在基底上制作印刷线路的方法
专利名称：在基底上制作印刷线路的方法
技术领域：
本发明涉及在基底上制作印刷线路的方法，其中在基底上提供一种第一固化液体的凸版图案，从侧面固定住该线路，在凸版图案内喷涂第二种液体，这时的喷嘴和基底是互相对应移动的，第二种液体有一个前置的喷涂头，在该液体固化的时候就形成印刷线路。
这种方法在早期的专利申请WO 99 20 418.8(PHN17.755)中已有叙述。
按照这种方法，该凸版图案是用光刻法刻出的。在这个过程中，整个基底上覆盖着一层感光液体层，固化后，通过蔽光框暴光和显影。第二液体通过喷墨打印方法涂敷。凸版图案可将第二液体层固定住，第二液体层的涂敷厚度高达凸版图案厚度的6倍。
该方法的缺点是包括的操作过程很多涂敷和分散液体、干燥、暴光、显影和干燥，这就使得该方法很费时间，因此也很昂贵。此外，该方法需用一个蔽光框和大量的液体，虽然所用的液体只是用在凸版图案中，但其量要大到足以覆盖整个基底，同时还要使用显影液。
该方法的另一个缺点是，如果在涂敷印刷线路之后不再使用该凸版图案了，该凸版图案是很难除去的。
本发明的目的是提供一种开头那段中所叙述的方法，通过该方法可以既容易又快地在基底上制出一种印刷线路。
按照本发明，该目的可通过如下方法达到通过喷涂具有喷涂头的第一种液体，制成凸版图案，在提供第二种液体之前，先让该液体固化。
该方法的优点在于第一种液体只涂敷在需要的地方，因此就不必使用过多的液体。该方法的另一优点在于无须使用蔽光框。凸版图案是通过控制喷嘴与基底之间的关系来形成的。
喷涂操作可以通过，例如，喷嘴来完成，该喷嘴是一种分配器，有关的液体以喷射的形式被强制向外喷射。喷涂操作也可以通过喷墨打印来完成，在该过程中，喷嘴是一个喷墨打印头，它会喷出一滴滴的有关液体并使它们附着在基底上，此后这些雾滴会分散开来，形成凸版图案或印刷线路。
由于稀释剂从液体中蒸发出来，第一种液体便会固化，通常都是这种情况，例如，当使用正性光刻胶的时候就是这样；但是，当使用负性光刻胶的时候，若有必要，可通过照射凸版图案，例如使图案暴光，引起图案中分子的交联，可得到进一步的固化。还可使用一种熔体，在附着过程中或附着之后，该熔体会由于凝结而固化。
在本发明方法的一个引人注目的实施方案中，第一种液体和第二种液体是在一次操作中涂敷的，其中，第一种液体的喷涂头有一根导线越过第二种液体的喷涂头。第一种液体喷涂头的导线能使附着的第一液体在第二液体喷涂头到达之前固化。因此可避免两种液体合并的危险。若有必要，可对基底和/或凸版图案进行加热和/或在基底上吹干燥的气体加速第一液体的固化。如果使用一种熔体，该熔体的温度通常是接近其凝固温度，以便与较冷的基底接触时发生固化。然而，若有必要，可以在附着的液体上面吹送一股气流，以增加热的消散和加速凝固作用。上述熔体可以是，例如，一种聚合化合物或一种分子量比较高的高分子化合物，例如，蜡状化合物，诸如石蜡或石蜡混合物。
在一个具体实施方案中，第一液体包含一种带有前端基和末端基的化合物，该前端基，例如通过吸附作用与基底粘合，而末端基则避开基底并排斥第二液体。该实施方案的优点是该凸版图案可以有非常小的几个nm的单分子的厚度，例如2nm单分子的厚度，因此，若有必要，在后面的阶段中，例如通过辉光放电的方法很容易就可将该凸版图案除去。尽管凸版图案的厚度很小，但是在固化后，还是可以提供很大厚度的印刷线路，例如100nm的厚度，该厚度比凸版图案的厚度大50倍。
本发明方法的优点是可以得到宽度很小，例如10μm的印刷线路，该宽度比例如100μm的宽度小，在没有凸版图案的情况下，在其上面从其它雾滴中分离出来的第二液体的雾滴会扩散到整个基底上。但是该方法可以在较小的宽度上得到较大厚度的印刷线路，其宽度比没有凸版图案的情况下所能得到的厚度要大，如果第二液体的雾滴是以尽可能大的间距附着的话，在此处该雾滴仍会合并成一种连续的印刷线路。
第一中液体可包含一种选自下列的化合物带有烷氧基甲硅烷基的化合物、带有卤化甲硅烷基的化合物和带有硫醇基的化合物。这些化合物通常通过，例如，与可能存在于基底中的羟基进行缩合反应与基底粘合。这些化合物的例子是烷氧基甲硅烷，例如那些衍生自具有12-22个，特别是16-20个碳原子的烷烃化合物，诸如三甲氧基甲硅烷基十八烷、相应的卤化甲硅烷，诸如氯化甲硅烷，例如一氯化或三氯化甲硅烷基十八烷，和相应的硫醇，诸如十八烷基硫醇[CH3(CH2)17SH]。此外，碳氟化合物的聚合物，诸如由3M生产的FC 725也可用于第一液体。
硫醇(thiols或称mercaptanes)是引人注目的，因为它们的挥发性比较大，在凸版图案制作过程中硫醇蒸汽立即会沉积在已附着的雾滴附近，这种硫醇蒸汽会阻碍附着的雾滴向侧面扩散，这种现象一般被称为自动疏远现象，因此，可以确保该图案仍是狭窄的。第一种液体可以包含一种稀释剂，诸如乙醇、庚烷和丙酮。
基底可由不同材料制成。例如，可由玻璃、硅、锗、陶瓷，诸如氧化铝或合成树脂制成。基底上可加一层涂层，例如金、银、铂、铜、铝、氧化铟锡、氧化铝锡，涂在凸版图案上和/或涂在凸版图案之间。
第二液体可以是一种导电体的溶液或分散体，例如一种金属或一种导电聚合物，诸如聚苯胺、聚-3，4-亚乙基二氧噻吩(PEDOT)或其衍生的聚合物，半导体，诸如聚亚乙烯噻吩(PPV)、聚(3-己基噻吩)和并五苯、粒度为，例如几个毫微米的硅、锗CdSe、(C6H5C2H4NH3)2SnI4，或发光物质，诸如掺以Eu的Y2O3，或场致发光物质，例如较高分子量和较低分子量有机场致发光物质。这种场致发光物质的骨架基本上可以是一种共轭骨架，诸如聚噻吩、聚亚苯基、聚亚乙烯噻吩，特别是，例如发蓝的聚(烷基)芴和/或发红、绿或黄的对聚苯乙烯。
第二种液体可包含一种稀释剂，诸如水、乙醇、氯仿、甲苯、四氢呋喃。
本方法可用于制造，例如，电子元件，诸如显示器，例如液晶显示器，例如有源矩阵液晶显示器、聚合物发光二极管。
参阅下面的实施方案以及有关的叙述，本发明各方面的内容将会更加清楚。
图中
图1是实施本方法时的基底平面图；图2是图1中II-II线所表示的基底横剖面图，该基底上方示出的是第一种液体的喷嘴；图3是图1中III-III线所表示的基底横剖面图，第二种液体的喷嘴位于基底的上方；
图4是图1中IV-IV线所表示的基底横剖面图。
如图所示，在基底10上制作印刷线路12的方法中，在基底10上提供第一固化液体1的凸版图案11，以便从侧面固定印刷线路12。在图1中，喷涂时，喷嘴22和基底10是互相对应移动的，喷嘴22(参见图3)是按箭头P所示的方向移动，在凸版图案11内提供第二种液体2。上述液体2有一个前置喷涂头32。液体2固化后形成印刷线路22。
图2示出的是用喷嘴21喷涂第一液体制成凸版图案11，该喷嘴也是以箭头P(参见图1)所指的方向与基底10作相对应的移动。第一液体有一个喷涂头31。在涂敷第二液体前，先让第一液体1固化。
图1、图2和图3共同示出，第一液体1和第二液体2是在一次操作过程中涂敷的。第一液体1的喷涂头31有一根越过第二液体2喷涂头32的导线3，该导线能确保第二液体2不会与第一液体1接触，直至第一液体至少基本上固化之后。
第一液体包含一种带有前端基和末端基的化合物，前端基与基底10相粘合，而末端基则避开基底10并排斥第二液体2。
在一个受欢迎的实施方案中，第一种液体1可包含一种选自下列的化合物带有烷氧基甲硅烷基的化合物、带有卤化甲硅烷基的化合物和带有硫醇基的化合物，更优选一种带有硫醇基的化合物。
图2和图3示出，第一液体1和第二液体2是通过喷墨打印提供。液体1和2是以雾滴形式而不是以分配器所产生的喷射形式附着的。
这些图是有关基底10、凸版图案11和印刷线路12尺寸的图形。因此，这些图并没有示出印刷线路12的厚度可能比凸版图案11的厚度大50倍。但是图3和图4则示出，当液体层2固化形成印刷线路12时，它的厚度会大大地下降，同时液体2会从凸版图案中离开。
实施例从乙烷溶液中往玻璃板的表面上涂敷几条十八烷基三氯硅烷的凸版图案，每条之间相互的距离为50微米，制成疏水的单层。固化之后，在凸版图案之间喷墨打印上可以买到的12重量％银的水溶胶，以便得到固化的银印刷线路。可以看出，与凸版图案相接触的银溶胶的接触角约为70度，而当涂敷在光秃秃的玻璃板上时，它的接触角仅为20度。虽然凸版图案只是单层，但可以防止银溶胶滴的扩展。凸版图案还可以把线路的边界弄直，没有凸版图案时，该边界是呈波纹状的。
权利要求
1.一种在基底(10)上制作印刷线路(12)的方法，其中，在基底(10)上提供第一种固化液体(1)的凸版图案(11)，以便从侧面固定印刷线路(12)，在凸版图案(11)内喷涂第二液体(2)，此时喷嘴(22)和基底(10)是互相对应移动的，第二液体(2)有一个前置喷涂头(32)，当液体(2)固化时便形成印刷线路(12)，其特征在于凸版图案(11)是通过喷涂方法提供第一液体(1)而形成的，第一液体(1)有一个喷涂头(31)，在提供第二液体(2)之前就先让液体(1)固化。
2.权利要求1的方法，其特征在于第一液体(1)和第二液体(2)是在一次操作中涂敷的，其中，第一液体(1)的喷涂头(31)有一根导管(3)越过第二液体(2)的喷涂头(32)。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于第一液体(1)包含一种带有前端基和末端基的化合物，前端基与基底(10)相粘合而末端基则避开基底(10)并排斥第二液体(2)。
4.权利要求3的方法，其特征在于第一液体(1)包含一种选自下列的化合物带有烷氧基甲硅烷基的化合物、带有卤化甲硅烷基的化合物和带有硫醇基的化合物。
5.权利要求4的方法，其特征在于第一液体(1)包含一种带有硫醇基的化合物。
6.权利要求1、2、3、4、或5的方法，其特征在于第一液体(1)和第二液体(2)是通过喷墨打印涂敷的。
全文摘要
在基底(10)上制作印刷线路(12)的方法包括两步，在第一步中，根据所须双重图案(11)的要求将第一液体(1)涂敷到基底(10)上，在第一液体固化的时候，在第二步中将第二液体(2)涂敷到双重图案(11)内，固化时便形成印刷线路(12)。双重图案(11)会从侧面固定印刷线路(12)。液体(1，2)可用分配器或喷墨打印机来涂敷。第一和第二步可在一次操作中完成，其中，第一液体(1)的涂敷面有一根导线(3)超越第二液体(2)的涂敷面。当使用的第一液体(1)含一种带有前端基和末断基的化合物，前端基与基底(10)相粘合而末端基则排斥第二液体(2)时，可以形成一种狭窄的印刷线路(12)。
文档编号H01L21/768GK1419715SQ01807002
公开日2003年5月21日 申请日期2001年12月19日 优先权日2001年1月24日
发明者M·M·J·德克雷, P·C·杜伊内维尔德, J·H·拉默斯, D·B·范达姆 申请人:皇家菲利浦电子有限公司
技术领域：
本发明涉及在基底上制作印刷线路的方法，其中在基底上提供一种第一固化液体的凸版图案，从侧面固定住该线路，在凸版图案内喷涂第二种液体，这时的喷嘴和基底是互相对应移动的，第二种液体有一个前置的喷涂头，在该液体固化的时候就形成印刷线路。
这种方法在早期的专利申请WO 99 20 418.8(PHN17.755)中已有叙述。
按照这种方法，该凸版图案是用光刻法刻出的。在这个过程中，整个基底上覆盖着一层感光液体层，固化后，通过蔽光框暴光和显影。第二液体通过喷墨打印方法涂敷。凸版图案可将第二液体层固定住，第二液体层的涂敷厚度高达凸版图案厚度的6倍。
该方法的缺点是包括的操作过程很多涂敷和分散液体、干燥、暴光、显影和干燥，这就使得该方法很费时间，因此也很昂贵。此外，该方法需用一个蔽光框和大量的液体，虽然所用的液体只是用在凸版图案中，但其量要大到足以覆盖整个基底，同时还要使用显影液。
该方法的另一个缺点是，如果在涂敷印刷线路之后不再使用该凸版图案了，该凸版图案是很难除去的。
本发明的目的是提供一种开头那段中所叙述的方法，通过该方法可以既容易又快地在基底上制出一种印刷线路。
按照本发明，该目的可通过如下方法达到通过喷涂具有喷涂头的第一种液体，制成凸版图案，在提供第二种液体之前，先让该液体固化。
该方法的优点在于第一种液体只涂敷在需要的地方，因此就不必使用过多的液体。该方法的另一优点在于无须使用蔽光框。凸版图案是通过控制喷嘴与基底之间的关系来形成的。
喷涂操作可以通过，例如，喷嘴来完成，该喷嘴是一种分配器，有关的液体以喷射的形式被强制向外喷射。喷涂操作也可以通过喷墨打印来完成，在该过程中，喷嘴是一个喷墨打印头，它会喷出一滴滴的有关液体并使它们附着在基底上，此后这些雾滴会分散开来，形成凸版图案或印刷线路。
由于稀释剂从液体中蒸发出来，第一种液体便会固化，通常都是这种情况，例如，当使用正性光刻胶的时候就是这样；但是，当使用负性光刻胶的时候，若有必要，可通过照射凸版图案，例如使图案暴光，引起图案中分子的交联，可得到进一步的固化。还可使用一种熔体，在附着过程中或附着之后，该熔体会由于凝结而固化。
在本发明方法的一个引人注目的实施方案中，第一种液体和第二种液体是在一次操作中涂敷的，其中，第一种液体的喷涂头有一根导线越过第二种液体的喷涂头。第一种液体喷涂头的导线能使附着的第一液体在第二液体喷涂头到达之前固化。因此可避免两种液体合并的危险。若有必要，可对基底和/或凸版图案进行加热和/或在基底上吹干燥的气体加速第一液体的固化。如果使用一种熔体，该熔体的温度通常是接近其凝固温度，以便与较冷的基底接触时发生固化。然而，若有必要，可以在附着的液体上面吹送一股气流，以增加热的消散和加速凝固作用。上述熔体可以是，例如，一种聚合化合物或一种分子量比较高的高分子化合物，例如，蜡状化合物，诸如石蜡或石蜡混合物。
在一个具体实施方案中，第一液体包含一种带有前端基和末端基的化合物，该前端基，例如通过吸附作用与基底粘合，而末端基则避开基底并排斥第二液体。该实施方案的优点是该凸版图案可以有非常小的几个nm的单分子的厚度，例如2nm单分子的厚度，因此，若有必要，在后面的阶段中，例如通过辉光放电的方法很容易就可将该凸版图案除去。尽管凸版图案的厚度很小，但是在固化后，还是可以提供很大厚度的印刷线路，例如100nm的厚度，该厚度比凸版图案的厚度大50倍。
本发明方法的优点是可以得到宽度很小，例如10μm的印刷线路，该宽度比例如100μm的宽度小，在没有凸版图案的情况下，在其上面从其它雾滴中分离出来的第二液体的雾滴会扩散到整个基底上。但是该方法可以在较小的宽度上得到较大厚度的印刷线路，其宽度比没有凸版图案的情况下所能得到的厚度要大，如果第二液体的雾滴是以尽可能大的间距附着的话，在此处该雾滴仍会合并成一种连续的印刷线路。
第一中液体可包含一种选自下列的化合物带有烷氧基甲硅烷基的化合物、带有卤化甲硅烷基的化合物和带有硫醇基的化合物。这些化合物通常通过，例如，与可能存在于基底中的羟基进行缩合反应与基底粘合。这些化合物的例子是烷氧基甲硅烷，例如那些衍生自具有12-22个，特别是16-20个碳原子的烷烃化合物，诸如三甲氧基甲硅烷基十八烷、相应的卤化甲硅烷，诸如氯化甲硅烷，例如一氯化或三氯化甲硅烷基十八烷，和相应的硫醇，诸如十八烷基硫醇[CH3(CH2)17SH]。此外，碳氟化合物的聚合物，诸如由3M生产的FC 725也可用于第一液体。
硫醇(thiols或称mercaptanes)是引人注目的，因为它们的挥发性比较大，在凸版图案制作过程中硫醇蒸汽立即会沉积在已附着的雾滴附近，这种硫醇蒸汽会阻碍附着的雾滴向侧面扩散，这种现象一般被称为自动疏远现象，因此，可以确保该图案仍是狭窄的。第一种液体可以包含一种稀释剂，诸如乙醇、庚烷和丙酮。
基底可由不同材料制成。例如，可由玻璃、硅、锗、陶瓷，诸如氧化铝或合成树脂制成。基底上可加一层涂层，例如金、银、铂、铜、铝、氧化铟锡、氧化铝锡，涂在凸版图案上和/或涂在凸版图案之间。
第二液体可以是一种导电体的溶液或分散体，例如一种金属或一种导电聚合物，诸如聚苯胺、聚-3，4-亚乙基二氧噻吩(PEDOT)或其衍生的聚合物，半导体，诸如聚亚乙烯噻吩(PPV)、聚(3-己基噻吩)和并五苯、粒度为，例如几个毫微米的硅、锗CdSe、(C6H5C2H4NH3)2SnI4，或发光物质，诸如掺以Eu的Y2O3，或场致发光物质，例如较高分子量和较低分子量有机场致发光物质。这种场致发光物质的骨架基本上可以是一种共轭骨架，诸如聚噻吩、聚亚苯基、聚亚乙烯噻吩，特别是，例如发蓝的聚(烷基)芴和/或发红、绿或黄的对聚苯乙烯。
第二种液体可包含一种稀释剂，诸如水、乙醇、氯仿、甲苯、四氢呋喃。
本方法可用于制造，例如，电子元件，诸如显示器，例如液晶显示器，例如有源矩阵液晶显示器、聚合物发光二极管。
参阅下面的实施方案以及有关的叙述，本发明各方面的内容将会更加清楚。
图中
图1是实施本方法时的基底平面图；图2是图1中II-II线所表示的基底横剖面图，该基底上方示出的是第一种液体的喷嘴；图3是图1中III-III线所表示的基底横剖面图，第二种液体的喷嘴位于基底的上方；
图4是图1中IV-IV线所表示的基底横剖面图。
如图所示，在基底10上制作印刷线路12的方法中，在基底10上提供第一固化液体1的凸版图案11，以便从侧面固定印刷线路12。在图1中，喷涂时，喷嘴22和基底10是互相对应移动的，喷嘴22(参见图3)是按箭头P所示的方向移动，在凸版图案11内提供第二种液体2。上述液体2有一个前置喷涂头32。液体2固化后形成印刷线路22。
图2示出的是用喷嘴21喷涂第一液体制成凸版图案11，该喷嘴也是以箭头P(参见图1)所指的方向与基底10作相对应的移动。第一液体有一个喷涂头31。在涂敷第二液体前，先让第一液体1固化。
图1、图2和图3共同示出，第一液体1和第二液体2是在一次操作过程中涂敷的。第一液体1的喷涂头31有一根越过第二液体2喷涂头32的导线3，该导线能确保第二液体2不会与第一液体1接触，直至第一液体至少基本上固化之后。
第一液体包含一种带有前端基和末端基的化合物，前端基与基底10相粘合，而末端基则避开基底10并排斥第二液体2。
在一个受欢迎的实施方案中，第一种液体1可包含一种选自下列的化合物带有烷氧基甲硅烷基的化合物、带有卤化甲硅烷基的化合物和带有硫醇基的化合物，更优选一种带有硫醇基的化合物。
图2和图3示出，第一液体1和第二液体2是通过喷墨打印提供。液体1和2是以雾滴形式而不是以分配器所产生的喷射形式附着的。
这些图是有关基底10、凸版图案11和印刷线路12尺寸的图形。因此，这些图并没有示出印刷线路12的厚度可能比凸版图案11的厚度大50倍。但是图3和图4则示出，当液体层2固化形成印刷线路12时，它的厚度会大大地下降，同时液体2会从凸版图案中离开。
实施例从乙烷溶液中往玻璃板的表面上涂敷几条十八烷基三氯硅烷的凸版图案，每条之间相互的距离为50微米，制成疏水的单层。固化之后，在凸版图案之间喷墨打印上可以买到的12重量％银的水溶胶，以便得到固化的银印刷线路。可以看出，与凸版图案相接触的银溶胶的接触角约为70度，而当涂敷在光秃秃的玻璃板上时，它的接触角仅为20度。虽然凸版图案只是单层，但可以防止银溶胶滴的扩展。凸版图案还可以把线路的边界弄直，没有凸版图案时，该边界是呈波纹状的。
权利要求
1.一种在基底(10)上制作印刷线路(12)的方法，其中，在基底(10)上提供第一种固化液体(1)的凸版图案(11)，以便从侧面固定印刷线路(12)，在凸版图案(11)内喷涂第二液体(2)，此时喷嘴(22)和基底(10)是互相对应移动的，第二液体(2)有一个前置喷涂头(32)，当液体(2)固化时便形成印刷线路(12)，其特征在于凸版图案(11)是通过喷涂方法提供第一液体(1)而形成的，第一液体(1)有一个喷涂头(31)，在提供第二液体(2)之前就先让液体(1)固化。
2.权利要求1的方法，其特征在于第一液体(1)和第二液体(2)是在一次操作中涂敷的，其中，第一液体(1)的喷涂头(31)有一根导管(3)越过第二液体(2)的喷涂头(32)。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于第一液体(1)包含一种带有前端基和末端基的化合物，前端基与基底(10)相粘合而末端基则避开基底(10)并排斥第二液体(2)。
4.权利要求3的方法，其特征在于第一液体(1)包含一种选自下列的化合物带有烷氧基甲硅烷基的化合物、带有卤化甲硅烷基的化合物和带有硫醇基的化合物。
5.权利要求4的方法，其特征在于第一液体(1)包含一种带有硫醇基的化合物。
6.权利要求1、2、3、4、或5的方法，其特征在于第一液体(1)和第二液体(2)是通过喷墨打印涂敷的。
全文摘要
在基底(10)上制作印刷线路(12)的方法包括两步，在第一步中，根据所须双重图案(11)的要求将第一液体(1)涂敷到基底(10)上，在第一液体固化的时候，在第二步中将第二液体(2)涂敷到双重图案(11)内，固化时便形成印刷线路(12)。双重图案(11)会从侧面固定印刷线路(12)。液体(1，2)可用分配器或喷墨打印机来涂敷。第一和第二步可在一次操作中完成，其中，第一液体(1)的涂敷面有一根导线(3)超越第二液体(2)的涂敷面。当使用的第一液体(1)含一种带有前端基和末断基的化合物，前端基与基底(10)相粘合而末端基则排斥第二液体(2)时，可以形成一种狭窄的印刷线路(12)。
文档编号H01L21/768GK1419715SQ01807002
公开日2003年5月21日 申请日期2001年12月19日 优先权日2001年1月24日
发明者M·M·J·德克雷, P·C·杜伊内维尔德, J·H·拉默斯, D·B·范达姆 申请人:皇家菲利浦电子有限公司
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