FI124372B - Kerrostettuihin partikkeleihin liittyvä menetelmä ja tuotteet - Google Patents

Kerrostettuihin partikkeleihin liittyvä menetelmä ja tuotteet Download PDF

Info

Publication number
FI124372B
FI124372B FI20096179A FI20096179A FI124372B FI 124372 B FI124372 B FI 124372B FI 20096179 A FI20096179 A FI 20096179A FI 20096179 A FI20096179 A FI 20096179A FI 124372 B FI124372 B FI 124372B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
substrate
particles
sintering
ink
layer
Prior art date
Application number
FI20096179A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20096179A (fi
FI20096179A0 (fi
Inventor
Tomi Mattila
Mark Allen
Jaakko Leppäniemi
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 FI20096179A priority Critical patent/FI124372B/fi
Publication of FI20096179A0 publication Critical patent/FI20096179A0/fi
Priority to KR1020127015262A priority patent/KR20120096506A/ko
Priority to CN2010800613975A priority patent/CN102686509A/zh
Priority to JP2012538373A priority patent/JP2013511143A/ja
Priority to US13/508,994 priority patent/US9603260B2/en
Priority to EP10829579.1A priority patent/EP2499087A4/en
Priority to PCT/FI2010/050917 priority patent/WO2011058230A1/en
Publication of FI20096179A publication Critical patent/FI20096179A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI124372B publication Critical patent/FI124372B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/52—Electrically conductive inks
    • 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
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/038—Textiles
    • 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
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • 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
    • 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
    • H05K3/1283—After-treatment of the printed patterns, e.g. sintering or curing methods
    • 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
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • 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
    • H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
    • 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
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0104—Properties and characteristics in general
    • H05K2201/0116—Porous, e.g. foam
    • 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
    • H05K2201/0209—Inorganic, non-metallic particles
    • 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
    • H05K2201/0275—Fibers and reinforcement materials
    • H05K2201/0284—Paper, e.g. as reinforcement
    • 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
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10106—Light emitting diode [LED]
    • 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
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10636—Leadless chip, e.g. chip capacitor or resistor
    • 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
    • H05K3/1241—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 ink-jet printing or drawing by dispensing
    • H05K3/125—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 ink-jet printing or drawing by dispensing by ink-jet printing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Description

