TW201534488A - 用以在基材上形成圖案化結構之方法與系統 - Google Patents

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Abstract

本揭示內容係有關於用以提供在受體基材上之圖案化結構的方法及系統。該方法包括：提供一施體基材，其係配置在一光源與一受體基材之間。一遮罩配置在該光源與該施體基材之間。該遮罩包含一遮罩圖案用以圖案化光線。該帶圖案光線射向該施體基材造成該施體材料從該施體基材釋出以及轉移到該受體基材以形成該圖案化結構於其上。該帶圖案光線分成多條個別大小均勻的光束同時射向該施體基材用以造成該施體材料從該施體基材以個別大小均勻微滴的形式釋出。

Description

用以在基材上形成圖案化結構之方法與系統 發明領域
本揭示內容係有關於用以在基材上提供圖案化結構之方法及系統。
發明背景
一般而言，導電膠的印刷係基於接觸法。例如，(旋轉)網版印刷包括導電膠的印刷。儘管可實現相當高的解析度，然而此法是基於接觸。不過，諸如OLED及OPV電池之類的各種裝置堆疊可能不允許接觸，因為它們含有障壁堆疊(barrier stack)。因此，想要非接觸式方法用以提供圖案化結構。
例如，噴墨印刷有不接觸的優點。不過，噴嘴大小限制導電油墨的可用粒徑，以及分散(低黏性)及液滴大小會影響最大解析度。在另一例子中，雷射誘發正向轉移(LIFT)為相對新的圖案化技術能沉積高解析度的導電結構。不過，雷射系統相當昂貴而且最終它仍基於按需液滴(drop on demand)。
仍想要改善快速非接觸式圖案化基材上之大面積結構的控制。
發明概要
本揭示內容的第一方面提供一種方法用以在基材上提供圖案化結構。該方法包括：提供一施體基材包含在一光源與一受體基材之間的一施體材料。該方法更包括：提供一遮罩，其係配置在該光源與該施體基材之間。該遮罩包含一遮罩圖案，其用以圖案化從該光源射向該施體基材的光線。該帶圖案光線(patterned light)與待產生之該圖案化結構匹配。因此，該帶圖案光線射向該施體基材造成該施體材料從該施體基材釋出以及轉移到該受體基材以形成該圖案化結構於其上。該帶圖案光線分成多條個別大小均勻的光束同時射向該施體基材，用以造成該施體材料從該施體基材以個別大小均勻微滴的形式釋出。
目前公認，以光線誘發材料由施體基材轉移到受體基材原則上可當作非接觸式方法能一次快速地轉移材料的大圖案。利用在光源、施體基材之間的遮罩，可照射施體材料的帶圖案區以同時轉移它。不過，已發現，若不進一步修改，該方法可能難以控制，因為轉移行為可能取決於不同轉移區的大小。例如，釋放一材料區所需的能量可能取決於作用於待轉移材料的剪力，這可能因區域大小不同而不同。此外，在一次轉移大面積材料時，該區在轉移時可能分裂成碎片，這可能導致不可預測的圖案化行為。
藉由把光線分成多條個別大小均勻的光束，施體材料對每個光束的反應可更加均勻及可預測。特別是，因為每個光束有相同的大小及能量，待釋放施體材料的每個微滴可具有相同的大小及容積而且轉移特性更加可預測。此外，由於在同時射向施體基材時，光束之間有間距，所得微滴也分開而且彼此在途中不相互影響從而進一步改善轉移特性的可預測性。因此，材料會從施體基材以個別大小均勻微滴的形式釋出。界限分明及分離的微滴在碰撞受體基材時可併在一起以形成較大的結構。因此，改善大量微滴之一次轉移的控制可提供基材上之大面積結構的非接觸式快速圖案化。
在一具體實施例中，該遮罩圖案包含有不同大小的多個圖案區對應至待形成圖案化結構的不同大小區。藉由把被該遮罩圖案化的光線分成多個個別均勻光束，有不同大小區的該遮罩圖案仍可導致形成均勻的微滴大小。藉由把該遮罩圖案分成個別大小均勻的像素，所得光線圖案可具有個別大小均勻的光束。因此，可將多個像素配置成可形成該等多個大小不同圖案區中之一圖案區。例如，產生像素化遮罩(pixelated mask)可藉由接收規則遮罩圖案，其具有不同大小的多個圖案區對應至大小不同的待形成電路元件以及把該等圖案區分成多個個別大小均勻的像素。替換地或另外，把該遮罩圖案本身分成數個像素，可提供在光線穿過有大小不同圖案區之第一遮罩圖案之前或之後像素化該光線的第二遮罩。
