本申(shen)請要(yao)求2014年5月27日(ri)申(shen)請的美國臨時專(zhuan)利申(shen)請No.62/003,135的權益，其以引用的方式(shi)并入(ru)本文中。

【技術領域】

本(ben)發(fa)明一般性(xing)地涉(she)及(ji)激光誘(you)發(fa)材料轉印，且(qie)尤其涉(she)及(ji)藉由(you)激光誘(you)發(fa)正向轉印(laser-induced forward transfer，LIFT)來控制產生于基板上的結(jie)構的特(te)性(xing)。

背景技術：

在(zai)激光(guang)直寫(laser direct-write，LDW)技術中，藉由受控的(de)材料切除或沉積來使(shi)用激光(guang)光(guang)束(shu)產生具有空(kong)間解析三維結(jie)構的(de)圖(tu)案(an)化表面(mian)。激光(guang)誘發(fa)正向轉印(yin)(LIFT)為LDW技術，其可應用于在(zai)表面(mian)上沉積微圖(tu)案(an)。

在LIFT中(zhong)，激光(guang)光(guang)子提供(gong)(gong)(gong)驅(qu)動力(li)將(jiang)來自(zi)供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)膜(mo)的(de)(de)(de)較小體(ti)(ti)積的(de)(de)(de)材料彈(dan)射(she)(she)向受體(ti)(ti)基板(ban)。通(tong)(tong)常，激光(guang)光(guang)束與(yu)涂布(bu)于非吸(xi)(xi)收(shou)載體(ti)(ti)基板(ban)上的(de)(de)(de)供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)膜(mo)的(de)(de)(de)內側相(xiang)互作(zuo)用(yong)。換言之，入射(she)(she)激光(guang)光(guang)束在光(guang)子由膜(mo)的(de)(de)(de)內表(biao)面吸(xi)(xi)收(shou)之前(qian)傳播通(tong)(tong)過透明載體(ti)(ti)。若高于某一(yi)能量(liang)閾(yu)值，則材料自(zi)供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)膜(mo)噴向基板(ban)表(biao)面，該基板(ban)表(biao)面在現有技術中(zhong)已(yi)知的(de)(de)(de)LIFT系統中(zhong)一(yi)般與(yu)供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)膜(mo)緊(jin)密接近或甚至與(yu)其接觸地放置。可改(gai)變施加的(de)(de)(de)激光(guang)能量(liang)以便控制在經照射(she)(she)的(de)(de)(de)膜(mo)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積內產生的(de)(de)(de)向前(qian)推進的(de)(de)(de)推力(li)。Nagel及Lippert在公開(kai)于Nanomaterials：Processing and Characterization with Lasers,Singh等人(ren)編(Wiley-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA,2012),第255至316頁中(zhong)的(de)(de)(de)“Laser-Induced Forward Transfer for the Fabrication of Devices”中(zhong)提供(gong)(gong)(gong)LIFT在微制造中(zhong)的(de)(de)(de)原理及應用(yong)的(de)(de)(de)有用(yong)調(diao)查(cha)。

使(shi)用(yong)金屬供體(ti)(ti)膜(mo)的(de)LIFT技術已經(jing)開發用(yong)于(yu)多種應(ying)用(yong)，諸如電路修復。例如，PCT國(guo)際公開WO 2010/100635(其(qi)揭示內容(rong)以(yi)(yi)引用(yong)的(de)方式(shi)并(bing)入本文中)描(miao)述修復電路的(de)系統及方法，其(qi)中使(shi)用(yong)激光(guang)(guang)來(lai)預(yu)處理形成于(yu)電路基板上的(de)導體(ti)(ti)的(de)導體(ti)(ti)修復區域(yu)。激光(guang)(guang)光(guang)(guang)束以(yi)(yi)使(shi)供體(ti)(ti)基板的(de)一部分自其(qi)分離且(qie)轉移至預(yu)定導體(ti)(ti)位(wei)置的(de)方式(shi)施加(jia)至供體(ti)(ti)基板上。

技術實現要素：

下(xia)文所描(miao)述的(de)本(ben)發明(ming)的(de)實施方式提供用于(yu)基于(yu)LIFT產生(sheng)三維金(jin)屬結構的(de)新穎(ying)(ying)技術，以及可藉由此類技術產生(sheng)的(de)新穎(ying)(ying)材料及電路部件(jian)。

因此根據(ju)本發(fa)明(ming)的(de)一實施方式提(ti)供(gong)一種用于(yu)材料沉積的(de)方法，其包(bao)括(kuo)提(ti)供(gong)具有相對的(de)第(di)(di)一與(yu)第(di)(di)二(er)表面及(ji)在該第(di)(di)二(er)表面上形(xing)成(cheng)的(de)包(bao)括(kuo)鋁的(de)供(gong)體(ti)膜(mo)(mo)的(de)透明(ming)供(gong)體(ti)基(ji)板(ban)(ban)。供(gong)體(ti)膜(mo)(mo)厚度小于(yu)2μm。接(jie)近受(shou)體(ti)基(ji)板(ban)(ban)定位供(gong)體(ti)基(ji)板(ban)(ban)，其中第(di)(di)二(er)表面面向受(shou)體(ti)基(ji)板(ban)(ban)。引導脈(mo)沖持續時(shi)間在0.1ns與(yu)1ns之間的(de)激光輻射脈(mo)沖通(tong)過供(gong)體(ti)基(ji)板(ban)(ban)的(de)第(di)(di)一表面且沖射于(yu)供(gong)體(ti)膜(mo)(mo)上，以便(bian)誘發(fa)包(bao)括(kuo)鋁的(de)熔融材料的(de)液滴(di)自供(gong)體(ti)膜(mo)(mo)噴射至受(shou)體(ti)基(ji)板(ban)(ban)上。

通(tong)常，供體膜厚度在0.3μm與1.5μm之間。

在一(yi)些實(shi)施方式(shi)中，受體基板(ban)包(bao)括基板(ban)材料(liao)(liao)，其(qi)選(xuan)自由熱(re)固(gu)性(xing)塑(su)料(liao)(liao)、熱(re)塑(su)性(xing)材料(liao)(liao)及紙(zhi)材料(liao)(liao)組成的材料(liao)(liao)群。

在一公開的實施方式(shi)中，當激光輻射(she)脈沖沖射(she)于供(gong)體膜(mo)上時(shi)，定(ding)位供(gong)體基板(ban)使得第二(er)表面與受體基板(ban)相(xiang)距至少(shao)0.1mm。

在(zai)一些實(shi)施方式(shi)中，引導脈沖包(bao)(bao)括(kuo)設定激光輻(fu)射(she)參數(shu)，以(yi)便在(zai)受體基(ji)(ji)(ji)板(ban)(ban)上(shang)產(chan)生包(bao)(bao)括(kuo)鋁(lv)且(qie)各自的(de)直徑不(bu)超過5μm且(qie)可(ke)能小(xiao)于2μm的(de)粒(li)子的(de)聚(ju)集體。另(ling)外或或者，引導脈沖包(bao)(bao)括(kuo)在(zai)含氧氛圍中照射(she)供體基(ji)(ji)(ji)板(ban)(ban)，以(yi)便使氧化鋁(lv)層(ceng)(ceng)形(xing)成于聚(ju)集體中的(de)粒(li)子的(de)各自的(de)外表面上(shang)。設定參數(shu)可(ke)包(bao)(bao)括(kuo)選(xuan)擇參數(shu)以(yi)便至少基(ji)(ji)(ji)于藉由(you)所選(xuan)參數(shu)決定的(de)氧化鋁(lv)層(ceng)(ceng)的(de)特(te)征來(lai)調節聚(ju)集體的(de)電阻(zu)率。

