[發明專利]用于在基板表面上產生三維結構體或結構元件的方法

有效

• 申請號: 201780023802.6
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN109071988B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 尼古拉·特盧費門庫;卡特琳·洛克;米海勒斯·庫斯奈佐夫
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: C09D17/00
• 分類號: C09D17/00
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;石磊

本發明涉及用于在基板表面上制造三維結構體或結構元件的糊狀組合物，該糊狀組合物與作為有機組分的聚合物B1、形成組合物的60重量％至95重量％的固體比例的粉末狀材料、以及形成溶劑混合物的至少兩種相互不同的溶劑C1和C2一起形成。這里，第一溶劑C1具有比另外的溶劑C2的沸騰溫度低的沸騰溫度。

技術領域

本發明涉及糊狀組合物和在基板表面上制造三維結構體或結構元件的方法，該三維結構體或結構元件優選地包含有利的電化學性能和機械性能。自支撐的功能層或布置在基板上的功能層尤其可以使用糊狀組合物制造，特別是通過施加糊狀組合物和隨后的這些化合物的硬化來形成條狀導電功能元件。本發明可以有利地用于制造在電化學電池或傳感器處的結構體或結構元件。也可以使用糊狀組合物制造粘合的(adhesive)或粘著的(cohesive)連接件。

背景技術

在制造各種電子部件或電氣部件時，通過物理氣相沉積或化學氣相沉積進行功能層的施加。這些技術允許制造非常精細的且特別是薄的結構體。然而，它們不是特別適合于便宜的大批量生產。通過絲網印刷、輪轉印刷或移印可以較便宜地制造不同的功能元件。然而，這些技術存在的缺點是只能實現所印刷的結構體的有限長寬比。長寬比理解為結構體的高度(即結構體的厚度(例如功能層的厚度))與其寬度的比率。上述印刷工藝的普遍缺點是不能實現高的層厚度，特別是在小的線寬的情況下。這可以例如導致以下缺點：只能通過更寬的結構體和/或通過更多數量的可用結構體來實現足夠低的電阻。在實施窄的結構體時，還必須考慮用于形成糊狀稠度的印刷組合物與基板之間的相互作用。糊狀物和基板基本上影響所施加的結構體的可能的寬流動。這里，所印刷的結構體顯示出朝著窄且高的結構性構造的趨勢。因此，長寬比受到限制，并且結構體的寬度或結構元件的寬度實質上顯著大于直接形成結構體或形成結構元件的情況。

對于更寬的結構體或結構元件，會經常發生不同的不希望的效果，諸如結構體的坍塌。直接存在于具有糊狀組合物的構造上的潮濕層在所印刷的結構體的中心下沉，形成凹部或形成谷，使得結構體或結構元件的豎直向上的表面凹入地成拱形并且任選地形成有單個溝槽狀凹部或凹坑(crater)。這產生了額外的工作量，諸如特別是印刷的和干燥的結構體或甚至燒結的結構體的機械加工(例如研磨、銑削)。然而，合適的切削加工工藝是復雜的和/或昂貴的，然而，由于對于已經燒結的結構體，材料的脆性和任選地在基板上形成的結構體的低粘附性可以導致損壞直至完全失效，即報廢。至少需要相應的大量時間的努力。通過在生坯狀態下的切削加工，同樣會發生的是，結構體或結構元件以非限定的方式從在其上形成該結構體或結構元件的相應基板以不希望的形式分離。

為了避免這種情況，干燥的糊狀物應該具有非常好的機械性能，然而，這通常是不可實現的，或者只能通過大量努力實現并且與高成本相關。

發明內容

因此，本發明的目的是提供制造自支撐的三維結構體或結構元件、或布置在基板上的三維結構體或結構元件的可行性，該三維結構體或結構元件可以優選地形成為可用于電化學部件的功能層，并且是便宜的，并且特別是可以與在熱處理之前接近最終形狀的構造結合來實現大的長寬比，在熱處理中發生糊狀組合物中包含的固體的燒結。

該目的通過使用具有本發明的特征的糊狀組合物來實現。本發明限定了一種制造自支撐的三維結構體或結構元件的方法。

糊狀組合物形成為優選地非均相混合物，該混合物由粉末狀固體A、有機聚合物B1、任選地增塑劑/軟化劑/流平劑/潤濕添加劑和/或分散添加劑B2、以及用于有機組分B1和B2的至少兩種溶劑C1和C2形成。這里，溶劑中的一種C1具有這樣的沸騰溫度：在該沸騰溫度下發生第一溶劑C1的蒸發并且該沸騰溫度低于另外的溶劑C2的沸騰溫度。第一溶劑C1的沸騰溫度有利地比另外的溶劑C2的沸騰溫度低至少10K。