使用轉(zhuǎn)印膜的三維襯底成像的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及使用轉(zhuǎn)印膜通過光化輻射可固化抗蝕劑組合物的噴墨印刷在三維襯 底上形成圖像。更特別地，本發(fā)明涉及使用轉(zhuǎn)印膜通過光化輻射可固化抗蝕劑組合物的噴 墨印刷在三維襯底上形成圖像，其為有效的且其中所述圖像具有改善的分辨率。
【背景技術(shù)】
[0002] -些襯底具有三維表面，在其上成像是具有挑戰(zhàn)性的。例如，在凹版印刷工業(yè)中使 用了一種獨(dú)特的成像載體，其通常由鋼或鋁基滾筒制成。所述滾筒用銅電鍍，并且接著化學(xué) 刻蝕或電機(jī)械雕刻，這樣印刷區(qū)域低于滾筒的表面。在成像區(qū)域中，有數(shù)千個(gè)待刻蝕或待雕 刻到滾筒內(nèi)的微尺寸單元。
[0003] 在化學(xué)刻蝕工藝中，滾筒被光致抗蝕劑的光敏乳劑覆蓋。感光藝術(shù)作品膜被放置 成直接接觸光致抗蝕劑層。光致抗蝕劑接著用穿過感光膜的紫外光曝光。滾筒接著用水或 水基化學(xué)試劑顯影，沖洗表面以去除未曝光的材料，留下剛性的輪廓鮮明的抗蝕劑。單元整 齊地顯影并且在抗蝕劑被清除處留下露出的銅金屬。下一步驟是化學(xué)刻蝕工藝以刻蝕掉露 出的銅。雖然該工藝被廣泛地用于成像凹版滾筒，但它是繁瑣、昂貴且浪費(fèi)材料的。
[0004] 另一工藝，電機(jī)械雕刻，目前是非常普遍的。切割單元的物理工藝在特制的金屬車 床上進(jìn)行，其被設(shè)計(jì)為以均一的方式將非常小的鉆石形孔的固定圖案切割進(jìn)入銅滾筒內(nèi)。 雕刻頭控制單元的圖案和單元的尺寸。雕刻機(jī)的床上的高質(zhì)量軸承和特有的驅(qū)動(dòng)機(jī)械控制 滾筒的旋轉(zhuǎn)和雕刻頭底座的橫向動(dòng)作的統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)。然而，使用這項(xiàng)工藝的對(duì)滾筒的處理時(shí) 間可以持續(xù)數(shù)天，取決于滾筒尺寸和單元尺寸的結(jié)合。
[0005] 激光雕刻是用于對(duì)滾筒成像的另一張方法，其中計(jì)算機(jī)控制的激光，其像電機(jī)械 方法一樣，切割具有不同深度和尺寸的單元。原型被掃描入計(jì)算機(jī)，確定了不同的圖像密 度，并且激光刻蝕滾筒。該方法的局限在于成像中銅的高的光反射性和工藝的復(fù)雜性。
[0006] 過去，印刷技術(shù)也已經(jīng)就在三維（3D)物體如滾筒上形成圖像進(jìn)行了設(shè)想并付諸 實(shí)踐。這些印刷方法中，噴墨印刷是優(yōu)選的，由于其高速印刷周轉(zhuǎn)和很少的浪費(fèi)產(chǎn)生。在過 去的使用噴墨印刷的用于在滾筒物體上形成圖案的兩種通用方法是直接印刷方法和轉(zhuǎn)印 方法。
[0007] 在直接印刷方法中，在3D或滾筒物體上的噴墨印刷可以通過移動(dòng)印刷頭或物體 實(shí)施；然而，固定的印刷頭設(shè)計(jì)限制了便利地在印刷頭下移動(dòng)的物體的尺寸和形狀。在印刷 頭移動(dòng)的情況下，印刷頭需要在物體上方移動(dòng)，或物體在印刷頭下方，這樣的隨著物體形狀 的路徑勾畫出輪廓。這里的挑戰(zhàn)是找出準(zhǔn)確的機(jī)器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其可以充分準(zhǔn)確和可重復(fù)地 移動(dòng)印刷頭，使得圖像或多點(diǎn)即印刷條被對(duì)齊。多數(shù)機(jī)器系統(tǒng)限定了它們可以在三維中移 動(dòng)到某個(gè)確定的點(diǎn)的準(zhǔn)確度，而不是追隨需要印刷的路徑的準(zhǔn)確度和均勻度。