在(zai)一個(ge)實施(shi)方式中(zhong)，引導脈(mo)沖包(bao)括設定激光輻射參數以使得各脈(mo)沖誘(you)發熔融材料的(de)單(dan)個(ge)液滴的(de)噴射。

另(ling)外(wai)或或者，除包(bao)括(kuo)鋁的(de)(de)(de)供體(ti)(ti)膜以外(wai)，供體(ti)(ti)基板(ban)還具(ju)有在第二表面(mian)上(shang)形成的(de)(de)(de)包(bao)括(kuo)另(ling)一材料的(de)(de)(de)另(ling)一供體(ti)(ti)膜，且歸因(yin)于(yu)激光輻射(she)脈(mo)沖噴射(she)的(de)(de)(de)液滴包(bao)括(kuo)鋁與其他材料的(de)(de)(de)混合物(wu)。

根(gen)據(ju)本發(fa)(fa)明的(de)(de)(de)一實(shi)施方(fang)(fang)式，亦提(ti)供(gong)(gong)(gong)一種用(yong)于材料(liao)沉積(ji)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法，其(qi)包(bao)括提(ti)供(gong)(gong)(gong)具有相對的(de)(de)(de)第(di)(di)一與第(di)(di)二表(biao)面(mian)及在該第(di)(di)二表(biao)面(mian)上(shang)形成的(de)(de)(de)包(bao)括金屬(shu)的(de)(de)(de)供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)膜(mo)的(de)(de)(de)透明供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)(ban)。在含氧氛圍(wei)中接(jie)近受體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)(ban)定(ding)位供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)(ban)，其(qi)中第(di)(di)二表(biao)面(mian)面(mian)向受體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)(ban)。引導激光(guang)輻射(she)脈沖(chong)通過供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)(de)第(di)(di)一表(biao)面(mian)且(qie)沖(chong)射(she)于供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)膜(mo)上(shang)，以便誘發(fa)(fa)熔(rong)融材料(liao)的(de)(de)(de)液滴自供(gong)(gong)(gong)體(ti)(ti)膜(mo)噴射(she)至受體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)(ban)上(shang)，從而在受體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)(ban)上(shang)形成金屬(shu)粒子，其(qi)外層包(bao)括金屬(shu)氧化物。

在(zai)一(yi)些實(shi)施(shi)(shi)方(fang)式(shi)中(zhong)(zhong)，引(yin)導(dao)脈(mo)沖(chong)包(bao)括在(zai)供體基(ji)板上掃(sao)描脈(mo)沖(chong)，以便在(zai)受體基(ji)板上產生粒(li)子聚集體。在(zai)一(yi)公開(kai)的(de)(de)實(shi)施(shi)(shi)方(fang)式(shi)中(zhong)(zhong)，引(yin)導(dao)輻射包(bao)括設(she)定脈(mo)沖(chong)參(can)數(shu)，以便至少基(ji)于藉由該參(can)數(shu)決定的(de)(de)氧(yang)化(hua)層(ceng)(ceng)特征來調節聚集體的(de)(de)電阻(zu)率。調節電阻(zu)率所(suo)基(ji)于的(de)(de)氧(yang)化(hua)層(ceng)(ceng)特征通常包(bao)括粒(li)子之(zhi)間(jian)的(de)(de)氧(yang)化(hua)層(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)開(kai)口(kou)的(de)(de)分布。

在(zai)一個實施方式中(zhong)，引導脈(mo)沖(chong)包(bao)括(kuo)設定激光輻(fu)射參(can)數(shu)以使(shi)得各(ge)脈(mo)沖(chong)誘(you)發(fa)(fa)熔融材料(liao)的(de)單個液(ye)滴(di)的(de)噴射。或(huo)者，引導脈(mo)沖(chong)包(bao)括(kuo)設定激光輻(fu)射參(can)數(shu)以使(shi)得各(ge)脈(mo)沖(chong)誘(you)發(fa)(fa)熔融材料(liao)的(de)多個液(ye)滴(di)的(de)噴射。

在所公(gong)開的(de)實施方式中，金屬(shu)(shu)選自由(you)鋁、鉬、錫、鈦及鎢組成的(de)金屬(shu)(shu)群(qun)及該群(qun)中的(de)金屬(shu)(shu)的(de)合金。

根據本發明(ming)的一實(shi)施(shi)方式(shi)，另外(wai)提供(gong)一種用于(yu)材(cai)料(liao)沉(chen)積的方法，其(qi)包括界定(ding)待在(zai)(zai)印(yin)刷(shua)(shua)電(dian)(dian)路(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)上(shang)形(xing)成(cheng)且待接(jie)觸(chu)印(yin)刷(shua)(shua)電(dian)(dian)路(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)上(shang)的導(dao)(dao)電(dian)(dian)跡(ji)線的嵌入電(dian)(dian)阻器的軌(gui)跡(ji)及(ji)(ji)電(dian)(dian)阻。提供(gong)透明(ming)供(gong)體(ti)基(ji)板(ban)(ban)，其(qi)具有相對的第(di)一與第(di)二表面(mian)及(ji)(ji)在(zai)(zai)該第(di)二表面(mian)上(shang)形(xing)成(cheng)的包括金(jin)屬的供(gong)體(ti)膜(mo)。接(jie)近印(yin)刷(shua)(shua)電(dian)(dian)路(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)定(ding)位供(gong)體(ti)基(ji)板(ban)(ban)，其(qi)中第(di)二表面(mian)面(mian)向印(yin)刷(shua)(shua)電(dian)(dian)路(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)。引導(dao)(dao)激(ji)光輻射脈(mo)沖通過供(gong)體(ti)基(ji)板(ban)(ban)的第(di)一表面(mian)且沖射于(yu)供(gong)體(ti)膜(mo)上(shang)，以(yi)便誘發熔融材(cai)料(liao)的液滴自供(gong)體(ti)膜(mo)噴(pen)射，其(qi)在(zai)(zai)印(yin)刷(shua)(shua)電(dian)(dian)路(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)上(shang)形(xing)成(cheng)金(jin)屬粒子，同時掃描脈(mo)沖以(yi)便用粒子聚(ju)(ju)集(ji)體(ti)填(tian)充軌(gui)跡(ji)，該聚(ju)(ju)集(ji)體(ti)提供(gong)與其(qi)接(jie)觸(chu)的導(dao)(dao)電(dian)(dian)跡(ji)線之(zhi)間的經界定(ding)電(dian)(dian)阻。

在(zai)一些實(shi)施方式中(zhong)(zhong)(zhong)，引導脈沖包括(kuo)在(zai)含氧氛圍中(zhong)(zhong)(zhong)照射供體(ti)基板，以(yi)便(bian)(bian)使氧化(hua)層形成(cheng)于聚集體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)粒子(zi)的(de)(de)各自的(de)(de)外表面上。通常，照射供體(ti)基板包括(kuo)設(she)(she)定供體(ti)基板的(de)(de)照射參數(shu)以(yi)便(bian)(bian)調節(jie)聚集體(ti)的(de)(de)電(dian)阻率(lv)。在(zai)一個實(shi)施方式中(zhong)(zhong)(zhong)，設(she)(she)定參數(shu)包括(kuo)選(xuan)擇(ze)參數(shu)以(yi)便(bian)(bian)調節(jie)決定電(dian)阻率(lv)的(de)(de)氧化(hua)層特(te)征，諸(zhu)如粒子(zi)之(zhi)間的(de)(de)氧化(hua)層中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)開口分(fen)布。另外或(huo)或(huo)者(zhe)，設(she)(she)定參數(shu)包括(kuo)選(xuan)擇(ze)參數(shu)以(yi)便(bian)(bian)調節(jie)粒子(zi)大小。

