用于转移材料的方法技术

用于使用预涂覆有材料层的箔以期望几何形状在接收基板上印刷金属的设备和方法。沉积工艺包括用于限定期望材料几何形状的激光烧蚀、粘合剂到要沉积的材料的选择性施加以及材料从载体基板的选择性剥离。料从载体基板的选择性剥离。料从载体基板的选择性剥离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于转移材料的方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2019年3月25日提交的美国临时申请号62/823,087的优先权。


[0003]本专利技术涉及用于以期望几何形状在接收介质上印刷金属层的方法和设备，并且特别地，这种印刷采用选择性地剥离涂覆在箔上的金属层的部分以在接收介质上形成期望图案。

技术介绍

[0004]在诸如印刷电路板的基板上以期望图案沉积精确薄材料层涉及许多挑战。按照诸如光刻的常规方法在基板上印刷金属材料包括三个步骤：预处理、图案写入和后处理。数字图案化是用于在基板上直接写入材料的方法。
[0005]一般来说，金属沉积通过由沉积材料的相限定的三种主要方法之一执行。在第一种这样的方法(原子沉积)中，金属层通过真空中的热蒸发或等离子体蒸发或通过溶液中离子金属的电解还原来生长。此类非局部沉积方法需要复杂的预处理和后处理步骤来限定2D图案，这与数字图案化不同，后者更直接。此外，由于这些步骤涉及湿处理，因此需要仔细选择接收基板。此外，由于金属原子与其环境的反应性很强，因此该方法也对具体环境条件提出要求。
[0006]第二种金属沉积方法依赖于纳米颗粒或微米颗粒的各种相。这些粒子的反应性低于金属原子，因此可在对环境的限制较少的情况下操纵。此外，纳米颗粒的沉积允许在选择沉积方法方面具有更大灵活性。通常，当颗粒用于金属化时，涉及两个连续步骤：首先是颗粒的印刷/沉积，然后是烧结步骤——将颗粒熔融在一起以形成固体金属的热/化学工艺。具体印刷和烧结方法取决于颗粒基质。通常，它们呈液体、气溶胶或粉末的形式。使用这种金属相可实现印刷图案的数字限定。这是使用选择性印刷和/或选择性烧结方法完成的。大多数金属增材制造(AM)方法利用纳米颗粒或微米颗粒。这种方法的变体的特征在于用于制造的印刷技术和烧结技术的具体选择。
[0007]在金属印刷的第三种方法中，熔融金属液滴从体相转移。一种这样的工艺是分配方法，但这需要分配器由根据要转移的金属的熔化温度选择的耐热材料制成。因此，这种方法有利于转移具有低熔化温度的金属，诸如镓合金、焊料和铝。对于较高熔点的金属，这些方法变得更加复杂。分配工艺中的另一限制因素是液滴的大小。熔融金属具有高粘度，并且常规分配器技术使得难以转移体积低于皮升范围的小液滴。用于印刷金属液滴的另一种方法是激光诱导正向转移(LIFT)方法。在LIFT方法中，聚焦激光束入射到印刷材料的薄层上，从而通过局部加热致使液滴远离其原始层喷射。通常，层厚度为约几十纳米的数量级。使用LIFT技术，金属微滴和亚微米微滴可直接从体固相印刷。
[0008]印刷金属的AM方法的主要缺点可追溯到将金属断裂成制造金属的构造块(例如，原子、纳米颗粒、微颗粒、液滴)，但这种断裂工艺对于每个相应AM工艺也是必不可少的。由
于这种破裂而造成的不期望属性的示例是：表面粗糙度、材料密度不均匀性(例如，空隙)以及构造块之间的边界形成。当金属被印刷为在接收基板上形成迹线或轨迹时，这种断裂影响印刷轨迹的物理性质，包括轨迹的导电性以及电磁反应性。此外，无法保证金属对不同种类接收器的粘附，因此通常需要执行预处理。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供用于使用预先涂覆有金属层的箔以期望的几何形状在接收基板上印刷金属的设备和方法。所述沉积工艺包括三个步骤：激光烧蚀以限定金属轨道几何形状，之后是在基板上的轨道上选择性地施加胶水，以及最后从箔上选择性地剥离金属轨道。为了克服诸如上述的缺点，所提出的方法使用预涂覆有具有高导电性和低粗糙度的金属层的箔。所沉积金属的几何形状使用期望图案的选择性烧蚀来限定。然后用保证接收器上的粘附的足够的胶水来涂覆金属层。最后，执行例如通过激光照射选择性地剥离所限定金属图案。
[0010]本专利技术的一个实施例以透明膜开始，所述透明膜已涂覆或层压有期望固体材料，诸如金属。为了稍后在基板上沉积期望形状的材料，激光系统围绕此形状烧蚀窄材料条带。这将要沉积的材料与过量材料分开。