藉由使個別光束有均勻的距離，對應微滴可以均勻的距離沉積於受體基材上。當均勻的移轉微滴到達受體基材時，它們可平均地散布於基材上從而連接到相鄰移轉微滴。因此，藉由使個別微滴相互連接可形成大面積互連的圖案化結構。通常藉由提供有適當小分開距離的相鄰光束可實現相鄰微滴的互連，這關係到例如光束大小、施體材料的層厚、施體材料的黏性及/或微滴的轉移速度。另一方面，該分開距離最好夠大以允許個別轉移微滴。通常，發現提供約等於光束大小或更小的相鄰光束分開距離是有利的，例如光束大小的20至200%，50至150%為較佳，甚至50至100%更佳。若用像素化遮罩產生光束，光束大小通常與像素大小成正比，以及光束距離與像素距離成正比。因此，選擇像素大小和距離使得適當隔離的微滴可從施體基材噴出。
與施體材料的層厚相比，當光束太小時，剪力可能妨礙施體基材適當地釋出施體材料。另一方面，當光束太大時，材料移轉區可能分裂。為了提供容易與施體材料分離的界限分明微滴，已發現，射向在施體基材上之施體材料的光束之大小最好約等於施體材料的層厚或更大，例如光束大小(例如，直徑)等於施體材料之層厚的50至400%為較佳，在100至300%之間更佳，甚至在150至250%之間更佳。適當，為了提供界限分明的微滴，該等光束有兩個大約相等的尺寸，例如，方形或圓形光束。
通常，該遮罩圖案包含有不同大小的多個圖案區 對應至待形成圖案化結構的不同大小區。因此，在一具體實施例中，該遮罩圖案分成數個個別像素，其中多個相鄰像素經配置成可形成該等多個圖案區的一圖案區。
在一具體實施例中，該施體材料配置於該施體基材在該施體基材與該受體基材之間的一表面(側面)上，亦即，背離該光源。在該具體實施例中，該施體基材可透光，亦即，該光線可穿過該施體基材直到它射向在彼之一表面上的施體材料。藉由光線射向該施體材料，該材料從該施體基材釋出以及射向該受體基材，在此其係建立該圖案化結構。
在一具體實施例中，該光源為閃光燈，例如，(脈衝)氙閃光燈。例如，在一具體實施例中，高強度脈衝氙閃光燈與(光刻)遮罩一起用來從施體膜轉移帶圖案油墨至接受膜(receiver film)。替換地，藉由曝光及清洗剩餘的未曝光油墨，遮罩可用來圖案化施體。有利的是，此解決方案可使用開發供光刻曝光用的現有圖案化知識。所得方法可提供基於直接圖案化方法的非接觸式遮罩。應瞭解，高功率雷射脈衝能夠從施體膜驅逐材料至接受膜。此時已發現，更實惠的光源，例如習知氙燈，可用於此一目的。優於LIFT的另一個優點是可同時轉移整個圖案。為了用習知光源適當地得到轉移材料，想要短持續時間及高功率光源。
在一具體實施例中，該光線包含一調變脈衝，其中該調變包含第一及第二時間間隔，其中，在該第一時間間隔中，該調變脈衝有第一光強度用以釋放該施體材料， 以及其中，在該第二時間間隔中，該調變脈衝有第二光強度用於乾燥、熔解及/或燒結該施體材料當該施體材料在該施體基材與該受體基材之間的途中時。目前公認，調變脈衝可用來消熔(ablate)，乾燥及燒結(熔化)在飛行期間的移轉液滴。由於液滴不經受任何散熱，因此可極有效地加熱至極高溫。基材之間的間隙與液滴速度可決定脈衝的時框。例如，取決於距離，在一具體實施例中，該第一時間間隔小於50微秒，以及該第二時間間隔大於100微秒。該第一光強度高於該第二光強度為較佳。利用較長的脈衝，額外能量(除了用來釋放施體材料的能量以外)可用來有效地加熱移轉液滴。
在一具體實施例中，施體基材與受體基材的距離大於25微米，100微米以上為較佳。藉由有充分的距離，施體材料在該等基材之間的途中時可用光線進一步加熱。在另一具體實施例中，施體基材與受體基材的距離小於2毫米，小於1毫米較佳，小於500微米更佳。有較小的距離可改善放置施體材料的準確度。
在一具體實施例中，該施體基材包含一透明基材具有一層施體材料配置於其上。在另一具體實施例中，該施體基材包含一離型層(releasing layer)在該透明基材與該層施體材料之間，其中該離型層在光線的影響下起反應用以從該施體基材釋出該施體材料。
在第二方面，本揭示內容提供一種用以在基材上提供圖案化結構的系統。該系統包含一光源；一構件用以 提供一受體基材用以接收該圖案化結構；一構件用以提供一施體基材含有一施體材料，其中該施體基材配置在該光源與該受體基材之間；以及一遮罩配置在該光源與該施體基材之間。該遮罩包含一遮罩圖案用以圖案化從該光源射向該施體基材的光線，其中該帶圖案光線與與待產生之該圖案化結構匹配，其中射向該施體基材的該帶圖案光線適合造成該施體材料從該施體基材釋出以及轉移到該受體基材以形成該圖案化結構於其上。該帶圖案光線分成多條個別大小均勻的光束同時射向該施體基材用以造成該施體材料從該施體基材以個別大小均勻微滴的形式釋出。根據第二方面的系統可用來實現根據第一方面的方法。
本發明方法及系統的其他優點及應用可包括非接觸式圖案化，大面積，同時轉移，高處理速度，輥至輥適用性，溝槽填充以避免OLEDs/OPV電池內的側漏，安置銲錫凸塊，成本比雷射低的系統，有效利用能量(圖案化、乾燥及燒結有可能用單一脈衝加工)。此外，像素化遮罩可改善圖案化製程。此外，由於該方法在兩個方向可增減工作，因此可增加單一機器的多功能性。除了圖案化及/或乾燥以外，用同一個系統可實現下列方面中之一或更多：
1.晶片焊墊的高解析度及高深寬比圖案化(小於0.5毫秒)
2.導電油墨的光子燒結(約10毫秒)
3.放置銲錫凸塊於焊墊上(小於0.5毫秒)
4.在安置晶片之後的光子焊接(2毫秒)
5.溝槽填充以避免側漏(小於0.5毫秒)。
1‧‧‧透明基材
2‧‧‧離型層
3‧‧‧施體材料
3b‧‧‧互連用凸塊
3c‧‧‧直徑
3d‧‧‧微滴
3d'‧‧‧碎片
3t‧‧‧層厚
3p‧‧‧圖案化結構/互連用圖案
3p'‧‧‧不規則圖案化結構
4‧‧‧受體基材
5‧‧‧光源
6‧‧‧光線
6b‧‧‧光束
6c‧‧‧光束大小
6d‧‧‧分開距離
6p‧‧‧帶圖案光線
6p'‧‧‧帶圖案光線
7‧‧‧遮罩
7a‧‧‧圖案區
7a'‧‧‧大連續區
7b‧‧‧網格
7p‧‧‧遮罩圖案
7'‧‧‧習知遮罩
7a'‧‧‧大連續區
7p‧‧‧遮罩圖案
7p'‧‧‧習知遮罩圖案
10‧‧‧施體基材
11‧‧‧構件
14‧‧‧構件
15‧‧‧控制器
30‧‧‧系統
C1、C2‧‧‧大小
D‧‧‧距離
I‧‧‧光強度
I1‧‧‧第一光強度
I2‧‧‧第二光強度
I3‧‧‧第三光強度
P‧‧‧像素
P‧‧‧脈衝調變
R1至R4‧‧‧區域
T‧‧‧時間
T1‧‧‧第一時間間隔
T2‧‧‧第二時間間隔
T3‧‧‧第三時間間隔
V‧‧‧速度
X1、Y1‧‧‧像素大小
X2、Y2‧‧‧分開距離
由以下說明、申請專利範圍及附圖可更加明白本揭示內容之設備、系統及方法的上述及其他特徵、方面及優點。
圖1A示意圖示在不使用分離均勻光束下圖案化大面積材料的方法；圖1B圖示將會被圖案化成有大小不同電路圖案的電路實施例；圖2A示意圖示使用分離均勻光束來圖案化大面積材料的方法；圖2B圖示被分成多個大小均勻像素的圖1A電路；圖3A圖示使用調變脈衝的具體實施例；圖3B為調變脈衝的曲線圖，其中光強度圖示成為微滴行進時間或距離的函數；圖4圖示用以在基材上提供圖案化結構的系統具體實施例；圖5A與圖5B圖示沉積微滴的相片。
較佳實施例之詳細說明
除非另外定義，用於本文的全部用語(包括技術及科學用語)具有與本發明所屬技藝一般技術人員在說明及附圖背景下閱讀時所通常理解的相同涵義。更應瞭解，例如定義於常用字典的用語應被解讀成具有意思與相關技 藝背景下的意思一致，而不應以理想化或過於正式的意義解讀，除非在此特別明確定義。在某些情況下，可能省略習知裝置及方法的詳細說明以免混淆本發明系統及方法的描述。用來描述特定具體實施例的術語並非旨在限制本發明。如本文所使用的，「一」與「該」的單數形式旨在也包含複數形式，除非上下文以其他方式清楚表示。用語「及/或」包括列舉相關項目中之一或多個的任何或所有組合。應瞭解，用語「包括」是詳述有列出之特徵的存在，但不預先排除它有或附加一或更多其他特徵的存在。更應瞭解，當方法中之一特定步驟被稱為在另一步驟之後時，它可直接跟隨該另一步驟，或在進行該特定步驟之前，可進行一或更多中間步驟，除非有特定說明。同樣，應瞭解，在描述結構或組件之間的連接時，可直接或通過中間結構或組件建立此連接，除非有特定說明。在此提及的所有出版物、專利申請案、專利及其他參考文獻都全部併入本文作為參考資料。若有衝突，則以本專利說明書為準，包括定義。
以下參考圖示本發明具體實施例的附圖更完整地本發明。不過，本發明可具體化成許多不同形式而且不應被視為受限於提及於本文的具體實施例。反而，提供該等具體實施例使得本揭示內容周全及完整，以及完整地傳達本發明的範疇給熟諳此藝者。示範具體實施例的描述意在閱讀時結合附圖，其係視為整個書面說明的一部份。附圖中，可能為求說明清楚而誇大系統、組件、層及區域的絕對及相對大小。描述具體實施例可能參考本發明的可能 理想化實施例及中間結構的示意圖及/或橫截面圖。在說明及附圖中，類似的元件都用相同的元件符號表示。相對用語及其派生詞應被視為指稱如隨後所述或如論及附圖所示的取向。這些相對用語是為了便於描述並非要求要以特定的取向構造或操作該系統，除非另有說明。
圖1A示意圖示一方法用以在不使用分離均勻光束下圖案化大面積的材料。施體基材10配置在光源5、受體基材4之間，其中施體基材10包含施體材料3。習知遮罩7’配置在光源5、施體基材10之間，其中遮罩7’包含習知遮罩圖案7p’用以圖案化從光源5射向施體基材10的光線6。帶圖案光線6p’與待產生圖案化結構3p匹配，例如，如圖1B所示之電路的大連續區7a’。通常，在電路或如圖所示的對應遮罩圖案7’中，電路部件7a’有不同大小C1、C2。例如，當包含大連續光束的帶圖案光線6p’射向施體基材10時，這可能造成一大塊的施體材料3從施體基材10釋出以及轉移到受體基材4。不過，由於面積如此大，它可能在途中分裂導致形成碎片3d’。碎片3d’在受體基材4上形成不規則圖案化結構3p’。
圖2A示意圖示一具體實施例用以圖案化大面積的材料，其係得益於使用分離均勻光束。該方法包括：提供配置於光源5、受體基材4之間的施體基材10，其中施體基材10包含施體材料3。該方法更包括：提供配置於光源5、施體基材10之間的遮罩7。遮罩7包含遮罩圖案7p用以圖案化從光源5射向施體基材10的光線6。帶圖案光 線6p與待產生圖案化結構3p匹配。特別是，帶圖案光線6p射向施體基材10造成施體材料3從施體基材10釋出以及轉移到受體基材4以形成圖案化結構3p於其上。有利的是，帶圖案光線6p分成多條個別大小均勻的光束6b同時射向施體基材10。這造成施體材料3從施體基材10以個別大小均勻微滴3d的形式釋出。
如本文所述，該等光束有均勻的大小為較佳，亦即，它們有大致相等的大小，例如，光束的橫截面或(最大)直徑。較佳地，所有光束直徑大小在平均光束直徑大小之+/-30%的邊限內，在+/-20%或甚至+/-10%的邊限為較佳。光束大小的分散愈小，所得微滴大小愈均勻。替換地或另外，光束大小大致相等為較佳，每一光束的能量也大致相等為較佳，例如，在30%的邊限內。
較佳地，相鄰光束6b有均勻的距離6d用於以均勻的距離沉積微滴3d於受體基材4上，其中藉由使移轉微滴在受體基材4上分散以及連接到相鄰移轉微滴來形成互連圖案化結構3p。
如本文所述，該等光束有均勻的距離為較佳，亦即，一起形成圖案的相鄰光束有一距離在該等光束之間是在平均距離之30%的邊限內，20%或甚至10%內為較佳。分散距離愈小，愈可預測轉移的行為以及微滴在基材上的後續分散。
在一具體實施例中，實現所欲分散及互連係藉由使相鄰光束的分開距離6d在光束大小6c的50至150%之 間。參考圖2B遮罩，這意謂像素之間的分開距離X2在像素大小X1的10至150%之間為較佳。
在一具體實施例中，遮罩圖案7p分成數個個別像素P，其中多個相鄰像素P經配置成可形成該等多個圖案區7a中之一圖案區。在另一或其他具體實施例中，該光線用第二遮罩(未圖示)分成數個個別光束。
在一具體實施例中，實現形成所欲微滴係藉由使射向施體基材10之光束6b的大小6c在施體材料3在施體基材10上之層厚3t的150至250%之間。通常，微滴3d的大小(例如，直徑3c)可約等於例如光束6b的直徑6c大小。參考圖2B的遮罩，這意謂像素大小X1最好在施體材料3層厚3t的150至250%之間。
在一具體實施例中，光源5包括閃光燈，例如基於氙者。較佳地，光線6提供給遮罩作為準直光束。替換地，該遮罩可設在成像系統(未圖示)的物面中以使遮罩圖案成像於施體基材10上。
在一具體實施例中，施體基材10包含透明基材1有一層施體材料3配置於它在施體基材10與受體基材4之間的表面上。該施體基材最好為撓性材料，例如，包含25微米厚的PEN箔片。例如，該施體材料可包含導電油墨或其他材料以建立該圖案化結構。
在一具體實施例中，施體基材10包含在透明基材1與該層施體材料3之間的視需要離型層2。在另一具體實施例中，離型層2在光線6的影響下起反應用以從施體 基材10釋出該施體材料3。例如，實現該釋放可藉由突然加熱以及導致離型層材料膨脹。例如，震波可行進穿過該材料以及導致形成微滴。也可考慮有或無離型層的其他釋放機構。
在一具體實施例中，本發明方法可與其他步驟組合，例如，晶片焊墊的圖案化；導電油墨的光子燒結；放置銲錫凸塊於焊墊上；在放置晶片之後的光子焊接；溝槽填充以避免側漏。
在一具體實施例中，本發明方法及系統導致基材4包含圖案3p，其係由多個有均勻距離及大小均勻互連用凸塊3b構成。該等凸塊3b可對應至已在基材上散開形成互連用圖案3p的個別微滴3d。在一具體實施例中，圖案3p為例如形成導電電子電路的電路圖案。
圖2B圖示遮罩7，其中遮罩圖案7p包含有不同大小C1、C2、C3的多個圖案區7a對應至待形成圖案化結構3p的不同大小區或接連路徑。因此，被圖案區7a圖案化的光線分成多個個別大小均勻相鄰光束6b，其中相鄰光束形成受體基材4上之圖案化結構3p的互連區。在一具體實施例中，所得圖案化結構3p為包含有不同尺寸之電路部件的電路圖案。
應注意，該像素化遮罩造成光線在施體基材上圖案化成含有多個分離像素的圖案用以調整藉由光線從施體基材釋出之材料的大小。以此方式，可實現合意的液滴形成，而不是圖1A施體層的不規則及/或不受控制的分裂。
在一具體實施例中，遮罩圖案7p包含有不同大小C1、C2的多個圖案區7a對應至待形成圖案化結構3p的不同大小區，其中遮罩圖案7p分成數個個別像素P，其中多個相鄰像素P經配置成可形成該等多個圖案區7a中之一圖案區。在一具體實施例中，遮罩圖案7p包含有均勻大小X1、Y1的多個像素P。在一具體實施例中，遮罩圖案7p包含有均勻距離X2、Y2的多個像素P。
在一具體實施例中，遮罩7的製作係藉由接受遮罩圖案7p，其係包括有不同大小C1、C2的多個圖案區7a對應至大小不同的待形成電路元件；以及把圖案區7a分成多個個別大小均勻的像素。在一具體實施例中，用在像素之間的網格7b把圖案區7a分成像素P。在一具體實施例中，每個像素有小於200微米的像素直徑，小於150微米較佳，小於100微米更佳。
較佳地，該等光束有第一尺寸以及大致相等的第二尺寸X1、X2以提供適當成形的液滴，例如，該光束可呈方形或圓形。因此，在該遮罩圖案中，像素P最好有第一尺寸X1以及大致與第一尺寸X1相等的橫向第二尺寸Y1，例如，在+/-20%的邊限內。
圖3A圖示使用調變脈衝的具體實施例。應注意，該調變脈衝可傳輸通過施體基材以射向施體材料的釋出微滴當它在施體及受體基材之間的途中時。以及在微滴已降落於受體基材上之後，該脈衝視需要可繼續照射該施體材料。在一方面，也可使用多個脈衝而不是單一脈衝以釋放 施體材料，以及另一方面，照射在途中及/或降落之後的微滴。
特別是，該圖顯示光束6b通過遮罩7打上施體基材，其係包含有施體材料3在其上的透明基材1。當光束射向施體材料3時，微滴3d由施體基材噴出以及向受體基材4行進。當微滴3d到達受體基材4時散開，例如，這取決於微滴3d的大小、速度及黏性。在該具體實施例中，光束6b不僅造成材料3由施體基材噴出，也射向在途中及/或已到達受體基材4之後的成形微滴。
圖3B為調變脈衝P的曲線圖，其中光強度I圖示成為微滴行進時間T或距離D的函數。在一具體實施例中，該調變包含第一時間間隔T1以及比第一時間間隔T1長的第二時間間隔T2。在第一時間間隔T1中，該調變脈衝有第一光強度I1用以釋放該施體材料。通常，此區域R1包含強度有3千瓦/平方釐米的短強度脈衝，例如，約數微秒。在涵蓋區域R2及R3的第二時間間隔T2，該調變脈衝有低於第一光強度I1的第二光強度I2用於乾燥、熔解及/或燒結該施體材料當該施體材料在該施體基材與該受體基材之間的途中時。例如，該第二光強度可約為第一光強度的一半。該第二時間間隔可取決於微滴轉移到受體基材的時間。在一具體實施例中，第一時間間隔小於50微秒，以及第二時間間隔大於100微秒。
在另一或其他具體實施例中，該調變包含第三時間間隔T3，在區域R4中有第三光強度I3用以影響形成於 受體基材4上的圖案3p。應注意，在此一具體實施例中，光脈衝通常比純粹用來釋放施體材料3所需要的長。第三強度也可等於第二強度。典型脈衝可以2毫秒的總脈衝時間輸送3焦耳/平方釐米的總能量。例如，區域R1、R2、R3及R4可各自對應至不同的製程，例如消熔、熔化、乾燥及燒結。
在一具體實施例中，其中施體基材與受體基材的距離大於10微米，大於100微米為較佳。該距離最好夠大以允許微滴在途中被充分照射。在一具體實施例中，施體基材與受體基材的距離小於2毫米，小於1毫米為較佳。該距離最好夠小以防止微滴路徑偏離而使圖案化的解析度變差。
圖4圖示系統30的一具體實施例用以在基材上提供圖案化結構3p。系統30包括光源5。該系統更包括構件14用以提供受體基材4用於接受圖案化結構3p。例如，該構件14可包含基材傳送機含有數個輥以用連續方式產生圖案化結構，例如，在輥至輥或輥對板製程中。該系統更包括構件11用以提供包含施體材料3的施體基材10，其中施體基材10配置於光源5、受體基材4之間。例如，構件11可包含傳送機系統用以攜載基材10。該系統更包括遮罩7配置於光源5與施體基材10之間。遮罩7包含遮罩圖案用以圖案化從光源5射向施體基材10的光線6。帶圖案光線6p與待產生圖案化結構3p匹配，其中射向施體基材10的帶圖案光線6p適合造成施體材料3從施體基材10釋出 以及轉移到受體基材4以形成圖案化結構3p於其上。帶圖案光線6p分成多條個別大小均勻的光束6b同時射向施體基材10用以造成施體材料3從施體基材10以個別大小均勻微滴3d的形式釋出。該系統可用來執行描述於本文的方法。
在一具體實施例中，用控制器15控制傳送機11、14的速度V與光源5的脈衝調變P藉此用單一光脈衝或脈衝連列(pulse train)形成完整的圖案3p於受體基材4上。換言之，傳送機11及14以一速度移動施體及受體基材，使得對於由光源產生的每個光脈衝，該等基材已移到新位置以產生下一個圖案。
該系統的一具體實施例包括下列組件中之一或更多：
- 光脈衝：寬頻帶閃光燈。經調變成可控制移轉液滴的溫度。
- 光件：準直光束為較佳以得到高邊緣銳度及高解析度
- 像素化遮罩：光刻金屬於玻璃上。鋁或鉻以減少光吸收和消熔的機會。
- 對齊(視需要)：用於安置銲錫凸塊及填充溝槽，對齊系統為較佳。
- 基材：聚合物薄膜，玻璃，透光
- 油墨：基於溶劑的油墨，對於燈具發射光譜有高吸收率。剪切稀化膏(shear thinning paste)以及低黏性油墨應該有效。
- 受體基材：任何一種。受體與施體的間隙對於移轉液滴的溫度/時間曲線圖很重要。
例如，可使用以下組態：
- 燈具：Xenon Sinteron®2000
- 脈衝：500微秒，約5焦耳/平方厘米，1脈衝
- 遮罩：Eagle玻璃(0.7毫米)上鉻(100奈米)
- 施體：PEN，25微米厚
- 油墨：DuPont X115，次微米網版印刷膏
- 間隙：600微米
- 受體基材：玻璃，1.1毫米
圖5A與圖5B的相片圖示使用類似上述組態的方法及系統的沉積微滴。
另一具體實施例包括下列組件及/或方面中之一或更多：
- 光源：氙閃光燈。高能量及短脈衝(遠小於500微秒)為最佳結果的首選。
- 遮罩：光刻金屬於玻璃上。鋁或鉻以減少光吸收以及消熔的機會。
- 施體基材：聚合物薄膜、玻璃，透光
