[发明专利]一种曲面基底透明导电电路的制造方法

说明书

本发明提供了一种曲面基底透明导电电路的制造方法，对基底进行清洗预处理，在基底表面涂覆一层薄厚均匀的牺牲层溶液，并进行固化牺牲层；利用电场驱动喷射沉积3D打印机按照预设的图案形状在衬底表面打印导电电路图案，对打印好的样件进行烧结固化处理；将玻璃等衬底放置到可溶解牺牲层基底的水溶液的预定位置，使导电图案与待转印曲面局部接触形成定位点以提高转印精度，通过水溶液溶解去除牺牲层，银网格电路会在自身重力作用下转移到待转印曲面，利用曲面基底脱离水面时的水流流动，可带动网格电路沿曲面展平，取出并烘干曲面基底，在曲面基底选择性喷涂粘结剂，完成曲面基底电路的制造。本发明可以实现曲面基底高性能透明导电电路的低成本、规模化制造，还具有工艺步骤简单、环保无害、制造成本低廉的优点。

技术领域

本发明属于透明电子制造领域，具体涉及一种曲面基底透明导电电路的制造方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着电子信息技术的蓬勃发展，曲面电子在航空航天、柔性透明显示、可穿戴设备、智能窗、透明电加热、电磁屏蔽等领域扮演着越来越重要的角色，传统的电子电路板制作工艺如热转印法、感光湿膜法仅能实现2D或2.5D电路制造，制作过程需进行刻蚀等减材制造工艺，工艺流程复杂、生产设备成本高、生产过程产生的废液、废气污染环境，且电路板多为硅基材料导致其难以实现弯曲变形，与复杂的曲线表面不兼容，难以实现柔性曲面电子电路的制造。为了满足各领域对曲面电子的迫切需求，曲面电子制造技术应运而生，现有的曲面电子制造工艺主要分为两种路线：一种是通过直接打印的方式实现曲面基底的电子电路打印，如气溶胶喷射技术、3D打印直写技术、电流体动力学打印技术等；另外一种路线则是将预先制造好的电子电路，通过转印的方法转移至曲面基底，如水转印技术、热成形技术等。

气溶胶喷射技术由Optomec公司首创，可通过气动或超声波的形式将打印材料细化为气溶胶，再以气流推动打印在基材上，可实现微纳尺度材料的沉积打印。气溶胶喷射技术优点在于可以实现非接触式打印，适用于平面及柔性基底，但若要实现曲面基底的共形电路打印，需将气溶胶喷射打印装置与五轴机床结合，机械设备昂贵、单次仅能实现一种材料的打印而且制造的电子线路边缘粗糙度较差，如果曲面基底为复杂形状表面路径后处理难度大。Lewi s等人利用3D直写打印技术直接在半球表面制造出了曲面电路，3D直写打印技术可打印复杂电路，但直写效率较低，且电路的打印精度受限，难以实现高精度打印。张礼兵等人提出一种将电流体动力学喷射打印装置与五轴机床结合实现曲面电路打印的方法，但由于在打印过程中打印喷嘴与打印基底之间的距离实时变化，导致电场分布不均匀，影响打印的一致性与连续性。综上所述，通过直接打印的方式实现曲面基底制造随形电路仍存在诸多问题如：1.需要将打印装置与五轴机床相结合，导致设备成本较高；2.路径后处理难度大，难以在复杂形状表面如大曲率凹面直接打印电路；3.打印精度受限难以实现曲面基底高精度透明导电电路的制造。

第二种技术路线的典型工艺主要有热成形和水转印。热成形工艺首先通过PCB板制作工艺、激光加工等方法制造电路结构，将电路结构转移至热塑性薄膜后通过热压印的方式电路结构连同热塑性薄膜贴合至三维物体表面。这种方法难以实现电路结构与曲面的完全贴合，且热压印过程易出现电路剥落等情况，不适用于曲面基底高精度透明导电电路的制造。