[发明专利]印刷超窄线条的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于可印刷电子设备的制造技术，并且尤其涉及用于在制造可印刷电子设备中印刷窄线条的技术

背景技术

在柔性和低成本基板上的印刷是日益流行的制造低成本电子设备的方法。然而，使用传统印刷工艺可实现的特征与通过传统光刻技术获得的特征相比仍然太大。例如，据报道，具有一个商业化的微微升体积的打印头可直接打印的最窄的导线宽度为～30μm。为了能够打印高性能的电子设备，缩小诸如线宽等特征尺寸是非常重要的。

当在平滑和无孔基板上印刷时，使用常规印刷技术通常可以获得约30μm至50μm的线宽。线宽主要取决于基板表面和墨水之间的表面能差。通过控制这个表面能差和其它参数，例如墨水粘度、干燥过程、基板温度、表面能和表面张力，使用具有大约1pl到10pl的液滴体积的商业打印头可以打印出15μm的线宽。对于可扩展的印刷方法，如喷墨印刷、柔版印刷、凹版印刷和丝网印刷，直接印刷的限制是10～30μm。已经开发了一些新技术来打印更窄的线条，但是它们需要额外的步骤。例如，流行的墨盒方法(ink-bank method)需要使用具有期望的表面能的材料对基板进行初始图案化，以在印刷到基板上之后控制墨水的扩散。其他技术，如电流体动力学喷印，已被证明使用毫微微升喷嘴印刷小于2μm宽的窄线条。但是，电流体动力学喷印不适合大规模生产。

优化表面张力差、粘度、干燥过程和其它参数的传统方法仅能将线宽减小到约15μm。尽管图案化步骤可以将印刷线宽度减小到亚微米级，但是该图案化步骤也是昂贵的并且引入了降低集成密度的非功能性特征。

因此，为了印刷超窄线条，新的或改进的印刷技术将是非常合乎需要的。

发明内容

本公开提供了一种通过利用含有溶剂混合物的墨水和其上沉积有墨水的基板(或中间层)之间的相互作用来印刷超窄线条的新方法。该溶剂混合物稍微地溶解基板(或中间层)，而其蒸发/干燥导致线宽收缩。生成的线条具有凹陷或嵌入的轮廓。

因此，本公开的一个创造性方面是一种提供在基板上具有中间层的基板并通过在基板的中间层上沉积墨水来印刷超窄线条的方法，该墨水包含功能性材料和溶剂混合物，该溶剂混合物部分地溶解中间层，同时其蒸发/干燥导致墨水收缩并沉入基板上的中间层，由此减小线条的宽度。在一个实施方例中，表面能在蒸发/干燥期间可能改变。

提供本发明内容是为了强调某些重要的创造性的方面，但并非旨在成为本公开的所有发明方面的穷举或限制性定义。其他发明方面可以在详细描述和附图中公开。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，本技术的其他特征和优点将变得显而易见，其中：

图1描绘了乙醇，乙二醇和甘油的混合物在23℃下的表面张力和悬滴体积对时间的函数关系；

图2A描绘了已经在PET(例如Melinex ST 505)上喷墨印刷的新鲜印刷的红色墨水线条(基于乙醇，乙二醇和甘油的混合物)；

图2B描绘了在70℃热处理5分钟后的线条；

图3示出了乙二醇和甘醇混合物在未交联的SU-8上的接触角，其中乙二醇与甘醇的比例与图1中使用的混合物中的比例相同，并且SU-8为旋涂在PET薄膜上的光致抗蚀剂环氧树脂，并且该SU-8仅在没有暴露于UV的情况为软背衬，在用于交联时为硬背衬；

图4A示出了新鲜印刷在未交联的SU-8上的银纳米墨水的光学显微镜图像；

图4B示出了在70℃下热处理5分钟后未交联的SU-8上的银纳米墨水的光学显微镜图像；

图5A示出了印刷在具有15μm的收缩线宽的未交联的SU-8上的银纳米墨水的横截面扫描电子显微镜(SEM)图像，其中，该图像以45度倾斜角度拍摄，所以用于高度标定的Y轴应该除以0.7；

图5B示出了印刷在具有5μm的收缩线宽度的未交联SU-8上的银纳米墨水的横截面扫描电子显微镜(SEM)图像，其中，该图像以45度倾斜角度拍摄，所以用于高度标定的Y轴应该除以0.7；

图6示出了进一步收缩线条宽度的排放机构，其中，红色区域代表墨水覆盖区域，箭头指示墨水收缩方向；和

图7描绘了使用银(Ag)纳米墨水印刷在SU-8/PET基板上的超窄银线条的光学显微镜图像；和

图8示意性地描绘了由本方法印刷的超窄线条。

需要注意的是，在整个附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。

具体实施方式