CN101519184B - 利用光热效应制作应用基板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用光热效应制作应用基板的方法，利用纳米粒子受光激发后，而将照射光线所提供的光能转换为热能，进而通过产生的热能形成结构，借以产生具有特定表面结构的应用基板。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有特定表面结构基板的制作方法，尤其涉及一种利用光热效应制作应用基板的方法。
背景技术
目前在制作较为精密或规则性的表面微/纳米结构的主要方式有光学微影技术(photolithography)及纳米压印技术(nano-imprinting lithography；NIL)等。虽然光学微影技术目前已经广泛应用在半导体工艺上，但是其具有蚀刻非等向性(anisotropy)及选择性(selectivity)等问题，并且于工艺过程中需考虑许多重要工艺参数，例如：光掩模的精确性、蚀刻速率(etching rate)及均匀性(uniformity)等，整体而言，工艺过程较为复杂，再者，其成本也相对较高。就纳米压印技术来说，虽然利用纳米压印技术可制作到纳米级结构，且已存在有不需光刻胶直接压印的技术，但是其具有模具价格昂贵、不易制作大面积、脱模时易损害微结构等问题。
在印刷电路板(PCB)的工艺其中有一道工艺为金手指(gold finger，或称edge connector)其设计的目的，在于通过与连接器的插接作为板对外连络的出口，因此，须要金手指工艺，之所以选择金是因为它优越的导电度及抗氧化性。但因为金的成本极高所以只应用于金手指的局部镀金，如结合垫(bonding pad)等，但是在电镀的过程当中需要有良好的参数调控，否则易产生其它金属的污染、附着力不佳等状况。
再者，以导体结构的制作来说，可分为减成法(subtractive process)与加成法(additive process)。减成法工艺具有蚀刻液的配方与蚀刻角度的误差会有残铜等问题，所以其无法适用于细微的线路的制作。而加成法工艺则需要使用光掩模先来定义线路，再以诸如等离子溅镀、电解电镀或无电解电镀等铜披覆工艺制作出电路。整体而言，加成法工艺所需工艺流程繁复且成本较高。因此，进一步衍生出结合喷墨技术的导线制作方法。
目前结合喷墨技术的导线制作方法已经应用于制作软性电路板上。传统上是利用喷墨技术将低熔点导电油墨喷涂于有机板材上，以快速且低成本制作出具有导线的软性电路板。但是，导电油墨需要利用高温烧结成膜来形成导线并提高其导电度。于高温烧结成膜的过程中，需使用约200℃的烧结温度，并且烧结时间约30分钟以上；于此过程中，容易造成板材与形成的导线间残留热应力。除了热处理方法之外，另一方式则是利用紫外光(ultraviolet；UV)激光进行烧结，但此方式容易对有机板材造成损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用光热效应制作应用基板的方法，借以解决现有技术所存在工艺复杂、成本较高且无法大面积及大量制作的问题。
本发明所揭露的利用光热效应制作应用基板的方法，包括：提供一板材；分布多个纳米粒子于板材上；以特定波长的光线照射纳米粒子使纳米粒子产生等离子共振效应而将光能转换成热能；以及通过纳米粒子所产生的热能于板材上形成相应于纳米粒子的表面结构。
于此，可通过纳米粒子所产生的热能于板材上形成对应于纳米粒子的多个细微孔洞，并且于移除板材上的纳米粒子后即可获得具有细微孔洞的应用基板。
其中，纳米粒子可直接分布于板材上。也可先将纳米粒子固定于透明基板上，再通过透明基板将纳米粒子置于板材上。
再者，可通过受该光线激发的该纳米粒子所产生的该热能，使受激发的该纳米粒子与邻近该纳米粒子融合成呈现既定图案的纳米粒子材料薄层，以获得具有既定图案的应用基板。其中，当既定图案为至少一导线的图案时，可获得具有导线的应用基板。而当既定图案为至少一导体结构的图案时，则可获得具有导体结构的应用基板。
于此，纳米粒子可直接依照既定图案分布于板材上。然而，也可先整层遍布于板材上，而再将光线依照既定图案于纳米粒子上行走以照射并激发纳米粒子，致使其与邻近纳米粒子形成表面融合，然后将未融合的纳米粒子移除以得到呈现既定图案的纳米粒子材料薄层。
综上所述，利用根据本发明的利用光热效应制作应用基板的方法，制作应用基板，其不需光掩模、整体流程较为简单、成本低、且易于大面积及大量制作。并且，于大面积或大量制作时，可避开特定工艺步骤所需的设备机台及其技术，以降低工艺成本。其中，于具有既定图案的应用基板的制作上，更可以减低残留应力、增加与基板的附着性，并且降低热功率，进而降低能源的损耗。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的利用光热效应制作应用基板的方法的概要流程图；
图2为不同材质的纳米粒子的光-热转换效率对光源波长的关系图；
图3为显示不同粒径的单颗金纳米粒子于水中的光热效应的现象；
图4为金纳米粒子的粒径对熔点的关系图；
图5A至图5E为根据本发明第二实施例的利用光热效应制作应用基板的方法的概要流程图；
图6A至图6D为根据本发明第三实施例的利用光热效应制作应用基板的方法的概要流程图；
图7A至图7B为于根据本发明的利用光热效应制作应用基板的方法中，一实施例的板材形成的概要流程图；
