基材膜和燒結(jié)方法
【專利說(shuō)明】基材膜和燒結(jié)方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及基材膜和燒結(jié)方法。
[0002] 背景
[0003] 為了在基材上形成導(dǎo)電層例如半導(dǎo)體、金屬等，例如，導(dǎo)電層可以通過(guò)使用油墨復(fù) 合材料（導(dǎo)電油墨）在基材上印刷油墨層而形成，其中導(dǎo)電粒子分散在所述油墨復(fù)合材料 中，并在油墨層中燒結(jié)導(dǎo)電粒子。
[0004] 例如，下面所述的專利文件1公開了涂覆粘合層的方法，其中將粘合劑施用于基 材上，在基材上涂覆防水層，再在防水層上涂覆粘合層，在已經(jīng)涂覆粘合層和防水層的基材 上印刷導(dǎo)電油墨，并且進(jìn)行印刷導(dǎo)電油墨的燒結(jié)和粘合層的固化。
[0005] 另外，下面所述的專利文件2公開了用于生產(chǎn)電子元件的裝置，其中將金屬微粒 分散在基材上，所述基材包含由熱固性樹脂形成的絕緣圖案，從而將金屬微粒粘合在絕緣 圖案上，通過(guò)加熱而熔融絕緣圖案，使金屬微粒固定在絕緣圖案上，并且除去除絕緣圖案之 外的粘合于基材表面上的金屬微粒。
[0006] 在專利文件1的方法中，燒結(jié)條件是在200°C下加熱1小時(shí)（專利文件1第0044 段）；在專利文件2的方法中，絕緣圖案的加熱溫度是150-200°C (專利文件2第0028段 等），但是一般而言，在加熱處于基材上的導(dǎo)電圖案或絕緣圖案時(shí)，加熱是在整個(gè)基材上進(jìn) 行的；因此，可以使用的基材被限制為具有尚耐熱性的那些基材，例如由具有尚耐熱性的熱 固性樹脂制成的基材，例如包含雙馬來(lái)酰亞胺-三嗪化合物的BT樹脂等。
[0007] 因此，如在專利文件3-5中所述，已經(jīng)嘗試使用包含納米粒子的油墨復(fù)合材料，并 且通過(guò)光輻照由所述油墨復(fù)合材料形成金屬圖案。在加熱中使用光能或微波的方法可以選 擇性地僅僅加熱油墨復(fù)合材料（納米粒子），所以具有比上述樹脂更低耐熱性的樹脂可能 用作基材。
[0008] 引用列表：
[0009] 專利文件：
[0010] [專利文件1]日本專利申請(qǐng)未審公開No. 2010-75911
[0011] [專利文件2]日本專利申請(qǐng)未審公開No. 2005-203396
[0012] [專利文件3]日本專利申請(qǐng)公開No. 2008-522369
[0013] [專利文件 4]W〇2〇10/ll〇969
[0014] [專利文件5]日本專利申請(qǐng)公開No. 2010-528428
[0015] 但是，在使用其中例如分散硅粒子或氧化鎳粒子的油墨復(fù)合材料的情況下，需要 增加要輻照的光能，這是因?yàn)樾枰芰窟M(jìn)行硅粒子晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化或氧化鎳的還原。此外， 在通過(guò)使用其中分散銅粒子或氧化銅粒子的油墨復(fù)合材料形成厚導(dǎo)電層的情況下，也需要 增加要輻照的光能，這是因?yàn)檫@與形成薄膜相比需要更高的能量。因此，當(dāng)具有低耐熱性的 樹脂例如PET等用于基材時(shí)，存在的問(wèn)題是在油墨復(fù)合材料的燒結(jié)期間在基材中出現(xiàn)起皺 或熔化。
[0016] 概述
[0017] 本發(fā)明的目的是提供基材膜和燒結(jié)方法，其能防止基材在光輻照期間出現(xiàn)起皺、 熔化等。
[0018] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面是一種基材膜，其包含：基礎(chǔ)膜，以及在基 礎(chǔ)膜上形成的涂層（耐熱層），其中涂層是由具有比基礎(chǔ)膜更高的Tg的耐熱性樹脂形成的， 并且涂層具有表面，在所述表面上有要通過(guò)光輻照燒結(jié)的功能薄膜。所述耐熱性樹脂具有 120°C或更高的Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）。
