修復印刷電路跡線的方法和設備的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關申請案的奪叉參考
[0002] 本申請案主張2013年12月15日申請的美國臨時專利申請案61/916, 233的權益。 本申請案還是2010年2月7日申請的PCT專利申請案PCT/IL2010/000106的在國家階段 中的2011年7月26日申請的美國專利申請案13/146, 200的接續(xù)部分。所有這些相關申 請案以引用的方式并入本文中。
技術領域
[0003] 本發(fā)明大體上涉及激光誘發(fā)材料轉移，且特定來說，涉及用于修復電路跡線中的 開放金屬缺陷的方法和設備。
【背景技術】
[0004] 在激光直寫（LDW)技術中，使用激光束以通過受控的材料燒蝕或沉積來產生具有 空間上解析的三維結構的圖案化表面。激光誘發(fā)向前轉移（LIFT)是可在表面上沉積微圖 案中應用的LDW技術。
[0005] 在LIFT中，激光光子提供用以從施體膜朝向受體襯底彈射少量材料的驅動力。通 常，激光束與施體膜的內側相互作用，所述施體膜被涂覆到非吸收載體襯底上。換句話說， 入射的激光束傳播穿過透明載體，之后光子被膜的內表面吸收。在一定能量閾值以上，材料 從施體膜朝向襯底的表面噴射，在此項技術中已知的LIFT系統(tǒng)中，所述襯底一般放置成緊 密接近或甚至接觸施體膜。所施加的激光能量可變化，以便控制在所輻射的膜體積內產生 的向前推進力。內格爾（Nagel)和李朋特（Lippert)在辛格（Singh)等人在納米材料：用 激光進行處理和特征化中出版（編輯（Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, 2012)，255頁到 316頁）的"用于加工裝置的激光誘發(fā)向前轉移（Laser-Induced Forward Transfer for the Fabrication of Devices)"中的微加工中的LIFT的原理和應用提供有用的調查。
[0006] 此項技術中已知使用LIFT來修復電路。舉例來說，其揭示內容以引用的方式并入 本文中的PCT國際公開案WO 2010/100635描述了修復電路的系統(tǒng)和方法，其中使用激光來 預處理電路襯底上形成的導體的導體修復區(qū)域。以一種方式將激光束應用于施體襯底，使 得施體襯底的一部分從施體襯底脫離且轉移到預定導體位置。

【發(fā)明內容】

[0007] 下文描述的本發(fā)明的實施例提供用于LIFT的改進的方法和系統(tǒng)，其尤其用于（但 非獨占地）修復例如印刷電路板等襯底上的金屬跡線。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，因此提供一種材料沉積的方法，其包含提供具有相對的第 一和第二表面的透明施體襯底及形成于所述第二表面上的施體膜，所述施體膜具有厚度S 和熱擴散率α且通過熱擴散時間τ = (δ2/4α)來表征。施體襯底定位成接近受體襯底， 其中第二表面面朝所述受體襯底。具有不多于施體膜的熱擴散時間的兩倍的脈沖持續(xù)時間 的激光輻射脈沖經引導以穿過施體襯底的第一表面，且撞擊在所述施體膜上以誘發(fā)熔融材 料的液滴從施體膜噴射到受體襯底上。
[0009] 在一些實施例中，所述施體膜包含金屬。在典型實施例中，δ < 1 μ m，且激光脈沖 的脈沖持續(xù)時間小于5ns，或優(yōu)選小于2ns。
[0010] 另外或替代地，引導脈沖包含以經選擇以促進將液滴粘附到受體襯底的第一脈沖 能量引導所述激光輻射的第一脈沖，進而在受體襯底上形成初始金屬層，緊接著以大于所 述第一脈沖能量的第二脈沖能量引導所述激光輻射的第二脈沖，使得所述液滴在所述初始 金屬層上積累所述金屬。
