ITMI20110363A1 - METHOD TO FIND A CONDUCTIVE PATH BY MEANS OF LASER IRRADIATION - Google Patents
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Description
METODO PER RICAVARE UN PERCORSO CONDUTTIVO MEDIANTE IRRADIAZIONE LASER METHOD TO FIND A CONDUCTIVE PATH BY LASER IRRADIATION
INQUADRAMENTO DELL’INVENZIONE FRAMEWORK OF THE INVENTION
Campo dell’invenzione Field of invention
La presente invenzione riguarda in generale un metodo per ricavare un percorso conduttivo mediante irradiazione laser ed in particolare un metodo che utilizza laser per irradiare un materiale sensibile alla luce per ricavare una matrice ed il materiale sensibile alla luce irradiato attaccando nano-particelle metalliche per ricavare un percorso conduttivo metallico. The present invention generally relates to a method for obtaining a conductive path by laser irradiation and in particular a method that uses lasers to irradiate a light-sensitive material to obtain a matrix and the irradiated light-sensitive material by attacking metallic nano-particles to obtain a metallic conductive path.
Tecnica anteriore Prior art
I metodi convenzionali di stampaggio per ricavare un percorso conduttivo su un substrato possono essere classificati generalmente come un metodo di sottrazione ed un metodo di aggiunta. Il metodo di sottrazione usa in generale la fotolitografia o una maschera a matrice per incidere una porzione di uno strato metallico sul substrato, ricavando così un percorso conduttivo. Successivamente viene rimosso lo strato resistente alla luce. Uno degli svantaggi associati con questo metodo à ̈ che esso richiede molteplici fasi di lavorazione elettrochimica come elettro-rivestimento, incisione chimica, pelatura chimica e pulizia, il che produce un consistente quantitativo di rifiuti chimici che possono essere fonte di inquinamento se i rifiuti chimici vengono scaricati nell’ambiente senza un adeguato post-trattamento. Conventional molding methods for making a conductive path on a substrate can be generally classified as a subtraction method and an addition method. The subtraction method generally uses photolithography or a matrix mask to engrave a portion of a metal layer on the substrate, thus obtaining a conductive path. The lightfast layer is then removed. One of the disadvantages associated with this method is that it requires multiple electrochemical processing steps such as electro-coating, chemical etching, chemical peeling and cleaning, which produces a substantial amount of chemical waste that can be a source of pollution if chemical waste is discharged into the environment without adequate post-treatment.
Il metodo di aggiunta forma generalmente il percorso conduttivo metallico sul substrato mediante tecniche di deposizione, come la deposizione per evaporazione, la deposizione per “sputtering†o la deposizione chimica per vapore. Tuttavia, l’attrezzatura utilizzata nel metodo di aggiunta à ̈ solitamente più costosa e richiede più spazio. Inoltre, il metodo di aggiunta richiede condizioni di processo ed un ambiente di operativo più severi. Ancora, la corretta manutenzione dell’attrezzatura influenza direttamente la qualità dei prodotti realizzati usando il metodo di aggiunta, il che richiede una procedura di controllo più severa. The method of addition generally forms the metallic conductive path on the substrate by deposition techniques such as evaporative deposition, sputtering or chemical vapor deposition. However, the equipment used in the addition method is usually more expensive and requires more space. Furthermore, the addition method requires more stringent process conditions and operating environment. Furthermore, the correct maintenance of the equipment directly affects the quality of the products made using the addition method, which requires a more stringent control procedure.
