TW201345977A - 製備高解析傳導圖案之墨水組成物 - Google Patents

Abstract

將包括複數條線或第一天線環路陣列之圖案柔版印刷在基板之第一側上的系統及方法，其中印刷該第一天線環路陣列包括使用墨水及至少一個柔性靠模(flexomaster)。該墨水包含丙烯酸單體樹脂及催化劑，該催化劑可為有機金屬乙酸鹽或草酸鹽，濃度為自1 wt%至20 wt%。該基板可在基板之一表面上具有一圖案或者可被印刷成在基板之每一側上具有至少一個圖案的雙側基板。在無電電鍍之前，該墨水被固化以解離墨水中之催化劑，此舉可以藉由以下方式來完成：對每一側使用一固化製程、總共使用一固化製程、或者藉由對第一圖案執行部分固化並且然後固化第二圖案。

Description

製備高解析傳導圖案之墨水組成物 【相關申請案之交互參照】

本申請案主張於2012年5月11日申請之美國臨時專利申請案第61/646,032號的優先權。

本揭露內容總體上係關於高解析傳導圖案的印刷、具體係關於用於高解析傳導圖案之輥對輥製造製程。

製備可以用於電子或其他工業中之透明薄膜天線及其他傳導圖案的習知方法包括網版印刷，該網版印刷採用具有銅/銀導電膠的厚膜，產生寬(>100 μm)且高(>10 μm)的線。使用光蝕刻法及蝕刻製程以用於更薄且更窄之特徵。

在一具體實例中，一種柔版印刷RFID天線之方法包括：將第一天線環路陣列印刷在基板之第一側上，其中印刷該第一天線環路陣列包括使用墨水及第一柔性靠模(flexomaster)，其中該墨水包含丙烯酸單體樹脂及催化劑，其中該催化劑的濃度係自1 wt.%至20 wt.%，並且其中該催化劑包含複數個有機金屬顆粒；藉由解離墨水中之催化劑來固化該基板。

在一替代具體實例中，一種柔版印刷RFID天線之方法包 括：使用墨水及第一柔性靠模將第一天線環路陣列印刷在基板之第一側上；部分固化該第一天線環路陣列；使用該墨水及第二柔性靠模將第二天線環路陣列印刷在該基板之第二側上；以及完全固化該第二天線環路陣列；其中該墨水包含丙烯酸單體樹脂及催化劑，其中該催化劑的濃度低於6%，並且其中該催化劑包含複數個有機金屬顆粒。

在一具體實例中，一種印刷高解析傳導圖案之替代方法包 括：使用第一柔性靠模及包含丙烯酸單體樹脂及催化劑之墨水，使用柔版印刷方法將包括第一複數條線的第一圖案印刷在第一基板上；使用第二柔性靠模及該墨水，使用柔版印刷方法印刷包括第二複數條線的第二圖案，其中該第一複數條線中之每個線及該第二複數條線中之每個線寬1至25微米；以及固化該第一及該第二圖案。

為了詳細說明本發明之示範性具體實例，現在將參考以下附圖，其中圖1描繪了根據本揭露內容之具體實例之柔性板的等距視圖之圖解。

圖2A及2B係根據本揭露內容之具體實例的透明單及多環路RF天線之圖解。

圖3係根據本揭露內容之具體實例的將高解析圖案印刷在基板上的方法之圖解。

圖4係根據本揭露內容之具體實例的將高解析圖案印刷在基板上的方法之流程圖。

圖5係根據本揭露內容之具體實例的將高解析圖案印刷在 基板上的替代方法之流程圖。

本揭露內容係關於輥對輥印刷高解析傳導圖案之方法。該方 法通常利用用於界定圖案之聚合物墨水，該圖案隨後被無電電鍍。該聚合物墨水可為可UV固化的，它可以用作柔版製造製程之一部分。本文討論的是用於將金屬乙酸鹽顆粒直接溶解到將在印刷方法如柔版印刷中採用之聚合物樹脂墨水中的方法及系統。在某些情況下，該墨水包括呈乙酸鹽或草酸鹽形式之鈀或類似的催化劑。該聚合物墨水可為丙烯酸墨水或類似的聚合物。此外，某些墨水製劑可以包括有機金屬化合物。在某些方法中，在將有機金屬乙酸鹽顆粒及其他材料直接溶解到聚合物墨水中之過程中使用超音波攪拌以用於印刷。此等有機金屬材料在印刷後可能不適合進行無電電鍍並且可能需要例如以固化之形式進行活化。因此，藉由紫外線光、熱或其他手段來處理此等有機金屬化合物以將印刷圖案中之化合物轉化成它們的元素金屬形式，其係藉由經由曝露於紫外線輻射而解離催化化合物直到解離完成為止來實現的。無電電鍍製程可以在基於水之化學浴中進行，在該化學浴中存在基於銅(Cu)、鎳(Ni)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)或其他金屬鹽的化學品。

