一种制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法技术

本发明专利技术属于曲面集成电路制造相关技术领域，其公开了一种制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法，该方法包括以下步骤：(1)制定曲面集成电路的平面电路图并进行分区；(2)将平面电路图布置到曲面基板三维模型上，以得到曲面集成设计电路；(3)对镀膜后的曲面基板进行扫描以识别及获取曲面基板的点云数据，进而得到曲面基板三维模型；(4)将曲面集成设计电路布置到新曲面基板三维模型上，以得到喷印图案；(5)生成喷印轨迹的代码，进而得到运动代码；(6)共形喷印设备执行运动代码以进行共形喷印，并将喷印后的曲面基板进行刻蚀以得到曲面喷印电路；(7)贴装芯片以得到曲面集成电路。本发明专利技术提高了集成度，适用性较好，制造精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法
本专利技术属于曲面集成电路制造相关
，更具体地，涉及一种制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法。
技术介绍
曲面集成电路指的是将无机/有机材料沉积到曲面基板上面，以形成具有相应功能的电子器件，继而形成集成电子系统。随着曲面电子产品的推广与微电子制造工艺的不断发展和完善，电子器件的制备从传统的硅基或者玻璃基的平面基板逐渐发展为曲面基板，从而催生了很多新的应用领域，例如曲面显示屏、共形天线、智能蒙皮和电子皮肤等。曲面集成电路具有传统平面电路所无法替代的优势，所以研究高效、可靠、高精度和低成本的曲面集成电路制造工艺方法显得越来越迫切。但相比于平面电路的制造工艺，曲面集成电路因其独特的制造需要和工艺条件，在制造过程中同样也面临着许多新的困难和挑战。目前较常规的曲面集成电路制造方法主要涉及到了光刻、喷墨打印、转印等制造工艺，但均存在问题与局限性。现阶段，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如专利201520737441X公开了一种三维曲面上微笔直写电子浆料的装置，该装置利用打印电子墨水在三维曲面基板上面直写电子浆料，可以实现基本曲面集成电路的制造。但传统喷墨打印的方法在喷印液体的材料选择与喷印精度方面有较大的限制，该方法针对粘度较高(10000cp左右)的液体材料无法喷印，且制造的曲面集成电路分辨率较低。又如专利2015108268126公开了一种基于激光投影技术的曲面薄膜电路制作方法，其是一种新的曲面集成电路制造方法，在曲面基板上进行镀膜，旋涂光刻胶后，利用激光投影的方法对涂有光刻胶的曲面基板进行曝光显影后腐蚀生成曲面集成电路。该方法虽然采用了刻蚀技术图案化的思想，且运用激光技术提升了其投射稳定性，但其并不能针对大面积、复杂曲率的曲面进行电路制造，在曲面基板上进行完全镀膜、完全旋涂光刻增加了成本且造成了大量的浪费和污染，激光投影区域为非图案区，运动过程及其路径规划繁琐且复杂，无法避免由曲面基板加工、安装等过程中造成的积累误差，不能有效地提高曲面集成电路的整体制造精度。再如JiaoyangGuo在文章《Projectionalgorithmfor3Dlasermarking》提出了一种“针刺取点法”的曲面图案映射方法，即采取将平面内设计好的图案以垂直设计平面的方向正向投影至目标曲面的方法，利用此方法可以制造出功能较低的简单图案化曲面集成电路。但因为平面与曲面的面积差异，导致设计电路图中的关键部位(如芯片引脚)等处变形严重，极大地影响了曲面集成电路后期制造的品质，且不能针对复杂度较高的曲面进行电子制造。此外，面对不可建模曲面基板(无参数方程或者复杂程度较高曲面)，由于不能利用计算机生成对应的制造加工轨迹，所以无法对这种曲面基板进行高精度的共形制造。综上所述，现有的曲面集成电路制造方法在制造过程中均存在效率低、精度低、可靠性差等缺点，限制了曲面集成电路向集成化、精密化的方向发展。相应地，本领域存在着发展一种集成度较好的制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法的技术需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法，其基于现有曲面集成电路板的制造特点，研究及设计了一种制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法。所述方法通过电流喷印的原理在镀膜后的曲面基板上按照设计图案共形喷印光刻胶，然后刻蚀形成图案化的金属层，适用性较好，制造精度高，可靠性高，利用计算机辅助制造的手段可以在任意曲面基板上制造符合设计要求的曲面集成电路，能够极大地提升曲面集成电路的集成度。为实现上述目的，本专利技术提供了一种制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法，该方法包括以下步骤：(1)制定待制造的曲面集成电路的平面电路图，并依照所述曲面集成电路的组成将所述平面电路图分为刚性芯片区、可变形导线区及不可变形线路区；(2)结合步骤(1)得到的分区结果及曲面基板三维模型的曲率，采取选择性布置方式将所述平面电路图布置到所述曲面基板三维模型上，由此得到曲面集成设计电路；(3)对所述曲面基板进行镀膜及喷涂显影剂，并将所述曲面基板放置于加工位；接着，采用激光扫描仪对所述曲面基板进行扫描以识别及获取所述曲面基板的点云数据，进而对所述点云数据进行处理以得到曲面基板三维模型；(4)将所述曲面集成设计电路布置到步骤(3)所得到的所述曲面基板三维模型上并预留出芯片贴装区，如此得到喷印图案；(5)根据所述喷印图案及所述曲面基板生成喷印轨迹及所述喷印轨迹的代码，并通过后处理模块对所述代码进行处理以得到运动代码；(6)共形喷印设备执行所述运动代码以在所述曲面基板上进行所述喷印图案的共形喷印，并将喷印完的所述曲面基板进行光刻蚀以得到曲面喷印电路；(7)将芯片贴装在所述芯片贴装区并采用导电胶进行连接，由此得到曲面集成电路。