一种超声液滴转印印章及其转印方法与流程

本发明涉及转印，尤其涉及一种超声液滴转印印章及转印方法，可用于轻薄微型微纳元件在任意基底上的组装。

背景技术：

1、转印技术是一种将微纳元件从供体基底上转移到目标基底上集成为具有一定结构设计的二维或三维功能器件的一种技术，可应用于制造高性能集成设备。同时，转印技术具有高度的灵活性和拓展性，可以实现在不同材料、不同尺寸和不同形态的基底上组装集成器件，如电子皮肤、可折叠cmos电路、太阳能电池等。

2、传统的转印技术通常采用具有粘弹性的印章作为转移载体，并通过对印章与微纳元件的界面剥离实现转移，常用的剥离技术包括化学剥离、机械剥离和热剥离等。化学剥离：通过化学溶剂降低印章与微纳元件界面之间的粘附力，将微纳元件溶解在溶剂中，之后通过毛细力实现自组装，但可使用的形状受限，且需要大量的微纳元件才能实现转印目标，转印成功率低。机械剥离：通过控制印章剥离的方向或速度，实现对微纳元件的拾取、释放，但只能进行全局转印，无法实现精确的转印。热剥离：引入热源用温度实现对界面粘附力强弱的控制，如基于界面热失配的激光转印技术和激光加热具有热敏感的形状记忆聚合物，但激光在加热的同时可能会对微纳元件的性能造成热损伤。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的缺陷，本发明提供一种超声液滴转印印章及其转印方法。本发明的转印印章及其转印方法，基于超声控制液滴变形，因液滴特殊的流体属性，在拾取和释放微纳元件的过程中对微纳元件产生的应力损伤小。解决了传统转印技术的不足，以往的转印技术要么对印章结构进行复杂设计，制造麻烦；要么可控性不好，不能选择性转印，只能进行全局的转印；要么会带来热损伤或应力损伤；要么粘附调控效果不显著，可用范围有限。

2、本发明的利用超声控制液滴变形，使微纳元件与印章剥离的可控、快响应，且不会给微纳元件和基底带来热损伤和较大的机械应力，可用于微纳元件的确定性组装。超声液滴转印印章在没有通电时拾取微纳元件，在通电时释放微纳元件。本发明的超声液滴印章转印方法是通过超声液滴转印印章实现，所述的超声液滴印章包括背衬、双面胶、印章主体、液滴。印章主体为pzt压电陶瓷，上表面通过双面胶固定在玻璃背衬上，下表面附着液滴。

3、其具体转印方法为：在没有给印章通电的情况下，印章主体上的液滴与超疏水供体基底上的微纳元件接触后，依靠粘附力从超疏水供体基底上拾取下来。在通电情况下，pzt压电陶瓷产生高频超声驱动液滴变形，从而将微纳元件转印至受体基底上。

4、本发明所述转印方法，印章在通电的情况下，受到电场的刺激，由于压电效应印章主体产生高频的机械振动，即超声波，利用超声驱使液滴变形，可在几个毫秒内将微纳元件从印章转印至受体基底上。

5、本发明所述的转印印章，液滴尺寸大于等于用于转印的微纳元件最大横向尺寸。

6、印章主体选用pzt(铅酸锆钛)压电陶瓷，在电压作用下能够产生高频振动促使液滴变形。

7、优选地，本发明所述的液滴材料选用去离子水，依靠超声控制液滴变形。

8、优选地，本发明所述的印章主体为5mhz的pzt压电陶瓷，其产生的高频超声能驱使液滴变形，能够在尽可能保证液滴完整性的同时释放微纳元件。

9、本发明的有益效果是：既可进行全局的大面积的高效转印，又可以通过阵列排布的印章，选择性转印，在受体基底上编程性地印刷图案，且适用于各种二维、三维表面转印。同时该技术具有结构简单、制作方便；可控性好、响应快；常温驱动、产热较小；非接触性且对微纳元件和基底完全没有损伤的优点。通过多次重复上述转印过程可以将不同材料、不同结构的微纳元件转印至同一基底或不同基底上。

技术特征：

1.一种超声液滴转印印章，其特征在于，所述的超声液滴转印印章从上至下由背衬(1)、双面胶(2)、印章主体(3)、液滴(4)组成；所述印章主体为具有压电效应的压电陶瓷；所述印章主体(3)上表面通过双面胶(2)固定在背衬(1)上，下表面附着有液滴(4)。

2.根据权利要求1所述的超声液滴转印印章，其特征在于，所述背衬(1)采用硬质不导电材料。

3.根据权利要求1所述的超声液滴转印印章，其特征在于，所述印章主体(3)阵列式排列于背衬(1)上，液滴(4)采用粘附力拾取需转印的微纳元件(5)，所述微纳元件(5)的尺寸与液滴(4)为同一量级或更小。

4.根据权利要求1所述的超声液滴转印印章，其特征在于，所述具有压电效应的压电陶瓷具体为pzt压电陶瓷。

5.根据权利要求1所述的超声液滴转印印章，其特征在于，所述液滴(4)为去离子水。

6.根据权利要求5所述的超声液滴转印印章，其特征在于，所述液滴(4)的体积为3μl至10μl。

7.一种可编程转印方法，其特征在于，基于如权利要求1-6任一项所述的印章实现，步骤如下：

8.根据权利要求7所述的可编程转印方法，其特征在于，供体基底(6)上表面为超疏水表面，在液滴(4)拾取微纳元件(5)的过程中不会造成液滴的损失。

9.根据权利要求8所述的可编程转印方法，其特征在于，外加驱动为全局电场时，驱动印章实现大规模高效转印；外加驱动为局部电场时，驱动印章实现可编程图案化转印。

技术总结本发明提出了一种超声液滴转印印章及转印方法，所述转印印章从上至下由背衬、双面胶、印章主体、液滴组成。转印方法为：首先，在印章主体上附着液滴，在拾取微纳元件的过程中，保持超声液滴转印印章断电，通过液滴的粘附力对供体基底的微纳元件进行拾取；在释放微纳元件的过程中，给超声液滴转印印章通电施加电场，在电场的刺激下，印章主体产生超声波驱使液滴变形，实现对微纳元件的释放，促使微纳元件印刷在受体基底上。相较于其他转印技术，本发明制作方便、结构简单、响应快可在毫秒内完成对微纳元件的释放，同时兼具选择性、可控性和非接触性，且因转印过程微纳元件与印章的液体接触，相较于其他印章的转印技术，微纳元件受到的损伤小。技术研发人员：杨文成,李城隆,林欣怡,宋吉舟受保护的技术使用者：浣江实验室技术研发日：技术公布日：2024/5/27