DE102022204962A1

DE102022204962A1 - Verfahren zur lokalisierten reparatur von graphen-beschichteten laminatstapeln und leiterplatten

Info

Publication number: DE102022204962A1
Application number: DE102022204962.4A
Authority: DE
Inventors: Elad Mentovich; Boaz Atias; Doron NAVEH; Adi LEVI; Eilam Zigi Ben Smolinsky
Original assignee: Bar Ilan University; Mellanox Technologies Ltd
Current assignee: Bar Ilan University; Mellanox Technologies Ltd
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2022-11-24
Also published as: US20220377907A1; WO2022243894A1

Abstract

Verfahren zum lokalisierten Lasern eines Laminatstapels und einer mit Graphen beschichteten Leiterplatte (PCB) werden offenbart. Eine Beispiel-Leiterplatte kann einen Laminatstapel nach der Laminierung enthalten, der außerdem einen Kern, eine Klebeschicht und mindestens eine Graphen-Metall-Struktur umfasst. Die oberste Graphenschicht der Graphen-Metall-Struktur kann vor dem Laminierungsprozess nie gewachsen sein oder nach der Laminierung entfernt worden sein, so dass ein Teil der obersten Graphenschicht fehlt. Der hier beschriebene lokalisierte Laserprozess kann die Graphenschicht des freiliegenden Teils der Metallschicht (zum ersten Mal) wachsen lassen oder wieder wachsen lassen, ohne nachteilige Auswirkungen auf den Rest des Laminatstapels oder der Leiterplatte und unter Förderung einer gleichmäßigen Graphenschicht auf der oberen Oberfläche. Ein Verfahren zum Aufwachsen von Graphen durch Anwendung einer Molekularschicht und einer selbstorganisierten Monoschicht (SAM) wird hier ebenfalls beschrieben.

Description

TECHNOLOGISCHER BEREICH
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich allgemein auf Verfahren zur lokalisierten Reparatur von mit Graphen beschichteten Laminatstapeln und Leiterplatten (PCBs). Insbesondere wenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lokalisierte Wärme unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre an, um defekte Stellen auf den Laminatstapeln oder Leiterplatten zu reparieren.
HINTERGRUND
Eine Leiterplatte dient der elektrischen Verbindung elektronischer Bauteile mit Hilfe von Leiterbahnen, die oft aus Metallblechen geätzt werden. Die Metallbleche werden häufig auf nichtleitende Materialien laminiert, die als „Kern“ der Leiterplatte bezeichnet werden können. Ein Metallblech kann zum Beispiel aus Kupfer oder Nickel bestehen. Mit der zunehmenden Nachfrage nach höherer Bandbreite steigt auch der Bedarf an höherer Frequenzleistung und Wärmemanagement von Leiterplatten. Durch die Handhabung oder den Gebrauch kann eine äußere Schicht eines Laminatstapels, der die Leiterplatte bildet, oder die resultierende Leiterplatte selbst in einigen Bereichen beschädigt werden, was sich negativ auf die Leistung der Leiterplatte auswirken und den Austausch des gesamten Laminatstapels oder der Leiterplatte nach herkömmlichen Methoden erforderlich machen kann.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert. Zur Veranschaulichung der Erfindung werden hier Aspekte und Ausführungsformen beschrieben, die in den Anwendungsbereich der Ansprüche fallen können oder auch nicht.
Daher wird hier ein verbessertes Verfahren zur Förderung des lokalisierten Wachstums von Graphen auf der Oberfläche eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte beschrieben. Die Reparatur kann durch die örtliche Anwendung von Wärme erfolgen, auch unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre, einschließlich der Anwendung von Wärme durch einen Laser, und kann in einigen Fällen die Schritte des Erhitzens und Abkühlens bei bestimmten Temperaturen und in bestimmten Abständen unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren zur lokalisierten Reparatur von mit Graphen beschichteten Laminatstapeln und Leiterplatten eine Vorrichtung umfassen, mit der jedes der nachstehend näher erläuterten Materialien aufgebracht und die hier beschriebenen Verfahren durchgeführt werden können. Eine Beispielsvorrichtung kann ein CVD-System mit kontinuierlicher Zufuhr umfassen, das in der Anmeldung mit dem Titel, CONTINUOUS-FEED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION SYSTEM , Ser. Nr. 17/305,203 beschrieben ist, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang aufgenommen wird. In einigen Ausführungsformen kann das CVD-System mit kontinuierlicher Beschickung einen Substratträger und zugehörige Mechanismen zum Bewegen des Laminatstapels und der Leiterplatte durch das CVD-System mit kontinuierlicher Beschickung umfassen, wie der Substratträger und die zugehörigen Mechanismen, die in der Anmeldung mit dem Titel CVD SYSTEM WITH SUBSTRATE CARRIER AND ASSOCIATED MECHANISMS FOR MOVING SUBSTRATE THERETHROUGH, Ser. 17/305,206 beschrieben ist, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang aufgenommen wird. In einigen Ausführungsformen kann das CVD-System mit kontinuierlicher Beschickung ferner Komponenten umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie eine gleichmäßige und laminare Strömung ermöglichen, wie die Komponenten, die in der Anmeldung mit dem Titel CVD SYSTEM WITH FLANGE ASSEMBLY FOR FACILITATING UNIFORM AND LAMINAR FLOW, Ser.-Nr. 17/305,209, beschrieben sind, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit in vollem Umfang in Bezug genommen wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren zur lokalisierten Reparatur von mit Graphen beschichteten Laminatstapeln und Leiterplatten das Verfahren zur Herstellung des mit Graphen beschichteten Laminatstapels und der Leiterplatte umfassen, wie das Verfahren und das Produkt, die in der Anmeldung mit dem Titel PROCESS FOR LAMINATING GRAPHENE-COATED PRINTED CIRCUIT BOARDS, Ser. No. 17/305,205, beschrieben sind, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang aufgenommen wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren zur lokalisierten Reparatur von mit Graphen beschichteten Laminatstapeln und Leiterplatten auch Materialien und Verfahren, die das Material hexagonales Bornitrid (h-BN) als alternative Beschichtung des Laminatstapels und der Leiterplatte einschließen, sowie Verfahren zum Dotieren und Entfernen von Strukturen innerhalb der Laminatstapel und Leiterplatten, wie die Materialien und Verfahren, die in der Anmeldung mit dem Titel PROCESS FOR LAMINTATING CONDUCTIVE-LUBRICANT COATED METALS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS, Ser. Nr. 17/305,223, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang einbezogen wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren zur lokalisierten Reparatur von mit Graphen beschichteten Laminatstapeln und Leiterplatten auch die Materialien und Verfahren zur Herstellung einer zweidimensionalen Zielstruktur (einschließlich der Graphenbeschichtung solcher zweidimensionalen Zielstrukturen), wie die Methoden und Produkte, die in der Anmeldung mit dem Titel PROCESS FOR APPLYING A TWO-DIMENSIONAL MATERIAL TO A TARGET SUBSTRATE POST-LAMINATION, Ser. Nr. 17/305,238, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Insbesondere bieten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur lokalisierten Reparatur einer Leiterplatte, die eine Graphen-Metall-Struktur enthält, bei der ein Teil des Graphens der Graphen-Metall-Struktur aufgrund von Verschleiß oder Defekt fehlt oder nie gewachsen ist. Die Verbesserungen, die durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt werden, umfassen ferner ein beschleunigtes Verfahren, bei dem entweder eine Graphenschicht auf einer freiliegenden Metallschicht einer Leiterplatte nachwächst oder (zum ersten Mal) eine Graphenschicht auf einer freiliegenden Metallschicht einer Leiterplatte wächst.
