WO2011088812A1 - Verfahren zur herstellung von flexibler elektronik, flexibler leiterplatten, selbstheilender lithium-polymer-akkumulatoren und flexibler antennen - Google Patents

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Definitions

  • Patent Application Method of Making Flexible Electronics, Flexible Circuit Boards, Self-healing Lithium Polymer Accumulators, and Flexible Antennas
  • the invention relates to a method for producing flexible electronics (B), flexible printed circuit boards (C), self-healing lithium polymer batteries (D) and more flexible
  • the products (A-C) are usually prepared by etching a copper-clad plastic sheet or by printing a conductive liquid material.
  • the product under (D) is not yet launched on the market.
  • Printed conductive structures are also expensive to produce, generally have a less favorable conductivity and are limited in their layer thicknesses.
  • the invention has for its object to provide a manufacturing process in which the above-mentioned disadvantages are avoided, which is easy to manufacture and inexpensive and environmentally friendly.
  • Sketch 1 shows the first embodiment.
  • This method comprises the following individual steps:
  • substrate 1-A e.g. B. as a film.
  • substrate 1-A e.g. B.
  • plastics such as polyimides or PET or others, as well as glass (as a plate) or other non-conductors.
  • a negative image 2-B of the desired pattern is applied to the substrate 1-A.
  • material for the negative illustration 2-B inks resins, emulsions or liquid plastics can be used.
  • these materials are water-soluble and environmentally neutral.
  • a metallic layer 3-C is applied by thermal evaporation or electrical sputtering or by ion plating.
  • This metallic layer 3-C may preferably consist of copper, silver or other metals or alloys which are particularly suitable for power conduction.
  • the layer thickness should be greater than 500 nm. To be particularly useful for products according to (A-B) are 3000 nm. For products according to (C-D) 10000 nm are particularly useful.
  • This method comprises the following individual steps:
  • G) provide substrate 1-A, e.g. B. as a film.
  • These can be plastics such as polyimides or PET or others, as well as glass (as a plate) or other non-conductors.
  • H) By means of a printing process, a negative image 2-B of the desired pattern is applied to the substrate.
  • the material for the negative image 2-B inks, resins, emulsions or liquid plastics can be used.
  • these materials are water-soluble and environmentally neutral.
  • a metallic layer 3-C is applied by thermal evaporation or sputtering or by ion plating.
  • This metallic layer 3-C may preferably consist of copper, silver or other metals or alloys which are particularly suitable for power conduction.
  • the layer thickness should be greater than 500 nm.
  • To be particularly useful for products 5-E according to (A-B) are 3000 nm.
  • a protective layer 4-D is applied to the metal layer 3-C.
  • Protective Layer 4-D can be used as an anti-oxidation layer for the underlying
  • Metal layer 3-C can be used.
  • the application of this protective layer 4-D can be carried out by thermal evaporation or electrical sputtering or by other suitable methods.
  • This method comprises the following individual steps:
  • substrate 1-A e.g. B. as a film.
  • substrate 1-A e.g. B. as a film.
  • plastics such as polyimides or PET or others, as well as glass (as a plate) or other non-conductors.
  • a negative image 2-B of the desired pattern is applied to the substrate 1-A.
  • the negative image 2-B is designed so that no deposits of metals form in the area of the pattern.
  • a metallic layer 3-C is applied on the substrate 1-A provided with the negative image 2-B.
  • This metallic layer 3-C may preferably consist of copper, silver or other metals or alloys which are particularly suitable for power conduction.
  • the layer thickness should be greater than 500 nm. To be particularly useful for products 5-E according to (AB) are 3000 nm. For products 5-E according to (CD) 10000 nm are particularly useful.
  • Protective layer 4-D can be used as an anti-oxidizing layer for the underlying metal layer 3-C.
  • the application of this protective layer 4-D can be carried out by thermal evaporation or electrical sputtering or by other suitable methods.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flexibler Elektronik, flexiblen Leiterplatten, selbstheilenden Lithium-Polymer-Akkumulatoren und flexiblen Antennen, welches im Wesentlichen folgende Verfahrensschritte umfasst: Verwendung eines nichtleitenden, vorzugsweise flexiblen Substrates, Aufbringen eines Sperrfonds als Negativ- Abdeckschicht zur Erzeugung eines sinnvollen Musters, Aufbringen einer Metallschicht als Leiter mit einer technisch sinnvollen Mindest-Schichtdicke ab 5000 Å aufwärts und Entfernung des Sperrfonds mit den darauf befindlichen Metallpartikeln.

Description

Patentanmeldung: Verfahren zur Herstellung flexibler Elektronik, flexibler Leiterplatten, selbstheilender Lithium-Polymer-Akkumulatoren und flexibler Antennen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung flexibler Elektronik(B), flexibler Leiterplatten(C), selbstheilender Lithium-Polymer-Akkumulatoren(D) und flexibler
Antennen(A).