[0019] 用于形成涂層的樹脂可以是交聯(lián)的三維樹脂，并且Tg更優(yōu)選是高于200°C。涂層 的厚度可以是〇. 1-10 μm。
[0020] 另外，用于形成涂層的耐熱性樹脂可以含有5-80質(zhì)量％的至少一種選自二氧化 硅、氧化鋁、氧化鈦和氧化鋯的填料，所述填料具有通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射檢測(cè)的平均粒子直徑 d50為500nm或更小。
[0021] 另外，基礎(chǔ)膜可以是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯膜，聚萘二甲酸乙二酯膜，聚碳酸酯膜， 聚丙烯酸酯膜，聚烯烴膜，聚環(huán)烯烴膜，或聚酰亞胺膜，或紙?；A(chǔ)膜的厚度可以是10 μ m至 3mm 〇
[0022] 另外，本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種基材，其具有在上述相應(yīng)基材膜的涂層（耐熱 層）上的通過(guò)光輻照燒結(jié)的功能薄層（圖案）。
[0023] 另外，本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種燒結(jié)方法，包括：制備相應(yīng)的基材膜，在涂層的 表面上形成功能薄膜（圖案），并且通過(guò)光輻照來(lái)燒結(jié)所述功能薄膜（圖案）。
[0024] 用于輻照的光可以是波長(zhǎng)為200-3000nm的脈沖光。
[0025] 功能薄膜（圖案）可以含有選自以下的至少一種：金，銀，銅，鋁，鎳，鈷，它們的氧 化物，石墨，石墨烯，碳納米管，氧化鋅，氧化錫，氧化銦錫，以及聚硅烷。
[0026] 另外，功能薄膜（圖案）可以通過(guò)濺射目標(biāo)硅、鍺、錫、鉛、砷、銻、鉍、鎵、銦、鉈、鋅、 鎘、硒、碲以及它們的氧化物和復(fù)合氧化物而形成。
[0027] 附圖簡(jiǎn)述
[0028] 圖1是基材膜實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示例的部分橫截面示意圖。
[0029] 圖2是用于解釋脈沖光定義的示意圖。
[0030] 圖3是顯示在實(shí)施例2中通過(guò)光輻照出現(xiàn)的硅晶體結(jié)構(gòu)變化的拉曼光譜。
[0031] 圖4是顯示在實(shí)施例1中在光輻照之后形成圖案的表面的照片。
[0032] 圖5是顯示在對(duì)比例1中在光輻照之后形成圖案的表面的照片。
[0033] 實(shí)施方案的描述
[0034] 在下文中，將參考附圖解釋示例性的實(shí)施方案（下文中稱為實(shí)施方案）。
[0035] 圖1顯示基材膜實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示例的部分橫截面示意圖。在圖1中，基材膜是 通過(guò)包括基礎(chǔ)膜10和涂層12構(gòu)成的。另外，在圖1的例子中，功能薄膜14是在涂層12的 表面上形成的。
[0036] 基礎(chǔ)膜10例如是由聚對(duì)苯二甲酸乙二醋、聚萘二甲酸乙二醋、聚碳酸醋、聚丙烯 酸酯、聚烯烴、聚環(huán)烯烴、聚酰亞胺或紙形成的，它們以膜形式加工，但是其材料并不限于 此，并且可以使用任何可用作基材的材料。另外，基礎(chǔ)膜10的厚度不受限制，可以是IOym 至3_或更大。如果基礎(chǔ)膜的厚度太薄，則這由于膜強(qiáng)度的降低而不是優(yōu)選的；另一方面， 雖然對(duì)于厚度有多大沒(méi)有特定的限制，但是過(guò)厚的基礎(chǔ)膜不能應(yīng)用于需要柔性的情況。因 此，基礎(chǔ)膜的厚度是10 μ m至3_，更優(yōu)選16-288 μ m，當(dāng)考慮柔性和易于獲取性時(shí)。
