CN115968187B - 一种基于薄膜的转移印刷技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于薄膜的转移印刷技术,所需设备元件包括两个定位板组合成的定位台、载物台、待转印元件及电路板,技术步骤如下:步骤1:薄膜两端与定位台固定,调整定位板间的距离将薄膜拉成平面;步骤2:固定待转印元件于载物台上;步骤3:调整定位板间的距离使薄膜与待转印元件接触并粘附;步骤4:锡膏涂覆电路板焊盘,并将电路板置于载物台上;步骤5:调整定位板间的距离控制薄膜使待转印元件与电路板的待转印位置进行接触,薄膜与待转印元件脱离,待转印元件被固定在电路板位置上;步骤6:控制温度固化锡膏,完成转印。该技术拓展了微转印技术的应用范围,为更多的器件、材料提供使用转印技术的可能性,简化其原先的制作工艺。
Description
技术领域
本发明属于转移印刷技术领域,具体涉及一种基于薄膜的转移印刷技术。
背景技术
转移印刷技术是一种用于微制造和纳米制造的一种新兴的确定性的材料组装技术,这种技术使得材料类别可以异构集成到所需要的功能布局中。它是用柔软的聚合物印章将微纳电子元器件从一个基底转移到另一基底上。转印在柔性和可拉伸无机电子学领域创造工程的创新,其产品性能与传统的基于晶圆的设备相同,但是具有如橡胶一般的变形能力,在此领域,需要转印施主晶圆上的无机电子半导体材料或器件到非常规的柔性基材上。
如果将转印变成微米级别的微转印技术,这项技术便可应用于高精度的器件混合异质集成,它在转印的基础上增加了体积小、精度高等优势。该技术允许操作微米级的薄膜器件,并对这些薄膜器件进行转移,使之适用于具有高对齐精度的目标基板。印章材料上弹性体印章非常适合处理单薄、易碎的微型材料和微型器件试样,因此,在柔性电子、硅光子学与先进显示器之类的集成器件中,这种微型转移印刷技术具有广泛使用的潜力。随着转印技术研究的深入,针对印章材料的选择也逐渐丰富,如PDMS印章、可溶性胶带、液滴压模印章等,都可以在一定种类的材料间进行微转印操作。
通常,转印技术借助印章与元件之间粘附力的强弱调节实现元件在不同基底上的转印。首先需要转印媒介,能够将贴片电阻粘附起来,这是其中一次交互;另一次则是粘附在转印媒介上的贴片电阻与电路板的交互,这需要转印媒介能够将贴片电阻释放。元件、基底和印章制成材料间的性质会对调节粘附力的过程产生不同程度的影响,实现成功转印的关键在于能否通过合适的调节方式让粘附力符合流程需求。但是在这两种交互过程中,器件是无法进行大规模的处理的,因为这样就会对于电路板的使用带来影响,因此需要在电路板接受材料与转印媒介上寻求创新,让转印媒介(即图章)能够适配器件的材料性质,在尽可能减少操作难度的前提下进行转印流程。同时现有的转印技术都有其限定的适应范围,局限了器件和材料的使用性。
发明内容
为了解决上述问题,本发明旨在提供一种基于薄膜的转移印刷技术。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种基于薄膜的转移印刷技术,所需设备元件包括两个定位板组合成的定位台、载物台、待转印元件及电路板,技术步骤如下:
步骤1:薄膜两端与定位台固定,调整定位板间的距离将薄膜拉成平面;
步骤2:固定待转印元件于载物台上;
步骤3:调整定位板间的距离使薄膜与待转印元件接触并粘附;
步骤4:锡膏涂覆电路板焊盘,并将电路板置于载物台上;
步骤5:调整定位板间的距离控制薄膜使待转印元件与电路板的待转印位置进行接触,薄膜与待转印元件脱离,待转印元件被固定在电路板位置上;
步骤6:控制温度固化锡膏,完成转印。
所述薄膜是表面具有周期性排列的纳米微柱矩阵结构。
所述步骤1具体固定操作为:在薄膜两端加工出圆形孔洞并利用孔洞固定在定位台上。
所述步骤3中,调整定位板间的距离,缩短定位板使薄膜呈“U”型弯曲与待转印元件接触,所述纳米微柱与待转印元件接触表面的范德华力将待转印元件粘附到薄膜表面,粘附后逐步拉长定位板间的距离,薄膜恢复水平状态,使得待转印元件完全与薄膜表面贴合。
所述步骤4的具体操作是:首先确定电路板待贴片位置,在待贴片位置表面放置钢网,在钢网对应的每一个空洞处刷上锡膏,然后将钢板轻轻取下,完成锡膏涂覆。
所述锡膏需要保管在1-10摄氏度的环境下,且不能被阳光直射,在锡膏开封前,需要将锡膏的温度回升到室温,并且不能够通过其它设备使锡膏的温度瞬间上升,回温后在搅拌机中对锡膏进行1-3分钟的搅拌,搅拌后的锡膏才能用于涂覆;
