[發明專利]激光誘導碳基電子元件的柔性轉印方法

有效

• 申請號: 202010096514.7
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111278231B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 馮雪;徐光遠;馬寅佶
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H05K3/10
• 分類號: H05K3/10;H05K3/20
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

提供了一種激光誘導碳基電子元件的柔性轉印方法，包括以下步驟：準備步驟：在硬質基底上結合犧牲層，在犧牲層上結合光敏聚酰亞胺薄膜；誘導步驟：采用CO₂激光誘導光敏聚酰亞胺薄膜碳化從而形成碳基電子元件；轉印步驟：將碳基電子元件和未被碳化的光敏聚酰亞胺薄膜轉印至柔性基底；曝光步驟：將碳基電子元件和未被碳化的光敏聚酰亞胺薄膜曝光于紫外光中；清除步驟：用清洗劑清洗被紫外光照射過的未被碳化的光敏聚酰亞胺薄膜；犧牲層與光敏聚酰亞胺薄膜和碳基電子元件的結合力小于光敏聚酰亞胺薄膜和碳基電子元件與柔性基底之間的結合力。未被碳化的聚酰亞胺薄膜能夠溶解于清洗劑而被洗掉，從而獲得不能被清洗劑溶解的碳基電子元件。

技術領域

本發明涉及柔性可拉伸電子器件領域，特別涉及一種激光誘導碳基電子元件的柔性轉印方法。

背景技術

隨著現代電子工業和大規模消費市場的快速發展，柔性電子器件的制造和應用已經成為了現代電子產學研的前沿。通常，在制造柔性的導電圖案，例如電極和電路時，在聚酰亞胺薄膜上旋涂金屬層，然后借助掩模板進行光刻，然后再將生長在聚酰亞胺薄膜上的金屬導線轉印到柔性可拉伸基底(例如由聚二甲基硅氧烷、硅橡膠、脂肪族芳香族無規共聚酯等制成的基底)，然后反應離子刻蝕除去多余的聚酰亞胺薄膜。

考慮到掩模板的使用具有局限性，現階段已經提出了一種激光直寫誘導聚酰亞胺碳化從而直接在聚酰亞胺薄膜上生成電極或電路的方法。激光誘導聚酰亞胺碳化從而形成石墨烯電路或電極，石墨烯電極或電路成塊體而非如金屬電極或導線那樣的同質材料。石墨烯電極或電路從聚酰亞胺薄膜內部膨出，轉印用圖章與石墨烯電極或電路之間的結合力小于石墨烯電極或電路與未被碳化的聚酰亞胺之間的結合力。

在將石墨烯電極或電路轉印到柔性基底上時存在以下問題：石墨烯電極或電路不易從聚酰亞胺薄膜脫離，極易發生導致轉印不良的情況，即石墨烯電極和電路的僅僅一部分被轉印，而另一部分則留在聚酰亞胺薄膜中。

發明內容

鑒于上述現有技術的狀態而做出本發明。本發明的目的在于提供一種激光誘導碳基電子元件的柔性轉印方法，在轉印碳基電子元件方面，該方法能夠獲得較好的轉印效果。

提供了一種激光誘導碳基電子元件的柔性轉印方法，包括以下步驟：

準備步驟：在硬質基底上結合犧牲層，在所述犧牲層上結合光敏聚酰亞胺薄膜；

誘導步驟：采用CO₂激光誘導所述光敏聚酰亞胺薄膜碳化從而形成碳基電子元件；

轉印步驟：將所述碳基電子元件和未被碳化的所述光敏聚酰亞胺薄膜轉印至柔性基底；

曝光步驟：將所述碳基電子元件和未被碳化的所述光敏聚酰亞胺薄膜曝光于紫外光中；

清除步驟：用清洗劑清洗被所述紫外光照射過的未被碳化的所述光敏聚酰亞胺薄膜；

所述犧牲層與所述光敏聚酰亞胺薄膜和所述碳基電子元件的結合力小于所述光敏聚酰亞胺薄膜和所述碳基電子元件與所述柔性基底之間的結合力。

優選地，所述曝光步驟包括第一曝光步驟和第二曝光步驟，所述清除步驟包括第一清除步驟和第二清除步驟，所述誘導步驟、所述第一曝光步驟、所述第一清除步驟、所述轉印步驟、所述第二曝光步驟、所述第二清除步驟按順序進行；

經過所述第一曝光步驟和所述第一清除步驟，所述碳基電子元件的側方的所述光敏聚酰亞胺薄膜被去除；

經過所述第二曝光步驟和所述第二清除步驟，所述碳基電子元件和所述犧牲層之間的所述光敏聚酰亞胺薄膜被去除。

優選地，在所述第一清除步驟中，將所述碳基電子元件和所述光敏聚酰亞胺薄膜浸泡在所述清洗劑中。

優選地，在所述轉印步驟之后進行所述曝光步驟，在所述曝光步驟中，對所述碳基電子元件和未被碳化的所述光敏聚酰亞胺薄膜進行一次曝光。