DE102020207090A1

DE102020207090A1 - Verfahren zum Herstellen eines strukturierten Objekts auf einem flexiblen Substrat durch elektrohydrodynamisches Drucken

Info

Publication number: DE102020207090A1
Application number: DE102020207090.3A
Authority: DE
Inventors: Alexey Yakushenko; Aleksandr Iakovlev
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2021-12-09

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren (10, 20, 30, 30a, 30b, 40, 40a, 40b, 50, 60, 60b) zum Herstellen eines strukturierten Objekts (600) mit zumindest einer Schicht aus funktionellem Material (606) auf einem flexiblen Substrat. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:einen ersten Schritt (11, 11-1, 11-2), bei dem eine erste strukturierte Schicht eines ersten Materials (604) auf das flexible Substrat (602) aufgebracht wird, wobei der erste Schritt (11, 11-1, 11-2) durch elektrohydrodynamisches (EHD-) Drucken erhalten wird; undeinen zweiten Schritt (12, 12-1, 12-2, 32, 32-1, 32-2, 32a), bei dem eine zweite Schicht eines zweiten Materials (606) auf das flexible Substrat (602) aufgebracht wird, wobei das zweite Material (606) ein funktionelles Material oder ein Vorläufer eines funktionellen Materials ist, wobei der zumindest eine zweite Schritt durch Beschichten oder homogenes Aufbringen auf das flexible Substrat (602) erhalten wird,Das bei dem ersten Schritt (11) aufgebrachte erste Material (604) wird als Blockiermaterial bei dem zweiten Schritt (11, 21) agiert, so dass das zweite Material (604) von dem ersten Material (606) blockiert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren, Vorrichtungen und Techniken zum Herstellen eines strukturierten Objekts oder Produkts mit zumindest einer Schicht aus funktionellem Material auf einem flexiblen Substrat. Dabei wird die Elektrohydrodynamik (EHD) verwendet. Die hierin besprochenen Lösungen können vorzugsweise auf Rolle/Rolle-Technologien angewendet werden.
Das strukturierte Objekt kann beispielsweise ein flexibles elektronisches Element oder ein anderes Objekt sein. Das flexible elektronische Element kann eine hochauflösende passive und/oder aktive elektronische Dünnfilmkomponente sein oder eine solche umfassen, etwa eine Komponente, die zumindest eine leitfähige Bahn, zumindest einen Widerstand, zumindest einen Kondensator, zumindest eine Induktionsspule, zumindest eine Diode, zumindest einen Transistor, zumindest eine Antennenstruktur, usw. oder eine Kombination davon auf einem großflächigen flexiblen Substrat ist oder aufweist.
Im Vorstehenden und im Folgenden wird auf ein Objekt (z. B. ein elektronisches Objekt) Bezug genommen. Das Objekt kann ein Endprodukt, eine Gruppe von Produkten (z. B. die nachfolgend zu vereinzeln sind) oder ein Teil eines Endprodukts (z. B. das an anderen Produkten verbaut werden kann) sein. Das durch das obige Verfahren erhaltene Objekt kann ein flexibles elektronisches Element aufweisen, das eine hochauflösende passive und/oder aktive elektronische Dünnfilmkomponente sein oder eine solche umfassen kann, etwa eine Komponente, die zumindest eine leitfähige Bahn, zumindest einen Widerstand, zumindest einen Kondensator, zumindest eine Induktionsspule, zumindest eine Diode, zumindest einen Transistor, zumindest eine Antennenstruktur, usw., oder eine Kombination davon, auf einem großflächigen flexiblen Substrat sein oder aufweisen kann.
Stand der Technik
US 2009/0068788 A1 offenbart ein Verfahren zum Produzieren einer elektronischen Komponente auf einem flexiblen Substrat. In einer ersten Zone wird Öl gemäß einem bestimmten Muster aufgebracht. In einer darauffolgenden Beschichtungszone wird ein Metall verdampft und auf die Oberfläche des flexiblen Substrats aufgebracht. Der Prozess wird in einer Vakuumumgebung ausgeführt. Weder die Vorgänge des Aufbringens von Öl noch die erreichbare Auflösung werden besprochen. Der durch US 2009/0068788 A1 gelehrte Prozess muss in einer einzelnen Vorrichtung ausgeführt werden: die erste Zone und die zweite Zone müssen in derselben Maschine liegen.
Beispiele für Geräte zum elektrohydrodynamischen Drucken (EHD-Drucken) werden von EP 3250382 B1 und EP 3050706 A1 bereitgestellt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen eines strukturierten Objekts mit zumindest einer Schicht aus funktionellem Material auf einer flexiblen Oberfläche offenbart. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

einen ersten Schritt, bei dem eine erste strukturierte Schicht eines ersten Materials auf das flexible Substrat aufgebracht wird, wobei der erste Schritt durch elektrohydrodynamisches Drucken, EHD-Drucken, erhalten wird, und
einen zweiten Schritt, bei dem eine zweite Schicht eines zweiten Materials auf das flexible Substrat aufgebracht wird.

Das zweite Material ist ein funktionelles Material oder ein Vorläufer eines funktionellen Materials. Der zumindest eine zweite Schritt wird durch Beschichtung oder homogene Aufbringung auf das flexible Substrat erhalten. Das bei dem ersten Schritt aufgebrachte erste Material agiert bei dem zweiten Schritt als Blockiermaterial, so dass das zweite Material von dem ersten Material blockiert wird.
Demgemäß lässt es die hohe laterale Auflösung von EHD bei dem ersten Schritt zu, die laterale Auflösung des ersten Schritts auf die Beschichtung oder homogene Aufbringung bei dem zweiten Schritt zu definieren oder zu übertragen.
Ferner wird zumindest der erste Schritt in Nicht-Vakuum-Bedingungen ausgeführt, wodurch der Prozess vereinfacht wird.
Gemäß einem Aspekt kann das Objekt ein Metall-Isolator-Metall-Kondensator, MIM-Kondensator, sein. Das Verfahren kann gemäß Folgendem iterativ wiederholt werden:

einer ersten Iteration, in der eine Bodenelektrode hergestellt wird, wobei das zweite Material in der ersten Iteration ein Metallmaterial ist; und
einer zweiten Iteration, in der ein Dielektrikum hergestellt wird, wobei das zweite Material in der zweiten Iteration ein dielektrisches Material ist,
wobei das Verfahren ferner einen darauffolgenden Schritt eines Aufbringens eines Metallmaterials auf das dielektrische Material umfasst.

Gemäß einem Aspekt kann das Objekt eine Nahfeldkommunikationsantenne (NFC-Antenne, NFC = Near-Field Communication) sein. Das Verfahren kann gemäß Folgendem iterativ wiederholt werden:

einer ersten Iteration, in der leitfähige Bahnen oder zumindest eine Schleife einer leitfähigen Spule hergestellt werden, wobei das zweite Material in der ersten Iteration ein Metallmaterial ist; und
einer zweiten Iteration, in der eine Passivierungsschicht hergestellt wird, wobei das zweite Material in der zweiten Iteration ein dielektrisches Material ist,
wobei das Verfahren ferner einen darauffolgenden Schritt eines Aufbringens eines Metallmaterials auf das dielektrische Material umfasst.

Gemäß einem Aspekt kann das Objekt eine Dünnfilmtransistorstruktur sein (TFT-Struktur. TFT= Thin Film Transistor), wobei die TFT-Struktur eine Drain-Elektrode, eine Gate-Elektrode und eine Source-Elektrode, einen Kanalbereich zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode, und ein Gate-Dielektrikum zwischen dem Kanalbereich und der Gate-Elektrode aufweist. Das Verfahren kann folgende Schritte aufweisen:

einen anfänglichen Schritt eines Aufbringens eines ersten Metallmaterials gemäß einer Struktur zum Herstellen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode,
und wobei das Verfahren gemäß Folgendem erneut iterativ wiederholt werden kann:
- einer ersten Iteration, in der der Kanalbereich der TFT-Struktur hergestellt wird, wobei das zweite Material in der ersten Iteration ein Halbleitermaterial ist;
- einer zweiten Iteration, in der das Gate-Dielektrikum hergestellt wird, wobei das zweite Material in der zweiten Iteration ein dielektrisches Material ist,
- wobei das Verfahren einen Schritt eines Abgebens eines Metallmaterials zum Herstellen der Gate-Elektrode umfasst.

Gemäß einem Beispiel kann der erste Schritt einen ersten Teilschritt, bei dem eine erste Teilschicht in einem ersten Blockiermaterial auf das flexible Material gemäß einer ersten Teilschichtstruktur aufgebracht wird, und einen zweiten Teilschritt umfassen, bei dem eine zweite Teilschicht in einem zweiten Blockiermaterial auf das flexible Substrat gemäß einer zweiten Teilschichtstruktur aufgebracht wird, wobei das erste Blockiermaterial und das zweite Blockiermaterial unterschiedliche spezifische Dampfdrücke oder unterschiedliche Verdampfungsraten aufweisen. Der zweite Schritt kann ausgeführt werden durch eine simultane Aufdampfung des zweiten funktionellen Materials, oder Vorläufers davon, auf das Substrat und eine Verdampfung des ersten Blockiermaterials und des zweiten Blockiermaterials weg von dem Substrat. Demgemäß verdampft zwischen dem ersten Blockiermaterial und dem zweiten Blockiermaterial das Blockiermaterial mit einem niedrigeren spezifischen Dampfdruck, oder einer schnelleren Verdampfungsrate, vor dem Blockiermaterial mit einem höheren spezifischen Dampfdruck, oder einer niedrigeren Verdampfungsrate, um die resultierende Dicke der zweiten Schicht des zweiten funktionellen Materials, oder Vorläufers davon, entlang von unterschiedlichen Abschnitten des Substrats zu variieren.
Gemäß einem Aspekt ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines strukturierten Objekts mit zumindest einer Schicht aus funktionellem Material auf einem flexiblen Substrat offenbart. Die Vorrichtung weist folgende Merkmale auf:

eine erste Station, die dazu konfiguriert ist, eine erste strukturierte Schicht eines ersten Materials auf das flexible Substrat durch elektrohydrodynamisches Drucken (EHD-Drucken) aufzubringen (erster Schritt); und
eine zweite Station, die in Verarbeitungsrichtung nachgelagert zu der ersten Station ist.

Die zweite Station ist dazu konfiguriert, einen zweiten Schritt auszuführen, bei dem eine zweite funktionelle Schicht eines zweiten Materials, oder eines Vorläufers davon, auf das flexible Substrat aufgebracht wird durch homogenes Aufbringen des zweiten Materials auf das flexible Substrat. Das bei der ersten Station aufgebrachte erste Material dient als Blockiermaterial an der zweiten Station, so dass das zweite Material von dem ersten Material blockiert wird.
Bei einigen Aspekten kann jedoch eine einzelne Station vorgesehen sein, in der der erste als und der zweite Schritt ausgeführt werden.
Das Verfahren oder die Vorrichtung kann durch eine nichtflüchtige Speichereinheit gesteuert werden, die Anweisungen speichert, welche dann, wenn dieselben durch einen Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor die Steuerung durchführt.
Figurenliste

1, 2, 3, 4, 5, 8a, 8b, 8c, 9, 10, 11, und 14 zeigen Verfahren gemäß Beispielen.
6, 7, 12a, und 12b zeigen Sequenzen gemäß Beispielen.
13 zeigt eine Vorrichtung gemäß einem Beispiel.