[0011] 在所揭示的實施例中，受體襯底是印刷電路板，且引導所述脈沖包含誘發(fā)所述金 屬的沉積以便修復所述印刷電路板上的導電跡線中的缺陷。
[0012] 通常，脈沖持續(xù)時間小于或等于施體膜的熱擴散時間。
[0013] 在所揭示的實施例中，引導所述脈沖包含集中所述激光輻射以用至少是施體膜的 厚度S的十倍的束斑大小撞擊在所述施體膜上。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供一種材料沉積的方法，其包含提供具有相對的第一 和第二表面的透明施體襯底及形成于所述第二表面上的施體膜，所述施體膜包含金屬。施 體襯底定位成接近受體襯底，其中第二表面面朝所述受體襯底，且其中在施體膜與受體襯 底之間具有至少0.1 mm的間隙。激光輻射的脈沖經引導以穿過施體襯底的第一表面，且撞 擊在所述施體膜上以便誘發(fā)金屬的熔融液滴從施體膜穿過所述間隙噴射到所述受體襯底 上。
[0015] 在一些實施例中，在激光輻射的所述脈沖撞擊在所述施體膜上時，在所述施體膜 與所述受體襯底之間的所述間隙為至少〇. 2_，或甚至0. 5_。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，另外提供一種電路修復的方法，其包含識別印刷電路板上 的導電跡線中的缺陷。激光束經引導以預處理所述印刷電路板上的所述缺陷的部位。在預 處理所述部位之后，具有相對的第一和第二表面的透明施體襯底及形成于所述第二表面上 的包含金屬的施體膜定位成接近所述缺陷的所述部位，其中所述第二表面面朝所述印刷電 路板。激光輻射的脈沖經引導以穿過施體襯底的第一表面，且撞擊在所述施體膜上以誘發(fā) 熔融液滴從施體膜噴射到所述印刷電路板上的所述缺陷部位上，進而修復所述缺陷。
[0017] 在一些實施例中，引導所述激光束包含通過從所述部位進行激光燒蝕來移除金 屬。在所揭示的實施例中，在所述缺陷包含所述導電跡線中的裂口時，移除金屬包含在所述 裂口鄰近處將所述導電跡線的邊緣預成形。在一個實施例中，將所述邊緣預成形包含燒蝕 所述導電跡線以便致使所述導電跡線的所述邊緣朝向所述裂口傾斜，有可能通過在所述導 電跡線中形成階梯狀斜坡。
[0018] 另外或替代地，將所述邊緣預成形可包含燒蝕所述導電跡線中的溝槽以便增強所 述液滴到所述導電跡線的粘附。
[0019] 在一些實施例中，引導所述激光輻射的所述脈沖包含在所述導電跡線上沉積所述 熔融液滴以便在所述預成形邊緣上方延伸且延伸超過所述預成形邊緣。另外或替代地，引 導所述激光輻射的所述脈沖包含在所述導電跡線上沉積所述熔融液滴以便在所述缺陷部 位內形成與所述導電跡線的輪廓相符的補片。
[0020] 在其它實施例中，引導所述激光束包含在所述印刷電路板的襯底上掃描所述激光 束以便在所述部位附近將所述襯底粗糙化，進而促進將所述液滴粘附到所述襯底。在一個 實施例中，掃描所述激光束包含在所述襯底中形成井圖案，其中所述井的所述圖案可為非 直線的。
[0021] 在所揭示的實施例中，引導所述激光束包含使用所述激光束在所述部位附近從所 述導電跡線燒蝕氧化物層，以便促進將所述液滴粘附到所述導電跡線。
[0022] 另外或替代地，修復所述缺陷包含在所述導電跡線中形成補片，且所述方法包含 在修復所述缺陷之后引導所述激光束對所述補片進行后處理。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，進一步提供一種電路修復的方法，其包含識別印刷電路板 上的導電跡線中的缺陷的部位。具有相對的第一和第二表面的透明施體襯底及形成于所述 第二表面上的包含金屬的施體膜定位成接近所述印刷電路板，其中所述第二表面面朝所述 印刷電路板。激光輻射的第一脈沖經引導以穿過施體襯底的第一表面，且撞擊在所述施體 膜上以誘發(fā)第一熔融液滴從施體膜噴射到所述印刷電路板上的所述缺陷的所述部位上。所 述第一脈沖具有經選擇以促進所述液滴粘附到所述印刷電路板的襯底的第一脈沖能量，進 而在所述襯底上在所述部位處形成初始金屬層。處于大于所述第一脈沖能量的第二脈沖 能量的所述激光輻射的第二脈沖經引導以穿過所述施體襯底的所述第一表面，且撞擊在所 述施體膜上以誘發(fā)第二熔融液滴從所述施體膜噴射到所述初始金屬層上，進而修復所述缺 陷。
