用于制造高分辨率导电图案的墨合成物的制作方法

用于制造高分辨率导电图案的墨合成物的制作方法
【专利摘要】柔版印刷图案的系统和方法包括在衬底的第一侧面上印刷多条线或第一天线环路阵列，其中，印刷第一天线环路阵列包括通过使用墨和至少一个柔性母版。所述墨包括丙烯酸单体树脂和催化剂，该催化剂可以是浓度从1wt％至20wt％的有机金属醋酸盐或草酸盐。衬底可以在该衬底的一个表面上具有一个图案或可以作为双面衬底被印刷成为在衬底的每个侧面上具有至少一个图案。在非电解镀覆之前，使墨固化以使催化剂在墨中离解，这可以在每个侧面上通过使用一个固化过程、总共使用一个固化过程、或通过在第一图案上执行部分固化然后固化第二图案来实现。
【专利说明】用于制造高分辨率导电图案的墨合成物
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年5月11日提交的美国临时专利申请N0.61/646，032的优先权。

【技术领域】
[0003]本公开总体涉及高分辨率导电图案的印刷，特别地涉及高分辨率导电图案的辊到辊制造过程。

【背景技术】
[0004]制造可以在电子设备或其它工业中使用的透明薄膜天线和其它导电图案的传统方法包括利用具有铜/银的导电膏的厚膜的丝网印刷，从而导致宽线(>100μπι)和高线OlO μ m)。光刻过程和蚀刻过程用于更薄且更窄特征。


【发明内容】

[0005]在一实施例中，柔版印刷RFID天线的方法包括:在衬底的第一侧面上印刷第一天线环路阵列，其中，印刷第一天线环路阵列包括使用墨和第一柔性母版，其中，墨包括丙烯酸单体树脂和催化剂，其中，催化剂的浓度从Iwt %至20wt %，并且其中，催化剂包括多个有机金属颗粒；通过使催化剂在墨中离解来固化衬底。
[0006]在一替代实施例中，柔版印刷RFID天线的方法包括:通过使用墨和第一柔性母版将第一天线环路阵列印刷在衬底的第一侧面上；部分地固化第一天线环路阵列；通过使用墨和第二柔性母版将第二天线环路阵列印刷在衬底的第二侧面上；和完全固化第二天线环路阵列；其中，墨包括丙烯酸单体树脂和催化剂，其中，催化剂的浓度在6%以下，并且其中，催化剂包括多个有机金属颗粒。
[0007]在一实施例中，印刷高分辨率导电图案的替代方法包括:通过使用柔版印刷过程，通过使用第一柔性母版和包括丙烯酸单体树脂和催化剂的墨将包括第一多条线的第一图案印刷在第一衬底上；通过使用柔版印刷过程，通过使用第二柔性母版和墨来印刷包括第二多条线的第二图案，其中，所述第一多条线中的每条线和所述第二多条线中的每条线宽1- 25微米；和固化第一和第二图案。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]为了本发明的示例性实施例的详细描述，现在将参照附图，在这些附图中:
[0009]图1描绘根据本公开的实施例的柔版的等轴侧视图的图示。
[0010]图2A和图2B是根据本公开的实施例的透明单和多环路RF天线的图示。
[0011]图3是将根据本公开的实施例的高分辨率图案印刷在衬底上的方法的图示。
[0012]图4是将根据本公开的实施例的高分辨率图案印刷在衬底上的方法的流程图。
[0013]图5是将根据本公开的实施例的高分辨率图案印刷在衬底上的替代方法的流程图。

【具体实施方式】
[0014]本公开涉及一种高分辨率导电图案的辊到辊印刷的方法。该方法大体利用聚合物墨，该聚合物墨被用来限定随后被无电镀镀覆的图案。可以是UV可固化的聚合物墨可以被用作柔版制造过程的一部分。本文讨论的是将在印刷过程诸如柔版印刷中被利用的用于将金属醋酸颗粒直接溶解到聚合物树脂墨中的方法和系统。在某些情况下，墨包括如醋酸盐或草酸盐的钯或类似物催化剂。聚合物墨可以是丙烯酸墨或类似物聚合物。另外，某些墨配方可以包括有机金属化合物。在某些方法中，在有机金属醋酸颗粒和其它材料直接溶解到聚合物墨期间，使用超声搅拌用于印刷。在印刷之后，这些有机金属材料可能没有准备好用于非电解镀覆，并且这些有机金属材料可能需要例如以固化形式的活化。因此，这些有机金属化合物的处理方法如下:通过紫外光、加热或其它方式将印刷图案中的化合物转换为它们的金属形式，通过曝光于紫外线辐射来离解该催化化合物，直至分解完成。非电解镀覆过程可以在基于水的化学槽中进行，在该槽中存在铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、金(Au)、银(Ag)或其它金属盐基化学制剂。
[0015]如在本文中发现的，本公开的方法提供用于以高均匀度、高完整性和约25微米以下优选地5微米以下的印刷线宽度对可以印刷在适当的衬底的一个侧面或两个侧面上的微电路的制造。此外，本发明的印刷微电路可以在不利用提供潜在的污染物来源的化学蚀刻或其它烧蚀技术的情况下来制造。
