本发明专利技术涉及用于高速固化在低温衬底上的薄膜的方法和装置。公开了一种用于高速热加工在低温衬底上的薄膜的固化装置。所述固化装置包括频闪头、频闪控制模块和传送器控制模块。所述频闪控制模块控制由在所述频闪头上的闪光灯产生的脉冲组的功率、持续时间和重复速率。根据速度信息，所述传送器控制模块与所述频闪控制模块一起提供在所述脉冲组的所述重复速率与所述衬底在所述频闪头下方移动的速度之间的实时同步。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于高速固化在低温衬底上的薄膜的方法和装置。公开了一种用于高速热加工在低温衬底上的薄膜的固化装置。所述固化装置包括频闪头、频闪控制模块和传送器控制模块。所述频闪控制模块控制由在所述频闪头上的闪光灯产生的脉冲组的功率、持续时间和重复速率。根据速度信息，所述传送器控制模块与所述频闪控制模块一起提供在所述脉冲组的所述重复速率与所述衬底在所述频闪头下方移动的速度之间的实时同步。【专利说明】用于高速固化在低温衬底上的薄膜的方法和装置本申请是申请日为2009年4月I日、申请号为200980134624.X、专利技术名称为“用于高速固化在低温衬底上的薄膜的方法和装置”的专利申请的分案申请。优先权要求本申请根据35U.S.C.§ 119(e) (I)要求在2008年7月9日提交的临时申请号为61/079，339的优先权；通过引用将其全部内容并入到本文中。
本申请一般地涉及固化系统，特别地，涉及用于在低温下固化衬底上的薄膜的方法。
技术介绍
印刷电子学是半导体工业和印刷工业的会合。用印刷电子电路替代印刷读材料的想法对于印刷商而言是诱人的，这是因为他们可看到在不对他们的设备进行大的改动的情况下实现“高值”印刷工作的潜力。类似地，电子电路制造商认为印刷电子电路的想法同样是诱人的，这是因为这允许他们以相对低的成本大批量制造电子电路。在电子电路的制造期间，大多数薄膜涂层需要被热加工，并且大多数热固化工艺的效能与温度和时间的乘积有关。例如，用于固化薄膜的典型方法是将薄膜置于炉中，该炉被设定到其上设置有该薄膜的衬底的最大工作温度并允许在某个合理的时间量内固化该薄膜。由于印刷电子电路典型地伴随着高批量和低成本，因此用于印刷电子电路的衬底需要由相对廉价的材料(例如纸或聚合物)来替代传统的衬底材料(例如硅、石英、玻璃、陶瓷、FR4等等)制成。然而，与硅、石英、玻璃、陶瓷、FR4等等相比，纸或聚合物具有低得多的分解温度，并且该低得多的温度需要更长的用于薄膜的固化时间。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的最大工作温度为150°C，而在该温度下对基于银的导电膜的典型固化时间在分钟量级。这样的长固化时间使得在纸或聚合物上印刷电子电路的提议在经济上的吸引力大大降低。因此，希望提供用于以相对高的速度热加工在低温衬底上的薄膜的方法和装置。
技术实现思路
根据本专利技术的优选实施例，一种固化装置包括频闪头(strobe head)、传感器、频闪控制模块和传送器控制模块。所述频闪控制模块控制由在所述频闪头上的闪光灯产生的脉冲组的功率、持续时间和重复速率。所述传感器感测衬底在所述频闪头下方移动的速度。根据由所述传感器获得的速度信息，所述传送器控制模块与所述频闪控制模块一起提供在所述脉冲组的所述重复速率与所述衬底在所述频闪头下方移动的速度之间的实时同步。在以下详细记录的说明中，本专利技术的所有特征和优点将变得显而易见。【专利附图】【附图说明】通过在结合附图阅读时参考对示例性实施例的以下详细说明，将最好地理解本专利技术及其优选使用方式、进一步的目的和优点，其中:图1是根据本专利技术的优选实施例的固化装置的图；图2是根据本专利技术的优选实施例在低温衬底上的热阻挡层的图；图3是根据本专利技术的优选实施例的来自图1的固化装置内的气刀的图；以及图4是根据本专利技术的优选实施例的来自图1的固化装置内的冷却辊(roller)的图。【具体实施方式】对于本专利技术，固化被限定为热加工，其包括干燥(驱走溶剂)、颗粒烧结、致密化、化学反应激发(initiation)、相变、晶粒生长、退火、热处理等等。当固化在低温衬底(例如聚合物或纸)上的材料时，由于经常需要在接近或甚至超过衬底的分解温度的温度下加工薄膜(其被限定为厚度小于100微米的材料层)，因此获得良好固化的一个限制因素是衬底的分解。此外，即使可在低温下固化薄膜，衬底的低分解温度也会增加用于热固化衬底上的材料的时间量。通过本专利技术的固化装置可以克服上述问题。