[发明专利]用于高速固化在低温衬底上的薄膜的方法和装置

说明书

优先权要求

本申请根据35U.S.C.§119(e)(1)要求在2008年7月9日提交的临时申请号为61/079,339的优先权；通过引用将其全部内容并入到本文中。

技术领域

本申请一般地涉及固化系统，特别地，涉及用于在低温下固化衬底上的薄膜的方法。

背景技术

印刷电子学是半导体工业和印刷工业的会合。用印刷电子电路替代印刷读材料的想法对于印刷商而言是诱人的，这是因为他们可看到在不对他们的设备进行大的改动的情况下实现“高值”印刷工作的潜力。类似地，电子电路制造商认为印刷电子电路的想法同样是诱人的，这是因为这允许他们以相对低的成本大批量制造电子电路。

在电子电路的制造期间，大多数薄膜涂层需要被热加工，并且大多数热固化工艺的效能与温度和时间的乘积有关。例如，用于固化薄膜的典型方法是将薄膜置于炉中，该炉被设定到其上设置有该薄膜的衬底的最大工作温度并允许在某个合理的时间量内固化该薄膜。

由于印刷电子电路典型地伴随着高批量和低成本，因此用于印刷电子电路的衬底需要由相对廉价的材料(例如纸或聚合物)来替代传统的衬底材料(例如硅、石英、玻璃、陶瓷、FR4等等)制成。然而，与硅、石英、玻璃、陶瓷、FR4等等相比，纸或聚合物具有低得多的分解温度，并且该低得多的温度需要更长的用于薄膜的固化时间。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的最大工作温度为150℃，而在该温度下对基于银的导电膜的典型固化时间在分钟量级。这样的长固化时间使得在纸或聚合物上印刷电子电路的提议在经济上的吸引力大大降低。

因此，希望提供用于以相对高的速度热加工在低温衬底上的薄膜的方法和装置。

发明内容

根据本发明的优选实施例，一种固化装置包括频闪头(strobe head)、传感器、频闪控制模块和传送器控制模块。所述频闪控制模块控制由在所述频闪头上的闪光灯产生的脉冲组的功率、持续时间和重复速率。所述传感器感测衬底在所述频闪头下方移动的速度。根据由所述传感器获得的速度信息，所述传送器控制模块与所述频闪控制模块一起提供在所述脉冲组的所述重复速率与所述衬底在所述频闪头下方移动的速度之间的实时同步。

在以下详细记录的说明中，本发明的所有特征和优点将变得显而易见。

附图说明

通过在结合附图阅读时参考对示例性实施例的以下详细说明，将最好地理解本发明及其优选使用方式、进一步的目的和优点，其中：

图1是根据本发明的优选实施例的固化装置的图；

图2是根据本发明的优选实施例在低温衬底上的热阻挡层的图；

图3是根据本发明的优选实施例的来自图1的固化装置内的气刀的图；以及

图4是根据本发明的优选实施例的来自图1的固化装置内的冷却辊(roller)的图。

具体实施方式

对于本发明，固化被限定为热加工，其包括干燥(驱走溶剂)、颗粒烧结、致密化、化学反应激发(initiation)、相变、晶粒生长、退火、热处理等等。当固化在低温衬底(例如聚合物或纸)上的材料时，由于经常需要在接近或甚至超过衬底的分解温度的温度下加工薄膜(其被限定为厚度小于100微米的材料层)，因此获得良好固化的一个限制因素是衬底的分解。此外，即使可在低温下固化薄膜，衬底的低分解温度也会增加用于热固化衬底上的材料的时间量。通过本发明的固化装置可以克服上述问题。

现在参考附图，特别地，参考图1，其描述了根据本发明的优选实施例的固化装置的图。如图所示，固化装置100包括传送带系统110、频闪头120、继电器架(relay rack)130和卷到卷(reel-to-reel)供应系统140。固化装置100能够固化位于以相对高的速度移动跨过传送带的网状物(web)或单独的片上的被安装在低温衬底103上的薄膜102。传送带系统110可以以例如2到1000ft/min的速度工作以移动衬底103。固化装置100可收纳6英寸增量(increment)的任何宽度的网状物。可通过现有技术(例如，丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、激光印刷、静电复印、移印(padprinting)、涂抹、蘸水笔(dip pen)、注射(syringe)、气刷、橡皮版印刷(flexographic)、化学气相沉积(CVD)、PECVD、蒸发、溅射等等)的一种或组合，将薄膜102附加到衬底103上。