基材膜和烧结方法
【专利说明】基材膜和烧结方法 发明领域
[0001] 本发明涉及基材膜和烧结方法。
[0002] 背景
[0003] 为了在基材上形成导电层例如半导体、金属等，例如，导电层可以通过使用油墨复 合材料（导电油墨）在基材上印刷油墨层而形成，其中导电粒子分散在所述油墨复合材料 中，并在油墨层中烧结导电粒子。
[0004] 例如，下面所述的专利文件1公开了涂覆粘合层的方法，其中将粘合剂施用于基 材上，在基材上涂覆防水层，再在防水层上涂覆粘合层，在已经涂覆粘合层和防水层的基材 上印刷导电油墨，并且进行印刷导电油墨的烧结和粘合层的固化。
[0005] 另外，下面所述的专利文件2公开了用于生产电子元件的装置，其中将金属微粒 分散在基材上，所述基材包含由热固性树脂形成的绝缘图案，从而将金属微粒粘合在绝缘 图案上，通过加热而熔融绝缘图案，使金属微粒固定在绝缘图案上，并且除去除绝缘图案之 外的粘合于基材表面上的金属微粒。
[0006] 在专利文件1的方法中，烧结条件是在200°C下加热1小时（专利文件1第0044 段）；在专利文件2的方法中，绝缘图案的加热温度是150-200°C (专利文件2第0028段 等），但是一般而言，在加热处于基材上的导电图案或绝缘图案时，加热是在整个基材上进 行的；因此，可以使用的基材被限制为具有尚耐热性的那些基材，例如由具有尚耐热性的热 固性树脂制成的基材，例如包含双马来酰亚胺-三嗪化合物的BT树脂等。
[0007] 因此，如在专利文件3-5中所述，已经尝试使用包含纳米粒子的油墨复合材料，并 且通过光辐照由所述油墨复合材料形成金属图案。在加热中使用光能或微波的方法可以选 择性地仅仅加热油墨复合材料（纳米粒子），所以具有比上述树脂更低耐热性的树脂可能 用作基材。
[0008] 引用列表：
[0009] 专利文件：
[0010] [专利文件1]日本专利申请未审公开No. 2010-75911
[0011] [专利文件2]日本专利申请未审公开No. 2005-203396
[0012] [专利文件3]日本专利申请公开No. 2008-522369
[0013] [专利文件 4]W〇2〇10/ll〇969
[0014] [专利文件5]日本专利申请公开No. 2010-528428
[0015] 但是，在使用其中例如分散硅粒子或氧化镍粒子的油墨复合材料的情况下，需要 增加要辐照的光能，这是因为需要能量进行硅粒子晶体结构的转化或氧化镍的还原。此外， 在通过使用其中分散铜粒子或氧化铜粒子的油墨复合材料形成厚导电层的情况下，也需要 增加要辐照的光能，这是因为这与形成薄膜相比需要更高的能量。因此，当具有低耐热性的 树脂例如PET等用于基材时，存在的问题是在油墨复合材料的烧结期间在基材中出现起皱 或熔化。
[0016] 概述
[0017] 本发明的目的是提供基材膜和烧结方法，其能防止基材在光辐照期间出现起皱、 熔化等。
[0018] 为了实现上述目的，本发明的一个方面是一种基材膜，其包含：基础膜，以及在基 础膜上形成的涂层（耐热层），其中涂层是由具有比基础膜更高的Tg的耐热性树脂形成的， 并且涂层具有表面，在所述表面上有要通过光辐照烧结的功能薄膜。所述耐热性树脂具有 120°C或更高的Tg(玻璃化转变温度）。
[0019] 用于形成涂层的树脂可以是交联的三维树脂，并且Tg更优选是高于200°C。涂层 的厚度可以是〇. 1-10 μm。
[0020] 另外，用于形成涂层的耐热性树脂可以含有5-80质量％的至少一种选自二氧化 硅、氧化铝、氧化钛和氧化锆的填料，所述填料具有通过动态光散射检测的平均粒子直径 d50为500nm或更小。
[0021] 另外，基础膜可以是聚对苯二甲酸乙二酯膜，聚萘二甲酸乙二酯膜，聚碳酸酯膜， 聚丙烯酸酯膜，聚烯烃膜，聚环烯烃膜，或聚酰亚胺膜，或纸。基础膜的厚度可以是10 μ m至 3mm 〇
[0022] 另外，本发明的另一个方面是一种基材，其具有在上述相应基材膜的涂层（耐热 层）上的通过光辐照烧结的功能薄层（图案）。
[0023] 另外，本发明的另一个方面是一种烧结方法，包括：制备相应的基材膜，在涂层的 表面上形成功能薄膜（图案），并且通过光辐照来烧结所述功能薄膜（图案）。
[0024] 用于辐照的光可以是波长为200-3000nm的脉冲光。
[0025] 功能薄膜（图案）可以含有选自以下的至少一种：金，银，铜，铝，镍，钴，它们的氧 化物，石墨，石墨烯，碳纳米管，氧化锌，氧化锡，氧化铟锡，以及聚硅烷。