Die Einzelheiten einiger Ausführungsformen des in dieser Beschreibung beschriebenen Gegenstands sind in den beigefügten Figuren und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile des Gegenstands werden aus der Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen ersichtlich.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte (PCB) bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer geschichteten Struktur, wobei eine äußere Schicht eine Graphen-Metall-Struktur umfasst, und wobei die Graphen-Metall-Struktur eine Metallschicht und eine äußere Graphen-Schicht umfasst, die auf der Metallschicht angeordnet ist; Identifizieren einer Fehlerstelle in der äußeren Graphen-Schicht; Vorbereiten einer Oberfläche der äußeren Graphen-Schicht, wobei die Oberfläche der äußeren Graphen-Schicht mindestens die Fehlerstelle umfasst; Anwenden einer lokalisierten Wärme auf die Fehlerstelle, und wobei das Anwenden der lokalisierten Wärme das Wachstum von Graphen an der Fehlerstelle fördert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte die Ausführungsform umfassen, bei der die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Graphenschicht das Reinigen einer Oberfläche der Metallschicht an der Defektstelle vor der Anwendung von örtlicher Wärme umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte die Ausführungsform umfassen, bei der die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Graphenschicht das Aufbringen einer Verbindungsschicht auf Kohlenstoffbasis auf die Metallschicht an der Defektstelle umfasst.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Backen der Schichten umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Waschen des Laminatstapels umfassen, um einen Überschuss der kohlenstoffbasierten Verbindung zu reinigen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner die Ausführungsform umfassen, bei der die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Graphenschicht das Aufbringen von Vorläufermolekülen auf die Metallschicht an mindestens der Defektstelle umfasst. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Waschen der Schichten umfassen, um die Molekularschicht zu reinigen. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Backen der Schichten umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte die Ausführungsform umfassen, bei der die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Graphenschicht das Aufbringen einer Molekularschicht auf die Metallschicht an der Defektstelle umfasst.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Backen der Schichten umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Waschen des Laminatstapels umfassen, um einen Überschuss der Molekularschicht zu reinigen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner die Ausführungsform umfassen, bei der die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Graphenschicht das Aufbringen einer selbstorganisierten Monoschicht auf die Metallschicht an mindestens der Defektstelle umfasst. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Waschen der Schichten umfassen, um die selbstorganisierte Monoschicht zu reinigen. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Backen der Schichten umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte die Ausführungsform umfassen, bei der die Schichtstruktur mindestens einen Teil einer Leiterplatte (PCB) bildet und bei der die Metallschicht eine Leiterbahn der PCB umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte die Ausführungsform umfassen, bei der die geschichtete Struktur mindestens einen Teil eines Laminatstapels bildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte die Ausführungsform umfassen, bei der das Anwenden der lokalisierten Wärme das Anwenden der lokalisierten Wärme über einen Laser umfasst. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Bestimmen einer lokalisierten Temperatur zum Konfigurieren des Lasers umfassen, wobei die lokalisierte Temperatur durch eine Laserleistungsdichte und eine Laserscanrate bestimmt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte die Ausführungsform umfassen, bei der die Anwendung der lokalisierten Wärme das Pulsieren der lokalisierten Wärme umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte die Ausführungsform umfassen, bei der die Anwendung der lokalisierten Wärme die kontinuierliche Anwendung der lokalisierten Wärme umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte ferner das Kühlen des Laminatstapels an der Defektstelle durch pulsierende, lokalisierte Wärme umfassen.
Verfahren zum lokalisierten Lasern eines Laminatstapels und einer mit Graphen beschichteten Leiterplatte (PCB) werden offengelegt. Eine Beispiel-Leiterplatte kann einen Laminatstapel nach der Laminierung enthalten, der außerdem einen Kern, eine Klebeschicht und mindestens eine Graphen-Metall-Struktur umfasst. Die oberste Graphenschicht der Graphen-Metall-Struktur kann vor dem Laminierungsprozess nie gewachsen sein oder nach der Laminierung entfernt worden sein, so dass ein Teil der obersten Graphenschicht fehlt. Der hier beschriebene lokalisierte Laserprozess kann die Graphenschicht des freiliegenden Teils der Metallschicht (zum ersten Mal) wachsen lassen oder wieder wachsen lassen, ohne nachteilige Auswirkungen auf den Rest des Laminatstapels oder der Leiterplatte und unter Förderung einer gleichmäßigen Graphenschicht auf der oberen Oberfläche. Ein Verfahren zum Aufwachsen von Graphen durch Auftragen einer Molekularschicht und einer selbstorganisierten Monoschicht (SAM) wird hier ebenfalls beschrieben.
Jedes Merkmal eines Aspekts oder einer Ausführungsform kann auf andere Aspekte oder Ausführungsformen angewandt werden, und zwar in jeder geeigneten Kombination. Insbesondere kann jedes Merkmal eines Verfahrensaspekts oder einer Ausführungsform auf einen Geräteaspekt oder eine Ausführungsform angewandt werden und umgekehrt.
Figurenliste
Nach dieser allgemeinen Beschreibung der Offenbarung wird nun auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, die nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und in denen die Offenbarung dargestellt ist:

1 ist eine schematische Darstellung einer Wärmequelle, die lokalisierte Wärme zum Aufwachsen eines Teils einer Graphenschicht auf einem Laminatstapel oder einer Leiterplatte gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anwendet;
2A zeigt eine explodierte Seitenansicht eines Laminatstapels in Verbindung mit einer Leiterplatte, die mindestens eine Graphen-Metall-Struktur umfasst, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
2B zeigt eine explodierte Seitenansicht eines Laminatstapels in Verbindung mit einer Leiterplatte, die mehrere Graphen-Metall-Strukturen umfasst, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine explodierte Seitenansicht eines Laminatstapels gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt ein Beispiel einer Leiterplatte nach dem Laminierungsprozess, gedreht in einem 45-Grad-Winkel, in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Identifizierung eines Defekts in der äußeren Schicht eines Laminatstapels und zur Förderung des lokalisierten Wachstums von Graphen auf einem Laminatstapel gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Förderung des lokalisierten Wachstums von Graphen auf einem Laminatstapel, einschließlich der Anwendung eines Lasers auf den Laminatstapel, gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Identifizierung einer Fehlerstelle in der Außenschicht einer Leiterplatte und eines Verfahrens zur Förderung des lokalisierten Wachstums von Graphen auf einer Leiterplatte gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
8 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Förderung des lokalisierten Wachstums von Graphen auf einer Leiterplatte, einschließlich der Anwendung eines Lasers auf die Leiterplatte, gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, in denen einige, aber nicht alle, Ausführungsformen dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. Die Ausführungsformen können in der Tat viele verschiedene Formen annehmen und sollten nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt verstanden werden; vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung die geltenden rechtlichen Anforderungen erfüllt. Gleiche Referenznummern beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente. Die hier verwendeten Begriffe „exemplarisch“ und „Beispiel“ dienen nicht der qualitativen Bewertung, sondern lediglich der Veranschaulichung eines Beispiels. Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“, „innen“, „außen“, „innen“, „außen“ usw. werden in den nachstehenden Beispielen zu Erklärungszwecken verwendet, um die relative Position bestimmter Komponenten oder Teile von Komponenten zu beschreiben. Darüber hinaus bedeuten die Begriffe „im Wesentlichen“ und „annähernd“, wie es für einen Fachmann im Lichte der vorliegenden Offenbarung offensichtlich ist, dass das in Bezug genommene Element oder die zugehörige Beschreibung im Rahmen der geltenden technischen Toleranzen genau ist.
Unter einem Laminatstapel versteht man im Allgemeinen den Stapel von Materialien, die zur Herstellung einer Leiterplatte verwendet werden. Solche Materialien können zum Beispiel ein nichtleitendes Material (z. B. den Kern), eine Klebstoffschicht und ein leitendes Metall wie Kupfer umfassen. Der Laminatstapel kann dann laminiert (d.h. erhitzt und/oder unter Druck gesetzt) werden, um eine Verbindung zwischen den Materialien zu verfestigen und die Struktur der Leiterplatte zu schaffen. Die Metallschicht (z. B. Kupfer) kann geätzt werden, um die Leiterbahn der Leiterplatte zu erzeugen.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Laminatstapel beschrieben, der eine Graphen-Metall-Struktur und nicht nur eine Metallschicht (z. B. Kupfer) umfasst, die so konfiguriert ist, dass eine resultierende Leiterplatte, die aus dem Laminatstapel gebildet wird, eine verbesserte Hochfrequenzleistung und ein verbessertes Wärmemanagement aufweist. Die Graphen-Metall-Struktur ist auf oder um den Kern des Laminatstapels angeordnet. Eine Klebstoffschicht kann verwendet werden, um die Graphen-Metall-Struktur auf dem Kern des Laminatstapels in der Vorverarbeitungsphase der Leiterplatte zu befestigen. Durch das Hinzufügen einer Graphen-Metall-Struktur zu einem Laminatstapel, auf dem traditionell nur eine Metallstruktur platziert wird, erhält die resultierende Leiterplatte verbesserte Eigenschaften gegenüber einer herkömmlichen Leiterplatte. So verbessert die Einbeziehung von Graphen aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit das Wärmemanagement, fördert eine höhere elektrische Leitfähigkeit und ermöglicht eine höhere Elektronenbeweglichkeit, ohne dass eine größere Dicke der Leiterplatte in Kauf genommen werden muss (Graphen ist als Monoschicht und als mehrere Graphenlagen extrem dünn).
