Способ изготовления электропроводящих прозрачных пленок. Электропроводящая пленка

Способ изготовления электропроводящих прозрачных пленок

Использование: изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в технологии изготовления фотоприборов. Сущность изобретения: на кварцевую подложку методом магнетронного распыления из мишени состава In2O3:SnO2, где содержание SnO2 не более 10 мас.%, осаждают пленку окиси индия, легированную оловом, в аргоно-кислородной среде, содержащей 10 - 15% кислорода. Давление смеси 0,2 - 0,4 Па и плотность подводимой к мишени мощности разряда 3,2 - 4,5 Вт/см2. Т подложки 300°С. Далее проводят отжиг в аргоно-кислородной среде при температуре 500 - 550°С. На пленку наносят слой SiO2 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к оптоэлектронике, а именно к технологии изготовления фотоэлектрических приборов.

www.findpatent.ru

Электропроводящие пленки - Справочник химика 21

    Н"—2е —> НаО 4-О и передаче их электронов через электропроводящую пленку. [c.434]

    Индий применяется в радиотехнике и электронике для изготовления специальных контактов (из прессованной смеси окислов индия и серебра), а также прозрачных электропроводящих пленок из окиси индия на стекле, керамике, слюде, карбиде вольфрама и других материалах. В атомной технике индий применяют в качестве индикатора нейтронов. Предложен сплав его с кадмием и висмутом для изготовления поглощающих нейтроны регулирующих стержней в атомных реакто- [c.299]

    Гидрофобизации можно подвергать не только стекло, но и другие неорганические материалы — керамику, фарфор и т. п. Гидрофобизация керамических изделий применяется главным образом для получения водостойкой электроизоляции, эксплуатируемой в условиях высокой влажности или низких температур. Керамические детали, широко применяемые в качестве панельного материала в различной радиоаппаратуре, после увлажнения резко снижают электрическое сопротивление, так как конденсированная влага, оседая на поверхности, образует большие капли, сливающиеся в сплошную электропроводящую пленку. Если же такие панели, предварительно увлажненные, выдержать сначала в течение 1(5—20 мин в парах диметилдихлорсилана или других алкилхлорсиланов, а затем несколько минут на воздухе и прогреть при 120°С (для удаления образовавшегося хлористого водорода), материал будет иметь электрическое сопротивление при увлажнении в 1000 и более раз выше, че.м необработанный. Капля воды на поверхности керамических плиток, обработанных кремнийорганической жидкостью, имеет шарообразную форму и благодаря плохой смачиваемости не растекается по плитке по необработанной плитке капля растекается. [c.380]

    Отвод зарядов обеспечивается при относительной влажности воздуха 65—70%. Такую влажность создают общим или местным увлажнением воздуха, при этом изменение влажности постоянно контролируют. При увлажнении воздуха на поверхности оборудования образуется электропроводящая пленка воды. Граница влажности, при которой электризация безопасна, зависит от таких факторов, как гигроскопичность материала, скорость его перемещения, температура, а также от первоначальной плотности зарядов соприкасающихся материалов. [c.173]

    Металлизация вакуумным напылением является сравнительно простым методом нанесения электропроводящей пленки на поверхность облученного полиэтилена. На структуру и физические свойства осаждаемой металлической пленки влияют материал испарителя, скорость испарения, давление в камере, температура подложки и чистота ее поверхности. Повышение скорости испарения и создание более глубокого вакуума улучшают качество металлопокрытия. [c.266]

    ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ ПЛЕНКИ ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ [c.145]

    При определенном составе свойства электропроводящих полимерных материалов в значительной мере зависят от технологии их получения и условия формирования на основании. Свойства получаемых пленок определяются режимом смешивания и помола компонентов вязкостью суспензии и способом ее нанесения. После термической обработки измеряется удельное сопротивление технического углерода и оценивается степень его дисперсности. Для получения лаковых электропроводящих пленок технический углерод, графит и связующий компонент смешивают в определенном процентном соотношении, добавляют растворитель и подвергают измельчению на шаровых мельницах или с помощью специального помольного оборудования. Чтобы пленка имела высокую стабильность электрических параметров и небольшой по абсолютному значению температурный коэффициент сопротивления, технический углерод с большим содержанием летучих примесей перед диспергированием прокаливают в течение нескольких часов при температурах свыше 1000 °С. [c.79]

    Термическая обработка электропроводящих пленок —это важнейшая технологическая операция, определяющая в значительной мере свойства получаемого электропроводящего полимерного материала. Обычно термической обработке материала предшествует сушка в нормальных климатических условиях (при 65 15% относительной влажности окружающего воздуха и при температуре 20 5°С). Продолжительность сушки сказывается на результатах термической обработки. При длительной сушке или хранении до термической обработки происходит медленная полимеризация связующей основы, что приводит к повышению сопротивления электропроводящих полимерных материалов после термообработки. [c.90]

    Электропроводящая пленка (на эпоксидном полуфабрикате Э-4041) с Р,=45 Ом  [c.98]

    Увеличение поверхностной электропроводности стекол и керамики достигается нанесением прозрачных или частично поглощающих свет электропроводящих пленок. [c.145]

    Гидрофобизации можно подвергать не только стекло, но и другие неорганические материалы — керамику, фарфор и т. п. Гидрофобизация керамических изделий применяется главным образом для получения водостойкой электроизоляции, эксплуатируемой в условиях высокой влажности или низких температур. Керамические детали, широко применяемые в качестве панельного материала в различной радиоаппаратуре, после увлажнения резко снижают электрическое сопротивление, так как конденсированная влага, оседая на поверхности, образует большие капли, сливающиеся в сплошную электропроводящую пленку. Если же такие панели, предварительно увлажненные, подержать в течение 15—20 мин в парах диметилдихлорсилана или других алкилхлорсиланов, а затем вьвдержать несколько минут на воздухе и прогреть при 120 °С (для удаления образовавшегося хлористого водорода), материал будет иметь электрическое сопротивление при увлажнении в 1000 и более раз выше, чем [c.355]

    К электропроводящим пленкам предъявляется основное требование— равномерность и стабильность их сопротивления (что особенно существенно для стекол больших размеров). С целью обеспечения равномерной пленки существуют специальные устройства с качающимися распылителями, позволяющими создавать аэрозольный поток определенной плотности [181, 50]. Кроме того, установлено, что только при строгом соблюдении конструкции распылителя, размеров сечения его каналов, возможно получить проводимость, одинаковую на всей поверхности стекла. [c.146]

    Таким методом, электропроводящие пленки могут быть получены при 400—450° С, при которой начинается наиболее энергичное диспропорционирование SnO. [c.147]

    Свойства электропроводящих пленок обусловлены условиями их получения, природой исходных веществ и толщиной пленок. Полученные значения поверхностной проводимости воспроизводимы и достаточно стабильны. При увеличении толщины пленок проводимость их повышается, но при этом ухудшается прозрачность. С повышением температуры проводимость также растет. [c.147]

    Другой причиной коррозии является неоднородное строение поверхности практически используемых металлов, что связано с присутствием примесей, неодинаковыми свойствами кристаллических граней находящихся на поверхности микрокристалликов металла и т. п. При наличии жидкостной электропроводящей пленки, играющей роль раствора электролита, образуется множество короткозамкнутых электрохимических элементов, полюсами которых являются небольщие участки поверхности, обладающие неодинаковыми свойствами. Например вкрапления железа, серебра или свинца в цинк выполняют роль положительных полюсов таких микроэлементов, а участки самого цинка служат отрицательными полюсами и подвергаются окислению. С этим согласуются экспериментальные факты, указывающие на боль-щую коррозионную устойчивость чистых металлов по сравнению с металлами, имеющими примеси. [c.337]

    В морской и других атмосферах, создающих электропроводящие пленки влаги на повер. сностях деталей и конструкций, разр>тиающее действие контактной пары проявляется примерно в зоне 5 см вокруг потощали контакта. Рекомендуется применять в этой зоне диэлектрические разделители. Чтобы избежать вредного воздействия влаги, разделители должны поглощать не более о влаги, быть без трещин и выбоин, отверстий и других дефектов, куда может затекать влага. Не следует прикреплять к пропитанной солями меди древесине или фанере анодные по отношению к меди металлы и заделывать разнородные металлы в пористые материалы на близком расстоянии друг от друга, т.к. это может вызвать контактную коррозию (рис. 13 ), [c.35]