现在参考附图，特别地，参考图1，其描述了根据本专利技术的优选实施例的固化装置的图。如图所示，固化装置100包括传送带系统110、频闪头120、继电器架(relay rack) 130和卷到卷(reel-to-reel)供应系统140。固化装置100能够固化位于以相对高的速度移动跨过传送带的网状物(web)或单独的片上的被安装在低温衬底103上的薄膜102。传送带系统110可以以例如2到1000ft/min的速度工作以移动衬底103。固化装置100可收纳6英寸增量(increment)的任何宽度的网状物。可通过现有技术(例如,丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、激光印刷、静电复印、移印(pad printing)、涂抹、蘸水笔(dip pen)、注射(syringe)、气刷、橡皮版印刷(fIexographic)、化学气相沉积(CVD)、PECVD、蒸发、派射等等)的一种或组合，将薄膜102附加到衬底103上。频闪头120包括用于固化位于衬底103上的薄膜102的高强度脉冲氙闪光灯121，该频闪头120优选为水冷的。脉冲氙闪光灯121可提供不同的强度、脉冲长度和脉冲重复频率的光脉冲。例如，脉冲氙闪光灯121可在高至IkHz的脉冲重复速率下提供具有3"乘6"宽脉冲样式的10 μ s到IOms脉冲。来自脉冲氙闪光灯121的发射的光谱成分的范围为200nm到2500nm。可以通过用铈掺杂的石英灯替代石英灯而调整光谱以去除低于350nm的大多数发射。还可以用蓝宝石灯替代石英灯以使发射从约140nm延伸到约4500nm。还可以添加滤光器以去除光谱的其他部分。闪光灯121还可以是有时被称为定向等离子弧(DPA)电弧灯的水冷壁闪光灯。继电器架130包括可调电源131、传送器控制模块132和频闪控制模块134。可调电源131可产生具有最高为4千焦耳每脉冲的能量的脉冲。可调电源131被连接到脉冲氙闪光灯121，并且可以通过控制流过脉冲氙闪光灯121的电流量来改变来自脉冲氙闪光灯121的发射的强度。可调电源131控制脉冲氙闪光灯121的发射强度。依赖于薄膜102和衬底103的光学、热学和几何特性，来自脉冲氙闪光灯121的发射的功率、脉冲持续时间和脉冲重复频率被电子地调整和同步到网状物速度，以允许对薄膜102的最优固化而不损伤衬底103。在固化操作期间，衬底103以及薄膜102被移动到传送带系统110上。传送带系统Iio使薄膜102在频闪头120下方移动，在那里薄膜102被来自脉冲氙闪光灯121的快速脉冲所固化。通过频闪控制模块134控制来自脉冲氙闪光灯121的发射的功率、持续时间和重复速率，并且由传送器控制模块132确定衬底103移动经过频闪头120的速度。利用传感器150来感测传送带系统110的传送带的速度，该传感器150可以是机械的、电学的或光学的传感器。例如，可以通过检测来自被连接到与移动的传送带接触的轮的轴端编码器(shaft encoder)的信号来感测传送带系统110的传送带速度。反过来,可以相应地用传送带系统110的传送带速度来同步脉冲重复速率。由下式给出频闪脉冲速率f的同步:【权利要求】1.一种固化装置，包括: 用于输运安装在衬底上的薄膜层的传送器系统； 频闪头，其具有闪光灯本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固化装置，包括：用于输运安装在衬底上的薄膜层的传送器系统；频闪头，其具有闪光灯，用于向所述薄膜层提供多个电磁脉冲；频闪控制模块，其用于控制由所述闪光灯产生的所述多个电磁脉冲的功率、持续时间和重复速率；传送器控制模块，其与所述频闪控制模块一起，用于实时同步所述多个电磁脉冲的所述重复速率与所述衬底移动通过所述频闪头的速度，其中所述同步由下式给出：f=0.2*S*OW]]>其中f＝脉冲重复速率[Hz]S＝移动所述衬底的速度[ft/min]O＝由所述衬底接收的频闪脉冲的平均数W＝所述频闪头的宽度[in]；以及用于在所述薄膜被暴露到所述电磁脉冲之后冷却所述薄膜的气刀。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·A·施罗德，K·M·马丁，D·K·杰克逊，S·C·麦克库，
申请(专利权)人：NCC纳诺责任有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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