RIASSUNTO DELL’INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION
Uno scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo per ricavare un percorso conduttivo mediante irradiazione laser che superi i summenzionati inconvenienti dei metodi convenzionali. Il metodo può comprendere le fasi di rivestire un substrato con un materiale fotosensibile per ricavare uno strato fotosensibile, irradiare lo strato fotosensibile con un raggio laser e ricavare un percorso conduttivo metallico. Nella fase di irradiazione laser il substrato à ̈ posizionato in un’attrezzatura di esposizione al laser e viene irradiato un raggio laser sullo strato fotosensibile del substrato per ricavare una matrice che comprende una regione esposta alla radiazione laser ed una regione non esposta alla radiazione laser. Secondo una forma realizzativa, il materiale fotosensibile può comprendere TDB01 (contenente derivati di tiofenoloazobenzene). Per esempio, nelle regioni esposte la struttura molecolare del TDB01 viene modificata in una struttura molecolare più lineare a isomero trans; al contrario la struttura molecolare del TDB01 nelle regioni non esposte rimane una struttura molecolare ricurva a isomero cis. Secondo un'altra forma realizzativa, la lunghezza d’onda del raggio laser che può modificare la struttura molecolare del materiale fotosensibile può essere nel campo ultravioletto delle lunghezze d’onda. An object of the present invention is to provide a method for obtaining a conductive path by laser irradiation which overcomes the aforementioned drawbacks of conventional methods. The method may comprise the steps of coating a substrate with a photosensitive material to obtain a photosensitive layer, irradiate the photosensitive layer with a laser beam and derive a metallic conductive path. In the laser irradiation phase the substrate is positioned in a laser exposure equipment and a laser beam is irradiated on the photosensitive layer of the substrate to obtain a matrix that includes a region exposed to laser radiation and a region not exposed to laser radiation . According to an embodiment, the photosensitive material can comprise TDB01 (containing derivatives of thiophenolazobenzene). For example, in the exposed regions the molecular structure of TDB01 is modified into a more linear molecular structure with trans isomer; on the contrary, the molecular structure of TDB01 in the unexposed regions remains a curved molecular structure with a cis isomer. According to another embodiment, the wavelength of the laser beam that can modify the molecular structure of the photosensitive material can be in the ultraviolet range of the wavelengths.
Nella fase di ricavare un percorso conduttivo metallico, il substrato avente le regioni esposte e non esposte viene immerso in una soluzione liquida avente nanoparticelle metalliche. A causa della struttura molecolare più lineare a isomero trans nelle regioni esposte, le nano-particelle metalliche vengono facilmente legate al materiale fotosensibile nelle regioni esposte per ricavare il percorso conduttivo metallico. In the step of deriving a metallic conductive path, the substrate having the exposed and unexposed regions is immersed in a liquid solution having metallic nanoparticles. Due to the more linear trans isomer molecular structure in the exposed regions, the metallic nano-particles are easily bonded to the photosensitive material in the exposed regions to derive the metallic conductive path.
Un altro scopo della presente invenzione comprende l’uso della radiazione laser per ricavare strutture molecolari più lineari, in modo che le particelle metalliche possano essere facilmente attaccate per ricavare un percorso conduttivo metallico. Il metodo di irradiazione laser secondo la presente invenzione presenta vantaggi come alta potenza, alta densità , elevata direzionalità e monocromaticità , pertanto la qualità del prodotto può essere efficacemente controllata. Inoltre, il materiale fotosensibile irradiato con laser forma una struttura molecolare che viene facilmente legata alle particelle metalliche per ricavare il percorso conduttivo. Come risultato, i rifiuti chimici prodotti dai metodi convenzionali sono sostanzialmente ridotti. Another object of the present invention includes the use of laser radiation to obtain more linear molecular structures, so that the metallic particles can be easily attached to obtain a metallic conductive path. The laser irradiation method according to the present invention has advantages such as high power, high density, high directionality and monochromaticity, therefore the quality of the product can be effectively controlled. In addition, the laser-irradiated photosensitive material forms a molecular structure that is easily bonded to the metal particles to form the conductive path. As a result, the chemical waste produced by conventional methods is substantially reduced.
Si comprenderà che sia la precedente descrizione che quella seguente sono puramente esemplificative ed esplicative e non limitative dell’invenzione come rivendicata. It will be understood that both the foregoing and the following description are purely exemplary and explanatory and not limitative of the invention as claimed.