Beispiele
Bei den vorliegenden Beispielen wird elektrohydrodynamisches Drucken (EHD-Drucken, auch als elektrostatisches Drucken bekannt) verwendet. Das ist eine Technik, bei der ein Tropfen eines ersten Materials an einem Druckkopf erzeugt wird und durch Coloumbsche Kraft hin zu einem Substrat bewegt wird. Bei Beispielen kann der Druckkopf einer ersten Elektrode (Extrahierungselektrode) zugeordnet sein, welche den Tropfen aus erstem Material erzeugt, und das Substrat kann einer zweiten Elektrode (Beschleunigungselektrode) zugeordnet sein, hinter dem flexiblen Substrat platziert, welche den Tropfen zu dem Substrat hin beschleunigt.
1 zeigt ein Verfahren 10 gemäß einem Beispiel. Bei einem ersten Schritt 11 wird eine erste strukturierte Schicht eines ersten Materials durch elektrohydrodynamisches Drucken (EHD-Drucken) auf ein (z. B. leeres) flexibles Substrat aufgebracht. Bei Beispielen kann es einen vorangehenden Substratvorbehandlungsschritt geben. Nachfolgend kann ein zweiter Schritt 12 das Aufbringen einer zweiten Schicht (z. B. einer funktionellen Schicht oder des Vorläufers einer funktionellen Schicht) eines zweiten Materials auf das Substrat durch Aufbringen (z. B. homogene Aufbringung oder Beschichtung) des zweiten Materials auf das Substrat vorgesehen sein. Das erste Material kann als ein Blockiermaterial agieren, so dass bei dem zweiten Schritt 12 das erste Material das zweite Material dahingehend blockiert, auf das flexible Substrat aufgebracht zu werden.
Bereiche des Substrats können bei dem ersten Schritt 11 selektiv (gemäß der Struktur) von dem ersten Material bedeckt werden. Nicht von dem Blockiermaterial bedeckte Bereiche werden nachfolgend bei dem zweiten Schritt 12 von dem zweiten Material bedeckt. Mit dem Blockiermaterial bedeckte Bereiche bleiben frei von dem zweiten Material (und im Falle einer nachfolgenden Entfernung des zweiten Materials werden diese Bereiche zu freiliegenden Bereichen des flexiblen Substrats, die in nachfolgenden Schritten frei verbleiben oder bedeckt werden können).
Es kann vorkommen, dass bei der homogenen Aufbringung des zweiten Schritts 12 einige Abschnitte des zweiten Materials das Substrat nicht direkt kontaktieren, sondern auf das zuvor aufgebrachte erste Material aufgebracht werden: Falls das erste Material ein Opfermaterial ist, können diese Abschnitte aus zweitem Materials auch gemeinsam mit dem ersten Material entfernt werden.
Bei einigen Beispielen ist es möglich, dass das erste (blockierende) Material laterale Wände bilden kann, welche Grenzen von Kavitäten, Löchern, Vertiefungen, Ausnehmungen, usw. definieren kann; das zweite (funktionelle) Material wird dann, wenn dasselbe daraufhin auf das flexible Substrat (z. B. bei dem zweiten Schritt 12) aufgebracht wird, an der Verwendungsstelle gehalten (z. B. in den Kavitäten, Löchern, Vertiefungen, Ausnehmungen, usw.), ohne aus den durch die Wände definierten Grenzen auszutreten. Ferner wird dadurch die Situation verhindert, dass das zweite Material die strukturierten Bereiche einnimmt, die von dem ersten Material eingenommen sind.
Demgemäß erscheint auch das zweite Material als eine bestimmte Struktur aufweisend (z. B. als durch die Struktur des ersten Materials negativ definiert), obwohl dieses Ergebnis durch Aufbringen des zweiten Materials durch einen homogenen Prozess oder einen Beschichtungsprozess (und keinen strukturierten Aufbringungsprozess) erhalten worden ist, kann daraufhin bei dem zweiten Schritt 12 verwendet werden.
Das erste Material kann bei einigen Beispielen ein Opfermaterial sein, das in dem Endprodukt nicht vorhanden ist (es kann bei dem zweiten Schritt oder bei einem nachfolgenden Schritt gewaschen, geätzt, verdampft, usw. werden, wie unten besprochen wird). Die Entfernung des Opfermaterials kann entweder während des zweiten Aufbringungsschritts 12, d. h. in situ, oder nach dem zweiten Schritt 12 in einem speziellen Nachbearbeitungsschritt, oder teilweise während des zweiten Aufbringungsschritts 12 und teilweise in einem nachfolgenden Nachbearbeitungsschritt geschehen. Falls dies in einem speziellen Nachbearbeitungsschritt geschieht, kann dieser Prozess als Abheben bzw. Lift-off bezeichnet werden.
Das erste (blockierende) Material kann im Allgemeinen verhindern, dass das zweite (funktionelle oder der Vorläufer von funktionellem) Material den Bereich des Substrats einnimmt, der von dem ersten Material eingenommen wird, so dass nachfolgend (z. B. wenn das erste Material entfernt wird) die zweite Schicht Löcher aufweist, oder zumindest einige Bereiche, in denen das zweite Material fehlt. Jedoch ist in einigen Fällen (gemäß dem herzustellenden Produkt) das erste Material kein Opfermaterial, sondern lediglich ein Material, das vor dem zweiten Material aufgebracht wird.
Der zweite Schritt 12 kann vorsehen, dass das zweite Material durch ein Beschichtungsverfahren oder durch homogene Aufbringung auf das flexible Substrat aufgebracht wird. Es ist zu beachten, dass es in der Tat nicht notwendig ist, eine übermäßig präzise oder hochauflösende Technik zum Aufbringen des zweiten Materials auszuführen: Aufgrund der hohen Auflösung und hohen Präzision des ersten Schritts 11 werden auch bei dem zweiten Schritt 12 eine hohe Auflösung und eine hohe Präzision erhalten, da das zweite Material nicht in die Bereiche eintreten kann, die von dem ersten Material eingenommen werden, und dasselbe gezwungenermaßen in den durch die Struktur des zuvor aufgebrachten ersten Materials definierten Kavitäten, Löchern, Vertiefungen, Ausnehmungen, usw. verbleibt. Somit ermöglicht es die Struktur zum Aufbringen der ersten Schicht des ersten Materials in dem ersten Schritt 11 außerdem, im negativen Sinne die Struktur des zweiten Materials in dem zweiten Schritt 12 zu definieren, wenn das erste Material in der Tat als Blockiermaterial agiert.
Allgemein lässt es das EHD-Drucken des ersten Schritts 11 zu, Materialien mit einer Auflösung zu strukturieren, die 1 µm (oder sogar weniger) erreichen kann, wodurch eine große Präzision für den ersten Schritt 11 bereitgestellt wird. Andererseits kann der zweite Schritt 12 mittels einer Technik, die eine gröbere Auflösung als das EHD-Drucken aufweist, oder sogar durch eine unstrukturierte Aufbringung ausgeführt werden, d. h. ein Beschichtungsverfahren: Dennoch wird aufgrund der besonderen Präzision von EHD in dem ersten Schritt 11 auch eine besonders präzise Aufbringung für das zweite Material in dem zweiten Schritt 12 ausgeführt werden.
Es ist zu beachten, dass nachfolgende Schritte (z. B. nachfolgende Aufbringungen anderer Schichten aus Material, usw.) an dem Produkt ausgeführt werden können, welches dem Verfahren 10 (oder anderen unten besprochenen Verfahren) unterzogen worden ist, um das Endprodukt zu erhalten.
Wichtig ist, dass mehrere Instanzierungen des Verfahrens 10, z. B. auf einem einzelnen flexiblen Substrat, zum Herstellen mehrerer Endprodukte ausgeführt werden können. In einigen Fällen können die mehreren Instanzierungen es ermöglichen, unterschiedliche Strukturen in unterschiedlichen Abschnitten (z. B. benachbarte Abschnitte) desselben Endprodukts zu erhalten. In anderen Fällen können unterschiedliche Objekte oder Endprodukte ausgehend von demselben flexiblen Material erhalten werden. Beispielsweise kann ein langes Band (z. B. eine lange Folie) aus flexiblem Material (z. B. in Rollen gewickelt) mehreren Instanzierungen des Verfahrens 10 unterzogen werden, um nacheinander unterschiedliche Produkte zu erhalten, die angrenzend aneinander erhalten werden. Ein finaler Schritt eines Vereinzelns (z. B. durch Schneiden, Brechen, Kratzen oder anderweitiges Separieren) des Bandes (der Folie) in eine Mehrzahl von Elementen (z. B. von denen jedes ein Objekt oder Endprodukt ist) kann es beispielsweise ermöglichen, eine Mehrzahl von Objekten oder Endprodukten zu erhalten.
Zusätzlich oder alternativ dazu können die erhaltenen Elemente, sobald diese vereinzelt sind, miteinander oder mit anderen Elementen (die z. B. durch andere, unterschiedliche Techniken erhalten werden) verbaut werden. In diesem Fall verwendete Verbautechniken können beispielsweise auf Pick-and-Place-Schritten und/oder Schnittstellen-/Verbindungsschritten (z. B. Löten, Drahtbonding, Bonding mit leitfähigem Kleber, usw.) von standardmäßigen diskreten passiven und aktiven Komponenten (z. B. oberflächenmontierten Vorrichtungen, SMD = Surface Mounted Devices) basieren, z. B. um eine hybride Schaltung zu erzeugen, d. h. standardmäßige Silizium-/SMD-Komponenten und flexible Folien.
Allgemein kann das Verfahren 10 in einem fortlaufenden Prozess ausgeführt werden, z. B. mit einer konstanten Bahnzufuhrgeschwindigkeit oder in einem Step-und-Repeat-Prozess, bei dem die Bahn Schritt für Schritt um eine bestimmte festgelegte Länge gezogen wird, wobei der erste Schritt 11 durch eine erste feste Station ausgeführt werden kann und der zweite Schritt 12 durch eine zweite Station ausgeführt werden kann, die in Verarbeitungsrichtung nachgelagert zu der ersten Station positioniert ist: Das flexible Substrat kann daher dahingehend bewegt werden, dass ein Bereich des Substrats auf die erste Station trifft (und dem ersten Schritt 11 unterzogen wird), bevor derselbe auf die zweite Station trifft (wo dieser dem zweiten Schritt 12 unterzogen wird). Demgemäß kann das Verfahren 10 gemäß mehreren Instanzierungen ausgeführt werden (z. B. um unterschiedliche Produkte herzustellen): Der erste Schritt 11 kann über eine Mehrzahl von Instanzierungen des ersten Schritts 11 ausgeführt werden, und der zweite Schritt 12 kann über eine Mehrzahl von Instanzierungen des zweiten Schritts 12 ausgeführt werden. Jede der unterschiedlichen Instanzierungen der Schritte 11 und 12 kann daher auch in einem fortlaufenden Prozess ausgeführt werden (wenn diese an unterschiedlichen Stationen in Verarbeitungsrichtung nachgelagert zueinander ausgeführt werden).
Jedoch ist es ersichtlich, dass es nicht notwendig ist, die Schritte 11 und 12 in derselben Vorrichtung auszuführen, nicht einmal in derselben Fabrik: Es ist einfach möglich, den ersten Schritt 11 in einer ersten Vorrichtung und den zweiten Schritt 12 in einer zweiten Vorrichtung auszuführen, die geografisch entfernt von der ersten Vorrichtung sein kann. Bei Beispielen kann die Folie nach dem ersten Schritt 11 erneut in eine Rolle gewickelt werden, zu einer anderen Maschine (Vorrichtung) bewegt werden, wo der zweiten Schritt 12 stattfindet.
Ob das Verfahren 10 auf fortlaufende Weise oder mit unterschiedlichen Vorrichtungen ausgeführt wird und ob der Verfahrensschritt 10 mehrere Male erneut instanziert wird oder nicht, das vorliegende Verfahren 10 kann vorteilhafterweise serialisiert werden und kann Differenzierungen zwischen unterschiedlichen Instanzierungen der Verfahren und unterschiedlichen Strukturen für unterschiedliche Bereiche des flexiblen Substrats erlauben. Bei dem ersten Schritt 11 folgt die Aufbringung des ersten Materials einer Strukturierung. Der EHD-Prozess, der in dem ersten Schritt 11 verwendet wird, ist eine digitale Technik, die kein Master benötigt, die jedoch für jede Instanzierung des ersten Schritts 11 modifiziert werden kann, sogar spontan. Somit ist EHD insbesondere für mehrere Instanzierungen des Verfahrens 10 geeignet: Aufgrund der digitalen Natur von EHD ist es möglich, Produkte zu serialisieren, d. h. jedes einzelne Produkt individuell zu gestalten, wodurch eine Stückgröße von eins erhalten wird, was in unterschiedlichen (z. B. aufeinanderfolgenden) Wiederholungen des Verfahrens 10 erhalten wird. Das Konzept kann zusammengefasst werden, indem das Verfahren 10 als zur Serialisierung geeignet bezeichnet wird: Beispielsweise können bei unterschiedlichen Instanzierungen des ersten Schritts 11 (z. B. für jedes zu fertigende Produkt) unterschiedliche Strukturen des ersten Materials ausgewählt werden (was auch Folgen in der finalen Struktur des zweiten Materials haben wird). Die Serialisierung kann es beispielsweise erlauben, einen Seriencode wie etwa eine Seriennummer (eine fortschreitende Nummer) zu drucken, die sich für unterschiedliche Instanzierungen des Verfahrens 10 unterscheidet (und sich somit für unterschiedliche Endprodukte unterscheidet). Im Allgemeinen kann ein Verschlüsselungsschlüssel (der z. B. für jedes Produkt einzigartig ist) gedruckt werden. Dasselbe gilt für andere Markierungen, Stegatone, usw. Demgemäß kann am Ende jeder Instanzierung des Verfahrens 10 jedes Endprodukt durch einen Code (z. B. einen Code, eine Markierung, einen Verschlüsselungsschlüssel, einen Stegaton, eine Seriennummer, usw.) charakterisiert werden, welcher beispielsweise einzigartig sein kann.
Es ist zu beachten, dass, während in dem zweiten Schritt 12 das zweite Material auf das Substrat aufgetragen wird, einige Abschnitte des zweiten Materials auf der ersten Schicht des ersten Materials aufgebracht sind: Somit werden Partikel des zweiten Materials von der ersten Schicht des ersten Materials blockiert.
Ausführungsbeispiele des Verfahrens 10 werden im Folgenden besprochen. Unterschiedliche Aspekte des Verfahrens 10 werden zum Zweck der Straffung nicht wiederholt.
2 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens 20, welches ein besonderer Fall des Verfahrens 10 ist. Hier wird nach dem ersten Schritt 11 und dem zweiten Schritt 12 ein weiterer Schritt 23 eines Entfernens des ersten Materials mit dem zweiten Material darauf ausgeführt, wobei die zuvor bedeckten Substratbereiche frei von zweitem funktionellen Material verbleiben. Dieser Schritt wird Abhebung bzw. Lift-off genannt. Das erste Material kann beispielsweise durch Ätzen entfernt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das erste Material mittels Waschen entfernt werden. Eine Entfernung ohne Ätzen weist den Vorteil auf, dass Ätzchemikalien (die für gewöhnlich nicht umweltfreundlich sind) vermieden werden.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Verfahren 20 kann das Verfahren 10 durch ein Verfahren 30 verkörpert werden. Das Verfahren 30 kann auf dem ersten Schritt 11 basieren, während der zweite Schritt 12 des Verfahrens 10 durch den zweiten Schritt 32 verkörpert werden kann. Gemäß dem zweiten Schritt 32 wird die zweite Schicht des zweiten Materials durch homogene Aufbringung auf das flexible Substrat aufgebracht (z. B. aufgedampft), während gleichzeitig das erste Material entfernt werden kann (z. B. durch Verdampfung). Bei Beispielen wird der zweite Schritt 32 nach und nach ausgeführt, so dass das zweite Material auf das Substrat aufgedampft wird, während das erste Material verbleibt, jedoch erst zum Ende des zweiten Schritts 32 hin verdampft wird.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel 30a des Verfahrens 10. Hier wird bei einem Schritt 32a (eine Variante des Schritts 32) eine unvollständige (teilweise) Verdampfung des ersten Materials erhalten. Im Falle einer nachfolgenden Nachbehandlung, z. B. Erhalten durch einen Wasch- oder Ätzschritt (wie in dem Verfahren 20 und im Einzelnen im Schritt 23), kann Schritt 33a es zulassen, die Überbleibsel des ersten Blockiermaterials zu entfernen, wodurch die Entfernung des ersten Materials abgeschlossen wird.
Bei einigen Beispielen des Verfahrens 30 oder 30a kann es bevorzugt sein, dass das erste Material ein flüssiges Material ist, um seine Verdampfung ohne Weiteres zu erreichen (insbesondere dann, wenn das flüssige Material einen relativ hohen Dampfdruck aufweist). Alternativ dazu kann das erste Material ein festes Material sein (z. B. mit einem relativ hohen Dampfdruck): In diesem Fall wird die „Verdampfung“ durch „Sublimation“ ersetzt. Ein Beispiel eines solchen festen Materials mit einem hohen Dampfdruck kann beispielsweise Menthol, Naphthalin und/oder Trockeneis sein.
Ein Verfahren 40 (welches ein bestimmtes Beispiel eines der Verfahren 10, 20, 30 und 30a oder der unten besprochenen Verfahren sein kann) ist in 4 gezeigt. Hier wird ein erster Schritt 11 vor einem zweiten Schritt 12 oder 32 ausgeführt. Jedoch kann das zweite Material (z. B. ein Vorläufer eines funktionellen Materials) bei einem weiteren Schritt 43 dahingehend nachbearbeitet werden, funktionell zu werden. Beispielsweise kann das zweite Material bei Schritt 43 ausgehärtet werden. Das zweite Material kann sich bei Schritt 43 von flüssig zu fest oder von nicht vernetzt zu vernetzt ändern, z. B. durch Nachbearbeitung (z. B. Aushärtung). Beispielsweise kann Wärme zugeführt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) oder Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung) verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann photonisches Sintern oder Lasersintern ausgeführt werden.
Ein Verfahren 40a (das einen der vorhergehenden Ansprüche verkörpert) ist in 11 gezeigt. Hier wird nach dem ersten Schritt 11 das erste Material in einem Zwischenschritt 43a nachbearbeitet. Beispielsweise kann sich das erste Material bei dem Schritt 43a von flüssig zu fest oder von nicht vernetzt zu vernetzt ändern (z. B. wenn das erste Material ein Polymer ist), z. B. durch Nachbearbeitung (z. B. Aushärtung). Beispielsweise kann Wärme zugeführt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) oder Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung) verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann photonisches Sintern oder Lasersintern ausgeführt werden.
In einigen Fällen kann es für das Verfahren 10 oder eines seiner Ausführungsbeispiele (z. B. das Verfahren 20) bevorzugt sein, dass das erste Material zum Ende des zweiten Schritts 12 ein festes Material ist oder ein solches zur Folge hat, so dass es seine Strukturierung beibehält. Im Einzelnen werden in diesem Fall das Rollen des flexiblen unfertigen Produkts und sein Transport erleichtert: In diesem Fall kann sich die Vorrichtung zum Ausführen des Schritts 11 von der den Schritt 12 ausführenden Vorrichtung unterscheiden (welche andererseits dieselbe wie die den Schritt 23 ausführende Vorrichtung sein kann oder sich von dieser unterscheiden kann).
Bei Beispielen (z. B. in einigen der oben genannten Fälle) kann das dem ersten Schritt aufgebrachte erste Material ein organisches Öl oder ein Mineralöl sein (oder ein solches umfassen) (insbesondere für das Verfahren 30 oder 30a). Mineralöle sind als nicht toxisch und nicht umweltverschmutzende Chemikalien bekannt, im Gegensatz zu Chemikalien, die in Nass- oder Trockenätzprozessen eingesetzt werden.
Bei Beispielen ist oder umfasst das erste Material ein Polymer (in diesen Fällen kann der Schritt 43a des Verfahrens 40 vorzugsweise ausgeführt werden, um einen vernetzten Status zu erhalten). Bei Beispielen kann das erste Material ein Wachs sein oder ein solches umfassen. Bei Beispielen kann das erste Material ein Lack sein oder einen solchen umfassen.
Bei Beispielen des Verfahrens 10 oder eines seiner oben und unten besprochen Ausführungsbeispiele kann das zweite Material ein elektrischer Leiter sein oder einen solchen umfassen (z. B. Aluminium, Kupfer, Silber und/oder Kohlenstoff, oder eine Legierung, die zumindest ein solches oder eine Kombination davon enthält). Der elektrische Leiter kann beispielsweise als elektrisch leitfähiges Material zum Erhalten eines flexiblen elektronischen Bauelementes verwendet werden. Beispielsweise kann der elektrische Leiter zum Herstellen einer Antenne verwendet werden (z. B. einer Patch-Antenne, einer linearen Antenne, usw.). Zusätzlich oder alternativ dazu kann der elektrische Leiter zum Herstellen eines Antennen-Arrays (z. B. mit mehreren Antennenelementen, von denen jedes eine lineare Antenne, eine Patch-Antenne, usw. sein kann) verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der elektrische Leiter zum Herstellen eines Widerstands verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der elektrische Leiter zum Verbinden unterschiedlicher elektronischer Elemente verwendet werden. Im Allgemeinen kann ein komplexes elektronisches Bauelement (z. B. gebildet durch eine Mehrzahl von Elementen, die gemeinsam auf einem flexiblen Substrat vorhanden sind) durch die Verwendung der obigen oder folgenden Verfahren erhalten werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das zweite Material ein dielektrisches Material oder ein elektrischer Isolator oder ein Passivierungsmaterial sein oder ein solches umfassen. Das dielektrische Material kann beispielsweise ein Metalloxid wie etwa TiO₂, Al₂O₃ oder Ta₂O₅ sein oder ein solches umfassen. Alternativ dazu kann das dielektrische Material ein Polymermaterial wie etwa Polyimid, Parylen, Acryl-Verbindungen, Epoxidharze, usw. sein oder solche umfassen.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das zweite Material ein Halbleiter sein oder einen solchen umfassen. Der Halbleiter kann beispielsweise Silizium (mit Si bezeichnet) oder Metalloxide (ZnO, InGaZnO, usw.) oder einen anderen Halbleiter wie etwa Elemente der Gruppe IV oder andere Legierungen, z. B. eine Legierung eines Elements der Gruppe V und eine Legierung der Gruppe III, umfassen. Der Halbleiter kann ein kleinmolekularer organischer Halbleiter aus Molekülklassen sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Oligothiophene, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Perylenbisimide, Phthalocyanine. Der Halbleiter kann ein n-dotierter Halbleiter oder ein p-dotierter Halbleiter sein. Durch die Verwendung von Halbleitern kann das erhaltene flexible Produkt ein elektronisches Bauelement einschließlich zumindest einer halbleiterbasierten Komponente sein (z. B. eine Diode, ein Transistor, ein Feldeffekttransistor, FET, eine Schottky-Diode). Falls das elektronische flexible Produkt beispielsweise eine Diode umfasst, kann die Diode einen n-dotierten Bereich benachbart zu einem p-dotierten Bereich umfassen. Bauelemente, die auf eine solche Weise erhalten werden und halbleitende elektronische Elemente umfassen, sind besonders geeignet für die Anwendung in Dünnfilmtransistor-Strukturen (TFT-Strukturen, TFT = Thin-Film Transistor) für aktive Display-Rückwandplatinen, organische Solarzellen oder Erfassungselemente).
Das zweite funktionelle Material kann eine elektrische, mechanische, thermische, elektrochemische, optische, chemische oder biologische Funktionalität bereitstellen.
Das Verfahren 10 (oder eines seiner Ausführungsbeispiele, z. B. das Verfahren 20, 30, 30a, 40 oder 40a oder eines der unten besprochenen) kann nachfolgende Schritte zum Aufbringen weiterer Schichten aus anderen Materialien zulassen. Beispielsweise kann ein in 5 gezeigtes Verfahren 50 einen dritten Schritt 53 zum Aufbringen einer dritten Schicht eines dritten Materials aufweisen. Das dritte Material kann sich von dem zweiten Material und/oder dem ersten Material unterscheiden. Während das zweite Material bei einigen Beispielen ein aktives Material ist (z. B. ein Leiter, ein Halbleiter, ein Dielektrikum, ein Paramagnetikum, etc.), kann das dritte Material ein Passivierungsmaterial sein (bei einem alternativen Beispiel ist das zweite Material das Passivierungsmaterial und das dritte Material ist das aktive Material). Das Passivierungsmaterial kann das zweite Material isolieren. Bei Beispielen kann das erste Material auch als Blockiermaterial für das dritte Material dienen. Demgemäß kann das dritte Material eine Position einnehmen, die durch das Vorhandensein des ersten und des zweiten Materials geprägt wird. Beispielsweise kann das dritte Material auf der zweiten Schicht des zweiten Materials aufgebracht werden und kann an der entsprechenden Stelle in den durch das erste Material gebildeten Kavitäten, Löchern, Vertiefungen, Ausnehmungen, usw. verbleiben. Bei einigen Beispielen wird das erste Material nach der Aufbringung der dritten Schicht entfernt: Unter Bezugnahme auf Verfahren 20 kann Schritt 23 nach Schritt 53 auftreten. Unter Bezugnahme auf Verfahren 30 kann Schritt 53 während eines zu Schritt 32 analogen Schritts auftreten: Die dritte Schicht des dritten Materials kann auf das Substrat durch homogene Aufbringung auf das flexible Substrat aufgedampft werden, während das erste Material durch Verdampfung entfernt wird. Bei einigen Beispielen sind das zweite und das dritte Material gleich (z. B. unterschiedlich von dem ersten Material). Bei alternativen Beispielen sind das zweite Material und das dritte Material unterschiedliche Materialien. Bei einigen Beispielen werden der zweite Schritt 12 oder 32 und der dritte Schritt 53 gemäß derselben Technik ausgeführt (mit denselben Materialien oder mit unterschiedlichen Materialien). Bei anderen Beispielen werden der zweite Schritt 12 oder 32 und der dritte Schicht 53 gemäß unterschiedlichen Techniken ausgeführt (mit unterschiedlichen Materialien oder ohne unterschiedliche Materialien). Bei Beispielen kann der Schritt 53 daher eine Iteration des zweiten Schritts 12 oder 32 sein und kann von demselben Aktor oder einem unterschiedlichen Aktor gemäß dem Beispiel ausgeführt werden.
Allgemein kann das erste Material dasselbe sein wie das zweite Material. Bei Beispielen unterscheidet sich das erste Material von dem zweiten Material (z. B. wenn unterschiedliche physikalische Eigenschaften notwendig sind und/oder wenn das erste Material ein Opfermaterial ist).