通常，設定(ding)(ding)參數包括設定(ding)(ding)至(zhi)少(shao)一個選自(zi)由(you)以下組(zu)成的(de)照(zhao)射參數群的(de)參數：脈沖能量(liang)、脈沖持(chi)續時(shi)間、供(gong)體基板(ban)與印(yin)刷(shua)電路基板(ban)之間的(de)距離(li)、供(gong)體膜厚度及氛(fen)圍中的(de)氧濃(nong)度。

在一(yi)個實施方式中，除包括金(jin)屬(shu)的(de)供體膜以外，供體基板還具有在第(di)二表面(mian)上形成的(de)包括介電材料的(de)另(ling)一(yi)供體膜，且(qie)其中歸因于(yu)激光(guang)輻射脈沖(chong)噴射的(de)液滴(di)及在印刷(shua)電路基板上形成的(de)粒(li)子包括金(jin)屬(shu)與介電材料的(de)混(hun)合物。

根據(ju)本發明的一實施方式(shi)，進一步(bu)提供物質組合物，其包括金(jin)屬粒(li)子(zi)(zi)(zi)聚集體，該粒(li)子(zi)(zi)(zi)的外層包括金(jin)屬氧化物。粒(li)子(zi)(zi)(zi)的各自的直(zhi)徑不超過5μm。

在一些實(shi)施(shi)方式中(zhong)，粒子(zi)的(de)(de)各自的(de)(de)直徑小于2μm。

在公(gong)開的實施方式(shi)中(zhong)，金(jin)屬選自由鋁(lv)、鉬、錫、鈦及鎢組成的金(jin)屬群(qun)及該群(qun)中(zhong)的金(jin)屬的合金(jin)。

在一公開的(de)實施方式中，氧化物厚度小于(yu)10nm且(qie)其開口提(ti)供粒子之間的(de)電接觸點。

此外，根據(ju)本(ben)發明的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)實(shi)施方式(shi)提供用于(yu)材(cai)料沉(chen)積的(de)(de)(de)(de)設備，其包(bao)括具有相(xiang)對的(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)(yi)與(yu)第(di)二表(biao)面(mian)及在(zai)該第(di)二表(biao)面(mian)上形成的(de)(de)(de)(de)包(bao)括鋁(lv)的(de)(de)(de)(de)供體(ti)(ti)膜的(de)(de)(de)(de)透(tou)明供體(ti)(ti)基(ji)板，該供體(ti)(ti)膜厚度小于(yu)2μm。定位組(zu)件(jian)經配置(zhi)以接近受體(ti)(ti)基(ji)板定位供體(ti)(ti)基(ji)板，其中第(di)二表(biao)面(mian)面(mian)向受體(ti)(ti)基(ji)板。光學組(zu)件(jian)經配置(zhi)以引導(dao)脈(mo)沖(chong)持續時(shi)間(jian)在(zai)0.1ns與(yu)1ns之間(jian)的(de)(de)(de)(de)激光輻射(she)脈(mo)沖(chong)通過供體(ti)(ti)基(ji)板的(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)(yi)表(biao)面(mian)且沖(chong)射(she)于(yu)供體(ti)(ti)膜上，以便誘發包(bao)括鋁(lv)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)融材(cai)料的(de)(de)(de)(de)液滴自供體(ti)(ti)膜噴(pen)射(she)至受體(ti)(ti)基(ji)板上。

此(ci)外，根據本發明(ming)的(de)(de)(de)一實施方(fang)式(shi)提供用于材料沉(chen)積的(de)(de)(de)設備(bei)，其(qi)(qi)包(bao)(bao)括具有相對的(de)(de)(de)第一與(yu)第二表面(mian)(mian)及在該(gai)(gai)第二表面(mian)(mian)上形成的(de)(de)(de)包(bao)(bao)括金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)供體(ti)(ti)(ti)(ti)膜的(de)(de)(de)透(tou)明(ming)供體(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板。定位(wei)組件經配置(zhi)以在含氧(yang)氛圍中接近(jin)受(shou)(shou)(shou)(shou)體(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板定位(wei)供體(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板，其(qi)(qi)中第二表面(mian)(mian)面(mian)(mian)向(xiang)受(shou)(shou)(shou)(shou)體(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板。光(guang)學組件經配置(zhi)以引導激光(guang)輻射脈沖(chong)通(tong)過供體(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板的(de)(de)(de)第一表面(mian)(mian)且(qie)沖(chong)射于供體(ti)(ti)(ti)(ti)膜上，以便(bian)誘發熔融(rong)材料的(de)(de)(de)液滴自供體(ti)(ti)(ti)(ti)膜噴射至受(shou)(shou)(shou)(shou)體(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板上，從而在受(shou)(shou)(shou)(shou)體(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板上形成金(jin)屬(shu)(shu)粒子，其(qi)(qi)外層包(bao)(bao)括該(gai)(gai)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)氧(yang)化物。

根據本發明(ming)(ming)的(de)(de)一(yi)實施方式，亦提(ti)供用于(yu)(yu)材(cai)料(liao)沉積的(de)(de)設(she)備(bei)，其(qi)(qi)包(bao)括具(ju)有相對的(de)(de)第(di)一(yi)與(yu)第(di)二(er)表(biao)(biao)面及在(zai)該(gai)第(di)二(er)表(biao)(biao)面上形成的(de)(de)包(bao)括金(jin)屬的(de)(de)供體(ti)(ti)膜(mo)的(de)(de)透明(ming)(ming)供體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)。定位組件經配置以(yi)接近印(yin)刷電路(lu)(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)定位供體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)，其(qi)(qi)中第(di)二(er)表(biao)(biao)面面向印(yin)刷電路(lu)(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)。光學組件經配置以(yi)引(yin)導(dao)激光輻射(she)脈沖(chong)通過供體(ti)(ti)基(ji)板(ban)(ban)的(de)(de)第(di)一(yi)表(biao)(biao)面且沖(chong)射(she)于(yu)(yu)供體(ti)(ti)膜(mo)上，以(yi)便誘發熔融(rong)材(cai)料(liao)的(de)(de)液滴自供體(ti)(ti)膜(mo)噴射(she)，其(qi)(qi)在(zai)印(yin)刷電路(lu)(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)上形成金(jin)屬粒子(zi)，同時掃描脈沖(chong)以(yi)便用粒子(zi)聚(ju)集體(ti)(ti)填充印(yin)刷電路(lu)(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)上的(de)(de)嵌入電阻器的(de)(de)預界(jie)定軌(gui)跡(ji)，該(gai)聚(ju)集體(ti)(ti)提(ti)供在(zai)印(yin)刷電路(lu)(lu)(lu)基(ji)板(ban)(ban)上的(de)(de)與(yu)其(qi)(qi)接觸(chu)的(de)(de)導(dao)電跡(ji)線(xian)之(zhi)間的(de)(de)經界(jie)定電阻。

