图案化基底上的导体的方法

专利名称：图案化基底上的导体的方法
图案化基底上的导体的方法
背景技术：
有许多方法用于图案化表面上的金属，其中多个已广泛用于商业应用，包括例 如采用蚀刻或电镀的光刻法、喷墨印刷、丝网印刷和激光图案化。同时，还存在许多其 他独特的方法，这些方法例如由于缺乏真实的优点或由于实施起来有显著技术障碍，到 目前为止还无法取代现有的商业工艺。显著的技术障碍阻碍了金属蚀刻图案化中微接触 印刷的商业化。微接触印刷是在基底表面上进行自组装单分子层(SAM)图案的压印或滚筒印 花。该方法显示具有若干重要的技术特点，包括印刷非常细小的图案(如十分之一微米 的特征尺寸)的能力，以及将图案化的单层延伸到金属、陶瓷和聚合物的图案化。虽然 具有这些特点，但通过广泛的研究发现该方法在图案的几何形状适应性以及按比例增大 方面具有显著挑战。所谓图案几何形状适应性是指将图案化方法应用到宽泛的图案几何 形状范围的能力。例如，本领域已知具有宽间距特征的微接触印刷图案导致压模变形， 包括顶部塌陷，从而导致不合格的图案失真和人工痕迹。这些问题导致了具有复杂构造的复合压模工程设计，其通常具有非常刚性或非 常薄的弹性体压模材料层，或有时包括将压模装到具有指定性质的支承体或底板上。在 其他方法中，提出过具有显著浮雕的压模，从而导致控制和印刷方面的问题。材料变化 或压模构造或支承措施通常会在得到可用于有效印刷图案的备墨印模方面带来挑战，例 如高生产量和有竞争力的成本。因此，为了避免大量压模材料替换或多层压模构造方面 的负面衍生后果和问题复杂化，本领域需要限定与标准压模材料和低水准压模浮雕相容 的图案几何形状。又如，本领域已知工艺的动力学方面会显著约束可有效而高效地进行微接触印 刷的SAM图案几何形状的范围。成功控制的SAM微接触印刷的动力学现象包括(例如) SAM形成分子在压模中的体散射、其沿着压模的表面散射、其沿着基底的表面散射、其 沿着SAM自身的表面散射；其在压模-基底界面处的界面传送；和SAM形成分子与基 底表面的反应动力学。这些动力学因素的卷积使微接触印刷生成任何具体图案的能力无 法确定，更不用说进行充分的商业化优化。微接触印刷的另一个重要挑战涉及同时印刷不同比例的特征。由于上述(但不 完全理解)动力学因素，因此不知是否可利用可用的速度有效地印刷特征尺寸和间距的 具体组合。对于通过印刷烷基硫醇类同时形成小特征和大特征两者并且保持形成物的精 确度，不存在明显和实际的条件。影响在印刷和蚀刻条件的给定组合下是否可成功生成具体的金属图案的另一个 重要但不可预知的因素是SAM被印刷到其上的表面，例如由金属被沉积到其上的基底所 确定的表面。一种基底类型与相邻基底类型(例如，与半导体晶片相对的聚合物膜)的 因素可以是显著变化的，诸如表面粗糙度和易于实现的清洁度，因此会影响在其上生成 金属图案的能力或条件。因此，本领域需要将图案几何形状与微接触印刷条件进行组合，包括油墨配方和压模着墨工序，这允许有效而高效地在多种应用的商业上可行的基底上进行金属微图 案的蚀刻图案化。

发明内容
本发明涉及图案化基底上的导体的方法。在第一个实施例中，图案化基底上的导体的方法包括提供用自组装单分子层形 成分子着墨并且包含具有凸起特征的浮雕图案的着墨弹性体压模。浮雕图案具有测量的 至少5平方毫米(mm2)的低密度区域。低密度区域的凸起特征包括介于0.5至10%之间 的平均面积密度值、具有介于0.5至25 μ m之间宽度值的直线段、和小于Imm的相邻凸 起特征之间的距离值。随后使着墨压模的凸起特征接触涂有金属的可见光透明基底。然 后蚀刻金属以在可见光透明基底上形成与着墨压模的凸起特征相对应的导电微图案。在另一个实施例中，图案化基底上的导体的方法包括提供包含具有凸起特征的 浮雕图案的涂有金属的可见光透明基底，其中浮雕图案具有测量的至少5mm2的低密度区 域。低密度区域的凸起特征包括介于0.5至10%之间的平均面积密度值、具有介于0.5至 25 μ m之间宽度值的直线段、和小于Imm的相邻凸起特征之间的距离值。随后让用自组 装单分子层形成分子着墨的着墨弹性体压模接触涂有金属的可见光透明基底。如本文所 用，“接触”包括直接接触以及小间距(诸如油墨厚度)接触。然后蚀刻金属以在可见 光透明基底凸起特征上形成导电微图案。在另一个实施例中，图案化基底上的导体的方法包括提供包含具有凸起特征的 浮雕图案的着墨压模。着墨压模包括直链有机含硫自组装单分子层形成分子、16至18个 原子的链长、1至10毫摩尔的压模内的浓度。浮雕图案具有至少5mm2的低密度区域。 低密度区域的凸起特征包括介于0.5至5%之间的平均面积密度值、大约1至4 μ m宽度值 的直线段、和小于500 μ m的相邻凸起特征之间的距离值。浮雕图案还包括至少25 μ m 宽度的凸起特征。随后使着墨压模接触涂有金属的可见光透明基底，0.5至10秒范围内 的接触时间，从而沉积自组装单分子层的图案。然后蚀刻金属以在可见光透明基底上形 成与着墨压模的凸起特征相对应的透明导电微图案。本发明的多个实施例都可用于诸如 显示器的触摸屏传感器、电磁干涉(EMI)屏蔽膜以及电致发光、电致变色或光电设备的 透明电极等应用。


结合以下附图对本发明的多个实施例的详细说明，可以更全面地理解本发明， 其中图1示出了低密度导电微图案，该低密度图案包括在两个正交方向中的每一个 200 μ m的间距的3 μ m宽导线，导致大约3%的导线的填充系数；图2示出了低密度导电微图案，该低密度图案包括在两个正交方向中的每一个 200μιη的间距的3μιη宽导线，并且具有如图所示大约10 μ m的断点，导致大约3%的 导线的填充系数；图3示出了低密度导电微图案，大约1.2mmX1.2mm的低密度图案，包括40个 大约225μιη长、大约3μιη宽的分离的导体段，导致大约2%的导线的填充系数；
图4示出了低密度导电微图案，该低密度图案包括3 μ m宽的导线和大约175 μ m 的六角形单元格的顶点到顶点宽度，导致大约3%的导线的填充系数；图5示出了具有低密度微图案区域的导电图案，该低密度微图案区域包括在两 个正交方向中的每一个200 μ m的间距的3 μ m宽导线，导致大约3%的导线的填充系数， 并且包括1.2mmX 1.2mm的连续金属区域形式的较大特征；图6示出了压模的低密度浮雕图案，实线对应压模表面上的直线凸起特征，虚 线绘出了区域。该低密度微图案包括700μιη的间距的3μιη宽线性凸起特征，导致大约
的凸起特征的填充系数；图7示出了压模的低密度浮雕图案，实线对应压模表面上的直线凸起特征，虚 线绘出了区域。该低密度微图案包括700μιη的间距的3μιη宽线性凸起特征，并且具有 如图所示大约10 μ m的断点，导致大约的凸起特征的填充系数；图8为扫描电子显微照片，示出了包括低密度微图案区域的导电图案，该低密 度微图案区域具有大约200μιη的间距的正方形网孔形式的3μιη宽导电金属导线，导致 3%的填充系数，并且具有2mmX2mm的连续金属区域；图9为扫描电子显微照片，示出了包括低密度微图案区域的导电图案，该低密 度微图案区域具有5%的填充系数的正方形网孔形式的5μιη宽导电金属导线；图10为扫描电子显微照片，示出了包括低密度微图案区域的导电图案，该低密 度微图案区域具有大约175 μ m的顶点到顶点宽度的六角形网孔形式的3 μ m宽导电金属 导线，导致3%的填充系数；图11为扫描电子显微照片，示出了包括低密度微图案区域的导电图案的一小部 分，该低密度微图案区域具有5%的填充系数、大约175μιη的顶点到顶点宽度的六角形 网孔形式的大约5μιη宽导电金属导线(图像中绘出了横穿三条导电线段的细线，用于显 示线段的宽度)；图12为扫描电子显微照片，示出了包括低密度微图案区域的导电图案的一小部 分，该低密度微图案区域具有3%的填充系数、大约175 μ m的顶点到顶点宽度的六角格 网孔形式的3μιη宽导电金属导线(图像中绘出了横穿三条导电线段的细线，用于显示线 段的宽度)；图13示出了触摸屏传感器的示意图；图14示出了触摸屏感测区域内对可见光透明的导电区域的透视图；图15、图15a和图15b示出了第一图案化基底的不同部分；图16、图16a和图16b示出了第二图案化基底的不同部分；图17示出了由图15和图16的第一图案化基底和第二图案化基底构造的透明的 投射电容式触摸屏传感器元件。附图未必按比例绘制。在附图中使用的相同标号表示相同的部件。然而，应 当理解，在给定附图中使用标号指示部件并非意图限制另一附图中用相同标号标记的部 件。
