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【发明授权】用于导电电镀的镭射种晶_伊雷克托科学工业股份有限公司_201780011096.3 

申请/专利权人:伊雷克托科学工业股份有限公司

申请日:2017-03-31

公开(公告)日:2023-05-26

公开(公告)号:CN108604575B

主分类号:H01L23/15

分类号:H01L23/15;H01L21/268;H01L23/14

优先权:["20160331 US 62/315,913","20161013 US 62/407,848"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2023.05.26#授权;2019.04.12#实质审查的生效;2018.09.28#公开

摘要:一具有例如是一玻璃基板的基板的工件100可以藉由一镭射或是藉由其它手段来加以蚀刻以产生凹陷的特点200、202。一镭射诱导向前转移LIFT制程或是金属氧化物印刷制程可被利用以施加一例如是金属的晶种材料402到该玻璃基板之上,尤其是到该些凹陷的特点200、202中。若为所要的话,该些种晶后的凹陷的特点可以藉由例如是无电的电镀的现有的技术来加以电镀,以提供具有可预测且更佳的电气特性的导电的特点500。该工件100可以用一堆栈来加以连接,使得后续堆栈的工件100可以在适当处加以修改。

主权项:1.一种在基板上形成导电金属结构的方法,其包括:在第一镭射制程中,导引镭射能量的射束到工件上以形成在该工件内的凹陷,其中该工件包括主要表面,且其中该凹陷包括从该主要表面延伸的侧壁表面;在第二镭射制程中,在该凹陷内形成晶种层,其中形成该晶种层包含导引镭射能量的射束到晶种材料之上,其中形成该晶种层包括:设置施体结构,其包括对于该镭射能量的射束是通透的载体基板以及施体膜,其中该施体膜面向该工件;以及导引该镭射能量的射束通过该载体基板以撞击该施体膜的部分,使得被该镭射能量的射束所撞击的该施体膜的至少一部分被转移离开该载体基板而作为复数个液滴且被转移到该工件之上,其中在该第二镭射制程中,该晶种层形成在该凹陷的该侧壁表面上;以及利用该晶种层作为晶种来执行电镀制程,以在该晶种层上形成导电的特点。

全文数据:用于导电电镀的镭射种晶[0001]相关申请案的交互参照[0002]此申请案从2016年3月31日申请的美国临时申请案号62315,913、以及从2016年10月13日申请的美国临时申请案号62407,848主张优先权益处,该些美国临时申请案以其整体被纳入在此作为参考。[0003]著作权声明[0004]©2017伊雷克托科学工业股份有限公司(ElectroScientificIndustries,Inc.。本专利文件的揭示内容的一部分包含受著作权保护的材料。著作权所有人并不反对任何人对如同出现于专利商标局的专利档案或记录中的专利文件或专利揭示内容的复制再现,但除此之外的任何情况下都保留所有著作权的权利。技术领域[0005]在此所述的实施例大致有关于导线在基板之内的形成。更具体而言,在此所述的实施例有关于凹陷的导线在介电基板之内的形成。背景技术[0006]对于高的数据传输速率的增大的需求正驱动着开发更小的印刷电路板PCB特点。电路正到达传统PCB介电材料的电磁兼容性可加以控制的物理极限。此外,例如是在先进的覆晶封装中的高密度的特点需要基板具有低的热膨胀系数CTE、高的尺寸稳定性、高的导热度、以及适当的介电常数。就此点而言,玻璃提供一些优点,包含其就电气特性、湿气吸收、以及老化而论是非常稳定的,并且具有一CTE是类似于硅的CTE,此是使得其对于IC封装而言是理想的。再者,在某些实例中,玻璃的介电常数低于FR4的介电常数。此再加上相较于高效能的材料的一低正切损失以及低材料成本,其使得玻璃适合用于高频的应用。[0007]许多不同的方式已经被米用朝向玻璃基板的导电的电镀的实现,其包含:化学气相沉积、蒸镀及溅镀;化学、机械及镭射粗糙化来改善电性及无电的电镀;镭射直写技术,其包含金属粉末的烧结;以及利用自组装单分子膜以更佳的吸收或结合用于无电的电镀的催化剂。在玻璃金属化上的困难起因于在脆性硬的玻璃与金属之间的化学及机械不兼容性,例如是CTE不兼容以及强的接口应力。平滑的玻璃表面并无呈现机械式互锁的可能性,因而金属膜可能会轻易地从该基板分离。[0008]错射诱导向前转移(laser-inducedforwardtransfer,LIFT是一种已经被用来在基板上形成导电的金属结构的特定的方法,并且也已经朝向氧化物、有机物、以及生物材料的沉积来加以应用。在LIFT中,一层用于沉积的所要的材料亦即,"施体donor材料"、"施体层〃、〃施体膜〃、等等黏着至一透明的载体;该透明的载体的组合的结构亦被称为〃载体基板");并且该施体层被称为"施体基板"或是"施体结构"。一镭射通过具有该施体的透明的载体而聚焦到该材料之上,此是产生该材料至一〃接收的〃基板的转移。[0009]用于转移金属材料的LIFT技术首先于1987年被描述,以用于利用一ArF准分子错射的铜到二氧化硅基板之上的向前转移,并且自当时以来已经被应用来沉积包含有机及生物材料的各种材料到许多不同的基板之上。导电墨水以及纳米膏的印刷已经是最近进入到LIFT应用的研究的一聚焦。利用导电墨水的技术提供沉积的材料的高度的形状及尺寸控制的希望例如,利用空间的光调变器),但是该墨水本身具有导电度是数个数量级小于其基体的对等部分,其中的一些可以通过沉积的墨水的原位的镭射固化来加以减轻。