BRPI0822649B1

BRPI0822649B1 - aparelho, método para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, o substrato isolante plano e chipset do mesmo

Info

Publication number: BRPI0822649B1
Application number: BRPI0822649A
Authority: BR
Inventors: Juha Maijala; Petri Sirviö
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2019-09-03
Also published as: WO2009135985A1; EP2298045B1; AU2008356134B2; CA2723886A1; CN102017818A; RU2478264C2; EP2298045A4; RU2010148407A; US20110147071A1; EP2298045A1; JP2011520279A; AU2008356134A1; ES2768251T3; MX2010012006A; CN102017818B; BRPI0822649A2; CA2723886C; US8654502B2; KR20110006720A; BRPI0822649B8

Abstract

aparelho, método para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, o substrato isolante plano e chipset do mesmo um aparelho, um método, um substrato isolante plano e um chipset foram apresentados, compreendendo pelo menos um módulo configurado para estabelecer um padrão prédefinido sobre um substrato isolante plano de modo que partículas condutoras podem se reunir de acordo com o padrão pré-definido. pelo menos um outro módulo é configurado para transferir as partículas condutoras ao substrato isolante plano, em que as partículas condutoras são dispostas para se reunir de acordo com o padrão prédefinido. um módulo de sinterização é configurado para fundir as partículas condutoras sobre o substrato isolante plano, em que as partículas condutoras são dispostas para fundir de acordo com o padrão pré-definido para estabelecer um plano condutor sobre o substrato isolante plano. modalidade da invenção se refere a eletrônicos imprimíveis ou impressos em uma rede fibrosa.

Description

APARELHO, MÉTODO PARA ESTABELECER UM PADRÃO CONDUTOR SOBRE UM SUBSTRATO ISOLANTE PLANO, O SUBSTRATO ISOLANTE PLANO E CHIPSET DO MESMO

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO [001] A invenção se refere a um aparelho para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano. Além disso, a invenção se refere a um método para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano. Além disso, a invenção se refere a um substrato isolante plano compreendendo o padrão condutor

conseqüentemente estabelecido. Além	disso,	a invenção se
refere a um	chipset	estabelecido	sobre	um substrato
isolante plano	conseqüentemente.
ANTECEDENTES
[002]	A	impressão	de	eletrônicos,
especialmente	sobre	substratos	flexíveis, procura

aplicações e componentes eletrônicos para solução logística, eletrônicos descartáveis, inclusive para telas impressas. Hoje em dia, as aplicações eletrônicas impressas utilizam métodos familiares em fabricação tradicional de componentes eletrônicos tal como galvanização e serigrafia. Desafortunadamente, estes métodos são lentos, não bem adequados para substratos porosos e/ou substratos em forma de rede. Também impressão em flexo e rotogravura tem sido usada para imprimir componentes eletrônicos. Problemas com estas soluções conhecidas mencionadas acima são que criam estruturas com descontinuidade (devido a 20 pontos de meiotom), evaporação de solvente e absorção de componentes em estruturas porosas (com materiais líquidos). O principal desafio com polímeros condutores são insuficientes

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2/23 condutividade elétrica e proteção contra efeitos do ambiente, por exemplo, oxidação.

[003] Além disso, várias técnicas para imprimir padrões condutores usando tintas, géis e pastas condutoras são conhecidas. Contudo, existem alguns problemas nas técnicas conhecidas para impressão de padrões condutores. A aplicação de materiais de fase líquida é indesejável devido ao seu complexo processamento e relativamente baixas condutividades e/ou resolução dos traços impressos. A remoção dos solventes ou agentes auxiliares inicialmente incluídos na composição requer etapas demoradas.

[004] As soluções conhecidas referidas ao acima põem certos limites aos substratos que podem ser usados nestas soluções conhecidas. Nenhum deles é bem adequado para papel, rede fibrosa, substratos de papelão ou similares devido às temperaturas muito altas ou compressão local de enfraquecimento de substrato usada. Por outro lado, máscaras de deposição, estênceis ou telas não são desejáveis até o ponto que velocidade, capacidade de personalização e flexibilidade do processo é visado, já que fazem o processo de deposição desnecessariamente complexo e limitam a resolução obtenível.

SUMÁRIO [005] É o objeto da invenção proporcionar o estabelecimento relativamente eficiente e simples de padrões condutores em uma superfície isolante plana.

[006] De acordo com um aspecto da invenção é proporcionado um aparelho, compreendendo

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3/23 pelo menos um módulo configurado para estabelecer um padrão pré-definido sobre um substrato isolante plano de modo que partículas condutoras podem se reunir de acordo com o padrão pré-definido, pelo menos um outro módulo configurado para transferir as partículas condutoras ao substrato isolante plano, em que as partículas condutoras são dispostas para se reunir de acordo com o padrão pré-definido, e um módulo de sinterização configurado para fundir as partículas condutoras sobre o substrato isolante plano, em que as partículas condutoras são dispostas para fundir de acordo com o padrão pré-definido para estabelecer um plano condutor sobre a superfície isolante plana.