具体实施例方式在下面的描述中，参考形成本说明一部分的一组附图，并且其中通过图示说明若干具体实施例。应当理解，设想并且在不脱离本发明的范围或精神情况下可实施其他 的实施例。因此，以下具体实施方式
并非意图进行限制。除非另外指明，否则本发明中使用的所有的科学和技术术语具有本领域通用的 含义。本文提供的定义拟在有利于理解本文常用的某些术语，不意味着限定本发明的范围。除非另外指明，否则在所有情况下，说明书和权利要求书中用来表述特征尺 寸、数量和物理特性的所有数字均应理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反 的指示，否则在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，并且根据本 领域的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，这些近似值可有所不 同。由端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(如，1至5包括1、 1.5、2、2.75、3、3.80、4、禾Π 5)以及在此范围内的任何范围。除非上下文另外明确指出，否则本说明书以及所附权利要求中所用的单数形式 “一个”和“所述”涵盖了具有多个指代物的实施例。如本说明书和所附权利要求中所
用，术语“或”通常是以其包括“和/或”的含义使用，除非上下文明确地指示其他含 义。如本文所用，“可见光透明”是指对可见光的至少一种偏振态的透射水平为至 少80%的透射率，其中透射百分比归一化为入射光(任选为偏振光)的强度。在“可见 光透明”含义范围之内的是，透射至少60%入射光的制品包括局部阻挡光线至透射率低 于60% (如0%)的微观特征(如点、正方形或线条)，该特征结构具有介于0.5至10 μ m 之间、或介于1至5μιη之间的最小维度(例如宽度)；然而，在这种情况下，对于包括 微观特征并且宽度为微观特征最小维度1000倍的大致各向等大的区域，平均透射率仍大 于 60%。聚合物“膜”基底是柔韧性和强度足以进行卷对卷形式处理的平片形式的聚合 物材料。所谓卷对卷，是指将材料卷绕到支承体上或从支承体上退绕，以及用某种方式 进行进一步处理的过程。进一步处理的实例包括涂覆、裁切、落料以及暴露于辐射等。 可将聚合物膜制成多种厚度，通常在约5μιη至IOOOym的范围内。在多个实施例中， 聚合物膜的厚度在约25 μ m至约500 μ m、或约50 μ m至约250 μ m、或约75 μ m至约 200 μ m的范围内。对于在一个或全部两个主表面上具有浮雕结构的膜而言，膜的厚度是 指横穿膜的面积的平均厚度。“自组装单分子层”通常是指附着(如，通过化学键)在表面上并且相对于该表 面以及甚至相对于彼此采用优选取向的一层分子。已显示的是，自组装单分子层如此完 全地覆盖表面以致改变该表面的特性。例如，应用自组装单分子层可导致表面能降低， 并且允许选择性地蚀刻未涂有自组装单分子层的金属。本发明涉及基于微接触印刷和蚀刻的金属图案化方法。如本文所用，“金属” 和“金属化”是指对于预期目的适合导电的导电材料，诸如元素性金属或合金。改进 包括优选的图案几何形状，以及它们与优选的着墨参数和印刷参数的组合。图案几何形 状、着墨参数及印刷参数组合限定优选的金属图案化操作窗口，尤其是在聚合物膜上。 第一操作窗口的优点是可使用标准压模材料以及易于实现的和控制的压模浮雕有效和可重复地生成包含细小导线并且具有非常小填充系数的金属图案。第二操作窗口的优点是 可使用标准压模材料以及易于实现的和控制的压模浮雕有效和可重复地生成具有第一区 域和第二区域的金属图案，其中第一区域包含细小导线并且具有非常小的填充系数，第 二区域为较大的特征(即大于细小导线)。窗口也包括对高性价比地使用设备优选的印刷 时间，但另外包括实施的可行性。虽然本发明并不如此受到限制，但通过讨论下文提供 的实例将获得对本发明的各方面的理解。由于存在多个复杂化因素，因此使用微接触印刷和蚀刻有效、高效及可重复地 图案化导电材料的能力取决于凸起特征的图案几何形状。复杂化因素包括压模凸起特征 的图案对以下方面的作用i)如由凸起特征限定的施加到压模或底板接触区域中的基底 上的局部压力；ii)浮雕图案区域中的介于凸起特征之间的压模塌陷；iii)凸起特征的屈 曲；以及iv)压模或底板材料内靠近不同凸起特征的SAM形成分子的有效量。这些作用在以下方面影响微接触印刷图案的质量i)有利地避免图案化后预期 导体区域中出现针孔；ii)有利地避免因压模或底板特征屈曲而导致的导体区域变形，以 及iii)有利地避免由介于预期导体区域之间的区域中的压模或底板塌陷而导致的外部导体 沉积。控制浮雕图案几何形状对有效图案化导电材料的能力的这些作用的基础现象和机 制是复杂的，并且在某些情况下彼此不一致。在压模或底板与基底之间施加较大的力会在两者之间的接触区域中产生较大的 局部压力，已经发现的是，这通常有助于转移形成使导体区域进行蚀刻图案化的自组装 单分子层的分子单层，并且导体区域没有高密度针孔，但可导致介于浮雕图案凸起特征 之间的区域中出现压模塌陷。又如，还发现凸起特征的间距一起接近有助于避免压模塌 陷，并且有助于在介于浮雕图案凸起特征之间形成未预期的导体区域，但当特征一起更 接近时，图案密度会对从压模或底板获得足够的SAM形成分子产生明显的负作用，从而 导致印刷的SAM掩模在蚀刻后无法获得基本上没有针孔的导体区域。对具有足够浓度的 SAM形成分子以保护高密度图案中特征的同样关注也适用于对在蚀刻过程中保护具有印 刷的SAM的较大特征的需要。而且，重要的是，如果压模中没有足够浓度的SAM形成 分子，并且没有可允许在大特征区域内形成足够SAM形成物的足够压印时间，那么此类 参数对较小特征的特征尺寸精确度会产生副作用。当然，导体的微接触印刷图案化中的 多个因素之间具有复杂的相互作用。重要的是，当尝试应用上述方法以商业可行性需要 的越来越高速度进行微接触印刷和蚀刻时，上文列出并详细描述的作用会变得实际上更 难以控制。虽然存在这种复杂性，但已经发现，某些所需的衍生自压模或印刷板浮雕图 案几何形状的导体图案几何形状可通过微接触印刷和蚀刻以较高速度进行加工。我们发现，将压模用于印刷基于SAM的蚀刻掩模时，微接触印刷压模凸起特征 的某些二维图案几何形状允许有效、高效及可重复地形成蚀刻金属图案。本发明中的图 案几何形状可以采用实际上无限数量的不同形式，但它们都符合某些描述，如下所述。所有图案都包括低密度区域。所谓低密度，是指压模凸起特征的面积分数或在 基底上进行图案状蚀刻后保留的金属的面积分数较小，如下所述。术语低密度是指图案 密度，本文可与填充系数互换。Low_density(低密度)与low density(低密度)可互换 使用。图案中的低密度区域面积为至少5mm2，优选地为至少10mm2。在一些实施例 中，低密度区域的面积为大于1平方厘米(cm2)、大于10cm2、大于50cm2、或甚至大于IOOcm2。在一些实施例中，图案包括低密度区域，对是否存在任何其他类型的区域不做 要求。在其他实施例中，图案包括低密度区域以及具有较大图案特征(如宽导线或接触 块，至少10 μ m、优选地至少25 μ m、例如100 μ m至1000 μ m的宽度)的区域。作为 后者的另一个实例，压模上的凸起特征图案(其限定蚀刻后的金属图案)可以包括尺寸与 如整个低密度区域所允许的相同的较大凸起特征，例如5mm2或较大。此类凸起特征应 当限定密度或填充区域为1的区域本身，这样的区域不是低密度区域。压模图案以及因 此在图案状蚀刻后的金属由限定二维浮雕图案的凸起特征构成。浮雕图案中未在凸起特 征内的所有点本文描述为浮雕图案中的“非凸起点”。低密度区域中的几何形状优选地包括非平行线性元形式的凸起特征。所谓包括 非平行线性元，是指图案包括线性元，但并非所有线性元都彼此平行。已经发现的是， 包含非平行线性元的几何形状显著增大了可形成具有惊人的低填充系数的金属图案的容 易程度，例如小于10%、或小于5%、或小于4%、或小于3%、或小于2%、或小于 1%>或甚至更低(例如0.5%)的填充系数。