TW201525166A - 用於材料沈積之方法和裝置以及供體器件 - Google Patents

用於材料沈積之方法和裝置以及供體器件 Download PDF

Info

Publication number
TW201525166A
TW201525166A TW103135014A TW103135014A TW201525166A TW 201525166 A TW201525166 A TW 201525166A TW 103135014 A TW103135014 A TW 103135014A TW 103135014 A TW103135014 A TW 103135014A TW 201525166 A TW201525166 A TW 201525166A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
donor
substrate
film
films
layer
Prior art date
Application number
TW103135014A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI623633B (zh
Inventor
Michael Zenou
Zvi Kotler
Original Assignee
Orbotech Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orbotech Ltd filed Critical Orbotech Ltd
Publication of TW201525166A publication Critical patent/TW201525166A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI623633B publication Critical patent/TWI623633B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/025—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein by transferring ink from the master sheet
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • C23C26/02—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
    • H01G7/02—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric
    • H01G7/021—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric having an organic dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
    • H01G7/02—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric
    • H01G7/025—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric having an inorganic dielectric
    • H01G7/026—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric having an inorganic dielectric with ceramic dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02601—Nanoparticles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1241—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/225—Correcting or repairing of printed circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M2205/00—Printing methods or features related to printing methods; Location or type of the layers
    • B41M2205/08—Ablative thermal transfer, i.e. the exposed transfer medium is propelled from the donor to a receptor by generation of a gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

一種用於材料沈積之方法包含：提供一透明供體基板(56,60)，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及位於該第二表面上之多個供體膜(62,64)，該等供體膜分別包含不同之材料。將該供體基板靠近一受體基板(41)定位，使該第二表面面朝該受體基板。引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發複數個熔融之小滴自該等供體膜噴至該受體基板上，該等熔融之小滴含有該等不同材料之一整體混合物。