[007] De acordo com outro aspecto da invenção é proporcionado um método, compreendendo estabelecer um padrão pré-definido sobre um substrato isolante plano de modo que partículas condutoras podem se reunir de acordo com o padrão pré-definido, transferir as partículas condutoras ao substrato isolante plano, em que as partículas condutoras são dispostas para se reunir de acordo com o padrão prédefinido, e sinterizar as partículas condutoras sobre o substrato isolante plano, em que as partículas condutoras são dispostas para fundir de acordo com o padrão prédefinido para estabelecer um plano condutor sobre o substrato isolante plano.

[008] De acordo com ainda outro aspecto da invenção é proporcionado um substrato isolante plano, compreendendo

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4/23 um padrão pré-definido situado sobre o substrato isolante plano de modo que partículas condutoras podem se reunir de acordo com o padrão pré-definido, partículas condutoras sinterizadas sobre o substrato isolante plano, em que as partículas condutoras são dispostas para fundir de acordo com o padrão prédefinido para estabelecer um plano condutor sobre o substrato isolante plano, e em que as partículas condutoras são dispostas para se reunir de acordo com o padrão prédefinido.

[009] De acordo com ainda outro aspecto da invenção é proporcionado um chipset, compreendendo um padrão pré-definido situado sobre o substrato isolante plano de modo que partículas condutoras podem se reunir de acordo com o padrão pré-definido, partículas condutoras sinterizadas para estabelecer um plano condutor sobre o substrato isolante plano, em que as partículas condutoras são dispostas para fundir de acordo com o padrão pré-definido para estabelecer o plano condutor sobre o substrato isolante plano, e em que as partículas condutoras são dispostas para se reunir de acordo com o padrão pré-definido.

[0010] Várias modalidades adicionais da invenção permitem o estabelecimento relativamente preciso e conveniente de planos condutores em uma superfície isolante plana.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0011] Várias modalidades adicionais da invenção serão descritas agora, por meio de propósitos de

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5/23 demonstração somente, com referência aos desenhos acompanhantes, em que:

A figura 1 representa uma visão geral de uma parte de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, em que os padrões são mostrados de acordo com uma modalidade da invenção,

A figura 2a representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, em que partículas condutoras estão sendo reunidas e ligadas a um agente de acoplamento sobre o substrato de acordo com uma modalidade da invenção,

A figura 2b representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, em que partículas foram acopladas ao substrato antes da sinterização de acordo com uma modalidade da invenção,

A figura 3 representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, em que campo elétrico é usado para transferir partículas condutoras de acordo com uma modalidade da invenção,

A figura 4a representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, em que um agente de acoplamento é transferido ao substrato de acordo com uma modalidade da invenção,

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A figura 4b representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, em que uma máscara e uma fonte de voltagem são usadas para criar cargas pré-definidas ao substrato de acordo com uma modalidade da invenção,

A figura 4c representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, em que as cargas pré-definidas atraem e reúnem as partículas condutoras ao substrato de acordo com uma modalidade da invenção,

A figura 4d representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano, em que as partículas condutoras são acopladas ao substrato antes da sinterização de modalidade da invenção,

A figura 5 representa uma acordo com uma vista em seção transversal de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano de acordo com uma modalidade da invenção, em que o agente de acoplamento é espalhado de acordo com um padrão prédefinido ao substrato e um rolo elétrico é usado,

A figura 6 representa uma vista em seção transversal de um aparelho configurado para estabelecer um padrão condutor sobre um substrato isolante plano de acordo com uma modalidade da invenção, em que rolos elétricos são usados para criar padrões carregados no substrato e para

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7/23 transferir partícula condutora ao substrato conseqüentemente.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES ADICIONAIS [0012] A figura 1 representa uma visão geral de uma porção de um aparelho 100 configurado para estabelecer padrões condutores 99 sobre um substrato isolante plano 101 em que os padrões 99 são mostrados de acordo com uma modalidade da invenção. Várias modalidades da invenção são baseadas em (micro)partículas 102 (não mostrado na figura 1), que podem ser depositadas e permanentemente afixadas em vários substratos 101, ao mesmo tempo aumentando a condutividade do padrão 99 sendo depositado. Isto é conseguido por pelo menos um módulo do aparelho 100, que é configurado para estabelecer um padrão pré-definido 99 sobre um substrato isolante plano 101 de modo que partículas condutoras 102 podem se reunir de acordo com o padrão pré-definido 99. Além disso, pelo menos um outro módulo do aparelho 100 é configurado para transferir as partículas condutoras ao substrato isolante plano 101, em que as partículas condutoras 102 são dispostas para se reunir de acordo com o padrão prédefinido. Além disso, um módulo de sinterização do aparelho 100 é configurado para fundir as partículas condutoras 102 no substrato isolante plano 101, em que as partículas condutoras 102 são dispostas para fundir de acordo com o padrão pré-definido 99 para estabelecer um plano condutor 99' na superfície isolante plana 101. Dependendo da deposição usada, não são requeridos estágios intermediários (se partículas depositadas em forma seca ou um estágio de

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8/23 secagem para o material depositado é empregado (se partículas depositadas em uma suspensão líquida)).