KeiTostettuihin partikkeleihin liittyvä menetelmä ja tuotteet Keksinnön ala 5 Keksintö koskee kapseloituja partikkeleita, jotka on kerrostettu alustoille esimerkiksi tulostettua elektroniikkaa varten. Erityisesti keksintö koskee menetelmää alustoille kerrostettujen metalliset, metallioksidi- ja puolijohdepartikkelit peittävän kapseloivan materiaalin, eli ligandien, poistamiseksi kemiallisesti funktionali soitujen rakenteiden muodostamiseksi. Keksintö koskee myös tuotteita, jotka on mahdollistettu poistamalla 10 kapseloiva materiaali, ja tätä tarkoitusta varten sopivia laitteita. Keksintö taijoaa menetelmän johtimien tuottamiseksi kerrostamalla kapseloituja metallisia partikkeleita alustoille ja poistamalla kapseloiva materiaali sintrautumisen mahdollistamiseksi. Keksintö tarjoaa menetelmän erillisten komponenttien kytkemiseksi sintrattuun rakenteeseen. Lisäksi keksintö koskee tuotteita, jotka on tuotettu sintraamalla ja kytkemällä erilliset 15 komponentit sintrattuun rakenteeseen.
Keksinnön tausta
Tulostetut elektroniset komponentit ja laitteet on suurimmalta osalta havainnollistettu ei-20 absorboivilla alustoilla. Tällä tavalla tulostetun (ja kovetetun) kerroksen fysikaaliset ominaisuudet määräytyvät ensisijaisesti itse materiaalin perusteella ja esim. alustan pinnan modifikaatiot kohdistuvat ainoastaan haluttuun kastumiskäyttäytymiseen tulostuksen aikana. Toisin kuin esim. mustesuihkuvalokuvapaperit tai piirtoheitinkalvoarkit vaativat nämä alustat liuottimen/dispersion väliaineen täydellisen haihtumisen imeytymällä ^ 25 kuivumisen sijaan. Liuottimen poistamisen lisäksi edellyttävät useimmat partikkeleihin cm perustuvat musteet/tahnat tyypillisesti kovetusvaiheen partikkelia kapseloivan materiaalin i o poistamiseksi edelleen partikkelien välisen fysikaalisen kosketuksen mahdollistamiseksi.
^ Kapseloiva materiaali on usein tiukasti sitoutunut partikkeliytimiin stabiilin dispersion ϊ tuottamiseksi estämällä partikkelien aggregaatio. Tämän vuoksi kapseloivan materiaalin σ> 30 tehokkaaksi poistamiseksi tarvittava kovetuslämpötila rajoittuu usein alustan S kuumennuksenkeston vuoksi. Tämä on usein tavattu ongelma kun yritetään muodostaa o metallisia johtimia taipuisille alustoille käyttämällä kapseloitujen metallisten nanopartikkelien dispersion tulostamista, jota seuraa lämpökovettaminen kapseloivan aineen poistamiseksi sintrautumisen mahdollistamiseksi. Sen jälkeen on kehitetty erilaisia 2 vaihtoehtoisia sintrausmenetelmiä kuten lasersintraus, sintraus korkeaenergisillä valopulsseilla, mikroaaltosintraus ja sähköinen sintraus. Esimerkiksi sähkösintraus on tuotu esille aikaisemmissa patenttihakemusjulkaisuissamme WO 2008/009779, EP 2001272, EP 2001053, EP 2001273 ja EP 2003678.
5
Kaikilla tunnetuilla sintrausmenetelmillä on etunsa, mutta niihin liittyy myös tietyt huonot puolet.
Laitteiden ja piirin komponenttien tulostaminen on edelleen teknologian kehittämisen 10 vaiheessa: prosessiin liittyvät rajoitukset (esim. pienin mahdollinen tulostettujen johtojen välisten välien etäisyys) kuin myös materiaalin rajoitukset (esim. orgaanisten puolijohteiden stabiilius ja liikkuvuus) ovat yhä jäljellä huolimatta tiedeyhteisön ja teollisuuden ponnistuksista. Nähtävästi on olemassa joitakin uraauurtavia tulostetun elektroniikan tuotantolinjoja, jotka pystyvät kokonaan tulostamaan täysin toimivia RFID-15 tageja, mutta nämä edellyttävät tyypillisesti kallista laitteistoa ja säädeltyjä olosuhteita. Kypsemmät teknologiat kuten hopeapastan silkkipaino antennien valmistamiseksi ovat osoittautuneet kilpailukykyisiksi vaikka piihin perustuvien mikrosirujen tai muiden erillisten komponenttien liittäminen painetun piiristön (antenni) kanssa on hintava prosessivaihe. Tyypillinen menetelmä liitoksen muodostamiseksi on flip-chip-liittäminen 20 (pick and place), vaikka on esitelty muitakin menetelmiä kuten neste- ja värähtelyasennus (fluidic ja vibratory assembly). Yleinen ongelma komponenttien kytkemisessä painetun piiristön kanssa on, kuinka toimittaa suuren läpimenonopeudella erillinen komponentti tarkkaan asemaansa (sovitettuna painettujen kontaktialustojen mukaan). Mustesuihkulla (nanopartikkelimuste) tulostettuihin ja sintrattuihin sähköjohtoihin Flip-chip-liittämiseen ^ 25 liittyvä lisähaaste on sähköä eristävä kerros, jolla on taipumus muodostua sintratun ° sähköjohdon yläpinnalle.
LO
cp
Siten on olemassa tarve tehokkaalle menetelmälle kapseloivan materiaalin poistamiseksi g kerrostetuista partikkeleista partikkeliytimien paljastamiseksi erityisesti johtimen 30 muodostamiseksi, komponentin kytkemiseksi, anturimateriaalin muodostamiseksi ja S metallioksidi- ja puolijohdepartikkelien sintrauksen edistämiseksi. Prosessimenetelmä ja O ...
o laitteisto, jolla voidaan valmistaa jopa suuren mittakaavan pnnstöjä halvoille materiaaleille drop-on-demand-tulostuksella (digitaalisesti määritelty painokuvio) ja chip-on-demand-sijoittelulla (monenlaiset erilaiset komponentit sijoittuvat digitaalisesti määriteltyihin 3 komponentin asemiin suhteessa tulostettuihin elektrodeihin), antaisi paljon mahdollisuuksia.
Keksinnön yhteenveto 5
Keksinnön yksi tarkoitus on tuoda esille tehokas menetelmä kapseloivan materiaalin poistamiseksi kerrostetuista partikkeleista, joka menetelmä on erityisesti sopiva sähköpiirien, komponenttien ja/tai laitteiden massatuotantoon. Tavoitteena on myös tuoda esille tuotteita, jotka on mahdollistettu poistamalla kapseloiva materiaali, ja tähän liittyviä 10 laitteistoja.
Tavoitteet saavutetaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa määritellyn kaltaisella menetelmällä, tuotteella ja laitteistolla. Hyödylliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.
15
Yhden ensisijaisen suoritusmuodon mukaan tarjotaan menetelmä kapseloivan materiaalin poistamiseksi alustan avustamana.
Siten yhden keksinnön suoritusmuodon mukaan on tuotu esille menetelmä kapseloivan 20 materiaalin poistamiseksi alustalle kerrostetuista kapseloiduista partikkeleista, jossa menetelmässä käytetään alustaa, joka kykenee kemiallisesti poistamaan kapseloivan ligandin ytimiltä, sisältäen vaiheet: - kerrostetaan substraatille nanopartikkeleita, joilla on ydin ja ainakin yksi kapseloiva ligandi sitoutuneena ytimeen, elektronisen piirin muotoon käsittäen ^ 25 johdinrakenteita ja liitäntöjä, ° - poistetaan kapseloivat ligandit partikkelien ytimiltä ainakin osittain i o sintrautuneen rakenteen tuottamiseksi, i 7 ^ - sijoitetaan ainakin yksi erillinen sähköinen komponentti ainakin osittain ϊ kerrostetuille partikkeleille komponentin kytkemiseksi sähköisesti ja kiinnittämiseksi ct> 30 mekaanisesti substraattiin sintrauksen aikana.
N- tö σ> o o Keksinnön yksi erityinen tavoite on tuoda esille laajalle joukolle erilaisia alustoja sopivia menetelmiä.
4
Yhden suoritusmuodon mukaisesti on alusta järjestetty, tyypillisesti tuottamalla perusalustalle yksi tai useampi päällystekerros, kykeneväksi absorboimaan musteen/pastan liuotin/dispersion väliaine nopeasti (nestettä absorboivaan kerrokseen pintakerroksen alla) samalla estäen partikkelien kulkeutumisen kohdealueen ulkopuolelle pintakerroksessa.
5
Alusta voi käsittää varautuneen kolloidisen tyyppisen huokoisen oksidimateriaalin (ei-huokoisten partikkelien suspension) pintakerroksessa kapseloivan materiaalin poistamiseksi kemiallisesti partikkeleista partikkelien ytimien saattamiseksi tiiviisti kosketuksiin.
10
Huokoinen oksidimateriaali voi erityisesti olla mesohuokoinen (engl. mesoporous).
Yhden suoritusmuodon mukaan on varautunut kolloidisen tyyppinen huokoinen materiaali nano-alumiini tai nano-piioksidi, keskimääräisen partikkelikoon ollessa erityisesti 5-40 15 nm. Oksidimateriaali voi myös olla niobium-, tantaali-, zirkonium-, cerium- tai tinaoksidi.
Keksintö tarjoaa menetelmän, jossa sähköiset rakenteet on kerrostettuja sintrattu alustoille in situ.
20 Yhden näkökannan mukaisesti tuo keksintö esille elektroniikkamoduulin, joka on tyypillisesti muodostettu tulostamalla, joka moduuli käsittää alustan (erityisesti arkin tai raina-alustan) ja sintratun rakenteen mainitulla alustalla, joka sintrattu rakenne on muodostettu ainakin osittain fuusioituneista partikkeliytimistä. Keksinnön mukaisesti on alusta kykenevä auttamaan mainittuihin ytimiin sitoutuneen kapseloivan ligandin ^ 25 poistamista kemiallisesti ennen mainittua sintrautumista, ja jossa ainakin yksi erillinen oj komponentti on sähköisesti kytketty mainittuun sintrattuun rakenteeseen ja mekaanisesti i o kiinnitetty substraattiin.
o c\j ir Keksintö tuo myös esille laitteiston, joka käsittää välineet yllä olevan kaltaisen o 30 kemiallisesti aktiivisen alustan pitelemiseksi ja syöttämiseksi, tulostuspään kapseloituja Γ"» cö partikkeleita sisältävän musteen kerrostamiseksi alustalle johdinrakenteiden o muodostamiseksi sille sintraamalla partikkelit ja välineet erillisten sähköisten komponenttien sijoittamiseksi edelleen märälle musteelle komponenttien saattamiseksi 5 sähköisesti yhteen mainittujen johdinrakenteiden kanssa ja komponenttien kiinnittämiseksi mekaanisesti alustaan.