Die Produkte(A-C) werden üblicherweise durch Ätzen einer kupferkaschierten Plastikfolie oder durch Drucken eines leitfähigen flüssigen Materials hergestellt. Das Produkt unter (D) ist noch gar nicht am Markt eingeführt.
Durch Ausätzen nicht erwünschter Strukturen aus einer kupferkaschierten Oberfläche hergestellte Produkte sind teuer und erzeugen giftige Abfälle, die teuer entsorgt werden müssen.
Gedruckte leitfähige Strukturen lassen sich ebenfalls nur teuer herstellen, haben allgemein eine ungünstigere Leitfähigkeit und sind in ihren Schichtdicken begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, bei dem die oben genannten Nachteile umgangen werden, das einfach in der Herstellung und kostengünstig sowie umweltfreundlich ist.
Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst: Anwendung eines nichtleitfähigen, aber flexiblen Substrates wie beispielsweise einer Plastikfolie, Aufbringen eines Musters derjenigen Flächen, die nach der Endbehandlung weiterhin nicht leitfähig bleiben sollen, Trocknen des Musters auf der Folie, Aufbringen einer metallischen Schicht oder Folie, vorzugsweise im Vakuum, Entfernen der Musterflächen, die nicht leitfähig sein sollen. Übrig bleibt eine Struktur, die einem der Produkte gemäß (A-D) entspricht. An Hand von Ausführungsbeispielen wird unter Bezug auf die beigefügten Skizzen die Erfindung erläutert.
Skizze 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel.
Dieses Verfahren weist folgende Einzelschritte auf:
A) Substrat 1-A bereitstellen, z. B. als Folie. Dies können Kunststoffe wie Polyimide oder PET oder andere sein, ebenso Glas (als Platte) oder andere Nichtleiter.
B) Mittels Druckverfahren wird eine Negativ-Abbildung 2-B des erwünschten Musters auf dem Substrat 1-A aufgebracht. Als Werkstoff für die Negativ- Abbildung 2-B können Tinten, Harze, Emulsionen oder flüssige Kunststoffe verwendet werden.
Vorzugsweise sind diese Werkstoffe wasserlöslich und umweltneutral.
C) Der aufgedruckte Werkstoff wird getrocknet.
D) Auf das mit dem Negativ-Abbild 2-B versehene Substrat 1-A wird durch thermisches Verdampfen oder elektrisches Zerstäuben oder durch lonenplattieren eine metallische Schicht 3-C aufgebracht. Diese metallische Schicht 3-C kann vorzugsweise aus Kupfer, Silber oder anderen zur Stromleitung besonders geeigneten Metallen oder Legierungen bestehen. Die Schichtdicke soll größer als 500 nm sein. Als besonders zweckmäßig für Produkte gemäß (A-B) sind 3000 nm anzusehen. Für Produkte gemäß (C-D) sind 10000 nm besonders zweckmäßig.
E) Das Muster mit der Negativ-Abbildung 2-B und der darauf abgelagerten metallischen Schicht 3-C wird durch einen Waschprozess mit Wasser oder Lösungsmitteln entfernt. Bevorzugt wird Wasser. Durch ein nachgeschaltetes Fällverfahren werden die ausgewaschenen Metallpartikel recycelt.
F) Aus dem Substrat und der darauf aufgebrachten Metallschicht ist damit ein Produkt 5- E gemäß (A-D) entstanden.
Skizze 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel
Dieses Verfahren weist folgende Einzelschritte auf:
G) Substrat 1-A bereitstellen, z. B. als Folie. Dies können Kunststoffe wie Polyimide oder PET oder andere sein, ebenso Glas (als Platte) oder andere Nichtleiter. H) Mittels Druckverfahren wird eine Negativ-Abbildung 2-B des erwünschten Musters auf dem Substrat aufgebracht. Als Werkstoff für die Negativ-Abbildung 2-B können Tinten, Harze, Emulsionen oder flüssige Kunststoffe verwendet werden.
Vorzugsweise sind diese Werkstoffe wasserlöslich und umweltneutral.
I) Der aufgedruckte Werkstoff wird getrocknet.
J) Auf das mit dem Negativ-Abbild 2-B versehene Substrat 1-A wird durch thermisches Verdampfen oder elektrisches Zerstäuben oder durch Ionenplattieren eine metallische Schicht 3-C aufgebracht. Diese metallische Schicht 3-C kann vorzugsweise aus Kupfer, Silber oder anderen zur Stromleitung besonders geeigneten Metallen oder Legierungen bestehen. Die Schichtdicke soll größer als 500 nm sein. Als besonders zweckmäßig für Produkte 5-E gemäß (A-B) sind 3000 nm anzusehen. Für Produkte 5- E gemäß (C-D) sind 10000 nm besonders zweckmäßig.
