專利名稱：沉積微絲的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的實(shí)施例一般涉及電子電路領(lǐng)域，并且更具體地涉及沉積介電材料和導(dǎo)電材料以及用于電路的微絲導(dǎo)體的實(shí)施例。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)器件中或者在運(yùn)載工具或其他平臺(tái)如無人駕駛航空運(yùn)載工具(UAV)的共形表面上產(chǎn)生電子電路的高效系統(tǒng)成為一種必要，這包括在期望減少離散布線的平臺(tái)的復(fù)合蒙皮和支撐結(jié)構(gòu)上進(jìn)行直接沉積。當(dāng)前系統(tǒng)涉及“直接寫入工藝”，其將介電材料和導(dǎo)電材料印刷到期望表面上。那些工藝使用包含納米級(jí)顆?；?qū)w、半導(dǎo)體和電介質(zhì)的油墨和粉漿。上述納米材料懸浮在溶劑中，然后通過固化或熱過程移除該溶劑。 當(dāng)前由這些工藝提供的導(dǎo)電跡線可表現(xiàn)出明顯的電阻，這將不利地影響很多承載電能或阻抗敏感信號(hào)的電路。因此，可期望提供一種電路沉積系統(tǒng)，其放置將表現(xiàn)出更強(qiáng)機(jī)械性能和更低阻抗的高質(zhì)量跡線。

發(fā)明內(nèi)容
不例性實(shí)施例提供一種微電路沉積系統(tǒng)，其包括用于在基底上沉底電介質(zhì)的第一印刷發(fā)動(dòng)機(jī)。微絲繞線機(jī)(spooling machine)包覆微絲線軸并且包括張緊導(dǎo)向件以將微絲跡線定位在電介質(zhì)層上。第二印刷發(fā)動(dòng)機(jī)尾隨微絲繞線機(jī)以在微絲跡線上沉積覆蓋的電介質(zhì)層。已經(jīng)討論的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)可在本發(fā)明的各種實(shí)施例中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)或者可被組合到其他實(shí)施例中，可參考以下說明書和附圖得知其進(jìn)一步細(xì)節(jié)。


圖I是利用示例性實(shí)施例的沉積系統(tǒng)的元件的示意圖；圖2A-2C是由圖I的系統(tǒng)沉積的部件層的圖示；圖3是用于圖I的示例性實(shí)施例的微絲沉積元件的元件細(xì)節(jié)示意圖；并且圖4是使用示例性實(shí)施例的微絲沉積工藝過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式本文公開的實(shí)施例描述一種用于將直徑小于100微米(大約38規(guī)格或更小)的非絕緣細(xì)銅線(微絲)受控制地安裝到包括期望減少離散布線的平臺(tái)上的復(fù)合蒙皮、子系統(tǒng)封裝物和支撐結(jié)構(gòu)的多種基底上的系統(tǒng)。繞線機(jī)通過控制尖端將微絲放置在基底上，并且直接寫入沉積系統(tǒng)將在工具尖端之前和之后(precede and follow),以印刷用于隔離微絲的介電材料并且在需要橋接微絲與其他跡線或電路元件的地方印刷導(dǎo)電材料?，F(xiàn)在參考附圖，圖I示出使用第一印刷發(fā)動(dòng)機(jī)10以在基底14上沉積電介質(zhì)層或絕緣層12的沉積系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。微絲繞線機(jī)16包覆微絲線軸18并且使用張緊導(dǎo)向件20來將微絲跡線22定位到電介質(zhì)層上。繞線機(jī)可被機(jī)械地或可控地連接以在期望的距離處跟蹤第一印刷發(fā)動(dòng)機(jī)。在示例性實(shí)施例中，微絲跡線可被沉積到電介質(zhì)層上但仍與印刷粘連，以提供一種限制微絲跡線的粘附效果。刀具24在期望長(zhǎng)度處切斷微絲跡線。第二印刷發(fā)動(dòng)機(jī)26尾隨微絲繞線機(jī)以沉積覆蓋的電介質(zhì)層或絕緣層28。第二印刷發(fā)動(dòng)機(jī)可被機(jī)械地或可控地連接以在期望的距離處跟蹤第一印刷發(fā)動(dòng)機(jī)。如圖2A-2C所示，沉積在基底14上的電介質(zhì)層12提供如圖2A所示的絕緣路徑，該絕緣路徑用于分隔微絲跡線和基底的表面，該表面可以是與系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)集成電路、 其他印刷電路元件或操作表面(例如無人駕駛航空運(yùn)載工具(UAV)蒙皮)相關(guān)的復(fù)合物、 鈦、鋁或可替代材料表面。