Keksintö tarjoaa merkittäviä etuja.
5
Keksinnön avulla voidaan valmistaa jopa suuren mittakaavan piirejä halvoille alustoille drop-on-demand-tulostuksella (digitaalisesti määritelty painokuvio) tai chip-on demand-sijoittelulla (monenlaiset erilaiset komponentit sijoittuvat digitaalisesti määriteltyihin komponentin asemiin suhteessa tulostettuihin elektrodeihin).
10 Käyttämällä päällimmäistä alustan kerrosta, joka pystyy poistamaan kapseloivan materiaalin kun musteen liuotin absorboituu, yhden tai useamman erillisen elektronisen komponentin kytkemiseksi alustalle. Muste/pasta-partikkelit, joista kapseloiva materiaali on poistettu, kun se kerrytetään liuotinta absorboivalle pinnalle, tarjoavat komponentin 15 hyvän sähköisen ja mekaanisen kytkeytymisen alustalle.
Komponentit voidaan sijoittaa ensin tulostamalla kosketusalusta-alueet hieman suuremmalla tulostuksen erottelukyvyllä kuin johtimien kuviointiin käytettiin, ja sitten tiputtamalla komponentti määriteltyyn asemaan hetkellisellä katkoksella komponentteja 20 kirjoitinpäähän kiinnitetyssä tornissa pitelevän alipaineimussa. Kun komponentti tulee kosketuksiin märän musteen kanssa, kiinnittyy komponentti välittömästi elektrodeihin antaen sähköisesti ja mekaanisesti korkealaatuisen kontaktin. Sijoittamisen tarkkuutta rajoittaa tulostimen motoroitujen vaiheiden tarkkuus.
25 Menetelmä tarjoaa menetelmän sähköisten piirien ja/tai komponenttien muodostamiseksi ° laajalle erilaisten halpojen alustojen joukolle ja menetelmän erillisten komponenttien o kiinnittämiseksi muodostuneille johtimille kustannustehokkaalla tavalla. Tällaisten ° päällystettyjen alustojen kokonaishinta on tyypillisesti pienempi kuin hinta usein | tulostetussa elektroniikassa käytetyillä alustoilla, joiden tyypillisesti edellytetään kestävän o 30 kuumennusta ja tarjoavan tasaisen pinnan.
Γ"»
S
o o Verrattuna perinteisiin sintrausmenetelmiin, joihin sisältyy ainakin kaksi prosessointivaihetta (eli materiaalin levittäminen ja itse sintraus) tuo tämä keksintö esille suoran sintrauksen päällystetylle pohja-alustalle jopa ilman prosessoinnin jälkeistä 6 vaihetta. Päällystämällä alustat tässä keksinnössä kuvatulla tavalla mahdollistaa menetelmä sintrauksen laajemmalla halpojen tulostusalustojen joukolla kuin mitä aikaisemmin on ollut mahdollista. Menetelmä tuo esille tulostetun elektroniikan prosessoinnin yksivaiheisena tulostuksena, mikä merkitsee ajan ja saannon säästöjä.
5
Myös flip-chip-sitoutumiseen mustesuihkutulostetuille ja kuumentamalla sintratuille johdoille liittyvä eristävän barrierin muodostumisen ongelma ratkaistaan tässä esille tuodulla alustan avustamalla sintrausmenetelmällä. Siten esillä oleva keksintö tuo esille menetelmän erillisten komponenttien suoraan kiinnittämiseen tulostetuille johtimille 10 tulostuksen aikana äärimmäisen kustannustehokkaalla tavalla.
’’Alustan avustamalla” menetelmällä tarkoitamme, että alusta pystyy yksinään aloittamaan alustalle kerrostettujen partikkelien kapseloivan materiaalin poistoprosessin. Erityisesti alusta pystyy poistamaan ainakin 25 % kapseloivasta materiaalista huoneenlämmössä. On 15 myös mahdollista, että kapseloiva materiaali poistetaan alustan avustamalla prosessilla kokonaan. Osittaisen tai täyden kapseloivan kerroksen poistamisen jälkeen voi sintrausprosessi alkaa joko spontaanisti tai keskittämällä ulkoista energiaa järjestelmään.
Termi ”/'« situ -sintraus” tarkoittaa erityisesti, että sintrautuminen tapahtuu ainakin osittain 20 ilman ulkoista kerrostamisen jälkeen järjestelmään tuotua energiaa. On kuitenkin huomattava, että keksintö ei rajoitu sellaisiin menetelmiin, joissa ulkoista energiaa ei tuoda järjestelmään, vaan keksintö kattaa laajasti kaikki sellaiset menetelmät, joissa alusta ja partikkelimuste pystyvät ainakin jossakin määrin tuottamaan kuvatun sintrausvaikutuksen in situ. Toisin sanoen lisäsintrausta (tai ’’kovettaminen”) käyttäen esim. kuumennusta, <t 25 valoa tai sähkövirtaa ei ole suljettu pois, ja sen on havaittu tosiasiassa edelleen lisäävän ° pinnan j ohtavuutta.
LO
cp ° Kun tuotetaan johtimia tulostettuja elektroniikkapiirejä varten, on haluttu johtavuuden taso g alustan avustaman sintrauksen jälkeen tyypillisesti suurempi kuin le6 S/m, joka voidaan o) 30 hyvin tuottaa esillä olevalla menetelmällä, kuten myöhemmin tullaan esittämään.
S
o o o Erityisesti voidaan keksinnön keinoilla tuottaa jopa ilman lisäkovettamista rakenteita, joilla on suurempi kuin 1 %, sopivasti suurempi kuin 10 % ja jopa suurempi kuin 25 % sähkönjohtavuus partikkelien ytimenä käytetyn metallin massan johtavuudesta.
7
Saatua johtavuutta voidaan myös säätää valitsemalla sopiva kapseloiva materiaali ja sovittamalla partikkeleita peittävän kapseloivan kerroksen paksuus. Siten erilaisia musteita/pastadispersioita voidaan tulostaa samanaikaisesti samalle päällystetylle alustalle 5 erilaiset tavoitejohtavuudet ja -vastukset omaavien johtimien ja vastusten mahdollistamiseksi.
Termi ’’(kapseloiva) materiaali” viittaa mihin tahansa materiaaliin, jossa on molekyylejä, jotka pystyvät sitoutumaan (esim. kovalenttisilla, ionisilla tai vetysidoksilla tai esim. van 10 der Waals- tai ei-dipolisilla vuorovaikutuksilla) partikkelin ytimen materiaaliin, ja joka pystyy ehkäisemään partikkelien hyytymistä, sekoittumista tai fuusioitumista. Kapseloiva materiaali voi muodostaa sulkevan tai päällystävän kerroksen, jonka paksuus on edullisesti välillä 0,1-5 nm, erityisesti 0,1-1 nm.
15 Kapseloiva materiaali on edullisesti orgaaninen.
Partikkelit ovat edullisesti nanopartikkeleita, tyypillisesti pallomaisia nanopartikkeleita. Siten niiden läpimitta on pienempi kuin 1000 nm, edullisesti pienempi kuin 100 nm. Parhaat in situ -sintrauksen tulokset on havaittu partikkeleilla, joiden koko on välillä 5-50 20 nm.
Musteelle/pastalle vastaanottavainen päällystekerros voidaan kuvioida ainoastaan ennalta määritetyille sijainneille alustalla tuottamaan sijainnista riippuvainen kyky poistaa kemiallisesti kapseloiva materiaali.
25 c3 Seuraavaksi keksinnön suoritusmuoto kuvataan lähemmin viittaamalla tähän liitettyihin o piirustuksiin, o
CVJ
ir Piirustusten lyhyt kuvaus oy 30 cö Kuvio 1. Mustesuihkulla tulostettu hopeakuviointi (a), Sienan valokuvapaperilla (b), o Epsonin Premium Glossy -valokuvapaperilla (c), Epsonin piirtoheitinkalvolla (d).
Absorboitu liuotin on näkyvissä suoraan tulostamisen jälkeen antaen todisteen partikkelin kiinnittymisestä pintakalvoon samalla kun liuotin vedetään alla olevaan kerrokseen.
8
Kuvio 2. Mitattu tulostetun johtimen arkin vastus mustesuihkualustoilla ennen kovettamista uunissa 10 min ajan 100 °C:ssaja sen jälkeen.
5 Kuvio 3. Alustoille tulostettu nanopartikkelimuste säilytettynä 25 °C:ssa ja RH = 25 ... 35 %. (a) Epsonin piirtoheitinkalvo, (b) Epsonin DuraBrite-valokuvapaperi, (c) Sienan valokuvapaperi, (d) 3M:n piirtoheitinkalvoja (e) Starin piirtoheitinkalvo.
Kuvio 4. 5 mm pitkien Epsonin piirtoheitinkalvoarkki-, Epsonin DuraBite-valokuvapaperi-10 ja Sienan valokuvapaperialustoille tulostettujen ja säädellyssä olosuhteissa (a) RH:L = E..5 %, (b) RH:M = 25...35 % ja (c) RH:H = 85 % pidettyjen viivojen mitattu vastus (4-wire). Mitattiin kolme näytettä kutakin viivanleveyttä/RH-arvoa kohti. Osoitettiin poikkeuksellinen toistettavuus.
15 Kuvio 5. SEM-kuva hopeananomusteesta tulostettuna Epsonin piirtoheitinkalvolle: 4 px leveän viivan reuna.
Kuvio 6. SEM-kuvat Epsonin piirtoheitinkalvolle tulostettujen hopeananomusteviivojen keskeltä (4 px viivanleveys) olosuhteissa (a) RH:L, (b) RH:M ja (c) RH:H. Havaitaan 20 rakeiden kasvu kasvavan kosteuden myötä, (d) Epsonin piirtoheitinkalvoarkin nanorakenteinen päälliskerroksen päällyste on luonteeltaan selvästi partikkelimainen.
Kuvio 7. SEM-kuvat Epsonin DuraB rite-vai okuvapaperille tulostettujen hopeananomusteviivojen keskeltä (4 px viivanleveys) olosuhteissa (a) RH:L, (b) RH:M ja ^ 25 (c) RH:H Havaitaan rakeiden kasvu kasvavan kosteuden myötä (d) Epsonin DuraBrite- cm valokuvapaperilla on tiheä päälliskerroksen nanopartikkelipäällyste, jossa havaittiin i o halkeilua mikronin pituusmittakaavassa kaikilla RH-tasoilla.
o C\1 e Kuvio 8. SEM-kuvat Sienan vai okuvapaperille tulostettujen hopeananomusteviivojen σι 30 keskeltä (4 px viivanleveys) olosuhteissa (a) RH:L, (b) RH:M ja (c) RH:H. Havaitaan r·'- tö rakeiden kasvu kasvavan kosteuden myötä, (d) Sienan valokuvapaperilla näyttää olevan G) o nanomittakaavan huokoisuutta, mutta päälliskerros ei koostu nanopartikkeleista.
9
Kuvio 9. Kaavio, joka esittää keksittyä kytkennän menettelytapaa. (a)