LIFT也已经用于制备内嵌的构件,其是藉由直写导电墨水以在已经内嵌的构件之间做成连接、或是藉由利用LIFT来置放该些构件本身。铜柱可以利用LIFT来加以镭射切割、弯曲以及沉积,但是需要导电膏以用于黏着。发明内容[0010]此发明内容被提供以用一种简化的形式来介绍一批所选的概念,其在以下更加详细地进一步加以叙述。此发明内容并不欲指明所主张的目标的关键或重要的发明概念,也不欲用于决定所主张的目标的范畴。[0011]在某些实施例中,一晶种层被形成在一工件上,其中形成该晶种层包含导引一镭射能量的射束到一晶种材料之上;以及一电镀制程是利用该晶种层作为一晶种来加以执行,以在该晶种层上形成一导电的特点。[0012]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一施体结构是相邻一工件来加以配置,该施体结构包括对于一镭射能量的射束为通透的一载体基板以及一施体膜,其中该施体膜面向该工件;以及一镭射诱导向前转移LIFT制程是藉由导引该镭射能量的射束通过该载体基板而到该施体膜之上来加以执行,其中该镭射能量的射束的特征是一小于200kHz的脉冲重复速率以及一小于20W的平均功率。[0013]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一施体结构是相邻一工件来加以配置,该施体结构包括对于一镭射能量的射束为通透的一载体基板以及一施体膜,其中该施体膜面向该工件;以及一镭射诱导向前转移LIFT制程是藉由导引该镭射能量的射束通过该载体基板而到该施体膜之上来加以执行,其中该镭射能量的射束的特征是一大于IOMHz的脉冲重复速率以及一大于100W的平均功率。[0014]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一印刷电路板PCB包括:一玻璃基板;被蚀刻到该玻璃基板中的凹陷的特点;以及一被沉积在该些凹陷的特点之内的导电的特点。[0015]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一工件基板被设置,其中该工件基板包含一主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该些凹陷的特点分别包含一凹陷的表面,其中该凹陷的表面具有一粗糙度是大于该主要表面的粗糙度,并且其中该些凹陷的特点包含藉由一镭射诱导向前转移LIFT制程沉积的金属晶种材料;以及一电镀制程是利用该金属晶种材料作为一晶种来加以执行,以在该晶种材料上形成一导电的特点。[0016]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一工件基板被设置,其中该工件基板包含一主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该些凹陷的特点分别包含一凹陷的表面,并且其中该凹陷的表面具有一粗糙度是大于该主要表面的粗糙度;一镭射诱导向前转移LIFT制程被执行以将金属晶种材料沉积到该些凹陷的特点中;以及一电镀制程利用该金属晶种材料作为一晶种来加以执行,以在该晶种材料上形成一导电的特点。[0017]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一具有一工件基板的工件被设置,其中该工件基板包含一主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该些凹陷的特点分别包含一凹陷的表面,并且其中该凹陷的表面具有一粗糙度是大于该主要表面的粗糙度;一施体结构相邻一工件来加以配置,其中该施体结构包括一金属施体材料,该金属施体材料附接至一对于一镭射能量的射束为通透的载体基板,并且其中该金属施体材料面向该工件;以及一镭射诱导向前转移LIFT制程藉由导引该镭射能量的射束通过该载体基板来加以执行,以使得金属施体材料被沉积到该些凹陷的特点中。[0018]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一具有一工件基板的工件被设置,其中该工件基板包含一主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该些凹陷的特点分别包含一凹陷的表面,并且其中该凹陷的表面具有一粗糙度是大于该主要表面的粗糙度;一包含一金属材料的金属的墨水被沉积至被蚀刻到该工件中的该些凹陷的特点中;以及该金属材料被还原以在该些凹陷的特点中形成导电的特点。[0019]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一具有一工件基板的工件被设置,其中该工件基板包含一主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该些凹陷的特点分别包含一凹陷的表面,并且其中该凹陷的表面具有一粗糙度是大于该主要表面的粗糙度;一墨水组成物被沉积至被蚀刻到该工件中的该些凹陷的特点中,其中该墨水组成物包含一金属材料;以及一光热(photothermal制程被施加至该墨水组成物,以在该些凹陷的特点中形成导电的特点。[0020]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一具有一工件基板的工件被设置,其中该工件基板包含一主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该些凹陷的特点分别包含一凹陷的表面,并且其中该凹陷的表面具有一粗糙度是大于该主要表面的粗糙度;一墨水组成物被沉积至被蚀刻到该工件中的该些凹陷的特点中,其中该墨水组成物包含一金属材料;以及电子被供应至在该墨水组成物中的该金属材料,以在该些凹陷的特点中形成导电的特点。