图8为于根据本发明的利用光热效应制作应用基板的方法中，一实施例的分布纳米粒子的截面示意图；
图9A为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第一实例的应用基板中，于照射激光前，以原子力显微镜(AFM)观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图9B为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第一实例的应用基板中，于照射激光后，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图10A为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，第一实例的板材于分布纳米粒子前，以原子力显微镜所观察得的表面结构显微图；
图10B为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，第二实例的板材于分布纳米粒子前，以原子力显微镜所观察得的表面结构显微图；
图10C为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，第三实例的板材于分布纳米粒子前，以原子力显微镜所观察得的表面结构显微图；
图11A为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第二实例的应用基板中，于照射激光前，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图11B为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第二实例的应用基板中，于照射激光后，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图12A为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第三实例的应用基板中，于照射激光前，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图12B为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第三实例的应用基板中，于照射激光后，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图13A为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第四实例的应用基板中，于照射激光前，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图13B为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第四实例的应用基板中，于照射激光后，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图14A为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第五实例的应用基板中，于照射激光前，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图14B为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第五实例的应用基板中，于照射激光后，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图15A为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第六实例的应用基板中，于照射激光前，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图15B为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第六实例的应用基板中，于照射激光后，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图16A至图16D为根据本发明第四实施例的利用光热效应制作应用基板的方法的概要流程图；
图17为对应图16D的俯视示意图；
图18A为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第七实例的应用基板中，于照射激光前，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图18B为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，在第七实例的应用基板中，于照射激光后，以原子力显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图19A至图19D为根据本发明第五实施例的利用光热效应制作应用基板的方法的概要流程图；
图20为对应图19B的概要截面图；
图21为对应图19C的概要截面图；