[0037] 需要注意的上，上述膜厚度的檢測(cè)可以例如通過(guò)反射光譜膜厚度檢測(cè)儀進(jìn)行。
[0038] 涂層12合適地通過(guò)具有比基礎(chǔ)膜更高的耐熱性的層形成，例如由Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度）為120°C或更高的樹脂形成的層，優(yōu)選140°C或更高，更優(yōu)選170°C或更高，特別優(yōu)選 200°C或更高。這是因?yàn)樗鼈儜?yīng)當(dāng)具有對(duì)于在下述油墨復(fù)合材料進(jìn)行光燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生的熱量 的耐熱性。作為構(gòu)成涂層12的材料，交聯(lián)的三維樹脂是合適的，例如多官能丙烯酸樹脂，但 是對(duì)其沒(méi)有限制；并且可以使用在其表面上可以使用油墨復(fù)合材料進(jìn)行印刷的那些材料， 在所述油墨復(fù)合材料中分散有導(dǎo)電粒子、半導(dǎo)體粒子等，或者金屬、金屬氧化物等的層壓可 以通過(guò)濺射等進(jìn)行。另外，三嗪硫醇可以混合在用于形成涂層12的樹脂中，從而改進(jìn)對(duì)于 導(dǎo)電粒子和半導(dǎo)電粒子的粘合性。另外，耐熱性可以通過(guò)在用于構(gòu)成涂層12的樹脂中混合 1-80質(zhì)量％的具有通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射檢測(cè)的平均粒子直徑d50為500nm或更小的氧化硅和/ 或氧化鋁和/或氧化鈦和/或氧化鋯進(jìn)行。在這里，如果氧化硅和/或氧化鋁和/或氧化 鈦和/或氧化鋯的混合比率過(guò)小，則不能達(dá)到改進(jìn)耐熱性的效果；如果混合比率過(guò)大，則涂 覆變得困難。混合比率優(yōu)選是5-70質(zhì)量％，更優(yōu)選5-50質(zhì)量％。
[0039] 另外，涂層12的厚度可以是0. 1-10 μπι。比0. 1 μπι更薄的涂層12不是優(yōu)選的，這 是因?yàn)檫@種涂層不能起到耐熱層的作用。另一方面，如果涂層12的厚度大于10 μ m，盡管可 以使用，但是當(dāng)涂層與基礎(chǔ)膜組合使用時(shí)可能出現(xiàn)涂層損害柔性基礎(chǔ)膜的撓曲性的情況。
[0040] 在基礎(chǔ)膜10上形成的涂層12的厚度可以例如通過(guò)由Taiyo Electonics Co.，Ltd 制造的反射光譜膜厚度檢測(cè)儀FE-3000檢測(cè)，其中預(yù)先獲得基礎(chǔ)膜10和涂層12的折光指 數(shù)。在不知道折光指數(shù)的情況下，這可以從涂覆量來(lái)估算。
[0041] 由于具有本發(fā)明實(shí)施方案的基礎(chǔ)膜的結(jié)構(gòu)，可以在使用具有較低耐熱性的基礎(chǔ)膜 例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的情況下，有效地抑制在光輻照期間出現(xiàn)的在基材中的起皺、熔 化等問(wèn)題，但是這并不排除使用具有較高耐熱性的聚酰亞胺膜等作為基礎(chǔ)膜10。
[0042] 在涂層12表面上形成的功能薄膜14是作為油墨層制備的，所述油墨層通過(guò)印刷 油墨復(fù)合材料形成，在油墨復(fù)合材料中，至少一種選自金、銀、銅、鋁、鎳、鈷、它們的氧化物、 石墨、石墨烯、碳納米管、氧化鋅、氧化錫、氧化銦錫以及聚硅烷的粒子作為導(dǎo)電粒子分散在 合適的溶劑中。請(qǐng)注意，導(dǎo)電層是通過(guò)將所述功能薄膜14(油墨層）通過(guò)光輻照進(jìn)行燒結(jié) 而形成的。
[0043] 作為用于分散導(dǎo)電粒子的溶劑，可以使用例如羰基化合物，例如丙酮、甲基乙基 酮、環(huán)己酮、苯甲醛、辛基醛等；酯化