[0021]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件包括一玻璃基板,金属材料被沉积、或是该晶种层被形成在该玻璃基板之上。[0022]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该基板包括一对于可见光是通透的非晶二氧化硅为基础的材料。[0023]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件包括该晶种层被形成在其之上的一玻璃基板,其中该玻璃基板包含:二氧化硅玻璃、钠钙玻璃soda-limeglass、硼硅酸盐玻璃borosilicateglass、错娃酸盐玻璃aluminosilicateglass、错硼娃酸盐玻璃aluminoborosilicateglass、或是其任意组合,其选配地包含一或多种碱金属及或碱土金属改质剂。[0024]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件包含一基板,该基板包含:氧化铝、铝氮化物、铍氧化物、或是其任意组合、一玻璃陶瓷、一玻璃接合的陶瓷、一聚合物、一玻璃填充的聚合物、一玻璃纤维强化的聚合物、或是其任意组合。[0025]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件包含一具有一主要表面的工件基板,其中该主要表面是一接收该晶种层的裸露的主要表面。[0026]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件包含一具有一主要表面的工件基板,其中该晶种层被形成在一凹陷的特点之内,该凹陷的特点相对于该主要表面凹陷的,其中该凹陷的特点包含一凹陷的侧壁表面以及一凹陷的底表面中的至少一个。[0027]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该凹陷的侧壁表面以及该凹陷的底表面中的至少一个接收该晶种层的裸露的表面。[0028]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该凹陷的侧壁表面以及该凹陷的底表面中的至少一个具有一粗糙度是大于该主要表面的粗糙度。[0029]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该凹陷的侧壁表面以及该凹陷的底表面中的至少一个具有一大于或等于5〇〇nm、介于500nm到1500nm之间、或类似的粗糙度Ra。[0030]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该凹陷的特点包括一沟槽、盲贯孔blindvia、或是穿透式贯孔throughholevia。[0031]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该晶种层是无机的,其包含铜、或类似物。[0032]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,形成该晶种层包括沉积晶种材料的熔滴globule,其中该些恪滴具有一小于ΙΟμπι、小于2μηι、小于Ιμπι、大于100nm、或类似的直径。[0033]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该些熔滴在一大于50ms的速度、在一大于100ms的速度、在一大于400ms的速度、或类似速度之下影响该基板。[0034]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该些熔滴贯穿该基板到一大于1微米的深度。[0035]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该晶种层在光、温度、压力、以及大气的组成物的一或多个环境状况的存在下加以形成。[0036]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,执行该电镀包括执行一无电的电镀制程。[0037]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该导电的特点包括铜。[0038]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该施体材料或是该金属材料包括金、铝、钛、钨、铜、镍、铬、铂、钯、锗、硒、或类似物、其氧化物、其氮化物、其一合金、或是其的任何其它组合。[0039]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该施体膜具有在一从Ο.ΟΙμπι到250μπι的范围内、在一从0·Iym到250μηι的范围内、在一从0·Olym到Iym的范围内、在一从0·Iym到Iym的范围内、大于或等于lym、大于或等于2μηι、大于或等于3μηι、或类似者的一厚度。[0040]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该导电的特点被形成在该工件的一凹陷的特点中,并且其中该导电的特点具有一小于12μπι、小于9μπι、小于或等于5μπι、或类似的宽度。