- 油墨：基於溶劑的油墨，對於氙發射光譜有高吸收率。黏性可能不同，但是例如，固體材料的轉移可能更困難。
- 離型層：此層的降解可逐出油墨朝向受體基材。此層可改善製程而且甚至有可能轉移完整的(OLED/OPV)堆疊。
- 受體基材：任何一種。可設定施體與受體基材的距離，例如，考慮到使用調變脈衝。
例如，可使用以下組態：
- 燈具：Xenon Sinteron®2000
- 脈衝：500微秒，約4焦耳/平方厘米，1脈衝
- 遮罩：Eagle玻璃(0.7毫米)上鋁(100奈米)
- 施體基材：Eagle玻璃與PEN
- 油墨：DuPont®5025與Suntronic® U5714
- 受體基材：PEN薄膜(125微米)
- 間隙：1毫米
如本文所述，本揭示內容的第一方面提供一種方法用以在受體基材上提供圖案化結構，該方法包括：提供一施體基材於一光源與該受體基材之間，其中該施體基材包含一施體材料以形成該圖案化結構；其中配置一遮罩於該光源與該施體基材之間用以圖案化從該光源射向該施體基材的光線，其中該帶圖案光線造成該施體材料從該施體基材釋出以及轉移到該受體基材。本揭示內容的第二方面提供一種系統用以在受體基材上提供圖案化結構，該系統包含一構件用以提供該受體基材一光源；一構件用以提供配置在該光源與該受體基材之間的一施體基材，該施體基材包含一施體材料以形成該圖案化結構；以及一遮罩配置於該光源與該施體基材之間用以圖案化從該光源射向該施體基材的光線，其中該帶圖案光線造成該施體材料從該施體基材釋出以及轉移到該受體基材。
儘管已圖示用以形成圖案化結構之方法及系統的示範實施例，受益於本揭示內容的熟諳此藝者也可想出替代方案用以實現類似的功能及結果。例如，可組合使用像素化遮罩、調變脈衝、閃光燈光源等等的方面或分成一或更多替代方面。上述及圖示具體實施例的各種元件提供某些優點，例如非接觸式圖案化材料的大面積。當然，應瞭解，上述具體實施例或方法中之任一者可與一或更多其他實施例或方法組合以提供找到及匹配設計和優勢的進一步改善。應瞭解，本揭示內容提供圖案化導電結構的特別優點，以及大體上可應用於要圖案化相對大面積之材料的任何應用。
儘管已用特定示範具體實施例特別詳細地描述本發明的系統及方法，然而也應瞭解本技藝一般技術人員仍可想出許多修改及替代具體實施例而不脫離本揭示內容的範疇。例如，其中揭示裝置或系統是要被配置及/或構造成可執行特定方法或功能的具體實施例本質上係揭示該方法或功能本身及/或結合方法或系統的其他揭示實施例。此外，方法的具體實施例都視為本質上揭示它們在各個硬體中的實作，若可能，結合方法或系統的其他揭示實施例。此外，可具體化成為在例如非暫時性電腦可讀取儲存媒體上之程式指令的方法本質上被視為具體實施例。
最後，以上說明只是意在圖解說明本發明的系統及/或方法而不應被視為要限定隨附請求項為任何特定具體實施例或具體實施例的群組。相應地，本專利說明書及 附圖應以圖解說明的方式看待而非旨在限制隨附請求項的範疇。在解釋隨附請求項時，應瞭解，單詞「包括」不排除存在除列舉於給定請求項之外的其他元件或動作；元件前面的單詞「一(a)」或「一(an)」不排除存在多個元件；請求項中的任何參考符號不限定它們的範疇；數個「構件」可用相同或不同的項目(或數個)或實作結構或功能表示；揭示裝置或其部份中之任一者可組合在一起或分開成為其他部份，除非特別說明。申請專利範圍中只以互不相同的請求項來陳述的一些措施不表明該等措施的組合不能用來獲益。特別是，請求項的所有可行組合本質上視為已揭示。
1‧‧‧透明基材
2‧‧‧離型層
3‧‧‧施體材料
3b‧‧‧互連用凸塊
3c‧‧‧直徑
3d‧‧‧微滴
3t‧‧‧層厚
3p‧‧‧圖案化結構/互連用圖案
4‧‧‧受體基材
5‧‧‧光源
6‧‧‧光線
6b‧‧‧光束
6c‧‧‧光束大小
6d‧‧‧分開距離
6p‧‧‧帶圖案光線
7‧‧‧遮罩
7b‧‧‧網格
7p‧‧‧遮罩圖案
10‧‧‧施體基材

Claims (15)

