[發(fā)明專利]柔性傳感器制備過程中抑制咖啡環(huán)的控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011090075.5
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112485252B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小栓;汪學(xué)沛;杜佳誠;王想;肖新清;劉峰;邢少華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;B22F7/04;B22F3/10;G01R29/12;G01M10/00;G01N13/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 郭亮

本發(fā)明實(shí)施例提供一種柔性傳感器制備過程中抑制咖啡環(huán)的控制方法及裝置，該方法包括：根據(jù)金屬納米油墨固化燒結(jié)過程中的圖像信息，判斷是否有咖啡環(huán)以及生成咖啡環(huán)的等級；根據(jù)咖啡環(huán)的不同等級，確定固化電場的強(qiáng)度和/或固化平臺的斜面傾角并進(jìn)行調(diào)節(jié)，以改油墨在固化過程中所受的合力方向，達(dá)到抑制油墨中的金屬納米粒子向液滴外圍流動的目的。該方法根據(jù)圖像的實(shí)時(shí)反饋，進(jìn)行多策略控制，修正電場強(qiáng)度及斜面傾角，以獲取最佳的電場強(qiáng)度和斜面傾角，從而實(shí)現(xiàn)液滴的均勻沉積，抑制咖啡環(huán)效應(yīng)，最終制出高質(zhì)量的噴墨打印圖案。本方法操作簡便，設(shè)備簡單，適用性廣，可以應(yīng)用在機(jī)械電子納米制造(印刷或涂膜)、樣品處理和自組裝等場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性傳感器薄膜的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性傳感器制備過程中抑制咖啡環(huán)的控制方法及裝置。

背景技術(shù)

近年來，納米電子設(shè)備的開發(fā)步伐變得越來越迅速，并且這些發(fā)展需要新型的制造技術(shù)，例如噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、刮涂等多印刷技術(shù)，可以滿足廣泛電子設(shè)備的制造問題，已應(yīng)用于各種印刷電子產(chǎn)品，例如柔性傳感器、薄膜晶體管(TFT)，太陽能電池等。印刷技術(shù)在用于電子產(chǎn)品的制造時(shí)可能具有許多優(yōu)勢，例如工藝簡單，制造迅速，廢料少，可高效快速大面積的加工各種電子設(shè)備，與傳統(tǒng)硅基電子設(shè)備制造過程相比具有很大的優(yōu)勢。

金屬前驅(qū)體油墨由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性和成熟的商業(yè)油墨配方，在印刷油墨中占有重要的地位。常用的金屬包括金(Au)，銀(Ag),銅(Cu)。這些金屬前驅(qū)體油墨包括：金屬有機(jī)化合物、金屬鹽類和金屬納米顆粒。除了少數(shù)金屬前驅(qū)體油墨可以在特定環(huán)境下進(jìn)行自發(fā)燒結(jié)外，大部分金屬前驅(qū)體油墨在印刷到基底材料上后都需要經(jīng)歷固化和燒結(jié)階段，通過高溫或其它方法將油墨中的有機(jī)溶劑去除掉且形成致密的金屬連接層，才能顯現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性能。

但在墨水的固化和燒結(jié)過程中，隨著墨滴中的溶劑不斷蒸發(fā)，墨滴與基底表面的接觸線會產(chǎn)生毛細(xì)管流動，從而將非揮發(fā)性溶質(zhì)(金屬納米粒子)傳輸?shù)浇佑|線的位置沉積，形成環(huán)狀殘留物，這種現(xiàn)象稱為咖啡環(huán)效應(yīng)?？Х拳h(huán)通常被認(rèn)為是噴墨打印中的一種缺陷，因?yàn)樗馕吨湍牧系牟痪鶆虺练e，印刷圖案的分辨率差，輕者影響電子設(shè)備的導(dǎo)電性能，甚者會導(dǎo)致電子設(shè)備功能無法正常使用。因此，如何對該過程中咖啡環(huán)效應(yīng)的生成進(jìn)行抑制，保證高質(zhì)量的固化燒結(jié)質(zhì)量，為后續(xù)的電子設(shè)備制造和高質(zhì)量性能提供保證，成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種柔性傳感器制備過程中抑制咖啡環(huán)的控制方法及裝置，用以滿足現(xiàn)有技術(shù)中的需求。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種柔性傳感器制備過程中抑制咖啡環(huán)的控制方法，包括：根據(jù)金屬納米油墨固化燒結(jié)過程中的圖像信息，判斷是否有咖啡環(huán)以及以及生成咖啡環(huán)的等級；根據(jù)咖啡環(huán)的不同等級，確定固化電場的強(qiáng)度和/或固化平臺的斜面傾角并進(jìn)行調(diào)節(jié)，以改油墨在固化過程中所受的合力方向，達(dá)到抑制油墨中的金屬納米粒子向液滴外圍流動的目的。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的柔性傳感器制備過程中抑制咖啡環(huán)的控制方法，所述咖啡環(huán)的不同等級，根據(jù)咖啡環(huán)的寬度或溶質(zhì)團(tuán)聚狀態(tài)確定。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的柔性傳感器制備過程中抑制咖啡環(huán)的控制方法，若無咖啡環(huán)生成且無溶質(zhì)團(tuán)聚，則通過調(diào)節(jié)電場力來抑制咖啡環(huán)的生成。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的柔性傳感器制備過程中抑制咖啡環(huán)的控制方法，若咖啡環(huán)寬度小于預(yù)設(shè)的成形閾值，或者有溶質(zhì)團(tuán)聚而無咖啡環(huán)生成，則采用調(diào)節(jié)電場力和斜面傾角抑制咖啡環(huán)的生成。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的柔性傳感器制備過程中抑制咖啡環(huán)的控制方法，若咖啡環(huán)寬度大于預(yù)設(shè)的成形閾值，或者有溶質(zhì)團(tuán)聚且有咖啡環(huán)生成，則采用調(diào)節(jié)電場力、斜面傾角和溫度調(diào)節(jié)抑制咖啡環(huán)的生成。