[0008] 在轉(zhuǎn)印方法中圖像被印刷在中間介質(zhì)例如紙上，且接著用熱、壓力和/或通過使 用剝離層被轉(zhuǎn)印到最終的襯底上。圖像轉(zhuǎn)印紙放在滾筒物體上，圖像面朝下。接著，紙的背 面被烙鐵加熱或按壓以將圖像從紙上釋放到滾筒（cylinder)上。在將圖像完全轉(zhuǎn)移到滾 筒上之后，紙被移走。一些情況下，稱為剝離層的額外的涂層被涂覆，這樣它們可以容易地 剝離，在最終襯底上留下圖像。這種方法的弱點(diǎn)是在墨上的熱和壓力的使用影響圖像的分 辨率。
[0009] 雖然已經(jīng)有了很多在三維物體上形成圖像的工藝，仍然需要一種方法，其可以基 本上減少或消除三維物體上形成圖案的上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 一種方法包括：選擇性地將包括一種或多種蠟，一種或多種不含酸基的丙烯酸酯 官能單體和一種或多種自由基引發(fā)劑的抗蝕劑組合物噴墨到鄰近光化輻射透明柔性膜的 第一表面；將帶有抗蝕劑組合物的光化輻射透明柔性膜施加到三維襯底的表面，帶有抗蝕 劑組合物的光化輻射透明柔性膜的第一表面鄰近三維襯底的表面，并且光化輻射透明柔性 膜跟隨三維襯底的表面的輪廓（contours);向與帶有抗蝕劑組合物的第一表面對(duì)立的光 化輻射透明柔性膜的第二表面上施加光化輻射，以固化抗蝕劑組合物；和將光化輻射透明 柔性膜從固化的抗蝕劑組合物上分離，固化的組合物粘附到三維襯底的表面上。
[0011] 所述方法能夠通過光化輻射在三維襯底上形成圖案，相比許多用于三維襯底成像 中的傳統(tǒng)成像方法具有改善的分辨率和速度。相應(yīng)的，襯底上的特征會(huì)更精細(xì)、細(xì)小和在數(shù) 量上增加。這對(duì)于許多使用噴墨成像形成增強(qiáng)最小化的表面特征的工業(yè)來說是非常理想 的?；旧纤械目刮g劑組合物從光化輻射透明柔性膜上剝離到三維襯底的表面上，而沒 有使用會(huì)使圖像變形的熱和/或過壓或在光化輻射透明柔性膜上使用脫模劑。所述方法相 比許多傳統(tǒng)方法提供了更有效的三維襯底成像，這是由于減少了工藝步驟和使用的設(shè)備。 所述方法可以用于電子設(shè)備的部件例如印刷電子線路板和引線框、光電設(shè)備、光伏電池設(shè) 備，和用于零件的金屬拋光和精密模具。
【附圖說明】
[0012] 附圖為將選擇性施加的噴墨圖像從光化輻射透明柔性膜轉(zhuǎn)印到三維彎曲襯底的 方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 如在該說明書全文中使用的，以下縮寫符號(hào)具有以下含義，除非上下文中另有指 示：°C=攝氏度；g =克；L =升；mL =毫升；cm =厘米；y = ym =微米；dm =分米；m = 米;W =瓦特=安培X伏特；mj =毫焦耳;A/dm2 =安培/平方分米；DI =去離子的；wt% =重量百分比；cP =厘泊；UV =紫外；rpm =轉(zhuǎn)/分；2. 54cm = 1英寸；PCB =印刷電路板 或印刷線路板；3D =三維；K0H =氫氧化鉀；ASTM =美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法；kV =千伏；和psi =鎊/英寸2= 〇. 06805大氣壓=1. 01325X 10 6達(dá)因/厘米2。
