形成图案的物件，诸如ＲＦＩＤ天线，是由亚消融作出的，一个包含如下步骤的工艺：Ａ．提供一种具有诸如金属或金属氧化物镀层的衬底，和包含薄区域的界面，在该区域，该镀层和衬底彼此是最接近的；Ｂ．把镀层总面积的至少一部分曝光于诸如聚焦的激态基态复合激光光束的电磁能量通量，它足以瓦解该表面但不足以消融该镀层；以及Ｃ．用诸如超声搅动来除去与已有瓦解的界面区域部分对准的镀层部分。该工艺在产品上未留下残留的化学抗蚀剂和没有图案或图像凹蚀方面优于光致抗蚀剂工艺。该工艺在相同能量可能有较高输出量和产品表面未留下微观废弃物方面优于激光消融。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
薄膜上形成图案的方法
本专利技术涉及在诸如涂上金属的衬底之类的物件上形成图像或图案。具体地说，它涉及到采用诸如激光或闪光灯，形成这样一种图像或图案。
技术介绍
对许多有用的目的常在表面层材料上形成图像或图案。表面层包括真空沉积薄膜，溶液镀层，和无电极薄膜或电镀。已形成图案的导电表面层可在无源和有源这种电子线路，显示元件，用于无线电频率识别(RFID)辅助信号的天线，天线局域网络(LAN)和邻近探测器等，还有诸如寻呼机，蜂窝电话，和卫星接收等可以找到它的用途。光学表面层可作为诸如衍射光学元件和保密图像的光学部件找到应用，或作为能执行光开关，调制，和多路调制或信号分离的元件在光通信应用中找到应用。有几种技术可用于在表面层形成图案。两种有用的方法是化学腐蚀和激光消融。用化学腐蚀产生的图像或图案是用合适的化学制品有选择地溶解表面层来形成的；而用能量消融产生的则是在一个有选择的方法下靠极迅速地分离并剥离薄表面层来形成的。但是，每一个这种方法都一有些局限性。化学腐蚀是一种多工序工艺，它可能产生危险的废弃物。典型的是，把一种化学制品或光致抗蚀剂涂到一层将要形成图案或图像的表面经选择部位上。然后，在整个表面涂上一种化学制品并可以把暴露在表面上镀层(例如铜)除去，但不是由化学制品或光致抗蚀剂所覆盖的那部分表面上的镀层。然后把包含有被溶掉的表面层材料的化学溶液从已形成图像的物件上清洗掉。就要用一些化费把这通常有危险的溶液收集起来并在安全的方式下处理掉。这种方法由于多工序工艺和形成有图像的物件会具有残留的光致抗蚀剂的残渣和图像的凹蚀侧壁，所以是不受欢迎的。采用激光来形成图案或微型机械材料的现代方法是依靠消融的物理现象。能量消融是一种较简单的工艺过程，它不牵涉到危险的废弃物垃圾。典-->型的是，把将要形成图像的物件的表面层曝露(例如通过掩模)在诸如激光或闪光灯的高能光源发出的光脉冲之下。这些能量脉冲被未覆盖掩模的表面层吸收，而撞击到表层的能量对表面温度造成短时间的突发升高。在温度上的迅速上升造成表面层材料剧烈的分离或从衬底上喷射出来并根据掩模的图案产生一个图案。 专利技术概述已经创造出一种用于在表面层材料上形成图像或图案的改进方法，它包括的步骤如下：A.提供一种衬底，它具有镀层和包括该薄的区域的界面，在这个区域其镀层和衬底彼此是紧靠在一起的；B.只少把镀层总面积的一部分曝露在足以瓦解其界面但不足以消融镀层的一束电磁能量中；以及C.除去在具有已被瓦解的界面区域部分的对准图像上的镀层部分。衬底可以是任何一种适宜作为用于辐射感应的图像的支承物的材料。这个工艺对于对热损伤敏感的衬底尢为有利，诸如包括聚酯，聚碳酸酯，聚氯乙烯，和聚酰亚胺在内的一些聚合材料。镀层可以是任一种吸收辐射的可形成图像的材料。典型的镀层包括金属，金属合金，和诸如金属氧化物和金属氮化物的无机化合物，还有有机物。电磁能量的束流可以是来自诸如激光或短脉冲宽度的闪光灯的光源。能量通量低于表面镀层的消融阈值但是足以瓦解在镀层和衬底之间的界面。瓦解阈值是从衬底瓦解镀层所需的最小能量，且与镀层，衬底和所用能量的波长有关。作为本说明来说，用于界面处的术语瓦解，意思是影响在衬底和镀层之间界面键合使得该界面较弱于还未曝露到能量通量的界面上的键合。这个界面键合的减弱足以能除去曝露于能量束流区域的镀层，正如在此所述的，向不会除去未曝露区域的镀层。干扰或瓦解界面比消融工艺需较少的通量，即在镀层表面的能量密度，消融工艺意味着对一给定的电磁能量通量源的较大的通过量或输出量。并且，基本上没有镀层材料在工件上的再沉积，这一点减轻了已形成图像衬底涉及在所生产物件中碎屑的不利效果。一种反射的，吸收的或衍射的掩模限定了所要的图案。作为一例子，不-->透明反射区域和透明区域限定了反射的掩模图案。当均匀的能量通量入射到该膜时，能量由反射区域反射并由透明区域传播，导致镀层材料所要的部分(对应于图案)曝露于能量通量。在界面的干扰部分上的镀层用一种方法来除去，诸如，把它与一粘合剂滚筒相接触，把它曝露在温和液体和气体(例如空气或水的喷射)的高速流中，或在水溶液中作超声搅动。正如在本段中所采用的，术语温和是意指对镀层或衬底没有损伤效应(例如有化学反应，锈蚀，或物理剥蚀)的特性。这个在已被瓦解区域上镀层的除去工序相对来说是不贵的。已形成图像的物件也是本专利技术的一部分。包括在衬底上已成像的镀层的专利技术物件同由消融制作的物件的差别在于基本上不存在热畸变和包括镀层材料的碎屑。它们也同由化学制品或光致抗蚀剂制成的物件的差别在于基本上不存在光致抗蚀剂和不存在可以随化学形成图案工艺中发生的图像的凹蚀。