光活化的蚀刻糊及其用途制造技术

本发明专利技术提供蚀刻置于在柔性聚合物基板、硬质基板如玻璃或硅晶片上的透明导电氧化物层的改进方法，所述方法包括使用通过照射而活化的新蚀刻糊。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光活化的蚀刻糊及其用途本专利技术的目的是通过使用新蚀刻糊蚀刻置于柔性聚合物基板上或硬质基板(如玻璃或硅晶片)上的透明导电氧化物层的改进的方法，所述蚀刻糊也是本专利技术的一部分。现有技术在显示器工业中对透明导电氧化物层最常用的图案化方法是光致蚀刻法。这是在显示器和电子工业已建立的技术。可广泛获得设备和材料，如光致蚀刻组合物。然而，这种技术需要消耗大量的树脂、有机溶剂和其他化学品。通常这种方法会排出大量废水。这就是消费者需要额外的废水处理设施的原因。一般，这种方法主要集中于硬质基板的处理，例如具有ITO层的玻璃基板以及例如硅晶片。如果使用者希望在聚合物基板上应用光致蚀刻法，则其通常无法使用为硬质基板的处理而设计的现有设备。最近，Merck已开发出新型HiPerEtchTM技术，其是使用网版印刷法使透明导电氧化物层图案化。与以往的光致蚀刻法相比，这种方法可以非常简单容易地进行。甚至对聚合物基板的处理是可能的，并且可以在没有任何问题的情况下进行。然而，如果使用网版印刷法，则对柔性聚合物基板上的透明导电氧化物层的图案化的精度有一些限制。目的当今，大多数显示器或电子设备的制造商都试图降低化学品的消耗量和相关总排放量，以防止环境污染。近年来，许多公司尝试开发具有聚合物基板的柔性器件。例如，大多数制造商希望引入具有聚合物基板的显示器件用于电子纸张或电子书应用。这种开发的一大挑战是在大量生产中引入合理的透明导电氧化物层的图案化方法。因此，本专利技术的目的是提供一廉价、简单和快速的使柔性聚合物基板上的透明导电氧化物层图案化的蚀刻方法，同时减少对化学品的需求并降低化学品向环境中的总排放量。本专利技术的另一个目的是提供以高精度使柔性聚合物基板上的透明导电氧化物层图案化的合适的方法。但也需要使横向尺寸为80μm或更小，优选小于50μm的多种基板可再现地图案化的方法。所述方法应为低成本、可高度再现和成规模的。特别地，必须提供这样的方法，借助该方法可以提供至少具有50μm或更小横向尺寸的特征，并且借助该方法可以同时形成具有更大横向尺寸的特征。
技术实现思路
本专利技术涉及蚀刻置于柔性聚合物基板上或硬质基板(如玻璃或硅晶片)上的透明导电氧化物层的方法，所述方法包括以下步骤：a)涂覆包含至少一种化合物的蚀刻糊，所述至少一种化合物是光产酸剂；b)通过UV照射那些应当被蚀刻的区域以活化蚀刻组合物(蚀刻糊)；c)通过用水冲洗来去除蚀刻糊；和d)干燥经处理的表面。该方法完全合适于蚀刻由氧化铟锡(ITO)、氧化氟锡(FTO)、氧化铝锡(AZO)或氧化锑锡(ATO)组成的透明导电氧化物层，所述方法是通过旋涂或通过网版印刷、丝网印刷、转印、压印和喷墨印刷将蚀刻组合物的薄层涂覆到透明导电氧化物层上而实现。当将以液体混合物形式或糊形式的组合物涂覆到待蚀刻的表面上时，通过照射整个表面层来活化该组合物，由此仅蚀刻覆盖蚀刻组合物的表面区域。如果将蚀刻组合物涂覆到整个表面上，则将光掩膜放置在覆盖有蚀刻糊的透明导电氧化物层上方，且通过照射仅活化那些穿过光掩膜的图案照射的区域。如果UV照射持续20秒至2分钟，则实现良好的蚀刻结果。本专利技术还涉及新且改进的蚀刻组合物，其包含：a)至少一种化合物，其为光产酸剂；b)至少一种蚀刻组分，其选自：磷酸(正磷酸、偏磷酸或焦磷酸)，和其盐(NH4)2HPO4和NH4H2PO4，偏五氧化二磷，膦酸，正丁基磷酸，二正丁基磷酸，寡磷酸和聚磷酸，膦酸、次膦酸，苯基次膦酸，苯基膦酸，或选自：所述磷酸的单酯、二酯或三酯，特别是磷酸单甲酯、磷酸二正丁酯(DBP)和磷酸三正丁酯(TBP)；c)至少一种有机溶剂，其选自：丙酮，多元醇如甘油、聚乙二醇，丙二醇单甲基乙基乙酸酯，[2,2-丁氧基(乙氧基)]乙基乙酸酯，醚特别是乙二醇单丁醚、三甘醇单甲醚、丙二醇单甲醚，碳酸亚丙酯，环戊酮，环己酮，γ-丁内酯，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，乳酸乙酯，和甲氧基丙基乙酸酯优选1-甲氧基-2-丙基乙酸酯，d)水，e)任选地，至少一种增稠剂，和f)任选地，添加剂。