    ИНДИЯ ОРТОФОСФАТ 1пР04, ( л 1600 °С. (разл >1800°С раств. в воде, концентриров. минер, к-тах. Получ. взаимод. Н3РО4 со слабокислыми р-рами солей 1п +. Добавка к стеклам спец. назначения и зубным цементам. ИНДИЯ СЕСКВИОКСИД ТпгОз, светло-желтые крист. ( л 1910 °С, (кип ок. 3300 °С не раств, в воде, раств. в разбавл. к-тах при нагревании. Получ. прокаливанием 1п(ОН)з или In(NOs)3. Примен. основа прозрачных электропроводящих пленок на стекле в смеси с Ag — для электрич. контактов в радиотехнике и электронике компонент стекол, поглощающих тепловые нейтроны чистый И. с.— перспективный полупроводниковый материал. [c.220]

    Получают 1П2О3 прокаливанием нитрата или гидроксида 1п, в виде пленок распылением индия в присут. О2, термич. разложением паров ацетилацетоната 1п и др. 1п20э основа прозрачных электропроводящих пленок (обычно легированных 8п02) на стекле, слюде, лавсане и др. материалах, используемых для изготовления жидкокристаллич, дисплеев, электродов фотопроводящих элементов, высокотемпературных топливных элементов, резисторов и др., в смеси с AgO материал электрич. контактов в радиотехнике и электронике компонент шихты спец. стекол, поглощающих тепловые нейтроны перспективный полупроводниковый материал. [c.231]

    Толщинометрия электропроводящих пленок и покрытий на изоляционной основе - это одна из основных задач, эффективно решаемых методами электрического сопротивления (метод первого направления). В качестве примера рассмотрим метод измерения толщины медного покрытия в отверстиях печатных плат. Типовые технологические процессы изготовления двухсторонних и многослойных печатных плат предусматривают металлизацию отверстий. Цель метачпи-зации - обеспечение электрического соединения проводников на противоположных сторонах двухсторонних плат и слоев многослойных плат, а также повышение надежности паяных соединений. Важнейшим параметром, определяющим эксплуатационные характеристики платы, в частности ее надежность, является обеспечение заданной толщины Гок медного покрытия, которая не должна быть меньше регламентированного значения. [c.509]

    Перспективным методом снижения генерируемого на поверхности полимеров заряда признана антистатическая обработка поверхностно-активными веществами. Например, для использования в промышленности предложена смесь диэтаноламидов высших жирных кислот. Указанная антистатическая добавка, снижающая удельное поверхностное электрическое сопротивление исходной полипропиленовой композиции на 5 порядков при концентрации 2% (масс.), рекомендована для производства неэлектризующихся полипропиленовых изделий. На основе полиэтилена создан ряд эффективных электропроводящих и антистатических композиций с термоэластопластом ДСТ-30, предназначенных для переработки в электропроводящую пленку, кабельные изделия, трубы, профили и др. с кремнийорганиче-скими соединениями и низкомолекулярными полидиметиленок-самовыми каучуками для изготовления антистатических заправочных рукавов, покрытий полов и деталей оборудования, транспортерных лент, ремней и т. д. Применяются электропроводящие резины с удельным сопротивлением от 102 дд де Ом-м. Однако возрастающие потребности промышленности в этих изделиях не всегда удовлетворяются полностью. Это обусловлено тем, что при изготовлении антистатической резины используется дефицитный и дорогостоящий ацетиленовый технический углерод АТГ-70 используемый для этой цепи печной техуглерод ПМ-100 не обладает необходимыми стабильными электрическими свойствами, зависящими от метода получения, грануляции и т. д. [c.357]

    Для электропроводящих пленок и клеев в качестве проводящего компонента чаще всего используются порошки мелкодисперсного серебра с частицами чешуйчатой формы. Так, электропроводящий клей может выполняться из следующих компонентов, % (по массе) серебро с частицами чешуйчатой формы — 27, коллоидное осажденное серебро— 46, эпоксидная смола с отвердителем — 24,5, ди-ацетоновый спирт — 2,5. Отверждение электропроводящего клея данного состава производится в течение 1,5 ч при температуре 145°С. В целях снижения температуры отверждения клея, выполняемого на основе эпоксидной смолы с молекулярным серебром, в качестве отвердителя может быть использован диметиламинопропиламин. При этом электропроводящие полимеры выполняются из следующих компонентов, % (по массе) серебро — 69, эпоксидная смола— 26,5 бутилглицидный эфир — 3 диметиламинопропиламин— 1,5. После отверждения при 100°С в течение 4 ч сопротивление 1 см клеевых соединений латунь-латунь составляло 0,005—0,012 Ом, а предел прочности соединения при равномерном отрыве—(255—385) X ХЮ Па. При увеличении Содержания отвердителя с 5 до 10 частей (по массе) контактное сопротивление уменьшается примерно в 4 раза [12]. Значения контактного сопротивления ряда электропроводящих клеев с проводящим компонентом-серебром приведены в табл. 2.10 [12]. [c.91]

    Было предложено использовать оловоорганические галогениды для обработки стекла с целью получения на его поверхности электропроводящих пленок [533]. Был взят ряд патентов [521, 535, 688] иа применение оловоорганических соединений в качестве добавок к смазочным маслам. В качестве полезных добавок были предложены такие соединения, как тетрапропилолово [809], тетрабензилолово [521], тетрафенилолово [401], дифенилолово [521], сульфид дибутилолова [22], дитиофосфат дибутилолова [535], диксантогенат дибутилолова [197, 535], дитио-карбамат [535] и меркаптиды дибутилолова [878]. Различные производные дибутилолова предложены в качестве катализаторов образования полиэфиров [108] и силиконовых эластомеров [18], в качестве средств, предотвращающих растрескивание полистирола [137, 138], и ингибиторов коррозии в кремнийорганиче-ских полимерах [729]. Тетрафенилолово используется для стабилизации жидких хлорированных диэлектриков [317, 326, 684], а [c.160]

    Для уменьшения удельного поверхностного электрического сопротивлеш1Я диэлектриков повышают относительную влажность воздуха до 65—70%, если это допустимо по условиям производства. Для этой цели применяют общее или местное увлажнение воздуха в по.мепдении при постоянном контроле относительной влажности воздуха. При увлажнении на поверхности твердых материалов образуется электропроводящая пленка воды. [c.363]

    Во всех случаях, когда для уменьшения поверхностного сопротивления электронепроводящих или плохопроводящих изделий на их поверхность на-, носят электропроводящие пленки (разбрызгиванием, распылением или испарением металла в вакууме для нанесения его на изделия из пластмасс, керамики, фарфора и стекла или окрашиванием оборудования и изделий специальными красками и лаками), проводимость изделий и оборудования следует считать достаточной, если их электрическое удельное сопротивление менее 10 ом-см. [c.889]

    Оловоорганические соединения типа Кз5пХ (X — галоген,, гидроксил или карбоксил) являются активными фунгицидами, Галогенпроизводные оловоорганических соединений используют также для обработки стекла с целью получения электропроводящих пленок. [c.405]

    В работе [2871 не подтверждается мнение о том, что действие неорганической соли при добавке к антистатику обусловлено поглощением влаги и образованием на поверхности волокна электропроводящей пленки. Так, обработка тетрона водным раствором глицерина с добавкой хлорида натрия показала, что хотя КаС1 повышает электропроводность раствора, но совершенно не способствует улучшению антистатических свойств волокна, при этом даже наблюдается повышение р5 (табл. 49). Хлорид натрия способствует осаждению ПАВ на полимере, но сама соль не связана непосредственно с антистатическим действием. [c.157]

    В работе [186] не подтверждается мнение о том, что действие неорганической соли при добавке к антистатику обусловлено поглощением влаги и образованием на поверхности волокна электропроводящей пленки. Так, обработка тетрона водным раствором глицерина с добавкой НаС1 показала, что хотя добав-140 [c.140]

    При создании электропроводящей пленки пирополимеров на поверхности инертных наполнителей (тальк, каолин, двуокись титана) появляется возможность при небольшом содержании электропроводящего компонента в объеме полимерной композиции получать стабилизированные и электропроводящие полимерные материалы с хорошими физико-механическими свойствами, способные к переработке различными методами [250]. Проводимость композиций на основе этих наполнителей и ПЭ на 5—11 порядков превышает проводимость исходного полимера при содержании всего лишь 1—3% проводящего компонента — термообработанного ПАН. [c.175]

    Полиэтилентерефталат при молекулярной маСсе около 30000 имеет высокую мехащ ческую прочность температура его размягчения составляет 255—260 °С. Он применяется для изготовления синтетических волокон, гибких электропроводящих пленок. На воздухе при повышенных температурах полиэтилентерефталат заметно окисляется, поэтому обработка размягченного, нагревом материала производится в атмосфере химически нейтрального газа (азота). [c.56]