Die Graphenschicht der Leiterplatte oder des Laminatstapels kann eine defekte Stelle aufweisen, z. B. wo ein Teil der Graphenschicht beschädigt sein oder fehlen kann. Ein Teil der Graphenschicht kann auf der darunter liegenden Metallschicht der Graphen-Metall-Struktur an der Stelle des Defekts unter Verwendung der hier beschriebenen Verfahren nachgewachsen (oder zum ersten Mal gewachsen) sein. Zum Beispiel kann das Verfahren zum Aufwachsen des Graphens die Zugabe einer Verbindung auf Kohlenstoffbasis und/oder die Zugabe einer selbstorganisierten Monoschicht (SAM) umfassen, so dass das Graphen beim Erhitzen des Kupfersubstrats und der Beschichtung aus Kohlenstoffmaterialien (z. B. unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre) wachsen kann. In einigen Ausführungsformen kann eine selbstorganisierte Monoschicht auf das Metall aufgebracht werden, indem die Leiterplatte mit dem freiliegenden Metall in ein molekulares Material in Dampf- oder Flüssigkeitsform getaucht wird, die Leiterplatte oder der Laminatstapel gewaschen wird, die Leiterplatte oder der Laminatstapel gebrannt wird, um starke Kontakte zwischen der Kohlenstoffverbindung/der selbstorganisierten Schicht und der Metallschicht zu erzeugen, und/oder örtliche Wärme, z. B. mit Hilfe eines Lasers, zugeführt wird, wodurch Graphen entsteht.
Wie in 1 dargestellt, kann eine Wärmequelle (z. B. ein Laser) 101 verwendet werden, um der Oberfläche einer Leiterplatte und/oder eines Laminatstapels 105 unter einer Vakuum- oder kontrollierten Gasatmosphäre örtliche Wärme 103 zuzuführen. Insbesondere kann die örtlich begrenzte Wärme 103 nur einem bestimmten Teil der Oberfläche der Leiterplatte und/oder des Laminatstapels 105 Wärme zuführen, so dass nur dieser Teil erwärmt wird (z. B. ein Teil, in dem eine Metallschicht der Graphen-Metall-Struktur der Leiterplatte und/oder des Laminatstapels freiliegt und nicht mit einer Graphenschicht nach der Laminierung bedeckt ist). Um eine Graphenschicht an dieser spezifischen Stelle wachsen zu lassen (in 1 zur Erläuterung als Bereich 103 dargestellt), kann eine Verbindung 104 auf die Oberfläche der Leiterplatte und/oder des Laminatstapels aufgebracht werden, um das Wachstum der Graphenschicht auf der Oberfläche der Leiterplatte und/oder des Laminatstapels im Bereich des Defekts zu fördern. Die Verbindung, die weiter unten näher beschrieben wird, kann aus Materialien wie einer Verbindungsschicht (auf Kohlenstoffbasis) und/oder einer selbstorganisierten Monoschicht bestehen, die eine Kopfgruppe wie Thiolverbindungen und einen Schwanz auf Kohlenstoffbasis (z. B. kann der Schwanz auf Kohlenstoffbasis Methyl, Ethyl oder Pentyl umfassen) umfasst, um Graphen wachsen zu lassen. Außerdem kann eine Verbindungsschicht (auf Kohlenstoffbasis) in Form von Polymeren, wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Perylen oder amorphem Kohlenstoff, vorliegen.
In einigen Ausführungsformen kann das hier beschriebene Verfahren iterativ wiederholt werden, wenn die umgebenden Teile der Graphenschicht auf der Leiterplatte und/oder dem Laminatstapel mehrere Graphenschichten umfassen, bis die Graphenoberfläche über die gesamte Oberfläche der Leiterplatte eine einheitliche Dicke aufweist. In einigen Ausführungsformen können die mehreren Graphenschichten auf einer Laminierung oder einer Leiterplatte mindestens eine Benzolschicht zwischen jeder Schicht der selbstorganisierten Monoschicht aus Graphen umfassen.
Wie in den 2A-2B gezeigt, ist ein Kern 201 als nichtleitendes Material des Schichtstapels vorgesehen, der die Leiterplatte bilden wird. Die Klebstoffschicht(en) 202, 212 (252, 272 in 2B) des Laminatstapels kann/können direkt auf eine Oberfläche des Kerns 201 aufgebracht werden. Die Klebstoffschicht(en) 202, 212 kann (können) auf die untere oder obere Oberfläche des Kerns 201 oder auf beide Oberflächen innerhalb des Laminatstapels aufgebracht werden. So kann eine Graphen-Metall-Struktur 203, 204, 205 (253, 254, 255 von 2B) mit Hilfe der Klebstoffschicht 202 (252 von 2B) an der Oberseite des Kerns 201 (251 von 2B) angebracht werden. Eine erste untere Graphen-Metall-Struktur 213, 214, 215 (273, 274, 275 von 2B) kann an einer unteren Oberfläche des Kerns 201 (251 von 2B) unter Verwendung der Klebeschicht 212 (272 von 2B) befestigt werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Graphen-Metall-Struktur 203, 204, 205 der 2A nur eine Graphenschicht und eine Metallschicht umfassen, die an einer Oberfläche des Kerns angebracht ist (z. B. für eine untere/innere Graphenschicht 203, 204 oder für eine obere/äußere Graphenschicht 204, 205). Die Graphen-Metall-Struktur kann in den genannten Ausführungsformen eine Graphenschicht auf der unteren/inneren Oberfläche der Metallschicht (z. B. die Schichten 203 und 204 in 2A) umfassen, die an der oberen Oberfläche des Kerns 201 befestigt ist; eine Graphenschicht auf der oberen Oberfläche der Metallschicht (z. B. die Schichten 204 und 205 in 2A), eine Graphenschicht auf der oberen Oberfläche der Metallschicht (z.B. Schichten 204 und 205 in 2A), die an der oberen/äußeren Oberfläche des Kerns 201 befestigt ist; eine Graphenschicht auf der unteren/äußeren Oberfläche der Metallschicht (z.B. Schichten 214 und 215 in 2A), die an der unteren Oberfläche des Kerns 201 befestigt ist; eine Graphenschicht auf der oberen/inneren Oberfläche der Metallschicht (z.B. Schichten 213 und 214 in 2A), die an der unteren Oberfläche des Kerns befestigt ist; oder irgendeine Kombination davon.
In der in 2A dargestellten Ausführungsform kann die Graphen-Metall-Struktur eine Metallschicht mit einer Graphenschicht sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Metallschicht umfassen (z. B. unter Bildung einer Graphen-Metall-Graphen-Struktur), die an dem Kern 201 befestigt ist. Ein Beispiel für eine solche Ausführungsform ist in 2A zu sehen, die einen Kern 201, eine Klebstoffschicht 202 und eine Graphen-Metall-Graphen-Struktur umfasst, die über die Klebstoffschicht an der oberen Oberfläche des Kerns befestigt ist, wobei die Graphen-Metall-Graphen-Struktur eine untere/innere Oberfläche von Graphen 203 umfasst, die an einer Metallschicht 204 befestigt ist, und eine obere/äußere Oberfläche von Graphen 205, die an einer gegenüberliegenden Oberfläche der Metallschicht 204 befestigt ist.
In einigen Fällen und unter Bezugnahme auf 2B kann mehr als eine Graphen-Metall-Struktur 253, 254, 255; 256, 257, 258 an einer oberen Oberfläche des Kerns 251 unter Verwendung der Klebeschicht 252 befestigt werden, eine über der anderen. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen mehrere Graphen-Metall-Strukturen 273, 274, 275; 276, 277, 278 unter Verwendung der Klebstoffschicht 272 an einer unteren Oberfläche des Kerns 251 angebracht werden. In einigen Ausführungsformen kann der Laminatstapel von 2B nur eine Graphen-Metall-Struktur umfassen (z.B. die Strukturen 253, 254, 255; 256, 257, 258; oder 273, 274, 275; oder 276, 277, 278), kann zwei Graphen-Metall-Strukturen einer beliebigen Kombination der hier aufgeführten Graphen-Metall-Strukturen umfassen (z.B, die Graphen-Metall-Struktur 253-255 kann mit der Graphen-Metall-Struktur 256,257,258 gekoppelt sein; oder die Graphen-Metall-Struktur 273, 274, 275 kann mit der Graphen-Metall-Struktur 276, 277, 278 innerhalb des Laminatstapels gekoppelt sein; die Graphen-Metall-Struktur 253, 254, 255 kann mit der Graphen-Metall-Struktur 273, 274, 275 gekoppelt sein, und alle anderen Kombinationen der hier aufgeführten Graphen-Metall-Strukturen).
