用于精细电路印刷的印章和印刷方法技术

本发明专利技术公开了一种用于精细电路印刷的印章，所述印章包括印章本体和印刷层，所述印刷层由含有‑O‑Si‑R基团的硅橡胶制成；所述印章本体和印刷层是通过粘接形成一体结构，所述印刷层上设有用于形成亲疏水图形的微结构；所述印章本体的弹性模量小于所述印刷层的弹性模量，且所述印刷层的弹性模量与所述印章本体的弹性模量之比为(2‑200)：1。相应的，本发明专利技术还提供一种利用上述印章的精细电路的印刷方法。采用本发明专利技术，可以低成本大量复制亲疏水图形，进而能控制导电油墨在干燥前存在的自发运动，从而获得更精细的导电图案，并降低意外短路的概率。

【技术实现步骤摘要】
用于精细电路印刷的印章和印刷方法
本专利技术涉及电路印刷的
，特别涉及一种用于精细电路印刷的印章和印刷方法。
技术介绍
电路的集成化和低成本化制造是产业发展的主要趋势，印刷加工方法以其简化的工艺和低廉的成本决定了其在部分电子产品制造中的独特优势，有望在一些集成度较低的电路制造中获得广泛应用。例如，丝网印刷电极目前已经成为全世界光伏电池生产的标准工艺，而喷墨印刷成为柔性OLED薄膜封装的主流技术等。在过去的几十年中，集成电路(包括电路板和芯片等)主要减成法标准工序，包括复杂的光刻、显影、刻蚀等一系列加工步骤，虽然具有较高的分辨率和较好的产品性能，但也存在工艺复杂、污染性大等不足。因此，随着低价电子产品需求量的指数级增加，已经有部分尺寸不小于50μm的简单电子产品采用丝网以及喷墨印刷方法生产。然而，目前量产的丝网以及喷墨印刷图形宽度最细也只能在50μm左右，无法达到1-50μm的分辨率。这是因为导电油墨在干燥前存在自发运动。当丝网以及喷墨印刷强行把油墨降低到50微米以下时，会出现很多不可控因素，严重影响产品的良率，因此无法达到量产的标准。而对于市场而言，1-50μm的分辨率的电子电路需求量日趋扩大，传统的减成法工艺也无法满足日益增长的产能需求。而几乎所有的精细结构加工方法都存在成本高、产能低的问题，不适合用于大规模量产。在诸多精细结构的加工方法中，比较特别的技术之一是利用亲疏水图形引导喷墨打印的墨水自发形成精细图形，并被多次报道。这种方法可以实现小于1微米的图形，且能够避免打印的导电图形之间因意外连接而发生短路。然而，该技术的问题在于，这种精细的亲疏水结构一般是采用曝光/显影的方法来完成，制备成本高昂，或者效率低下，并没有大规模工业化的潜力。如果采用印刷的方法来制备亲/疏水图形，那么同样会出现因油墨自发运动而产生的各种图形走样，完全违背了技术开发的初衷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种用于精细电路印刷的印章，提高导电图案印刷的精细程度。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种精细电路的印刷方法，可以低成本大量复制亲疏水图形，进而能控制导电油墨在干燥前存在的自发运动，从而获得更精细的导电图案，并降低意外短路的概率。本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种用于精细电路的印刷方法，使精细电路印刷能够大规模量产，且成本较低，利于工业化应用，为多层电子产品的生产奠定基础。为达到上述技术效果，本专利技术提供了一种用于精细电路印刷的印章，所述印章包括印章本体和印刷层，所述印刷层由含有-O-Si-R基团的硅橡胶制成，所述印章本体和印刷层是通过粘接形成一体结构，所述印刷层上设有用于形成亲疏水图形的微结构；所述印章本体的弹性模量小于所述印刷层的弹性模量，且所述印刷层的弹性模量与所述印章本体的弹性模量之比为(2-200)：1。作为上述方案的改进，所述-O-Si-R基团中，R包括烷烃基、烯烃基和卤素取代烃基。作为上述方案的改进，所述含有-O-Si-R基团的硅橡胶为聚二甲基硅氧烷、甲基乙烯基硅橡胶或氟硅橡胶。作为上述方案的改进，所述印刷层的弹性模量与所述印章本体的弹性模量之比为(6-20)：1。作为上述方案的改进，所述印刷层的弹性模量为2-20MPa；所述印章本体的弹性模量为0.1-2MPa；所述印刷层、印章本体的厚度范围的比例为1:(2-100)。作为上述方案的改进，还包括固定层，所述固定层设于所述印章本体和印刷层之间，且与所述印章本体和印刷层相连接；所述印刷层、印章本体、固定层的厚度范围的比例为1:(2-100):(0.01-5)。相应的，本专利技术还提供一种精细电路的印刷方法，包括：(1)选用上述印章；(2)选用衬底，所述衬底表面的主要成分为氧化硅；(3)对所述衬底进行强氧化处理，使衬底表面形成活性的Si-O-(H)基团；(4)在强氧化处理后的预设时间内，将所述印章与带有Si-O-(H)基团的衬底表面进行接触，所述印章与衬底表面接触至少1ms后，使衬底的水接触角从≤30°变成≥70°；(5)将所述印章与带有Si-O-(H)基团的衬底进行分离，得到能印刷精细电路的亲疏水图形；(6)在具有亲疏水图形的衬底上，利用导电墨水进行喷墨打印。作为上述方案的改进，步骤(3)包括：对所述衬底进行清洗；对清洗后的衬底进行干燥；对干燥后的衬底进行强氧化处理，所述强氧化处理为臭氧处理、氧等离子体处理、紫外光处理中的至少一种，使衬底表面形成活性的Si-O-(H)基团。作为上述方案的改进，在强氧化处理后的1s-90min内，将所述印章与带有Si-O-(H)基团的衬底表面进行接触内；所述印章与衬底的表面接触时间为1ms～600s，接触压强为500-5000Pa；接触前衬底的水接触角＜20°，接触后衬底的水接触角70°～150°。作为上述方案的改进，所述亲疏水图形的线宽小于1mm；所述导电墨水含有导电纳米颗粒，表面张力为15～40dyn/cm。实施本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术提供了一种用于精细电路印刷的印章，包括低模量的印章本体和高模量的印刷层，所述印刷层由含有-O-Si-R基团的硅橡胶制成，通过较大厚度的软材料(低模量)来吸收可能的形变，达到“缓冲”的作用，而印章最关键的设有微结构部分的印刷层则采用相对较硬(高模量)的材料，这样的模量分布设计能保证印章在受到一定程度的挤压后，能及时用低模量部分吸收形变，并产生尽可能小的压力，以保持微观结构图形的稳定，改善整体印刷效果。所述印刷层的弹性模量与所述印章本体的弹性模量之比为(2-200)：1，使得本专利技术能通过巧妙的模量分布设计，使印章在一定程度上能更好地维持图形的稳定性，避免设备振动、样品不平整、辊轴之间平行偏差等因素导致弹性印章的图形发生变化。(2)本专利技术提供了一种精细电路的印刷方法，采用含有-O-Si-R基团的硅橡胶类材料在表面含有Si-O-(H)的材料上获得疏水性的效果。与以往的方法不同的是，本专利采用带弹性的固体材料作为疏水性的“油墨”，通过由含有-O-Si-R基团的硅橡胶制成的印章，印章上设有预设的目标印刷图案，可在相对粗糙的衬底上使用，并能在直接与衬底接触1ms后使玻璃的接触角从＜20°变成＞90°，由此获得跟印章上图纹完全一致的亲疏水图形。本专利技术的亲疏水图形疏水性能好，进而能控制导电油墨在干燥前存在的自发运动，从而获得更精细的导电图案，并降低意外短路的概率。而且，所述亲疏水图形能获得类似于“自组装层”的效果，不会被溶剂轻易破坏。本专利技术形成亲疏水图形的方法简单，在强氧化处理后的预设时间内，将印章与带有Si-O-(H)基团的衬底表面进行接触即可，所述接触时间短，可以为毫秒级别，一般也不会超过1min。因此，本专利技术工艺条件要求低，工作效率高，可以低成本大量复制亲疏水图形，且所得的亲疏水图形疏水性能好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于精细电路印刷的印章，其特征在于，所述印章包括印章本体和印刷层，所述印刷层由含有-O-Si-R基团的硅橡胶制成；/n所述印章本体和印刷层是通过粘接形成一体结构，所述印刷层上设有用于形成亲疏水图形的微结构；/n所述印章本体的弹性模量小于所述印刷层的弹性模量，且所述印刷层的弹性模量与所述印章本体的弹性模量之比为(2-200)：1。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于精细电路印刷的印章，其特征在于，所述印章包括印章本体和印刷层，所述印刷层由含有-O-Si-R基团的硅橡胶制成；
所述印章本体和印刷层是通过粘接形成一体结构，所述印刷层上设有用于形成亲疏水图形的微结构；
所述印章本体的弹性模量小于所述印刷层的弹性模量，且所述印刷层的弹性模量与所述印章本体的弹性模量之比为(2-200)：1。


2.如权利要求1所述的用于精细电路印刷的印章，其特征在于，所述-O-Si-R基团中，R包括烷烃基、烯烃基和卤素取代烃基。


3.如权利要求2所述的用于精细电路印刷的印章，其特征在于，所述含有-O-Si-R基团的硅橡胶为聚二甲基硅氧烷、甲基乙烯基硅橡胶或氟硅橡胶。


4.如权利要求1所述的用于精细电路印刷的印章，其特征在于，所述印刷层的弹性模量与所述印章本体的弹性模量之比为(6-20)：1。


5.如权利要求1或4所述的用于精细电路印刷的印章，其特征在于，所述印刷层的弹性模量为2-20MPa；
所述印章本体的弹性模量为0.1-2MPa；
所述印刷层、印章本体的厚度范围的比例为1:(2-100)。


6.如权利要求1所述的用于精细电路印刷的印章，其特征在于，还包括固定层，所述固定层设于所述印章本体和印刷层之间，且与所述印章本体和印刷层相连接；
所述印刷层、印章本体、固定层的厚度范围的比例为1:(2-100):(0.01-5)。


7.一种精细电路的印刷方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：林剑，马昌期，曾超，邢建博，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所广东佛山研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44