    После помола проводящих компонентов в барабан загружается смола с растворителем или готовый лаковый раствор. В случае, если необходимо уменьшить хрупкость пленок, добавляют различные пластификаторы. После этого помол продолжается 80— 100 ч. При использовании вибрационных мельниц длительность помола может быть значительно сокращена (в несколько раз). Удельное объемное сопротивление лаковых электропроводящих пленок, выполненных на основе суспензий с различным временем помола, изменяется по й-образ-ной кривой (рис. 2.15). Указанное свойство обусловлено тем, что в начальной стадии помола происходит дегазация технического углерода и увеличение числа его частиц, что облегчает структурообразование. В конце данной стадии, соответствующей минимальному сопротивлению, снижается уровень собственных шумов пленки и зависимость проводимости от напряжения электрического поля. Чрезмерно длительный помол приводит к разрушению цепной структуры в ойъеме полимера, что сопровождается увеличением его удельного объемного сопротивления. После помола разрушенная структура стремится к восстановлению, поэтому суспензии, подвергнутые помолу, нестабильны в течение некоторого времени после помола, их проводимость увеличивается (рис. 2.16). [c.80]

    Авторами совместно с данд. техн. наук Л. И. Суроги-ным в МЭИ разработана методика измерения механических характеристик контактных полимеров. На изоляционное основание наносится несколько электропроводящих пленок (fti = 70-ь 100 мкм), затем образцы подвергаются растяжению, при этом фиксируется их удлинение при определенной нагрузке. Затем рассчитывается модуль Юнга по формуле [c.97]

    В настоящее время в Советском Союзе и за границей в различных областях техники широко используются тонкие прозрачные электропроводящие пленки. Например, поверхностные полупроводниковые пленки двуокиси олова позволяют превращать поверхности таких типичных диэлектриков, как стекло или керамика, в электропроводящие. При помощи пленок из полупроводниковой двуокиси олова создаются незапотевающие и не покрывающиеся инеем защитные или смотровые стекла на транспорте, в авиации и в оптическом приборостроении. [c.8]

    Процесс образования электропроводящих пленок из гидролизующихся спиртовых растворов ЗпСЦ может быть представлен следующей схемой  [c.146]

    Электропроводящие пленки SnOz (пг = 1,9) устойчивы к действию БОДЫ и ее паров, к растворам кислот и органическим растворителям. Пленки разрушаются лишь плавиковой кислотой и при длительном соприкосновении с растворами щелочей. Пленки прозрачны в области к = 0,33—1,5—2 мкм [323] коэффициент поглощения [c.147]

chem21.info

СТЕКЛО С ТОКОПРОВОДЯЩИМИ ПОКРЫТИЯМИ

Стекло в твердом состоянии не проводит электрического тока. Объемная проводимость стекла определяется химическим составом и температурой так, при комнатной температуре у стекол разных составов она составляет 10-13 – 10-16 ом-1 см-1. Поверхностная проводимость несколько выше и только изменяется в зависимости от химического состава стекла, температуры и влажности окружающей среды в широких пределах. Строительная техника нуждается в твердых прозрачных материалах, обладающих высокой электропроводностью.

Повысить удельную объемную электропроводность стекла, не изменяя его химического состава, не представляется возможным. Поэтому наиболее приемлемым является способ нанесения на поверхность стекла тонких прозрачных слоев, проводящих электрический ток. Для этого на стекло наносят металлические покрытия или восстанавливают ионы металлов в поверхностном слое стекла. Однако эти слои поглощают значительное количество света и не могут обеспечить высокую проводимость электрического тока. Только применение прозрачных полупроводниковых пленок оксидов металлов дало возможность получать прозрачные стекла со стабильной электропроводностью, которую можно изменять в широких пределах. Токопроводящее стекло получают нанося на исходное стекло.

Наиболее широкое применение в качестве токопроводящих нашли пленки оксида олова благодаря тому, что они  обладают высокой прозрачностью, механической прочностью и химической устойчивостью. Полученные методом пульверизации пленки оксида олова имеют кристаллическую структуру и сохраняют многие присущие этому химическому элементу свойства. Подобно многим другим соединениям полупроводникового типа, SnO2 способен изменять свои электрические и оптические свойства при введении в ее состав примесей, которые вызывают нарушение строгой периодичности составляющих ее атомов.

Пленки оксида олова могут быть получены в широком диапазоне сопротивлений – от 105 до 10 ом/см2. Электрические свойства их регулируются введением модифицирующих добавок. Так, для получения хорошо проводящих пленок в состав оксида олова вводят сурьму, азот в сочетании с фтором и другие примеси. В небольших пределах удельное сопротивление можно регулировать изменением толщины слоя, которая зависит от продолжительности обработки стекла раствором; с увеличением толщины сопротивление падает

Обычно пленка сохраняет присущие ей свойства до определенной толщины, выше которой она становится рыхлой, проводимость ее практически не изменяется, прозрачность резко падает, а химическая устойчивость и механическая прочность снижаются. Поэтому получение и применение пленок толщиною более 1-1,5 ме нежелательно.

Добавка сурьмы в исходные пленкообразующие растворы хлорного олова активно влияет на свойства пленок оксида олова. Особенно чувствительны к примесям сурьмы электрические свойства пленок: небольшие количества сурьмы приводят к резкому падению удельного сопротивления RЭSпокрытий. Минимальные значения удельного сопротивления получены при добавке Sb около 1%. Дальнейшее увеличение добавки приводит к плавному нарастанию RЭS

Пленка с небольшими добавками сурьмы состава SnO2(Sb) является полупроводником электронного типа. Концентрация носителей тока (электронов) при введении в нее добавки сурьмы возрастает от величины N = 1 1019 до N = 1 1021 см3.

Светопропускание пленок, содержащих в своем составе малые количества сурьмы, высокое – 85-90%. При этом они не имеют избирательного поглощения в видимой области спектра.

Оксид олова, как без добавок, так и модифицированный рассмотренными примесями, относится к классу полупроводников электронного типа, т.е. носителями электрического тока в ней, так же как и в металлах, являются электроны.

Величину проводимости пленки определяют главным образом концентрации электронов проводимости (N = 1 1019 -  1 1021). Вследствие электронного характера проводимости пленки прохождение электрического тока через нее не связано с переносом вещества, поэтому пленка устойчива к длительному воздействию как переменного, так и постоянного тока.

Оксидно-оловянная пленка устойчива при приложении напряжения до 5 кВ и плотности до 12 а/мм2. Налагаемая мощность достигает 20 вт/см2. В указанной области напряжений электропроводность пленки изменяется по закону Ома.

Светопропускание пленок состава SnO2 (NF) высокое и на 3-4% превышает прозрачность пленок SnO2 (Sb). Характер кривых спектрального пропускания для обоих составов аналогичен и, по-видимому, в видимой области спектра определяется химической природой основного вещества и их поглощение связано с проводимостью. Для определения коэффициента поглощения можно воспользоваться следующей формулой:

a = sl /n2 c,                                    (1)

где s -  электропроводность; n – показатель преломления; l - длина световой волны; с – скорость света.

         Для пленок с значением  s = 10-2 ом-1 см-1 при n = 1.92 для l=500 нм коэффициент поглощения a=0,003. Отсутствие избирательного поглощения позволяет распространять вычисленные значения на всю видимую область. Эти величины примерно на три порядка меньше коэффициента поглощения металлов, электропроводность которых на столько же превышает электропроводность пленок. На основании полученного значения было определено, что пленка толщиной 0,5 мк  в области полученного значения было определено, что пленка толщиной 0,5 мк в области спектра l=500 нм имеет светопропускание около 99% и соответственно поглощение 1%. Удовлетворительное совпадение данных опыта с теорией наблюдается только для сравнительно тонких пленок, у более толстых ( > 1мк) истинное светопропускание значительно меньше теоретически вычисленного. В толстых пленках дополнительные потери света, вероятно связаны с рассеянием.

         Пленки оксида олова имеют повышенный по сравнению со стеклом показатель преломления и поэтому заметно увеличивают интенсивность отраженного света. Максимальное отражение для слоев с большим показателем преломления (n=1.94) составляет 18%. В результате светопропускание стекла соответственно снижается.