Description

用於材料沈積之方法和裝置以及供體器件 【優先權聲明】
本申請案主張於2013年10月14日提出申請之美國臨時專利申請案第61/890,346號之權利，該美國臨時專利申請案之揭露內容以引用方式併入本文中。
本發明概言之係關於雷射直寫(laser direct writing)，具體而言係關於用於利用雷射誘導前向轉移(Laser-Induced Forward Transfer；LIFT)來印刷多組份材料結構之方法及系統。
雷射誘導前向轉移(LIFT)技術為製造及修復印刷電路板(Printed Circuit Board；PCB)、積體電路(Integrated Circuit；IC)基板、平板顯示器(Flat Panel Display；FPD)及其他電子器件提供一誘人之費效比(cost/performance ratio)。在雷射誘導前向轉移製程中，使用雷射光子(laser photon)作為觸發驅動力，以自一源膜(被稱為「供體」)朝一受體基板(被稱為「受體」或「接受體」)噴出一小體積之材料。
美國專利第4,970,196號(其揭露內容以引用方式併入本文中)闡述了一種用於以一高功率脈波雷射來進行材料薄膜沈積之方法及裝置。該發明藉由如下方式達成材料之雷射直寫：將一接收基板定位成與一 高功率脈波雷射源相對，並在其之間設置在一側上塗覆有一薄膜材料之一光學透明之源支撐基板。薄膜材料亦可係為由不同類型材料形成之複數個層。舉例而言，一三層式膜可具有一金層、一第二銅層及一第三銀層。
美國專利第6,440,503號(其揭露內容以引用方式併入本文中)闡述了將各元素雷射沈積至醫療器件上。在一種方法中，一犧牲層(sacrificial layer)在高溫下不會分解且不與一射體(projectile)層之材料發生化學相互作用。然而，已設想其中犧牲層與射體確實發生化學相互作用之本方法實施例。舉例而言，在一種方法中，利用一鎳層及一鈦層，並且沈積於工件(work piece)上之材料係為一鎳鈦合金。
本文所述之本發明一實施例提供一種用於材料沈積之方法，包含：提供一透明供體基板，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及位於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含不同之材料。將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發複數個熔融之小滴自該等供體膜噴至該受體基板上，該等熔融之小滴含有該等不同材料之一整體混合物(bulk mixture)。
根據本發明一實施例，另外提供一種用於材料沈積之方法，包含：提供一透明供體基板，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及在該第二表面上呈一不均勻分佈之多個供體膜。將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上一位置處，該位置係根據該不均勻分佈而加以選擇，以誘發熔融材料之複數個小滴自該等 供體膜噴至該受體基板上。
在某些實施例中，該等供體膜包含至少一第一膜及一第二膜，該第一膜及該第二膜分別包含彼此不同之一第一組分與一第二組分，由此使該熔融材料包含該第一組分與該第二組分之一組合，且引導該等脈波包含：選擇該位置，以控制該熔融材料中該第一組分及該第二組分之相對比例。在其他實施例中，該等多個供體膜至少其中之一具有在該第二表面上變化之一厚度。在再其他實施例中，該等多個供體膜包含在該第二表面上橫向交錯之至少一第一膜與一第二膜。
在一實施例中，該等供體膜至少其中之二係為彼此不同之結構。在另一實施例中，該等供體膜至少其中之二具有不同之材料組成。在再一實施例中，該等供體膜至少其中之二具有不同之厚度。
在某些實施例中，該等供體膜至少其中之二具有不同之形態結構(morphological structures)。在其他實施例中，該方法包含：藉由選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，控制在該等供體膜中吸收之雷射能量之一量。在再其他實施例中，該方法包含：藉由選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，控制該熔融材料在該受體基板上之一沈積速率。
在一實施例中，該等供體膜至少其中之一包含一複合基質(composite matrix)。在另一實施例中，該方法包含：使該等供體膜至少其中之一帶電，以在該受體上形成駐極體(electret)。在又一實施例中，該方法包含：藉由控制該等小滴之一溫度而在該受體基板上由該熔融材料形成至少一個非晶層。
在某些實施例中，該方法包含：藉由控制該等小滴之一溫度 而在該受體上形成一晶體材料及一非晶體材料之一混合結構。在其他實施例中，該等供體膜包含至少一半導體材料及一介電材料，且引導該雷射輻射之該等脈波包含：在該受體基板上形成包含該半導體材料及該介電材料之一量子點(quantum dot)。
根據本發明一實施例，另外提供一種用於材料沈積之方法，包含：規定欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成。提供一透明供體基板。該供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及形成於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含該規定組成中之不同組分並分別具有根據該規定組成而選擇之層厚度。將該供體基板靠近受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
根據本發明一實施例，另外提供一種用於材料沈積之方法，包含：提供一透明供體基板，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及位於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含不同之金屬元素。將該供體基板靠近受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，其中射束參數被選擇成誘發自具有適宜組成及溫度之該等供體膜噴出熔融材料之複數個小滴，以在該受體基板上形成一非晶體合金。
根據本發明一實施例，另外提供一種用於材料沈積之方法，包含：規定欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成。提供一透明供體基板，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及形成於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含該規定組成中之不同 組分並分別具有根據該規定組成而選擇之層組成。將該供體基板靠近受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
根據本發明一實施例，另外提供一種用於材料沈積之裝置，包含一透明供體基板、一定位總成及一光學總成。該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面，並具有位於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含不同之材料。該定位總成用以將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。該光學總成用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發複數個熔融之小滴自該等供體膜噴至該受體基板上，該等熔融之小滴含有該等不同材料之一整體混合物。
根據本發明一實施例，另外提供一種用於材料沈積之裝置，包含一透明供體基板、一定位總成及一光學總成。該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面，並具有在該第二表面上設置成一不均勻分佈之多個供體膜。該定位總成用以將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。該光學總成用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上一位置處，該位置係根據該不均勻分佈而加以選擇，以誘發熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
根據本發明一實施例，另外提供一種用於材料沈積之裝置，包含一透明供體基板、一定位總成及一光學總成。該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面，並具有形成於該第二表面上之多個供體 膜。該等供體膜分別包含欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成中之不同組分，且分別具有根據該規定組成而選擇之層厚度。該定位總成用以將該供體基板靠近該受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。該光學總成用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
根據本發明一實施例，另外提供一種用於材料沈積之裝置，包含一透明供體基板、一定位總成及一光學總成。該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及位於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含不同之金屬元素。該定位總成用以將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。該光學總成用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，其中射束參數經選擇以誘發自具有適宜組成及溫度之該等供體膜噴出熔融材料之複數個小滴，以在該受體基板上形成一非晶體合金。
根據本發明一實施例，另外提供一種用於材料沈積之裝置，包含一透明供體基板、一定位總成及一光學總成。該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面並具有形成於該第二表面上之多個供體膜。該等供體膜分別包含欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一規定組成中之不同組分並分別具有根據該規定組成而選擇之層組成。該定位總成用以將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板。該光學總成用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
根據本發明一實施例，另外提供一種供體器件，包含：一透明供體基板以及多個供體膜。該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面。該等供體膜以一不均勻分佈形成於該第二表面上，俾當使該第二表面面朝一受體基板而將該供體基板靠近該受體基板定位、且雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上一位置處時，熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上，其中該位置係根據該不均勻分佈而加以選擇。
根據本發明一實施例，另外提供一種供體器件，包含：一透明供體基板以及多個供體膜。該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面。該等供體膜形成於該第二表面上，分別包含欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成中之不同組分並分別具有根據該規定組成而選擇之層厚度，俾當使該第二表面面朝一受體基板而將該供體基板靠近該受體基板定位、且雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上時，該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
根據本發明一實施例，另外提供一種供體器件，包含：一透明供體基板以及多個供體膜。該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面。該等供體膜形成於該第二表面上，分別包含欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成中之不同組分並分別具有根據該規定組成而選擇之層厚度，俾當使該第二表面面朝一受體基板而將該供體基板靠近該受體基板定位、且雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上時，該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
20‧‧‧印刷及直寫裝置
22‧‧‧印刷電路板
24‧‧‧安裝表面
26‧‧‧光學總成
28‧‧‧橋接件
30‧‧‧控制單元/控制器
32‧‧‧操作員終端機
34‧‧‧處理器
36‧‧‧顯示器
41‧‧‧受體基板
42‧‧‧缺陷
50‧‧‧雷射
52‧‧‧光學器件
54‧‧‧供體片材
56‧‧‧供體基板
58‧‧‧供體膜
60‧‧‧供體之基板
62‧‧‧層/供體膜
64‧‧‧層/供體膜
66‧‧‧相對厚之層
68‧‧‧薄層
70‧‧‧略厚之層
72‧‧‧薄層
74‧‧‧層
76‧‧‧層
78‧‧‧液體熔體
79‧‧‧介面
80‧‧‧小滴
82‧‧‧固體合金
84‧‧‧層
86‧‧‧層
88‧‧‧受體/受體基板
90‧‧‧層
92‧‧‧層
94‧‧‧層
96‧‧‧層
102‧‧‧層/薄介電層
104‧‧‧層
106‧‧‧層
108‧‧‧不存在層104之供體之反射曲線
110‧‧‧層104之20奈米厚度及10奈米厚度曲線
112‧‧‧層104之20奈米厚度及10奈米厚度曲線
114‧‧‧層104之一50奈米厚度曲線
116‧‧‧層
118‧‧‧單層
120‧‧‧層
122‧‧‧層
124‧‧‧元件
126‧‧‧元件
128‧‧‧材料/元件
130‧‧‧材料/元件
132‧‧‧元素/雷射點/頂雷射點
134‧‧‧層
136‧‧‧層
138‧‧‧元件
140‧‧‧元件
142‧‧‧層
144‧‧‧層
146‧‧‧層
148‧‧‧供體層
150‧‧‧供體層
152‧‧‧層
154‧‧‧層
158‧‧‧層
160‧‧‧層
162‧‧‧微小微粒
164‧‧‧層
166‧‧‧層
168‧‧‧層
170‧‧‧介電基質/層
172‧‧‧層
174‧‧‧層
176‧‧‧層
180‧‧‧微/小滴
182‧‧‧層
186‧‧‧多晶體合金/層
188‧‧‧金屬-玻璃合金
190‧‧‧層
192‧‧‧介電層
200~216‧‧‧步驟
