DE602004005592T2

DE602004005592T2 - Verfahren zur herstellung einer beschichtung mit muster

Info

Publication number: DE602004005592T2
Application number: DE602004005592T
Authority: DE
Inventors: M. Benton Saint Paul FREE; MIKHAIL L. Saint Paul PEKUROVSKY
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2024-06-08
Also published as: ATE358024T1; EP1638781B1; KR20060027363A; DE602004005592D1; BRPI0411807B1; JP5059404B2; US7175876B2; BRPI0411807A; JP2007526622A; EP1638781A1; MXPA05013862A; US20040265492A1; WO2005000593A1; KR101173314B1

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Bildung von Beschichtungen mit Mustern.
Bei vielen Anwendungen, insbesondere jenen, die Elektronik betreffen, müssen Beschichtungen mit Muster in einer oder mehreren Schichten auf einem Substrat gebildet werden. Verfügbare Verfahren zur Bildung von Mustern enthalten Maskieren des Substrats mit Band und Photoimaging. Beim Maskieren wird ein Band in einem Muster über Teilen des Substrats aufgebracht. Nach der Beschichtung des Substrats unter Verwendung jedes passenden Verfahrens (z.B. Rotationsbeschichtung) und Trocknen oder Härten der Beschichtung, kann das Band manuell entfernt werden, wobei die Beschichtung mit Muster zurückbleibt. Gelegentlich findet jedoch ein Build-up der Beschichtung oder eine Verzerrung der Kanten nahe den Mustergrenzen statt, und das Aufbringen und Entfernen des Bands kann mühsam sein. Beim Photoimaging wird ein photochemisch härtbares Polymer auf das Substrat aufgebracht, in einem Muster belichtet (zum Beispiel unter Verwendung einer teilweise transparenten und teilweise okkludierten Maske und UV-Licht oder Licht kürzerer Wellenlänge), dann (in einem Schritt der gelegentlich "Lift-off") genannt wird, unter Verwendung eines geeigneten Lösemittels von den unbelichteten Flächen entfernt. Die Wahl des geeigneten Photoimaging-Harzes kann ein wenig eingeschränkt sein, da sich viele Lösemittel zur Entfernung nachteilig auf die photochemisch gehärtete Polymerbeschichtung auswirken. Das Lösemittel zur Entfernung kann auch Umweltgefahren und andere Gefahren bergen.
Referenzen, die Beschichtungen mit Muster oder die Bildung gedruckter Schaltungen beschreiben enthalten die US-Patentschriften mit den Nummern 3,931,454, 5,121,134, 5,145,717 5,165,962, 5,658,469, 5,759,625, 6,300,042 B1, 6,329,227 B2, 6,498,114 B1 und 6,559,474 B1. Die US-Patentschrift Nr. 5,468,324 beschreibt ein Verfahren zur Datenaufzeichnung, Duplikation und Mikrostruktur-Fertigung. Die US-Patentschrift Nr. 6,352,758 B1 beschreibt einen Gegenstand mit Muster. Referenzen, die das Maskieren betreffen, enthalten die US-Patentschriften mit den Nummern 5,104,711 und 5,165,962.
Die vorliegende Erfindung stellt in einem Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstand mit Muster bereit, umfassend:

a) das Aufbringen eines Releasepolymers auf einen Abschnitt eines Substrats in einem gewünschten Muster;
b) das Aufbringen eines substratadhärenten Polymers über das Muster und über mindestens einen Abschnitt des Substrats in einer durchgängigen Schicht, die im Wesentlichen eine konstante Höhe bezogen auf das Substrat aufweist; und
c) mechanisches Entfernen des substratadhärenten Polymers von dem Muster.

Die Erfindung stellt in einem anderen Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit Muster bereit, umfassend:

a) das Aufbringen eines Releasepolymers auf einen Abschnitt eines Substrats in einem gewünschten Muster;
b) das Aufbringen einer durchgängigen Schicht eines substratadhärenten Polymers über das Muster und über mindestens einen Abschnitt des Substrats;
c) das Aufbringen eines Klebebands auf das substratadhärente Polymer; und
d) Entfernen des Klebebands und des substratadhärenten Polymers, das am Band haftet, während ein Abschnitt des substratadhärenten Polymers, das an dem Substrat haf tet, als Negativ des Musters zurückbleibt.

