ES3042792T3

ES3042792T3 - Transparent conductive circuit

Info

Publication number: ES3042792T3
Application number: ES19883368T
Authority: ES
Inventors: Richard P Heroux; Timothy Alan Turner; David Joseph Arthur; Sean Patrick Arthur
Original assignee: Chasm Advanced Materials Inc
Current assignee: Chasm Advanced Materials Inc
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2025-11-24
Anticipated expiration: 2039-11-13
Also published as: JP2024109649A; EP3880746C0; CN113272372B; US20240276638A1; JP2022522599A; EP3880746B1; EP3880746A4; CN117292872A; JP7659243B2; EP3880746A1; WO2020102392A1; JP2024009982A; JP2025089334A; JP7568296B2; US20260059660A1; KR102746522B1; US12432853B2; JP7840069B2; KR20250002842A; KR20210105352A

Abstract

Película conductora transparente (TCF) y métodos para crearla. La TCF incluye un sustrato con una superficie, una capa de malla metálica sobre al menos una parte de la superficie del sustrato y una capa conductora sobre la capa de malla metálica. La capa conductora incluye nanotubos de carbono y un aglutinante. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Circuito conductor transparente

[0003] Antecedentes

[0004] Esta divulgación se refiere a un circuito conductor transparente.

[0005] Las películas conductoras transparentes (TCF) híbridas de nanotubos de carbono (CNT) tienen aplicaciones en dispositivos electrónicos. Algunos de estos TCF comprenden una capa de nanocables de plata (AgNW) y una capa de tinta CNT impresa. Se puede utilizar un método de limpieza en húmedo para eliminar las regiones AgNW expuestas (es decir, las regiones donde no se imprime la tinta CNT).

[0006] El documento US 2015/289366 A1 divulga una capa de malla metálica y una capa conductora que comprende CNT que forman un patrón de circuito. El documento US 2016/181689 A1 divulga una capa de malla metálica que comprende una primera y una segunda capa metálica que forman un patrón de circuito.

[0007] Resumen

[0008] Esta divulgación se refiere al TCF híbrido basado en CNT que comprende una capa de malla metálica (MM) y una capa de tinta CNT impresa. Se produce un patrón de circuito después de que el MM expuesto (es decir, las regiones donde no se imprime la tinta CNT) se elimina mediante grabado químico.

[0009] Un beneficio de usar MM vs. AgNW es que se pueden obtener valores de resistencia de hoja más bajos para el circuito transparente híbrido CNT transparente, mientras se mantiene una alta transparencia. La baja resistencia de la lámina (Rs) es importante para ciertas aplicaciones, especialmente antenas. Se cree que se necesitan Rs < 1 Ohm por cuadrado (OPS) para que las antenas transparentes impresas funcionen como antenas metálicas opacas impresas. También se desea una alta transparencia, con un 85 % de transmitancia de luz visible (VLT) para la película conductora transparente impresa (excluyendo el sustrato) generalmente considerada un objetivo mínimo. Más preferiblemente, el VLT debería estar > 90 %.

[0010] Un beneficio de usar grabador químico para disolver las regiones MM expuestas es que puede no ser práctico usar la limpieza húmeda para eliminar el MM. Para que el grabado químico funcione, la tinta CNT impresa también debe actuar como una máscara de grabado. Esto hace que la tinta CNT sea un material multifuncional. La tinta CNT no solo permite la creación de una película conductora transparente híbrida de CNT (ya sea CNT MM o CNT AgNW, con aglutinante de polímero utilizado en ambos casos) que es mejor que CNT o MM o AgNW solo, sino que la tinta CNT también permite utilizar una metodología estándar de procesamiento de circuitos impresos flexibles (es decir, uso de un grabador químico para disolver las regiones conductoras no cubiertas por la máscara de grabado).

[0011] Además, puede ser beneficioso utilizar un grabador químico para crear circuitos que comprenden una capa AgNW con tinta CNT impresa en la parte superior. El proceso de limpieza en húmedo no es tan universalmente aceptado por la industria de circuitos impresos flexibles, que generalmente utiliza grabadores químicos que generalmente se rocían o sumergen. El proceso de limpieza en húmedo tiene el potencial de dejar AgNW residual en la parte superior del patrón del circuito, lo que podría crear un posible problema de confiabilidad a largo plazo. Además, el proceso de limpieza en húmedo requiere cierta cantidad de fuerza para que la limpieza sea efectiva, lo que puede dañar las trazas de circuito más finas, por ejemplo, aquellas que tienen aproximadamente 100 micrómetros de ancho. Además, es más fácil grabar un espacio fino (100 micrómetros o menos) que usar la limpieza húmeda; es más probable que el método de grabado elimine el 100 % de los AgNW del área del espacio, evitando el riesgo de tener diafonía entre las características del circuito adyacente. El circuito conductor transparente de la invención está definido por la reivindicación 1.

[0012] La capa de malla metálica y la capa conductora en combinación pueden tener una transmitancia de luz visible (VLT) de al menos el 85 %. La capa de malla metálica y la capa conductora en combinación pueden tener un VLT de al menos el 90 %. La capa de malla metálica puede comprender una red de trazas metálicas interconectadas con espacios abiertos entre las trazas. La red puede estar en un patrón de diamante, hexagonal, rectangular o aleatorio. La capa de malla metálica puede comprender al menos un 90 % de espacios abiertos. Las trazas metálicas pueden tener un ancho de línea de no más de 30 micrómetros. Los espacios abiertos de la capa de malla metálica pueden tener un ancho que sea al menos quince veces el ancho de las trazas metálicas. El circuito conductor transparente puede comprender un circuito con líneas conductoras que tienen un ancho, en el que el ancho de la línea conductora es al menos diez veces el ancho de los espacios abiertos de malla metálica. La malla metálica puede comprender dos metales diferentes, un segundo metal encima de un primer metal. El primer metal puede comprender plata y el segundo metal puede comprender cobre.

[0013] El CNT en la capa conductora puede comprender una red con una densidad de área de aproximadamente 1 10 mg/m2. La relación de aglutinante: CNT en la capa conductora es de al menos 240: 1.

[0014] Breve descripción de los dibujos

[0015] La Fig. 1 es una vista lateral esquemática de un TCF.

[0016] Las Fig. 2A-2D ilustran un método para crear un TCF.

[0017] La Fig. 3 ilustra las etapas de un proceso para crear un TCF.

[0018] Las Figs. 4A-4C son tres imágenes de un TCF con diferentes aumentos.

[0019] Las Figs. 5A y 5B ilustran los efectos del recubrimiento de cobre de la malla metálica de un TCF.

[0020] Un TCF 10 híbrido basado en CNT, Fig. 1, comprende una capa MM 13 que incluye trazas metálicas 14-16, y una capa de tinta CNT 18 suprayacente que se adhiere a la superficie superior del sustrato 12 y encapsula la capa MM 13 con un medio conductor. Un patrón de circuito se produce después de que cualquier MM expuesto (es decir, las regiones donde no se imprime la tinta CNT) se elimina mediante grabado químico.

