CN112312669B - 一种金属图案、金属图案的制备方法及制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属图案、金属图案的制备方法及制备装置，涉及印刷电子技术领域。该制备方法，包括：提供一复合料带；该复合料带包含低熔点金属和承载所述低熔点金属的料带基底；提供一承印基底；该承印基底的表面具有粘附低熔点金属的第一区域和不粘附低熔点金属的第二区域；将两者进行压合处理，并在两者的压合处提供一热源，使复合料带上位于压合处的低熔点金属熔化，粘附在承印基底的第一区域上；在低熔点金属再次凝固之前，分离料带和承印基底，得到附着在承印基底表面的金属图案。该制备方法中低熔点金属仅在短时间内处于熔融状态，极大的降低了低熔点金属在空气中氧化变质的程度，有效的提高了低熔点金属印制金属图案的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于印刷电子技术领域，尤其涉一种金属图案的制备方法及制备装置。
背景技术
在传统的印刷电子领域，电子电路的制备往往需要复杂的过程，例如蚀刻电路板的制备，该制备工艺不仅工序复杂、效率低，并且会伴随着有毒废液废气的产生，对环境造成污染，不适于小批量产生的制备。低熔点金属是一类熔点较低的金属或合金，可在适当的温度条件下呈现液体状态，从而达到满足浆料印刷的要求，而无需采用传统的繁琐的曝光、蚀刻工艺加工制备印刷电子，并且低熔点金属还具有良好的导电性、无毒无污染等特性，使其可以广泛的应用在日常生活领域。
目前，低熔点金属的印刷主要是通过将低熔点金属长期维持成熔融状态，然后使其附着在印刷辊或通过丝网印刷的方式将熔融状态的低熔点金属印制到承印基底上，但熔融状态的低熔点金属的金属活性较高，容易与空气中的氧分子发生反应，导致金属氧化变质的问题，影响印制品的导电性等特性。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种金属图案的制备方法,以解决现有印刷技术中长期维持低熔点金属处于熔融状态，容易导致低熔点金属氧化变质的问题。
在一些说明性实施例中，所述金属图案的制备方法，包括：提供一复合料带；该复合料带包含低熔点金属和承载所述低熔点金属的料带基底；提供一承印基底；该承印基底的表面具有粘附低熔点金属的第一区域和不粘附低熔点金属的第二区域；其中，所述料带基底对所述低熔点金属的粘附力小于所述承印基底的第一区域对所述低熔点金属的粘附力；将所述复合料带和所述承印基底进行压合处理，并在两者的压合处提供一热源，使所述复合料带上位于压合处的低熔点金属熔化，粘附在所述承印基底的第一区域上；在所述低熔点金属再次凝固之前，分离所述复合料带和所述承印基底，得到附着在所述承印基底表面的金属图案。
在一些可选地实施例中，所述承印基底的表面具有粘附低熔点金属的第一区域和不粘附低熔点金属的第二区域，具体包括：所述承印基底的表面为不粘附低熔点金属的材质，通过在所述承印基底的表面设置粘附低熔点金属的粘接图案，形成所述第一区域和所述第二区域。
在一些可选地实施例中，所述承印基底的表面具有粘附低熔点金属的第一区域和不粘附低熔点金属的第二区域，具体包括：所述承印基底的表面为粘附低熔点金属的材质，通过在所述承印基底的表面设置不粘附低熔点金属的不粘接图案，形成所述第一区域和所述第二区域。
在一些可选地实施例中，所述低熔点金属包括熔点在300℃以下的低熔点金属单质或低熔点金属合金。
在一些可选地实施例中，所述低熔点金属包括熔点范围在50℃-300℃的低熔点金属单质或低熔点金属合金。
在一些可选地实施例中，所述热源提供所述压合处的温度不低于所述低熔点金属的熔点。
在一些可选地实施例中，所述热源提供所述的压合处的温度高于所述低熔点金属的熔点20℃以上。
本发明的另一个目的在于提出一种金属图案的制备装置，以解决现有技术中存在的技术问题。
在一些说明性实施例中，该制备装置用以执行上述任一项所述的金属图案的制备方法。
在一些可选地实施例中，所述制备装置，包括：加热压辊，用以压合复合料带和承印基底，并且作为热源提供不低于低熔点金属的熔点的温度。
本发明的再一个目的在于提出一种金属图案，该金属图案可通过上述任一项所述的金属图案的制备方法获得；或者，通过上述任一项所述的金属图案的制备装置获得。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
