轉印技術

1、幾種表明性的轉印技術

1.概述

轉印適用於二維、三維佈局的微米和納米材料組裝，也適用於大型組件

典型的打印過程包括：拾取和打印

在拾取步驟中，首先將預先製造在供體襯底上的功能器件組件（如微/納米膜、帶、納米線、納米管等）拾取到壓膜上，在印刷步驟中，使着墨的印章與接收器接觸，而後移走印章，以將設備組件印到接收基板上，其中關鍵是印模的設計。

 

轉印過程設計在印模/設備界面和設備/基板界面處的競爭性斷裂，

印模/基板界面斷裂發生在印刷工序中，而在設備/供體界面斷裂發生在拾取步驟。

成功的拾取步驟要求在印模/設備界面處的粘合強度大於在設備/供體界面處的粘合強度，從而致使在設備/供體界面處發生分層，從而將功能性設備轉移到彈性體印模上。

在打印過程當中，設備/接收器界面處的粘附強度比在印模/設備界面處的粘附強度強，所以能夠實現印刷。

種類：

基於調節界面粘合強度的原理——動力學黏着控制、表面化學和溶劑輔助黏着控制等

2.優勢

（1）使用常規的基於晶圓的技術製造的設備組件可實現電子系統的高性能

（2）肯定性組裝高效、高精度；

（3）轉印過程甚至在大規模集成時也是能夠重複的，例如卷對卷應用；

（4）某些轉印技術能夠在室溫下低成本運行

（5）適用於寬範圍的結構和材料，從納米結構在各類形狀和大小的組建，其包括有機分子材料、無機半導體材料、功能聚合物、金屬、壓電材料等。

 

2、轉印方式

1.運動控制轉印

基於粘彈性印模[的動力學依賴性，該印模和該功能元件之間的粘合強度可經過印模的縮回速度來調製。在不使用粘合劑層的狀況下，範德華力在這種操做模式下足夠。儘管基板和功能設備組件(建模爲薄膜)是有彈性的，但薄膜/基板界面處的臨界能量釋放速率GC 在轉移打印過程當中保持不變。可是，使用粘彈性壓模時，壓模/薄膜界面處的臨界能量釋放速率GC是速率敏感的，而且取決於剝離速度。經過數值和實驗結果驗證的粘彈性模型描述了這種速率依賴性行爲，結果代表，剝離力隨剝離速度的增長而增長。臨界能量釋放率GC隨剝離速度v單調增長，能夠表示爲:

 

 

 

圖3薄膜/基材和薄膜/印章界面的臨界能量釋放速率與剝離速度的關係示意圖。

在拾取步驟中，薄膜/印章界面處的臨界能量釋放速率大於薄膜/基材界面處的臨界能量釋放速率，從而致使裂紋在薄膜/基材界面處傳播，並將器件薄膜從施主基板上收回到施主基板上郵票。在印刷步驟中，薄膜/印章界面處的臨界能量釋放速率小於薄膜/接收器界面處的臨界能量釋放速率，這容許裂紋在薄膜/印章界面處擴展，並有助於將器件薄膜釋放到薄膜上。接收器基板。

2.熱釋放轉印

做爲最普遍使用的方法之一，基於薄而柔軟的熱釋放帶(TRT) 的轉移印刷操做簡單，而且在分析中使用了斷裂力學模型。該技術依賴於將TRT加熱到轉變溫度(即100°C)以上時，粘合強度大幅度且不可逆地下降。在功能膜/ TRT界面處能量釋放速率的定量依賴性由方程式(2)表徵，該方程式是溫度和剝離速度的函數。與僅使用動力學控制的技術相比，經過附加的溫度控制，強附着力與弱附着力的比例變得更大:

 

 

 

 

 

 

 

(a)使用熱敏剝離帶的轉印的示意圖。在TRT /聚酰亞胺(PI)和PI/聚二甲基硅氧烷(PDMS)
處的能量釋放速率取決於(b) 溫度和(d) 剝離速度的函數。(c) 經過溫度調節能量釋放速率用
於拾取和印刷步驟。(e) 等高線圖顯示了TRT/ PI界面處的能量釋放速率與溫度和剝離速度的關
系。

如等式(2)中所述，在TRT/膜界面處的臨界能量釋放速率的調製主要由剝離速度和溫度控制。臨界能量釋放率GT能在低於70°C的溫度下(圖4b)幾乎保持不變，該溫度遠大於膜/供體界面的臨界能量釋放速率， 由於裂紋擴展發生在器件/襯底界面處，因此能夠容易地拾取膜器件。當TRT/膜系統加熱到80°C以上時，臨界能量釋放速率GT能顯着下降到小於膜/接收器界面的臨界能量釋放速率， 剝離TRT時，裂紋在TRT /膜界
面處擴展，這有助於將膜器件印刷到接收器基板上。做爲臨界能量釋放率，GT能夠在較大範圍內用剝離速度和溫度進行調節(圖4d, e)，熱釋放轉移印刷表明了器.件集成中的一種有效方法。

3.水助轉印

 

 

4.表面浮雕

 

 

5.剪切輔助轉印

 

 

6形狀記憶合金轉印

 

 

7激光輔助轉印

 

 

8 凹版轉印方法

 

 

9.磁輔助轉印

 

 10 各類轉印技術的比較

 

 

 

 

柔性電子設備中的應用