[0041]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该导电的特点被形成在该工件的一凹陷的特点中,并且其中该导电的特点具有一小于或等于5μπι、小于或等于Ιμπι、或类似的深度。[0042]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该导电的特点具有一大于或等于Imm的长度。[0043]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件包含一工件基板,其中多个导电的特点以一小于或等于12Μ1、小于或等于9μπι、小于或等于5μπι、或类似者的间距而被形成在该工件基板中。[0044]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该导电的特点包括铜,其中该导电的特点具有小于或等于25μπι的宽度,其中该导电的特点具有一小于或等于25μπι的深度,其中该导电的特点具有一大于或等于5mm的长度,并且其中该导电的特点具有一小于或等于基体铜的电阻率的1.5倍的电阻率。[0045]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件包含一具有一厚度的工件基板,并且其中该导电的特点具有一等于该工件基板的厚度的深度,以形成一穿过该工件基板的导电的穿透孔洞。[0046]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该导电的特点的任何横截面当通过一在150倍放大下的光学显微镜观看时是呈现没有空孔的。[0047]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该些导电的特点中的至少一个形成一高频的电路构件、形成一用于一移动电话的天线、或类似者。[0048]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该用于沉积晶种材料的镭射能量的射束具有一短于550nm的波长。[0049]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该镭射能量的射束的特征是一小于200kHz的脉冲重复速率以及一小于20W的平均功率、一大于IOMHz的脉冲重复速率以及一大于100W的平均功率、或类似的。[0050]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件具有一主要表面以及凹陷的特点,其中该镭射能量的射束将晶种材料沉积到该些凹陷的特点中,而不沉积晶种材料到该主要表面之上。[0051]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,形成该晶种层包括:在该工件上设置一墨水,该墨水包括一金属氧化物以及一还原剂;以及藉由利用该镭射能量的射束来照射该墨水以化学还原该金属氧化物。[0052]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,蚀刻该基板的步骤以及沉积金属材料的步骤同时或实质同时加以执行。[0053]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,形成该晶种层包括:设置一施体结构,其包括一对于该镭射能量的射束是通透的载体基板以及一施体膜,其中该施体膜面向该工件;以及导引该镭射能量的射束通过该载体基板以撞击该施体膜的一部分,使得该施体膜的被该镭射能量所撞击的至少一部分被转移到该工件之上。[0054]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该施体膜是无机的。[0055]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该施体膜被该镭射能量所撞击的部分从该施体结构被射出到该工件之上。[0056]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该施体膜被该镭射能量所撞击的部分被加热,以从该施体结构流动到该工件之上。[0057]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该施体结构在该晶种层的形成期间和该工件间隔开。[0058]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该施体材料或是金属材料从一小于10μm、小于5μηι、小于Ιμπι、小于500nm、小于100nm、或类似者的距离被沉积到该工件之上。[0059]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该施体结构在该晶种层的形成期间接触该工件。[0060]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该施体结构包含一在该载体基板以及该施体膜之间的黏着剂。[0061]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该沉积的材料具有相较于相同金属的烧结的纳米粒子更类似于一基体金属的性质。[0062]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该镭射能量的射束具有一焦点,并且其中该镭射能量的射束的该焦点被设置在该载体基板以及该施体膜之间、或是其中该镭射能量的射束的该焦点被设置在该载体基板以及该施体膜之间的一接口处。