本发明通过将低熔点金属制备成复合料带结构，然后仅在复合料带与承印基底进行压合的期间通过热源加热成熔融状态，从而可以降低该压合处的低熔点金属的一体性，在料带基底与承印基底对低熔点金属的表现不同的粘附力的情况下，可使特定位置处熔融状态下的低熔点金属与承印基底上的特定区域接触并稳固粘接，然后再在低熔点金属再次凝固之前，分离复合料带和承印基底，从而达到使低熔点金属从复合料带上转移到承印基底上的效果。该制备方法中低熔点金属仅在短时间内处于熔融状态，极大的降低了低熔点金属在空气中氧化变质的程度，有效的提高了低熔点金属印制金属图案的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例中金属图案的制备装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中金属图案的制备装置的局部放大示意图；
图3是本发明实施例中的金属图案的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。
本发明实施例中公开了一种金属图案的制备方法，如图1-3所示，图1 为本发明实施例中的金属图案的制备装置的结构示意图，图2为本发明实施例中金属图案的制备装置的局部放大示意图；图3为本发明实施例中金属图案的制备方法的流程图。结合图1-3，该金属图案的制备方法，包括：
步骤S11、提供一复合料带10；该复合料带10包含低熔点金属11和承载低熔点金属11的料带基底12；
步骤S12、提供一承印基底20；该承印基底20的表面具有粘附低熔点金属的第一区域21和不粘附低熔点金属的第二区域22；其中，料带基底 12对低熔点金属的粘附力小于承印基底20的第一区域21对低熔点金属的粘附力；
步骤S13、将复合料带10和承印基底20进行压合处理，并在两者的压合处提供一热源40，使复合料带10上位于压合处的低熔点金属熔化，并粘附在承印基底20的第一区域21上；
步骤S14、在低熔点金属再次凝固之前，分离复合料带10和承印基底20，得到附着在承印基底20表面的金属图案30。
该实施例中的金属图案30与承印基底20上的第一区域21的形状一致，可作为金属装饰品、电子电路、电子天线或其他金属图案使用。
本发明通过将低熔点金属制备成复合料带结构，然后仅在复合料带与承印基底进行压合的期间通过热源加热成熔融状态，从而可以降低该压合处的低熔点金属的一体性，在料带基底与承印基底对低熔点金属的表现不同的粘附力的情况下，可使特定位置处熔融状态下的低熔点金属与承印基底上的特定区域接触并稳固粘接，然后再在低熔点金属再次凝固之前，分离复合料带和承印基底，从而达到使低熔点金属从复合料带上转移到承印基底上的效果。该制备方法中低熔点金属仅在短时间内处于熔融状态，极大的降低了低熔点金属在空气中氧化变质的程度，有效的提高了低熔点金属印制金属图案的可靠性和稳定性。
在一些实施例中，步骤S11中所提供的复合料带10可以为双层结构，即上述的料带基底12和附着在料带基底12上的低熔点金属膜11组成，该复合料带10结构简单，容易实施制造。在其它的一些实施例中，复合料带 10也可以选用三层或三层以上结构，在此不进行限定。优选地，料带基底 12可选用柔性材质，低熔点金属膜11的厚度范围在25μm–500μm之间，该范围下低熔点金属膜可表现良好的电学性能，满足电子电路使用需求，同时在该厚度范围下可使复合料带10整体表现良好的柔软特性，可满足复合料带10的成卷要求，以便于使用卷材的复合料带10以简化制备装置的占地面积和复杂程度。
可选地，步骤S12中所提供的承印基底20的表面具有粘附低熔点金属的第一区域21和不粘附低熔点金属的第二区域22，具体包括：承印基底 20的表面为不粘附低熔点金属的材质，通过在所述承印基底的表面设置粘附低熔点金属的粘接图案作为第一区域21，而未被该粘接图案所覆盖的区域则为第二区域22。其中，该实施例中承印基底20可为打印纸、卡纸、牛皮纸、铜版纸、芳纶纸、铜箔、铁箔、聚乙烯薄膜、聚碳酸酯片、聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯片、棉布、麻布、蚕丝布、涤纶布、锦纶布、丙纶布、粘胶纤维布、无尘布、醋酸纤维布中的一种。除上述示出的基材外，承印基底20也可以选用现有技术中其它可满足该要求的基材。