結(jie)合附(fu)圖自(zi)本發明實(shi)施方式的(de)以下詳細描述中將更全面地理解本發明。

【附圖說明】

圖1為根據本發明(ming)的(de)(de)一實(shi)施方式的(de)(de)用于進行基(ji)于LIFT的(de)(de)材料(liao)沉積(ji)的(de)(de)系統的(de)(de)示(shi)意性側視圖；

圖(tu)2A為根據本發明的(de)(de)一實施方式的(de)(de)在(zai)受體基板上的(de)(de)沉積位點的(de)(de)示意性截面圖(tu)，其展(zhan)示金屬液滴(di)經LIFT驅動噴向該位點；

圖(tu)(tu)2B為根據本發明的一實施方式(shi)的在金屬液滴經LIFT驅(qu)動噴(pen)射之后(hou)供(gong)體膜的示意性(xing)圖(tu)(tu)像視(shi)圖(tu)(tu)；

圖(tu)3為根據本發明(ming)的(de)(de)一實(shi)施(shi)方式展示的(de)(de)藉由LIFT方法在基板上(shang)沉積的(de)(de)材料(liao)的(de)(de)細(xi)節的(de)(de)示意性圖(tu)像圖(tu)示；

圖4為根據(ju)本發明的(de)一實施方式展示(shi)的(de)已藉由LIFT方法在基板上沉積的(de)鋁粒(li)子的(de)顯微照片；及(ji)

圖5為根據本發明(ming)的一實施(shi)方(fang)式(shi)嵌入(ru)在(zai)印刷電(dian)路中的電(dian)阻(zu)器的示意性俯視圖。

【具體實施方式】

概述

鋁為用(yong)于印(yin)刷(shua)(shua)電(dian)子產品的(de)(de)引(yin)(yin)人注目的(de)(de)材料，其系(xi)歸因(yin)于該金(jin)屬的(de)(de)低成(cheng)本(ben)及良好(hao)的(de)(de)傳導率(lv)。然而，鋁的(de)(de)化學特性，諸如其高(gao)反應性，已成(cheng)為開發(fa)印(yin)刷(shua)(shua)電(dian)路及使用(yong)鋁導體的(de)(de)方法的(de)(de)主(zhu)要障礙。因(yin)此，常規的(de)(de)印(yin)刷(shua)(shua)電(dian)路生產與較新穎的(de)(de)直寫方法兩者均偏好(hao)較穩定的(de)(de)金(jin)屬，諸如銅及金(jin)。主(zhu)要使用(yong)銅供體膜的(de)(de)修復電(dian)路的(de)(de)基于LIFT的(de)(de)方法描述于例如2014年(nian)12月11日(ri)申請的(de)(de)日(ri)本(ben)專(zhuan)利申請中，其揭示內容以引(yin)(yin)用(yong)的(de)(de)方式(shi)并(bing)入本(ben)文中。

本文所述的(de)(de)本發明的(de)(de)一些實施方(fang)式提(ti)供(gong)(gong)LIFT技術，其適于(yu)與鋁(lv)(lv)供(gong)(gong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)膜一起使用且(qie)能(neng)夠在廣泛范(fan)圍的(de)(de)受(shou)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板(ban)(ban)上(shang)可靠地(di)沉積(ji)穩定的(de)(de)鋁(lv)(lv)結構(gou)。具(ju)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)地(di)，本發明人已發現經施加至(zhi)薄鋁(lv)(lv)供(gong)(gong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)膜(通(tong)常(chang)小于(yu)2μm厚)的(de)(de)極短、高(gao)能(neng)激光(guang)脈沖(通(tong)常(chang)小于(yu)1ns)使熔融(rong)鋁(lv)(lv)的(de)(de)單個液滴在高(gao)速下(xia)以精(jing)確方(fang)向(xiang)(xiang)性噴(pen)向(xiang)(xiang)供(gong)(gong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板(ban)(ban)。藉由適當控制(zhi)激光(guang)光(guang)束(shu)參(can)數，可控制(zhi)液滴大小及其他特征以使得(de)因此在受(shou)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板(ban)(ban)上(shang)產生的(de)(de)鋁(lv)(lv)粒子的(de)(de)直徑(jing)通(tong)常(chang)不大于(yu)5μm且(qie)可小于(yu)2μm。此精(jing)細的(de)(de)粒徑(jing)控制(zhi)甚(shen)至(zhi)可在供(gong)(gong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板(ban)(ban)與受(shou)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基(ji)(ji)板(ban)(ban)保持相(xiang)對遠距離的(de)(de)情況下(xia)維持，其中供(gong)(gong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)與受(shou)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)之間的(de)(de)間距為例(li)如0.1mm或0.1mm以上(shang)。

鋁液滴在受(shou)(shou)體基(ji)板(ban)(ban)上(shang)(shang)聚(ju)集(ji)以(yi)形成穩定(ding)三維結(jie)(jie)構(gou)。通常在供體基(ji)板(ban)(ban)上(shang)(shang)掃描激(ji)光脈(mo)沖以(yi)便(bian)產生鋁粒子的(de)聚(ju)集(ji)體，其將(jiang)受(shou)(shou)體基(ji)板(ban)(ban)上(shang)(shang)的(de)預界定(ding)軌(gui)跡填充(chong)至某一(yi)所要高度。(在此(ci)上(shang)(shang)下文以(yi)及權(quan)利要求(qiu)書(shu)中(zhong)，“掃描”激(ji)光脈(mo)沖通常包(bao)(bao)括偏轉激(ji)光光束以(yi)便(bian)覆(fu)蓋(gai)受(shou)(shou)體基(ji)板(ban)(ban)上(shang)(shang)的(de)較小區域，且(qie)亦可包(bao)(bao)括相對于(yu)光學組件移(yi)動基(ji)板(ban)(ban)或(huo)反之亦然(ran)，以(yi)便(bian)覆(fu)蓋(gai)較大軌(gui)跡。)所公(gong)開的(de)方(fang)(fang)法的(de)精確(que)度使得有(you)可能在多種印刷(shua)(shua)電路基(ji)板(ban)(ban)上(shang)(shang)產生尺寸(cun)為15μm或(huo)甚至小于(yu)15μm的(de)此(ci)類結(jie)(jie)構(gou)。此(ci)外，因(yin)(yin)為微液滴在撞擊受(shou)(shou)體基(ji)板(ban)(ban)后(hou)極為快速地冷卻，且(qie)該方(fang)(fang)法要求(qiu)不(bu)與受(shou)(shou)體基(ji)板(ban)(ban)接觸，因(yin)(yin)此(ci)根據本發(fa)明實施方(fang)(fang)式的(de)LIFT印刷(shua)(shua)不(bu)僅可應用(yong)于(yu)常規的(de)層壓(ya)及陶瓷受(shou)(shou)體基(ji)板(ban)(ban)，且(qie)亦可應用(yong)于(yu)敏感基(ji)板(ban)(ban)，諸(zhu)如(ru)熱(re)塑性、熱(re)固性、有(you)機及基(ji)于(yu)紙的(de)基(ji)板(ban)(ban)。

在(zai)基于LIFT的(de)方(fang)(fang)法(fa)中用鋁(lv)進行操作的(de)困難(nan)之一(yi)為熔(rong)融(rong)鋁(lv)在(zai)曝露于空氣(qi)時快(kuai)速氧化。一(yi)些實施方(fang)(fang)式藉由在(zai)非氧化氛(fen)圍(wei)中(諸(zhu)如(ru)在(zai)氬氣(qi)吹(chui)掃下)操作來克服此困難(nan)。然而，其他實施方(fang)(fang)式利用在(zai)含氧氛(fen)圍(wei)中操作以便產生具有較高可控電阻(zu)率的(de)鋁(lv)結(jie)構。

