细金属线的激光诱导正向转移印刷的制作方法

本发明大体上涉及电子装置的制造，且特定来说，涉及用于将导电线印刷于衬底上的方法及系统。

背景技术：

1、在激光直接写入(ldw)技术中，使用激光射束来产生图案化表面，其具有通过受控材料剥蚀或沉积的空间解析三维结构。激光诱导正向转移(lift)是可应用于将微图案沉积于表面上的ldw技术。

2、在lift中，激光光子提供将少量材料从施体膜弹射朝向受体衬底的驱动力。激光射束通常与涂覆到非吸收载体衬底上的施体膜的内侧相互作用。换言之，入射激光射束在光子由膜的内表面吸收之前传播通过透明载体衬底。在高于特定能量阈值处，材料从施体膜射出朝向受体衬底的表面。鉴于施体膜及激光射束脉冲参数的适当选择，激光脉冲引起施体材料的熔融液滴从膜射出，且接着落在受体衬底上及于其上硬化。

3、lift系统特别(但非排他地)用于印刷导电金属液滴及迹线用于电子电路制造。例如，美国专利9,925,797中描述此类的lift系统，所述专利的公开内容以引用方式并入本文中。此专利描述印刷设备，其包含施体供应组合件，施体供应组合件经配置以提供具有对置的第一及第二表面及施体膜的透明施体衬底，施体膜形成于第二表面上以将施体膜定位成接近受体衬底上的目标区域。光学组合件经配置以依预定空间图案同时导引激光辐射的多个输出射束穿过施体衬底的第一表面且撞击于施体膜上以诱导材料从施体膜射出到相应受体衬底上以借此将预定图案写入到受体衬底的目标区域上。

4、lift印刷还可用于修复印刷电路迹线中的缺陷。例如，韩国专利公开申请案kr20150070028中描述用于此目的的系统及方法，所述案的公开内容以引用方式并入本文中。

5、另外，lift系统可用于将嵌入电阻器直接印刷到衬底上。例如，pct国际公开案wo2019/138404(所述案的公开内容以引用方式并入本文中)描述用于制造电装置的方法，其包含识别电路衬底上的轨迹，具有指定电阻的电阻器在所述电路衬底上形成于轨迹的第一与第二端点之间。将具有对置的第一及第二表面及形成于第二表面上的包括电阻材料的施体膜的透明施体衬底定位成接近电路衬底上的经识别轨迹，其中第二表面面向电路衬底。导引激光辐射的脉冲撞击施体膜以诱导电阻材料的液滴从施体膜射出到电路衬底上的沿轨迹的个别相邻位置处，其中相邻位置之间的间距经选择以形成具有第一与第二端点之间的指定电阻的电路迹线。

技术实现思路

1、下文将描述的本发明的实施例提供用于基于lift来在衬底上制造金属迹线的新颖方法及系统及由此类方法产生的电路。

2、因此，根据本发明的实施例，提供一种用于电路制造的方法，其包含界定待形成于电路衬底上的导电迹线的轨迹。通过激光诱导正向转移(lift)的过程来使金属的液滴从接近所述电路衬底的施体衬底射出到所述界定轨迹上，借此所述液滴沿所述界定轨迹的长度粘附到所述电路衬底且在其上硬化。在所述液滴硬化之后，以足够能量导引激光射束朝向所述界定轨迹以引起所述硬化液滴中的所述金属熔融且聚结成沿所述界定轨迹的所述长度延伸的块体层。

3、在一些实施例中，所述施体衬底是透明的且具有对置的第一及第二表面，且包含所述金属的施体膜安置于所述第二表面上，使得所述施体膜接近所述界定轨迹，且使所述熔融液滴射出包含导引激光辐射的脉冲穿过所述施体衬底的所述第一表面且撞击所述施体膜以诱导从所述施体膜射出到所述金属的所述熔融液滴的所述界定轨迹上。

4、在实施例中，在所述lift过程中导引激光辐射的所述脉冲及导引所述激光射束朝向所述界定轨迹包含使用具有可变脉冲持续时间的单个激光来使所述熔融液滴射出及使所述硬化液滴中的所述金属熔融。