         Пленки SnO2 прочно закрепляются на поверхности стекла, наиболее прочно  - на высококремнеземистых стеклах. Прочность закрепления (адгезия) пленки на стекле зависит от температуры синтеза: чем выше температура, тем выше адгезия. В процессе синтеза при высокой температуре образовавшийся оксид олова SnO2 частично взаимодействует со стеклом.

         Исследования, проведенные методом инфракрасной спектроскопии, показали изменения структуры поверхностного слоя стекла при нанесении на него оксидно-оловянного покрытия, что свидетельствует об интенсивном взаимодействии синтезируемого вещества с подложкой.

         Следует предположить наличие непрерывного перехода от структуры стекла к структуре пленки, который обеспечивает высокую адгезию пленки к стеклу (220 кГ/мм2) не только при комнатной температуре, но и при нагревании до высоких температур (550-700°С), а также при охлаждении до - 60°С, несмотря на значительную разницу коэффициентов линейного расширения стекла (9,8 10-6 1/град) и SnO2 (4.5 10-6 1/град).

Тонкие пленки аналогичны по своей структуре природному материалу, следовательно, от них можно ожидать высоких показателей механической прочности. Примеси, нарушая периодичность кристаллической решетки, приводят к изменению свойств материала. Очевидно, что прочностные свойства, и в том числе стойкость при полировании, являясь структурочувствительными, будут зависеть от структурных изменений в кристаллической решетке оксида олова. Однако малые добавки, вводимые для повышения электропроводности, практически не изменяют прочности пленок. Значительную стойкость при полировании показали токопроводящие слои  SnO2 (Sb) и SnO2 (NF). Пленки SnO2 (Sb) с большим содержанием примесей оказались менее стойкими. Существует прямая зависимость между стойкостью пленок к полированию и содержанием в них примеси сурьмы: добавка сурьмы до 15% снижает устойчивость пленок и приравнивает их к стеклу.

Оксидно-оловянные пленки при определенных условиях могут наноситься на стекло также и для повышения его стойкости к истиранию (абразивостойкости).

Пленки оксида олова являются высокоустойчивым материалом по отношению к атмосферному воздействию: при многолетнем хранении в нормальных условиях токопроводящие слои остаются неизменными. Не подвергались каким-либо изменениям пленки и при хранении в условиях 98%-ной влажности при комнатной температуре и при длительном воздействии кипящей воды.

По отношению к агрессивным средам, растворам кислот, солей и щелочей пленки также имеют более высокую стойкость, чем стекло подложки. Пленку можно разрушить плавиковой кислотой или кипячением в растворах едких щелочей.                           

ukrglass.ru

Способ получения электропроводящих полимерных пленок

COl03 CÎÂÅÒÑÊÌÕ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕН1ЛОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГOCIlATFHT СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4909603/05 (22) 11.02.91 (46) 07.07.93. Бюл, N.. 25 (71) Институт химических наук АН КазССР (72) Б.А.Жубанов и Ю.А.Дубицкий (56) 0iaz А.F„Bargon I. Electrochemlñàl

Synthesis of Conducting Polymers/Handbook

of Conducting Polymers. Marcel Dekker inc., N.J.Basel, 1986. P. 81-115.

0e Paoli M.À., V/altman R,I„Bargon (.

Conductive Composites from Poly (vinyl

СЫогЫе) ап0 Ро!уругго!е//Chem. Soc,.

Chem, Commun. 1984, N 15. P. 1015-1016. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК

Изобретение относится к области полимерной химии, а именно к способам получения электропроводящих полимерных пленок, которые могут быть использованы в электронике, аккумуляторной технике и т.д.

Цель изобретения — упрощение процесса и получение пленок большой площади, Поставленная цель достигается путем равновесного диализа через полупроницаемую полимерную мембрану навстречу друг другу растворов пиррола или N-метилпиррола и окислительного агента. При этом полимеризация мономера протекает в порах мембраны, а в качестве окислительного агента используют персульфаты щелочных металлов или аммония, соли железа (ill) или ферроцианат калия

„„ЯХ„„ 1825805 Al (s

К-метилпиррола при равновесном диализе через полупроницаемую полимерную мембрану навстречу друг другу растворов пиррола или N-метилпиррола и окислителя. В качестве окислителя используют персульфаты щелочных металлов или аммония, соли железа (lil) или ферроцианат калия. Злектропроводящие композиционные .полимерные пленки имеют электропроводность 2-40 s/ñì (содержащие полипиррол) и 4-20 10 s/cM (содержащие поли-N-метилпиррол), а их геометрические размеры лимитируются лишь размерами диализного устройства. 1 з.п. флы. 3 табл.

Злектропроводящие композиционные полимерные пленки, полученные по предлагаемому способу, имеют электропроводность 2-40 s/ñì (содержащие полипиррол) и

4-20 10 s/ñì (содержащие поли-N-метилпиррол). а их геометрические размеры пимитируются лишь оазмарами диализного устройства, Существенными отличиями предлагаемого способа от известно о является то, что полимеризация мономеров протекает в порах полупроницаемой полимерной мембраны при равновесном диализе навстречу друг другу растворов пиррола или N-метилпиррола и окислительного агента. Зти отличия позволяют значительно упростить процесс получения электропроводящих поли.лерных пленоК, отказаться от использованио драго1825805 ценных металлов и дорогостоящего оборудования, а также дает возможность производить пленки любых геометрических размеров.

l1 р и м е р 1. В тефлоновом диализном устройстве закрепляют круглую мембрану из ацетата целлюлозы диаметром 5 см, предварительно набухшую в воде. В нижнюю часть диалиэного устройства заливают

10 мас,$ водный раствор РеС1з и удаляют все пузырьки, находящиеся в месте контакта мембраны с раствором окислительного агента, В верхнюю часть диализного устройства заливают раствор 0,35 м л (0,005 м) свежеперегнанного пиррола в 20 мл воды.

Реакцию ведут 24 ч, после чего мембрана становится черного цвета за счет полимеризации пиррола в ее порах.

После этого мембрану многократно промывают дистиллированной водой для удаления избытка солей железа и непрореагировавшего пиррола и сушат 8 часов при комнатной температуре в закрепленном состоянии для предотвращения сморщивания. Удельная электропроводность полученной композиционной пленки 4 з/см 5 при 20 С.

Пример ы 2-6. Способ осуществляют по методике примера 1 с различными окислительными агентами. Свойства пленок представлены в табл.1.

Пример 7. В тефлоновом диализном устройстве закрепляют круглую мембрану из ацетата целлюлозы диаметром 5 см, предварительно набухшую в воде, В нижнюю часть диализного устройства заливают

10 мас. водный раствор FeClg и удаляют все пузырьки, находящиеся в месте контакта мембраны с раствором окислительнога агента. В верхнюю часть диализного устройства заливают раствор 0,45 мл (0,005 м) свежеперегнанного N-метилпиррола в 20 мл воды. Дальнейшие процедуры осуществляют по методике примера 1. Удельная электропроводность полученной композиционной пленки9 10 s/ñì 5 .

Пример ы 8-13. Способ осуществляют по методике примера 7 с различными окислительными агентами. Свойства пленок представлены в табл,2.

П р.и м е р 14. В тефлоновом диализном устройстве закрепляют круглую мембрану иэ поливинилхларида диаметром 5 см, предварительно набухшую в ацетонитриле.

В нижнюю часть диализного устройства за5 l0

55 ливают l0 мас,% раствор РеС!з в ацетонитриле и удаляют все пузырьки, находящиеся в месте контакта мембраны с раствором окислительнага агента. В верхнюю часть диализнаго устройства заливают раствор 0,35 мл (0,005 м) свежеперегнанного пирролэ в

20 мл ацетонитрила. Реакцию ведут 24 часа, после чего мембрана становится черного цвета за счет полимеризации пиррола в ее порах, После этого мембрану многократно промывают свежим ацетонитрилом для удаления избытка солей железа и непрореагировавшего пиррола и сушат 8 часов при комнатной температуре в закрепленном состоянии для предотвращения сморщивания. Удельная электроправодность полученной композиционной пленки 5 s/ñì+

":5% при 20 С, Пример ы 15-18, Способ осуществляют по методике примера 14 с использованием различных полимерных мембран в различных растворителях. Свойства пленок представлены в табл,3, Таким образом, предлагаемый способ дает возможность получать электропроводящие композиционные полимерные пленки с электропроводностью до 40 s/см, площадь которых не ограничивается площадью электродов, а зависит лишь от размеров используемого диализ ного устройства. Кроме того, он позволяет отказаться от сложной процедуры электрохимической полимеризации и использования драгоценных металлов (платина, золото и др.).

Формула изобретения

1. Способ получения электропроводящих полимерных пленок, включающий полимериэацию пиррола или N- e vnnvppona в присутствии полимерной пленки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения процесса и получения пленок большой площади, в качестве полимерной пленки используют полупроницаемую полимерную мембрану и полимеризацию осуществляют в порах мембраны при равновесном диалиэе через мембрану навстречу друг другу растворов пиррола или Й-метилпирролэ и окислителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют персульфат щелочного металла или аммония, соль железа (lll) или феррацианат калия.

1825805

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Составитель Б, Жубанов

Техред M. Моргентал Корректор И, Шмакова

Редактор

Заказ 2306 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/Б

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

www.findpatent.ru

Способ изготовления анизотропной электропроводящей пленки

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918453/05 (22) 12.03,91 (6) 23.09.92. Бюл. И 35 (71) Экспериментальное творческое научнопроизводственное обьединение иФЭСТи (72) Г,А.Мокеров, А.В,Заборня и А.Е.Земко (56) Патент США

% 4292261, кл. В 29 С 25/00, опублик. 1981, Патент США

Nã 4778635, кл, В 29 С 39/10, опублик. 1988 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВО4ЯЩЕЙ ПЛЕНКИ (57) Использование: изготовление анизотропной электропроводящей пленки с высокой плотностью равномерно расположенных электропроводящих участков; подключение с помощью полученной пленки интегральных схем, дисплеев микроИзобретение относится к электронной технике, преимущественно к изготовлению контактирующих устройств для подключения микроэлектронных компонентов с высокой степенью интеграции контактных площадок, например, для электрического подключения интегральных схем (ИС), дисплеев микрокалькуляторов, электронных часов и т.д.

Известен способ изготовления анизотропного проводника, чувствительного кдавлению, согласно которому используется изолирующий эластомер с диспергированными в нем в соотношении 3 — 40% от общего объема электропроводящими магнитными частицами с размерами 0;01 — 200 мкм, при.. Ы 1763232 А1 (si)s В 29 О 7/01, В 29 С 39/10//В 29 (7:00 калькуляторов, электронных часов, Сущность изобретения: получают в пастообразном состоянии смеси полимерного материала с частицами магниточувствительного электропроводящего порошка и прикладывают магнитное поле в процессе отверждения данного полимера. При этом размещают на противостоящих полюсах магнита эластичную диэлектрическую, не . чувствительную к магнитному полю пленку и располагают указанную смесь между полюсами магнита, Затем сближают полюса магнита на толщину смеси без приложения магнитного поля и включают знакопеременное магнитное поле с последующим переключением его на постоянное магнитное поле при одновременном сближении полюсов на расстояние, обеспечивающее расположение частиц порошка в один слой в плоскости формируемой анизотропной пленки, 2 ил. Cd чем частицы при воздействии на них магнит- l ного поля концентрируются и распределяются в определенных частях изготавливаемого материала в соответствии с заданным рисунком (патент СШД Мг

4292261, кл. В 28 С 25/00, опубпик. 1981).

В материале, изготовленном указанным способом, образуются два типа областей: имеющие относительно высокую концентрацию частиц и являющиеся высокочувствительными к давлению электропроводящими участками; области с изолирующими свойствами.

Недостатком указанного способа является отсутствие возможности изготовления материала с высокой плотностью проводя1763232

10 щих областей на единицу площади. Это исключает, например, возможность использования материала, полученного данным способом, для подсоединения кристалла ИС к другим микроэлектронным компонентам.

Кроме того, использование такого материала в контактирующих устройствах, в которых требуется обеспечить надежный омический контакт через анизотропный соединитель, ограничивается тем, что переходное сопротивление в проводящих областях зависит от давления, оказываемого на материал.

Ближайшим к изобретению по технической сущности является способ изготовления анизотропной электропроводящей пленки, заключающийся в получении в пастообразном состоянии смеси полимерного материала с частицами магниточувствительного электропроводящего порошка и отверждении полимерного материала в магнитном поле между полюсами магнита (патент CLUA N 4778635, кл. В 29 С 39/10, опублик. 1988).

Указанный способ включает следующие ступени: смешивание множества электропроводящих ферромагнитных частиц в неотвердевшем изолирующем полимере; отверждение полимера в присутствии магнитного поля, силовые линии которого параллельны заданному направлению преимущественной проводимости. Воздействие магнитного поля приводит к тому, что перемешанные в полимере частицы выстраиваются друг за другом в одной или нескол ьких цепочках, каждая из которых параллельна линиям магнитного поля. Величина магнитного поля может регулироваться, с тем чтобы усилить или ослабить способность частиц, которые еще не стали частью какой-либо цепочки, присоединяться к другим, Недостатком указанного способа является отсутствие возможности получения анизотропной пленки с высокой плотностью равномерно расположенных по площади электропроводящих участков. Кроме того, в данном способе преимущественная проводимость обеспечивается через цепочки, состоящие из нескольких электропроводящих частиц. При этом не исключается ситуация, когда частицы в цепочке находятся на некотором расстоянии друг от друга, т,е. не соприкасаются механически. В этом случае наблюдается существенное увеличение переходного сопротивления на определенных участках пленки и вследствие этого снижение надежности контакта применительно к контактирующим устройствам, в

55 которых пленка может использоваться, что сужает область использования пленки.

Цель изобретения — повышение качества пленки и расширение области ее использования за счет обеспечения высокой плотности равномерно расположенных электропроводящих участков.

Поставленная цель достигается тем, что на противостоящих полюсах магнита размещают эластичную диэлектрическую, не чувствительную к магнитному полю пленку, смесь в пастообразном состоянии размещают между расположенными на полюсах магнита пленками, затем полюса магнита сближают на толщину смеси без приложения магнитного поля, включают знакопеременное магнитное поле с последующим переключением его на постоянное магнитное поле при одновременном сближении полюсов до обеспечения расположения частиц порошка в один слой в плоскости формуемой анизотропной пленки, На фиг.1 показана схема осуществления способа; на фиг.2 — узел фиг.1; 1— матрица из полимерного материала; 2 — магниточувствительные электропроводящие частицы порошка; 3 — полюса магнита; 4— эластичная диэлектрическая пленка, не чувствительная к магнитному полю.

На противостоящих полюсах магнита 3 размещается эластичная пленка 4 с модулем упругости в диапазоне от 0,025х10хх10 н/мхх2 до 0,098х10хх10 н/мхх2, предпочтительно 0,054х10хх10 н/мхх2, и толщиной от

2d до Зб, где d — диаметр используемых магниточувствительных электропроводящих частиц 2 порошка.

Полимерный материал 1 холодного отверждения смешивается с частицами 2, имеющими предпочтительную круглую форму.

Полученная смесь с пастообразном состоянии помещается между полюсами магнита 3 с расположенной на них пленкой 4, Полюса магнита 3 сближают на толщину смеси без приложения магнитного поля, Затем включают знакопеременное магнитное поле с амплитудным значением индукции в диапазоне 0,7-1,5 Т, предпочтительно 1 Т.

Воздействие знакопеременного поля продолжается в течение 60 — 120 с. Затем включают постоянное магнитное поле с величиной индукции в диапазоне 1,5 — 2,5 Т, предпочтительно 1,75 Т, и одновременно сближают полюса до такого расстояния, которое обеспечивает размещение частиц 2 в один слой в плоскости матрицы 1, Продолжительность воздействия постоянного поля определяется временем отверждения матричного материала. При этом частицы, равномерно распределенные по площади

1763232 матричного материала 1, оказывают давление на эластичную диэлектрическую пленку

4, прилегающую к полюсам магнита 3, Механическое напряжение в местах соприкосновения частиц с пленкой, обладающей упругими свойствами, приводит к ее прогибу в промежутках между частицами и уменьшению толщины матричного материала 1.

Воздействие магнитного поля в процессе формирования анизотропной электропроводящей пленки прекращается при наступлении отверждения матричного материала

1. Размещение на полюсах магнита эластичной диэлектрической пленки позволяет в конечном итоге получить анизотропный материал, в котором толщина изолирующих участков диаметра используемых электропроводящих частиц. В результате этого в изготовляемой анизотропной пленке проводя щие участки и редставля ют собой электропроводящие частицы, выступающие над более тонкими изолирующими участками, что приводит к повышению надежности контакта при использовании пленки.

Пример 1, На полюса магнита помещают полиэтиленовую пленку толщиной

0,01 мм, Готовят cìåñü из пасты К ТУ

38,103.508 — 81 холодного отверждения на основе синтетического каучука СКТН, катализатора и никель-серебряного порошка.

Форма частиц порошка круглая. Частицы состоят из никеля, покрытого снаружи серебром. Соотношение никеля и серебра

90о /10о, Диаметр частиц 40 мкм,. Соотношение между пастой К, катализатором и поpoLUKoM следующее: К 84 ; катализатор

15 ; порошок 1о .

Смесь размещают между полюсами магнита. Полюса сближают на расстояние

0,3 — 0,5 мм (расстояние между полюсами магнита с учетом толщин размещенных на рабочих плоскостях магнита полиэтиленовых пленок), Затем включают знакопеременное магнитное поле с величиной индукции 1 Т. Цикл работы магнитного поля следующий; действие поля, переключение полярности магнитного поля в течение 5 с, Таких циклов 20.

После этого включают постоянное магнитное поле с величиной индукции 1,75 Т и одновременно сближают полюса на такое расстояние, при котором частицы порошка располагаются в один слой в плоскости формируемой анизотропной пленки, 5 Пример 2. Проводят операции, описанные в примере 1, но вместо никель-серебряного порошка используют железный порошок, распыленный из жидкой фазы, Анизотропная пленка, полученная

10 предлагаемым способом, опробована в устройствах соединения дисплеев на жидких кристаллах с электронными блоками управления.

Пленка может найти применение в элек15 тронных часах, микрокалькуляторах, портативной видеотехнике и других изделиях, Использование пленки только в электронных наручных часах позволяет получить значительный экономический эффект за счет

20 снижения затрат и повышения производительности труда на операции соединения кристалла ИС с жидкокристаллическим индикатором и другими элементами часов.

Формула изобретения

25 Способ изготовления анизотропной электропроводящей пленки, заключающийся в получении в пастообразном состоянии смеси полимерного материала с частицами магниточувствительного электропроводя30 щего порошка и отверждении полимерного материала в магнитном поле между полюсами магнита, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пленки и расширения области ее использования за счет

35 обеспечения высокой плотности равномерно расположенных электропроводящих участков, на противостоящих полюсах магнита размещают эластичную диэлектрическую, не чувствительную к магнитному полю плен40 ку, смесь в пастообразном состоянии размещают между расположенными на полюсах магнита пленками, затем полюса магнита сближают на толщину смеси без приложения магнитного поля, включают знакопере45 менное магнитное поле с последующим переключением его на постоянное магнитное поле при одновременном сближении полюсов до обеспечения расположения частиц порошка в один слой плоскости форму50 емой анизотропной пленки, 1763232

Составитель Л. Кольцова

Т хред М,Моргентал Корректор Н. Милюкова

Редактор Г, Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3417 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

www.findpatent.ru

Создана новая проводящая прозрачная плёнка

Крупномасштабное изготовление нового типа прозрачной токопроводящей пленки с применением нанопористого серебра наметилось после завершённых удачно исследований. Сенсорные экраны смартфонов и телевизоров с плоским экраном основаны на прозрачных электродах, чем обеспечивается эффект сенсора и быстрого переключения цвета каждого пикселя. Поскольку серебро менее хрупкое и химически устойчивое вещество, по сравнению с другими материалами, инновационная пленка видится высокопроизводительным и надёжным решением для оснащения гибких экранов и прочей электроники.

Некоторые подробности изобретения 

Как отмечается на страницах журнала «Optical Materials Express», исследователи изготовили утончённую прозрачную токопроводящую пленку, покрывающую стеклянные диски диаметром 10 сантиметров.

Основываясь на теоретических оценках, близких к экспериментальным измерениям, учёные подсчитали, что тонкопленочные электроды способны функционировать эффективнее по сравнению с теперешними конструкциями гибких дисплеев и сенсоров.

Подход, который был использован для изготовления, позволил создать химически стабильный экземпляр с возможностью перестройки прозрачности и проводящих свойств. То есть за счёт изменения толщины плёнки достигаются нужные параметры.

Большая часть современных прозрачных электродов выполнены на основе оксида индия-олова, обеспечивающего прозрачность до 92%, что сопоставимо с прозрачностью стекла.

Несмотря на высокую прозрачность, тонкие материалы ITO требуют тщательной обработки для получения заявленных характеристик. К тому же этот вид материала слишком хрупкий для гибкой электроники. Все эти недостатки заставляют искать альтернативу ITO.

Между тем антикоррозийный характер металлов

• золота,
• серебра,
• платины,

открывает лучшие перспективы альтернатив для ITO. При помощи отмеченных материалов создаются долговечные, химически стойкие электроды, идеально подходящими к ролям гибких подложек дисплеев.

Однако до момента открытия прозрачные проводящие основы из благородных металлов получались с высокой шероховатостью поверхности, что ухудшает производительность, поскольку нарушается плотная связь между слоями.

Изготовление прозрачных проводящих пленок поддерживается технологией углеродных нанотрубок. Но учёные отмечают: такие плёнки не обладают достаточно высокой производительностью и, как правило, также имеют шероховатости поверхности.

Принцип коллоидной литографии

Новый принцип использует подход, именуемый — «коллоидная литография». Благодаря этому подходу, удалось создать утончённые прозрачные проводящие пленки на серебряной основе.

Первым делом создаётся маскирующий слой (шаблон) из плотно упакованных пластиковых наночастиц. Этим слоем покрывается 10-сантиметровая пластина.

Затем покрытые пластины помещаются в плазменную печь с целью равномерного распределения и уменьшения размерности всех частиц. Следующим этапом формируется тонкая пленка серебра поверх маскирующего слоя.

Серебром заполняются промежутки между частицами. После этого процесса частицы растворяют, оставляя точную картину сотоподобных отверстий. Сквозь образовавшиеся отверстия проходит свет. Так создаётся новая электрически и оптически проводящая прозрачная пленка.

При помощи информации: OSA

zetsila.ru

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИБКОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЕНКИ

Изобретение относится к области получения гибких электропроводящих полимерных пленок с поверхностным сопротивлением, не превышающим 0.15 Ом/□ на основе полимерных подложек, обладающих улучшенной адгезией по отношению к металлическим наночернилам, нанесенным на них методами печати. Такие гибкие проводящие полимерные пленки используют в тонкопленочных транзисторах и светоизлучающих диодах в качестве структурированной основы (диэлектрик с поверхностными контактами) для нанесения на них активных (полупроводящих, светоизлучающих и др.) слоев в различных областях микроэлектроники.

При создании конкурентоспособных и высококачественных гибких электропроводящих полимерных пленок в настоящее время успешно применяют возможности высоких технологий как для совершенствования методик печати проводящих слоев на различных подложках, так и для оптимизации состава металлических наночернил и модификации поверхности подложек с целью улучшения печатаемости чернил и увеличения их адгезии к подложке.

Основная проблема создания полимерных проводящих пленок заключается в том, что поверхность большинства используемых в микроэлектронике полимеров является относительно гидрофобной и инертной, что препятствует печати на ней проводящих металлических чернил, а также не обеспечивает достаточной адгезии напечатанных чернил по отношению к полимерной пленке.

На сегодняшний день для улучшения печатаемости чернил и повышения их адгезии к поверхности полимера используют различные методы.

Так, из патента US 8481132 известен способ получения прозрачной полимерной многослойной пленки для струйной печати с предварительной обработкой подложки УФ-облучением, высокочастотной плазмой, лазером, озоном или электронным пучком и последующим нанесением активных слоев из раствора, улучшенная адгезия которых к подложке обусловлена появлением на поверхности подложки гидроксильных или гидропероксильных групп в результате ее предварительной обработки. Недостатком подобных методов является короткое время жизни поверхностных функциональных групп (часы или даже минуты), а также сложная технология изготовления пленки, включающая последовательное нанесение активных слоев из раствора.

Также, из статьи (J. Mater. Chem., 2012, 22, 12517-12522) известен способ улучшения адгезии за счет добавления поверхностно-активных веществ (ПАВ) в состав электропроводящих чернил, содержащих наночастицы металлов. ПАВ способствуют стабилизации наночастиц, а также действуют как адгезивные агенты. Из всех металлов серебро наиболее часто используется для создания электропроводящих чернил в силу своего низкого электрического сопротивления, устойчивости к воздействию окружающей среды и низкой температуры спекания наночастиц, что является одним из ключевых факторов при печати и последующем отжиге чернил на гибких полимерных подложках. Наночастицы серебра могут быть стабилизированы различными низкомолекулярными поверхностно-активными веществами (в частности, карбоксилатного типа), а также полимерными молекулами, включая линейные, разветвленные и сверхразветвленные полимеры (как правило, полиамиды и полимиды) в водных или органических растворителях. Некоторые стабилизирующие агенты могут улучшать печатаемость чернил и повышать адгезию наночастиц к поверхности полимеров. Недостатком данного способа является необходимость в процессе спекания как можно более полно удалить добавленный ПАВ для получения высокопроводящих покрытий, поскольку остаточные количества ПАВ приводят в целом к повышению электрического сопротивления напечатанных структур. Таким образом, в конечной пленке адгезия чернил к подложке определяется только типом этой подложки, которая по природе своей обладает низкой свободной энергией поверхности и, как следствие, низкими адгезивными свойствами.