Nanopartikkelimuste-elektrodit tulostetaan alustalle suurella erotuskyvyllä, (b) Komponentti asetetaan tulostetuille elektrodeille, kun tulostetut elektrodit ovat vielä märkiä siten, että muste kastelee komponentin kontaktielektrodit. (c) Muste imeytyy 5 välittömästi, kun siru on saatettu yhteen ja muodostuu korkealaatuinen kontakti. Liuotin absorboituu täysin alla olevaan absorboivaan kerrokseen.
Kuvio 10. Pinnalle asennettuja siruvastuksia kytkettynä Epsonin DuraBrite- valokuvapapereille tulostettuihin elektrodeihin.
10
Kuvio 11. Pinnalle asennettuja siruvastuksia, jotka on kytketty tulostettuihin elektrodeihin (Epsonin DuraBrite). (a) tyyppi 100 Ω 0603, mitattu R = 102 Ω. (b) tyyppi 10 kΩ 0805, mitattu R = 10 kΩ.
15 Kuvio 12. Pinnalle asennettu LED kytkettynä johtimiin tai Epsonin DuraBrite-valokuvapaperiin. Johdot ja kytkentä muodostettiin liikuttamalla pipettiä alustan yli ja sijoittamalla LED vielä osittain märille nanomuste-elektrodeille.
Kuvio 13. Järjestely piirien johtojen drop-on-demand-tulostusta ja erillisten komponenttien 20 place-on-demand-kytkemistä varten.
Suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus
Kuvattu keksintö koskee alustan avustamaa kapseloivan materiaalin poistamista ^ 25 kerrostetuista partikkeleista pintamodifioiduilla alustoilla. Keskeiset mainitun partikkeleita cm kapseloivan materiaalin poistamisen mahdollistamiseksi tarvittavat musteen/pastan ja i 0 päällystekerroksen ominaisuudet kuin myös käytännön esimerkit on kuvattu alempana ^ keksinnön suorittamisen mahdollistamiseksi.
cc
CL
en 30 Monet pohjamateriaalit kuten paperi, muovit, tekstiilit jne. voidaan päällystää tässä S keksinnössä kuvatulla vastaanottavalla päällystekerroksella. Nämä materiaalit ovat halpoja o verrattuna usein tulostetussa elektroniikassa käytettyihin päällystämättömiin alustoihin.
10
Esim. tulostettua elektroniikkaa varten kehitetyt partikkelimusteet/pastat sisältävät partikkeleita, jotka on kapseloitu päällystekerroksen muodostavalla sulkevalla materiaalilla. Keskimääräisen partikkelien läpimitan välillä 1 nm - 3 pm, tyypillisemmin välillä 5 - 50 nm nanopartikkelien tapauksessa kapealla kokojakaumalla omaavat 5 partikkelit antavat voimakkaat puoleensavetävät van der Waals/Casimir -voimat siten, että tarvitaan vain pieni energia partikkelin kapseloivan materiaalin syrjäyttämiseksi ja partikkelien pintojen yhdistymiseksi. Kapseloivalla materiaalilla pitäisi edullisesti olla ioniset terminaaliset ryhmät elektrostaattisen hylkimisen tuottamiseksi nestefaasissa. Kapseloiva aine voi yleisesti olla esim. tioli, muu rikkiä sisältävä ligandi, amiini, oksidi, 10 fosfiini, karboksylaattiligandi, poly elektrolyytti tai polymeeri (esim. poly(N-vinyyli-2-pyrrolidoni) (PVP) tai polyetyleeniglykoli). Kulta-rikki-sidos on hyvin voimakas tioliligandeilla kun taas esim. polymeerit eivät sitoudu yhtä hyvin kultaan johtaen melko höllästi sitoutuneeseen kapseloivaan aineeseen ja eivät siten ole yhtä hyviä stabiloijia. Spesifisesti, tiolilla suljetut nanopartikkelit voidaan eristää (kuivata) ja liuottaa uudelleen 15 toistuvasti ilman palautumatonta aggregaatiota. Partikkelit voivat olla joko negatiivisesti tai positiivisesti varautuneet. Voidaan käyttää myös ei-ionista kapseloivaa materiaalia kuten PVP:tä, jossa tapauksessa stabiilius säilyy steerisen estymisen ansiosta. Muste/pastan dispersion väliaine voi olla joko polaarinen tai ei-polaarinen.
20 Musteen/pastan partikkelien ydin voi käsittää esim. Ag:n, Au:n, Cu:n, Al:n, Ni:n, ..., SiC>2:n, ZiO:n, Ti02:n, ITO:n, AZO:n, ...
Tulostusalusta käsittää edullisesti ainakin yhden pintakerroksen ja nestettä absorboivan kerroksen pohja-alustalla. Kun muste/tahna kerrostetaan alustalle, absorboituu τί 25 liuotin/dispersion väliaine helposti alustan nestettä absorboivaan kerrokseen samalla kun c3 alustan pintakerros kiinnittää musteen/pastan partikkelit ja poistaa kemiallisesti partikkelia i o kapseloivan materiaalin jättäen tiiviisti pakkautuneen kerroksen ytimen paljaita S partikkeleita. Sulkevan kerroksen pitäisi olla mahdollisimman ohut (edullisesti vähemmän ir kuin 0,5 nm) suuren pakkaustehokkuuden saavuttamiseksi musteen liuottimen σ> 30 absorboituessa. Tärkeä fysikaalinen parametri, joka määrittää nanopartikkelien välisten S dispersiovoimien luonteen, on metalliytimen koon suhde partikkelien väliseen erottavaan o etäisyyteen. Suuren pakkaustehokkuuden saamiseksi täytyy sulkevan kerroksen paksuuden olla pieni verrattuna ytimen kokoon (edullisesti 0,2 - 5 %).
11
Alustan pintakerroksen tulisi edullisesti omata suuri varaustiheys. Pintakerros on edullisesti koottu homogeenisistä kolloidityyppisistä huokoisista oksidipartikkeleista kokovälillä 10 - 150 nm. Alusta pitäisi sovittaa musteen/pastan partikkelien suhteen. Varaustiheyttä voidaan lisätä käyttämällä hyvin varautunutta kiinnity sai netta sideaineena 5 (esim. tapauksessa PEI (polyetyleeniimiini), jossa toivotaan kationista varaustiheyttä). Samaten pitäisi alustan pintakerroksissa käytetty sideaine sovittaa polaarista liuotinta varten polaarisen musteen/pastan dispersion väliaineen tapauksessa ja päinvastoin ei-polaarisen mustetta/pastan dispersion väliainetta varten. Tarvitaan esim. polaarista mustetta/pastan dispergoivaa ainetta, jos sideaineena alustan päällystekerroksissa käytetään 10 PVP:tä tai PVA:ta (polyvinyylialkoholi).
Kuten ylempänä on käsitelty, perustuu mekanismi partikkelia kapseloivan materiaalin poistamiseksi kapseloivan materiaalin alustan avustamaan kemialliseen poistamiseen. Erityisesti hyvin varautunut pintakerros vetää puoleensa kapseloivan materiaalin 15 molekyylejä ja poistaa päällysteen, jos se on energeettisesti suosittua. Alempana on joitakin esimerkkitapauksia: - Kapseloiva materiaali, johon sisältyy ioniset terminaaliset ryhmät omaavia molekyylejä: Kapseloivan materiaalin irtoaminen partikkelin ytimestä saadaan 20 aikaiseksi, jos ionisen sitoutumisen vahvuus kapseloivien molekyylien terminaalisen ryhmän ja alustan välillä on suurempi kuin kapseloivien molekyylien sitoutumisen vahvuus partikkelin ytimeen.
- Ei-ioninen kapseloiva materiaali: vetovoima ilman mitään ionisoituvia ryhmiä olevan molekyylin ja alustan hyvin varautuneen pintakerroksen kanssa voi johtua ioni-dipoli- =* 25 vuorovaikutuksista. Esim. polyvinyylipyrrolidoni (PVP) edustaa dipolia, joka o c\J todennäköisesti läpikäy ioni-dipoli-vuorovaikutksen varautuneen alustakerroksen i
LO
cp kanssa tuoden nämä kaksi komponenttia läheiseen kosketukseen. Kapseloivien o cvj molekyylien irtoaminen tapahtuu, jos on energeettisesti suotuisaa katkaista PVP- £ partikkelisidos ioni-dipoli-sidoksen muodostamiseksi alustan kanssa.
30 - Ulkoapäin lisätyn kemikaalin avustama kapseloivan materiaalin poistaminen: kapseloivan molekyylin ja partikkelin ytimen välisen sidoksen katkaisun prosessia o ^ voidaan auttaa ulkoapäin lisätyllä kemikaalilla (esim. vedellä, metanolilla, etanolilla jne). Tämä aine auttaa kapseloivan aineen irrottamisessa partikkelissa ja kuljettamisessa alustaan.
12
Kapseloivan materiaalin sitoutumisen vahvuus partikkelin ytimeen pitäisi minimoida niissä rajoissa, että ylläpidetään musteen/pastadispersion suurta stabiiliutta.
5 Kapseloivan materiaalin poistaminen partikkelista mahdollistaa sen, että partikkeleilla on suora fyysinen kosketus. Metallisten partikkelien tapauksessa mahdollistaa tämä menettelytapa partikkelien sintrauksen. Suuren pinta-alan suhteen tilavuuteen omaavien metallisten partikkelien osalta, jolloin pinnan atomeilla on pienemmät koordinaatioluvut kuin vastaavilla sisemmillä ytimen (massan) atomeilla, on korkean pintaenergian 10 vapautuminen sintrautumisen eteenpäin vievä voima.
Siten kuvattu keksintö koskee partikkelien alustan in situ avustamaa sintrausta pintamodifioiduilla alustoilla ja erillisten komponenttien suoraa kytkemistä mainittuun partikkelirakenteeseen. Keskeiset sintrausta ja kytkemisprosessia auttavat musteen ja 15 päällystekerroksen ominaisuudet on kuten kuvattu ylempänä. On myös ehdotettu prosessiympäristöä ja laitteistoa drop-on-demand-tulostukseen ja chip-on-demand-sijoitteluun.
Keksintö tarjoaa tehokkaan menetelmän piirien ja antennien tulostamiseksi joustaville 20 alustoille. Vallitsevissa olosuhteissa prosessilla saavutettu johtavuus on suurempi kuin le6 S/m (suurempi kuin l,5e7 S/m on osoitettu), joka on riittävä johtavuuden taso useisiin mikroelektronisiin sovellutuksiin virran kuljettamiseksi kärsimättä merkittävästä kuumentumisesta tai jännitteen laskusta.
Tt 25 Keksinnön edullisia lisäsuoritusmuotoja on kuvattu alempana.
δ
CvJ