In einigen Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf 2B können die mehreren Graphen-Metall-Strukturen miteinander verbunden werden (z. B., die Graphen-Metall-Struktur 253, 254, 255 kann mit der Graphen-Metall-Struktur 256, 257, 258 verbunden sein, die Graphen-Metall-Struktur 273, 274, 275 kann mit der Graphen-Metall-Struktur 276, 277, 278 verbunden sein), so dass die verbundenen Graphen-Metall-Strukturen nach dem Verbinden nicht auseinanderbrechen (z.B., die Graphen-Metall-Struktur 253, 254, 255 wird sich nicht von der Graphen-Metall-Struktur 256, 257, 258 abspalten). Eine solche Bindung kann vor dem hier beschriebenen Laminierungsprozess abgeschlossen werden, so dass die gesamte Graphen-Metall-Struktur, die auf einer Oberfläche des Kerns platziert wird, die Schichten 253, 254, 255, 256, 257, 258 als eine Graphen-Metall-Graphen-Struktur umfassen kann. In einigen Ausführungsformen kann der Laminatstapel und damit die Leiterplatte mehr Schichten von Graphen-Metall-Strukturen als die in 2B gezeigten umfassen (z. B. können der Laminatstapel und die Leiterplatte drei Schichten von Graphen-Metall-Strukturen, vier Schichten von Graphen-Metall-Strukturen usw. umfassen).
In einigen Ausführungsformen kann das Bindungsverfahren eine Heißpresse verwenden, um die Graphenschichten zusammenzusintern. Das Heißpressen der Graphen-Metall-Strukturen kann ferner die Bereitstellung von Wärme in einem Bereich von 100 Grad Celsius bis 900 Grad Celsius, einschließlich aller Temperaturen innerhalb des hier beschriebenen Temperaturbereichs, eine lineare Presse in einem Bereich von 1,4 MPa bis 50 MPa (d. h. 14 bar bis 550 bar), einschließlich aller Drücke innerhalb des hier beschriebenen Druckbereichs, und die Bereitstellung einer Argon-Atmosphäre umfassen, die die Graphen-Metall-Strukturen während des gesamten Erhitzungs- und Druckprozesses für eine vorbestimmte Zeitspanne (z. B. 20 Minuten) umgibt.
In 3 ist ein Kern 301 als nichtleitendes Material des Laminatstapels der Leiterplatte dargestellt. Die Klebstoffschicht(en) 302, 312 des Laminatstapels kann/können direkt auf eine Oberfläche des Kerns aufgebracht werden. Die Klebstoffschicht(en) 302, 312 kann (können) auf die Unterseite (312) oder die Oberseite (302) des Kerns 301 oder sowohl auf die Unter- als auch auf die Oberseite des Kerns aufgebracht werden. Eine Graphen-Metall-Struktur 303-305 kann mit Hilfe der Klebeschicht 302 an der Oberseite des Kerns angebracht werden. Darüber hinaus kann eine zweite Graphen-Metall-Struktur an der unteren Oberfläche des Kerns 301 angebracht werden (z. B. kann die Graphen-Metall-Struktur 313, 314, 315 mit der Klebeschicht 312 angebracht werden).
Wie ein Fachmann angesichts der vorliegenden Offenbarung verstehen wird, kann die Graphenschicht in den hier beschriebenen Ausführungsformen eine Monoschicht aus Graphen (z. B. ein einzelnes Atom in der Dicke) oder eine Mehrfachschicht aus Graphen (z. B. mit mehreren übereinander gestapelten oder gewachsenen Monoschichten aus Graphen) umfassen.
Die in den 2 bis 3 (einschließlich der 2A bis 2B) dargestellten Laminatstapel können in einigen Fällen gemäß den Verfahren und Offenbarungen in der Anmeldung mit dem Titel „Process for Laminating Graphene-Coated Printed Circuit Boards“ (Verfahren zum Laminieren von mit Graphen beschichteten Leiterplatten) gebildet werden, deren Inhalt durch Bezugnahme in vollem Umfang aufgenommen wurde.
Sobald die Struktur des Laminatstapels vorhanden ist, wie oben im Zusammenhang mit 2A (zur Erläuterung) beschrieben, kann der Laminierungsprozess durchgeführt werden, um eine Leiterplatte herzustellen. Zum Beispiel können die Druckpads 207 und 217 (260 und 280 in 2B) Druck auf den Laminatstapel mit einer gleichmäßigen Rate oder mit variierenden Raten ausüben, um einen optimalen Druck auszuüben, ohne dass ein Bruch oder eine Trennung der Schichten des Laminatstapels entsteht. In einigen Ausführungsformen kann das Laminierungsverfahren ferner die Anwendung von Wärme unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre umfassen, um das Graphen auf der Metallschicht der Graphen-Metall-Struktur 203, 204, 205; 213, 214, 215 wachsen zu lassen, die mit dem Kern 201 über eine Klebeschicht 202, 212 verbunden ist, wie nachstehend ausführlicher beschrieben.
In 4 ist eine Leiterplatte (die als Ergebnis eines Laminierungsprozesses auf dem Laminatstapel gebildet wurde) dargestellt. Die Leiterplatte umfasst einen Kern 401; die untere/innere Graphenschicht 403 der Graphen-Metall-Struktur, die an der oberen Oberfläche des Kerns 401 befestigt ist; eine Metallschicht 404 der Graphen-Metall-Struktur; die obere/äußere Graphenschicht 405 der Graphen-Metall-Struktur, die an der gegenüberliegenden Oberfläche der Metallschicht 404 befestigt ist; und die obere/innere Graphenschicht 413, die an der unteren Oberfläche des Kerns 401 befestigt ist.
Nachdem das hier beschriebene Laminierungsverfahren zur Herstellung der in 4 dargestellten Leiterplatte verwendet wurde, kann die Graphen-Metall-Struktur der Leiterplatte geätzt werden, um eine Leiterbahn zu erzeugen. Das Ätzen der Leiterplatte kann das Plasmaätzen des Graphen der Graphen-Metall-Struktur(en) und das Ätzen der Metallschicht mit einem Metallätzmittel umfassen. (Im Vergleich dazu kann für eine Kupfer-Metall-Struktur ein Kupfer-Ätzmittel verwendet werden).
Die obere/äußere Graphenschicht 405 kann vor dem in 4 gezeigten Ätzprozess oder nach dem Ätzprozess von 4 entfernt werden. Beispielsweise kann die Graphenschicht 405 entfernt werden, wenn die Oberfläche der Graphenschicht 405 mit einer anderen Oberfläche in Kontakt kommt und Reibung entsteht (z. B. durch Kontakt mit einem Fingernagel, einem Handschuh, der Haut, einer anderen Metalloberfläche usw.). Ein solcher Kontakt kann, wenn er mit ausreichender Kraft erfolgt, um einen Teil der Graphenschicht 405 zu entfernen, zu einem Defekt der Graphen-Metall-Struktur führen. In einigen Fällen kann der Defekt vor dem Laminierungsprozess auftreten, so dass der Defekt in der Graphenschicht vor der Laminierung des Laminatstapels und der Bildung der Leiterplatte gefunden wird. In diesem Fall können die hier beschriebenen Verfahren zur Reparatur des Defekts/der Defekte am Laminatstapel durchgeführt werden. In anderen Fällen kann der Fehler jedoch auch nach der Laminierung der Leiterplatte auftreten (oder erkannt werden). In solchen Fällen kann der Defekt bzw. können die Defekte gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung repariert werden, indem das hier beschriebene Reparaturverfahren auf der Leiterplatte durchgeführt wird.
