Schichten derart aufgetragen wird, dass die mindestens eine weitere Schicht zumindest bereichsweise mit der ätzresistenten Waschlackschicht überlappt, und wenn die mindestens eine ätzresistente Waschlackschicht abgewaschen wird, wobei die Bereiche der mindestens einen weiteren Schicht, die auf der dem Substrat abgewandten Seite der mindestens einen ätzresistenten Wasch lackschicht angeordnet sind, entfernt werden.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die mindestens eine ätzresistente Wasch lackschicht resistent gegen mindestens ein Ätzmittel ausgebildet wird.
Es hat sich bewährt, wenn mindestens eine erste Schicht auf das Substrat aufgetragen wird, wenn eine erste ätzresistente Waschlackschicht musterförmig zumindest teilweise auf die mindestens eine erste Schicht aufgetragen und getrocknet wird, wenn die mindestens eine erste Schicht mittels Ätzens in Bereichen entfernt wird, die nicht mit der mindestens einen ätzresistenten Waschlackschicht bedeckt sind, wenn mindestens eine zweite Schicht des mindestens einen Bauteils aufgetragen wird derart, dass die mindestens eine zweite Schicht zumindest bereichsweise mit der ersten ätzresistenten Waschlackschicht überlappt, und die erste ätzresistente Waschlackschicht abgewaschen wird, wobei die Bereiche der mindestens einen zweiten Schicht, die auf der dem Substrat abgewandten Seite der ersten ätzresistenten Wasch lackschicht angeordnet sind, entfernt werden. Für das zweite erfindungsgemäße Verfahren kann der mindestens eine Waschlack als ein herkömmlicher Waschlack oder als ein ätzender oder ätzresistenter Waschlack ausgebildet sein.
Das erste und das zweite erfindungsgemäße Verfahren können bei der Bildung eines Bauteils in beliebiger Kombination eingesetzt werden. Zudem hat es sich bewährt, wenn weiterhin musterförmig mindestens ein Ätzresist aufgetragen wird, welcher nach einem Trocknen und/oder Härten gegebenenfalls unlöslich ist. Unabhängig von der Ausbildung einer Strukturierung durch die mindestens eine Wasch lackschicht kann dadurch mindestens eine weitere Schicht mittels Ätzens strukturiert werden.
Als Ätzresist wird bevorzugt ein thermisch trocknender Lack, ein strahlungsvernetzender Lack oder ein photostrukturierbarer Lack aufgetragen.
Es ist von Vorteil, dass die erfindungsgemäßen Verfahren es ermöglichen, dass der Auftrag mindestens einer zu strukturierenden Schicht des Bauteils vollflächig erfolgen kann. Der großflächige, un strukturierte Auftrag von Schichten hat sich bewährt, insbesondere für Metalle, anorganische Materialien und auch organische elektrische Funktionsschichten, da organische Schichten üblicherweise unter Einsatz sehr dünnflüssiger Medien ausgebildet werden, die zum Verlaufen neigen. Zudem sind in den Randbereichen einer aus einem solchen Medium gebildeten Schicht nach dem Trocknen Unebenheiten feststellbar, so dass die Schichtdicke der gebildeten Schicht nicht konstant ist.
Der Auftrag mindestens einer zu strukturierenden Schicht des Bauteils kann aber auch lediglich bereichsweise erfolgen. Dies lässt sich insbesondere für gesputterte, aufgedampfte oder gedruckte Schichten gut realisieren. Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn die mindestens eine Waschlackschicht derart angeordnet wird, dass sie auf ihrer dem Substrat abgewandten Seite zumindest bereichsweise von mindestens zwei Schichten des Bauteils bedeckt wird. Beim Abwaschen der Waschlackschicht erfolgt das gleichzeitige Strukturieren und exakte Justieren der mindestens zwei darauf angeordneten Schichten in einfacher, zeitsparender und kostengünstiger weise.
Weiterhin hat es sich bewährt, wenn eine erste Waschlackschicht und mindestens eine weitere Waschlackschicht aufgebracht werden, wobei die erste Waschlackschicht auf ihrer dem Substrat abgewandten Seite zumindest bereichsweise von mindestens einer Schicht des Bauteils bedeckt wird und die mindestens eine weitere Waschlackschicht auf ihrer dem Substrat abgewandten Seite zumindest bereichsweise von mindestens einer weiteren Schicht des Bauteils bedeckt wird. Beim Abwaschen der ersten Wasch lackschicht werden alle Bereiche der darauf angeordneten Schichten entfernt, wohingegen das Abwaschen der zweiten Wasch lackschicht nur die Entfernung der Bereiche der Schichten bewirkt, die auf der dem Substrat abgewandten Seite der zweiten Waschlackschicht angeordnet sind. Sind beispielsweise nach der musterförmigen ersten Waschlackschicht zwei Schichten vollflächig aufgebracht, werden dann eine zur ersten Waschlackschicht zumindest bereichsweise versetzt angeordnete musterförmige zweite Waschlackschicht und zwei weitere vollflächige Schichten gebildet, so ergeben sich nach dem Abwaschen der beiden Wasch lackschichten strukturierte und zueinander justierte Schichten. Übereinstimmende, zueinander justierte Strukturierungen entstehen in allen vier Schichten aufgrund der ersten Waschlackschicht und übereinstimmende, zueinander justierte Strukturierungen der beiden zuletzt aufgebrachten Schichten entstehen aufgrund der zweiten Waschlackschicht. Durch geeignete Auswahl der Anzahl an Wasch lackschichten, deren Art, deren Musterung sowie deren Ausrichtung zueinander, ergibt sich eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten.
Weiterhin hat es sich bewährt, wenn mindestens zwei bereichsweise angeordnete Schichten gebildet werden, welche aus unterschiedlichem Material gebildet werden und parallel zur Ebene des Substrats gesehen zumindest bereichsweise aneinander angrenzen, wobei eine Grenzlinie gebildet wird, und wobei senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen mindestens eine solche Grenzlinie auf der dem Substrat abgewandten Seite der mindestens einen Wasch lackschicht angeordnet wird. Durch eine derartige Verfahrensweise lassen sich auch definierte Abstände zwischen in einer Ebene angeordneten, unterschiedlichen Schichtmaterialen, die nacheinander gebildet werden, exakt einstellen, ohne dass eine aufwendige Positionierung des Substrats notwendig wäre oder die genauen Abmaße der Schichten im Bereich der Grenzlinie kritisch wären. So können die beiden unterschiedlichen Schichten im Bereich oberhalb der Waschlackschicht direkt aneinander angrenzen, einander überlappen oder voneinander beabstandet sein. In jedem dieser Fälle ist nach Abwaschen der Waschlackschicht zwischen den beiden unterschiedlichen Schichten der gleiche Abstand gebildet worden, da lediglich die Breite der Waschlackschicht diesen Abstand bestimmt.
Zudem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mindestens zwei
Wasch lackschichten aufgetragen werden, die in einem Waschbad löslich sind, und dass das Abwaschen der mindestens zwei Waschlackschichten gleichzeitig in dem Waschbad erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch besonders schnell und kostengünstig durchgeführt werden.
Im Hinblick auf den Schichtaufbau des zu bildenden Bauteils kann es zudem günstig sein, wenn mindestens zwei Waschlackschichten aufgetragen werden, die in unterschiedlichen Waschbädern löslich sind, und dass das Abwaschen der mindestens zwei Waschlackschichten nacheinander in den unterschiedlichen Waschbädern erfolgt. Auf diese Weise kann beispielsweise nach dem Abwaschen einer ersten Wasch lackschicht ein weiterer Auftrag von einer oder mehreren Schichten erfolgen, die nachfolgend beim Abwaschen einer weiteren, noch vorhandenen Waschlackschicht strukturiert werden.
Als Waschflüssigkeit für ein Waschbad haben sich Wasser, unterschiedliche Laugen, unterschiedliche Säuren oder organische Lösungsmittel bewährt.
Es ist von Vorteil, wenn senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen eine jede Schicht, die auf der dem Substrat abgewandten Seite einer Waschlackschicht angeordnet ist, durchlässig für zumindest eine Waschflüssigkeit ist, die die jeweilige Waschlackschicht löst. Ein Anlösen der Waschlackschicht(en) kann jedoch auch seitlich durch Anordnen von Aussparungen in Schichten des Bauteils erfolgen.
