相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求了2014年10月21日提交的美國臨時申請no.62/066,392的權(quán)益，其內(nèi)容通過引用并入本文。

本發(fā)明大體上涉及用于在基底上形成導(dǎo)電材料的技術(shù)和油墨組合物，并且具體涉及用于在基底上制造或印刷圖案化的金屬薄膜的技術(shù)。

背景技術(shù)：

有機的和印刷的柔性電子器件領(lǐng)域在發(fā)光、光能轉(zhuǎn)換、微電子學(xué)和宏觀電子學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，是一個快速增長的領(lǐng)域。例如，由于其具有作為無機的(例如硅基薄膜晶體管和二極管)廉價替代品的技術(shù)潛力，有機場效應(yīng)晶體管(ofet)和有機發(fā)光二極管(oled)獲得了極大的關(guān)注。此外，有機電子學(xué)可以提供具有新的吸引力性質(zhì)的電子電路，例如柔性和透明度。有機電子器件的結(jié)構(gòu)可以包括單層或多層有機材料和圖案化的金屬特征(例如電極)。然而，與有機層的電接觸的形成還沒有成熟到有效的工業(yè)制造工藝。這主要是由于目前使用的成本、材料和制造技術(shù)。

具體地，在電子器件或電路中，利用有機材料對制造過程產(chǎn)生了某些限制，這最終限制了所制造的有機電子器件的功能。這是由于有機化合物的低合成溫度(compositiontemperature)以及它們對不希望的化學(xué)反應(yīng)的敏感性相對較高，這些不希望的化學(xué)反應(yīng)破壞了其在制備過程中產(chǎn)生的功能。

物理氣相沉積(pvd)技術(shù)是用于形成具有有機層的金屬電極的制造技術(shù)之一。pvd技術(shù)使用諸如加熱或濺射的物理工藝來產(chǎn)生材料的蒸氣，然后將其沉積在需要涂覆的物體上。pvd工藝通常用于制造因機械、化學(xué)或電子原因需要薄膜的物品。實例包括半導(dǎo)體器件，如薄膜太陽能電池板。

pvd工藝主要是基于氣相沉積方法，該方法易于損壞有機活性組分。例如，當(dāng)利用pvd方法時，金屬材料從固體源蒸發(fā)到位于與固體源有一定距離的基底上。此外，當(dāng)利用pvd時，整個工藝在真空室中進(jìn)行。在此工藝中，高能金屬原子“轟擊”基底表面，并能夠滲入到有機材料中，從而嚴(yán)重?fù)p害有機表面。與使用pvd工藝相關(guān)的蒸發(fā)金屬的損壞和損耗限制了用于制備有機電子器件的pvd方法的成本效率。

用于形成金屬電極有機層的另一種制造技術(shù)是化學(xué)氣相沉積(cvd)。在cvd制造工藝中，將有機基底暴露于反應(yīng)室中的高反應(yīng)活性和腐蝕性(aggressive)試劑中，其對有機基底是有害的。

用于在基底上形成金屬膜的其它技術(shù)包括噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、氣溶膠印刷和納米壓印光刻，所有這些技術(shù)都使用納米顆粒分散體。在大多數(shù)實施方案中，在這些印刷工藝中使用的“油墨”是基于有機-配體穩(wěn)定的金屬納米顆?；蚪饘儆袡C化合物的分散體。金屬膜的油墨基印刷(ink-basedprinting)可以集成在用于電子器件大規(guī)模制造的系統(tǒng)中。然而，由于這種油墨組合物的成本，現(xiàn)有的油墨基印刷工藝非常昂貴。具體地說，由于與油墨溶液的合成、分散、提純和濃縮有關(guān)的處理步驟的次數(shù)，油墨的制造是昂貴的。此外，當(dāng)涂覆到基底上形成膜時，使用當(dāng)前可用的油墨溶液需要加熱溶液。

例如，用于在陶瓷基底上印刷的油墨組合物，其在現(xiàn)有溶液中使用，該油墨組合物包括作為粘結(jié)劑(bindingcomposition)并且熔點低于600℃的部分亞微米顆粒。暴露于高于粘結(jié)劑熔點的溫度中時，這種粘結(jié)劑成為基底的一個組成部分。