如本文所發現，本揭露內容之方法提供微電路系統之製作， 該微電路系統可以印刷在合適之基板的一側或兩側上，具有高均勻性、高完整性，並且印刷線之寬度低於約25微米、較佳低於5微米。另外，本發明之印刷微電路系統可以不利用化學蝕刻或其他提供潛在之污染源的燒蝕 技術來製備。

輥對輥製造製程

柔版印刷為輪轉捲筒凸版印刷之一種形式，其中凸版被安裝在例如具有雙側黏合劑之印刷滾筒上。此等凸版還可以稱為靠模板或柔性板，它們可以與快速乾燥、低黏度溶劑及自網紋或其他兩輥墨印系統進料之墨水結合使用。網紋輥可為用以向印刷板提供被量測數量之墨水的滾筒。該墨水可為例如基於水的或可紫外線(UV)固化的墨水。在一實施例中，第一輥將墨水自墨盤或計量系統轉印到計量輥或網紋輥中。當該墨水自網紋輥轉印到印版滾筒時它被計量為均勻厚度。當基板藉由輥對輥搬運系統自印版滾筒移動到壓印滾筒時，壓印滾筒向印版滾筒施加壓力，該印版滾筒將凸版上之影像轉印到基板上。在一些具體實例中，可以存在墨斗輥代替印版滾筒並且可以使用刮刀來改進墨水在整個輥上之分佈。

柔版印刷板可以由例如塑膠、橡膠或亦可被稱為UV敏感之聚合物的光聚物製成。該等板可以藉由雷射雕刻、光機械或光化學法來製作。該等板可以購買或根據已知之任何方法來製作。較佳之柔版印刷方法可被設置為堆疊之類型，其中一堆或多個堆疊之印刷站被豎直佈置在印刷機框架之兩側上，並且每個堆疊具有其本身的印版滾筒，該印版滾筒使用一種類型之墨水進行印刷並且該設置允許在基板之一側或兩側上進行印刷。在另一具體實例中，可以使用中心壓印滾筒，該中心壓印滾筒使用安裝在印刷機框架上之單一壓印滾筒。當基板進入印刷機時，它與壓印滾筒相接觸並且適當之圖案得以印刷。可替代地，可以利用內聯之柔版印刷方法，其中印刷站以水平線進行佈置並且藉由公共線軸驅動。在此實施例中， 印刷站可以聯接到固化站、切割器、折疊器或其他印刷後處理設備上。同樣可以利用柔版印刷方法之其他構型。

在一具體實例中，柔性板套管可以在例如立體(in-the-round，ITR)成像方法中使用。在ITR方法中，相比以上討論之方法，其中一平板被安裝在印刷滾筒(亦可以稱為習知印版滾筒)上，光聚物板材料在將被負載在印刷機上的套管上進行處理。柔性套管可為連續的光聚物套管，其中雷射燒蝕遮罩塗層安置在一表面上。在另一實施例中，光聚物之各個片段可以安裝在具有膠帶之底座套管上，並且然後以與以上討論的具有雷射燒蝕遮罩之套管相同的方式進行成像並且處理。柔性套管可以按照若干方式使用，例如用作安裝在承載輥之表面上的成像平板之承載輥，或者用作已經被直接雕刻(立體地)有影像之套管表面。在套管僅充當承載輥之實施例中，具有雕刻影像之印刷板可以安裝在套管上，該套管隨後被裝入到印刷站中之滾筒上。此等預安裝之板可以減少轉換時間，其歸因於套管可以在該等板已經安裝到套管上之情況下儲存。套管由各種材料，包括熱塑性複合物、熱固性複合物以及鎳製成，並且可以使用纖維來增強或不增強以抵抗開裂及***。使用併入泡沫或襯墊底座之長期的、可再使用的套管以用於非常高品質之印刷。在一些具體實例中，可以使用不具有泡沫或襯墊之一次性「薄」套管。柔版印刷方法可以使用用於墨水轉印之網紋輥作為計量墨水之手段，以使得墨水印刷出所需之具有清晰、均勻之特徵而沒有凝塊或污點的圖案。

高解析傳導圖案電路系統可以藉由輥對輥製造製程來製備。該方法可以包括活化包含在聚合物墨水中之無電電鍍催化劑。此舉可 以藉由對線寬窄至1微米之印刷圖案進行紫外線電離輻射固化或熱處理來實現。此方法利用超音波攪拌操作將金屬乙酸鹽顆粒直接溶解到丙烯酸基礎聚合物墨水中，此等墨水用於印刷多種電子應用所需之高清晰度傳導電極。該墨水製作方法可以利用超音波攪動將金屬乙酸鹽顆粒直接溶解到丙烯酸基礎聚合物墨水或其他黏著樹脂中。此等墨水係用於印刷多種電子應用所需之高清晰度傳導電極(包括RF天線結構及陣列)，以及用於觸控螢幕之微觀高解析圖案，如電容式及電阻式觸控螢幕感應器。