Die Erfindung stellt in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit Muster bereit, umfassend:

a) das Aufbringen einer Schicht eines Releasepolymers in Submikron-Dicke auf einen Abschnitt eines Substrats in einem gewünschten Muster;
b) das Aufbringen einer durchgängigen Polyimidschicht in Submikron-Dicke über das Muster und über mindestens einen Abschnitt des Substrats; und
c) das Entfernen eines Abschnitts der Polyimidschicht von dem Releasepolymer, während der Rest der Polyimidschicht, der an dem Substrat haftet, als Negativ des Musters zurückbleibt.

1 ist eine Querschnittsansicht eines Substrates, das teilweise mit einem Releasepolymer beschichtet ist.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Gegenstands aus 1, der mit einem substratadhärenten Polymer überzogen ist.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Gegenstands aus 2, der mit einem Klebeband bedeckt ist.
4 ist eine Querschnittsansicht eines Gegenstands aus 3, wenn das Klebeband abgezogen wird.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Gegenstands aus 3, nachdem das Klebeband abgezogen wurde.
6 ist eine Querschnittsansicht einer Impaktmedientechnik zum mechanischen Entfernen eines Abschnitts des substratadhärenten Polymers von dem Releasepolymer.
7 bis 11 sind Profilometerdiagramme.
Mit Verwendung des Begriffs "Polymer" beziehen wir uns auf Homopolymere und Copolymere sowie auf Homopolymere oder Copolymere, die in einem mischbaren Gemisch z.B. durch Coextrusion oder durch Reaktion, einschließlich z.B. Umesterung, gebildet werden können. Der Begriff "Copolymer" enthält sowohl statistische Copolymere als auch Blockcopolymere.
Mit Verwendung des Begriffs "Filmbildner" beziehen wir uns auf ein Material, das in einem dünnen Film (z.B. von etwa 0,05 mm) auf ein geeignetes Substrat beschichtet werden kann, um eine im Wesentlichen durchgängige Beschichtung zu bilden.
Mit Verwendung von Richtungsangaben, wie etwa "zuoberst", "auf", "oberste" und ähnlicher zur Lokalisierung verschiedener Elemente in einem Gegenstand, beziehen wir uns auf die relative Position des Elements bezogen auf einen horizontalen Träger oder eine Bezugsebene. Wir zielen nicht darauf ab, dass solche Elemente oder Gegenstände während oder nach ihrer Fertigung irgendeine bestimmte räumliche Orientierung. haben sollten.
Mit Verwendung des Begriffs "überzogen" zur Beschreibung der Position der Schicht, bezogen auf ein Substrat oder ein anderes Element (z.B. eine darunter liegende Schicht) in einem Gegenstand, beziehen wir uns auf die genannte überzogene Schicht als derjenigen, die zuoberst auf dem Substrat oder einem anderen Element, aber nicht notwendigerweise benachbart zum Substrat oder einem anderen Element liegt. Mit Verwendung des Begriffs "getrennt durch" zur Beschreibung der Position eines ersten Elements bezogen auf zwei andere Elemente, beziehen wir uns auf das erste Element als zwischen den anderen Elementen liegend, aber nicht notwendigerweise benachbart zu jedem anderen Element.
Mit Verwendung des Begriffs "Oberflächenenergie" bezogen auf ein Polymer, beziehen wir uns auf die gemessene Oberflächenenergie eines dünnen Films des Polymers, die unter Verwendung eines Kontaktwinkel-Goniometers und von zwei Testflüssigkeiten bestimmt wird, wie in D. K. Owens and R. C. Wendt, J. Appl Polym. Sci. 13, 1741 (1969) beschrieben.
Mit Verwendung des Begriffs "mechanisches Entfernen" bezogen auf eine Polymerschicht, beziehen wir uns auf Entfernungsverfahren, die auf der Adhäsion zu, der Abrasion von oder dem physikalischen Impakt (einschließlich dem Impakt eines Luftstroms, von Wasser oder einer Lösung, die Wasser enthält) auf die Polymerschicht beruhen, und die die Aufbringung eines organischen Lösemittels auf die Polymerschicht nicht erfordern (die, wenn gewünscht, aber dadurch verstärkt werden können).