I disegni di accompagnamento che sono qui incorporati e fanno parte di questa descrizione illustrano esempi di forme realizzative dell’invenzione ed insieme alla descrizione servono a spiegare i principi dell’invenzione. The accompanying drawings which are incorporated herein and form part of this disclosure illustrate examples of embodiments of the invention and together with the description serve to explain the principles of the invention.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La figura 1 Ã ̈ un diagramma di flusso che mostra un esempio di un metodo per ricavare un percorso conduttivo mediante irradiazione laser secondo la presente invenzione; e Figure 1 is a flow chart showing an example of a method for obtaining a conductive path by laser irradiation according to the present invention; And
Le figure 2A-2D sono viste schematiche che illustrano le fasi del metodo di esempio di figura 1. Figures 2A-2D are schematic views illustrating the steps of the example method of Figure 1.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME REALIZZATIVE DETAILED DESCRIPTION OF THE MANUFACTURING SHAPES
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La figura 1 Ã ̈ un diagramma di flusso che illustra un metodo S1 per ricavare un percorso conduttivo mediante irradiazione laser secondo una forma realizzativa della presente invenzione e le figure 2A-2D illustrano le fasi del metodo S1. Il metodo S1 comprende la fase (S11) di rivestire un substrato 10 con un materiale fotosensibile per ricavare uno strato fotosensibile 20 come mostrato in figura 2A. Figure 1 is a flow chart illustrating an S1 method for deriving a conductive path by laser irradiation according to an embodiment of the present invention and Figures 2A-2D illustrate the steps of the S1 method. Method S1 comprises the step (S11) of coating a substrate 10 with a photosensitive material to obtain a photosensitive layer 20 as shown in Figure 2A.
Il metodo S1 comprende la fase (S12) di disporre il substrato 10 avente lo strato fotosensibile 20 in un’attrezzatura di esposizione al laser e di irradiare lo strato fotosensibile 20 con un raggio laser per ricavare una matrice che comprende una o più regioni esposte 31 esposte alla radiazione laser ed una o più regioni non esposte 33 non esposte alla radiazione laser come mostrato in figura 2B. La struttura molecolare del materiale fotosensibile nell’una o più regioni non esposte 33 può avere una struttura molecolare a isomero cis leggermente ricurva. Dopo l’irradiazione la struttura molecolare del materiale fotosensibile nell’una o più regioni esposte 31 può essere modificata in una struttura molecolare a isomero trans più lineare. The S1 method comprises the step (S12) of arranging the substrate 10 having the photosensitive layer 20 in a laser exposure equipment and irradiating the photosensitive layer 20 with a laser beam to obtain a matrix comprising one or more exposed regions 31 exposed to laser radiation and one or more unexposed regions 33 not exposed to laser radiation as shown in Figure 2B. The molecular structure of the photosensitive material in one or more unexposed regions 33 may have a slightly curved cis-isomer molecular structure. After irradiation, the molecular structure of the photosensitive material in one or more exposed regions 31 can be changed into a more linear trans-isomer molecular structure.
Il metodo S1 comprende la fase (S15) di ricavare un percorso conduttivo. Con riferimento alle figure 2C e 2D, il substrato 10 avente l’una o più regioni esposte 31 e l’una o più regioni non esposte 33 viene immerso in una soluzione liquida 40 comprendente una pluralità di nano-particelle metalliche 45. Grazie alla struttura molecolare più lineare a isomero cis nell’una o più regioni esposte 31, le nano-particelle metalliche 45 possono essere facilmente attaccate al materiale fotosensibile in una o più delle regioni esposte 31. Dopo che il substrato 10 viene rimosso dalla soluzione liquida 40 e viene sottoposto a pulizia ed asciugatura, le nano-particelle metalliche 45 possono essere attaccate al materiale fotosensibile nelle regioni 31, formando così un percorso conduttivo metallico 50. Method S1 comprises the step (S15) of deriving a conductive path. With reference to Figures 2C and 2D, the substrate 10 having the one or more exposed regions 31 and the one or more unexposed regions 33 is immersed in a liquid solution 40 comprising a plurality of metallic nano-particles 45. Thanks due to the more linear cis-isomer molecular structure in one or more exposed regions 31, the metallic nano-particles 45 can be easily attached to the photosensitive material in one or more of the exposed regions 31. After the substrate 10 is removed from the liquid solution 40 and is subjected to cleaning and drying, the metallic nano-particles 45 can be attached to the photosensitive material in the regions 31, thus forming a metallic conductive path 50.