[0013] Várias modalidades da invenção são adequadas inter alia para partículas condutoras em estado seco (incluindo semi-conductoras) 102, por exemplo, micropartículas em forma de pó. As partículas condutoras 102 podem ser metálicas, poliméricas, ou uma combinação dos mesmos. A resolução das estruturas criadas pode depender do tamanho de partícula do material em pó, enquanto que nos processos de deposição e sinterização a composição do material é geralmente de importância.

[0014] O substrato 101 pode ser quase qualquer folha, rede, ou fibra ou rede fibrosa isolante e plana ou similares. Papel, papelão e filmes de polímero (plásticos) têm sido encontrados por ser bem adequados para o processo, mas outras superfícies similares não condutoras podem ser também usadas. Papel ou papelão podem ser revestidos, não revestidos, livre de madeira ou que contêm madeira. Substratos de multicamadas também podem ser usados. Outros substratos possíveis incluem, por exemplo, têxteis, materiais não tecidos, placas de circuitos de indústria eletrônica, artigos moldados, vidro, materiais de construção, tais como papéis de parede e cerâmicas queimadas ou não queimadas para revestimento de solo, bases de (bio)polímero e compósitos. Cada um dos substratos listados tem sua própria área de aplicação e vantagens. Em particular uma modalidade adicional da invenção é adequada para substrato que tem um ponto de deformação ou estilhaçamento abaixo de 300°C, em particular abaixo de 250°C, inclusive abaixo de 200°C, isto é, pelo menos vários

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9/23 qualidades de papel e plástico que não toleram altas temperaturas.

[0015] A figura 2a representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho 100 configurado para estabelecer um padrão condutor 99 sobre um substrato isolante plano 101, em que partículas condutoras

102 estão sendo reunidas e ligadas a um agente de acoplamento 103 no substrato 101 de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 2a representa uma modalidade de o pelo menos um outro módulo configurado para transferir as partículas condutoras 102 ao substrato isolante plano 101, em que as partículas condutoras 102 são dispostas para se reunir de acordo com o padrão prédefinido 99. Um recipiente 106 compreende as partículas condutoras 102. O substrato isolante plano 101 compreende o agente de acoplamento 103. Em uma modalidade da invenção o agente de acoplamento 103 pode ser adesivo ou similar. O agente de acoplamento 103 é situado de modo que as partículas podem se unir ao mesmo. Além disso, o agente de acoplamento 103 estabelece o padrão pré-definido 99 (não mostrado na figura 2) no substrato 101 na modalidade da figura 2a. O substrato 101 contém também cargas, uma carga negativa 105 e uma carga positiva 104.

[0016] Em uma modalidade adicional as cargas 104,105 são geralmente uniformemente (não mostrado) estabelecidas ao substrato 101. Nesta modalidade adicional as cargas atraem pelos campos eletromagnéticos as partículas 102 ao substrato 101. O agente de acoplamento 103 toma cuidado da ligação adicional das partículas 102 ao substrato 101, em um lugar no substrato 101 onde o agente

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10/23 de acoplamento 103 é situado. Em outras localizações, onde não existe agente de acoplamento 103, as partículas não se ligam ao substrato 101.

[0017] Em uma modalidade as cargas 104,105 são estabelecidas ao substrato isolante 101 de acordo com o padrão pré-definido 99. Portanto, as cargas 104,105 são situadas geralmente de acordo com o padrão pré-definido 99.

Além disso, as localizações das cargas 104 se correspondem com as localizações do agente de acoplamento 103.

condutoras força do condutoras

As cargas

102 como mostrado

104 pelas campo eletromagnético

102 até o agente atraem as partículas setas puxa de acoplamento na figura 2a. A as partículas

103. O agente de acoplamento 103 liga as partículas condutoras 102 ao substrato 101. A ligação pode ser realizada enquanto substrato 101 está se movendo, inclusive a relativamente alta velocidade.

A figura

2b representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho 100 configurado para estabelecer um padrão condutor 99' sobre um substrato isolante plano

101, em que partículas condutoras 102 foram acopladas ao substrato 101 antes da sinterização de acordo com uma modalidade da invenção. Na modalidade da figura 2b as partículas condutoras 102 estão sendo ligadas e acopladas ao substrato 101 pelo agente de acoplamento 103. O processo de sinterização na modalidade compreende rolos de sinterização 107 e 108 situados em lados opostos do substrato 101. Portanto, após as partículas condutoras 102 serem transferidas sobre a superfície do substrato 101, partículas 102 são