Известен метод повышения адгезии наночастиц золота, наносимых печатными методами, к кристаллическому кремнию за счет модификации кремниевых подложек монослоями п-аминофенилтриметоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана из их растворов в изопропаноле и толуоле, соответственно, для последующего использования напечатанных золотых структур в микроэлектромеханических системах (J. Microelectromech. Syst., 2011, 20, 2, 424-435). Недостатком данного метода является использование модифицирующих моно-, а не поли-слоев, что не обеспечивает значительного улучшения адгезии в случае полимерных подложек и связано с их высокой поверхностной шероховатостью. Еще одним недостатком данного технического решения является невозможность использования описанного в нем метода модификации для полимерных подложек из-за того, что полимерная подложка может набухать в используемых растворителях, изменяя свои линейные размеры, что препятствует высокоточной печати на ней проводящих структур.

Тем не менее, описан способ модификации поверхности полидиметилсилоксана различными функциональными алкоксисиланами, применяемый для целей биологических исследований, таких как повышение адгезии клеток и заключающийся в помещении предварительно обработанного в плазме подложки из полидиметилсилоксана в 0.1 - 20% раствор амино- или меркапто-пропилтриметоксисиланов в ацетоне или метаноле на время от 2 мин до 20 ч с последующим отмыванием подложки от избытка алкоксисилана в метаноле или изопропаноле (Surface & Coatings Technology. 2011. V. 205. P. 3182-3189). Недостатком данного технического решения является растворное проведение процесса модификации в течение достаточно длительного времени, что приводит к частичному набуханию полимерной подложки и является недопустимым в случае микроэлектронных применений, прежде всего в связи с необходимостью высокоточной печати проводящих контактов.

Наиболее близким к настоящему изобретению является техническое решение, описанное в статье A.P. Robinson с соавторами (Langmuir, 2011, 27(8), 4279-4284), согласно которому разработан способ микроструктурирования поверхности полидиметилсилоксана для получения на этой поверхности растяжимых проводящих металлических пленок методом печати серебряных чернил. Предлагаемый способ заключается в предварительном нанесении на поверхность ПДМС колонновидных микроструктур (микроуглублений, расположенных в геометрическом порядке), поверх которых затем печатают проводящий слой. После спекания путем термической обработки чернила, попавшие внутрь углублений, и чернила, растекшиеся по поверхности, образуют единый монолитный слой, связанный с подложкой механически за счет его части, расположенной в углублениях. Недостатком данного метода является зависимость размеров печатаемых структур от шага нанесенных микроструктур. Кроме того, напечатанные проводящие структуры выдерживают растяжение, но не выдерживают изгиб, т.к. при таком микроструктурировании не происходит химического связывания чернил с субстратом и при изгибе субстрата механический контакт слоев металла и подложки нарушается, вызывая отслаивание проводящего слоя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа получения гибких электропроводящих полимерных пленок с высокой адгезией проводящего слоя к полимерной подложке и низким поверхностным сопротивлением.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в получении гибких проводящих полимерных пленок с повышенной адгезией проводящего слоя к полимерной подложке (не менее 90% по скотч-тестам на основе стандарта ASTM D 3359) при сохранении его высокой проводимости (с поверхностным сопротивлением не более 0.15 Ом/□).

Поставленная задача решается тем, что создан способ получения гибкой электропроводящей полимерной пленки, заключающийся в том, что гибкую полимерную подложку на основе полидиметилсилоксана или полиэтиленнафталата обрабатывают низкотемпературной плазмой, затем подвергают химической модификации в парах 3-меркаптопропилтриметоксисилана или 3-аминопропилтриметоксисилана, после чего наносят на нее серебряные наночернила и образовавшуюся многослойную структуру спекают.

В частности, полимерной подложкой может являться подложка на основе полидиметилсилоксана или на основе полиэтиленнафталата.

Химическую модификацию в парах 3-меркаптопропилтриметоксисилана или 3-аминопропилтриметоксисилана проводят при соотношении параметров температура/продолжительность, необходимом для завершения процесса химической модификации, в частности, при температуре от 10 до 70°C в течение 2-72 часов.

В частности, серебряные наночернила наносят методом трафаретной печати.

В частности, серебряными наночернилами являются чернила на водной или органической основе.

Образовавшуюся многослойную структуру спекают термической обработкой при соотношении параметров температура/продолжительность, необходимом до завершения процесса спекания. В частности, термическую обработку проводят при температуре 100-200°C в течение 2-30 минут.

Полученная гибкая электропроводящая полимерная пленка по своим характеристикам может быть использована в качестве структурированных проводящих подложек для изготовления печатных сенсоров, гибких полевых транзисторов, фотовольтаических ячеек или светоизлучающих диодов.

Следует иметь в виду, что приведенные примеры не исчерпывают все возможные варианты реализации заявленного изобретения. Например, полимерная подложка может быть выполнена из любого доступного полимера с подходящими механическими, термическими и диэлектрическими характеристиками. В частности, полимерная подложка может быть выполнена из полиэтиленнафталата, полидиметилсилоксана, полиэтилентерефталата, полиимида, поликарбоната, полиметилметакрилата, полиэфирсульфона, полиэфиркетона и т.д.

В частности, химическую модификацию в парах функционального органоалкоксисилана можно проводить при нормальном давлении (от 650 до 750 мм рт. ст.) и температуре от 10 до 70°C в течение 2-140 часов.

Функциональным органоалкоксисиланом может являться любой органоалкоксисилан, где функциональной группой может быть любая амино- или меркапто-содержащая группа, органо-группой может быть любая алкильная или арильная группа, алкоксисилильной - три, ди или моно-алкоксисилильная группа с метокси- или этокси-фрагментом.

В частности, металлическими наночернилами могут являться не только серебряные наночернила на водной или органической основе, а также другие чернила на основе металлических нано- или микрочастиц, включая, но не ограничиваясь, медь, золото, никель, кобальт и т.д., способных к взаимодействию с функциональной группой органоалкоксисилана.

В частности, методами печати могут являться струйная и трафаретная печать, а также иные подходящие методы печати, такие как трансферная печать, тампонная печать, флексография, литографические методы печати, офсетная печать, гравюрная печать, струйная аэрозольная печать, распыление, нанесение центрифугированием, нанесение методами экструзии и т.д.

В частности, спекание путем термической обработки может проводиться при 100-200°C в течение 2-30 минут в зависимости от типа чернил. Также возможно использование иных методов спекания, таких как лазерное спекание, импульсный фотонный отжиг с использованием излучения ксеноновых ламп, спекание плазмой.

В отличие от известного метода (Langmuir, 2011, 27(8), 4279-4284), в заявленном изобретении гибкие электропроводящие пленки получают следующим образом: предварительно обработанную в низкотемпературной плазме гибкую полимерную подложку на основе полидиметилсилоксана или полиэтиленнафталата подвергают химической модификации в парах 3-меркаптопропилтриметоксисилана или 3-аминопропилтриметоксисилана, после чего наносят на нее серебряные наночернила и образовавшуюся структуру спекают. Таким образом, стало возможным достижение нового технического результата. В частности, получены гибкие полимерные электропроводящие пленки на подложках ПДМС и ПЭН, которые демонстрируют близкую к 100%-й адгезию проводящего слоя к подложке и обладают низким поверхностным сопротивлением (до 0.15 Ом/□). При использовании модифицирующих слоев органоалкоксисиланов, получен новый технический результат за счет образования химической связи между полимерной подложкой и металлическим проводящим слоем. Кроме того, данный технический результат достигается за счет введения в структуру полимерная подложка - металл дополнительного тонкого слоя, состоящего из сшитого функционального органоалкоксисилана, наносимого из газовой фазы и химически связанного как с полимерной подложкой, так и с проводящим слоем металла. При этом для химического связывания подложки с функциональным органоалкоксисиланом подложка предварительно обрабатывается низкотемпературной плазмой, а связывание с проводящим металлическим слоем происходит за счет взаимодействия функциональных амино- или тиольных групп органоалкоксисилана с металлом.

