TWI510154B - 於一基板處理一物質之設備與方法 - Google Patents

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Description

於一基板處理一物質之設備與方法
本發明係關於一種於一基板處理一物質之設備。本發明更關於一種於一基板處理一物質之方法。
採用金屬粒子、金屬形成的前驅物或其組合而以印刷方式沉積在可撓性基板像是聚2，6-萘二酸乙二醇酯(PEN)和聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)等的高導電墨，通常因為具有相當高的固化溫度而很難固化/燒結(cure/sinter)，因此通常無法與聚合物基板相容。所以，很難找到一個方法可有效地將導電墨線固化為高導電軌(也就是如金屬般的高導電性)，而不會讓聚合物基板變形。
一種燒結導電墨的方法是將印刷的墨線放在一加溫(通常為數百度)的爐子內一段時間。儘管是在高溫下進行，但是要固化/燒結墨縣的時間仍然相當長(通常三十分鐘或更長)。更重要的是所施加的溫度通常與一般具有低於200℃的轉移(融化)溫度之聚合物基板不相容。使用爐子來燒結奈米粒子墨或金屬錯合物墨係屬習知技術並已廣泛地見於文獻中。
WO2006071419A2揭露了一種使用脈衝光子輻射於光敏性基板(紙、銅箔等)上燒結導電墨的方法。其中導電軌係以每次閃爍可產生百萬焦爾高功率的氙氣燈照射而形成。所宣稱的固化時間係於數毫秒的數量級，是所施加的功率而定。
本案的發明人了解到，在以脈衝光子輻射固化的過程中，固化程度與特徵的尺寸(寬度)有關。由於高散射效應的影響，越細的線需要比粗線更久的照射時間以達到高導電程度。在實際實施中，如果有較細和較厚的線的組合，會對固化造成影響。
本發明的一個目的是提供至少部分解決上述缺失的設備。
本發明的另一個目的是提供至少部分解決上述缺失的方法。
根據本發明的一第一型態，本發明係提供一種於一基板處理一物質的設備，該物質具有一電阻，該設備包含一第一照射設施，其被設置為利用可被該物質吸收的紅外線、可見光，以及/或者紫外線輻射來加熱該物質，以及一第二照射設施，其被設置用以後續電阻加熱該被照射物質，讓該被照射物質暴露在微波輻射以進一步以一大於一的第二減縮因數減縮該物質的該電阻，其特徵在於該第一照射設施係於沒有一反應氣體的情形下照射該物質，並因此造成該物質的該電阻以一大於一的第一減縮因數減縮。
利用第一照射設施照射於該基板的物質可以讓物質部份乾燥以及/或者固化。物質吸收了第一照射設施的輻射後，液體會從物質蒸發，以及/或者物質內的粒子會燒結，以及/或者物質內的前驅物會分解。結果會形成導電圖樣，用以進一步進行微波處理。
要注意的是，US2009/191356揭露了一種在一基板上形成一微粒的薄層的方法。該方法包含以感應加熱形成可作用的微粒連結之步驟。在感應加熱的步驟後則是以帶電氣體處理薄層以移除擴散媒介之步驟。此一處理步驟可由經紫外線輻射(UV radiation)照射的臭氧來達成。在US2009/191356並沒有提到用以照射物質而加熱物質的紫外線輻射源可為物質所吸收。在引證案US2009/191356中紫外線輻射係用來將臭氧分解為氧分子和氧原子，並用以激發和分離在沉積物質內的有機分子。此種用紫外線和臭氧的處理方式實際上會造成物質的電阻增加，因為氧原子也會氧化沉積在基板上的微粒。
在根據本發明的設備中，微波輻射會顯著地與經由第一照射源照射後產生導電性之物質耦合，因為其具有較高的介電損失因子εr 。如此造成對沉積物質的選擇性加熱。因為吸收微波輻射所產生大多數的熱都是來自物質所形成的導電圖樣，並因此而退火、融化，以及/或者燒結，而達到了想要的特性，像是導電性或機械強度。可知的是導電圖樣會與微波輻射起反應，也就是電感耦合，主要根據Maxwell-Wagner極化原理，是因為在材料表面累積電荷，加上電氣傳導，以及渦電流的關係。使得物質具有誘發的內部電場，而當熱材料進入材料時，電荷會散失。