o Esim. tulostetun elektroniikan sovellutuksia varten kehitetyt nanopartikkelimusteet ° sisältävät nanomittakaavan partikkeleita suljettuna kapseloivalla materiaalilla, joka | muodostaa päällystävän kerroksen. Yhden edullisen suoritusmuodon mukaisesti käytetään O) 30 metallisia nanopartikkeleita, joiden partikkelin läpimitta on (tyypillisesti) välillä 5 - 50 nm δ kapealla kokojakaumalla, koska ne tuottavat vahvat puoleensavetävät van der o Waals/Casimir -voimat siten, että tarvitaan vain pieni energia partikkelia kapseloivan materiaalin syrjäyttämiseksi ja partikkelien pintojen saattamiseksi kosketuksiin. Partikkelien välisten kosketusten muodostusta auttaa edelleen partikkelien suuri pinta-alan 13 suhde tilavuuteen; sulamis/sintrauslämpötila alenee johtuen pinnan molekylaaristen värähtelyjen vähenemisestä. Kapseloivalla materiaalilla pitäisi edullisesti olla ioniset terminaaliset ryhmät elektrostaattisten työntövoimien tuottamiseksi dispersiona ennen tulostamista. Voidaan myös käyttää ei-ionista kapseloivaa materiaalia kuten PVP:tä, missä 5 tapauksessa stabiilius säilytetään steerisen estymisen ansiosta.
Johtimen muodostamiseksi käy suljettujen metallisten nanopartikkelien kerros läpi muutoksen eristeestä metalliksi. Suora fysikaalinen kosketus partikkelien välillä on mahdollinen, kun kapseloiva materiaali poistetaan katkaisemalla kapseloivan molekyylin 10 ja partikkelin ytimen väliset sidokset (tavallisesti kuumentamalla). Sintrautuminen tapahtuu, kun partikkeleilla alkaa kaulan muodostumista (ytimien välinen yhteensulautuminen, joka aiheuttaa nanopartikkelien pidentymistä).
Sintrauksen eteenpäin vievä voima on pinnan kaareutumisen pienestä säteestä johtuvan 15 korkean pintaenergian vapautuminen.
Suuri johtavuus saavutetaan paremminkin säädeltyjen perkulaatiokanavien muodostumisen kautta kuin nanopartikkelien luhistumisella metallimassaksi.
20 Yhden suoritusmuodon mukaisesti vesi avustaa kapseloivan materiaalin kemiallista poistamista. Tällaisen vesiliukoisen kapseloivan materiaalin tapauksessa suoritetaan menetelmä ainakin 10 %, erityisesti ainakin 20 %, edullisesti ainakin 40 %, sopivimmin ainakin 75 % suhteellisessa kosteudessa.
Tt 25 Kaikki edellä mainitut musteen ja alustan ominaisuudet ovat myös edullisia, kun tehdään oj suora kytkentä tulostetusta alustasta erillisiin komponentteihin; sähköinen kontakti i 0 elektrodeihin muodostuu tosiaankin sintraamalla nanopartikkelit kapseloivan materiaalin ^ kemiallisella poistamisella.
cc
CL
σ> 30 Esimerkit -
S
CD
o Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksintöä sopivilla kaupallisesti saatavilla olevilla nanopartikkelimusteilla ja päällystetyillä alustoilla.
14
Koska mustesuihkutulostamisen alustat on kehitetty antamaan musteen kiinnittymisen alustalle, voitaisiin olettaa, että olisi myös voimakas kiinnittyminen joillekin metallisille nanopartikkelimusteformulaatioille. Pigmenttimusteiden osalta kiinnittyminen saadaan kemiallisella reaktiolla pigmenttipäällysteen ja alustan pintakerroksen välillä 5 itsekiinnittyvällä tavalla. Tulostetun elektroniikan musteiden/pastojen alustan avustamaa kapseloivan materiaalin poistamista varten pitäisi tulostusalustan affiniteetin sulkevalle materiaalille olla niin vahva, että se katkaisee kapseloivan materiaalin ja partikkelin ytimen välisen sidoksen ja vapauttaa partikkelin ytimet fyysisesti kosketuksiin.
10 Tässä esitettyjen esimerkkikokeiden tulokset suoritettiin yhtiön Advanced Nano Products DGP-45LT-15C-musteella, joka koostuu hopeananopartikkeleista, joilla on nimellinen partikkelikoko 10-20 nm, ja trietleeniglykolimonoetyylieetteriliuottimesta (TGME) (polaarinen). Mahdollinen kandidaatti kapseloivaksi materiaaliksi on PVP. PVP-molekyyli ei anna stabiiliutta liuoksessa elektrostaattisten työntövoimien avulla, mutta palautumaton 15 aggregaatio voidaan ehkäistä polymeerin antamalla eteerisellä estymisellä. Muu työ osoittaa, miten PVP-päällystetyt hopeananopartikkelit ovat stabiileja N,N-dimetyyliformamidissa (DMF) ja etanolissa, mutta vedessä tapahtuu hyytyminen johtuen suuremmasta polaarisuuserosta DMF:n ja veden kuin DMF:n ja etanolin välillä. Polaarisuuden lisääminen vedellä vähentää stabilaattorin tehokkuutta. Tämän vuoksi 20 oletamme ympäristön suhteellisen kosteuden (RH) avustavan sintrautumista DGP-45LT-15C:llä suoritetuissa kokeissa.
Oletamme havaitsevamme merkittäviä eroja eri kaupallisesti saatavilla olevien päällystettyjen mustesuihkutulostuksen alustojen (valokuvapaperit ja piirtoheitinkalvot) Tt 25 sintrauskykyjen välillä. Vaikka kaikki nämä alustat on optimoitu vesipohjaisille musteille cm ja yleensä omaavat samalla tavalla lyhyet kuivumisajat, tiedämme, että päällysteen rakenne o on joissakin tapauksissa härmistettyä piidioksidia ja toisissa tapauksissa esim. kolloidista S alumiinia. Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti on kolloidisen tyyppinen oksidi jr edullinen härmistettyyn oksidiin nähden. Vaikka härmistetty oksidi voi tuottaa nopean σ> 30 liuottimen sisäänoton ja pigmenttien immobilisortumisen alustan pintakerrokseen, on S kiinnittymisen mekanismi luonteeltaan enemmän steerinen kuin elektrostaattinen. Tämän o seurauksena keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti oletetaan kolloidisen C\l tyyppisen oksidin, erityisesti alumiinioksidin, jolla on hyvin protonoitunut alustan pintakerros, tehokkaimmin poistavan kapseloivan materiaalin hopeananopartikkeleilta.
15
Johtimien sintraaminen alusta-avusteisesti
Alustan avustama in situ -sintrausmenetelmä on havainnollistettu ensin 5 mustesuihkutulostamalla hopeananopartikkelimustetta (yhtiön Advance Nano Products DGP-45LT-15C) Epsonin mustesuihkupiirtoheitinkalvoarkille (S041063). Tulokset on esitetty alempana. Tämän jälkeen on esitetty toinen sarja kokeita, jotka havainnollistavat suhteellisen kosteuden vaikutusta saatuun johtavuuteen (’’sintrautumisaste”).
10 Ensimmäisessä kokeessa hopeananopartikkelimuste (yhtiön Advanced Nano Products DGP-45LT-15C) tulostettiin kolmelle tulostusalustalle: Sienan 250G, Epsonin Premium Glossy -valokuvapaperille ja Epsonin mustesuihkupiirtoheitinkalvoarkeille. Kuviointi tulostettiin käyttäen kaupallisen mittakaavan mustesuihkutulostinta (Apollo II PSK Spectran SX-128-päällä iTi-järjestelmässä: 10 pl pisarakoko, 128 suutinta, 50 pm natiivi 15 erotuskyky) pään nopeudella 100 mm/s ja 600 dpi tulostustarkkuudella (kuvio 1). Tulostuskokeet suoritettiin vallitsevissa olosuhteissa. Näytteet kustakin alustatyypistä myös uunisintrattiin 10 min ajan 100 °C:ssa. Käsittelemättömien ja kovettamisen jälkeisten (uunisintratut) näytteiden vastus mitattiin (4-wire) ja vastaava arkin vastus laskettiin valomikroskoopilla mitattujen ulottuvuuksien perusteella.
20
Epsonin piirtoheitinkalvoille tulostetut johdot osoittavat merkittävän korkeaa johtavuutta jo ennen jälkikovettamista. Olettaen 1 pm kerrospaksuuden lisääntyi johtavuus arvosta 7e6 S/m arvoon le7 S/m (11 %:sta 16 %:in suhteessa hopeamassaan), kun se kovetettiin kuumentamalla. Vastaavat arvot Sienan ja Epson Premium Glossy -valokuvapaperille ovat ^ 25 100 S/m ennen kovettamista ja le5 S/m (0,16 % suhteessa Ag-massaan) ja 5e5 S/m (0,79 % suhteessa Ag-massaan) uunikovettamisen jälkeen (kuvio 2).
LO
cp S Toinen koenäytteiden saija tulostettiin (DGP-45LT-15C-musteella) käyttäen Autodrop ir Microdrop -tulostinta 50 pm suuttimella 60 pm pisaroiden välillä viidelle eri alustalle: σ> 30 Epsonin mustesuihkupiirtoheitinkalvoarkille, Epsonin DuraBrite-valokuvapaperille, Sienan S valokuvapaperille, 3M:n mustesuihkupiirtoheitinkalvoarkille ja Starin o mustesuihkupiirtoheitinkalvoarkille (kuvio 3). Kokeellinen menettelytapa suoritettiin seuraavasti: näytteet vietiin säädeltäviin T/RH-olosuhteisiin 3 päivää ennen tulostamista (lämpötila pidettiin vakiona 25 °C:ssa, RH vaihteli RH:L = E..5 %, RH:M = 25.. 35 %, 16 RH:H = 85 %), kaikki näytteet altistettiin RH:lle noin 50 %, T noin 28 °C yhteensä 3-5 min ajan tulostamisen aikana ja vietiin takaisin säädeltyyn RH:en 1 päivän ajaksi ennen altistamista vallitseville olosuhteille. Kaikki näytteet vallitsevissa olosuhteissa 1 päivän ennen sähköisiä mittauksia.
5
Epsonin piirtoheitinkalvo, Epsonin DuraBrite ja Sienan tulostusalustat ovat kosketuskuivia 1-5 min sisällä, kun taas 3M:n ja Starin piirtoheitinkalvoarkit vievät 5-20 min ennen kuin muste on täysin imeytynyt. 3M:n ja Starin piirtoheitinkalvoarkit omasivat huonon tulostuslaadun ja suuren mitatun johtavuuden vaihtelevuuden.
10
Altistuminen suhteelliselle kosteudelle ei vaikuttanut tulostuslaatuun, kun tulostettiin Epsonin alustoille ja Sienan valokuvapaperille, mutta paransi johtavuutta. Tulostettujen ratojen mitattu vastus antaa parhaan viitteen ominaisvastuksesta alustalle siirrettyä vakiota kiintoaineen painoa kohti (kuvio 4). Arkin vastus laskettiin ja johtavuus on arvioitu 15 taulukossa 1. Selvästi sekä Epsonin piirtoheitinkalvo että Epsonin DuraBrite-valokuvapaperi säilytettynä korkeassa RH:ssa antaa uskomattoman korkean johtavuuden, joka lähestyy hopeamassan johtavuutta vaikka ei ole käytetty mitään jälkikovetusta.
Taulukko 1. Massan johtavuus [S/m (% suhteessa hopeamassaan)] suhteellisen kosteuden 20 ja tulostusalustan funktiona RH [%] Epsonin Epsonin Siena piirtoheitinkalvo DuraBrite 1.. .5 l,0e6 (1,6 %) l,3e5 (0,2 %) 3,7e2 25.. .35 8,3e6 (13,2 %) l,9e6 (3,0 %) 5,0e2 ^ "85 l,7e7 (27,0 %) l,4e7(22,2%) l,2e3 o ----