作為示例性實(shí)施例，該電介質(zhì)層包括聚乙烯醇縮丁醛(PVB)材料。如圖2B所示沉積在電介質(zhì)層12上的微絲跡線22提供高導(dǎo)電跡線，其具有優(yōu)于印刷導(dǎo)電跡線的機(jī)械性能。在示例性實(shí)施例中使用了銅(Cu)線，但在可替代實(shí)施例中可使用導(dǎo)電合金。例如，長(zhǎng)度為Im的銀墨印刷跡線具有大約IKQ的電阻。對(duì)于具有R= pl/A的微絲跡線的示例性實(shí)施例，其中R是總電阻，P是電阻系數(shù)(對(duì)于Cu是1.68X10_8Qm)，l是跡線長(zhǎng)度(Im)并且A是跡線截面面積(對(duì)于示例性38規(guī)格的微絲是8 X 10_9m2)，Im跡線提供2.1Q的總電阻。如圖2C所示的覆蓋的電介質(zhì)層28的沉積提供了對(duì)微絲跡線的頂部絕緣以及限制微絲的額外粘著能力。印刷間隙30被示出在覆蓋的電介質(zhì)層中，其表示在系統(tǒng)中提供與隨后印刷的銀墨跡線或相似材料跡線或用于交叉連接跡線或電路的其他微絲跡線進(jìn)行交叉連接的能力。雖然被示出用于覆蓋層，但在初始電介質(zhì)層中也可使用類似印刷間隙，以便與基底上的更低導(dǎo)電材料層進(jìn)行電路互連，由此形成堆疊的電子電路。該系統(tǒng)還可使用如圖I所示的一個(gè)或多個(gè)紫外線(UV)固化元件32，其跟蹤繞線機(jī)和第二印刷發(fā)動(dòng)機(jī)以在使用UV敏感聚合物作為電介質(zhì)層成分的一部分印刷電介質(zhì)層之后進(jìn)行固化。圖3示出微絲繞線機(jī)16的示例性裝置。大約38或40規(guī)格(分別為100. 838 u m 或79. 756 u m)的小規(guī)格微絲被保持在分配線軸18中，微絲被從分配線軸18中抽出并且通過一組輸送輥42來進(jìn)給。導(dǎo)向包44或類似結(jié)構(gòu)定向并引導(dǎo)微絲以便通過張緊導(dǎo)向件20 將其放置到基底或電介質(zhì)覆蓋層上。提供刀具24以在跡線的尾部切斷導(dǎo)線。對(duì)于所示的實(shí)施例，刀具橫向操縱以允許微絲尾部46從導(dǎo)向包開始延伸。定位足48可在伸縮配件50 中垂直移動(dòng)，以接合并推動(dòng)尾部進(jìn)行表面接觸。將配件50水平地滾軸安裝在軌道52中允許控制該足的橫向移動(dòng)，以在繞線機(jī)的初始橫向運(yùn)動(dòng)期間保持尾部的接觸，從而足夠粘著到電介質(zhì)層12的表面以保持位置。然后該足縮回并且導(dǎo)向包和張緊導(dǎo)向件隨后在沉積的微絲跡線中保持足夠的張緊度，從而提供期望的直線跡線。所描述的實(shí)施例提供了如圖4所示用于產(chǎn)生電路的工藝過程，該工藝過程在步驟 402使用直接印刷工藝在基底上沉積第一電介質(zhì)層或絕緣層。然后在步驟404，微絲被解繞并且沉積到電介質(zhì)層上，該電介質(zhì)層可粘性鍵合該絲線。然后，在某些實(shí)施例中，可以在步驟406應(yīng)用UV固化以干燥絕緣層和粘合劑。然后在步驟408，通過直接印刷工藝將第二電介質(zhì)層或絕緣層沉積到微絲上，并且在步驟410，通過在預(yù)定位置暫停印刷輸送而形成電路互連間隙。然后，在某些實(shí)施例中，在步驟412完成第二絕緣層的UV固化。然后，對(duì)于示例性應(yīng)用，在步驟414實(shí)施通過第二層間隙直接印刷用于電路互連的導(dǎo)電油墨。
其他實(shí)施例可以是拖拽微絲電路沉積系統(tǒng)，其包括第一印刷發(fā)動(dòng)機(jī)和微絲繞線機(jī)，所述第一印刷發(fā)動(dòng)機(jī)用于在基底上可中斷地沉積UV敏感聚合物基的電介質(zhì)，所述微絲繞線機(jī)被連接以跟蹤第一印刷發(fā)動(dòng)機(jī)并包覆微絲線軸并且包括張緊導(dǎo)向件以將微絲跡線定位在電介質(zhì)層上，所述微絲被從線軸中抽出并且通過一組輸送輥進(jìn)給，其中微絲跡線被沉積到電介質(zhì)層上但仍與印刷粘連，以提供一種限制微絲跡線的粘附效果。所述繞線機(jī)還包括導(dǎo)向包、張緊導(dǎo)向件、刀具、UV光源、第二印刷發(fā)動(dòng)機(jī)和第二 UV光源，所述導(dǎo)向包定向并引導(dǎo)來自輸送輥的微絲以將其放置在電介質(zhì)上，所述張緊導(dǎo)向件提供期望的直線跡線， 并且所述刀具在期望長(zhǎng)度處切斷微絲跡線，所述UV光源被連接以跟蹤繞線機(jī)從而固化粘附有微絲跡線的電介質(zhì)層，所述第二印刷發(fā)動(dòng)機(jī)被連接以跟蹤微絲繞線機(jī)從而在微絲跡線上可中斷地沉積具有UV敏感聚合物基的覆蓋電介質(zhì)層，并且第二 UV光源被連接以跟蹤繞線機(jī)從而固化覆蓋的電介質(zhì)層?