微图形结构转印方法及微图形结构基板
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202011432425.1 | 申请日 | 2020-12-09 |
| 公开(公告)号 | CN112606583A | 公开(公告)日 | 2021-04-06 |
| 申请人 | 浙江清华柔性电子技术研究院; 清华大学; | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 冯雪; 傅棋琪; 邓雨平; | 第一发明人 | 冯雪 |
| 权利人 | 浙江清华柔性电子技术研究院,清华大学 | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 浙江清华柔性电子技术研究院,清华大学 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：浙江省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：浙江省嘉兴市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：浙江省嘉兴市南湖区亚太路906号17号楼; | 邮编 | 当前专利权人邮编：314006 |
| 主IPC国际分类 | B41M3/00 | 所有IPC国际分类 | B41M3/00 ; B41M5/382 ; B41M5/41 ; B41M5/44 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 上海波拓知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 林丽璀; |
| 摘要 | 本 申请 涉及一种微结构图形转印方法，包括：提供一 基板 组件，基板组件包括施主基板及可剥离地设置在施主基板一侧表面的组合体，组合体包括依次层叠的微图形结构、第一牺牲层、第二牺牲层，微图形结构位于组合体的朝向施主基板的一侧；将组合体从施主基板上剥离；将组合体的具有微图形结构的一侧贴附在受主基板的表面；除去第一牺牲层与第二牺牲层，使微图形结构转印到受主基板的表面。本申请的转印方法通过第一牺牲层与第二牺牲层的设计，既保护了微图形结构，降低了转印过程中的应 力 失配，减少剥离次数，可以实现对多种基底间、不同微图形结构高 质量 、低损失的转印，通用性好。 | ||
| 权利要求 | 1.一种微图形结构转印方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 微图形结构转印方法及微图形结构基板技术领域[0001] 本申请涉及转印技术领域，具体涉及一种微图形结构转印方法及微图形结构基板。 背景技术[0002] 转印技术具有巨大的应用潜力，目前已成为柔性电子制造的一种最常用的加工方法。转印的主要过程是：将柔性图章和施主基板表面贴合，随后柔性图章从施主基板表面剥离，当柔性图章与微图形结构之间的结合力大于微图形结构与施主基板之间的结合力时，微图形结构从施主基板表面转移到柔性图章表面；随后，将柔性图章贴合到受主基板表面，当柔性图章与微图形结构之间的结合力小于微图形结构与受主基板之间的结合力时，微图形结构柔性图章表面转移受主基板表面。转印过程中涉及多种不同界面间的吸附与脱附过程，目前，通过控制分离速度、表面改性、引入释放层等方法可以改进转印效果，但是这些方法仍存在应力失配导致微图形结构损坏、剥离次数多、通用性较差等诸多缺陷。发明内容 [0003] 针对上述技术问题，本申请提供一种微图形结构转印方法，可以降低转印过程中的应力失配，减少剥离次数，实现对多种基底间、不同微图形结构高质量、低损失的转印，通用性好。 [0004] 为解决上述技术问题，本申请提供一种微图形结构转印方法，包括： [0005] a.提供一基板组件，所述基板组件包括施主基板及可剥离地设置在所述施主基板一侧表面的组合体，所述组合体包括依次层叠的微图形结构、第一牺牲层、第二牺牲层，所述微图形结构位于所述组合体的朝向所述施主基板的一侧； [0006] b.将所述组合体从所述施主基板上剥离； [0007] c.将所述组合体的具有所述微图形结构的一侧贴附在受主基板的表面； [0008] d.除去所述第一牺牲层与所述第二牺牲层，使所述微图形结构转印到所述受主基板的表面。 [0009] 可选地，步骤a，包括： [0010] a1.在所述施主基板的一侧表面形成释放层； [0011] a2.在所述释放层上依次形成所述微图形结构及所述第一牺牲层； [0012] a3.将所述第二牺牲层贴附在所述第一牺牲层的表面，以及，处理所述释放层以降低所述施主基板与所述微图形结构之间的结合力。 [0014] 可选地，步骤a2，包括： [0015] 在所述微图形结构的表面滴涂或旋涂形成所述第一牺牲层。 [0016] 可选地，所述释放层为聚甲基丙烯酸甲酯，步骤a3，包括： [0017] 将所述第二牺牲层贴附在所述第一牺牲层的表面； [0019] 可选地，所述第一牺牲层与所述第二牺牲层为可溶性材料。 [0020] 可选地，步骤d，包括： [0021] 利用蒸气熏蒸，使所述第一牺牲层与所述第二牺牲层溶解并暴露出所述微图形结构。 [0023] 可选地，步骤b，包括： [0024] 将所述第二牺牲层、所述第一牺牲层及所述微图形结构的组合体从所述施主基板上机械剥离。 [0025] 可选地，所述第一牺牲层为聚乙烯醇，所述聚乙烯醇为低粘度型，醇解度为87.0～89.0％，黏度为4.6～5.4。 [0026] 本申请还提供一种基板结构，包括基板与微图形结构，所述微图形结构通过如上所述的方法转印至所述基板的至少一侧表面。 [0027] 本申请的微结构图形转印方法，包括：提供一基板组件，基板组件包括施主基板及可剥离地设置在施主基板一侧表面的组合体，组合体包括依次层叠的微图形结构、第一牺牲层、第二牺牲层，微图形结构位于组合体的朝向施主基板的一侧；将组合体从施主基板上剥离；将组合体的具有微图形结构的一侧贴附在受主基板的表面；除去第一牺牲层与第二牺牲层，使微图形结构转印到受主基板的表面。本申请的转印方法通过第一牺牲层与第二牺牲层的设计，既保护了微图形结构，降低了转印过程中的应力失配，减少剥离次数，可以实现对多种基底间、不同微图形结构高质量、低损失的转印，通用性好。 [0029] 图1是根据一实施例示出的微图形结构转印方法的流程示意图； [0030] 图2(a)至图2(f)是根据一实施例示出的微图形结构转印方法的工艺示意图。 具体实施方式[0032] 在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。 [0033] 虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。 [0034] 再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。 [0035] 图1是根据一实施例示出的微图形结构转印方法的流程示意图。如图1所示，本实施例的微图形结构转印方法，包括以下步骤： [0036] 步骤110，提供一基板组件，基板组件包括施主基板及可剥离地设置在施主基板一侧表面的组合体，组合体包括依次层叠的微图形结构、第一牺牲层、第二牺牲层，微图形结构位于组合体的朝向施主基板的一侧。 [0037] 可选地，提供所述基板组件的步骤，可具体包括： [0038] 在施主基板的一侧表面形成释放层； [0039] 在释放层上依次形成微图形结构及第一牺牲层； [0040] 将第二牺牲层贴附在第一牺牲层的表面，以及，处理释放层以降低施主基板与微图形结构之间的结合力。 [0041] 可选地，如图2(a)所示，先在施主基板21的一侧表面形成依次层叠的释放层22及微图形结构23，微图形结构23包括柔性衬底231与微图形电路232，微图形电路232设置在柔性衬底231的背向释放层22的一侧。接着，如图2(b)所示，在微图形电路232的表面形成第一牺牲层24。 [0042] 其中，施主基板21优选为通用的刚性基板，包括硅片、玻璃片等，用于提供一定的力学支撑。柔性衬底231为常用的高柔性弹性高分子，包括聚酰亚胺(polyimide，PI)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)，聚二甲基硅氧烷((Polydimethylsiloxane，PDMS)等。微图形结构23即需要转印的图形结构，微图形电路232如电极图形、包含微电子器件的电路图形等，微图形电路232可以通过光刻技术或者电喷印技术形成在柔性衬底231上，柔性衬底231与微图形电路232依次层叠，柔性衬底231与微图形电路232的层叠数量不限，柔性衬底231与微图形电路232的层叠结构的最底层为柔性衬底，例如可以是在施主基板21上依次层叠一层柔性衬底231与一层微图形电路232，也可以是在施主基板21上依次层叠第一层柔性衬底231、第一层微图形电路232、第二层柔性衬底 231、第二层微图形电路232，实际实现时，微图形结构23还可以包含其它结构如中间层等。 释放层22为具有弱粘附力的材料，包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、壳聚糖、金属薄膜中的至少一种。释放层22的厚度为0.5μm～1μm。 [0043] 第一牺牲层24可采用滴涂的方式形成，滴涂第一牺牲层24时没有均匀性的要求，只需第一牺牲层24可以覆盖微图形结构23使其不接触后续使用的第二牺牲层25即可，使得第一牺牲层24的制作简单易行。滴涂后放入烘箱中烘干成膜，形成具有一定可拉伸性能的薄膜，可以降低转印过程中的应力失配，防止微图形电路232损失、变皱。实际实现时，也可以通过旋涂形成第一牺牲层24，从而可以通过控制旋涂的速度和成膜温度来调控第一牺牲层24的均匀性和膜厚。第一牺牲层24为可溶性膜，可选地，第一牺牲层24为聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)、聚丙烯酸(Polyacrylic acid，PAA)中的至少一种，第一牺牲层24的厚度为100μm～300μm。优选的，第一牺牲层24为聚乙烯醇，聚乙烯醇为低粘度型，醇解度为87.0～89.0％，黏度为4.6～5.4。 [0044] 请结合图2(b)与图2(c)，可选地，释放层22可以是在将第二牺牲层25贴附在第一牺牲层24的表面之前进行去除，也可以是在将第二牺牲层25贴附在第一牺牲层24的表面之后进行去除，从而使得微图形结构23、第一牺牲层24、第二牺牲层25可以作为组合体从施主基板21上剥离。释放层22可以是部分去除也可以是全部去除，其中，在将第二牺牲层25贴附在第一牺牲层24的表面前进行去除释放层22时，只需对释放层22进行部分腐蚀除去，以确保微图形结构23不会完全脱离施主基板21，保证转印的正常进行；在将第二牺牲层25贴附在第一牺牲层24的表面之后去除释放层22时，则可以将释放层22进行全部腐蚀除去，以更好地进行剥离。 [0045] 腐蚀除去释放层22后，可以降低柔性衬底231与施主基板21之间的吸附力，也即降低施主基板,2与微图形结构23之间的结合力，有助于后续的机械剥离。可选地，释放层22为PMMA时，利用丙酮溶液腐蚀除去释放层22。例如，将器件放入丙酮溶液中浸泡5～10min，通过丙酮溶解PMMA。 [0046] 可选地，可溶性的第二牺牲层25为可溶性膜，优选为水溶性膜，例如为一般商用的水溶性胶带，可以在遇水后失去粘性。 [0047] 步骤120，将组合体从施主基板上剥离。 [0048] 请结合图2(d)，将第二牺牲层25、第一牺牲层24及微图形结构23作为组合体从施主基板21上机械剥离，使第一牺牲层24和微图形结构23一起转移到第二牺牲层25的表面。由于微图形结构23与第二牺牲层25之间设有拉伸性能较好的第一牺牲层24，且释放层22已完全腐蚀除去或部分腐蚀除去，因此，易于剥离且在剥离时可以减小应力失配，防止微图形电路232损失、变皱。 [0049] 步骤130，将组合体的具有微图形结构的一侧贴附在受主基板的表面。 [0050] 其中，第二牺牲层25、第一牺牲层24及微图形结构23的组合体借助微图形结构23与受主基板26之间的静电力、毛细力、范德华力等非共价作用力贴附在受主基板26上，受主基板26可以是刚性基板也可以是柔性基板，具体根据产品的变形特性进行选择。优选的，受主基板26为柔性基板，例如为聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)。 [0051] 步骤140，除去第一牺牲层与第二牺牲层，使微图形结构转印到受主基板的表面。 [0052] 可选地，如图2(e)所示，利用蒸气熏蒸步骤130中得到的结构，使第二牺牲层25与第一牺牲层24溶解并暴露出微图形结构23，得到如图2(f)所示的微图形结构基板，微图形结构基板包括依次设置的受主基板26、柔性衬底231与微图形电路232。 [0053] 第二牺牲层25、第一牺牲层24为水溶性材料时，将步骤130得到的结构倒置放入一培养皿中，在培养皿下方放置另一个盛有去离子水的培养皿，通过加热获得水蒸气，水蒸气首先作用在第二牺牲层25上，第二牺牲层25失去粘性后脱落或者逐步被水蒸气溶解，暴露出第一牺牲层24，随后第一牺牲层24溶解，暴露出微图形结构23。通过使用水蒸气熏蒸的方法，可以有效控制第一牺牲层24的溶解速度，避免第一牺牲层24快速溶解而导致微图形结构23脱落损坏，提高转印成功率。 [0054] 本实施例针对传统转印方法较大的应力失配导致微图形(尤其是金属图形)起皱、变形的缺点，引入了第一牺牲层作为保护层，可以降低第二牺牲层和微图形结构之间的应力失配度，减少微图形在转印过程中受到的损伤。此外，针对传统转印方法中过程复杂、通用性较差的缺点，通过双牺牲层的方法，把多个界面的剥离过程简化为可溶性第一牺牲层和第二牺牲层溶解过程，从而扩展了转印的通用性和可重复性。同时，本实施例的转印方法，不需要进行表面加工、表面化学处理，可以减少脱附剥离的次数，工艺简单，保证了转印后图形的质量和性能。 [0055] 本申请的微结构图形转印方法，包括：提供一基板组件，基板组件包括施主基板及可剥离地设置在施主基板一侧表面的组合体，组合体包括依次层叠的微图形结构、第一牺牲层、第二牺牲层，微图形结构位于组合体的朝向施主基板的一侧；将组合体从施主基板上剥离；将组合体的具有微图形结构的一侧贴附在受主基板的表面；除去第一牺牲层与第二牺牲层，使微图形结构转印到受主基板的表面。本申请的转印方法通过第一牺牲层与第二牺牲层的设计，既保护了微图形结构，降低了转印过程中的应力失配，减少剥离次数，可以实现对多种基底间、不同微图形结构高质量、低损失的转印，通用性好。 [0056] 本申请还提供一种微图形结构基板，包括基板与微图形结构，所述微图形结构通过如上所述的方法转印至所述基板的至少一侧表面，图形质量好、损失少。 [0057] 上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。 |
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