[0063]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一凹陷的特点被形成在该工件中以接收该晶种层,并且其中该凹陷的特点藉由一镭射加工的射束的施加来加以产生。[0064]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该镭射加工的射束包含具有一短于500ps、短于Ips、或类似者的脉冲宽度的激光脉冲。[0065]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,用于蚀刻该基板的该镭射加工的射束具有一短于550nm的波长。[0066]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件包含一具有一主要表面的工件基板,其中用于蚀刻该基板的该镭射加工的射束形成一镭射加工的系统的部分,其中该镭射加工的射束具有一焦点,其中该镭射加工的系统利用传感器回授以在该镭射加工的射束的该焦点以及该主要表面之间维持一预设的高度范围。[0067]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一脉冲式镭射被采用以提供撞击该施体材料的该镭射能量的射束。[0068]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,一连续波(CW镭射及或一准连续波QCW镭射被采用以提供撞击该施体材料的该镭射能量的射束。[0069]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该沉积的金属材料被用来形成一导线网格mesh。该导线网格被采用在一显示器、触控屏幕、光伏装置、太阳能电池、光检测器、或是防雾装置中。[0070]在某些替代、额外、或是累加的实施例中,该工件的基板以及该些导电的特点呈现一小于或等于1Ω□100W的QCW绿光镭射已经变成是可供利用的。在QCWLIFT下,来自该QCW镭射的个别的脉冲并不足以触发一向前转移事件,但是该PRF是足够大的,该热化的脉冲能量无法在下一个脉冲到达之前,完全地扩散在该施体膜304之内。因此,每一个后续的脉冲有一热能的积聚,使得在已经传递一充分数量的脉冲之后,该熔体前缘将会到达该施体膜的正面侧。不同于单一脉冲LIFT,QCWLIFT的多个脉冲代表该施体膜304的一更温和且更受到控制的加热,因此其容许有该向前转移制程的更佳的控制。例如,该些脉冲能量可以在照射期间动态地加以改变,以精细地调整该制程。此种程度的控制是单一脉冲LIFT所无法提供的。因此,从该施体膜304喷射的材料的喷射速度、温度、以及组成物可加以控制,此最终影响到该沉积的材料的几何。再者,因为QCW镭射操作在一相当高的平均功率下,因此QCWLIFT制程可以按比例增加到适合多边形扫描仪的速度,以用于大的填充因子的图案的产生。[0211]在一实施例中,一QCWLIFT制程可以牵涉到施加一充分数量或是其它预设数量的脉冲,以将该施体膜304加热到接近该向前转移状况例如,接近该熔体前缘传播至该施体膜304的正面所在的点),并且接着在该施体膜304的材料开始向前流动时的期间(或是就在开始之前),改变该脉冲能量。此将会改变该材料的温度及速度,因而影响该沉积的材料的几何。声光的装置可以每Iys或是在Iys左右或是更短地例如,每数百奈秒加以驱动,以将一激光脉冲定位到一独特的位置。用于每一个体积像素的沉积的实际的持续期间依据该些镭射参数、材料特征、以及材料几何而定。[0212]为了试图增加所传递的晶种材料量,用于强化的铜向前转移的初步的实验是利用来自一IPG200WQCW镭射的一镭射能量400的射束来加以实行,该镭射操作在50MHz、1.4ns的脉冲持续期间、140W的平均功率、以及聚焦到一30μπι直径的射束腰部。这些实验的结果被展示在图17A-17C中。尤其,图17Α是藉由一经修改以沉积更多离散及或更大量的被转移的材料的LIFT制程所沉积的铜的一高度图的一UV镭射扫描的显微照片;图17Β是藉由一经修改以沉积更多离散及或更大量的被转移的材料的LIFT制程所沉积的铜的一横截面的一显微照片;并且图17C是藉由一经修改以沉积更多离散及或更大量的被转移的材料的LIFT制程所沉积的铜的一俯视图的一显微照片。单一无泼溅的体积像素从一1〇μπι厚的施体膜沉积的,其约20μπι宽以及10-20μπι高的。每一特点的总照射时间是2ys。该些沉积的横截面展示它们是由固体的铜所组成的,其中并无空孔被观察到。熟习技术者将会注意到的是,该些特点的高度大于该膜厚度,并且该特点的宽度小于该聚焦的光斑直径。此情况可以是当该熔体前缘到达该施体膜的正面侧时,该施体膜的熔化的区域的几何的一结果一宽的熔化的区域在该载体基板施体膜的接口处被观察到,并且一窄开口在该恪体前缘到达该施体的正面侧处被观察到)。根据这些结果,此方法可被用来充分地印刷用于电路板图案的铜并且填入贯孔,而不需要任何的铜电镀制程。[0213]将该制程从单一体积像素按比例放大至导线以及更复杂的特点可以用两种不同的方式广泛地加以实行。在一第一种方法中,个别的体积像素彼此相邻地被印刷,并且该镭射在体积像素的间被闸控关断,同时该样本及或射束被重新定位以用于下一个体积像素。该些体积像素可以被设置成接触的,以产生导电的特点。图18是此种范例的替代的LIFT制程的流程图,其展示用于逐体积像素地沉积一图案的镭射闸控。