尽管图案或图案区域的这些填充系数值是 优选的，但大于5%、大于10%、或甚至大于15%的图案填充系数也在本公开范围内。 在一些实施例中，低密度区域内的填充系数介于0.5至20%之间、在一些实施例中介于 0.5至15%之间、在一些实施例中介于0.5至10%之间、在一些实施例中介于0.5至5%之 间、在一些实施例中介于0.5至4%之间、在一些实施例中介于1至3%之间。低密度区域中的压模的凸起特征图案以及蚀刻后导体元件的图案也可以用介于 相邻特征与相邻元件之间的距离值进行描述。优选的是，低密度区域中的压模的介于所 有相邻凸起特征之间的距离为小于或等于大约1mm。更优选的是，在一些实施例中，介 于所有相邻凸起特征之间的距离值为小于或等于大约500 μ m。然而，介于相邻特征与相 邻元素之间的距离值大于Imm(例如介于Imm至2mm之间或介于Imm至5mm之间)也 在本公开范围内。要确定低密度区域中相邻凸起特征之间的距离值，首先要识别相邻的 凸起特征。对于包含二维网孔形式的线性凸起特征的低密度区域与包含分离的凸起特征 的低密度区域而言，相邻凸起特征的识别是不同的。首先考虑二维网孔形式的凸起特征 (例如限定正方形网孔、六边形网孔或其他多边形网孔的凸起特征)的情况，可结合它们 限定的网孔单元限定相邻的凸起特征。对于不同网孔单元形状而言，需要用不同的规则 识别相邻的凸起特征。首先，对于单元开放区域的形心位于开放区域内的网孔单元(即 单元具有内部形心)而言，该单元的相邻凸起特征为与可穿过形心拉延并且延伸至单元 两个边界的可能最短直线相交的凸起特征；而且，该单元的相邻凸起特征之间的距离值 为该直线的长度。在刚才描述的情况下，除被该直线接触的那些凸起特征之外，其他凸 起特征视为不相邻的。其次，对于单元开放区域的形心位于开放区域外的网孔单元(即 单元具有外部形心)而言，要确定该单元的相邻凸起特征，首先要将单元区域分割成最 少数量的子单元区域，要求每一个子单元区域具有在该子单元区域内的自己的形心(即 每一个子单元区域具有内部形心)。然后，此类网孔单元就具有了多对相邻的凸起特征， 每一对与每一个子单元区域相对应。对于每一个子单元区域而言，该子单元区域的相邻 凸起特征为与可穿过该子单元区域的形心拉延并且延伸至该子单元区域两个边界的可能 最短直线相交的凸起特征；而且，该子单元区域的相邻凸起特征之间的距离值为该直线的长度。对于具有分离的凸起特征的低密度区域而言，本领域的普通技术人员可更直接 地理解相邻的凸起特征。它们是其间的间隙中没有其他凸起特征的多对凸起特征。已经 发现的是，优选的低密度区域压模浮雕图案几何形状包括限定二维网孔的凸起特征，其 中网孔的单元具有内部形心，并且单元的相邻凸起特征之间的距离值为小于或等于大约 1mm、或小于或等于大约500 μ m。优选的是浮雕图案的填充系数在低密度区域内是一致的。更具体地讲，在低密 度区域中，优选的是凸起特征密度(用区域的任何部分中的凸起特征所占的面积分数来 表示)的变化不大于特定差异系数(用整个低密度区域中的平均密度的百分比来表示)。 该面积部分的相关尺寸包括1mm2、2mm2, 5mm2、和10mm2。在多个实施例中，差异系 数为小于75%、或小于50%、或小于25%、或小于10%、或小于5%、或甚至更小。图1至图5提供了可用的导电微图案的非限制性设置。图1示出了低密度导 电微图案，该低密度图案包括在两个正交方向中的每一个200μιη的间距的3μιη宽导 线，导致大约3%的导线的填充系数。图2示出了低密度导电微图案，该低密度图案包 括在两个正交方向中的每一个200μιη的间距的3μιη宽导线，并且具有如图所示大约 ΙΟμιη的断点，导致大约3%的导线的填充系数。图3示出了低密度导电微图案，大约 1.2mmX1.2mm的低密度图案，并且包括40个大约225 μ m长、大约3ym宽的分离的导 体段，导致大约2%的导线的填充系数。图4示出了低密度导电微图案，该低密度图案包 括3 μ m宽的导线和大约175 μ m的六角形单元格的顶点到顶点宽度，导致大约3%的导 线的填充系数。图5示出了具有低密度微图案区域的导电图案，该低密度微图案区域包 括在两个正交方向中的每一个200 μ m的间距的3 μ m宽导线，导致大约3 %的导线的填 充系数，并且包括1.2mmX 1.2mm的连续金属区域形式的较大特征。就非平行线性元而言，已经发现的是，优选的低密度图案几何形状的特征在于 具有多个线性元，并且没有在非凸起点周围所有方向(正负10度内)上与线性元的距离 超过某一距离(本文中称为与线性元的“最大间距”)的非凸起点。与给定方向正负10 度的限制确认介于线性元之间具有微小开口也在本公开范围内。具有微小开口的线性元 尤其适于在低密度区域中支承介于相邻元素之间(例如介于网孔之间)的区域的一部分中 的压模。图6示出了压模的低密度浮雕图案区域100，实线110对应压模表面上的线性凸 起特征，虚线绘出了区域。该低密度微图案包括700μιη的间距的3μιη宽线性凸起特征 110，导致大约的凸起特征的填充系数。非凸起点120位于介于凸起特征之间的间隙 中。量级为Imm的矢量130 (与附属矢量140及150—起)以及用虚线界定的区域160 可摆动所有角度(360度)，并且观察到与所有角度的凸起线性元重叠。在这种情况下， 据说非凸起点与线性凸起特性在所有方向的最大间距小于1mm。图7示出了压模的低密度浮雕图案区域200，实线210对应压模表面上的线性凸 起特征，虚线绘出了区域。该低密度微图案包括700μιη的间距的3μιη宽直线凸起特征 210，并且具有如图所示大约10 μ m的断点，导致大约的凸起特征的填充系数。非凸 起点220位于介于凸起特征之间的间隙中。量级为Imm的矢量230 (与附属矢量240及 250 —起)以及用虚线界定的区域260可摆动所有角度(360度)，并且观察到与所有角度 的凸起线性元重叠。在这种情况下，据说非凸起点与线性凸起特性在所有方向的最大间距小于Imm0优选的是，如上文所述，所有非凸起点与线性元的最大间距为小于1mm、或小 于750 μ m、或小于500 μ m、或小于400 μ m、或小于300 μ m、或小于100 μ m、或小 于50μιη、或甚至更小。线性元的长轴或弧长度比其宽度大至少3倍、或5倍多、或 大于10倍。在由衍生自压模凸起特征的导体元素不需要电连续性的区域中，本领域的 普通技术人员将会了解，已经发现的是，通过布置间距非常近的更多等轴元素可满足线 性元的具体布置和形状要求，从而形成实际上紧密间隔的元素的线性排列方式，这对印 刷是有利的。在后一种情况下，紧密间隔的元素的线性排列被视为线性导体元。线性 元可以彼此隔开，但在一些实施例中，优选的是它们连接在一起形成网或网孔，例如正 方形网孔或六边形网孔或其他多边形网孔。在多个实施例中，线性元的宽度小于或等于 大约25 μ m、或小于或等于大约10 μ m、或小于或等于大约5 μ m、或小于或等于大约 2ym。在一些实施例中，线性元的宽度介于0.5至25 μ m之间、在一些实施例中介于0.5 至10 μ m之间、在一些实施例中介于1至10 μ m之间、在一些实施例中介于1至5 μ m之 间、在一些实施例中介于1至4ym之间、在一些实施例中介于1至3ym之间、在一些 实施例中介于2至3 μ m之间。对于需要低填充系数金属图案的某些应用而言，尤其是在聚合物膜基底上，已 经发现的是，具有宽度为1 μ m至10 μ m的线性凸起元素二维网孔以及没有与线性元的最 大间距大于Imm的非凸起点的压模图案有利于形成填充系数为0.5%至5%，例如2%或 3%的金属图案。还发现，具有宽度为2μιη至5μιη的线性凸起元素二维网孔以及没有与 线性元的最大间距大于750 μ m的非凸起点的压模浮雕图案有利于形成填充系数为0.5% 至5%，例如2%或3%的金属图案。还发现，具有宽度为Iym至3μιη的线性凸起元 素二维网孔以及没有与线性元的最大间距大于500 μ m的非凸起点的压模浮雕图案有利于 形成填充系数为0.5%至5%，例如2%或3%的金属图案。上述压模几何形状有利于解决标准压模材料(例如，模量在0.5MPa至5MPa之 间的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，如 Dow Corning (Midland，Michigan)以商品名 Sylgard 184 销售的PDMS)的压模塌陷问题，对于以下情况的压模浮雕大小尤其如此i)方便生成， ii)不存在凸起特征屈曲的问题，以及iii)不会导致油墨分子在压模体积内形成到达印刷 表面的长扩散路径。