用于卷对卷处理中的微接触印刷的重新涂墨辊的制作方法_4

文档序号:8926310阅读:来源:国知局
在幅材材料202接触压模206之后,幅材材料202围绕第二张紧辊210移动且任选 地可在生产线200上进行进一步处理。在该实施例中,幅材材料202在本文中被描述为在 辊204和辊210之间张紧,并且压模在本文中被描述为接触在辊204和辊210之间的幅材 材料。
[0078] 图7示意性地示出用于在卷对卷处理中在幅材材料302上印刷SAM的微接触印刷 生产线300的一部分的另一个实施例。幅材材料302围绕单个轧辊304且跨由诸如PDMS 的材料制成的两个弹性体压模306移动。在一些实施例中,压模306包括以上所述的高纵 横比压印图案元件(图1),但可以使用任何压印图案。在一些实施例中,可以将任选的弹性 体层311包括在印刷辊308的表面和压模306之间。在幅材材料302接触压模306之后, 使幅材材料302做好准备用于在生产线300上进行进一步处理。
[0079] 图8示意性地示出用于在卷对卷处理中在幅材材料402上制备SAM的微接触印刷 生产线400的一部分的另一个实施例。幅材材料402围绕轧辊404且跨由诸如PDMS的材 料制成的弹性体压模406移动。在一些实施例中,压模406包括以上所述的高纵横比压印 图案元件(图1),但可以使用任何压印图案。在一些实施例中,可以将任选的弹性体层411 包括在印刷辊408的表面和压模406之间。在幅材材料402接触压模406之后,幅材材料 402围绕张紧辊410移动且任选地可在生产线400上进行进一步处理。
[0080] 在以上图5-8的实施例中,为了减少印刷缺陷,应将幅材材料的接触压模的部分 上的张力维持在小于约10镑/直线英寸(Pli)。在一些实施例中,应将幅材材料上的张力 维持在约〇. 1至约5pli、或约0. 1至约2pli、或约0. 1至约lpli。
[0081] 在图5-8的一些实施例中,幅材材料102以约0. 1至约50英尺/分钟(fpm)的速 度移动。
[0082] 在图5-8的设备中,可通过广泛多种技术来实现给压印表面涂墨。例如,可以将其 上安装有压模的印刷辊放置在涂墨罐中并且为该印刷辊加入包含至少一种官能化分子的 墨组合物。在这个过程中,墨组合物从"前侧"浸入压模,"前侧"在本文中是指压模的包括 图案元件和接触幅材材料的表面的压印表面的那一侧。随后,将着墨的套筒从涂墨罐移除 并且将加墨的印刷辊加载到生产线上。在印刷了预先确定长度的幅材材料之后,将耗尽的 印刷辊(此时该印刷辊包括的墨不足以在幅材材料上形成合适的图案)移除且在涂墨罐中 重新涂墨以便在稍后时间再使用。
[0083] 优选地,涂墨时间(压模在加墨过程中与墨接触的时间)应为尽可能短的,同时仍 然产生带有足够印刷性能的着墨压模。还期望的是,在加墨之后的干燥时间为尽可能短的。 后面这两种因素促使人们期望获得具有高浓度稳定性并且可以在压模表面上快速干燥的 墨组合物。墨溶剂从压模表面上的快速蒸发有助于实现用最短的时间和最少的强制通风来 实现硫醇分子在压模上或压模内的均匀分布。对于浸涂墨,优选涂墨时间小于约60秒,更 优选小于约45秒,更优选小于约30秒,并且甚至更优选小于约15秒。取出并干燥后,于是 着墨的压模可以与基材接触放置,使基材与压模的浮雕图案化表面的凸起区接触。有机硫 化合物从压模扩散到基材的表面上,它们在该表面上可以形成SAM。
[0084] 例如再次参见图5,以上所述的所有涂墨方法使得压模106的图案化表面107着 墨,从而广生"着墨的表面"。