In 1 weist der Gegenstand mit Muster 10 ein Glassubstrat 12 auf, das auf einem Abschnitt seiner oberen Oberfläche 13 mit Releasepolymer 14 überzogen ist. Releasepolymer 14 bildet ein Muster (nicht in 1 gezeigt) auf der oberen Oberfläche 13, das zum Beispiel Leiterzüge, elektrische Verbindungen, Elektroden oder ähnliches darstellt. Die obere Oberfläche 15 des Releasepolymers 14 weist bevorzugt eine niedrigere Oberflächenenergie auf als die obere Oberfläche 13.
2 illustriert einen Intermediärgegenstand 20, der hergestellt wurde, indem substratadhärentes Polymer 22 zuoberst auf den Gegenstand mit Muster 10 aufgebracht wurde. Das substratadhärente Polymer 22 bildet eine durchgängige Schicht zuoberst auf dem Releasepolymer 14, wobei es eine im Wesentlichen konstante Höhe h bezogen auf das Substrat 12 aufweist. Das Releasepolymer 14 weist bevorzugt eine ausreichend niedrige Oberflächenenergie auf, so dass das substratadhärente Polymer 22 möglichst eine schwache Bindung mit dem Releasepolymer 14 bildet, die unter Verwendung mechanischer Maßnahmen, die nachfolgend ausführlicher beschrieben werden, leicht wieder aufgelöst werden kann. Das substratadhärente Polymer 22 weist eine größere Adhäsion an das Substrat 12 auf als an das Releasepolymer 14.
3 illustriert einen Intermediärgegenstand 30, der hergestellt wird, indem ein Klebeband 32 zuoberst auf dem Gegenstand 20 befestigt wird. Das Klebeband 32 weist einen Träger 34 und eine Adhäsionsschicht 36 auf. Das substratadhärente Polymer 22 weist eine größere Adhäsion an die Adhäsionsschicht 36 auf als an das Releasepolymer 14, weist aber eine niedrigere Adhäsion an die Adhäsionsschicht 36 auf als an das Substrat 12.
4 illustriert ein Verfahren zum mechanischen Entfernen des substratadhärenten Polymers 22 von dem Muster zuoberst auf dem Substrat 12. Wie durch den Pfeil in 4 gezeigt, kann das Band 32 von dem Substrat 12 abgezogen werden, um das substratadhärente Polymer 42 zu entfernen, das an dem Band 32 haftet, wobei das substratadhärente Polymer 22, das an Substrat 12 in einem Negativ des Musters oder "Negativmuster" haftet, zurückbleibt. Dieser Schritt stellt den Gegenstand mit Muster 40 bereit, dessen obere Oberfläche mit einem Muster bedeckt ist, das durch Regionen gebildet wird, die mit Releasepolymer 14 bedeckt sind, und einem Negativmuster, das durch Regionen gebildet wird, die mit substratadhärentem Polymer 22 bedeckt sind.
5 illustriert einen Gegenstand mit Muster 50, der hergestellt werden kann, indem das Releasepolymer 14 unter Verwendung eines geeigneten Lösemittels weggewaschen wird. Dieser Waschschritt ist optional und wird nicht in allen Anwendungen benötigt oder gewünscht. Die obere Oberfläche von Gegenstand 50 hat ein Muster, das durch exponierte, unbedeckte Regionen (die zuvor mit Releasepolymer 14 bedeckt waren) gebildet wird, und einem Negativmuster, das von Regionen gebildet wird, die mit substratadhärentem Polymer 22 bedeckt sind.
6 illustriert ein anderes Verfahren zum mechanischen Entfernen des substratadhärenten Polymers 22 von dem Muster zuoberst auf dem Substrat 12. Dieses Verfahren kann unter Verwendung des Gegenstands 20 durchgeführt werden, der in 2 gezeigt wird. Impaktmedien 62, die durch die Öffnung 64 in einem Impaktabrasionsgerät 66 angetrieben werden, tragen den Abschnitt des substratadhärenten Polymers 22 zuoberst auf dem Releasepolymer 14 ab. Wenn gewünscht, kann eine weitere Anwendung der Impaktmedien 62 verwendet werden, um auch das Releasepolymer 14 abzutragen.