图22A为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，相应于第八、九和十实例的应用基板，于照射激光前，以电子显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图22B为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，于第八实例的应用基板中，于照射1.8W的激光后，以电子显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图22C为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，于第九实例的应用基板中，于照射1.5W的激光后，以电子显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图22D为于基于本发明的利用光热效应制作应用基板的方法制作应用基板时，于第十实例的应用基板中，于照射1.2W的激光后，以电子显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图23A为于基于本发明的利用光热转换效应制作应用基板的方法制作应用基板时，于第十一实例的应用基板中，25nm的银纳米粒子薄膜照激光之前，以电子显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图23B为于基于本发明的利用光热转换效应制作应用基板的方法制作应用基板时，于第十一实例的应用基板中，25nm的银纳米粒子薄膜照激光之后，以电子显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；
图24A为于基于本发明的利用光热转换效应制作应用基板的方法制作应用基板时，于第十二实例的应用基板中，40nm与120nm的银纳米粒子薄膜照激光之前，以电子显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图；以及
图24B为于基于本发明的利用光热转换效应制作应用基板的方法制作应用基板时，于第十二实例的应用基板中，40nm与120nm的纳米银粒子薄膜照激光之后，以电子显微镜观察板材的表面而得到的表面结构显微图。
其中，附图标记：
102：透明基板
110：应用基板
112：板材
113：基底
114：低融点材料层
116：细微孔洞
130：纳米粒子
132：已融合的纳米粒子
150：光线
170：既定图案
具体实施方式
本发明主要是利用表面等离子共振(surface plasmon resonance；SPR)的原理，使纳米粒子因光照而被激发，并且被激发的纳米粒子会将照射光线所提供的光能转换为热能，进而通过产生的热能形成表面结构，以产生具有特定表面结构(例如：但不局限于此，细微孔洞、既定图案的薄层)的应用基板。其中，表面等离子共振的原理为当贵金属(precious metal)粒子粒径远小于入射光波长时，表面电子因受到入射光的激发，引发集体式的偶极振荡，造成表面电子偏极化现象，并且让粒子表面自由电子产生共振的现象。因此，表面等离子共振效应可使贵金属粒子所吸收的光能快速转变为热能。
于本案中所定义的光热效应为纳米粒子受到特定波长光源照射之后，由于表面等离子共振效应而将吸收的光能转为热能。
参照图1，显示根据本发明一实施例的利用光热效应制作应用基板的方法。
提供一板材(步骤10)。其中，板材的材质可为(但非本发明的限制)有机材料、无机材料(例如：玻璃、金属、或陶瓷等)、或复合材料等材质。
然后，于板材上分布多个纳米粒子(步骤30)。其中，此些纳米粒子为会产生表面等离子共振并引发光热效应的材料。其中，纳米粒子可为金属纳米粒子，即其材质包括诸如(但非本发明的限制)金(Au)、铜(Cu)、银(Ag)、镉(Cd)、碲(Te)、硒化镉(CdSe)或其组合等金属材料。于此，纳米粒子可以下列形态呈现：由不同材质或相同材质的金属小粒子所聚集而成的大粒子、由不同粒径的金属小粒子所聚集而成的大粒子、或通过表面修饰将金属纳米粒子键结于粒径较大的粒子的表面而形成的大尺寸的粒子结构(例如：纳米或微米等级的金属粒子表面键结较小的纳米粒子、纳米或微米等级的二氧化硅(SiO2)的表面键结有纳米粒子、碳管表面键结有纳米粒子等)。于此，所使用的纳米粒子的粒径可远小于用以激发的光线的波长。并且，纳米粒子的粒径可小于500nm(纳米)。此外，纳米粒子的形状并不受限制，其可为诸如球状、椭圆状、三角状、长条状、棒状、星状或其它不规则形状等各种立体几何形状。
于此，所使用的纳米粒子可为相同粒径，也可将不同粒径的纳米粒子混合使用。再者，所使用的纳米粒子可为相同材质，也可将不同材质的纳米粒子混合使用。此外，所使用的纳米粒子可为相同形状，也可将不同形状的纳米粒子混合使用。
以特定波长的光线照射纳米粒子致使纳米粒子将光线的光能转换成热能(步骤50)。于此，纳米粒子照射光线的既定时间可依据诸如板材的表面材料(即接触纳米粒子的表面的材质)、纳米粒子的材料、纳米粒子的粒径、照射光线的种类(例如：但不局限于此，光线类别和波长等)和照射光线的强度(例如：但不局限于此，功率等)等工艺参数而决定。
进而通过产生的热能于板材上形成相应于纳米粒子的表面结构(步骤70)。
如此，即可获得具有特定表面结构(例如：但不局限于此，细微孔洞、既定图案的薄层等)的应用基板。