参考图18,制程状况18A展示该镭射能量1800的射束的一"开通"状况,其中在制程步骤1812中,一或多个激光脉冲被容许传播通过该载体基板302以撞击该施体膜304,并且造成该施体膜材料至该工件100的转移。制程状况18B展示在该镭射处于一"关断"状况下的施体材料的沉积的体积像素1802,其中一或多个激光脉冲被阻挡例如是藉由一声光的装置加以阻挡),因而避免撞击到该施体材料。(该镭射在该〃关断〃状况期间可以实际上加以关闭,但是传统上很少如此做。)在制程步骤1814中,该射束轴、施体结构300、及或该工件100相对于彼此被移动,因此该镭射能量的射束被对准来撞击在该施体膜上的一个新的位置。此射束对准在制程状况18C中被展示。在制程步骤1816中,激光脉冲撞击该施体膜并且转移施体材料以形成一体积像素1802a,该体积像素1802a相邻先前沉积的体积像素1802,以产生一细长的导电的特点。本领域的技术人员亦将会认识到体积像素1802a的转移可被设置以在先前沉积的体积像素1802的顶端上增加施体膜材料,以增加其高度及横截面面积,而不是延伸其长度。此高度延伸可以在一用以延伸其长度之后续的体积像素转移之前先被完成。尽管该高度延伸可以通过在一第一次通过的沉积的体积像素之上的该镭射射束轴的一第二次通过加以达成,但是在单次通过期间增加该高度可以有益于当较高的沉积是所要情形时的处理量。制程状况18D展示该体积像素1802a被沉积成相邻并且连结该体积像素1802。该射束轴、载体结构300、及或工件100的相对的移动可以单独利用工作台来加以实行具有长的定位时间)、或是利用工作台再加上振镜来加以实行,此产生每秒数千点、或是纳入一声光的偏转器以进一步增加带宽。[0214]在一第二种方法中,该镭射被闸控开通,并且快速的射束控制被利用。维持和相关图17A-17C所施加的相同的剂量可能会需要以15ms左右来移动该射束,此或许会要求有一多边形扫描仪。在此例中的一可能的情节是个别的体积像素并不被转移,而是一稳定串流的熔化的材料从该施体结构300被转移至该工件100。图19是一范例的替代的LIFT制程的流程图,其展示一射束轴的连续相对的运动,以用于沉积一图案。参考图19,制程状况19A展示该镭射能量1900的射束的一"开通"状况,其中在制程步骤1912中,该些激光脉冲被容许传播通过该载体基板302以撞击该施体膜304,并且造成该施体膜材料至该工件100的转移。制程状况19B展示在该镭射仍然处于该"开通"状况下的施体材料的沉积的材料1902。在制程步骤1914中,该射束轴、施体结构300、及或该工件100相对于彼此被移动,因此该镭射能量1900的射束被对准来撞击在该施体膜304上的一个新的位置。此射束对准在制程状况19C中被展示,其中额外的施体材料被加到该沉积的材料1902a。在制程步骤1916中,激光脉冲继续撞击在又一位置处的施体膜304,并且转移更多该施体膜304的材料以形成一连续细长的导电的特点。如先前所论述的,本领域的技术人员亦将会认识到施体材料的转移可被设置以在先前沉积的材料的顶端上增加施体膜材料,以增加其高度及横截面面积,而不是延伸其长度。[0215]上述的QCWLIFT制程是可扩充至远高于利用具有在数十到数百kHz的领域中的PRF的镭射所可能有的射束定位速度。该QCWLIFT方法亦显露出使得相当厚的施体膜例如,具有大于Ιμπι的厚度的使用变得容易,并且容许有较厚的沉积。平均功率在照射期间的动态控制提供该制程一种程度的控制,其利用单一脉冲的LIFT方法所不可得的。该QCWLIFT方法亦致能高于该施体膜的厚度的沉积的特点的形成,此似乎是在不束缚至任何特定的理论下)当该熔体前缘到达该施体膜304的正面侧时,该熔化区域的独特的几何的一结果(由于来自多个脉冲的热能在该载体基板施体膜界面处的累积)。[0216]更多额外的讨论及实例[0217]透明的导电电极TCE被使用在包含显示器、触控屏幕、太阳能电池、光检测器、以及防雾装置的各种电子应用中。最广泛使用的TCE是掺杂锡的铟氧化物(ITO。该材料通常是被真空溅镀到一通常是玻璃的透明基板之上,并且此材料的流行由具有约10奥姆每平方的片电阻以及超过90%的透射率的ITO薄膜所引发的。该材料的价格受限于铟的价格、一种占地壳中〇.〇5ppm的相当稀有的元素,并且2007年时只被生产约400吨年。英国皇家化学学会已经声明铟的供应可能在本世纪末就枯竭。再者,该些膜是脆性的,因而无法修正来朝向挠性的应用。因此,一些研究团体目前正努力于用于产生透明的导电材料的替代的策略,其利用地球上丰富且挠性的材料。[0218]有数种用于利用地球上更丰富的材料来取代ITO的策略:微米及纳米线金属值得注意的是铜或银)的网格、石墨烯膜、纳米碳管网络、以及导电的聚合物膜(例如PED0T:PSS。在这些之中,金属网格以及纳米线膜整体称为导电的网络呈现最佳的透射率及片电阻值的某些个,同时提供最低的制程及材料成本。这些制程可被分成样版及非样版为基础的制程,其中该些样版为基础的方法依赖微影,而该些非样版的方法具有构成的部分的随机对准,其利用旋转涂覆、浸渍涂覆、或是喷雾涂覆。[0219]数种镭射为基础的方法已经被采用于制备透明的导电网络。一种镭射直写的方法由Paeng等人所采用,以用于薄的铜透明的导体的制造先进材料期刊2015年,27,2762。一安装在玻璃或是挠性的基板之上的薄的铜膜的选择性的镭射剥蚀加以实行,其留下一具有83%透射率以及约17ΩΠ·1的片电阻的导线网格网络。Lee等人通过NiO纳米粒子的镭射为基础的还原的烧结来制备Ni网络,以制备约40nm深的镍的导线,其分别是ΙΟμπι宽的(ACSNano期刊2014年,8,9807。该图案的透射率可以藉由修改沉积的特点的间距来加以控制。