In der Erfindung können eine Reihe von Substraten genutzt werden. Geeignete Substrate enthalten, sind aber nicht beschränkt auf anorganische Substrate, wie etwa Quarz, Glas, Siliciumdioxid und andere Oxide oder Keramiken, wie etwa Aluminiumoxid, Indium-Zinnoxid, Lithiumtantalat (LiTaO₃), Lithiumniobat (LiNbO₃), Galliumarsenid (GaAs), Siliciumcarbid (SiC), Langasit (LGS), Zinkoxid (ZnO), Aluminumnitrid (AlN), Silicium (Si), Siliciumnitrid (Si₃N₄) und Bleizirconiumtitanat ("PZT"); Metalle oder Legierungen, wie etwa Aluminium, Kupfer, Gold, Silber und Stahl; Thermoplaste, wie etwa Polyester (z.B. Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalate), Polyacrylate (z.B. Polymethylmethacrylat oder "PMMA"), Poly(vinylacetat) ("PVAC"), Poly(vinylbutyral) ("PVB)", Poly(ethylacrylat) ("PEA"), Poly(diphenoxyphosphazen) ("PDPP"), Polycarbonat ("PC"), Polypropylen ("PP"), Polyethylen hoher Dichte ("HDPE"), Polyethylen niederer Dichte ("LDPE"), Polysulfon ("PS"), Polyethersulfon ("PES"), Polyurethan ("PUR"), Polyamid ("PA"), Polyvinylchlorid ("PVC"), Polyvinylidenfluorid ("PVdF"), Polystyrol und Polyethylensulfid; und duromere Kunststoffe, wie etwa Cellulosederivate, Polyamid, Polyimidbenzoxazol und Polybenzoxazol. Bevorzugt wird das Substrat besonders sorgfältig ausgewählt, so dass es einen adäquaten Adhäsionsgrad zwischen dem Substrat und dem substratadhärenten Polymer ergibt. Wenn gewünscht, kann das Substrat mit einem geeigneten Lösemittel gewaschen werden, um die Adhäsion des Releasepolymers oder des substratadhärenten Polymers oder beider zu verbessern. Das Substrat kann stattdessen oder zusätzlich dazu vorerwärmt werden, um eine solche Adhäsion zu verbessern. Bevorzugte Vorbehandlungen enthalten, sind aber nicht beschränkt auf elektrische Entladung in Gegenwart einer geeigneten reaktionsfähigen oder nicht reaktionsfähigen Atmosphäre (z.B. Plasma, Glimmentladung, Koronaentladung, dielektrische Sperrschicht-Entladung oder Atmosphärendruck-Entladung); chemische Vorbehandlung (z.B. mit einer feststoffarmen Lösung aus Polyvinylidendichlorid oder mit einer lösemittelhaltigen Mischung aus einem Polyesterharz und einem Aziridin-Vernetzer); Vorbeflammung; Ultraviolettlicht-Vorbehandlung mit oder ohne Ozonvorbehandlung; und das Inkorporieren funktioneller Polymere in das Substrat, wenn ein polymerisches Substrat verwendet wird.