进一步地，所述共形喷印设备包括喷嘴及屏蔽罩，所述屏蔽罩罩设在所述喷嘴的外部，其开设有开口；所述屏蔽罩除所述开口以外的部分将所述喷嘴与所述曲面基板之间的电场屏蔽掉。进一步地，所述屏蔽罩是采用透明材料制成的。进一步地，所述曲面基板上能布置所述芯片的区域的最大曲率采用以下公式进行计算：式中，a为芯片长度，h为导电胶厚度。进一步地，对于所述刚性芯片区，所述芯片仅能布置在所述曲面基板的曲率小于所述最大曲率的区域。进一步地，针对所述可变形导线区，采取按照被投影面的法向正向投影的方法；针对不可变形线路区，按照投影面法向方向投影。进一步地，采用蒸镀或者溅镀的方式对所述曲面基板进行镀膜。进一步地，所述共形喷印设备采用的喷印溶液为光刻胶溶液。进一步地，对所述曲面基板进行刻蚀时，首先将喷印完的所述曲面基板置于刻蚀液中以去除多余镀层由此形成曲面集成电路图案；接着，采用去胶溶液(如丙酮)去除所述曲面基板上的所述光刻胶以得到曲面喷印电路。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法主要具有以下有益效果：1.依照所述曲面集成电路的组成将所述平面电路图分为刚性芯片区、可变形导线区及不可变形线路区，提出了分区概念，并且针对不同的区域采取选择性布置方式生成曲面集成设计电路，提升了曲面集成电路整体的品质及制造精度。2.给出了芯片贴放位置最大曲率计算公式，保证了芯片放置的稳定性；采用了有针对性的投影方式，使设计电路中的关键部位(如芯片引脚)在曲面化过程中保持不变形，提升了曲面电路后期制造的可靠性。3.采用激光扫描仪对所述曲面基板进行扫描以识别及获取所述曲面基板的点云数据，进而对所述点云数据进行处理以得到曲面基板三维模型，实现了对任意形状、复杂程度较高、无曲面方程的曲面基板进行三维建模，极大地拓宽了曲面电路共形高精度制造的应用范围。4.采用了电流体喷印技术直接在镀膜的曲面基板上喷印光刻胶，然后刻蚀形成金属层，相比于传统喷墨打印，提升了喷印精度和定位精度，极大地提升了曲面电路的集成度，拓宽了喷印液体的材料粘度适用范围；同时，相比于传统的光刻工艺，省去了制作掩膜版、曝光显影等工艺步骤，降低了成本，提高了效率并扩大了曲面电路的一次性加工面积，简化了曲面电路的制造工艺。5.采用了电流体刻蚀技术，先在曲面基板上镀上一层金属膜，使曲面基板变成导电基板，喷嘴与曲面基板间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)制定待制造的曲面集成电路的平面电路图，并依照所述曲面集成电路的组成将所述平面电路图分为刚性芯片区、可变形导线区及不可变形线路区；(2)结合步骤(1)得到的分区结果及曲面基板三维模型的曲率，采取选择性布置方式将所述平面电路图布置到所述曲面基板三维模型上，由此得到曲面集成设计电路；(3)对所述曲面基板进行镀膜及喷涂显影剂，并将所述曲面基板放置于加工位；接着，采用激光扫描仪对所述曲面基板进行扫描以识别及获取所述曲面基板的点云数据，进而对所述点云数据进行处理以得到曲面基板三维模型；(4)将所述曲面集成设计电路布置到步骤(3)所得到的所述曲面基板三维模型上并预留出芯片贴装区，如此得到喷印图案；(5)根据所述喷印图案及所述曲面基板生成喷印轨迹及所述喷印轨迹的代码，并通过后处理模块对所述代码进行处理以得到运动代码；(6)共形喷印设备执行所述运动代码以在所述曲面基板上进行所述喷印图案的共形喷印，并将喷印完的所述曲面基板进行刻蚀以得到曲面喷印电路；(7)将芯片贴装在所述芯片贴装区并采用导电胶进行连接，由此得到曲面集成电路。...

【技术特征摘要】
1.一种制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)制定待制造的曲面集成电路的平面电路图，并依照所述曲面集成电路的组成将所述平面电路图分为刚性芯片区、可变形导线区及不可变形线路区；(2)结合步骤(1)得到的分区结果及曲面基板三维模型的曲率，采取选择性布置方式将所述平面电路图布置到所述曲面基板三维模型上，由此得到曲面集成设计电路；(3)对所述曲面基板进行镀膜及喷涂显影剂，并将所述曲面基板放置于加工位；接着，采用激光扫描仪对所述曲面基板进行扫描以识别及获取所述曲面基板的点云数据，进而对所述点云数据进行处理以得到曲面基板三维模型；(4)将所述曲面集成设计电路布置到步骤(3)所得到的所述曲面基板三维模型上并预留出芯片贴装区，如此得到喷印图案；(5)根据所述喷印图案及所述曲面基板生成喷印轨迹及所述喷印轨迹的代码，并通过后处理模块对所述代码进行处理以得到运动代码；(6)共形喷印设备执行所述运动代码以在所述曲面基板上进行所述喷印图案的共形喷印，并将喷印完的所述曲面基板进行刻蚀以得到曲面喷印电路；(7)将芯片贴装在所述芯片贴装区并采用导电胶进行连接，由此得到曲面集成电路。2.如权利要求1所述的制造曲面集成电路的电流体喷印刻蚀方法，其特征在于：所述共形喷印设备包括喷嘴及屏蔽罩，所述屏蔽罩罩设在所述喷嘴的外部，其开设有开口；...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永安，朱慧，吴昊，尹浪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42