印刷产品和印刷所用的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于在绝缘衬底上形成导电图案的方法和相关 的设备。在该方法中，将颗粒型导电物质转移到衬底表面上，并在升 高的温度和压力下使颗粒型导电物质至少部分地烧结以将颗粒形成 的图案转变成固定到所述衬底上的连续地导电的图案。根据本发明专利技术， 导电物质以预定图案的形式进行转移，并通过利用压区执行烧结，所 述压区包括两个相对的压轧部件，在其之间供给衬底。该方法提供了 一种在低温下制造高分辨率的导体结构的有效方式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及印刷导电图案。具体地说，本专利技术涉及一种用于在平 的衬底上形成导电图案的方法。在该方法中，将导电材料施加于衬底 的表面上，并且处理材料，以便在衬底上形成稳定的(static)图案。本 专利技术还涉及一种用于执行该方法的设备。
技术介绍
电子印刷，尤其在柔性衬底上的电子印刷，致力于提供用于逻辑 解法的电子元件和装置、 一次性电子器件、甚至印刷的显示器。现今， 印刷电子应用都利用传统的电子元件的制造中所熟悉的方法，例如电 镀和丝网印刷。不幸的是，这些方法都很緩慢，不太适合多孔的村底 和/或呈巻筒纸形式的衬底。另外，已经使用苯胺印刷和轮转凹版印刷 来印制电子元件。这些上述方法的问题是，其产生了带非连续性的结 构(由于网点)、溶剂蒸发和多孔结构中的成分吸收(对于液体材料)。导 电聚合物的主要挑战是不足的电导率和对于环境影响(例如氧化)的防 护。在WO 04/080138中，公开了一种用于在衬底上形成电子电路的 备选方法。在该方法中，金属粉末作为层而沉积在村底上，并且，沉 积表面的某些部分受到压缩。在那些区域，利用高压液压机而将粉末 压入到衬底中，以形成永久的导体结构。这种压入被激活达数秒，甚 至数分钟。因而，该方法相对较为變艮，并且涉及使用非常高的压力， 并因此还涉及大规模的设备。该方法还基于衬底的变形(可压缩性)。 这造成衬底的机械弱化，尤其在涉及纸衬底时。EP0297678公开了相当相似的方法，所不同的是，其涉及形成均匀的导电层，例如用于EMC屏蔽作用。在US 4698907和WO 01/45935中公开了另 一种用于通过静电印 刷来制造印刷电路板的方法。另一方面，WO 95/14260公开了一种用 于将调色剂，，颗粒(tonerparticles)静电转移(transfer)至表面的埋置式 电极鼓。US 5817374公开了 一种用于通过利用受体(receptor)上的掩模 (mask)而将带电颗粒作为厚层转移到受体材料上的方法。也就是说， 首先通过掩模中的选择孔将颗粒转移到受体上，之后从受体表面中除 去掩模。为将层固定在受体上，受体的表面可被涂布，或者，可使颗 粒在表面上交联或聚合。当关系到颗粒转移的速度和分辨率时，任何 类型的丝网或掩模的使用都是不合需要的。US 2002/0034617 ^^开了这样一种用于将湿的导电调色剂转移到 布线板上的方法，即，通过首先将调色剂粘到可重复使用的图象面的 交联区域上，然后用电暈放电将调色剂转移到布线板上。调色剂在该 板上干燥，之后其经受烘烤处理。在该最后步骤中，在干燥的调色剂 上沉积铜层，以便取得良好的电导率。因而，该方法需要大量的处理 步骤。EP 0034817涉及将包括金属颗粒和调色剂颗粒(在受到高温时具 有粘性特性)的混合物施加到惰性衬底的表面上。然后将颗粒混合物燃 烧，以完成产品。这个方法的一个缺点是，为了形成所需的导电图案 需要粘性调色剂作为辅助剂。JP 11298119公开了含铜的粉末，其可应用于陶瓷衬底上，用于形 成电路。粉末还包括压敏性聚合物和电荷控制剂。粉末通过捏合而附 连在衬底上。该方法不适合于柔性衬底，并且不容许低温的使用。另外，几种用于利用导电的膏剂、凝胶和油墨来印刷导电图案的 技术是己知。然而，由于其复杂的处理和相对较低的印刷迹线的电导 率和/或分辨率，液相材料的应用是不合需要的。最初包含在成分中的 溶剂或辅助剂的去除需要耗时的步骤。上述方法对可用于该方法的衬底设有一定的限制。它们由于所使 用的弱化衬底的局部压缩或非常高的温度而全都不能很好地适用于 纸衬底。另一方面，就以工艺的速度、可定制性和柔性为目标而言， 沉积掩模、模版或丝网都是不合需要的，因为它们使沉积工艺多余地 变得复杂，且限制了可获得的分辨率。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决当前技术的某些问题，并且提供一种有效且 相对较简单的用于在衬底上形成导电图案的方法，该方法适合于高的 分辨率和生产能力(即使在低温下)。