该实施例中的粘接图案可通过如下油墨形成，该油墨可为水性油墨、油性自挥发油墨、加热固化油墨、紫外固化油墨、电子束固化油墨、激光固化油墨中的一种。除上述材料之外，粘接图案可以通过现有技术中的其它材料形成。
在一些实施例中，该承印基底20的表面不粘附低熔点金属可通过在承印基底20的表面整体形成不粘附低熔点金属的涂层实现，或者形成不粘附低熔点金属的复合层实现。
可选地，步骤S12中承印基底20的表面具有粘附低熔点金属的第一区域21和不粘附低熔点金属的第二区域22，具体包括：承印基底20的表面为粘附低熔点金属的材质，通过在承印基底20的表面设置不粘附低熔点金属的不粘接图案作为第二区域22，而未被该不粘接图案所覆盖的区域则为第一区域21。其中，该实施例中的承印基底20可选用聚氯乙烯基材、聚对苯二甲酸乙二醇酯基材、聚对苯二甲酸丁二醇酯基材、聚丙烯基材、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯基材、硅橡胶基材、天然橡胶基材、异戊橡胶基材、丁苯橡胶基材、顺丁橡胶基材、氯丁橡胶基材、乙丙橡胶基材、丁腈橡胶基材、硅橡胶基材、聚硫橡胶基材、玻璃基材、聚氨酯基材、亚克力基材、不锈钢基材、硅基材、尼龙布中的一种。除上述基材之外，承印基底20也可以选用现有技术中其它可满足该要求的基材。
该实施例中的不粘接图案可通过如蜡材、石墨、碳粉等材料形成，亦或者现有技术中其它可满足该要求的材料。
其中，该承印基底20的表面粘附低熔点金属可通过在承印基底20的表面整体形成粘附低熔点金属的涂层实现，或者形成不粘附低熔点金属的复合层实现。
需要说明的是，本发明实施例中的表面是否粘附低熔点金属可以通过实验进行印刷确定，也可以通过以下较为简单的方式确定：将基材倾斜放置于测试台上，基材的倾斜角度为20°，使低熔点金属液滴(体积为80μ L～120μL，以80μL为例)从一定高度(2cm～5cm，以2cm为例)滴落至基材表面上，若基材表面无低熔点金属残留，则表示基材表面不粘附低熔点金属，若基材表面有低熔点金属残留，则表示基材表面粘附低熔点金属。
可选地，本发明实施例中的低熔点金属为熔点在300℃以下的低熔点金属单质，熔点在300℃以下的低熔点合金，或者，熔点在300℃以下的共混物，共混物包括低熔点金属单质、低熔点合金和功能粉体中的至少两种，即共混物包括低熔点金属单质和低熔点合金，或者，共混物包括低熔点合金和功能粉体，或者，共混物包括低熔点金属单质和功能粉体，或者，共混物包括低熔点金属单质、低熔点合金和功能粉体。
示例性地，低熔点金属单质可以为镓单质、铟单质或者锡单质。
示例性地，低熔点合金可以为镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、铋铟锡铅合金、铋锡镉合金、铋铅锡合金、铋锡铅镉合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌合金、锡锌铜合金和锡银铜合金中的一种。
示例性地，功能粉体可以为镍单质、铁单质、钛单质、锌单质、银单质、铜单质、氧化铁、氧化铜、氧化锌、碳粉、石墨烯、碳纳米管、氧化硅、氮化硼、膨润土、高岭土中的至少一种。
优选地，本发明实施例中的低熔点金属选用室温固态的低熔点金属，熔点范围具体是指50℃-300℃。如铋基合金、锡基合金等，该类低熔点金属可在常温环境下保持良好的固体状态，在适当温度下则可呈现液体状态。
进一步的，本发明实施例中还针对金属图案的制备方法提出了一种优选实施例，该实施例中的制备方法，选用卷材的复合料带10和承印基底20，通过流水线的作业方式完成复合料带10向承印基底20上转印形成金属图案的工艺。具体地，包括：
步骤S21、提供一复合料带10和一承印基底20；其中，复合料带10 和承印基底20相对设置，复合料带10上的低熔点金属11朝向承印基底20 的表面。
步骤S22、在承印基底20上设置粘附或不粘附低熔点金属的图案，从而在承印基底20上形成第一区域21和第二区域22；其中，上述图案可通过打印、印刷、喷涂、沉积等方式形成，对此不进行限定。
步骤S23、压合复合料带10和承印基底20，并对压合处提供加热温度，使经过该位置处的低熔点金属融化，并与承印基底20上的第一区域21紧密接触；
步骤S24、分离压合复合料带10和承印基底20，使低熔点金属从复合料带10上转印至承印基底20的第一区域上，在承印基底20上形成金属图案。