[0026] 另外，功能薄膜（图案）可以通过溅射目标硅、锗、锡、铅、砷、锑、铋、镓、铟、铊、锌、 镉、硒、碲以及它们的氧化物和复合氧化物而形成。
[0027] 附图简述
[0028] 图1是基材膜实施方案的结构示例的部分横截面示意图。
[0029] 图2是用于解释脉冲光定义的示意图。
[0030] 图3是显示在实施例2中通过光辐照出现的硅晶体结构变化的拉曼光谱。
[0031] 图4是显示在实施例1中在光辐照之后形成图案的表面的照片。
[0032] 图5是显示在对比例1中在光辐照之后形成图案的表面的照片。
[0033] 实施方案的描述
[0034] 在下文中，将参考附图解释示例性的实施方案（下文中称为实施方案）。
[0035] 图1显示基材膜实施方案的结构示例的部分横截面示意图。在图1中，基材膜是 通过包括基础膜10和涂层12构成的。另外，在图1的例子中，功能薄膜14是在涂层12的 表面上形成的。
[0036] 基础膜10例如是由聚对苯二甲酸乙二醋、聚萘二甲酸乙二醋、聚碳酸醋、聚丙烯 酸酯、聚烯烃、聚环烯烃、聚酰亚胺或纸形成的，它们以膜形式加工，但是其材料并不限于 此，并且可以使用任何可用作基材的材料。另外，基础膜10的厚度不受限制，可以是IOym 至3_或更大。如果基础膜的厚度太薄，则这由于膜强度的降低而不是优选的；另一方面， 虽然对于厚度有多大没有特定的限制，但是过厚的基础膜不能应用于需要柔性的情况。因 此，基础膜的厚度是10 μ m至3_，更优选16-288 μ m，当考虑柔性和易于获取性时。
[0037] 需要注意的上，上述膜厚度的检测可以例如通过反射光谱膜厚度检测仪进行。
[0038] 涂层12合适地通过具有比基础膜更高的耐热性的层形成，例如由Tg(玻璃化转变 温度）为120°C或更高的树脂形成的层，优选140°C或更高，更优选170°C或更高，特别优选 200°C或更高。这是因为它们应当具有对于在下述油墨复合材料进行光烧结时产生的热量 的耐热性。作为构成涂层12的材料，交联的三维树脂是合适的，例如多官能丙烯酸树脂，但 是对其没有限制；并且可以使用在其表面上可以使用油墨复合材料进行印刷的那些材料， 在所述油墨复合材料中分散有导电粒子、半导体粒子等，或者金属、金属氧化物等的层压可 以通过溅射等进行。另外，三嗪硫醇可以混合在用于形成涂层12的树脂中，从而改进对于 导电粒子和半导电粒子的粘合性。另外，耐热性可以通过在用于构成涂层12的树脂中混合 1-80质量％的具有通过动态光散射检测的平均粒子直径d50为500nm或更小的氧化硅和/ 或氧化铝和/或氧化钛和/或氧化锆进行。在这里，如果氧化硅和/或氧化铝和/或氧化 钛和/或氧化锆的混合比率过小，则不能达到改进耐热性的效果；如果混合比率过大，则涂 覆变得困难。混合比率优选是5-70质量％，更优选5-50质量％。
[0039] 另外，涂层12的厚度可以是0. 1-10 μπι。比0. 1 μπι更薄的涂层12不是优选的，这 是因为这种涂层不能起到耐热层的作用。另一方面，如果涂层12的厚度大于10 μ m，尽管可 以使用，但是当涂层与基础膜组合使用时可能出现涂层损害柔性基础膜的挠曲性的情况。
[0040] 在基础膜10上形成的涂层12的厚度可以例如通过由Taiyo Electonics Co.，Ltd 制造的反射光谱膜厚度检测仪FE-3000检测，其中预先获得基础膜10和涂层12的折光指 数。在不知道折光指数的情况下，这可以从涂覆量来估算。
[0041] 由于具有本发明实施方案的基础膜的结构，可以在使用具有较低耐热性的基础膜 例如聚对苯二甲酸乙二酯的情况下，有效地抑制在光辐照期间出现的在基材中的起皱、熔 化等问题，但是这并不排除使用具有较高耐热性的聚酰亚胺膜等作为基础膜10。
[0042] 在涂层12表面上形成的功能薄膜14是作为油墨层制备的，所述油墨层通过印刷 油墨复合材料形成，在油墨复合材料中，至少一种选自金、银、铜、铝、镍、钴、它们的氧化物、 石墨、石墨烯、碳纳米管、氧化锌、氧化锡、氧化铟锡以及聚硅烷的粒子作为导电粒子分散在 合适的溶剂中。请注意，导电层是通过将所述功能薄膜14(油墨层）通过光辐照进行烧结 而形成的。
[0043] 作为用于分散导电粒子的溶剂，可以使用例如羰基化合物，例如丙酮、甲基乙基 酮、环己酮、苯甲醛、辛基醛等；酯化