In einigen Ausführungsformen kann eine untere Metallschicht der Graphen-Metall-Struktur entfernt werden (z. B. kann die Metallschicht 314, die auch eine untere Oberfläche von Graphen 315 umfassen kann, wie in 3 dargestellt, entfernt werden), so dass nur die innere/obere Graphenschicht 313 zur Isolierung des Kerns übrig bleibt. In einigen Ausführungsformen und wie hierin erörtert, kann die Graphenschicht - einschließlich der inneren/oberen Graphenschicht 313 - aus mehreren Graphenschichten bestehen, um den Kern besser zu isolieren. Ebenso kann das Graphen 303, 305 den Kern 301 isolieren, wie hier in Bezug auf die untere Graphen-Metall-Struktur 313-315 beschrieben. Ebenso kann jede hier beschriebene Graphenschicht mehrere Graphenschichten umfassen (z. B. kann die Graphenschicht eine ein-Atom-Dicke von Graphen oder eine mehr-Atom-Dicke vom Graphen umfassen), wie ein Fachmann weiß.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispielverfahren 500 zur Reparatur eines Defekts durch Förderung des Wachstums von Graphen an der Defektstelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammen durch verschiedene Mittel implementiert werden können. In einigen Ausführungsbeispielen können bestimmte der hierin beschriebenen Vorgänge wie unten beschrieben modifiziert oder erweitert werden. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen auch zusätzliche optionale Operationen enthalten sein. Es ist zu beachten, dass jede der hier beschriebenen Modifikationen, optionalen Ergänzungen oder Erweiterungen mit den hier beschriebenen Vorgängen entweder allein oder in Kombination mit anderen der hier beschriebenen Merkmale enthalten sein kann. Die in 5 dargestellten Vorgänge können beispielsweise von einem Beispielgerät (wie dem CVD-System, auf das hier Bezug genommen wird) durchgeführt werden, um jedes Material oder jede Schicht, die im lokalisierten Laserverfahren verwendet wird, auf die Leiterplatte oder den Laminatstapel aufzubringen, um eine oder mehrere Graphenschichten zu erzeugen.
Das Verfahren (z. B. Verfahren 500) kann die Schritte des Bereitstellens eines Laminatstapels umfassen, der außerdem mindestens Folgendes enthält: einen Kern, eine oder mehrere Klebeschichten und eine oder mehrere Graphen-Metall-Strukturen.
Das Verfahren wird fortgesetzt, indem in Schritt 502 eine Fehlerstelle in der äußeren Schicht des Laminatstapels identifiziert wird, wobei die äußere Schicht des Laminatstapels eine obere/äußere Schicht aus Graphen in einigen oder den meisten Abschnitten der Oberfläche des Laminatstapels umfassen kann, wo das Graphen auf einer darunter liegenden Metallschicht angebracht oder gewachsen ist. Ein Teil der oberen/äußeren Schicht des Laminatstapels kann Bereiche umfassen, in denen die Metallschicht der Graphen-Metall-Struktur durchscheint, so dass ein Teil oder der größte Teil der oberen/äußeren Graphenschicht abgetragen wurde oder vor dem Laminierungsprozess nie gewachsen ist, wodurch die Fehlerstelle entsteht. Die defekte Stelle, an der das Graphen fehlt, kann somit von einem Bediener visuell durch Raman-Spektroskopie oder Elektronenmikroskopie identifiziert werden.
Das Verfahren wird fortgesetzt, indem eine Oberfläche der äußeren Schicht des Laminatstapels (z. B. die äußere Graphenschicht/Außenschicht, die die Fehlerstelle umfasst) vorbereitet wird, wobei die Oberfläche mindestens die Fehlerstelle in Schritt 503 umfasst. Die Oberfläche kann die Defektstelle des Laminatstapels und Teile umfassen, die nicht als Defekt erkannt werden (z. B. Teile der Oberfläche, die die korrekte Graphenschicht umfassen, einschließlich Monoschichten von Graphen oder Multilagen von Graphen). Die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Schicht des Laminatstapels kann die Vorbereitung für zwei Graphen-Wachstumsverfahren umfassen, einschließlich des Verfahrens des Aufbringens einer Verbindungsschicht auf Kohlenstoffbasis (d. h. einer Molekularschicht) auf die Oberfläche der äußeren Schicht oder des Verfahrens einer selbstorganisierten Monoschicht. Beide Verfahren werden im Folgenden näher beschrieben.
Ausführungsformen des Verfahrens 500 können ferner das Aufbringen einer Verbindungsschicht auf Kohlenstoffbasis auf die oberste Schicht (z. B. die Oberfläche) des Laminatstapels an der Stelle des Defekts (einschließlich der oberen/äußeren Graphenschicht, die auf dem Laminatstapel verblieben ist, sich aber in der Nähe der Defektstelle befindet) in Schritt 503 umfassen. Eine solche Molekularschicht kann als kohlenstoffbasiertes Vorläufermaterial fungieren, um das Wachstum von Graphen auf der nackten Oberfläche der Metallschicht des Laminatstapels zu ermöglichen. Nachdem sich die Molekularschicht an der Metallschicht (z. B. der Oberfläche eines Kupfersubstrats) festgesetzt hat, kann ein Laser auf den Schichtstapel aufgebracht werden, um das Graphen zu wachsen (wie nachstehend in Bezug auf 6 näher beschrieben). In einigen Ausführungsformen kann der Laminatstapel, nachdem der Laser zum Aufwachsen des Graphens auf den Laminatstapel angewendet wurde, gewaschen werden, so dass jegliches ungebundene Molekularschichtmaterial von der Oberfläche des Laminatstapels abgewaschen werden kann.
In einigen Ausführungsformen kann der Laminatstapel, nachdem sich die Molekularschicht mit der Metallschicht des Laminatstapels verbunden hat und bevor der Laser auf den Laminatstapel aufgebracht wird, gebacken werden, um eine stärkere Verbindung zwischen der Molekularschicht und der Oberfläche des Laminatstapels herzustellen.
Darüber hinaus können Ausführungsformen der selbstorganisierten Monoschicht für das Graphenwachstum auch das Aufbringen einer Kopfgruppe, wie einer Disulfid-, Amin-, Essig-(COOH), Trichlorsilan-, Silan-, Siloxan-, Sulfonat-, Sulfon-, Phosphon-, Phosphor-, Nitrat- oder Thiolgruppe, an der Stelle des Defekts umfassen, um als Selbstorganisationsschicht für das Wachstum einer Graphenschicht auf der Metallschicht der Graphen-Metall-Struktur des Laminatstapels zu wirken. Das Verfahren zur Erzeugung einer selbstorganisierenden Monoschicht kann das Aufbringen einer Kopfgruppe auf eine freiliegende Metalloberfläche des Laminatstapels (z. B. eine Disulfid-, Amin-, Essig- (COOH), Trichlorsilan-, Silan-, Siloxan-, Sulfonat-, Sulfon-, Phosphon-, Phosphorsäure-, Nitrat-, Thiolgruppe oder eine andere Kopfgruppe) und das Wachsenlassen der Graphenschicht durch Laserannealing (z. B. durch Anwendung eines Lasers) umfassen. Die Kopfgruppe bildet eine selbstorganisierende Monoschicht auf der Oberfläche der Metallschicht, wobei die Graphenschicht nur an den Stellen wächst, an denen sich die Kopfgruppe mit der Metallschicht verbunden hat. Nachdem sich die Kopfgruppe an der Metallschicht (z. B. der Oberfläche eines Kupfersubstrats) festgesetzt hat, kann der Laminatstapel gewaschen werden, so dass jede nicht festgesetzte selbstorganisierte Monoschicht von der Oberfläche des Laminatstapels abgewaschen werden kann.
Nach dem Waschen der überschüssigen Moleküle und organischen Rückstände (z. B. überschüssige Molekularschicht und selbstorganisierte Monoschicht) von der Oberfläche des Laminatstapels kann der Laminatstapel bei bestimmten Temperaturen gebacken werden, um eine starke Bindung zwischen der Molekularschicht und dem freiliegenden Teil der Metallschicht zu erzeugen, um eine starke Bindung zwischen der Kopfgruppe und dem freiliegenden Teil der Metallschicht zu erzeugen. Durch dieses Verfahren wird die Molekularschicht und/oder die selbstorganisierte Monoschicht während des Erhitzungsprozesses, der für das Wachstum des lokalisierten Teils der Graphenschicht verwendet wird, nicht verdampfen. Stattdessen wird durch das Einbrennen der molekularen Schicht und/oder der selbstorganisierten Monoschicht auf der Metallschicht eine starke Bindung zwischen der molekularen Schicht/selbstorganisierten Monoschicht und dem Metall geschaffen, so dass die Materialien nicht auf den freiliegenden Teilen der Metallschicht verdampfen.
