Printing Copper Multilayers with VIAs on 3D Surfaces using Laser Material Processing

Ejvind Olsen

doi:10.51202/9783690300124

Zusammenfassung

This thesis investigates how laser-assisted printing of multilayer copper conductive traces and vertical interconnect accesses (VIAs) enhances the miniaturization of 3D mechatronic integrated devices (MIDs). The primary objective is to improve the integration of 3D circuit carriers and address current miniaturization challenges. The state-of-the-art analysis includes a novel classification for 3D multilayer devices (MLDs) and an evaluation of different VIA printing approaches. Experimental results include the parameterization of laser sintering, cleaning, and ablation processes. Further topics are the process adaptation to 3D surfaces and the optimization of copper VIA printing. Prototypical 3D MLD circuits demonstrate enhanced design flexibility for 3D multilayer resonators, lighting devices, and high-density contact pads, achieving a 100% working ratio for conductive VIAs under optimal coating conditions and low mean VIA resistances below one ohm.

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Bibliographische Angaben

Erscheinungsjahr: 2024
Erscheinungsdatum: 13.12.2024
ISBN-Print: 978-3-69030-012-4
ISBN-Online: 978-3-69030-012-4
Verlag: TEWISS, Garbsen
Reihe: Berichte aus dem ITA
Band: 04/2024 E-Book
Sprache: Deutsch
Seiten: 175
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff Seiten I - XVI
1. Introduction Kein Zugriff Seiten 1 - 4
1. 2.1. 3D Structural Electronics Kein Zugriff
2. 2.2. Printed Electronics Kein Zugriff
3. 2.3. Laser Material Processing Kein Zugriff
4. 2.4. Conclusion Kein Zugriff
1. 3.1. Multilayer Printing Approach Kein Zugriff
2. 3.2. Sub-goals Specification Kein Zugriff
3. 3.3. Sub-goals Structure Kein Zugriff
1. 4.1. Laser Systems Kein Zugriff
2. 4.2. Copper and Insulator Inks Kein Zugriff
3. 4.3. Sample Preparation Kein Zugriff
1. 5.1. Laser Sintering of Copper Ink Kein Zugriff
2. 5.2. Laser Cleaning of Copper Ink Kein Zugriff
3. 5.3. Laser Ablation of Insulator Ink Kein Zugriff
4. 5.4. Laser System Assessment Kein Zugriff
1. 6.1. 3D Surface Priming with Insulator Ink Kein Zugriff
2. 6.2. 3D Laser Sintering of Copper Ink Kein Zugriff
3. 6.3. 3D Laser Cleaning of Residual Ink Kein Zugriff
4. 6.4. 3D Single-Layer Demonstrators Kein Zugriff
1. 7.1. Resistance Model Kein Zugriff
2. 7.2. Double-Layer VIA Test Design Kein Zugriff
3. 7.3. Process Optimization Kein Zugriff
4. 7.4. Conclusion Kein Zugriff
1. 8.1. 3D Double-Layer Resonator Circuit Kein Zugriff
2. 8.2. 3D Double-Layer LED Circuit Kein Zugriff
3. 8.3. 3D Double-Layer Multidirectional Lighting Circuit Kein Zugriff
4. 8.4. 2D Five-Layer Contact Pad Array Kein Zugriff
9. Conclusion Kein Zugriff Seiten 115 - 116
10. Outlook Kein Zugriff Seiten 117 - 118
1. A. Mechatronic Integrated Device Geometry Classification Schematics Kein Zugriff
2. B. Multilayer Device Geometry and Technology Nomenclature Kein Zugriff
3. C. Technical Data of Laser Marking Systems Kein Zugriff
4. D. Material Data of the Functional Inks and Pastes Kein Zugriff
5. E. Sintering Parametrization Resistance Measurements Kein Zugriff
6. F. Cleaning Parametrization Depth Measurements Kein Zugriff
7. G. Ablation Parametrization Depth and Width Measurements Kein Zugriff
8. H. Process Development Resistance Measurements Kein Zugriff
9. I. 3D Double-Layer Multidirectional Lighting Circuit Kein Zugriff
List of Figures Kein Zugriff Seiten 141 - 143
List of Tables Kein Zugriff Seiten 144 - 145
Bibliography Kein Zugriff Seiten 146 - 164
Relevant Publications Kein Zugriff Seiten 165 - 175