将电子部件粘结到图案化纳米线透明导体的制作方法

文档序号:9693169阅读:302来源:国知局
将电子部件粘结到图案化纳米线透明导体的制作方法
【专利说明】将电子部件粘结到图案化纳米线透明导体
【背景技术】
[0001] 在触摸屏上利用透明导体,可实现人的触摸或手势与电脑、智能手机及其他基于 图形的屏幕界面的交互。纳米线是一种适于制备透明导体的材料。例如,标题为"Nanowire-Based Transparent Conductors" (基于纳米线的透明导体) 的PCT公布 W0 2007/022226 公 开了一种购自Cambrios技术公司的纳米线材料,该纳米线材料可图案化为合适的网格W便 制备用于电脑的触摸屏。
[0002] 3M文件号69879US003描述了一种有效制备触摸屏设备的工艺,其中将导电材料在 基板上图案化(例如印刷)为电迹线。该工艺可通过卷绕法进行,其中基板是未卷绕的,执行 转化操作例如印刷和干燥/固化,然后将图案化基板再次卷绕成卷,W供进一步运输和处 理。

【发明内容】

[0003] 可将根据3M文件号69879中所述工艺形成的图案化导电材料连接到电子电路部件 W制备电子组件,诸如用于触摸屏显示器的触摸传感器。本公开设及将根据3M文件号 69879US003中所述工艺形成的图案化导电层连接到电子电路部件(诸如柔性电路),W形成 可用作电子设备部件的电子组件的工艺。本公开还设及使用运些互连工艺构造的电子设 备,诸如触摸屏显示器。
[0004] 在一个实施例中,本公开设及一种制备电子组件的方法,该方法包括将导电粘合 剂施加到覆盖基板上的图案化导电纳米线层的抗蚀剂层,W及将电子部件的电触点与导电 粘合剂接合,W实现电子部件和导电纳米线层之间的电连接。
[0005] 在另一个实施例中,本公开设及一种电子组件,该电子组件包括其上具有导电纳 米线图案的基板,其中导电纳米线被抗蚀基质材料层、抗蚀基质材料层上的导电粘合剂W 及与导电粘合剂接触的电子部件的电触点覆盖。
[0006] 在另一个实施例中,触摸屏显示器包括液晶显示器和电子组件。该电子组件包括 液晶显示器上的玻璃基板,其中该玻璃基板上具有导电纳米线图案。导电纳米线被抗蚀基 质材料层覆盖。导电粘合剂位于抗蚀基质材料层上;并且柔性电路的电触点与导电粘合剂 接触。柔性透明表面覆盖该电子组件。
[0007] 下文的附图和描述中给出了本发明的一个或多个实施例的详情。从说明书及附图 W及从权利要求中可显而易见本发明的其它特征、目的和优点。
【附图说明】
[000引图1为基板上的导电纳米线层的示意性剖视图,其中导电纳米线层由图案化抗蚀 基质材料覆盖。
[0009] 图2为被可剥离聚合物层覆盖的图1构造的示意性剖视图。
[0010] 图3为移除可剥离聚合物层之后的图2构造的示意性剖视图。
[0011] 图3A为移除可剥离聚合物层之后、并示出伸出的纳米线的导电纳米线层的一部分 的示意性剖视图
[0012] 图4为图3构造的示意性剖视图,该构造上施加了准备用于粘结至电子部件的导电 粘合剂。
[0013] 图5为一种层合构造的示意性剖视图,该层合构造包括粘结至电子部件的图4构 造。
[0014] 图6为基板上的导电纳米线层的示意性剖视图,其中导电纳米线层由图案化可剥 离聚合物层覆盖。
[0015] 图7为移除可剥离聚合物层之后的图6构造的示意性剖视图。
[0016] 图8为触摸屏显示器的示意性剖视图。
[0017] 在运些附图中,类似的符号表示类似的元件。
【具体实施方式】
[0018] 现在参见图1,基板14上涂布有包括纳米线的导电层16。导电纳米线层16在基板14 的第一主表面15的至少一部分上是基本连续的,并且有利地在第一主表面面积的至少 50 %、60 %、70 %、80 %或90 %上是基本连续的。导电纳米线层16可沿基板连续涂布,或者可 W离散的块或矩形施加,在离散的块或矩形之间留有未涂布的基板区,运些块或矩形具有 与制作的预期触摸屏总尺寸相似的尺寸。所谓"基本连续的"是指该纳米线W足够的密度施 加,W使得基板的表面导电,已经认识到纳米线层将包括单独的线,运些线之间具有开口或 空间,例如,如W0 2007/022226中图15B所示。
[0019] 导电纳米线层16包括导电纳米线。在本专利申请中,术语"纳米线"是指具有高纵 横比(例如,高于10)的导电金属或非金属长丝、纤维、棒、线丝、线、晶须或带状物。非金属导 电纳米线的例子包括但不限于:碳纳米管(CNT)、金属氧化物纳米线(例如五氧化二饥)、准 金属纳米线(例如娃)、导电聚合物纤维等等。