对于上述二维图案几何形状而言，特别方便和可用的压模图案浮雕大小介于0.5 至10 μ m之间、或介于0.75至5μιη之间、或介于1至2μιη之间。与可避免压模塌陷 的其他此类材料(诸如高模量PDMS)相比，优选地使用上述标准压模材料，因为标准材 料提供涉及以下内容的相对优点与其有利的传送性质有关的处理能力以及与非平滑表 面接触的适形能力，例如基底(诸如聚合物膜)的金属化表面(与非常平滑的半导体晶片 相比)。在一些实施例中，除了上文所述低密度区域之外，压模的二维图案以及基底上 如此完成的导体图案还包括较大的特征。较大特征的最小尺寸为至少25 μ m。较大特征 的实例包括至少25 μ m宽度(最小尺寸)的线以及至少25 μ m边长(最小尺寸)的正方形 块。在复杂几何形状的情况下，例如在邻接的导体沉积物可以包括细小元素和较大元素 的情况下，本领域的普通技术人员将会知道，细小元素与较大元素相连不会使作为特征本身的较大元素的最小尺寸降至细小元素的尺寸。可以举例的方式更清楚地了解，基底 上的邻接导体沉积物包括ImmX Imm的正方形块，还包括连接到该块上的细小导线(如 Iym宽)，例如可形成低密度网孔，该导体沉积物由较大特征(块)和低密度网孔构成 (即1 μ m宽的导线与ImmX Imm宽的块相连不会使包括块的特征的最小尺寸为1 μ m， 因此不被视为较大特征)。在一些实施例中，较大特征的最小尺寸为至少50 μ m、在 一些实施例中为至少100 μ m、在一些实施例中为至少200 μ m、在一些实施例中为至少 500 μ m、在一些实施例中为至少1mm。对于通过微接触印刷、然后蚀刻而高性价比地形成上述金属图案几何形状，已 经发现了优选的压模着墨工序和着墨参数以及印刷参数。更具体地讲，对于基于SAM 的蚀刻掩模的实际高速印刷，已经公开了优选的分子及其在压模中的浓度。该分子在金 属表面上形成硫醇盐单层，并且包括硫烷、二烷基二硫化物、二烷基硫化物、烷基黄原 酸盐、二硫代磷酸盐和二烷基硫代氨基甲酸盐。该分子的特征在于附接到硫原子上的尾 基，其中该尾基沿着其主链具有14至20个原子，优选地为16、17或18个原子。沿着 主链的原子优选地为碳原子。优选油墨溶液包含烷基硫醇，例如为直链烷基硫醇HS (CH2) nX其中η为亚甲基单元数，X为烷基链的端基(例如，X =-CH3> -OH> -COOH> -NH2 等)。优选的是，X = -CH3, η = 15、16 或 17，分 别对应16、17或18的链长。其他可用的链长包括19和20。对于具有用于连接金属的 含硫头部基团的线性分子而言，链长确定为沿着键合原子的线性排列的原子数，链长在 介于键合到硫原子上的原子与线性排列中最后的碳原子之间并且包括它们。会支化的单 分子层形成分子也在本公开范围内，例如具有附接到限定链的键合原子的线性排列上的 侧基。可用的端基包括例如以下所述的那些(l)Ulman，"Formation and Structure of Self-Assembled Monolayers，” Chemical Reviews Vol.96, pp.1533-1554 (1996) (Ulman,
“自组装单分子层的形成和结构”，《化学评论》，第96卷，第1533-1554页(1996 年))；禾口(2)Love et al.， “Self-Assembled Monolayers of Thiolates on Metals as a Form of Nanotechnology, ” Chemical Reviews Vol.105, pp.1103-1169 (2005) (Love 等人，“作 为纳米技术形式的金属上的硫醇盐的自组装单分子层”，《化学评论》，第105卷，第 1103-1169页(2005年))。SAM形成分子可以是部分氟化或全氟化的。凡是本文将某 些SAM形成分子称为可用的或优选的，本领域的技术人员应该理解，与那些分子共享预 期用途重要印刷属性的其他分子也是同样可用或优选的。SAM形成分子存在于压模中，邻近印刷表面，优选地在指定浓度范围内。相对 于与压模的印刷表面邻接，可采用的浓度指定用于限定为与压印表面的距离在ΙΟμιη内 的压模体积。可使用以下方法测量压模中的浓度例如，通过显微切片技术从压模的印 刷表面上切下弹性体薄层，然后对该薄层进行化学分析，例如可以或可以不首先从薄层 中滤出单层形成分子。可用的分析方法包括质谱法和分光镜法，诸如本领域已知的核磁 共振光谱或红外光谱。参照上述对具有低密度区域的图案的图案几何形状说明，已发现用微接触印刷 和蚀刻可有效、高效和可再生产地实现在基底上沉积金属导体形成图案，其中在邻近上 述印刷表面处压模中十六碳硫醇(HDT)的浓度为介于0.05至5毫摩尔之间，结合的压印时间为介于0.1至10秒之间。用介于0.1至1毫摩尔之间的浓度和介于0.5至5秒之间 的压印时间限定该窗口内的优选间距。用介于0.1至0.5毫摩尔之间的浓度和介于0.5至 5秒之间的压印时间限定该窗口内的更优选间距。在这些窗口之外，据发现蚀刻后的导 体图案是有缺陷的，缺陷为蚀刻选择性差或导致最终图案不可用的特征变宽。关于图案 化的有效性、高效性和可重复性，上述处理窗口使得压印时间足够短以降低成本，但不 会过短以致更难控制。窗口还可限定工艺间距，据发现足够一致的特征尺寸和快速连续 印刷的整体图案质量是可重复的。在该窗口之外，工艺参数的其他组合据证明不足以允 许重复最多10次印刷。相比之下，上述窗口内的参数允许进行大于10次的快速连续印 刷，并具有出色的图案质量和可用的特征尺寸精确度。通过结合目标压印时间，已发现 上述浓度范围可用于具有低密度区域的图案，例如具有上述细小特征的低密度区域。优 选的是，将压模施加到基底上之后，相对于压模与基底之间的实际接触区域，印刷期间 施加的压力为介于0千帕至10千帕之间。上述用于十六碳硫醇和具有低密度区域(例如 细小特征)的图案的工艺窗口被视为可用于长度为16个原子(不包括头部基团，例如硫 醇头部基团，并且不是氢原子)或与十六碳硫醇共享重要印刷属性的其他单分子层形成 分子。参照上述对具有低密度区域的图案的图案几何形状说明，已发现用微接触印刷 和蚀刻可有效、高效和可再生产地实现在基底上沉积金属导体形成图案，其中在邻近上 述印刷表面处压模中十八碳硫醇(HDT)的浓度为介于0.5至20毫摩尔之间，结合的压印 时间为介于0.1至10秒之间。用介于0.5至10毫摩尔之间的浓度和介于0.5至5秒之间 的压印时间限定该窗口内的优选间距。用介于0.5至5毫摩尔之间的浓度和介于0.5至 5秒之间的压印时间限定该窗口内的更优选间距。在这些窗口之外，据发现蚀刻后的导 体图案是有缺陷的，缺陷为蚀刻选择性差或导致最终图案不可用的特征变宽。关于图案 化的有效性、高效性和可重复性，上述处理窗口使得压印时间足够短以降低成本，但不 会过短以致更难控制。窗口还可限定工艺间距，据发现足够一致的特征尺寸和快速连续 印刷的整体图案质量是可重复的。在该窗口之外，工艺参数的其他组合据证明不足以允 许重复最多10次印刷。相比之下，上述窗口内的参数允许进行大于10次的快速连续印 刷，并具有出色的图案质量和可用的特征尺寸精确度。通过结合目标压印时间，已发现 上述浓度范围可用于具有低密度区域的图案，例如具有上述细小特征的低密度区域。优 选的是，将压模施加到基底上之后，相对于压模与基底之间的实际接触区域，印刷期间 施加的压力为介于0千帕至10千帕之间。上述用于十八碳硫醇和具有低密度区域(例如 细小特征)的图案的工艺窗口被视为可用于长度为18个原子(不包括头部基团，例如硫 醇头部基团，并且不是氢原子)或与十八基硫醇共享重要印刷属性的其他单分子层形成 分子。十八碳硫醇及类似的分子比十六碳硫醇及类似的分子是更优选的。参照上述对具有低密度区域和较大特征的图案的图案几何形状说明，已发现用 微接触印刷和蚀刻可有效、高效和可再生产地实现在基底上沉积金属导体形成图案，其 中在邻近上述印刷表面处压模中十六碳硫醇的浓度为介于0.5至5毫摩尔之间，结合的压 印时间为介于0.1至10秒之间。