為了啟動該輥對輥製造製程，可以將透明的可撓性基板經由 任何已知之輥對輥搬運方法自展開之輥轉移至第一清潔站。應理解，該透明的可撓性基板之厚度可以與複數個製程參數(如線速及壓力)結合進行選擇以避免印刷製程中之過度張力導致伸長帶來的尺寸變化。可能亦要考慮溫度誘導之尺寸變化，因為任何此類溫度變化可能引起印刷尺寸之變化。

透明高解析傳導圖案之對準及印刷可能影響最終產品性 能。在此具體實例中，可以採用定位纜線來維持透明可撓性基板之對準並且引導其在第一清潔站進行第一次清潔，該第一清潔站包括用於自該透明可撓性基板移除雜質例如油或油脂的高電場臭氧產生器。該透明可撓性基板然後可以在第二清潔站經受第二次清潔，該第二清潔站可為捲筒清潔器。

在第二清潔站進行第二次清潔之後，該透明可撓性基板可以 通過第一印刷站，在此高解析傳導圖案(HRCP)得以印刷。該高解析傳導圖案在透明可撓性基板之第一表面上可以包括，例如用於觸控螢幕電路、或用於平面、偶極、透明單環路天線電路系統之電路系統的複數條線。自第一靠模板轉印到透明可撓性基板上之墨水的量可以藉由高精度計量系統 來調節，並且可視製程速度、墨水組成物以及高解析圖案(HRP)之形狀及尺寸而定。

在第一印刷站印刷之圖案可為例如單天線環路。習知地，可 能需要多個複數個固化步驟以便在圖案在第一印刷站被印刷之後、在下文所述的電鍍製程之前活化墨水。若催化劑曝光不足，則有機金屬催化劑之解離將不完全並且該電鍍製程將受損。然而，若基板曝光過度，則會使成品變脆並且損害成品之完整性，或者致使基板不適合於進一步處理。在一些具體實例中，在126 nm、172 nm或193 nm下之雷射照射可以產生類似之效果但可能不產生生成之電鍍膜的所需表面品質。

在另一具體實例中，若在第一印刷站印刷之圖案係平面、偶 極、低能見度單天線電路系統，則可以在第二印刷站在透明可撓性基板之底側上印刷第二個平面、偶極、低能見度多環路天線電路系統圖案。透明可撓性基板之底側可以穿過第二印刷站，其係藉由第二靠模板來完成的，該第二靠模板可以使用乙酸鈀墨水在透明可撓性基板之底側上印刷多環路天線電路系統。自第二靠模板轉印到透明可撓性基板之底側上的墨水之量亦可以藉由第二高精度計量系統來調節。在一些具體實例中，多個柔性板可以在第一或第二印刷站中之至少一者中使用。在彼等具體實例中，視在第一及第二印刷站印刷之圖案的形狀及幾何形狀而定，可能存在複數種墨水用於該複數個柔性板中之每個柔性板。

底側在第二印刷站印刷之後，隨後進入第二固化站。該第二 固化站可以包括如以上所述的、具有約相同的目標強度，並且在約相同的波長下之第二紫外線輻射固化。可以使用該第二固化站以使得墨水中之催 化劑不曝光不足，因為曝光不足可能妨礙電鍍製程。此外，該第二固化站可以包括第二烘箱加熱模組，該模組應用在約20℃至約85℃之溫度範圍內的熱量。

無電電鍍

印刷在基板之頂側及底側(或第一側及第二側)上的第一及第二圖案可為印刷在透明可撓性基板之頂部(第一)表面上之單環路天線電路系統及印刷在基板之底部(第二)表面上之多環路天線電路系統。在一實施例中，兩個圖案可以使用基於乙酸鈀(Pd)或其他催化劑之墨水來印刷。例如，可以使用為鈀、銠、鉑、銅或鎳之乙酸鹽或草酸鹽的其他有機金屬化合物。此墨水可以含有電鍍催化劑，該電鍍催化劑係用來界定在第一及第二印刷站印刷之傳導圖案電路系統圖案。含有兩種圖案之整個基板然後可以在電鍍站經受無電電鍍。在電鍍製程中，種子催化劑充當接受體並且使得電鍍金屬(例如，銅、鎳、鈀、鋁、銀以及金)生長為所需之厚度或厚度範圍之電鍍塗層。在一些具體實例中，有機金屬材料，如乙酸酸鈀或草酸鈀，可能不適合進行電鍍並且可能進行進一步的處理以將印刷圖案中之化合物轉化成它們的金屬形式。因為墨水之活化意味著乙酸鈀自非金屬形式解離為金屬形式，所以可進行進一步的處理。該進一步的處理可以包括藉由曝光於具有廣譜之紫外線輻射而解離化合物，所使用之波長可以維持在約365 nm至約435 nm之間。如以上所討論，若催化劑曝光不足，即，未充分解離，則無電式電鍍製程可能受損並且圖案可能不能適當地、均勻地或完全地電鍍。