优选地，本发明实施例中的热源所提供的温度高于所采用的低熔点金属的熔点20℃，以保证在满足较高印制速度的情况下，保证经过该位置处的低熔点金属可以快速的从固态转换为液态，实现低熔点金属向承印基底 20上的转移。
可选地，本发明实施例中的热源温度、复合料带10、承印基底20、压合压力大小可通过具体的材料选用和反复的试验测试获得，以得到满足本发明实施例的实施参数，对此不进行限定。
本发明实施例中的复合料带10中的料带基底12和承印基底20应根据具体选用的低熔点金属选用相应耐温材质，以避免在受热的情况下发生变形等损坏。
本发明的另一个目的在于提出一种金属图案的制备装置，以解决现有技术中存在的技术问题。该制备装置可以用以执行上述任一项所述的金属图案的制备方法。具体地，制备装置，包括：热源40，其中热源选用加热压辊结构，用以压合复合料带10和承印基底20，并且提供不低于低熔点金属的熔点的热源。该实施例中的加热压辊结构不仅可以提供复合料带10和承印基底20之间达到足够的压力和温度，还可以驱动两者以相同的速度进行移动，并且由于其所提供的温度的空间有限，在两者脱离加热压辊后，可以在周围环境温度的影响下快速的再次凝固，从而降低低熔点金属熔融状态易氧化的程度。
复合料带10和承印基底20只有在加热压辊的区域内结合，脱离加压压辊后即可分离，可通过复合料带10和承印基底20的收料辊的位置实现，亦或者通过现有技术中的其他结构实现。
本发明的再一个目的在于提出一种金属图案，该金属图案可通过上述任一项所述的金属图案的制备方法获得；或者，通过上述任一项所述的金属图案的制备装置获得。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
Claims (9)
1.一种金属图案的制备方法，其特征在于，包括：
提供一复合料带；该复合料带包含低熔点金属和承载所述低熔点金属的料带基底；其中，所述低熔点金属包括熔点在300℃以下的低熔点金属单质或低熔点金属合金；所述低熔点金属的厚度范围在25μm–500μm之间；
提供一承印基底；该承印基底的表面具有粘附熔融状态下低熔点金属的第一区域和不粘附熔融状态下低熔点金属的第二区域；
其中，所述料带基底对所述低熔点金属的粘附力小于所述承印基底的第一区域对所述低熔点金属的粘附力；
将所述复合料带和所述承印基底进行压合处理，并在两者的压合处提供一热源，使所述复合料带上位于压合处的低熔点金属熔化，粘附在所述承印基底的第一区域上；
在所述低熔点金属再次凝固之前，分离所述复合料带和所述承印基底，得到附着在所述承印基底表面的金属图案。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述承印基底的表面具有粘附低熔点金属的第一区域和不粘附低熔点金属的第二区域，具体包括：
所述承印基底的表面为不粘附低熔点金属的材质，通过在所述承印基底的表面设置粘附低熔点金属的粘接图案，形成所述第一区域和所述第二区域。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述承印基底的表面具有粘附低熔点金属的第一区域和不粘附低熔点金属的第二区域，具体包括：
所述承印基底的表面为粘附低熔点金属的材质，通过在所述承印基底的表面设置不粘附低熔点金属的不粘接图案，形成所述第一区域和所述第二区域。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低熔点金属包括熔点范围在50℃-300℃的低熔点金属单质或低熔点金属合金。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热源提供所述压合处的温度不低于所述低熔点金属的熔点。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热源提供所述的压合处的温度高于所述低熔点金属的熔点20℃以上。
7.一种金属图案的制备装置，其特征在于，该制备装置用以执行权利要求1-6中任一项所述的金属图案的制备方法。
8.根据权利要求7所述的制备装置，其特征在于，包括：加热压辊，用以压合复合料带和承印基底，并且作为热源提供不低于低熔点金属的熔点的温度。
9.一种金属图案，其特征在于，通过权利要求1-6中任一项所述的金属图案的制备方法获得；或者，通过权利要求7或8所述的金属图案的制备装置获得。
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