[0021] Las Fig. 2A-2D ilustran los resultados de un proceso para crear un circuito conductor transparente de la presente divulgación. Tenga en cuenta que las dimensiones y otros aspectos de las Fig. 2A-2D no están a escala y pueden exagerarse, solo en aras de la ilustración. A continuación se exponen ejemplos reales. El ensamblaje 20, Fig. 2A, comprende el sustrato 22 que lleva un MM que comprende las trazas 24-27. El MM se puede crear en el sustrato por varios medios como se describe en este documento. Además, el MM puede comprender diversos materiales conductores (por ejemplo, metales), como se describe más adelante en este documento. El MM comprende una serie de trazas delgadas (líneas) que están conectadas eléctricamente. Las trazas se presentan típicamente, pero no necesariamente, en un patrón regular (como el patrón hexagonal ilustrado en la Fig. 4A).

[0022] La Fig. 2B ilustra un conjunto adicional 30 en el que el MM está recubierto mediante electrodeposición con un segundo metal (en este ejemplo no limitativo, el segundo metal es el cobre). Por lo tanto, las trazas 24-27 están cubiertas por una capa generalmente más gruesa de un segundo metal que comprende las porciones 34-37, para crear trazas MM 40-43 engrosadas y menos porosas, respectivamente.

[0023] La Fig. 2C ilustra un conjunto adicional 50 en el que la tinta CNT 48 se imprime o se coloca sobre parte o la totalidad de la capa MM ilustrada en la Fig. 2B. En esta ilustración, la tinta 48 se imprime sobre las trazas 41 y 42, pero no sobre las trazas 40 y 43. Las trazas 40 y 43 están expuestas, mientras que las trazas 41 y 42 están cubiertas por un medio conductor que crea una línea conductora o un área conductora 49.

[0024] La Fig. 2D ilustra el TCF 60 final en el que las trazas expuestas 40 y 43 se han eliminado mediante grabado, como se explica con más detalle en otra parte de la presente memoria. Esto deja el conductor 49 en el sustrato 22.

[0025] En la Fig. 3 se ilustra un método ejemplar 70 para producir un TCF. En la etapa 72 se proporciona un sustrato adecuado. En la etapa 74 se imprime una malla metálica sobre una superficie del sustrato. En la etapa 76, se recubre un segundo metal (por ejemplo, cobre) sobre la malla metálica. La etapa 76 es opcional, ya que si el MM en sí tiene una Rs aceptable, es posible que no sea necesario aumentar el espesor (es decir, la altura) de las líneas MM. El metal recubierto adicional aumenta el volumen de las trazas MM y, por lo tanto, disminuye su resistencia. También puede ayudar a que el MM delgado sea más robusto y más capaz de adherirse a la tinta conductora. En la etapa 78, se imprime un medio conductor (denominado "tinta") en áreas seleccionadas del MM para formar partes de un circuito. En un ejemplo, la tinta comprende nanotubos de carbono como su medio conductor y también contiene un aglutinante. Las tintas CNT se describen con más detalle en otra parte de este documento. La etapa final 80 contempla el grabado de MM/cobre expuesto, para dejar atrás en el sustrato solo el circuito.

[0026] La divulgación se elabora con más detalle en los varios ejemplos no limitativos que se exponen a continuación. Los ejemplos ilustran aspectos del TCF y su fabricación. Los parámetros del t Cf y los métodos para producir el TCF incluyen los siguientes.

[0027] Las mallas metálicas pueden considerarse rejillas metálicas compuestas por líneas ultraestrechas que proporcionan conductividad eléctrica a través de las líneas interconectadas al tiempo que permiten el VLT a través de los espacios entre las líneas. Las mallas metálicas se pueden crear en una superficie del sustrato mediante cualquier método viable, incluidos, pero no limitados a la impresión directa, el relieve, el patrón fotográfico seguido de grabado y la impresión seguida de recubrimiento. La malla metálica se puede crear en un ancho suficiente para la aplicación final del TCF. Los anchos pueden ser de hasta 304.8 mm (12 pulgadas) 609.6 mm (24 pulgadas) o más.

[0028] El ancho de las líneas metálicas que componen el MM dependerá del método por el cual se hizo el MM (algunos métodos son capaces de hacer anchos de línea más finos) y también de los requisitos de la aplicación (algunas aplicaciones, como las pantallas táctiles, requieren que los anchos de línea sean lo suficientemente pequeños como para que no sean visibles a simple vista). Los MM más gruesos suelen tener anchos de línea de aproximadamente 25 a 50 |jm. Los MM más finos suelen tener anchos de línea de aproximadamente 2 a 10 |jm. Para que los anchos de línea sean relativamente invisibles, ellos deben ser inferiores a aproximadamente 6 jm .

[0029] El espaciado entre las líneas metálicas depende de la transmitancia de luz visible deseada (VLT), el ancho de la línea metálica y el patrón de rejilla metálica (por ejemplo, hexagonal, rectangular, aleatorio, etc.). Las líneas metálicas son lo suficientemente gruesas como para tener esencialmente un VLT insignificante (es decir, las líneas metálicas absorben o reflejan casi toda la luz). Por lo tanto, el VLT para el MM se define principalmente por el porcentaje de área abierta del patrón de rejilla metálica. El espaciado entre las líneas metálicas se puede calcular para las diversas geometrías del patrón de rejilla metálica para un ancho de línea metálico y un objetivo VLT determinados. Para MM más gruesos con un ancho de línea de 30 jm y un porcentaje de área abierta del 90 %, el espacio entre líneas metálicas es de aproximadamente 550 jm para patrones de rejilla hexagonales y cuadrados. Para MM más finos con un ancho de línea de 5 jm y un porcentaje de área abierta del 90 %, el espacio entre las líneas metálicas es de aproximadamente 91 jm para patrones de rejilla hexagonales y cuadrados.

[0031] La Tabla 1 ilustra los cálculos de espaciado para diversas combinaciones de porcentaje de área abierta y ancho de línea de metal. Estos son ilustrativos, no limitativos ni definitorios.

[0033] Tabla 1

[0035]

[0038] El espesor de metal requerido depende de la resistividad volumétrica del metal, el porcentaje de área abierta y la resistencia de la lámina objetivo para el MM.

[0040] Para un MM con resistividad de volumen de metal de 4 jQ-cm (valor típico para tinta nanoplata impresa en flexografía) y espesor de rejilla metálica de 0.15 jm y área abierta del 90%, la resistencia de la lámina resultante para el MM es de 6 Q/a. Para que la resistencia de la lámina del MM sea de 1 Q/a o menos (lo que se ha encontrado que es muy deseado para aplicaciones de blindaje de antenas y RF), entonces el espesor de esta rejilla metálica debería ser de 0.9 jm o más. Para rejillas metálicas con un área abierta del 85 %, el espesor de rejilla metálica requerido para lograr una resistencia de la lámina < 1 Q/a es de 0.6 jm o más. Para rejillas metálicas con un área abierta del 95 %, el espesor de rejilla metálica requerido para lograr una resistencia de lámina <1 Q/a es de 1.8 jm o más.