視墨水之組成而定，活化製程可能不能維持圖案之完整性， 因此，印刷圖案與電鍍圖案可能不具有相同之尺寸，此問題在印刷圖案具有小尺寸之情況中會更加顯著。然而，隨後之固化製程可能不需要，條件為有機金屬化合物之濃度在1 wt.%至20 wt.%之間、較佳在1 wt.%至5 wt.%之間，並且條件為在使用有機金屬墨水時用於第一固化步驟之參數足以固化印刷圖案。應理解，固化參數可遵循基板特性，例如，若該一或多個圖案被固化得時間過長，或者若一圖案被印刷且固化並且第二個圖案被印刷且固化，則同一基板可在兩個全固化週期或製程下被固化兩次。其結果為，該基板可能變脆且/或經歷變色，並且因此可能不維持其所需之特性，如可撓性、透明度以及強度。固化時間可以視墨水之有機金屬含量(wt %)而改變。更高百分比之有機金屬化合物可以導致更強烈之固化以解離有機金屬化合物。在彼情況下，除了紫外線固化，有機金屬化合物可以藉由熱固化來解離。此解離可以在被稱為有機金屬化合物之活化之時發生。活化係有機金屬化合物(如乙酸鈀)自化合物形式解離為金屬形式，並且該金屬形式變成對於電鍍為傳導的(並且因此響應於電鍍)。應理解，即使墨水解離，解離亦在墨水之內發生，如此印刷之墨水不經歷尺寸變形，從而保持了如此印刷之圖案之尺寸及用於電鍍製程之均勻性。

在透明可撓性基板上印刷頂部圖案及(在一些情況下)底部 圖案之後，該等圖案例如天線圖案可以藉由以下方式進行電鍍：將可在第一印刷站印刷在基板之頂側上的單環路天線電路系統及在印刷站印刷在基板之底側上的多環路天線電路系統沈浸到電鍍站之含有銅或其他傳導材料之無電電鍍槽中。電鍍圖案之厚度可視電鍍溶液之溫度及捲筒之速度而定，該溫度及速度可以根據應用而改變。在電鍍站之無電電鍍不需要應用 電流並且僅電鍍含有電鍍催化劑之圖案化區域，其先前藉由電離紫外線輻射固化曝光而活化。此舉比可藉由熱手段熱固化獲得者更快。因為不存在電場，相比電鍍而言此電鍍厚度會更均勻。無電電鍍可能非常適合於具有複雜幾何形狀及/或許多特徵之部分，如印刷之透明天線圖案電路系統所表現出來之彼等者。

在無電電鍍之後，具有兩種圖案之可撓性基板可以經受洗滌 製程，該洗滌製程包括在室溫下或在更高之溫度(<70℃)下將RF天線電路系統沈浸到含有去離子水之清潔槽中。隨後可以在室溫下或在更高之溫度(<70℃)下在乾燥站藉由施用空氣將RF天線電路系統乾燥。為了保護RF天線電路系統之傳導材料免於腐蝕，可以使用鈍化站來鈍化該基板。該鈍化站可以包括噴霧或者在乾燥之後可以添加在鈍化化學品中之浸沒以防止傳導材料與環境中之污染物如水分、有機蒸汽之間的任何不希望之反應。

圖1係根據本揭露內容之具體實例的柔性靠模之等距視圖 之圖解。圖1例示出柔性靠模圖案102及106。在一具體實例中，頂部柔性靠模102被安裝在輥124上並且與印刷系統，例如計量印刷系統結合使用，以將透明單環路天線電路系統114印刷在如圖2A所繪製之可撓性基板的頂部表面上。底部柔性靠模106用來印刷透明多環路天線電路系統122，該多環路天線電路系統還可以稱為第二或底部圖案，它在透明可撓性基板之底部表面上包括複數個環路。應理解，本文中措詞「頂部」及「底部」之用途係用來反映基板之兩個不同側，並且可以與「第一」及「第二」互換使用，並且不必關於基板或最終產品之定向來使用。在一具體實例中，此電路系統122可以與以下在圖2B中討論之電路系統圖案相類似。在一具體實 例中，柔性靠模102及柔性靠模106係各自安置在不同輥上的分別圖案化之柔性坯件(flexoblank)。

在此具體實例中，輥如輥124可被串聯地佈置，其中由114 產生之第一圖案印刷在電路之頂部表面上，並且多環路天線電路系統圖案122印刷在第一圖案114相反之底部表面上。在一替代具體實例中，該等輥可經佈置以使得第一圖案及第二圖案藉由兩個不同之柔性靠模在兩個不同之輥上進行印刷，並且兩個圖案均印刷在一基板上，其中第一圖案114印刷在頂部(第一)表面上並且第二圖案122印刷在底部(第二)表面上。 雖然在本文中提供了RF天線之實施例，此方法還可以應用於觸控螢幕感應器及其中單個基板或多個基板可能印刷並且組裝之其他高解析傳導圖案的製備。在此實施例中，印刷可以作為內聯製程之一部分同時或連續地發生。 在另一實施例中，頂部圖案或底部圖案中之至少一者係藉由安置在複數個輥上之複數個柔性板形成的。發生此情況例如係因為所需之最終圖案被設計成具有不同之轉換、尺寸以及幾何形狀，該等不同之轉換、尺寸以及幾何形狀可以使得適合使用多於一種墨水，此又意味著可以使用多於一個輥。在另一實施例中，可以使用多個輥來產生一圖案，因為該圖案幾何形狀、轉換、或尺寸得以分階段地更均勻地印刷。