，F(xiàn)在已經(jīng)如專利法要求詳細(xì)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到對(duì)本文公開的具體實(shí)施例的修改和替換。這種修改處于由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微電路沉積系統(tǒng)，其包括用于在基底上沉積電介質(zhì)的第一印刷發(fā)動(dòng)機(jī)；微絲繞線機(jī)，其包覆微絲線軸并且包括張緊導(dǎo)向件以將微絲跡線定位到所述電介質(zhì)層上；第二印刷發(fā)動(dòng)機(jī)，其尾隨所述微絲繞線機(jī)以在所述微絲跡線上沉積覆蓋的電介質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求I所述的微電路沉積系統(tǒng)，其還包括刀具以在期望長(zhǎng)度處切斷所述微絲跡線。
3.如權(quán)利要求I所述的微電路沉積系統(tǒng)，其中所述微絲跡線被沉積到所述電介質(zhì)層上但仍與印刷粘連，以提供一種限制所述微絲跡線的粘附效果。
4.如權(quán)利要求I所述的微電路沉積系統(tǒng)，其中所述印刷的電介質(zhì)是UV敏感的并且所述系統(tǒng)還包括跟隨所述印刷發(fā)動(dòng)機(jī)之一的至少一個(gè)UV光源以固化所述電介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求I所述的微電路沉積系統(tǒng)，其中所述微絲被從所述線軸中抽出并且通過一組輸送輥來進(jìn)給。
6.如權(quán)利要求5所述的微電路沉積系統(tǒng)，其還包括導(dǎo)向包，所述導(dǎo)向包用于定向并引導(dǎo)來自所述輸送輥的所述微絲以便放置在所述電介質(zhì)上。
7.如權(quán)利要求3所述的微電路沉積系統(tǒng)，其還包括張緊導(dǎo)向件，用于提供期望的直線跡線。
8.如權(quán)利要求I所述的微電路沉積系統(tǒng)，其中所述第一和第二印刷發(fā)動(dòng)機(jī)是可中斷的，以在形成所述電介質(zhì)層中的互連間隙和覆蓋的電介質(zhì)層。
9.一種微絲電路，其包括通過直接寫入系統(tǒng)印刷在基底上的第一電介質(zhì)層；位于所述電介質(zhì)層上并附著其上的拖拽微絲跡線；以及通過直接寫入系統(tǒng)在所述拖拽微絲跡線上印刷的第二電介質(zhì)層。
10.如權(quán)利要求10所述的微絲電路，其中所述第二電介質(zhì)層包含直接寫入印刷中的互連間隙。
11.如權(quán)利要求10所述的微絲電路，其中所述第一電介質(zhì)層包含所述直接寫入印刷中的互連間隙。
12.如權(quán)利要求10所述的微絲電路，其中所述基底包括復(fù)合蒙皮。
13.如權(quán)利要求13所述的微絲電路，其中所述復(fù)合蒙皮是無人駕駛航空運(yùn)載工具UAV蒙皮。
14.一種安裝微絲的方法，其包括印刷電介質(zhì)材料的底層，以使得拖拽微絲與基底材料絕緣；將所述拖拽微絲放置在所述電介質(zhì)材料的層上；以及印刷所述電介質(zhì)材料的頂層，以使得所述拖拽微絲與其周圍環(huán)境絕緣。
15.如權(quán)利要求15所述的安裝微絲的方法，其還包括應(yīng)用UV固化以干燥所述電介質(zhì)底
16.如權(quán)利要求16所述的安裝微絲的方法，其還包括應(yīng)用UV固化以干燥所述電介質(zhì)頂
17.如權(quán)利要求15所述的安裝微絲的方法，其中印刷頂層包括在預(yù)定位置提供用于電路互連的間隙。
18.如權(quán)利要求15所述的安裝微絲的方法，其中印刷底層包括在預(yù)定位置提供用于電路互連的間隙。
19.如權(quán)利要求18所述的安裝微絲的方法，其還包括通過頂層間隙直接印刷用于電路互連的導(dǎo)電油墨。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微電路沉積系統(tǒng)，其包括用于在基底上沉積電介質(zhì)的第一印刷發(fā)動(dòng)機(jī)。微絲繞線機(jī)包覆微絲線軸并且包括張緊導(dǎo)向件以在電介質(zhì)層上定位微絲跡線。第二印刷發(fā)動(dòng)機(jī)尾隨微絲繞線機(jī)以在微絲跡線上沉積覆蓋的電介質(zhì)層。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102595791SQ20121001203
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者J·B·萬斯 申請(qǐng)人:波音公司