FI122014B - Menetelmä ja laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi - Google Patents

Menetelmä ja laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI122014B
FI122014B FI20075428A FI20075428A FI122014B FI 122014 B FI122014 B FI 122014B FI 20075428 A FI20075428 A FI 20075428A FI 20075428 A FI20075428 A FI 20075428A FI 122014 B FI122014 B FI 122014B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
nanoparticle
electric field
electrode
layer
containing layer
Prior art date
Application number
FI20075428A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20075428A0 (fi
FI20075428A (fi
Inventor
Heikki Seppae
Tomi Mattila
Mark Allen
Ari Alastalo
Original Assignee
Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teknologian Tutkimuskeskus Vtt filed Critical Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority to FI20075428A priority Critical patent/FI122014B/fi
Publication of FI20075428A0 publication Critical patent/FI20075428A0/fi
Priority to EP08157720A priority patent/EP2001272B1/en
Priority to US12/155,674 priority patent/US8916089B2/en
Priority to AT08157720T priority patent/ATE531243T1/de
Priority to CN200810109970XA priority patent/CN101325151B/zh
Publication of FI20075428A publication Critical patent/FI20075428A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI122014B publication Critical patent/FI122014B/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
    • H01L21/76888—By rendering at least a portion of the conductor non conductive, e.g. oxidation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/105—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by conversion of non-conductive material on or in the support into conductive material, e.g. by using an energy beam
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1266—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by electrographic or magnetographic printing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0206—Materials
    • H05K2201/0224—Conductive particles having an insulating coating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0242—Shape of an individual particle
    • H05K2201/0257—Nanoparticles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/0117—Pattern shaped electrode used for patterning, e.g. plating or etching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/0121—Patterning, e.g. plating or etching by moving electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/0143—Using a roller; Specific shape thereof; Providing locally adhesive portions thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/05—Patterning and lithography; Masks; Details of resist
    • H05K2203/0502—Patterning and lithography
    • H05K2203/0517—Electrographic patterning
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10—Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/105—Using an electrical field; Special methods of applying an electric potential
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1131—Sintering, i.e. fusing of metal particles to achieve or improve electrical conductivity
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/15—Position of the PCB during processing
    • H05K2203/1545—Continuous processing, i.e. involving rolls moving a band-like or solid carrier along a continuous production path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

Menetelmä ja laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi
Keksinnön ala 5 Esillä oleva keksintö kohdistuu sähköisesti tuotettuihin rakenteellisiin muutoksiin, kuten sähköiseen sintraamiseen, joita käytetään sähköisten laitteiden ja rakenteiden, kuten antennien ja johdinrakenteiden, tuottamiseen. Esillä oleva keksintö on erityisen edullinen painetun elektroniikan alalla.
10 Keksinnön tausta
Johdinrakenteet voidaan tuottaa muovi- tai paperisubstraatille painetuista metallisista nanopartikkelisuspensioista, jotka sintrataan kuumuudella ja mahdollisesti lämmöllä muoville/paperille sopivissa lämpötiloissa (T < 200 °C). Tällaisia hopeananomusteita on helposti saatavana Cabotin tai Hariman kaltaisilta yrityksiltä.
15
Tavanomaisen lämpökäsittelyn suurimmat haittapuolet ovat (i) jälkisintraus ei ole aluekohtainen, vaan kaikki painetut kerrokset sintrataan uunissa, (ii) substraatista saattaa lähteä painetulle rakenteelle haitallisia kaasuja koko rakenteen lämpökäsittelyn aikana ja (iii) substraatin kestävyys rajoittaa käytettävää lämpötila-aluetta.
20
Patenttihakemuksessa FI 20060697, joka ei ole tullut julkiseksi tämän hakemuksen jättöpäivämäärään mennessä, kuvataan parannettu menetelmä, sähköinen sintraaminen, nanopartikkelijärjestelmien sintraamiseksi. Tässä menetelmässä nanopartikkcl (järjestelmän δ ^ johtavuus paranee sähköisessä käsittelyssä huomattavasti. Tavanomaiseen lämpösintraukseen cb 25 verrattuna sähköinen sintrausmenetelmä on nopea ja se pienentää substraattiin ja muihin ° ympäröiviin rakenteisiin kohdistuvaa termistä kuormitusta. Julkaisussa S. Sivaramakrishnan x £ et ai., Controlled insulator-to-metal transformation in printable polymer composites with °° nanometal clusters, Nature Materials 6, 149 (2007) ja patenttijulkaisussa WO 20077004033 kuvataan toinen menetelmä nanopartikkelien sintraamiseksi sähkökentän avulla, o o 70 c\j 2
Julkaisussa US 2004/0085797 kuvataan menetelmä nano- tai mikropartikkelien tilan muuttamiseksi sähköisellä tasajännitteellä. Jännitettä johdetaan dispergoituja partikkeleja sisältävän joustavan, geelimäisen kerroksen päälle sijoitetuilla elektrodeilla, jolloin partikkelit suuntautuvat sähkökentän mukaisesti tai muodostavat ryppäitä, jolloin rakenteen johtavuus 5 lisääntyy paikallisesti. Menetelmä ei sovellu hyvin haihtumattomien rakenteiden tuotantoon eikä sitä voi käyttää johdinlankojen muodostamiseen pinnoille.
Julkaisussa WO 2005/104226 kuvataan menetelmä läpikontaktien tuottamiseksi puolijohdesiruihin johtamalla erittäin korkea (> 1 kV) jännitepiikki nanopartikkeleja 10 sisältävän kerroksen läpi. Tätä menetelmää ei voi käyttää johdinlankojen muodostamiseen pinnoille.
Laserkäsittely [katso esimerkiksi Bieri et ai, Superlattices and Microstructures 35,437 (2004)] on myös tunnettu menetelmä metallisten nanopartikkelikokoonpanojen sintraamiseksi. Tehon 15 siirto sintrattavalle materiaalille on kuitenkin ongelma sintrattaessa optisilla aallonpituuksilla metallisen pinnan suuren heijastavuuden vuoksi. Laserkäsittelyn soveltuvuus paksummille (t » 10 nm) kerroksille ja suuremmille nanopartikkeleille (d » 2 nm) on edelleen epävarmaa.
Keksinnön yhteenveto 20
Esillä olevan keksinnön tavoite on tuottaa parannettu menetelmä toiminnallisten rakenteiden tuottamiseksi nanopartikkeleista hallitulla tavalla. Keksinnön tavoite on erityisesti tuottaa nopea menetelmä, joka samalla sopii massatuotantoon.
o 25 Esillä olevan keksinnön tavoite on myös tuottaa uudenlainen laite esillä olevan g toiminnallistamisprosessin toteuttamiseksi sekä uudenlainen käyttö.