图2显示不同材质的纳米粒子在不同波长光源照射下会在特定波段产生表面等离子共振，进而转成热能输出的现象。其中，纵轴为总吸收率与热产生量的比值，横轴为波长，纳米粒子的粒径(RNP)为60nm，且光源能量密度(I0)为5×104W/cm2。于此，金纳米粒子周围介质的介电常数(εo)等同于水的介电常数(εwater)，即为1.8。
参照图2，相对于CdSe纳米粒子和CdTe纳米粒子，Ag纳米粒子和Au纳米粒子会在特定波长(即，SPR吸收波段)有较大热量产生。
光热效应的强弱与表面等离子共振的吸收强度有关，而表面等离子共振效应则会与粒子尺寸、形状甚至是不同粒子间彼此的作用程度有关。
图3显示不同粒径的单颗金纳米粒子于水中的光热效应的现象。其中，纵轴为升温量，横轴为光源能量密度，线条L1-L6依序分别表示粒径为100nm、50nm、40nm、30nm、20nm和10nm的金纳米粒子，且激发光源的波长(λexcitation)为520nm。
参照图3，若固定其光源能量密度时，越大粒径的纳米粒子会有越佳的升温效果。
另外，在不同形式的纳米材料(例如：纳米粒子、纳米线、纳米管等)都可观察到融点降低的现象。一般而言，相同材料的物质，其熔点在纳米尺度时会比巨观下的块材低许多。融点的改变主要是由于纳米尺度下可拥有较大的比表面积，使得它们的热力学与热学性质产生巨大的改变。
参照图4，以金纳米粒子而言，其粒径小于5纳米时，融点即会急剧地下降。
因此，在利用纳米粒子的光热效应形成微细孔洞时要考虑板材的融点温度以及裂解温度来选择适当的纳米粒径。
再者，于利用纳米粒子的光热效应形成既定图案的薄层上，由于小粒径的纳米粒子的发热量较低，而大粒径的纳米粒子的融点由较高，因此，为了增加纳米粒子的融合效果(即，有效地融合成既定图案)，可掺混大粒径的纳米粒子与小粒径的纳米粒子来使用，以通过小粒径的纳米粒子融合并连接大粒径的纳米粒子而形成既定图案的导体，并且可通过融熔的纳米粒子与板材之间形成有较佳的附着力。
参照图5A至图5E，显示根据本发明一实施例的利用光热效应制作应用基板的方法。
首先，提供一板材112，如图5A所示。其中，所用的板材可为(但非本发明的限制)有机材料、无机材料(例如：玻璃、金属、陶瓷等)、或复合材料等材质。
于板材112上分布多个纳米粒子130，如图5B所示。其中，纳米粒子可为金属纳米粒子，即其材质包括诸如(但非本发明的限制)金(Au)、铜(Cu)、银(Ag)、镉(Cd)、碲(Te)、硒化镉(CdSe)或其组合等金属材料。于此，纳米粒子的形态可为由不同材质或相同材质的金属小粒子所聚集而成的大粒子、由不同粒径的金属小粒子所聚集而成的大粒子、或是可通过表面修饰将金属纳米粒子键结于粒径较大的粒子的表面而形成的大尺寸的粒子结构(例如：纳米或微米等级的金属粒子表面键结较小的纳米粒子、纳米或微米等级的SiO2表面键结有纳米粒子、碳管表面键结有纳米粒子等)。
于此，所使用的纳米粒子可为相同粒径，也可将不同粒径的纳米粒子混合使用。再者，所使用的纳米粒子可为相同材质，也可将不同材质的纳米粒子混合使用。此外，所使用的纳米粒子可为相同形状，也可将不同形状的纳米粒子混合使用。
然后，以特定波长的光线150照射板材112上的纳米粒子130，以激发纳米粒子130使纳米粒子130将光线150所提供的光能转换成热能，如图5C所示。此时，可将光线持续照射纳米粒子一既定时间。举例来说，但不局限于此，使特定波长的光线照射纳米粒子约5秒以上。
通过纳米粒子130因光线照射而所产生的热能于板材112上形成对应于纳米粒子130的多个细微孔洞116，如图5D所示。
最后，将板材112上的纳米粒子130移除，即得到具有细微孔洞116的应用基板110，如图5E所示。
此外，纳米粒子130不限于如图5B所示的直接散布在板材112上，也可先将纳米粒子130固定于一透明基板102上，如图6A所示。此透明基板102的材质可为可固定纳米粒子的任意透明材质，例如：玻璃或石英等。于此，所使用的纳米粒子可为相同粒径，也可将不同粒径的纳米粒子混合使用。再者，所使用的纳米粒子可为相同材质，也可将不同材质的纳米粒子混合使用。此外，所使用的纳米粒子可为相同形状，也可将不同形状的纳米粒子混合使用。其中，可利用喷印、旋布、或涂布等方式将纳米粒子130分布于透明基板102上。可依据透明基板的材质(例如：金属材料、无机材料、有机材料、复合材料)，针对透明基板的特性利用物理方式或化学方式将纳米粒子130固定于透明基板102上。物理方式可利用静电吸附、离子吸附、或范德华力使纳米粒子130固定于透明基板102的表面。在化学方式上，可于透明基板102的表面上形成自组装单分子膜(self-assembly monolayer)，借以固定纳米粒子130。再者，抑可通过进行纳米粒子130和/或透明基板102的表面改质借以利用化学键(例如：离子键或共价键等)键结的方式将纳米粒子130固定于透明基板102上。而于纳米粒子的表面改质和/或是透明基板102的表面改质后，于其表面所形成的官能基可为N-羟基丁二硫亚氨基(N-hydroxy succinimide(NHS)group)、胺基(amino group)、醛基(aldehyde guoup)、环氧基(epoxy group)、羰基(carboxyl group)、羟基(hydroxyl group)、酰基(acyl group)、乙酰基(acetyl group)、亚肼基(hydrazono)、疏水基(hydrophobic group)、硫醇基(thiol group)、光敏基(photoreactive group)、半胱氨酸基(cysteine group)、二硫基(disulfide group)、卤化烷基(alkyl halide group)、卤化酰基(acyl halidegroup)、迭氮基(azide group)、磷酸基(phosphate group)、或其组合等。