能从本专利技术得到好处的应用包括用于有源和无源电子线路的无机薄膜的图案制作，用于无线电频率识别辅助信号的天线，EMI屏蔽，转接天线，和生物传感图案阵列。根据本专利技术制作的形成图案的光学表面也能在光波导，电光滤波器和调制器，全息照相，安全图像，图形和后反射材料中找到应用。在刚性和柔性的衬底上形成图案的透明导体都可在液晶显示(LCD)计算机显示屏，电视，触摸屏膜，经加热的和电铬窗口中找到应用。 附图简要说明图1是用于实现本专利技术方法的装置的立体图。图2是根据本专利技术工艺制作的天线的平面图。图3是图2中天线的截面图。图4是根据本专利技术工艺制作的RFID天线放大102倍的背散射扫描电子显微照相。图5是根据激光消融制作的RFID天线放大102倍的背散射扫描电子显微照相。 详细说明专利技术者认为在消融工艺过程中被工件材料所吸收的光能量造成热的和光化学的分解，导致了从曝光区域迅速扩张和喷射出材料碎片的气体副产品。-->这对整体材料的去除和预防阻止材料碎片沉积到工件或邻近的光学元件上需要相当高的通量。本专利技术提供具有最小碎屑产生的精确分辨率的形成图案，不用危险的化学制品以及与化学腐蚀技术比较减少了工艺步骤。本专利技术方法利用了当消融时所采用的工艺过程，但是消除了在消融值下由降低能量密度引起的碎屑的产生和沉积的问题。曝露于电磁通量的表面层区域已经降低了对衬底的粘附，并可使表面层或镀层能用机械方法除去。参阅图1，设备1的一个实施例，它可用来实现本专利技术的工艺包括：能源30，它可是激光器；光学系列，它包括快门34，光束成型器36，均质器38，以及圆柱形会聚透镜42；可移动平移台24，在它的上面装有掩模26；和由保护薄板条松开和卷起转轴分别为12和16，传送带托辊转轴分别为18和19，工件松开和卷起转轴分别为13和17以及传送带托辊转轴14和15构成的薄膜操纵子配件10。在完成工艺过程中，要处理的镀层衬底20从转轴13松开，在传送带托辊转轴14和15上卷起到转轴17上使它被曝光于矩形的激光光束44；并且透明的保护薄板条22从转轴12松开通过激光光束44入射的区域，并在已镀层衬底20和掩模26之间，在不毁坏掩模26情况下，允许对本专利技术工艺和有碎屑的消融工艺之间作出比较。当仅采用本专利技术的方法时不需要该保护层。当掩模26保本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种成像表面制作方法，其特征在于，包括：Ａ．提供一种衬底，具有镀层和界面，其中包括该镀层和衬底彼此最接近的区域；Ｂ．将镀层总面积其中至少一部分暴露于足以瓦解该界面但不足以消融该镀层的电磁能量通量；以及Ｃ．除去与所瓦解的界面区域部 分对准的镀层部分。
【技术特征摘要】
US 1999-1-14 09/231,4281.一种成像表面制作方法，其特征在于，包括：A.提供一种衬底，具有镀层和界面，其中包括该镀层和衬底彼此最接近的区域；B.将镀层总面积其中至少一部分暴露于足以瓦解该界面但不足以消融该镀层的电磁能量通量；以及C.除去与所瓦解的界面区域部分对准的镀层部分。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该衬底选自由聚酯，聚碳酸酯，聚乙烯，聚酰胺，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯，和聚酰亚胺所组成的类中。3.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，该电磁能量选自由闪光灯光照和激光光辐射所组成的类中。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该电磁能量是经过成型并聚焦到镀层表面上，并且其通量在消融阈值通量的30％至99％之间的激光辐射。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该激光辐射经成型成为具有近似矩形横截面的光束。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该镀层和衬底之间的粘合力在约40和700g/cm之间。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B还包括在一配置成有一掩模位于衬底和电磁辐射源之间的情况下将镀层面积其中至少一部分暴露于电磁辐射中，该掩模和该衬底之间的距离称为路径。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该路径不大于2mm。-->9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该镀层是一有机材料。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该镀层是由金属、金属氧化物以及金属合金所组成类当中选出的材料制成的。...
【专利技术属性】
技术研发人员：DP奥布瑞恩，JM芙罗克扎克，RL史密森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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