  1. 一種用以在基材上提供圖案化結構之方法，該方法包括下列步驟：提供一施體基材，其係配置在一光源與一受體基材之間，其中該施體基材包含一施體材料；提供一遮罩，其係配置在該光源與該施體基材之間，其中該遮罩包含一遮罩圖案，其用以圖案化從該光源射向該施體基材的光線，其中該帶圖案光線與待產生之該圖案化結構匹配，其中該帶圖案光線射向該施體基材，造成該施體材料從該施體基材釋出以及轉移到該受體基材以形成該圖案化結構於其上；其中該帶圖案光線分成多條個別大小均勻的光束，同時射向該施體基材，用以造成該施體材料從該施體基材以個別大小均勻微滴的形式釋出。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該遮罩圖案包含多個圖案區，其具有對應於待形成之該圖案化結構的不同大小區之不同大小，其中被一圖案區圖案化的光線分成多個個別大小均勻相鄰光束，該等相鄰光束在該受體基材上形成該圖案化結構的一互連區。
  3. 如以上所有請求項中之任一項所述的方法，其中藉由下列步驟製作該遮罩：接受包含多個圖案區之一遮罩圖案，該等圖案區具有對應於大小不同的待形成電路元件之不同大小，以及 將該等圖案區分成多個個別大小均勻的像素。
  4. 如以上所有請求項中之任一項所述的方法，其中該等光束有均勻的距離，用於以均勻的距離沉積該等微滴於該受體基材上，其中藉由使移轉微滴在該受體基材上分散以及連接到相鄰移轉微滴來形成一互連圖案化結構。
  5. 如以上所有請求項中之任一項所述的方法，其中射向該施體基材之光束的大小為該施體材料在該施體基材上之層厚的150至250%。
  6. 如以上所有請求項中之任一項所述的方法，其中相鄰光束之間的分開距離係介於該等光束之大小的10%至150%。
  7. 如以上所有請求項中之任一項所述的方法，其中該等光束有第一尺寸以及與該第一尺寸相等的橫向第二尺寸。
  8. 如以上所有請求項中之任一項所述的方法，其中該光源包括一閃光燈。
  9. 如以上所有請求項中之任一項所述的方法，其中該光線包含一調變脈衝，其中該調變包含一第一時間間隔以及比該第一時間間隔長的一第二時間間隔，其中，在該第一時間間隔中，該調變脈衝有一第一光強度用以釋放該施體材料，以及其中，在該第二時間間隔中，該調變脈衝有低於該第一光強度的一第二光強度用於乾燥、熔解及/或燒結該施體材料當該施體材料在該施體基材與該受體基材之間的途中時。
  10. 如以上所有請求項中之任一項所述的方法，其中該施體基材包含一透明基材，其具有一層施體材料，該層施體材料配置於它在該施體基材與該受體基材之間的一表面上。
  11. 如以上所有請求項中之任一項所述的方法，其中該施體基材包含在一透明基材與該層施體材料之間的一離型層，其中該離型層在該光線的影響下起反應用以從該施體基材釋出該施體材料。
  12. 一種用以在基材上提供圖案化結構之系統，該系統包括：一光源；用以提供一受體基材以供接收該圖案化結構之一構件；用以提供含有一施體材料的一施體基材之一構件，其中該施體基材配置在該光源與該受體基材之間；以及一遮罩，其配置在該光源與該施體基材之間，其中該遮罩包含一遮罩圖案，以供圖案化從該光源射向該施體基材的光線，其中該帶圖案光線與待產生之該圖案化結構匹配，其中射向該施體基材的該帶圖案光線適於致使該施體材料從該施體基材釋出以及轉移到該受體基材以形成該圖案化結構於其上；其中該帶圖案光線分成多條個別大小均勻的光束，同時射向該施體基材，用以造成該施體材料從該施體基材以個別大小均勻微滴的形式釋出。
  13. 如請求項12所述之系統，其中該等光束係均勻地間隔開，用於以均勻的距離沉積該等微滴於該受體基材上，其中藉由使移轉微滴在該受體基材上分散以及連接到相鄰移轉微滴來形成一互連圖案化結構。
  14. 如請求項12或13所述之系統，其中該遮罩圖案包含有多個圖案區，其具有對應於待形成之該圖案化結構的不同大小區之不同大小，其中該遮罩圖案分成數個個別像素，其中多個相鄰像素經配置成可形成該等多個圖案區中之一圖案區。
  15. 如請求項12至14中之任一項所述的系統，其中該光源包括一閃光燈。
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