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11/23 sinterizadas para formar estruturas condutoras, contínuas 99' (não mostrado na figura 2b). A sinterização ocorre sob temperatura e pressão, preferivelmente em um nip de sinterização separado ou semi-separado, que são ilustrados, na figura 2b, por exemplo. Um nip de sinterização separado compreende dois rolos separados 107,108, enquanto que um nip de sinterização semi-separado utiliza o rolo de eletrodo como um contra-rolo para o rolo de sinterização (não mostrado). Um ou ambos dos rolos 107,108 é aquecido a fim de alcançar a desejada temperatura de sinterização. Dependendo da temperatura escolhida, também uma pressão suficiente para fazer com que a sinterização ocorra é gerada no nip de sinterização. Alternativamente ao invés de sinterizar em um nip de rolo, nip de correia ou longo tal como shoe-nip podem ser usados. Nestas modalidades adicionais o comprimento do nip pode ter vários milímetros, tipicamente entre 2-500 mm, e têm pressões variando entre 10 - 20 000 kPa. Configurações para aquecimento usam os mesmos princípios como com sistemas de nip de rolo descritos acima. Na sinterização o padrão de superfície condutora desejado (incluindo semicondutora, dependendo das propriedades do material usado) 99' é formado. Através disso o chipset final 99' pode ser estabelecido no substrato 101.

Sistema de sinterização [0020] No processo de sinterização as partículas condutoras 102 são sinterizadas juntas para formar uma estrutura condutora, contínua 99'. O procedimento de sinterização pode utilizar simplesmente pressão e temperatura (ou em um rolo ou configuração de

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12/23 placa). Isto é usado para exceder a fusão e temperatura de sinterização do material condutor usado. Qualquer um de ambos os rolos 107, 108, placas ou correias no nip de sinterização podem ser aquecidos. Os materiais de superfície do material aquecido devem tolerar a temperatura usada (por exemplo, 50°C - 250°C) sem significante deformação. Possíveis materiais de superfície para o rolo são, por exemplo, carboneto de tungstênio, cromo duro, revestimentos de PTFE e seus derivados e material cerâmico com propriedades anti-adesivas (baixa energia superficial). A sinterização pode ocorrer em contato direto com o rolo aquecido 108 ou o calor pode ser transferido através do material de substrato (107). Também ambos os rolos de contato 107,108 podem ser aquecidos para aumentar a transferência de calor no nip. Para melhorar a afixação das partículas condutoras 102 ao substrato 101, é preferido que pelo menos o rolo 107 ou placa entrando em contato com a superfície do substrato 101 não compreendendo o padrão formado por partícula (segundo rolo) é aquecido. O rolo 108 em contato com o pó (primeiro rolo) pode estar em temperatura consideravelmente inferior, inclusive não aquecido e esfriado.

[0021] A figura 3 representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho 100 configurado para estabelecer um padrão condutor 99 sobre um substrato isolante plano 101, em que campo elétrico é usado para transferir partículas condutoras 102 de acordo com uma modalidade da invenção. O substrato isolante plano 101 compreende o agente de acoplamento 103, preferivelmente situadas na superfície do substrato 101 voltado para as

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13/23 partículas condutoras 102. A modalidade da figura 3 compreende um rolo elétrico 109. O rolo elétrico 109 compreende pólos 110 que são conectados a uma fonte de voltagem. No lado oposto do rolo está localizado um recipiente 106 contendo as partículas condutoras 102. O substrato 101 está entre estes dois. Quando o pólo 110 vem para perto do substrato 101 conforme o rolo 109 rotaciona, a força do campo eletromagnético começa a puxar as partículas condutoras 102 de modo que as partículas condutoras 102' entram em contato e se ligam ao agente de acoplamento 103, através disso ao substrato 101. Os pólos 110' estão longe demais das partículas condutoras 102 de modo que não puxam as partículas condutoras 102,102'. Na modalidade da figura 3, o padrão pré-definido 99 pode ser estabelecido de acordo com a localização e o padrão dos pólos 110 no círculo do rolo 109. Além disso, ou alternativamente, o agente de acoplamento 103 pode ser do padrão pré-definido. Portanto, o padrão é estabelecido de acordo com a combinação de tanto o agente de acoplamento 103 como os pólos 110 ou simplesmente pelo agente de acoplamento 103. Além disso, o rolo 109 pode ser adaptado para se mover para criar um certo padrão 99 das partículas ligadas 102' no substrato 101. Inclusive, além disso, os pólos 110 podem ser guiados pelo controle da voltagem dos pólos 110 para estabelecer o padrão pré-definido 99.

[0022] A figura 4a representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho 100 configurado para estabelecer um padrão condutor 99 sobre um substrato isolante plano 101, em que um agente de acoplamento 103 é transferido ao substrato 101 de acordo

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14/23 com uma modalidade da invenção. A figura 4a representa dois modos alternativos de transferir o agente de acoplamento 103 ao substrato 101. Canhão 111 dispara ou pulveriza o agente de acoplamento 103 à superfície do substrato 101. O canhão 111 pode ser arranjado para pulverizar o agente de acoplamento 103 de acordo com o padrão pré-definido 99 ou geralmente uniformemente. Alternativamente, o agente de acoplamento 103 pode ser transferido ao substrato 101 por um rolo 112. O rolo 112 transfere o agente de acoplamento de um recipiente 113 contendo o agente de acoplamento 103. O rolo 112 pode ser controlado para mover para criar o padrão 99. Também o rolo pode conter uma forma pré-definida ou ornamentos, isto é, padrão pré-definido, de modo a criar o padrão 99 sobre o substrato 101.

[0023] A figura 4b representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho 100 configurado para estabelecer um padrão condutor 99 sobre um substrato isolante plano 101, em que uma máscara 115 e uma fonte de voltagem e dreno 114,114' são usados para criar cargas pré-definidas 104,105 ao substrato 101 de acordo com uma modalidade da invenção. A máscara 105 é usada na modalidade para estabelecer o padrão 99 com as cargas 105 no substrato 101. O substrato 101 é transferido entre as fontes de voltagem 114 e 114'. Através disso, existe uma voltagem elétrica, que cria as cargas 104,105 a certas posições ao substrato 101. A máscara 115 é através disso usada para criar as cargas 104,105 de acordo com o padrão pré-definido 99.

[0024] A figura 4c representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho 100

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15/23 configurado para estabelecer um padrão condutor 99 sobre um substrato isolante plano 101, em que as cargas prédefinidas 104 atraem e reúnem as partículas condutoras 102 ao substrato 101 de acordo com uma modalidade da invenção. O substrato 101 se move além do recipiente 106 contendo as partículas condutoras 102. Geralmente, o substrato 101 se move em relação ao recipiente 106 de modo que uma distância está substancialmente entre o substrato 101 e o recipiente 106. O substrato 101 contém as cargas 104 de acordo com o padrão pré-definido 99. As cargas 104 atraem as partículas condutoras 102 ao substrato 101. O substrato contém o agente de acoplamento 103 no lado voltado para as partículas condutoras 102. Conseqüentemente as partículas condutoras 102 se reúnem em direção às cargas 104 e são ligadas ao substrato 101 pelo agente de acoplamento 103. Portanto, as partículas condutoras 102 são ligadas ao substrato 101 de acordo com o padrão pré-definido 99.

[0025] A figura 4d representa uma vista em seção transversal de uma porção de um aparelho 100 configurado para estabelecer um padrão condutor 99 sobre um substrato isolante plano 101, em que as partículas condutoras 102 são acopladas ao substrato 101 antes da sinterização de acordo com uma modalidade da invenção. Na modalidade da figura

4d o substrato 101 contém a camada geralmente uniforme de agente de acoplamento

103. As partículas condutoras

102 foram transferidas ao substrato

101 para estabelecer o padrão

99.

De outro modo a modalidade da figura 4d é similar à modalidade da figura 2b.

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16/23 [0026] A figura 5 representa uma vista em seção transversal de um aparelho 100 configurado para estabelecer um padrão condutor 99 sobre um substrato isolante plano 101 de acordo com uma modalidade da invenção, em que o agente de acoplamento 103 é espalhado de acordo com o padrão pré-definido 99 ao substrato 101 e rolo elétrico 109' é usado. Na modalidade da figura 5, o substrato 101 contém o agente de acoplamento 103 como padrão pré-definido 99. Assim o agente de acoplamento 103 foi espalhado ao substrato 101 de modo a criar o padrão pré-definido 99. O substrato 101 se move para frente. O rolo 109' rotaciona. O rolo 109' contém uma fonte de voltagem +V. O rolo 109'' contém um dreno de voltagem -V. Através disso o rolo 109' reúne e atrai partículas condutoras 102 do recipiente 106 à superfície do rolo 109', quando o rolo 109' rotaciona. Quando o rolo 109' rotaciona e o substrato 101 se move, as partículas condutoras 102 entram em contato com o agente de acoplamento 103. As partículas condutoras 102 são ligadas ao agente de acoplamento 103. Portanto, as partículas condutoras 102 estabelecem o padrão pré-definido 99 na superfície do substrato 101. Essas partículas condutoras 102 que não entram em contato com o agente de acoplamento 103 não são ligadas ao substrato 101, mas permanecem na superfície do rolo 109'.

[0027] A figura 6 representa uma vista em seção transversal de um aparelho 100 configurado para estabelecer um padrão condutor 99 sobre um substrato isolante plano 101 de acordo com uma modalidade da invenção, em que rolos elétricos 112,112',112'' são usados

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17/23 para criar padrões carregados 99,105 no substrato 101 e para ligar partículas condutoras 102 ao substrato 101 conseqüentemente. Rolo elétrico 112 contém uma fonte de voltagem 113 para criar voltagem +Vcorona. O rolo 112 contém uma máscara também de modo a estabelecer o padrão 99 pelas cargas 105. Podem existir duas ou mais alternativas para a voltagem de corona tal como 112' -Vacel ou um dreno de voltagem 112'' . A máscara é desenhada de modo que de acordo com o padrão pré-definido da máscara as cargas 105 são criadas no substrato 101 conseqüentemente. Assim a máscara e as cargas 105 criam o padrão pré-definido 99 na modalidade da figura 6. A modalidade da figura 6 contém também rolo elétrico 109' . Na modalidade da figura 6 o substrato 101 não contém o agente de acoplamento 103. O substrato 101 se move para frente e os rolos rotacionam. O rolo 109' pode conter um terra. Existe, além disso, um dreno -V para criar o campo elétrico. Através disso o rolo 109' reúne e atrai partículas condutoras 102 do recipiente 106 à superfície do rolo 109', quando o rolo 109' rotaciona. Quando o rolo 109' rotaciona e o substrato 101 se move, as partículas condutoras 102 entram em contato com as cargas 105. As partículas condutoras 102 são ligadas ao substrato 101 pelas cargas 105. Portanto, as partículas condutoras 102 são ligadas no substrato 101. As partículas condutoras 102 estabelecem o padrão pré-definido 99 na superfície do substrato 101 de acordo com o padrão das cargas 105. Essas partículas condutoras 102 que não entram em contato com as cargas 105 não são ligadas ao substrato 101, mas permanecem na superfície do rolo 109'. A porção de sinterização contém um aquecedor 115, por exemplo, um

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18/23 radiador /IR. Além disso, a porção de sinterização contém também rolos 108 e 107. O processo de sinterização pode operar geralmente similarmente como nas modalidades das figuras 2b e 4d.

Partículas condutoras [0028] Como discutido acima algumas modalidades da invenção usam partículas condutoras 102. Um exemplo não limitante das partículas condutoras é micropartículas metálicas.

Para uma modalidade adicional, ligas de metal e metais de baixo ponto de fusão são aplicados.

Especialmente liga de bismuto-estanho foi verificada como sendo adequada para a aplicação. Neste contexto, ligas e metais de baixo ponto de fusão incluem materiais tendo pontos de fusão de menos de 300°C, tipicamente 50-250°C, em particular 100-200°C. Metais adequados incluem, por exemplo, estanho, bismuto, índio, zinco, níquel, ou similar. Os metais mencionados são também componentes preferidos de ligas adequadas para modalidade adicional, já que têm a capacidade de criar ligas de baixos pontos de fusão. Por exemplo, estanho-bismuto, estanhobismuto-zinco, estanho-bismuto-índio ou estanho-bismutozinco-índio em diferentes razões tem provado ser vantajosos em modalidades adicionais da invenção. Mudando as razões destes metais na liga pode mudar consideravelmente o comportamento de fusão da liga. Ligas contendo estanho, onde a razão de estanho na liga é 20-90% em peso, preferivelmente 30-70% em peso. A composição 15,6% em peso de estanho, 36,1% em peso de bismuto e 48,3% em peso em índio resulta em um ponto de fusão tão baixo quanto 59°C.

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Portanto, aplicações realmente em baixa temperatura são possíveis.

[0029] O tamanho das partículas condutoras, por exemplo, de partículas de metal ou liga de metal, pode ser entre 0,5 (ou menor) e 100 pm (inclusive maior), em 5 aplicações de resolução muito altas algumas vezes entre 1 e 20 pm. As partículas podem compreender essencialmente 100% de metal. Isto é, não são necessários agentes auxiliares contidos nas partículas, misturados no pó ou aplicados por adiantado no substrato a fim de levar a cabo as modalidades adicionais.

Outros materiais [0030] Em uma modalidade adicional polímeros condutores, tal como polianilina (PANI), poli(3,4etilenodioxitiofeno) (PEDOT), podem ser também usados na deposição das partículas condutoras, contudo, a natureza não fundível de polímeros condutores põe desafios para a sinterização de materiais. Basicamente, polímero com condutividade intrínseca não funde ou se dissolve em nenhum dos solventes comuns. Contudo, possuem a degradação bem acima de 200°C permitindo que sejam misturados com vários polímeros sintéticos tais como polipropileno (PP), polaindahileno (PE), polaindahileno-CO-metil-acrilato (EMA), terpolímero etileno-propileno-dieno (EPDM) etc. Estes materiais compósitos têm ainda condutividade de nível semi-condutor.

Recipiente de partículas [0031] Algumas modalidades da invenção usam o recipiente de partículas 106. Um exemplo de recipiente de partículas pode ser um recipiente de pó ou similares. O

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20/23 alojamento do recipiente 106 pode ser posto em contato com estrutura, partículas ou superfícies isolantes, através do qual retêm carga. Depois disto são transferidos na superfície do rolo de transferência, por meio de um campo elétrico, por exemplo. Usualmente uma certa voltagem umbral é requerida a fim da carga distribuir uniformemente as partículas no carreador de partícula. O nível da voltagem umbral depende do tipo de partículas. Em algum exemplo, liga de estanho-bismuto tipicamente tem uma voltagem de aproximadamente 200 V.

[0032] Em umas modalidades adicionais no recipiente 106 fluidização é aplicada a fim de criar dispersões homogêneas. Isto assegura transferência e deposição uniforme de partículas ao rolo de transferência. Fluidização pode ser feita com ar, vibração mecânica e pelo uso de forças eletrostáticas repulsivas (com partículas condutoras).

Rolo [0033]

Algumas modalidades da invenção usam vários rolos tal como referências 109,112. O rolo de transferência pode ser eletricamente passivo. O rolo de transferência pode compreender eletrodos, que estão em diferente potencial que a partícula depositada sobre superfície do rolo de transferência. Esta diferença de potencial pode ser criada também com cargas de superfície diferente na superfície de rolo, correia ou similares. O campo elétrico entre o recipiente e o rolo de transferência é criado para estes eletrodos. Quando um campo elétrico é formado entre o recipiente (e partículas condutoras nele) e o rolo de transferência, as partículas carregadas se

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21/23 transferem devido ao campo elétrico à superfície do rolo de transferência.

Rolo de eletrodo [0034] Algumas modalidades da invenção usam rolo 109, 112, que está sendo eletrificado. O eletrodo em sua forma mais simples é um rolo compreendendo um rolo de metal, que é isolado dos outros componentes do sistema e está em potencial oposto às partículas carregadas. O propósito é criar um campo elétrico entre o rolo de transferência (e com as partículas em sua superfície) e o rolo de eletrodo para permitir a transferência das partículas 102 à superfície do substrato 101. Além disso, no carregamento da corona de transferência de partícula podem ser usados para criar uma diferença de potencial entre as partículas carregadas e o substrato. O lado oposto do substrato pode ser carregado com íons do carregamento da corona e o outro lado do substrato está em contato ou em proximidade a partículas carregadas e assim ocorre a transferência de partícula.

Sistema de destacamento [0035] Após as partículas 102 terem sido transferidas à superfície do substrato 101 pode ser necessário o destacamento do substrato 101 e as partículas 102 do rolo. Dependendo das propriedades dielétricas (tanto o volume como resistividade de superfície) do substrato 101, estas partículas têm uma tendência a sustentar a força eletrostática em direção ao rolo de eletrodo 109. Isto é causado pela diferença de potencial entre as partículas 102 e o rolo 109. Para diminuir a força eletrostática entre as partículas e o rolo de eletrodo 109, várias ações podem ser

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22/23 feitas. Em primeiro lugar, o conteúdo de umidade da rede com materiais a base de fibra (papel e papelão) pode ser aumentado para permitir a transferência de carga da partícula para a rede com base de fibra e filmes de polímero ou similares. Em segundo lugar, um ionizador de corrente alternativo pode ser usado para neutralizar as cargas das partículas. Em terceiro lugar, a diferença de potencial pode ser disposta para permanecer estável até que a carga das partículas decaia (por exemplo, permitindo que a rede esteja em contato com o rolo de eletrodo por um período mais longo). Em quarto lugar, as partículas podem ser sinterizadas enquanto ainda estão em contato com o eletrodo. Quando papel ou papelão é usado como um substrato e um destacamento dependente da umidade é utilizado, a umidade relativa do ambiente do processo é preferivelmente aproximadamente 20-90%, tipicamente 30-60%. Esta umidade relativa significa, por exemplo, conteúdo de umidade em papel entre 2-20°/0. Isto proporciona as partículas carregadas um tempo de decaimento de carga adequado para o destacamento.

Ramificações e Escopo [0036] Embora a descrição acima contenha muitas especificações, estas são meramente proporcionadas para ilustrar a invenção e não devem ser interpretadas como limitações do escopo da invenção. Também deve ser notado que muitas especificações podem ser combinadas de diversas maneiras em uma única ou em várias modalidades. Assim será aparente ao técnico no assunto que várias modificações e variações podem ser feitas nos aparelhos e processos da

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23/23 presente invenção sem se afastar do espírito ou escopo da invenção.

Claims

1. Aparelho (100) para prover um padrão condutivo (99) sobre um substrato isolante plano (101), que compreende:

- um primeiro módulo configurado para estabelecer um padrão pré-definido sobre um substrato isolante plano (101) de modo que partículas condutoras metálicas (102) podem se reunir de acordo com o padrão prédefinido, em que o substrato isolante plano (101) é adaptado a um ponto de deformação ou estilhaçamento entre 100°C e 300°C sem deformação ou estilhaçamento significante à dita temperatura, em que um módulo de espalhamento (111, 112, 113) é configurado para fornecer um agente de acoplamento (103) de forma que as partículas metálicas condutoras possam ser acopladas ao substrato;

- um segundo módulo configurado para transferir as partículas condutoras metálicas (102) até o substrato isolante plano (101), em que as partículas condutoras metálicas são dispostas para se reunir de acordo com o padrão pré-definido;

caracterizado por compreender

- um módulo de sinterização que compreende um nip de sinterização configurado para fundir as partículas condutoras metálicas sobre o substrato isolante plano (101) sob temperatura e pressão de sinterização, em que o metal das partículas condutoras metálicas é disposto para fundir de acordo com o padrão pré-definido (99) de modo a estabelecer um plano condutor (99') sobre o substrato isolante plano (101).

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2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o substrato isolante plano (101) compreende um produto a base de fibra, tal como uma rede fibrosa, em que o produto a base de fibra compreende um papel ou um papelão ou um filme polimérico.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo de espalhamento (111, 112, 113) é configurado para espalhar o agente de acoplamento (103) sobre o substrato isolante plano de modo que o agente de acoplamento estabelece o padrão prédefinido de acordo com o qual as partículas condutoras podem se reunir.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o módulo de espalhamento compreende um canhão (111), ou em que o módulo de espalhamento compreende um rolo (112) e um recipiente (113), em que o rolo (112) é configurado para transferir o agente de acoplamento do recipiente para o substrato.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3 ou

4, caracterizado pelo fato de que o agente de acoplamento compreende um adesivo.

6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o agente de acoplamento compreende cargas de modo a criar uma força de campo elétrico para atrair as partículas condutoras.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um módulo compreende um rolo elétrico configurado para estabelecer as

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3/6 cargas sobre uma superfície do substrato padrão pré-definido.

Aparelho, de acordo com a de acordo com o reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende outro rolo elétrico

112), que é configurado para transferir as partículas condutoras (102) de um recipiente (113) até o substrato

101) de modo que as partículas condutoras são ligadas ao outro rolo elétrico (112) por uma força de campo eletromagnético e transferidas ao substrato e ligadas ao substrato pelas cargas situadas na superfície do substrato.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que aparelho compreende um recipiente (106, 113) para as partículas condutoras de modo que as partículas condutoras sejam transferíveis à superfície do substrato (101) de acordo com o padrão prédefinido.

10.

Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que cargas (105) sobre a superfície do substrato (101) atraem as partículas condutoras

103) até a superfície adesivo liga as partículas condutoras à superfície de acordo com o padrão pré-definido, em que tanto o adesivo como as cargas são situados de acordo com o padrão pré-definido (99), ou em que o aparelho compreende adicionalmente um rolo elétrico

109, 112) configurado para transferir as partículas condutoras do recipiente (106, 113) até o substrato de modo que as partículas condutoras são ligadas ao rolo elétrico por uma força de campo eletromagnético e transferidas ao substrato e ligadas ao substrato por um adesivo situado na superfície do substrato.

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11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende adicionalmente uma máscara (115), uma fonte de voltagem e um dreno de voltagem (114, 114') para criar cargas de acordo com o padrão pré-definido sobre o substrato, em que as cargas sobre a superfície do substrato atraem as partículas condutoras à superfície e o adesivo liga as partículas condutoras à superfície de acordo com o padrão pré-definido.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o adesivo é uniformemente distribuído no substrato de modo que as cargas atraem as partículas condutoras de acordo com o padrão pré-definido e o adesivo liga as partículas condutoras ao substrato.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo de sinterização compreende dois rolos (107, 108), em que pelo menos um rolo dos dois rolos é aquecido por um aquecedor de sopro.

14. Método (100) para prover um padrão condutivo (99) sobre um substrato isolante plano (101), que compreende as etapas de:

- estabelecer um padrão pré-definido sobre um substrato isolante plano (101) de modo que partículas condutoras metálicas (102) podem se reunir de acordo com o padrão pré-definido (99), em que o substrato isolante plano (101) é adaptado a um ponto de deformação ou estilhaçamento entre 100°C e 300°C sem deformação ou estilhaçamento a dita temperatura, e em que um módulo de espalhamento (111, 112, 113) é configurado para fornecer um agente de acoplamento

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5/6 (103) de forma que as partículas metálicas condutoras possam ser acopladas ao substrato;

- transferir as partículas condutoras metálicas (102) até o substrato isolante plano (101), em que as partículas condutoras metálicas são dispostas para se reunir de acordo com o padrão pré-definido;

caracterizado por compreender a etapa de

- fundir as partículas condutoras metálicas sobre o substrato isolante plano (101) em um módulo de sinterização que compreende um nip de sinterização sob temperatura e pressão de sinterização, em que o metal das partículas condutoras metálicas é disposto para fundir de acordo com o padrão pré-definido para estabelecer um plano condutor (99') sobre o substrato isolante plano.

15. Substrato isolante plano (101), que compreende:

- um padrão pré-definido situado sobre o substrato isolante plano (101) de modo que partículas condutoras metálicas (102) podem se reunir de acordo com o padrão pré-definido, em que o substrato isolante plano é adaptado a um ponto de deformação ou estilhaçamento entre 100°C e 300°C sem deformação ou estilhaçamento a dita temperatura, e em que um módulo de espalhamento (111, 112, 113) é configurado para fornecer um agente de acoplamento (103) de forma que as partículas metálicas condutoras possam ser acopladas ao substrato;

caracterizado por

- as partículas condutoras metálicas (102) serem fundidas sobre o substrato isolante plano em um módulo de sinterização que compreende um nip de

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6/6 sinterização sob temperatura e pressão de sinterização, em que as partículas condutoras pelo menos parcialmente metálicas são dispostas para fundir de acordo com o padrão pré-definido para estabelecer um plano condutor (99') sobre o substrato isolante plano, e em que as partículas condutoras pelo menos parcialmente metálicas são dispostas para se reunir de acordo com o padrão pré-definido.

16. Substrato isolante plano (101), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que tal substrato isolante plano (101) é um chipset.