δ x Edellä kuvatut tavoitteet saavutetaan kytkemällä vaihtosähkökenttä nanopartikkeleja sisältävään kerrokseen nanopartikkelien muuttamiseksi rakenteellisesti.
™ 30
LO
N. .....
o Niinpä esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä geometriset kuviot tuotetaan CM ....
nanopartikkeleja sisältävästä kerroksesta. Esillä olevan keksinnön mukaan vaihtosähkökenttä 3 kytketään nanopartikkeleja sisältävään kerrokseen nanopartikkelien muutosten käynnistämiseksi ja siten rakenteellisesti muutettujen kuvioiden tuottamiseksi.
Esillä olevan keksinnön mukainen laite käsittää välineet vaihtosähkökentän johtamiseksi 5 nanopartikkelikentän kautta kerroksen muuttamiseksi rakenteellisesti vyöhykkeiksi nanopartikkelikerroksen läpi johdetun sähkökentän avulla.
Muodostetuilla rakenteilla voi olla esimerkiksi muuttuneet sähköiset, mekaaniset tai optiset ominaisuudet.
10
Edullisen suoritusmuodon mukaan esillä olevaa keksintöä käytetään muuntamaan dispergoituja nanopartikkeleja sisältäviä kerroksia vähintään osittain sintrautuneiden nanopartikkelien geometrisiksi kuvioiksi käyttämällä vaihtosähkökenttää, jonka vahvuus on riittävä mainittujen nanopartikkelien sintraamiseksi vähintään osittain tai sulattamaan ne 15 kokonaan. Edullisesti metallisia nanopartikkeleja, joilla on tyypillisesti polymeerinen vuoraus, käytetään vähintään osittain sintrattujen johdinrakenteiden tuottamiseen. On kuitenkin syytä ottaa huomioon, että nanopartikkelikerroksia voidaan toiminnallistaa esillä olevan keksinnön avulla ilman minkäänlaista varsinaista sintraamista. Jos esimerkiksi keraamisia nanopartikkeleja, jotka on kapseloitu ligandien kanssa, jolloin muodostuu suuria 20 partikkelien välisiä välejä, käsitellään esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä, ligandi voi supistua voimakkaan vaihtosähkökentän vaikutuksesta. Tämä voi muuttaa keraamisen nanopartikkelikerroksen sähköisiä ominaisuuksia huomattavasti.
Erityisemmin esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteelle on tunnusomaista -r- 25 se, mitä patenttivaatimusten 1 ja 25, vastaavasti, tunnusmerkkiosissa on mainittu.
δ
CM
o Käytölle on tunnusmerkillistä se, mitä patenttivaatimuksessa 36 on sanottu.
δ ϊ Keksintö tarjoaa huomattavia etuja. Erityisesti keksintö tuottaa menetelmän painettujen oo 30 nanopartikkelikerrosten toiminnallistamiseksi tehokkaasti halutuksi kuvioksi jo kosketuksettomassa prosessissa. Tämä aiheutuu siitä, että vaihtosähkökenttien on havaittu o kytkeytyvän nanopartikkeleja sisältäviin kerroksiin riittävästi, jotta kerroksessa aiheutuu rakenteellisia muutoksia edellyttäen, että johdetun vaihtojännitteen taajuus valitaan siten, että vuorovaikutus siirtää nanorakenteeseen riittävästi tehoa. Jännite ja taajuus vaihtelevat 4 nanomateriaalin ja ympäröivän kerrosrakenteen sähköisten ominaisuuksien mukaan, sillä ne vaikuttavat järjestelmän kapasitiiviseen kuormaan.
Esillä oleva keksintö mahdollistaa myös sähköisen toiminnallistamisen käyttämisen 5 massatuotantolinjoilla esimerkiksi sintrattujen tai täysin koalesoituneiden johdinrakenteiden tuottamiseksi. Tällä on huomattavia etuja, sillä vaihtosähkömuuntoprosessi i) on nopea (sintrautumisvaihe kestää alle sekunnin), ii) vähentää substraatin termistä kuormitusta, sillä lämpö keskittyy ainoastaan sintrattavaan osaan eikä koko rakenteeseen, iii) mahdollistaa sintratun viivan johtavuuden suoran online-valvonnan ja iv) mahdollistaa johdinrakenteen 10 kuvioinnin sintrauksen aikana esimerkiksi tietokoneohjatun laitteiston avulla. Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän avulla lämpösintrauksen pitkät käsittelyajat voidaan välttää massatuotantolinjoilla.
Tavanomaisiin tasasähkön avulla tehtäviin sintrausmenetelmiin verrattuna esillä oleva 15 keksintö tarjoaa mahdollisuuden valmistaa monipuolisempia sähköisiä moduuleita painettavien nanopartikkelien avulla. Rakenteiden muoto ei rajoitu ainoastaan yhteen ulottuvuuteen, kuten tavanomaisissa menetelmissä niiden äkkinäisestä luonteesta johtuen, vaan ne sopivat erityisen hyvin kaksiulotteisten (esimerkiksi kaareva, suljettu silmukka) rakenteiden tuottamiseen erittäin hallitusti.
20
Telalta telalle/mustesuihkumenetelmät voivat yksinään tuottaa kuvioita, joiden piirteiden koko on > 50 um. Keksinnön mukaisen menetelmän avulla kuvioinnin resoluutio voi olla niinkin pieni kuin muutama mikrometri.
25 Keksintö mahdollistaa myös suljetun silmukan rakenteiden valmistamisen edullisella tavalla.
° Tämä ei ole ollut mahdollista tunnetuilla sintrausmenetelmillä.
oo o o Esillä olevan keksinnön toinen lämpösintraamiseen liittyvä etu on substraatin pienempi c lämpökuormitus. Tällöin voidaan käyttää substraatteja, jotka eivät kestä yli 200 Celsius- oo 30 asteen lämpötiloja (kuten paperia, kartonkia ja monia muoveja). Edullisesti menetelmä c\i S suoritetaan huoneenlämmössä.
h-· o o
(M
Tämän menetelmän yksi sovellus on johtavan johdotuksen kuviointi paperi-, kartonki- tai muovisubstraatille, joka on pinnoitettu metallisten nanopartikkelien kerroksella. Tunnettua 5 laserkäsittelymenetelmää voi käyttää myös johtavien rakenteiden kuviointiin, mutta tämän kuviointimenetelmän siirtäminen suurikapasiteettiseen jatkuvaan (esimerkiksi telalta telalle) prosessiin on haastavaa. Tässä keksinnössä kuvattu menetelmä on helposti sovellettavissa telalta telalle -painomenetelmään.
