近年来,印刷电子因成本低、能耗低、工艺简便等优势,在微电子制造领域展现出巨大的应用潜力,引起了人们的广泛重视。喷墨打印作为一种重要的印刷电子工艺,能够通过电脑编程直接实现图形化,相比真空光刻工艺,具有快速、灵活等优势,因此一直以来都是学术研究的热点。喷墨打印中涉及到墨水材料的喷射及其在打印基底上的沉积过程,在这个过程中墨水将接触到喷头及基板材料并发生润湿行为,因此材料界面的润湿问题关系到打印的图形化以及功能化效果,对最终打印结果有着重要影响。对衬底进行等离子体处理,经过处理后,墨水与基底的接触角明显发生改变,可以有效解决了墨水浸润性差,无法打印出理想图形的问题。
喷墨打印机从界面的角度来看,喷墨打印中的润湿问题主要是墨水-打印基底的界面润湿问题;单纯从表面的角度来看,喷墨打印中的润湿问题可以分为墨水(液相)的润湿性问题以及基板(固相)的润湿性问题。墨水成分、基板材料很大程度上决定了其表面张力以及表面自由能,通过调整墨水溶剂的配方或加入添加剂以及改变基板材料成分能够显著改变其润湿性。此外,对固体基板来说,还可以对其进行各种表面修饰和处理,通过改变其表面物理化学结构来调整表面自由能,从而改善液相与固相的润湿效果,或使基板不同区域产生润湿性差异,约束液相在特定固相区域上的润湿行为,从而实现特殊的打印需求。等离子体处理可以提高基板表面润湿性 、 改善打印效果
等离子体是气体分子在真空、放电等特殊场合下产生的独特现象和物质。典型的等离子的包括:电子、离子、自由基和质子等。一定量的离子体是由带电粒子和中性粒子(包括原子、离子和自由粒子)混合组成。
等离子处理是基板表面改性的重要工艺之一,其原理是利用交变电场使气体分子电离产生等离子,气体所产生的自由基和离子活性很高,其能量足以破坏几乎所有的化学键。等离子体对基板表面进行物理轰击和化学反应,改变表面的物理化学组成,引入亲水基团,从而实现表面改性,可以增大基底材料表面能和表面张力,减小其与墨水间的接触角大小。
含氧基团尤其是C=O的含量上升是表面亲水性提升的关键。等离子处理还有清除表面污染物的作用。研究发现基板表面的污染物对喷墨打印中墨滴在基板上的形状具有重要影响。因此通过氧...