Zweckmäßig ist eine Schichtdicke einer mittels einer Waschlackschicht zu strukturierenden Schicht von < 1 μm. Eine Oberflächenrauhigkeit einer Waschlackschicht ist dabei vorzugsweise > 1 μm. Dadurch wird das Ablösen der mindestens einen Wasch lackschicht beschleunigt. Alternativ kann aber auch ein Einsatz von Ultraschall oder eine mechanische Behandlung während des Wasch prozesses erfolgen, um das vollständige Abwaschen der mindestens einen Waschlackschicht und darauf angeordneter Schichtbereiche zu gewährleisten.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich noch dadurch variieren, dass senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen mindestens eine Schicht, die auf der dem Substrat abgewandten Seite einer Waschlackschicht angeordnet ist, durchlässig für zumindest eine erste Waschflüssigkeit ist, die die jeweilige Waschlackschicht löst, und undurchlässig ist für eine zweite Waschflüssigkeit ist, die die jeweilige Waschlackschicht ebenfalls löst.
Dadurch können selektiv Bereiche einer Waschlackschicht abgewaschen werden, die unter einer durchlässigen Schicht angeordnet sind, während andere Bereiche derselben Waschlackschicht, die unter einer undurchlässigen Schicht angeordnet sind, nicht gleichzeitig, sondern erst in einem weiteren Waschbad abgewaschen werden können. Dazwischen können weitere Schichten aufgetragen werden, so dass der Schichtaufbau des Bauteils noch vielseitiger gestaltet werden kann.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Substrat aus einer flexiblen Folie, insbesondere einer Kunststofffolie, gebildet wird. Unter „flexibel" wird hier biegsam verstanden, wobei die Biegsamkeit eine Aufwicklung des Substrats auf einer Rolle und einen Transport des Substrats von einer Rolle zu einer weiteren Rolle ermöglicht. Die Kunststofffolie weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 6 bis 200 μm auf. Geeignete Materialien für die Kunststofffolie sind unter anderem PET, PP oder PE. Weiterhin kann das Substrat einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein, wobei Lagen aus unterschiedlichen Materialien miteinander kombiniert werden können. Außerdem kann das Substrat transparent sein. Dies ist insbesondere bei beidseitiger Nutzung des Substrats vorteilhaft.
Es hat sich weiterhin bewährt, wenn das Substrat und das mindestens eine darauf gebildete Bauteil eine Transferfolie ausbilden, wobei zwischen dem Substrat und dem mindestens einen Bauteil eine Ablöseschicht angeordnet wird. Die Ablöseschicht ermöglicht ein Ablösen des mindestens einen Bauteils vom Substrat und den Übertrag auf einen anderen Träger. Die Schichten des mindestens einen Bauteils entsprechen dabei einer üblichen Übertragungslage einer Transferfolie, die insbesondere mittels Heiß- oder Kaltklebers auf dem anderen Träger fixiert wird. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Substrat bandförmig ausgebildet wird und bei Durchführung des Verfahrens von Rolle zu Rolle transportiert wird. Dabei wird das Substrat kontinuierlich von einer Rolle abgewickelt, mindestens einer Beschichtungseinheit zum Auftrag der Schichten des Bauteils, der Wasch lackschichten und gegebenenfalls des Ätzresists zugeführt, anschließend mindestens einem Waschbad und gegebenenfalls weiteren Bädern oder Behandlungseinrichtungen zugeführt, getrocknet und schließlich auf eine weitere Rolle aufgewickelt. Dabei können auf dem fertigen Rollenmaterial einzelne Bauteile oder miteinander verbundene Bauteile vorliegen, wobei nachfolgend eine Vereinzelung von Bauteilen oder Bauteilgruppen erfolgt.
Waschlacke, die sich für ein erfindungsgemäßes Verfahren eignen, weisen insbesondere mindestens ein polymeres Bindemittel mit sauren oder alkalischen Gruppen auf, so dass der getrocknete Waschlack im entsprechenden Waschbad löslich ist. Polymere Bindemittel, die in wässrigen Lösungen löslich sind, sind z.B. Acrylate mit Säuregruppen als funktionellen Gruppen (-SO3H1; -COOH) oder
Amine mit basischen Gruppen (-N2H). Dabei sind herkömmliche Waschlacke ohne ätzende oder ätzresistente Zusatzfunktion bereits hinreichend bekannt. Hinsichtlich möglicher ätzender und ätzresistenter Waschlacke, welche demnach multifunktional ausgebildet sind, sind nachfolgend einige Beispiele aufgeführt.
Es hat sich bewährt, wenn die mindestens eine ätzende Waschlackschicht aus einem Waschlack folgender Zusammensetzung gebildet wird:
0,5 - 40 Gew.-% Ätzmedium 5 - 40 Gew.-% polymeres Bindemittel
2 - 80 Gew.-% Wasser
0,1 - 5 Gew.-% Füllstoff
Besonders bewährt hat sich eine erste ätzende Waschlackzusammensetzung wie folgt: 5 - 20 Gew.-% Eisen(lll)Chlorid
15 - 25 Gew.-% Polyvinylalkohol
52 - 77 Gew.-% Wasser
3 Gew.-% Siliziumdioxid
Dieser erste ätzende Waschlack wird vorzugsweise auf eine Kupferschicht musterförmig aufgedruckt, getrocknet, die Kupferschicht und die erste Waschlackschicht mit Aluminium bedampft und schließlich die erste Waschlackschicht mit Wasser abgewaschen. Die Kupfer- und die Aluminiumschicht werden registergenau zueinander strukturiert. Die nun musterförmig strukturiert vorliegende Aluminiumschicht kann erneut musterförmig mit einem weiteren ätzenden Waschlack bedruckt werden und das Verfahren mit einer oder mehreren weiteren Schichten wiederholt werden.
Zum musterförmigen Bedrucken der Aluminiumschicht hat sich folgende ätzende weitere Waschlackzusammensetzung bewährt:
2 - 10 Gew.-% Natriumhydroxid 15 - 25 Gew.-% Polyvinylpyrrolidon
63 - 80 Gew.-% Wasser
2 - 3 Gew.-% Siliziumdioxid (hochdispers)
Der weitere ätzende Waschlack wird getrocknet, das Schichtensystem beispielsweise mit Kupfer bedampft und schließlich die weitere Wasch lackschicht mit Wasser abgewaschen.
Es hat sich bewährt, wenn die mindestens eine ätzresistente Waschlackschicht aus einem Lack folgender Zusammensetzung gebildet wird:
12 - 30 Gew.-% Polymerbindemittel mit sauren Gruppen (Carbonylgruppen) 70 - 88 Gew.-% Lösemittel 0 - 2 Gew.-% Füllstoff
Es hat sich bewährt, wenn mindestens eine erste ätzresistente Waschlackschicht aus einem Lack folgender Zusammensetzung gebildet wird:
18 - 25 Gew.-% Polyacrylsäure-Dispersion 75 - 82 Gew.-% Wasser 0 - 2 Gew.-% Siliziumdioxid Weiterhin hat es sich bewährt, wenn mindestens eine zweite ätzresistente Waschlackschicht aus einem Lack folgender Zusammensetzung gebildet wird:
12 - 20 Gew.-% Styrol-Maleinsäureanhydrid 50 Gew.-% Ethanol
2 Gew.-% Butanol
26 - 34 Gew.-% Ethylacetat
0 - 2 Gew.-% Siliziumdioxid
Weiterhin hat es sich bewährt, wenn mindestens eine dritte ätzresistente
Waschlackschicht aus einem Lack folgender Zusammensetzung gebildet wird:
20 - 30 Gew.-% Phenolharz mit einer Säurezahl größer 20, vorzugsweise größer 50 70 - 80 Gew.-% Buthylacetat 0 - 2 Gew.-% Siliziumdioxid
Der erste, zweite oder dritte ätzresistente Waschlack wird insbesondere auf eine Kupferschicht musterförmig aufgebracht und getrocknet. Es erfolgt ein Ätzen mit einer Eisen(lll)Chloridlösung (50%ig). Anschließend wird insbesondere eine
Silberschicht aufgedampft und die ätzresistente Waschlackschicht mit 5 - 10 %iger Natronlauge abgewaschen.
Weiterhin hat es sich bewährt, den zweiten oder dritten ätzresistenten Waschlack insbesondere auf eine Aluminiumschicht musterförmig aufzubringen und zu trocknen. Es erfolgt ein Ätzen mit Phosphorsäure (1%ig). Anschließend wird insbesondere eine Kupferschicht aufgedampft und die ätzresistente Wasch lackschicht mit 5 - 10 %iger Natronlauge abgewaschen.
Zum Auftragen der mindestens zwei Schichten des Bauteils haben sich folgende Verfahren bewährt: Sputtern, Aufdampfen, Drucken, Aufsprühen, Gießen und Lackieren, beziehungsweise beim Lackieren üblicherweise eingesetzte Verfahren. Dabei können die einzelnen Schichten durch gleiche oder unterschiedliche Verfahren gebildet werden. Als Strukturierungsverfahren haben sich insbesondere Druckprozesse wie der Tiefdruck-, Flexodruck- oder Offsetdruckverfahren, aber auch photolithographische Methoden bewährt.