[0042] El valor de la literatura para la resistividad volumétrica del cobre es de 1.72 jü -cm y para la plata es de 1.59 jü -cm . Ambos son valores más bajos que los valores típicos alcanzados para el cobre electrodepositado y la nanoplata impresa en flexografía debido a la porosidad en las líneas recubiertas o impresas. Pero, si se alcanzara el valor de la literatura de cobre para la resistividad volumétrica de la rejilla metálica fabricada, entonces el espesor de rejilla metálica requerido para lograr la resistencia de la lámina < 1 Q/a es de 0.4 jm o más.

[0044] Los métodos comerciales para hacer la rejilla metálica incluyen impresión directa, relieve, patrón fotográfico seguido de grabado, etc. La mayoría de los métodos comerciales para fabricar MM no pueden lograr un espesor de metal suficiente para dar como resultado una resistencia de la lámina de < 1 Q/a para rejillas metálicas con áreas abiertas en el rango de 85-95 %. El espesor de las rejillas metálicas se puede acumular mediante electrodepositado o mediante cualquier otro proceso viable.

[0046] Para lograr una resistencia de lámina tan baja para MM con un % de área abierta tan alto, se requiere una resistividad de volumen muy baja para el material que comprende la rejilla, lo que hace que los metales sean el único material práctico. La Tabla 2 ilustra las resistividades volumétricas para varios materiales en unidades de Q-m. Para convertir estos valores a j Q -cm, se debe multiplicar por 108.

[0048] Tabla 2

[0050] Resistividad eléctrica para materiales comunes

[0051] MATERIAL<RESISTIVIDAD ELÉCTRICA A 20 °C>OHMÍMETROS

[0052] Aluminio 2.8 x 10-8

[0053] Antimonio 3.9 x 10-7

[0054] Bismuto 1.3 x 10-6

[0055] Latón ~0.6 -0.9 x 10-7

[0056] Cadmio 6 x 10-8

[0057] Cobalto 5.6 x 10-8

[0058] Cobre 1.7 x 10-8

[0059] Oro 2.4 x 10-8

[0060] Carbono (grafito)<1 x 10-5>

[0061] Germanio 4.6 x 10-1

[0062] Hierro 1.0 x 10-7

[0063] Plomo 1.9 x 10-7

[0064] Manganina 4.2 x 10-7

[0065] Nicromo 1.1 x 10-6

[0066] Níquel 7 x 10-8

[0067] Paladio 1.0 x 10-7

[0068] Platino 0.98 x 10-7

[0069] Cuarzo 7 x 1017

[0070] Silicio 6.4 x 102

[0071] Plata 1.6 x 10-8

[0072] Tantalo 1.3 x 10-7

[0073] Estaño 1.1 x 10-7

[0074] Tungsteno 4.9 x 10-8

[0075] Zinc 5.5 x 10-8

[0077] Algunos de los metales tienen una resistividad volumétrica inferior a unos 10 |jQ.-cm. Una mayor resistividad de volumen tiene consecuencias significativas, ya que aumenta el espesor de metal requerido para lograr la resistencia de la lámina < 1 Q/a. Esto aumenta el coste de hacer el MM y también aumenta el coste de grabar el MM cuando los circuitos están patronados. Una estimación es que los metales con valores de la literatura para la resistividad volumétrica que son más del doble que el cobre no serán tan prácticos. Si se aplica este criterio de selección a la tabla anterior, los únicos metales que se seleccionarían son el cobre, la plata, el aluminio y el oro. Curiosamente, todos estos son metales que se usan comúnmente en la fabricación de circuitos impresos.

[0078] Otro criterio de selección es la capacidad de grabar el MM con un grabador comercialmente viable. Aunque técnicamente es posible grabar oro con agua regia, no es comercialmente práctico. La plata generalmente se graba con nitrato férrico. El cobre generalmente se graba con cloruro férrico, pero también se puede grabar con nitrato férrico (el mismo grabador que se usa para la plata).

[0079] El aluminio generalmente se graba con hidróxido de sodio o hidróxido de potasio. Por lo tanto, parece que la plata, el cobre y el aluminio son composiciones MM comercialmente viables, desde el punto de vista del grabado. Se ha encontrado que las formulaciones de tinta CNT que se utilizan en los ejemplos también son adecuadas como material de máscara de grabado para todos los grabadores típicos utilizados para plata, cobre y aluminio. También es útil tener en cuenta que MM se realiza imprimiendo tinta nanoplateada seguida por cobre electrodepositado con éxito con un solo grabador, nitrato férrico. Esto hace que el proceso de fabricación sea más rentable que requerir dos procesos de grabado separados.

[0081] En cuanto a la formulación de la tinta CNT, el tipo de aglutinante polimérico debe ser soluble en el vehículo de tinta (idealmente, debe ser soluble en alcohol), debe tener una buena adherencia al sustrato, debe tener un alto VLT y una baja turbidez y ser lo más incoloro posible, debe ser capaz de encapsular los CNT y también el MM y debe ser químicamente resistente a los grabadores que se pueden usar para grabar el MM (es decir, debe permitir que la tinta CNT actúe como una máscara de grabado). La capacidad de la tinta CNT para funcionar como máscara de grabado también depende de la relación de aglutinante a CNT en la tinta CNT. Muy poco aglutinante puede hacer que la tinta CNT no sea adecuada como máscara de grabado: no protege suficientemente el MM subyacente cuando se graban las regiones MM expuestas (regiones no cubiertas por la tinta CNT). Demasiado aglutinante puede comprometer la capacidad de los CNT para hacer una buena conectividad eléctrica entre sí y/o con el MM subyacente y/o la superficie del circuito (para lograr una baja resistencia de contacto con interconexiones impresas).

[0083] Se ha comprobado que las tintas CNT fabricadas con una química de vehículos de tinta similar a la de la solicitud de patente internacional que se menciona a continuación, con una concentración de CNT de 0.1 g/L, aglutinante de copolímero acrílico (DSM B890) e impresas con una cobertura de tinta de 30 mg/m2 funcionaron bien como máscara de grabado cuando la relación aglutinante:CNT era de 240:1. Las relaciones de 60:1 y 120:1 eran completamente inaceptables (es decir, se grabó el MM subyacente). Una relación de 180:1 era marginal (a veces estaba bien, pero no siempre). También se encontró que 240:1 no parecía comprometer la conectividad eléctrica de los c Nt. Se cree que las relaciones superiores a 240:1 serían aceptables, y que el límite superior sería el umbral de percolación para los CNT en este sistema de aglutinante, que se estima en aproximadamente 0.2 % en peso de CNT. Esto correspondería a una relación aglutinante:CNT de aproximadamente 400:1.