5
Edullisesti sähkökenttä johdetaan ohjelmoitavilla jännite-elektrodeilla. Voidaan käyttää puikkomaista elektrodia, jota siirretään (liikeohjelmointi) suhteessa nanopartikkelikerrokseen geometrisen kuvion tuottamiseksi. Menetelmä vastaa ’’kynämäistä kirjoittamista” substraatille. Vaihtoehtoisesti sähkökenttä johdetaan telaleimaimella (painosylinterillä), joka 10 käsittää elektrodin, jonka muoto vastaa geometristä kuviota (elektrodin muoto -ohjelmointi). On myös mahdollista johtaa sähkökenttä telalla, jota ei ole kuvioitu geometrisen muodon mukaan, vaan sähköistä sintraustelaa käytetään ainoastaan sintraamiseen ja kuviointi tehdään muulla tavoin, esimerkiksi painamalla. Käytettävän vaihtosähkökentän vuoksi sintraustela voidaan pinnoittaa eristävällä materiaalikerroksella.
15
Sintrattava materiaali (siis lopullisen staattisen rakenteen muodostava materiaali) voi olla sähköisesti johtavaa, puolijohtavaa tai eristävää nanopartikkelimuodossa. Tyypillisesti käytetään vuorattuja nanopartikkeleja, edullisesti polymeerillä pinnoitettuja nanopartikkeleita.
20 Edullisesti rakenteellisen muutoksen käynnistämiseen käytetään suurta vaihtosähkötaajuutta. ’’Suurella taajuudella” tarkoitetaan vähintään 1 MHz:n, tyypillisesti 100 - 500 MHz:n taajuutta tai jopa suurempaa taajuutta, jopa GHz-alueen taajuuksia.
Edullisesti nanopartikkelikerros on järjestetty eristävälle tai häviölliselle substraatille, -r- 25 edullisesti paperi-, kartonki- tai muoviarkille. Nanopartikkelikerros voi olla kahden eristävän cu tai sähköisesti häviöllisen kerroksen välissä, jolloin se voidaan suojata mekaanisesti.
i
OO
o δ Piirustusten lyhyt kuvaus
X
cc
CL
oo 30 Esillä olevan keksinnön edullisia suoritusmuotoja kuvataan seuraavassa viitaten oheisiin S piirustuksiin, joissa o o
CM
Kuvio IA esittää sivunäkymänä puikkomaista kirjoituspäätä, joka liikkuu substraatin päällä, 6
Kuvio IB esittää kuvion la substraatin päällä liikkuvaa puikkomaista kirjoituspäätä ylhäältä nähtynä,
Kuvio 2 esittää esimerkkejä rakenteista, jotka on tuotettu keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiden avulla, 5 Kuvio 3 esittää erästä tietokoneohjatun sintrauslaitteiston suoritusmuotoa,
Kuvio 4 esittää telalta telalle -toteutusta, jossa käytetään sähköistä kuviointia ja sintrausta,
Kuvio 5 esittää telalta telalle -toteutusta, jossa käytetään sähköistä sintrausta Kuvio 6A esittää pikselitopologiaa pystysuoraa telalta telalle -sintrausta varten, 10 Kuvio 6B esittää laitetta pystysuoran telalta telalle -sintrauksen toteuttamiseksi,
Kuvio 7A esittää pikselitopologiaa lateraalista telalta telalle -sintrausta varten, ja Kuvio 7B esittää laitetta lateraalisen telalta telalle -sintrauksen toteuttamiseksi.
15 Suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus
Esillä oleva keksintö tuottaa menetelmän nanopartikkelikerroksen toiminnallistamiseksi halutuksi kuvioksi vaihtosähkökentän avulla. Tämä toiminnallistaminen voi käsittää vähäisen, osittaisen tai täyden nanopartikkelien sintraamisen johdinkuvioiden muodostamiseksi. 20 Edullisesti käytetään metallisia nanopartikkeleja, mutta vaihtosähkösintraamista voidaan käyttää, vaikka materiaalilla ei olisi metallisia ominaisuuksia, se ei toisin sanoin olisi tasasähköä johtava. Tällöin voidaan toiminnallistaa myös puolijohtavia tai eristäviä materiaaleja. Sintrauslaitteen ja materiaalin välissä voi myös olla suuria välejä, sillä ^ menetelmässä käytetään kapasitiivista kytkentää.
CM
A 25 o ' Sopivia metalleja ovat esimerkiksi hopea, kulta, kupari, platina, nikkeli, palladium, rauta, o titaani, tina ja näiden seokset. Puolijohteiden tapauksessa voidaan viitata erityisesti pii-, cc “ germanium-, titaani-, sinkki-, GaAs- ja indium-pohjaisiin puolijohteisiin. Myös oo ^ oksidipuolijohteita voidaan käyttää, erityisesti titaanidioksidia ja sinkkioksidia. Myös
LO
^ 30 keraamisia nanopartikkeleja voidaan käyttää keksinnön yhteydessä, o
CM
7
Kuten edellä on lyhyesti mainittu, tässä yhteydessä toiminnallistamisella on kolme päätoteutustapaa. Toiminnallistaminen, jossa sintrautumisaste on vähäinen, voi tapahtua, jos nanopartikkelit (mahdollisesti kapselointikerroksistaan erotettuina) ovat riittävän kaukana toisistaan, jotta ne eivät osu mekaanisesti toisiinsa, mutta niiden muodonmuutosominaisuutta 5 voimakkaassa vaihtosähkökentässä käytetään siten, että se vaikuttaa kerroksen sähköisiin ominaisuuksiin. Toiminnallistaminen osittaisen sintrautumisen avulla tarkoittaa tilannetta, jossa viereiset nanopartikkelit sulautuvat osittain yhteen. Toiminnallistaminen täydellisen sintrautumisen (tai sulattamisen) avulla tarkoittaa sellaisten rakenteiden tuottamista, joissa yksittäisiä kerroksen muodostamiseen käytettäviä nanopartikkeleja ei voi enää erottaa 10 prosessin loputtua ja kerros muodostaa tyypillisesti yhtenäisen kerroksen (täysi koalesenssi). Kaikki kolme toteutustapaa ovat teollisesti sovellettavissa ja niillä on omat etunsa prosessin ja lopputuotteen osalta. Kaikille toteutustavoille on yhteistä, että ne voidaan toteuttaa nanopartikkelikerroksen yli johdetun kapasitiivisesti kytketyn vaihtosähkökentän avulla. Termi ’’toiminnallistaminen” on kuitenkin ymmärrettävä laajasti, ja se saattaa käsittää myös 15 nanopartikkelien levitysvaiheen, sillä joissakin suoritusmuodoissa levittäminen ja kuvion muodostaminen ovat toisiinsa läheisesti liittyvät toimet ja ne vaikuttavat tuotettavan rakenteen toiminnallisuuteen.