如果包含的蚀刻组分的浓度在约25-50wt％范围内，则可实现良好的蚀刻结果。如果使用磷酸作为蚀刻组分，则组合物的性质尤其有利。有利的是，如果蚀刻组合物包含至少一种如权利要求11的光产酸剂，则其可简单地通过UV照射而活化。经证实选择以下的光产酸剂尤其合适：三苯基锍鎓三氟甲磺酸盐，二苯基-4-甲基苯基锍鎓三氟甲烷磺酸盐，二苯基-2,4,6-三甲基苯基锍鎓对甲苯磺酸盐，二苯基[4-(苯硫代)苯基]锍鎓六氟磷酸盐，二苯基[4-(苯硫代)苯基]锍鎓六氟锑酸盐，二苯基(4-苯硫代苯基)锍鎓三氟甲磺酸盐，(4,8-二羟基-1-萘基)二甲基锍鎓三氟甲磺酸盐，降冰片烷-酮(3)磺酸酯。实验已显示，根据所选化合物的化学性质，所添加的光产酸剂的浓度应在约0.01-5wt％范围内。为确保所有组分的良好溶解性，组合物不仅应包含水，而且应包含有机溶剂，尤其是权利要求8的那些，所述有机溶剂的浓度在25-60wt％范围内且水的浓度在10-35wt％范围内，但条件是所包含的溶剂和水的量不超过75wt％。专利技术详述通常，为实现低于80μm的高分辨率图案化，高分辨率图案不仅必须建构成矩阵，而且矩阵或网版必须与基板保形(conformal)接触。由于该要求仅能精细地得到满足，因此必须寻找另一种有前景的解决方案来统一处理柔性聚合物膜上的透明导电氧化物层。意外地发现，柔性聚合物基板上的透明导电氧化物层的图案化的精度受限制的问题可通过蚀刻置于柔性聚合物基板上的透明导电氧化物层的方法而解决，所述方法包括以下步骤：涂覆含有至少一种化合物的蚀刻糊，所述至少一种化合物为光产酸剂或光引发剂；和仅照射透明导电氧化物层的那些应当被蚀刻的区域。一旦完成蚀刻步骤，就冲洗去蚀刻糊和干燥经处理的表面。因此，新光活化蚀刻糊尤其适用于透明导电氧化物层的图案化。这些糊包含至少一种蚀刻剂、一种或多种有机溶剂和至少一种光产酸剂或光引发剂。通常，根据本专利技术的蚀刻组合物(蚀刻糊)为酸性，但在黑暗中和低温下、尤其低于25℃的温度下储存期间，其蚀刻活性低。如果将蚀刻糊涂覆在透明导电氧化物层上，则该蚀刻糊可以通过光能活化，并且透明导电氧化物层下的蚀刻反应将开始发生。由于光能的作用，因此蚀刻的加热步骤通常是不必要的。在进行光活化的蚀刻法之后，仅需要简单的洗涤步骤。该洗涤步骤可直接在照射和蚀刻步骤之后进行，其效果为不发生进一步蚀刻。根据光产酸剂或光引发剂的性质，蚀刻也可以仅通过终止照射而停止。如果使用可移除的光掩膜或其他光学方法如UV激光，可以蚀刻非常精细的图案而无需任何保护性光掩膜。另外，不需要使图案化的矩阵或网版与透明导电氧化物层直接接触。在本专利技术的最简单变型中，将蚀刻糊在单一工艺步骤中涂覆到待蚀刻的整个基板表面上，并且穿过可移除光掩膜产生蚀刻图案，而该可移除光掩膜在该表面之前放置。但也可以将蚀刻组合物选择性地涂覆到基板的主要表面上以形成涂覆糊的图案。例如，可通过印刷方法如网版印刷涂覆糊。适于将蚀刻糊转移到待蚀刻的基板表面的高度自动化且高产量的方法使用印刷技术。特别地，网版印刷、丝网印刷、转印、压印和喷墨印刷方法是本领域技术人员所已知且合适的印刷方法。同样可能手动涂覆。在本专利技术的一个优选实施方案中，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
蚀刻置于柔性聚合物基板上或者硬质基板如玻璃或硅晶片上的透明导电氧化物层的方法，所述方法包括以下步骤：a)涂覆包含至少一种化合物的蚀刻糊，所述至少一种化合物是光产酸剂；b)通过UV照射那些应当被蚀刻的区域以活化蚀刻组合物；c)通过用水冲洗来去除蚀刻糊；和d)干燥经处理的表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.04 EP 12004239.51.