具(ju)體(ti)地，本發明人已觀測到(dao)薄氧(yang)化層在熔融金屬(shu)液滴自供體(ti)飛行至受體(ti)期間(jian)(jian)形成，且保留在聚集于(yu)基(ji)板(ban)上(shang)(shang)的(de)(de)金屬(shu)粒子的(de)(de)各自的(de)(de)外表面上(shang)(shang)。此氧(yang)化層在鄰近粒子之(zhi)間(jian)(jian)產生(sheng)一(yi)定(ding)量的(de)(de)電絕緣。在一(yi)些實施方式中(zhong)，設(she)定(ding)供體(ti)照射(she)參數，諸如激光脈沖(chong)能量及/或持續時間(jian)(jian)、供體(ti)基(ji)板(ban)與(yu)受體(ti)基(ji)板(ban)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)距離(li)、供體(ti)膜厚度及操(cao)作氛圍中(zhong)的(de)(de)氧(yang)濃度，以便控制氧(yang)化層特征，且由(you)此調節聚集粒子的(de)(de)電阻(zu)率(lv)。尤其可使用此技術產生(sheng)具(ju)有所要(yao)預界定(ding)電阻(zu)的(de)(de)與(yu)印刷電路基(ji)板(ban)上(shang)(shang)的(de)(de)導電跡線接觸的(de)(de)嵌入電阻(zu)器(qi)。

因(yin)此，本(ben)文所(suo)述的(de)基于(yu)LIFT的(de)金屬(shu)沉積(ji)技術產(chan)生新穎的(de)物(wu)質組合(he)物(wu)，其(qi)包(bao)含(han)各(ge)自(zi)的(de)直徑不(bu)超過(guo)5μm的(de)金屬(shu)微粒(li)子(zi)(zi)的(de)聚(ju)集體(ti)(ti)，其(qi)中粒(li)子(zi)(zi)上(shang)的(de)外層包(bao)含(han)該(gai)金屬(shu)的(de)氧化(hua)物(wu)。在一些情況下，粒(li)子(zi)(zi)的(de)各(ge)自(zi)的(de)直徑小(xiao)于(yu)2μm。覆蓋金屬(shu)粒(li)子(zi)(zi)的(de)氧化(hua)物(wu)通常(chang)極薄(bo)，其(qi)厚(hou)度(du)小(xiao)于(yu)10nm，且其(qi)具有提(ti)供(gong)粒(li)子(zi)(zi)之間(jian)的(de)電接(jie)觸點的(de)開(kai)口(kou)。氧化(hua)層厚(hou)度(du)及開(kai)口(kou)的(de)數目及程度(du)決定(ding)聚(ju)集材料的(de)電阻(zu)率。如前(qian)面所(suo)指出，可藉由(you)適當設定(ding)照射(she)參(can)數來控(kong)制(zhi)聚(ju)集體(ti)(ti)的(de)這些特征，及因(yin)此控(kong)制(zhi)其(qi)電阻(zu)率及其(qi)他特性。

盡(jin)管本(ben)文所(suo)述的(de)實(shi)施方(fang)式主要關于使用鋁供體膜(mo)的(de)基于LIFT的(de)方(fang)法，但本(ben)發(fa)明(ming)的(de)原理(li)(li)同樣適用于其他金(jin)(jin)(jin)屬(shu)。特(te)別是，所(suo)公(gong)開(kai)的(de)技(ji)術可用于使用具有高氧化率的(de)其他類型(xing)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)來沉積(ji)結構，該金(jin)(jin)(jin)屬(shu)尤其諸(zhu)如(ru)鉬、鈦、錫及(ji)鎢，以(yi)及(ji)鋁合金(jin)(jin)(jin)及(ji)這些金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)合金(jin)(jin)(jin)。此外，盡(jin)管這些實(shi)施方(fang)式中(zhong)的(de)一些具體關于液滴中(zhong)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)與環境氧的(de)相互(hu)作(zuo)用，但可使用其他反應性(xing)氣體替代性(xing)地應用本(ben)發(fa)明(ming)的(de)原理(li)(li)以(yi)影響在受體基板上沉積(ji)的(de)粒(li)子的(de)特(te)性(xing)。

系統描述

圖(tu)1為(wei)(wei)根據本發(fa)明的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一實施(shi)方式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用于(yu)在受(shou)體基(ji)板22上(shang)(shang)(shang)進行基(ji)于(yu)LIFT的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料沉(chen)(chen)積(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)系統20的(de)(de)(de)(de)(de)(de)示意性(xing)側(ce)視圖(tu)。系統20包含光(guang)(guang)(guang)學(xue)組件(jian)(jian)24，其中激光(guang)(guang)(guang)26發(fa)射(she)脈沖(chong)輻射(she)，其藉由(you)適合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)學(xue)件(jian)(jian)30集中于(yu)LIFT供(gong)(gong)體薄(bo)片(pian)32上(shang)(shang)(shang)。激光(guang)(guang)(guang)26可(ke)包含例如(ru)具有頻(pin)率加倍(bei)(bei)(倍(bei)(bei)頻(pin))輸出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脈沖(chong)Nd:YAG激光(guang)(guang)(guang)，其準許(xu)脈沖(chong)振幅方便地由(you)控制單(dan)元40控制。通常(chang)，對于(yu)如(ru)下所述的(de)(de)(de)(de)(de)(de)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)LIFT沉(chen)(chen)積(ji)(ji)結果(guo)，脈沖(chong)持續時間在0.1ns至(zhi)1ns范圍內(nei)。光(guang)(guang)(guang)學(xue)件(jian)(jian)30同樣(yang)為(wei)(wei)可(ke)控的(de)(de)(de)(de)(de)(de)以(yi)便調(diao)節藉由(you)激光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)束(shu)在供(gong)(gong)體32上(shang)(shang)(shang)形成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焦點(dian)大小。掃描儀28(諸如(ru)在控制單(dan)元40控制之下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)旋(xuan)轉鏡及/或聲(sheng)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)束(shu)偏光(guang)(guang)(guang)器)掃描激光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)束(shu)以(yi)便照(zhao)射(she)供(gong)(gong)體薄(bo)片(pian)32上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同光(guang)(guang)(guang)點(dian)。因此，控制單(dan)元40可(ke)控制光(guang)(guang)(guang)學(xue)組件(jian)(jian)24，以(yi)便在基(ji)板22上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)預界定軌跡上(shang)(shang)(shang)寫入(ru)供(gong)(gong)體材料且制造多個通道以(yi)將所沉(chen)(chen)積(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)供(gong)(gong)體材料積(ji)(ji)聚至(zhi)所要(yao)高度。

