[發(fā)明專利]一種掩膜輔助激光沖擊燒結(jié)技術(shù)制備導(dǎo)電圖案薄膜的方法

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• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116056349A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬友娟;王霄;崔毛毛;嚴(yán)長;劉會霞
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H05K3/02
• 分類號: H05K3/02
• 代理公司: 南京智造力知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 王軍麗

本發(fā)明公開了一種掩膜輔助激光沖擊燒結(jié)技術(shù)制備導(dǎo)電圖案薄膜的方法，涉及集成電路及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，制備導(dǎo)電粉末的酒精分散溶液；將導(dǎo)電粉末的酒精分散溶液涂覆于絕緣基板粗糙表面上形成一定厚度的粒子層；將得到的涂覆有粒子層的絕緣基板置于干燥箱內(nèi)烘干；在烘干后的涂覆有粒子層的絕緣基板上依次設(shè)置吸收層、約束層和預(yù)制圖案的掩膜板并夾緊；使得激光器發(fā)出的激光光斑按照一定路徑掃描掩膜板內(nèi)腔，利用沖擊波使導(dǎo)電粒子固結(jié)并與絕緣基板粗糙表面連接，從而在絕緣基板上得到特定圖案的導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明利用激光沖擊波使得導(dǎo)電粉體內(nèi)部孔隙在高壓沖擊力作用下坍塌閉合，從而能夠獲得結(jié)構(gòu)致密、導(dǎo)電性能較高的導(dǎo)電圖案薄膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種掩膜輔助激光沖擊燒結(jié)技術(shù)制備導(dǎo)電圖案薄膜的方法。

背景技術(shù)

導(dǎo)電圖案已廣泛集成于電子設(shè)備、MEMS器件、傳感器等領(lǐng)域中，如移動電話殼體中的天線、RFID標(biāo)簽等。近年來，隨著產(chǎn)品輕量化和微型化趨勢，印刷電路上的布線圖案越來越精細(xì)，在絕緣基體表面上生成精細(xì)導(dǎo)電圖案的需求逐步增加。由于納米粒子的粒徑小，在控制圖案或薄膜的精度方面具備優(yōu)勢，且具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，因此獲得了廣泛的關(guān)注。

目前，導(dǎo)電圖案的常用制備方式主要有兩種，一種采用電鍍或?yàn)R射方式在絕緣基材上形成完整導(dǎo)電層，然后通過腐蝕、刻蝕等方式去除圖案外的多余部分。該方法存在工序繁瑣和設(shè)備復(fù)雜的問題。另一種利用激光選擇性掃描導(dǎo)電粉末使其在高溫熔化連接，形成所需導(dǎo)電圖案。此方法屬于激光熱燒結(jié)，其中大量熱量輸入會影響燒結(jié)后薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)晶粒長大、氧化、相變等不良現(xiàn)象進(jìn)而影響薄膜連接強(qiáng)度與導(dǎo)電性能。現(xiàn)階段急需一種直接在絕緣基體上制備高性能導(dǎo)電圖案的便捷方法。

不同于激光熱燒結(jié)，激光沖擊燒結(jié)技術(shù)是利用激光的力效應(yīng)，可以有效避免熱效應(yīng)影響造成的缺陷。在GPa級的激光沖擊壓力作用下，顆粒一方面表面發(fā)生強(qiáng)烈塑性變形及局部溫升，形成冶金結(jié)合，另一方面，材料內(nèi)部晶粒發(fā)生細(xì)化。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種掩膜輔助激光沖擊燒結(jié)技術(shù)制備導(dǎo)電圖案薄膜的方法，在絕緣基板上涂覆導(dǎo)電粒子，利用掩膜輔助的激光沖擊波在各種絕緣材料上固結(jié)導(dǎo)電粒子，制備精細(xì)的導(dǎo)電圖案。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種掩膜輔助激光沖擊燒結(jié)技術(shù)制備導(dǎo)電圖案薄膜的方法，包括如下步驟：

步驟一：制備導(dǎo)電粉末的酒精分散溶液；

步驟二：將導(dǎo)電粉末的酒精分散溶液涂覆于絕緣基板粗糙表面上形成一定厚度的粒子層；

步驟三：將步驟二中得到的涂覆有粒子層的絕緣基板置于干燥箱內(nèi)烘干；

步驟四：在烘干后的涂覆有粒子層的絕緣基板上依次設(shè)置吸收層、約束層和預(yù)制圖案的掩膜板并夾緊；

步驟五：使得激光器發(fā)出的激光光斑按照一定路徑掃描掩膜板內(nèi)腔，利用沖擊波使導(dǎo)電粒子固結(jié)并與絕緣基板粗糙表面連接，從而在絕緣基板上得到特定圖案的導(dǎo)電薄膜。

上述方案中，步驟一中，導(dǎo)電粉末為納米粉，導(dǎo)電粉末平均粒徑不大于100nm。

上述方案中，步驟五中，激光器為脈沖激光器，波長為532～1064nm，激光光斑直徑為2～4mm，激光能量為2～10J。

上述方案中，步驟二中，涂覆方法為滴涂、旋涂或者噴涂，涂覆的粒子層厚度為100nm～20μm。

上述方案中，步驟一中，導(dǎo)電粉末為銅粉、銀粉、金粉、鋁粉、鎳粉、錫粉、石墨粉、碳納米管中的一種或者幾種的混合物。

上述方案中，清理導(dǎo)電薄膜表面散粉及圖案外的散粉。