CvJ
LT) o SEM-kuvaus suoritettiin sähköisten mittausten jälkeen. Epsonin alustojen ja Sienan 0 cm valokuvapaperin tulokset on esitetty kuvioissa 5-8.
CC
CL
σ> 25 SEM-kuvien mukaan RH:n vaihtelu ei vaikuttanut tulostusalustan pintarakenteeseen.
S
O) o ° RH:n kasvattaminen parantaa edelleen saatua johtavuutta. RH-riippuvainen kasvu johtavuudessa oli lähes yksi suuruusluokka Epsonin piirtoheitinkalvoarkkien osalta ja 17 suurempi kuin 2 suuruusluokkaa Epsonin DuraBrite-valokuvapaperilla SEM-kuvat osoittivat selvästi rakeiden kasvun nanopartikkelikerroksessa RH:n kasvun myötä.
Havaittu RH-riippuvuus viittaa siihen, että vesi auttoi ligandin poistamisessa, mutta emme 5 voi päätellä, oliko vedellä vaikutus ennen tulostamista (muutti alustan kemiaa) tai sen jälkeen (reaktio päälliskerroksen ja mustekerroksen reunojen kanssa) tai sekä että. Jos jälkimmäinen tapaus pätee (jota SEM-kuvat tukevat), on ymmärrettävää päätellä, että DGP-45LT-15C:llä on vesiliukoinen ligandi.
10 Samanlaiset kokeet on suoritettu käyttäen ANP:n DGP-55HTG:tä, jolla on pienempi nimellinen partikkelikoko, mutta tiukemmin sitoutunut kapseloiva ligandi. n-Tetradekaaniliuotin on ei-polaarinen.
DGH-55HTG antoi karkeasti 5 kQ/sq arkin vastuksen Epsonin piirtoheitinkalvoarkilla ja 15 20 kQ/sq Epsonin DuraBrite-valokuvapaperilla, kun taas 3M:n ja Starin piirtoheitinkalvot pysyivät ei-johtavina. Kaikki mittaukset suoritettiin ainakin 24 h valmistamisen jälkeen eikä käytetty mitään jälkikovetusvaihetta.
Yhteenvetona, hyvä tulostustulos saatiin Sienan valokuvapaperilla, Epsonin Premium 20 Glossy -valokuvapaperilla, Epsonin DuraBrite-valokuvapaperilla ja Epsonin piirtoheitinkalvoarkilla. Erittäin hyvä johtavuus saatiin Epsonin piirtoheitinkalvolla ja Epsonin DuraBrite-valokuvapaperilla suoralla tulostuksella vallitsevissa olosuhteissa. Kuitenkin yli 5 suuruusluokan ero johtavuudessa Epsonin Glossy-valokuvapaperin ja Epsonin DuraBrite-valokuvapaperin (tulostettu samoilla tulostusparametreillä ja ^ 25 olosuhteissa) osoitti kuinka suuri ero on kiiltävien valokuvapaperien välillä jopa saman valmistajan toimittamina. Epsonin DuraBrite-valokuvapaperi on optimoitu i 0 partikkelipigmentoiduille musteille kun taas Epsonin Glossy-valokuvapaperi on tarkoitettu ° väriainetyyppisille musteille.
CC
CL
σ> 30 SEM-kuvat paljastavat, että Epsonin piirtoheitinkalvoarkki- ja Epsonin DuraBrite-alustat cö (suurimman johtavuuden antavat) tarjoavat kolloidisten nanokokoisten partikkelien o pintakerroksen.
18
Havaittu huomattava ero oli ANP:n DGH-55HTG-musteen pidempi kuivumisaika Epsonin piirtoheitinkalvoarkki- ja Durabrite-alustoilla verrattuna DGP-45LT-15C:hen. Tämä johtuu siitä, että alustat on optimoitu polaarisen tyyppisille dispersion väliaineille.
5 Erillisten komponenttien suora kytkeminen
Kytkemismenetelmä on havainnollistettu tulostamalla kytkentäalustat pinnalle kytkettäviä vastuksia (tyypit 0805 ja 0603) varten eri alustoille ja sijoittamalla vastukset alustoille, kun muste vielä oli märkää. Muste ja tulostusparametrit ovat samat kuin jälkimmäisissä 10 kokeissa paitsi, että pisaroiden väli asetettiin 50 pm:ksi johtimen osalta ja 35 pm:ksi kytkentäalustojen alueilla. Keksitty kytkentämenetelmä on esitetty kaavamaisesti kuviossa 9.
Hyvä sähköinen kontakti erillisen komponentin elektrodien ja tulostetun johtimen välille 15 saatiin erityisesti Epsonin Durabrite- ja Epsonin piirtoheitinkalvoarkeilla.
Muodostuneella kytkennällä Epsonin piirtoheitinkalvoarkilla on heikompi mekaaninen lujuus.
20 Epsonin DuraBrite-valokuvapaperilla saatu kytkentä antaa erinomaisen mekaanisen lujuuden matalan kosketuksen vastuksen lisäksi, kuten esitetty kuviossa 10 ja kuviossa 11.
Siruvastusten kytkennän menestyksellisyyden lisäksi on menetelmää havainnollistettu pinnalle kytkettävällä LED:illä kuten esitetty kuviossa 12.
25
Samanlaista tulostus- ja sijoitusprosessia yritettiin Sienan valokuvapaperilla ja Starin ja i o 3M:n piirtoheitinkalvoalustoilla, mutta onnistumatta. Muste kastuu sirun alla eikä anna ^ minkäänlaista mekaanista lujuutta tai sähköistä kontaktia.
X
cc Q_ o) 30 Koska musteen kuivumisaika on karkeasti sama Epsonin DuraBrite-valokuvapaperilla ja cö Sienan valokuvapaperilla, pääteltiin, että alustan imukyky ei ole mainitun o kytkentämenetelmän mahdollistava tekijä.
19 Tässä esitelty keksintö tarjoaa tehokkaan menetelmän piirien ja antennien tulostamiseksi taipuisille alustoille. Prosessilla vallitsevissa olosuhteissa saavutettu johtavuus on suurempi kuin le6 S/m (suurempi kuin l,5e7 S/m osoitettiin Epsonin piirtoheitinkalvoarkeilla huoneenlämmössä), joka on riittävä johtavuuden taso useisiin mikroelektronisiin 5 sovellutuksiin kuljettamaan virtaa kärsimättä merkittävästä kuumentumisesta tai jännitteen laskusta. Lisäksi säätämällä musteen ja alustan päällystekerroksen ominaisuuksia vielä paremman yhteensopivuuden saamiseksi, voidaan johtavuutta edelleen parantaa.
Tässä keksinnössä käsitellyt päällystekerrosrakenteet ovat kaupallisesti saatavilla valmiina 10 alustoina tai liuoksena esim. spin-päällystystä varten erilaisille pohja-alustoille. Useat pohjamateriaalit kuten paperi, muovit, tekstiilit jne. voidaan päällystää tämäntyyppisellä vastaanottavalla päällystekerroksella. Nämä materiaalit ovat myös suhteellisen halpoja verrattuna usein tulostetussa elektroniikassa käytettyihin päällystämättömiin alustoihin: esim. Epsonin piirtoheitinkalvo maksaa 1,3 - 1,7 €/kappale (ostettaessa 30 arkin 15 pakkauksena A4-koossa) kun taas Kapton (polyimidi) maksaa 12,6 €/kappale (25 arkin pakkaus, A4) ja Mylar A (PET) maksaa 3,9 €/kappale (25 arkin pakkaus, A4).
Tämä keksintö esitteli myös menetelmän erillisten komponenttien kytkemiseksi suoraan tulostetulle johdolle. Eristävää polymeerikerrosta, jolla on taipumus muodostua sintrattujen 20 johtimien päälle, koskevasta ongelmasta päästään yli tämän keksinnön alustan avustamalla sintrauksella.
Kuvio 13 esittää tulostus- ja kytkentämenetelmän mahdollista käytännöllistä toteutusta. Käytetään suuren suoritustehon mustesuihkutulostuspäätä perusjohdotuksen tulostamiseen Tt 25 (ja in situ -sintraukseen) sähköistä piiriä varten. Erilliset piirin komponentit sijaitsevat ° ’’syöttötorneissa”, missä kukin torni pitää yhtä komponenttityyppiä (A, B, C jne.), o Komponentit sijoitetaan place-on-demand-tavalla tulostamalla ensin kytkentäalustat c3 hieman suuremmalla tulostustarkkuudella kuin käytetään johtokuviointiin, ja sitten ir pudottamalla komponentti määriteltyyn sijaintiin hetkellisellä katkoksella alipaineimussa, σ) 30 joka pitää komponentit tornissa. Kun komponentti koskettaa märkää mustetta, kiinnittyy cö komponentti välittömästi elektrodeihin antaen sähköisesti ja mekaanisesti korkealaatuisen o kontaktin. Sijoittamisen tarkkuutta rajoittaa ainoastaan tulostimen motorisoitujen vaiheiden tarkkuus.
20 Tämä keksintö tarjoaa menetelmä jopa suuren mittakaavan piirien tulostamiseksi halvoille taipuisille alustoille suurella nopeudella. Kytkennän mekaanista lujuutta voidaan lisätä liimalla ja tulostettujen alustojen oikosulkemisen vaaraa komponenttia kiinnitettäessä voidaan minimoida käyttämällä kastumista estävää ainetta kuten fluoria sisältävää 5 akrylaattipolymeeriä (esim. Novec EGC-1700, jota valmistaa 3M). Siten kytkentäprosessia voitaisiin edelleen optimoida: ennen komponenttien vapauttamista tornista voitaisiin tulostaa liiman ja kastumista estävät ominaisuudet omaava liuos alustalle alueelle tulostettujen kytkentäalustojen väliin.
10 Keksityn menetelmän kapseloivan materiaalin poistamiseksi oletetaan myös auttavan puolijohde- ja/tai metallioksidinanopartikkelien matalan lämpötilan/energian sintrausta. Tässä keksinnössä kuvattua menetelmää voidaan nimittäin käyttää muita sintrausmenetelmiä täydentävänä. Tässä tapauksessa menetelmä tarjoaa merkittäviä hyötyjä tulostettujen OLEDien, valokennojen, diodien ja transistorien prosessointiin.
15
Keksintö on jo havainnollistettu kaupallisesti saatavilla olevilla päällystetyillä alustoilla.
Vaikka keksintöä on havainnollistettu käyttäen kaupallisesti saatavilla olevaa nanopartikkelimustetta ja päällystettyjä alustoja, ovat yleisemmät lähtömateriaalin 20 määritelmät oikeutettuja ja ehdotettuja. Hyvin määritellyt johdinkuviot mustesuihkutulostettiin alustoille muodostuneen johtavuuden ollessa 25 % hopeamassan arvosta, kun tulostaminen (ja in situ -kovettaminen) suoritettiin huoneenlämmössä. Optimaalisella musteen ja alustan yhdistelmällä saatiin mekaanisesti luja kytkentä kytkennän vastuksen ollessa pienempi kuin 2 ohmia.
^ 25 oj Esillä olevaa keksintöä voidaan käyttää suuren tuotantonopeuden tulostettujen i o elektroniikkarakenteiden (esim. RFID-antennien, muistikorttien, anturialustojen jne.) ^ tuottamiseksi kustannustehokkaammalla erillisten komponenttien kiinnittämismenetelmällä ϊ taipuisille tulostetuille piireille.
cd 30 N- tö σ> o o
C\J