[0020] 如本文所用,"金属纳米线"是指含有金属元素、金属合金或金属化合物(包括金属 氧化物)的金属线。金属纳米线的至少一个横截面尺寸小于500nm、或者小于200nm或者更优 选地小于l(K)nm。如上所述,金属纳米线具有大于10、优选地大于50、并且更优选地大于100 的纵横比(长度:宽度)。合适的金属纳米线可基于任何金属,包括但不限于银、金、铜、儀和 锻金的银。
[0021] 可采用本领域已知的方法制备金属纳米线。具体地讲,可在多元醇(例如乙二醇) 和聚乙締化咯烧酬存在的情况下,通过银盐(例如硝酸银)的液相还原来合成银纳米线。均 一尺寸的银纳米线的大规模生产可根据Xia,Y. et al .,Chem.Mater.(2002),14,4736-4745 (Xia,Y.等人,《材料化学》,2002年,第 14卷,第4736-4745页)和Xia,Y. et al.,Nanoletters (2003)3(7),955-960(Xia,Y.等人,《纳米快报》,2003年,第3卷,第7期,第955-960页)中所 述的方法进行准备。更多制备纳米线的方法,诸如使用生物模板的方法,公开于W0 2007/ 022226 中。
[0022] 在一些实施例中,纳米线分散于液体中,而基板上的纳米线层是通过将含有纳米 线的液体涂布到基板上然后使液体蒸发(干燥)或固化形成的。纳米线通常分散于液体中, 从而有助于使用涂布机或喷涂机将纳米线更均匀地沉积到基板上。
[0023] 可使用纳米线在其中可形成稳定分散体(也称为"纳米线分散体")的任何无腐蚀 性液体。优选地,纳米线分散于水、醇、酬、酸、控或芳香族溶剂(苯、甲苯、二甲苯等)中。更优 选地,该液体是挥发性的,具有不超过200摄氏度(°C)、不超过150°C或不超过100°C的沸点。
[0024] 此外,纳米线分散体可含有添加剂或粘结剂,W控制粘度、腐蚀性、粘合性和纳米 线分散性。合适的添加剂或粘结剂的例子包括但不限于簇甲基纤维素(CMC)、2-^乙基纤维 素化EC)、径丙基甲基纤维素化PMC)、甲基纤维素(MC)、聚乙締醇(PVA)、S丙二醇(TPG)和黄 原胶(XG),W及表面活性剂诸如乙氧基化物、烷氧基化物、环氧乙烧和环氧丙烷及其共聚 物、横酸盐、硫酸盐、二横酸盐、横基班巧酸盐、憐酸醋和含氣表面活性剂(例如可W商品名 Zonyl购自杜邦的那些)。
[0025] 在一个例子中,纳米线分散体或"油墨"包含按重量计从0.0025%至0.1%的表面 活性剂(例如,对于Zonyl? FS0-100,优选的范围是从0.0025%至0.05% )、从0.02%至4% 的粘度调节剂(例如,对于HPMC,优选的范围是0.02 %至0.5 % )、从94.5 %至99.0 %的溶剂 和从0.05%至1.4%的金属纳米线。合适的表面活性剂的代表性例子包括Zonyl FSN、Zonyl FSO'Zonyl FSH、T;riton(x100 、xll4、x45)、Dynol(604、607)、n_Dodecyl b-D-maltoside和 Novek。合适的粘度调节剂的例子包括径丙基甲基纤维素化PMC)、甲基纤维素、黄原胶、聚乙 締醇、簇甲基纤维素、径乙基纤维素。可存在于包含上述粘结剂或添加剂的纳米线分散体中 的合适溶剂的例子包括水和异丙醇。
[0026] 如果期望改变W上公开的分散体的浓度,可增大或减小溶剂的百分比。然而,在优 选实施例中,其他成分的相对比例可保持不变。具体地讲,表面活性剂与粘度调节剂之比优 选地在约80:1至约0.01:1的范围内;粘度调节剂与纳米线之比优选地在约5:1至约 0.000625:1的范围内;纳米线与表面活性剂之比优选地在约560:1至约5:1的范围内。分散 体中各组分的比例可根据基板和应用使用的方法而改变。纳米线分散体的优选粘度范围为 介于约1和约1000cP(0.001和IPa-s)之间。
[0027] 图1中的基板14可W是刚性或柔性的。该基板可W是透明的或不透明的。合适的刚 性基板包括(例如)玻璃、聚碳酸醋、丙締酸树脂等等。合适的柔性基板包括但不限于:聚醋 (例如聚对苯二甲酸乙二醋(PET)、聚糞二甲酸乙二醋(PEN)和聚碳酸醋(PC))、聚締控(例如 直链、支链和环状聚締控)、聚乙締化合物(例如聚氯乙締、聚偏二氯乙締、聚乙締醇缩醒、聚 苯乙締、聚丙締酸醋等等)、纤维素醋基(例如Ξ乙酸纤维素、乙酸纤维素)、聚讽诸如聚酸 讽、聚酷亚胺、有机娃和其他常规聚合物膜。合适基板的另外的例子可见于(例如)美国专利 6,975,067 中。
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