[发明专利]脉冲激光诱导向前转移制备图案化金属薄层的系统和方法

说明书

本发明公开了一种脉冲激光诱导向前转移制备图案化金属薄层的系统和方法，属于激光应用及印刷电子技术领域，该系统包括：激光光源、光路调节系统和二维精密移动系统，激光光源与光路调节系统相连接，二维精密移动系统位于光路调节系统的下面；激光光源为脉冲激光器；光路调节系统包括准直扩束透镜组，与之相连接的分光元件，分光元件呈90度分别与两个反射镜相连接，两个反射镜分别与合束镜相连接，合束镜通过聚焦透镜与物镜相连接；二维精密移动系统包括电动平台、运动控制器和计算机，计算机通过运动控制器和电动平台相连接，电动平台用于放置初始基片和接收基片。本发明可实现快速、高精度、大幅面的图案化转移，大大降低制造成本和制造周期。

技术领域

本发明涉及一种金属薄层精细化图案的制作系统和方法，具体涉及一种脉冲激光诱导的向前转移制备图案化金属薄层的系统和方法，通过脉冲激光诱导向前转移预先制备好的金属薄层，将该金属薄层部分的从初始基片转移到接收基片上，从而实现亚微米结构的精细化图案，属于激光应用及印刷电子技术领域。

背景技术

目前，在精密印刷领域主要采用LIGA工艺(即光刻、电铸和压印)以及喷墨打印技术制备图案化的功能器件。对于前者而言，需要利用掩膜版来制备微纳米级的精细结构，同时，掩模版表面结构会随着压印次数增多而下降，从而降低其使用寿命；对于后者，可以通过控制墨滴的准确位置快速实现大面积复杂图案的直写和图案化，操作简便、成本低廉，已经广泛应用于各类功能器件的制备。

然而，由于受到喷孔直径的限制，现有条件下对于功能材料而言，要实现亚微米甚至更小的精度还存在很大困难。此外，喷孔对于材料的阻塞也成为严重影响实际使用效果的突出问题。

随着激光器的问世，激光微加工技术得到越来越多的关注和研究。纳秒、皮秒、飞秒激光因其具有脉宽窄、峰值功率高、相干性好等特点，被广泛应用在MEMS器件的制作，表面改性等微精细加工领域。

激光诱导向前转移技术(LIFT)是近年来发展起来的一种激光微加工技术。具有适应性强，加工精度高，成本低廉，绿色环保，适用范围广等诸多优点。

因此，寻找一种大面积、低成本、可控制备、无需掩膜版的金属薄层精细化图案制作方法具有重要的应用价值。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一是提出一种利用脉冲激光诱导向前转移技术实现图案化金属薄层的系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种脉冲激光诱导向前转移图案化金属薄层的系统，其特征在于：该系统包括：激光光源、光路调节系统和二维精密移动系统，所述激光光源与所述光路调节系统相连接，所述二维精密移动系统位于所述光路调节系统的下面；所述光路调节系统包括准直扩束透镜组，与之相连接的分光元件，所述分光元件呈90度分别与两个反射镜相连接，两个反射镜分别与合束镜相连接，所述合束镜通过聚焦透镜与物镜相连接；所述二维精密移动系统包括电动平台(X、Y方向)、运动控制器和计算机，所述计算机通过运动控制器和电动平台相连接，所述电动平台用于放置初始基片和接收基片。

优选地，所述激光光源为脉冲激光器。

优选地，所述激光光源的输出波长1064nm，脉冲宽度1～30ns，重复频率1～10kHz，最大脉冲能量>1mJ。

优选地，所述光路调节系统中，准直扩束透镜组由两个平凸透镜组成，对激光光源发射的激光进行准直扩束后，激光光斑直径变为原来的2倍，该准直扩束透镜组与激光光源直接固连在一起。

优选地，所述分光元件为分光棱镜或偏振分光棱镜，用于对调节后的脉冲激光进行分光，分成能量相同的反射光束A和透射光束F两束光。

优选地，所述反射镜为对于1064nm激光的全反射镜。