Während der erste Schritt 11 durch EHD-Drucken ausgeführt wird, können der zweite Schritt 12 oder 32 und/oder der dritte Schicht 53 durch Techniken ausgeführt werden, die sich von dem EHD-Drucken unterscheiden. Im Allgemeinen können der zweite Schritt 12 oder 32 und/oder der dritte Schritt 53 durch homogene Aufbringung oder Beschichtung ausgeführt werden. Eine homogene Aufbringung bezeichnet eine Gruppe von Techniken, für die keine Struktur besteht, das Material jedoch homogen über das flexible Substrat aufgebracht wird. Da das erste Materials als Blockiermaterial agiert, haben die homogenen Techniken dieselbe Auflösung wie das EHD-Drucken zur Folge (oder eine Auflösung, die vergleichbar damit ist).
Hierin wird erläutert, dass es neben normalerweise als Beschichtungstechniken bekannten Techniken außerdem möglich ist, andere homogene Aufbringungstechniken zu verwenden. Beispielsweise ist es möglich, andere Techniken zu verwenden, die im Prinzip für eine strukturierte Aufbringung verwendet werden könnten, jedoch derart ausgeführt werden, dass keine spezifische Struktur definiert wird, und demgemäß eine homogene Aufbringung erreicht wird.
6, 7 und 8a zeigen eine Sequenz gemäß mehreren Iterationen des Verfahrens 10 (oder eines seiner Ausführungsbeispiele, im Einzelnen erläutert unter Verwendung des Verfahrens 20), die hier als erste Iteration 20-1 und zweite Iteration 20-2 bezeichnet werden. 6 und 7 zeigen jeweils das Produkt 600 (oder eine seiner unfertigen Versionen) bei nachfolgenden Instanzierungen 0 ... 7. Während 7 eine Draufsicht zeigt, zeigt 6 eine laterale Ansicht (6 und 7 nehmen an, dass sich das Substrat unter der Wirkung einer Bewegungseinrichtung, z. B. ein oder mehrere Drehzylinder, auf den/die Bereiche des flexiblen Substrats gewickelt sind, oder andere Elemente, die das Substrat bewegen, von links nach rechts oder von rechts nach links bewegt). 8a zeigt die Sequenz 60 von Arbeitsschritten, wenn das Verfahren 20 iterativ wiederholt wird.
8b zeigt ein Verfahren 60b von Arbeitsschritten, wenn das Verfahren 30 iterativ wiederholt wird (gemäß einer ersten Iteration 30-1 und einer zweiten Iteration 30-2), zum Ausführen der Sequenz aus 6 und 7.
Bei Instanzierung 0.) ist ein Substrat 602 (welches ein leeres Substrat sein kann) vorhanden, wobei das Substrat 602 eine Oberfläche 603 aufweist, an welcher Schritte des Verfahrens auszuführen sind (die Oberfläche 603 ist hier als einer Rückseitenoberfläche 603a gegenüberliegend dargestellt). Somit kann eine erste Iteration 20-1 des Verfahrens 10 (20) beginnen (oder im Fall von 8b kann eine erste Iteration 30-1 des Verfahrens 30 beginnen).
Wie ersichtlich ist, wird in der ersten Iteration 11-1 des ersten Schritts 11 ein erstes Material 604 auf der Oberfläche 603 des Substrats 602 aufgebracht. Das erste Material 604 (in diesem Fall ein Öl wie etwa Mineralöl oder synthetisches Öl) wird durch EHD-Drucken aufgebracht. Es versteht sich, dass das erste Material 604 laterale Wände 605 ausbildet, die gemeinsam mit dem Abschnitt der Oberfläche 603 zwischen unterschiedlichen Wänden 605 Kavitäten, Löcher, Vertiefungen, Ausnehmungen, usw. ausbilden, in denen in dem nachfolgenden Schritt 12 oder 32 ein zweites Material 606 nachfolgend aufgebracht wird. Am Ende der ersten Iteration 11-1 des ersten Schritts 11 (Instanzierung 1.)) erscheint die unfertige Version des Produkts 600 als das Substrat 602, auf das die erste strukturierte Schicht des ersten Materials 604 aufgetragen ist.
Das zweite Material 606 ist in dieser ersten Iteration 20-1 oder 30-1 des Verfahrens 20 (oder 30) in diesem Fall Aluminium (AI), jedoch kann ein anderes Material (funktionelles Material oder ein Vorläufer eines funktionellen Materials) ausgewählt werden, gemäß dem das Endprodukt herzustellen ist. Das zweite Material 606 kann auf das Substrat 602 aufgebracht werden, und im Einzelnen auf den Bereich des Substrats 603, der nicht von der ersten Schicht des ersten Materials 604 eingenommen ist. Dementsprechend muss das aufgebrachte zweite Material 606 zwischen den Wänden 605 und der Oberfläche 603 (d. h. in den von den Wänden 605 und der Oberfläche 603 definierten Kavitäten, Wänden, Vertiefungen, Ausnehmungen, usw.) aufliegen. Zusätzlich oder alternativ dazu können nicht gezeigte Abschnitte des zweiten Materials 606 auf die freiliegende Oberfläche 604 der ersten Schicht des ersten Materials 604 aufgebracht werden.
Die erste Iteration 12-1 des zweiten Schritts 12 (oder 32 in 8b) kann durch eine homogene Technik (z. B. Sputtern, Verdampfung, usw.) ausgeführt werden. Demgemäß wird das zweite Material 606 eine vorbestimmte strukturierte Form einnehmen, obwohl eine homogene Technik eingesetzt wird, die für die erste Iteration des zweiten Schritts 12 verwendet wird. Daher kann trotz der Verwendung einer homogenen Technik die Auflösung des zweiten Schritts 12 (oder 32 in 8b) vorteilhafterweise die Auflösung des bei der ersten Iteration 11-1 des ersten Schritts 11 verwendeten EHD sein.
Nachfolgend (z. B. in einer ersten Iteration 23-1 des Schritts 23 des Verfahrens 20) kann das erste Material 604 entfernt werden (z. B. durch Ätzen, Waschen oder andere Techniken), so dass Ausnehmungen 607 in der zweiten Schicht des zweiten Materials 606 erhalten werden, welche daher unterbrochen erscheint. Alternativ dazu (z. B. in dem zweiten Schritt 32-1 der ersten Iteration 30-1 des Verfahrens 30 in 8b) wird, während das zweite Material 606 auf das Substrat 602 aufgedampft wird, das erste Material 604 von dem Substrat 602 weg verdampft, oder (wie in Schritt 32a des Verfahrens 30a) das erste Material 604 wird von dem Substrat 602 in Schritt 33a und in Schritt 33b weg verdampft. In jedem Fall werden die auf die erste Schicht des ersten Materials 604 aufgebrachten Abschnitte des Materials 604 gemeinsam mit dem ersten Material 604 von dem Substrat 602 weg verdampft.
Am Ende des Schritts 23-1 (oder 32-1 in 8b) (Instanzierung 3.)) sind Ausnehmungen 607 vorhanden, so dass das zweite Material 606 eine unterbrochene Form aufweist. Die Ausnehmungen 607 können als Unterbrechungen verstanden werden und können beispielsweise durch nicht von der zweiten Schicht des zweiten Materials 606 bedeckte Bereiche der Oberfläche 603 des Substrats 602 und Wände 609 definiert werden. Die Wände 609 entsprechen (im Negativen) den Wänden 605, die zuvor in der ersten Schicht 604 am Ende des ersten Schritts 11 vorhanden waren.
Das Verfahren 20 (oder 30 im Fall von 8b) wird nach der Instanzierung 3.) erneut iterativ wiederholt. In der zweiten Iteration 20-2 des Verfahrens 20 (oder in der zweiten Iteration 30-2 des Verfahrens 30 in dem Fall von 8b) ist die zweite Iteration 11-2 des ersten Schritts 11 derart, dass eine neue Version einer ersten Schicht aus erstem Material (in diesem Fall dasselbe Material, z. B. Öl 604, das für die erste Iteration des ersten Schritts 11 verwendet wird) mittels EHD auf das Substrat 602 und die zweite Schicht des ersten Materials 604 aufgebracht wird. In diesem Fall nimmt ein Teil des ersten Materials 604 eine Ausnehmung 607 ein und ein Teil des ersten Materials 604 nimmt einen Abschnitt der freiliegenden Oberfläche 606a der ersten Schicht aus erstem Materials 606 ein. Die zweite Iteration 11-2 des ersten Schritts 11 endet bei Instanzierung 4.) (für beide Beispiele aus 8a und 8b).
Nachfolgend wird eine zweite Iteration 12-2 des Schritts 12 (oder eine zweite Iteration 32-1 des Schritts 32 im Fall von 8b) ausgeführt, z. B. durch homogenes Aufbringen einer weiteren zweiten Schicht eines zweiten Materials 616, in diesem Fall Al₂O₃ (für dieses Beispiel ist das in der zweiten Iteration 12-2 bzw. 32-2 des zweiten Schritts 12 bzw. 32 verwendete zweite Material nicht dasselbe Material wie das in der ersten Iteration 12-1 bzw. 32-1 des zweiten Schritts 12 bzw. 32 verwendete). Obwohl einige Abschnitte des zweiten Materials 616 auf die erste Schicht des ersten Materials 604 aufgebracht werden, ist dies im Allgemeinen kein Problem, da diese Abschnitte des zweiten Materials 616 nachfolgend gemeinsam mit dem ersten Material 604 entfernt werden. Die zweite Iteration 12-2 des zweiten Schritts 12 (oder die zweite Iteration 32-2 des zweiten Schritts 32) kann bei Instanzierung 5.) enden.
Das erste Material 604 kann (beispielsweise durch Verdampfung) während der zweiten Iteration 23-2 des Schritts 23 des Entfernens des ersten Materials 604 entfernt werden. Die zweite Iteration 23-2 des Schritts 23 kann bei Instanzierung 6.) enden.
Nachfolgend kann eine Struktur eines anderen funktionellen Materials (z. B. ein aktives Material wie etwa Ag) 626 (in einem Schritt 24) auf das unfertige Produkt (z. B. auf das Material 616 oder in die Ausnehmung 607 zwischen dem Material 606 und/oder in eine Ausnehmung 617 zwischen dem Material 616) aufgebracht werden, so dass bei Instanzierung 7.) das fertige Objekt 600 erhalten wird. Das resultierende Objekt 600 ist ein Kondensator (z. B. ein Metall-Isolator-Metall-Kondensator (MIM-Kondensator)), bei dem ein Dielektrikum 616 zwischen die Leiter 606 und 626 eingefügt ist. Schritt 24 kann bei einigen Beispielen mittels EHD erhalten werden (jegliche der Beispiele, die sich auf den ersten Schritt des Verfahrens beziehen, können zum Verkörpern des Schrittes 24 verwendet werden).
Es ist zu beachten, dass die zwei Iterationen 20-1 und 20-2 des Verfahrens 20 mit demselben oder mit einem unterschiedlichen ersten oder zweiten Material ausgeführt werden können, und dass diese mit denselben oder unterschiedlichen Schritten ausgeführt werden können. Obwohl eine der Iterationen das Verfahren 20 verkörpert, ist es außerdem möglich, dass eine andere der Iterationen das Verfahren 30, 30a, 40, 40a, 50, 90, usw. verkörpert. Jegliche Kombination ist möglich.
Die Beispiele aus 8a und 8b unterscheiden sich im Wesentlichen darin, dass in dem Verfahren 60b aus 8b die Iterationen 32-1 und 32-2 des zweiten Schritts 32 auch die Entfernung (z. B. durch Verdampfung) des ersten Materials vorsehen, wohingegen in dem Verfahren 60 aus 8a die Iterationen 12-1 und 12-2 des zweiten Schritts 12 die Entfernung des ersten Materials nicht vorsehen. Bei dem Beispiel von 8b stimmen somit die Instanzierungen 2.) und 3.) überein und die Instanzierungen 5.) und 6.) stimmen auch überein.
Es ist zu beachten, dass zum Starten der zweiten Iteration 20-1 des Verfahrens 20 (und/oder zum Start des Schritts 24 oder, bei dem zweiten Beispiel aus 8b, zum Starten der zweiten Iteration 30-1 des Verfahrens 30) eine Registrierungstechnik verwendet werden kann. Ein Beispiel davon wird unten besprochen (siehe 9, 12a und 12b und die zugehörigen Abschnitte in der Beschreibung).
Es ist außerdem möglich, das Verfahren, welches durch die zweite Iteration 20-2 und den Schritt 24 gebildet wird, als ein Beispiel des Verfahrens 50 aus 5 zu betrachten, wobei die zweite Iteration 20-2 des Verfahrens 60 dem Schritt 51 des Verfahrens 50 entspricht und der Schritt 24 des Verfahrens 60 dem Schritt 53 des Verfahrens 50 entspricht. Dasselbe gilt, wenn anstelle des Verfahrens 60 aus 8a das Verfahren 60b aus 8b betrachtet wird.
Bei Beispielen kann der erste Schritt ein Definieren einer lateralen Mindestabmessung von zumindest 1 µm, oder einem Vielfachen davon, für die erste Schicht des ersten Materials umfassen (z. B. die Länge der Schicht 604 in 6 kann 1 µm oder ein Vielfaches davon betragen): Unter Bezugnahme auf 6 kann eine Ausnehmung 607 in einer zweiten Schicht daher eine Länge von 1 µm oder ein Vielfaches davon betragen. Der erste Schritt kann ein Definieren eines lateralen Mindestabstands zwischen zwei nicht benachbarten Teilen der ersten Schicht des ersten Materials von zumindest 1 µm oder einem Vielfachen davon umfassen (z. B. kann der Wand-Wand-Abstand über der Oberfläche 603 in 6 eine Länge betragen, die 1 µm oder ein Vielfaches davon beträgt): Somit kann die zweite Schicht eine laterale Auflösung aufweisen, die 1 µm oder ein Vielfaches davon beträgt.
Bei Beispielen kann das zweite Material 606 ein dielektrisches Material sein oder ein solches umfassen. Das dielektrische Material kann beispielsweise zum Isolieren von zwei unterschiedlichen Abschnitten einer elektrischen oder elektronischen Komponente des flexiblen Produkts verwendet werden (das heißt zum Verhindern eines Kurzschlusses zwischen zwei Bereichen einer elektronischen Komponente). Zusätzlich dazu kann das dielektrische Material als elektrischer Energiespeicher verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Kondensator erhalten werden, der durch ein Einfügen des dielektrischen Materials zwischen zwei Anschlüsse in Leitermaterialien erhalten wird, entweder für den Hauptzweck einer Speicherung von Energie, die durch andere Elemente verwendet wird, oder für den Hauptzweck eines Betriebs als Schaltungselement (z. B. um die Phase zwischen einer Spannung und einem Strom zu modifizieren, als Filter, oder als Speicher eines analogen Werts oder eines digitalen Werts, usw.).
Bei Beispielen kann das zweite Material ein paramagnetisches Material sein. Das zweite Material kann ein ferromagnetisches Material sein. Im Einzelnen lässt es das ferromagnetische Material zu, einen Induktor zu erhalten, wobei beispielsweise zumindest eine Spule oder ein durch eine Mehrzahl von Spulen gebildeter Spulenkörper um das ferromagnetische Material gewickelt ist. Der Induktor kann beispielsweise zum Speichern von magnetischer Energie und/oder als Schaltungselement verwendet werden (z. B. um die Phasen zwischen einer Spannung und einem Strom zu modifizieren, als Filter, als Speicher eines analogen Werts oder eines digitalen Werts, usw.).
Gemäß Beispielen kann der zweite Schritt mittels Metallverdampfung ausgeführt werden, wobei das zweite Material ein Metall ist. Die Verdampfung kann beispielsweise durch Zuführen von Wärme zu dem zweiten Material erhalten werden, so dass Letzteres verdampft und hin zu dem Substrat 602 bewegt wird. Die Bewegung des verdampften zweiten Materials kann konvektiv sein (z. B. forcierte Konvektion). Es ist zu beachten, dass bei einigen Beispielen, zum Beispiel während des Schritts 32 des Verfahrens 30 (z. B. während zumindest einer der Iterationen 32-1 oder 32-2), das erste Material von dem Substrat weg verdampft oder sublimiert wird (dies kann auch während der Teilschritte 32a und 32b des Verfahrens 30b aus 14 erfolgen), während das zweite Material (Metall) auf das flexible Substrat aufgedampft wird. Diese zwei Phänomene können simultan auftreten, können jedoch auch unabhängig voneinander sein. Das zweite Material (z. B. das Metall), das aufzubringen ist, kann außerhalb des Aufbringungsbereichs bei einer Temperatur, die größer als die Schmelztemperatur des zweiten Materials ist (oder dieser zumindest entspricht) (z. B. -1064 °C für Gold) erwärmt werden (zum Beispiel in einem Tiegel). Somit kann der Dampf des zweiten Materials zum Beispiel durch forcierte Konvektion auf das Substrat transportiert werden. Gleichzeitig kann das erste Material (Blockiermaterial) aufgrund des niedrigen Drucks (z. B. Vakuumdruck) verdampft oder sublimiert werden. Das erste Material erfährt die Schmelztemperatur des zweiten Materials nicht. Auf diese Weise ist es möglich, eine gleichzeitige Aufbringung des zweiten Materials zu erhalten, ohne dass das Substrat schmilzt. Neben Schritt 32 kann diese Technik auch in dem Verfahren 60 oder 60b verwendet werden (z. B. die Iterationen 12-1 und 23-1 können durch eine Iteration von Schritt 32 verkörpert werden, und/oder die Iterationen 12-2 und 23-2 können durch eine Iteration von Schritt 32 verkörpert). Beispielsweise kann auch in Schritt 23 eine Verdampfung durch Druck oder eine Sublimierung durch Druck ausgeführt werden. Diese Techniken können beispielsweise dazu verwendet werden, das Verfahren 30b aus 14 auszuführen (siehe unten).
Gemäß Beispielen kann der zweite Schritt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD, Physical Vapor Deposition) ausgeführt werden, insbesondere durch Sputtern und Verdampfung.
Gemäß Beispielen kann der zweite Schritt durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD, Chemical Vapor Deposition) ausgeführt werden, insbesondere über Atomlagenabscheidung (ALD = Atomic Layer Deposition) und Chemisorption.
Gemäß Beispielen kann der zweite Schritt durch Beschichten aus einer Flüssigphase ausgeführt werden. Beschichtungsverfahren können kontaktbasiert, wie zum Beispiel Schlitzdüsenbeschichten, Gravurstreichbeschichten, Rotationstiefdrucken, Flexodrucken, sowie kontaktlos sein, wie zum Beispiel Sprühbeschichten, Tintenstrahldrucken, Aerosol-Strahl-Drucken, EHD-Drucken.
Gemäß Beispielen kann der zweite Schritt durch einen Tiefdruck ausgeführt werden. Der Tiefdruck oder Rotationstiefdruck ist eine Form des Intaglio-Drucks, der die Technik einer Gravur des zweite Material auf Kavitäten eines Tiefdruckzylinders umfasst. Das Substrat kann zwischen den Tiefdruckzylinder und eine Rotationsdruckpresse gepresst werden, so dass das zweite Material auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht wird, die auf den Tiefdruckzylinder zeigt. Bei einigen Beispielen des zweiten Schritts kann der Zylinder jedoch ohne Intaglien und Gravüren sein, wodurch er homogen ist.
Gemäß Beispielen kann der zweite Schritt durch Flexodrucken ausgeführt werden. Flexodrucken verwendet eine flexible Reliefplatte (Flexoplatte), die auf die Oberfläche eines rotierenden Zylinders platziert werden kann. Das flexible Substrat kann zwischen den Zylinder und eine Druckpresse (z. B. eine Rotationsdruckpresse) gepresst werden. Das zweite Material kontaktiert die Oberfläche des flexiblen Substrats und wird auf die Oberfläche des Substrats gepresst. Beim Flexodrucken wird ein Master der zweiten Struktur auf der flexiblen Reliefplatte erstellt, wobei die auf dem Substrat zu realisierende zweite Struktur reproduziert wird. Der Master kann ein dreidimensionales 3D-Relief sein (z. B. aus einem Gummi- oder Polymermaterial). In dem Master können Strukturbereiche über die bildfreien Bereiche auf der Flexoplatte angehoben sein.
Gemäß Beispielen kann der zweite Schritt durch elektrohydrodynamisches Drucken ausgeführt werden. In diesem Fall wird EHD durch Zuführen einer homogenen flüssigen Schicht (zweites Material) auf das Substrat verwendet.
Vorteilhafterweise kann das EHD-Drucken des ersten Schritts (und, falls vorhanden, des zweiten Schritts) in einer Nicht-Vakuum-Umgebung ausgeführt werden, wodurch die technischen Komplikationen reduziert werden.
Es ist zu beachten, dass das dem Verfahren 10 (oder einem seiner Ausführungsbeispiele) unterzogene Substrat nicht notwendigerweise ein leeres Substrat sein muss. Bei dem Beispiel aus 6-8a und 8b ist das der ersten Iteration 20-1 (oder 30-1) des Verfahrens 10 unterzogene Substrat 603 ein leeres Substrat, jedoch wird die die zweite Iteration 20-2 (oder 30-2) auf einem strukturierten Substrat ausgeführt, das durch das ursprüngliche leere Substrat 603 und die zweite Schicht des zweiten Materials 606 gebildet ist.
Im Einzelnen kann in Fällen, in denen das Substrat bereits strukturiert (vorstrukturiert) ist, eine Registrierungstechnik verwendet werden. 9 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens 90, welches das Verfahren 60 oder 60b verkörpert. In Verfahren 90 erfordert ein anfänglicher Schritt 911-1 die Aufbringung einer anfänglichen Schicht auf das flexible Substrat, um ein strukturiertes Substrat zu erhalten. Ein Beispiel des anfänglichen Schritts 911-1 ist die erste Iteration 20-1 in dem Verfahren 60 (oder die erste Iteration 30-1 in dem Verfahren 60b aus 8b), jedoch ist es nicht notwendig, dass der anfängliche Schritt 911-1 durch EHD-Drucken ausgeführt wird: Schritt 911-1 kann lediglich eine strukturierte Schicht eines Materials zur Folge haben, wobei ein strukturiertes Substrat gebildet wird. Nachfolgend kann das Verfahren 10 (oder eines seiner Ausführungsbeispiele) an dem strukturierten Substrat ausgeführt werden: Bei einigen Beispielen kann die zweite Iteration 20-2 ausgeführt werden, wobei zumindest die Schritte 11 (oder 11-2) und 12 (oder 12-2) des Verfahrens 10 ausgeführt werden (oder in dem Fall des Verfahrens 60b die zweite Iteration 30-2 ausgeführt wird).
Es ist ersichtlich, dass eine Registrierungstechnik (Ausrichtungstechnik) bei einem Schritt 911a zwischen dem anfänglichen Schritt 911-1 und dem Verfahren 10 (z. B. 20-2 oder 30-2) ausgeführt werden kann. Die Registrierungstechnik kann sich auf eine Ausrichtungsmarkierung stützen, die im anfänglichen Schritt 911-1 ausgeführt wird. Nachfolgend kann eine Kamera im Ausrichtungsschritt 911a ein Bild erfassen und anhand der Position der Ausrichtungsmarkierung auf dem strukturierten Substrat eine Feinpositionierung der relativen Position zwischen dem Substrat und dem die erste Materialschicht in Schritt 10 oder 60 (12-2) aufbringenden Aktor ermöglichen. Die Registrierung kann erhalten werden durch Auffinden, in Schritt 911a, der Ausrichtungsmarkierung auf dem Substrat durch eine Kamera, Berechnen und Korrigieren und/oder Einstellen der Position des EHD-Druck-Aktors vor dem Ausführen des Schritts 11 (z. B. 11-2) gemäß der Ausrichtungsmarkierung. Demgemäß wird die bei in dem ersten Schritt 911-1 erhalten Aufbringung in Bezug auf die Ausrichtungsmarkierung ausgerichtet. Die Registrierung sollte eine Ausrichtungspräzision von zumindest der Hälfte der Auflösung aufweisen (z. B. wenn die Auflösung 1 µm beträgt, sollte die Mindestpräzision der Registrierung 0,5 µm betragen).
12a und 12b zeigen ein Beispiel einer Ausrichtung (Registrierung), welches zur Verdeutlichung aus dem Beispiel aus 6 und 7 entnommen ist (es ist auch möglich, nicht mit dem Beispiel aus 6 und 7 zu beginnen). Im Einzelnen kann ein strukturiertes Substrat 602' eine Struktur sein, die gebildet wird durch das ursprüngliche Substrat 602 und die strukturierte Schicht des zweiten Materials 606, welches auf das ursprüngliche Substrat 602 aufgebracht wird, wie bei Instanzierung 3.) in 7 zu sehen ist, z. B. nach der Ausführung der ersten Iteration 20-1 (oder 30-1) des Verfahrens 20 (oder 30) oder des Verfahrens 60 (oder 60b). Hier kann eine Ausrichtungsmarkierung 609' erhalten werden, beispielsweise dadurch, dass sich die Wand 609 des zweiten Materials 606 sich in Bezug auf einen nicht bedeckten Abschnitt des Substrats 602 erhebt (andere Arten des Erstellens der Ausrichtungsmarkierung sind möglich). Die Sequenz aus 12a und 12b zeigt ein Beispiel der Ausrichtung in Schritt 911a: Eine Kamera 1200 erfasst Bilder bei den Instanzierungen aus 12a und 12b. Die Kamera 1200 kann dahingehend positioniert werden, die Bilder des strukturierten Substrats 602' aus der lateralen Richtung zu erfassen (z. B. eine Richtung, aus der das Profil des strukturierten Substrats 602' dargestellt werden kann, wobei das Messen der Dicke der Schicht 606 ermöglicht wird, z. B. die Höhe der Wand 609, die die Ausrichtungsmarkierung 609' ausbildet). Die laterale Richtung kann senkrecht zu der Richtung sein, entlang der das Substrat 602' bewegt wird (z. B. von links nach rechts in 12a und 12b). Aus den erfassten Bildern kann die Position des strukturierten Substrats 602' bestimmt werden. In 12a (erfasst bei Instanzierung t₁) wird bestimmt, dass das strukturierte Substrat 602' nicht korrekt ausgerichtet ist. Somit wird eine Bewegung 1202 durch eine Bewegungseinheit (z. B. die Einheit, die das Substrat bewegt, zum Beispiel durch Rotieren zumindest einer Rolle) bewirkt, bis zu dem Punkt, an dem die Markierung 690' korrekt positioniert ist (z. B. bei Instanzierung t2 in 12b). Demgemäß wird eine Ausrichtung zwischen der Aufbringung der ersten Schicht bei dem ersten Schritt 11-1 in Bezug auf das strukturierte Substrat 602' erhalten. Beispielsweise werden die relativen Positionen zwischen dem Druckkopf (nicht gezeigt), oder einem anderen Aktor, der die erste Schicht bei Schritt 11-1 abgibt, auf der Basis des Abstands eingestellt, der basierend auf der Kameraerfassung in 12a bestimmt wird. Zur Fixierung des Substrats 602 ist zu beachten, dass eine Vakuumspannvorrichtung 821 verwendet werden kann, um die Rückseitenoberfläche 603a des Substrats 602 oder 602' anzusaugen.
Bei jedem der obigen Beispiele kann ein Vorbehandlungsschritt vorgesehen sein, der vor dem Verfahren 10 (oder vor einer seiner Iterationen oder Instanzierungen, z. B. vor Schritt 11) ausgeführt wird. Beispielsweise wird bei dem Vorbehandlungsschritt das (entweder leere oder vorstrukturierte) Substrat dahingehend behandelt, dass dasselbe in Kontakt mit Ozon, Plasma, einem Entladungsbogen und/oder Stickstoff (N₂) gebracht wird, oder durch ein Luftmesser gesäubert wird, um gereinigt (poliert) zu werden oder damit seine Oberflächenmerkmale modifiziert werden.
Bei einigen Beispielen kann zumindest einer der Schritte in einer Nicht-Vakuum-Umgebung ausgeführt werden. Beispielsweise kann zumindest das EHD-Drucken ohne Vakuum-Umgebung ausgeführt werden.
Ferner können sich bei einigen Beispielen die Vorrichtungen zum Ausführen des ersten Schritts von der Vorrichtung zum Ausführen des zweiten Schritts unterscheiden. Diese letzte Überlegung gilt insbesondere für das Verfahren 20 und seine Varianten.
Wenn das Verfahren 30 (oder eine seiner Varianten) verwendet wird, insbesondere dann, wenn das bei dem ersten Schritt 11 strukturierte erste Material flüssig ist, kann es bevorzugt sein, dass sich die Stationen für die Schritte 11 und 12 in derselben Maschine befinden, da das flüssige erste Material in situ bei Schritt 32 verdampfen sollte. In diesem Fall ist es im Prinzip nicht möglich, die Rolle aus flexiblem Material einfach aufzuwickeln, da die Gefahr besteht, dass die Strukturierung verschmiert und die Strukturierung verloren geht.
Weitere allgemeine Beispiele werden im Folgenden besprochen.
Hier wird ein Beispiel 1, das auf dem Verfahren 30 und dem Verfahren 60b aus 6, 7 und 8b basiert, zum Herstellen eines MIM-Kondensators besprochen:

