一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料及其制备方法，所述改性感光油墨按质量百分比组份包括感光油墨，80

【技术实现步骤摘要】
一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微纳制造领域，尤其涉及一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]柔性可穿戴电子在健康监测、运动监测、人机交互、人工智能、航空航天、通信、生物技术、医疗卫生、军事等领域具有广阔的应用前景。柔性可穿戴电子的核心设计思想之一是通过柔性衬底上图案化的金属结构实现性能调控(可拉伸、导电)，其金属结构尺寸和加工精度直接影响柔性可穿戴电子的性能和功能。柔性衬底上金属结构加工技术主要有：转印工艺、3D打印、激光刻蚀、丝网印刷、喷墨印刷等。转印工艺由于其工艺简单、成本低，而逐渐成为柔性衬底上金属结构加工的主流工艺。转印工艺是一种首先在硬质基底上利用光刻、剥离等技术加工出金属微纳结构，再将硬质衬底上的微纳结构转移到待加工柔性衬底上的技术，该技术可以实现柔性基底上金属结构的图案化，目前转印技术通常是牺牲层辅助和湿法刻蚀技术。这种技术通常借助牺牲层将金属图案转移到柔性受体上，再用湿法腐蚀工艺去除牺牲层，进而将金属结构转移到柔性衬底上。然而，这种转印工艺仍具有较大的局限性。主要体现在两个方面：第一，是金属与柔性衬底的机械性能不匹配，对于大面积金属的转移过程容易出现界面不兼容造成大变形情况下界面失稳等问题；第二，借助牺牲层辅助的转印工艺需要对牺牲层进行额外的湿化学方法蚀刻，对聚合物柔性基底造成溶解、破坏金属
‑
衬底界面进而影响器件的性能。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案方法，通过精准调控感光油墨材料表面能及控制转移时的参数(剥离温度、剥离速度、等)改变界面结合能，实现感光油墨结构全干法转印。并利用离子束溅射等金属沉积工艺，在柔性基底上加工出高密度可延展金属导电结构。该专利技术不仅解决了牺牲层辅助转印和湿法蚀刻带来的性能不匹配、界面失稳等问题，还通过实现感光油墨结构全干法转印原位制备金属图案，从而提高了大变形情况下金属结构的稳定性。
[0004]一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料，改性感光油墨按质量百分比组份包括：
[0005]感光油墨
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80
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95％
[0006]溶剂
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20％
[0007]活性助剂
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0.5
‑
2％
[0008]优选地，按质量百分比组份包括：
[0009]感光油墨
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85
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90％
[0010]溶剂
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10％
[0011]活性助剂
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0.5
‑
1％
[0012]优选地，所选感光油墨为市售的PR2000SA型抗蚀刻油墨。
[0013]优选地，所选溶剂包括2
‑
氧基乙酸乙酯、丙酮、环己酮、二价酸酯、3
‑
乙氧基丙酸乙酯、醋酸丁酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯的至少一种。
[0014]优选地，活性助剂包括十二烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚、十二烷基醇硫酸胺的至少一种。
[0015]改性感光油墨的制备方法，方法包括：
[0016]称取一定比例的感光油墨置于烧杯中后，沿烧杯边缘缓慢加入溶剂，以100
‑
200r/min的转速搅拌10
‑
30min，待溶液混合均匀后沿烧杯边缘再缓慢加入活性助剂，搅拌速度为150
‑
200r/min，搅拌时间为5
‑
20min，得到均匀的混合溶液；
[0017]将上述步骤得到的均匀混合溶液进行抽气泡处理，于黑暗中静置即得到改性感光油墨。
[0018]优选地，方法包括：
[0019]称取一定比例的感光油墨置于烧杯中后，沿烧杯边缘缓慢加入溶剂，以150
‑
200r/min的转速搅拌15
‑
25min，待溶液混合均匀后沿烧杯边缘再缓慢加入活性助剂，搅拌速度为150
‑
180r/min,搅拌时间为10
‑
15min，得到均匀的混合溶液；
[0020]将上述步骤得到的均匀混合溶液进行抽气泡处理，于黑暗中静置即得到改性感光油墨。