Termiä ’’sintraus” käytetään yleisesti keksinnön suoritusmuotoja kuvattaessa. On syytä 20 huomata, että nanopartikkelien tyypin ja tiheyden sekä käytettävän sähköisen järjestelmän mukaan toisin keinoin tehtävä täydellinen tai osittain sintrautuminen taikka toiminnallistaminen on mahdollista suoritusmuotojen avulla.
Kuviot IA ja IB esittävät esillä olevan keksinnön erästä edullista suoritusmuotoa. Tässä t— 25 keksintöä käytetään puikkomaisesti paikoissa, joissa nanopartikkelikerroksen cm toiminnallistaminen tapahtuu, kun vaihtosähköpuikkoa siirretään suhteessa o nanopartikkelikerrokseen. Liikkeen voi suorittaa puikko tai painopinta, jolla o nanopartikkelikerros on. Tässä substraatti 101 ja sen pinnalla oleva nanopartikkelikerros 102
Et on sovitettu maatason 103 päälle. Puikko 104 viedään lähelle nanopartikkelikerrosta vuon oo 30 tiheyden maksimoimiseksi piikin läheisyydessä. Vaihtoehtoisesti voidaan asettaa eristekalvo c\i S 105 puikon ja nanopartikkelikerroksen väliin. Vaihtosähkövirta kulkee kapasitiivisesti o eristekerroksen läpi.
CM
8
Valinnainen eristekalvo 105 sallii edullisen mekaanisen kontaktin puikon ja toiminnallistettavan rakenteen välille. Etuihin kuuluu hyvin ohjattavissa oleva eristekalvon mukaan määräytyvä kapasitiivinen kytkentä. Tämä on edullinen esimerkiksi silloin, kun pinnan profiili on epätasainen, jolloin muussa tapauksessa tarvittaisiin piikin pystysuuntaisen 5 asennon säätömenetelmä estämään suora kosketus piikin ja nanopartikkelikerroksen välillä (sähköiset oikosulut, nanopartikkelikerroksen naarmuuntuminen, vaihteleva kapasitiivinen kytkentä).
Vaihtosähköpuikkoa voidaan siirtää nanopartikkelikerroksen päällä halutun kuvion 10 tuottamiseksi, jolloin kerroksen 106 osa toiminnallistetaan samalla, kun kerroksen loppuosa 107 jää toiminnallistamatta. Vaihtoehtoisesti kuvion mukaisesti voidaan käyttää sintraamattoman materiaalin poistamista.
Eräässä edullisessa sovelluksessa keksintöä voidaan käyttää sähköisten johtimien 15 tuottamiseen (sintraamalla) sintraamattomien metallisten nanopartikkelien kerroksessa. Kuvio 2 esittää infrapunakuvia pulssi- ja neliö muotoisista johtimista 106, jotka on muodostettu käyttämällä esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää sintraamattomassa nanopartikkelikerroksessa 107, joka on tuotettu paperisubstraatille. Kuviointi on toteutettu käyttämällä vaihtosähköjohtavaa puikkoa 300 MHz:n taajuudella. Kuvioinnin jälkeen johdin 20 saatettiin esiin näyttötarkoituksessa tasasähkövirralla, joka saa nanopartikkelikerroksen johtavat osuudet kuumenemaan siinä määrin, että niistä tulee näkyviä infrapunataajuudella (kuvion 2 kuvat on otettu infrapunakameralla, jonka suurin herkkyys on noin 10 um aallonpituudella).
T- 25 Eräs tämän suoritusmuodon eduista on, että viivan leveys määräytyy olennaisesti puikon ° neulakärjen leveyden mukaan. Toinen etu on menetelmän sopivuus kytkentöjen tekemiseen o aiemmin valmistettujen sähköisten rakenteiden väliin. Lisäetuna on mahdollisuus luoda δ kuvion 2 mukaisia suljetun silmukan rakenteita.
X
cc Q_ oo 30 Kuvio 3 esittää edullista puikkosintraussuoritusmuotoa, jossa on materiaalin levitin 401, kuten S mustesuihkupää, sekä instrumentit 402 ja 403, joiden määrä voi olla mikä tahansa, o o Instrumentit voivat olla esimerkiksi kameroita, joissa on sopiva optinen suurennos visualisointia varten (esimerkiksi infrapunaisen tai näkyvän valon alueella) tai valolaserlähteitä (infrapuna, näkyvä valo tai UV) lämpökäsittelyä varten musteen liuottimen 9 kuivaamiseksi. Vaihtosähköpuikkoa 405 ja siihen liittyvää sähkötehon lähdettä 406 käytetään levitettyjen rakenteiden sähköiseen toiminnallistamiseen. Koko laitteisto on tietokoneohjattu 404. Laitteiston painovaihe 407 sekä paino-, toiminnallistamis- ja visualisointilaitteisto 401 -406 voivat käsittää asentomekanismeja (esimerkiksi xyz-asemointilaitteita).
5
Kaikissa edellä ja jäljempänä kuvatuissa kentän tuottavissa laitteissa voidaan käyttää mitä tahansa alalla tunnettua materiaalin levitintä, joka sopii nanopartikkelien levittämiseen. Edullisia instrumentteja ovat kuitenkin mustesuihkupäät, kaiverrustelat, fleksografitelat tai elektrofotografiset instrumentit. Massatuotannossa erityisen tärkeitä ovat menetelmät, joissa 10 sekä materiaalin levitysvaiheet että kentän tuottamisen vaiheet sopivat telalta telalle -menetelmiin. Esillä olevan keksinnön suoritusmuotojen avulla voidaan toteuttaa uusi ja tehokas tuotantolinja esimerkiksi painetuille elektroniikkapiireille.
Sähkökenttä voidaan tuottaa käyttämällä teloja tai vastaavia, edullisesti siten, että aiemmin 15 levitetyn substraatin käsittävä nanopartikkelikerros siirretään kahden telan muodostaman nipin läpi. Tällöin sähkökenttä lokalisoituu mainittuun nippiin, jolloin kentän suunta on kohtisuorassa (kenttä telalta toiselle) substraattiin nähden tai substraatin tasossa (kenttä telan ’’sisällä”).