基板22通(tong)常包含(han)(han)介電(dian)材料(liao)(liao)，金(jin)屬結構將印刷(shua)(shua)在其(qi)上，諸(zhu)如(ru)(ru)經(jing)印刷(shua)(shua)的(de)電(dian)路(lu)。因(yin)此，基板22可包含(han)(han)例(li)如(ru)(ru)現有(you)技術中(zhong)已知的(de)層(ceng)壓環氧或(huo)(huo)(huo)陶瓷薄(bo)片。或(huo)(huo)(huo)者，系統(tong)20可用于在其(qi)他(ta)種類的(de)基板(諸(zhu)如(ru)(ru)玻璃、熱(re)塑性(xing)(xing)塑料(liao)(liao)、熱(re)固性(xing)(xing)材料(liao)(liao)及(ji)其(qi)他(ta)聚合物及(ji)有(you)機材料(liao)(liao)，及(ji)甚至基于紙的(de)材料(liao)(liao))上印刷(shua)(shua)導電(dian)跡線及(ji)其(qi)他(ta)嵌(qian)入電(dian)路(lu)元件(jian)(諸(zhu)如(ru)(ru)電(dian)阻(zu)器、電(dian)容器及(ji)電(dian)感器)。基板22可為剛(gang)性(xing)(xing)或(huo)(huo)(huo)柔性(xing)(xing)的(de)。

供體(ti)(ti)(ti)薄(bo)片(pian)32包(bao)含供體(ti)(ti)(ti)基板(ban)34，以及在(zai)面(mian)向(xiang)受體(ti)(ti)(ti)基板(ban)22的(de)表面(mian)上(shang)形成的(de)供體(ti)(ti)(ti)膜(mo)(mo)36。供體(ti)(ti)(ti)基板(ban)34包(bao)含透明光學材(cai)(cai)(cai)料(liao)，諸(zhu)如(ru)玻璃(li)或(huo)塑料(liao)薄(bo)片(pian)，同時供體(ti)(ti)(ti)膜(mo)(mo)36包(bao)含適合的(de)金屬材(cai)(cai)(cai)料(liao)，諸(zhu)如(ru)鋁或(huo)鋁合金，膜(mo)(mo)厚度小于(yu)(yu)2μm。通常，供體(ti)(ti)(ti)膜(mo)(mo)厚度在(zai)0.3μm與1.5μm之(zhi)間。在(zai)一(yi)些實(shi)施方式中，在(zai)供體(ti)(ti)(ti)基板(ban)34上(shang)形成多個供體(ti)(ti)(ti)膜(mo)(mo)，包(bao)括例如(ru)除鋁膜(mo)(mo)36以外的(de)另一(yi)金屬或(huo)介(jie)電(dian)材(cai)(cai)(cai)料(liao)膜(mo)(mo)。在(zai)此情況下，歸因于(yu)(yu)來自激光26的(de)輻射(she)脈沖(chong)而(er)自供體(ti)(ti)(ti)薄(bo)片(pian)32噴射(she)的(de)液滴將(jiang)包(bao)含鋁與其(qi)他(ta)金屬或(huo)介(jie)電(dian)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)混合物。

控制單元40使(shi)運(yun)動(dong)組件(jian)38移動(dong)受(shou)體(ti)(ti)基(ji)(ji)(ji)板22或光學(xue)組件(jian)24或其兩者，以便使(shi)來自(zi)激(ji)光26的(de)(de)(de)光束(shu)與待寫入來自(zi)供(gong)(gong)體(ti)(ti)膜(mo)36的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)受(shou)體(ti)(ti)基(ji)(ji)(ji)板上的(de)(de)(de)軌跡(ji)對(dui)準。接(jie)近受(shou)體(ti)(ti)基(ji)(ji)(ji)板22，以距離受(shou)體(ti)(ti)基(ji)(ji)(ji)板所要間隙寬度(du)D在軌跡(ji)上定位供(gong)(gong)體(ti)(ti)薄片32。通常，此間隙寬度(du)為至(zhi)少0.1mm，且(qie)本發明(ming)人已發現，根據激(ji)光光束(shu)參數的(de)(de)(de)恰當選擇，可使(shi)用0.2mm或甚至(zhi)0.5mm或0.5mm以上的(de)(de)(de)間隙寬度(du)。光學(xue)件(jian)30使(shi)激(ji)光光束(shu)聚(ju)焦以通過(guo)供(gong)(gong)體(ti)(ti)基(ji)(ji)(ji)板34的(de)(de)(de)外表面(mian)且(qie)沖射(she)于供(gong)(gong)體(ti)(ti)膜(mo)36上，藉此導致熔(rong)融金屬(shu)液(ye)滴自(zi)該膜(mo)噴射(she)、穿過(guo)間隙且(qie)噴射(she)至(zhi)受(shou)體(ti)(ti)基(ji)(ji)(ji)板22上。下文中參考圖2A及圖2B更詳細地描述此LIFT方法。

通(tong)(tong)常，控制單元(yuan)40包含(han)通(tong)(tong)用(yong)(yong)計(ji)算機，其(qi)(qi)具有用(yong)(yong)于控制及(ji)接(jie)收來自系統(tong)20的(de)光學(xue)組件24、運動(dong)組件38及(ji)其(qi)(qi)他元(yuan)件的(de)反(fan)饋的(de)適合的(de)界面。系統(tong)20可包含(han)其(qi)(qi)他元(yuan)件(為簡(jian)單起見(jian)自圖中省(sheng)略)，諸如可由(you)操作(zuo)員(yuan)使用(yong)(yong)以(yi)設定系統(tong)功能的(de)操作(zuo)員(yuan)終端及(ji)用(yong)(yong)于監(jian)測沉積過程(cheng)的(de)檢驗組件。系統(tong)20的(de)這些元(yuan)件及(ji)其(qi)(qi)他輔助元(yuan)件對本領(ling)域技術人(ren)員(yuan)將為顯而易知的(de)且(qie)為簡(jian)單起見(jian)自本說明書(shu)中省(sheng)略。

鋁液滴的(de)LIFT噴(pen)射

圖(tu)2A為根(gen)據本(ben)發明的(de)(de)(de)(de)一實施方式(shi)的(de)(de)(de)(de)在基板(ban)22上的(de)(de)(de)(de)沉積位點(dian)的(de)(de)(de)(de)示(shi)意性截面圖(tu)，其展示(shi)金屬液滴(di)42經LIFT驅動自(zi)供(gong)體膜36噴向該位點(dian)。此(ci)(ci)圖(tu)說明照射(she)膜36的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，該照射(she)膜具有持(chi)續時(shi)間與通過該膜的(de)(de)(de)(de)熱擴(kuo)散所需(xu)的(de)(de)(de)(de)時(shi)間相當(dang)的(de)(de)(de)(de)激光脈沖。此(ci)(ci)方法(fa)的(de)(de)(de)(de)細(xi)節(jie)描(miao)述(shu)于(yu)上述(shu)日本(ben)專(zhuan)利(li)申請中，且其將(jiang)僅在此(ci)(ci)簡要地概括，尤其系關于(yu)鋁供(gong)體膜。

激光26將包含亞納秒激光脈沖串的激光光束41引向供體薄片32。例如，在此實施方式中，激光26在532nm波長下發射持續時間為400ps的脈沖，在供體膜36處的通量為約0.75J/cm²。在此配置中以距離受(shou)體基板22約0.1mm的(de)距離D照射厚度(du)在0.3μm與1.5μm之間的(de)供體膜。

圖2B為根(gen)據本發明(ming)的一實施方(fang)式的在(zai)液(ye)滴(di)(di)44經LIFT驅動噴(pen)射(she)之后(hou)供(gong)體膜(mo)36的示意性圖像視圖。上述的激光(guang)脈(mo)沖(chong)參數選擇在(zai)供(gong)體膜(mo)中產生「火山(volcano)」圖案(an)42。此“火山噴(pen)射(she)”方(fang)案(an)使單個液(ye)滴(di)(di)44以高方(fang)向性發射(she)，通常在(zai)膜(mo)表面的法線約5mrad內。可藉由(you)調(diao)節供(gong)體膜(mo)36上的激光(guang)光(guang)束41的能量、脈(mo)沖(chong)持續時間及焦點大小以及供(gong)體膜(mo)厚度(du)來控制液(ye)滴(di)(di)大小。取(qu)決(jue)于(yu)這些參數設定，通常可在(zai)10至(zhi)100毫微微升(sheng)(飛升(sheng)，femtoliter)范圍內調(diao)節液(ye)滴(di)(di)44的體積。