Es können eine Reihe solcher Releasepolymere können verwendet werden. Bevorzugte Releasepolymere enthalten, sind aber nicht beschränkt auf Siliciumpolymere, fluorchemische Polymere und Polymere, die lange Alkylseitenketten enthalten. Geeignete Silikonpolymere enthalten Silikonpolyurethane, Silikonpolyharnstoffe, Silikonpolyurethan/harnstoffe und Silikonacrylatgepfropfte Copolymere, wie etwa jene, die in den US-Patentschriften mit den Nummern 4,728,571, 5,032,460, 5,202,190, 5,214,119, 5,290,615, 5,356,706 und 5,750,630 beschrieben sind. Geeignete fluorchemikalienenthaltende Polymere enthalten jene, die in der US-Patentschrift Nr. 3,318,852 beschrieben sind. Geeignete Polymere, die lange Alkylseitenketten enthalten, enthalten Polyvinyl-N-alkylcarbamate, wie etwa Polyvinyl-N-octadecylcarbamate und Copolymere, die höhere Alkylacrylate oder Methacrylate enthalten, wie etwa Octadecylacrylat, Stearylmethacrylat oder Behenylacrylat, z.B. jene, die in den US-Patentschriften mit den Nummern 2,532,011, 2,607,711, 3,502,497 und 4,241,198 beschrieben sind. Bei Polymeren, die lange Alkylseitenketten enthalten, enthält die Seitenkette bevorzugt etwa zwischen 16 und 22 Kohlenstoffatome. Das Releasepolymer kann Additive, wie etwa Füllstoffe, Pigmente, Benetzungsmittel, Viskositätsmodifikatoren, Stabilisatoren, Antioxidationsmittel oder Vernetzungsmittel, enthalten. Das Releasepolymer kann in situ gebildet werden, oder als vorgeformtes Polymer aufgebracht werden, das in einem geeigneten Lösemittel transportiert wird. Das Releasepolymer kann, wenn gewünscht, vernetzt sein. Wie oben festgehalten wurde, weist das Releasepolymer bevorzugt eine ausreichend niedrige Oberflächenenergie auf, so dass das substratadhärente Polymer eine möglichst schwache Bindung mit dem Releasepolymer bildet. Dies erfordert nicht, dass das Releasepolymer eine niedrigere Oberflächenenergie aufweist als das substratadhärente Polymer. Abgesehen von der Oberflächenenergie können eine Reihe anderer Faktoren den Adhäsionsgrad zwischen dem Releasepolymer und dem substratadhärenten Polymer regeln, einschließlich der jeweiligen chemischen Zusammensetzungen des Releasepolymers und des substratadhärenten Polymers und ihrer jeweiligen Oberflächentopologien. Jedoch weist das Releasepolymer bevorzugt eine Oberflächenenergie auf, die niedriger ist als die des substratadhärenten Polymers. Das Releasepolymer ist bevorzugt ein Filmbildner, der aufgebracht werden kann, um eine Beschichtung zu bilden, die, wenn sie getrock net oder gehärtet wird, eine Dicke von weniger als etwa 3 μm, stärker bevorzugt weniger als etwa 2 μm, und für einige Anwendungen bevorzugt eine Submikron-Dicke aufweisen wird. Es können eine Reihe von Beschichtungstechniken benutzt werden, um das Releasepolymer aufzubringen, einschließlich Abstreich-, Tauchbeschichtungs-Walzenbeschichtungs-, Rotationsbeschichtungs-, Spritzbeschichtungs-, Düsenbeschichtungs-, Tintenspritzbeschichtungs-, Schablonendruck- (z.B. Rota tionschablonendruck), Tiefdruck- und Flexodruckverfahren. Wenn das Releasepolymer in situ gebildet wird, können eine Reihe von Techniken benutzt werden, um das Releasepolymer zu bilden, einschließlich Wärme-, UV-, Elektronenstrahlen- oder Laserenergieexposition; chemische Zweikomponenten-Härtungssysteme; chemische Einkomponenten-Härtungssysteme, deren vorzeitige Härtung durch die Verwendung geeigneter Blocker oder Einkapselungsmaterialien vermieden wird; und anderer Techniken, die dem Fachmann bekannt sein werden.
