JP2018525838A5 - - Google Patents

Description

本発明の一態様によると、基板の表面上に導電トラックを形成する方法が提供され、本方法は、基板の表面上のパスに沿って堆積材料を有する基板を設ける工程と、光軸と、表面に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布と、を有し、エネルギー分布が表面において光軸に対して非円形対称であるレーザービームを発生する工程と、堆積材料を照射するためにパスに沿って移動し、パスに沿って導電トラックが設けられるようにレーザービームを向ける工程と、を有し、断面領域におけるエネルギー分布の選択された配向はレーザービームの移動方向に整列され、パスが基板の上面に所定のパターンで形成され、パスが、異なる方向に伸びる直線部分および／または曲線部分を含み、レーザービームは、パスの直線部分および／または曲線部分に追従するように構成され、レーザービームの断面領域におけるエネルギー分布が、選択される配向と移動方向との整列が維持されるように基板に対して光軸を中心に回転する。

本発明のさらなる態様によると、基板の表面に導電トラックを形成する装置が提供され、本装置は、基板の表面上のパスに沿って堆積材料を有する基板を支持する支持体と、光軸と、表面に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布と、を有し、表面においてエネルギー分布が光軸に対して非円形対称であるレーザービームを供するように構成されたレーザービーム源と、パスに沿って移動されるようにレーザービームを向けることで、堆積材料を照射してパスに沿った導電トラックを設けるように構成される指向手段を有し、断面領域におけるエネルギー分布の選択された配向はレーザービームの移動方向に整列され、基板は、基板の表面上のパスに沿って堆積材料を含み、パスが前記基板の上面に所定のパターンで形成され、パスが、異なる方向に伸びる直線部分および／または曲線部分を含み、レーザービームは、パスの直線部分および／または曲線部分に追従するように構成され、指向手段が、レーザービームの断面領域におけるエネルギー分布を、選択された配向と移動方向との整列を維持するように、基板に対して光軸を中心に回転する。

本実施形態による装置は、上述の堆積材料２３を有する基板１１を支持する支持体を有する。支持体は、例えば基板１１を適所に保持できる枠体または台部などの任意の支持手段の形態であり得る。装置は、レーザービームを発生するレーザー１２および指向手段を有し、この指向手段は、パスの移動方向に沿って移動されるようにレーザービームを向けることで、堆積材料２３を照射してパスに沿った導電トラックを形成するように構成される。指向手段は、上述のビームエキスパンダー１３、任意の数のミラー（例えば第１ミラー１４および第２ミラー１５）、ガルバノスキャナ１６、および／またはコントローラー１７を有し得る。基板１１は、基板支持体１８（例えばＸＹステージ上のチャックなど）に取り付けられ得る。基板１１に対するビームの相対的移動は、ガルバノスキャナ１６および／または基板支持体１８によって行われ得る。

本実施形態において、堆積材料２３は導電トラックを設けるために、例えば電気回路の一部を形成するために照射される。堆積材料２３が照射される時には、レーザービームが堆積材料２３に入射する。堆積材料を照射するレーザービームの効果は、使用される個々の堆積材料２３に応じて異なる。堆積材料２３は、導電トラックを形成するために照射できるものであればいかなる材料であってもよく、本明細書に記載される材料に限定されない。

レーザービームは、光軸と、表面２１に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布とを有し、表面２１においてこのエネルギー分布は光軸に対して非円形対称である。非円形対称であるエネルギー分布は、全く対称性のないエネルギー分布を有し得るが、これに限定されない。本方法は、基板１１の表面２１上の堆積材料２３に入射するようにレーザービームを向ける工程を含む。装置は、基板１１の表面２１上の堆積材料２３にレーザービームを向ける、上述の指向手段を含む。レーザービームは基板１１の表面２１上のパスに沿って移動するように向けられ、堆積材料２３を照射することでパスに沿った導電トラックが設けられる。断面領域内のエネルギー分布の選択された配向は、レーザービームの移動方向に整列される。

レーザービームは、表面に入射するレーザービームの断面領域において選択されたエネルギー分布を有し、このエネルギー分布はレーザービームの光軸に対して非円形対称である。このエネルギー分布は、レーザービームが生成された時点の状態に応じて、つまり、レーザー１２自体によって非対称に形成され得る。代替的にまたは追加的に、レーザー１２は光軸に対して実質的に円形対称であるエネルギー分布を有する第１レーザービームを生成してもよい。しかしながら、この方法では、レーザー１２によって生成した第１レーザービームを修正する工程をさらに設けて、修正レーザービームである第２レーザービームを生成する。第２レーザービームは、表面に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布が、表面において光軸に対して非円形対称となるように修正される。装置は、第１ビームのエネルギー分布および第２ビームのエネルギー分布が互いに異なるようにレーザービームを修正する修正手段を有し得る。

上述のように、堆積材料２３および／または基板は、パスの長さに沿って異なる場合があるため、他の領域への熱的損傷を起こすことなく導電トラックを形成するのに適切な放射量を堆積材料２３に確実に照射することがより難しくなる場合がある。このように、レーザービームのエネルギー分布の配向を選択することや、基板１１の表面２１に入射するレーザービームの断面形状または断面におけるエネルギー分布を回転させることで、堆積材料２３を照射して導電トラックを形成するのに望ましいまたは必要なように、放射量を変えることができる。

図８は、例えば光電池パネルなどの薄膜機器の隣接するセル間などの電気的インターコネクタの平面図である。このようなインターコネクタは、国際公開２０１１／０４８３５２号に記載されている。本明細書で説明される方法は、図８に示されるように、機器の上側および下側電極層を電気的に接続する導電トラックを形成するのに使用され得る。図８はさらに、堆積材料２３に向けられ、個別に調整されたレーザースポットのさらなる例を示す。レーザービームの移動方向は、矢印によって示される。図８の調整されたスポットは、断面におけるエネルギー分布が均一であり得る点で、図４ｂおよび図７ａ〜ｂに示すエネルギー分布に類似する。基板１１の表面２１に入射するレーザービームは、堆積材料２３の異なる箇所において必要な放射量を効率的に提供するための特殊な断面形状を有する。

好ましい実施形態によると、堆積材料２３を効率的に照射するのに必要な放射分布をより近くなるように適合させるために、堆積材料２３を照射しつつエネルギー分布プロファイルを変えて、レーザービームの断面形状および／または断面形状内における放射強度を変えることができる。よって、レーザースポットがパスに沿って移動するにつれて、レーザースポットにおいて（つまり、断面形状において）のエネルギー分布を動的に変えることができる。よって、代替的にまたは追加的に、レーザースポットがパスに沿って移動するにつれて、断面形状自体を動的に変えることができる。これは、パスにある堆積材料２３が全て照射されることを確実にするため、およびパス外の余剰堆積材料２３および周辺基板が照射される可能性を低減するために、堆積材料２３をより正確に照射できることを意味するという点で有利である。上述のいずれかの実施形態による修正工程によって、第１および／または第２ビームプロファイルを変更し得る。

本実施形態に係る方法は、選択された配向を移動方向に整列させた状態で、レーザービームをパスに沿って移動させる工程を含む。これは、選択された配向が、パスの少なくとも一部に沿った移動方向に整列されることを意味する。選択された配向は、短時間のみ移動方向に整列されてもよい。代替として、選択された配向は、レーザービームがパスに沿って移動する間、長時間移動方向に整列されてもよく、または実質的にパスの全長に整列されてもよい。

選択された配向と移動方向との整列を維持するため、レーザービームのエネルギー分布
は光軸に対して回転される。整列が変更されて、堆積材料２３に入射するレーザービームの断面が、レーザービームが入射する堆積材料２３の幅の近傍に合致するように、レーザービームを回転する。レーザービームを回転するので、断面の放射分布が照射される堆積材料２３の厚みに応じて必要な放射に近接に合致しうるように整列が変更される。

レーザービームは、基板の表面上の堆積材料２３のパスに沿って移動するように向けられる。基板の表面上のパスは、異なる方向に伸びる直線部分および／または曲線部分を有する。例えば、導電トラックが形成されるパスは、幅狭の電気接続を形成するのに使用される複雑なパターンの一部（例えば、タッチパネルの端部に沿った箇所、またはタッチパネルの１以上の角部を囲む箇所）を成してもよい。レーザービームは、レーザービームがパスの直線部分および曲線部分に沿って移動する場合、レーザービームの選択された配向が実質的にパスに整列するように、上述のとおり回転される。曲線部分は、２つの直線部分間の角部であってよい。このように、照射される堆積材料２３のプロファイルを有するパスに入射するレーザービームの断面形状の整列を維持するために、パスの直線部分および角部部分に沿ってレーザービームが移動するにつれて、レーザービームのエネルギー分布の断面は回転（または、ステアリング）され得る。