Общая схема получения гибкой электропроводящей полимерной пленки представлена на Фиг. 1 и иллюстрирует процесс модификации полимерной подложки органоалкоксисиланом на примере 3-меркаптопропилтриметоксисилана, заключающийся в том, что подложку из полидиметилсилоксана или полиэтиленнафталата обрабатывают низкотемпературной плазмой, затем подвергают химической модификации в парах 3-меркаптопропилтриметоксисилана, после чего наносят на нее серебряные наночернила и образовавшуюся структуру спекают. Из Фиг. 1 видно, что улучшенная адгезия проводящего слоя к подложке обеспечивается за счет образования химических связей между атомами металла проводящего слоя и поверхностными тиольными группами модифицирующего слоя.

Схема реакций, приводящих к образованию модифицирующего полислоя, химически связанного с полимерной подложкой, на примере 3-меркаптопропилтриметоксисилана, приведена на Фиг. 2. Из Фиг. 2 видно, что при взаимодействии 3-меркаптопропилтриметоксисилана происходят реакции гидролиза метоксисилильных групп и их взаимодействия с гидроксильными группами полимерной подложки, образовавшимися в результате обработки плазмой, а также между собой с образованием сшитого полисилоксанового слоя. Кроме того, часть меркапто-групп также может реагировать между собой с образованием сульфидных мостиков, которые дополнительно сшивают формирующийся полислой.

Результаты оценки адгезии на примере серебряных чернил на водной и органической основе, напечатанных на модифицированных полимерных подложках (Примеры 1-10), приведены на Фиг. 3, из которой видно, что в случае подложек из ПДМС наилучшие результаты достигаются при их обработке в парах 3-меркаптопропилтриметоксисилана, а в случае подложек из ПЭН адгезия, превышающая 85%, достигается при любом из описанных способов обработки. Кроме того, из Фиг. 3в видно, что адгезия чернил к подложке из ПДМС увеличивается с увеличением времени обработки в парах 3-меркаптопропилтриметоксисилана и достигает величин, близких к 100% при обработке в течение 72 ч.

Изобретение может быть проиллюстрировано нижеприведенными примерами изготовления гибких электропроводящих пленок, при этом использовали коммерчески доступные металлические наночернила, функциональные органоалкоксисиланы и полимерные подложки на основе полидиметилсилоксана или полиэтиленнафталата.

На Фиг. 1 представлена общая схема модификации полимерной подложки функциональным органоалкоксисиланом и последующего взаимодействия между сформированным слоем органоалкоксисилана и напечатанным слоем металлических наночернил.

На Фиг. 2 представлена схема химических реакций, приводящих к образованию модифицирующего полислоя 3-меркаптопропилтриметоксисилана на поверхности полимерной подложки, обработанной в плазме.

На Фиг. 3 представлены результаты оценки адгезии для серебряных наночернил на водной основе (PChem PSI-211 (белый)) и органической основе (Sun Chemical CRSN2442 (черный)), напечатанных на модифицированных органоалкоксисиланами полимерных подложках ПЭН (a) (Teonex® Q65FA / DuPont Tejjin Films) и ПДМС (б) (Dow Corning Sylgard 184) по сравнению с необработанными подложками. При этом 3-меркаптопропилдиметилметоксисилан обозначен как моно-SH, 3-аминопропилтриметоксисилан обозначен как NH, 3-меркаптопропилтриметоксисилан обозначен как SH. Время модификации полислоем составляло 72 ч во всех случаях. Изменение адгезии чернил на модифицированном 3-меркаптопропилтриметоксисиланом ПДМС в зависимости от времени модификации представлено на Фиг. 3(в). Внутри графика даны оптические микроизображения напечатанных серебряных структур, использованных для оценки адгезии.

Пример 1. Получение гибкой электропроводящей пленки на подложке из полидиметилсилоксана (ПДМС).

Обработку подложки из ПДМС осуществляют в низкотемпературной плазме, после чего пленку промывают деионизированной водой, сушат в токе аргона и помещают в чашку Петри, куда добавляют 0.2 мл 3-меркаптопропилтриметоксисилана и оставляют при комнатной температуре на 72 ч. На поверхность модифицированной пленки методом трафаретной печати наносят серебряные наночернила на органической основе (CRSN2442), которые затем спекают при температуре 120°C в течение 30 минут.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 95% по сравнению с 0% для не модифицированной подложки из ПДМС, поверхностное сопротивление составило 0.148 Ом/□.

Пример 2. Получение гибкой электропроводящей пленки на подложке из полиэтиленнафталата (ПЭН).

Обработку подложки из ПЭН осуществляют в низкотемпературной плазме, после чего пленку промывают деионизированной водой, сушат в токе аргона и помещают в чашку Петри, куда добавляют 0.3 мл 3-аминопропилтриметоксисилана и оставляют при комнатной температуре на 72 ч. На поверхность модифицированной пленки методом трафаретной печати наносят серебряные наночернила на водной основе (PSI-211), которые затем спекают при температуре 120°C в течение 2 минут.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 100% по сравнению с 50% для не модифицированной подложки из ПЭН, поверхностное сопротивление составило 0.0975 Ом/□.

Пример 3. Получение гибкой электропроводящей пленки на подложке из полиэтиленнафталата (ПЭН).

Процесс получения аналогичен примеру 2, но вместо 0.3 мл 3-аминопропилтриметоксисилана добавили 0.2 мл 3-меркаптопропилтриметоксисилана.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 100% по сравнению с 50% для не модифицированной подложки из ПЭН, поверхностное сопротивление составило 0.1275 Ом/□.

Пример 4. Получение гибкой электропроводящей пленки на подложке из полидиметилсилоксана (ПДМС).

Процесс получения аналогичен примеру 1, но вместо 72 ч подложку оставляли в парах 3-меркаптопропилтриметоксисилана на 2 ч.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 70% по сравнению с 0% для не модифицированной подложки из ПДМС, поверхностное сопротивление составило 0.1450 Ом/□.

Пример 5 (сравнительный)

На поверхность необработанной подложки из ПДМС методом трафаретной печати наносят серебряные наночернила на водной основе (PSI-211), которые затем спекают при температуре 120°C в течение 2 минут.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 0%.

Пример 6 (сравнительный)

На поверхность необработанной подложки из ПДМС методом трафаретной печати наносят серебряные наночернила на органической основе (CRSN2442), которые затем спекают при температуре 120°C в течение 30 минут.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 0%.

Пример 7 (сравнительный)

На поверхность необработанной подложки из ПЭН методом трафаретной печати наносят серебряные наночернила на водной основе (PSI-211), которые затем спекают при температуре 120°C в течение 2 минут.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 50%.

Пример 8 (сравнительный)

На поверхность необработанной подложки из ПЭН методом трафаретной печати наносят серебряные наночернила на органической основе (CRSN2442), которые затем спекают при температуре 120°C в течение 30 минут.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 80%.

Пример 9 (сравнительный)

Процесс получения аналогичен примеру 1, но вместо 0.2 мл 3-меркаптопропилтриметоксисилана добавили 0.2 мл 3-меркаптопропилдиметилметоксисилана.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 20%.

Пример 10 (сравнительный)

Процесс получения аналогичен примеру 9, но вместо серебряных чернил на органической основе (CRSN2442) печатали серебряные наночернила на водной основе (PSI-211), которые затем спекали при температуре 120°C в течение 2 минут.

По данным скотч-теста (стандарт ASTM D 3359) адгезия чернил к подложке составила 15%.

Таким образом, из представленных примеров видно, что гибкие электропроводящие полимерные пленки демонстрируют высокую (до 95-100%) адгезию проводящего слоя к полимерной подложке при сохранении низкого поверхностного сопротивления (до 0.15 Ом/□), что позволяет использовать их в качестве структурированных проводящих подложек для изготовления печатных сенсоров, гибких полевых транзисторов или светоизлучающих диодов. Этим подтверждается достижение нового технического результата по сравнению с известным техническим решением.

edrid.ru

• 
  Пленка агроспан
• 
  Сверхпрочная пленка
• 
  Волшебная пленка
• 
  Пленка микроперфорированная
• 
  Уплотнительная пленка
• 
  Плантер пленка
• 
  Пленка пагза
• 
  Фосфорная пленка
• 
  Пленка пма
• 
  Колопласт пленка
• 
  Электретная пленка