Das Verfahren kann mit der Anwendung von Wärme unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre an der Fehlerstelle bei Verfahren 600 fortgesetzt werden (6). Der Schritt des Anwendens von Wärme (z. B. durch einen Laser) auf den Laminatstapel an der Fehlerstelle kann das Anwenden eines Lasers auf den Laminatstapel beinhalten, so dass nur ein kleiner Teil der oberen Schicht des Laminatstapels erhitzt wird (Schritt 601). Der kleine, durch den Laser erwärmte Teil kann weniger als oder bis zu 100 % der gesamten Oberfläche der oberen Schicht des Laminatstapels umfassen (d. h. jeder Teil der oberen Schicht der Leiterplatte zwischen dem Oberflächenanteil von 0 % bis 100 %), so dass die gesamte obere Schicht des Laminatstapels nicht erwärmt wird oder so, dass der gesamte obere Teil erwärmt wird. In einigen Ausführungsformen kann die Anwendung von Wärme unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre auf die oberste Schicht des Laminatstapels andere Heizmethoden umfassen, wie z. B. das Einbringen des Laminatstapels in eine allgemeine Heizkammer und andere verfügbare Methoden.
In einigen Ausführungsformen kann ein Laser verwendet werden, um die Oberfläche des Laminatstapels unter einer Vakuum- oder kontrollierten Gasatmosphäre lokal zu erhitzen. Durch den Einsatz eines Lasers kann die auf die Oberfläche des Laminatstapels aufgebrachte Wärme besser kontrolliert werden, so dass nur kleine Teile der Oberfläche des Laminatstapels erhitzt werden. Darüber hinaus kann die Wärme des Lasers gepulst werden, so dass die zugeführte Wärme keine anderen, unbeabsichtigten Teile des Laminatstapels (z. B. die Materialien des Laminatstapels) überhitzt.
In einigen Ausführungsformen kann der Laser ein Faserlaser, ein Festkörperlaser oder ein solcher Laser mit Wellenlängen von etwa 1550 nm, 1664 nm, 532 nm, 266 nm oder 355 nm sein. In einigen Ausführungsformen kann der Laser ein Carbon-Fit-Laser sein, der Wellenlängen im Bereich von 9,5 bis 11,5 Mikrometern aufweist. In einigen Ausführungsformen können je nach der verwendeten Schicht aus Kohlenstoffverbindungen verschiedene Arten von Lasern - einschließlich verschiedener Wellenlängen - im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung verwendet werden.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren 600 zur lokalisierten Reparatur der Oberfläche des Laminatstapels gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammen mit verschiedenen Mitteln implementiert werden können. In einigen Ausführungsbeispielen können bestimmte der hierin beschriebenen Vorgänge wie unten beschrieben modifiziert oder erweitert werden. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen auch zusätzliche optionale Operationen enthalten sein. Es ist zu beachten, dass jede der hier beschriebenen Änderungen, optionalen Ergänzungen oder Erweiterungen mit den hier beschriebenen Vorgängen entweder allein oder in Kombination mit anderen der hier beschriebenen Merkmale enthalten sein kann. Die in 6 dargestellten Vorgänge können beispielsweise von einem Beispielgerät (wie dem CVD-System, auf das hier Bezug genommen wird) durchgeführt werden, um iterativ jedes Material (z. B. die eine oder mehrere molekulare(n) Schicht(en) und/oder selbstorganisierte(n) Monoschicht(en) nach jedem Wachstumsprozess), das im lokalisierten Reparaturprozess verwendet wird, auf die Leiterplatte oder den Laminatstapel aufzubringen, um eine oder mehrere Graphenschichten zu wachsen.
Das Verfahren (z. B. Verfahren 600) kann die Schritte des Anwendens eines Lasers auf einen Laminatstapel, wobei der Laminatstapel eine Graphen-Metall-Struktur umfasst, in Schritt 601 und eine Molekularschicht und/oder selbstorganisierte Monoschicht, die auf der freiliegenden Metallschicht des Laminatstapels angeordnet ist, umfassen. Durch Anwenden des Lasers auf die molekulare Schicht und/oder die selbstorganisierte Monoschicht, die auf der freiliegenden Metallschicht des Laminatstapels angeordnet ist, kann das Graphen (z.B. zum ersten Mal oder erneut auf dem Laminatstapel ) in denjenigen Bereichen wachsen, in denen die molekulare Schicht und/oder die selbstorganisierte Monoschicht die Oberfläche der Metallschicht bedecken.
Nach dem Waschen der überschüssigen Moleküle und organischen Rückstände (z. B. überschüssige Molekularschicht und selbstorganisierte Monoschicht) von der Oberfläche des Schichtstapels kann der Schichtstapel bei bestimmten hohen Temperaturen gebacken werden, um eine feste Verbindung zwischen der selbstorganisierten Monoschicht und dem freiliegenden Teil der Metallschicht herzustellen. Diese Temperaturen können eine beliebige Temperatur im Bereich von 25 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius umfassen.
Das Verfahren (z. B. Verfahren 600) kann die Anwendung von Wärme unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre (wie die Vakuum- oder kontrollierten Gasatmosphären, die in den durch Verweis einbezogenen CVD-Systemanwendungen beschrieben sind), insbesondere von lokalisierte Wärme, auf einen Teil der oberen Oberfläche des Laminatstapels umfassen. Beispielsweise kann ein Laser verwendet werden, um in Schritt 601 örtlich begrenzte Wärme auf einen freiliegenden Teil der Metallschicht (einschließlich einer Molekularschicht und/oder einer selbstorganisierten Monoschicht) der Graphen-Metall-Struktur des Schichtstapels aufzubringen.
Das Verfahren kann ferner das Pulsen des hier beschriebenen Lasers umfassen (z. B. das Pulsen der Abtastrate des Lasers und der Laserleistung), um sicherzustellen, dass die Temperatur an der Fehlerstelle oder an anderer Stelle auf dem Substrat eine bestimmte Temperatur und Abtastrate nicht überschreitet, so dass die lokalisierte Temperatur des Laminatstapels nicht den Schmelzpunkt erreicht. In einigen Ausführungsformen kann der Laser kontinuierlich betrieben werden, wobei zwischen den einzelnen Einschaltperioden des Lasers längere Verweilzeiten liegen. Die Einschaltdauer des Lasers (und die Verweilzeit) kann je nach Art der im Laminatstapel verwendeten Materialien und deren individuellen Schmelzpunkten gesteuert werden.
Das Verfahren kann ferner das Aufwachsen eines Teils von Graphen auf der oberen Oberfläche des Schichtstapels durch die Verwendung bestimmter Verbindungen (z. B. einer Molekularschicht und/oder einer selbstorganisierten Monoschicht) und einen Einbrennprozess umfassen, um die eine oder mehrere Verbindungen mit der Oberfläche der freiliegenden Metallschicht zu verbinden (Schritt 602).
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispielverfahren 700 zur Reparatur eines Defekts durch Förderung des Wachstums von Graphen an der Defektstelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammen durch verschiedene Mittel implementiert werden können. In einigen Ausführungsbeispielen können bestimmte der hierin beschriebenen Vorgänge wie unten beschrieben modifiziert oder erweitert werden. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen auch zusätzliche optionale Operationen enthalten sein. Es ist zu beachten, dass jede der hier beschriebenen Modifikationen, optionalen Ergänzungen oder Erweiterungen mit den hier beschriebenen Vorgängen entweder allein oder in Kombination mit anderen der hier beschriebenen Merkmale enthalten sein kann. Die in 7 dargestellten Vorgänge können beispielsweise von einem Beispielgerät (wie dem CVD-System, auf das hier Bezug genommen wird) durchgeführt werden, um jedes Material oder jede Schicht, die im lokalisierten Laserverfahren verwendet wird, auf die Leiterplatte oder den Laminatstapel aufzubringen, um eine oder mehrere Graphenschichten zu erzeugen.
Das Verfahren (z. B. Verfahren 700) kann die Schritte des Bereitstellens einer Leiterplatte umfassen, die außerdem mindestens Folgendes enthält: einen Kern, eine oder mehrere Klebeschichten und eine oder mehrere Graphen-Metall-Strukturen.