[0016]辊到辊制造过程
[0017]柔版是旋转卷材凸版印刷机的形式，其中，凸板例如通过使用双面粘合剂而被安装到印刷滚筒。这些凸板也可以称为母版板或柔版，其可以结合快速干燥、低粘度溶剂和从网纹或其它两个辊上墨系统供给的墨来使用。网纹辊可以是用来为印刷板提供测得的量的墨的滚筒。墨可以是例如基于水的或紫外光(UV)可固化的墨。在一个实例中，第一辊将墨从墨盘或计量系统转印至计量辊或网纹辊。当墨从网纹辊被转印至印版滚筒时，墨被计量到均匀厚度。当衬底从印版滚筒穿过辊到辊处理系统到压印滚筒时，压印滚筒对印版滚筒施加压力，该印版滚筒将图像转印到衬底到凸板上。在一些实施例中，代替印版滚筒，可存在墨斗辊，并且可以使用刮墨刀片来改善墨的横跨辊的分布。
[0018]柔版可以由例如塑料、橡胶或光敏聚合物制成，该光敏聚合物也可被称为UV-敏感聚合物。这些板可以通过激光雕刻、照相制版或光化学方法制成。这些板可以购买或根据任何已知的方法制造。优选的柔版过程可以被设置为堆叠式，其中，一个或多个印刷工位堆栈竖直地布置在印刷机框架的每一侧上并且每个堆栈具有其自身的印版滚筒，该印版滚筒通过使用一种类型的墨来印刷，并且该设置可以允许用于在衬底的一个侧面或两个侧面上印刷。在另一个实施例中，可以使用中心压印滚筒，该中心压印滚筒使用安装在印刷机框架中的单个压印滚筒。随着衬底进入印刷机，它与压印滚筒相接触，并且适当的图案被印刷。替代地，可以利用内联柔版印刷过程，其中，印刷工位沿着水平线布置且由公共总轴驱动。在该实例中，印刷工位可以被联接到固化工位、切割机、折叠机或其它后印刷处理设备。也可以利用柔版过程的其它构造。
[0019]在一实施例中，例如在无缝(ITR)镜像过程中可以使用柔版套筒。在ITR过程中，光聚合物板材料在将被加载到印刷机上的套筒上被处理，这与平坦板可以安装到印刷筒体的上文所讨论的方法相反，该印刷筒体也可以被称为传统印版滚筒。柔版套筒可以是连续的光聚合物套筒，其中激光烧蚀掩模涂层布置在表面上。在另一个实例中，单独的光聚合物部件可以利用粘合剂带安装在基部套筒上，并且然后通过上文所讨论的激光烧蚀掩模以与套筒相同的方式对单独的光聚合物部件进行成像和处理。柔版套筒可以以几种方式被使用，例如，被用作导网辊以便将带图像的平坦板安装在导网辊的表面上，或被用作已经直接雕刻(无缝)有图像的套筒表面。在套筒单独充当载体角色的实例中，可以将具有雕刻有图像的印刷板安装到套筒，并且然后，将套筒安装到滚筒上的印刷工位中。由于套筒能够存储有已经安装到套筒的板，所以这些预安装的板可以缩短切换时间。套筒由包括热塑性复合物、热固性复合物和镍的各种材料制成，并且可以用或不能用纤维加强以抵抗裂开和分裂。包含泡沫或衬垫基部的长期的可重复使用的套筒用于非常高质量的印刷。在一些实施例中，可以使用无泡沫或衬垫的一次性“薄”套筒。柔版印刷过程可以使用用于墨转印的网纹辊作为计量墨的装置，使得墨印刷出无凝集或模糊的具有清晰均匀特征的期望的图案。
[0020]高分辨率导电图案电路可以借助于辊到辊制造过程来制造。该过程可以包括使聚合物墨中包含的非电解镀覆催化剂活化。这可以借助于对窄到I微米的线宽度的印刷图案进行紫外电离辐射固化或热处理来实现。该过程利用超声搅拌作用以使金属醋酸颗粒直接溶解到被用于印刷多种电子应用所需的高清晰度导电电极的丙烯酸基聚合物墨中。墨制造过程可以利用超声搅拌以使金属醋酸颗粒直接溶解到丙烯酸基聚合物墨或其它粘合树脂中。这些墨被用于印刷对于包括RF天线结构和阵列的多种电子应用所需的高清晰度导电电极、以及在触摸屏诸如电容性触摸屏传感器和电阻性触摸屏传感器中使用的微观高分辨率图案。
[0021]为了开始辊到辊制造过程，可以通过任何已知的辊到辊处理方法，将透明柔性衬底从放卷辊转印到第一清洁工位。应理解，可以结合多个过程参数诸如线速度和压力来选择透明柔性衬底的厚度，以便避免在印刷过程期间的过大张力造成由伸长导致的尺寸变化。也可以考虑温度引起的尺寸变化，这是因为任何这样的温度变化可能导致印刷尺寸的变化。
[0022]透明高分辨率导电图案的排列和印刷可能影响最终产品性能。在该实施例中，可以利用定位线缆来维持透明柔性衬底的排列以及将透明柔性衬底引导至在第一清洁工位处的第一清洁，该第一清洁工位包括被用来从透明柔性衬底除去杂质的高电场臭氧发生器，例如油或脂。然后，透明柔性衬底可在第二清洁工位处经历第二清洁，该第二清洁工位可以是卷材清洁器。