因此，提供一種用于在基底上形成圖案化的金屬膜的方法、系統(tǒng)和油墨組合物以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是有利的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下文公開了本發(fā)明的幾個示例性實施例的概要。提供該概要是為了便于讀者對這些實施例具有基本的理解，而不是完全限定本發(fā)明的范圍。該概要不是所有預(yù)期實施例的完整概括，既不旨在區(qū)分所有實施例的關(guān)鍵或重要要素，也不旨在描繪任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是以簡化形式呈現(xiàn)一個或多個實施例的一些概念，作為稍后呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的前序。為了方便，本文中可以使用術(shù)語“一些實施例”來表示本發(fā)明的單個實施例或多個實施例。

所公開的實施例包括用于在基底上形成圖案化的金屬薄膜的油墨組合物。油墨組合物包含金屬陽離子和至少一種溶劑，其中在將至少金屬陽離子暴露于低能量等離子體時，圖案化的金屬薄膜就粘附到基底的表面。

附圖說明

在本說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求中，特別指出和清楚地要求保護(hù)本文所公開的主題。從以下與附圖結(jié)合的詳細(xì)的描述來看，所公開的實施例的前述和其它目的、特征和優(yōu)點將是顯而易見的。

圖1a至圖1e是示出根據(jù)實施例在基底上形成圖案化的金屬薄膜的工藝的圖；

圖2是示出根據(jù)實施例使用等離子體在基底上形成圖案化的金屬薄膜的方法的流程圖；

圖3是根據(jù)本文公開的各種實施例在基底上構(gòu)造以形成圖案化的金屬薄膜的機械的框圖；

圖4是根據(jù)實施例在硅基底形式上形成的銀金屬膜的掃描電子顯微鏡(sem)圖像；

圖5是根據(jù)實施例在pet基底形式上形成的金金屬膜的sem圖像。

具體實施方式

需要重點注意的是，本文公開的實施例僅僅是本文中創(chuàng)新教導(dǎo)的許多有利用途的示例。一般而言，在本申請的說明書中做出的陳述不一定限制各種要求保護(hù)的實施例中的任何一個。此外，一些陳述可能適用于一些創(chuàng)造性特征但不適用于其他。通常，除非另有說明，否則單數(shù)元素可以是復(fù)數(shù)形式，反之亦然，而不失一般性。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記在幾個視圖中指代相似的部件。

根據(jù)所公開的實施例，公開了用于在基底上形成圖案化的金屬膜薄的油墨組合物、機械和工藝。用于形成金屬膜的工藝可以是任何制造、生產(chǎn)和/或印刷工藝。所公開的工藝部分地基于將具有采用油墨組合物涂覆的部件的基底暴露在等離子體中預(yù)定的時間。

等離子體是低能量等離子體，例如射頻(rf)等離子體或另一種非熱等離子體。使用低能量等離子體能夠使化學(xué)反應(yīng)傳導(dǎo)而不在基底的表面上產(chǎn)生高溫。因此，所公開的工藝不會損壞或以其他方式損傷基底的表面或更深的層。應(yīng)當(dāng)注意的是，金屬膜包括可以粘附或綁定至膜的任何金屬特征。此外，本文所提及的金屬膜的“金屬”包括任何金屬、金屬合金和/或各種類型金屬的混合物。

圖案化的金屬特征可以是電極或任何無源電氣元件。因此，本文公開的形成工藝和油墨組合物允許電子器件的低成本和批量生產(chǎn)，所述電子器件包括但不限于頻率識別標(biāo)簽(rfid)、電子傳感器、集成電子電路、柔性顯示器、光伏器件、有機場效應(yīng)晶體管(otft或ofet)、有機發(fā)光二極管(oled)等。