微波處理後會達到均勻固化與導電等級，與特徵尺寸無關。此外，由於經由第一照射源的輻射提升導電性後，後續暴露於微波輻射中所達到的效果，要比沒有預先用第一照射設施照射過的微波輻射的達到的效果要顯著好很多。如果物質只有用第一照射設施照射處理，實質上會獲得不同的結果，其與印刷的物質所形成的特徵的尺寸有關。利用第一照射設施照射後再用第二照射設施照射後，物質的電阻會相當快地下降，其與物質所形成的特徵的尺寸無關。
根據本發明的第一型態，用於設備的裝置可選自習知的裝置。像是習知且可取得的物質沉積裝置、紅外線/紫外線/可見光輻射產生裝置，以及微波產生器等。
WO2007039227揭示了一種以金屬粒子塗佈基板並利用微波輻射加熱已塗佈基板、而在基板上產生導電表面圖樣的方法。不過在WO2007039227一案中並沒有指出要在照射微波前，以波長在400 to 900 nm之間的光子輻射照射物質。
根據本發明，要利用微波輻射處理前會先以波長在400 to 900 nm之間的光子輻射照射物質。與只用微波輻射處理，以及只用光子輻射相較，這些處理步驟間的共同效應是讓處理時間大幅降低。而如果在光子輻射處理前先用微波處理，並不會達到有利的效果。
在基板表面上要處理的物質可包含金屬粒子、金屬前驅物粒子、導電聚合物粒子、分子金屬前驅物、導電有機化合物、在液體內懸浮的金屬粒子、在液體內懸浮的金屬前驅物粒子、在液體內懸浮的導電聚合物粒子、在溶液中溶解的分子金屬前驅物、溶解的導電有機化合物，或者上述的組合。
適用的基板可具有相當多樣化的特性。舉例來說，它們可為透明或非透明，可為結晶或非晶體，或者可包含佐劑(adjuvant)，像是染料、抗靜電劑、填充劑、強化材料、潤滑劑、加工助劑(processing aid)，和熱，以及/或者光穩定劑。
基板的性質也可有相當大的差異，非限制性的範例像是聚合物(熱塑性和包括彈性體的硬質塑料聚合物)；無機材料，像是陶瓷材料，或半傳導的基板。
較佳的基板為熱塑性聚合物，像是聚酯(polyester)，舉例來說像是聚對苯二甲二乙酯(polyethyleneterephthalate)或聚鄰苯二酸二烯丙酯(polyethylenenaphtalate)、聚醯胺(polyamide)、聚醯亞胺(polyimide)、聚醚醯亞胺(polyether-imide_，以及聚碳酸酯(polycarbonate)；或聚烯(polyolefin)，像是聚乙烯(polyethylene)或聚丙烯(polypropylene)。
較佳地，本發明係採用由聚合物製成的薄板材料，其範例像是薄板形式的熱塑性材料，其中包括含有該薄板材料的複合物。較佳地，聚合物薄片在400至900 nm的範圍是透明的。在此透明指的是薄片吸收不到5%照射於其上的輻射。
本發明除了塊狀材料像是聚合物鑄膜、薄片外，也可以採用纖維基板。其中可包含天然以及/或者人造纖維。此種基板的範例像是紙或紡織布，其中也包括非編織而成的紡織布。
第一減縮因數一般是在5至10000的範圍。如果第一減縮因數實質上小於5，比如說小於2，那麼物質的電阻仍然很高，使得第二照射設施的處理沒有效率。如果減縮因數實質上大於10000，比如說大於100000，那麼第一照射設施所需照射的時間會變得相當長，而經由第二照射設施照射處理的效率也不會提升。
第二減縮因數一般是在10至10000的範圍。
在一實施例中，第一照射設施提供的輻射具有400至900 nm的波長。
具有400至900 nm的波長的光子輻射一般上會由基板傳送，實質上由物質吸收。對於特定的物質與基板的組合，光子輻射的波長可被限制於一較窄的波長範圍內。
大多數的基板對於在可見光範圍的光子和微波是部分透明的，以便對基板上的墨選擇性地加熱，而不會對基板造成傷害。
光子輻射也可包含不在400至900 nm的波長範圍內的其他輻射。然而，為了讓基板的光子輻射吸收率保持在適度的等級，也就是至少50%，較佳為光子輻射的照射功率至少有75%是在400 nm至900 nm的波長範圍。各種基板在400 nm至900 nm的波長範圍內至少要部分透明，而大多數沉積在基板上的物質一般在這個波長範圍內具有良好的吸收率，或者可利用輻射吸收添加物來修改吸收率。
物質在基板表面被照射的功率密度一般是1至1000 W/cm2 ，特別是1至100W/cm2 ，例如大約10 W/cm2 的範圍。
在一實施例中，第一照射設施以脈衝方式提供光子輻射，因此，吸收了光子輻射的物質可以在基板將大量的熱傳導出去之前就會冷卻。如此一來更可選擇性地加熱要處理的物質。而物質可被加熱至更高的溫度而不會增加基板的熱負擔。對於具有相當低承受溫度的基板來說是有利的。
在一實施例中，光子輻射的脈衝頻率是在每秒10個至500個脈衝的範圍。如果脈衝頻率實際上低於每秒10個脈衝，例如低於每秒5個，在捲對捲(roll to roll)製程中就無法以足夠高的直線速度處理基板。如果脈衝頻率實際上高於每秒500個脈衝，例如大於每秒1000個，那麼每個脈衝的能量可能就會太低，而無法達到充分地燒結金屬種子(metallic seed)，除非利用高度複雜的高能量與高頻率功率產生器才能達到所需效果。在一實施例中脈衝頻率是在每秒10至50脈衝，例如大約每秒20個。
物質在基板表面被照射的能量密度一般是在0.1至100J/cm2 的範圍，基本上是在0.1至，例如1J/cm2的範圍。
微波輻射是在自由空間內波長1 mm至1 m的電磁輻射，其頻率在大約300GHz至300MHz之間。
根據本發明的第一型態之設備更包含一第三照射設施，在該物質被第一照射設施照射前先以紫外線製備該物質。此一實施例特別適用來處理包含金屬錯合物前驅物(metal complex precursor)的物質。已知利用紫外線照射物質可於金屬錯合物前驅物內形成金屬種子，而這些金屬種子有助於後續以脈衝光子輻射源照射時的吸收率。
用以於一基板沉積物質的沉積設施可整合在設備中。在實施例中可使用基板處理設施來自動地將基板從沉積設施，選擇性地經由第三照射設施，傳送至第一照射設施以及第二照射設施。
根據本發明的第二型態係提供一種於一基板處理一物質的方法，該方法包含以下的步驟：
-藉由可被該物質吸收的紅外線、可見光，以及/或者紫外線輻射來照射該物質以加熱該物質；
-後續將該被照射物質暴露在微波輻射直到該物質的該電阻進一步以一大於1的第二減縮因數減縮，其特徵在於以紅外線、可見光，以及/或者紫外線輻射照射該物質以加熱該物質的步驟係於沒有一反應氣體的情形下照射該物質，並因此造成該物質的該電阻的一減縮。
在一實施例中，係提供一為一導電或一鐵磁性板、線、或桿的形式之天線，該天線係與攜帶該物質(基板)的該基板之該表面接觸或位於其上。當暴露在微波輻射中，天線會比基板上的物質更能有效地捕捉到微波輻射。微波輻射的能量可從天線以相當有效率的方式傳送至物質。
根據本發明的第一與第二型態的設備與方法可用來在一基板表面提供導電表面圖樣，舉例來說，用來製造印刷線路板、積體電路、裝飾板、資料記錄或資料儲存媒體、印刷板、射頻識別標籤(RFID tag)、有機發光裝置(OLED)、薄膜電晶體(TFT)、像是加熱元件、電阻、線圈或天線的電氣裝置、顯示器、智慧型封裝、可撓式電路、感應器，或光伏打裝置。
在以下的詳細實施例說明中將會提出多個特定的細節，以協助完整了解本發明。然而，熟悉此技藝者應可了解，不需這些特定細節也可實施本發明。在其他的情形下，並沒有詳細描述習知方法、步驟以及元件，以免混淆本發明的型態。
在圖式中，為了清楚呈現，各層與區域的尺寸和相對大小可能會誇大。
應可了解的是，儘管在此會用第一、第二、第三等等來描述各種元件、組件、區域、層以及/或者區段，不過這些元件、組件、區域、層以及/或者區段並不在此限。而這些用語只是用來區別一個元件、組件、區域、層以及/或者區段，以及另一個區域、層或者區段。所以，在此所述的第一元件、組件、區域、層或區段可以稱為第二元件、組件、區域、層或區段，而不會違背本發明的原意。
在此所述的實施例是以截面圖示做說明，這些圖示是理想化的實施例(中間結構)的概要圖示。所以，因為製造技術以及/或者容忍度所造成的圖示形狀的變化，是可以預期的。因此。本發明的實施例不應視為將本發明限制在所適的特定形狀，應包括製造所產生的形狀變化。
除非另有定義，在此所有的用語(包括技術或科學上的術語)對熟悉此技藝者來說都屬一般已知的意義。在此應可了解的是，這些一般在字典中已有定義的術語，應視為具有與相關技術一致的意義，而不應解譯為一理想化或過度正式的意義。在此提到的所有出版品、專利申請案、專利、或其他參考文件係完整引用其內容。若有衝突，則以本發明所揭示的方式，包括定義，作為優先。此外，材料、方法和範例皆為舉例，並非用以限制本發明。
類似的元件會具有類似的標號。
第一圖概要地顯示用以在一基板2處理物質2a、2b、2c(見第一A圖與第一B圖)(See FIG 1A,1B)的設備1。該物質具有一電阻。設備1包含一第一照射設施，其被設置為利用可被物質2a、2b、2c吸收的紅外線、可見光，以及/或者紫外線輻射來加熱物質2a、2b、2c。物質2a、2b、2c吸收熱後會使得物質2的電阻以大於一的第一減縮因數減縮。設備1包含一第二照射設施8，其被設置為後續以微波輻射對被照射物質2a、2b、2c電阻加熱。電阻加熱是因為微波輻射在物質2a、2b、2c內引發的渦電流所致，而因此使得物質的電阻以大於一的第二減縮因數進一步減縮。
在第一圖的實施例中，設備1更包含一基板處理設施61、62、63、64以及一沉積設施5。基板處理設施包含一供應滾筒(supply roll)61，用以供應基板2、引導滾筒63、64，以及一儲存滾筒62。來自供應滾筒61的基板2會被引導滾筒63導向沉積設施5。沉積設施5將要被處理的物質2a、2b、2c沉積為想要的圖樣。接著基板會沿著第一照射設施4和第二照射設施8前進。基板2可被持續地或間斷地引導。在所示的實施例中，設備1更包含一被設置在沉積設施5與第一第一照射設施4之間的第三照射設施3，該設備具有一控制器7，以控制訊號Croll1、Croll2控制基板處理設施61-64，以及以控制訊號Cprnt控制沉積設施5。控制設施7分別以控制訊號Crad、CuW與Cuv控制第一、第二與第三照射設施4、3、8。另外，控制設施7以一控制訊號Cvent控制一通風設施(圖中未顯示)。
在本實施例中沉積設施5為一噴墨印表機。其他的列印設施像是平板印刷(offset printing)、凹板印花(gravure printing)、柔版印刷(flexo printing)，或(轉輪)網版印刷裝置等也可用來沉積物質。物質也不一定要用列印方式沉積。而其他習知的分配方法像是簾塗佈(curtain coating)、旋轉塗佈、噴灑塗佈、浸塗、氣霧塗佈(aerosol coating)，以及利用刮刀方式塗佈。
第一照射設施4包含一具有Martin Professionals A/S的ATOMIC 3000控制單元之XOP-15氙氣閃光燈。第一照射設施4將會在第二A圖、第二B圖，以及第二C圖中詳細說明。在第三圖中將會說明一替代的第一照射設施。
第二照射設施8為一微波系統。微波系統可為商用微波系統。
選擇性納入設備的第三照射設施3可為，舉例來說可為Electro-lite的型號UCL 300產品，其採用具有100 mW/cm2 的輸出功率以及峰值為365 nm的光譜之ECL-400燈。
第二A圖為第一照射設施4的詳細透視圖。第一照射設施4包含一橢圓柱型具有內表面的管41。管狀光子輻射源42係被設置與管41的第一焦線(focal line)同心。管子41具有第一與第二狹縫狀開口43a、43b，彼此介於一第一與第二反射表面44a、44b向相反的方向於長軸上延伸。介於第一與第二狹縫開口43a、43b之間的虛擬平面係標示為物件平面。在裝置操作中，第一圖的引導滾筒63、64係作為引導設施，將基板2從第一狹縫開口43a經由管41的第二焦線引導至第二狹縫開口43b。
管41係具有由訊號Cvent控制的通風系統45a、45b。
第二B圖與第二C圖分別顯示從長軸L穿過的橫截面和沿著第二照射設施4的截面圖。第二截面在第二B圖中係以C-C表示。
在所示的實施例中，管狀光子輻射源42為Philips出品型號XOP-15的氙氣燈(Xe-lamp)，範圍是長度39.5 cm，直徑約1 cm。在一基本操作模式中，光子輻射源42係以最大功率1000 W的75%驅動，頻率為每秒10次閃爍，每次持續10 ms。如果燈的效率為65%，每次脈衝的功率約為49 J。在實施例中，燈照射的範圍是長度39.5 cm，寬度約1 cm。不完全反射所造成的能量流失估計約2%。當燈以其大多數的功率，此例為以高於2/3的功率照射時，當波長範圍是在400至700 nm，基板吸收的功率可忽略。此時在基板表面的能源強度約每次閃爍1.2 J/cm2 。功率密度約為12 W/cm2 。
第三圖所示為第一照射設施4在另一替代配置中的截面圖。對應第二A圖、第二B圖與第二C圖的元件係具有相同的標號。
在第三圖中，第一照射設施4具有一對凹面反射表面44、44a，兩者皆由個別的橢圓柱的區段所組成，其內側係塗佈了反射率98%的鋁薄片。區段係沿著圓柱的長軸截斷而形成。圓柱被截斷的部分係以虛線表示。每一個凹面反射表面44、44a具有個別的焦線，其中係分別配置個別的管狀光子輻射源42、42a。凹面反射表面44、44a額外地具有相同的焦線46。在此特定配置中，一具有10mm高度的間隙47，係位於截斷的橢圓柱44、44a之間。間隙47讓基板2可經由共用焦線46穿過物件平面O。在此特定配置中，完整的橢圓形的較長軸2a為140 mm，而短軸2b為114.8 mm。第一與第二焦線之間的距離c為80 mm。第二焦線實質上重疊，因為它們之間的距離(32 mm)小於第一焦線間的距離的1/5。特別是其距離(16 mm)小於焦線間的距離的1/10。在此例中第二焦線以1 mm的公差重疊。
沉積在薄片表面的物質2a、2b、2c可為包含金屬奈米粒子的墨。一個範例是Cabot(美國的Cabot印刷電子與顯示)所提供之散佈在乙二醇/乙醇混合物內的銀奈米粒子。該銀墨包含20 wt%的銀奈米粒子，粒子直徑30至50 nm。黏度與表面張力分別為14.4 mPa.s和31 mN m-1 。
替代地，溶於有機溶劑或水內的金屬錯合物也可作為物質，舉例來說，包含溶劑與胺化銀的混合物之銀錯合物墨(silver complex ink)，像是由InkTec所製造的墨。胺化銀在介於130至150℃的溫度會分解為銀原子，揮發性胺類，以及二氧化碳。一旦溶劑和胺類揮發掉後，銀原子會留在基板上。其他像是銅、鎳、鋅、鈷、鈀、金、釩、鉍等金屬可替代銀，或與銀組合成金屬錯合物。
其他像是銅、鎳、鋅、鋁、鈷、鈀、金、釩、鉍等金屬可替代銀，或與銀組合成金屬錯合物。然而比較適合者為銀錯合物、銅錯合物、鎳錯合物、鋁錯合物，以及上述的組合。銀、銅、鋁，以及鎳為良好的導體。
表1顯示一些以銅錯合物為主的物質的範例。
由物質所形成的導電結構可利用導電聚合物結構取代。此種結構可由，舉例來說懸浮在液體中包含導電聚合物的物質形成。導電聚合物的範例像是聚-(3,4-乙烯二氧噻吩)(poly-(3,4-ethylenedioxythiophene,PEDOT)或聚苯胺(polyaniline,PANI)等。另外，也可採用包含用於導電聚合物的前驅物懸浮粒子。
在又另一實施例中，可採用具有金屬分子前驅物，以及/或者導電有機化合物，以及/或者具有用於導電有機化合物的前驅物之溶液。
此外，所使用的物質可為膏狀而非液體，例如包含金屬奈米粒子或金屬錯合物粒子的膏。根據沉積方式，物質可沉積為一膏狀或液狀的形式。
典型的平均粒子直徑是在1 nm至100μm之間，較佳為1 nm至1 μm之間，更佳者為1 nm至100 nm，以及尤佳者為1 nm至50 nm。典型的平均粒子直徑可利用穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)決定。金屬奈米粒子非常適用於本發明，因為它們只需最低限度的電磁能即可形成導電表面圖樣。
根據本發明的第一型態之設備與根據第二型態的方法將以實驗驗證如下。
實驗中採用Cabot(美國的Cabot印刷電子與顯示)所提供之散佈在乙二醇/乙醇混合物內的銀奈米粒子。該銀墨包含20 wt%的銀奈米粒子，粒子直徑30至50 nm。黏度與表面張力分別為14.4 mPa.s和31 mN m-1 。
基板2則採用透明無色的聚2，6-萘二酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)(荷蘭的杜邦帝人(DuPont Teijin)所提供，125 μm厚)薄膜，玻璃轉移溫度120℃。薄片係以乙醇清潔過。
散佈的銀奈米粒子係以配備10 pL噴墨頭(DMC-11610)的壓電噴墨機Dimatix DMP 2800(美國的Dimatix-Fujifilm所提供)以噴墨方式塗佈在乾淨的基板2上。噴墨頭包含16個平行正方噴嘴，直徑為30 μm。所用來印刷的自定波形為平均噴嘴電壓28 V、頻率20 kHz、水膜設定點為4吋(meniscus set point 4 inches H2O)、厚度700 μm、印刷高度0.5 mm、墨滴間隔20 μm。線寬係設為100 μm。
第四A圖所示為進行實驗的範本。探針21係印刷在灰色區域，並於爐中以135℃燒結30分鐘以達到最大導電性，然後再印上墨線22(黑線)，如第四B圖所示。探針21係設計為可以四點電阻測量的方式測量墨線22。墨線22的總長為1.6cm。墨線22在中間一對探針的長度為5 mm。探針也另外具有天線的作用。
如上述，根據第四B圖的圖樣之十一個樣本係以第一照射設施4製備，並直接由控制器7控制，以便控制照射設施4的設定。用於光固化的特定設定係最大強度的50%、間隔時間(脈衝間的時間)一秒，而每脈衝10次閃爍。十一個樣本係以彼此不同的時間照射，以達到不同的電阻。在此例中，十一個樣本的電阻係介於465Ω和57MΩ.之間。第十二個樣本並非以照射製備。該樣本具有410 MΩ的初始電阻。所有十二個樣本係於加蓋的反應瓶使用Biotage Initiator單峰微波系統8處理一秒鐘。為此，微波系統8係以2.45 GHz的頻率操作，其波長為12.2 cm。功率係設定在其最低限度的1W。
在樣本上塗布了一層薄的碳之後，利用法國Fogale Zoomsurf的光學輪廓儀測量印刷後的銀軌的表面形狀、厚度，以及截面面積，並以Philips的FEG E-SEM XL30拍攝掃描電子顯微鏡(SEM)影像。
為了測量光子燒結的墨線，係採用以微處理器為主的Dektak表面輪廓儀(Surface Profiler)，以及/或者Wyko光學輪廓儀(Optical Profiler)。
Keithley出品型號為2400的電源電表(source meter)25係用來測量在微波燒結前後的四點電阻，如第四C圖所示。來自泰科電子(Tyco Electronics)的1.0 mm FFC連接器係用來連接範本上的探針與電源電表25。電源電表25係耦接至通用的電腦27，以處理測量資料。
表2所示為十二個樣本的每一個的經過第一照射設施4處理後的初始電阻R4，和經過第二照射設施8(垂直軸)以微波處理後的電阻R8之間的關係。此外，在表中並列出第一減縮因數RED1和第二減縮因數RED2的數值。
初始電阻R4和最終電阻R8並顯示於第五圖。在此水平軸代表初始電阻R4，而垂直軸代表最終電阻R8。圖表顯示所有以第一照射設施4預先處理並且以第二照射設施8後處理的樣本具有相當低的最終電阻，約100至1000 Ω。沒有先以第一照射設施4預先處理的樣本大約維持在410MΩ的高電阻。
與樣本12相較，樣本4至11的電阻R4係以714至78,600的第一減縮因數RED1減縮。此一範圍在2至100,000之間。舉例來說，樣本10和11的減縮因數RED1分別為714和1320，其係位於5至10,000的範圍之間。可看出來的是，即使樣本10和11的第一減縮因數RED1並不大，但是利用微波處理一秒鐘就已經可以達到數百或數千kΩ的等級，所以，樣本11在經過微波輻射處理後的相對改進程度最大。當第一減縮因數是在1000至10,000的範圍，如同樣本10所示，則只要略加第一與第二輻射處理，就可以達到非常低的最終電阻。
在處理包含金屬錯合物的物質時，如果以一紫外線光源3照射的話，可進一步提升效率。
舉例來說，紫外線光源可為Philips的UV-C光源，具有以下可用於基板表面之輻射強度規格。
在其他的實施例中，紫外線光源可為Electro-lite的型號UCL 300產品，其採用具有100 mW/cm2 的輸出功率以及峰值為365 nm的光譜之ECL-400燈。
在一進一步的實驗中，樣本上的線係以Suntronic U5603的銀奈米粒子墨(Ag nanoparticle ink)製備。印刷的線具有7mm的長度與500μm的寬度，以及至少100 MΩ的初始電阻。
所有的樣本是在一般大氣環境下以二階段的製程固化。第二階段係於Biotage Initiator單峰微波系統下曝光。微波系統係以2.45 GHz的頻率操作，功率為1W。曝光時間為一秒鐘。
對於第一組樣本來說，第一階段是在110℃下加熱20秒至5分鐘。
對於第一組樣本來說，第一階段是以光子輻射進行。所用光源是Philips的XOP-15氙氣閃光燈，功率為500W，每脈衝的閃爍次數為12至21次。照射是在橢圓反射器內進行，如WO 2010036116A1一案的第一圖所示。
第一組樣本在100至140℃溫度(T)加熱15秒至五分鐘後，電阻值在9.6Ω至10.5*106 MΩ不等。
第二組樣本係於45秒內以30次閃爍處理，也就是重複率為1.5秒。藉由在12至21次之間變動閃爍次數(Nflash)，電阻係由34.6Ω變化至17.6*106 MΩ不等。
以下的表中所示為樣本製備條件和測量到的電阻。
因此，以每脈衝12次閃爍所得的樣本，具有在500Ω到約20MΩ之間的電阻。如果將閃爍次數提高到20次以上，會達到較低約10至50Ω之間的電阻。
第六A圖所示為當樣本預先加熱後，在第一階段結束後的電阻(Rbefore )和第二階段結束後的電阻(Rafter )之間的關係。
第六B圖所示為當樣本預先以光子輻射照射後，在第一階段結束後的電阻(Rbefore )和第二階段結束後的電阻(Rafter )之間的關係。
在第六A圖中，可看到如果第一次處理後的電阻小於1MΩ，可以得到相當低的最終電阻Rafter (低於約100 Ω)。如果第一次處理後的電阻大於1MΩ，那麼最終電阻Rafter 會根據電阻Rbefore 線性變化。
在第六B圖中，第二組樣本的每一個樣本之最終電阻皆小於100 Ω，與接受第一次的光子輻射處理後所得的電阻無關。然而，如果第一次處理後的電阻低於100kΩ，可以穩固地取得約數個Ω的最終電阻。
儘管本發明已經透過圖表與先前的敘述加以說明，此些圖示和敘述僅為舉例而非限制本發明，本發明並不限於上述的實施例。
熟悉此技藝者在利用圖示、實施方式以及所附的申請專利範圍實施本發明時，應可了解各種實施例的變化。在申請專利範圍中，「包含(comprising)」一詞並不排除其他元件或步驟，而冠詞“a”或“an”並不排除複數的可能。單一處理器或其他單元可能可完成在申請專利範圍中所提到的各種項目，而在不同的申請專利範圍中所提到的某些度量單位也可組合使用以增進效用。在申請專利範圍中所提到的任何參考符號不應視為限制本發明的範疇。
1．．．設備
2．．．基板
2a．．．物質
2b．．．物質
2c．．．物質
3．．．第三照射設施
4．．．第一照射設施
5．．．沉積設施
7．．．控制器
8．．．第二照射設施
21．．．探針
22．．．墨線
25．．．電源電表
27．．．電腦
40．．．光子輻射源
41．．．管
42．．．光子輻射源
42a．．．光子輻射源
43a．．．第一狹縫開口
43b．．．第二狹縫開口
44．．．反射表面
44a．．．第一反射表面
44a．．．反射表面
44b．．．第二反射表面
45a．．．通風系統
45b．．．通風系統
46．．．焦線
47．．．間隙
61．．．供應滾筒
62．．．儲存滾筒
63．．．引導滾筒
64．．．引導滾筒
L．．．長軸
O．．．平面
2a．．．長軸
2b．．．短軸
以下將配合圖表說明本發明的各種型態，其中：
第一圖概要地顯示根據本發明的第一型態之設備的實施例；
第一A圖顯示在第一圖的A處一具有物質的基板由該設備處理的細部圖；
第一B圖所示為第一A圖中沿著B-B線段的截面圖；
第二A圖所示為第一圖的設備的一部分的細部圖；
第二B圖所示為該部分的截面圖；
第二C圖所示為第二B圖中沿著C-C線段的第二截面圖；
第三圖所示為該部分的一替代實施例；
第四A圖所示為根據本發明的第一與第二型態之用以測試該設備與方法的樣本；
第四B圖所示為經過一第一處理步驟後的樣本；
第四C圖所示為測量應用於該樣本的一結構的電阻之配置；
第五圖所示為測量結果；
第六A圖所示為當樣本預先加熱後，接受微波輻射照射前的電阻(Rbefore )和微波輻射照射後的電阻(Rafter )之間的關係；以及
第六B圖所示為當樣本預先以光子輻射照射後，接受微波輻射照射前的電阻(Rbefore )和微波輻射照射後的電阻(Rafter )之間的關係。
1．．．設備
2．．．基板
2a．．．物質
2b．．．物質
2c．．．物質
3．．．第三照射設施
4．．．第一照射設施
5．．．沉積設施
61．．．供應滾筒
62．．．儲存滾筒
63．．．引導滾筒
64．．．引導滾筒
7．．．控制器
8．．．第二照射設施

Claims (15)

  1. 一種於一基板(2)處理一物質(2a,2b,2c)的設備，該物質具有一電阻，該設備包含一第一照射設施(4)，其被設置為利用可被該物質吸收的紅外線、可見光，以及/或者紫外線輻射來加熱該物質，以及一第二照射設施(8)，其被設置用以後續電阻加熱該被照射物質，讓該被照射物質暴露在微波輻射以進一步以一大於一的第二減縮因數減縮該物質的該電阻，其特徵在於該第一照射設施係於沒有一反應氣體的情形下照射該物質，並因此造成該物質的該電阻以一大於一的第一減縮因數減縮。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含一用以在該基板(2)沉積該物質(2a,2b,2c)的沉積設施(5)。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之設備，其中該第一照射設施的該輻射實質上係於400至900 nm的波長範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第一照射設施(4)係被設置為將該物質加熱至該電阻以一具有在2至100.000的一範圍內的一數值之第一減縮因數減縮為止。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第一減縮因數具有在1000至10.000的一範圍內的一數值。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之設備，更包含一第三照射設施(3)用以在該物質被該第一照射設施(4)照射前以紫外線輻射製備該物質。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之設備，包含一為一導電或一鐵磁性板、線、或桿的形式之天線，其係與攜帶該物質之該基板的該表面接觸或位於其上。
  8. 一種於一基板處理一物質的方法，該方法包含以下的步驟：-藉由可被一物質吸收的紅外線、可見光，以及/或者紫外線輻射來照射該物質以加熱該物質；-後續將該被照射物質暴露在微波輻射直到該物質的電阻進一步以一大於一的第二減縮因數減縮，其特徵在於以紅外線、可見光，以及/或者紫外線輻射照射該物質以加熱該物質的步驟係於沒有一反應氣體的情形下照射該物質，並因此造成該物質的該電阻的一減縮。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該物質係被紅外線、可見光，以及/或者紫外線輻射照射而加熱至該電阻以一具有在2至100.000的一範圍內的一數值之第一減縮因數減縮為止。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該物質包含一用於一導電物質之前驅物。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該前驅物係一金屬錯合物。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該物質包含一具有金屬粒子之成分。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該物質包含導電聚合物粒子。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該物質包含用於一導電聚合物的一前驅物的粒子。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之方法，包含提供一為一導電或一鐵磁性板、線、或桿的形式之天線的步驟，該天線係與攜帶該物質的該基板之該表面接觸或位於其上。
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