[發(fā)明專利]用于加工長的連續(xù)的柔性基片的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980162891.8
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN102648138A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設計）人: P·T·路姆斯比
• 申請（專利權）人: 萬佳雷射有限公司
• 主分類號: B65G49/06
• 分類號: B65G49/06;B23K26/08;H01L31/18;B65G21/20;B41F15/08;H01L21/00;H01L21/677
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;張穎玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于在連續(xù)的多段柔性非紡織基片上的多層薄膜中形成細微尺度、精確對準的圖案的裝置和方法，所述柔性非紡織基片從一個鼓展開并在加工之后重繞在另一鼓上。使用能夠形成二維圖案的無掩摸的直接寫入方法在分離的確定長度內加工基片。具體地，所述方法適于在建立在柔性顯示器、光伏板和其他微電子裝置中的多層薄膜之上及之間形成電互連和介電部件。

背景技術

多年來，包裝工業(yè)和印刷工業(yè)已經使用用于將印刷油墨涂覆到很長長度的柔性聚合物和紙材料上的筒對筒加工方法。在這種情況下，所謂的材料薄片被連續(xù)地移動，并且重復的油墨圖案通過諸如苯胺印刷、膠版印刷和凹版印刷等各種輥傳送過程被涂覆到所選區(qū)域上。傳送輥直徑設定了沿薄片流動方向的圖案最大重復間距。近年來，隨著對低成本的柔性電子裝置的增長的需求，已經開發(fā)出使用具有電子功能的油墨的苯胺印刷和膠版印刷的連續(xù)的筒對筒加工過程。這些薄片連續(xù)移動且展開筒和重繞筒連續(xù)操作的“飛快(on?the?fly)”的印刷過程是非常快的并且可在薄片加速到每分鐘幾百米的情況下涂覆油墨圖案。然而，由于在改變能可靠印刷的產品材料和設計以及最小線寬方面存在有限的靈活性并具有相對較差的與基片上的已有圖案對準的精度，因此這些印刷過程不適于形成現(xiàn)在所需要的最先進的多層柔性微電子裝置的圖案。在這種情況下，需要幾十微米的最小線寬以及比這更好的對準精度。這些類型的連續(xù)印刷過程的另一缺點在于：由于需要形成結構化的板或輥以確定油墨圖案，因此它們僅適用于非常長的運行過程。

微電子工業(yè)和醫(yī)療工業(yè)也使用筒對筒加工方法制造諸如太陽能板和傳感器等柔性電子裝置。在這種情況下，通常需要較高的對準精度，并且絲網印刷技術是為達到此目的而經常使用的一種方法。在這種情況下，確定長度的柔性基片被從鼓拉出并被支撐在加工卡盤上。適當?shù)难谀Ｆ僚c基片對準，隨后通過刀片越過卡盤長度的一維運動通過支配并迫使通常具有一些電子功能的過量的油墨通過絲網掩模以確定所需的圖案。由于需要使絲網與基片接觸，絲網與基片在印刷循環(huán)期間保持靜止，同時刀片橫跨網屏移動。因此，絲網印刷不是連續(xù)的過程，而是在分離的基片區(qū)域上操作，展開筒和重繞筒通常間歇地操作，或者薄片累加器單元被設置在絲網印刷機的每一側以允許剩下的生產線和展開筒和重繞筒連續(xù)操作。絲網印刷被限制在最小約100μm的線寬，因此不能用于要求線寬下降到幾十微米的先進的柔性微電子裝置。此外，由于需要形成絲網以確定圖案，絲網印刷更適于長的重復的運行過程。

對于短的運行過程，每次改變圖案設計都需要形成絲網或帶圖案的輥或板是嚴重的障礙。該局限性已經通過引入基于應用于有電子功能且裝飾性油墨的按需噴墨的噴墨印刷的無掩膜印刷過程而被克服。在該過程中，具有一行或多行噴嘴的印刷頭在基片上方沿二維光柵軌跡反復移動以覆蓋確定區(qū)域。來自噴嘴的墨滴的噴射(firing)在適當時間通過電脈沖啟動，使得所需的圖案被確定在沉積的油墨中。這種類型的印刷通常稱為“數(shù)字印刷”。這種印刷比之前描述的經典印刷方法慢得多，但由于墨滴放置控制因此能夠獲得更高的對準精度。也能獲得低于50μm的線寬。因此，這種類型的印刷已經成為用于功能油墨印刷以制造精密的柔性微電子裝置的常用方法。

當這種類型的噴墨印刷過程應用到薄板型基片(sheet?substrate)時，通常將這些薄板型基片放置在卡盤上，卡盤沿一個軸移動基片，同時噴墨頭設置成正交于另一方向且沿該另一方向移動。這種“交叉軸”系統(tǒng)可設計成快速、精確且高度可重復的。然而，當噴墨印刷應用于連續(xù)的柔性材料薄片時，噴墨印刷通常以這種模式操作：基片保持靜止，噴墨頭借助電動機驅動的雙臺架系統(tǒng)在整個加工區(qū)域上方沿兩個維度移動。與“交叉軸”架構相比，這種布置導致速度、精度和可重復性的損失。

討論的所有印刷方法都是增加圖案形成過程，但是對于基片具有貼在表面的薄膜的情況，包括脈沖激光燒蝕或激光照射的減少過程經常用于微電子裝置的形成。在這些情況下，為了形成所需的圖案，每一脈沖激光用于通過直接激光燒蝕選擇性地移除薄膜涂層的區(qū)域或薄膜涂層中的線，或者可替代地，CW?UV激光器或準CW?UV激光器用于使抗蝕層展示出所需的圖案，所需的圖案之后通過隨后的顯影和蝕刻過程被傳送到底層膜中。