1.) In dem ersten Verfahrensschritt 11-1 wird eine 100 nm dicke Ölschicht 604 über EHD auf ein Substrat 602 gedruckt, um eine negative Struktur für eine Bodenelektrode (400 µm × 400 µm) sowie die Kontaktpads zu erzeugen (allgemeiner gesagt kann die Schicht 604 eine andere Dicke aufweisen, z. B. zwischen 60 und 140 nm).
2.) In Verfahrensschritt 32-1 wird AI mit einer Dicke von 40 nm (zweites Material 606) auf die Bereiche 603, die von dem Öl 602 unbedeckt sind, aufgedampft, um eine Bodenelektrodenstruktur zu bilden (allgemeiner gesagt kann die zweite Schicht des zweiten Materials 606, welches Aluminium oder ein anderes Metallmaterial sein kann, eine andere Dicke aufweisen, z. B. zwischen 20 ... 60 nm).
3.) In Verfahrensschritt 32-1 verdampft das Öl 602 während des Prozessschritts 32-1.
4.) Eine neue 100 nm dicke Ölschicht (oder ein anderes erstes Blockiermaterial) kann über EHD gedruckt werden, um den Bereich zur Passivierung in Schritt 11-2 zu erzeugen (allgemeiner gesagt kann die Schicht 604 eine andere Dicke aufweisen, z. B. zwischen 70 und 130 nm).
5.) Al₂O₃ mit einer Dicke von 40 nm (zweite Schicht aus zweitem Materials 616, welches auch ein anderes dielektrisches Material sein kann) kann auf die Bereiche, die von dem Öl unbedeckt sind, aufgedampft werden, um die dielektrische Schicht in Schritt 32-2 zu bilden (allgemeiner gesagt kann die zweite Schicht des zweiten Materials 616 eine Dicke von 20 ... 60 nm aufweisen).
6.) Öl verdampft während des Prozessschritts 32-2.
7.) Eine 5 µm dicke Schicht aus Silberpaste (Ag-Paste) von wird unter Verwendung eines Siebdruckprozesses gedruckt, um den Bereich für die Oberseitenelektrode sowie die Kontaktpads mit einer eher hohen Leitfähigkeit zu bilden, um eine elektrische Schnittstelle für externe Bauelemente herzustellen. Um sie elektrisch leitfähig zu machen, muss die Schicht in Schritt 24 bei 120°C für 30 Minuten ausgehärtet werden (allgemeiner gesagt kann die Schicht aus Silber oder einem anderen Metallmaterial eine andere Dicke aufweisen, z. B. zwischen 2 und 8 µm).