液滴噴射(she)的(de)高方向(xiang)性(xing)的(de)重要結果為可準許(xu)供(gong)體(ti)薄片32與(yu)受體(ti)基(ji)板(ban)22之間的(de)相(xiang)對較大(da)間隙D而不損(sun)害印(yin)刷精確性(xing)。當激光輻射(she)脈(mo)沖沖射(she)于(yu)供(gong)體(ti)膜上時(shi)，供(gong)體(ti)基(ji)板(ban)34在這些條件(jian)下(xia)可容易(yi)地(di)定(ding)位成膜36與(yu)受體(ti)基(ji)板(ban)相(xiang)距(ju)至少0.1mm，且其(qi)可通常與(yu)受體(ti)基(ji)板(ban)相(xiang)距(ju)至少0.2mm或甚至遠至0.5mm地(di)定(ding)位。

液(ye)滴經LIFT驅動噴射(she)僅在(zai)激(ji)(ji)光通(tong)量(liang)(liang)超過給定閾(yu)值(zhi)時進行，該(gai)給定閾(yu)值(zhi)視(shi)供體膜厚度、激(ji)(ji)光脈(mo)沖持續時間及其(qi)他(ta)因素而(er)定。簡言之，激(ji)(ji)光脈(mo)沖(持續時間為(wei)0.1ns至1ns，如上(shang)(shang)所述)、單個液(ye)滴、“火(huo)山(shan)噴射(she)”噴射(she)將在(zai)自LIFT閾(yu)值(zhi)擴展至上(shang)(shang)限(xian)的激(ji)(ji)光通(tong)量(liang)(liang)值(zhi)范圍內出(chu)現(xian)，該(gai)上(shang)(shang)限(xian)通(tong)常為(wei)比閾(yu)值(zhi)通(tong)量(liang)(liang)大約(yue)50％。若(ruo)高于此通(tong)量(liang)(liang)上(shang)(shang)限(xian)，則(ze)各激(ji)(ji)光脈(mo)沖將傾向于誘發許(xu)多小液(ye)滴以奈米級液(ye)滴尺寸自供體膜噴射(she)。此后一高通(tong)量(liang)(liang)方案(an)在(zai)本文中稱(cheng)為(wei)“濺(jian)鍍方案(an)”。

液滴44穿過供(gong)體膜36與基板22之間的間隙(xi)(xi)，接著(zhu)在(zai)基板表(biao)面上迅速固化(hua)為金(jin)屬粒(li)子(zi)46。粒(li)子(zi)46的直徑視產生其的液滴44大小(xiao)(xiao)以及該粒(li)子(zi)所穿過的間隙(xi)(xi)D的大小(xiao)(xiao)而定(ding)。通常，在(zai)火山噴(pen)射方案(an)中，粒(li)子(zi)46的直徑小(xiao)(xiao)于5μm且該直徑可藉由適(shi)當設定(ding)上述LIFT參數(shu)而降(jiang)至小(xiao)(xiao)于2μm。

在(zai)(zai)熔融鋁液(ye)(ye)滴44通過(guo)供體與(yu)受體之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間(jian)隙(xi)(xi)時，液(ye)(ye)滴的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)表面(mian)(mian)(mian)在(zai)(zai)環境空氣或其他含(han)氧氛圍中(zhong)迅(xun)速氧化(hua)(hua)。因此(ci)，在(zai)(zai)粒(li)子46的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)表面(mian)(mian)(mian)上形成氧化(hua)(hua)鋁層(ceng)。歸因于氧化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣特性，此(ci)氧化(hua)(hua)物表層(ceng)導致粒(li)子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)阻率(lv)相對于塊(kuai)狀鋁提(ti)高(gao)(gao)。電(dian)阻率(lv)隨液(ye)(ye)滴所穿過(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間(jian)隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小D而(er)顯著(zhu)地提(ti)高(gao)(gao)，因為(wei)間(jian)隙(xi)(xi)大(da)小決定液(ye)(ye)滴在(zai)(zai)空氣中(zhong)花費(fei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)長度。歸因于對應粒(li)子46的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)(mian)積(ji)與(yu)其體積(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比率(lv)所得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)，電(dian)阻率(lv)亦隨液(ye)(ye)滴大(da)小下(xia)降而(er)提(ti)高(gao)(gao)。在(zai)(zai)大(da)液(ye)(ye)滴及(ji)小間(jian)隙(xi)(xi)大(da)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，在(zai)(zai)環境空氣中(zhong)，本發明(ming)人(ren)能夠以低至13.8μΩ·cm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)阻率(lv)在(zai)(zai)基(ji)板22上產(chan)生鋁跡線，而(er)在(zai)(zai)小液(ye)(ye)滴及(ji)大(da)間(jian)隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，電(dian)阻率(lv)提(ti)高(gao)(gao)至高(gao)(gao)達(da)1400μΩ·cm。在(zai)(zai)濺鍍方(fang)案(an)中(zhong)操作激光26產(chan)生較小液(ye)(ye)滴的(de)(de)(de)(de)(de)(de)噴射及(ji)由此(ci)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)阻率(lv)。

因此(ci)，可藉由改變系統中(zhong)的(de)(de)(de)照(zhao)射(she)參(can)數(shu)而(er)容易(yi)地(di)控制由系統20產生的(de)(de)(de)粒子46的(de)(de)(de)電阻(zu)(zu)率(lv)，該照(zhao)射(she)參(can)數(shu)包括激(ji)光脈(mo)沖(chong)的(de)(de)(de)能量(liang)及(ji)持續時間(jian)(jian)、供(gong)(gong)體基板(ban)34與受體基板(ban)22之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)隙及(ji)供(gong)(gong)體膜36的(de)(de)(de)厚度(du)及(ji)組成(cheng)。可藉由控制間(jian)(jian)隙中(zhong)的(de)(de)(de)氛圍中(zhong)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)濃度(du)來又進一步擴展及(ji)優化電阻(zu)(zu)率(lv)范圍：為達成(cheng)較(jiao)低電阻(zu)(zu)率(lv)，可抽(chou)空(kong)間(jian)(jian)隙或(huo)用非(fei)氧(yang)(yang)化氣體(諸如氬氣)吹(chui)掃；或(huo)者，可將間(jian)(jian)隙中(zhong)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)濃度(du)提(ti)高(gao)至高(gao)于(yu)環(huan)境空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)濃度(du)以便提(ti)高(gao)電阻(zu)(zu)率(lv)。