20 Kuvio 4 esittää esillä olevan keksinnön erästä toista edullista telalta telalle -suoritusmuotoa. Tässä painosubstraatti 306 siirtyy ensimmäiseltä rullalta 301 käsittelyvaiheiden 302 ja 303/304 kautta lopulliselle rullalle 305. Ensimmäisessä käsittelyvaiheessa 302 substraatti 306 pinnoitetaan nanopartikkelikerroksella 307. Ensimmäisessä käsittelyvaiheessa voidaan käyttää esimerkiksi nanopartikkelimustetta tai -dispersiota. Kuviossa 4 kuvattujen telojen 302 sijasta 25 ensimmäinen käsittelyvaihe voi käsittää mustesuihkupään tai muita välineitä nanopartikkelien ° levittämiseen. Nanopartikkelipinnoitteen (kuten muste tai dispersio) nestemäinen liuotin o kuivuu käsittelyvaiheiden 302 ja 303/304 välissä siinä määrin, että jäljelle jää sintraamaton δ nanopartikkelikerros. Vaiheiden 302 ja 303/304 välissä voidaan käyttää lämmitysvaihetta g (esimerkiksi termistä uunia tai infrapunauunia) kuivaamisen tehostamiseksi. Toinen oo 30 käsittelyvaihe 303/304 on telalta telalle -sintraus-/kuviointivaihe. Tässä vaiheessa alempi tela S 304 tai vähintään riittävä osuus sen pinnasta on sähköisesti johtava ja maadoitettu, o Vaihtosähkövirtaa johdetaan sintrausvaiheen ylätelaan 303, joka on muodostettu rakenteeltaan sellaiseksi, että virta kulkee olennaisesti kuviointirakenteiden 311 läpi sintraustelan 303 pinnalla. Tela 303 voi olla esimerkiksi valmistettu yhdestä johtavasta materiaalista, joka 10 muotoilee sen pinnan siten, että kuviointirakenteet 311 näkyvät ulkonemina telan pinnalla. Muut kuin telan 303 pinnan kuviointiosat 311 voidaan myös pinnoittaa eristävällä materiaalilla sähköisten kontaktien tehostamiseksi kuviointirakenteiden 311 läpi. Sintraustela voidaan vaihtoehtoisesti pinnoittaa ohuella eristävällä kerroksella 308, kuten kuvion 1 5 tapauksessa. Lisäksi tuotantolinjaan voi kuulua vaihtoehto, jossa ohut eristävä kerros levitetään tai laminoidaan sähköisesti toiminnallistettavan kerroksen päälle. Sintrausvaiheen 303/304 jälkeen painosubstraatin pinnassa on sekä sintrattuja 309 että sintraamattomia 310 materiaalipintoja. Tarvittaessa sintrausvaiheen 303/304 jälkeen voidaan lisätä käsittelyvaihe, jossa poistetaan sintraamaton materiaali.
10
Joillakin kuvioiden 1 ja 4 osilla on samankaltaiset tehtävät: • Maataso tai tela: 103 304 • Substraatti: 101 306 • Nanopartikkelikerros: 102 307 15 · Eristävä kerros: 105 <->308 • Sintrattu rakenne: 106 309 • Sintraamaton rakenne: 107 310
Toinen esillä olevan keksinnön mukainen edullinen telalta telalle -suoritusmuoto, joka on 20 esitetty kuviossa 5, eroaa kuvion 4 suoritusmuodosta siinä, että kuviointi tehdään ensimmäisessä käsittelyvaiheessa ja ainoastaan sintraaminen tehdään toisessa käsittelyvaiheessa. Tässä ensimmäinen käsittelyvaihe voi olla esimerkiksi tavallinen telalta telalle -kaiverrusvaihe. Toisen käsittelyvaiheen sintraaminen voidaan nyt tehdä sähköisesti johtavalla telalla, jonka pinta on kuvioimaton. Tämän suoritusmuodon keskeinen etu kuvion 4 21 25 suoritusmuotoon verrattuna on, että sintraamattoman materiaalin poistamista ei tarvita.
o cv
CO
*? Sintrausteho voidaan säätää siten, että täydellinen sintraaminen ei ole ainoa vaihtoehto.
° Esimerkiksi saijavastusta voidaan käyttää lopullisen johdinrakenteen vastustason
X
£ määrittämiseen.
S 30 sj- rC Sähkökenttä voidaan kohdistaa nanopartikkelikerroksen läpi kohtisuoraan kerrokseen nähden o oj tai samansuuntaisesti kerroksen kanssa. Seuraavassa kuvataan online-ohjelmoitävän 11 toiminnallistamismenetelmän edullisia suoritusmuotoja, siis menetelmiä, joissa käytetään kuviointityökaluja, jotka voidaan edullisesti säätää esimerkiksi tietokoneiden avulla.
Kuviot 6 ja 7 kuvaavat kahta mahdollista menetelmää online-ohjelmoitävän telalta telalle -5 toiminnallistamisen käyttämiseksi. Kuviossa 6 esitetyssä menetelmässä pikselit 120, 121 (telalla olevat pienet metalliset levyt, joilla kullakin on oma sähkönsyöttölinja) on erotettu toisistaan ainoastaan erittäin ohuella eristeellä 122, joka estää pikselien välisen oikosulun. Kun ohjataan, mihin pikseleihin 120 vaihtosähköjännitettä johdetaan, samalla kun muut 121 pidetään maapotentiaalissa, aktiivisten pikseleiden 120 määrittämä kuvio 124 toiminnallistuu 10 nanopartikkelikerrokselle substraatin kulkiessa aktiivisia pikseleitä sisältävän telan ja maatelan 123 välissä. Kun viereiset pikselit ohjelmoidaan aktiivisiksi, nanopartikkelikerrokseen tuotetaan jatkuvat toiminnallistetut jäljet 124 (esimerkiksi johtava johdotus).
15 Yleisellä tasolla kuvion 6 menetelmä on esimerkki ohjelmoitavan, substraattiin nähden kohtisuoran kentän käyttämisestä, jossa käytetään kahta nanopartikkeleja sisältävän kerroksen eri puolille sovitettua elektrodivälinettä, joista toiseen on järjestetty joukko elektrodin aliyksiköitä, joiden sähköinen potentiaali on yksittäin ohjattavissa halutun geometrisen kuvion tuottamiseksi ja toinen elektrodiyksikkö toimii vastaelektrodina.