Secondo la presente invenzione, il materiale fotosensibile può comprendere almeno TDB01 (contenente derivati di tiofenolo-azobenzene). La lunghezza d’onda del raggio laser che può modificare la struttura molecolare del materiale fotosensibile può essere nel campo ultravioletto delle lunghezze d’onda. According to the present invention, the photosensitive material can comprise at least TDB01 (containing derivatives of thiophenol-azobenzene). The wavelength of the laser beam that can modify the molecular structure of the photosensitive material can be in the ultraviolet range of wavelengths.
L’invenzione come qui descritta comprende l’uso di irradiazione laser per formazione di matrici per ricavare strutture molecolari più lineari, in modo che le particelle metalliche 45 possano essere facilmente attaccate per ricavare il percorso conduttivo metallico 50. L’irradiazione laser ha molteplici vantaggi, come alta potenza, alta densità , elevata direzionalità e monocromaticità , cosicché la qualità del prodotto realizzato può essere efficacemente controllata. Inoltre, il materiale fotosensibile irradiato dal laser può ricavare la struttura molecolare a isomero cis più lineare che può essere facilmente attaccata a particelle metalliche. Come risultato, i rifiuti chimici possono essere sostanzialmente ridotti. The invention as described herein includes the use of laser irradiation for matrix formation to derive more linear molecular structures, so that the metal particles 45 can be easily attached to derive the metallic conductive path 50. Laser irradiation it has multiple advantages, such as high power, high density, high directionality and monochromaticity, so that the quality of the produced product can be effectively controlled. Furthermore, the photosensitive material irradiated by the laser can derive the most linear cis-isomer molecular structure that can be easily attached to metal particles. As a result, chemical waste can be substantially reduced.
Sebbene la presente invenzione sia stata descritta con riferimento alle sue forme realizzative preferite à ̈ evidente per gli esperti del ramo che possono essere apportati una varietà di modifiche e cambiamenti senza allontanarsi dall’ambito della presente invenzione che à ̈ destinato ad essere definito dalle rivendicazioni allegate. Although the present invention has been described with reference to its preferred embodiments, it is evident to those skilled in the art that a variety of modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention which is intended to be defined by the claims attached.
Traduzione delle didascalie nelle figure Translation of the captions in the figures
Figura 1 Figure 1
Testo in inglese Testo in italiano Text in English Text in Italian
Coating a light-sensitive material on a Rivestire un substrato con un materiale substrate fotosensibile Coating a light-sensitive material on a Coating a substrate with a light-sensitive substrate material
Irradiating a laser beam on the light- Irradiare un raggio laser sul materiale sensitive material of the substrate to form fotosensibile del substrato per ricavare a pattern which includes an exposed una matrice che comprende una regione region and an unexposed region esposta ed una regione non esposta Forming a metallic wiring pattern by Ricavare un percorso conduttivo metallico placing the substrate into a solution posizionando il substrato in una soluzione having a plurality of metallic nano- avente una pluralità di nano-particelle particles, whereby the metallic nano- metalliche, per cui le nano-particelle particles are attached on the exposed metalliche si attaccano alla regione region esposta Irradiating a laser beam on the light- Irradiating a laser beam on the sensitive material of the substrate to form photosensitive of the substrate to derive a pattern which includes an exposed a matrix that includes an exposed region and an unexposed region and an unexposed region. a metallic wiring pattern by Obtaining a metallic conductive path by placing the substrate into a solution by placing the substrate in a solution having a plurality of metallic nano- having a plurality of nano-particles, whereby the metallic nano- metallic, for which the nano- particles are attached on the exposed metallic particles attach to the exposed region
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