結合附圖閱讀以下對本發明各實施例之詳細說明，將會更充分地理解本發明，其中：第1圖係為根據本發明一實施例用於在一基板上直寫之一系統之示意性圖解；第2圖係為顯示根據本發明一實施例，第1圖所示系統之細節之示意性側視圖；第3圖及第4圖係為顯示根據本發明實施例，多層式雷射誘導前向轉移供體之細節之示意性剖視圖；第5圖係為根據本發明一實施例，使用一多層式供體之一雷射誘導前向轉移製程之示意性剖視圖；第6圖及第7圖係為顯示根據本發明實施例，多層式供體之細節之示意性圖解側視圖；第8A圖係為顯示根據本發明實施例，一多層式供體之細節之示意性剖視圖；第8B圖係為顯示根據本發明一實施例，第8A圖所示供體中各層厚度與該供體之反射率間之相關性之曲線圖；第9A圖及第9B圖係為顯示根據本發明實施例，具有二種類型之層之一多層式供體之細節之示意性剖視圖；第10圖係為顯示根據本發明實施例，用於在一雷射誘導前向轉移製程期間控制一小滴之溫度之一多層式供體之細節之示意性剖視圖； 第11A圖係為根據本發明實施例，水平圖案化供體之一側視圖及二個俯視圖之示意性圖解詳視圖；第11B圖及第11C圖係為根據本發明實施例，水平圖案化供體之示意性俯視圖；第12A圖係為根據本發明實施例，一水平圖案化多層式供體之一側視圖之示意性圖解詳視圖；第12B圖係為根據本發明實施例，第12A圖所示一雷射點及圖案化多層式供體之示意性俯視圖；第13圖係為顯示根據本發明實施例，一水平圖案化供體之一俯視圖之示意性圖解詳視圖；第14圖係為顯示根據本發明實施例，一供體上之一水平劃分多層式結構之細節之示意性圖解側視圖；第15圖係為顯示根據本發明實施例，具有嵌式微粒之一多層式供體結構之細節之示意性圖解側視圖；第16圖係為顯示根據本發明實施例，具有帶電選擇層之一多層式供體結構之細節之示意性圖解側視圖；第17圖係為根據本發明一實施例之流程圖，其示意性地例示一多層式圖案化供體之一雷射誘導前向轉移製程；第18圖至第21圖係為顯示根據本發明實施例，一包含多個多晶體層之供體結構之細節之示意性圖解側視圖；第22圖係為顯示根據本發明實施例，一包含多個多晶體層之供體結構 之細節之示意性圖解側視圖；以及第23圖係為顯示根據本發明實施例，一供體結構及一受體之細節之示意性剖視圖，該供體結構包含由多個半導體及介電層構成之一超晶格(super lattice)，該受體在一量子點(quantum dot)中包含半導體-電介質之一混合物。
概述：
以下所述之本發明各實施例提供用於增強雷射誘導前向轉移之能力及可用性(usability)之方法及裝置。該等實施例所提供之增強適用於印刷電路板(PCB)、積體電路(IC)基板、平板顯示器(FPD)製造、在各種基板(紙張、塑膠、陶瓷等)上印刷金屬電路、及特別是印刷型三維金屬結構。然而，所揭露之技術並非僅限於該等特定應用範圍，且本文所述之實施例之態樣若加以必要之變更，則亦可應用於在其他種類之受體基板上進行基於雷射誘導前向轉移之印刷(包含金屬材料及非金屬材料之印刷)。具體而言，該等技術可適用於各種印刷型電子產品及三維(three-dimensional；3D)印刷應用。
在一用於金屬印刷之典型基於雷射誘導前向轉移之系統中，使高能量雷射脈波照射於供體膜上會使得細小金屬小滴之一噴霧自該膜噴出。通常，此類系統中之供體膜包含由一固定、均勻之組成形成之單層，且印刷於受體上之金屬必需具有此相同之組成。
本發明各實施例藉由提供不同之新穎類型供體結構及對應之雷射誘導前向轉移系統操作方法而克服該限制。具體而言，所揭露之各 實施例使用多個不同之供體層(其可不均勻地分佈於供體之表面上)來控制印刷於受體上之各層之組成及結構。
在所揭露之實施例中，在一雷射誘導前向轉移系統中使用之供體通常包含一透明載體基板，該透明載體基板塗覆有不同組成之多個吸收膜。當雷射束入射於供體上時，來自該等膜其中之二或更多個膜之材料同時自供體噴出並在孕育時間(incubation time)期間及飛射期間混合於一起，俾使沈積並固化於受體上之材料包含來自該等不同膜之材料之一組合。在某些實施例中，該等不同之膜包含不同之金屬元素，該等不同之金屬元素在飛射中形成一合金並接著沈積於受體上。該合金可係為晶體、或在適當控制之條件下為非晶體(即，一金屬玻璃)。作為另一選擇，該等膜至少其中之一可包含一非金屬材料。
該等實施例之一原理在於，恰當地設置雷射誘導前向轉移系統及其模組(雷射、供體-受體間之距離、受體、運動控制及其他模組)並使其與不同之供體層及其結構同步以照射於一供體膜上之一位置處，該位置係根據該等供體層之分佈而加以選擇，以將一目標組成之材料噴至受體上。
舉例而言，典型之電路要求受體基板與所印刷主體金屬層(例如，銅)之間具有良好之黏附性。可藉由如下方式來達成此種黏附：形成具有良好黏附性之一精密合金(除其所要求之物理性能(例如，導電性)外)或在受體各表面與主體金屬之間形成一專用黏附層。已知之雷射誘導前向轉移製程難以達成該二個選項。
某些實施例藉由在供體上應用多個層並將該供體表面劃分成不同區段來克服該困難，其中各該區段用以形成一不同層或不同一組層 (例如，黏附層)來提供所需黏附性、同時保持或提高整個堆疊之物理性能規格。
精密合金化對控制受體之每一層及整個堆疊之物理性能而言頗為重要。依位置而定之精確元素組成對於機械性能、電性能、磁性能、耐腐蝕性能、以及其他物理及化學性能而言至關重要。雷射誘導前向轉移製程被限制成基於供體之結構而提供離散之組成。
某些實施例藉由在各供體層其中之一或多者處形成一漸變之層厚度或不同材料之一不均勻橫向分佈而能夠達成基於位置之可調整(自合金化(self-alloying)組成控制，此容許在整個受體上每一具體位置處形成目標受體層之一可調整的精密組成，進而滿足所要求之物理及化學規格。某些實施例適用於各種各樣之材料，例如但不限於：金屬及金屬合金、金屬化合物、難熔金屬(refractory metal)、錫及錫合金、複雜之合金組成物、其他多成分材料(未必為合金)、金屬玻璃、複雜之介電組成物、及金屬基質(metal matrix)。
黏附品質係為電子器件製造中之一已知之挑戰。具體而言，當沈積各種各樣之金屬於共用基板上或塗覆有專用層之基板上時，可能會出現黏附問題，該等共用基板例如為玻璃、聚合物(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醯亞胺(polyimide；PI))，該等專用層例如為矽氮化物(silicon-nitride)、銦錫氧化物(Indium tin oxide；ITO)、矽氧化物(silicon-oxide)或任何其他導電層或絕緣層。
舉例而言，在玻璃上印刷銅時通常要求具有一薄之中間層(例如，鉬(Molybdenum))，該中間層對玻璃具有良好之黏附性並有助於 提高整個堆疊之黏附性。另一實例係為在銦錫氧化物上印刷銅。某些實施例藉由使此類材料自合金化以提高一主體層對受體表面之本征(intrinsic)黏附性而克服黏附困難。
黏附問題部分地歸因於合金組成且在某些情形中亦歸因於受體表面處之瞬態合金化效應。舉例而言，相較於一完全氧化之鋁層，部分氧化之鋁會形成對於偶氮化合物(azoic compound；AZO)表面及銦錫氧化物表面而言提高之黏附性。一實施例可藉由在雷射誘導前向轉移製程期間提供一受控氣體環境而克服此困難。
雷射誘導前向轉移製程係噴射可達到非常高溫度之熔融細小小滴。小滴之高溫可在金屬小滴與環境大氣之間誘發一局部或完全之化學反應，並改變基板上所印刷材料之組成。
在某些實施例中，藉由調整若干雷射誘導前向轉移製程參數，可控制所印刷材料之反應速率及組成。此類參數之實例係為小滴溫度、小滴體積、小滴噴射及渡越時間(transit time)、孕育時間、基板性能、以及大氣條件。
舉例而言，在標準大氣條件下印刷鋁合金會在表面上形成一薄之氧化鋁(Al2O3)膜。金屬氧化係為一種擴散過程，因此溫度、氣體壓力及時間係為界定金屬表面上之氧化之速率及程度之關鍵參數。
在某些實施例中，可在雷射誘導前向轉移製程期間根據氣體類型及其相對壓力及流量而調整受體上所印刷材料之組成。該大氣條件必須伴有對其他製程參數(例如，小滴體積、小滴溫度、噴射、渡越時間、孕育時間、受體之基板條件等等)之嚴格控制。類似之考量亦適用於其他 有關之金屬及其他大氣環境。
通常，銅合金主要作為互連件而用於印刷電路板及積體電路基板應用中。銅係為較鋁更佳之導體、更易於藉由電鍍(electroplating)來加工，且相較於鋁展現出更佳之焊接品質。一實施例適用於直接沈積由不易於圖案化之材料(例如，銅合金)之多個層製成之精細二維及三維結構。藉由使供體中之多個層熔融並將其固化於受體上，人們可根據電子設計及所要求之製程規格而形成此種難以圖案化之合金之一精細結構。
某些材料無法形成穩定之化合物或合金。為混合該等材料，需要將其熔融並接著極其快速地將其冷卻。在此種方法中，由於自主體至表面之熱傳遞緩慢且自表面至主體之熱傳遞亦緩慢，因而主體材料難以混合。某些實施例藉由以選定之層數目及層次序、每一層之特定厚度及組成對供體應用此類材料之多個薄層而克服該困難。接著藉由如下方式應用一雷射誘導前向轉移製程來形成準穩定(quasi-stable)化合物或合金：快速熔融供體上之整個堆疊以形成欲自膜朝受體噴出之細小小滴，隨後在飛射中或在落於該受體上之後超快地冷卻該等小滴。此種超快加熱製程及冷卻製程可以精密混合方式形成以其他方法非常難以達成之準穩定化合物及合金。
金屬合金化製程可導致一元素偏析(elemental segregation)而形成金屬間化合物之微粒，該等微粒通常位於多晶體合金之晶界(grain boundary)內。在某些實施例中，可使用各供體層之一精密結構及一相應之雷射誘導前向轉移製程對金屬合金化及元素偏析之形成進行嚴格之製程控制。舉例而言，用於印刷電路板應用之典型合金係為含有金、銀、鋁及鉑之二元、三元、四元銅合金、以及銅系合金之其他實施例。此類合金係在 一雷射誘導前向轉移製程中藉由分別根據目標合金之目標元素混合而形成由一層銅及明顯更薄之其合金化元素(例如，金、鉑、銀)層構成之供體來製成。舉例而言，混合有2%之銀之一98%銅合金將形成(dictate)一二層式或更多層式供體，該供體具有一類似之數量對材料比率(quantities to materials ratio)。
複合材料係為由具有顯著不同之物理或化學性能之二或更多種成分材料構成之材料，該等材料當組合時形成一具有不同於單獨成分之特性之材料。該等單獨成分在完工之結構內保持獨立且各不相同。一金屬基質複合物(Metal Matrix Composite；MMC)係為具有至少二個組成部分且其中之一係為一金屬之一複合材料。另一材料可係為一不同之金屬或另一材料(例如，一陶瓷或有機化合物)。金屬基質複合物係由各種材料製成且通常用於各種應用中。
在某些實施例中，金屬基質複合物係藉由沈積多層不同材料而製成。藉由製備金屬層與介電層交替之分層結構，可獲得受控之金屬基質組成，例如Al/Al2O3，其由於其優異之機械性能而成為備受關注之組成物。此類金屬基質複合物可藉由如下方式形成：在氧化性氣氛中進行鋁氧化並混合，或以一更可控方式，熔融一鋁層及一氧化層於供體上並在一非氧化性氣氛中將其沈積於受體上。該受體上之基質組成物係由供體中每一層之厚度界定。
在另一實施例中，藉由分別選擇層之數目及每一層在供體上之厚度而輕易地控制金屬基質複合物及其他複合物基質之準確組成及結構。舉例而言，一供體可在一厚之材料層B頂上包含一厚之材料層A(一AB堆疊)。另一供體結構可包含由相同材料之六個薄層形成之一交替堆疊(一 ABABAB堆疊)，其所包含之AB堆疊之累積厚度相同，以對於相同體積之最終金屬基質複合物層而言獲得更佳之均勻性。
在某些實施例中，某些層可在供體上包含金屬或非金屬微粒，對該供體應用一雷射誘導前向轉移製程會形成目標金屬基質複合物結構。
物理性能(例如，機械強度及電阻率)在為達成一產品效能之提高而進行之材料工程化中係為重要因素。在某些實施例中，供體層之精密結構能夠達成合金之精密組成及受控之物理性能。舉例而言，可藉由修改合金含量來調整電阻率。此實施例適用於例如印刷電路板之嵌式被動元件、具有所定義電阻率值之電阻器及其他應用。作為另一實例，誘導沉澱(induced precipitation)可提高所沈積材料之機械強度。藉由嚴格控制供體之層結構及組成，人們可控制物理性能(例如，電阻率及機械強度)。
在某些實施例中，藉由控制一所印刷二維結構之各位置處之合金組成，可產生具有可變之物理性能(例如，電性能、機械性能、熱性能、磁性能及其他性能)之一均勻結構。在本發明之其他實施例中，受體上之多個層之一三維結構可增強最終產品之物理性能。該等層可在一雷射誘導前向轉移製程中藉由在供體上應用多個層及多個圖案而沈積於受體上。供體上之每一預定義區域皆可用於在受體上形成一不同之層。
具有不同組成之漸變結構及規則或不規則合金結構適用於若干應用(例如，印刷電路板、積體電路基板及其他應用)。當前雷射誘導前向轉移製程由於各結構之高複雜度而無法達成此類結構。在某些實施例中，受體中之可調整組成及漸變結構可藉由各供體層中漸變之厚度並藉由供體之特定層中之不同合金之圖案而製成。
焊接製程廣泛用於電子器件中，主要用以將電子板連接至其介面。電子板材料之多樣性及最終產品之嚴格規格決定了焊接材料之多樣性。焊接材料通常係基於錫合金且每一應用分別要求其錫合金具有特定性能。各組成之焊接性能之可變性常常用於根據特定應用而要求具有特定熔融溫度、機械性能及其他物理性能之特定應用。在某些實施例中，一包含具有一不均勻結構之多個層之供體可以一簡單及便捷之方式為特定應用提供定製之焊接材料。在其他實施例中，供體中漸變之不均勻層可在受體中提供焊接結構之漸變組成。
除錫合金之外，其他材料亦可能需要具有各種組成及結構。在某些實施例中，可藉由對包含每一層具有一不同厚度及組成之多層式供體應用雷射誘導前向轉移製程來解決此複雜度。
駐極體(electret)係為具有一準永久嵌式電荷(quasi-permanent embedded electric charge)之介電材料。存在基於聚合物或基於具有嵌式帶電金屬微粒之介電材料之不同類型駐極體。在某些實施例中，利用包含多層式供體之一雷射誘導前向轉移製程，該多層式供體具有堆疊之介電層及帶電金屬層。供體之堆疊結構類似於本文中提及之ABABAB結構，其中A係為一電介質且B係為一金屬，並且對各金屬層施加電荷。在雷射誘導前向轉移製程期間，使高能量雷射脈波照射於供體堆疊上會引起電介質與帶電金屬小滴之一混合體之一噴霧自該供體堆疊噴出並形成駐極體。所形成之駐極體包含具有嵌式帶電金屬微粒之一介電基質。
金屬玻璃(非晶體金屬)對於許多電子器件之應用(例如，可調式電阻器、及行動電子器件之包裝材料)而言係為非常誘人之材料。金屬玻璃係藉由使金屬熔融並將其淬火至一準穩定非晶態(amorphous state)而形成。在某些實施例中，由於微滴以每秒1010度之典型冷卻速率經歷一淬火製程，可藉由雷射誘導前向轉移製程而形成許多種金屬玻璃。在一實例性模型中，一1000攝氏度之小滴在10奈秒內固化。該等實施例包含由難以混合之元素(例如，鋯與銅)構成之二元金屬玻璃、多成分合金、及新的金屬玻璃組成物。元素之數目及其混合物可由供體之多層式結構來控制。其他實施例係為金屬玻璃與多晶體金屬以各種混合結構形式形成之混合結構，該等混合結構形式可係為系統形式、均勻形式、無規形式、及漸變形式或任何替代形式。
在再一些實施例中，在雷射誘導前向轉移製程期間，在微滴之整個體積上在供體中形成一整體混合物，以形成一均勻之合金。在一小滴形成機制中，合金化過程之性質表現為完全混合機制，此與一不透明性質之一局部相互作用相反。
系統說明：
第1圖係為根據本發明一實施例，用於在一基板41上直寫之一系統之示意性圖解。此處顯示該系統及其組件僅係為了例示可在其中實施本文所述技術之環境。類似地，此類技術可利用其他類型及呈其他配置形式之適宜設備來執行。
第1圖所示系統係圍繞印刷及直寫裝置20構建，印刷及直寫裝置20在一電路之一基板(例如，被固定於一安裝表面24上之一平板顯示器(FPD)或一印刷電路板(PCB)22)上運作。本文所用術語「平板顯示器」、「FPD」、「印刷電路板」及「PCB」係籠統指代其上沈積有導電跡線之任何種類之電介質、金屬或半導體基板，而與基板材料之類型及用於沈積之製程無關。裝置20可用來沈積新的層，例如在各種基板上或在任何其他 電子器件中印刷金屬電路。
裝置20包含一光學總成26，光學總成26包含用於雷射誘導前向轉移之一適宜雷射及光學器件、以及基板上之相關聯操作，如在第2圖中更詳細顯示。(作為另一選擇，雷射可包含於一單獨單元中(圖中未顯示)，該單獨單元具有與總成26之一適宜光學連接)。在某些實施例中，直寫應用(例如，在一印刷電路板或平板顯示器或任何其他相關器件上之圖案化或層沈積)可包含其他診斷能力，該等診斷能力可由一獨立診斷系統現場進行(即，在印刷製程期間進行監測)、一體地進行(即，在雷射誘導前向轉移製程完成之後立即監測所選擇之器件)或離線進行。
一定位總成(呈一橋接件28之形式)藉由沿裝置20之軸線進行線性運動而將光學總成26定位於所述基板上之相關位置處。一控制單元30控制光學總成及定位總成之操作並執行其他功能(例如，溫度控制)，以執行所需之檢驗、印刷、圖案化及/或其他製造及修復操作，如以下所述。
通常，控制單元30與一操作員終端機32通信，操作員終端機32包含含有一處理器34及一顯示器36之一通用電腦、以及一適宜使用者介面及軟體。
第2圖係為顯示根據本發明一實施例，裝置20、尤其光學總成26之細節之示意性側視圖。一雷射50發出脈波輻射，該脈波輻射由適宜光學器件52聚焦。該雷射可包含例如一具有雙倍頻輸出之脈波式Nd：YAG雷射，該雙倍頻輸出使脈波振幅及持續時間能夠由控制單元30方便地控制。類似地，可控制光學器件52以調整由雷射束形成之焦點之位置及大小。在某些實施例中，因而可在對雷射及光學參數進行適宜調整後對預處理步驟、雷射誘導前向轉移步驟及後處理步驟中之若干或全部步驟利用同一雷 射50。
作為另一選擇，可將一具有不同射束特性之額外雷射(圖中未示出)用於該等步驟中之某些。期望此一額外雷射(若使用)以相同於雷射50之波長運作，以簡化光學設置。在另一實施例中，該額外雷射可以另一波長及另一光學器件設置運作，此可專用於所述之目的或用於多個目的。
第2圖顯示雷射誘導前向轉移配置中之光學總成26。光學器件52將來自雷射50之射束聚焦至一供體片材54上，供體片材54包含一供體基板56及一供體膜58。通常，基板56包含一透明光學材料(例如，玻璃或一塑膠片材)或其他類型之基板(例如，矽晶圓、撓性塑膠箔、陶瓷或玻璃)以及典型印刷電路板基板(例如，環氧系基板)。來自雷射50之射束(例如，藉由運動總成28)與缺陷42之位置對齊，且供體片材54定位於該位置上方距印刷電路板22之一基板41一期望間隙寬度D處。通常，該間隙寬度係至少0.1毫米，且發明者已發現藉由恰當地選擇雷射束參數，可使用0.2毫米或甚至0.5毫米或更大之間隙寬度。
在通用雷射誘導前向轉移製程中，基板41亦被稱為接收體或受體。光學器件52將雷射束經由基板56之外表面聚焦至膜58上，進而使熔融金屬之小滴自該膜跨越間隙而噴至器件基板之表面上。
第3圖係為顯示根據本發明一實施例，一多層式雷射誘導前向轉移供體之細節之示意性剖視圖。供體之基板60對在雷射誘導前向轉移製程中所應用之雷射透明。在一實施例中，層62與層64交替沈積於供體之基板上，以形成由二種不同材料形成之一多層堆疊。
銅通常主要作為互連件用於印刷電路板及積體電路基板應用中。銅係為較鋁更佳之導體、更易於藉由電鍍進行加工，並且相較於銅展現出更佳之焊接品質。
第4圖係為顯示根據一實施例，一多層式雷射誘導前向轉移供體之細節之示意性剖視圖。第4圖顯示其中有多個層置於供體之基板60上之一實施例，層之數目、層之類型及每層之厚度可有所變化。第4圖顯示四個不同層：一相對厚之層66，由一薄層72塗覆，薄層72由一略厚之層70塗覆，略厚之層70則由一薄層68塗覆。
在某些實施例中，可在雷射誘導前向轉移製程期間藉由環境大氣條件、相對壓力及流量來調整受體上之印刷材料組成。此大氣條件須伴有對其他製程參數之嚴格控制，其他製程參數例如為小滴之體積、小滴之溫度、噴射、渡越時間、孕育時間、受體之基板條件、及其他製程參數。類似之考量適用於各種相關之金屬及其他大氣環境。
金屬合金化製程可引起元素偏析而形成金屬間化合物之微粒，該等微粒通常位於多晶體合金之晶界內。在某些實施例中，可使用供體層之一精確結構及一相應雷射誘導前向轉移製程對金屬合金化及對分離化合物之形成進行嚴格製程控制。舉例而言，典型之合金係為含有金、銀、鋁及鉑之二元、三元、四元銅合金、或銅系合金之其他實施例。此類合金係在一雷射誘導前向轉移製程中藉由根據目標合金之相應目標元素混合率形成供體而製成，此類合金包含一層銅及明顯較薄之其合金化元素(例如，金、鉑、銀)層。舉例而言，混合有2%銀之一98%銅合金將形成具有一類似之數量對材料比率之一二層或更多層式供體。
在另一實施例中，使用者可印刷以其他技術難以製成之複雜 之合金(例如，含有4至5種元素之合金)。
第5A圖係為根據本發明一實施例，雷射誘導前向轉移製程之步驟一之示意性剖視圖。第5A圖顯示其中雷射50之射束穿過供體之基板並熔融若干層74至76以由層74與層76之一混合物形成一液體熔體78之一實施例。該液體熔體藉由一壓力向量傳播，該壓力向量通常垂直於透明基板並藉由金屬層熔融及蒸發而形成。介面79係為液體熔體78與由層74及層75構成之固體多層式結構間之邊界。
第5B圖係為根據本發明一實施例，雷射誘導前向轉移製程之步驟二之示意性剖視圖。第5B圖顯示由第5A圖所示熔體78形成之一小滴80(通常為一微滴)如何離開供體(仍處於一液體狀態)並朝受體88之基板行進。在一實施例中，小滴80包含堆疊層74及層76中之各材料之一混合物。
第5C圖係為根據一實施例，雷射誘導前向轉移製程之步驟二之示意性剖視圖。第5C圖顯示第5B圖之小滴80如何落於受體88之表面上並固化以產生一固體合金82。合金82係由堆疊層74及層76中之各材料之一混合物構成。
第6圖係為顯示根據各實施例，多層式供體之細節之示意性圖解側視圖。雷射50指向供體之基板60，層86沈積於供體之基板60上，層84置於層86上，且層90沈積於層84上。第6圖顯示其中層90具有一漸變厚度結構之一實施例。可應用此結構來產生層84、層86與層90之一可調整合金，此使得使用者能夠選擇其希望構成該合金的層90之任何部分並因此選擇層90之百分比。
在一替代實施例中，可使用相同結構在受體上產生層84、層86與層90之多組具體混合物。舉例而言，在雷射誘導前向轉移製程之後，受體之區域之一部分(此圖中未示出)塗覆有層84、層86與層90之一混合物，其中層90之相對百分比係為沈積合金之30%，並且受體面積之另一部分塗覆有相同各層之一混合物，其中層90之相對百分比係為沈積合金之10%。在其他實施例中，層90在合金中之相對量可藉由雷射50、供體60及受體88之相對位置(藉由混合物及位置)進行調整，此可如第1圖所示進行控制。
焊接製程廣泛用於電子器件中，主要用以將電子組件連接至電子板。電子板中各種各樣之材料及最終產品之嚴格規格決定各種各樣之焊接材料。焊接材料通常係基於錫合金且每一應用分別要求其錫合金具有特定之性能。
焊接性能依組成不同而變化之性質常常用於根據特定應用而要求具有特定熔融溫度、機械性能、及其他物理性能之特定應用。在某些實施例中，包含具有不均勻結構之多個層之一供體可以一簡單及便捷之方式為特定應用提供定製之焊接材料。在其他實施例中，供體中之漸變且不均勻之層可在受體中提供焊接結構之漸變組成。
除錫合金之外，在其他材料中亦可能需要各種組成及結構。某些實施例可藉由對每一層包含一不同厚度及組成之多層式供體應用雷射誘導前向轉移製程而克服此種複雜性。
第7圖係為顯示根據各實施例，多層式供體之細節之示意性圖解側視圖。雷射50指向供體之基板60，層92及層94堆疊於供體之基板60上，且層96覆蓋其前一層94之一部分。在一實施例中，層92、層94與層96之二合金混合物可藉由一單一雷射誘導前向轉移製程來獲得。舉例而言， 在雷射誘導前向轉移製程之後，受體區域之一半(此圖中未示出)可被塗覆以包含層96之20%之一合金(一三元合金)、同時受體區域之另一半可被塗覆以不含層96之一合金(一二元合金)。
第一半之結構係藉由使雷射50指向第7圖所示供體之左側而達成，且該第二半之結構(經二元合金塗覆)係藉由使雷射50指向供體之右側而達成。在另一實施例中，不同層(即，二元及三元)可以不同形狀及比率被圖案化於受體上。舉例而言，二元層可沿水平線印刷且三元層可沿垂直線印刷。
某些層較其它層對雷射束更具反射性，且每一層及整個堆疊之厚度對於供體堆疊之反射水準發揮作用。
第8A圖係為顯示根據各實施例，一多層式供體之細節之示意性剖視圖。一雷射誘導前向轉移製程之效率取決於供體堆疊對雷射能量之吸收水準。對雷射誘導前向轉移之雷射具有高反射性之層106沈積於層104上，層104係為低反射性之層並沈積於層102上，層102係為置於供體基板60上之一薄介電層。在一實施例中，為達成最高之吸收(即，最小之反射)，在層106之前沈積層104。
第8B圖係為顯示根據一實施例，第8A圖所示供體中各層厚度與供體堆疊之反射率間之相關性之曲線圖。如在第8A圖之說明中所述，層之類型、其在堆疊中之次序、及每層之厚度對在一雷射誘導前向轉移製程期間設定供體之堆疊之總體反射很重要。第8B圖中之曲線圖顯示供體之反射率為層106(在水平軸上)之厚度之一函數及由曲線108、110、112及114顯示之層104之四個可選厚度。
舉例而言，曲線114代表層104之一50奈米厚度，曲線112及曲線110代表同一層之20奈米厚度及10奈米厚度，且曲線108代表不存在層104之供體之反射。根據該曲線圖，顯然，50奈米(或200奈米)厚之層106與一50奈米厚之層104之組合使供體之堆疊具有最低之反射率。考量例如第8A圖之分層式結構，其係由鋁製之層106及銅製之層104形成，且用於噴射之雷射係為一532奈米雷射。分層式結構吸入之能量強烈地相依於供體之架構。若鋁層係與玻璃基板接觸、且銅被沈積於鋁上，則反射率非常高(大於85%)。反之，若沈積銅並接著沈積鋁，則反射率顯著較低(約48%)。
第9A圖係為顯示根據各實施例，一多層式供體之細節之一示意性圖解剖視圖，該多層式供體呈三個厚層之一結構形式且具有二種類型之層。供體之基板塗覆有由二個層116與其間之一單層118構成之一夾層。此種結構無法在受體上達成層116與層118之高度混合或合金化均勻性。
第9B圖係為顯示根據各實施例具有第9A圖所示二種類型之層之一多層式供體之細節之示意性剖視圖，其中將相同之材料量設定為具有七個薄層之一結構。在第9A圖中，層116及層118於供體之基板上沈積成由七個交替之層116及層118形成之一結構(一ABABABA結構，其中A代表層116且B代表層118)。在一實施例中，相較於第9A圖之結構，此種使層變薄之技術為層之混合提供更佳之效率及均勻性。
在另一實施例中，多個薄層提供對供體堆疊之實際熔融溫度之更佳控制。舉例而言，層116及層118中之材料之一單層合金之熔融溫度係基於合金之物理性能加以界定並且分別闡述於該等材料之一所謂相圖(phase diagram)中。另一方面，第9B圖所示結構提供基於各層之厚度及次序來控制供體堆疊之熔融溫度之機會。舉例而言，藉由將最高熔融溫度 層作為第一層置於供體之基板上並施加高雷射能量，可能會提高小滴溫度。
第10圖係為顯示根據各實施例，選擇層結構及材料以在一雷射誘導前向轉移製程期間控制在一多層式供體中形成之一小滴之溫度之細節之示意性圖解側視圖。層120及層122沈積於供體之基板上，其中層122之熔融溫度係高於層120之熔融溫度。元件124係為藉由施加一雷射脈波能量以使溫度低於層122之熔融溫度而形成之熔融區域。在此種情形中，層122不會熔融，且雷射誘導前向轉移製程不起作用。
在一實施例中，為熔融整個堆疊，使用者須應用足夠之雷射條件，例如雷射能量、脈波寬度及雷射點直徑。舉例而言，元件126代表在應用足夠之雷射條件以使溫度高於層122之熔融溫度時之熔體。此技術使得能夠熔融整個堆疊並恰當地進行雷射誘導前向轉移製程。舉例而言，雷射點可為僅30微米且所印刷小滴之大小僅5微米。其原因顯然在於自固體至液體之相變及表面張力之影響，在小的熔融金屬小滴之情形中表面張力非常高，進而使金屬層轉變為一圓形熔融材料。
在另一實施例中，每層之厚度及層之數目有助於控制熔融合金之溫度。自一分層式結構而非一共晶(eutectic)混合物開始會使得相較於在以包含共晶組成物之一供體層開始時所獲得之溫度，能夠達成一實質更高之小滴溫度。
為自多個(例如，二元)不同之單獨金屬層產生一共晶混合物小滴，通常須熔融各該金屬層。由於純金屬具有高於共晶混合物之一熔融溫度，共晶小滴將具有一更高之溫度(高於各該金屬成分之熔融溫度)。
舉例而言，相較於純銅之熔融溫度(temperature；Tm)1048 攝氏度，銅/鋁之一共晶混合物具有548攝氏度之熔融溫度(銅在該二金屬中具有較高之溫度)。因此，共晶小滴之溫度相較於以一共晶混合物開始所獲得之溫度實質更高(高出>500度)(最大小滴熔融溫度取決於熔融溫度Tm，但亦取決於雷射脈波參數及層參數)。
藉由形成具有一多層式結構之一供體，小滴之溫度係由供體之層之次序及厚度並藉由設定雷射誘導前向轉移製程之適當雷射條件及掃描方案來控制。舉例而言，銅及鈦之熔融溫度分別為1084攝氏度(degC)及1668攝氏度。共晶(24%之鈦、76%之銅)熔融溫度為約900攝氏度，其較鈦之熔融溫度低約700攝氏度。在一實施例中，可藉由將鈦層置於供體之基板頂上並相應地調整雷射參數而獲得一較高之小滴溫度，甚至高於鈦之熔融溫度。
上述技術容許對小滴之溫度進行嚴格控制並可用於多種應用(例如，金屬玻璃、及很難或不可能以其他方式獲得之特定材料混合物之合金化)。
第11A圖係為根據本發明各實施例，水平圖案化供體之一側視圖之示意性圖解詳圖。一包含材料128及材料130之單層以一二維方式沈積並圖案化於供體之基板上。雷射50指向供體之基板上。
第11B圖係為根據本發明各實施例，一水平圖案化之供體之一俯視圖之示意性圖解詳圖。第11B圖代表其中僅一種材料(或合金)128沈積並圖案化於供體之表面上並且在第11B圖中由深色線表示之一情形，其中白線係為供體基板表面之俯視圖。元件132代表第11A圖所示雷射50之一雷射點。在某些實施例中，一或多種材料在供體上圖案化為一二維圖案，且圖案化特徵可大於、小於(如第11圖所示)或類似於雷射點之直徑。此 種配置實際上類似於一單層供體。
第11C圖係為根據本發明各實施例，一水平圖案化供體之一俯視圖之示意性圖解詳圖。第11C圖代表其中元件(例如，材料或合金)128及130以一「棋盤」方式沈積並圖案化於供體表面上之一情形，其中元件128及130以一十字方式佈置成彼此垂直。在其他實施例中，每一元件之大小、形狀、混合物及位置可有所不同以根據所需之製程應用而形成一均勻或功能漸變材料(functional graded material)。元件132代表第11A圖所示雷射50之一雷射點。在一實施例中，為形成對應材料之合金(或化合物)，圖案顯著小於雷射點。在另一實施例中，為將一單一元件沈積於受體表面上之特定位置處，圖案可大於雷射點。
第12A圖係為根據本發明各實施例，雷射50及一圖案化多層式供體之示意性剖視圖。層136沈積於供體之基板上，且層134圖案化於層134頂上。雷射50指向供體且其雷射點可見於第12B圖之俯視圖中。
第12B圖係為根據本發明各實施例，第12A圖之一剖視圖中所示雷射點132及一圖案化多層式供體之示意性俯視圖解。在一實施例中，雷射點顯著大於圖案，因此雷射誘導前向轉移製程形成層134及層136之一合金。在其他實施例中，元素134之大小、形狀、混合物及位置可有所不同以根據所需之製程應用而形成一均勻結構或一不均勻結構。
第13圖係為顯示具有二個雷射點132之一水平圖案化供體之一俯視圖之示意性圖解詳圖。根據本發明各實施例，供體之圖案與雷射點之組合例示一雷射誘導前向轉移製程中之一可控材料混合體。供體包含二種元素(合金、化合物或純材料)138及140，其以二維(two dimension；2D)方式圖案化於供體之基板60上。
在一實施例中，元素138及140之二維圖案呈一三角形形狀並可用於形成元素138及140之一漸進組成合金，其中每一元素之相對份額係由供體相對於雷射點之位置(由控制單元30控制)界定。舉例而言，形成於頂部雷射點132中之合金具有一較高份額之元素132，而下部雷射點(元素132)在雷射誘導前向轉移製程之後在合金中形成一較大份額之元素140。
在一替代實施例中，可使用相同結構在受體之特定區域中產生元素138與元素140之特定混合物之群組。舉例而言，受體之一半可被覆蓋以元素138與元素140之一50%/50%混合物，且另一半可被覆蓋以元素138與元素140之一90%及15%之混合物。
黏附品質在製造由薄膜製成之器件(例如，電子器件)中係為一已知之挑戰。具體而言，黏附問題可發生於將各種金屬沈積於常見基板(例如，玻璃、聚合物(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醯亞胺))或沈積於塗覆有特殊層(例如，矽氮化物、銦錫氧化物、矽氧化物、或任何其他導電層或絕緣層)之基板上時。
舉例而言，在玻璃上印刷銅時通常要求具有一薄之中間層(例如，鉬)，該中間層對玻璃具有良好之黏附性並有助於提高整個堆疊之黏附性。另一實例係為在銦錫氧化物上印刷銅。某些實施例藉由使此類材料自合金化以提高一主體層對受體表面之本征(intrinsic)黏附性而克服黏附困難。此種能力可藉由一多層式供體結構而達成，該多層式供體結構形成與受體上之其前一層具有較佳黏附性之一合金。
黏附問題部分地歸因於合金組成且在某些情形中亦歸因於受體表面處之瞬態合金化效應。舉例而言，相較於一完全氧化之鋁層，部分氧化之鋁會形成對於偶氮化合物(AZO)表面及銦錫氧化物表面而言提 高之黏附性。一實施例可藉由在雷射誘導前向轉移製程期間提供一受控氣體環境而克服此困難。
在某些實施例中，供體膜包含二或更多個膜，該二或更多個膜係在整個透明供體基板上橫向交錯。此技術之實例顯示於第11C圖及第13圖中。作為另一選擇，可使用任何其他適宜形式之橫向交錯。
第14圖係為顯示根據本發明各實施例，一供體上之一水平劃分多層式結構在一受體上形成一所需多層式結構之細節之示意性剖視圖。第14圖包含沈積於供體基板60之右側上之層142、144及146以及沈積於該供體基板之左側上之層148及150。
在一實施例中，可利用對各層之此種橫向劃分而在受體之基板88上形成一多層式結構(例如，層152及154)。在一實施例中，層152(其可為一黏附層)係藉由應用一雷射誘導前向轉移製程而形成，在該雷射誘導前向轉移製程中雷射僅指向層142、144及146上。
一旦層152完成，便移動雷射以藉由處理供體層148及150而形成層154(其可為一主體層)。藉此，多個層及供體結構水平圖案化之組合使得使用者能夠在受體上形成多個層之複雜結構。
在另一實施例中，使用者可藉由由一或多個介電層或半導體層及摻雜材料薄層構成之一供體結構而印刷摻雜電介質或摻雜半導體。舉例而言，總厚度為1微米級之一多層式供體堆疊係由多個厚矽層及少數幾個嵌入式摻雜元素(例如，硼或磷)中間層形成。每一摻雜中間層具有為幾奈米之厚度。
複合材料係為由具有顯著不同之物理或化學性能之二或更 多種成分材料製成之材料。當該等材料組合時，其形成具有不同於單獨成分之特性之一材料。該等單獨成分在已完成之結構內保持獨立且各不相同。一金屬基質複合物(MMC)係為一複合材料，其具有至少二組成部分，一個係為金屬且為該複合物(被稱為基質)之主要部分。另一材料可係為嵌入金屬基質中之一不同金屬或另一材料(例如，一陶瓷或有機化合物)。所嵌入元素在基質中之結構可表現為各種形式，例如纖維形式、蜂巢形式、微粒形式、十字形或任何其他形式。金屬基質複合物係由各種材料製成並通常用於各種應用中。
第15圖係為顯示根據本發明各實施例，具有所嵌入微粒之一多層式供體結構在亦顯示於此圖中之一受體上形成具有所嵌入微粒之一複合基質結構之細節之一示意性圖解側視圖。層158及160沈積於供體基板60上，並包含金屬基質(藉由使層158與層160合金化而製成)及嵌入於供體之層160中之微小微粒162。層164沈積於受體之基板88上並在所述複合基質中包含作為第二元件之微粒162。如之前所述，微粒162係根據所需應用而由另一金屬或一非金屬材料(例如，介電材料或有機材料)製成。
在其他實施例中，金屬基質複合物係藉由沈積具有不同材料之多個層而製成。藉由製備金屬層與介電層交替之分層式結構，可獲得受控之金屬基質組成物。舉例而言：Al/Al2O3，其由於其優異之機械性能而成為備受關注之組成物。此金屬基質組合物可藉由在氧化性氣氛中進行鋁氧化及混合、或以一更可控方式藉由熔融供體上之一鋁層及一氧化層並在一非氧化氣氛中將鋁層及氧化層沈積於受體上而形成。受體上之基質組成物係由供體中每層之厚度界定。
在其他實施例中，在金屬基質複合物中使用許多種材料，例 如鈦、若干種石墨、化合物(例如，碳化矽(SiC)及若干種金屬間化合物)及奈米材料(例如，碳奈米管(Carbon Nanotube；CNT))，該等材料嵌入於金屬基質複合物及其他複合材料中。其他複合材料之實例係為其中大多數材料(基質)係由一陶瓷材料製成之陶瓷基質複合物(Ceramic Matrix Composite；CMC)及其中大部分材料係由一聚合物製成之聚合物基質複合物(Polymer Matrix Composite；CMC)。
駐極體係為具有一準永久性嵌入式電荷之介電材料。存在不同類型之基於聚合物或基於具有嵌入式帶電金屬微粒之介電材料之駐極體。
第16圖係為顯示根據本發明各實施例具有帶電之所選層之一多層式供體結構在一受體上形成具有嵌入式帶電微粒之駐極體結構之細節之示意性圖解側視圖。層166係為一介電層且層168係為一金屬層。層166與層168係在供體基板60上交替沈積成一ABABA結構，其中A代表層166且B代表層168。因此，金屬層有效地形成一電容器。該等金屬層連接至一電源供應器(圖中未示出)，以根據相關應用要求對該電容器充以一負電或一正電。
在對此供體結構應用一雷射誘導前向轉移製程之後，受體之基板88之表面係被塗覆以一層駐極體。此層係由一介電基質170(基於層166及可添加至供體堆疊之額外材料)及帶電金屬微粒製成，帶電金屬微粒係由供體中之層168製成。
在某些實施例中，使用包含多層式供體之一雷射誘導前向轉移製程，該多層式供體具有堆疊之介電層及帶電金屬層。供體之堆疊結構闡述於第16圖中，並且使用上述電源供應器對金屬層施加電荷。在雷射誘 導前向轉移製程期間，高能量雷射脈波照射於供體堆疊上以形成電介質與帶電金屬小滴之一混合體之一噴霧，進而自供體堆疊中噴出並形成駐極體。
所形成之駐極體包含具有嵌入式帶電金屬微粒之一介電基質。在一替代實施例中，層168上之負電荷形成帶有一負電荷之駐極體。在替代實施例中，供體之結構可不同於第16圖所示者，且充電機制可基於靜電充電或其他充電方法。在一替代實施例中，層170可係為一聚合物並藉由來自供體各層之一組成物而形成，其中第16圖所示各層166係為不同種類之層，其在一雷射誘導前向轉移製程期間混合以形成層170。
第17圖係為一流程圖，其示意性例示根據本發明一實施例，一多層式圖案化供體在一受體上形成一所需複雜結構之一雷射誘導前向轉移製程。該雷射誘導前向轉移製程係基於目標最終產品要求(例如，導電性、機械強度、與其他器件之介接)、工業標準等。據此得到材料選擇及產品架構，且雷射誘導前向轉移製程係被設計成滿足該等要求。
該製程始於一製程規格定義步驟200，其定義受體之製程規格，例如層之數目、層之次序及結構(例如，組成及材料相態)以及最終受體堆疊中每層之厚度。在一參數定義步驟202中，使用者定義製程參數，例如雷射點大小、能量、供體與受體間之間隙(通常介於100微米與500微米之間)、雷射誘導前向轉移製程腔室中之大氣氣體混合體(在合金化要求具有特定氣體氛圍之情況下)、以及雷射、供體、及受體間之相對運動之掃描方案。隨後，此等輸入參數定義輸出參數，例如小滴體積及溫度、以及自供體朝受體之噴射速度。
在一供體設定步驟204中，使用者基於關鍵參數(例如，層之數目及其次序及每層之結構(例如，組成及厚度))以及其他參數設定供 體之結構。
在一雷射設定步驟206中，使用者藉由選擇雷射類型、波長、功率、脈波寬度及其他參數而設定雷射。在一受體設定步驟208中，使用者設定受體之參數，例如基板類型及厚度、表面狀態、溫度及其他參數。
在一雷射誘導前向轉移製程步驟210中，使用者應用基於上述設定之雷射誘導前向轉移製程及應用其中雷射將微滴自供體噴出之步驟，進而將微滴沈積於受體上。在一診斷步驟212中，使用者可進行診斷步驟以測試製程是否依計劃進行且受體上之結果是否滿足目標製程規格。
在一決定步驟214中，使用者須基於在一診斷步驟212中收集之資料而決定製程是否滿足規格。若製程滿足預定義規格，則受體繼續移動至下一製造步驟(即，一結束步驟216)。若製程不滿足預定義規格，則使用者根據上述詳細流程自一參數定義步驟202重新開始該製程。
在某些實施例中，使用者可得出製程規格不精確之結論，並因此可決定重新定義製程規格。在此種情形中，在決定步驟214之後，流程返回至製程規格定義步驟200。
在另一實施例中，使用者可得出供體設定不正確之結論。在此種情形中，在決定步驟214之後，流程返回至供體設定步驟204。
在另一實施例中，對一不合規格事件之調查可指出雷射50之設定存在錯誤。在此種情形中，在決定步驟214之後，流程返回至雷射設定步驟206。
在另一實施例中，使用者可得出受體設定錯誤之結論。在此種情形中，在決定步驟214之後，流程返回至受體設定步驟206。
在決定步驟214中製程不滿足其規格之其他實施例中，使用者可辨識出儘管所有設定皆正確但存在一設備故障。在此種情形中，在決定步驟214之後，流程返回至雷射誘導前向轉移製程步驟210。
在決定步驟214中製程不滿足其規格之其他實施例中，使用者可在診斷步驟212中辨識出一診斷工具之一故障。在此種情形中，在決定步驟214之後，流程返回至診斷步驟212以重複診斷。
金屬玻璃(非晶體金屬)對於許多電子器件(例如，用於行動電子器件之可調式電阻器及包裝材料)應用而言係為非常誘人之材料。金屬玻璃係藉由將金屬熔融並極其快速地冷卻熔體(在一所謂之淬火製程中)而形成，以獲得一準穩定非晶體狀態。在某些實施例中，由於微滴以每秒1010度之典型冷卻速率經歷一淬火製程，可藉由雷射誘導前向轉移製程而形成許多種金屬玻璃。
第18圖係為顯示根據本發明各實施例，包含多個多晶體層之一供體結構之細節之示意性圖解側視圖，該供體結構在一受體上形成呈一所謂金屬玻璃結構之一非晶體合金。
金屬玻璃(非晶體金屬)對於許多電子器件(例如，用於行動電子器件之可調式電阻器及包裝材料)應用而言係為誘人之材料。金屬玻璃係藉由將金屬熔融並極其快速地冷卻熔體(在一所謂淬火製程中)而形成，以獲得一準穩定非晶體狀態。在某些實施例中，由於微滴以每秒1010度之典型冷卻速率經歷一淬火製程，可藉由雷射誘導前向轉移製程而形成許多種金屬玻璃。
層172、174及176係為多晶體金屬層，其堆疊於供體基板60 上以形成一供體。根據來自控制單元30之一請求，雷射50指向供體並噴出一微滴180，微滴180自供體離開並落於受體上以形成層182，層182係為金屬層172、174及176之一金屬玻璃合金。
在某些實施例中，使用者可藉由一多層式供體與在受體上對小滴180非常快速地冷卻之一組合而形成金屬玻璃之合金。微滴非常高之表面積對體積比與控制單元30一起使熔體中之合金能夠極其快速地冷卻，控制單元30通常用以設定裝置20之精確溫度及定位。材料在其處於一液體狀態時常常具有一非晶體結構。藉由以非常快之速度冷卻材料，液體「凝固」成一非晶體狀態並且「沒有時間」形成其典型之晶體結構(窗玻璃係為最常見之實例且其藉由對矽熔體淬火而形成)。快速之熱傳遞對於獲得非常快之冷卻至關重要，且一高之表面積對體積比係為一關鍵參數。形成於一雷射誘導前向轉移製程中之一金屬合金之一微滴具有一非常高之表面積對體積比，並且可被極其快速地冷卻以形成一所謂金屬玻璃之非晶體結構。
在某些實施例中，本發明技術用於印刷一雙金屬玻璃。雙金屬玻璃係指由二種金屬(例如，50%之鋅及50%之銅)製成之一玻璃。在其他實施例中，供體之結構包含多成分合金(例如，要求非常高之冷卻速率之鍺系合金)。
在另一實施例中，可藉由採用快速熔融及非常高之冷卻速率之雷射誘導前向轉移製程而形成各材料之不穩定組成物。
在其他實施例中，使用者可藉由相同之技術印刷非金屬非晶體合金(例如，非晶體半導體而非金屬玻璃)。此實施例可藉由在供體中使用包含半導體材料之層而形成。此類半導體材料可係為經摻雜之矽及鍺，並且可係為化合物(例如，銻化銦(InSb)及砷化鎵(GaAs))。
一重要實施例係關於高級顯示器應用。在此實施例中，氧化物玻璃(例如銦-鎵-鋅氧化物(被稱為IGZO))可用來形成高遷移率電晶體。其他實施例包含類似之材料(例如，V2O5-P2O5、SiOx及Al2O3)。
其他實施例係為硫屬玻璃(chalcogenide glass)，例如As31Ge30Se21-Te18、碲化鎘(cadmium telluride)、硫化銦(indium sulfide)、碲化鋅(zinc telluride)、及硒化鈉(sodium selenide)。
第19圖係為顯示根據本發明各實施例，一供體結構及一受體之細節之示意性剖視圖，該供體結構包含多個多晶體層，該受體在一單層中包含金屬玻璃與多晶體金屬之一混合物。
層172、174及176係為堆疊之多晶體金屬層，其沈積於供體基板60上以形成一供體。基於來自控制單元30之一請求，雷射50指向供體並噴出一微滴180。微滴180離開供體並落於受體基板88之表面上以形成一層。所形成之層包含一金屬-玻璃合金188與一多晶體合金186之一混合體。可藉由控制微滴及受體表面之溫度而形成一混合結構。
在一實施例中，多晶體材料印刷於受體之兩側上且金屬玻璃印刷於中心處。此一基於位置之混合結構可藉由由控制單元30在印刷位置及時間處控制受體表面之溫度而形成。
第20圖係為顯示根據本發明各實施例，一供體結構及一受體之細節之示意性剖視圖，該供體結構包含多個多晶體層，該受體在一單層中包含金屬玻璃與多晶體金屬之一混合物。
層172、174及176係為堆疊之多晶體金屬層，其沈積於供體基板60上以形成一供體。雷射50指向供體並噴出一微滴180。微滴180離開 供體並落於受體基板88之表面上以形成一層。所形成之層包含一金屬-玻璃合金188與一多晶體合金186之一混合體。在一實施例中，該混合結構可藉由控制微滴及受體表面之溫度而形成。
金屬-玻璃係藉由快速冷卻熔體而形成，而一多晶體結構係藉由一較慢之冷卻速率而形成。在其他實施例中，可利用受體之表面溫度、供體與受體間之間隙、空氣溫度、及噴出微滴之速度來控制冷卻速率，並因此用於控制受體上之印刷層之形態結構(例如，非晶體或晶體)。上述參數可例如由控制單元30控制。
在第20圖中，根據本發明各實施例，混合層被結構化成三個子層，以形成由二個金屬-玻璃188及其間之一多晶體層186構成之一夾層。
第21圖係為顯示根據本發明各實施例，一供體結構及一受體之細節之示意性剖視圖，該供體結構包含多個多晶體層，該受體在一單層中包含金屬玻-璃與多晶體金屬之一混合物。
層172、174及176係為堆疊之多晶體金屬層，其沈積於供體基板60上以形成一供體。基於來自控制單元30之一請求，雷射50指向供體並噴出一微滴180。微滴180離開供體並落於受體基板88之表面上以形成一層。所形成之層包含一金屬-玻璃合金188與一多晶體合金186之一混合體。
在一實施例中，印刷層之結構包含一金屬-玻璃合金基質以及多晶體合金嵌式微粒。如前面所述，由控制單元30控制之小滴溫度及冷卻速率界定合金186及188之形成。
在某些實施例中，使用者可使用漸變結構，如第6圖、第7圖及第13圖所示，以形成由金屬-玻璃與多晶體金屬以不均勻合金組成形式 構成之一混合結構。
在另一實施例中，使用者可應用第14圖所示之供體結構來形成非晶體合金與晶體合金之一混合結構，其中每一合金係由一或多組不同材料製成。
第22圖係為顯示根據本發明各實施例，一供體結構及一受體之細節之示意性剖視圖，該供體結構包含多個多晶體層，該受體在一單層中包含金屬-玻璃與多晶體金屬之一混合物。
層172、174及176係為堆疊之多晶體金屬層，其沈積於供體基板60上以形成一供體。基於來自控制單元30之一請求，雷射50指向供體並噴出一微滴180。微滴180離開供體並落於受體基板88之溫度受控表面上由控制單元所界定之一相關位置處以形成一層。所形成之層包含一金屬-玻璃合金188與一多晶體合金186之一混合體。
在一實施例中，印刷層之結構在整個受體主體上包含金屬-玻璃與多晶體合金之一漸進混合物。小滴之溫度及冷卻速率通常由控制器30設定，並界定合金186及188之形成。
第23圖係為顯示根據本發明各實施例，一供體結構及一受體之細節之示意性剖視圖，該供體結構包含由多個半導體層與介電層構成之一超晶格(super lattice)，該受體在一量子點中包含半導體-電介質之一混合物。
層190通常係為薄(例如，幾奈米厚)半導體膜，其與沈積於供體基板60上之奈米水準或微米水準厚之介電層192堆疊於一起以形成一供體。以具有足夠波長之一雷射進行之雷射誘導前向轉移會形成半導體 在一介電基質內之不均勻混合。半導體區集中成球體以形成最小之表面張力，且大小係與超晶格中之半導體厚度相關。幾奈米之球體大小形成由一介電基質封裝之量子點。量子點之大小可藉由控制供體中半導體層及介電層之厚度而控制。
其他漸進結構可藉由本發明其他實施例中之相同技術而形成。
上述實施例及所揭露實施例之其他細節可概括於下表中，其包含多組材料及多層式雷射誘導前向轉移方法之應用：
上表代表材料之實例(化合物、合金、及純材料)以及用途及應用。在其他實施例中，可存在與所揭露發明之所述技術相關之其他材料及應用。
應瞭解，以上所述之實施例係以舉例方式闡述，且本發明並非僅限於本文以上所特別顯示及闡述之內容。相反，本發明之範圍包含本文以上所述之各種特徵之組合及子組合以及熟習此項技術者在閱讀前述說明之後將設想到並且先前技術中尚未揭露之其變形形式及潤飾。本專利申請案中以引用方式併入之文獻應被視為本申請案之一組成部分，而當該等併入之文獻中所定義之術語與本說明書中所明確或暗含之定義相反時，應僅慮及本說明書中之定義。
20‧‧‧印刷及直寫裝置
22‧‧‧印刷電路板
24‧‧‧安裝表面
26‧‧‧光學總成
28‧‧‧橋接件
30‧‧‧控制單元/控制器
32‧‧‧操作員終端機
34‧‧‧處理器
36‧‧‧顯示器
41‧‧‧受體基板
42‧‧‧缺陷
50‧‧‧雷射
52‧‧‧光學器件
54‧‧‧供體片材
56‧‧‧供體基板
58‧‧‧供體膜

Claims (65)

  1. 一種用於材料沈積之方法，包含：提供一透明供體基板，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及位於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含不同之材料；將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發複數個熔融之小滴自該等供體膜噴至該受體基板上，該等熔融之小滴含有該等不同材料之一整體混合物(bulk mixture)。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該等供體膜包含至少一第一膜及一第二膜，該第一膜及該第二膜分別包含彼此不同之一第一成分與一第二成分，藉此該熔融材料包含該第一成分與該第二成分之一組合，且其中引導該等脈波包含：選擇該位置，以控制該熔融材料中該第一成分及該第二成分之相對比例。
  3. 如請求項1或2所述之方法，其中該等多個供體膜至少其中之一具有在該第二表面上變化之一厚度。
  4. 如請求項1或2所述之方法，其中該等多個供體膜包含在該第二表面上橫向交錯之至少一第一膜與一第二膜。
  5. 如請求項1或2所述之方法，其中該等供體膜至少其中之二係為彼此不同之結構。
  6. 一種用於材料沈積之方法，包含： 提供一透明供體基板，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及在該第二表面上呈一不均勻分佈之多個供體膜；將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上一位置處，該位置係根據該不均勻分佈而加以選擇，以誘發熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該等供體膜包含至少一第一膜及一第二膜，該第一膜及該第二膜分別包含彼此不同之一第一成分與一第二成分，由此使該熔融材料包含該第一成分與該第二成分之一組合，且其中引導該等脈波包含：選擇該位置，以控制該熔融材料中該第一成分及該第二成分之相對比例。
  8. 如請求項6或7所述之方法，其中該等多個供體膜至少其中之一具有在該第二表面上變化之一厚度。
  9. 如請求項6或7所述之方法，其中該等多個供體膜包含在該第二表面上橫向交錯之至少一第一膜與一第二膜。
  10. 如請求項6或7所述之方法，其中該等供體膜至少其中之二係為彼此不同之結構。
  11. 如請求項6或7所述之方法，其中該等供體膜至少其中之二具有不同之材料組成。
  12. 如請求項6或7所述之方法，其中該等供體膜至少其中之二具有不同之厚度。
  13. 如請求項6或7所述之方法，其中該等供體膜至少其中之二具有不同之形態結構。
  14. 如請求項6或7所述之方法，包含：藉由選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，控制在該等供體膜中吸收之雷射能量之一量。
  15. 如請求項6或7所述之方法，包含：藉由選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，控制該熔融材料在該受體基板上之一沈積速率。
  16. 如請求項6或7所述之方法，其中該等供體膜至少其中之一包含一複合基質(composite matrix)。
  17. 如請求項6或7所述之方法，包含：使該等供體膜至少其中之一帶電，以在該受體上形成駐極體(electret)。
  18. 如請求項6或7所述之方法，包含：藉由控制該等小滴之一溫度而在該受體基板上由該熔融材料形成至少一個非晶層。
  19. 如請求項6或7所述之方法，包含：藉由控制該等小滴之一溫度而在該受體上形成一晶體材料及一非晶體材料之一混合結構。
  20. 如請求項6或7所述之方法，其中該等供體膜包含至少一半導體材料及一介電材料，且其中引導該雷射輻射之該等脈波包含：在該受體基板上形成包含該半導體材料及該介電材料之一量子點(quantum dot)。
  21. 一種用於材料沈積之方法，包含：規定(specifying)欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成；提供一透明供體基板，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及形成於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含該規定組成中之不同成分、並分別具有根據該規定組成而選擇之層厚 度；將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
  22. 如請求項21所述之方法，其中該等供體膜至少其中之一具有在該第二表面上變化之一厚度。
  23. 如請求項21所述之方法，其中該等多個供體膜包含在該第二表面上橫向交錯之至少一第一膜與一第二膜。
  24. 如請求項21所述之方法，包含：藉由選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，控制在該等供體膜中吸收之雷射能量之一量。
  25. 如請求項21所述之方法，包含：藉由選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，控制該熔融材料在該受體基板上之一沈積速率。
  26. 一種用於材料沈積之方法，包含：提供一透明供體基板，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及位於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含不同之金屬元素；將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，其中射束參數被選擇成誘發自具有適宜組成及溫度之該等供 體膜噴出熔融材料之複數個小滴，以在該受體基板上形成一非晶體合金。
  27. 如請求項26所述之方法，包含：藉由控制該等小滴之一溫度而形成該非晶體合金。
  28. 如請求項26所述之方法，包含：藉由控制該等小滴之一溫度而在該受體基板上形成一晶體材料及該非晶體合金之一混合結構。
  29. 一種用於材料沈積之方法，包含：規定欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成；提供一透明供體基板，該透明供體基板具有相對之一第一表面與一第二表面以及形成於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含該規定組成中之不同成分並分別具有根據該規定組成而選擇之層組成；將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
  30. 如請求項29所述之方法，其中該等多個供體膜包含至少一個具有一第一基質複合結構之膜，以在該受體基板上形成一第二基質複合結構。
  31. 如請求項29所述之方法，其中該等多個供體膜包含至少一個帶電膜，以在該受體基板上形成駐極體。
  32. 一種用於材料沈積之裝置，包含：一透明供體基板，具有相對之一第一表面與一第二表面，並具有位 於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含不同之材料；一定位總成，用以將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及一光學總成，用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發複數個熔融之小滴自該等供體膜噴至該受體基板上，該等熔融之小滴含有該等不同材料之一整體混合物。
  33. 如請求項32所述之裝置，其中該等供體膜包含至少一第一膜及一第二膜，該第一膜及該第二膜分別包含彼此不同之一第一成分與一第二成分，藉此該熔融材料包含該第一成分與該第二成分之一組合，且該裝置包含一控制單元，該控制單元用以選擇該位置，以控制該熔融材料中該第一成分及該第二成分之相對比例。
  34. 如請求項32所述之裝置，其中該等多個供體膜至少其中之一具有在該第二表面上變化之一厚度。
  35. 如請求項32所述之裝置，其中該等多個供體膜包含在該第二表面上橫向交錯之至少一第一膜與一第二膜。
  36. 如請求項32所述之裝置，其中該等供體膜至少其中之二係為彼此不同之結構。
  37. 一種用於材料沈積之裝置，包含：一透明供體基板，具有相對之一第一表面與一第二表面、並具有在該第二表面上呈一不均勻分佈之多個供體膜；一定位總成，用以將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及 一光學總成，用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上一位置處，該位置係根據該不均勻分佈而加以選擇，以誘發熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
  38. 如請求項37或38所述之裝置，其中該等供體膜包含至少一第一膜及一第二膜，該第一膜及該第二膜分別包含彼此不同之一第一成分與一第二成分，藉此該熔融材料包含該第一成分與該第二成分之一組合，且該裝置包含一控制單元，該控制單元用以選擇該位置，以控制該熔融材料中該第一成分及該第二成分之相對比例。
  39. 如請求項37或38所述之裝置，其中該等多個供體膜至少其中之一具有在該第二表面上變化之一厚度。
  40. 如請求項37或38所述之裝置，其中該等多個供體膜包含在該第二表面上橫向交錯之至少一第一膜與一第二膜。
  41. 如請求項37或38所述之裝置，其中該等供體膜至少其中之二係為彼此不同之結構。
  42. 如請求項37或38所述之裝置，其中該等供體膜至少其中之二具有不同之材料組成。
  43. 如請求項37或38所述之裝置，其中該等供體膜至少其中之二具有不同之厚度。
  44. 如請求項37或38所述之裝置，其中該等供體膜至少其中之二具有不同之形態結構。
  45. 如請求項37或38所述之裝置，其中選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，以控制在該等供體膜中吸收之雷射能量之一量。
  46. 如請求項37或38所述之裝置，其中選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，以控制該熔融材料在該受體基板上之一沈積速率。
  47. 如請求項37或38所述之裝置，其中該等供體膜至少其中之一包含一複合基質。
  48. 如請求項37或38所述之裝置，包含一電源供應器，該電源供應器用以使該等供體膜至少其中之一帶電，以在該受體上形成駐極體。
  49. 如請求項37或38所述之裝置，包含一控制單元，該控制單元用以藉由控制該雷射輻射之該等脈波而控制該等小滴之一溫度，以在該受體基板上由該熔融材料形成至少一個非晶層。
  50. 如請求項37或38所述之裝置，包含一控制單元，該控制單元用以藉由控制該雷射輻射之該等脈波而控制該等小滴之一溫度，以在該受體上形成一晶體材料及一非晶體材料之一混合結構。
  51. 如請求項37或38所述之裝置，其中該等供體膜包含至少一半導體材料及一介電材料，且其中該光學總成用以在該受體基板上形成包含該半導體材料及該介電材料之一量子點。
  52. 一種用於材料沈積之裝置，包含：一透明供體基板，具有相對之一第一表面與一第二表面，並具有形成於該第二表面上之多個供體膜，其中該等供體膜分別包含欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成中之不同成分，且其中該等供體膜分別具有根據該規定組成而選擇之層厚度；一定位總成，用以將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及 一光學總成，用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
  53. 如請求項52所述之裝置，其中該等供體膜至少其中之一具有在該第二表面上變化之一厚度。
  54. 如請求項52所述之裝置，其中該等多個供體膜包含在該第二表面上橫向交錯之至少一第一膜與一第二膜。
  55. 如請求項52所述之裝置，其中選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，以控制在該等供體膜中吸收之雷射能量之一量。
  56. 如請求項52所述之裝置，其中選擇該等多個供體膜在該供體基板上之一次序，以控制該熔融材料在該受體基板上之一沈積速率。
  57. 一種用於材料沈積之裝置，包含：一透明供體基板，具有相對之一第一表面與一第二表面以及位於該第二表面上之多個供體膜，該等供體膜分別包含不同之金屬元素；一定位總成，用以將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及一光學總成，用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，其中射束參數經選擇以誘發自具有適宜組成及溫度之該等供體膜噴出熔融材料之複數個小滴，以在該受體基板上形成一非晶體合金。
  58. 如請求項57所述之裝置，包含一控制單元，該控制單元用以藉由控制該雷射輻射之該等脈波而控制該等小滴之一溫度，以形成該非晶體合金。
  59. 如請求項57所述之裝置，包含一控制單元，該控制單元用以藉由控制該雷射輻射之該等脈波而控制該等小滴之一溫度，以在該受體基板上形成一晶體材料及該非晶體合金之一混合結構。
  60. 一種用於材料沈積之裝置，包含：一透明供體基板，具有相對之一第一表面與一第二表面並具有形成於該第二表面上之多個供體膜，其中該等供體膜分別包含欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一規定組成中之不同成分、並分別具有根據該規定組成而選擇之層組成；一定位總成，用以將該供體基板靠近一受體基板定位，使該第二表面面朝該受體基板；以及一光學總成，用以引導雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上，以誘發該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
  61. 如請求項60所述之裝置，其中該等多個供體膜包含至少一個具有一第一基質複合結構之膜，以在該受體基板上形成一第二基質複合結構。
  62. 如請求項60所述之裝置，其中該等多個供體膜包含至少一個帶電膜，以在該受體基板上形成駐極體。
  63. 一種供體器件，包含：一透明供體基板，具有相對之一第一表面與一第二表面；以及多個供體膜，以一不均勻分佈形成於該第二表面上，俾當使該第二表面面朝一受體基板而將該供體基板靠近該受體基板定位、且雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上一位置處 時，熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上，其中該位置係根據該不均勻分佈而加以選擇。
  64. 一種供體器件，包含：一透明供體基板，具有相對之一第一表面與一第二表面；以及多個供體膜，形成於該第二表面上，該等供體膜分別包含欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成中之不同成分、並分別具有根據該規定組成而選擇之層厚度，俾當使該第二表面面朝一受體基板而將該供體基板靠近一受體基板定位、且雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上時，該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
  65. 一種供體器件，包含：一透明供體基板，具有相對之一第一表面與一第二表面；以及多個供體膜，形成於該第二表面上，該等供體膜分別包含欲沈積於一受體基板上之一化合物材料之一組成中之不同成分、並分別具有根據該規定組成而選擇之層組成，俾當使該第二表面面朝一受體基板而將該供體基板靠近一受體基板定位、且雷射輻射之脈波穿過該供體基板之該第一表面並照射於該等供體膜上時，該規定組成之熔融材料之複數個小滴自該等供體膜噴至該受體基板上。
TW103135014A 2013-10-14 2014-10-08 用於材料沈積之方法和裝置以及供體器件 TWI623633B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361890346P 2013-10-14 2013-10-14
US61/890,346 2013-10-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201525166A true TW201525166A (zh) 2015-07-01
TWI623633B TWI623633B (zh) 2018-05-11

Family

ID=52827747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103135014A TWI623633B (zh) 2013-10-14 2014-10-08 用於材料沈積之方法和裝置以及供體器件

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10629442B2 (zh)
EP (1) EP3058113B1 (zh)
JP (1) JP6619335B2 (zh)
KR (1) KR102279622B1 (zh)
CN (1) CN105705671B (zh)
TW (1) TWI623633B (zh)
WO (1) WO2015056253A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108604575A (zh) * 2016-03-31 2018-09-28 伊雷克托科学工业股份有限公司 用于导电电镀的镭射种晶

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150047463A1 (en) 2012-06-26 2015-02-19 California Institute Of Technology Systems and methods for implementing bulk metallic glass-based macroscale gears
US20140342179A1 (en) 2013-04-12 2014-11-20 California Institute Of Technology Systems and methods for shaping sheet materials that include metallic glass-based materials
WO2015056253A1 (en) 2013-10-14 2015-04-23 Orbotech Ltd. Lift printing of multi-composition material structures
CN111703212B (zh) * 2014-08-07 2022-11-18 奥宝科技有限公司 Lift印刷系统
EP3207772B1 (en) 2014-10-19 2024-04-17 Orbotech Ltd. Lift printing of conductive traces onto a semiconductor substrate
US10451953B2 (en) 2014-11-12 2019-10-22 Orbotech Ltd. Acousto-optic deflector with multiple output beams
CN107208256B (zh) * 2015-01-19 2020-08-11 奥博泰克有限公司 使用牺牲支持体的三维金属结构体的打印
FR3035540B1 (fr) * 2015-04-27 2017-04-28 Centre Nat Rech Scient Procede d'impression au moyen de deux lasers
WO2017006306A1 (en) 2015-07-09 2017-01-12 Orbotech Ltd Control of lift ejection angle
US10968527B2 (en) 2015-11-12 2021-04-06 California Institute Of Technology Method for embedding inserts, fasteners and features into metal core truss panels
KR102546450B1 (ko) * 2015-11-22 2023-06-21 오르보테크 엘티디. 프린팅된 3-차원 구조들의 표면 특성들의 제어
KR20180035127A (ko) * 2016-09-28 2018-04-05 오르보테크 엘티디. 고-점도 프린팅 방법 및 장치
CA3043791A1 (en) * 2016-11-23 2018-05-31 Institut National De La Recherche Scientifique Method and system of laser-driven impact acceleration
CA3047376A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-28 Ncc Nano, Llc Method for depositing a functional material on a substrate
DE112018001284T5 (de) 2017-03-10 2019-11-28 California Institute Of Technology Verfahren zur herstellung von dehnwellengetriebe-flexsplines mittels additiver metallfertigung
TW201901887A (zh) 2017-05-24 2019-01-01 以色列商奧寶科技股份有限公司 於未事先圖樣化基板上電器互連電路元件
EP3630395A4 (en) * 2017-05-24 2020-11-25 California Institute of Technology HYPOEUTECTIC AMORPHIC METAL BASED MATERIALS FOR ADDITIVE MANUFACTURING
US11014162B2 (en) 2017-05-26 2021-05-25 California Institute Of Technology Dendrite-reinforced titanium-based metal matrix composites
EP3630397A4 (en) 2017-06-02 2020-11-11 California Institute of Technology HIGH-TENACITY METAL GLASS-BASED COMPOSITES FOR ADDITIVE MANUFACTURING
DE102018005010A1 (de) * 2017-07-13 2019-01-17 Wika Alexander Wiegand Se & Co. Kg Transfer und Aufschmelzen von Schichten
CN107761058B (zh) 2017-11-14 2018-11-13 中国科学院光电研究院 多元合金薄膜的制备装置及其制备方法
US11294272B2 (en) * 2017-12-14 2022-04-05 Boe Technology Group Co., Ltd. Donor substrate for depositing deposition material on acceptor substrate, method of depositing deposition material, and method of fabricating donor substrate
JP2021516164A (ja) * 2017-12-28 2021-07-01 インスティテュート オブ コミュニケーション アンド コンピューター システムズ （アイ・シー・シー・エス） − ナショナル テクニカル ユニヴァーシティ オブ アセンズ （エヌ・ティー・ユー・エイ）Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ （ＩＣＣＳ） − Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｔｈｅｎｓ （ＮＴＵＡ） デュアルビームレーザ転写
DK3543371T3 (da) * 2018-03-22 2021-04-06 Fund I D Automocion Y Mecatronica Kontinuerlig laserinduceret fremad-overføring af et materialesystem
KR102391800B1 (ko) * 2018-06-15 2022-04-29 주식회사 엘지화학 비정질 박막의 제조방법
CN109926583B (zh) * 2018-12-29 2023-10-31 苏州德龙激光股份有限公司 激光诱导前向转印和烧结制作银浆电极的加工装置及方法
CN109581674B (zh) 2019-01-04 2020-04-28 华南理工大学 一种锡膏激光诱导前向转移设备与方法
US11680629B2 (en) 2019-02-28 2023-06-20 California Institute Of Technology Low cost wave generators for metal strain wave gears and methods of manufacture thereof
US11400613B2 (en) 2019-03-01 2022-08-02 California Institute Of Technology Self-hammering cutting tool
US11591906B2 (en) 2019-03-07 2023-02-28 California Institute Of Technology Cutting tool with porous regions
EP3983200B1 (en) * 2019-06-14 2023-07-12 IO Tech Group Ltd. Additive manufacturing of a free form object made of multicomponent materials
CN110756986A (zh) * 2019-10-21 2020-02-07 华南理工大学 一种通过激光诱导前向转移制备微透镜阵列的方法与装置
US11446750B2 (en) 2020-02-03 2022-09-20 Io Tech Group Ltd. Systems for printing solder paste and other viscous materials at high resolution
US11622451B2 (en) 2020-02-26 2023-04-04 Io Tech Group Ltd. Systems and methods for solder paste printing on components
JP7442146B2 (ja) * 2020-03-23 2024-03-04 株式会社リコー 飛翔体発生方法及び飛翔体発生装置、並びに画像形成方法
US11627667B2 (en) * 2021-01-29 2023-04-11 Orbotech Ltd. High-resolution soldering
CN115702488A (zh) * 2020-06-04 2023-02-14 奥宝科技有限公司 高分辨率焊接
US11497124B2 (en) 2020-06-09 2022-11-08 Io Tech Group Ltd. Methods for printing conformal materials on component edges at high resolution
US20220347778A1 (en) * 2020-06-28 2022-11-03 Orbotech Ltd. Laser Printing of Solder Pastes
US11691332B2 (en) 2020-08-05 2023-07-04 Io Tech Group Ltd. Systems and methods for 3D printing with vacuum assisted laser printing machine
KR20230109170A (ko) * 2020-11-23 2023-07-19 오르보테크 엘티디. 솔더 범프 복구
EP4267332A4 (en) * 2020-12-23 2024-04-24 Univ Cornell REGULATED DEPOSITION OF METAL IN MELT
CN115365596B (zh) * 2021-05-18 2023-11-07 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种基于蓝光激光的焊接方法和焊接系统
CN113582556B (zh) * 2021-08-03 2023-04-25 广东炬森智能装备有限公司 一种激光用铜钛涂层玻璃墨片的装备和成型方法
CN116002991B (zh) * 2023-02-10 2023-07-04 广东工业大学 一种多层复合薄膜及其在激光精密成型中的应用