20
Kuviossa 7 esitetyssä menetelmässä yksittäiset pikselit 120, 121 on nyt muodostettu erittäin pienistä tyynyistä (tai puikkojen päistä), joita ympäröi maapotentiaalissa pidetty johdotusristikko 125. Tässä tapauksessa sähkökenttää ei ole suunnattu kunkin pikselin ja erillisen maasylinterin väliin, vaan pikemminkin lateraaliseen suuntaan pienen keskityynyn ja -r- 25 tyynyn ympärillä olevan maadoituksen väliin. Näin sähkökentän ei tarvitse kulkea sekä cm nanopartikkelikerroksen että substraatin läpi. Samalla, kun ohjataan, mitkä pikselit ovat i o aktiivisia (kullakin pikselillä oma sähkönsyöttö linjansa) ja muut 121 pidetään o maapotentiaalissa, aktiiviset pikselit 120 määrittävät kuvion 124, joka toiminnallistetaan c nanopartikkelikerrokselle substraatin joutuessa kosketuksiin sylinterin kanssa. Kun viereiset oo 30 pikselit ohjataan aktiivisiksi, nanopartikkelikerrokseen tuotetaan jatkuvia toiminnallistettuja S jälkiä 124 (esimerkiksi sähköisesti johtava johdotus).
o o
(M
Näin ollen kuvio 7 esittää menetelmää ja laitetta, joilla voidaan kohdistaa sähkökenttä samansuuntaisesti (lateraalisesti) substraattiin elektrodivälineellä, joka käsittää joukon 12 elektrodin aliyksiköitä, joiden sähköinen potentiaali on yksitellen ohjattavissa halutun geometrisen kuvion tuottamiseksi, sekä aliyksiköitä ympäröivän vastaelektrodin.
Telalta telalle -menetelmän sijasta voidaan käyttää myös ohjelmoitavia tai ei-ohjelmoitäviä 5 tasolevityslaitteita, kuten elektrodilevyjä ja vastaavia kentänmuodostuslaitteita. Telalta telalle -menetelmät tuottavat kuitenkin suuremman nopeuden massatuotantoa varten.
δ
(M
CO
o δ
X
cc
CL
00 C\l
LO
o o
CM

Claims (36)

1. Menetelmä nanopartikkelijärjestelmien toimimiallistamiseksi, joka menetelmä käsittää nanopartikkeleja sisältävän kerroksen (102) käsittelemisen rakenteellisesti muutettujen 5 vyöhykkeiden kuvion (106) tuottamiseksi, joka käsittely käsittää sähkökentän johtamisen nanopartikkelikerroksen läpi, tunnettu siitä, että mainittuna sähkökenttänä käytetään vaihtosähkökenttää, joka kytketään kapasitiivisesti nanopartikkelikerrokseen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään sähkökenttää, 10 jonka voimakkuus riittää sintraamaan tai täysin sulattamaan mainitut nanopartikkelit.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään sähkökenttää, joka on olennaisesti kohtisuorassa nanopartikkeleja sisältävään kerroksen nähden tai samansuuntainen sen kanssa. 15
4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähkökenttä johdetaan elektrodivälineillä, kuten taso- tai telaleimaimella (303, 304), joka käsittää kuviointielektrodin, jonka muoto vastaa mainittua geometristä kuviota.
5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nanopartikkelikerroksen käsittävä substraatti johdetaan kahden telan (303, 304) muodostamaan nippiin, jolloin sähkökenttä lokalisoituu mainittuun nippiin.
6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että o 25 sähkökenttä johdetaan kahdella vastakkaisella elektrodivälineellä, esimerkiksi teloilla (303, oh 304), jotka on sovitettu nanopartikkeleja sisältävän kerroksen eri puolille, jolloin toiseen i ^ elektrodivälineeseen (303) on sovitettu joukko elektrodialiyksiköitä (120, 121), joiden x sähköinen potentiaali on yksitellen ohjattavissa halutun geometrisen kuvion tuottamiseksi, ja CL toinen elektrodiväline (304) toimii vastaelektrodina, jonka avulla kenttä voidaan johtaa C\J [st 30 kohtisuoraan nanopartikkeleja sisältävään kerrokseen nähden. i^· o o CM
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähkökenttä tuotetaan elektrodivälineellä, kuten telalla (303), joka käsittää joukon elektrodialiyksiköitä (120, 121), joiden sähköinen potentiaali on yksitellen ohjattavissa halutun geometrisen kuvion tuottamiseksi, sekä vastaelektrodilla, joka ympäröi aliyksiköitä siten, että nanopartikkeleja sisältävän kerroksen läpi johdetaan lateraalinen sähkökenttä.
8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähkökenttä johdetaan puikkomaisella elektrodilla (104, 405), jota liikutetaan suhteessa nanopartikkelikerrokseen (102) ja sen läheisyydessä mainitun geometrisen kuvion muodostamiseksi.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään useita puikkomaisten elektrodien leveyksiä leveydeltään erilaisten rakenteellisesti muuttuneiden linjojen tuottamiseksi.
10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 mainittu geometrinen kuvio muodostaa sähköisen yhteyden sähköisen komponentin, kuten mikropiirin, kosketinliittimen ja rakenteellisesti muutetun nanopartikkeleja sisältävän kerroksen välille.
11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 samanaikaisesti kun mainittua sähkökenttä johdetaan sähkökentän johtamisvälineen avulla, tarkkaillaan sähkökentän johtamisvälineen havaitsemaa vaihtosähköimpedanssia.
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muutosprosessi pysäytetään, kun haluttu impedanssitaso, erityisesti sen resistiivinen osa, on saavutettu. 25 cm
13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se i 0 käsittää vaiheen, jossa nanopartikkelimateriaalia poistetaan alueilta, joita ei ole muutettu δ rakenteellisesti. cc CL oo 30
14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se S käsittää nanopartikkeleja sisältävän kerroksen levittämisen substraatille o materiaalinlevitystyövälineen, kuten mustesuihkupään, kaiverrustelan, flexografisen työvälineen tai elektrofotografisen työvälineen avulla.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nanopartikkeleja sisältävä kerros on ennen sähkökentän johtamista lokalisoitu substraatilla alueille, jotka vastaavat mainittua geometrista kuviota.
16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levitetty materiaali käsitellään säteilyllä, esimerkiksi infrapuna- tai ultraviolettivalolla tai näkyvällä valolla ennen sähkökentän johtamista.
17. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 johtavia metallisia nanopartikkeleja käytetään mainittuina nanopartikkeleina.
18. Jonkin patenttivaatimuksen 1-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puolijohtavia nanopartikkeleja käytetään mainittuina nanopartikkeleina.