在透明單環路天線電路系統114及透明多環路天線電路系 統122中之印刷傳導線之高度可以從100 nm變化至微米級、達至7微米，而每對傳導線之間的距離可以從10微米變化至5 mm。如本文所使用之高度係指基板與印刷圖案之頂部之間的距離。用於產生用於頂部柔性靠模102及底部柔性靠模106的靠模之材料層之厚度可以在0.5 mm與3.00 mm之間 變化。在一些具體實例中，柔性靠模106可為在一側由可能薄至0.1 mm之金屬壁板加固的膠版柔性靠模。

圖2A及2B係根據本揭露內容之具體實例的平面偶極透明 RF天線結構之俯視圖的圖解。在圖2A中，平面偶極透明RF天線結構200可被設計成用於輻射或接收無線電磁信號，如電信應用中所需要。RF天線結構200可以包括安置在透明、可撓性基板204上之平面、偶極透明單環路矩形天線202。取決於使用者之距離，此類天線設計表現出可自約1微米變化至約30微米的傳導線寬度，其代表可對肉眼產生透明效果之尺寸範圍。 透明單環路矩形天線202之印刷微電極(一或多個線)可以表現出為約60%；並且可替代地為90%或更大之光透射效率。傳導電極可以由鍍金銅、鍍銀銅或鍍鎳銅構成，以為不需要化學蝕刻之銅的抗腐蝕性提供鈍化。

透明單環路矩形天線202上之印刷電極之電阻率可以自約 0.005微歐姆每平方變化至約500歐姆每平方，而印刷電極之長度可以自約0.01 m變化至約1 m，此視亦可自約125 KHz變化至約25 GHz之頻率範圍而定。透明RF天線結構200可以根據所需之應用表現出全向輻射圖案。RF天線之阻抗由天線之形狀、所使用之材料的類型、以及環境之變化來給定。

總體上，可以用於透明可撓性基板102之材料包括聚對苯二 甲酸乙二酯(PET)膜、聚碳酸酯以及聚合物。用於透明可撓性基板102的特別合適之材料可以包括DuPont/Teijin Melinex 454及DuPont/Teijin Melinex ST505，後者係特別設計成用於以下製程之熱穩定膜：其中涉及熱處理並且其中尺寸變化對於該製程而言係無法接受的。透明可撓性基板102可以表現出在5與500微米之間的厚度，其中較佳厚度在100微米與200微米之間。 使用輥對輥製程製備透明天線電路系統的詳細方法描繪在圖3中並且在本文中予以描述。

透明RF天線結構200可以按照電信應用所需之任何圖案幾 何形狀(或天線陣列圖案)來設計，該圖案幾何形狀可單獨調整以適應不同之頻率或通道，從而接收或發射地面廣播以及衛星廣播及無線電信號。 在其他具體實例中，透明RF天線結構200可以與反射元件一起使用以增加輻射圖案之方向性。

圖2B係根據本揭露內容之具體實例的多環路天線結構之圖 解。多環路天線結構206包括包含複數個環路210之圖案208。在一具體實例中，複數個環路還可以被稱為環路陣列，並且可將特徵描述為同心的，即使它們由一單一、連續的線形成亦如此。在一具體實例中，特徵可為矩形形狀的。在替代具體實例中，特徵可為圓形、正方形、三角形或其組合，並且不管所使用之幾何形狀或單獨線之數目，特徵可被稱為環路。圖案208可被印刷在基板204之底(第二)側上。在一替代具體實例中，圖案208可以包括連續的線。