[0023]在第二清洁工位处的第二清洁之后，透明柔性衬底可通过第一印刷工位，在该第一印刷工位中，高分辨率导电图案(HRCP)被印刷。高分辨率导电图案可以包括例如触摸屏电路的多条线、或在透明柔性衬底的第一表面上的平面偶极透明单环路天线电路的电路。从第一母版板转印到透明柔性衬底的墨量可以通过高精度计量系统来调节，且该墨量可取决于过程的速度、墨合成物以及高分辨率图案(HRP)的形状和尺寸。
[0024]在第一印刷工位处印刷的图案可以是例如单天线环路。传统上，可能需要多个固化步骤，以便在第一印刷工位处印刷图案之后在下述镀覆过程之前，来使墨活化。如果催化剂曝光不足，则有机金属催化剂的离解将是不完全的，并且镀覆过程将受损。然而，如果衬底过度曝光，则它可能使成品脆化并危害成品的完整性，或导致不适合于进一步处理的衬底。在一些实施例中，以126nm、172nm或193nm的激光辐射可以产生类似的效果，但是可能不会产生最终镀覆薄膜的期望表面质量。
[0025]在另一个实施例中，如果在第一印刷工位处印刷的图案是平面偶极能见度低的单个天线电路，然后，第二平面偶极能见度低的多环路天线电路图案可以印刷在第二印刷工位上在透明柔性衬底的底侧上。透明柔性衬底的底侧可能通过由第二母版板制成的第二印刷工位，该第二母版可以使用醋酸钯墨在透明柔性衬底的底侧上印刷多环路天线电路。从第二母版转印到透明柔性衬底的墨量还可以通过第二高精度计量系统来调节。在一些实施例中，可以在第一或第二印刷工位中的至少一个中使用多个柔版。在那些实施例中，取决于在第一和第二印刷工位处印刷的图案的形状和几何结构，可能存在用于所述多个柔版的各个柔版的多种墨。
[0026]第二固化工位可以紧跟在第二印刷工位处印刷的底侧后面。第二固化工位可以包括如上文所描述的具有约相同目标强度和约相同的波长的第二紫外线辐射固化。可以使用第二固化工位，使得墨中的催化剂不会曝光不足，这是因为曝光不足不能阻碍镀覆过程。此外，第二固化工位可以包括第二烤箱加热模块，该第二烤箱加热模块施加在约20°C至约85 °C的温度范围内的热。
[0027]非电解镀覆
[0028]印刷在衬底的顶和底(或第一和第二)侧上的第一和第二图案可以是透明柔性衬底的顶(第一)表面上的单环路天线电路、和印刷在衬底的底(第二)表面的上的天线电路的多个环路。在一个实例中，两个图案都可以用醋酸钯(Pd)或其它基于催化剂的墨来印刷。例如，可以使用是钯、铑、钼、铜、或镍的醋酸盐或草酸盐的其它有机金属化合物。该墨可以包含镀覆催化剂，该镀覆催化剂被用来限定在第一和第二印刷工位处印刷的导电图案电路图案。包含两个图案整个衬底然后可能在镀覆工位处经历非电解镀覆。在镀覆期间，晶种催化剂充当接收器且使得镀覆金属(例如，铜、镍、钯、铝、银和金)能够生长到镀覆涂层的期望厚度或厚度范围。在一些实施例中，有机金属材料诸如醋酸钯或草酸钯可能没有准备好镀覆，且该有机金属材料可以具有进一步的处理以将印刷的图案中的化合物转换成它们的金属形式。可以执行进一步的处理，这是因为墨的活化意味着将醋酸钯从非金属形式离解成金属形式。进一步的处理可以包括通过将化合物曝露于具有宽光谱的紫外线辐射来离解化合物，所使用的波长可以维持在约365nm至约435nm之间。如上所讨论的，如果催化剂曝光不足，即，不充分地离解，则非电解镀覆过程可能受损并且图案可能不适当地、不均匀地或不完全地被镀覆。
[0029]取决于墨的组分，活化过程可以不维持图案的完整性，并且因此，印刷图案和镀覆图案可能不具有相同的尺寸，印刷图案具有小尺寸的问题可能更显著。然而，如果有机金属的浓度在lwt.% -20wt.%之间,优选地在lwt.% -5wt.%之间，并且如果第一固化步骤所使用的参数足以固化当使用有机金属墨时的印刷图案，则可能不需要后续固化过程。应理解，固化参数可以符合衬底性质，例如，如果一个或多个图案或图案被固化持续太长，或如果一个图案被印刷并固化并且第二图案被印刷并被固化，则在两个完全固化循环或过程下，可以将同一衬底固化两次。因此，衬底可能脆化和/或经历变色并且因此可能无法维持衬底的期望性质，诸如柔性、透明度和强度。固化时间可以取决于墨的有机金属含量(wt% )而变化。较高百分比的有机金属化合物可能导致更强烈的固化以离解有机金属。在该情景下，除了紫外固化以外，还可以通过热固化使有机金属化合物离解。该离解可以在被称为有机金属化合物的活化的事情之后发生。活化是当有机金属化合物诸如醋酸钯从化合物形式离解为金属形式的时候，并且金属形式变成导电的以便镀覆(且因此响应于镀覆)。应理解，即使墨离解，离解也在墨内部发生，如此印刷的墨也不会经历尺寸畸变，这为镀覆过程维持如此印刷的图案尺寸和均匀度。