具体地说，本专利技术的一个目的是提供一种方法，其适合于纸衬底以及其它在高的温度(> 约200。C-300 。C以及甚至更低的温度)下易损的衬底。本专利技术的目的还包括，提供一种新颖的设备，其用于沉积导电颗 粒，以便在村底上形成永久的导电图案。本专利技术基于以下想法，即，以预定图案的形式将呈粉末形式的导 电颗粒转移到衬底上，并利用衬底的相继的热压，以便在导电颗粒之 间形成导电结合并将该图案附到衬底上。在本专利技术的一个优选实施例中，无丝网(screenless)应用被用于转 移颗粒。极为有利的是，采用无丝网静电应用。根据本专利技术的方法包括，通过将颗粒型导电物质(particle-type conductive matter)以预定图案的形式转移到衬底的表面上从而在平的 绝缘衬底上形成导电图案。在该转移之后，颗粒型导电物质在升高的 (elevated)温度和压力下至少部分地烧结以将颗粒形成的图案转变成 固定至(affixed to)衬底的连续地导电的图案。烧结优选地在压区(nip) 中执行，其包括两个相对而置的压轧部件(nip members),其中的至少 一个可以为可加热的，衬底在它们之间被供给。这种类型的转移可通过包括静电转移装置的i殳备来实现，静电转 移装置用于将颗粒型导电物质转移到衬底的表面上，直接形成预定的9图案。因为该图案呈预定的形式，所以其可在烧结压区中烧结。如果使用静电转移，那么转移装置(transfer means)通常包括这样 一种工具，其包括转移部件(例如辊子、板或带)，该转移部件具有埋 置(embedded)在其中的至少一个转移电极和平滑的电介质表面层，其 用于防止带电的导电颗粒的放电，该带电的导电颗粒通过应用到转移 电极上的电压而转移到该部件表面上。上面类型的设备容许精确且方 便地将颗粒以无丝网的方式转移至衬底上。根据本专利技术的方法更具体地由权利要求1的特征部分中的声明来 描述特征。根据本专利技术的设备由权利要求25的特征部分中的声明来描述特征。借助于本专利技术可获得极大的优势。该方法提供了 一种通过压区烧 结而在所希望的表面上形成导电图案的有效方式。即，热暴露和压缩 性暴露(thermal and compressive exposure)不需要被特别地聚集至所希 望的区域，而通常聚集至衬底的整个区域。如果使用无丝网静电转移，那么将获得特别的优势。该技术广泛 地用于将粉末状绝缘调色剂施加于衬底上(即，电子照相)。然而，我 们已惊奇地发现，其可用于以高的生产能力和分辨率在烧结应用中沉 积导电颗粒。静电转移的另 一优势是，静电转移的导电颗粒可在升高的温度和 压力下烧结到衬底的表面上，以使其既彼此粘在一起又粘到衬底上(即 使没有辅助剂或其它工艺步骤)。也就是说，即使基本上金属的颗粒也 可在低温下以无丝网的方式转移并被烧结，以形成可良好地导电的图 案。因为本专利技术基于用静电力来转移导电颗粒，其后跟随着那些颗粒 的烧结，所以该方法可以很容易地结合传统的电子照相系统 一 起使 用，以产生成层的结构。具体地说，本方法适合于在柔性衬底，例如纸、板和聚合物膜上 形成导电结构。这些类型的衬底最合适以呈巻筒纸(web)或平张(sheet)的形式由辊压设备进行处理。用于执行该方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在平的绝缘衬底上形成导电图案的方法，其中　－将颗粒型导电物质转移到所述衬底的表面上，且　－使所述颗粒型导电物质在升高的温度和压力下至少部分地烧结以将所述颗粒型导电物质转变成固定到所述衬底上的连续地导电的图案，　其特 征在于，　－所述导电物质以预定图案的形式进行转移，　－通过使用包括两个相对的压轧部件的压区来执行所述烧结，所述衬底供给于所述压轧部件之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.7.11 FI 200606731. 一种用于在平的绝缘衬底上形成导电图案的方法，其中-将颗粒型导电物质转移到所述衬底的表面上，且-使所述颗粒型导电物质在升高的温度和压力下至少部分地烧结以将所述颗粒型导电物质转变成固定到所述衬底上的连续地导电的图案，其特征在于，-所述导电物质以预定图案的形式进行转移，-通过使用包括两个相对的压轧部件的压区来执行所述烧结，所述衬底供给于所述压轧部件之间。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颗粒型导电 物质基本上由金属或金属合金組成。3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述颗粒型导电物质具有低于3(xrc，优选地低于20crc的大气压液化点。