圖3係根據本揭露內容之具體實例的用於製備高解析傳導 圖案之系統的具體實例。圖4係根據本揭露內容之具體實例的製備高解析傳導圖案之方法的流程圖。系統300(此處繪製為沿著該製程之側視圖)中之透明可撓性基板302被安置在輥對輥搬運製程中之展開的輥304上。應理解，如本文所使用之術語透明度可以指具有印刷電極之結構之代其光透射之量大於約60%，並且基板可為可用作在其上印刷積體電路系統的基體之任何材料，例如，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚碳酸酯以及聚萘二甲 酸乙二酯(PEN)。用於透明可撓性基板之材料可以包括Du Pont/Teijin Melinex 454及Du Pont/Teijin Melinex ST505，後者係特別設計成用於其中涉及熱處理之製程的熱穩定膜，此可撓性基板可以表現出在5與500微米之間的厚度、其中較佳厚度在50微米與200微米之間。在此方法中使用的機器之速度可以自約20 ft/m變化至約750 ft/m。在一些具體實例中，為約50 ft/m至約200 ft/m之速度可能為合適的。在一些具體實例中，使用對準機械308來確保基板302相對於內聯製程而適當對準。基板302可以在第一清潔站306在方塊402處進行清潔，該第一清潔站可以包括用於自透明可撓性基板移除雜質例如油或油脂的高電場臭氧產生器或電暈電漿模組。在一些具體實例中，該透明可撓性基板然後可以在第二清潔站312經受第二次清潔，該第二清潔站可為捲筒清潔器，例如黏合膠帶。然後，包括第一(頂)側及第二(底)側之基板302的第一側可以在印刷站316在方塊404處進行印刷。在第一印刷站116，高解析印刷圖案(HRP)在方塊404藉由鄰近於可紫外線固化之聚合物墨水的第一靠模板來印刷，該墨水可以具有在約200厘泊(cps)與約2000厘泊(cps)之間的黏度。在一些具體實例中，此高解析傳導圖案可以遵循傳導電極(單個環路或複數個環路)，該等傳導電極對於該圖案之複數條線中之每一個的線寬在約1微米至約30微米之間。該結構可被認為透明的，若該結構具有大於約60%至約90%之光透射率。

在第一印刷站使用之墨水可以包括摻雜有乙酸鈀之丙烯酸 單體樹脂材料。乙酸鈀的濃度例如可為丙烯酸單體樹脂之約1 wt.%至約20 wt.%之間、較佳為1 wt.%至5 wt.%，並且可以充當藉由在第一固化站318在方塊406處進行的電離輻射固化而活化的電鍍催化劑。在第一固化站318 在方塊406處進行之固化可以包括廣譜紫外線輻射固化，其中目標強度為約0.5 mW/cm²至200 mW/cm²或更高，應理解：圖4描繪了在方塊406處固化基板；並且在方塊406處之此固化可以包括使用一件設備的一種類型之固化或以多個步驟進行的、可以在各個圖案被印刷之後或在兩個圖案均被如以下更詳細地討論的印刷之後發生的多種類型之固化。UV輻射波長可以自約250 nm變化至600 nm，並且較佳地，可以在365 nm至約435 nm之間。 此UV曝光引起兩個步驟同時發生：丙烯酸樹脂之固化(聚合)及乙酸鈀到鈀金屬奈米顆粒之解離，該解離形成了用於Cu、Ni或其他金屬之無電式電鍍的種子層。在一些具體實例中，視墨水組成物及印刷圖案之尺寸而定，除了UV之外，該方法還可以由施用在約20℃至約130℃之溫度範圍內的熱量之加熱模組組成。

在一些具體實例中，第二圖案在第二印刷站324在方塊404 處印刷。該第二圖案可以在第二固化站326以與在第一固化站318處之第一固化類似的方式進行固化。該第二圖案可以印刷在第二側基板302上、或鄰近第一側上之第一圖案而印刷、或印刷在並非基板302之基板上。應理解，印刷站316及324均可以具有不同之構型。兩個圖案可以在同一時間使用印刷站316及324在方塊404處進行印刷。可替代地，在圖4中未顯示但如圖3所顯示，在第一圖案在第一印刷站316印刷並且在第一固化318固化之後，第二印刷站324印刷第二圖案。

在一具體實例中，若在316或324印刷之圖案(第一或第二 圖案，或兩者)包括不同之尺寸、躍遷以及它的幾何形狀之複雜度，則可以調整印刷方法以將一個或兩個圖案之此等方面考慮在內。在另一具體實 例中，印刷站316及324可經佈置以使得第一圖案印刷在基板302之第一表面上，並且第二圖案在內聯製程中同時或連續地產生在基板302之底側上。 在此實施例中，一基板被圖案化有兩個圖案，該兩個圖案在幾何形狀上可能不同並且可能已經以不同的墨水進行印刷。在另一具體實例中，印刷站316及324可經佈置使得：其中第一圖案印刷在基板302之第一側上，並且第二圖案鄰近第一圖案印刷在基板302之第一側上。在另一具體實例中，第一及第二印刷站316及324中之至少一者包括多於一個安置在多於一個如圖1所討論的輥上之柔性板。發生此情況例如因為所需之最終圖案被設計成具有不同之轉換、尺寸以及幾何形狀，此使得適合使用多於一種墨水，此然後又意味著可以使用多於一個輥。在另一實施例中，可以使用多個輥來產生一圖案，因為該圖案幾何形狀、躍遷或尺寸得以分階段地更均勻地印刷，或者因為每個圖案之多個輥製程可以允許內聯製程的更高運行速度。