Claims (14)

1. Menetelmä kapseloivan materiaalin poistamiseksi alustalle kerrostetuista kapseloiduista partikkeleista, jossa menetelmässä käytetään alustaa, joka kykenee kemiallisesti 5 poistamaan kapseloivan ligandin ytimiltä, sisältäen vaiheet: - kerrostetaan substraatille nanopartikkeleita, joilla on ydin ja ainakin yksi kapseloiva ligandi sitoutuneena ytimeen, elektronisen piirin muotoon käsittäen johdinrakenteita ja liitäntöjä, - poistetaan kapseloivat ligandit partikkelien ytimiltä ainakin osittain 10 sintrautuneen rakenteen tuottamiseksi, - sijoitetaan ainakin yksi erillinen sähköinen komponentti ainakin osittain kerrostetuille partikkeleille komponentin kytkemiseksi sähköisesti ja kiinnittämiseksi mekaanisesti substraattiin sintrauksen aikana.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa alusta käsittää alumiini- tai piidioksidipartikkeleita, joilla on keskimääräinen koko välillä 5-40 nm, sideaineen polaariselle liuottimelle ja kationisen lisäaineen partikkelien kiinnittymisen avustamiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, jossa käytetään nanopartikkeleita, 20 joilla on keskimääräinen läpimitta 5-50 nm, edullisesti ainakin 80 %:lla nanopartikkeliista on läpimitta, joka poikkeaa vähemmän kuin 5 nm keskimääräisestä läpimitasta.
4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, jossa nanohiukkasten keskimääräinen kapseloinnin paksuus on pienempi kuin 0,5 nm ^ 25
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, jossa partikkelit kerrostetaan i o alustalle sekoitettuna nestemäisen liuottimen, erityisesti polaarisen liuottimen, kanssa S edullisesti nanopartikkeleita sisältävänä musteena, alustan ollessa varustettuna ir ensimmäisellä kerroksella, joka pystyy absorboimaan mainitun liuottimen tai dispersion σ> 30 väliaineen, ja toisella ensimmäiselle kerrokselle asetetulla pintakerroksella, joka kykenee S pitämään mainitut nanopartikkelit. o o C\1
6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, jossa partikkelit sisältävät puolijohde- tai metallioksidiytimet, jotka kykenevät sintrautumaan alustalla puolijohde- tai metallioksidikerroksen muodostamiseksi.
7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, joka suoritetaan ainakin 10 %, erityisesti ainakin 20 %, edullisesti ainakin 40 %, sopivimmin ainakin 75 % suhteellisessa kosteudessa.
8. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, jossa käytetään 10 partikkeleita joilla on metallinen ydin j a jotka tuottavat rakenteen, jolla on suurempi kuin 1 %, sopivasti suurempi kuin 5 % ja jopa suurempi kuin 10 % partikkelien ytimenä käytetyn metallin massan johtavuudesta oleva sähkönjohtavuus.
9. Elektroniikkamoduuli, joka käsittää 15. alustan ja - sintratun rakenteen mainitulla alustalla, joka sintrattu rakenne on muodostettu ainakin osittain sintrautuneista partikkeliytimistä, jolloin mainittu alusta kykenee auttamaan mainittuihin ytimiin sitoutuneen kapseloivan ligandin poistamista kemiallisesti ennen mainittua sintrautumista, ja jossa ainakin yksi 20 erillinen komponentti on sähköisesti kytketty mainittuun sintrattuun rakenteeseen ja mekaanisesti kiinnitetty substraattiin.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen elektroniikkamoduuli, jossa alusta käsittää alumiini-tai piidioksidipartikkeleita, joilla on keskimääräinen koko välillä 5-40 nm, sideaineen =* 25 polaariselle liuottimelle ja kationisen lisäaineen nanopartikkelien kiinnittymisen ° auttamiseksi. i m o i O C\J
11 .Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen elektroniikkamoduuli, jossa alusta käsittää g ensimmäisen kerroksen, joka kykenee absorboimaan liuottimen, ja toisen pintakerroksen, o) 30 joka kykenee pitämään nanopartikkelit. S O) o
° 12. Laitteisto sähköisen moduulin muodostamiseksi, joka laitteisto käsittää - välineet kemiallisesti aktiivisen alustan pitelemiseksi tai syöttämiseksi, - tulostuspään kapseloidun johtavan nanopartikkeleita sisältävän musteen kerrostamiseksi alustalle johdinrakenteiden muodostamiseksi sille sintraamalla nanopartikkelit, joka laitteisto edelleen käsittää 5. välineet erillisten sähköisten komponenttien sijoittamiseksi vielä märälle musteelle komponenttien saattamiseksi sähköisesti yhteen mainittujen johdinrakenteiden kanssa ja komponenttien liittämiseksi mekaanisesti alustalle.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laitteisto, jossa mainitut välineet komponenttien 10 sijoittamiseksi käsittävät alipainevälineet komponenttien tiputtamiseksi hetkellisellä katkoksella alipaineimun virrassa.
14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen laitteisto, jossa mainittu väline komponenttien sijoittamiseksi on kiinteä osa mainittua tulostuspäätä. 't δ c\j i m o i o C\l X cc CL CD 1^ δ CD O O CM
FI20096179A 2009-11-13 2009-11-13 Kerrostettuihin partikkeleihin liittyvä menetelmä ja tuotteet FI124372B (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096179A FI124372B (fi) 2009-11-13 2009-11-13 Kerrostettuihin partikkeleihin liittyvä menetelmä ja tuotteet
KR1020127015262A KR20120096506A (ko) 2009-11-13 2010-11-15 증착된 입자들에 관련된 방법 및 제품들
CN2010800613975A CN102686509A (zh) 2009-11-13 2010-11-15 与所沉积粒子有关的方法和产品
JP2012538373A JP2013511143A (ja) 2009-11-13 2010-11-15 堆積粒子に関する方法および生成物
US13/508,994 US9603260B2 (en) 2009-11-13 2010-11-15 Method and products related to deposited particles
EP10829579.1A EP2499087A4 (en) 2009-11-13 2010-11-15 METHOD AND PRODUCTS ASSOCIATED WITH DEPOSITED PARTICLES
PCT/FI2010/050917 WO2011058230A1 (en) 2009-11-13 2010-11-15 Method and products related to deposited particles