[0030]在印刷顶部之后，并且在一些情况下，透明柔性衬底上的底图案，例如天线图案，可以通过将可印刷在第一印刷工位处在衬底的顶侧上的单环路天线电路和在印刷工位处在衬底的底侧上印刷的天线电路的多个环路浸没到非电解镀覆槽中在包含铜或其它导电材料的镀覆工位处被镀覆。镀覆图案的厚度可以取决于镀覆溶液温度和卷材的速度，所述镀覆溶液温度和卷材的速度可能根据应用而变化。在镀覆工位处的非电解镀覆不需要施加电流，且该非电解镀覆仅镀覆包含先前通过电离紫外线辐射固化曝光而活化的镀覆催化剂的图案化区域。因此，可以比可通过热装置热固化达到得快。由于不存在电场，所以与电镀相比，镀覆厚度可以更均匀。非电解镀覆可能很好地适合于具有复杂几何形状和/或许多部件的部分，像由印刷的透明天线图案电路所显示的部分。
[0031]在非电解镀覆之后，具有两个图案的柔性衬底可经历清洗过程，该清洗过程包括将RF天线电路浸没到清洁槽中，该清洁槽包含在室温或较高温度(<70°C )下的去离子水。随后，RF天线电路可以通过施加在室温或较高温度(<70°C )下的空气而在干燥工位处被干燥。为了保护RF天线电路的导电材料免受腐蚀，钝化工位可以被用来使衬底钝化。钝化工位可以包括喷涂或浸没，在钝化中，化学品可以在干燥之后添加以防止导电材料与环境中的污染物诸如水分、有机蒸汽之间的任何非期望的反应。
[0032]图1是根据本公开的实施例的柔性母版的等轴测图的图示。图1示出柔性母版图案102和106。在一实施例中，顶柔性母版102被安装在辊124上并且结合例如计量印刷系统的印刷系统使用，以将透明单环路天线电路114印刷在柔性衬底的顶表面上，诸如在图2A中所画的。底柔性母版106被利用以印刷透明的多环路天线电路122，该多环路天线电路122也可以被称为包括透明柔性衬底的底表面上的多个环路的第二或底图案。应理解，在本文中使用词语“顶”和“底”来反映衬底的两个不同侧，并且可以将“顶”和“底”与“第一”和“第二”可交换地使用并且不必参照衬底或最终产品的取向使用。在一实施例中，该电路122可以类似于下面在图2B中所讨论的电路图案。在一实施例中，柔性母版102和柔性母版106是都布置在不同的辊上的分离的图案化的柔版坯。
[0033]在该实施例中，辊诸如辊124可以被串联地布置，其中，由114形成的第一图案被印刷在电路的顶表面上，并且多环路天线电路图案122印刷在与第一图案114相对的底表面上。在替代实施例中，辊可以被布置成使得第一图案和第二图案通过在两个不同的辊上的两个不同的柔性母版来印刷，并且两个图案印刷在一个衬底上，其中，第一图案114印刷在顶(第一)表面上，并且第二图案122印刷在底(第二)表面上。虽然在本文中提供了RF天线的实例，但是该方法还可以被应用于制造触摸屏传感器和印刷且装配有单个衬底或多个衬底的其它高分辨率导电图案。在该实例中，印刷可以同时发生或作为内联式过程的部分相继地发生。在另一个实例中，顶图案或底图案中的至少一个由布置在辊上的多个柔版形成。这可能发生，例如，因为期望的端图案被设计成具有不同的过渡部、尺寸和几何形状，所以这可以使得它适合于使用多于一种墨，因此，这将意味着可以使用多于一个辊。在另一个实例中，多个辊可以被用来形成一个图案，这是因为图案几何形状、过渡部或尺寸在多个阶段中更均匀地被印刷。
[0034]在透明的单环路天线电路114和透明的多环路天线电路122两者中的印刷导线的高度可以从10nm-微米变化至7微米,而每对导线之间的距离可从10微米至5mm变化。如此处所使用的高度是指在衬底与印刷图案的顶部之间的距离。被用来形成顶柔性母版102和底柔性母版106的母版的材料层的厚度的范围可以在0.5mm与3.0Omm之间。在一些实施例中，柔性母版106可以是偏移柔性母版，该偏移柔性母版的一侧由可以薄至0.1mm的金属侧板支持。
[0035]图2A和图2B是根据本公开的实施例的平面偶极透明RF天线结构的顶视图的图示。在图2A中，根据电信应用中的需要，平面偶极透明RF天线结构200可以被设计用于辐射或接收无线电磁信号。RF天线结构200可以包括布置在透明柔性衬底204上的平面偶极透明单环路矩形天线202。该类型的天线设计显示可以从约I微米至约30微米变化的导线宽度，该导线宽度表示这样的尺寸范围，即，取决于离用户的距离，该尺寸范围可以产生对肉眼透明的效果。透明单环路矩形天线202的印刷的微小电极(单条线或多条线)可以显示约60 %，且替代地90 %或更大的光传输效率。导电电极可由镀金铜、镀银铜、或镀镍铜构造以为不需要化学蚀刻的铜提供耐腐蚀性的钝化。
[0036]透明单环路矩形天线202上的印刷电极的电阻率的范围可以从约0.005微欧姆每平方至约500欧姆每平方，而印刷电极的长度可以从约0.0lm至约Im变化，这取决于还可以从约125KHz至约25GHz变化的频率范围。根据期望的应用，透明RF天线结构200可以显示全方向辐射图案。RF天线的阻抗由天线的形状、所使用的材料类型和环境的变化给定。