Es können eine Reihe solcher Releasepolymere verwendet werden. Bevorzugte substratadhärente Polymere enthalten, sind aber nicht beschränkt auf PMMA, PVAC, PVB, PEA, PDPP, Fluorpolymere, Epoxidharze, Polyhexamethyldisiloxan ("HMDSO"), Polyimide und Polystyrol. Das substratadhärente Polymer kann Additive, wie etwa Füllstoffe, Pigmente, Benetzungsmittel, Viskositätsmodifikatoren, Stabilisatoren, Antioxidationsmittel oder Vernetzungsmittel, enthalten. Das substratadhärente Polymer kann in situ gebildet werden, oder als vorgeformtes Polymer aufgebracht werden, das in einem geeigneten Lösemittel transportiert wird. Das substratadhärente Polymer kann, wenn gewünscht, vernetzt sein. Jedoch weist das substratadhärente Polymer bevorzugt eine Oberflächenenergie auf, die größer ist als die des Releasepolymers. Als allgemeine Regel kann das substratadhärente Polymer bevorzugt auch eine Oberflächenenergie aufweisen, die größer ist als die des Substrats. Wenn gewünscht, kann das substratadhärente Polymer verschiedene Hilfsmittel, wie etwa Füllstoffe mit kleinen Partikeln, oberflächenaktive Stoffe, UV-Adsorber, Photoinitiatoren, Farbstoffe und Indikatoren enthalten. Das substratadhärente Polymer wird bevorzugt in einer Dicke aufgebracht, die größer ist als die des Releasepolymers, aber nicht so groß, dass es schwierig wird, das substratadhärente Polymer von dem Muster zu entfernen. Als allgemeine Regel weist die Dicke des substratadhärenten Polymers bevorzugt etwa 2 bis etwa 10 Mal die Dicke des Releasepolymers, und stärker bevorzugt etwa 3 bis etwa 7 Mal die Dicke des Releasepolymers auf. Als weitere allgemeine Regel ist das Releasepolymer bevorzugt ein Filmbildner, der in Form einer Beschichtung aufgebracht werden kann, die, wenn sie getrocknet oder gehärtet wird, eine Dicke bezogen auf das Substrat von etwa 3 μm, bis etwa 15 μm, stärker bevorzugt von etwa 3 bis etwa 10 μm, und am stärksten bevorzugt von etwa 3 bis etwa 5 μm aufweist.
Das substratadhärente Polymer wird in einer durchgängigen Schicht über dem Muster aufgebracht. Dies stellt bevorzugt eine glatte, durchgängige substratadhärente Polymerbeschichtung bereit, die eine im Wesentlichen konstante Höhe bezogen auf das Substrat aufweist. Wenn die substratadhärente Polymerbeschichtung nicht ausreichend dick ist, um das Releasepolymermuster zu bedecken, dann wird es keine durchgängige Schicht über dem Releasepolymermuster bereitstellen, das eine im Wesentlichen konstante Höhe bezogen auf das Substrat aufweist, und die eventuellen Kanten oder Rändern des Negativmusters können uneben oder auf andere Weise ungenügend definiert sein, oder das Muster kann Kantenartefakte aufweisen.
Es können eine Reihe von Beschichtungstechniken benutzt werden, um das substratadhärente Polymer aufzubringen, einschließlich jener, die oben bezogen auf das Releasepolymer erwähnt wurden. Wenn das substratadhä rente Polymer in situ gebildet wird, kann eine Reihe an Polymerisierungstechniken benutzt werden, einschließlich jener, die oben bezogen auf das Releasepolymer erwähnt wurden.
Das substratadhärente Polymer kann von dem Muster unter Verwendung einer Reihe mechanischer Verfahren entfernt werden. Geeignete mechanische Verfahren zum Entfernen enthalten, sind aber nicht beschränkt auf die Verwendung von Klebeband oder Impaktmedien, wie oben beschrieben, sowie der Verwendung von Niedrigimpakt- oder Hochimpakt-Beschichtungsentfernungshilfen, wie etwa Sandpapier, Schleifpads, Pressluft und Ultraschallhörner. Mechanische Entfernung kann die Bildung eines Musters erleichtern, das scharf definierte Kanten aufweist. Nach dem Entfernen des substratadhärenten Polymers kann das Releasepolymer zuoberst auf dem Substrat verbleiben oder kann, wenn gewünscht, auch entfernt werden, wobei ein Abschnitt des Substrats exponiert wird. Es können eine Reihe von Techniken zum Entfernen benutzt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Verwendung von Lösemitteln oder Impaktmedien, wie oben beschrieben, sowie der Verwendung anderer Beschichtungsentfernungshilfen, wie etwa jene, die gerade für das Entfernen des substratadhärenten Polymers beschrieben wurden. Wenn ein Lösemittel benutzt wird, wird die Wahl des Lösemittels zum Teil vom gewählten Releasepolymer abhängen. Als Fluorpolymere sind Hydrofluorether besonders bevorzugte Lösemittel zum Entfernen.
Die Erfindung kann verwendet werden, um eine Reihe von Gegenständen mit Muster einschließlich gedruckter Schaltungen, elektrischer Konnektoren, Informationsanzeigen, elektronischer Bauteile, Passivierungsschichten und dielektrischer Schichten herzustellen.