用介于0.5至1毫摩尔之间的浓度和介于0.5至5秒之 间的压印时间限定该窗口内的优选间距。在这些窗口之外，据发现蚀刻后的导体图案是 有缺陷的，缺陷为蚀刻选择性差或导致最终图案不可用的特征变宽。关于图案化的有效性、高效性和可重复性，上述处理窗口使得压印时间足够短以降低成本，但不会过短以 致更难控制。窗口还可限定工艺间距，据发现足够一致的特征尺寸和快速连续印刷的整 体图案质量是可重复的。在该窗口之外，工艺参数的其他组合据证明不足以允许重复最 多10次印刷。相比之下，上述窗口内的参数允许进行大于10次的快速连续印刷，并具 有出色的图案质量和可用的特征尺寸精确度。通过结合目标压印时间，已发现上述浓度 范围可用于具有低密度区域的图案，例如具有上述细小特征的低密度区域。优选的是， 将压模施加到基底上之后，相对于压模与基底之间的实际接触区域，印刷期间施加的压 力为介于0千帕至10千帕之间。上述用于十六碳硫醇和具有低密度区域(例如细小特 征)的图案的工艺窗口被视为可用于长度为16个原子(不包括头部基团，例如硫醇头部 基团，并且不是氢原子)或与十六碳硫醇共享重要印刷属性的其他单分子层形成分子。参照上述对具有低密度区域和较大特征的图案的图案几何形状说明，已发现用 微接触印刷和蚀刻可有效、高效和可再生产地实现在基底上沉积金属导体形成图案，其 中在邻近上述印刷表面处压模中十八碳硫醇的浓度为介于0.5至20毫摩尔之间，结合的 压印时间为介于0.1至10秒之间。用介于0.5至10毫摩尔之间的浓度和介于0.5至5秒 之间的压印时间限定该窗口内的优选间距。用介于1至5毫摩尔之间的浓度和介于0.5至 5秒之间的压印时间限定该窗口内的更优选间距。在这些窗口之外，据发现蚀刻后的导 体图案是有缺陷的，缺陷为蚀刻选择性差或导致最终图案不可用的特征变宽。关于图案 化的有效性、高效性和可重复性，上述处理窗口使得压印时间足够短以降低成本，但不 会过短以致更难控制。窗口还可限定工艺间距，据发现足够一致的特征尺寸和快速连续 印刷的整体图案质量是可重复的。在该窗口之外，工艺参数的其他组合据证明不足以允 许重复最多10次印刷。相比之下，上述窗口内的参数允许进行大于10次的快速连续印 刷，并具有出色的图案质量和可用的特征尺寸精确度。通过结合目标压印时间，已发现 上述浓度范围可用于具有低密度区域的图案，例如具有上述细小特征的低密度区域。优 选的是，将压模施加到基底上之后，相对于压模与基底之间的实际接触区域，印刷期间 施加的压力为介于0千帕至10千帕之间。上述用于十八碳硫醇和具有低密度区域(例如 细小特征)的图案的工艺窗口被视为可用于长度为18个原子(不包括头部基团，例如硫 醇头部基团，并且不是氢原子)或与十八碳硫醇共享重要印刷属性的其他单分子层形成 分子。十八碳硫醇及类似的分子比十六碳硫醇及类似的分子是更优选的。也可以在一定程度上根据避免在压模表面上或压模内形成不可取的SAM形成分 子沉淀的需要确定浓度范围，具体地讲是上述SAM形成分子的浓度范围。据发现，尽管 某些浓度，具体地讲是高浓度(如在PDMS中为10毫摩尔的十八碳硫醇)可用于印刷， 但会在扩展和重复使用时产生不可取的沉淀，而扩展和重复使用正是本发明的重点。在 使用二十硫醇(20个碳链硫醇)时这种沉淀问题尤其棘手，但不会发展到分子不能使用。SAM形成分子和浓度的上述规格，尤其是对于优选的分子，导致形成尤其能以 高生产量生成上述几何形状的基于SAM的掩模的着墨压模，尤其是在金属化聚合物膜基 底上。已经发现的是，优选的着墨压模可以商业可行的印刷次数压印或印刷上述几何形 状的SAM掩模，从而最好地解决可用作蚀刻掩模的足够SAM完美性和有限的SAM散布 的需要，优选地用于某些基底，例如聚合物膜基底。根据本发明，压模与金属表面的接 触时间(印刷时间)为介于0.1至30秒之间，优选地介于0.1至10秒之间，更优选地介于0.5至5秒之间。用上述压模进行的上述压印或印刷工艺可通过在压模与基底之间施加不会导致 塌陷的任何水平压力来执行。可用的压力水平的实例包括小于100千帕、小于50千帕、 小于25千帕、或甚至小于10千帕。本文所述的方法尤其适用于在不施加大压力的情况 下通过微接触印刷形成金属图案。施加较大的压力可提高SAM的转移质量，从而形成更 好的蚀刻掩模，但会因压模变形而破坏图案的保真性。上述着墨压模和印刷条件尤其适用于重复压印上述几何形状的基于SAM的蚀刻 掩模图案。所谓重复压印，是指压模着墨后，可使用压模重复地在新的金属表面区域上 形成印刷的蚀刻掩模，例如在新的金属化基底上。着墨的压模可用于进行大于5次、或 大于10次、或大于20次、或大于30次、或大于40次、或大于50次印刷，而无需重复 着墨步骤。用具有其浮雕图案和油墨浓度的上述压模进行的此类重复印刷之间的时间优 选地较短，例如小于30秒、或小于15秒、或小于10秒、或小于5秒。对于包括低密度区域与较大特征之间的连接点的图案而言，其中低密度区域中 的线性特征或元素与较大特征接触，某些图案几何形状包括在使线性特征与较大特征接 触之前扩宽该线性特征。例如，可使与较大特征接触的1至5μιη宽的线性元从较大特征 处逐渐变细，直至其长度为其宽度的1至10倍。锥形有助于保持有效的图案化。对于 一些着墨参数和印刷参数而言，蚀刻过程中印刷的SAM不会充分地保护此类较窄线性元 的部分与较大特征的接触，从而导致靠近较大特征的线性元劣化。可用的可见光透明基底包括聚合物膜。可用的聚合物膜包括热塑性和热固性聚 合物膜。热塑性塑料的实例包括聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酸亚胺、聚碳酸酯和 聚酯。热塑性塑料的其他实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、双酚A的 聚碳酸酯、聚(氯乙烯)、聚(对苯二酸乙酯)和聚(偏二氟乙烯)。涂有金属的可见光透明基底包括上述聚合物膜，该聚合物膜基底上具有支承自 组装单分子层的无机材料涂层(如金属涂层)，可以继而通过蚀刻将该涂层图案化。无 机材料涂层可包括例如元素性金属、金属合金、金属间化合物、金属氧化物、金属硫化 物、金属碳化物、金属氮化物、以及它们的组合。用于支承自组装单分子层的示例性无 机材料表面包括金、银、钯、钼、铑、铜、镍、铁、铟、锡、钽、以及这些元素的混合 物、合金、和化合物。聚合物基底上的无机材料涂层可为任何厚度，例如为1纳米至 3000纳米(nm)。无机材料涂层可以采取任何便利的方法沉积，例如溅射、蒸镀、化学气 相沉积、或化学溶液沉积(包括化学镀)。上述有利的图案几何形状、着墨条件和印刷条件已经被确认为同样适用于随后 通过蚀刻图案化某些金属。优选的金属为银、金、和钯，但其他适合蚀刻图案的金属也 在本发明的范围之内。根据本发明形成的SAM掩模尤其适用于厚度在介于5至IOOOnm 之间、或介于10至500nm之间、或介于15至200nm之间、或介于20至IOOnm之间的 上述金属的蚀刻图案化。可在图案化之前用任何已知的沉积方法将金属沉积到基底上， 包括用蒸汽相法，诸如溅射或蒸镀，或用溶液法，诸如化学镀。可使用本领域已知的方 法进行蚀刻。在一些实施例中，用于形成金属图案的方法包括逆转压模或底板与基底之间的 浮雕关系，而这与上述相反。即，在这些实施例中，上述压模浮雕图案用作基底的特征，压模则基本无特征。在所有其他方面，包括例如在图案几何形状、金属、着墨和印 刷时间方面，这些实施例都与上述实施例相同，都使用浮雕结构化的压模或底板以及平 的基底。可用的金属化浮雕结构化基底的实例为银蒸汽涂覆的微复制型聚合物膜。可用 例如没有浮雕结构的硫醇浸泡的压模(如PDMS)或滚筒印刷板将自组装单分子层掩模转 移到基底表面涂有导体的浮雕图案的凸起区域。在后续的步骤中，从与浮雕图案凸起特 征的互补区域选择性地蚀刻导体，从而根据凸起特征图案形成导体图案。图13示出了触摸屏传感器100的示意图。触摸屏传感器100包括具有触摸感测 区域105的触摸屏面板110。触摸感测区域105电连接至触摸传感器驱动装置120。触 摸屏面板110整合到显示装置中。图14示出了对可见光透明的导电区域301的透视图，其位于触摸感测区域305 内。对可见光透明的导电区域301包括可见光透明基底330和设置在可见光透明基底330 上或内的导电微图案340。可见光透明基底330包括主表面332，并且它是电绝缘的。