蚀刻置于柔性聚合物基板上或者硬质基板上的透明导电氧化物层的方法，所述方法包括以下步骤：a)涂覆蚀刻糊，其包含：–至少一种化合物，其为光产酸剂；–蚀刻组分，其选自：磷酸(正磷酸、偏磷酸或焦磷酸)，和其盐(NH4)2HPO4和NH4H2PO4，偏五氧化二磷，膦酸，正丁基磷酸，二正丁基磷酸，寡磷酸和聚磷酸，膦酸，次膦酸，苯基次膦酸，苯基膦酸，或选自：所述磷酸的单酯、二酯或三酯；–至少一种有机溶剂，其选自：丙酮，多元醇、丙二醇单甲基乙基乙酸酯，乙酸[2,2-丁氧基(乙氧基)]-乙酯，醚，碳酸亚丙酯，环戊酮，环己酮，γ-丁内酯，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，乳酸乙酯，和乙酸甲氧基丙酯，和–水；b)通过UV照射那些应当被蚀刻的区域以活化蚀刻组合物；c)通过用水冲洗来去除蚀刻糊；和d)干燥经处理的表面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬质基板是玻璃或硅晶片。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷酸的单酯、二酯或三酯是磷酸单甲酯、磷酸二正丁酯(DBP)和磷酸三正丁酯(TBP)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醚是乙二醇单丁醚、三甘醇单甲醚和丙二醇单甲醚。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乙酸甲氧基丙酯是1-甲氧基-2-丙基乙酸酯。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元醇是甘油和聚乙二醇。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中的蚀刻糊还包含至少一种增稠剂。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中的蚀刻糊还包含添加剂。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，所述透明导电氧化物层由氧化铟锡(ITO)、氧化氟锡(FTO)、氧化铝锡(AZO)或氧化锑锡(ATO)组成。10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，通过旋涂将蚀刻糊的薄层涂覆到所述透明导电氧化物层上。11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，通过网版印刷、丝网印刷、转印、压印和喷墨印刷将蚀刻糊以图案形式涂覆到所述透明导电氧化物层上。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过照射整个表面层来活化经涂覆的蚀刻组合物，借此仅蚀刻被蚀刻组合物覆盖的表面区域。13.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，首先将光掩膜放置在覆盖有蚀刻糊的透明导电氧化物层上方，并通过照射仅仅活化穿过光掩膜的图案照射的那些区域。14.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述UV照射持续20秒至2分钟。15.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻组合物包含含量在25-50wt％范围内的蚀刻组分。16.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻组合物包含磷酸作为蚀刻组分。17.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻组合物包含选自以下的光产酸剂：二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐，九硫酸三锍，硝基苄基酯，砜，磷酸酯，N-羟基酰亚胺磺酸盐，和N-...

【专利技术属性】
技术研发人员：中野渡旬，后藤智久，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE