微图形化技术在印刷电子材料的应用研究

摘要

本论文主要进行了激光图形化技术在印刷电子材料中的应用研究。近年来，随着新型有机半导体材料的不断涌现，以低成本的印刷方式制作电子器件成为可能，诸如电子纸、柔性显示屏、柔性发光二极管等具有柔软特性的电子产品不断推出，印刷电子也被业界称为下一代半导体制造技术。其中柔性透明导电膜作为印刷电子材料的一个重要课题，得到了广泛研究，以低成本的印刷工艺生产柔性透明导电膜成为科研人员的一个目标。然而现今的印刷电子工艺，如丝网印刷、喷墨打印和凹版柔性印刷都无法同时实现高效率、低成本和高精度的印刷制作。　　 本论文将精密光刻微图形、纳米压印技术和Ag浆刮涂技术相结合，实现了由微细金属网格栅构成的柔性透明导电膜的制作。首先，对能够保证图形高精度拼接和高效率光刻的飞行频闪平铺曝光技术和Z轴校正技术进行了分析，对图形化设备的图形输入器件DMD在相干光照明下的相位调制特性进行了理论和实验研究，发现DMD的微镜偏转角误差(±1°)对图形化设备的能量利用率有很大影响。利用激光图形化设备制作了透明导电膜所需的电路图形的精密光掩模板，其线宽为2.5μm。研究了厚胶曝光工艺，采用铸模技术得到柔性PDMS压印模板，实验表明用负胶母版二次铸模得到的PDMS模板的雾度(8％)要低于正胶模板一次铸模(19％)。最后，采用紫外固化纳米压印技术在以PET为基底的UV胶上压印出沟槽图形，用Ag浆刮涂技术将纳米Ag填入沟槽中得到微细金属网格透明导电膜，其表面电阻为3Ω/□。在刮涂Ag浆的实验中，通过增加沟槽的深度和UV胶表面的亲水性，可使得更多的Ag浆刮入到沟槽内，从而提高了导电膜的导电率。　　 本论文利用纳米压印技术和Ag浆刮涂技术，实现了金属网栅柔性透明导电膜的高效率、低成本和高精度的制作，探索了印刷电子制作的基本工艺流程，为实现图形化设备在印刷电子的应用，以及为进一步研究印刷电子工艺提供了技术工艺基础。