K) Auf die Metallschicht 3-C wird eine Schutzschicht 4-D aufgebracht. Diese
Schutzschicht 4-D kann als Anti-Oxidierungsschicht für die darunter liegende
Metallschicht 3-C genutzt werden. Das Aufbringen dieser Schutzschicht 4-D kann durch thermisches Verdampfen oder elektrisches Zerstäuben oder durch andere geeignete Verfahren erfolgen.
L) Das Muster mit der Negativ-Abbildung 2-B und der darauf abgelagerten metallischen Schicht 3-C wird durch einen Waschprozess mit Wasser oder Lösungsmitteln entfernt. Bevorzugt wird Wasser. Durch ein nachgeschaltetes Fällverfahren werden die ausgewaschenen Metallpartikel recycelt.
M) Aus dem Substrat 1-A und der darauf aufgebrachten Metallschicht 3-C ist damit ein Produkt 5-E gemäß (A-D) entstanden.
Skizze 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel
Dieses Verfahren weist folgende Einzelschritte auf:
N) Substrat 1-A bereitstellen, z. B. als Folie. Dies können Kunststoffe wie Polyimide oder PET oder andere sein, ebenso Glas (als Platte) oder andere Nichtleiter.
O) Mittels einer Musterwalze wird eine Negativ-Abbildung 2-B des erwünschten Musters auf dem Substrat 1-A aufgebracht. Die Negativ-Abbildung 2-B ist so ausgeführt, dass sich im Bereich des Musters keine Ablagerungen von Metallen bilden. Auf das mit dem Negativ -Abbild 2-B versehene Substrat 1-A wird durch thermisches Verdampfen oder elektrisches Zerstäuben oder durch Ionenplattieren eine metallische Schicht 3-C aufgebracht. Diese metallische Schicht 3-C kann vorzugsweise aus Kupfer, Silber oder anderen zur Stromleitung besonders geeigneten Metallen oder Legierungen bestehen. Die Schichtdicke soll größer als 500 nm sein. Als besonders zweckmäßig für Produkte 5-E gemäß (A-B) sind 3000 nm anzusehen. Für Produkte 5- E gemäß (C-D) sind 10000 nm besonders zweckmäßig.
Auf die Metallschicht 3-C wird eine Schutzschicht 4-D aufgebracht. Diese
Schutzschicht 4-D kann als Anti-Oxidierungsschicht für die darunter liegende Metallschicht 3-C genutzt werden. Das Aufbringen dieser Schutzschicht 4-D kann durch thermisches Verdampfen oder elektrisches Zerstäuben oder durch andere geeignete Verfahren erfolgen.
Aus dem Substrat 1-A und der darauf aufgebrachten Metallschicht 3-C ist damit ein Produkt 5-E gemäß (A-D) entstanden.
Bezugszeichenliste
1- A Substrat
2- B Abdeckschicht
3- C Metallschicht
4- D Anti-Korrosionsschicht
5- E Endprodukt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Produkten gemäß (A-D) mit folgenden Schritten
- Anwendung eines Substrates
- Aufbringen einer Negativ-Abdeckschicht auf das Substrat zur Erzeugung eines sinnvollen Musters
- eventuell Trocknen der Abdeckschicht auf dem Substrat
- Aufbringen einer Metallschicht auf das Substrat
- Entfernen der Abdeckschicht vom Substrat und der darauf befindlichen
Metallpartikel.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat hergestellt wird aus Kunststoffen wie z. B. Polyimide oder PET, aus Glas oder anderen Nichtleitern.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abdeckschicht Materialien verwendet werden wie Tinten, Harze, Emulsionen oder flüssige Kunststoffe.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Abdeckschicht entweder als Negativ-Abbild auf das Substrat aufgedruckt wird oder das Substrat im Bereich des Negativ-Abbildes so präpariert wird, dass sich dort keine
Ablagerungen, insbesondere keine metallischen oder leitfähigen Ablagerungen ausbilden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Aufbringens des Negativ- Abbildes durch ein Druckverfahren ein Trockenverfahren angewendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine
metallische Schicht durch thermisches Verdampfen, elektrisches Zerstäuben, Aufspritzen oder durch Ionenplattieren aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die metallische Schicht Metalle oder Legierungen, die für Stromleitungen besonders geeignet sind wie z. B. Kupfer, Silber, Bronze verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der metallischen Schicht größer als 500 Nanometer oder 5000 Ä ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum
Entfernen des Negativ-Abbildes und der darauf befindlichen Metallpartikel ein
Waschvorgang erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf die
metallische Schicht eine Anti-Oxidierungsschicht aufgebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen der Anti- Oxidierungsschicht, des Negativ-Abbildes und der darauf befindlichen Metallpartikel ein Waschvorgang erfolgt.
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