圖1a至1e是示出根據(jù)實施例在基底上形成圖案化的金屬薄膜的工藝的示例性和非限制性圖。參考圖1a，該工藝在基底110上進(jìn)行?；?10可以由這樣的材料制成，該材料包括但不限于有機材料、陶瓷、硅、玻璃、纖維素納米纖維等。此外，基底110可以由對高溫敏感的材料制成，例如但不限于聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)等。這樣的基底通常是膜狀或片狀。在一個實施例中，基底110可以僅由有機材料制備，僅由無機材料制備，或者由有機和無機材料的組合或混合物制備。

在一實施例中，在形成膜之前，可以可選地使用用于清潔基底的適當(dāng)程序來首先清潔基底110。在一示例性實施例中，可以使用清潔溶液(例如異丙醇)的超聲清潔程序。應(yīng)當(dāng)注意的是，在不脫離所公開的實施例的范圍的情況下，可以利用其他的清潔程序。普通技術(shù)人員熟悉可用于此目的的其他清潔程序。

對基底110進(jìn)行處理，因此當(dāng)涂覆這種油墨組合物時，僅僅基底110表面所希望的區(qū)域與油墨組合物反應(yīng)或暴露于油墨組合物中。所希望的區(qū)域包括一個或多個圖案，將在該區(qū)域形成圖案化的金屬膜。在某一實施例中，首先將掩模放置在基底的表面上以標(biāo)記所希望的區(qū)域。當(dāng)將油墨組合物涂覆到基底上時，可以進(jìn)一步使用這種掩模。在一實施例中，通過將基底110暴露于低能量和非熱等離子體(例如氧氣等離子體)中來進(jìn)行這樣的處理。為此，將基底110放置在第一腔室101中，并且在第一次暴露中暴露于氧氣等離子體中，第一次暴露通過第一組暴露參數(shù)確定，第一組暴露參數(shù)包括例如功率、rf頻率、氣體流量和持續(xù)時間。部分地基于基底110的類型來確定第一組暴露參數(shù)值。

在某些實施例中，使用大氣等離子體(例如氧氣)?？梢允褂么髿獾入x子體射流、大氣等離子體噴霧、電介質(zhì)阻擋放電等將基底暴露于大氣等離子體中。因此，在該實施例中不需要腔室101。如上所述，無論是否使用腔室101，都使用低能量和非熱等離子體。暴露于等離子體的基底的溫度范圍在50℃和70℃之間。

參考圖1b，在清潔和/或處理基底110之后，使用掩模120以產(chǎn)生所希望的圖案。掩模120確保將油墨組合物僅涂覆在基底110所希望的圖案上，以形成圖案化的金屬薄膜。在該實施例中，該圖案是矩形條紋。

根據(jù)一些實施例，使用蔭罩(shadowmasking)，使得聚合物掩模120直接涂覆到基底110的表面。在這樣的實施例中，在掩模120中的空隙(空間)限定了油墨組合物與基底110表面接觸的位置。如上所述，掩模120也可用于預(yù)處理基底。

現(xiàn)在參考圖1c，將油墨組合物130涂覆在基底110上，特別是涂覆在未被掩模120覆蓋的區(qū)域。在一實施例中，油墨組合物130通過這樣的方式涂覆，所述方式包括但不限于滴涂(drop-casting)、旋涂、噴涂、浸漬、柔版印刷、凹版印刷、噴墨印刷、氣溶膠噴射印刷、接觸印刷等。

現(xiàn)在參考圖1d，將包括掩模120和油墨組合物130的基底110放置在第二腔室102中，并且暴露于第二次暴露的等離子體氣體中，第二次暴露由第二組暴露參數(shù)確定。在腔室102第二階段中使用的等離子體氣體包括惰性氣體，例如氬氣、氮氣等。第二暴露參數(shù)包括例如功率、頻率、氣體流量和持續(xù)時間。部分地基于基底110的類型、油墨組合物130的類型和/或應(yīng)用的裝置來確定第二組暴露參數(shù)值。應(yīng)當(dāng)注意的是，腔室102可以是真空室。應(yīng)該進(jìn)一步注意的是，腔室101和102可以是相同的腔室，使得第一次和第二次暴露僅僅是每個階段流過腔室的氣體的類型不同。在涂覆組合物130之后，可以去除掩模120。掩模120可以在第二次暴露期間中進(jìn)一步保留，并且隨后除去。

