[發明專利]在表面上制備精細導電結構的方法

有效

• 申請號: 200880025345.5
• 申請日: 2008-07-08
• 公開（公告）號: CN101755493A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: S·巴恩米勒;S·艾登;S·M·邁耶;C·E·亨德里克斯;U·舒伯特
• 申請（專利權）人: 拜爾材料科學股份公司
• 主分類號: H05K3/12
• 分類號: H05K3/12;H05K3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石克虎;李連濤

本發明涉及一種能在表面上制備小的和極小導電結構的方法。本文中將小的和極小的結構看作是通常僅在借助于光學輔助手段才可通過人眼識別的結構。其可如下實現，即通過(熱)沖壓和/或壓印納米級凹槽產生微通道，接著借助于毛細管力的物理效應將導電材料有針對性地引入如此形成的凹槽中，以及最后對導電材料進行合適的后處理。

存在這樣的需要，即特別在不導電或導電性差的透明物體的表面上配備導電結構，同時又不損害其光學或機械或物理特性。此外，還存在這樣的需要，即在該表面上配備由人眼所不能識別的結構，同時例如對表面的透明性、半透明性和光澤不產生不利影響。通常認為用于此的結構的特性尺寸必須小于25μm。例如最大寬度和深度為25μm的任意長度的線。

各種印刷技術提供了在基材上施加小結構的可能性。這類印刷技術之一是所謂的噴墨技術，其有各種實施方案。其中借助于可定位的噴嘴可將液滴或液體射流施加到基材上。對由噴墨產生的線的寬度起主要影響的是所用噴嘴的直徑。此外，還存在迄今無例外的常規，該線寬至少與所用噴嘴的直徑一樣大或大部分是大于所用噴嘴的直徑。由此例如在使用出口孔為60μm的噴嘴時產在的線寬≥60μm[J.Mater.Sci.2006，41，4153；Adv.Mater.2006，18，2101]。在US?2006/124028A1中公開了基于碳納米管的墨水作為導電基材來印刷導線的實例。

因此容易想到，將噴嘴孔縮小到約15-20μm，以得到所需的≤25μm的線寬。這種解決辦法在實踐中是不可行的，因為隨直徑縮小，該所用印刷物質(油墨(Farb)、墨水、導電膏)的流變局限會增加影響。由此該印刷物質常常不可用于該使用目的。這時尤其會出現噴嘴堵塞的麻煩，因為該印刷物質含有被分散的顆粒。此外，該流變要求(該物質的一定的粘度和表面張力，以及接觸角和濕潤性)可彼此獨立地進行調節，以致用這種噴嘴的可印刷墨水在基材的印刷圖案中不顯示出所需的特性。

另外，商業的印刷技術如膠板印刷或絲網印刷均不能在表面上產生這種精細的結構。

用于形成小的和極小的結構的另一措施是通過合適的方法(如等離子體法)以如下方式處理基材：使得產生潤濕性不同的區域，例如通過使用含該待形成結構的負像的掩模。例如在使用水性聚合物下其產生5μm的線寬[Science?2000，290，2123]。在使用類似的措施下已可形成寬度小于5μm的結構。但對于此方法需要昂貴的光刻步驟。[Nature?Mater.2004，3，171]。

在US?2006/188823A1中公開了一種在基材上施加附加的光活性層的方法。通過壓印物理地提供一種結構。該形成的結構再用UV-光硬化。此外，還可接著進行蝕刻步驟和硬化步驟。但該所用的在形成的結構中充填的導電材料的準確性質未予公開。該方法由于多個處理步驟而是較繁瑣的和昂貴的。

一種用于在聚合物上形成小結構但不形成導電結構的簡單的純機械方法是利用(熱)沖壓或納米級壓印。在此主要是用壓力將沖模(Stempel)壓在基材上，并由此在表面上成型出該沖模結構的負像。特別是在此已使用高于該聚合物的玻璃態轉變溫度的沖模熱沖壓聚合物基材以形成直徑為25nm的結構。與上述的光刻法相反，在沖壓方法中所用的模板(也稱Master)總可保持完好地一再使用[Appl.Phys.Lett.1995，67，3114；Adv.Mater.2000，12，189；Appl.Phys.Lett.2002，81，1955]。

為從所得結構制備導電結構，必須用合適材料充填該結構。刮涂工藝和擦拭工藝(Wischprocess)原則上適合此方式。例如從WO?1999?45375A1中已知該方法。其中在基材上施加過量的應充填該結構的材料，并分布進應保留該材料的結構中，而以所用的擦拭技術從剩余的基材上基本清除掉該材料。該方法的缺點在于，除尤其是充填材料的大量損失外，還僅能困難地確保從基材的非充填部位上完全除去殘余充填材料。在US?6911385B1中公開了一種方法，方法中使用連續的和非連續的沖壓法。在該兩種情況下，均要在表面上施加導電墨作為均勻膜，并接著借助沖壓去除其表面不應導電部位的材料。另外還公開了一種方法，方法中在保持在基材上的多孔沖壓圖案(沖模)下經開孔施加導電墨。因此在涂墨時沖模與基材直接接觸的部位未經涂墨并由此產生所需的結構化(Strukturierung)。