第１レーザービームはパスの第１部に沿って移動し、必要に応じて回転および／またはそのエネルギー分布が必要に応じて変更され、そしてパスの第２部に沿って移動し得る。

指向手段の一部として設けられる複数のミラーは限定されない。例えば、図１は第１ミラー１４および第２ミラー１５を示し、図９は追加ミラー２９を示す。ただし、レーザービームを偏向するのに使用されるミラーの数は限定されておらず、適切な数が使用され得る。さらに、ビームを向けるおよび／または成形するように構成されたデバイスの数は限定されておらず、適切な数が使用され得る。

Claims (30)

1. 基板の表面上に導電トラックを形成する方法であって、前記基板は、前記基板の表面上のパスに沿って堆積材料を含み、前記パスが前記基板の上面に所定のパターンで形成され、前記パスが、異なる方向に伸びる直線部分および／または曲線部分を含み、前記方法は、
   前記基板を準備する工程と、
   光軸と、前記表面に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布と、を有し、前記エネルギー分布が前記表面において前記光軸に対して非円形対称であるレーザービームを発生する工程と、
   前記堆積材料を照射するために前記パスに沿って移動し、前記パスに沿って前記導電トラックを設けるように前記レーザービームを向ける工程と、を含み、
   前記レーザービームは、前記パスの前記直線部分および／または前記曲線部分に追従するように構成され、前記断面領域における前記エネルギー分布の選択された配向は、前記レーザービームの移動方向に整列され、前記レーザービームの断面領域におけるエネルギー分布が、前記選択される配向と移動方向との整列が維持されるように前記基板に対して光軸を中心に回転する、方法。
2. 前記表面に入射する断面領域の形状および／または前記表面に入射する断面領域におけるレーザービームのエネルギー分布は、前記ビームがパスに沿って移動する際に、前記堆積材料が前記基板の表面における前記断面領域の下において受けるのに望ましい照射量に応じて適合される、請求項１に記載の方法。
3. 前記レーザービームの断面領域におけるエネルギー分布は、移動方向に対して対称である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記レーザービームの断面領域におけるエネルギー分布の選択される配向は、前記レーザービームの移動方向に伸長される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記表面に入射するレーザービームの断面領域の幅は、前記パスの幅に実質的に相当するように配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記表面に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布が光軸に対して非円形対称となるように、前記光軸に対して実質的に円形対称のエネルギー分布を有する第１レーザービームを修正する工程をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第１レーザービームが非円形のアパーチャーを通過することによって修正される、請求項６に記載の方法。
8. 前記表面に入射するレーザービームの断面領域が主軸および副軸を有し、前記主軸は前記副軸に直交し、前記主軸に沿ったエネルギー分布の強度変化は、実質的にガウス型プロファイルを有し、前記副軸における前記エネルギー分布の強度変化は実質的にガウス型プロファイルを有する方法であって、前記主軸が実質的に移動方向に整列し、前記副軸のガウス型プロファイルの両側がトランケートされ、トランケートされたプロファイルの幅がパスの幅に実質的に相当するように、前記エネルギー分布の配向が選択される、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記基板の表面上のパスに沿って、前記基板上に前記材料を堆積する工程をさらに含む、請求項１〜８に記載の方法。
10. 前記表面に入射するレーザービームの断面領域が主軸および副軸を有し、前記主軸は前記副軸に直交し、前記主軸に沿ったエネルギー分布の強度変化は、実質的にスロープ型プロファイルを有し、前記副軸に沿ったエネルギー分布の強度変化は実質的にシルクハット型プロファイルを有する方法であって、前記主軸が実質的に移動方向に整列し、前記略シルクハット型プロファイルの幅がパスの幅に実質的に相当するように、前記エネルギー分布の配向が選択される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記堆積材料が、母材中に保持された粒子を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記粒子が金属粒子である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記基板の表面において、前記堆積材料が前記基板の断面において異なる厚みを有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記パスが、前記基板の断面において、前記基板の表面に形成された溝を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記基板の表面に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布は、前記堆積材料の肉厚領域が肉薄領域よりも多くの放射を受けるように、前記堆積材料の厚みに応じて適合される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記基板の表面に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布は、前記基板の表面および／または前記基板の下地層を形成する材料に応じて適合される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 