印刷之後，例如藉由無電電鍍408對在316及324印刷之圖 案進行電鍍。電鍍站330之無電電鍍408可能非常適合於具有複雜幾何形狀及/或許多特徵之部分，如印刷之透明天線圖案電路系統所表現出來之彼等者。在電鍍站330之無電電鍍之製程中，將傳導材料如銅(Cu)安置在圖案上。在一些具體實例中，可以使用其他傳導材料，如銀(Ag)、鎳(Ni)或鋁(Al)。電鍍在介於約20℃與約90℃之間之溫度範圍下，在包含該傳導材料之流體介質中發生。在一具體實例中，相同傳導材料可以用在於316及324處印刷的圖案上，而在另一具體實例中，不同傳導材料可以用在該等圖案上。該一或多個活化圖案吸引傳導材料形成高解析傳導圖案(HRCP)。在某些情況下，該流體介質為約80℃，此例如視其中之金屬而 定。在一實施例中，銅之溫度可為自35℃至45℃，並且在另一實施例中，鎳可以在65℃至80℃之間。沈積速率可以為在每分鐘約10 nm至約200 nm之間，獲得之最終厚度為約10 nm至5000 nm(0.001微米至5微米)。在一替代實施例中，藉由電鍍獲得的最終厚度可為自約10,000 nm至100,000 nm(10微米至100微米)。圖案上之電鍍厚度還可被稱為電鍍圖案之厚度，其可能視電鍍溶液之溫度及捲筒之速度而定，該溫度及速度可以根據應用而改變。在電鍍站之無電電鍍不需要應用電流並且僅電鍍含有電鍍催化劑之圖案化區域，該電鍍催化劑先前藉由電離紫外線輻射固化曝光而活化。因為不存在電場，相比電鍍而言此電鍍厚度會更容易進行控制並且因此更均勻。

在無電電鍍之後，兩個圖案均可以在洗滌站332經受洗滌製程(還可被稱為另一清潔410)，該洗滌站可為浸漬或噴霧(未繪製出)站。浸漬洗滌站332包括在室溫下將在電鍍站330電鍍之圖案沈浸到含有水之清潔槽中。隨後，可以在室溫下，在乾燥站(未繪製出)藉由施用空氣對圖案進行乾燥412。在一些具體實例中，為了保護RF天線電路系統之傳導材料免於腐蝕，鈍化站(在圖3中未顯示)可以用來鈍化414基板並且可為在乾燥之後添加以防止傳導材料與水之間的任何不希望之反應的圖案噴霧。

圖5係根據本揭露內容之具體實例的製備高解析傳導圖案之方法的流程圖。在此具體實例中，基板在方塊502處以與圖4所描述之在方塊402處類似的方式予以清潔。應理解，圖5中之方法可以使用與在圖3所公開並且在以上所討論之設備類似的設備來執行。

第一圖案，例如第一單或多天線環路陣列，然後在方塊504 處被印刷在基板之第一側上。該第一圖案然後在方塊506處藉由例如UV固化被固化。較佳地，方塊506處之固化係為了使催化劑凝固、固化並且解離足以將第一圖案保持在基板之第一側上之適當位置而執行之部分固化，同時第二圖案在方塊508處被印刷在基板之第二側上。在一具體實例中，用於基板之完全固化範圍可被稱為UV能量，它等於功率密度乘以曝光於固化源之時間。用於完全固化之UV能量可以自1 mJ/cm²變化至1000 mJ/cm²。 部分固化可為執行了此範圍之1%至99.99%的固化，此視用於相同應用之完全固化將要測量的。在方塊508處印刷第二圖案之後，在方塊510處對第二圖案進行固化。方塊510處之固化階段可以充分足以固化第一及第二圖案，儘管應理解，不論UV固化以單個階段還是以多個階段來完成，在UV固化下墨水中之基體樹脂只能固化(解離)90%。在彼等具體實例中，該固化剩下之10%可以藉由熱固化或藉由允許UV固化之一或多個圖案在室溫下靜置18至24小時來實現。此階梯式固化可以如此使用使得基板不被過度固化，此歸因於過度固化會引起基板變脆或以另外之方式惡化，其可以引起成分失效、製程中之廢料或兩者之組合。在那個具體實例中，在固化站318處執行「光」或「幼兒(baby)」固化以將第一圖案保持在適當位置，以便第二圖案可被印刷並且然後兩個圖案均被固化以完成墨水中之催化化合物，例如有機金屬化合物之解離。固化之後，基板在方塊512處以與以上圖4所討論之在方塊408處的無電電鍍類似的方式進行電鍍。該電鍍基板然後可以在方塊514處經受另一清潔、在方塊516處經受乾燥、並且在方塊518處經受鈍化，此等方塊可以與圖4中之方塊410、412以及414相類似。

雖然已經展示並且描述本發明之示範性具體實例，但其修改 可以由一般技藝人士無須偏離本發明之精神及教義而作出。在本文中描述之具體實例及提供之實施例僅僅為示範性的，並且不旨在為限制性的。本文揭示之實施例的許多變化及修改為可能的並且在本發明的範圍之內。因此，保護範圍不受以上陳述之說明書的限制，而只受以下申請專利範圍的限制，此範圍包括申請專利範圍之主題的所有等效物。