19. Jonkin patenttivaatimuksen 1-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eristäviä nanopartikkeleja käytetään mainittuina nanopartikkeleina.
20. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koteloituja nanopartikkeleja, edullisesti polymeerillä pinnoitettuja, käytetään mainittuina 20 nanopartikkeleina.
21. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu geometrinen kuvio käsittää suljetun silmukan rakenteen. t- 25
22. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että cm käytetään vähintään 1 kHz:n, edullisesti 100 MHz:n - 5 GHz:n vaihtosähkötaajuutta, S erityisesti 100-500 MHz:n taajuutta. δ
23. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että oo 30 mainittu nanopartikkelikerros on paperi-, kartonki- tai muovisubstraatilla. LO l^>
24. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu nanopartikkelikerros on kahden eristävän kerroksen välissä.
25. Laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi, joka laite käsittää välineet nanopartikkeleja sisältävän kerroksen (102) käsittelemiseksi siten, että tuotetaan rakenteellisesti muutettujen vyöhykkeiden kuvio (106), joiden vyöhykkeiden sähköisiä ominaisuuksia on muutettu, tunnettu siitä, että mainitut käsittelyvälineet käsittävät välineet 5 vaihtosähkökentän johtamiseksi nanopartikkelikerrokseen (102) kapasitiivisesti.
26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut välineet sähkökentän johtamiseksi on sovitettu kohdistamaan kenttä nanopartikkeleja sisältävään kerrokseen, joka on olennaisesti kohtisuorassa nanopartikkeleja sisältävän kerroksen tasoon tai 10 samansuuntainen sen kanssa.
27. Patenttivaatimuksen 25 tai 26 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut välineet sähkökentän johtamiseksi käsittävät puikkomaisen elektrodin (104, 405), jota voidaan siirtää mainitun nanopartikkelikerroksen (102) läheisyydessä suhteessa nanopartikkelikerrokseen 15 (102).
28. Patenttivaatimuksen 25 tai 26 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää substraatin (101) vastaanottavan välineen ja laite on kykenevä liikuttamaan substraattia (101), joka on sovitettu mainitulle substraatin vastaanottavalle välineelle ja joka sisältää mainitun 20 nanopartikkeleja sisältävän kerroksen ja puikkomaista elektrodia (104, 405) suhteessa toisiinsa siten, että muodostettu kuvio (106) määräytyy mainitun liikkeen avulla.
29. Patenttivaatimuksen 25 tai 26 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut välineet sähkökentän johtamiseksi käsittävät taso- tai telaleimaimen (303, 304), joka käsittää t— 25 elektrodin, jonka muoto vastaa mainittua geometristä kuviota. δ (M
30. Patenttivaatimuksen 25 tai 29 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut välineet I 7 δ sähkökentän johtamiseksi käsittävät kaksi elektroditelaa (303, 304), jotka muodostavat nipin ir mainitun sähkökentän lokalisoimiseksi ja laite edelleen käsittää välineet mainitun CL J oo 30 nanopartikkelikerroksen (102) sisältävän substraatin (101) syöttämiseksi nipin läpi mainitun S rakenteellisen muutoksen synnyttämiseksi. o o (M
31. Patenttivaatimuksen 29 tai 30 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää telan (303), joka käsittää johtavan elektrodikuvion (311), jonka muoto vastaa mainitun geometrisen kuvion muotoa ja joka on pinnoitettu eristävällä materiaalikerroksella.
32. Jonkin patenttivaatimuksen 25-31 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu väline sähkökentän johtamiseksi käsittää välineet suljetun silmukan kuvioiden muodostamiseksi.
33. Patenttivaatimuksen 25 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet sähkökentän tuottamiseksi käsittävät kaksi vastakkaista elektrodi välinettä, esimerkiksi telaa (303, 304), 10 jotka on sovitettu nanopartikkeleja sisältävän kerroksen eri puolille, toiseen elektrodivälineeseen (303) on sovitettu joukko elektrodialiyksiköitä (120, 121), joiden sähköinen potentiaali on yksitellen ohjattavissa halutun geometrisen kuvion tuottamiseksi, ja toinen elektrodiväline (304) toimii vastaelektrodina, jonka avulla kenttä voidaan johtaa kohtisuoraan nanopartikkeleja sisältävään kerrokseen (102) nähden. 15
34. Patenttivaatimuksen 25 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet sähkökentän tuottamiseksi käsittävät elektrodivälineet, kuten telan (303), joka käsittää joukon elektrodialiyksiköitä (120, 121), joiden sähköinen potentiaali on yksitellen ohjattavissa halutun geometrisen kuvion tuottamiseksi, sekä vastaelektrodin, joka ympäröi aliyksiköitä 20 siten, että nanopartikkeleja sisältävän kerroksen (102) läpi voidaan johtaa lateraalinen sähkökenttä.