[0085] 一旦被着墨,压模106就可用于将包含官能化分子(诸如有机硫化合物)的墨的 图案转印到基材102的表面120。当压模106的着墨表面107包括压印图案元件的阵列时, 可以使着墨表面与基本上平坦的幅材表面120接触,以便将墨图案转印到表面120。转印到 表面120的墨图案与压模106的着墨表面107的压印图案中的凸起特征部的图案是基本上 相同的。在这种过程中,据认为是根据压模106的着墨表面107的压印图案来转印墨图案 的。当压模106的着墨表面107是基本上平坦的时,可以使着墨表面107与包括浮雕图案 的表面120接触以便将墨图案转印到表面120,其中墨图案与基材的表面120的压印图案中 的凸起特征部的图案是基本上相同的。在这种过程中,据认为是根据幅材材料102的表面 120的浮雕图案来转印墨图案的。
[0086] 当压模106的着墨表面107包含第一浮雕图案时,可以使着墨表面与包含第二浮 雕图案的幅材材料102的表面120接触,以便转印由第一浮雕图案的凸起特征部与第二浮 雕图案的凸起特征部之间的接触区域(即,浮雕图案的交叉区)限定的墨图案。在这种过 程中,据认为墨图案是根据两种浮雕图案进行转印的。
[0087] 所需的印刷时间(即,压模106和幅材材料102的表面120之间接触的持续时间) 取决于多种因素,包括例如墨溶液的浓度和施加到压模的压力。在一些实施例中,印刷时间 小于1分钟(优选地,小于约30秒;更优选地,小于约10秒;最优选地,小于约5秒)。
[0088] 参见图9,为了减少给压模重新涂墨所必需的生产线停机时间,在以上图5-8的任 一实施例中,印刷辊508可包括用于将墨连续地扩散或以其它方式传送通过压模506的后 侧的流体联轴器509。在该实施例中,流体联轴器509可包括被周期性地或连续地供应包含 官能化分子的墨组合物的中空内部区域509A。墨组合物扩散通过印刷辊508,印刷辊508 在该实施例中是由可透过的或高度多孔材料制成的转筒。辊508上的任选的弹性体层511 也可以是墨组合物可透过的,该墨组合物扩散到压模506的"后侧"中。
[0089] 参照图10中的设备600,以上图5-9中所示的任一实施例可任选地包括连续的前 侧重新涂墨惰辊612。惰辊612包括涂墨表面614,涂墨表面614浸渍有包含官能化分子的 墨组合物。在印刷辊608的每次旋转期间,涂墨表面614接触压模606的压印表面607。在 一些实施例中,惰辊612的涂墨表面614可以是由弹性体材料诸如PDMS制成的,该涂墨表 面614可周期性地或连续地"加入"有包含官能化分子的墨。可将任选的弹性体层611放 置在惰辊612和涂墨表面114之间。
[0090] 可将涂墨表面614周期性地放置在涂墨罐中并且如上所述进行前侧涂墨,或者可 使用惰辊612内的流体联轴器616连续地对其进行后侧涂墨。
[0091] 虽然微接触印刷是用于使用本文所述的压模构形制备图案化SAM的优选方法,但 也可以使用其它图案化方法。用于图案化SAM的其它已知方法包括例如喷墨印刷、使用官 能团的梯度形成、和地形定向组装。
[0092] 由本文所述的压模构形形成的图案化SAM可以用作例如在后续图案化步骤期间 保护基材表面之下区域的抗蚀层。例如,图案化SAM可以提供蚀刻掩模。作为蚀刻掩模,基 材表面(例如聚合物膜基材上的金属涂层表面)被SAM覆盖的区域受到阻止蚀刻剂之化学 作用的保护,而基材表面不被SAM覆盖的区域不受保护,允许在不受保护的区域上有选择 性地移除材料(例如聚合物膜基材上的金属)。作为另外的选择,图案化SAM可以提供镀敷 掩模。作为镀敷掩模,使基材表面(例如,聚合物膜基材上的催化金属涂层的表面)被SAM 覆盖的区域对由化学镀浴沉积金属来说是非催化性的,而基材表面不被SAM覆盖的区域仍 然暴露,因此保持其催化活性,允许在不受保护的区域上有选择性地配置化学沉积的金属。 在其它材料的图案化中应用图案化SAM作为掩模的方法是本领域中已知的(例如见于美国 专利 5, 512, 131)。