可 见光透明基底330可由任何可用的电绝缘材料(例如玻璃或聚合物)形成。可用于可见 光透明基底330的聚合物实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)。可由根据本文所述方法形成的多个线性金属特征形成导电微图案340。图14还示出了用于描述位于触摸感测区域305内的对可见光透明的导电区域301 的坐标系。一般来讲，就显示装置而言，χ轴和y轴对应于显示器的宽度和长度，ζ轴通 常沿着显示器的厚度(即高度)方向。除非另外指出，否则本文将始终使用此规则。在 图14的坐标系中，χ轴和y轴被限定为平行于可见光透明基底330的主表面332，并且可 以对应于方形或矩形表面的宽度方向和长度方向。ζ轴垂直于该主表面，并且通常沿着可 见光透明基底330的厚度方向。形成导电微图案340的多个线性金属特征的宽度对应于 沿y轴线性延伸的平行线性金属特征的χ方向距离，正交线性金属特征的y方向距离对应 于正交线性金属特征的宽度。线性金属特征的厚度或高度对应于ζ方向距离。在一些实施例中，位于触摸感测区域305内的对可见光透明的导电区域301包括 两层或更多层具有导电微图案340的可见光透明基底330。导电微图案340沉积在主表面332上。由于传感器将与显示器连接以形成触摸 屏显示器或触摸面板显示器，基底330对可见光透明，并且基本上平坦。基底和传感器 可以基本上为平坦和柔性的。对可见光透明意味着可透过触摸传感器查看显示器提供的 信息(例如文本、图像或数字)。对于包括沉积金属(如果将金属沉积成适当的微图案， 甚至可以包括沉积厚度足以阻挡光线的金属)形式的导体的触摸传感器，可实现可见性 和透明性。导电微图案340包括至少一个对可见光透明的导电区域，该区域覆盖提供信息 的显示器的可见部分。所谓“对可见光透明的导电”是指可透过导电微图案区域看到该 部分显示器，并且该微图案区域在图案的平面内导电，或换句话说，沿着导电微图案沉 积到其上或与之相邻的基底的主表面导电。优选的导电微图案包括具有二维网孔(例如 方形网格或正六边形网络)的区域，其中导线限定了网孔内封闭的开放区域，该区域未 沉积有与网孔的导线电接触的导体。本文将开放空间以及其边缘处的相关导体导线称为 单元。网孔单元的其他可用几何形状包括随机单元形状和不规则多边形。在一个示例性实施例中，提供了制备触摸屏传感器的方法，该方法包括提供包
16含具有凸起特征的浮雕图案的涂有金属的可见光透明基底，其中浮雕图案具有测量的至 少5mm2的低密度区域。低密度区域的凸起特征具有介于0.5至10%之间的平均面积密度 值、具有介于0.5至25 μ m之间宽度值的直线段、和小于Imm的相邻凸起特征之间的距 离值。该方法包括将用自组装单分子层形成分子着墨的着墨弹性体压模接触涂覆有金属 的可见光透明基底，然后蚀刻金属以在可见光透明基底的凸起特征上形成导电微图案。在另一个示例性实施例中，提供了图案化基底上的导体的方法，该方法包括提 供具有包含凸起特征的浮雕图案的着墨压模，该着墨压模包含线性有机含硫自组装单分 子层形成分子、16至18个原子的链长、1至10毫摩尔的压模内的浓度、测量的至少5mm2 的低密度区域的浮雕图案。低密度区域的凸起特征具有介于0.5至5%之间的平均面积密 度值、大约1至4μιη宽度值的直线段、小于Imm的相邻凸起特征之间的距离值、至少 25 μ m宽度的凸起特征。该方法包括使着墨压模接触涂有金属的可见光透明基底，接触 步骤的0.5至10秒范围内的接触时间，从而沉积自组装单分子层的图案。该方法也包括 蚀刻金属以在可见光透明基底上形成与着墨压模的凸起特征相对应的透明导电微图案。在另一个示例性实施例中，提供了图案化基底上的导体的方法，该方法包括提 供具有包含凸起特征的浮雕图案的着墨压模，该着墨压模包含线性有机含硫自组装单分 子层形成分子、16至18个原子的链长、1至10毫摩尔的压模内的浓度、测量的至少5mm2 的低密度区域的浮雕图案。低密度区域的凸起特征具有介于0.5至5%之间的平均面积密 度值、大约1至4μιη宽度值的直线段、小于Imm的介于相邻直线段之间的距离值、至少 150 μ m宽度的凸起特征。该方法包括使着墨压模接触涂有金属的可见光透明基底，接触 步骤的0.5至10秒范围内的接触时间，从而沉积自组装单分子层的图案。该方法也包括 蚀刻金属以在可见光透明基底上形成与着墨压模的凸起特征相对应的透明导电微图案。在另一个示例性实施例中，提供了图案化基底上的导体的方法，该方法包括提 供具有包含凸起特征的浮雕图案的着墨压模，该着墨压模具有包含十八碳硫醇的线性有 机含硫自组装单分子层形成分子、1至10毫摩尔的压模内的浓度、测量的至少5mm2的 低密度区域的浮雕图案。低密度区域的凸起特征具有介于0.5至5%之间的平均面积密度 值、大约1至4μιη宽度值的直线段、小于Imm的介于相邻直线段之间的距离值、至少 150 μ m宽度的凸起特征。该方法包括使着墨压模接触涂有金属的可见光透明基底，接触 步骤的0.5至10秒范围内的接触时间，从而沉积自组装单分子层的图案。该方法也包括 蚀刻金属以在可见光透明基底上形成与着墨压模的凸起特征相对应的透明导电微图案。在另一个示例性实施例中，提供了图案化基底上的导体的方法，该方法包括提 供具有包含凸起特征的浮雕图案的着墨压模，该着墨压模具有包含十八碳硫醇的线性有 机含硫自组装单分子层形成分子、1至10毫摩尔的压模内的浓度、测量的至少5mm2的 低密度区域的浮雕图案。低密度区域的凸起特征具有介于0.5至5%之间的平均面积密度 值、大约1至4μιη宽度值的直线段、小于Imm的介于相邻直线段之间的距离值、至少 150 μ m的凸起特征的宽度。该方法包括使着墨压模接触涂有金属的可见光透明基底，接 触步骤的接触时间在0.5至5秒的范围内，从而沉积自组装单分子层的图案。该方法也 包括蚀刻金属以在可见光透明基底上形成与着墨压模的凸起特征相对应的透明导电微图 案。在另一个示例性实施例中，提供了图案化基底上的导体的方法，该方法包括提供具有包含凸起特征的浮雕图案的着墨压模，该着墨压模具有包含十八碳硫醇的线性有 机含硫自组装单分子层形成分子、1至10毫摩尔的压模内的浓度、测量的至少5mm2的 低密度区域的浮雕图案。低密度区域的凸起特征具有介于0.5至5%之间的平均面积密度 值、大约1至4μιη宽度值的直线段、小于Imm的介于相邻直线段之间的距离值、至少 0.25mm宽度的凸起特征。该方法包括使着墨压模接触涂有金属的可见光透明基底，接触 步骤的接触时间在0.5至5秒的范围内，从而沉积自组装单分子层的图案。该方法也包括 蚀刻金属以在可见光透明基底上形成与着墨压模的凸起特征相对应的透明导电微图案。SM压樽制造通过在直径为10厘米(cm)的硅片上制备光致抗蚀剂(Shipleyl818，Rohm and Haas公司(Philadelphia，Pennsylvania))图案形成两个不同的用于模制弹性体压模的母
模。不同的母模基于两种不同的图案设计，本文称为设计“VI”和设计“V2”。该 设计具有一些共同元素和一些差异。设计总面积均为5cmX5cm，并且包括Imm宽的 框架(以下掩模中的开放区域和以下压模中的凸起特征)。另外，设计均包括20个长 度为大约33mm、宽度在0.8mm至1.2mm的范围内的一系列低密度网孔条，网孔条采用 2mmX2mm的接触块封端。除框架、网孔条和接触块之外，这两种设计还包括在介于 网孔条之间以及介于网孔条与框架之间的空间中的分离特征。分离特征的尺寸和形状各 不相同，最小尺寸在3μιη至ΙΟΟμιη的范围内。设计Vl在掩模中具有5.95cm2的开放 区域总面积，这也是所得压模上的凸起区域总面积。设计V2在掩模中具有4.37cm2的 开放区域总面积，这也是所得压模上的凸起区域总面积。要制备母模，可将光致抗蚀剂 旋转浇注到硅片上，浇注到大约1.8 μ m的厚度。对于每一个母模，使用在铬料中具有 开口的单独二元铬光掩模曝光光致抗蚀剂，以便进行图案化，其中铬料中的开口限定了 直线段和2mmX2mm正方形块一起的低密度图案。光致抗蚀剂显影后，形成包括二元 浮雕图案的母模，图案具有直线段和块的低密度区域分布形式的凹进特征。对于两个母 模，具有直线段的低密度区域分布的图案的部分包括不同低密度网孔几何形状(例如正 方形网格)，其具有3μιη和5μιη宽的用于限定网孔的导线。