Das Verfahren fährt fort mit der Identifizierung einer Fehlerstelle in der äußeren Schicht der Leiterplatte (wobei die Leiterplatte aus den Schichten des Laminatstapels besteht, nachdem die Schichten die Laminierung durchlaufen haben) in Schritt 702, wobei die äußere Schicht der Leiterplatte eine obere/äußere Schicht aus Graphen in einigen oder den meisten Abschnitten der Oberfläche der Leiterplatte umfassen kann, wo das Graphen auf einer darunter liegenden Metallschicht angebracht oder aufgewachsen ist. Ein Teil der oberen/äußeren Schicht der Leiterplatte kann Bereiche umfassen, in denen die Metallschicht der Graphen-Metall-Struktur durchscheint, so dass ein Teil oder der größte Teil der oberen/äußeren Graphenschicht abgetragen wurde oder vor dem Laminierungsprozess nicht gewachsen ist, wodurch die Fehlerstelle entsteht. Die defekte Stelle, an der das Graphen fehlt, kann somit von einem Bediener visuell durch Raman-Spektroskopie oder Elektronenmikroskopie identifiziert werden.
Das Verfahren wird fortgesetzt, indem eine Oberfläche der äußeren Schicht der Leiterplatte (z. B. die äußere Graphenschicht/Außenschicht, die die Fehlerstelle umfasst) vorbereitet wird, wobei die Oberfläche zumindest die Fehlerstelle in Schritt 703 umfasst. Die Oberfläche kann die Defektstelle der Leiterplatte und Teile umfassen, die nicht als Defekt erkannt werden (z. B. Teile der Oberfläche, die die richtige Graphenschicht umfassen, einschließlich einlagiger Graphenschichten oder mehrlagiger Graphenschichten). Die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Schicht der Leiterplatte kann die Vorbereitung für zwei Graphen-Wachstumsverfahren umfassen, einschließlich des Verfahrens des Aufbringens einer Schicht aus einer Kohlenstoffverbindung (d. h. einer Molekularschicht) auf die Oberfläche der äußeren Schicht oder des Verfahrens einer selbstorganisierten Monoschicht. Beide Verfahren werden im Folgenden näher beschrieben.
Ausführungsformen des Verfahrens 700 können ferner das Aufbringen einer Verbindungsschicht auf Kohlenstoffbasis auf die oberste Schicht der Leiterplatte an der Stelle des Defekts (einschließlich der oberen/äußeren Graphenschicht, die auf der Leiterplatte verblieben ist, sich aber in der Nähe der Defektstelle befindet) in Schritt 703 umfassen. Eine solche Molekularschicht kann als kohlenstoffbasiertes Vorläufermaterial dienen, um das Wachstum von Graphen auf der nackten Oberfläche der Metallschicht der Leiterplatte zu ermöglichen. Nachdem sich die kohlenstoffbasierte Verbindungsschicht auf der Metallschicht (z. B. der Oberfläche eines Kupfersubstrats) festgesetzt hat, kann ein Laser auf die Leiterplatte aufgebracht werden, um das Graphen zu wachsen (wie unten in Bezug auf 7 näher beschrieben). In einigen Ausführungsformen kann die Leiterplatte, nachdem der Laser zum Aufwachsen des Graphens auf die Leiterplatte aufgebracht wurde, gewaschen werden, so dass jegliches ungebundene Molekularschichtmaterial von der Oberfläche der Leiterplatte abgewaschen werden kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Leiterplatte, nachdem sich die Molekularschicht mit der Metallschicht der Leiterplatte verbunden hat und bevor der Laser auf die Leiterplatte aufgebracht wird, eingebrannt werden, um eine stärkere Verbindung zwischen der Molekularschicht und der Oberfläche der Leiterplatte herzustellen.
Zusätzlich können Ausführungsformen des Verfahrens 700 eine selbstorganisierte Monoschicht aus Graphen umfassen, die ferner das Aufbringen von Disulfiden, Amingruppen, Essiggruppen (COOH), Trichlorsilan, Silan, Siloxan, Sulfonat, Sulfonsäure, Phosphonsäure, Phosphorsäure, Nitrat, Thiolgruppen oder anderen Kopfgruppen an der Stelle des Defekts einschließt, um als Selbstorganisationsschicht für eine Graphenschicht auf der Metallschicht der Graphen-Metall-Struktur der Leiterplatte zu wirken. Das Verfahren zur Erzeugung einer selbstorganisierten Monoschicht aus Graphen auf der Oberfläche der Metallschicht kann das Aufbringen einer Kopfgruppe auf eine freiliegende Metalloberfläche der Leiterplatte (z. B. eine Disulfid-, Amin-, Essig- (COOH), Trichlorsilan-, Silan-, Siloxan-, Sulfonat-, Sulfon-, Phosphon-, Phosphorsäure-, Nitrat-, Thiolgruppe oder eine andere Kopfgruppe) und das Wachsenlassen der Graphenschicht durch Laserannealing (z. B. durch Anwendung eines Lasers) umfassen. Die Kopfgruppe bildet eine selbstorganisierte Monoschicht auf der Oberfläche der Metallschicht, wobei die Graphenschicht nur an den Stellen wächst, an denen sich die Kopfgruppe mit der Metallschicht verbunden hat. Nachdem sich die Kopfgruppe an der Metallschicht (z. B. der Oberfläche des Kupfersubstrats) festgesetzt hat, kann die Leiterplatte gewaschen werden, so dass jede nicht festgesetzte selbstorganisierte Monoschicht von der Oberfläche der Leiterplatte abgewaschen werden kann.
Nach dem Waschen der überschüssigen Moleküle und organischen Rückstände (z. B. überschüssige Molekularschicht und selbstorganisierte Monoschicht) von der Oberfläche der Leiterplatte kann die Leiterplatte bei bestimmten hohen Temperaturen gebacken werden, um eine starke Bindung zwischen der Molekularschicht und dem freiliegenden Teil der Metallschicht oder eine starke Bindung zwischen der Kopfgruppe und dem freiliegenden Teil der Metallschicht herzustellen. Diese hohen Temperaturen können eine beliebige Temperatur im Bereich von 25 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius umfassen. Durch dieses Verfahren wird die Molekularschicht, die selbstorganisierte Monoschicht, während des Erhitzungsprozesses, der zum Wachstum des lokalisierten Teils der Graphenschicht verwendet wird, nicht verdampfen. Stattdessen wird durch das Einbrennen der molekularen Schicht und/oder der selbstorganisierten Monoschicht auf der Metallschicht eine starke Bindung zwischen der molekularen Schicht und/oder der Kopfgruppe und der Metallschicht geschaffen, um ein Verdampfen der molekularen Schicht und/oder der funktionellen Gruppe zu verhindern, so dass die Materialien nicht auf den freiliegenden Teilen der Metallschicht verdampfen.
Das Verfahren kann mit der Anwendung von Wärme unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre an der Fehlerstelle in Schritt 800 (8) fortgesetzt werden. Der Schritt der Wärmeanwendung auf die Leiterplatte unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre an der Fehlerstelle kann die Anwendung eines Lasers auf die Leiterplatte beinhalten, so dass nur ein kleiner Teil der oberen Schicht des Leiterplattenstapels in Schritt 801 erhitzt wird. Der kleine, durch den Laser erwärmte Teil kann weniger als oder bis zu 100% der gesamten Oberfläche der obersten Schicht der Leiterplatte umfassen (d.h. jeder Teil der obersten Schicht der Leiterplatte zwischen dem Oberflächenanteil von 0% bis 100%), so dass die gesamte oberste Schicht der Leiterplatte nicht erwärmt wird oder so, dass der gesamte obere Teil erwärmt wird. In einigen Ausführungsformen kann die Erwärmung der obersten Schicht der Leiterplatte auch andere Erwärmungsmethoden umfassen, z. B. indem die Leiterplatte in eine allgemeine Heizkammer gelegt wird, oder andere verfügbare Methoden.
In einigen Ausführungsformen kann ein Laser verwendet werden, um die lokalisierte Wärme unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre auf die Oberfläche der Leiterplatte aufzubringen. Durch den Einsatz eines Lasers kann die auf die Leiterplattenoberfläche aufgebrachte Wärme besser kontrolliert werden, so dass nur kleine Teile der Leiterplattenoberfläche erwärmt werden. Darüber hinaus kann die Wärme des Lasers gepulst werden, so dass die zugeführte Wärme keine anderen, unbeabsichtigten Teile der Leiterplatte (z. B. Materialien des Laminatstapels) überhitzt.