[0085] A continuación se presentan varios ejemplos que ilustran aspectos de esta divulgación.

[0087] <1 versión OPS AgNW comparada con la versión MM.

[0089] <1 versión OPS AgNW se preparó un TCF utilizando tereftalato de polietileno (PET) (125 um) como sustrato, recubierto con una dispersión de nanoalambre de plata (AgNW) del 2.0 % en peso en alcohol isopropílico (IPA) utilizando ~ 40 nm de diámetro, 15 um de longitud AgNW. El recubrimiento AgNW era de ~ 127 mm (~ 5 pulgadas) de ancho x 177.8 mm (7 pulgadas) de largo. La dispersión de AgNW se recubrió sobre la película de PET utilizando una varilla Mayer (espesor de película húmeda de 40 micrómetros) con una cobertura de AgNW de 632 mg/m2. El recubrimiento se secó con un secador de convección manual a una temperatura de aire de salida de 177 °C durante ~ 30 segundos y luego se horneó en un horno de convección durante 3 minutos a 105 °C. Después del recubrimiento AgNW, el % de transmisión de luz visible (% VLT) fue del 45.6 % (restando el sustrato VLT), y el ensamblaje tuvo una resistencia de lámina (Rs) de 1 Q/a El recubrimiento AgNW se serigrafió con una tinta de nanotubos de carbono (utilizando una versión reformulada de la tinta CNT de pared simple VC101 de Chasm Advanced Materials Inc., Canton, MA, EE. UU.) utilizando una pantalla de malla de poliéster 305 (~ 30 um de espesor de película húmeda) con un patrón de bloque de 63.5 mm (2.5 pulgadas). La tinta se reformuló a una concentración de CNT de 0.1 g/L e incluyó un aglutinante polimérico (por ejemplo, un copolímero metacrílico modificado). Otros aglutinantes que pueden utilizarse en el presente TCF se divulgan en la publicación de solicitud de patente internacional (PCT) No. WO 2016/172315. La capa de CNT impresa se secó con un secador de convección manual a una temperatura del aire de salida de 177 °C durante ~ 30 segundos y luego se horneó en un horno de convección durante 5 minutos a 105 °C. La muestra se dejó enfriar a temperatura ambiente (~25 °C). Usando una botella de lavado, la muestra se roció con un nitrato férrico al 10 % (Fe (NO<3>)<3>) en solución de agua durante 30 segundos. Usando una botella de lavado separada, la muestra se roció con agua desionizada en ambos lados de la película durante 30 segundos. A continuación, la película se secó con paños sin pelusa para eliminar las gotas de agua grandes y luego se horneó en un horno de convección durante 1 minuto a 105 °C. La capa CNT de este ejemplo se imprimió y grabó con dos relaciones diferentes de aglutinante:CNT (120: 1,240: 1).

[0091] Después de serigrafiar la tinta CNT y el grabar, el % VLT y Rs fueron 32.2 % (restando el sustrato VLT) y 1 £/□ respectivamente en todos los casos en el área de impresión CNT de 2.5". Después del grabado, el área expuesta fuera del área de impresión CNT de 2.5", el % VLT aumentó al 90.0 % (restando el sustrato) y la resistencia de la lámina no fue medible.

[0093] Los resultados se resumen en la Tabla 3 a continuación:

[0095]

[0096]

[0099] 1 El sustrato ha sido restado de las mediciones VLT

[0101] Versión <1 OPS MM: se preparó un TCF utilizando PET (125 um) como sustrato, flexografía impresa con tinta plateada (Ag) en un patrón hexagonal (líneas de 30 micrómetros con un espesor de aproximadamente 0.1 a 0.15 micrómetros, espaciado de 500 micrómetros) a 36.576 m (120 pies) por minuto utilizando un rodillo anilox y se horneó en un horno de convección durante 5 segundos a 170 °C. La película con patrón hexagonal se electrodeposito en baño con cobre (Cu). La capa de cobre suprayacente tenía un espesor de aproximadamente 0.5 a 1.5 micrómetros (por lo tanto, aproximadamente de 5 a 10 veces el espesor de la capa MM). La película con patrón Ag se serigrafió con una tinta de nanotubos de carbono (tinta CNT de pared simple VC101 de Chasm Advanced Materials Inc.) utilizando una pantalla de malla de poliéster 305 (~ 30 um de espesor de película húmeda) con un patrón de bloque de 63.5 mm (2.5 pulgadas). La tinta se reformuló a una concentración de CNT de 0.1 g/L e incluyó el aglutinante descrito anteriormente. La capa CNT de este ejemplo se imprimió y grabó con dos relaciones diferentes de aglutinante:CNT (120:1, 240:1). La capa de CNT impresa se secó con un secador de convección manual a una temperatura del aire de salida de 177 °C durante ~ 30 segundos y luego se horneó en un horno de convección durante 5 minutos a 105 °C. La muestra se dejó enfriar a temperatura ambiente (~25 °C). Usando una botella de lavado, la muestra se roció con un nitrato férrico al 40 % (Fe (NO<3>)<3>) en una solución de agua durante 15 segundos para grabar la película expuesta con patrón de Ag. Usando una botella de lavado separada, la muestra se roció con agua desionizada en ambos lados de la película durante ~ 30 segundos para eliminar el grabador. A continuación, la película se secó con paños sin pelusa para eliminar las gotas de agua grandes y luego se horneó en un horno de convección durante 1 minuto a 105 °C.

[0103] Después de la impresión flexográfica del patrón hexagonal Ag, el % de transmisión de luz visible (% VLT) fue del 90.6 % (restando el sustrato VLT) y tuvo una resistencia de lámina (Rs) de 5 Q/a Después de la electrodeposición con Cu, el % VLT fue del 90.2 % (restando el sustrato) y tuvo un Rs de <1 Q/a Después de serigrafiar la tinta y el grabado de 240:1 aglutinante:CNT, el % VLT y Rs permanecieron en 90.6 % (restando el sustrato) y <1 £/□ respectivamente en el área del patrón CNT de 2.5". En las áreas expuestas fuera del área del patrón CNT de 2.5", el % VLT y Rs aumentaron al 99.6 % (restando la base) y al infinito respectivamente. Después de serigrafiar la tinta con una relación aglutinante:CNT de 120:1 y el posterior grabado, hubo una clara evidencia de que el grabador mordía el área cuadrada de 2.5" CNT, comenzando desde el borde exterior y abriéndose camino hacia el centro del cuadrado de 2.5". En el área expuesta fuera del cuadrado CNT de 2.5", el % VLT y Rs aumentaron al 99.6 % (restando la base) y al infinito respectivamente.

[0105] Los resultados se resumen en la Tabla 4 a continuación:

[0107]

[0109] 1 El sustrato ha sido restado de las mediciones VLT

[0111] En la Tabla 5 a continuación se presenta una comparación de los resultados para las versiones <1 OPS MM frente a las versiones AgNW que utilizan tinta 0.1 g/L 240:1 aglutinante:CNT:

[0112]

[0115] 1El sustrato se ha restado de las mediciones del VLT.