Die Erfindung wird ferner in den folgenden illustrativen Beispielen illustriert, in denen, wenn nichts anderes angegeben ist, alle Angaben in Gewichtsanteilen und Gewichtsprozentsätzen gemacht werden.
Beispiel 1
Unter Verwendung eines handgehaltenen Wattebausches wurden im Allgemeinen C-förmige und im Allgemeinen gerade Streifen von FLUORAD^TM FC-722 fluoraliphatischer Copolymerbeschichtung (ehemals von Dyneon LLC Oakdale, Minn. im Handel erhältlich) auf der Oberfläche eines 50 mm X 75 Glasobjektträgers gebildet. Es wurde eine schnelle Aufbringungsgeschwindigkeit benutzt, um eine Releasepolymerbeschichtung mit einer Dicke von etwa 0,1 μm zu erhalten, wie unter Verwendung eines TENCOR^TM Profilometers (im Handel erhältlich von KLA-Tencor Corporation, San Jose, Kalif.) gemessen. 7 zeigt den Profilometer-Scan. Im Querschnitt sah die Releasepolymerbeschichtung aus wie Beschichtung 14 in 1.
Unter Verwendung einer Rotationsbeschichtungsvorrichtung, die bei 6.000 U/Min. betrieben wurde, wurde Nr. PI 2579B Polyimid (im Handel erhältlich von HD Microsystems LLC, Parlin, N.J.) über das Muster und über den Rest des Substrats beschichtet, um eine Beschichtung aus substratadhärentem Polymer zu erhalten, die eine im Wesentlichen konstante Höhe von etwa 0.3 μm bezogen auf das Substrat aufwies. Im Querschnitt sah der resultierende Gegenstand aus wie Gegenstand 20 in 2. Ein Stück Scotch Transparent Tape 600 (im Handel erhältlich von 3M Company, St. Paul, Minn.) wurde zuoberst auf die Polyimidbeschichtung über dem Muster platziert und zusammengefügt, um einen Gegenstand zu bilden, dessen Querschnitt aussah wie Gegenstand 30 in 3. Das Band wurde, wie in 4 gezeigt, von dem Substrat abgezogen, wodurch das substratadhärente Polymer zuoberst von dem Releasepolymermuster entfernt wurde und einen Gegenstand mit Muster bildete, dessen Querschnitt aussah wie Gegenstand 40 in 4. 8 zeigt einen Profilometer-Scan von dem Gegenstand mit Muster. Wie in 8 gezeigt, waren die Kanten des Negativmusters scharf definiert, wobei sich der exponierte Hauptabschnitt jeder Seitenwand im Allgemeinen senkrecht zum Substrat befand, und sowohl die nominale Dicke der Releasepolymerbeschichtung als auch die nominale Dicke der Beschichtung des substratadhärenten Polymers nahe der Grenze zwischen dem Releasepolymer und dem substratadhärenten Polymer im Allgemeinen unverändert waren.
Die Fluorpolymerschicht wurde von dem Gegenstand mit Muster durch Spülen mit NOVEC^TM Engineered Fluid HFE-7200 Hydrofluorether (im Handel erhältlich von 3M Company, St. Paul, Minn.) entfernt, um einen Gegenstand mit Muster zu bilden, der im Querschnitt aussah wie Gegenstand 50 in 5. 9 zeigt einen Profilometer-Scan von dem Gegenstand mit Muster. Die Kanten des Negativmusters blieben scharf definiert, wobei der exponierte Hauptabschnitt jeder Seitenwand im Allgemeinen senkrecht zum Substrat erhalten blieb.