再将透明基板102固定有纳米粒子130的一侧与板材112欲形成细微孔洞的表面接触，致使纳米粒子130分布于板材112上，换言之，纳米粒子130会夹于透明基板102和板材112之间，如图6B所示。
然后，以特定波长的光线150通过透明基板102照射纳米粒子130，以激发纳米粒子130致使纳米粒子130将光线150所提供的光能转换成热能，如图6C所示。此时，可以特定波长的光线照射纳米粒子一既定时间。举例来说，但不局限于此，可以特定波长的光线照射纳米粒子约5秒以上。
通过纳米粒子130因光线照射而产生的热能于板材112上形成对应于纳米粒子130的多个细微孔洞116，如图6D所示。
最后，将板材112上的透明基板102移除，即得到具有细微孔洞116的应用基板110，如图5E所示。于透明基板102移除时，由于纳米粒子130固定于透明基板102，因此，纳米粒子130会与透明基板102一并移除。此外，于透明基板102移除后，还可进一步通过诸如溶液(例如：但不局限于此，水或清洁液等)清洗或风吹等方式清洁板材112的表面，以将残留的纳米粒子130和/或沾于其上的灰尘等杂质清除掉，以利后续使用。
其中，板材112可通过下列步骤形成。先提供一基底113，如图7A所示。再利用融点低于或等于纳米粒子130所产生的热能的材料于基底113上形成一层低融点材料层114，如图7B所示。此时，则将纳米粒子130分布于低融点材料层114的表面上，如图8所示。其中，基底113的材质可为有机材料、无机材料(例如：玻璃、金属、陶瓷等)或复合材料等材质。低融点材料层114可由融点低于或等于纳米粒子130所产生的热能(即低于或等于纳米粒子因产生热能而致使本身温度上升后而形成的温度)的材料所制成。其中低融点材料层114的材质可为有机材料、无机材料、或复合材料等材质。可使用的有机材料诸如有(但非本发明的限制)聚氨酯(polyurethane；PU)、或聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate；PMMA)等聚合物。可使用的无机材料诸如有(但非本发明的限制)聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane；PDMS)等聚合物。
换言之，板材112至少于其接触纳米粒子130的表面的材料会具有低于或等于纳米粒子130所产生的热能的融点。换言之，板材的表面融点可低于或等于纳米粒子所形成的温度。
实例一
以金纳米粒子为例，将粒径约20nm的金纳米粒子固定透明基板上，然后置于高分子材料的板材的表面上。其中金纳米粒子会接触板材的表面。将波长532nm的绿光激光通过透明基板照射金纳米粒子约15秒(照射时间与纳米粒子的材料、纳米粒子的尺寸、纳米粒子的浓度、激光种类、激光强度等因素有关)，以激发板材上的金纳米粒子。此时，金纳米粒子于绿光激光照射的15秒内可产生高达约200℃的热能。于绿光激光照射完成后，将板材上的透明基板和金纳米粒子移除以获得具有细微孔洞的应用基板。于此，利用原子力显微镜(atomic force microscopy；AFM)观察照射绿光激光前的具有金纳米粒子的板材表面，可观察到如图9A所示的表面结构。同样地，利用原子力显微镜观察获得的应用基板，可观察到如图9B所示的表面结构。并且，由图9A和图9B可发现，根据本发明的利用光热效应制作应用基板的方法所获得的应用基板，其表面具有许多细微孔洞。
再者，提供三种板材(为方便说明，以下分别称为板材1、板材2和板材3)。板材1维由玻璃材质的基底和PU材质的低融点材料层所构成，板材2由玻璃材质的基底和PMMA/乙醇(ethanol)材质的低融点材料层所构成，且板材3为由玻璃材质的基底和PDMS材质的低融点材料层所构成。于此，先利用原子力显微镜观察板材1、板材2和板材3的低融点材料层表面，可分别观察到如图10A、图10B和10C图所示的表面结构。
于此，将粒径约20nm的金纳米粒子固定于透明基板，并且将金纳米粒子置于板材的低融点材料层表面上。然后分别依据下述参数制作3种具有细微孔洞的应用基板(为方便说明，以下分别称为应用基板1、应用基板2和应用基板3)，并以原子力显微镜观察之。
实例二
以波长532nm且功率100mW(毫瓦)的绿光激光通过透明基板照射置于板材1上的金纳米粒子约10分钟左右(照射时间与纳米粒子的材料、纳米粒子的尺寸、纳米粒子的浓度、激光种类、激光强度等因素有关)，并且于照射完成后将透明基板和金纳米粒子移除以获得应用基板1。于此，利用原子力显微镜观察于照射绿光激光前具有金纳米粒子的板材与激光照射后所得到的应用基板1，可分别观察到如图11A和图11B所示的表面状态。
实例三
以波长514.5nm且功率1W(瓦)的绿光激光通过透明基板照射板材2上的金纳米粒子约20分钟，并且于照射完成后将透明基板和金纳米粒子移除以获得应用基板2。于此，利用原子力显微镜观察于照射绿光激光前具有金纳米粒子的板材与激光照射后所得到的应用基板2，可分别观察到如图12A和图12B所示的表面状态。
实例四