[0117] MM flexografía impresa nano Ag+ CNT tintas grabador/condiciones:

[0119] Cuadrado Ag MM CNT vs. tiempo de grabado: se preparó una muestra de TCF utilizando PET (125 um) como sustrato, flexografía impresa con tinta plateada (Ag) en un patrón de malla cuadrada a 120 pies por minuto usando un rodillo anilox y horneada en un horno de convección durante 5 segundos a 170 °C. La película con patrón Ag se serigrafió con una tinta de nanotubos de carbono (tinta CNT de pared simple VC101 de Chasm Advanced Materials Inc.) utilizando una pantalla de malla de poliéster 305 (~ 30 um de espesor de película húmeda) con un patrón de bloque de 2.5 pulgadas. La tinta se reformuló a una concentración de CNT de 0.1 g/L e incluyó el aglutinante descrito anteriormente en una relación de aglutinante:CNT de 240:1. La capa de CNT impresa se secó con un secador de convección manual a una temperatura del aire de salida de 177 °C durante ~ 30 segundos y luego se horneó en un horno de convección durante 5 minutos a 105 °C. La muestra se dejó enfriar a temperatura ambiente (~25 °C). Luego, la muestra se sumergió en una solución al 40 % en peso de nitrato férrico (Fe (NO<3>)<3>) en agua desionizada (DI), luego se enjuagó con agua desionizada en ambos lados de la película durante ~ 30 segundos con una botella de lavado. Luego, las muestras se secaron con paños sin pelusa para eliminar las gotas grandes de agua y se hornearon en un horno de convección durante 1 minuto a 105 °C.

[0121] La resistencia inicial de la lámina (Rs) y la transmitancia de luz visible (% VLT) de la malla cuadrada de Ag con CNT impresa antes del grabado fue del 88.7 % (restando el sustrato) y 4 Q/^ respectivamente. El TCF de este ejemplo se sumergió en una solución de nitrato férrico al 40 % en peso (Fe(NO<3>)<3>) en agua desionizada (DI) durante diferentes duraciones de grabado (120, 60, 45 & 10 segundos).

[0123] Después del grabado, las mediciones de Rs para las duraciones de grabado de 120 y 60 segundos aumentaron a 15 y 7 Q/^ respectivamente, mostrando degradación en la película TCF patronada mientras que el % VLT se mantuvo igual en 88.7 % (restando la base). Las mediciones de % VLT y Rs para las duraciones de grabado de 45 y 10 segundos se mantuvieron iguales que el 88.7% inicial (restando el sustrato) y 4 Q/^ respectivamente.

[0125] MM flexografía impresa nano Ag recubrimiento de Cu tintas CNT grabador/condiciones:

[0127] Tipo de MM recubierto con Cu vs. tipo de grabador: se preparó una muestra de TCF utilizando PET (125 um) como sustrato, flexografía impresa con tinta plateada (Ag) en un patrón de malla hexagonal (líneas de 30 micrómetros, espacios de 500 micrómetros) a 120 pies por minuto usando un rodillo anilox y horneada en un horno de convección durante 5 segundos a 170 °C. Luego, la película con patrón hexagonal se electrodeposito con cobre (Cu) con agitación hasta un espesor de 1.0 micrómetros. La película con patrón Ag se serigrafió con una tinta de nanotubos de carbono (tinta CNT de pared simple VC101 de Chasm Advanced Materials Inc.) utilizando una pantalla de malla de poliéster 305 (~ 30 um de espesor de película húmeda) con un patrón de bloque de 2.5 pulgadas. La tinta se reformuló a una concentración de CNT de 0.1 g/L e incluyó el aglutinante descrito anteriormente en una relación de aglutinante:CNT de 240:1. La capa de CNT impresa se secó con un secador de convección manual a una temperatura del aire de salida de 177 °C durante ~ 30 segundos y luego se horneó en un horno de convección durante 5 minutos a 105 °C. La muestra se dejó enfriar a temperatura ambiente (~25 °C). La transmitancia de luz visible inicial (% VLT) y la resistencia de la lámina (Rs) de la malla de Ag recubierta con Cu con CNT impresa antes del grabado fue del 90.6 % (restando el sustrato) y <1 Q/^, respectivamente.

[0129] El TCF de este ejemplo se grabó utilizando dos soluciones de grabado diferentes (40 % de nitrato férrico, 20 % de cloruro férrico) y combinaciones de las mismas. Luego, las muestras se enjuagaron con agua desionizada (DI) en ambos lados de la película durante ~ 30 segundos con una botella de lavado, luego se secaron con paños sin pelusa para eliminar las gotas grandes de agua y se hornearon en un horno de convección durante 1 minuto a 105 °C.

[0131] La muestra A se sumergió en nitrato férrico al 40 % durante 15 segundos. El % VLT y Rs se mantuvieron en 90.6 % (restando el sustrato) y <1 Q/^ respectivamente en el área del patrón CNT de 2.5". En las áreas expuestas fuera del área del patrón CNT de 2.5", el % VLT y Rs aumentaron al 99.6 % (restando la base) y al infinito respectivamente. El borde exterior del CNT de 2.5" también tenía un halo de ~2 mm de material sin grabar.

[0132] La muestra B se sumergió en cloruro férrico al 20%durante 10 segundos. El%VLT y Rs se mantuvieron en 90.6 % (restando el sustrato) y <1 Q/d respectivamente en el área del patrón CNT de 2.5". En las áreas expuestas fuera del área del patrón CNT de 2.5", el % VLT aumentó al 92.9 % (restando la base), 6.7 % más bajo que la muestra A, lo que significa que el área de malla expuesta no se eliminó por completo a pesar de que la Rs era infinita. El cloruro férrico limpió el efecto halo observado en la muestra A.

[0134] La muestra C se sumergió primero en nitrato férrico al 40 % durante 15 segundos, se enjuagó y se secó como se describió anteriormente, luego se sumergió en cloruro férrico al 20 % durante 10 segundos y finalmente se enjuagó y secó nuevamente como se describió anteriormente. El % VLT y Rs se mantuvieron en 90.6 % (restando el sustrato) y <1 Q/<d>respectivamente en el área del patrón CNT de 2.5". En las áreas expuestas fuera del área del patrón CNT de 2.5", el % VLT y Rs aumentaron al 99.6 % (restando la base) y al infinito respectivamente. El cloruro férrico posterior limpió el efecto halo visto después del grabado inicial de nitrato férrico.