Beispiel 2
Unter Verwendung des allgemeinen Verfahrens aus Beispiel 1 wurde ein Fluorpolymer-Releasepolymermuster auf einem Glasobjektträger gebildet. Das Releasepolymer wurde mit einer lösemittelhaltigen Tinte überzogen, die mittels Tauchbeschichtung aufgebracht wurde, um eine 0,5 μm dicke Beschichtung aus substratadhärentem Polymer zu bilden. Ein Abschnitt des substratadhärenten Polymers wurde unter Verwendung von Band entfernt und das darunter liegende Releasepolymer wurde unter Verwendung von HFE-7200 Hydrofluorether entfernt. 10 und 11 zeigen Profilometer-Scans des Gegenstands mit Muster vor und nach dem Entfernen des Releasepolymers. Wie in 10 und 11 gezeigt, waren die Kanten des substratadhärenten Polymers scharf defi niert, wobei sich der exponierte Hauptabschnitt jeder Seitenwand im Allgemeinen senkrecht zum Substrat befand.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit Muster (10), umfassend: a) das Aufbringen eines Releasepolymers (14) auf einen Abschnitt eines Substrats (12) in einem gewünschten Muster; b) das Aufbringen eines substratadhärenten Polymers (22) über das Muster und über mindestens einen Abschnitt des Substrats (12) in einer durchgängigen Schicht, die im Wesentlichen eine konstante Höhe h bezogen auf das Substrat (12) aufweist; und c) mechanisches Entfernen des substratadhärenten Polymers (22) von dem Muster.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Releasepolymer (14) eine Oberflächenenergie aufweist, die niedriger ist, als die des substratadhärenten Polymers (22).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Releasepolymer (14) ein Fluorpolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das substratadhärente Polymer (22) ein Polyimid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Muster des Releasepolymers eine Dicke aufweist und die im Wesentlichen konstante Höhe h 2 bis 10 Mal die Dicke des Releasepolymermusters hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Releasepolymer (14) unter Verwendung von Tintenstrahl-, Düsen- oder Schablonenbeschichtungsverfahren aufge bracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das substratadhärente Polymer (22) unter Verwendung von Rotations-, Tauch-, Düsen- oder Vorhanggießbeschichtungsverfahren aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das substratadhärente Polymer von dem Muster unter Verwendung von Impaktmedien entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, nachdem das substratadhärente Polymer (22) von dem Muster entfernt ist, das Muster mindestens eine Seitenwand aufweist, deren exponierter Hauptabschnitt sich im Wesentlichen senkrecht zum Substrat (12) befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand mit Muster (10) eine gedruckte Schaltung, einen elektrischen Konnektor, eine Informationsanzeige oder ein elektronisches Bauteil umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit Muster (10), umfassend: a) das Aufbringen eines Releasepolymers (14) auf einen Abschnitt eines Substrats in einem gewünschten Muster; b) das Aufbringen einer durchgängigen Schicht eines substratadhärenten Polymers (22) über das Muster und über mindestens einen Abschnitt des Substrats (12); c) das Aufbringen eines Klebebands (32) auf das substratadhärente Polymer (22); und d) Entfernen des Klebebands (32) und des substratadhärenten Polymers (22), das am Band (32) haftet, während ein Abschnitt des substratadhärenten Polymers (22), das an dem Substrat (12) haftet, als Negativ des Musters zurückbleibt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Releasepolymer (14) eine Oberflächenenergie aufweist, die niedriger ist, als die des substratadhärenten Polymers (22).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Releasepolymer (14) ein Fluorpolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das substratadhärente Polymer (22) ein Polyimid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die durchgängige Schicht eine im Wesentlichen konstante Höhe h bezogen auf das Substrat (12.) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Releasepolymermuster eine Dicke aufweist und die im Wesentlichen konstante Höhe h 2 bis 10 Mal die Dicke des Releasepolymermusters hat.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Gegenstand mit Muster (10) eine gedruckte Schaltung, einen elektrischen Konnektor, eine Informationsanzeige oder ein elektronisches Bauteil umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit Muster (10), umfassend: a) das Aufbringen einer Schicht eines Releasepolymers (14) in Submikron-Dicke auf einen Abschnitt eines Substrats (12) in einem gewünschten Muster; b) das Aufbringen einer durchgängigen Polyimidschicht in Submikron-Dicke über das Muster und über mindestens einen Abschnitt des Substrats (12); und c) das Entfernen eines Abschnitts der Polyimid schicht von dem Releasepolymer (14), während der Rest der Polyimidschicht, der an dem Substrat (12) haftet, als Negativ des Musters zurückbleibt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Releasepolymer (14) ein Fluorpolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Dicke der Polyimidschicht 2 bis 10 Mal der Dicke der Schicht des Releasepolymers (14) entspricht.