[0021]改性感光油墨的剥离、转印及金属图案化工艺的基本加工流程包括：
[0022]涂胶：采用静态旋涂方式，得到衬底上均匀、平整分布的改性感光油墨。
[0023]前烘：涂胶完成后，将衬底上改性感光油墨放到热板上以80℃的温度加热10min。
[0024]曝光：使用紫外光刻机接触式曝光4s。
[0025]剥离：用热释放胶带将曝光得到改性感光油墨从硅衬底上剥离。在显影之前剥离使得下一步显影后的结构更加清晰完整，不会把结构之外的改性感光油墨转印到柔性聚合物基底上。
[0026]显影：采用浸没式显影；将从硅衬底上剥离到热释放胶带上的改性感光油墨在显影液(1％氢氧化钠水溶液)中显影12s。
[0027]转印：将掩模图案转印到柔性基底上；将显影后得到的热释放胶带上的改性感光油墨掩膜图案在120℃的热板上近零应变、无损转移至柔性聚合物基底上；所述柔性聚合物基底指的是聚二甲基硅氧烷或热塑性聚氨酯弹性体等。
[0028]薄膜沉积：本工艺最终需要在柔性基底上加工出高密度可延展金属导电结构，则需要沉积一层金属，使其结构具有导电性。具体操作：利用离子束溅射等金属沉积工艺在改性感光油墨掩膜图案上沉积一层金属(具体厚度随其具体要求)。
[0029]干法去胶：最后一步去胶得到高密度可延展金属导电结构，采用干法去胶。具体操作：用胶带将结构外的金属和改性感光油墨缓慢剥离，得到柔性聚合物基底上的高密度可延展金属导电结构。
[0030]与现有技术相比较，本专利技术主要解决了两个现存的技术问题：一是通过对感光油墨的改性可以解决材料机械性能不匹配，界面不兼容造成大变形情况下界面失稳等问题；二是通过上述的全干法转印工艺可以解决借助牺牲层辅助的转印工艺需要对牺牲层进行
额外的湿化学方法蚀刻，对聚合物柔性基底造成溶解、破坏界面粘附进而影响器件的稳定性的问题。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为工艺流程图。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料，其特征在于：改性感光油墨按质量百分比组份包括：感光油墨
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80
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95％溶剂
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20％活性助剂
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0.5
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2％。2.根据权利要求1所述的一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料，其特征在于：所选感光油墨为市售的PR2000SA型抗蚀刻油墨。3.根据权利要求1所述的一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料，其特征在于：所选溶剂包括2
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氧基乙酸乙酯、丙酮、环己酮、二价酸酯、3
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乙氧基丙酸乙酯、醋酸丁酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料，其特征在于：活性助剂包括十二烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚、十二烷基醇硫酸胺的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料，其特征在于：改性感光油墨的制备方法，方法包括：称取一定比例的感光油墨置于烧杯中后，沿烧杯边缘缓慢加入溶剂，以100
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200r/min的转速搅拌10
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30min，待溶液混合均匀后沿烧杯边缘再缓慢加入活性助剂，搅拌速度为150
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200r/min，搅拌时间为5
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20min，得到均匀的混合溶液；将上述步骤得到的均匀混合溶液进行抽气泡处理，于黑暗中静置即得到改性感光油墨。6.一种改性感光油墨辅助的大面积金属图案化材料，其特征在于：按质量百分比组份包括：感光油墨
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【专利技术属性】
技术研发人员：段辉高，陈雷，胡跃强，贾红辉，
申请(专利权)人：湖大粤港澳大湾区创新研究院广州增城，
类型：发明
国别省市：