4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述 颗粒型导电物质具有为0.5^im-100pm，尤其为lpm-20nm的粒径。5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述 村底是基于纤维的产品，例如纸或板，或聚合物的膜。6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述 衬底具有低于30(TC，尤其低于250。C，甚至低于20(TC的损坏点或变 形点。7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在低 于25CTC，优选50°C-250°C,尤其100。C-20(TC的温度下，且在低于 20MPa，优选10kPa-20MPa,尤其50kPa-10MPa的压力下执行所述烧 结的步骤。8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述 压轧部件包括辊子、板、带或长的压区，例如靴状压区，在其之间供给所述衬底。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将与所述衬底的 不包括所述颗粒形成的图案的表面相接触的所述压轧部件加热以增 强所述导电图案至所述衬底的表面的粘附。10. 根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，不加热或仅 略微加热与所述颗粒形成的图案相接触的所述压轧部件。11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将锡 或包含锡和铋的合金用作所述颗粒型导电物质的导电材料，合金中的 锡的比率为这些成分的总重量的20%重量-90%重量，优选地为30%重 量-70%重量。12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使用这样的合 金，所述合金还包括数量达所述合金的总重量的1%重量-60%重量的 铟和/或《辛。13. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在烧 结所述第 一导电图案之后，将至少 一个额外的绝缘层沉积在包含所述 导电图案的所述衬底的表面上，并且，将至少一个额外的第二导电图 案转移并烧结在所述第二绝缘层上。14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述额外的绝 缘层的损坏点或变形点低于其下面的绝缘层的损坏点或变形点。15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述额外的绝 缘层由热固性材料制成，所述热固性材料是交联的。16. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过 静电转移方法将所述颗粒型物质转移到所述衬底上。17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，通过以下做法 将所述颗粒型物质转移到所述衬底上-使所述颗粒型导电物质的颗粒带电，-借助于第一电场将所述颗粒转移至诸如辊子、板或带等的转移 部件的预定的区域中，并且-通过第二电场将所述颗粒从所述转移部件转移到所述村底上。18. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用这样的静电转移方法，所述静电转移方法能以无丝网的方式将所述颗 粒型导电物质转移至所述衬底的表面上形成预定的图案。19. 根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其特征在于， 在静电转移的所述步骤中使用转移部件，如辊子或板，其具有至少一 个由电介质表面层所覆盖的转移电极。120. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过 丝网印刷而将所述颗粒型物质转移到...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·梅贾拉，J·默塔，S·莱蒂，
申请(专利权)人：基斯库斯实验室中央实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：FI