选定网孔区域的开放区域 值为90%、93%, 95%和97% (即特征密度分别为10%、7%, 5%和3%)。 图8为所 完成图案的一部分的扫描电子显微照片，示出了具有较高程度开放区域和2mmX2mm的 块的二维网孔区域排列。图9和图10为所完成图案(PET上的银薄膜)的扫描电子显微 照片，示出了两个低密度二维微图案区域的几何形状(分别为具有95%开放区域和5μιη 宽导线的正方形单元几何形状，具有97%开放区域和3μιη宽导线的六边形单元几何形 状)。在母模上倾倒大约3.0mm厚的未固化聚二甲基硅氧烷(PDMS，SylgardTM 184， Dow Corning (Midland, Michigan)),紧靠母模模制弹性体压模。通过将接触母模的未固 化硅树脂暴露于真空使其脱气，然后在70°C下固化2小时。从母模上剥离压模后，形成 具有浮雕图案的PDMS压模，浮雕图案中具有大约1.8 μ m高的凸起特征，并且具有直线 段和块的低密度区域分布。将压模切割成大约5X5cm的尺寸。着墨让压模的背面(没有浮雕图案的主表面)与烷基硫醇的乙醇溶液接触指定的时 间(着墨时间)，使压模着墨。使用的烷基硫醇分子为十六碳硫醇(“HDT” H0068，TCI America (Wellesley Hills, Massachusetts))禾Π 十八碳硫醇(“ODT” 00005，TCI AMERICA)。对烷基硫醇溶液的浓度和着墨时间进行选择，使得可以在邻近印刷表面的 PDMS压模中获得烷基硫醇的目标浓度，使用有限差分模拟计算机程序和测得的扩散系 数值确定该浓度。对于HDT，用于模拟的扩散系数值为6.6E-7Cm2/秒，这是已知的乙醇 溶胀的PDMS中的HDT扩散值。对于ODT，使用两个不同的扩散系数值进行模拟，以 便获得邻近印刷表面处压模中的预期硫醇浓度范围。ODT的两个值为4.0E-7Cm2/秒，这 是已知的PDMS中的ODT扩散值，以及6.6E-7cm2/秒，这是已知的乙醇溶胀的PDMS中 的HTD扩散值。使用的ODT扩散系数值被视为最低和最高的可能值，将在以下实例中 用它们描述十八碳硫醇在PDMS中的传送。因此，通过计算可以确定实例中邻近印刷表 面处十八碳硫醇的预期浓度范围。因此，在以下实例中，记录十六碳硫醇的各个浓度值 并且记录十八碳硫醇的浓度值范围。压印在压模着墨后压印金属化聚合物膜基底。在每一种情况下，膜基底为聚乙烯 对苯二酸酯(ST504，DuPont(Wilmington, Delaware))。首先通过热蒸镀(DV-502A， Denton Vacuum(Moorestown, New Jersey))在基底上涂覆金属薄膜。对于所有实例，都
是首先在基底表面上涂覆20埃的铬，然后再涂覆IOOnm的银或金。金属化之后，用上 述着墨压模压印薄膜。金属化膜基底的面积为大约6X6cm。压印时，使金属化膜接触 正面朝上的压模的浮雕图案化表面，首先使膜样品的边缘接触压模表面，然后用直径为 大约3.5cm的手持式橡胶辊通过滚动薄膜使膜与压模接触。执行滚动步骤需要的时间小 于1秒。在以下实例中，压印时间是给定的，压印时间与将基底滚动到压模上之后介于 基底与压模之间的额外接触时间一致。指定时间之后，从压模上剥离基底，该步骤需 要的时间小于1秒。在一些情况下，如下所述，在将基底施加到压模上之后和压印期 间在基底_压模组件上施加额外的重量。额外的重量为一片重120g的平玻璃加上一片 质量为140g的平陶瓷砖，总重量为260g。对于图案设计VI，其压印期间的接触面积 为5.95cm2，施加的260g重量相当于在介于基底与压模的凸起特征之间施加了 4.3千帕压 力。对于图案设计V2，其压印期间的接触面积为4.37cm2，施加到260g重量相当于在介 于基底与压模的凸起特征之间施加了 5.8千帕压力。MM压印后，将具有印刷图案的金属化膜浸入蚀刻剂溶液中，以便进行选择性 蚀刻和金属图案化。对于涂有金薄膜的印刷的金属化膜基底，蚀刻剂包含Ig硫脲 (T8656, Sigma-Aldrich(St.Louis, Missouri))、0.54ml 浓缩盐酸(HX0603-75，EMD Chemicals, Gibbstown(New Jersey))、0.5ml 过氧化氢(30 %，5240-05，Mallinckrodt Baker (Phillipsburg, New Jersey))、和2 Ig去离子水。为了图案化金薄膜，将印刷的金属 化膜基底浸入蚀刻溶液中保持50秒。对于涂有银薄膜的印刷的金属化膜基底，蚀刻剂 包含 0.4相硫脲(T8656，Sigma-Aldrich (St.Louis, Missouri))、l.Mg 硝酸铁(2比828， Sigma-Aldrich (St.Louis, Missouri))、和200ml去离子水。为了图案化银薄膜，将印刷 的金属化膜基底浸入蚀刻溶液中保持3分钟。图案化蚀刻金或银之后，用2.5g高锰酸钾 (PX1551-1, EMD Chemicals)、4g 氢氧化钾(484016，Sigma-Aldrich) > 和 IOOml 去离子 水的溶液侵蚀残余的铬。
表征选择性地进行蚀刻和金属图案化之后，通过光学显微镜(BH-2型，配备DP12数 字照相机，Olympus America (Center Valley，Pennsylvania))、扫描电镜(SEM，JSM-6400 型，JEOL Ltd (Tokyo，Japan))、和电阻计(GoldStar DM-313，LG Precision Co.Ltd. (Korea))来表征金属图案。用微观技术确定通过蚀刻形成的薄膜金属的预期图案的保真 性。测量金属图案的直线特征的宽度，并且与3μιη和5μιη的标称宽度值进行比较。 根据印刷特征尺寸是否分别超过标称尺寸O μ m、大约> O至《0.5 μ m、大约>0.5至 《1.0 μ m、大约> 1.0至《1.5 μ m、或>1.5 μ m，分配尺寸精确度品质因数5、4、3、2或 1。也用微观技术判断大块区域(2mmX2mm)的蚀刻选择性。分配大特征选择性品质 因数1、2、3、4或5，以描述蚀刻图案化较大面积块的选择性程度(5为最高质量，即蚀 刻过程中基本没有针孔或块的侵蚀；1为最低质量，即蚀刻图案化步骤期间蚀刻的块严 重偏离)。所谓选择性，是指在通过蚀刻移除未印刷区期间保护和保留(例如)块区域 中的金属的程度。对于以上每一个品质因数而言，优选地实现值3，更优选地实现值4， 甚至更优选地实现值5。用电阻计测量介于大块(2_X2mm)之间的大约ImmX大约 33mm的分离网孔区域的电阻。根据该网孔区域的几何形状，确定每一个网孔的薄层电 阻值(等于测得的电阻除以33(正方形))。实例1根据上述工序制备并表征银薄膜导电微图案(VI)。油墨溶液包含溶解于乙醇中 的浓度为10毫摩尔的十六碳硫醇。让油墨溶液与压模的背面接触2.3小时，在邻近印刷 或压印表面处得到PDMS中大约0.8毫摩尔的十六碳硫醇浓度。压印时间为10秒，在压 印期间施加260g的重量。图11提供了从所完成薄膜金属微图案上记录的SEM显微照 片，该微图案衍生自具有六边形网孔的低密度区域，其中六边形网孔具有97%的开放区 域和3μιη宽的目标导线。测得的实际导线大于5 μ m。实例2根据上述工序制备并表征银薄膜导电微图案(V2)。油墨溶液包含溶解于乙醇中 的浓度为10毫摩尔的十六碳硫醇。让油墨溶液与压模的背面接触17.5小时，在邻近印 刷或压印表面处得到PDMS中大约0.5毫摩尔的十六碳硫醇浓度。压印时间为5秒，将 基底滚动施加到压模上之后未在基底_压模组件上施加重量。图8、图9和图10提供了 从所完成薄膜金属微图案上记录的SEM显微照片。图12为所完成银薄膜微图案的另一 张SEM显微照片，该微图案衍生自具有六边形网孔的低密度区域，其中六边形网孔具有 97%的开放区域和3 μ m宽的目标导线。测得的实际导线为大约3.2 μ m。实例3-42根据表1中所列的工艺参数制备银薄膜的导电微图案。表2-7提供了根据上文 的品质因数描绘分配给选定实例的品质因数。未在表2-7中列出的实例为实例3、实例 4、实例23和实例24，因为这些实例的压印和蚀刻步骤形成了限定很差的图案。对于实 例38，导体微图案的低密度网孔区域(正方形网格，具有5μιη宽的导线和10%的填充 系数)宽1mm、长33mm，在每一个末端处采用2mmX 2mm的块封端，显示具有的电阻 为229Ω。