以波长514.5nm且功率2W的绿光激光通过透明基板照射置于板材3上的金纳米粒子约40分钟，并且于照射完成后将透明基板和金纳米粒子移除以获得应用基板3。于此，利用原子力显微镜观察于照射绿光激光前具有金纳米粒子的板材与激光照射后所得到的应用基板3，可分别观察到如图13A和图13B所示的表面状态。
再者，将粒径约60nm的金纳米粒子固定于透明基板，并且将金纳米粒子置于板材的低融点材料层表面上。然后分别依据下述参数制作2种具有细微孔洞的应用基板(为方便说明，以下分别称为应用基板4和应用基板5)，并以原子力显微镜观察之。
实例五
以波长514.5nm且功率2W的绿光激光通过透明基板照射置于板材1上的金纳米粒子约40分钟，并且于照射完成后将透明基板和金纳米粒子移除以获得应用基板4。于此，利用原子力显微镜观察于照射绿光激光前具有金纳米粒子的板材与激光照射后所得到的应用基板4，可分别观察到如图14A和图14B所示的表面状态。
实例六
以波长514.5nm且功率2W的绿光激光通过透明基板照射置于板材3上的金纳米粒子约40分钟，并且于照射完成后将透明基板和金纳米粒子移除以获得应用基板5。于此，利用原子力显微镜观察于照射绿光激光前具有金纳米粒子的板材与激光照射后所得到的应用基板5，可分别观察到如图15A和图15B所示的表面状态。
参照图16A至16D，显示根据本发明一实施例的利用光热效应制作应用基板的方法。
首先，提供一板材112，如图16A所示。
根据至少一既定图案170于板材112上分布多个纳米粒子130，如图16B所示。其中，此些纳米粒子可为会产生表面等离子共振并引发光热效应的材料，例如：(但非本发明的限制)金、铜、银、镉、碲、硒化镉或其组合等金属。于此，纳米粒子的形态可为由不同材质或相同材质的金属小粒子所聚集而成的大粒子、由不同粒径的金属小粒子所聚集而成的大粒子、或是通过表面修饰将金属纳米粒子键结于粒径较大的粒子的表面而形成的大尺寸的粒子结构(例如：纳米或微米等级的金属粒子表面键结较小的纳米粒子、纳米或微米等级的SiO2表面键结有纳米粒子、碳管表面键结有纳米粒子等)。
于此，所使用的纳米粒子可为相同粒径，也可将不同粒径的纳米粒子混合使用。再者，所使用的纳米粒子可为相同材质，也可将不同材质的纳米粒子混合使用。此外，所使用的纳米粒子可为相同形状，也可将不同形状的纳米粒子混合使用。
并且，可通过(但非本发明的限制)喷印、旋布、涂布、共价键结等方式将纳米粒子130固定于板材112上。其中，可依据板材的材质(例如：金属材料、无机材料、有机材料、复合材料)，针对板材的特性利用物理方式或化学方式将纳米粒子固定于板材上。举例来说，在物理方式上，可利用等离子(Plasma)处理，在电子的冲击下使板材的表面粗糙化借以固定纳米粒子；在化学方式上，可于板材需要形成既定图案的表面形成自组装单分子膜，借以利用自组装单分子膜来固定纳米粒子。再者，抑可通过实施纳米粒子或是板材欲形成既定图案的表面的表面改质，借以利用化学键(例如：离子键或共价键等)键结的方式将纳米粒子予以固定于板材上。而于纳米粒子的表面改质或是板材欲形成既定图案的表面的表面改质后，其表面所形成的官能基可为N-羟基丁二硫亚氨基、胺基、醛基、环氧基、羰基、羟基、酰基、乙酰基、亚肼基、疏水基、硫醇基、光敏基、半胱氨酸基、二硫基、卤化烷基、卤化酰基、迭氮基、磷酸基、或其组合等。
然后，以特定波长的光线150照射板材112上的纳米粒子130，以激发纳米粒子130，致使纳米粒子130将光线150所提供的光能转换成热能，如图16C所示。此时，可将光线持续照射纳米粒子一既定时间。举例来说，但不局限于此，可以特定波长的光线照射纳米粒子约5秒以上。
通过受该光线激发的该纳米粒子130所产生的该热能，将板材上受激发的该纳米粒子与邻近该纳米粒子融合成呈现既定图案170的纳米粒子材料薄层，即获得具有既定图案的应用基板110，如图16D和图17所示。
于此，纳米粒子130的材质可包括金属材料(即金属纳米粒子)。此时，呈现的既定图案的已融合的纳米粒子132即可作为导线和/或导体结构，即纳米粒子材料薄层可为导线和/或导体结构等图案。
并且，在适当地选择板材的材料下，即可将所得到的具有既定图案的导线或导体结构的应用基板作为电路板使用。换言之，纳米粒子的材料具有低于或等于其所产生的热能的融点。
此外，所获得的应用基板在后续使用前可先经过一道清洁步骤，以将未固定的纳米粒子、未固定的已融合的纳米粒子、和/或应用基板表面上的杂质移除掉。于此，可通过诸如溶液(例如：但不局限于此，水或清洁液等)清洗或风吹等方式来清洁应用基板。
实例七
以金纳米粒子为例，将粒径约20nm的金纳米粒子依据既定图案分布于有机材料(但不局限于此)的板材上。然后，经由波长532nm的绿光激光照射板材上的金纳米粒子约15秒，此时，金纳米粒子于绿光激光照射的15秒内可产生高达约200℃的热能，以造成金纳米粒子的表面相互融合且固定于板材上。于绿光激光照射完成后，即可获得具有既定图案的应用基板。于此，利用原子力显微镜观察照射绿光激光前的其上具有金纳米粒子的板材表面，可观察到如图18A所示的表面结构。同样地，利用原子力显微镜察获得的应用基板，可观察到如图18B所示的表面结构。并且，由图18A和图18B可发现，根据本发明的利用光热效应制作应用基板的方法所获得的应用基板，于其表面上的纳米粒子已相互融合在一起。