35. Jonkin patenttivaatimuksen 25 - 34 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää visualisointityökalut, edullisesti infrapunavalon tai näkyvän valon alueella toimivat, 25 muutosprosessin tarkkailemiseksi. δ CM
36. Jonkin patenttivaatimuksen 1-24 mukaisen menetelmän tai jonkin patenttivaatimuksen δ 25 -35 mukaisen laitteen käyttö painetun elektroniikkapiirin tuottamiseksi substraatille. x cc CL 00 CM St LO 1^ O O CM
FI20075428A 2007-06-08 2007-06-08 Menetelmä ja laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi FI122014B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075428A FI122014B (fi) 2007-06-08 2007-06-08 Menetelmä ja laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi
EP08157720A EP2001272B1 (en) 2007-06-08 2008-06-06 Method related to nanoparticle systems
US12/155,674 US8916089B2 (en) 2007-06-08 2008-06-06 Method and apparatus related to nanoparticle systems
AT08157720T ATE531243T1 (de) 2007-06-08 2008-06-06 Verfahren im zusammenhang mit nanoteilchensystemen
CN200810109970XA CN101325151B (zh) 2007-06-08 2008-06-06 关于纳米粒子系统的方法和装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075428 2007-06-08
FI20075428A FI122014B (fi) 2007-06-08 2007-06-08 Menetelmä ja laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20075428A0 FI20075428A0 (fi) 2007-06-08
FI20075428A FI20075428A (fi) 2008-12-09
FI122014B true FI122014B (fi) 2011-07-15

Family

ID=38212399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20075428A FI122014B (fi) 2007-06-08 2007-06-08 Menetelmä ja laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8916089B2 (fi)
EP (1) EP2001272B1 (fi)
CN (1) CN101325151B (fi)
AT (1) ATE531243T1 (fi)
FI (1) FI122014B (fi)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI122009B (fi) * 2007-06-08 2011-07-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Nanopartikkeleihin perustuvat rakenteet ja menetelmä niiden valmistamiseksi
FI20086222A (fi) 2008-12-22 2010-06-23 Valtion Teknillinen Radiotaajuustransponderi puutuotteiden merkitsemiseksi ja menetelmä sen valmistamiseksi
FI124372B (fi) 2009-11-13 2014-07-31 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Kerrostettuihin partikkeleihin liittyvä menetelmä ja tuotteet
US8461698B1 (en) * 2010-09-28 2013-06-11 Rockwell Collins, Inc. PCB external ground plane via conductive coating
GB201211786D0 (en) * 2012-07-03 2012-08-15 Cambridge Display Tech Ltd Organic electronic device manufacturing techniques
GB201316815D0 (en) 2013-09-23 2013-11-06 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method
US10585096B2 (en) 2013-10-25 2020-03-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods and systems for orienting nanomaterials
CN104749270B (zh) * 2013-12-27 2017-09-12 内蒙古出入境检验检疫局检验检疫技术中心 动物源食品中两对糖皮质激素同分异构体的同时检测方法
DE102016200324A1 (de) * 2016-01-14 2017-07-20 MTU Aero Engines AG Verfahren zum Ermitteln einer Konzentration wenigstens eines Werkstoffs in einem Pulver für ein additives Herstellverfahren
US20190091768A1 (en) * 2017-09-27 2019-03-28 U.S. Army Research Laboratory Attn: Rdrl-Loc-I Rapid additive sintering of materials using electric fields
CN108226095B (zh) * 2017-12-27 2020-09-08 南京大学 单个纳米粒子的电化学阻抗谱测定装置及方法
CN109467046B (zh) * 2018-09-28 2019-11-26 西安交通大学 基于微纳米尺度的粒子三维微纳结构化排布的复合材料制造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416569A (en) * 1991-01-04 1995-05-16 Goldberg; Michael Electrographically making devices having electrically conductive paths corresponding to those graphically represented on a mask
JP3129879B2 (ja) 1993-06-03 2001-01-31 ノーリツ鋼機株式会社 感光材料処理装置
US5906042A (en) 1995-10-04 1999-05-25 Prolinx Labs Corporation Method and structure to interconnect traces of two conductive layers in a printed circuit board
CN1177361C (zh) * 2002-02-05 2004-11-24 复旦大学 采用电诱导生长技术制作有机导线的方法
US6807079B2 (en) 2002-11-01 2004-10-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Device having a state dependent upon the state of particles dispersed in a carrier
CN100386868C (zh) * 2002-12-18 2008-05-07 国际商业机器公司 自组装电子电路的方法以及由之形成的电路
US20040251581A1 (en) * 2003-06-16 2004-12-16 Jang Bor Z. Micro- and nano-fabrication using focused plasma assisted vapor deposition
KR101056514B1 (ko) 2003-12-18 2011-08-12 다이솔 엘티디 나노 미립자층의 전해 처리 방법
DE102004020497B8 (de) * 2004-04-26 2006-06-14 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung von Durchkontaktierungen und Halbleiterbauteil mit derartigen Durchkontaktierungen
EP1899986B1 (en) 2005-07-01 2014-05-07 National University of Singapore An electrically conductive composite
WO2007038950A1 (en) 2005-09-28 2007-04-12 Stichting Dutch Polymer Institute Method for generation of metal surface structures and apparatus therefor
US9011762B2 (en) * 2006-07-21 2015-04-21 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Method for manufacturing conductors and semiconductors
FI121562B (fi) 2006-07-21 2010-12-31 Valtion Teknillinen Menetelmä johteiden ja puolijohteiden valmistamiseksi

Also Published As

Publication number Publication date
FI20075428A0 (fi) 2007-06-08
US20090016924A1 (en) 2009-01-15
EP2001272A3 (en) 2010-02-24
CN101325151B (zh) 2012-10-17
EP2001272B1 (en) 2011-10-26
CN101325151A (zh) 2008-12-17
ATE531243T1 (de) 2011-11-15
EP2001272A2 (en) 2008-12-10
US8916089B2 (en) 2014-12-23
FI20075428A (fi) 2008-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI122014B (fi) Menetelmä ja laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi
US9011762B2 (en) Method for manufacturing conductors and semiconductors
Abbel et al. Industrial-scale inkjet printed electronics manufacturing—production up-scaling from concept tools to a roll-to-roll pilot line
US8911823B2 (en) Mechanical sintering of nanoparticle inks and powders
Pique et al. Digital microfabrication by laser decal transfer
WO2016152725A1 (ja) 電子デバイス、その製造方法、および、回路基板
JP2017513040A (ja) パルスモードのレーザ直接描画によるメタライゼーション
EP2194764A1 (en) Method for generation of electrically conducting surface structures, apparatus therefor and use
US7759160B2 (en) Method for producing conductor structures and applications thereof
Laakso et al. Sintering of printed nanoparticle structures using laser treatment
FI121562B (fi) Menetelmä johteiden ja puolijohteiden valmistamiseksi
Khan et al. Substrate treatment evaluation and their impact on printing results for wearable electronics
Ok et al. Effect of Ag Nanowire Addition Into Nanoparticle Paste on the Conductivity of Ag Patterns Printed by Gravure Offset Method
KR101379901B1 (ko) 고체 필름 배리어를 이용한 기판상의 미세패턴 형성방법
Wang et al. Freeform fabrication of metallic patterns by unforced electrohydrodynamic jet printing of organic silver ink
TW201601250A (zh) 配線形成方法
Choi et al. A study on the flash-light sintering characteristics with respect to the pattern width and interval of the inkjet-printed copper nano ink on the paper substrate
WO2014046536A1 (en) Atmospheric plasma sintering
KR20130014929A (ko) 열처리를 이용한 금속 나노입자 패턴의 전기소결 방법
NL1040336C2 (en) Method for preparing a conductive feature on a substrate and a product obtained by such process.
Hendi et al. Characterization of a New Copper Paste for Printed Electronics
KR100999882B1 (ko) 액체 필름 배리어를 이용한 기판상의 미세패턴 형성방법
KR101344358B1 (ko) 직렬 저항을 이용한 금속 나노입자 패턴의 전기소결 방법
Ghalamboran et al. Flexible and Printed Electronics
Murata et al. Micron order patterning by a novel inkjet technology, SIJ

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

Free format text: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

FG Patent granted

Ref document number: 122014

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed