專(zhuān)利名稱(chēng)：由大小均一的金屬微珠組成的圖形陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在襯底上形成金屬微珠圖形陣列的方法，具體是涉及間隔精確的有規(guī)陣列的制備方法。
背景技術(shù)：
在電子儀器和遠(yuǎn)程通訊工業(yè)中，迫切需要在元件間，常常是在很小的元件間建立電連接。在晶片上形成半導(dǎo)體如集成電路，然后將晶片切割成可單獨(dú)安裝在襯底上的切片。襯底上一般有很細(xì)的電路線。在襯底和切片之間必須有電和熱的接觸。隨著電子器具如計(jì)算機(jī)、錄音機(jī)、電視機(jī)、電話和其它器具變得越來(lái)越小，越來(lái)越薄和越來(lái)越便攜化，對(duì)用于提供半導(dǎo)體與襯底之間或者可撓曲電路與剛性印刷電路之間電連接的半導(dǎo)體和元件，其尺寸要求就越來(lái)越高。
一種在二個(gè)電氣元件之間如可撓曲電路和印刷電路之間產(chǎn)生導(dǎo)電性的方法是使用Z軸粘接劑。Z軸粘接劑(如美國(guó)專(zhuān)利2,822,509和4,606,962)一般是均勻分散在粘接劑薄膜中的導(dǎo)電顆粒。當(dāng)Z軸粘接劑用于連接位于兩個(gè)絕緣襯底上的導(dǎo)電元件陣列時(shí)，由導(dǎo)電顆粒在導(dǎo)電元件之間產(chǎn)生電接觸。因?yàn)樾⌒突囊笤絹?lái)越多，顆粒之間的間隔和此間隔的精度變得越來(lái)越重要。
Z軸粘接劑的制法可以是將導(dǎo)電金屬顆粒無(wú)規(guī)地分散在粘接劑中。將導(dǎo)電金屬顆粒無(wú)規(guī)地分散在粘接劑而制成的Z軸粘接劑，在各個(gè)顆粒之間可能有任意大小的距離，包括相互接觸的顆粒。為了在電氣元件之間提供所需的電連接密度，必須在粘接劑中加入足夠多的顆粒，以確保產(chǎn)生所需的Z軸導(dǎo)電性。一般加入的顆粒需要過(guò)量，使得顆粒間的最大無(wú)規(guī)距離不超過(guò)電連接所需的距離。而且，無(wú)規(guī)地加入導(dǎo)電顆粒會(huì)使顆粒結(jié)塊，造成電子元件的短路。因此，能提供定位的導(dǎo)電顆粒非常重要。
因此，需要一種制造由分布在襯底上大小均一的金屬微珠構(gòu)成的，具有前所未有的間隔和精度的圖形陣列的方法。需要一種制造由很細(xì)小、大小均一的微珠構(gòu)成的，其間隔具有前所未有精度的有規(guī)圖形陣列的方法。這種陣列例如可用在Z軸粘接劑中。
發(fā)明的概述本發(fā)明提供一種在襯底上形成金屬微珠陣列的方法。本發(fā)明也提供一種具有非連續(xù)金屬涂層的襯底如聚合物襯底，所述的金屬涂層是金屬微珠緊密排列構(gòu)成的圖形陣列，所述的金屬微珠有球形部分和平坦部分。
本發(fā)明的方法包括如下步驟在襯底上形成分隔成許多金屬區(qū)域的金屬層；如有必要，使金屬層與有效量的助熔劑接觸；將金屬層加熱至足夠高的溫度，使得金屬熔融，使得該金屬層珠化成分離的微珠。金屬層可以淀積在襯底上，在淀積時(shí)即被分隔，因此不需要特別的分隔步驟，也可以先淀積成連續(xù)的層，然后進(jìn)行分隔。各金屬區(qū)域不一定需是分離的，僅需分隔成足以珠化的程度。僅當(dāng)有氧化物層存在時(shí)，才需要助熔劑。
本發(fā)明的微珠可以有寬的直徑范圍。平均直徑一般約0.2—100微米，最好約1—50微米。提供微珠的面積密度也可以有很寬的范圍。平均密度一般為約600—6,000,000珠/厘米2，較好為40,000—6,000,000珠/厘米2，更好為80,000—6,000,000珠/厘米2，最好為160,000—6,000,000珠/厘米2。其它組份也可加入到微珠和襯底上。例如，粘接劑層可以涂在微珠上，形成Z軸粘接劑。
本文將“有規(guī)的”定義為具有確定的或可重復(fù)的圖形的間隔。
本文定義的“分離的”是指互不接觸的不同元件，這樣每個(gè)球、珠或區(qū)域就與相鄰的金屬元件不接觸。
附圖的簡(jiǎn)述

圖1是涂有分隔成許多區(qū)域的金屬層的聚合物的透視圖，它是本發(fā)明方法的一部分；圖2是顯示本發(fā)明襯底上微珠陣列的電子顯微照片。
圖3是顯示本發(fā)明微珠陣列的電子顯微照片。
圖4是顯示本發(fā)明微珠陣列的電子顯微照片。
圖5是顯示本發(fā)明微珠陣列頂視圖的顯微照片。
發(fā)明的詳述本發(fā)明提供了金屬微珠的圖形陣列以及制造這種金屬微珠圖形陣列的方法。本發(fā)明方法能提供以精確有規(guī)陣列分布在襯底上的大小相同的金屬微珠，這些微珠的中心至中心間隔非常緊密。全文用“微珠”或“微球”描述本發(fā)明陣列中各個(gè)獨(dú)立的球狀金屬元件。本發(fā)明的金屬微球或微珠不可能是完全球形的，而有一個(gè)平坦部分。微珠的形狀從幾乎整個(gè)球形到球的較小部分如半球不等。
微珠的平坦部分在某些用途中可能有好處。此平坦部分可有助于將微珠安置在另一個(gè)襯底上，此時(shí)該平坦部分作為安置的底部，且便于為兩個(gè)襯底之間提供電連接。如果將微珠陣列轉(zhuǎn)移到另一襯底如粘接劑層上，其平坦部分仍可是暴露的，同樣有助于產(chǎn)生電連接。
本發(fā)明方法可制成一種大小相同的微珠或多種大小的微珠。本發(fā)明陣列包括兩個(gè)基本部分，襯底和由襯底支承的金屬微珠。本發(fā)明陣列的制造方法是一種在襯底上形成金屬微珠的新穎方法。
圖1顯示了本發(fā)明金屬微珠陣列的前體，該整個(gè)前體表示為10。陣列的前體包括襯底12和金屬層14。金屬層14中有垂直槽16和水平槽18，這些槽子將金屬層14分成許多個(gè)金屬區(qū)域20。
圖2這張電子顯微照片顯示了本發(fā)明的一種金屬微珠陣列。整個(gè)陣列表示為20，它包括襯底21和分布在上面的許多金屬微珠22。襯底21上顯示了垂直槽23和水平槽24。這些槽子是本發(fā)明方法的結(jié)果。微珠22一般有球形部分25和與襯底21接觸的平坦部分(未標(biāo)出)。
圖3顯示了本發(fā)明的又一種金屬微珠陣列。整個(gè)陣列表示為30。這張電子顯微照片所示的陣列30包括襯底31和微珠32，垂直槽33和水平槽34。這些槽子是本發(fā)明方法和結(jié)果。金屬微珠32有球形部分35和平坦部分(未標(biāo)出)。微珠32比圖2所示的微珠22更接近球形。
圖4這張電子顯微照片顯示了本發(fā)明的另一種金屬微珠陣列。該整個(gè)陣列表示為40。它包括襯底41、金屬微珠42、垂直槽43和水平槽44。微珠42有球形部分45和與襯底41接觸的平坦部分(未標(biāo)出)。圖4也表明，這些微珠并非完整的球形，有的微珠還有缺陷，包括是更接近于鐘形的微珠。
圖5這張顯微照片顯示了本發(fā)明一種金屬微珠陣列的頂視圖，整個(gè)陣列表示為50。它包括襯底51、微珠52、第一類(lèi)槽53和第二類(lèi)槽54。槽53和54是菱形的。微珠的球形不能從圖5的顯微照片的頂視圖看出，但該圖顯示了微珠52的球狀橫截面。襯底本發(fā)明的襯底可以使用多種不同的材料。許多聚合物和非聚合物的材料都適用于作襯底。適用于本發(fā)明的襯底應(yīng)根據(jù)其最終用途進(jìn)行選擇。襯底可以是可撓曲的或不可撓曲的；透明或不透明的；可由各種材料制成；可有各種厚度和側(cè)向尺寸；可有適于特殊最終用途的其它性質(zhì)。在許多情況下，襯底可僅用作微珠的載體，或者可用作在其上面形成微珠的裝置。本發(fā)明的微珠可在與襯底分開(kāi)情況下使用，也可與襯底粘接后使用。
在與襯底分開(kāi)情況下使用微珠，首先必須將微珠與襯底在結(jié)構(gòu)上分離，加以收集?？梢杂脵C(jī)械方法將微珠從襯底上刮下或刷下進(jìn)行之。分離下來(lái)的微珠是可以相互自由移動(dòng)的?？蓪⑦@些微珠分散在一種液體，最好在一種粘接劑中，然后涂在第二襯底上。結(jié)果產(chǎn)生了一種其中無(wú)規(guī)分散著大小相同的微珠的粘接劑膜涂層。本發(fā)明的一個(gè)用途就是其中無(wú)規(guī)分散著大小和形狀非常接近的微珠的Z軸粘接劑。
或者，微珠可在第一襯底上制成，然后將其轉(zhuǎn)移到第二襯底(如粘合劑層)上。襯底可根據(jù)微珠所用金屬的潤(rùn)濕特性進(jìn)行選擇。選用的襯底應(yīng)不完全為形成金屬微珠的所用的液態(tài)金屬潤(rùn)濕。另外，應(yīng)選擇的襯底不可因工藝過(guò)程中其所經(jīng)受的溫度而劣化。本行業(yè)中技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，用作襯底的聚合物在經(jīng)過(guò)加熱步驟后必須完好無(wú)損，仍能起襯底的作用。
液體放在襯底上時(shí)液體所表現(xiàn)的潤(rùn)濕性至少部分取決于液體與襯底之間的表面張力。一般來(lái)說(shuō)，此表面張力越大，金屬液滴與襯底之間的潤(rùn)濕內(nèi)角越大。如果表面張力足夠大，液體會(huì)形成不連續(xù)的小滴。潤(rùn)濕是指液體在給定表面上形成液膜的傾向，相反，非潤(rùn)濕是指液體在表面上形成不連續(xù)小液滴的傾向。
為形成本發(fā)明所需的微珠，金屬熔化時(shí)需足以在襯底表面上形成不連續(xù)的金屬液滴。當(dāng)滿足所述條件時(shí)，它被稱(chēng)為對(duì)特定襯底表面不潤(rùn)濕的液態(tài)金屬。根據(jù)所需的微珠形狀，可以選擇給定襯底與金屬間的潤(rùn)濕度，以控制微珠的形狀。金屬對(duì)襯底表面的潤(rùn)濕度越小，微珠越接近球形。
選用于本發(fā)明的襯底還應(yīng)能承受工藝過(guò)程中熔融金屬層所必需的溫度。金屬、玻璃、陶瓷和聚合物襯底都是可用于本發(fā)明的襯底例子。
可用作本發(fā)明襯底的聚合物例子包括聚酰亞胺；聚苯氧；氟化烯烴的聚合物如聚四氟乙烯；硅氧烷聚合物；纖維素聚合物；聚氨酯；工程塑料如聚苯乙烯、苯乙烯/丙烯腈共聚物、含聚合苯乙烯、丙烯腈和丁二烯的共聚物(常稱(chēng)為ABS聚合物)、苯乙烯/丁二烯共聚物、橡膠改性的苯乙烯聚合物、苯乙烯/馬來(lái)酸酐共聚物和類(lèi)似的單亞乙烯基芳族碳環(huán)單體的聚合物；聚碳酸酯，包括由光氣和雙酚A和/或酚酞制成的聚碳酸酯；聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；丙烯酸樹(shù)脂如聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺如尼龍；聚烯烴如聚乙烯和聚丙烯；聚鹵乙烯如聚氯乙烯、1，1-二氯乙烯均聚物和共聚物；聚砜；聚芳基砜；以及全氟化乙烯-丙烯共聚物。
另外，還可以使用金屬襯底，如用鋁(它一般是受熔融金屬潤(rùn)濕的)，其上面涂以至少一非潤(rùn)濕性的薄層氧化鋁，或其它的非潤(rùn)濕性涂層。一般來(lái)說(shuō)，由于選用的液態(tài)金屬潤(rùn)濕而不適用的襯底可涂以非潤(rùn)濕性涂層，以提供合適的淀積表面。
襯底的厚度對(duì)本發(fā)明的實(shí)施來(lái)說(shuō)不是特別重要的，它取決于由該復(fù)合材料預(yù)定的最終用途所支配的性質(zhì)。這些最終用途所決定的性質(zhì)包括透明性、撓曲性、拉伸強(qiáng)度、耐腐蝕性等。但在某些情況下，在最終用途中襯底不與微珠一起使用，因此可僅根據(jù)制造工藝特征進(jìn)行選擇。金屬微珠金屬微珠可以采用許多種金屬。用于形成本發(fā)明金屬微珠的優(yōu)選金屬的例子包括錫、鉛、鉍、鋅、銦、鋁、合金(包括這些金屬與熔點(diǎn)更高的金屬如銅、銀、金、鎳、鈷、鐵形成的合金)及其混合物。
象襯底一樣，微珠用的金屬也根據(jù)最終用途進(jìn)行選擇。金屬也還要根據(jù)上述的襯底潤(rùn)濕特性進(jìn)行選擇。助熔劑視情況需要，本發(fā)明中有時(shí)還使用助熔劑。助熔劑的作用是滲透金屬層上形成的金屬氧化物層，并消除所有這些氧化物層，使得當(dāng)金屬層熔化時(shí)，金屬能在襯底上形成不連續(xù)的金屬微珠。
如果工藝條件(如在真空條件下)使金屬層上不會(huì)形成氧化物層，可以不需要助熔劑。
合適助熔劑的例子包括有機(jī)酸如蘋(píng)果酸或乙酸；氯化物如氯化鋅；磷酸；稀鹽酸；其它揮發(fā)性酸；以及其它已知的助熔劑。助熔劑根據(jù)本發(fā)明中所用的特定金屬和金屬氧化物進(jìn)行選擇。
為消除所有的氧化物層，需使用足夠濃度的助熔劑，使金屬層熔化時(shí)形成微珠，但助熔劑的作用不太強(qiáng)以致溶解、腐蝕或分解所用的襯底或其它部件。助熔劑的揮發(fā)性要盡量好，以便在它完成其作用后即揮發(fā)逸去。如果助熔劑能從系統(tǒng)中蒸發(fā)掉，就不會(huì)有以后分解復(fù)合材料部件的危險(xiǎn)。最好將助熔劑以細(xì)霧狀形式施加在金屬層上。工藝參數(shù)本發(fā)明的金屬微珠可按如下方法制成，在襯底上形成充分分隔為許多金屬區(qū)域(便于珠化)的金屬層，如有必要，使金屬層與有效量的助熔劑接觸；將金屬層加熱至足以使金屬熔化并使金屬層珠化成不連續(xù)的微珠的溫度。
本發(fā)明方法首先是將金屬層淀積在一襯底上。一種優(yōu)選的淀積方法是真空淀積。在真空室中先形成金屬蒸汽，然后令其在聚合物襯底上淀積成連續(xù)的金屬層。可以用一種金屬淀積好幾層，也可以淀積幾層不同的金屬。
在真空中形成金屬蒸汽的一種優(yōu)選方法是通過(guò)蒸發(fā)，蒸發(fā)方法有好幾種。真空陰極噴鍍也是合適的，雖然其淀積速率一般較慢。
一種優(yōu)選的蒸發(fā)方法是用電子束加熱金屬。一般是將金屬放在水冷的小金屬坩堝中，產(chǎn)生電子束，并用磁場(chǎng)將其聚焦于坩堝中的金屬上。所用的電子束一般為用10000伏加速的約0.1—1安培電子流，它聚焦于金屬上0.5平方厘米面積內(nèi)。購(gòu)自Airco Temescal公司的電子束電源是合適設(shè)備的一個(gè)例子。其它蒸發(fā)金屬的方法還有電阻加熱和感應(yīng)加熱。
金屬蒸汽生成后，讓金屬蒸汽通過(guò)真空室，淀積在位于上方的襯底上。襯底可以是一條移動(dòng)的材幅(web)，它以足以淀積所需厚度的金屬層的速度通過(guò)真空室中的金屬蒸汽。金屬層的厚度相對(duì)于分隔后的金屬區(qū)域?qū)挾葋?lái)說(shuō)應(yīng)足夠大，以防止在一給定區(qū)域內(nèi)形成多個(gè)金屬珠。所需的最小比率取決于所用的襯底和金屬，但一般來(lái)說(shuō)，金屬層的厚度應(yīng)至少是金屬區(qū)域?qū)挾鹊募s2％。
視所用襯底的情況，還可用其它將金屬層淀積在襯底上的方法，這些方法包括所需金屬箔或薄膜的層壓；熔融金屬?lài)婂?；金屬的電解?或電鍍。
在金屬層熔融成所需微珠之前，襯底上的金屬層應(yīng)是已分隔成所需圖形的許多金屬區(qū)域。這些金屬區(qū)域可在一連續(xù)金屬層上用分隔操作來(lái)形成，或金屬提供在襯底上時(shí)已分隔為許多金屬區(qū)域。有許多產(chǎn)生所需區(qū)域的方法。金屬層可用各種方法進(jìn)行分隔，如激光雕刻法、光刻法、蝕刻法、機(jī)械雕刻法、碎裂法或其它方法。另一種形成金屬區(qū)域方法是可通過(guò)掩膜蒸汽淀積金屬或在預(yù)先壓印出圖形的襯底上蒸汽淀積金屬，這樣淀積層就被淀積的陰影或視線所分隔。襯底可預(yù)先壓印出不同深度的圖形，以便在不同深度分隔的襯底上產(chǎn)生微珠。不論先淀積成連續(xù)金屬層然后再進(jìn)行分隔，還是直接淀積為許多分隔的金屬區(qū)域，金屬區(qū)域都必須是充分分隔的，以便珠化，但珠化無(wú)需這些區(qū)域是分離的。
金屬區(qū)域可以是相同大小的或可以有一種尺寸、兩種尺寸或多種不同尺寸，以便形成相同或不同尺寸的微珠。金屬區(qū)域的面積和厚度決定了微珠的尺寸，而金屬與襯底間的潤(rùn)濕關(guān)系則決定了微珠的形狀。金屬層可分隔成各種形狀的區(qū)域，包括正方形、三角形、菱形或其它形成所需微珠需要的形狀。對(duì)于正方形金屬區(qū)域，如假定所形成的微珠是完全球形的，它的直徑等于(6ts2/π)1/3，式中t表示鍍層的厚度，s是正方形的寬度。例如，為產(chǎn)生直徑為2微米的微珠，當(dāng)正方形的寬度為4微米時(shí)，最初鍍層的厚度應(yīng)為0.26微米。
在聚合物襯底上淀積金屬層后，金屬層的裸露表面一般會(huì)氧化。金屬層的裸露表面是指不與襯底接觸的金屬層表面。若就將淀積涂層好的襯底暴露于有氧氣的環(huán)境中，金屬層的裸露表面就會(huì)發(fā)生氧化。有氧化層形成，一般就需用助熔劑。
可以按照各種圖形來(lái)提供所需的微珠間隔、微珠尺寸和微珠的相對(duì)位置。例如，金屬層可用二組相互交叉的平行線分割成菱形，而菱形也可兩分為三角形。菱形可形成較大的微珠，而三角形(半菱形)形成較小的微珠。
微珠的間隔取決于金屬區(qū)域的尺寸。本發(fā)明方法產(chǎn)生的微珠具有極精確和極細(xì)微的中心至中心間隔，如中心至中心間隔為4微米或6,000,000微珠/平方厘米。對(duì)Z軸粘接劑有用的微珠密度一般為40,000—1,000,000微珠/平方厘米。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)之一在于能提供在細(xì)微尺度上間隔很精確的微珠。
金屬層在熔融前的厚度一般是0.2—10微米，更多情況下為0.2—2微米。
本發(fā)明將用如下的一些非限定性實(shí)施例作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1本發(fā)明微珠陣列的襯底用如下方法制成取25微米厚、18厘米寬和10米長(zhǎng)的聚酰亞胺薄膜，在抽至4×10-5乇真空度的連續(xù)鍍膜室中用電子束蒸發(fā)法進(jìn)行單面真空鍍錫。電子束源為AircoTemescal CV—14電源。該電子束源產(chǎn)生9.4千伏電壓和0.13安培的電子束，熔化和蒸發(fā)裝在室底上的200克錫。裝有熔融錫的鍍膜室室底的上方25厘米處有一個(gè)直徑40厘米的轉(zhuǎn)筒，薄膜繞在該轉(zhuǎn)筒上，以0.6—16米/分的速度運(yùn)動(dòng)。在這些條件下，聚酰亞胺薄膜上面就鍍上了0.5—0.02微米厚的錫。從錫鍍層厚度為0.2微米處的薄膜上，切下一直徑為3.2厘米的圓形鍍錫薄膜。將該薄膜在室溫下用一鎳質(zhì)壓印模在一液壓機(jī)上以28,000psi即190MPa的壓力進(jìn)行壓印，該壓印模上具有間隔為8微米，深為4微米的鋸齒形平行脊。將壓印模轉(zhuǎn)動(dòng)90度后，重復(fù)壓印步驟，這樣在錫層上產(chǎn)生了邊長(zhǎng)8微米的正方形壓印圖形。然后將此壓印鍍錫聚酰亞銨試樣在含1毫升濃鹽酸的150毫升燒杯上方放置5秒鐘，暴露在氯化氫蒸汽中。經(jīng)過(guò)在氯化氫蒸汽中的暴露，錫的表面上形成了非常濃的HCl霧滴，它就在錫的熔融步驟中起分解氧化物的助熔劑作用。然后將試樣在表面溫度為280℃的加熱板上放置2秒鐘，令錫方塊一一熔化形成半球形錫珠的正方形陣列。所述的半球形液珠直徑為3微米，中心至中心間隔為8微米。所得微珠陣列表示于圖3。實(shí)施例2本發(fā)明另一種陣列的制備方法如下從實(shí)施例1制得的鍍錫薄膜上在其錫鍍層厚度測(cè)定為0.07微米的區(qū)域中切下一片鍍錫聚酰亞胺薄膜。用類(lèi)似于實(shí)施例1所用的方法對(duì)金屬層進(jìn)行壓印，所不同的是壓印模具有間隔為4微米的鋸齒形平行脊。用類(lèi)似于實(shí)施例1的方法將壓印過(guò)的錫層暴露于氯化氫蒸汽中，然后將錫加熱熔融。壓印的錫形成了微珠的正方形陣列圖形，所述的微珠近似半球形，直徑約1.5微米，中心至中心間隔為4微米。所得的半球形錫珠組成的圖形表示于圖2。實(shí)施例3本發(fā)明的實(shí)施例3按如下方法進(jìn)行取25微米厚、18厘米寬和5米長(zhǎng)的聚酰亞胺薄膜，除膜速恒定為0.7米/分以外用與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行單面真空鍍錫。薄膜運(yùn)動(dòng)4米后將運(yùn)動(dòng)方向反向，運(yùn)動(dòng)2米后再反向。如此反向重復(fù)再進(jìn)行10次，使得在2—4米間的薄膜區(qū)域鍍上12層鍍錫層，每層的厚度約為0.5微米。為產(chǎn)生較厚的鍍錫層(6.5微米)而不引起聚酰亞胺襯底過(guò)熱，這種反復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程是必需的。從該薄膜上切下3厘米×3厘米試樣，用類(lèi)似于實(shí)施例1的方法進(jìn)行壓印，不同的是用能產(chǎn)生菱形壓印圖形的鎳質(zhì)壓印模。壓印圖形的邊緣間隔400微米。用類(lèi)似于實(shí)施例1的方法進(jìn)行施加助熔劑和加熱后，所得微珠的直徑測(cè)出為125微米，間隔為400微米。所得微珠陣列顯示于圖5的顯微照片中。
權(quán)利要求
1.一種在襯底上形成微珠陣列的方法，其特征在于它包括如下步驟a)在襯底(12)上形成一金屬層(14)，所述的金屬層是充分分隔為許多個(gè)金屬區(qū)域(20)，以便金屬區(qū)域的珠化；b)將所述的金屬區(qū)域(14)加熱至足以使金屬區(qū)域(20)熔化，并使金屬區(qū)域(20)珠化成不連續(xù)的微珠(22)的溫度，由此在襯底上形成不連續(xù)的微珠(22)陣列。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，金屬區(qū)域形成的方法是將所述的金屬層淀積在所述的襯底上，然后將所述的金屬層分隔成許多金屬區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述的金屬層淀積到所述的襯底上時(shí)，已是充分分隔的金屬區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬區(qū)域系由相交的兩組平行槽(16)和(18)所界定，這樣所述的金屬區(qū)域表面為平行四邊形。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬區(qū)域有三個(gè)側(cè)面。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬層厚度為0.2—10微米。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬層厚度為0.2—2微米。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括使所述金屬層與有效量助熔劑接觸的步驟，以便于所述的金屬區(qū)域珠化。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬微珠的平均密度為600—6,000,000珠/平方厘米。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述金屬微珠的平均密度為40,000—6,000,000珠/平方厘米。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述金屬微珠的平均密度為80,000—6,000,000珠/平方厘米。