[0037]一般而言，可以被用于透明柔性衬底102的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚碳酸酯和聚合物。具体地，透明柔性衬底102的适当的材料可以包括DuPont/Teijin Melinex 454和DuPont/Teijin Melinex ST505,后者是专门为涉及热处理的过程设计的热稳定膜，并且其中对于该过程而言不容许尺寸变化。透明柔性衬底102可以显示在5微米与500微米之间的厚度，其中优选厚度在100微米与200微米之间。在图3中描绘并且本文中描述了通过使用辊到辊过程制造透明的天线电路的详细方法。
[0038]透明RF天线结构200可以任何图案几何结构或天线图案阵列被设计，所述天线图案阵列能够被单独地调节以适合不同的频率或信道以接收或传输电信应用所需的地面广播以及卫星广播和无线电信号。在其它实施例中，透明RF天线结构200可以与反射元件一起使用以增加辐射图案的方向性。
[0039]图2B是根据本公开的实施例的多环路天线结构的图示。多环路天线结构206包括图案208，该图案208包括多个环路210。在一实施例中，所述多个环路也可以被称为环路阵列，并且即使这些部件由单条连续的线形成，这些部件可以被描述为同中心的。在一实施例中，这些部件的形状可以是矩形。在替代实施例中，这些部件可以是圆形、正方形、三角形或其组合，并且这些部件可以被称为环路，无论所使用的单独的线的几何形状或数目。图案208可以印刷在衬底204的底(第二)侧上。在替代实施例中，图案208可以包括连续的线。
[0040]图3是用来制造根据本公开的实施例的高分辨率导电图案的系统的实施例。图4是制造根据本公开的实施例的高分辨率导电图案的方法的流程图。系统300中的透明柔性衬底302在整个过程在此处以侧视图画出，该透明柔性衬底302在辊到辊处理过程中被布置在放卷辊304上。应理解，如果光传输量大于约60%，则如本文中所使用的术语透明度可以指具有印刷电极的结构，并且衬底可以是任何可以被用作用以印刷集成电路的基部的材料，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚碳酸酯和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。用于透明柔性衬底的材料可以包括 Du Pont/Teijin Melinex 454 和 Du Pont/Teijin MelinexST505，Du Pont/Teijin Melinex ST505是专门为涉及热处理的过程设计的热稳定膜，该柔性衬底可以显示在5微米与500微米之间的厚度，其中优选厚度在50微米与200微米之间。在该过程中所使用的机器的速度可以从约20ft/m至约750ft/m变化。在一些实施例中，约50ft/m至约200ft/m的速度可以是适当的。在一些实施例中，排列机构308被用来确保，衬底302相对于内联式过程被适当地排列。衬底302可以在第一清洁工位306处的块402处被清洁，该第一清洁工位306可包括被用来移除例如来自透明柔性衬底的油或脂的杂质的高电场臭氧发生器或电晕等离子模块。在一些实施例中，透明柔性衬底然后可在第二清洁工位312处经历第二清洁，该第二清洁工位312可以是卷材清洁器，例如，粘合剂带。包括第一(顶)和第二(底)侧的衬底302然后可使第一侧在印刷工位316处的块404处被印刷。在第一印刷工位116处，高分辨率印刷图案(HRP)在块404处通过接近紫外线可固化聚合物墨的第一母版被印刷，该紫外光可固化聚合物墨可能具有在约200厘泊(cps)与约2000厘泊(cps)之间的粘度。在一些实施例中，该高分辨率导电图案可能符合导电电极、单个环路或多个环路，对于该图案中的多条线中的每一条线，具有在约I微米与约30微米之间的线宽度。如果该结构具有大于约60%至约90%光透射率，则该结构可以被视为透明的。
[0041]在第一印刷工位处使用的墨可以包括掺杂有醋酸钯的丙烯酸单体树脂材料。醋酸IE可以是例如浓度在约lwt.%至约20wt.%之间优选地在lwt.% -5wt.%之间的丙烯酸单体树脂，并且醋酸钯可以充当镀覆催化剂，该镀覆催化剂通过在第一固化工位318处的块406处的电离辐射固化而被活化。在固化工位318处的块406处的固化可以包括具有从约0.5mff/cm2-200mff/cm2或更高的目标强度的宽光谱紫外线辐射固化。应理解，图4描绘在块406处使衬底固化，以及在块406处的该固化可以包括通过使用一件设备的一个类型的固化、或以多个步骤执行的多个类型的固化，所述多个步骤可以在每个图案被印刷之后发生或在两个图案都被印刷之后发生，如下文更详细地讨论的。UV辐射波长可以从约250 - 600nm,并且优选地，可以在365nm至约435nm之间。该UV曝光导致丙烯酸树脂的固化(聚合作用)和醋酸钯离解成钯金属纳米颗粒这两个步骤同时发生，所述钯金属纳米颗粒形成Cu、Ni或其它金属的非电解镀覆的晶种层。在一些实施例中，取决于墨合成物和印刷图案的尺寸，除了 UV之外，该过程可还由加热模块组成，该加热模块在约20°C至约130°C的温度范围内施加热。
[0042]在一些实施例中，第二图案在第二印刷工位324处的块404处被印刷。第二图案可以在第二固化工位326处以与在第一固化工位318处的第一固化类似的形式被固化。第二图案可以在第二侧衬底302上印刷，或与在第一侧上的第一图案相邻地印刷，或在不同于衬底302的衬底上印刷。应理解，两个印刷工位316和324可以具有不同的构造。两个图案可以在块404处通过使用两个印刷工位316和324同时印刷。替代地，未在图4中示出而是如图3所示，继第一图案在第一印刷工位316处被印刷并且在第一固化318处被固化之后，第二印刷工位324印刷第二图案。
[0043]在一实施例中，如果在316或324处印刷的图案包括不同的尺寸、过渡部和其几何结构的复杂程度、第一或第二图案或两者，则可以调节印刷过程来补偿该一个或两个图案的这些方面。在另一个实施例中，印刷工位316和324可以被布置成使得，内联式过程中同时地或相继地，第一图案印刷在衬底302的第一表面上并且第二图案形成在衬底302的底侧上。在该实例中，一个衬底被图案化有两个图案，这两个图案在几何结构上可以是不同的并且可以已经以不同的墨被印刷。在另一个实施例中，可以布置印刷工位316和324，其中，第一图案印刷在衬底302的第一侧上，并且第二图案印刷在衬底302的第一侧上与第一图案相邻。在另一个实施例中，第一和第二印刷工位316和324中的至少一个包括布置在多于一个辊上的多于一个柔版，如在图1中所讨论的。这可能发生，例如，因为期望的端图案被设计成具有不同的过渡部、尺寸和几何形状，所以这可以使得适合于使用多于一种墨，然后，这将意味着可以使用多于一个辊。在另一个实例中，多个辊可以被用来形成一个图案，这是因为图案几何形状、过渡部或尺寸在多个阶段中更均匀地被印刷，或因为每图案多个辊过程可以允许内联式过程的较高的行进速度。
[0044]继印刷之后，在316和324处印刷的图案例如通过非电解镀覆408来镀覆。在镀覆工位330处的非电解镀覆408能够很好地适合于具有复杂的几何形状和/或许多部件的部分，像由印刷透明天线图案电路所显示的部分。在在镀覆工位330处的非电解镀覆期间，导电材料诸如铜(Cu)被布置在图案上。在一些实施例中，可以使用其它导电材料，诸如银(Ag)、镍(Ni)或铝(Al)。镀覆在包括约20°C与约90°C之间的温度范围下的导电材料的流体介质中发生。在一实施例中，可以在316和324处印刷的图案上使用相同的导电材料,而在另一实施例中，可以在图案上使用不同的导电材料。活化的图案吸引导电材料以形成高分辨率导电图案(HRCP)。在某些情况下，液态介质处于约80°C，例如，取决于液态介质中的金属。在一个实例中，铜可以处于从35°C至45°C的温度，而在另一个实例中，镍可以处于650C -80°C之间。沉积速率可以在约1nm至约200nm每分钟之间，其中所实现的最终厚度是约10nm- 5000nm(0.001微米-5微米)。在替代实例中，通过镀覆实现的最终厚度可以从约1000nm至约10000nm(10微米-100微米)。在图案上镀覆的厚度也可以被称镀覆图案的厚度，且该厚度可取决于镀覆溶液温度和卷材的速度，所述镀覆溶液温度和卷材的速度可根据应用而变化。在镀覆工位处的非电解镀覆不需要施加电流，且该非电解镀覆仅镀覆包含先前通过电离紫外线辐射被固化曝光而活化的镀覆催化剂的图案化区域。由于不存在电场，所以与电镀相比，镀覆厚度可以更容易地控制并且因此更均匀。
[0045]在非电解镀覆之后，两个图案可能在清洗工位332处经历清洗过程，该清洗过程也可以被称为另一个清洁410，清洗工位332可以被浸溃或喷涂(未图示)工位。浸溃清洗工位332包括将在镀覆工位330处镀覆的图案浸没到包含在室温下的水的清洁槽中。图案可以随后通过施加在室温下的空气而在干燥工位(未图示)处被干燥412。在一些实施例中，为了保护RF天线电路的导电材料免受腐蚀，钝化工位(在图3中未示出)可以被用来钝化衬底414，且该钝化工位可以是在干燥之后附加的图案喷涂，以防止在导电材料与水之间任何非期望的反应。