所述钢网的空洞与电路板焊盘的位置要一一对应,在钢网上添加锡膏后,用刀具以45°的角度将锡膏在钢网上每一个空洞处都刷过一遍,确保电路板上的每个焊盘都刷上锡膏。
所述步骤5中,在待转印元件与电路板的待转印位置进行接触前,需要调整显微镜,使视野中出现清晰的待转印元件和待贴片位置,调整过程中具体的调整步骤为:
步骤51:首先调整定位台和载物台,使待转印元件处于待贴片位置的正上方1厘米左右处,完成对准;
步骤52:然后同时调整两个定位板,缩短定位板间的距离,让薄膜形成一个“U”型弯曲,让待转印元件与电路板的待转印位置进行接触,这样释放薄膜一定的表面张力,以减小薄膜对待转印元件的粘附力,薄膜对待转印元件的粘附力小于待转印元件与待贴片位置上锡膏的接触作用力,使得待转印元件脱离薄膜与电路板待转印位置贴合;
步骤53:最后调整两个定位板使薄膜恢复平面形状。
在整个转印过程中都需要在目镜观察下进行,保证待转印元件放置位置与预留位置对齐。
所述步骤6中,将转印完成的电路板放入回流焊机中,通过软件控制焊机温度,使锡膏完成固化,进一步固定转印元件在电路板上。
与现有技术相比,本发明具有以下优势:
1.通过基于薄膜的转移印刷技术贴片的电子元器件,可以正常地进行后续的工作,不影响其本身的工作性能。
2.整套基于薄膜的转移印刷技术流程较为简单,操作难度较低,便于推广应用,有望用于大规模生产制作。
3.该流程可应用于多种材料间的转印操作,能够用于多种微纳元件的制作工艺当中,拓展性较强。
4.薄膜的分子结构可以提供更大的范德华力用于元件的粘附,保证较高成功率的贴片流程,重复性很强,可以多次进行复现,每次转印的所需时间非常短,可以很大程度地提升工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中薄膜的结构俯视图;
图2为本发明中薄膜的结构正视图;
图3为本发明中薄膜钻孔结构示意图;
图4为本发明中薄膜安装在定位台上示意图;
图5为本发明中薄膜呈U型粘附待转印元件示意图;
图6为本发明中薄膜粘附完成待转印元件恢复水平状态并将电路板放置在载物台上的示意图;
图7为本发明中薄膜呈U型使待转印元件与电路板的待转印位置进行接触的示意图;
图8为本发明中薄膜与待转印元件脱离,待转印元件固定在电路板位置上,薄膜恢复水平状态的示意图;
图中,1-定位台;2-螺丝;3-薄膜;4-待转印元件;5-电路板;6-载物台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明,但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例,在不脱离本发明上述技术思想情况下,凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更,均包括在本发明的范围内。
参照图1或图2,基于薄膜转移印刷技术中的薄膜3是表面具有周期性排列的纳米微柱矩阵结构,且所述纳米微柱与器件接触表面的范德华力足以将待转印元件4粘附到薄膜3表面。
一种基于薄膜的转移印刷技术,该技术所需设备元件包括两个定位板组合成的定位台1、载物台6、待转印元件4及电路板5,主要步骤如下:
步骤1:参照图3,在薄膜3两端加工出与螺丝2大小相符的圆形孔洞,将螺丝2穿过孔洞进行固定,调整定位板间的距离将薄膜3拉成平面;
步骤2:参照图4,固定待转印元件4于载物台6上;
步骤3:参照图5,调整定位板间的距离,缩短定位板使薄膜3呈“U”型弯曲与待转印元件4接触,纳米微柱与待转印元件4接触表面的范德华力将待转印元件4粘附到薄膜3表面,粘附后逐步拉长定位板间的距离,薄膜3恢复水平状态,使得待转印元件4完全与薄膜3表面贴合;
步骤4:参照图6,锡膏涂覆电路板5焊盘,并将电路板5置于载物台6上,锡膏涂覆的过程为首先确定电路板5待贴片位置,在待贴片位置表面放置钢网,在钢网对应的每一个空洞处刷上锡膏,然后将钢板轻轻取下,完成锡膏涂覆,
所述锡膏需要保管在1-10摄氏度的环境下,且不能被阳光直射,在锡膏开封前,需要将锡膏的温度回升到室温,并且不能够通过其它设备使锡膏的温度瞬间上升,回温后在搅拌机中对锡膏进行1-3分钟的搅拌,搅拌后的锡膏才能用于涂覆,
所述钢网的空洞与电路板5焊盘的位置要一一对应,在钢网上添加锡膏后,用小刀以45°的角度将锡膏在钢网上每一个空洞处都刷过一遍,确保电路板5上的每个焊盘都刷上锡膏;
步骤5:参照图7或图8,调整定位板间的距离控制薄膜3使待转印元件4与电路板5的待转印位置进行接触,薄膜3与待转印元件4脱离,待转印元件4被固定在电路板5位置上,在待转印元件4与电路板5的待转印位置进行接触前,需要调整显微镜,使视野中出现清晰的待转印元件4和待贴片位置,后面的过程都需要在目镜观察下进行,保证待转印元件4放置位置与预留位置对齐,具体步骤为:
