[发明专利]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

说明书

本发明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，80‑95％；溶剂，5‑20％；活性助剂，0.5‑2％；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。该发明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。

技术领域

本发明涉及微纳制造领域，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。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。该发明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。

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：

感光油墨                    80-95％

溶剂                        5-20％

活性助剂                    0.5-2％

优选地，按质量百分比组份包括：

感光油墨                    85-90％

溶剂                        5-10％

活性助剂                    0.5-1％

优选地，所选感光油墨为市售的PR2000SA型抗蚀刻油墨。

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。

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。

改性感光油墨的制备方法，方法包括：