Die Schritte 1.) - 6.) können wiederholt werden, um mehr Schichten des MIM-Kondensators zu erzeugen.
Ein Beispiel 2 eines MIM-Kondensators (Metall-Isolator-Metall-Kondensator), der über das Verfahren 60c aus 8c erhalten wird, kann durch eine erste Iteration 60-1 (welche das Verfahren 30 verkörpern kann) und eine zweite Iteration 60-2 (welche gleichzeitig die Verfahren 20 und 40a verkörpern kann) gebildet werden. Das Verfahren 60 kann wie folgt ablaufen:

1.) Eine erste Iteration 60-1 beginnt und eine Blockierölschicht mit einer Dicke von 100 nm (allgemeiner gesagt ein erstes Material) wird in Schritt 11-1 unter Verwendung von EHD-Drucken gedruckt, um eine negative Struktur für eine Bodenelektrode (z. B. 400 µm × 400 µm) sowie Kontaktpads zu erzeugen (allgemeiner gesagt kann die erste Schicht aus dem ersten Material 604 eine andere Dicke aufweisen, z. B. zwischen 70 und 130 nm).
2.) Eine zweite Schicht aus zweitem Material, welches AI (Aluminium) mit einer Dicke von 40 nm sein kann, kann in Schritt 32-1 auf die Bereiche, die von dem Blockieröl unbedeckt sind, aufgedampft werden, um die Bodenelektrodenstruktur zu bilden (allgemeiner gesagt kann die zweite Schicht aus zweitem Material, was Aluminium oder ein anderes Metallmaterial sein kann, zum Beispiel ein Metallmaterial, eine andere Dicke aufweisen, z. B. zwischen 20 und 60 nm).
3.) Blockieröl (oder eine erste Schicht oder ein erstes Material) verdampft in situ während des Prozessschrittes 32-1.
4.) Eine neue Iteration 60-2 beginnt, und eine neue erste Schicht aus einem ersten Material (hier eine Schicht mit einer Dicke von 100 nm oder eine Schicht mit einer anderen Dicke, z. B. zwischen 70 und 130 nm) aus Blockierpolymer (oder einem anderen ersten Material) wird bei der neuen Iteration 11-2 des ersten Schritts unter Verwendung von EHD gedruckt, um den Bereich zur Passivierung zu erzeugen.
5.) Das Blockierpolymer (oder allgemeiner gesagt das erste Material) kann kreuzpolymerisiert werden, z. B. unter Verwendung von UV-Bestrahlung in Schritt 34a-2.
6.) Al₂O₃ mit einer Dicke von 10 nm (oder ein anderes Beispiel eines zweiten dielektrischen Materials) wird unter Verwendung von Atomlagenabscheidung (ALD, Atomic Layer Deposition) auf die Bereiche, die von dem Blockiermaterial unbedeckt sind, aufgebracht, um die dielektrische Schicht zu bilden (hier kann das zweite dielektrische Material auch eine andere Dicke aufweisen, z. B. zwischen 7 und 13 nm).
7.) Das Blockiermaterial kann in einem nachfolgenden Schritt 23-2 abgewaschen werden, wobei die Bereiche, die nicht von der dielektrischen Schicht bedeckt werden sollen, freigelegt werden.
8.) Eine 300 nm dicke Schicht aus Cu (oder einem anderen Metallmaterial) kann in Schritt 24 über die gesamte Oberfläche gesputtert bzw. zerstäubt werden und auf fotolithografische Weise strukturiert werden, um den Bereich zum Erhalten einer Oberseitenelektrode sowie der Kontaktpads zu bilden, um eine elektrische Schnittstelle für externe Bauelemente bereitzustellen (bei Beispielen kann die Schicht des anderen Metallmaterials eine Dicke von 230 ... 370 nm aufweisen). Bei Beispielen kann der zumindest eine der Prozessschritte oben beispielsweise zumindest einen der folgenden Schritte umfassen:
1. a. Laminieren eines fotoempfindlichen Lackfilms auf die Rolle
2. b. Belichten des Fotolacks mit UV-Licht durch eine Fotomaske
3. c. Entwickeln des Fotolacks, um Strukturen zu bilden
4. d. Abätzen der Cu-Schicht
5. e. Entfernen des verbleibenden belichteten Fotolacks

Die Schritte 1.)-7.) können wiederholt werden, um mehr Schichten des MIM-Kondensators zu erzeugen.
Ein weiteres Beispiel 3 zum Herstellen einer NFC-Antenne (NFC = Near Field Communication) wird beschrieben. Dieses Beispiel kann auch durch das Verfahren 60c aus 8c dargestellt werden. Ein Implementierungsbeispiel kann wie folgt aussehen:

1.) Beim Start der Iteration 60-1 wird in Schritt 11-1 eine 100 nm dicke Blockierölschicht (oder allgemeiner gesagt das erste Material) unter Verwendung von EHD gedruckt, um die Bodenschicht einer leitfähigen Spulenstruktur zu erzeugen (die erste Blockierschicht kann eine andere Dicke aufweisen, z. B. zwischen 70 und 130 nm). Die Gesamtantennengröße soll 40 mm × 40 mm betragen (oder z. B. eine andere Fläche zwischen 30 mm × 30 mm und 50 mm × 50 mm). Es kann 5 Schleifen geben (eine andere Anzahl ist möglich) mit einer Bahnbreite von 400 µm und einem Zwischenraum von 400 µm (ein anderer Zwischenraum ist möglich, z. B. zwischen 320 und 480 µm).
2.) In Schritt 32-1 kann Al mit einer Dicke von 40 nm (ein anderes Material außer Aluminium ist möglich, z. B. ein anderes Metall, das auch eine andere Dicke aufweisen kann, z. B. zwischen 32 und 48 nm) auf die Bereiche, die von dem Blockieröl (oder allgemeiner gesagt dem ersten Material) nicht bedeckt sind, aufgedampft werden, um eine Bodenschicht einer leitfähigen Spulenstruktur zu bilden.
3.) Blockieröl (oder allgemeiner gesagt das erste Blockiermaterial) verdampft in situ während des Prozessschritts 2.) (Schritt 32-1)
4.) Die zweite Iteration 60-2 beginnt bei Schritt 11-2, wo eine 100 nm dicke Schicht aus Blockierpolymer (oder ein anderes Beispiel eines ersten Materials) unter Verwendung von EHD gedruckt wird, um den Bereich für die Passivierungsschicht zu erzeugen (die Schicht kann auch eine andere Dicke aufweisen, z. B. zwischen 70 und 130 nm). Die Passivierungsschicht bedeckt den gesamten Bereich der leitfähigen Bahnen und den Bereich dazwischen, außer den Kontaktpads für den NFC-Chip und dem Kontaktpad für die Schleife, um die Spulenstruktur zu schließen.
5.) Das Blockierpolymer kann in Schritt 43a-2 unter Verwendung von UV-Bestrahlung kreuzpolymerisiert werden.
6.) Al₂O₃ mit einer Dicke von 10 nm (oder ein anderes Beispiel eines zweiten Materials, z. B. ein dielektrisches Material), z. B. unter Verwendung von ALD, auf die Bereiche aufgebracht, die von dem Blockierpolymer unbedeckt sind, um die dielektrische Schicht zu bilden.
7.) Das Blockierpolymer (oder ein anderes Beispiel eines zweiten Materials) wird in einem nachfolgenden Schritt 23-2 abgewaschen, wobei die Bereiche freigelegt werden, die nicht von der dielektrischen Schicht bedeckt werden sollen.
8.) Eine 300 nm dicke Schicht aus Cu (oder ein anderes Beispiel eines Metallmaterials, welches eine Dicke zwischen 230 und 370 nm aufweisen kann) kann über das gesamte Substrat gesputtert (oder auf andere Weise aufgebracht) und fotolithografisch strukturiert werden, um die leitende Schleife mit einer Bahnbreite von 2 mm (oder allgemeiner gesagt 1,5 ... 2,5 mm) zu bilden. Die genauen Prozessschritte können beispielsweise zumindest einen der folgenden umfassen:
1. a. Laminieren eines fotoempfindlichen Lackfilms auf die Rolle
2. b. Belichten des Fotolacks mit UV-Licht durch eine Fotomaske
3. c. Entwickeln des Fotolacks, um Strukturen zu bilden
4. d. Abätzen der Cu-Schicht
5. e. Entfernen des verbleibenden belichteten Fotolacks
9.) Ein anisotropes leitfähiges Haftmittel (ACA, Anisotropic Conductive Adhesive) kann auf die Kontaktpads für den NFC-Chip aufgebracht werden.
10.) Ein Silizium-Halbleiterchip (NFC-Chip) kann mithilfe von Pick-und-Place auf die Kontaktpads platziert werden. Unter Verwendung von Druck und Temperatur kann der Halbleiterchip auf leitfähige Weise an die Spulenbahnen angebracht werden, wobei ein fertiges Bauelement gebildet wird.

Schritte 1.) - 3.) können mehrere Male wiederholt werden, um eine stärker leitfähige Metallschicht zu erzeugen und damit den Q-Faktor der Spule zu verbessern.
Ein Beispiel 4 eines Verfahrens zum Herstellen eines TFT-Arrays (TFT = Thin Film Transistor) wird hier besprochen. Das halbleitende Material in einem TFT kann ein Metalloxid, Silizium und/oder ein organisches Material sein.
Das Verfahren kann beispielsweise auf Folgendem basieren:

einem anfänglichen Schritt (z. B. 9 oder 911-1) eines Aufbringens eines ersten Metallmaterials gemäß einer Struktur zum Herstellen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode;
wobei das Verfahren 10 gemäß Folgendem erneut iterativ wiederholt wird:
- einer ersten Iteration, in der der Kanalbereich der TFT-Struktur hergestellt wird, wobei das zweite Material hier ein Halbleitermaterial ist (z. B. ein dotierter Halbleiter wie etwa ZnO);
- einer zweiten Iteration, in der das Gate-Dielektrikum hergestellt wird, wobei das zweite Material hier ein dielektrisches Material ist (z. B. Al₂O₃),
einem Schritt eines Aufbringens (z. B. durch Sputtern) eines Metallmaterials auf das Gate-Dielektrikum zum Herstellen der Gate-Elektrode.

Ein Verfahren zum Herstellen eines TFT kann daher wie folgt ablaufen:

1.) In dem anfänglichen Schritt 9 kann eine 100 nm dicke Schicht aus Cu (oder einem anderen Beispiel eines Metallmaterials, das eine andere Dicke aufweisen kann, z. B. zwischen 240 und 360 nm) über das Substrat (z. B. das gesamte Substrat) gesputtert werden und/oder kann auf fotolithografische Weise strukturiert werden, um die Source-Elektroden und Drain-Elektroden für die Top-Gate-Dünnfilmtransistor-Architektur sowie Ausrichtungsmarkierungen für das Aufbringen nachfolgenderfolgender Schichten zu bilden. Die Prozessschritte können zumindest einen der folgenden umfassen:
1. a. Laminieren eines fotoempfindlichen Lackfilms auf die Rolle
2. b. Belichten des Fotolacks mit UV-Licht durch eine Fotomaske
3. c. Entwickeln des Fotolacks, um Strukturen zu bilden
4. d. Abätzen der Cu-Schicht
5. e. Entfernen des verbleibenden belichteten Fotolacks
2.) Eine 100 nm dicke Schicht aus Blockierpolymer (oder allgemeiner gesagt eine erste Schicht eines ersten Blockiermaterials) kann unter Verwendung von EHD gedruckt werden, um TFT-Kanalbereiche für eine Aufbringung von Halbleitermaterial zu definieren.
3.) Das Blockiermaterial (oder die erste Schicht) kann unter Verwendung von UV-Strahlung kreuzpolymerisiert werden.
4.) Anorganisches halbleitendes ZnO-Material mit einer Dicke von 10 nm (oder ein anderes Halbleitermaterial, was ein Halbleiter sein kann; die Dicke kann anders sein, z. B. zwischen 6 und 14 nm) kann beispielsweise unter Verwendung von ALD auf Bereiche aufgebracht werden, die von dem Blockierpolymer unbedeckt sind, um den TFT-Kanal zu bilden, oder alternativ dazu:
5.) Organisches halbleitendes Pentacen-Material mit einer Dicke 10 nm (oder ein anderes Beispiel eines Materials, dessen Dicke anders sein kann, z. B. zwischen 6 und 14 nm) kann auf die Bereiche, die von dem Blockiermaterial unbedeckt sind, aufgedampft werden, um den TFT-Kanal zu bilden.
6.) Blockiermaterial kann in einem nachfolgenden Schritt abgewaschen werden, wobei die Bereiche freigelegt werden, die nicht von der Halbleiterschicht bedeckt werden sollen.
7.) Eine 100 nm dicke Schicht aus Blockiermaterial (oder einem anderen Beispiel, dessen Dicke anders sein kann, z. B. zwischen 60 und 140 nm) kann unter Verwendung von EHD gedruckt werden, um Kontaktpads zum Kontaktieren einzelner TFT-Transistor-Zellen zu definieren.
8.) Das Blockiermaterial kann unter Verwendung von UV-Strahlung kreuzpolymerisiert werden.
9.) Ein dielektrisches Al₂O₃-Material mit einer Dicke von 10 nm (oder ein anderes Beispiel eines dielektrischen Materials, dessen Dicke anders sein kann, z. B. zwischen 6 und 14 nm) kann beispielsweise unter Verwendung von ALD aufgebracht werden, um die Gate-Dielektrikum-Strukturen der Top-Gate-TFT-Architektur zu bilden.
10.) Blockierpolymer (oder ein anderes Beispiel eines ersten Blockiermaterials) kann in einem nachfolgenden Schritt abgewaschen werden, um die Bereiche freizulegen, die als die Kontaktpads zum Kontaktieren der einzelnen TFT-Transistor-Zellen agieren sollen.
11.) Eine 100 nm dicke Schicht (oder eine andere Dicke, z. B. zwischen 60 und 140 nm) aus Cu (oder einem anderen Material, etwa einem Metallmaterial) kann über das gesamte Substrat aufgebracht (z. B. gesputtert) werden und auf fotolithografische Weise strukturiert werden, um die TFT-Gate-Strukturen zu bilden. Die Prozessschritte umfassen zumindest einen der folgenden:
1. a. Laminieren eines fotoempfindlichen Lackfilms auf die Rolle
2. b. Belichten des Fotolacks mit UV-Licht durch eine Fotomaske
3. c. Entwickeln des Fotolacks, um Strukturen zu bilden
4. d. Abätzen der Cu-Schicht
5. e. Entfernen des verbleibenden belichteten Fotolacks

In den obigen Beispielen wird oft darauf verwiesen, dass die erste Blockierschicht durch eine einzelne Schicht eines einzelnen Materials ausgebildet wird. Jedoch kann die erste Schicht eine Mehrzahl von Teilschichten umfassen. Die Teilschichten können auch mit unterschiedlichen Strukturen strukturiert werden, um eine Mehrfachdickenstruktur für die erste Schicht zu erzeugen, wobei unterschiedliche Bereiche des Substrats durch eine unterschiedliche Dicke der ersten Schicht bedeckt werden.
Ferner können die unterschiedlichen Teilschichten der ersten Blockierschicht mit unterschiedlichen Materialien erhalten werden. Falls die unterschiedlichen Materialien unterschiedliche spezifische Dampfdrücke oder unterschiedliche Verdampfungsraten aufweisen und der erste und der zweite Schritt 11 und 12 durch Verdampfung ausgeführt werden (wie in dem Verfahrensschritt 32 des Verfahrens 30 aus 3), dann ist es möglich, ein Verfahren 30b (gezeigt in 14) einzusetzen, das es zulässt, unterschiedliche Dicken für die zweiten Schichten aus funktionellem Material zu erhalten. Dies liegt daran, dass die zweite Schicht aus zweitem Material, die in dem zweiten Schritt 32 verdampft wird, in den Abschnitten des Substrats, in denen das Blockiermaterial für einen längeren Zeitraum fehlt, eine vergleichsweise größere Dicke annimmt. Das Verfahren 30b kann ein Beispiel des Verfahrens 30 sein (siehe oben). Das zweite funktionelle Material kann ein Metall sein.
Bei dem Beispiel des Verfahrens 30b aus 14 kann der erste Schritt 11 einen ersten Teilschritt 11a umfassen, bei dem eine erste Teilschicht eines ersten Blockiermaterials durch EHD-Drucken auf das flexible Substrat aufgebracht wird. Der erste Schritt 11 des Verfahrens 30b kann außerdem einen zweiten Teilschritt 11b umfassen, bei dem eine zweite Teilschicht aus zweitem Blockiermaterial durch EHD-Drucken auf das flexible Substrat aufgebracht wird, so dass sich die erste Schicht aus Blockiermaterial ergibt, gebildet aus der ersten und der zweiten Teilschicht des ersten und des zweiten Blockiermaterials. Das zweite Blockiermaterial der ersten Schicht kann einen spezifischen Dampfdruck aufweisen, der sich von dem spezifischen Dampfdruck des ersten Blockiermaterials der ersten Schicht unterscheidet (z. B. höher ist). Zusätzlich oder alternativ dazu kann das zweite Blockiermaterial derart sein, dass es langsamer als das zweite Blockiermaterial verdampft. Bei einigen Beispielen kann der Schritt 11b vor dem Schritt 11a ausgeführt werden. Bei Beispielen kann die erste Teilschicht des ersten Blockiermaterials derart gebildet sein, dass diese Abschnitte des Substrats bedeckt, die sich von den Abschnitten des Substrats unterscheiden, die von dem zweiten Blockiermaterial der ersten Schicht bedeckt werden.
Der zweite Schritt 12 (oder 32) des Verfahrens 30b kann einen ersten Teilschritt 32a umfassen, bei dem die zweite Schicht des zweiten funktionellen Materials (oder ein Vorläufer davon) mittels einer Beschichtung oder einer homogenen Aufbringung auf das Substrat aufgedampft wird. Währenddessen wird das erste Blockiermaterial (mit einem niedrigeren spezifischen Dampfdruck oder einer höheren Verdampfungsrate) zuerst durch Verdampfung entfernt, während das zweite Blockiermaterial (mit einem höheren spezifischen Dampfdruck oder einer niedrigeren Verdampfungsrate) noch nicht entfernt wird.
Der zweite Schritt 12 (oder 32) des Verfahrens 30b kann einen zweiten Teilschritt 32b umfassen, bei dem die zweite Schicht des zweiten funktionellen Materials (oder ein Vorläufer davon) fortlaufend auf das Substrat aufgedampft wird. Währenddessen wird auch das verbleibende zweite Blockiermaterial durch Verdampfung entfernt.
Der zweite Schritt 12 (oder 32) des Verfahrens 30b kann einen optionalen dritten Teilschritt 32b umfassen, bei dem dann, nachdem das erste und das zweite Blockiermaterial der ersten Schicht vollständig verdampft worden sind, die zweite Schicht des zweiten funktionellen Materials weiterhin auf das Substrat aufgedampft wird.
Ein Beispiel 5 des Verfahrens 30b kann es ermöglichen, eine Beugungsgitterstruktur herzustellen, z. B. für optische Zwecke. Das Verfahren kann zumindest einen der folgenden Schritte aufweisen:

1.) Einen ersten Teilschritt 11a des ersten Schritts 11, bei dem 100 nm an Blockieröl 1 (oder einem anderen Beispiel eines ersten Blockiermaterials) mit einem spezifischen Dampfdruck unter Verwendung von EHD gedruckt werden, um eine erste Zeile der zukünftigen Beugungsgitterstruktur zu erzeugen, wobei 33 % der Fläche des Substrats bedeckt werden (die Dicke des ersten Blockiermaterials kann auch anders sein, z. B. zwischen 60 nm und 140 nm).
2.) Einen zweiten Teilschritt 11b des ersten Schritts 11, bei dem 100 nm an Blockieröl 2 (oder einem anderen Beispiel des zweiten Blockiermaterials) mit einem spezifischen Dampfdruck, der höher ist als der des ersten Blockiermaterials, unter Verwendung von EHD gedruckt werden, um eine zweite Zeile der zukünftigen Beugungsgitterstruktur zu erzeugen, wobei die verbleibenden 33% der Fläche bedeckt werden.
3.) Die verbleibende Fläche des Substrats 602 verbleibt von dem Blockieröl unbedeckt.
4.) In den Teilschritten 32a, 32b und 32c wird eine zweite Schicht aus zweitem funktionellem Material (z. B. Al₂O₃ oder ein anderes funktionelles Material oder ein Vorläufer davon) auf das flexible Substrat aufgedampft.
5.) Das erste und das zweite Blockiermaterial der ersten Schicht verdampfen in situ während des Prozessschritts 3.). Das erste und das zweite Blockiermaterial können bei einigen Beispielen vollständig verdampfen, bevor die Aufbringung des zweiten funktionellen Materials (z. B. Al₂O₃) abgeschlossen ist. Aufgrund der Unterschiede der Verdampfungsrate verdampft das erste Blockiermaterial (z. B. Blockieröl 1) zuerst und das zweite Blockiermaterial (Blockieröl 2) verdampft danach.

Der Unterschied der Verdampfungsraten hat unterschiedliche Zeiten zur Folge, in denen die freiliegenden Substrate dem verdampften zweiten funktionellen Material (z. B. Al₂O₃) ausgesetzt sind. Das hat drei unterschiedliche Dicken des zweiten funktionellen Materials zur Folge:

a. Eine dickste Schicht von 50 nm wird in Bereichen aufgebracht, in denen kein Blockieröl vorhanden war.
b. Eine mittlere Dicke von 30 nm wird in Bereichen gebildet, die zuvor von dem ersten Blockiermaterial bedeckt waren (z. B. Blockieröl 1).
c. Die dünnste Dicke von 10 nm wird in Bereichen gebildet, die zuvor von dem zweiten Blockiermaterial (Blockieröl 2) bedeckt waren.