[0136] La muestra D se sumergió primero en cloruro férrico al 20 % durante 10 segundos, se enjuagó y se secó como se describió anteriormente, luego se sumergió en nitrato férrico al 40 % durante 15 segundos y finalmente se enjuagó y secó nuevamente como se describió anteriormente. El % VLT y Rs se mantuvieron en 90.6 % (restando el sustrato) y <1 Q/d respectivamente en el área del patrón CNT de 2.5". En las áreas expuestas fuera del área del patrón CNT de 2.5", el % VLT aumentó al 96.0 % (restando la base), 3.6 % más bajo que la muestra A, lo que significa que el área de malla expuesta no se eliminó por completo a pesar de que la Rs era infinita. El cloruro férrico limpió el efecto halo observado en la muestra A.

[0138] Método de aplicación de MM recubierta con Cu vs. grabador: se preparó un TCF utilizando PET (125 um) como sustrato, flexografía impresa con tinta plateada (Ag) en un patrón hexagonal (líneas de 30 micrómetros, espaciado de 500 micrómetros) a 120 pies por minuto usando un rodillo anilox y se horneó en un horno de convección durante 5 segundos a 170 °C. Luego, la película con patrón hexagonal se electrodeposito con cobre (Cu) con agitación hasta un espesor de 1.0 micrómetros. La película con patrón Ag se serigrafió con una tinta de nanotubos de carbono (tinta CNT de pared simple VC101 de Chasm Advanced Materials Inc.) utilizando una pantalla de malla de poliéster 305 (~ 30 um de espesor de película húmeda) con un patrón de bloque de 2.5 pulgadas. La tinta se reformuló a una concentración de CNT de 0.1 g/L e incluyó el aglutinante descrito anteriormente en una relación aglutinante:CNT de 240:1. La capa de CNT impresa se secó con un secador de convección manual a una temperatura del aire de salida de 177 °C durante ~ 30 segundos y luego se horneó en un horno de convección durante 5 minutos a 105 °C. La muestra se dejó enfriar a temperatura ambiente (~25 °C). El % VLT inicial y la resistencia de la lámina (Rs) de la malla de Ag recubierta con Cu impresa con CNT impresa CNT antes del grabado fue del 90.6 % (restando el sustrato) y <1 Q/d respectivamente.

[0140] El TCF de este ejemplo se grabó utilizando dos métodos de aplicación diferentes (pulverización, inmersión) con nitrato férrico al 40% (Fe(NO<3>)<3>) en solución acuosa durante 15 segundos. Usando una botella de lavado separada, las muestras se rociaron con agua desionizada en ambos lados de la película durante ~ 30 segundos. A continuación, la película se secó con paños sin pelusa para eliminar las gotas de agua grandes y luego se horneó en un horno de convección durante 1 minuto a 105 °C. En ambos casos, el % VLT y Rs en el área cuadrada de 2.5" CNT se mantuvieron sin cambios en 90.6 % (restando el sustrato) y <1 Q/<d>respectivamente. Ambas muestras mostraron un buen grabado del patrón de malla recubierto con Cu expuesto que no estaba protegido por el cuadrado CNT de 2.5", pero la muestra sumergida mostró un halo de ~ 2 mm alrededor del cuadrado impreso de 2.5" que no estaba completamente grabado. El nitrato férrico rociado no mostró ningún signo de este halo.

[0142] Grabado químico de la versión AgNW de AgeNT:

[0144] Grabado de AgeNT-75: se preparó un TCF utilizando PET (125 um) como sustrato, recubierto con una dispersión del 0.3 % en peso de la solución de nanocables de plata utilizando tinta acuosa de nanocables de plata (~40 nm de diámetro; 15 um de longitud). El revestimiento AgNW tenía ~5 pulgadas de ancho x 7 pulgadas de largo. La dispersión de AgNW se recubrió sobre la película de PET utilizando una varilla Mayer (12 micrómetros de espesor de película húmeda) con una cobertura de AgNW de 28 mg/m2. El recubrimiento se secó con un secador de convección manual a una temperatura de aire de salida de 177 °C durante ~ 30 segundos y luego se horneó en un horno de convección durante 3 minutos a 105 °C. El recubrimiento AgNW se serigrafió con una tinta de nanotubos de carbono (tinta CNT de pared simple VC101 de Chasm Advanced Materials Inc.) utilizando una pantalla de malla de poliéster 305 (~ 30 um de espesor de película húmeda) con un patrón de bloque de 2.5 pulgadas. La tinta se reformuló a una concentración de CNT de 0.1 g/L e incluyó el aglutinante descrito anteriormente en una relación aglutinante:CNT de 120:1. La capa de CNT impresa se secó con un secador de convección manual a una temperatura del aire de salida de 177 °C durante ~ 30 segundos y luego se horneó en un horno de convección durante 5 minutos a 105 °C. La muestra se dejó enfriar a temperatura ambiente (~25 °C). El % VLT inicial y la resistencia de lámina (Rs) de la película AgNW impresa con CNT antes del grabado fue del 99.3 % (restando el sustrato) y 60 Q/d respectivamente.

[0146] El TCF en este ejemplo se roció con un nitrato férrico al 10 % (Fe(NO<3>)<3>) en solución acuosa durante 15 segundos. Usando una botella de lavado separada, la muestra se roció con agua desionizada en ambos lados de la película durante 30 segundos. Luego, la película se secó con paños sin pelusa para eliminar las gotas grandes de agua y luego se horneó en un horno de convección durante 1 minuto a 105 °C.

[0147] Después de serigrafiar la tinta CNT y el grabado, el % VLT y Rs permanecieron 99.3 % (restando el sustrato VLT) y 60 Q/d respectivamente en todos los casos en el área de impresión CNT de 2.5". Después del grabado, el área expuesta fuera del área de impresión CNT de 2.5", el % VLT aumentó al 91.0 % (el mismo valor que el sustrato desnudo) y la resistencia de lámina no se pudo medir.

[0148] A continuación se presentan resúmenes de diversos grabadores químicos que se pueden usar para grabar materiales de cobre (Cu) o plata (Ag). Hasta la fecha, el mejor modo para grabar AgNW o MM ha sido usar nitrato férrico como grabador y usar un método de pulverización vs. sumergirse. Esto no excluye otros grabadores u otros métodos de grabado, ahora conocidos o desarrollados en el futuro.

[0149] Revisión de la tecnología de grabado de Cu y Ag:

[0150] Grabadores de cobre: se han utilizado muchos sistemas químicos húmedos (Tabla 6) para grabar Cu. Los parámetros que pueden ser importantes para el control y la optimización del proceso de grabado son el pH, la temperatura, la reposición del grabado y el grado de agitación.

[0151] Uno de los sistemas químicos más utilizados y menos costosos es el cloruro férrico. El mecanismo consiste en oxidar el cobre a cloruro cuproso. A veces se agregan otras especies químicas como el HCl para mejorar el rendimiento del grabado, probablemente mejorando la cinética de la formación de cloruro cuproso, que puede ser una etapa de control de la velocidad en la cinética general del proceso de grabado.