[0220]在此揭露的蚀刻、种晶、及或电镀方法是非常适合来在刚性及挠性的基板上或是在其中)建构透明的导电的特点。一用于建构透明的导电的特点的范例的制程可以是类似于那些在图5B、7、8、18及19中所示者。LIFT文献是广泛的,并且描述该制程可以用一些方式来加以控制所藉由的手段,以在变化的速度及温度下喷射具有变化的尺寸的液滴。在许多实施例中,在此所述的强化的LIFT程序可以使用远比那些常见于该文献者厚的施体膜304,其容许沉积较大量的材料,但是可能会显著地依赖较高的镭射能量密度及或剂量。该些特点的几何及连接完全是藉由镭射处理参数来加以决定,此给予针对于调整该透明的导体的电性及光学性质的大的弹性。[0221]在其中沉积的材料的熔滴404是过于稀疏的而无法制备一导电的图案的实施例中,它们可以通过典型的无电的沉积方法而被利用作为用于铜或其它金属材料的沉积的晶种。在电镀之后,过多的材料可被抛光掉,只留下凹陷的电镀的特点。在其它实施例中,例如是相关图18及19所论述的,该沉积的材料可以是足以形成所要的导电的特点。抛光可能是所期望的,以移除沉积超出该些凹陷的特点的任何过多的金属材料。[0222]数种导线网格设计藉由一类似于在图5B中所示者的制程来加以建构。该些导线网格设计在玻璃基板上包含具有IOym宽的导线以及可变的间距的交叉线的图案。这些图案具有小于1Ω□奥姆每平方的片电阻以及超过90%的透射,其远超出针对于具有类似透射率的片电阻的典型的ITO的效能。微观的缺陷在该电镀之后被观察到,并且其代表富有成效的空间以用于该制程的进一步优化,其将会致能更小的导线尺寸。[0223]图20A是该导线网格图案的一交叉的高度量测的一UV镭射扫描的显微照片。在该显微照片的边缘处的记号标记代表一ΙΟΟμπι的间隔。图20B是展示和图20A相关的导线及交叉的轮廓量测的图。该导线的轮廓量测利用上方的实线来描绘,并且该些导线的交叉的轮廓量测利用下方的虚线来描绘。图20C及图20D是展示一导线网格设计的相对的通透性的照片影像。图21Α及图21Β是展示一沉积在一透明的玻璃基板的两侧上的导线网格设计的相对的通透性的照片影像,其中重叠的垫是在中间。[0224]图22是藉由在此揭露的方法所产生的一触摸板的一显微照片,并且图23是藉由在此揭露的方法所产生的一导线网格设计的显微照片。参考图22及23,该些显微照片具有10倍的放大,并且展示具有200μπι间距的导线网格设计,但是其在该些导线中具有一些微观的缺陷。[0225]所述的制程提供一些优于现有的努力的优点,以制备下一代透明的导电材料。相较于纳米线的方法,其被发现有较高的导电度以及光透射,其全部同时都避免掉和这些方法相关的合成化学、湿式处理步骤、以及烧结。再者,有关铜纳米线的氧化的顾虑被消除。相较于ΙΤ0、石墨烯、导电的聚合物、纳米碳管、或是银基的方法银纳米线膜、或是纳米粒子膏),该制程具有非常低的材料成本。最后,并没有例如和薄膜的沉积方法相关的高度真空沉积、惰性气体、等等的特殊的环境状况是必须的。[0226][0227]先前的内容是举例说明本发明的实施例,因而并不是欲被解释为其之限制。尽管一些特定的范例实施例已经参考该图式来加以叙述,但是本领域的技术人员将会轻易地认识到许多对于所揭露范例实施例及实例的修改以及其它实施例都是可能的,而不实质脱离本发明的新颖的教示及优点。[0228]于是,所有的此种修改都欲被纳入在如同于权利要求书中所界定的本发明的范畴内。例如,本领域的技术人员将会认识到任何句子或段落的目标都可以和其它句子或段落的一些或是全部的目标组合,除非其中此种组合是相互互斥的。[0229]因此,本发明的范畴应该藉由以下的权利要求来加以决定,其中该些权利要求的等同物被纳入于其中。

权利要求:1.一种方法,其包括:在工件上形成晶种层,其中形成该晶种层包含导引镭射能量的射束到晶种材料之上;以及利用该晶种层作为晶种来执行电镀制程,以在该晶种层上形成导电的特点。2.如权利要求1所述的方法,其中该工件包括该晶种层被形成在其之上的玻璃基板。3.如权利要求1所述的方法,其中该工件包含基板,该基板包含:氧化铝、铝氮化物、铍氧化物、或是其任意组合、玻璃陶瓷、玻璃接合的陶瓷、聚合物、玻璃填充的聚合物、玻璃纤维强化的聚合物、或是其任意组合。4.如权利要求1或2所述的方法,其中该工件包含具有主要表面的工件基板,并且其中该主要表面是接收该晶种层的裸露的主要表面。5.如权利要求1或2所述的方法,其中该工件包含具有主要表面的工件基板,其中该晶种层被形成在凹陷的特点之内,该凹陷的特点相对于该主要表面凹陷的,其中该凹陷的特点包含凹陷的侧壁表面以及凹陷的底表面中的至少一个。6.如权利要求5所述的方法,其中该凹陷的侧壁表面以及该凹陷的底表面中的至少一个是接收该晶种层的裸露的表面。7.如权利要求5所述的方法,其中该凹陷的侧壁表面以及该凹陷的底表面中的至少一个具有粗糙度是大于该主要表面的粗糙度。8.如权利要求1或2所述的方法,其中该晶种层是无机的。9.如权利要求1或2所述的方法,其中该晶种层包括铜。10.如权利要求1或2所述的方法,其中形成该晶种层包括沉积晶种材料的熔滴,其中该熔滴具有小于IOym的直径。11.如权利要求1或2所述的方法,其中执行该电镀包括执行无电的电镀制程。12.如权利要求1或2所述的方法,其中该导电的特点包括铜。13.如权利要求1或2所述的方法,其中该导电的特点被形成在该工件的凹陷的特点中,并且其中该导电的特点具有小于12μπι的宽度。14.如权利要求1或2所述的方法,其中该导电的特点被形成在该工件的凹陷的特点中,并且其中该导电的特点具有小于或等于5μπι的宽度。15.