Family Cites Families (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61260603A (ja) 1985-05-14 1986-11-18 三菱電機株式会社 電子部品
US4752455A (en) 1986-05-27 1988-06-21 Kms Fusion, Inc. Pulsed laser microfabrication
US4970196A (en) 1987-01-15 1990-11-13 The Johns Hopkins University Method and apparatus for the thin film deposition of materials with a high power pulsed laser
US4895735A (en) * 1988-03-01 1990-01-23 Texas Instruments Incorporated Radiation induced pattern deposition
US4977038A (en) 1989-04-14 1990-12-11 Karl Sieradzki Micro- and nano-porous metallic structures
US4987006A (en) * 1990-03-26 1991-01-22 Amp Incorporated Laser transfer deposition
JPH04269801A (ja) 1991-02-25 1992-09-25 Juichiro Ozawa 抵抗膜作成用材料
JPH0634283A (ja) 1992-06-16 1994-02-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 宇宙用熱交換器の製作方法
DE4229399C2 (de) 1992-09-03 1999-05-27 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Funktionsstruktur eines Halbleiterbauelements
US5308737A (en) 1993-03-18 1994-05-03 Minnesota Mining And Manufacturing Company Laser propulsion transfer using black metal coated substrates
US6159832A (en) 1998-03-18 2000-12-12 Mayer; Frederick J. Precision laser metallization
JP3871096B2 (ja) 1998-05-21 2007-01-24 株式会社ティラド 蒸発器、吸収器および過冷却器の組合せ一体型熱交換器と、その製造方法
US6117151A (en) * 1998-11-05 2000-09-12 Circuit Tree Medical, Inc. Eye incision temperature protecting sleeve
US6177151B1 (en) 1999-01-27 2001-01-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Matrix assisted pulsed laser evaporation direct write
US6440503B1 (en) * 2000-02-25 2002-08-27 Scimed Life Systems, Inc. Laser deposition of elements onto medical devices
DE10237732B4 (de) * 2002-08-17 2004-08-26 BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH Laserstrahlmarkierungsverfahren sowie Markierungsvorrichtung zur Laserstrahlmarkierung eines Zielsubstrats
US7381440B2 (en) * 2003-06-06 2008-06-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Biological laser printing for tissue microdissection via indirect photon-biomaterial interactions
US8232182B2 (en) * 2004-09-07 2012-07-31 Massachusetts Institute Of Technology Fabrication of electronic and photonic systems on flexible substrates by layer transfer method
US8216931B2 (en) 2005-03-31 2012-07-10 Gang Zhang Methods for forming multi-layer three-dimensional structures
US7198879B1 (en) * 2005-09-30 2007-04-03 Eastman Kodak Company Laser resist transfer for microfabrication of electronic devices
US9327056B2 (en) 2006-02-14 2016-05-03 Washington State University Bone replacement materials
TWI348338B (en) 2006-05-24 2011-09-01 Unimicron Technology Corp Method for repairing the circuitry of circuit board
US20080006966A1 (en) 2006-07-07 2008-01-10 Stratasys, Inc. Method for building three-dimensional objects containing metal parts
US7935242B2 (en) 2006-08-21 2011-05-03 Micron Technology, Inc. Method of selectively removing conductive material
US8101247B2 (en) * 2007-06-19 2012-01-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sub-micron laser direct write
US20090061112A1 (en) * 2007-08-27 2009-03-05 Mu-Gahat Enterprises, Llc Laser circuit etching by subtractive deposition
GB2453774B (en) 2007-10-19 2013-02-20 Materials Solutions A method of making an article
US20090130427A1 (en) * 2007-10-22 2009-05-21 The Regents Of The University Of California Nanomaterial facilitated laser transfer
DE102007055019B4 (de) 2007-11-14 2019-04-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Herstellen einer nanoporösen Schicht
TW200945339A (en) * 2007-12-19 2009-11-01 Koninkl Philips Electronics Nv Optical disk format for direct writing materials on a substrate
US8215371B2 (en) 2008-04-18 2012-07-10 Stratasys, Inc. Digital manufacturing with amorphous metallic alloys
CN102067726B (zh) * 2008-06-16 2014-06-04 东丽株式会社 图案形成方法及使用其的装置的制造方法以及装置
CN102131950B (zh) * 2008-06-19 2014-05-28 实用光有限公司 光感应图案
US7942987B2 (en) 2008-06-24 2011-05-17 Stratasys, Inc. System and method for building three-dimensional objects with metal-based alloys
US20100021638A1 (en) 2008-07-28 2010-01-28 Solidscape, Inc. Method for fabricating three dimensional models
IL197349A0 (en) 2009-03-02 2009-12-24 Orbotech Ltd A method and system for electrical circuit repair
US20120025182A1 (en) * 2009-04-03 2012-02-02 Sharp Kabushiki Kaisha Donor substrate, process for production of transfer film, and process for production of organic electroluminescent element
DE102009020774B4 (de) 2009-05-05 2011-01-05 Universität Stuttgart Verfahren zum Kontaktieren eines Halbleitersubstrates
US8262916B1 (en) 2009-06-30 2012-09-11 Microfabrica Inc. Enhanced methods for at least partial in situ release of sacrificial material from cavities or channels and/or sealing of etching holes during fabrication of multi-layer microscale or millimeter-scale complex three-dimensional structures
GB201009847D0 (en) * 2010-06-11 2010-07-21 Dzp Technologies Ltd Deposition method, apparatus, printed object and uses
GB201019579D0 (en) * 2010-11-19 2010-12-29 Lingvitae Holding As Method and apparatus for direct writing
US8815345B2 (en) 2011-05-26 2014-08-26 Solidscape, Inc. Method for fabricating three dimensional models
US9034674B2 (en) * 2011-08-08 2015-05-19 Quarkstar Llc Method and apparatus for coupling light-emitting elements with light-converting material
WO2013023874A1 (en) 2011-08-16 2013-02-21 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, programmable patterning device and lithographic method
PT2751081T (pt) 2011-09-12 2017-04-04 D O O Farma Grs Forma polimórfica de pitavastatina cálcica
RU2539135C2 (ru) 2012-02-27 2015-01-10 Юрий Александрович Чивель Способ получения объемных изделий из порошков и устройство для его осуществления
DE102012003866B4 (de) 2012-02-23 2013-07-25 Universität Stuttgart Verfahren zum Kontaktieren eines Halbleitersubstrates, insbesondere zum Kontaktieren von Solarzellen, sowie Solarzellen
EP2660352A1 (en) * 2012-05-02 2013-11-06 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Donor sheet and method for light induced forward transfer manufacturing
GB2501918B (en) 2012-05-11 2014-06-18 Rolls Royce Plc Casing
US11376349B2 (en) 2012-10-05 2022-07-05 University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education Biodegradable iron-containing compositions, methods of preparing and applications therefor
EP2909034A4 (en) 2012-10-21 2017-11-29 Photon Jet Ltd. A multi-technology printing system
ES2471568B1 (es) 2012-11-22 2015-08-21 Abengoa Solar New Technologies S.A. Procedimiento para la creación de contactos eléctricos y contactos así creados
US9192999B2 (en) 2013-07-01 2015-11-24 General Electric Company Methods and systems for electrochemical machining of an additively manufactured component
WO2015056253A1 (en) 2013-10-14 2015-04-23 Orbotech Ltd. Lift printing of multi-composition material structures
TWI636896B (zh) * 2013-10-30 2018-10-01 荷蘭Ｔｎｏ自然科學組織公司 用以在基材上形成圖案化結構之方法與系統
WO2015106193A1 (en) 2014-01-13 2015-07-16 Kevin Engel Additive metal deposition process
US9840789B2 (en) 2014-01-20 2017-12-12 City University Of Hong Kong Etching in the presence of alternating voltage profile and resulting porous structure
CN106414791A (zh) 2014-05-27 2017-02-15 奥博泰克有限公司 藉由激光诱发正向转印以印刷三维结构
CN111703212B (zh) * 2014-08-07 2022-11-18 奥宝科技有限公司 Lift印刷系统
EP3207772B1 (en) 2014-10-19 2024-04-17 Orbotech Ltd. Lift printing of conductive traces onto a semiconductor substrate
FR3030361B1 (fr) * 2014-12-17 2017-01-20 Univ Bordeaux Procede d'impression d'elements biologiques par laser et dispositif pour sa mise en oeuvre
CN107208256B (zh) * 2015-01-19 2020-08-11 奥博泰克有限公司 使用牺牲支持体的三维金属结构体的打印
WO2016124712A2 (en) 2015-02-05 2016-08-11 Mycronic AB Recurring process for laser induced forward transfer and high throughput and recycling of donor material by the reuse of a plurality of target substrate plates or forward transfer of a pattern of discrete donor dots
WO2017006306A1 (en) 2015-07-09 2017-01-12 Orbotech Ltd Control of lift ejection angle
EP3166143A1 (fr) 2015-11-05 2017-05-10 Gemalto Sa Procede de fabrication d'un dispositif a puce de circuit integre par depot direct de matiere conductrice
KR102546450B1 (ko) * 2015-11-22 2023-06-21 오르보테크 엘티디. 프린팅된 3-차원 구조들의 표면 특성들의 제어
EP4086080B1 (en) * 2016-07-17 2024-03-06 IO Tech Group, Ltd. Laser-induced material dispensing
US10913835B2 (en) * 2016-11-30 2021-02-09 Landa Labs (2012) Ltd. Thermal transfer printing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108604575A (zh) * 2016-03-31 2018-09-28 伊雷克托科学工业股份有限公司 用于导电电镀的镭射种晶
CN108604575B (zh) * 2016-03-31 2023-05-26 伊雷克托科学工业股份有限公司 用于导电电镀的镭射种晶

Also Published As

Publication number Publication date
US10629442B2 (en) 2020-04-21
KR20160070090A (ko) 2016-06-17
KR102279622B1 (ko) 2021-07-20
CN105705671B (zh) 2019-10-29
WO2015056253A1 (en) 2015-04-23
JP6619335B2 (ja) 2019-12-11
EP3058113B1 (en) 2020-12-02
TWI623633B (zh) 2018-05-11
JP2016535817A (ja) 2016-11-17
CN105705671A (zh) 2016-06-22
US20160233089A1 (en) 2016-08-11
EP3058113A1 (en) 2016-08-24
EP3058113A4 (en) 2017-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI623633B (zh) 用於材料沈積之方法和裝置以及供體器件
Luo et al. Printing functional 3D microdevices by laser-induced forward transfer
US11271119B2 (en) LIFT printing of conductive traces onto a semiconductor substrate
US10957615B2 (en) Laser-seeding for electro-conductive plating
US10179952B2 (en) Patterned thin films by thermally induced mass displacement
JP2017528902A (ja) レーザ誘起前方転写法による３ｄ構造印刷
JP2018537699A (ja) プリントされた３次元構造物の表面特性の制御
King et al. Aerosol jet® direct write printing for mil-aero electronic applications
JP2009016724A (ja) 配線形成方法および配線形成装置
Ahn et al. Enhancement of electrical conductivity during the femtosecond laser trimming process for OLED repair
Yung et al. Selective laser processing of ink-jet printed nano-scaled tin-clad copper particles
Das et al. A review on critical challenges in additive manufacturing via laser-induced forward transfer
JP2015111492A (ja) 導体膜の製造方法
Xu et al. Single-step selective metallization on insulating substrates by laser-induced molten transfer
JP2013125773A (ja) パターン形成方法及びパターン形成装置
Ahmadi Additive Nanomanufacturing of Flexible Hybrid Electronics
Rahman et al. Laser direct-write of materials for microelectronics applications
Rho et al. Laser-Induced Processing of Nanoparticles and Growth of Nanowires
CN115702488A (zh) 高分辨率焊接
Azhdast Adhesion mechanism between laser sputtered materials, Copper and Aluminum on Silicon substrate
Bridges et al. 10 Metallic Nanopastes for Power Electronic Packaging
Lei et al. Laser Induced Thin Film Debonding for Micro‐Device Fabrication Applications
Crozier Development of a novel series interconnect for thin-film photovoltaics
Das et al. Laser processing of 3-D structures for embedded and integrated components: An application of flexible and printable nanomaterials in microelectronics
Willis et al. Laser direct-write using air-drying conductive paste