[0014]"光化輻射"是指可以產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)的電磁輻射。"粘度"=內(nèi)部流體摩擦或者 流體的剪切應(yīng)力與流體剪切速度的比例。"酸值或酸數(shù)"=中和1克游離酸所需要的氫氧化 鉀的毫克數(shù)，和測(cè)量物質(zhì)中存在的游離酸所需的氫氧化鉀的毫克數(shù)。"部分（moiety)"的意 思是分子中的原子的特定基團(tuán)。"鄰近"的意思是靠近或接觸；所有的百分比都是重量比，除 非另有說明。所有數(shù)字范圍在任一等級(jí)都是可包含的和可任意順序組合的，除非是邏輯上 該數(shù)值范圍被限制為加起來到100%。
[0015] 抗蝕劑組合物包括一種或多種蠟，一種或多種不含酸基的丙烯酸酯官能單體和一 種或多種自由基引發(fā)劑，其被選擇性地通過噴墨施加到光化輻射透明柔性膜的一側(cè)。透明 柔性膜在噴墨過程中是平坦的。帶有噴墨好的抗蝕劑組合物的柔性膜接著被施加到三維 襯底的表面，使得包含抗蝕劑組合物的膜一側(cè)鄰近三維襯底的表面且抗蝕劑組合物接觸襯 底的表面，柔性膜和抗蝕劑組合物跟隨襯底的輪廓。光化輻射被施加到柔性膜的不帶有抗 蝕劑組合物的側(cè)面上，且抗蝕劑組合物固化并粘附到襯底的表面上。膜被去除并且固化的 抗蝕劑組合物保留在三維襯底的表面上?；旧纤械目刮g劑組合物都被轉(zhuǎn)移到三維襯 底的表面上。光化輻射透明柔性膜和可固化的抗蝕劑組合物的結(jié)合允許抗蝕劑快速的施加 到三維襯底上，固化并在三維襯底上形成圖案，圖案形成了與三維襯底的輪廓的緊密接觸。 因此，襯底可以為多種形狀和尺寸，其包括但不限于：通常的彎曲物體，滾筒，實(shí)心的和空心 的，圓錐，三角形物體，橢圓如球體，多面物體和其他不規(guī)則形狀物體。另外，三維襯底的表 面可以具有不規(guī)則表面，當(dāng)使用許多傳統(tǒng)方法時(shí)，這會(huì)損害圖案結(jié)構(gòu)，例如圖案的連續(xù)性。 膜的柔性和透明以及抗蝕劑的附著特性的結(jié)合使得能夠在不規(guī)則表面上形成連續(xù)的圖案， 其跟隨（follow)表面的輪廓并減少了圖案破裂的可能性。因此所述方法對(duì)于在不規(guī)則形 狀的襯底上形成電子設(shè)備的電流圖案和其他部件是有用的。因?yàn)殡娮庸I(yè)致力于電子設(shè)備 的最小化，包含電路的襯底需要最小化。襯底越小，表面的不規(guī)則性變得更嚴(yán)重。換句話說， 最小化的表面的襯底更不平坦。而且因?yàn)橐r底本身不是傳統(tǒng)形狀的面板，典型的傳統(tǒng)印刷 電路板，在不規(guī)則形狀襯底上形成電路的能力為電子工業(yè)提供了額外的靈活性以在電子裝 置中使用非傳統(tǒng)形狀的襯底，例如其中空間是有限且不規(guī)則的。
[0016] 光化輻射透明和柔性膜包括但是不限于：聚合物材料例如聚乙烯醇、聚酯、聚對(duì)苯 二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚烯烴、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和乙烯-乙酸乙烯酯。優(yōu)選的 這樣的膜對(duì)UV光透明。所