如权利要求1或2所述的方法,其中该工件包含工件基板,其中多个导电的特点在小于或等于12μπι的间距下被形成在该工件基板中。16.如权利要求1或2所述的方法,其中该导电的特点包括铜,并且其中该导电的特点具有电阻率是小于或等于基体铜的电阻率的1.5倍。17.如权利要求1或2所述的方法,其中该工件包含具有一厚度的工件基板,并且其中该导电的特点具有等于该工件基板的厚度的深度,以形成穿过该工件基板的导电的穿透孔洞。18.如权利要求1或2所述的方法,其中该导电的特点的任何横截面当通过在150倍放大下的光学显微镜观看时呈现没有空孔的。19.如权利要求1或2所述的方法,其中用于沉积晶种材料的该镭射能量的射束具有短于550nm的波长。20.如权利要求1或2所述的方法,其中该镭射能量的射束的特征是小于200kHz的脉冲重复速率以及小于20W的平均功率。21.如权利要求1或2所述的方法,其中该工件具有主要表面以及凹陷的特点,其中该镭射能量的射束使得晶种材料被沉积到该凹陷的特点中,而不将晶种材料沉积到该主要表面之上。22.如权利要求1或2所述的方法,其中形成该晶种层包括:在该工件上设置墨水,该墨水包括金属氧化物;以及藉由利用该镭射能量的射束来照射该墨水以化学还原该金属氧化物。23.如权利要求1或2所述的方法,其中形成该晶种层包括:设置施体结构,其包括对于该镭射能量的射束是通透的载体基板以及施体膜,其中该施体膜面向该工件;以及导引该镭射能量的射束通过该载体基板以撞击该施体膜的部分,使得该施体膜的被该镭射能量所撞击的至少一部分被转移到该工件之上。24.如权利要求23所述的方法,其中该施体结构在该晶种层的形成期间接触该工件。25.如权利要求23所述的方法,其中该施体结构在该晶种层的形成期间和该工件间隔开。26.如权利要求1或2所述的方法,其中凹陷的特点被形成在该工件中以接收该晶种层,并且其中该凹陷的特点藉由镭射加工的射束的施加来加以产生。27.如权利要求1或2所述的方法,其中该施体膜具有从O.OΙμπι到250μπι的范围内的厚度。28.如权利要求1或2所述的方法,其中该施体膜具有大于或等于Ιμπι的厚度。29.如权利要求1或2所述的方法,其中脉冲式镭射被采用以提供撞击该施体材料的该镭射能量的射束。30.如权利要求1或2所述的方法,其中准连续波QCW镭射被采用以提供撞击该施体材料的该镭射能量的射束。31.如权利要求1或2所述的方法,其中该沉积的晶种材料被用来形成导线网格。32.如权利要求1或2所述的方法,其中该工件的该基板以及该导电的特点呈现小于或等于1Ω的片电阻、以及大于或等于90%的光透射。33.如权利要求1或2所述的方法,其中该工件的该基板是挠性的。34.如权利要求1或2所述的方法,其中蚀刻该基板的步骤以及沉积该晶种材料的步骤同时加以执行。35.如权利要求1或2所述的方法,其中形成该晶种层包括沉积晶种材料的熔滴,其中该熔滴贯穿该基板到一大于1微米的深度。36.—种印刷电路板PCB,其包括:玻璃基板;被蚀刻到该玻璃基板中的凹陷的特点;以及被沉积在该凹陷的特点之内的导电的特点。37.—种方法,其包括:提供具有工件基板的工件,其中该工件基板包含主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该凹陷的特点分别包含凹陷的表面,并且其中该凹陷的表面具有粗糙度是大于该主要表面的粗糙度;相邻工件来配置施体结构,其中该施体结构包括金属施体材料,该金属施体材料附接至对于镭射能量的射束为通透的载体基板,并且其中该金属施体材料面向该工件;以及藉由导引该镭射能量的射束通过该载体基板来执行镭射诱导向前转移LIFT制程,以使得金属施体材料被沉积到该凹陷的特点中。38.—种方法,其包括:提供具有工件基板的工件,其中该工件基板包含主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该凹陷的特点分别包含凹陷的表面,其中该凹陷的表面具有粗糙度是大于该主要表面的粗糙度,并且其中该凹陷的特点包含藉由镭射诱导向前转移LIFT制程沉积的金属晶种材料;以及利用该金属晶种材料作为晶种来执行电镀制程,以在该晶种材料上形成导电的特点。39.—种方法,其包括:设置具有工件基板的工件,其中该工件基板包含主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该凹陷的特点分别包含凹陷的表面,并且其中该凹陷的表面具有粗糙度是大于该主要表面的粗糙度;将墨水组成物沉积至被蚀刻到该工件中的该凹陷的特点中,其中该墨水组成物包含金属材料;以及将光热photothermal制程施加至该墨水组成物,以在该凹陷的特点中形成导电的特点。40.一种方法,其包括:设置具有工件基板的工件,其中该工件基板包含主要表面,其中该工件基板包含被蚀刻到该工件基板中的凹陷的特点,其中该凹陷的特点分别包含凹陷的表面,并且其中该凹陷的表面具有粗糙度是大于该主要表面的粗糙度;将墨水组成物沉积至被蚀刻到该工件中的该凹陷的特点中,其中该墨水组成物包含金属材料;以及将电子供应至在该墨水组成物中的该金属材料,以在该凹陷的特点中形成导电的特点。41.一种方法,其包括:相邻工件来配置施体结构,该施体结构包括对于镭射能量的射束为通透的载体基板以及施体膜,其中该施体膜面向该工件;以及藉由导引该镭射能量的射束通过该载体基板而到该施体膜之上来执行镭射诱导向前转移(LIFT制程,其中该镭射能量的射束的特征是大于IOMHz的脉冲重复速率以及大于100W的平均功率。

百度查询: 伊雷克托科学工业股份有限公司 用于导电电镀的镭射种晶

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