基板の表面上に導電トラックを形成する装置であって、前記基板は、前記基板の表面上のパスに沿って堆積材料を含み、前記パスが前記基板の上面に所定のパターンで形成され、前記パスが、異なる方向に伸びる直線部分および／または曲線部分を含み、前記装置は、
    前記基板を支持する支持体と、
    光軸と、前記表面に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布とを有し、前記表面においてエネルギー分布が光軸に対して非円形対称である前記レーザービームを提供するように構成されるレーザービーム源と、
    前記パスに沿って移動する前記レーザービームを向けることで、前記堆積材料を照射して前記パスに沿った導電トラックを設けるように構成される指向手段を含み、
    前記レーザービームは、前記パスの前記直線部分および／または前記曲線部分に追従するように構成され、前記断面領域におけるエネルギー分布の選択された配向は、前記レーザービームの移動方向に整列され、前記指向手段が、前記レーザービームの断面領域におけるエネルギー分布を、前記選択された配向と前記移動方向との整列を維持するように、前記基板に対して光軸を中心に回転する、装置。
18. 前記表面に入射する断面形状および／または前記表面に入射する断面領域におけるレーザービームのエネルギー分布は、前記ビームがパスに沿って移動する際に、前記堆積材料が前記基板の表面における前記断面領域の下において受けるのに望ましい照射量に応じて適合される、請求項１７に記載の装置。
19. 前記装置は、前記表面に入射する断面領域の形状が適合され、移動方向に対して対称となるように構成される、請求項１７または１８に記載の装置。
20. 前記指向手段が、前記レーザービームが通過するマスクを含み、前記マスクが、前記レーザービームのエネルギー分布が前記光軸に対して回転するように配置される、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記指向手段が、前記レーザービームを反射するように配置された光学素子を含み、前記光学素子が、前記レーザービームのエネルギー分布が光軸に対して回転するように構成される、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 前記表面に入射するレーザービームの断面領域の幅は、前記パスの幅に実質的に相当するように配置される、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の装置。
23. 前記表面に入射するレーザービームの断面領域におけるエネルギー分布が、光軸に対して非円形対称となるように、光軸に対して実質的に円形対称のエネルギー分布を有する第１レーザービームを修正するように構成されるプロファイル化手段をさらに含む、請求項１７〜２２のいずれか一項に記載の装置。
24. 前記プロファイル化手段は、非円形のアパーチャーを含む、請求項２３に記載の装置。
25. 前記表面に入射する前記レーザービームの断面領域が主軸および副軸を有し、前記主軸は前記副軸に直交し、前記主軸に沿ったエネルギー分布の強度変化は実質的にガウス型プロファイルを有し、前記副軸における前記エネルギー分布の強度変化は実質的にガウス型プロファイルを有する方法であって、前記主軸が実質的に前記移動方向に整列し、前記副軸のガウス型プロファイルの両側がトランケートされ、トランケートされたプロファイルが前記パスの幅に実質的に相当するように、前記エネルギー分布の配向が選択される、請求項２３または２４に記載の装置。
26. 前記表面に入射するレーザービームの断面領域が主軸および副軸を有し、前記主軸は前記副軸に直交し、前記主軸に沿ったエネルギー分布の強度変化は実質的にスロープ型プロファイルを有し、前記副軸に沿ったエネルギー分布の強度変化は実質的にシルクハット型プロファイルを有する方法であって、前記主軸が実質的に移動方向に整列し、前記略シルクハット型プロファイルの幅が前記パスの幅に実質的に相当するように、前記エネルギー分布の配向が選択される、請求項２３または２４に記載の装置。
27. 前記基板の表面上の前記パスに沿って、前記基板上に材料を堆積するように構成される堆積ユニットをさらに含む、請求項１７〜２６のいずれか一項に記載の装置。
28. 前記堆積ユニットは、前記材料を堆積するためのノズルを含む、請求項２７に記載の装置。
29. 前記ノズルが、前記インクジェットプリンターの一部である、請求項２８に記載の装置。
30. 前記堆積ユニットがスクリーンプリンターを含む、請求項２７に記載の装置。