102‧‧‧柔性靠模圖案

106‧‧‧底部柔性靠模

114‧‧‧單環路天線電路系統

122‧‧‧透明多環路天線電路系統

124‧‧‧輥

Claims (26)

1. 一種柔版印刷RFID天線之方法，其包括：將第一天線環路陣列印刷在基板之第一側上，其中印刷該第一天線環路陣列包括使用墨水及第一柔性靠模，其中該墨水包含丙烯酸單體樹脂及催化劑，其中該催化劑之濃度係自1 wt.%至20 wt.%，並且其中該催化劑包含複數個有機金屬顆粒；藉由解離該墨水中之該催化劑來固化該基板。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包括將第二天線環路陣列印刷在該基板之第二側上，其中印刷該第二天線環路陣列包括使用該墨水及第二柔性靠模。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一天線環路陣列包括單個天線環路，並且其中該第二天線環路陣列包括複數個天線環路。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該複數個有機金屬顆粒之直徑係在10至500 nm之間。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該催化劑之濃度係在1wt.%至5wt %之間。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該複數個有機金屬顆粒係有機金屬乙酸鹽，該有機金屬乙酸鹽包括以下各項中之一者：乙酸鈀、乙酸銠、乙酸鉑、乙酸銅、乙酸鎳或其組合。
7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該複數個有機金屬顆粒係有機金屬草酸鹽，該有機金屬草酸鹽包括以下各項中之一者：草酸鈀、草酸銠、草酸鉑、草酸銅、草酸鎳或其組合。
8. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包括使用無電電鍍來電鍍該基板，其中傳導材料被放置在該第一天線環路陣列及該第二天線環路陣列上。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該傳導材料包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、鈀(Pd)或合金及其組合。
10. 如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包括同時固化該第一天線環路陣列及該第二天線環路陣列。
11. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該第一天線環路陣列及該第二天線環路陣列係同時印刷的。
12. 一種柔版印刷RFID天線之方法，其包括：使用墨水及第一柔性靠模將第一天線環路陣列印刷在基板之第一側上；部分固化該第一天線環路陣列；使用該墨水及第二柔性靠模將第二天線環路陣列印刷在該基板之第二側上；以及完全固化該第二天線環路陣列；其中該墨水包含丙烯酸單體樹脂及催化劑，其中該催化劑之濃度低於6%，並且其中該催化劑包含複數個有機金屬顆粒。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該複數個有機金屬顆粒之每一種顆粒之直徑係在10 nm至500 nm之間。
14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該複數個有機金屬顆粒係乙酸鹽並且係以下各項中之一者：乙酸鈀、乙酸銠、乙酸鉑、乙酸銅、乙酸 鎳或其組合。
15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該複數個有機金屬顆粒係草酸鹽並且係以下各項中之一者：草酸鈀、草酸銠、草酸鉑、草酸銅、草酸鎳或其組合。
16. 如申請專利範圍第12項之方法，其進一步包括藉由使用無電電鍍來電鍍該基板，其中傳導材料被放置在該第一印刷圖案及該第二印刷圖案上，並且其中該傳導材料包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、鈀(Pd)或合金及其組合。
17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該第一及該第二天線環路陣列在電鍍之後具有的電阻率係0.005微歐姆每平方至約500歐姆每平方。
18. 一種印刷高解析傳導圖案之方法，其包括：使用第一柔性靠模及包含丙烯酸單體樹脂及催化劑的墨水將包括第一複數條線的第一圖案柔版印刷在第一基板上；使用第二柔性靠模及該墨水柔版印刷包括第二複數條線之第二圖案，其中該第一複數條線之每個線及該第二複數條線之每個線寬1至25微米；以及固化該第一及該第二圖案。
19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該第一及該第二圖案在固化之後具有的電阻率係0.005微歐姆每平方至約500歐姆每平方。
20. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該催化劑係以下各項中之一者：鈀、銅、有機金屬乙酸鹽、有機金屬草酸鹽或其組合。
21. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該催化劑在該墨水中之濃度係在 1 wt %至20 wt %之間。
22. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該催化劑在該墨水中之濃度係在1 wt %至5 wt %之間。
23. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該催化劑係有機金屬草酸鹽，並且該有機金屬草酸鹽係以下各項中之一者：草酸鈀、草酸銠、草酸鉑、草酸銅、草酸鎳或其組合。
24. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該催化劑係有機金屬乙酸鹽，並且該有機金屬乙酸鹽係以下各項中之一者：乙酸鈀、乙酸銠、乙酸鉑、乙酸銅、乙酸鎳或其組合。
25. 如申請專利範圍第18項之方法，其進一步包括藉由將傳導材料沈積在該第一印刷圖案及該第二印刷圖案上來進行無電電鍍，其中該傳導材料包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、鈀(Pd)或合金及其組合。
26. 如申請專利範圍第18項之方法，其中柔版印刷該第二圖案包括將該第二圖案柔版印刷在以下之一者上：第二基板、與該第一基板上之該第一圖案相反之一側、或該第一基板上之該第一圖案附近。