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096179A FI124372B (fi) 2009-11-13 2009-11-13 Kerrostettuihin partikkeleihin liittyvä menetelmä ja tuotteet
FI20096179 2009-11-13

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20096179A0 FI20096179A0 (fi) 2009-11-13
FI20096179A FI20096179A (fi) 2011-05-14
FI124372B true FI124372B (fi) 2014-07-31

Family

ID=41395227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20096179A FI124372B (fi) 2009-11-13 2009-11-13 Kerrostettuihin partikkeleihin liittyvä menetelmä ja tuotteet

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9603260B2 (fi)
EP (1) EP2499087A4 (fi)
JP (1) JP2013511143A (fi)
KR (1) KR20120096506A (fi)
CN (1) CN102686509A (fi)
FI (1) FI124372B (fi)
WO (1) WO2011058230A1 (fi)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9072185B2 (en) * 2009-07-30 2015-06-30 Lockheed Martin Corporation Copper nanoparticle application processes for low temperature printable, flexible/conformal electronics and antennas
KR101113658B1 (ko) * 2010-03-18 2012-02-14 현대자동차주식회사 표면안정제로 개질된 이산화티탄 나노 입자, 이를 포함하는 이산화티탄 나노 잉크, 이를 사용하여 제조되는 태양전지, 및 그의 제조방법
US20130043067A1 (en) * 2011-08-17 2013-02-21 Kyocera Corporation Wire Substrate Structure
WO2014172252A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-23 Kent State University Patterned liquid crystal alignment using ink-jet printed nanoparticles and use thereof to produce patterned, electro-optically addressable devices; ink-jet printable compositions
US9167684B2 (en) * 2013-05-24 2015-10-20 Nokia Technologies Oy Apparatus and method for forming printed circuit board using fluid reservoirs and connected fluid channels
US20160242283A1 (en) * 2013-10-29 2016-08-18 Kyocera Corporation Wiring board, and mounting structure and laminated sheet using the same
KR102358139B1 (ko) * 2015-06-30 2022-02-03 엘지디스플레이 주식회사 표시 패널
US20170238425A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 Tyco Electronics Corporation Method of Fabricating Highly Conductive Features with Silver Nanoparticle Ink at Low Temperature
US20170294397A1 (en) * 2016-04-08 2017-10-12 Hamilton Sundstrand Corporation Die and substrate assembly with graded density bonding layer
EP3733792A1 (en) * 2019-04-30 2020-11-04 Agfa-Gevaert Nv A method of manufacturing a conductive pattern

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3652332A (en) * 1970-07-06 1972-03-28 American Can Co Manufacture of printed circuits
JP3451757B2 (ja) * 1994-11-18 2003-09-29 旭硝子株式会社 インクジェット方式ラベルライター用テープ
US5922403A (en) * 1996-03-12 1999-07-13 Tecle; Berhan Method for isolating ultrafine and fine particles
JP2000151088A (ja) * 1998-11-18 2000-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品の実装装置および実装方法
JP3555561B2 (ja) * 2000-07-04 2004-08-18 日本電気株式会社 電子部品実装装置及びその方法
JP2002057423A (ja) * 2000-08-07 2002-02-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 導電性ペーストを用いた回路基板とその製造方法
US20060159838A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Controlling ink migration during the formation of printable electronic features
JP2004207558A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Nippon Paint Co Ltd 導電性コーティング膜の形成方法
JP3997991B2 (ja) * 2004-01-14 2007-10-24 セイコーエプソン株式会社 電子装置
US7648745B2 (en) * 2004-06-30 2010-01-19 Eastman Kodak Company Fusible reactive media
JP4683180B2 (ja) * 2004-08-19 2011-05-11 セイコーエプソン株式会社 配線基板の製造方法および多層配線基板の製造方法
JP2006142760A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Oji Paper Co Ltd インクジェット記録用シートの製造方法およびインクジェット記録用シート
JP2006190799A (ja) * 2005-01-06 2006-07-20 Sony Chem Corp 電気部品付き基板の製造方法
WO2006076603A2 (en) 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Printable electrical conductors
US20060189113A1 (en) 2005-01-14 2006-08-24 Cabot Corporation Metal nanoparticle compositions
WO2006076606A2 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Optimized multi-layer printing of electronics and displays
US7507451B2 (en) * 2005-03-11 2009-03-24 Eastman Kodak Company Fusible reactive media
KR101423204B1 (ko) * 2005-07-01 2014-07-25 내셔널 유니버시티 오브 싱가포르 전기 전도성 복합체
JP4983150B2 (ja) * 2006-04-28 2012-07-25 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 導電性被膜の製造方法
US20080008820A1 (en) 2006-06-21 2008-01-10 Navpreet Singh Bland tasting soy protein isolate and processes for making same
US9011762B2 (en) 2006-07-21 2015-04-21 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Method for manufacturing conductors and semiconductors
JP5213433B2 (ja) * 2006-12-21 2013-06-19 富士フイルム株式会社 導電膜およびその製造方法
FI122009B (fi) 2007-06-08 2011-07-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Nanopartikkeleihin perustuvat rakenteet ja menetelmä niiden valmistamiseksi
FI122011B (fi) 2007-06-08 2011-07-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Menetelmä elektroniikkamoduulin tuottamiseksi, välituote elektroniikkamoduulin valmistamiseksi, muistielementti, painettu elektroniikkatuote, anturilaite sekä RFID-tunniste
FI122014B (fi) 2007-06-08 2011-07-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Menetelmä ja laite nanopartikkelijärjestelmien toiminnallistamiseksi
JP2009076455A (ja) * 2007-08-30 2009-04-09 Mitsuboshi Belting Ltd 導電性基材およびその製造方法
US8101231B2 (en) * 2007-12-07 2012-01-24 Cabot Corporation Processes for forming photovoltaic conductive features from multiple inks
JP5129077B2 (ja) * 2008-09-30 2013-01-23 富士フイルム株式会社 配線形成方法
JP5727766B2 (ja) * 2009-12-10 2015-06-03 理想科学工業株式会社 導電性エマルジョンインク及びそれを用いた導電性薄膜の形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2499087A4 (en) 2015-08-19
KR20120096506A (ko) 2012-08-30
EP2499087A1 (en) 2012-09-19
US9603260B2 (en) 2017-03-21
US20120275119A1 (en) 2012-11-01
FI20096179A (fi) 2011-05-14
WO2011058230A1 (en) 2011-05-19
CN102686509A (zh) 2012-09-19
FI20096179A0 (fi) 2009-11-13
JP2013511143A (ja) 2013-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI124372B (fi) Kerrostettuihin partikkeleihin liittyvä menetelmä ja tuotteet
Raut et al. Inkjet printing metals on flexible materials for plastic and paper electronics
Jo et al. 3D-printable, highly conductive hybrid composites employing chemically-reinforced, complex dimensional fillers and thermoplastic triblock copolymers
TWI426111B (zh) 含銀水性調配物及其用於製造電導性或反射性塗層之用途
CN103733271B (zh) 包含碳纳米管和石墨烯片材的分散体
Allen et al. Substrate-facilitated nanoparticle sintering and component interconnection procedure
KR101886779B1 (ko) 고분자 필름을 이용한 유연 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유연전극
EP2419793A1 (en) Conducting lines, nanoparticles, inks, and patterning
Kang et al. Reversible conductive inkjet printing of healable and recyclable electrodes on cardboard and paper
Gozutok et al. One-step deposition of hydrophobic coatings on paper for printed-electronics applications
KR20080035562A (ko) 수성의 인쇄 가능한 전기 전도체
KR20140068788A (ko) 수용층 형성용 수지 조성물 및 그것을 사용하여 얻어지는 수용 기재, 인쇄물, 도전성 패턴 및 전기 회로
WO2017139641A1 (en) Method of fabricating highly conductive features with silver nanoparticle ink at low temperature
ten Cate et al. Printed electronic switch on flexible substrates using printed microcapsules
US20140220238A1 (en) Hybrid materials for printing (semi-) conductive elements
Yadav et al. Analysis of superfine-resolution printing of polyaniline and silver microstructures for electronic applications
EP2194764A1 (en) Method for generation of electrically conducting surface structures, apparatus therefor and use
WO2014028754A1 (en) Emulsions for preparing transparent conductive coatings
EP1975946B1 (en) Devices &amp; methods for producing &amp; using electrical conductors
Ren et al. Electrohydrodynamic printed PEDOT: PSS/graphene/PVA circuits for sustainable and foldable electronics
Schuppert et al. Ink jet printing of conductive silver tracks from nanoparticle inks on mesoporous substrates
CN107298922A (zh) 间层组合物和由其制造的器件
EP3592816B1 (en) Conductive ink composition
JP2010284801A (ja) インク受容層塗工液、導電パターン製造方法および導電性インクジェットインク
Soum et al. A Novel Polymeric Substrate with Dual‐Porous Structures for High‐Performance Inkjet‐Printed Flexible Electronic Devices

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

FG Patent granted

Ref document number: 124372

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B