5、替代地或另外，所述施体膜包含第一金属，且包含第二金属的粘附膜安置于所述施体衬底上的所述施体膜上，使得所述第二金属形成所述第一金属的所述熔融液滴上的外层，且所述外层在所述熔融液滴冲击所述电路衬底之后即粘附到所述电路衬底。在公开实施例中，所述第一金属包含铜，且所述第二金属选自由钛、锡、铋及其合金组成的群组。

6、在一些实施例中，使所述熔融液滴射出且导引所述激光射束朝向所述界定轨迹包含使所述熔融液滴的第一层射出到所述电路衬底上且导引所述激光射束熔融所述第一层中的所述硬化液滴以形成所述导电迹线的下层及使所述熔融液滴的至少第二层射出到所述下层上且导引所述激光射束熔融所述至少第二层中的所述硬化液滴以完成所述导电迹线。

7、在实施例中，导引所述激光射束包含使用所述激光射束来将足够能量施加于所述硬化液滴以熔融所述导电迹线中的所述硬化液滴的整个体积。替代地，导引所述激光射束包含使用所述激光射束来将足够能量施加于所述硬化液滴以仅熔融所述硬化液滴的外层，而非熔融沿所述界定轨迹的所述长度的所述硬化液滴的整个体积。所述外层通常形成保护表层，其在所述导电迹线内围封所述硬化液滴的所述体积。

8、在所公开的实施例中，导引所述激光射束包含导引激光能量的脉冲序列沿所述界定轨迹的所述长度撞击所述硬化液滴。在一些这些实施例中，所述脉冲中的每一者具有小于10μs且可不大于1μs的脉冲持续时间。替代地或另外，导引所述一或多个脉冲包含沿所述轨迹扫描所述激光射束，使得所述脉冲中的每一者具有与所述序列中的先前脉冲的预定重叠。

9、在一些实施例中，使所述熔融液滴射出包含将所述液滴沉积于所述电路衬底上呈沿所述界定轨迹的所述长度延伸的单个行，借此通过熔融所述单个行来形成所述导电迹线。在此实施例中，每一液滴与所述单个行中的先前液滴重叠不超过所述液滴的直径的50％。

10、在进一步实施例中，界定所述轨迹包含识别所述电路衬底上的第一与第二端子之间的间隙，且使所述熔融液滴射出包含沉积所述熔融液滴以填充所述间隙。在实施例中，所述第一及第二端子包含第一金属，且所述液滴包含具有不同于所述第一金属的组成的第二金属，且导引所述激光射束包含熔融所述第一及第二金属以在所述第一及第二端子处形成异质金属键。替代地，识别所述间隙包含检测已形成于所述电路衬底上的电路迹线中的缺陷，且通过沉积所述熔融液滴且接着导引所述激光射束熔融所述硬化液滴来修复所述缺陷。

11、在公开实施例中，所述轨迹具有预定宽度，且导引所述激光射束包含仅熔融已沉积于所述电路衬底上的所述轨迹的所述预定宽度内的所述硬化液滴，其中所述方法包含在导引所述激光射束之后施加蚀刻过程以移除沉积于所述电路衬底上的所述轨迹的所述预定宽度外的所述硬化液滴。

12、根据本发明的实施例，还提供用于在电路衬底上制造导电迹线的设备。所述设备包含沉积模块，其经配置以通过激光诱导正向转移(lift)的过程来使金属的熔融液滴从接近所述电路衬底的施体衬底射出到所述导电迹线的界定轨迹上，借此所述液滴沿所述界定轨迹的长度粘附到所述电路衬底且在其上硬化。激光模块经配置以使用足够能量来导引激光射束朝向所述界定轨迹以引起所述硬化液滴中的所述金属熔融且聚结成沿所述界定轨迹的所述长度延伸的块体层。

13、将从结合图式的本发明的实施例的以下详细描述更完全理解本发明，在附图中：