在另一实施例中，也可遍布一整层的纳米粒子130于板材112欲形成表面结构的表面上，如图19A所示。其中，此些纳米粒子可为会产生表面等离子共振并引发光热效应的材料，例如：(但非本发明的限制)金、铜、银、镉、碲、硒化镉或其组合等金属。于此，纳米粒子的形态可为由不同材质或相同材质的金属小粒子所聚集而成的大粒子、由不同粒径的金属小粒子所聚集而成的大粒子、或是通过表面修饰将金属纳米粒子键结于粒径较大的粒子的表面而形成的大尺寸的粒子结构(例如：纳米或微米等级的金属粒子表面键结较小的纳米粒子、纳米或微米等级的SiO2表面键结有纳米粒子、碳管表面键结有纳米粒子等)。
于此，所使用的纳米粒子可为相同粒径，也可将不同粒径的纳米粒子混合使用。再者，所使用的纳米粒子可为相同材质，也可将不同材质的纳米粒子混合使用。此外，所使用的纳米粒子可为相同形状，也可将不同形状的纳米粒子混合使用。
并且，可通过(但非本发明的限制)喷印、旋布、涂布等方式将纳米粒子130分布于板材112上。其中，可以溶液状态将纳米粒子130分布于板材112的表面上。
然后，以特定波长的一束光线150照射板材112上的纳米粒子130，并且依照所欲形成的既定图案移动产生光线150的光源，使光线150于纳米粒子130上行走，以激发欲形成既定图案的位置上的纳米粒子130，如图19B和图20所示。于此，受激发的纳米粒子130会将光线150所提供的光能转换成热能。其中，可将光线持续照射纳米粒子一既定时间。举例来说，但不局限于此，可以特定波长的光线照射纳米粒子约5秒以上。
通过受激发的纳米粒子130所产生的热能将板材112上受激发的纳米粒子130与邻近的纳米粒子130相互融合，并且固定于板材112上，如图19C和图21所示。换言之，受激发的纳米粒子130与邻近的纳米粒子130形成表面融合，即板材112会具有未融合的纳米粒子130和已融合的纳米粒子132。
最后，将表面未与邻近纳米粒子130融合的纳米粒子130移除，以形成呈现既定图案170的纳米粒子材料薄层，即获得具有既定图案的应用基板110，如图19D所示。换言之，当未融合的纳米粒子130移除后，板材112的表面上即剩下已融合的纳米粒子132，并且，由此些已融合的纳米粒子132呈现出既定图案。于此，可通过诸如溶液(例如：但不局限于此，水或清洁液等)清洗或风吹等方式来将未融合的纳米粒子130自板材112上移除。
于此，纳米粒子130可使用金属材料。此时，呈现的既定图案的已融合的纳米粒子132即可作为导线和/或导体结构，即纳米粒子材料薄层可为导线和/或导体结构等图案；换言之，即可得到具有导线和/或导体结构的应用基板。
举例来说，当欲形成的表面结构(即既定图案)为导线时，光线相应欲形成导线的位置而移动，以使板材上欲形成导线的位置上的纳米粒子受到光线的激发而相互融合，并且固定于板材上。将未融合的纳米粒子自板材上移除后，板材上则会具有成导线状的已融合的纳米粒子(即上述的呈现既定图案的纳米粒子材料薄层)，如此，即得到由板材和已融合的纳米粒子所构成的具有既定图案的应用基板。
同样地，当欲形成的表面结构(即既定图案)为导体结构时，光线相应欲形成导体结构的位置而移动，以使板材上欲形成导体结构的位置上的纳米粒子均受到光线的激发而相互融合，并且固定于板材上。将未融合的纳米粒子自板材上移除后，板材上则会具有成导体结构状的已融合的纳米粒子(即上述的呈现既定图案的纳米粒子材料薄层)，如此即得到由板材和已融合的纳米粒子所构成的具有既定图案的应用基板。
并且，在适当地选择板材的材料下，即可将所得到的具有导线或导体结构的应用基板做为电路板使用。换言之，纳米粒子的材料可具有低于或等于其所产生的热能的融点。
实例八、九、十
以金纳米粒子(即纳米粒子的材质为金)为例，将溶液状态的粒径约8nm至9nm的金纳米粒子涂布于玻璃材质的板材上。然后，以不同功率的绿光激光(波长514nm)照射板材上的金纳米粒子，以激发金纳米粒子致使其与相邻的金纳米粒子融合。在导电度测试上，1.8W的激光，照射速率为1.25mm/sec照射后1.25mm/sec，板材表面的已融合的金纳米粒子的片电阻为约1.55Ω/sq；1.5W的激光照射后，板材表面的已融合的金纳米粒子的片电阻为约5.21Ω/sq；以及，1.2W的激光照射后，板材表面的已融合的金纳米粒子的片电阻为约9.02Ω/sq。并且，利用电子显微镜于22万倍且9.7mm(公厘)的工作距离下观察激光照射前，表面具有金纳米粒子130的板材的二次电子影像(secondaryelectron image；SEI)，如图22A所示；利用电子显微镜于20万倍且9.7mm的工作距离下观察1.8W的激光照射后，表面具有已融合的纳米粒子132的板材的二次电子影像，如图22B所示；利用电子显微镜于6万5千倍且9.9mm的工作距离下观察1.5W的激光照射后，表面具有已融合的纳米粒子132的板材的二次电子影像，如图22C所示；以及，利用电子显微镜于14万倍且9.9mm的工作距离下观察1.2W的激光照射后，表面具有已融合的纳米粒子132的板材的二次电子影像，如图22D所示。由此可见，根据本发明的利用光热效应制作应用基板的方法所获得的应用基板，于其表面上的纳米粒子已相互融合在一起，并且已融合的纳米粒子可具有良好的导电度。
实施例十一
将粒径分布约在25nm的银纳米粒子薄膜施以能量密度为159.2W/mm2的激光(功率50mW、波长408nm、光径(beam size)20μm)退火。其中，利用电子显微镜于8万倍且10mm(公厘)的工作距离下观察激光照射前，表面具有银纳米粒子130的板材的二次电子影像(secondary electron image；SEI)，如图23A所示。经激光退火后，银纳米粒子明显融熔并聚成较大的颗粒，其表面形态如图23B所示。并且，电阻率(resistivity)也从退火前阻值过大无法量测，经激光退火后可降低至1.48×10-6Ωm。