首先调节定位台1和载物台6,使待转印元件4处于待贴片位置的正上方1厘米左右处,完成对准;
然后同时调整两个定位板,缩短定位板间的距离,让薄膜3形成一个“U”型弯曲,让待转印元件4与电路板5的待转印位置进行接触,这样释放薄膜3一定的表面张力,以减小薄膜3对待转印元件4的粘附力,薄膜3对待转印元件4的粘附力小于待转印元件4与待贴片位置上锡膏的接触作用力,使得待转印元件4脱离薄膜3与电路板5待转印位置贴合;
最后调整两个定位板使薄膜3恢复平面形状。
步骤6:将转印完成的电路板5放入回流焊机中,通过软件控制焊机温度,使锡膏完成固化,进一步固定转印元件在电路板5上。
以上基于薄膜的转移印刷技术拓展了微转印技术的应用范围,为更多的器件、材料提供使用转印技术的可能性,简化其原先的制作工艺。
以上对本发明所提供的基于薄膜的转移印刷技术进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。
Claims (8)
1.一种基于薄膜的转移印刷技术,其特征在于:所需设备元件包括两个定位板组合成的定位台、载物台、待转印元件及电路板,技术步骤如下:
步骤1:薄膜两端与定位台固定,调整定位板间的距离将薄膜拉成平面;
步骤2:固定待转印元件于载物台上;
步骤3:调整定位板间的距离使薄膜与待转印元件接触并粘附;
步骤4:锡膏涂覆电路板焊盘,并将电路板置于载物台上;
步骤5:调整定位板间的距离控制薄膜使待转印元件与电路板的待转印位置进行接触,薄膜与待转印元件脱离,待转印元件被固定在电路板位置上;
步骤6:控制温度固化锡膏,完成转印;
所述步骤3中,调整定位板间的距离,缩短定位板使薄膜呈“U”型弯曲与待转印元件接触,薄膜的纳米微柱与待转印元件接触表面的范德华力将待转印元件粘附到薄膜表面,粘附后逐步拉长定位板间的距离,薄膜恢复水平状态,使得待转印元件完全与薄膜表面贴合;
所述步骤5调整过程中具体的调整步骤为:
步骤51:首先调整定位台和载物台,使待转印元件处于待贴片位置的正上方1厘米左右处,完成对准;
步骤52:然后同时调整两个定位板,缩短定位板间的距离,让薄膜形成一个“U”型弯曲,让待转印元件与电路板的待转印位置进行接触,这样释放薄膜一定的表面张力,以减小薄膜对待转印元件的粘附力,薄膜对待转印元件的粘附力小于待转印元件与待贴片位置上锡膏的接触作用力,使得待转印元件脱离薄膜与电路板待转印位置贴合;
步骤53:最后调整两个定位板使薄膜恢复平面形状。
2.根据权利要求1所述的基于薄膜的转移印刷技术,其特征在于:所述薄膜是表面具有周期性排列的纳米微柱矩阵结构。
3.根据权利要求1所述的基于薄膜的转移印刷技术,其特征在于:所述步骤1具体固定操作为:在薄膜两端加工出圆形孔洞并利用孔洞固定在定位台上。
4.根据权利要求1所述的基于薄膜的转移印刷技术,其特征在于:所述步骤4的具体操作是:首先确定电路板待贴片位置,在待贴片位置表面放置钢网,在钢网对应的每一个空洞处刷上锡膏,然后将钢板轻轻取下,完成锡膏涂覆。
5.根据权利要求4所述的基于薄膜的转移印刷技术,其特征在于:所述锡膏需要保管在1-10摄氏度的环境下,且不能被阳光直射,在锡膏开封前,需要将锡膏的温度回升到室温,并且不能够通过其它设备使锡膏的温度瞬间上升,回温后在搅拌机中对锡膏进行1-3分钟的搅拌,搅拌后的锡膏才能用于涂覆;
所述钢网的空洞与电路板焊盘的位置要一一对应,在钢网上添加锡膏后,用刀具以45°的角度将锡膏在钢网上每一个空洞处都刷过一遍,确保电路板上的每个焊盘都刷上锡膏。
6.根据权利要求1所述的基于薄膜的转移印刷技术,其特征在于:所述步骤5中,在待转印元件与电路板的待转印位置进行接触前,需要调整显微镜,使视野中出现清晰的待转印元件和待贴片位置。
7.根据权利要求1所述的基于薄膜的转移印刷技术,其特征在于:在整个转印过程中都需要在目镜观察下进行,保证待转印元件放置位置与预留位置对齐。
8.根据权利要求1所述的基于薄膜的转移印刷技术,其特征在于:所述步骤6中,将转印完成的电路板放入回流焊机中,通过软件控制焊机温度,使锡膏完成固化,进一步固定转印元件在电路板上。
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GR01 | Patent grant | ||
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