圖3為根據本發明的(de)(de)(de)(de)一實施(shi)方(fang)式的(de)(de)(de)(de)基板(ban)22的(de)(de)(de)(de)示意(yi)性圖像視(shi)圖，其中藉(jie)由LIFT方(fang)法在(zai)該基板(ban)上(shang)沉(chen)積三維結(jie)構(gou)(gou)50。結(jie)構(gou)(gou)50系由粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)46的(de)(de)(de)(de)多個重迭層的(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)集(ji)體(ti)積聚(ju)(ju)，該粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)系藉(jie)由LIFT噴射(she)(she)以(yi)上(shang)述方(fang)式沉(chen)積。出于此(ci)目的(de)(de)(de)(de)，掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)儀28在(zai)供(gong)體(ti)薄片32上(shang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)激光光束41，從(cong)而使(shi)激光輻射(she)(she)脈沖在(zai)不同位置沖射(she)(she)于供(gong)體(ti)膜36上(shang)，以(yi)便(bian)誘發熔融(rong)材料的(de)(de)(de)(de)各自的(de)(de)(de)(de)液(ye)滴(di)44的(de)(de)(de)(de)噴射(she)(she)。亦(yi)結(jie)合(he)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)儀28的(de)(de)(de)(de)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)移動供(gong)體(ti)薄片32，以(yi)便(bian)用具有(you)所要高度、寬度及(ji)電(dian)阻率的(de)(de)(de)(de)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)46的(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)集(ji)體(ti)填(tian)充基板(ban)22上(shang)的(de)(de)(de)(de)目標軌跡。

圖3右側的(de)(de)插圖展示粒(li)子(zi)46的(de)(de)細節，其(qi)(qi)(qi)(qi)尤(you)其(qi)(qi)(qi)(qi)說明(ming)在(zai)各粒(li)子(zi)上粒(li)子(zi)與氧(yang)化鋁外層54之間的(de)(de)空隙(xi)52。空隙(xi)52且尤(you)其(qi)(qi)(qi)(qi)是層54使(shi)各粒(li)子(zi)46與其(qi)(qi)(qi)(qi)臨近的(de)(de)粒(li)子(zi)絕(jue)緣(yuan)。除鋁以(yi)(yi)外或(huo)替代(dai)鋁，粒(li)子(zi)46可(ke)(ke)包含其(qi)(qi)(qi)(qi)他(ta)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)，諸如鉬、錫、鈦及(ji)鎢以(yi)(yi)及(ji)鋁合(he)金(jin)(jin)及(ji)這些后面(mian)的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)。另外或(huo)或(huo)者，粒(li)子(zi)可(ke)(ke)包含藉由LIFT方法與金(jin)(jin)屬(shu)(shu)混合(he)的(de)(de)介電材料，如上文(wen)所解釋(shi)。外層54的(de)(de)厚度通常不超過(guo)10nm且可(ke)(ke)小至1nm。

圖4為根據本發明的(de)(de)(de)一實(shi)施方式的(de)(de)(de)展示已藉由LIFT方法(fa)在(zai)基板上沉(chen)積的(de)(de)(de)鋁粒(li)子46的(de)(de)(de)顯微照片。由外層(ceng)54產生的(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)殼具有開(kai)口(kou)(kou)56，其中(zhong)粒(li)子46內的(de)(de)(de)導電鋁與鄰(lin)近粒(li)子中(zhong)的(de)(de)(de)鋁接(jie)觸，由此準許電流在(zai)粒(li)子之間流動。開(kai)口(kou)(kou)56在(zai)外層(ceng)54中(zhong)的(de)(de)(de)斷裂中(zhong)產生，其可能在(zai)液(ye)滴44以高速(su)降落在(zai)結構50上時由該液(ye)滴的(de)(de)(de)沖(chong)擊產生。層(ceng)54中(zhong)的(de)(de)(de)開(kai)口(kou)(kou)56的(de)(de)(de)分布(諸如開(kai)口(kou)(kou)的(de)(de)(de)大小及數目)亦影響結構的(de)(de)(de)電阻(zu)率。

嵌入電阻器的印刷

圖5為根據本發明的一(yi)(yi)實施方(fang)(fang)式的嵌入在印刷電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路60中(zhong)(zhong)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)器(qi)64的示意性俯視圖。使(shi)用任(ren)何(he)適合的方(fang)(fang)法(fa)(包(bao)括直寫與常規(gui)的光微影(ying)方(fang)(fang)法(fa)兩者(zhe))在產(chan)生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)器(qi)64之(zhi)前(qian)或之(zhi)后于電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路基板上(shang)沉積導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)跡線(xian)62，以使(shi)得跡線(xian)接(jie)觸電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)器(qi)。在一(yi)(yi)個實施方(fang)(fang)式中(zhong)(zhong)，使(shi)用相(xiang)同LIFT方(fang)(fang)法(fa)產(chan)生跡線(xian)62及(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)器(qi)64，其中(zhong)(zhong)控制及(ji)改變方(fang)(fang)法(fa)參數以便提(ti)供電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路60的各部(bu)分中(zhong)(zhong)的所要電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)率特(te)征。

如上(shang)所(suo)述，將(jiang)電(dian)(dian)阻(zu)器64的(de)(de)軌跡及電(dian)(dian)阻(zu)界(jie)定為電(dian)(dian)路設計(ji)方法的(de)(de)一部分，且由此(ci)設定系統20的(de)(de)照射(she)參數。用(yong)于此(ci)應用(yong)的(de)(de)供(gong)(gong)體(ti)膜(mo)(mo)36包含(han)鋁及/或(huo)針對(dui)創造性電(dian)(dian)阻(zu)結構具(ju)有適當(dang)、快(kuai)速氧化速率的(de)(de)其他金屬，且可能添(tian)加介電(dian)(dian)材料。光學組件24引導激光輻射(she)脈沖(chong)沖(chong)射(she)于供(gong)(gong)體(ti)膜(mo)(mo)36上(shang)，以便(bian)(bian)誘發熔(rong)融(rong)材料的(de)(de)液滴噴(pen)向印(yin)刷電(dian)(dian)路基板，同(tong)時掃描(miao)脈沖(chong)以便(bian)(bian)在電(dian)(dian)阻(zu)器64具(ju)有提供(gong)(gong)所(suo)要電(dian)(dian)阻(zu)率的(de)(de)粒子(zi)46聚集體(ti)時填充軌跡。

結(jie)合電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)器64的長(chang)度(du)(du)(du)、寬度(du)(du)(du)及高度(du)(du)(du)調節(jie)此(ci)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)以(yi)提供與粒子聚(ju)集體接觸(chu)的導電(dian)(dian)(dian)跡線62之(zhi)間的預界定電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)。如上所(suo)述，在(zai)含氧(yang)氛圍中進行該方(fang)(fang)法(fa)，以(yi)便使(shi)氧(yang)化層形成于聚(ju)集體中的粒子的外表面上且(qie)因此(ci)產生所(suo)要電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)。可(ke)在(zai)LIFT方(fang)(fang)法(fa)期間量測通過電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)器64的電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)，且(qie)可(ke)控制方(fang)(fang)法(fa)參數及/或印刷(shua)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)器的尺寸(諸如其高度(du)(du)(du))以(yi)使(shi)得該方(fang)(fang)法(fa)達成電(dian)(dian)(dian)路設(she)計所(suo)需的精確目標(biao)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)。

應了解(jie)，上述(shu)(shu)實施方(fang)式(shi)以舉例(li)的方(fang)式(shi)說明(ming)，且(qie)本發明(ming)不(bu)限于(yu)上文(wen)具體(ti)展(zhan)示及描述(shu)(shu)的內容。而是，本發明(ming)范疇包(bao)括上文(wen)所述(shu)(shu)的各種特征以及本領域技術(shu)人(ren)員在(zai)閱讀前述(shu)(shu)描述(shu)(shu)之后(hou)將想到且(qie)未在(zai)現有(you)技術(shu)中公開的其變化及修改的組合及子組合兩者。