[0046]图5是制造根据本公开的实施例的高分辨率导电图案的方法的流程图。在该实施例中，在块502处，以与在图4中在块402处所描述的形式类似的形式清洁衬底。应理解，可以通过使用与图3中所公开和上文所讨论的设备类似的设备来执行图5中的方法。
[0047]然后，在块504处，第一图案，例如第一单天线环路阵列或第一多天线环路阵列，被印刷在衬底的第一侧面上。然后，通过例如UV固化使第一图案在块506处固化。优选地，在块506处的固化是部分固化，该固化被执行以便使足够的催化剂凝固、固化并离解以将第一图案保持在衬底的第一侧面的适当位置处，而在块508处，第二图案印刷在衬底的第二侧面上。在一实施例中，衬底的整个固化范围可以被称为UV能量，该整个固化范围等于相对于固化源的暴光时间乘以功率密度。完全固化的UV能量的范围可以从lmj/cm2至1000mJ/cm2。部分固化可以是在该范围的I % -99.99%来执行的固化，这取决于相同应用的完全固化将测量的范围。在块508处印刷第二图案之后，第二图案在块510处固化。在块510处的固化阶段可以足以使第一和第二图案两者固化，但是，应理解，墨中的基料树脂在UV固化下可以仅固化(离解)90%，而无论在单阶段或多阶段中是否进行UV固化。在那些实施例中，固化的剩余10%可以通过热固化或通过允许UV固化的一个或多个图案处于室温下持续18-24时来实现。这种步进式固化可以使用，使得衬底不被过度固化，这是因为过度固化会导致衬底脆化或以其它方式恶化，这可能导致在过程中部件故障、报废或其组合。在该实施例中，在固化工位318处执行“光”或“轻型(baby)”固化以将第一图案保持在适当的位置，使得第二图案能够被印刷然后两个图案被固化以完成墨中的催化化合物例如有机金属的离解。继固化之后，衬底可以在块512处以与上文所讨论在图4中在块408处的非电解镀覆类似的形式被镀覆。然后，镀覆衬底可能经历在块514处的另一次清洁、在块516处的干燥和在块518处的钝化，这些块可类似于图4中的块410、块412和块414。
[0048]虽然已经示出并且描述了本发明的示例性实施例，但是在不脱离的本发明的精神和教导的情况下，本领域的技术人员可以做出对示例性实施例的变型。本文所描述的实施例和所提供的实例仅是示例性的并且不旨在为限制性的。本文所公开实例的许多变体和变型是可能的且在本发明的范围内。对应地，保护的范围并不受到上文阐述的说明书的限制，而是仅受到所附的权利要求的限制，并且该范围包括权利要求的主题内容的所有等价物。
【权利要求】
1.一种柔版印刷RFID天线的方法，包括: 在衬底的第一侧面上印刷第一天线环路阵列，其中印刷所述第一天线环路阵列包括使用墨和第一柔性母版，其中所述墨包括丙烯酸单体树脂和催化剂，其中所述催化剂的浓度从1￥1:%至20wt%,并且其中所述催化剂包括多个有机金属颗粒； 通过使所述催化剂在所述墨中离解来固化所述衬底。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将第二天线环路阵列印刷在所述衬底的第二侧面上，其中，印刷所述第二天线环路阵列包括使用所述墨和第二柔性母版。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一天线环路阵列包括单个天线环路，并且其中，所述第二天线环路阵列包括多个天线环路。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个有机金属颗粒的直径在10nm-500nm之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂的浓度在lwt%-5wt%之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个有机金属颗粒是有机金属醋酸盐类，所述有机金属醋酸盐类包括醋酸盐钯、醋酸盐铑、醋酸盐钼、醋酸盐铜、醋酸盐镍或其组合中的一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个有机金属颗粒是有机金属草酸盐，所述有机金属草酸盐包括草酸钯、草酸铑、草酸钼、草酸铜、草酸镍或其组合中的一种。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过使用非电解镀覆来镀覆所述衬底，其中，导电材料沉积在所述第一天线环路阵列和所述第二天线环路阵列上。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述导电材料包括铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、或其合金及组合。