[0093] 将参照下面的详细实例进一步描述本公开的各种实施例的操作。
[0094] 实盤
[0095] 以下实例仅用于说明的目的,而不旨在过度地限制附带的权利要求书的范围。尽 管阐述本发明广义范围的数值范围和参数为近似值,但具体例子中阐述的数值尽可能精确 地报告。然而,任何数值都固有地包含一定的误差,这些误差不可避免地由在其相应的试验 测定中存在的标准偏差引起。在最低程度上,每一个数值参数并不旨在限制等同原则在权 利要求书保护范围上的应用,至少应该根据所记录的数值的有效数位和通过惯常的四舍五 入法来解释每一个数值参数。
[0096] 除非另有说明,否则实例和本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比率等都 是基于重量提供的。除非另有说明,否则溶剂和其他试剂可得自威斯康星州密尔沃基的奥 德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company (Milwaukee, WI)) 〇
[0097] 实例 I
[0098] 从明尼苏达州圣保罗市的无限图形公司(IGI) (Infinite Graphics Inc. (IGI)of St. Paul,MN)购得高纵横比压模原模。IGI是通过将5微米光致抗蚀剂层旋涂在玻璃上且 使用灰色平版印刷来使具有梯形横截面的图案元件成像而构建原模的。通过标准过程制备 该压模原模的环氧树脂副本(子原模),该标准过程包括制备压模原模的聚(二甲基硅氧 烷)(PDMS)底片、以及对着该底片浇铸环氧树脂。PDMS压模是通过将未固化的PDMS浇铸在 环氧树脂子原模上且固化而制成的。
[0099] PDMS压模上的图案元件包括具有5. 6至7. 8 μπι底宽的梯形横截面形状、20-30° 壁角、5 μ m高度h、以及2 μ m的压印表面宽度W,从而导致约2. 5的纵横比(参见例如图2)。 该压模以下被称为高纵横比压模。
[0100] 制备类似的PDMS压模,该压模具有2 μ m的压印表面宽度w和2 μ m的高度h,这导 致约0. 8的纵横比。该压模以下将被称为低纵横比压模。
[0101] 将低纵横比PDMS压模和高纵横比PDMS压模用包含官能化分子的墨组合物饱和并 且随后被转印到具有9英寸(约23cm)半径的备用印刷辊。如以下表1-2中所示,一些压模 被安装在标准固体惰辊上而一些被安装在空气套筒上,空气套筒是漂浮在空气层上的薄金 属壳。如以下表1-2中所示,在一些运行中压模是直接安装在备用辊上,而对于其它运行, 将泡沫层布置在棍和压模之间。泡沫是可以商品名3MCushion_Mount Plus Plate Mounting Tape, 1120Tan购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M,St. Paul, MN)的弹性体材料。
[0102] 利用PDMS压模将墨组合物施加到约IOOnm涂覆有银的PET (可以商品名ST504购 自特拉华州威明顿市的杜邦公司)。如以下表1-2中所示,幅材基材以15英尺/分钟(fpm) 和25fpm的速度相对于压模移动,并且施加1或2镑/直线英寸(pli)的变化幅材张力以 在基材的表面上形成SAM。对每个压印的图案进行评估以确定是否观察到线条变宽(Y)、未 观察到线条变宽(N),或结果是不确定的(X)。
[0103] 表1 -低纵横比压樽
[0104]
[0105] 表2-高纵横比压樽
[0106]
[0107] 由每个PDMS压模产生的所得SAM具有六边
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