[0011]然后用UV可固化粘合剂层涂覆所述材料。在本专利技术的另一实施例中，可在所述烧蚀步骤之前施加所述胶水。在又一实施例中，过量材料在施加所述粘合剂之前从透明膜去除。然后使所述材料与接收器基板接触，并且使用UV二极管或UV激光器固化所述粘合剂。注意确保仅邻近于要沉积的形状的粘合剂固化，从而保证仅所述材料的相关联部分将粘附到所述基材上。
[0012]在所述工艺的各种实施例中，所述粘合剂可通过透明基板固化。替代地，所述UV可固化粘合剂可用使用来自激光的热量选择性固化的热固化粘合剂替代。在又一实施例中，所述UV可固化粘合剂用通过接触压力选择性固化的接触粘合剂替代。在又一个实施例中，所述UV可固化粘合剂选择性地施加到仅所述材料的要转移到所述接收器基板的期望区域，并且不需要随后去除粘合剂。
[0013]一旦所述材料被转移到所述接收基板上，就将所述膜从所述基板剥离。在所述膜从要沉积的形状剥离时，使用激光选择性地施加热量，从而破坏所述膜本身与所述材料之间的结合。因此所述膜在非期望材料仍附接到其上的情况下去除，而限定用于沉积的期望形状的材料仍附接到所述基材。
附图说明
[0014]本专利技术在附图的图示中通过示例而非限制来说明，在附图中：
[0015]图1A和图1B示出根据本专利技术的实施例使用的承载在透明基板上的材料(例如，金属)层的示例。
[0016]图2A和图2B提供根据本专利技术的实施例在承载在透明基板上的金属层中的期望形状的烧蚀的侧视图(2A)和平面图(2B)。
[0017]图2C示出其中在施加粘合剂层之前通过烧蚀去除过量或非期望材料的替代实施例。
[0018]图3A至图3C示出根据本专利技术的实施例可采用的烧蚀工艺的另外的示例。
[0019]图4A示出根据本专利技术的实施例用粘合剂涂覆金属层的一个示例。
[0020]图4B示出其中在施加如图2C所示的粘合剂层之前已通过烧蚀去除过量或非期望材料的替代示例。
[0021]图5示出根据本专利技术的实施例从金属层的不会转移到基板的区域去除部分粘合剂的示例。
[0022]图6示出根据本专利技术的实施例的金属层到接收基板的转移。
[0023]图7和图8示出根据本专利技术的实施例的转移的金属层激光诱导剥离到接收基板的示例。
[0024]图9示出根据本专利技术的实施例的被配置用于以期望几何形状在接收介质上印刷金属层的系统的示例。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了使用预先涂覆有要印刷材料层的箔或其他载体以期望几何形状在接收基板上印刷材料(例如，金属)的设备和方法。沉积工艺通常涉及用于限定材料轨道几何形状的激光烧蚀、胶水在基板上的轨道上的选择性地施加以及最后的金属轨道从箔的选择性剥离。为了克服诸如上述那些缺点，本专利技术的实施例使用预涂覆有具有高导电性和低粗糙度的金属层的箔。所沉积金属的几何形状使用期望图案的选择性烧蚀来限定。然后用保证接收器上的粘附的足够的胶水来涂覆金属层。最后，执行例如通过激光照射选择性地剥离所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于以期望几何形状在接收基板上印刷材料的方法，包括：激光烧蚀预涂覆有材料层的组件以限定期望材料几何形状；选择性地将粘合剂施加在所述期望材料上；以及通过将所述期望材料结合到所述接收基板上、激光照射所述期望材料并从所述接收基板去除过量材料来选择性地将所述期望材料从所述组件剥离到所述接收基板上。2.如权利要求1所述的方法，其中所述组件包括透明基板，并且从所述接收基板去除过量材料包括从所述接收基板剥离其上粘附有所述过量材料的所述透明基板。3.如权利要求1所述的方法，其中选择性地将所述粘合剂施加在所述期望材料发生在激光烧蚀所述组件之前。4.一种用于以期望几何形状在接收基板上印刷材料的方法，包括：激光烧蚀预涂覆有材料层的组件以限定期望材料几何形状并从所述组件去除过量材料；选择性地将粘合剂施加在所述期望材料上；以及通过将所述期望材料结合到所述接收基板并且激光照射所述期望材料来选择性地将所述期望材料从所述组件剥离到所述接收基板上。5.如权利要求1或4中任一项所述的方法，其中将所述期望材料结合到所述接收基板包括使所述期望材料与所述接收基板接触并且在激光照射所述期望材料之前对所述粘合剂进行UV固化。6.如权利要求5所述的方法，其中所述透明基板包括透明膜，并且所述材料包括金属。7.如权利要求1或4中任一项所述的方法，其中将所述期望材料结合到所述接收基板包括使所述期望材料与所述接收基板接触中的一者并且所述粘合剂包括接触粘合剂或热可固...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：格拉纳特研究有限公司，
类型：发明
国别省市：