10.根据权利要求2所述的方法，进一步包括同时固化所述第一天线环路阵列和所述第二天线环路阵列。
11.根据权利要求2所述的方法，其中，同时印刷所述第一天线环路阵列和所述第二天线环路阵列。
12.—种柔版印刷RFID天线的方法，包括: 通过使用墨和第一柔性母版将第一天线环路阵列印刷在衬底的第一侧面上； 部分地固化所述第一天线环路阵列； 通过使用墨和第二柔性母版将第二天线环路阵列印刷在所述衬底的第二侧面上；和 完全固化所述第二天线环路阵列； 其中，所述墨包括丙烯酸单体树脂和催化剂，其中，所述催化剂的浓度在6%以下，并且其中，所述催化剂包括多个有机金属颗粒。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个有机金属颗粒中的每个颗粒的直径为 10nm-500nm。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个有机金属颗粒是醋酸盐类，并且是醋酸盐钯、醋酸盐铑、醋酸盐钼、醋酸盐铜、醋酸盐镍或其组合中的一种。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个有机金属颗粒是草酸盐，并且是草酸钯、草酸铑、草酸钼、草酸铜、草酸镍或其组合中的一种。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括通过使用非电解镀覆来镀覆所述衬底，其中，将导电材料沉积在第一印刷图案和第二印刷图案上，并且其中，所述导电材料包括铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、或其合金及组合。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一天线环路阵列和所述第二天线环路阵列在镀覆之后具有0.005微欧姆每平方至约500欧姆每平方的电阻率。
18.—种印刷高分辨率导电图案的方法，包括: 通过使用第一柔性母版和墨将包括第一多条线的第一图案柔版印刷在第一衬底上，所述墨包括丙烯酸单体树脂和催化剂； 通过使用第二柔性母版和所述墨来柔版印刷包括第二多条线的第二图案，其中，所述第一多条线中的每条线和所述第二多条线中的每条线的宽度是I微米-25微米；和 固化所述第一图案和所述第二图案。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一图案和所述第二图案在固化之后具有0.005微欧姆每平方至约500欧姆每平方的电阻率。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述催化剂是钯、铜、有机金属醋酸盐类、有机金属草酸盐或其组合中的一种。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述催化剂在所述墨中的浓度在Iwt% -20wt%之间。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述催化剂在所述墨中的浓度在Iwt%-5wt%之间。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，所述催化剂是有机金属草酸盐，并且所述有机金属草酸盐是草酸钯、草酸铑、草酸钼、草酸铜、草酸镍或其组合中的一种。
24.根据权利要求18所述的方法，其中，所述催化剂是有机金属醋酸盐类，并且所述有机金属醋酸盐类是醋酸盐钯、醋酸盐铑、醋酸盐钼、醋酸盐铜、醋酸盐镍或其组合中的一种。
25.根据权利要求18所述的方法，进一步包括通过将导电材料沉积在第一印刷图案和第二印刷图案上来进行非电解镀覆，其中，所述导电材料包括铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、或其合金及组合。
26.根据权利要求18所述的方法，其中，柔版印刷所述第二图案包括: 将所述第二图案柔版印刷在第二衬底上；或者 将所述第二图案柔版印刷在所述第一衬底的与所述第一图案相反的一个侧面上；或者 与所述第一图案相邻地将所述第二图案柔版印刷在所述第一衬底上。
【文档编号】G06K17/00GK104412451SQ201380024719
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年3月12日 优先权日:2012年5月11日
【发明者】艾德·S·拉马克里斯南, 金丹良 申请人:尤尼皮克塞尔显示器有限公司