[发明专利]均匀金属液滴打印电路的方法

说明书

本发明公开了一种均匀金属液滴打印电路的方法，用于解决现有微电子电路制造方法实用性差的技术问题。技术方案是将市场供应态的块状金属材料融化，喷射出熔融状态金属液滴进行逐滴打印，通过打印金属液滴相互之间的冶金结合，保证打印的导电线路导电性与致密金属材料导电性相同。同时，通过高温液滴沉积时，融化热塑性基体，以形成金属液滴底部嵌入基体的导电电路，以满足导电电路结合强度的需求，减少电路后处理工艺，实现了电路的低成本短流程打印，实用性好。

技术领域

本发明涉及一种微电子电路制造方法，特别涉及一种均匀金属液滴打印电路的方法。

背景技术

随着电子产品向超大规模集成化、数字化、轻量化和个性化方向发展，当前多传感微系统及光电子工艺研究中迫切需要能在无掩膜/模板条件下，按照产品外形进行个性化、高效率的布线，以大幅度提高电子产品的生产效率和精度，节约时间和成本，这给传统的电路制造工艺提出了挑战。传统电路制造工艺大多采用基于掩膜的丝网印刷工艺，适合大批量标准化产品的生产，较难满足诸如3D电路、有机光电线路、光敏/温敏电路等先进微电子的快速制造，也难以满足个性化电路的快速制造要求。如果能够精确地控制导电材料进行逐点打印，则可实现微电路的短流程制备，可满足以多传感器个性化微系统为代表微电子多品种、小批量研制和快速供样的需求。

文献“Fuller S B,Wilhelm E J,Jacobson J M.Ink-jet printed nanoparticlemicroelectromechanical systems[J].Journal of Microelectromechanical Systems,2002,11(1):54-60.”提出了一种基于激光烧结纳米金或银浆料工艺的微电子线路制造方法，该技术通过逐滴打印含纳米金或银颗粒的微溶滴，经蒸发后留下由纳米金或银颗粒组成的导电线路，然后通过后续烧结以实现导电线路的快速制备。由于昂贵的纳米银、纳米金溶液及其复杂后处理工艺，使得此技术成本高昂，限制该技术在日常消费电子及试验电路领域的广泛应用。同时，高温烧结后的银、金导电线路内部存在孔隙，其导电率目前还达不到致密金属材料的导电率。

发明内容

为了克服现有微电子电路制造方法实用性差的不足，本发明提供一种均匀金属液滴打印电路的方法。该方法将市场供应态的块状金属材料融化，喷射出熔融状态金属液滴进行逐滴打印，通过打印金属液滴相互之间的冶金结合，保证打印的导电线路导电性与致密金属材料导电性相同。同时，通过高温液滴沉积时，融化热塑性基体，以形成金属液滴底部嵌入基体的导电电路，以满足导电电路结合强度的需求，减少电路后处理工艺，实现了电路的低成本短流程打印，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种均匀金属液滴打印电路的方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、采用铅锡合金、无铅焊料或金锡合金作为微滴材料，置于坩埚内部并加热微滴材料至喷射温度T_d，T_d高于打印材料的熔点T_m。调整喷射压力脉冲的宽度、幅值与频率，实现单颗金属液滴1稳定喷射；

步骤二、采用热塑性材料作为打印的热塑性基体2；

步骤三、对于高熔点绝缘基体5，需先在其表面涂敷热塑性基体2制成复合基体，根据打印金属液滴1材料种类及金属微滴温度T_d调整涂层厚度；

步骤四、进行微滴喷射沉积试验，初步调整喷射温度T_d和基体温度T_s,使金属液滴1局部融化热塑性基体2表面并实现部分嵌入，则喷射温度T_d高于基体软化温度T_g，两者满足关系式：

T_dT_g (1)