在某些實施例中，在第二次暴露期間也使用惰性氣體的大氣等離子體(如氬或氮氣等離子體)。可以使用大氣等離子體射流、大氣等離子體噴霧、電介質(zhì)阻擋放電等將基底暴露于大氣等離子體中。因此，在該實施例中，不需要腔室102。如上所述，無論是否使用腔室102，都使用低能量和非熱等離子體。因此，在此階段，基底也暴露在50℃和70℃之間的溫度范圍。

現(xiàn)在參考圖1e，作為暴露于氬或氮氣等離子體的結(jié)果，基底110由在掩模120的圖案上形成的圖案化的金屬薄膜140覆蓋?；谟湍M合物130和基底110的化學(xué)性質(zhì)以及基于暴露于氬氣或氮氣等離子體的暴露參數(shù)，確定了圖案化的金屬材料薄膜140的化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。例如，圖案化的金屬膜140的厚度可以通過改變油墨組合物130中的金屬濃度、在第二階段中暴露于等離子體的持續(xù)時間和/或等離子體暴露“處理”的次數(shù)來控制。化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的其它實施例在下面進(jìn)一步描述。

圖2是示出根據(jù)一個實施例使用等離子體在基底上形成圖案化的金屬薄膜的方法的示例性和非限制性流程圖200。在s210，使用清潔程序清潔基底。根據(jù)基底的類型確定清潔程序。在s220，通過將基底暴露于低能量和非熱等離子體的第一等離子體源中，對基底的某些圖案化區(qū)域進(jìn)行預(yù)處理。

在一實施例中，第一等離子體源提供氧氣等離子體，并且根據(jù)第一組暴露參數(shù)設(shè)定。如上所述，這些參數(shù)包括例如功率、頻率、氣體流量和持續(xù)時間。部分地基于基底的類型來確定第一組暴露參數(shù)值。s220結(jié)束時，僅基底表面所希望的區(qū)域與油墨組合物反應(yīng)。在某些實施例中，s210和/或s220是可選的。也就是說，本文公開的工藝可以在預(yù)處理的基底上進(jìn)行。這樣的基底可以通過不同的機械或不同的設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理。

在s230，將掩模放置在已處理的基底上。在一實施例中，利用蔭罩，使得聚合物掩模直接涂覆到已處理的基底的表面。在這樣的實施例中，掩模中的空隙(空間)限定了油墨組合物與基底表面接觸的位置。根據(jù)另一個實施例，使用例如光刻技術(shù)來選擇性地修飾已處理的基底的表面。根據(jù)一些實施例，基底包括光活性官能團。因此，一旦將掩模應(yīng)用于基底上，可以用任何適當(dāng)類型的輻射照射基底的表面，使得只有未被掩模覆蓋的光活性基團被照射。該掩蔽技術(shù)在基底上產(chǎn)生已處理和未處理的區(qū)域。結(jié)果，已處理的區(qū)域比未處理的區(qū)域?qū)τ湍M合物的組分具有更高或更低的親和力。

根據(jù)其它的實施例，可以使用微接觸印刷、化學(xué)機械表面圖案化、選擇性化學(xué)改性和模板輔助圖案化或任何其它合適的方法對基底表面進(jìn)行部分修飾。應(yīng)當(dāng)注意的是，在某些實施例中，s230是可選的。

在s240，將油墨組合物涂覆在掩模的空隙區(qū)域上。在一實施例中，油墨組合物可以通過這樣的方式涂覆，這些方式包括但不限于滴涂、旋涂、噴涂、浸漬、柔版印刷、凹版印刷、噴墨印刷、氣溶膠噴射印刷、接觸印刷等。

在s250，將包括油墨組合物的基底暴露于第二等離子體源中，該第二等離子體源通過第二組暴露參數(shù)確定。在一實施例中，第二等離子體源提供氬或氮氣等離子體。在某些實施例中，第一離子體源和第二等離子體源均使用相同的腔室。在可選的實施例中，用于第二等離子體源的腔室是真空室。在另一實施例中，第一等離子體源可以與第二等離子體源相同。

在另一個實施例中，s250中使用的第二等離子體源是惰性氣體的大氣等離子體。可以使用大氣等離子體射流、大氣等離子體噴霧、電介質(zhì)阻擋放電等來將基底暴露于大氣等離子體中。在所有上述實施例中，第二等離子體源是低能量和非熱等離子體。

第二組暴露參數(shù)包括功率、頻率、氣體流量和持續(xù)時間。部分地基于基底110的類型、油墨組合物130的類型和/或應(yīng)用的裝置來確定第二組暴露參數(shù)值。

作為非限制性示例，第二組暴露參數(shù)值可以如下：功率在5w(瓦特)和600w之間，等離子體rf頻率在50hz和5ghz之間，氣體流量在2sccm和50sccm之間，暴露時間在1秒和5分鐘之間。

應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)金屬的還原電勢來選擇等離子體rf頻率和操作功率。一般而言，具有較高還原電勢的金屬需要更低的等離子體rf頻率和操作功率。根據(jù)組合物中金屬陽離子的濃度、金屬的還原電勢和/或氣體流量來確定暴露時間。應(yīng)當(dāng)注意的是，一般而言，較低的金屬陽離子濃度以及較高還原電勢的金屬和較大的氣體流量需要更短的等離子體暴露時間，因為在這種條件下，沉淀速率更高。

在某些實施例中，s250可以重復(fù)預(yù)定的周期數(shù)，并且第二組暴露參數(shù)在每個周期中可以設(shè)置為不同的值。在一實施例中，周期數(shù)可以在2和10之間。如上所述，周期數(shù)部分地確定了金屬的厚度。

一旦完成等離子體暴露周期，可以從腔室中移除基底。此時，油墨組合物已經(jīng)轉(zhuǎn)化成圖案化的金屬薄膜，其粘附在基底上。如本文所討論的，油墨組合物可以由不同的金屬陽離子及不同濃度的金屬陽離子組成。所得到的金屬薄膜可以由各種類型的金屬和/或合金組成。根據(jù)一些實施例，金屬薄膜的厚度在0.02μm和2μm之間。

如上所述，基于組合物和基底的化學(xué)性質(zhì)和/或等離子體暴露參數(shù)的值來確定圖案化的金屬薄膜的化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。

圖3示出了根據(jù)本文公開的各種實施例在基底上構(gòu)造以形成圖案化的金屬薄膜的機械300的示例性和非限制性框圖。也就是說，機械300也可以作為印刷機、制造機、生產(chǎn)機等。機械300可以用于批量生產(chǎn)電子器件，包括例如rfid、電子傳感器、集成電子電路、柔性顯示器、光伏器件、有機場效應(yīng)晶體管、oled等。

根據(jù)一些實施例，機械300包括等離子體射流310、連接(coupledto)到容納油墨組合物的容器330的噴嘴320以及控制器340。等離子體射流310連接到一個或多個容器350-1、350-n，容器350-1、350-n是不同的等離子體氣體源。例如，容器可以包括氬氣等離子體、氧氣等離子體、氮氣等離子體等。容器350可以是或可以不是機械300的一部分。等離子體射流310是用于分配大氣壓等離子體的構(gòu)件。等離子體射流310可以由具有電暈放電和電介質(zhì)阻擋放電的大氣等離子體代替。等離子體射流310的移動由移動臂315控制。

在某些實施例中，當(dāng)使用真空(或低壓)等離子體時，等離子體射流310由真空泵(未示出)控制的真空室代替。

噴嘴320可以是將容器330中的油墨組合物涂覆到基底375上的任何構(gòu)件。噴嘴330可用于滴涂、旋涂、噴涂、浸漬、柔版印刷、凹版印刷、氣溶膠噴射印刷、接觸印刷等。噴嘴330可以連接到移動臂335以遵循特定的模式。

在某些實施例中，機械300還包括用于將掩模涂覆在基底表面上的掩模構(gòu)件(maskingmeans)360。掩模構(gòu)件360也可以連接到移動臂365。掩模構(gòu)件360的移動由移動臂365控制。

控制器340配置為控制機械300各種部件的操作。例如，控制器340可以設(shè)置等離子體射流310的暴露參數(shù)、選擇等離子體源、控制組合物的噴射鑄造(injectioncasting)、控制各種移動臂的運動等等。

控制器340可以以一個或多個多用途微處理器(general-purposemicroprocessors)、多核處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(dsp)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、可編程邏輯器件(pld)、門控邏輯、離散硬件組件等實現(xiàn)?？刂破?40還可以包括用于存儲軟件的機械可讀介質(zhì)。軟件應(yīng)寬泛地解釋為指任何類型的指令，無論是軟件、固件、中間件、微代碼、硬件描述語言還是其他。指令可以包括代碼(例如，以源代碼格式、二進(jìn)制代碼格式、可執(zhí)行代碼格式或任何其他合適的代碼格式)。當(dāng)指令由控制器執(zhí)行時，使控制器執(zhí)行本文所述的各種功能。

根據(jù)各種公開的實施例，公開了用于在基底上形成金屬薄膜的油墨組合物。油墨組合物可以是溶液、分散體、懸浮液、凝膠或膠體的形式。

在其基本形式中，油墨組合物包括具有至少一種溶劑類型的金屬陽離子。根據(jù)一些示例性實施例，金屬陽離子是m(no3)n、m(so4)n、mcln和hmmcln+m，其中“m”是化合價為“n”的金屬原子(或任何合適的金屬合金)，h是氫，no3是硝酸根，so4是硫酸根，cl是氯，并且“m”是反離子的化合價。在其它實施例中，金屬陽離子可以在凝膠、膠體、懸浮液、分散體、有機-無機化合物等中提供。根據(jù)一些示例性實施例，金屬陽離子可以通過反離子穩(wěn)定，例如形成有機金屬絡(luò)合物，使得它們通過配位鍵而不是通過離子鍵連接。

可用于油墨組合物的溶劑包括但不限于醇、水、甲苯、二惡烷、環(huán)己醇、二甲基亞砜(dmso)、甲酰胺、乙二醇、丙二醇、甘油、碳酸丙烯酯和乙腈。在一些實施例中，油墨組合物可以含有其它添加劑，例如但不限于有機分子、聚合物、導(dǎo)電聚合物、碳納米管(cnt)，增濃劑、表面活性劑等。這些添加劑可用于改變粘度。

根據(jù)溶液中使用的金屬的類型來確定含化合物/金屬陽離子的金屬與溶劑濃度之間的比例?？梢詫⒒旌衔镏械娜軇┲g的比例設(shè)定為不同的組合物。也就是說，可以基于溶劑混合物和金屬陽離子之間的比例來調(diào)節(jié)油墨組合物中金屬陽離子的濃度。在一些實施例中，油墨組合物中金屬陽離子的濃度在1wt％和70wt％范圍之間。無論組合物中溶劑的數(shù)量是多少，油墨組合物中溶劑的整個份數(shù)(fraction)都是100wt％。

也就是說，在非限制性實施例中，當(dāng)使用一種溶劑時，溶劑的整個份數(shù)為100wt％。在另一個實施例中，當(dāng)油墨組合物中含有兩種溶劑的混合物時，相對于第一溶劑，第一溶劑的范圍在75wt％和99wt％之間，第二溶劑的范圍在25wt％和1wt％之間。例如，如果第一溶劑為75wt％，則第二溶劑的份數(shù)為25wt％。在另一非限制性實施例中，當(dāng)油墨組合物中含有三種溶劑的混合物時，則第一溶劑的份數(shù)范圍可以在75wt％和99wt％之間，第二溶劑的范圍可以在1wt％和25wt％之間，第三溶劑的范圍可以在1wt％和25wt％之間，溶劑的總百分?jǐn)?shù)為100wt％。

在另一個實施例中，溶劑混合物由兩種不同類型的溶劑組成：高表面張力溶劑和低表面張力溶劑。低表面張力溶劑的實例包括任何醇基溶劑(alcohol-basedsolvent)，而高表面張力溶劑的實例包括dmso溶劑。

根據(jù)一個實施例，油墨組合物具有0.001-0.5pa·s(帕斯卡·秒)的粘度范圍。因此應(yīng)該理解的是，通過這種粘度，油墨組合物可以通過噴墨印刷涂覆或印刷在基底上。

非限制性實施例

以下是油墨組合物和使用這種組合物形成金屬薄膜的幾個非限制性實施例。

在第1個實施例中，油墨組合物包含在水中(溶劑)濃度為40wt％的金屬陽離子agno3。該油墨組合物是銀基的。

使用該油墨組合物，可以通過以下工藝在pet基底上形成銀薄膜。首先用氧氣等離子體處理pet基底，將暴露參數(shù)，rf頻率、功率和氧氣等離子體的氣體流量分別設(shè)定為13mhz、50w和5sccm氧氣流量。將該等離子體應(yīng)用于具有低壓(例如375托)的真空室中5分鐘，通過具有2×2mm的空隙面積的聚合物掩模以產(chǎn)生親水圖案。

然后將銀基油墨組合物滴涂在已處理的pet基底上，使得基底上的油墨分布遵循圖案。然后，將具有油墨組合物的pet基底放置在真空室中并暴露于氬氣等離子體中。腔室設(shè)置為以下暴露參數(shù)，rf頻率、功率、氣體流量和時間的值分別為：13mhz、50w、3sccm氣體流量和1分鐘。腔室的壓力為375托。結(jié)果，在pet基底的頂部上的圖案化(銀2×2mm²)金屬膜具有500nm(納米)的厚度而沒有任何基底變形。

作為第2個實施例，油墨組合物由在溶劑混合物中濃度為10wt％的金屬陽離子haucl4制成?；旌衔锇ㄋ鸵掖迹浔壤秊?0:10wt％(水:乙醇)。這種油墨組合物是金基的。

使用這種油墨組合物，可以通過以下工藝在硅基底上形成金薄膜。參考第1個實施例，如上文所述，首先將硅基底處理。在這里，暴露時間是5分鐘。然后，通過具有5×5mm方形空隙的聚合物掩模，將油墨組合物滴涂在硅基底上，以產(chǎn)生方形圖案。將具有掩模和油墨組合物的硅基底放置在真空室中并暴露于氬氣等離子體中。暴露參數(shù)，rf頻率、功率、氣體流量和時間分別設(shè)置為13mhz、100w、3sccm和1分鐘。腔室的壓力為375托。結(jié)果，在硅基底的頂部形成厚度為150nm的金金屬膜的方形圖案而沒有任何基底變形。

為了使所形成的膜變厚，通過相同的聚合物掩模將油墨組合物的附加層(additionallayer)滴涂在硅基底上并且放置在真空室中，以在和第一個周期相同的暴露參數(shù)值下重復(fù)另一氬氣等離子體暴露循環(huán)。結(jié)果，形成的圖案化金膜的厚度為300nm。

作為第3個實施例，油墨組合物包含在溶劑混合物中濃度為5wt％的金屬陽離子cu(no3)2。溶劑混合物包括比例為90:10wt％(水:dmso)的水和dmso。該油墨組合物是銅基的。

在該實施例中，在由pedot-pss聚合物覆蓋的玻璃基底上形成銅膜。通過具有面積為2×2mm的方形空隙的掩模，將油墨組合物滴涂在基底上，并使用等離子體射流將其暴露于氬氣大氣等離子體中。暴露參數(shù)，rf頻率、功率、氣體流量和時間分別設(shè)置為100khz、400w、5sccm氣體流量、5秒。結(jié)果，在玻璃基底上形成面積為2×2mm、厚度為120nm的方形銅膜。

作為第4個實施例，油墨組合物包含在溶劑混合物中濃度為3wt％金屬陽離子agno3，該溶劑混合物是水、2-丙醇和dmso比例為80:15:5wt％(水:2-丙醇:dmso)的混合物。這種油墨組合物是銀基的。

使用這種油墨組合物，可以通過以下工藝在pet基底上形成銀薄膜。通過應(yīng)用氧氣等離子體的大氣等離子體射流處理pet基底。暴露參數(shù)，rf頻率、功率、氣體流量和時間分別設(shè)置為40khz、300w、10sccm氧氣流量和10秒。然后，產(chǎn)生500μm寬的疏水線圖案。使用噴墨打印機，在pet基底上沿著圖案線印刷油墨組合物。使用等離子體射流將印刷的油墨線暴露于氬氣大氣等離子體中?，F(xiàn)在將暴露參數(shù)，rf頻率、功率、氣體流速和等離子體射流的時間設(shè)定為40khz、300w、5sccm流量和15秒。結(jié)果，在硅基底上形成線寬500μm、厚度70nm的圖案化的銀金屬膜。

作為第5個實施例，組合物包含濃度為25wt％的金屬陽離子agno3、濃度為0.02wt％的cnt和溶劑混合物。溶劑混合物是乙醇和水比例為95:5wt％(乙醇:水)的混合物。使用噴墨打印機將油墨組合物印刷成線形圖案。將印刷的油墨線暴露于使用等離子體射流涂覆的氬氣大氣等離子體中。暴露參數(shù)，rf頻率、功率、氣體流量和等離子體射流的時間分別設(shè)定為13.54mhz、20w、5sccm氬氣流量和5秒。結(jié)果，在pet基底上形成線寬500μm、厚度200nm的銀金屬膜圖案。

圖4示出了根據(jù)實施例在硅基底上形成的銀金屬膜的掃描電子顯微鏡(sem)圖像。膜厚度為150nm。第二階段中使用的等離子體為氬氣，暴露時間約為1分鐘。

圖5示出了根據(jù)實施例在pet基底上形成的金金屬膜的sem圖像。在第二階段中使用的等離子體是氬氣，暴露參數(shù)，rf頻率、功率、氣體流速和設(shè)置在金膜上的等離子體射流的時間分別為13.54mhz、5sccm氬氣流、30w、1分鐘。所形成的金金屬膜的厚度為200nm。

參考上述實例，已經(jīng)對實施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，所公開的實施例不限于上文描述的實施例，并且可以對各種實施例的細(xì)節(jié)進(jìn)行各種修改。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在本文使用的諸如“第一”，“第二”等等名稱的元件的指代通常不限制這些元件的數(shù)量或順序。相反，這些名稱通常在本文中作為方便的方法，以區(qū)分元件的兩個或多個元件或?qū)嵗?。因此，對第一和第二元件的指代并不意味著在那里只能使用兩個元件，或者第一元件必須以某種方式在第二元件之前。此外，除非另有說明，否則一組元件包括一個或多個元件。另外，在說明書或權(quán)利要求中使用的形式術(shù)語“a、b或c中的至少一個”(atleastoneofa,b,orc)或“a、b或c中的一個或多個”(oneormoreofa,b,orc)或“由a、b和c組成的組中的至少一個”(atleastoneofthegroupconsistingofa,b,andc)或“a、b和c中的至少一個”(atleastoneofa,b,andc)是指“a或b或c或這些元素的任何組合”。例如，該術(shù)語可以包括a或b或c、或a和b、或a和c、或a和b和c、或2a、2b或2c等等。

本文所引用的所有實施例和條件語言旨在用于示范目的，以幫助讀者理解所公開的實施例的原理以及發(fā)明人為促進(jìn)本領(lǐng)域而貢獻(xiàn)的概念，并且被解釋為不限于此具體敘述的示例和條件。此外，本文所述的所公開的實施例的原理、方面和實施例以及其具體實例的所有陳述旨在涵蓋其結(jié)構(gòu)和功能等同物。此外，其意圖是：這種等同物包括當(dāng)前已知的等同物以及將來開發(fā)出的等同物，即任何開發(fā)以執(zhí)行相同功能的元件，而不管其結(jié)構(gòu)如何。