[0024] 在一個實施例中，所述方法包含在引導所述第二脈沖之后引導激光束以重新熔化 所述液滴以便將修復所述缺陷的所述金屬退火。另外或替代地，所述方法包含引導激光束 在所述施體膜與所述印刷電路板之間在飛行中對所述第二液滴加熱。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，另外提供一種電路修復的方法，其包含識別印刷電路板上 的包含第一金屬材料的導電跡線中的缺陷的部位。具有相對的第一和第二表面的透明施體 襯底及形成于所述第二表面上的包含具有比所述第一金屬材料高的電偶電位的第二金屬 材料的施體膜定位成接近所述缺陷的所述部位，其中所述第二表面面朝所述印刷電路板。 激光輻射的脈沖經引導以穿過所述施體襯底的所述第一表面，且撞擊在所述施體膜上以誘 發(fā)所述第二金屬材料的熔融液滴從所述施體膜噴射到所述印刷電路板上的所述缺陷的所 述部位上，進而修復所述缺陷同時抑制電偶腐蝕。
[0026] 在一個實施例中，所述第一金屬材料包含銅，且所述第二金屬材料包含銅合金。
[0027] 另外或替代地，所述方法包含在所述缺陷的所述部位處在所述第二金屬材料上沉 積犧牲金屬層，其中所述犧牲金屬層具有比所述第二金屬材料低的電偶電位。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，此外提供一種電路修復的方法，其包含識別印刷電路板上 的導電跡線中的缺陷。具有相對的第一和第二表面的透明施體襯底及形成于所述第二表面 上的包含金屬的施體膜定位成接近所述缺陷的所述部位，其中所述第二表面面朝所述印刷 電路板。激光輻射的脈沖經引導以穿過施體襯底的第一表面，且撞擊在所述施體膜上以誘 發(fā)熔融液滴從施體膜噴射到所述印刷電路板上的所述缺陷部位上，進而形成用以修復所述 缺陷的金屬補片。在形成所述金屬補片之后，引導激光束對所述缺陷的所述部位進行后處 理。
[0029] 通常，所述導電跡線具有預定義的三維（3D)輪廓，且引導所述激光束包含從所述 部位燒蝕材料以便使所述補片與所述導電跡線的所述3D輪廓相符。在一個實施例中，燒蝕 所述材料包含以經選擇以便氧化所述補片的表面層的第一能量水平連續(xù)地施加第一激光 脈沖，及具有比所述第一能量水平大的第二能量水平的第二激光脈沖，所述第二能量水平 經選擇以交替地燒蝕所述氧化的表面層第二，以便從所述補片移除所述材料。另外或替代 地，引導所述激光束包含形成所述補片的3D圖像，以便在燒蝕所述材料之前和之后監(jiān)視所 述補片的形狀。
[0030] 在所揭示的實施例中，引導所述激光輻射的所述脈沖包含形成所述補片以便具有 比所述導電跡線的對應第一橫向尺寸大的第二橫向尺寸，且燒蝕所述材料包含減小所述補 片的所述第二橫向尺寸。所述第二橫向尺寸包含高度尺寸和寬度尺寸中的至少一者。
[0031] 另外或替代地，引導所述激光束包含施加激光束以將所述金屬補片退火。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供一種電路修復的方法，其包含識別印刷電路板上的 導電跡線中的缺陷。具有相對的第一和第二表面的透明施體襯底及形成于所述第二表面上 的包含金屬的施體膜定位成接近目標區(qū)域，其中所述第二表面面朝所述印刷電路板。激光 輻射的脈沖經引導以穿過施體襯底的第一表面，且撞擊在所述施體膜上以誘發(fā)熔融液滴的 二維陣列從施體膜噴射到所述印刷電路板上以便覆蓋所述目標區(qū)域。
[0033] 通常，引導所述激光輻射的所述脈沖包含通過設定所述陣列中的所述液滴的空間 密度來控制所述目標區(qū)域的覆蓋厚度