Zu strukturierende Schichten eines Bauteils können generell elektrisch leitende, elektrisch isolierende oder halbleitende Schichten sein. Im Bereich elektrischer Bauelemente sind vor allem die elektrischen Kennwerte einer solchen Schicht von Interesse, während bei Sicherheitselementen auch oder lediglich der optische Effekt zum Tragen kommt.
Es ist bevorzugt, wenn elektrisch leitende Schichten des Bauteils aus einem, auf Metall basierenden Material oder aus einem organischen Material gebildet werden. So haben sich für elektrische Bauelemente wie auch für Sicherheitselemente elektrisch leitende Materialien wie Gold, Silber, Kupfer oder Legierungen daraus bewährt. Als organische elektrisch leitende Materialien für elektrische Bauelemente oder Sicherheitselemente sind beispielsweise Polyanilin, Polypyrrol oder dotiertes Polyethylen geeignet. Sofern ein Sicherheitselement eine reflektive Schicht aufweisen soll, haben sich Aluminiumschichten bewährt.
Weiterhin hat es sich bewährt, wenn halbleitende Schichten des Bauteils aus organischem Material gebildet werden. Aber auch die Verwendung anorganischer halbleitender Materialien ist möglich. So haben sich als organische halbleitende Materialien konjugierte Polymere, wie Polythiophene, Polythienylenvinylene oder Polyfluorenderivate bewährt. Als organische halbleitende Schicht eignen sich auch Schichten aus sogenannten „small molecules", d.h. Oligomere wie Sexithiophen oder Pentacen.
Es ist bevorzugt, wenn elektrisch isolierende Schichten aus organischem oder anorganischem Material gebildet werden. Als anorganisches elektrisch isolierendes Funktionsschichtmaterial hat sich Siliziumoxid bewährt. Als elektrisch isolierendes organisches Material ist beispielsweise Polyvinylphenol geeignet.
Für Sicherheitselemente sind unter anderem nicht-metallische, hochbrechende Materialien wie ZnS, TiO2 und ähnliches, sowie Kleberschichten und Lackschichten im Einsatz, welche transparent, opak und/oder gefärbt vorliegen können. Vorteilhafterweise wird nach dem Abwaschen der mindestens einen Wasch lackschicht, und gegebenenfalls nach Durchführung von Ätzprozessen, senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen mindestens zwei der mindestens zwei nunmehr strukturiert vorliegenden Schichten ausgebildet. Dadurch lassen sich einzelne elektrische Bauelemente oder Sicherheitselemente oder elektrische Funktionsschichten innerhalb eines elektrischen Bauelements oder eines Sicherheitselements in einfacher Weise elektrisch miteinander verschalten.
Für das erfindungsgemäße Bauteil ist besonders bevorzugt, wenn die Schichtränder der mindestens zwei strukturierten Schichten in zumindest einem linienförmigen Bereich senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen deckungsgleich und toleranzlos zueinander verlaufen. Jegliche Lageabweichungen scheiden somit aus.
Für das Bauteil hat es sich weiterhin bewährt, wenn die mindestens zwei strukturierten Schichten senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen jeweils mindestens eine musterförmige Öffnung aufweisen, wobei die musterförmigen Öffnungen deckungsgleich mit einer Toleranz von maximal ± 5μm, insbesondere mit einer Toleranz von maximal ± 100 nm übereinander angeordnet sind.
Für das Bauteil hat es sich zudem bewährt, wenn senkrecht zur Ebene des Substrats gesehen mindestens eine der mindestens zwei strukturierten Schichten mindestens eine musterförmige Öffnung aufweist und dass mindestens eine weitere der mindestens zwei Schichten in Form der musterförmigen Öffnung strukturiert ist, wobei die musterförmige Öffnung deckungsgleich zu der mindestens einen weiteren Schicht mit einer Toleranz von maximal ± 5μm, insbesondere mit einer Toleranz von maximal ± 100 nm übereinander angeordnet sind.
Es hat sich bewährt, wenn das Bauteil ein elektrisches Bauelement ist, welches mindestens zwei strukturierte Schichten in Form von elektrischen Funktionsschichten aufweist, wobei die mindestens zwei strukturierten elektrischen Funktionsschichten auf einem flexiblen Substrat angeordnet sind. Ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauelement wird vorzugsweise als ein organischer Feldeffekttransistor, eine organische Diode, ein organischer Kondensator, ein Widerstand oder eine Antenne ausgebildet. Auch ganze Bauelementgruppen in Form elektrischer Schaltungen können ausgebildet sein.
Dabei hat es sich bewährt, wenn das elektrische Bauelement oder die elektrische Schaltung mit mindestens einer organischen Funktionsschicht ausgebildet ist.
Vorzugsweise wird als Bauteil auch ein Sicherheitselement zum Aufbringen und/oder Einbetten auf/in zu sichernde Wertdokumente oder Identifikationsdokumente ausgebildet, wobei die strukturierten Schichten elektrische Funktionsschichten und/oder dekorative Schichten ausbilden. Es kann sich hierbei um ein transmissives und/oder ein reflektives Sicherheitselement handeln, insbesondere um einen Sicherheitsfaden, ein Etikett, ein Overlay, ein Fensterelement oder ähnliches.
Es ist bevorzugt, wenn das Sicherheitselement ein optisch variables Element aufweist, welches aus unterschiedlichen Blickwinkeln einen unterschiedlichen optischen Eindruck vermittelt. Geeignet sind hier optisch variable Elemente umfassend eine beugungsoptisch wirksame Struktur, insbesondere ein Hologramm oder ein Beugungsgitter, oder einen blickwinkelabhängigen Farbwechseleffekt erzeugende Elemente, insbesondere ein Dünnfilm-Interferenzschichtelement oder eine Schicht enthaltend Interferenzpigmente, Flüssigkristalle oder Flüssigkristallpigmente.
Eine Verwendung mindestens einer musterförmig strukturierten Waschlackschicht zur Strukturierung von mindestens zwei Schichten auf einem Substrat ist ideal, wobei a) die Waschlackschicht als ätzende Wasch lackschicht ausgebildet wird und zwischen den mindestens zwei Schichten angeordnet wird, wobei durch Abwaschen der ätzenden Wasch lackschicht eine gleichzeitige Strukturierung der mindestens zwei Schichten erfolgt, und/oder indem b) die Waschlackschicht als ätzresistente Waschlackschicht ausgebildet wird, wobei nach einem Aufbringen der ätzresistenten Wasch lackschicht auf eine erste Schicht der mindestens zwei Schichten die erste Schicht in Bereichen, die nicht von der ätzresistenten Wasch lackschicht bedeckt sind, durch Ätzen entfernt wird, auf das Substrat mindestens eine zweite Schicht der mindestens zwei Schichten vollflächig aufgebracht wird, welche die ätzresistente Waschlackschicht bedeckt, und schließlich die ätzresistente Waschlackschicht abgewaschen wird, und/oder indem c) die mindestens eine Wasch lackschicht musterförmig auf das, gegebenenfalls bereits mit weiteren Schichten versehene Substrat aufgebracht wird und die mindestens zwei Schichten auf der dem Substrat abgewandten Seite der Wasch lackschicht vollflächig auf das Substrat aufgebracht werden, wobei durch Abwaschen der Waschlackschicht eine gleichzeitige Strukturierung der mindestens zwei Schichten erfolgt.
Die Figuren 1a bis 10d sollen die Erfindung beispielhaft erläutern. So zeigen:
Figuren 1a bis 1d ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung einer ätzenden Waschlackschicht.
Figuren 2a bis 2d ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung einer äfzresistenten Waschlackschicht;
Figuren 2' bis 2dd' den Verfahrensablauf gemäß Figuren 2a bis 2d in der Draufsicht;
Figuren 2e bis 2g" einen dazu abgewandelten Verfahrensablauf in der Draufsicht;
Figuren 3a und 3b ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung einer herkömmlichen Waschlackschicht;
Figuren 4a und 4b ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung einer herkömmlichen Wasch lackschicht;
Figuren 5a bis 5b ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung von zwei herkömmlichen Waschlackschichten; Figuren 6a bis 6d ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung von zwei herkömmlichen Waschlackschichten, die in unterschiedlichen Waschbädern löslich sind;
Figuren 7a bis 7b ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung einer herkömmlichen Waschlackschicht;
Figuren 8a bis 8b ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren unter
Verwendung einer herkömmlichen Waschlackschicht;
Figuren 9a bis 9f ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung einer ätzresistenten Waschlackschicht; und
Figuren 10a bis 1Od ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung einer ätzenden Wasch lackschicht.
Figur 1 a zeigt ein Substrat 100 im Querschnitt, auf welches eine erste Schicht 200 aus Aluminium vollflächig aufgedampft wurde. Auf die erste Schicht 200 wird gemäß Figur 1 b musterförmig eine ätzende Waschlackschicht 500 gedruckt und diese getrocknet.
Die Zusammensetzung des ätzenden Waschlacks zur Bildung der ätzenden Wasch lackschicht 500 wurde wie folgt gewählt: 10 Gew.-% Eisen(lll)Chlorid 19 Gew-% Polyvinylalkohol 70 Gew.-% Wasser 1 Gew-% Siliziumdioxid
Dabei werden die Bereiche der ersten Schicht 200, die sich unter der ätzenden Wasch lackschicht 500 befinden, zumindest teilweise aufgelöst. Darauf wird gemäß Figur 1c eine zweite Schicht 300 aus Gold vollflächig aufgedampft. Figur 1d zeigt das Substrat 100 aus Figur 1c nach einer Waschbehandlung, bei welcher das beschichtete Substrat 100 in ein Waschbad aus Wasser getaucht und die erste Schicht 200 und die zweite Schicht 300 in Bereichen entfernt wurden, die über bzw. unter der ätzenden Waschlackschicht 500 angeordnet sind. Die musterförmig strukturierte erste Schicht 200 befindet sich somit perfekt im Register zu der musterförmig strukturierten zweiten Schicht 300. Das Substrat 100 wird getrocknet und es können gegebenenfalls weitere Schichten aufgebracht und strukturiert werden, was hier jedoch nicht erfolgt ist.
Figur 2a zeigt ein Substrat 10 im Querschnitt, auf welches eine erste Schicht 20 aus Aluminium vollflächig aufgedampft wurde. Auf die erste Schicht 20 ist musterförmig eine ätzresistente Wasch lackschicht 50 gedruckt.
Die Zusammensetzung des Waschlacks zur Bildung der ätzresistenten Wasch lackschicht 50 wurde wie folgt gewählt: 18 Gew.-% Styrol-Maleinsäureanhydrid 50 Gew.-% Ethanol 2 Gew.-% Butanol 30 Gew.-% Ethylacetat
Figur 2b zeigt das Substrat 10 aus Figur 2a nach einer Ätzbehandlung, bei welcher das beschichtete Substrat 10 in ein ätzendes Waschbad aus Phosphorsäure (50%ig) getaucht und die erste Schicht 20 in Bereichen entfernt wurde, die nicht von der ätzresistenten Waschlackschicht 50 bedeckt sind.
Das Substrat 10 wird getrocknet und gemäß Figur 2c anschließend eine zweite Schicht 3 aus Kupfer vollflächig in einer Schichtdicke von 50 nm aufgebracht. Auf die zweite Schicht 3 wird eine weitere Schicht 40 aus Gold aufgedampft. Das derart beschichtete Substrat 10 wird nun in ein Waschbad getaucht, in welchem sich 5 %ige Natronlauge als Waschflüssigkeit befindet, und gemäß Figur 2d die ätzresistente Wasch lackschicht 50 abgewaschen. Dabei werden die Bereiche der zweiten Schicht 3 sowie der weiteren Schicht 40 abgelöst, die sich auf der Waschlackschicht 50 befinden. Die musterförmig strukturierten Schichten 3, 40 befinden sich in perfekten Register zueinander sowie perfekt im Register zu den Öffnungen in der ersten Schicht 20. Bei Verwendung eines transparenten Substrats 10 ist die musterförmig strukturierte erste Schicht 20 von oben gesehen von der weiteren Schicht 40 umgeben, von der Unterseite gesehen von der zweiten Schicht 3 umgeben, wobei erfindungsgemäß keine Lageabweichungen und dadurch bedingt keine durchsichtigen Stellen auftreten, an denen nur das Substrat 10 vorkommt. Dies wäre bei herkömmlichen Verfahren mit den üblicherweise auftretenden Lagetoleranzen nur schwer vermeidbar.
Figur 2' zeigt das Substrat 10 aus Figur 2a sowie die darauf aufgebrachte erste Schicht 20 in der Draufsicht. Figur 2a' zeigt die Darstellung gemäß Figur 2a in der Draufsicht, wo die ätzresistente Waschlackschicht 50 musterförmig auf die erste Schicht 20 aufgebracht wurde. Figur 2b' zeigt die Darstellung gemäß Figur 2b in der Draufsicht. Hier wurden nicht von der Wasch lackschicht 50 bedeckte Bereiche der ersten Schicht 20 durch Ätzen vom Substrat 10 entfernt. Darauf wird nun die zweite Schicht 3 (siehe Figur 2c') und die weitere Schicht 40 (siehe Fig. 2cc') vollflächig aufgedampft. Figur 2cc' entspricht dabei der Darstellung gemäß Figur 2c in Draufsicht. Nun wird die Waschlackschicht 50 abgewaschen, wobei sich die Ausgestaltung gemäß Figur 2d ergibt. Figur 2d' zeigt nun in der Draufsicht das
Ergebnis aus Figur 2d von oben, während Figur 2dd' das Ergebnis aus Figur 2d von unten gesehen zeigt.
Alternativ kann auf das transparente Substrat 10 gemäß Figur 2b bzw. Fig. 2b' musterförmig ein herkömmlicher Waschlack 5 gemäß Figur 2e aufgebracht werden, bevor weitere Verfahrensschritte ausgeführt werden. Dabei werden lediglich der B- förmig strukturierte Bereich (mit den Schichten 20 und 50) gemäß Figur 2b' sowie umliegende Bereiche des Substrats 10 bedeckt. Nun wird vollflächig gemäß Figur 2f die zweite Schicht 3 aus Kupfer aufgebracht. Nun werden die beiden Wasch lackschichten 5, 50 abgewaschen, wobei sich die Ausgestaltung gemäß Figur 2g' ergibt. Figur 2g" zeigt nun das transparente Substrat 10 von der Rückseite, also die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 3 durch das transparente Substrat 10 hindurch. So können gezielt zusätzlich musterförmig strukturierte, transparente Bereiche erzeugt werden. Figur 3a zeigt ein Substrat 1 im Querschnitt, auf welchem ein Bauteil, hier ein elektrisches Bauelement, gebildet werden soll. Es wird musterförmig eine Schicht des Bauelements in Form einer ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 als eine Bottomelektrode aus Gold auf das Substrat 1 aufgedampft. Auf die erste elektrisch leitende Funktionsschicht 2 wird eine wasserlösliche Waschlackschicht 5 musterförmig aufgebracht. Auf die Waschlackschicht 5 und davon freie Bereiche der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 sowie des Substrats 1 wird eine organische halbleitende Funktionsschicht 3 vollflächig in einer Schichtdicke von 25 nm aufgebracht und auf diese weiterhin vollflächig eine weitere Schicht des Bauelements, eine zweite elektrisch leitende Funktionsschicht 4 zur Bildung einer Topelektrode aus Gold in einer Schichtdicke von 50 nm aufgedampft. Das derart beschichtete Substrat 1 wird nun in ein Waschbad getaucht, in welchem sich Wasser als Waschflüssigkeit befindet, und die Waschlackschicht 5 abgewaschen. Dabei werden auch die Bereiche der organischen halbleitenden Funktionsschicht 3 sowie der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 abgelöst, die sich auf der Waschlackschicht 5 befinden.
Das Ergebnis nach dem Waschprozess ist in Figur 3b dargestellt. Es zeigt sich, dass eine Strukturierung der organischen halbleitenden Funktionsschicht 3 sowie der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 erfolgt ist, wobei aufgrund des Verfahrens die organische halbleitende Funktionsschicht 3 passgenau zur zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 strukturiert ist. Eine Abweichung in der Ausrichtung der strukturierten zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 zur strukturierten organischen halbleitenden Funktionsschicht 3 tritt nicht auf, sondern es liegt senkrecht zur Ebene des Substrats 1 gesehen eine deckungsgleiche Anordnung vor.
Figur 4a zeigt ein Substrat 1 im Querschnitt, auf welchem ein Bauteil, hier ein elektrisches Bauelement, gebildet werden soll. Auf das Substrat 1 wird vollflächig die erste Schicht des elektrischen Bauelements in Form einer elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 aus Gold aufgedampft. Auf die elektrisch leitende Funktionsschicht 2 wird eine Schicht aus Ätzresist 6 musterförmig aufgedruckt und freiliegende Bereiche der Funktionsschicht 2 durch Ätzen entfernt. Eine wasserlösliche Waschlackschicht 5 wird anschließend musterförmig aufgebracht. Auf die Wasch lackschicht 5 und davon freie Bereiche der Schicht aus Ätzresist 6 und der elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 wird eine organische halbleitende Funktionsschicht 3 aus Pentacen vollflächig in einer Schichtdicke von 50 nm aufgebracht und auf diese weiterhin vollflächig weitere Schichten des elektrischen Bauelements in Form einer elektrisch isolierenden Schicht 7 und einer zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 zur Bildung einer Topelektrode aus Gold in einer Schichtdicke von insgesamt 50 nm aufgedampft.
Das derart beschichtete Substrat 1 wird nun in ein Waschbad getaucht, in welchem sich Wasser als Waschflüssigkeit befindet, und die Wasch lackschicht 5 abgewaschen. Dabei werden auch die Bereiche der organischen halbleitenden Funktionsschicht 3, der elektrisch isolierenden Schicht 7 sowie zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 abgelöst, die sich auf der Waschlackschicht 5 befinden.
Das Ergebnis nach dem Waschprozess ist in Figur 4b dargestellt. Es zeigt sich, dass eine Strukturierung der organischen halbleitenden Funktionsschicht 3, der elektrisch isolierenden Schicht 7 sowie der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 erfolgt ist, wobei aufgrund des Verfahrens die organische halbleitende Funktionsschicht 3 passgenau zur elektrisch isolierenden Schicht 7 und zur zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 strukturiert ist. Eine Abweichung in der Ausrichtung der strukturierten elektrisch isolierenden Schicht 7 oder zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 zur strukturierten organischen halbleitenden Funktionsschicht 3 tritt nicht auf, sondern es liegt senkrecht zur Ebene des Substrats 1 gesehen eine passergenaue Anordnung vor.
Figur 5a zeigt ein Substrat 1 im Querschnitt, auf welches vollflächig eine Kupferschicht 2' aufgedampft, musterförmig eine erste ätzresistente wasserlösliche Waschlackschicht 5a aufgedruckt und anschließend die freiliegenden Bereiche der Kupferschicht 2' abgeätzt wurden. Auf die erste Waschlackschicht 5a wird vollflächig eine Schicht eines elektrischen Bauelements in Form einer ersten organischen elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 aus Gold in einer Schichtdicke von 5 nm aufgedampft. Darauf wird eine zweite wasserlösliche Waschlackschicht 5b musterförmig aufgebracht, wobei die erste und die zweite Waschlackschicht 5a, 5b unterschiedliche Musterungen aufweisen. Auf die zweite Waschlackschicht 5b und davon freie Bereiche der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 wird eine weitere Schicht des Bauelements in Form einer organischen halbleitenden Funktionsschicht 3 vollflächig in einer Schichtdicke von 5 nm aufgebracht und auf diese eine weitere Schicht in Form einer zweiten organischen elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 aus Gold in einer Schichtdicke von 5 nm vollflächig aufgedampft. Das derart beschichtete Substrat 1 wird nun in ein Waschbad getaucht, in welchem sich Wasser als Waschflüssigkeit befindet, und die erste und die zweite Waschlackschicht 5a, 5b gleichzeitig abgewaschen. Dabei werden auch die Bereiche der organischen halbleitenden Funktionsschicht 3 sowie der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 abgelöst, die sich auf der ersten beziehungsweise der zweiten Waschlackschicht 5a, 5b befinden.
Das Ergebnis nach dem Waschprozess ist in Figur 5b dargestellt. Es zeigt sich, dass eine Strukturierung der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2, der organischen halbleitenden Funktionsschicht 3 sowie der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 erfolgt ist, wobei aufgrund der Musterung der ersten sowie der zweiten Waschlackschicht 5a, 5b die organische halbleitende Funktionsschicht 3 passgenau zur zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 strukturiert ist. Eine Abweichung in der Ausrichtung der strukturierten zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 4 zur strukturierten organischen halbleitenden Funktionsschicht 3 tritt nicht auf, sondern es liegt senkrecht zur Ebene des Substrats 1 gesehen eine deckungsgleiche Anordnung vor. Dagegen ist die Strukturierung der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 abweichend davon abhängig von der Musterung der ersten Waschlackschicht 5a erfolgt.
Figur 6a zeigt ein Substrat 1 im Querschnitt, auf welches vollflächig eine Kupferschicht 2' aufgedampft, musterförmig eine erste ätzresistente wasserlösliche Wasch lackschicht 5a aufgedruckt und anschließend die freiliegenden Bereiche der Kupferschicht 2' abgeätzt wurden. Auf die erste Waschlackschicht 5a wird vollflächig eine erste Schicht 2 aus Gold in einer Schichtdicke von 4 nm aufgedampft. Darauf wird eine zweite, in einem unpolaren Lösungsmittel lösliche Waschlackschicht 5b musterförmig aufgebracht, wobei die erste und die zweite Wasch lackschicht 5a, 5b unterschiedliche Musterungen aufweisen. Auf die zweite Waschlackschicht 5b und davon freie Bereiche der ersten Schicht 2 wird eine organische halbleitende Schicht 3 vollflächig in einer Schichtdicke von 5 nm aufgebracht und auf diese weiterhin vollflächig eine zweite Schicht 4 aus Gold in einer Schichtdicke von 5 nm aufgedampft.
Das derart beschichtete Substrat 1 wird nun in ein erstes Waschbad getaucht, in welchem sich ein unpolares Lösungsmittel als Waschflüssigkeit befindet, und die zweite Waschlackschicht 5b abgewaschen. Dabei werden auch die Bereiche der organischen halbleitenden Schicht 3 sowie der zweiten Schicht 4 abgelöst, die sich auf der zweiten Wasch lackschicht 5b befinden.
Das Ergebnis nach dem ersten Waschprozess ist in Figur 6b dargestellt. Es zeigt sich, dass eine Strukturierung der organischen halbleitenden Schicht 3 sowie der zweiten Schicht 4 erfolgt ist, wobei aufgrund der Musterung der zweiten Waschlackschicht 5b die organische halbleitende Schicht 3 passgenau zur zweiten Schicht 4 strukturiert ist. Eine Abweichung in der Ausrichtung der strukturierten zweiten Schicht 4 zur strukturierten organischen halbleitenden Schicht 3 tritt nicht auf, sondern es liegt senkrecht zur Ebene des Substrats 1 gesehen eine passergenaue Anordnung vor.
Nun wird auf das Substrat gemäß Figur 6b eine elektrisch isolierende Schicht 7 aus SiOx in einer Schichtdicke von 10 nm vollflächig aufgespürter! Das Ergebnis ist in Figur 6c dargestellt.
Daraufhin wird das derart beschichtete Substrat 1 in ein zweites Waschbad getaucht, in welchem sich alkalisches Wasser als Waschflüssigkeit befindet, und die erste Waschlackschicht 5a abgewaschen. Dabei werden auch die Bereiche der ersten elektrisch leitenden Schicht 2, der organischen halbleitenden Schicht 3, der zweiten elektrisch leitenden Schicht 4 sowie der elektrisch isolierenden Schicht 7 abgelöst, die sich auf der ersten Waschlackschicht 5a befinden. Somit lassen sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Strukturierungen auf einfache und kostengünstige Weise erzeugen.
Figur 7a zeigt ein Substrat 1 im Querschnitt, auf welches musterförmig eine wasserlösliche Waschlackschicht 5 aufgedruckt wurde. Darauf wird eine elektrisch leitende Schicht 2 aus Gold musterförmig aufgedampft und daneben eine organische halbleitende Schicht 3 musterförmig in einer Schichtdicke von 5 nm aufgebracht. Die elektrisch leitende Schicht 2 und die organische halbleitende Schicht 3 bedecken jeweils die Waschlackschicht 5. Dabei ist es unwesentlich, ob die elektrisch leitende Schicht 2 und die organische halbleitende Schicht 3 direkt aneinander angrenzen, einander überlappen oder voneinander beabstandet angeordnet sind. Wichtig ist hierbei lediglich, dass die elektrisch leitende Schicht 2 und die organische halbleitende Schicht 3 im Bereich der Wasch lackschicht 5 zusammentreffen. Das derart beschichtete Substrat 1 wird nun in ein Waschbad getaucht, in welchem sich Wasser als Waschflüssigkeit befindet, und die Waschlackschicht 5 abgewaschen. Dabei werden auch die Bereiche der organischen halbleitenden Schicht 3 sowie der elektrisch leitenden Schicht 2 abgelöst, die sich auf der Waschlackschicht 5 befinden.
Das Ergebnis nach dem Waschprozess ist in Figur 7b dargestellt. Es zeigt sich, dass eine Strukturierung der organischen halbleitenden Schicht 3 sowie der elektrisch leitenden Schicht 2 erfolgt ist, wobei aufgrund des Verfahrens die organische halbleitende Schicht 3 in einem definierten Abstand zur elektrisch leitenden Schicht 2 angeordnet ist. Eine Abweichung in der Ausrichtung der strukturierten elektrisch leitenden Schicht 2 zur strukturierten organischen halbleitenden Schicht 3 tritt nicht auf, sondern es liegt senkrecht zur Ebene des Substrats 1 gesehen der von der Waschlackschicht 5 vorgegebene, gewünschte Abstand vor. Eine aufwendige Positionierung und Dimensionierung der einzelnen Schichten 2, 3 kann somit entfallen.
Figur 8a zeigt ein Substrat 1 im Querschnitt, auf welches musterförmig eine wasserlösliche Waschlackschicht 5 aufgedruckt wurde. Darauf wird bereichsweise eine organische halbleitende Schicht 3 musterförmig in einer Schichtdicke von 5 nm aufgebracht. Anschließend wird eine elektrisch leitende Schicht 2 aus Gold vollflächig aufgedampft. Die elektrisch leitende Schicht 2 und die organische halbleitende Schicht 3 bedecken jeweils die Wasch lackschicht 5 zumindest teilweise. Das derart beschichtete Substrat 1 wird nun in ein Waschbad getaucht, in welchem sich Wasser als Waschflüssigkeit befindet, und die Waschlackschicht 5 abgewaschen. Dabei werden auch die Bereiche der organischen halbleitenden Schicht 3 sowie der elektrisch leitenden Schicht 2 abgelöst, die sich auf der Waschlackschicht 5 befinden. Das Ergebnis nach dem Waschprozess ist in Figur 8b dargestellt. Es zeigt sich, dass eine Strukturierung der organischen halbleitenden Schicht 3 sowie der elektrisch leitenden Schicht 2 erfolgt ist, wobei aufgrund des Waschlacks 5 in einem definierten Abstand voneinander eine strukturierte elektrisch leitende Schicht 2 und zwei Stapel von passgenau zueinander strukturierten organischen halbleitenden Schichten 3 und elektrisch leitenden Schichten 2 angeordnet sind. Eine aufwendige Positionierung und Dimensionierung der einzelnen Schichten 2, 3 kann somit auch in diesem Fall unterbleiben.
Figur 9a zeigt ein transparentes Substrat 10 im Querschnitt, auf welches eine erste Schicht 20 aus Aluminium vollflächig aufgedampft wurde. Auf die erste Schicht 20 wird musterförmig eine ätzresistente Waschlackschicht 50 sowie ein Ätzresist 60 gedruckt.
Figur 9b zeigt das Substrat 10 aus Figur 9a nach einer Ätzbehandlung, bei welcher das beschichtete Substrat 10 in ein ätzendes Waschbad getaucht und die erste Schicht 20 in Bereichen entfernt wurde, die weder von der ätzresistenten Wasch lackschicht 50 noch vom Ätzresist 60 bedeckt sind.
Das Substrat 10 wird getrocknet und gemäß Figur 9c anschließend eine weitere Schicht 30 aus Gold vollflächig aufgedampft. Das derart beschichtete Substrat 10 wird nun in ein Waschbad getaucht, in welchem sich alkalisches Wasser als Waschflüssigkeit befindet, und gemäß Figur 9d die ätzresistente Waschlackschicht 50 abgewaschen. Dabei werden die Bereiche der zweiten Schicht 30 abgelöst, die sich auf der Waschlackschicht 50 befinden. Figur 9d zeigt einen Schnitt A - A' durch das beschichtete Substrat 10 gemäß Figur 9e.
Das resultierende Bauteil, das hier als optisches Sicherheitselement ausgebildet ist, und dessen optisches Erscheinungsbild nach dem Waschprozess auf der Vorderseite und der Rückseite des Substrats 10 ist in den Figuren 9e und 9f dargestellt. Figur 9e zeigt das beschichtete Substrat 10 gemäß Figur 9d von oben. Es zeigt sich die zweite Schicht 30 dem Betrachter zugewandt sowie die erste Schicht 20 passergenau und ohne Versatz in einer B-förmigen Aussparung der zweiten Schicht 30. Der Buchstabe „B", welcher aus der ersten Schicht 20 gebildet wurde, füllt die Öffnung in der zweiten Schicht 30 exakt aus, so dass im Randbereich keine Bereiche zu erkennen sind, die lediglich das transparente Substrat 10 zeigen.
Figur 9f zeigt das beschichtete Substrat 10 gemäß Figur 9d von unten beziehungsweise das Bauteil aus Figur 9e, welches um die Schnittachse A-A' um 180° nach unten gekippt wurde. Es zeigt sich das transparente Substrat 10 dem Betrachter zugewandt, durch welches hindurch die strukturierte erste Schicht 20 sowie die strukturierte zweite Schicht 30 zu erkennen sind. Der Buchstabe B ist somit von beiden Seiten des Bauteils zu erkennen, wobei die Positionierung zur B-förmigen benachbarten Öffnung in der zweiten Schicht 30 passergenau und ohne Versatz erfolgt ist.
Figur 10a zeigt ein transparentes Substrat 100 im Querschnitt, auf welches eine erste Schicht 200 aus Aluminium vollflächig aufgedampft wurde. Auf die erste Schicht 200 wird musterförmig eine ätzende Wasch lackschicht 500 sowie eine herkömmliche Waschlackschicht 5c gedruckt und getrocknet. Darauf wird eine zweite Schicht 300 aus Gold vollflächig aufgedampft.
Figur 10b zeigt das Substrat 100 aus Figur 10a nach einer Waschbehandlung, bei welcher das beschichtete Substrat 100 in ein Waschbad aus alkalischem Wasser getaucht und die erste Schicht 200 und die zweite Schicht 300 in Bereichen entfernt wurde, die über oder unter der ätzenden Waschlackschicht 500 angeordnet und geätzt wurden sowie die Bereiche der zweiten Schicht 300 entfernt wurden, die über der Wasch lackschicht 5c angeordnet wurden. Figur 10b zeigt einen Schnitt B - B' durch das gebildete Bauteil gemäß Figur 10c.
Das Substrat 100 wird getrocknet und es können gegebenenfalls weitere Schichten aufgebracht werden, was hier jedoch nicht erfolgt ist. Das resultierende Bauteil, das hier als optisches Sicherheitselement ausgebildet ist, und dessen optisches Erscheinungsbild nach dem Waschprozess auf der Vorderseite und der Rückseite des Substrats 100 ist in den Figuren 10c und 10d dargestellt.
Figur 10c zeigt das beschichtete Substrat 100 gemäß Figur 10b von oben. Es zeigt sich die zweite Schicht 300 dem Betrachter zugewandt sowie die erste Schicht 200 in einer B-förmigen Aussparung der zweiten Schicht 300. Die erste Schicht 200 füllt die B-förmige Öffnung in der zweiten Schicht 300 exakt aus, so dass im Randbereich keine Bereiche zu erkennen sind, die das transparente Substrat 100 zeigen.
Figur 10d zeigt das beschichtete Substrat 100 gemäß Figur 10b von unten beziehungsweise das Bauteil aus Figur 10c, welches um die Schnittachse B-B' um 180° nach unten gekippt wurde. Es zeigt sich das transparente Substrat 100 dem Betrachter zugewandt, durch welches hindurch die M-förmig strukturierte erste Schicht 200 zu erkennen ist. Der Buchstabe „M" ist somit von beiden Seiten des Bauteils zu erkennen, wobei das M einmal in der ersten Schicht 200 und einmal in der zweiten Schicht 300 als Aussparung zu erkennen ist, die lediglich mit transparentem Substrat 100 gefüllt und exakt passergenau zueinander angeordnet sind. Die exakte passergenaue Positionierung der M-förmigen Öffnungen in der ersten Schicht 200 und der zweiten Schicht 30 weist maximal einen Versatz ± 5 μm auf.
Im Hinblick auf die dargestellten Ausführungsbeispiele wird hinzugefügt, dass es selbstverständlich eine Vielzahl weitere, hier nicht dargestellte oder detailliert beschriebene Möglichkeiten gibt, Bauteile mittels der erfindungsgemäßen Verfahren zu bilden oder Schichten zu strukturieren. Dies erschließt sich einem Fachmann bereits in Kenntnis der vorliegenden Erfindung, ohne dass dieser dabei erfinderisch tätig werden müsste. Eine Kombination der erfindungsgemäßen Verfahren ist, wie bereits oben erwähnt, ohne weiteres durchführbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung mindestens eines Bauteils, welches mindestens zwei strukturierte Schichten umfasst, mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Substrats (10, 100);
- Auftragen von mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30; 200, 300) des mindestens einen Bauteils auf das Substrat (10, 100), wobei die mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30; 200, 300) senkrecht zur Ebene des Substrats
(10, 100) gesehen zumindest bereichsweise überlappen und/oder parallel zur Ebene des Substrats (10, 100) gesehen zumindest bereichsweise aneinander angrenzen;
- musterförmiges Auftragen mindestens einer ätzenden oder ätzresistenten Waschlackschicht (50, 500) zwischen den mindestens zwei Schichten (20, 3, 40;
20, 30; 200, 300) derart dass die mindestens eine Wasch lackschicht (50, 500) senkrecht zur Ebene des Substrats (10, 100) gesehen zwischen den mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30; 200, 300) in mindestens einem Bereich angeordnet wird, in welchem die mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30; 200, 300) überlappen oder aneinander angrenzen, und
- Strukturieren der mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30; 200, 300), wobei unterschiedliche Funktionen der mindestens einen Waschlackschicht (50, 500) gleichzeitig oder nacheinander zur Strukturierung verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine ätzende Wasch lackschicht (500) verwendet wird, und dass beim Abwaschen der mindestens einen ätzenden Waschlackschicht (500) die Bereiche einer Schicht (200) der mindestens zwei Schichten (200, 300), die auf einer dem Substrat (100) zugewandten Seite der mindestens einen ätzenden Wasch lackschicht (500) angeordnet sind, durch Ätzen entfernt werden, und die Bereiche mindestens einer weiteren Schicht (300) der mindestens zwei Schichten (200, 300), die auf einer dem Substrat (100) abgewandten Seite der mindestens einen ätzenden Wasch lackschicht (500) angeordnet sind, durch das Abwaschen entfernt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens eine erste Schicht (200) auf das Substrat (100) aufgetragen wird, dass eine erste ätzende Waschlackschicht (500), welche die erste Schicht (200) ätzt, musterförmig zumindest teilweise auf die erste Schicht (200) aufgetragen und getrocknet wird, dass mindestens eine zweite Schicht (300) zumindest teilweise auf die erste ätzende Wasch lackschicht (500) und weiterhin überlappend mit der ersten Schicht (200) aufgebracht wird, und dass anschließend die musterförmige erste ätzende Waschlackschicht (500) abgewaschen wird, wobei zusammen mit der ersten ätzenden Wasch lackschicht (500) die senkrecht zur Ebene des Substrats (100) gesehen unter der ersten ätzenden Waschlackschicht (500) liegenden Bereiche der ersten Schicht (200) und die über der ersten ätzenden Waschlackschicht (500) liegenden Bereiche der mindestens einen zweiten Schicht (300) entfernt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine ätzresistente Waschlackschicht (50) auf mindestens eine
Schicht (20) der mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30) aufgebracht wird, dass die mindestens eine Schicht (20) in Bereichen, die nicht mit der mindestens einen ätzresistenten Waschlackschicht (50) bedeckt sind, mittels Ätzen entfernt wird, dass mindestens eine weitere Schicht (3, 40; 30) der mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30) derart aufgetragen wird, dass die mindestens eine weitere Schicht (3, 40; 30) zumindest bereichsweise mit der ätzresistenten Wasch lackschicht (50) überlappt, und dass die mindestens eine ätzresistente Waschlackschicht (50) abgewaschen wird, wobei die Bereiche der mindestens einen weiteren Schicht (3, 40; 30), die auf der dem Substrat (10) abgewandten Seite der mindestens einen ätzresistenten Waschlackschicht (50) angeordnet sind, entfernt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mindestens eine ätzresistente Wasch lackschicht (50) resistent gegen mindestens ein Ätzmittel ausgebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens eine erste Schicht (20) auf das Substrat (10) aufgetragen wird, dass eine erste ätzresistente Waschlackschicht (50) musterförmig zumindest teilweise auf die mindestens eine erste Schicht (20) aufgetragen und getrocknet wird, dass die mindestens eine erste Schicht (20) mittels Ätzens in Bereichen entfernt wird, die nicht mit der mindestens einen ätzresistenten Waschlackschicht
(50) bedeckt sind, dass mindestens eine zweite Schicht (3, 40; 30) des mindestens einen Bauteils aufgetragen wird derart, dass die mindestens eine zweite Schicht (3, 40; 30) zumindest bereichsweise mit der ersten ätzresistenten Wasch lackschicht (50) überlappt, und dass die erste ätzresistente Waschlackschicht (50) abgewaschen wird, wobei die Bereiche der mindestens einen zweiten Schicht (3, 40; 30), die auf der dem Substrat (10) abgewandten Seite der ersten ätzresistenten Waschlackschicht (50) angeordnet sind, entfernt werden.
7. Verfahren zur Herstellung mindestens eines Bauteils, welches mindestens zwei strukturierte Schichten umfasst, mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Substrats (1);
- Auftragen vom mindestens zwei Schichten (2, 3, 4, 7) des mindestens einen Bauteils auf das Substrat (1), wobei die mindestens zwei Schichten (2, 3, 4, 7) senkrecht zur Ebene des Substrats (1) gesehen zumindest bereichsweise überlappen und/oder parallel zur Ebene des Substrats (1) gesehen zumindest bereichsweise aneinander angrenzen;
- musterförmiges Auftragen mindestens einer Waschlackschicht (5, 5a, 5b) zwischen dem Substrat (1) und den mindestens zwei Schichten (2, 3, 4, 7), wobei die mindestens eine Waschlackschicht (5, 5a, 5b) derart angeordnet wird, dass beim Abwaschen der Wasch lackschicht(en) (5, 5a, 5b) eine gleichzeitige Strukturierung der mindestens zwei Schichten (2, 3, 4, 7) erfolgt; und - Abwaschen der mindestens einen Waschlackschicht (5, 5a, 5b), wobei die Bereiche der Schicht(en) (2, 3, 4, 7) des Bauteils, die auf der dem Substrat (1 ) abgewandten Seite der mindestens einen Wasch lackschicht (5, 5a, 5b) angeordnet sind, entfernt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Waschlack als ein ätzender oder ätzresistenter Waschlack ausgebildet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin musterförmig mindestens ein Ätzresist (6, 60) aufgetragen wird, welcher nach einem Trocknen und/oder Härten insbesondere unlöslich ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Ätzresist (6, 60) ein thermisch trocknender Lack, ein strahlungsvernetzender Lack oder ein photostrukturierbarer Lack aufgetragen wird.
11.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrag mindestens einer zu strukturierenden Schicht des Bauteils vollflächig erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrag mindestens einer zu strukturierenden Schicht des Bauteils lediglich bereichsweise erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Waschlackschicht (5, 5a, 5b, 5c, 50, 500) derart angeordnet wird, dass sie auf ihrer dem Substrat (1, 10, 100) abgewandten Seite zumindest bereichsweise von mindestens zwei Schichten des Bauteils bedeckt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Wasch lackschicht (5a) und mindestens eine weitere
Wasch lackschicht (5b) aufgebracht werden, wobei die erste Wasch lackschicht (5a) auf ihrer dem Substrat (1) abgewandten Seite zumindest bereichsweise von mindestens einer Schicht des Bauteils bedeckt wird und die mindestens eine weitere Waschlackschicht (5b) auf ihrer dem Substrat (1) abgewandten Seite zumindest bereichsweise von mindestens einer weiteren Schicht des Bauteils bedeckt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei bereichsweise angeordnete Schichten (2, 3) gebildet werden, welche aus unterschiedlichem Material gebildet werden und parallel zur Ebene des Substrats (1) gesehen zumindest bereichsweise aneinander angrenzen, wobei eine Grenzlinie gebildet wird, und wobei senkrecht zur Ebene des Substrats (1) gesehen mindestens eine solche Grenzlinie auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite der mindestens einen Waschlackschicht (5, 5a,
5b) angeordnet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wasch lackschichten (5a, 5b) aufgetragen werden, die in einem Waschbad löslich sind, und dass das Abwaschen der mindestens zwei Waschlackschichten (5a, 5b) gleichzeitig in dem Waschbad erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wasch lackschichten (5a, 5b) aufgetragen werden, die in unterschiedlichen Waschbädern löslich sind, und dass das Abwaschen der mindestens zwei Waschlackschichten (5a, 5b) nacheinander in den unterschiedlichen Waschbädern erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht zur Ebene des Substrats (1 ) gesehen eine jede Schicht, die auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite einer Wasch lackschicht (5, 5a, 5b) angeordnet ist, durchlässig für zumindest eine Waschflüssigkeit ist, die die jeweilige Wasch lackschicht löst.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht zur Ebene des Substrats (1) gesehen mindestens eine Schicht, die auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite einer Waschlackschicht (5, 5a, 5b) angeordnet ist, durchlässig für zumindest eine erste Waschflüssigkeit ist, die die jeweilige Waschlackschicht (5, 5a, 5b) löst, und undurchlässig für eine zweite
Waschflüssigkeit ist, die die jeweilige Waschlackschicht (5, 5a, 5b) ebenfalls löst.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) aus einer flexiblen Folie, insbesondere einer Kunststofffolie oder beschichteten Kunststofffolie, gebildet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) bandförmig ausgebildet wird und bei Durchführung des
Verfahrens von Rolle zu Rolle transportiert wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine ätzende Waschlackschicht (500) aus einem Waschlack mit der folgenden Zusammensetzung gebildet wird: 0,5 - 40 Gew.-% Ätzmedium
5-40 Gew.-% polymeres Bindemittel 22-80 Gew.-% Wasser
0,1 - 5Gew.-% Füllstoff
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschlack folgende Zusammensetzung aufweist:
5 - 20 Gew.-% Eisen(lll)Chlorid 15-25 Gew.-% Polyvinylalkohol 52 - 77 Gew.-% Wasser
3 Gew.-% Siliziumdioxid
24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschlack folgende Zusammensetzung aufweist:
2-10 Gew.-% Natriumhydroxid
15 - 25 Gew.-% Polyvinylpyrrolidon 63 - 80 Gew.-% Wasser 2 - 3 Gew.-% Siliziumdioxid (hochdispers)
25. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine ätzresistente Wasch lackschicht (50) aus einem Waschlack mit der folgenden Zusammensetzung gebildet wird: 12-30 Gew.-% Polymerbindemittel mit sauren Gruppen (Carbonylgruppen) 70 - 88 Gew.-% Lösemittel
0 - 2 Gew.-% Füllstoff
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschlack folgende Zusammensetzung aufweist: 18-25 Gew.-% Polyacrylsäure-Dispersion 75 - 82 Gew.-% Wasser 0- 2 Gew.-% Siliziumdioxid
27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschlack folgende Zusammensetzung aufweist: 12-20 Gew.-% Styrol-Maleinsäureanhydrid 50 Gew.-% Ethanol
2 Gew.-% Butanol 26 - 34 Gew.-% Ethylacetat 0-2 Gew.-% Siliziumdioxid
28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschlack folgende Zusammensetzung aufweist: 20 - 30 Gew.-% Phenolharz mit einer Säurezahl größer 20 70 - 80 Gew.-% Buthylacetat 0 - 2 Gew.-% Siliziumdioxid
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Schichten (2, 3, 4, 7, 20, 30, 40) des Bauteils jeweils mittels eines Verfahrens ausgewählt aus der Gruppe Sputtern, Aufdampfen, Drucken, Aufsprühen, Gießen und Lackieren gebildet werden.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitende Schichten (2, 4, 20, 30, 40) des Bauteils aus einem auf Metall basierenden Material und/oder organischem Material gebildet werden.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass halbleitende Schichten (3) des Bauteils aus organischem und/oder anorganischem Material gebildet werden.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch isolierende Schichten (7) des Bauteils aus organischem oder anorganischem Material gebildet werden.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil ein elektrisches Bauelement oder eine elektrische Schaltung ausgebildet wird, wobei die strukturierten Schichten elektrische Funktionsschichten ausbilden.
34. Verfahren Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauteil oder die elektrische Schaltung mit mindestens einer organischen Funktionsschicht (3) ausgebildet wird.
35. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abwaschen der mindestens einen Wasch lackschicht (5, 5a, 5b, 50, 500), und gegebenenfalls nach Durchführung eines Ätzens, senkrecht zur Ebene des Substrats (1, 10, 100) gesehen mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen mindestens zwei strukturierten Schichten ausgebildet wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil ein Sicherheitselement zum Aufbringen und/oder Einbetten auf/in zu sichernde Wertdokumente oder Identifikationsdokumente ausgebildet wird, wobei die strukturierten Schichten elektrische Funktionsschichten und/oder dekorative Schichten ausbilden.
37. Bauteil, welches mindestens zwei strukturierte Schichten auf einem Substrat (1 , 10, 100) aufweist, welche jeweils senkrecht zur Ebene des Substrats (1, 10, 100) gesehen mindestens einen Schichtrand aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtränder der mindestens zwei strukturierten Schichten in zumindest einem linienförmigen Bereich senkrecht zur Ebene des Substrats (1, 10, 100) gesehen deckungsgleich mit einer Toleranz von maximal ± 5μm, insbesondere mit einer Toleranz von maximal ± 100 nm zueinander verlaufen.
38. Bauteil nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtränder der mindestens zwei strukturierten Schichten in zumindest einem linienförmigen Bereich senkrecht zur Ebene des Substrats (1, 10, 100) gesehen deckungsgleich und toleranzlos zueinander verlaufen.
39. Bauteil nach Anspruch 37 oder Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei strukturierten Schichten senkrecht zur Ebene des Substrats (1, 10, 100) gesehen jeweils mindestens eine musterförmige Öffnung aufweisen, wobei die musterförmigen Öffnungen deckungsgleich mit einer Toleranz von maximal ± 5μm, insbesondere mit einer Toleranz von maximal + 100 nm übereinander angeordnet sind.
40. Bauteil nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht zur Ebene des Substrats (1 , 10, 100) gesehen mindestens eine der mindestens zwei strukturierten Schichten mindestens eine musterförmige
Öffnung aufweist und dass mindestens eine weitere der mindestens zwei Schichten in Form der musterförmigen Öffnung strukturiert ist, wobei die musterförmige Öffnung deckungsgleich zu der mindestens einen weiteren Schicht mit einer Toleranz von maximal ± 5μm, insbesondere mit einer Toleranz von maximal ± 100 nm übereinander angeordnet sind.
41. Bauteil nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein elektrisches Bauelement ist, welches mindestens zwei strukturierte Schichten in Form von elektrischen Funktionsschichten aufweist, welche insbesondere mindestens eine organische Funktionsschicht umfassen, wobei die mindestens zwei strukturierten elektrischen Funktionsschichten auf einem flexiblen Substrat (1, 10, 100) angeordnet sind.
42. Bauteil nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauelement ein organischer Feldeffekttransistor, eine organische Diode, ein organischer Kondensator, ein Widerstand oder eine
Antenne ist.
43. Bauteil nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Sicherheitselement zum Aufbringen und/oder Einbetten auf/in zu sichernde Wertdokumente oder Identifikationsdokumente ist, wobei die mindestens zwei strukturierten Schichten elektrische Funktionsschichten und/oder dekorative Schichten ausbilden.
44. Bauteil nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein optisch variables Element aufweist, welches aus unterschiedlichen Blickwinkeln einen unterschiedlichen optischen Eindruck vermittelt.
45. Bauteil nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch variable Element eine beugungsoptisch wirksame Struktur, insbesondere ein Hologramm oder Beugungsgitter, oder ein blickwinkelabhängige Farbwechseleffekte erzeugendes Element ist, insbesondere ein Dünnfilm-
Interferenzschichtelement oder eine Schicht enthaltend Interferenzpigmente, Flüssigkristalle oder Flüssigkristallpigmente.
46. Verwendung mindestens einer musterförmig strukturierten Waschlackschicht zur Strukturierung von mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30; 200, 300; 2, 3, 4, 7) auf einem Substrat (1 , 10, 100), wobei a) die Waschlackschicht als ätzende Wasch lackschicht (500) ausgebildet wird und zwischen den mindestens zwei Schichten (200, 300) angeordnet wird, wobei durch Abwaschen der ätzenden Waschlackschicht (500) eine gleichzeitige
Strukturierung der mindestens zwei Schichten (200, 300) erfolgt, und/oder indem b) die Waschlackschicht als ätzresistente Waschlackschicht (50) ausgebildet wird, wobei nach einem Aufbringen der ätzresistenten Waschlackschicht (50) auf eine erste Schicht (20) der mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30) die erste Schicht (20) in Bereichen, die nicht von der ätzresistenten Waschlackschicht (50) bedeckt sind, durch Ätzen entfernt wird, auf das Substrat (10) mindestens eine zweite Schicht (3, 40; 30) der mindestens zwei Schichten (20, 3, 40; 20, 30) vollflächig aufgebracht wird, welche die ätzresistente Wasch lackschicht (50) bedeckt, und schließlich die ätzresistente Wasch lackschicht (50) abgewaschen wird, und/oder indem c) die mindestens eine Waschlackschicht (5, 5a, 5b) musterförmig auf das Substrat (1) aufgebracht wird und die mindestens zwei Schichten (2, 3, 4, 7) auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite der Waschlackschicht (5, 5a, 5b) vollflächig auf das Substrat (1) aufgebracht werden, wobei durch Abwaschen der Waschlackschicht (5, 5a, 5b) eine gleichzeitige Strukturierung der mindestens zwei Schichten (2, 3, 4, 7) erfolgt.
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