[发明专利]用于在衬底上固化沉积层的系统和方法

说明书

发明领域

本发明的实施方案涉及用于固化衬底上的沉积层，包括印刷电子 装置(printed electronics)的印刷层的系统和方法。

发明背景

近年来，人们已经可以获得导电和半导电聚合物。传统绝缘聚合 物和导电及半导电聚合物的使用使在多种衬底上构建微电子部件或完 全或部分完全器件成为可能。可以生产的微电子部件的一些例子包括 电容器，电阻器，二极管和晶体管，而完全器件的例子则可包括射频 识别(RFID)标签，传感器，柔性显示器等。

目前有几种用这些聚合物制造电子器件的方法，包括在纯加成法 中向衬底上逐层印刷聚合物等的方法。以例如这种方式制造的电子器 件被称作印刷电子装置。例如，电容器可以通过先沉积导电层，然后 沉积绝缘层，接着沉积另一导电层来构建。为获得更高的电容，可以 重复该方法或采用不同的材料或材料厚度。又例如，晶体管可以通过 沉积形成源极和漏极的导体层，半导体层，介电层和另一形成门电极 的导体层来形成。

当使用低成本的导电和半导电材料，如有机聚合物时，形成完全 功能器件(例如，RFID标签)的印刷电子装置可以非常低的成本生产， 并且认为其比制造模拟集成电路要稍微便宜一些。这些低成本的印刷 电子装置不指望直接与硅基集成电路竞争。更确切地说，可以生产印 刷电子装置，以用与硅基集成电路相比低得多的成本来提供，例如， 较低的性能(例如，低频率，低功率或短寿命)。

印刷电子装置通常用一组材料，包括电介质，导体和半导体制成， 所述材料用湿印法沉积。这些材料通常为含有聚合物，聚合物前体， 无机材料和有机或无机添加剂的可印刷的溶液，悬浮液或乳液。可以 采用的典型湿印法包括凸版印刷，丝网印刷和喷墨印刷。具体地说， 这些可印刷材料按预期顺序沉积在衬底上。一旦这些层沉积到衬底上， 印刷电子装置常常用大对流加热炉固化。

然而，这些对流加热炉体积庞大，并且由于在制造过程中，其加 热元件通常必须连续供电，因此其所消耗的能量相当的大。此外，其 需要较长的固化时间，例如，1-5分钟或更久。对流加热炉还不允许对 沉积层进行选择性固化，并且有时导致先前已沉积材料的重新加热。

发明内容

为介绍在下文的发明详述中进一步描述的简化形式的概念的选 择，提供了本发明内容。本发明内容不希望确认所要求保护的主题的 关键特征，也不希望被用作决定所要求保护的主题的范围的辅助。

根据本发明的方面，提供了固化系统。该系统包括用于支撑材料 沉积其上的衬底的具有平面表面的支撑物，含有能向材料沉积层的至 少一部分上发射光束的激光器的固化设备和与固化设备电通信连接的 控制系统。

根据本发明的另一方面，提供了在制造包括多个沉积在衬底上的 层的印刷电子装置的过程中固化至少一个沉积层的方法。该固化方法 包括从激光器发射光束和用发射的光束照射沉积层，然后将光束移向 该沉积层的所选部分上。

根据本发明的另一方面，提供了制造印刷电子装置的方法。该方 法包括(a)用具有平面表面的支撑物支撑衬底，(b)通过印刷设备将 一种或多种材料以所选模式沉积在衬底上，从而形成多个印刷层，和 (c)将各印刷层的至少一部分激光固化。

根据本发明的实施方案的固化方法和系统，当用于印刷电子装置 的制造时，可以提供许多益处和优点，包括但不限于简化印刷电子装 置的制造，增加生产量，减少装备成本和尺寸，降低固化能量需求和 可能减少固化过程中释放的挥发性有机化合物。后面的因素使得较小 型的排气罩(hood)，排气机(fan)和处理这些蒸气所需要的相关溶 剂处理硬件的使用成为可能，并且可以改善操作人员的安全性。

附图说明

参照以下结合附图进行的发明详述，本发明的前述方面和伴随的 许多优点将变得越来越容易理解，附图中：

图1是根据本发明的方面形成的一个例示性固化系统的示意图。

图2是根据本发明的方面形成的固化系统的另一实施方案的示意 图。

图3是根据本发明的方面形成的固化系统的另一实施方案的示意 图。

图4是采用固化系统的实施方案的印刷电子装置制造系统的一个 例示性实施方案的示意框图。

发明详述