Es ist möglich, mehr als zwei unterschiedliche Blockiermaterialien mit unterschiedlichen Dampfdrücken oder Verdampfungsraten zu verwenden, so dass das funktionelle Material mehr als drei unterschiedliche Dicken einnehmen wird.
Allgemein kann der erste Schritt 11 einen ersten Teilschritt 11a, bei dem ein erstes Blockiermaterial gemäß einer ersten Teilschichtstruktur auf das flexible Substrat aufgebracht wird, und einen zweiten Teilschritt 11b umfassen, bei dem ein zweites Blockiermaterial gemäß einer zweiten Teilschichtstruktur auf das flexible Substrat aufgebracht wird. Das erste Blockiermaterial und das zweite Blockiermaterial können unterschiedliche spezifische Dampfdrücke oder unterschiedliche Verdampfungsraten aufweisen. Der zweite Schritt (32a-32c) kann durch eine gleichzeitige Aufdampfung des zweiten funktionellen Materials, oder des Vorläufers davon, auf das Substrat und eine Verdampfung des ersten Blockiermaterials und des zweiten Blockiermaterials weg von dem Substrat ausgeführt werden. Zwischen dem ersten Blockiermaterial und dem zweiten Blockiermaterial verdampft das Blockiermaterial mit einem niedrigeren spezifischen Dampfdruck bzw. einer schnelleren Verdampfungsrate (z. B. bei 32a), vor dem Blockiermaterial mit dem höheren spezifischen Dampfdruck bzw. der niedrigeren Verdampfungsrate. Die resultierende Dicke der zweiten Schicht des zweiten funktionellen Materials, oder des Vorläufers davon, wird demgemäß entlang unterschiedlichen Abschnitten des Substrats variiert.
Dasselbe kann gelten, indem Sublimationen anstelle von Verdampfungen verwendet werden.
Mit den vorliegenden Techniken sind diese Prozesse unter dem Gesichtspunkt des Stromverbrauchs schneller und energieeffizienter als andere Prozesse, zum Beispiel Laserablationsprozesse.
Diskussion
Die Herstellung hochauflösender passiver und/oder aktiver elektronischer Dünnfilmkomponenten wie zum Beispiel, jedoch nicht beschränkt auf, Leiterbahnen, Widerstände, Kondensatoren, Induktionsspulen, Dioden, Transistoren (zum Beispiel Feldeffekttransistoren), Antennenstrukturen usw. auf großflächigen flexiblen Substraten in einem hochpräzisen, kostengünstigen, mehrstufigen Rolle/Rolle-Prozess mit hohem Durchsatz.
Der hierin besprochene Prozess kann bei einigen Beispielen mehrere Schritte des Druckens von Blockierstrukturen, erhalten durch EHD in Schritt 11, und einen Beschichtungsschritt 12 sowie nachfolgende Schritte 20 oder 30 zur Entfernung von Blockiermaterial beinhalten. Diese Schritte können vor oder nach und in Kombination mit verschiedenen zusätzlichen additiven und subtraktiven Herstellungstechniken, insbesondere Rolle/Rolle-Techniken, durchgeführt werden, zum Beispiel, aber nicht beschränkt auf: Siebdruck, Tintenstrahldruck, Tiefdruck, Flexodruck, elektrohydrodynamischer Druck, Laserbohren, Laserablation, Laserschneiden, optische Lithografie (einschließlich Ätzschritten), Nanoprägelithografie, Heißprägen, Laminierung, Atomlagenabscheidung, chemische Gasphasenabscheidung, physikalische Gasphasenabscheidung, Sputtern, usw.
Unsere Lösung beinhaltet bei einigen Beispielen die Erzeugung von mehrschichtigen Stapeln strukturierter Materialien mit hochauflösenden Strukturen (Zeilen/Raummerkmale von 1 µm und weniger), wobei die EHD-Technik in aufeinanderfolgenden Schritten unter Verwendung von unterschiedlichen leitenden, halbleitenden und dielektrischen Materialien mit unterschiedlichen zusätzlichen additiven und subtraktiven Rolle/Rolle-Fertigungstechniken kombiniert wird, wie zum Beispiel, jedoch nicht beschränkt auf: Siebdruck, Tintenstrahldruck, Tiefdruck, Flexodruck, elektrohydrodynamischer Druck, Laserbohren, Laserablation, Laserschneiden, optische Lithografie (einschließlich Ätzschritten), Nanoprägelithografie, Heißprägen, Laminierung, Atomlagenabscheidung, chemische Gasphasenabscheidung, physikalische Gasphasenabscheidung, Sputtern, usw. (Cheng IC., Wagner S. (2009) Overview of Flexible Electronics Technology. In: Wong W. S., Salleo A. (eds) Flexible Electronics. Electronic Materials: Science & Technology, vol 11. Springer, Boston, MA). Diese zusätzlichen Prozesse (z. B. der/die zweite(n) Schritt(e) 12, 32 oder der dritte Schritt 53, usw.) können entweder EHD-Schritten folgen (z. B. zumindest eine Instanzierung des ersten Schritts 11) oder in dem vollständigen Prozessablauf zwischen den ersten Schritten 11 erscheinen.
Die Schichtdicken der aufeinanderfolgenden Schritte 11 und 12 sind durch die Aufbringungsdicke jedes einzelnen Aufbringungsprozesses beschränkt. Diese können jedoch mit Systemmodifikationen auf bis zu einige Hundert nm erhöht werden. Um die Schichtdicken zu erhöhen, ist es möglich, dass die Bewegungsgeschwindigkeit einer Rolle in dem System verringert werden muss. Dies könnte wiederum eine Anpassung des Öls, d. h. die Wahl eines anderen Öls, in dem EHD-Prozess erfordern, um ein vorzeitiges Verdampfen von Öl und eine Materialaufbringung in den unerwünschten Bereichen zu verhindern. Die Aufbringungsdicken anderer Techniken sind bekannt und liegen je nach Technik im Bereich von 1 nm bis 100 µm.
Die laterale Auflösung hergestellter Strukturen wird meist durch die Auflösungseigenschaften des jeweiligen individuellen Prozesses beschränkt. Im Falle des Flexodrucks beträgt eine typische laterale Auflösung ungefähr 20 - 100 µm. Diese kann jedoch unter Verwendung erweiterter Aufbringungstechniken wie etwa EHD verbessert werden. Die laterale Auflösung von EHD ist bekannt und liegt im Bereich von 1 µm und darunter, in Abhängigkeit von Tinteneigenschaften, Wellenform, Substratvorbehandlung und Tinte-Substrat-Interaktionen.
Für die korrekte Realisierung von Mehrschichtstapeln aus hochauflösenden funktionellen Dünnfilmstrukturen unter Verwendung von EHD ist es möglich, eine gute Zwischenschichtregistrierung (die Präzision einer Aufbringung der nächsten Schicht in Bezug auf die vorherige) im Größenbereich von zumindest 0,5 µm für eine Zeilen/Raum-Auflösung von 1 µm sicherzustellen.
In einem nachfolgenden Schritt ist es außerdem möglich, die Schritte durch Pick-and-Place-Schritte und Schnittstellen/Verbindung-Schritte (Löten, Drahtbonden, Leitkleben) standardmäßiger diskreter passiver und aktiver Komponenten (z. B. oberflächenmontierte Elemente oder SMD-Komponenten) zu ergänzen, um eine hybride Schaltung zu erzeugen, d. h. standardmäßige Silizium/SMD-komponenten und flexible Folien.
Vorrichtung
In oben und unten genannten Beispielen kann EHD an einer EHD-Druckeinheit mit einem Druckkopf erzeugt werden, der zumindest eine Düse (z. B. ein Array von Düsen) aufweist, aus der ein Tropfen des ersten Materials extrahiert wird und durch eine Coulombsche (elektrostatische) Kraft zu einem Substrat geführt wird. Bei Beispielen kann der Druckkopf einer ersten Elektrode (Extrahierungselektrode) zugeordnet sein, die den Tropfen des ersten Materials erzeugt, und das Substrat kann einer zweiten Elektrode (Beschleunigungselektrode) zugeordnet sein, die hinter dem flexiblen Substrat platziert ist, welche den Tropfen zu dem Substrat hin beschleunigt. Durch geeignetes Steuern des ersten Magneten und des zweiten Magneten ist es möglich, die Struktur für die erste Schicht aus erstem Material zu erzeugen.
13 zeigt eine Vorrichtung 800 gemäß einem Beispiel. Hier wird das flexible Substrat 602 Rolle/Rolle-mäßig bewegt durch eine Bewegungseinheit (z. B. einen Motor), die das Substrat (z. B. in der Fig. von links nach rechts) durch Rotieren einer ersten Rolleneinheit 801 (Aufrolleinheit) und einer zweiten Rolleneinheit 802 (Abrolleinheit) bewegt. Eine erste Station 811 (einschließlich einer Druckeinheit, die den ersten Schritt 11 oder einen seiner Ausführungsbeispiele ausführt) kann in Verarbeitungsrichtung vorgelagert zu einer zweiten Station 812 (z. B. eine Beschichtungseinheit, die den zweiten Schritt 12 oder eines seiner Ausführungsbeispiele ausführt) platziert sein. Selbstverständlich können dann, wenn zusätzliche Verfahrensschritte (oder zusätzliche Iterationen) notwendig sind, zusätzliche Stationen in der Vorrichtung 800 verteilt werden. In der Vorrichtung 800 sind die erste Station 811 und die zweite Station 812 zwischen der ersten Rolleneinheit 801 und der zweiten Rolleneinheit 802 angeordnet. Dies kann für unterschiedliche Stationen gelten, die dazu verwendet werden können, Schritte oder Iterationen von oben und unten besprochenen Verfahren auszuführen, so dass mehrere Stationen zwischen einer einzelnen ersten Rolleneinheit 801 (Aufrolleinheit) und einer einzelnen zweiten Rolleneinheit 802 (Abrolleinheit) gemeinsam vorhanden sind.
Bei einigen Beispielen befinden sich die Station zum Ausführen des ersten Schritts 11 und die Station zum Ausführen des zweiten Schritts 12 nicht in derselben Rolle/Rolle-Vorrichtung, sondern sind in unterschiedlichen Vorrichtungen platziert.
Die EHD-Druckeinheit kann derart sein, dass eine hohe Spannung (in der Größenordnung von kV, z. B. zumindest ein kV) zwischen der ersten Elektrode (an dem Druckkopf) und der zweiten Elektrode (hinter dem Substrat 602) definiert wird. Der Abstand zwischen dem Druckkopf und dem Substrat kann weniger als 10 mm betragen, z. B. in dem Bereich von 0,5 bis 1,5 mm liegen.
Eine Vakuumspannvorrichtung 821 (oder allgemeiner gesagt ein Aspirator) kann hinter dem Substrat 602 platziert werden, d. h. in Übereinstimmung mit der Rückseitenoberfläche 602a. Die Vakuumspannvorrichtung 821 kann eine Vakuumaufspannung durchführen. Beispielsweise kann die Vakuumspannvorrichtung 821 die Rückseitenoberfläche 603a des Substrats 602 ansaugen, um das Substrat 602 nach der Positionierung desselben zu fixieren. Es ist zu beachten, dass die Verwendung der Vakuumspannvorrichtung 821 aus dem ersten Schritt 11 keinen Schritt macht, der in einem Vakuum ausgeführt wird, da die Atmosphäre, in der EHD ausgeführt wird, nicht bei dem Vakuumdruck liegt. Bei einigen Beispielen kann die zweite Station 812 unter dem Vakuumdruck stehen (z. B. bei einigen Techniken auf der Basis von Verdampfung, Sputtering, Plasmaprozessen, usw.).
Ungeachtet dessen sind die oben beschriebenen Verfahren nicht notwendigerweise gerätespezifisch und können auch von unterschiedlichen Vorrichtungen an unterschiedlichen Orten ausgeführt werden.
Speichereinheit
Jedes der oben genannten Verfahren kann durch eine nichtflüchtige Speichereinheit gesteuert werden, die Befehle speichert, die dann, wenn dieselben von einem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, die Steuerung auszuführen.
Auch die Vorrichtung 800 kann durch eine nichtflüchtige Speichereinheit gesteuert werden (und kann den Prozessor aufweisen oder durch denselben gesteuert werden).
Beispiele
Hier folgen Beispiele (die oben in allgemeiner Form besprochen werden).
Beispiel 1 - MIM-Kondensator (MIM = Metall-Isolator-Metall) (Figur 1)
Ein Beispiel kann wie folgt ablaufen:

1.) Eine 100 nm dicke Blockierölschicht wird unter Verwendung von EHD, um eine negative Struktur für eine Bodenelektrode (400 µm × 400 µm) sowie die Kontaktpads zu erzeugen
2.) AI mit einer Dicke von 40 nm wird auf die Bereiche, die von dem Öl unbedeckt sind, aufgedampft, um eine Bodenelektrodenstruktur zu bilden
3.) Blockieröl verdampft während des Prozessschritts 2.)
4.) Eine neue 100 nm dicke Ölschicht wird unter Verwendung von EHD gedruckt, um den Bereich zur Passivierung zu erzeugen
5.) Al₂O₃ mit einer Dicke von 40 nm wird auf die Bereiche, die von dem Öl unbedeckt sind, aufgedampft, um die dielektrische Schicht
6.) Blockieröl verdampft in situ während des Prozessschritts 5.)
7.) Eine 5 µm dicke Schicht aus Silberpaste (Ag-Paste) von wird unter Verwendung eines Siebdruckprozesses gedruckt, um den Bereich für die Oberseitenelektrode sowie die Kontaktpads mit einer eher hohen Leitfähigkeit zu bilden, um eine elektrische Schnittstelle für externe Bauelemente herzustellen. Um sie elektrisch leitfähig zu machen, muss die Schicht bei 120 °C für 30 Minuten ausgehärtet werden

Schritte 1.) - 6.) können wiederholt werden, um mehr Schichten des MIM-Kondensators zu erzeugen.
Beispiel 2 - MIM-Kondensator (MIM = Metall-Isolator-Metall)
Beispiel 2 kann wie folgt ablaufen:

1.) Eine Blockierölschicht mit einer Dicke von 100 nm wird unter Verwendung von EHD gedruckt, um eine negative Struktur für eine Bodenelektrode (400 µm × 400 µm) sowie Kontaktpads zu erzeugen
2.) AI mit einer Dicke von 40 nm wird auf die Bereiche aufgedampft, die von dem Blockieröl unbedeckt sind, um die Bodenelektrodenstruktur zu bilden
3.) Blockieröl verdampft in situ während des Prozessschrittes 2.)
4.) Eine Schicht aus Blockierpolymer mit einer Dicke von 100 nm wird unter Verwendung von EHD gedruckt, um den Bereich zur Passivierung zu erzeugen
5.) Das Blockierpolymer wird unter Verwendung von UV-Bestrahlung kreuzpolymerisiert
6.) Al₂O₃ mit einer Dicke von 10 nm wird auf die Bereiche aufgebracht, die von dem Blockiermaterial unbedeckt sind, um die dielektrische Schicht zu bilden
7.) Blockiermaterial wird in einem nachfolgenden Schritt abgewaschen, wobei die Bereiche, die nicht von der dielektrischen Schicht bedeckt werden sollen, freigelegt werden
8.) Eine 300 nm dicke Schicht aus Cu wird über die gesamte Oberfläche gesputtert und auf fotolithografische Weise strukturiert, um den Bereich zum Erhalten einer Oberseitenelektrode sowie der Kontaktpads zu bilden, um eine elektrische Schnittstelle für externe Bauelemente bereitzustellen. Die genauen Prozessschritte umfassen Folgendes:
1. a. Laminieren eines fotoempfindlichen Lackfilms auf die Rolle
2. b. Belichten des Fotolacks mit UV-Licht durch eine Fotomaske
3. c. Entwickeln des Fotolacks, um Strukturen zu bilden
4. d. Abätzen der Cu-Schicht
5. e. Entfernen des verbleibenden belichteten Fotolacks

Schritte 1.) - 7.) können wiederholt werden, um mehr Schichten des MIM-Kondensators zu erzeugen.
Beispiel 3 - NFC-Antenne (NFC = Near Field Communication)
Ein Beispiel unserer Implementierung kann wie folgt aussehen:

1.) Eine 100 nm dicke Blockierölschicht wird unter Verwendung von EHD gedruckt, um die Bodenschicht einer leitfähigen Spulenstruktur zu erzeugen. Die Gesamtantennengröße beträgt 40 mm × 40 mm betragen. Es gibt 5 Schleifen mit einer Bahnbreite von 400 µm und einem Zwischenraum von 400 µm
2.) AI mit einer Dicke von 40 nm wird auf die Bereiche aufgedampft, die von dem Blockieröl nicht bedeckt sind, um die Bodenschicht einer leitfähigen Spulenstruktur zu bilden
3.) Blockieröl verdampft in situ während des Prozessschritts 2.)
4.) Eine 100 nm dicke Schicht aus Blockierpolymer wird unter Verwendung von EHD gedruckt wird, um den Bereich für die Passivierungsschicht zu erzeugen. Die Passivierung sollte den gesamten Bereich der leitfähigen Bahnen und den Bereich dazwischen bedecken, außer den Kontaktpads für den NFC-Chip und dem Kontaktpad für die Schleife, um die Spulenstruktur zu schließen.
5.) Das Blockierpolymer wird unter Verwendung von UV-Bestrahlung kreuzpolymerisiert
6.) Al₂O₃ mit einer Dicke von 10 nm wird unter Verwendung von ALD auf die Bereiche aufgebracht, die von dem Blockierpolymer unbedeckt sind, um die dielektrische Schicht zu bilden
7.) Blockierpolymer wird in einem nachfolgenden Schritt abgewaschen, wobei die Bereiche freigelegt werden, die nicht von der dielektrischen Schicht bedeckt werden sollen.
8.) Eine 300 nm dicke Schicht aus Cu wird über das gesamte Substrat gesputtert und fotolithografisch strukturiert werden, um die leitende Schleife mit einer Bahnbreite von 2 mm zu bilden. Die genauen Prozessschritte umfassen Folgendes:
1. a. Laminieren eines fotoempfindlichen Lackfilms auf die Rolle
2. b. Belichten des Fotolacks mit UV-Licht durch eine Fotomaske
3. c. Entwickeln des Fotolacks, um Strukturen zu bilden
4. d. Abätzen der Cu-Schicht
5. e. Entfernen des verbleibenden belichteten Fotolacks
9.) Ein anisotropes leitfähiges Haftmittel (ACA, Anisotropic Conductive Adhesive) wird auf die Kontaktpads für den NFC-Chip aufgebracht
10.) Ein Silizium-Halbleiterchip (NFC-Chip) wird mithilfe von Pick-und-Place auf die Kontaktpads platziert. Unter Verwendung von Druck und Temperatur wird der Halbleiterchip auf leitfähige Weise an die Spulenbahnen angebracht, wobei ein fertiges Bauelement gebildet wird.

Schritte 1.) - 3.) können mehrere Male wiederholt werden, um eine stärker leitfähige Metallschicht zu erzeugen und damit den Q-Faktor der Spule zu verbessern.
Beispiel 4 - TFT-Array (TFT = Thin Film Transistor)
Beispiel 4 kann wie folgt ablaufen:

1.) Eine 100 nm dicke Schicht aus Cu wird über das gesamte Substrat gesputtert und auf fotolithografische Weise strukturiert, um die Source-Elektroden und Drain-Elektroden für die Top-Gate-Dünnfilmtransistor-Architektur sowie die Ausrichtungsmarkierungen für das Aufbringen nachfolgenderfolgender Schichten zu bilden. Die genauen Prozessschritte umfassen Folgendes:
1. a. Laminieren eines fotoempfindlichen Lackfilms auf die Rolle
2. b. Belichten des Fotolacks mit UV-Licht durch eine Fotomaske
3. c. Entwickeln des Fotolacks, um Strukturen zu bilden
4. d. Abätzen der Cu-Schicht
5. e. Entfernen des verbleibenden belichteten Fotolacks
2.) Eine 100 nm dicke Schicht aus Blockierpolymer wird unter Verwendung von EHD gedruckt, um die TFT-Kanalbereiche zur Aufbringung von Halbleitermaterial zu definieren.
3.) Das Blockiermaterial wird unter Verwendung von UV-Strahlung kreuzpolymerisiert
4.) Anorganisches halbleitendes ZnO-Material mit einer Dicke von 10 nm wird unter Verwendung von ALD auf die Bereiche aufgebracht, die von dem Blockierpolymer unbedeckt sind, um den TFT-Kanal zu bilden.

ALTERNATIV:

5.) Organisches halbleitendes Pentacen-Material mit einer Dicke 10 nm wird auf die Bereiche aufgedampft, die von dem Blockiermaterial unbedeckt sind, um den TFT-Kanal zu bilden.
6.) Blockiermaterial wird in einem nachfolgenden Schritt abgewaschen, wobei die Bereiche freigelegt werden, die nicht von der Halbleiterschicht bedeckt werden sollen.
7.) Eine 100 nm dicke Schicht aus Blockiermaterial wird unter Verwendung von EHD gedruckt, um die Kontaktpads zum Kontaktieren der einzelnen TFT-Transistor-Zellen zu definieren.
8.) Das Blockiermaterial wird unter Verwendung von UV-Strahlung kreuzpolymerisiert.
9.) Ein dielektrisches Al₂O₃-Material mit einer Dicke von 10 nm wird unter Verwendung von ALD aufgebracht werden, um die Gate-Dielektrikum-Strukturen der Top-Gate-TFT-Architektur zu bilden.
10.) Blockierpolymer wird in einem nachfolgenden Schritt abgewaschen, um die Bereiche freizulegen, die als die Kontaktpads zum Kontaktieren der einzelnen TFT-Transistor-Zellen agieren sollen.
11.) Eine 100 nm dicke Schicht aus Cu wird über das gesamte Substrat gesputtert und auf fotolithografische Weise strukturiert, um die TFT-Gate-Strukturen zu bilden. Die genauen Prozessschritte umfassen:
1. a. Laminieren eines fotoempfindlichen Lackfilms auf die Rolle
2. b. Belichten des Fotolacks mit UV-Licht durch eine Fotomaske
3. c. Entwickeln des Fotolacks, um Strukturen zu bilden
4. d. Abätzen der Cu-Schicht
5. e. Entfernen des verbleibenden belichteten Fotolacks

Beispiel 5 - Beugungsgitter
Beispiel 5 kann wie folgt ablaufen:

1.) 100 nm an Blockieröl 1 mit einem spezifischen Dampfdruck werden unter Verwendung von EHD gedruckt, um eine erste Zeile der zukünftigen Beugungsgitterstruktur zu erzeugen, wobei 33 % der Fläche des Substrats bedeckt werden
2.) 100 nm an Blockieröl 2 mit einem spezifischen Dampfdruck, der höher ist als der des Blockieröls 1, werden unter Verwendung von EHD gedruckt, um eine zweite Zeile der zukünftigen Beugungsgitterstruktur zu erzeugen, wobei die verbleibenden 33% der Fläche bedeckt werden
3.) Die verbleibende Fläche des Substrats verbleibt von dem Blockieröl unbedeckt.
4.) Al₂O₃ wird auf das flexible Substrat aufgedampft
5.) Blockieröl 1 und Blockieröl 2 verdampfen in situ während des Prozessschritts 3.). Beide Öle verdampfen vollständig, bevor die Aufbringung von Al₂O₃ abgeschlossen ist. Aufgrund der Unterschiede der Verdampfungsrate verdampft Blockieröl 1 zuerst und Blockieröl 2 verdampft danach.
6.) Der Unterschied der Verdampfungsraten hat unterschiedliche Zeiten zur Folge, in denen die freiliegenden Substrate dem verdampften Al₂O₃ ausgesetzt sind. Das hat drei unterschiedliche Dicken des Al₂O₃ zur Folge:
1. a. Eine dickste Schicht von 50 nm wird in Bereichen aufgebracht, in denen kein Blockieröl vorhanden war
2. b. Eine mittlere Dicke von 30 nm wird in Bereichen gebildet, die zuvor von Blockieröl 1 bedeckt waren
3. c. Die dünnste Dicke von 10 nm wird in Bereichen gebildet, die zuvor von Blockieröl 2 bedeckt waren

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2009/0068788 A1 [0004]
EP 3250382 B1 [0005]
EP 3050706 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Cheng IC., Wagner S. (2009) Overview of Flexible Electronics Technology. In: Wong W. S., Salleo A. (eds) Flexible Electronics. Electronic Materials: Science & Technology, vol 11. Springer, Boston, MA [0112]

Claims

Ein Verfahren (10, 20, 30, 30a, 30b, 40, 40a, 40b, 50, 60, 60b, 60c) zum Herstellen eines strukturierten Objekts (600) mit zumindest einer Schicht aus funktionellem Material (606) auf einem flexiblen Substrat, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen ersten Schritt (11, 11-1, 11-2), bei dem eine erste strukturierte Schicht eines ersten Materials (604) auf das flexible Substrat (602) aufgebracht wird, wobei der erste Schritt (11, 11-1, 11-2) durch elektrohydrodynamisches (EHD-) Drucken erhalten wird; und einen zweiten Schritt (12, 12-1, 12-2, 32, 32-1, 32-2, 32a), bei dem eine zweite Schicht eines zweiten Materials (606) auf das flexible Substrat (602) aufgebracht wird, wobei das zweite Material (606) ein funktionelles Material oder ein Vorläufer eines funktionellen Materials ist, wobei der zumindest eine zweite Schritt durch Beschichten oder homogenes Aufbringen auf das flexible Substrat (602) erhalten wird, wobei das bei dem ersten Schritt (11) aufgebrachte erste Material (604) als Blockiermaterial bei dem zweiten Schritt (11, 21) agiert, so dass das zweite Material (604) von dem ersten Material (606) blockiert wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner einen weiteren Schritt (43) eines Nachbearbeitens zumindest der zweiten Schicht durch Hitze, Infrarot-(IR)-Strahlung oder Ultraviolett-(UV)-Strahlung, photonisches Sintern und/oder Lasersintern aufweist, um das zweite Material (606) funktionell zu machen.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen weiteren Schritt (43a, 43a-2) eines Nachbearbeitens zumindest der ersten Schicht durch Hitze, Infrarot-(IR)-Strahlung oder Ultraviolett-(UV)-Strahlung, photonisches Sintern und/oder Lasersintern aufweist, um das erste Material (604) auszuhärten.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Schritt (12, 32), oder ein dem zweiten Schritt folgender weiterer Schritt (23), ein Bereitstellen eines Vakuums und/oder von Wärme umfasst, so dass das erste Material (604) durch Verdampfung oder Sublimation entfernt wird.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Schritt (12, 12-1, 12-2, 32) ein Verdampfen des zweiten Materials (606) hin zu dem flexiblen Substrat (602) umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der erste Schritt (11) einen ersten Teilschritt (11a), bei dem eine erste Teilschicht in einem ersten Blockiermaterial gemäß einer ersten Teilschichtstruktur auf das flexible Substrat (602) aufgebracht wird, und einen zweiten Teilschritt (11b) umfasst, bei dem eine zweite Teilschicht in einem zweiten Blockiermaterial gemäß einer zweiten Teilschichtstruktur auf das flexible Substrat (602) aufgebracht wird, wobei das erste Blockiermaterial und das zweite Blockiermaterial unterschiedliche spezifische Dampfdrücke oder unterschiedliche Verdampfungsraten aufweisen, wobei der zweite Schritt (32a-32c) ausgeführt wird durch gleichzeitige Verdampfung des zweiten funktionellen Materials, oder des Vorläufers davon, auf das Substrat (602) und Verdampfung des ersten Blockiermaterials und des zweiten Blockiermaterials weg von dem Substrat (602), so dass zwischen dem ersten Blockiermaterial und dem zweiten Blockiermaterial das Blockiermaterial mit niedrigerem spezifischen Dampfdruck, oder höherer Verdampfungsrate, vor dem Blockiermaterial mit höherem spezifischen Dampfdruck, oder niedrigerer Verdampfungsrate, verdampft (32a), um die resultierende Dicke der zweiten Schicht des zweiten funktionellen Materials, oder des Vorläufers davon, entlang von unterschiedlichen Abschnitten des Substrats zu variieren.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das strukturierte Objekt eine Beugungsgitterstruktur ist.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner nach dem zweiten Schritt (12) einen weiteren Schritt (23) eines Entfernens des ersten Materials (604) aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der weitere Schritt (23) des Entfernens des ersten Materials (604) ein Waschen oder Ätzen des ersten Materials (604) umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen dritten Schritt (53, 24) eines Aufbringens einer dritten Schicht eines dritten Materials (626) auf das flexible Substrat (602) und/oder auf das zweite Material (602) aufweist.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Schritt (11, 11-1, 11-2) in einer Nicht-Vakuum-Umgebung ausgeführt wird.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Material (602) ein organisches Öl, ein Mineralöl, ein Polymer, ein Wachs und/oder einen Lack umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Material ein Metall ist, wobei der zweite Schritt (12, 32) ausgeführt wird durch Metallverdampfung, wobei die Metallverdampfung durch Zuführen von Wärme zu dem Metall erhalten wird, und durch Zwingen des verdampften Metalls auf das Substrat, wobei das Substrat an einer Position platziert wird, an der es eine Temperatur erfährt, die niedriger ist als die Temperatur, die die Verdampfung des Metalls bewirkt hat.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-12, wobei der zweite Schritt (12, 32) durch physikalische Gasphasenabscheidung, PVD, oder chemische Gasphasenabscheidung, CVD, ausgeführt wird.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-12, wobei der zweite Schritt (12, 32) durch Schlitzdüsenbeschichten oder Gravurstreichbeschichten ausgeführt wird.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-12, wobei der zweite Schritt (12, 32) durch Tintenstrahldrucken oder elektrohydrodynamisches Drucken oder Flexodrucken ohne die Definition einer spezifischen Struktur ausgeführt wird.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-16, wobei der zweite Schritt (12, 32) durch Rotationstiefdrucken unter Verwendung eines Zylinders ohne Intaglien ausgeführt wird.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Material (606) einen elektrischen Leiter, einen Halbleiter, ein Dielektrikum, ein paramagnetisches Material und/oder ein ferromagnetisches Material umfasst.
Das Verfahren (60) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner folgende Schritte aufweist: einen anfänglichen Schritt (911-1), bei dem eine anfängliche Schicht auf das flexible Substrat strukturiert wird, um ein strukturiertes Substrat (602') zu bilden, wobei der anfängliche Schritt (911-1) ein Erstellen einer Ausrichtungsmarkierung (609') auf dem strukturierten Substrat (602') umfasst, Ausführen, vor dem ersten Schritt (11, 11-2), eines Ausrichtungs- oder Registrierungsschrittes (911a) gemäß der Ausrichtungsmarkierung (609'), um die Aufbringung der ersten Schicht bei dem ersten Schritt (11-1) in Bezug auf das strukturierte Substrat (602') auszurichten;
Das Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei der Registrierungsschritt (911a) erhalten wird durch Auffinden der Ausrichtungsmarkierung (609') auf dem strukturierten Substrat (602') mittels einer Kamera (1200), Berechnen und Korrigieren und/oder Einstellen (1202) der Position eines EHD-Druck-Aktors vor einem Drucken des ersten Materials gemäß der Ausrichtungsmarkierung (609').
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Schritt (11) serialisiert wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 21, das dazu konfiguriert ist, eine Struktur einer Seriennummer, eines Verschlüsselungsschlüssels, eines Stegatons und/oder einer einzigartigen Markierung für jede Instanzierung des ersten Schritts (11) zu definieren, so dass unterschiedliche Instanzierungen des ersten Schritts (11) unterschiedliche Verschlüsselungsschlüssel, Stegatöne beziehungsweise einzigartige Markierungen zur Folge haben.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine erste Vorrichtung zum Ausführen des ersten Schritts und eine zweite Vorrichtung zum Ausführen des zweiten Schritts verwendet.
Das Verfahren (60, 60b) gemäß einem der Ansprüche 1-6 und 8-23, wobei das Objekt ein Metall-Isolator-Metall-(MIM)-Kondensator ist, wobei das Verfahren (60) gemäß Folgendem iterativ wiederholt wird: einer ersten Iteration (20-1, 30-1), in der eine Bodenelektrode (606) hergestellt wird, wobei in der ersten Iteration (20-1, 30-1) das zweite Material ein Metallmaterial ist; und einer zweiten Iteration (20-2, 30-2), in der ein Dielektrikum (616) hergestellt wird, wobei in der zweiten Iteration (20-2, 30-2) das zweite Material ein dielektrisches Material ist, wobei das Verfahren ferner einen nachfolgenden Schritt (24) eines Aufbringens eines Metallmaterials auf das dielektrische Material zum Herstellen einer Oberseitenelektrode umfasst.
Das Verfahren (60c) gemäß einem der Ansprüche 1-6 und 8-23, wobei das Objekt eine Nahfeldkommunikations-(NFC)-Antenne ist, wobei das Verfahren (60c) gemäß Folgendem iterativ wiederholt wird: einer ersten Iteration (60-1), in der leitfähige Bahnen zumindest einer Schleife einer leitfähigen Spule hergestellt werden, wobei in der ersten Iteration (60-1) das zweite Material ein Metallmaterial ist; und einer zweiten Iteration (60-2), in der eine Passivierungsschicht hergestellt wird, wobei in der zweiten Iteration (60-2) das zweite Material ein dielektrisches Material ist, wobei das Verfahren (60c) ferner einen nachfolgenden Schritt (24) eines Aufbringens eines Metallmaterials auf das dielektrische Material umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-6 und 8-23, wobei das Objekt eine Dünnfilmtransistor-(TFT)-Struktur ist, wobei die TFT-Struktur eine Drain-Elektrode, eine Gate-Elektrode und eine Source-Elektrode, einen Kanalbereich zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode und ein Gate-Dielektrikum zwischen dem Kanalbereich und der Gate-Elektrode aufweist, wobei das Verfahren einen anfänglichen Schritt (9) eines Aufbringens eines ersten Metallmaterials gemäß einer Struktur zum Herstellen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode aufweist, wobei das Verfahren gemäß Folgendem erneut iterativ wiederholt wird: einer ersten Iteration, in der der Kanalbereich der TFT-Struktur hergestellt wird, wobei in der ersten Iteration das zweite Material ein Halbleitermaterial ist; einer zweiten Iteration, in der das Gate-Dielektrikum hergestellt wird, wobei in der zweiten Iteration das zweite Material ein dielektrisches Material ist, wobei das Verfahren einen Schritt eines Aufbringens eines Metallmaterials zum Herstellen der Gate-Elektrode umfasst.
Eine nichtflüchtige Speichereinheit, die Anweisungen speichert, die dann, wenn dieselben durch einen Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche steuert.
Eine Vorrichtung (800) zum Herstellen eines strukturierten Objekts (600) mit zumindest einer Schicht aus funktionellem Material (606) auf einem flexiblen Substrat (602), wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: eine erste Station (811), die dazu konfiguriert ist, eine erste strukturierte Schicht eines ersten Materials (604) durch elektrohydrodynamisches (EHD-) Drucken auf das flexible Substrat (602) aufzubringen; und eine zweite Station (812), die dazu konfiguriert ist, einen zweiten Schritt (12, 32) auszuführen, bei dem eine zweite funktionelle Schicht eines zweiten Materials (606), oder ein Vorläufer davon, auf das flexible Substrat (602) aufgebracht wird durch homogenes Aufbringen des zweiten Materials (606) auf das flexible Substrat (602), so dass das erste Material (604) als Blockiermaterial agiert, so dass das zweite Material (604) von dem ersten Material (606) blockiert wird.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 28, die dazu konfiguriert ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-26 auszuführen.