该电阻读数与可见光透明网孔区域的薄层电阻一致，为229/33 = 7Ω/正方 形。对于实例38，导体微图案的低密度网孔区域(正方形网格，具有3μιη宽的导线和5%的填充系数)宽1mm、长33mm，在每一个末端处采用2mmX 2mm的块封端，显示 具有的电阻为419Ω。该电阻读数与可见光透明网孔区域的薄层电阻一致，为419/33 = 12.7Ω/正方形。对于实例38，导体微图案的低密度网孔区域(正方形网格，具有3μιη 宽的导线和3%的填充系数)宽1mm、长33mm，在每一个末端处采用2mmX2mm的块 封端，显示具有的电阻为624Ω。该电阻读数与可见光透明网孔区域的薄层电阻一致，为 624/33 = 18.9 Ω /正方形。对于实例38，测量直径为大约Icm的圆形区域(包括填充系 数为3%和5%的网孔区域，具有上述记录的薄层电阻测量值)的可见光透射比。用具有 适光校正的光密度计(Jonathan Allen(Titusville，New Jersey))进行测量。上述圆形区域 的可见光透射比为大约85%，而基膜基底的可见光透射比为88.7%，说明直径为Icm的 圆形区域上的平均填充系数为大约4% (开放区域为大约96% )。实例43根据上述工序制备并表征金薄膜导电微图案(VI)。油墨溶液包含溶解于乙醇中 的浓度为10毫摩尔的十八碳硫醇。让油墨溶液与压模的背面接触4.5小时，在邻近印刷 或压印表面处得到PDMS中大约0.8毫摩尔的十八碳硫醇浓度。压印时间为2秒，将基 底滚动施加到压模上之后未在基底_压模组件上施加重量。导体微图案的低密度网孔区 域(正方形网格，具有3μιη宽的导线和3%的填充系数)宽1mm、长33mm，在每一个 末端处采用2_X 2mm的块封端，显示具有的电阻为685 Ω。该电阻读数与可见光网孔 区域的薄层电阻一致，为685/33 = 20.8 Ω /正方形。表 权利要求
1.一种图案化基底上的导体的方法，该方法包括提供着墨弹性体压模，所述着墨弹性体压模用自组装单分子层形成分子着墨并且具 有浮雕图案，该浮雕图案具有凸起特征，所述浮雕图案具有测量的至少5平方毫米的低 密度区域，其包括介于0.5至10%之间的凸起特征的平均面积密度值；具有介于0.5至25微米之间宽度值的直线段；小于1毫米的相邻凸起特征之间的距离值；使所述着墨压模的凸起特征接触涂有金属的可见光透明基底；以及蚀刻所述金属，以在所述可见光透明基底上形成与所述着墨压模的凸起特征相对应 的导电微图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触步骤的接触时间在0.1至30秒的范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述低密度区域具有介于1至5%之间的凸起特 征平均面积密度值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在邻近所述印刷表面的压模中的自组装单分子层 形成分子的浓度为介于0.05至20毫摩尔之间，并且所述接触步骤的接触时间在0.1至10 秒的范围内。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述自组装单分子层形成分子包含十八碳硫醇。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在邻近所述印刷表面的压模中的自组装单分子层 形成分子的浓度为介于0.05至5毫摩尔之间，所述接触步骤的接触时间在0.1至10秒的 范围内，并且所述自组装单分子层形成分子包含十六碳硫醇。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述低密度区域具有一致的凸起特征平均面积密 度值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述直线段具有介于1至5微米的宽度值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在低密度区域相邻凸起特征之间的最大距离值为 500微米。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述浮雕图案中的所有非凸起点与线性凸起 特征在所有方向具有小于1毫米的最大间距。
11.根据权利要求1所述的方法，其中在所述浮雕图案中的所有非凸起点与线性凸起 特征在所有方向具有小于500微米的最大间距。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述压模用自组装单分子层形成分子着墨， 所述自组装单分子层形成分子包含硫醇、二烷基二硫化物、二烷基硫化物、烷基黄原酸 盐、二硫代磷酸盐和二烷基硫代氨基甲酸盐。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电微图案的低密度区域包括导电网孔微 图案。
14.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括将所述导电微图案电连接到触摸传感 器驱动装置。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述浮雕图案包含测量的至少50微米宽度的凸 起特征。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述单分子层形成分子包含十八碳硫醇，在 邻近所述印刷表面的压模中的自组装单分子层形成分子的浓度为介于0.5至10毫摩尔之 间，并且所述接触步骤的接触时间在0.5至5秒的范围内。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述单分子层形成分子包含十六碳硫醇，在邻 近所述印刷表面的压模中的自组装单分子层形成分子的浓度为介于0.5至1毫摩尔之间， 并且所述接触步骤的接触时间在0.5秒至5秒的范围内。
18.一种制备触摸屏传感器的方法，该方法包括提供涂有金属的可见光透明基底，所述涂有金属的可见光透明基底具有浮雕图案， 该浮雕图案具有凸起特征，所述浮雕图案具有测量的至少5平方毫米的低密度区域，其 包括介于0.5至10%之间的凸起特征的平均面积密度值； 具有介于0.5至25微米之间宽度值的直线段； 小于1毫米的相邻凸起特征之间的距离值；使所述用自组装单分子层形成分子着墨的着墨弹性体压模接触所述涂有金属的可见 光透明基底；以及蚀刻所述金属，以在所述可见光透明基底的凸起特征上形成导电微图案。
19.一种图案化基底上的导体的方法，该方法包括提供着墨压模，所述着墨压模具有浮雕图案，该浮雕图案具有凸起特征，所述着墨 压模包含直链有机含硫自组装单分子层形成分子，所述直链有机含硫自组装单分子层形 成分子具有的链长为16至18个原子、在所述压模内的浓度为1至10毫摩尔，所述浮雕 图案具有测量的至少5平方毫米的低密度区域，其包括 介于0.5至5%之间的凸起特征的平均面积密度值； 具有大约1至4微米宽度值的直线段； 小于500微米的相邻直线段之间的距离值； 测量的至少25微米宽度的凸起特征；使所述着墨压模接触涂有金属的可见光透明基底，所述接触步骤具有0.5至10秒范 围内的接触时间，从而沉积自组装单分子层的图案；以及蚀刻所述金属，以在所述可见光透明基底上形成与所述着墨压模的凸起特征相对应 的导电微图案。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述自组装单分子层形成分子包含十八碳硫
全文摘要
本发明提供了图案化基底上的导体的方法，所述方法包括提供着墨弹性体压模，所述着墨弹性体压模用自组装单分子层形成分子着墨并且具有浮雕图案，所述浮雕图案具有凸起特征。然后使所述着墨压模的凸起特征接触涂有金属的可见光透明基底。然后蚀刻所述金属，以在所述可见光透明基底上形成与所述着墨压模的凸起特征相对应的导电微图案。
文档编号G03F7/00GK102017071SQ200980115075
公开日2011年4月13日 申请日期2009年2月26日 优先权日2008年2月28日
发明者祖丽君, 马修·H·弗雷 申请人:3M创新有限公司