[0152] Otro grabador comúnmente utilizado es el cloruro cúprico. El cobre se reduce a cloruro cuproso, que a su vez retarda el rendimiento del grabador, por lo que la regeneración del CuCh es importante. Como en el caso del cloruro férrico, generalmente se agregan otros productos químicos (HCI, KCI, NaCI) para mejorar el rendimiento.

[0153] Tabla 6. Grabadores de cobre de uso común.

[0154] Grabador Fórmula química Relación Cloruro férrico FeCl<a>30 % Cloruro cúprico CuCl<2>

[0155] Grabadores alcalinos NH<4>OH

[0156] Peróxido de hidrógeno-ácido sulfúrico H<2>O<2>-H<2>SO<4>

[0157] Ácido crómico - ácido sulfúrico CrO<3>-H<2>SO<4>

[0158] Clorato de sodio NaClO<a>

[0159] Ácido cítrico

[0160] Persulfato de amonio (NH<4>)<2>S<2>O<8>

[0161] Cianuro de potasio KCN 20 % Ácido nítrico-agua H<2>O - HNO<3>1:5 Ácido nítrico-peróxido de hidrógeno HNO<3>- H<2>O<2>1:20 Hidróxido de amonio-peróxido de hidrógeno NH<4>OH-H<2>O<2>1:1 Amoníaco - peróxido de hidrógeno NH<3>- H<2>O<2>4:1 Ácido fosfórico-ácido nítrico-ácido acético H<3>PO<4>- HNO<3>- HAc 1:1:1 Ácido crómico-ácido sulfúrico-ácido nítrico-cloruro de HNO<3>-H<2>SO<4>-CrO<3>- 5 ml-5 ml 4 g-1:90 ml amonio-agua NH<4>Cl-H<2>O

[0162] Ácido clorhídrico-cloruro férrico-agua HCL - FeCl<3>- H<2>O 4:1:5 Ácido nítrico - cloruro férrico - agua HNO<3>- FeCl<3>-H<2>O 10:5:85 Ácido nítrico - cloruro férrico - ácido bromico HNO<3>- FeCl<a>-HBr 1:1:1 Los grabadores alcalinos como el hidróxido de amonio se combinan con iones de cobre para formar iones cúpricos de complejo de amonio que estabilizan el Cu disuelto en solución.

[0163] Si bien el persulfato de amonio es un buen grabador para Cu, se requiere un intercambiador de calor porque el proceso es exotérmico. Además, la tasa de grabado es más baja que la de algunos de los sistemas químicos más agresivos, lo que se presta a un proceso que, aunque es más fácil de controlar, puede controlar la tasa en el esquema general del proceso.

[0164] Grabadores de plata: Si bien la plata y el cobre se usan comúnmente en muchas de las mismas aplicaciones eléctricas y electrónicas, la cantidad de grabadores que se han utilizado para Ag (Tabla 7) es mucho menor, probablemente debido a la diferencia de coste extrema en relación con el Cu. Los grabadores típicos para plata incluyen sistemas de ácido nítrico-agua y ácido sulfúrico-agua de concentraciones variables.

[0165] Tabla 7. Grabadores de plata de uso común.

[0166] Grabador Fórmula química Relación

[0167] Ácido nítrico - agua HNO<3>- H<2>O Diversos

[0168] Ácido sulfúrico - agua H<2>SO<4>- H<2>O Diversos

[0169] Cianuro de potasio KCN-H<2>O 1:10

[0170] Hidróxido de amonio - agua NH<4>OH - H<2>O 1:1

[0171] Ácido clorhídrico - ácido nítrico - agua HCL-HNO<3>-H<2>O 1:1:1

[0172] Hidróxido de amonio - peróxido de hidrógeno NH<4>OH- H<2>O<2>15 ml:25 ml Ácido sulfúrico - óxido de cromo - agua H<2>SO<4>-CR<2>O<3>-H<2>O 40 g-20 ml-1 litro Nitrato férrico-etilenglicol-agua Fe(NO<3>)<2>-EG-H<2>O 35 g-100 ml-25 ml

[0174] Ejemplos adicionales:

[0175] Existen numerosos métodos que podrían usarse para crear capas MM, con diversas combinaciones de propiedades Rs y VLT. Un método consiste en la impresión flexográfica de la MM utilizando tintas nano Ag. Este método parece ser adecuado para crear MM con Rs aproximadamente 10 OPS y VLT aproximadamente 90 %. Para reducir los Rs del MM sin comprometer el VLT, el Cu se ha electrodepositado sobre el Ag MM impreso, creando un Ag/Cu MM. Se podrían usar otros materiales tanto para la capa impresa como para la capa recubierta suprayacente.

[0176] Se pueden utilizar otros métodos para crear el MM. Esto incluye el uso de planchas de impresión flexográfica más avanzadas para lograr anchos de línea MM de hasta aproximadamente 3 micrómetros. Los ejemplos actuales tienen anchos de línea MM de aproximadamente 30 micrómetros. Reducir el ancho de línea<m>M puede hacer que el MM sea mucho menos visible con el mismo valor VLT. Además, una línea más estrecha puede permitir anchos de línea más finos para los circuitos híbridos CNT. Una regla general es que el ancho del área abierta de la malla debe ser aproximadamente 15-20 X el ancho de la línea MM para que el % de área abierta del MM sea superior al 90 %. El % de área abierta determina el valor máximo de VLT para el circuito híbrido CNT impreso. Por lo tanto, un ancho de línea MM de 30 micrómetros debe tener un ancho en el área abierta de aproximadamente 500 micrómetros. Otra regla general es que el ancho mínimo de la línea de circuito híbrido CNT impreso no debe ser menor que 10 X el ancho del segmento de área abierta del MM para tener suficiente material conductor en la línea del circuito. Por lo tanto, el ancho de línea mínimo para el circuito debe ser superior a unos 5 mm. Se espera que este ancho de línea mínimo sea tan pequeño como 0.5 mm si el ancho de línea MM se puede reducir a 3 micrómetros.

[0177] También debería ser posible crear el MM imprimiendo un catalizador apropiado (por ejemplo, paladio) y usando Cu químico para crear el MM. Metales distintos del Cu pueden ser posibles. Si Rs no es lo suficientemente bajo, entonces se puede usar electrodeposición de Cu después de la deposición de Cu químico.

[0178] El MM también se puede crear utilizando métodos de grabado litográfico o diversos métodos de patrones de despegue implementados en la industria de circuitos impresos. La ablación con láser de una película metálica delgada también se puede utilizar para crear el MM.