In einigen Ausführungsformen kann der Laser ein Faserlaser, ein Festkörperlaser oder ein solcher Laser mit Wellenlängen von etwa 1550 nm, 1664 nm, 532 nm, 266 nm oder 355 nm sein. In einigen Ausführungsformen kann der Laser ein Carbon-Fit-Laser sein, der Wellenlängen im Bereich von 9,5 bis 11,5 Mikrometern aufweist. In einigen Ausführungsformen können je nach der verwendeten Schicht aus Kohlenstoffverbindungen verschiedene Arten von Lasern - einschließlich verschiedener Wellenlängen - im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung verwendet werden.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren 800 zur lokalisierten Reparatur der Oberfläche der Leiterplatte gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammen mit verschiedenen Mitteln implementiert werden können. In einigen Ausführungsbeispielen können bestimmte der hierin beschriebenen Vorgänge wie unten beschrieben modifiziert oder erweitert werden. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen auch zusätzliche optionale Operationen enthalten sein. Es ist zu beachten, dass jede der hier beschriebenen Änderungen, optionalen Ergänzungen oder Erweiterungen mit den hier beschriebenen Vorgängen entweder allein oder in Kombination mit anderen der hier beschriebenen Merkmale enthalten sein kann. Die in 6 dargestellten Vorgänge können beispielsweise von einem Beispielgerät (wie dem CVD-System, auf das hier Bezug genommen wird) durchgeführt werden, um iterativ jedes Material (z. B. die eine oder mehrere molekulare(n) Schicht(en) und/oder selbstorganisierte(n) Monoschicht(en) nach jedem Wachstumsprozess), das im lokalisierten Reparaturprozess verwendet wird, auf die Leiterplatte oder den Laminatstapel aufzubringen, um eine oder mehrere Graphenschichten zu wachsen.
Das Verfahren (z. B. Verfahren 800) kann die Schritte des Anwendens eines Lasers auf eine Leiterplatte umfassen, wobei die Leiterplatte in Schritt 801 eine Graphen-Metall-Struktur und eine Molekularschicht und/oder eine funktionelle Gruppe/selbstorganisierte Monoschicht umfasst, die auf der freiliegenden Metallschicht der Leiterplatte angeordnet ist.
Nach dem Waschen überschüssiger Moleküle und organischer Rückstände kann die Leiterplatte bei bestimmten hohen Temperaturen gebacken werden, um eine starke Verbindung zwischen der selbstorganisierten Monoschicht und dem freiliegenden Teil der Metallschicht herzustellen. Diese hohen Temperaturen können eine beliebige Temperatur im Bereich von 25 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius umfassen.
Das Verfahren (z. B. Verfahren 800) kann die Anwendung von Wärme unter Vakuum oder kontrollierter Gasatmosphäre (wie die Vakuum- oder kontrollierte Gasatmosphäre, die in den durch Verweis einbezogenen CVD-Systemanwendungen beschrieben ist), insbesondere von örtlich begrenzter Wärme, auf einen Teil der oberen Oberfläche der Leiterplatte umfassen. Beispielsweise kann ein Laser verwendet werden, um in Schritt 801 örtlich begrenzte Wärme auf einen freiliegenden Teil der Metallschicht (einschließlich einer Molekularschicht oder einer selbstorganisierten Monoschicht) der Graphen-Metall-Struktur der Leiterplatte aufzubringen.
Das Verfahren kann ferner das Pulsen des hier beschriebenen Lasers umfassen (z. B. das Pulsen der Abtastrate des Lasers und der Laserleistung), um sicherzustellen, dass die Temperatur an der Fehlerstelle oder an anderer Stelle auf dem Substrat eine bestimmte Temperatur und Abtastrate nicht überschreitet, so dass die lokalisierte Temperatur des/der Polymerteils/Polymerteile (z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan) der Leiterplatte nicht den Schmelzpunkt für jeden Polymertyp erreicht. In einigen Ausführungsformen kann der Laser kontinuierlich betrieben werden, wobei zwischen den einzelnen Einschaltperioden des Lasers längere Verweilzeiten liegen. Die Einschaltdauer des Lasers (und die Verweilzeit) kann auf der Grundlage der in der Leiterplatte verwendeten Materialien und ihrer individuellen Schmelzpunkte gesteuert werden.
Das Verfahren kann ferner das Aufwachsen eines Teils von Graphen auf der Oberseite der Leiterplatte durch die Verwendung bestimmter Verbindungen (z. B. einer Molekularschicht und/oder einer selbstorganisierten Monoschicht) und ein Einbrennverfahren zur Bindung der einen oder mehreren Verbindungen an die Oberfläche der freiliegenden Metallschicht in Schritt 802 umfassen.
Viele Modifikationen und andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen, die hierin dargelegt sind, werden einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindungen gehören, in den Sinn kommen, wenn er die in den vorstehenden Beschreibungen und den zugehörigen Figuren dargelegten Lehren berücksichtigt. Es versteht sich daher von selbst, dass die vorliegenden Erfindungen nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt sind und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche einbezogen werden sollen. Obwohl die vorstehenden Beschreibungen und die zugehörigen Figuren beispielhafte Ausführungsformen im Zusammenhang mit bestimmten Beispielkombinationen von Elementen und/oder Funktionen beschreiben, ist zu beachten, dass andere Kombinationen von Elementen und/oder Funktionen durch alternative Ausführungsformen bereitgestellt werden können, ohne dass der Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. In dieser Hinsicht sind zum Beispiel auch andere Kombinationen von Elementen und/oder Funktionen als die oben ausdrücklich beschriebenen denkbar, wie sie in einigen der beigefügten Ansprüche dargelegt werden können. Obwohl hier spezifische Begriffe verwendet werden, werden sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung verwendet.
Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen nur beispielhaft sind und dass im Rahmen der Ansprüche Änderungen im Detail vorgenommen werden können.
Jedes Gerät, Verfahren und Merkmal, das in der Beschreibung und (gegebenenfalls) in den Ansprüchen und Figuren offenbart wird, kann unabhängig oder in jeder geeigneten Kombination bereitgestellt werden.
Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszahlen dienen nur der Veranschaulichung und haben keine einschränkende Wirkung auf den Umfang der Ansprüche.

Claims

Verfahren zum Reparieren einer oder mehrerer Schichten eines Laminatstapels oder einer Leiterplatte (PCB), das Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Schichtstruktur, wobei eine äußere Schicht eine Graphen-Metall-Struktur umfasst, und wobei die Graphen-Metall-Struktur eine Metallschicht und eine äußere Graphenschicht umfasst, die auf der Metallschicht angeordnet ist; Identifizieren einer Fehlerstelle in der äußeren Graphenschicht; Herstellen einer Oberfläche der äußeren Graphenschicht, wobei die Oberfläche der äußeren Graphenschicht mindestens die Defektstelle umfasst; und Anwenden lokalisierter Wärme an der Fehlerstelle, wobei das Anwenden der lokalisierten Wärme das Wachstum von Graphen an der Defektstelle fördert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Graphenschicht das Reinigen einer Oberfläche der Metallschicht an der Defektstelle vor dem Anwenden lokalisierter Wärme umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Graphenschicht das Aufbringen einer Molekularschicht auf die Metallschicht an der Defektstelle umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 3 umfasst ferner das Waschen des Laminatstapels, um einen Überschuss der Molekularschicht zu reinigen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorbereitung der Oberfläche der äußeren Graphenschicht das Aufbringen einer selbstorganisierenden Monoschicht auf die Metallschicht an mindestens der Defektstelle umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 4 umfasst ferner das Waschen der Schichten, um die selbstorganisierte Monoschicht zu reinigen.
Das Verfahren nach Anspruch 3 oder 6 umfasst ferner das Backen der Schichten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichtstruktur mindestens einen Teil einer Leiterplatte (PCB) bildet und die Metallschicht eine Leiterbahn der PCB umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die geschichtete Struktur mindestens einen Teil eines Laminatstapels bildet.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anwendung der lokalisierten Wärme die Anwendung der lokalisierten Wärme mittels eines Lasers umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 10 umfasst ferner das Bestimmen einer lokalisierten Temperatur zum Konfigurieren des Lasers, wobei die lokalisierte Temperatur durch eine Laserleistungsdichte und eine Laserabtastrate bestimmt wird.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anwendung der lokalisierten Wärme das Pulsieren der lokalisierten Wärme umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Anwendung der lokalisierten Wärme die kontinuierliche Anwendung der lokalisierten Wärme umfasst.
Das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst ferner das Kühlen des Laminatstapels an der Fehlerstelle durch pulsierende lokalisierte Wärmezufuhr.