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬微珠陣列是有規(guī)陣列。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬區(qū)域的表面積大小相同，這樣形成的有規(guī)陣列中微珠的大小相同。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬區(qū)域有2種或多種的均一尺寸。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微珠的直徑為0.2—100微米。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述微珠的直徑為1—50微米。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述金屬微珠陣列轉(zhuǎn)移到另一個(gè)襯底上的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，在所述的另一襯底上加有一層粘接劑層，金屬微珠陣列是轉(zhuǎn)移到所述粘接劑層中的。
19.一種襯底上的金屬微珠陣列，其特征在于，它是排列緊密的金屬微珠具有規(guī)陣列，所述金屬微珠具有球形部分和平坦部分，金屬微珠的平均密度為600—6,000,000珠/平方厘米。
20.如權(quán)利要求19所述的微珠陣列，其特征在于，所述微珠的平均密度為40,000—6,000,000珠/平方厘米。
21.如權(quán)利要求20所述的微珠陣列，其特征在于，所述微珠的平均密度為80,000—6,000,000珠/平方厘米。
22.如權(quán)利要求19所述的微珠陣列，其特征在于，在所述金屬微珠上還涂有粘接劑層。
23.一種顆粒群，其特征在于，所述的顆粒是直徑和形狀有規(guī)分布的金屬微珠(22)，所述的形狀部分是球形的(25)，部分是平坦的，所述直徑小于100微米。
24.如權(quán)利要求23所述的顆粒群，其特征在于，所述的微珠分散在液體中。
25.如權(quán)利要求24所述的顆粒群，其特征在于，所述液體是一粘接劑組合物。
26.如權(quán)利要求23所述的顆粒群，其特征在于，所述微珠的直徑為0.2—100微米。
27.如權(quán)利要求26所述的顆粒群，其特征在于，所述微珠的直徑為1—50微米。
28.如權(quán)利要求23所述的顆粒群，其特征在于，所述的微珠以可獨(dú)立移動(dòng)的單元存在。
29.如權(quán)利要求23所述的顆粒群，其特征在于，所述的微珠具有兩種或多種選擇的直徑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在襯底上形成金屬微珠陣列的方法，更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種形成的非常細(xì)小、大小均一微球或微珠的有規(guī)陣列的方法，微珠之間的間隔具有前未達(dá)到過(guò)的精度。本發(fā)明方法包括如下步驟在襯底(12)上形成分隔成許多金屬區(qū)域(20)的金屬層(14)；將金屬加熱至足以使金屬熔化，并讓金屬區(qū)域珠化成不連續(xù)微珠(62)的溫度。
文檔編號(hào)B23K35/02GK1132570SQ94193577
公開(kāi)日1996年10月2日 申請(qǐng)日期1994年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月30日
發(fā)明者D·C·科斯肯梅基, C·D·卡爾霍恩 申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司