[0179] Las Figuras 4A-4C, 5A y 5B incluyen imágenes que describen el híbrido CNT impreso (versión MM), donde el MM fue Ag impreso flexográficamente (sin electrodeposición de Cu posterior). La imagen SEM de la Fig. 4A (aumento de 50x) muestra un patrón hexagonal MM con un ancho de línea de Ag de aproximadamente 30 pm y un ancho a través de los espacios abiertos de los hexágonos de aproximadamente 500 |jm. La imagen SEM de la Fig. 4B (aumento de 50kx) muestra cómo los CNT forman una red bien conectada en los espacios que normalmente no tendrían material conductor. La red CNT tiene una densidad de área lo suficientemente baja (alrededor de 1 a 10 mg/m2) para ser transparente, pero una densidad de área lo suficientemente alta como para permitir la propagación de la carga en los espacios abiertos, lo que conduce a un electrodo más uniforme. La imagen SEM de la Fig. 4C (aumento de 100 kx) muestra cómo la red CNT puede ayudar a fortalecer las líneas porosas de Ag MM y también proporcionar vías conductoras redundantes para mejorar la confiabilidad. Tenga en cuenta que las tintas CNT que se imprimieron en la parte superior del Ag MM que se muestra en la Fig. 4A no tenían aglutinante polimérico, solo para que la red CNT pudiera ser visible en las imágenes SEM de las Fig. 4B y 4C. Normalmente, el aglutinante polimérico está a un nivel lo suficientemente alto como para encapsular el MM y los CNT, con la red CNT autoensamblándose dentro de la matriz polimérica. Esto hace que sea imposible ver la red CNT en las imágenes SEM.

[0180] También tenga en cuenta que la red CNT dentro de la matriz polimérica también proporciona conectividad eléctrica desde la superficie del circuito híbrido CNT impreso hasta el MM subyacente. Esto ayuda a realizar conexiones eléctricas confiables y fáciles a los circuitos. Esta situación también ocurre cuando las tintas CNT se imprimen sobre AgNW. En ambos casos, existe una buena conectividad eléctrica desde la superficie de los circuitos hasta las capas subyacentes de MM o AgNW.

[0181] Las Fig. 5A y 5B ilustran la flexografía impresa Ag MM sola, y esta MM recubierta con cobre. La Fig. 5A incluye imágenes de ambos con un aumento de 10kx y 25kx, mientras que la Fig. 5B incluye imágenes de ambos con un aumento de 50kx y 100kx. También tenga en cuenta que la apariencia porosa de la impresión flexográfica Ag MM se puede "rellenar" después de la electrodeposición de Cu para disminuir la porosidad. El espesor de la electrodeposición de Cu puede ser de aproximadamente 0.5 a 1.5 micrómetros, mientras que el espesor de la flexografía impresa Ag puede ser de aproximadamente 0.1 a 0.15 micrómetros. Las imágenes SEM de las Fig. 5A y 5B lo ilustran claramente. La resistencia de la lámina no solo disminuye con el recubrimiento de Cu (sin comprometer el VLT), sino que también se cree que se mejora la confiabilidad, debido a la menor porosidad de la estructura Ag/Cu MM frente a la estructura Ag MM sola.

[0182] El aglutinante de polímero desempeña un papel en la mejora de la estabilidad ambiental y la adhesión del circuito híbrido CNT impreso. También desempeña un papel en la protección del MM o el AgNW para que no se graben químicamente (es decir, es un componente para proporcionar la funcionalidad de máscara de grabado). El aglutinante debe tener buenas propiedades de estabilidad ambiental y adhesión, y debe ser altamente transparente con poca turbidez.

[0183] Es razonable esperar que se puedan usar muchos aglutinantes diferentes. Los criterios de selección para los candidatos a aglutinantes poliméricos adecuados incluyen:

[0184] - Buenas propiedades ópticas (alta transparencia, baja turbidez, bajo color, índice de refracción similar al PET) - Buena adherencia a sustratos de película plástica de uso común (PET, PC, acrílico, etc.)

[0185] - Requisitos de procesamiento de temperatura compatibles con los sustratos de película plástica (< 120 C) - Solubilidad compatible con las formulaciones de tinta (por ejemplo, buena solubilidad en componentes de alcohol y/o aminas).

[0186] - Resistencia química a los grabadores comunes utilizados para Ag y Cu.

[0187] El tipo de CNT utilizado en esta divulgación fue CNT de pared simple. Sin embargo, es razonable esperar que también se pudieran lograr buenos resultados sustituyendo el CNT de doble pared o de pocas paredes o de múltiples paredes.

[0188] Se han descrito varias implementaciones. No obstante, se entenderá que se podrán realizar modificaciones adicionales sin apartarse del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un circuito conductor transparente, que comprende:

un sustrato que tiene una superficie;

una capa de malla metálica sobre al menos una porción de la superficie del sustrato, la capa de malla metálica que comprende una serie de trazas conductoras espaciadas en la superficie del sustrato, las trazas conductoras que comprenden una primera capa metálica en la superficie del sustrato y una segunda capa metálica que cubre la primera capa metálica, en el que la segunda capa de metal es más gruesa que la primera capa de metal; y

una capa conductora que encapsula la capa de malla metálica y recubre la superficie del sustrato entre trazas conductoras, la capa conductora tiene un espesor mayor que el espesor de las trazas conductoras y comprende nanotubos de carbono (CNT) y un aglutinante, en el que la relación aglutinante:CNT es de al menos 240:1, en la que la capa de malla metálica y la capa conductora forman un patrón de circuito.

2. El circuito conductor transparente de la reivindicación 1, en el que la primera capa metálica comprende plata y la segunda capa metálica comprende cobre.

3. El circuito conductor transparente de cualquier reivindicación anterior, que tenga una resistencia de lámina de no más de 1 ohmio por cuadrado (OPS).

4. El circuito conductor transparente de cualquier reivindicación anterior, en el que la capa de malla metálica y la capa conductora en combinación tienen una transmitancia de luz visible (VLT) de al menos aproximadamente el 90 %.

5. El circuito conductor transparente de cualquier reivindicación anterior, en el que el CNT en la capa conductora comprende una red con una densidad de c Nt de área de aproximadamente 1-10 mg/m2.

6. El circuito conductor transparente de cualquier reivindicación anterior, en el que la relación aglutinante:CNT en la capa conductora es de hasta aproximadamente 400:1.

7. El circuito conductor transparente de cualquier reivindicación anterior, en el que la capa de malla metálica comprende una red patronada hexagonal, rectangular o aleatoria de trazas interconectadas con espacios abiertos entre las trazas.

8. El circuito conductor transparente de cualquier reivindicación anterior, en el que la capa de malla metálica comprende al menos un 90 % de espacios abiertos de la superficie del sustrato que no están cubiertos por trazas conductoras.

9. El circuito conductor transparente de cualquier reivindicación anterior, en el que las trazas tienen un ancho de línea de no más de 30 micrómetros.

10. El circuito conductor transparente de cualquier reivindicación anterior, en el que los espacios abiertos de la capa de malla metálica entre las trazas conductoras tienen un ancho que es al menos quince veces el ancho de las trazas.

11. El circuito conductor transparente de cualquier reivindicación anterior, en el que el patrón de circuito comprende trazas conductoras que tienen un ancho, en el que el ancho de la traza conductora es al menos diez veces el ancho de los espacios abiertos de la superficie del sustrato que no está cubierto por trazas conductoras.