实施例十二
将粒径分布分别在40nm与120nm的银纳米粒子薄膜施以能量密度为0.52W/mm2的激光(功率50mW、波长408nm、光径350μm)退火。其中，利用电子显微镜于10万倍且10.1mm(公厘)的工作距离下观察激光照射前，表面具有银纳米粒子130的板材的二次电子影像(secondary electron image；SEI)，如图24A所示。经激光退火后，小粒径(40nm)的银纳米粒子明显融熔并填补于大粒径(120nm)的纳米银粒子间的空隙，其表面形态如图24B所示。而电阻率(resistivity)也从退火前9.21×10-5(Ωm)，经激光退火后可降低至3.04×10-7(Ωm)。
综上所述，利用根据本发明的利用光热效应制作应用基板的方法，制作应用基板，其不需光掩模、整体流程较为简单、成本低、且易于大面积及大量制作。并且，于大面积或大量制作时，可避开特定工艺步骤所需的设备机台及其技术，以降低工艺成本。例如：于具有细微孔洞的应用基板的制作上，能有效率的提供热源(纳米粒子与相对应的波长)，并且可不需使用昂贵的微米/纳米级模具，进而降低工艺成本；于具有既定图案的应用基板的制作上，可避免局部制作电路或导体区块时参数的调控限制(如电路制作选择蚀刻方式等)，以避免在制作局部制作电路或导体区块时对邻近的组件造成受损，再者可以局部退火导线或导体区块，以避免对整体的集成电路(IC)加热而造成组件的受损，另一方面还可以降低对基材的耐热限制，进而降低工艺成本。其中，于具有既定图案的应用基板的制作上，更可以减低残留应力、增加与基板的附着性，并且降低热功率，进而降低能源的损耗。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，包括：
提供一板材；
提供一透明基板，将纳米粒子固定于该透明基板上，并将该透明基板置于该板材上且以该透明基板具有该纳米粒子的一侧接触该板材，其中，该纳米粒子的材质为金、铜、银、镉、碲、硒化镉和其组合中之一；
以特定波长的光线照射该纳米粒子致使该纳米粒子将该光线的光能转换成一热能；以及
通过该热能于该板材上形成相应于该纳米粒子的一表面结构；其中，形成相应于该纳米粒子的该表面结构的步骤包括通过该热能于该板材上形成相应于该纳米粒子的多个细微孔洞；并且，该板材的表面融点低于或等于该纳米粒子所形成的温度。
2.根据权利要求1所述的利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，形成相应于该纳米粒子的该表面结构的步骤还包括将该透明基板自该板材上移除以得到具有该细微孔洞的一应用基板。
3.根据权利要求1所述的利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，提供该板材的步骤包括：
提供一基底；以及
形成一低融点材料层于该基底上以获得该板材，其中该低融点材料层的融点低于或等于该纳米粒子所形成的温度。
4.根据权利要求3所述的利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，该基底的材质为有机材料、无机材料和复合材料中之一。
5.根据权利要求3所述的利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，该低融点材料层的材质为有机材料、无机材料和复合材料中之一。
6.根据权利要求1所述的利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，所述纳米粒子为纳米银粒子或纳米金粒子，所述纳米银粒子的对应波长为350-450nm，所述纳米金粒子的对应波长为450-600nm。
7.根据权利要求2所述的利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，移除落在该板材上的纳米粒子以得到具有该细微孔洞的一应用基板。
8.一种利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，包括：
提供一板材；
分布多个纳米粒子于该板材上，其中，该纳米粒子的材质为金、铜、银、镉、碲、硒化镉和其组合中之一；
以特定波长的光线照射该纳米粒子致使该纳米粒子将该光线的光能转换成一热能；以及
通过该热能于该板材上形成相应于该纳米粒子的一表面结构；
其中，分布该纳米粒子于该板材上的步骤包括：根据一既定图案分布多个纳米粒子于该板材上；以及其中形成相应于该纳米粒子的该表面结构的步骤，包括：通过受该光线激发的该纳米粒子所产生的该热能，将受激发的该纳米粒子与邻近该纳米粒子融合，以得到具有该既定图案的一应用基板。
9.根据权利要求8所述的利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，该板材的材质为有机材料、无机材料和复合材料中之一。
10.根据权利要求8所述的利用光热效应制作应用基板的方法，其特征在于，所述纳米粒子为纳米银粒子或纳米金粒子，所述纳米银粒子的对应波长为350-450nm，所述纳米金粒子的对应波长为450-600nm。
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