JP2023531608A - 金属体を含むパターン化された物品 - Google Patents

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Abstract

パターン化された物品はポリマー層を含み、このポリマー層は、反対向きの第1及び第2の主表面を有し、内部に複数の貫通開口部を画定している。少なくとも下位複数の貫通開口部の各貫通開口部について、金属体が貫通開口部内に配置されている。金属体は、第1の最外面、反対側の第2の最外面、及びそれらの間に延びている少なくとも1つの横方向側壁を有する。金属体の第1の最外面は、ポリマー層の第1の主表面と実質的に同一平面上にある。各横方向側壁は、金属体の第1の最外面から、ポリマー層の第2の主表面に向かって、又は第2の主表面まで延びているが、第2の主表面を越えてはいない。金属体は、ポリマー層に平行な少なくとも1つの断面において貫通開口部と実質的に同一の広がりをもつ。金属体は、互いに電気的に絶縁することができる。

Description

アンテナ、EMIシールド、又はタッチセンサとして役立つ物品は、フォトリソグラフィによって基材上に形成された金属配線の微細パターンを含むことがある。
本開示は、概して、金属体を含むパターン化された物品に関する。金属体は互いに電気的に絶縁されてもよく、又は金属体同士を電気的に接続する導電層が含まれてもよい。
本明細書のいくつかの態様では、反対向きの第1及び第2の主表面を有し、内部に複数の貫通開口部を画定しているポリマー層を含むパターン化された物品が提供される。少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部について、金属体が貫通開口部内に配置されている。金属体は、第1の最外面、反対側の第2の最外面、及びそれらの間に延びている少なくとも1つの横方向側壁を有する。金属体の第1の最外面は、ポリマー層の第1の主表面と実質的に同一平面上にある。各横方向側壁は、金属体の第1の最外面から、ポリマー層の第2の主表面に向かって、又は第2の主表面まで延びているが、第2の主表面を越えてはいない。金属体は、ポリマー層に平行な少なくとも1つの断面において貫通開口部と実質的に同一の広がりをもつことができる。金属体は、互いに電気的に絶縁することができる。
本明細書のいくつかの態様では、第1の構造化主表面と反対側の第2の主表面とを含み、内部に複数の貫通開口部を画定しているポリマー層を含むパターン化された物品が提供される。少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部について、金属体が貫通開口部内に配置されている。金属体は、ポリマー層の第1の主表面に隣接する第1の最外面、反対側の第2の最外面、及びそれらの間に延びている少なくとも1つの横方向側壁を有する。各横方向側壁は、金属体の第1の最外面から、ポリマー層の第2の主表面に向かって、又は第2の主表面まで延びているが、第2の主表面を越えてはいない。金属体は、ポリマー層に平行な少なくとも1つの断面において貫通開口部と実質的に同一の広がりをもつことができる。金属体は、互いに電気的に絶縁することができる。
本明細書のいくつかの態様では、導電層上に配置された単一ポリマー層を含むパターン化された物品が提供される。単一ポリマー層は、導電層に面する第1の主表面と、反対側の第2の主表面とを含む。単一ポリマー層は、内部に複数の貫通開口部を画定している。少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部について、単一金属体が貫通開口部内に配置されている。単一金属体は、単一金属体の反対向きの最外主表面の間に延びている少なくとも1つの横方向側壁を含む。各横方向側壁は、導電層から、単一ポリマー層の第2の主表面に向かって、又は第2の主表面まで延びているが、第2の主表面を越えてはいない。単一金属体は、単一ポリマー層に平行な少なくとも1つの断面において貫通開口部と実質的に同一の広がりをもつことができる。単一金属体は、貫通開口部の容積の少なくとも10%を充填することができる。
本明細書のいくつかの態様では、パターン化された物品の製造方法が提供される。この方法は、順に、導電層を準備する工程と、内部に複数の貫通開口部を画定しているポリマー層を導電層上に形成する工程と、金属体が導電層に接触するように、少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各開口部内に金属体を堆積させる工程と、任意選択で、導電層を除去して、金属体を互いに電気的に絶縁させる工程と、を含む。
これら及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、いかなる場合も、この簡潔な概要は、特許請求の範囲の主題を限定するものと解釈されるべきではない。
パターン化された物品の例示的な製造方法における工程の概略図である。 図1Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 図1Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 例示的なパターン化された物品の一部分の概略断面図である。 別の例示的なパターン化された物品の一部分の概略断面図である。 例示的なパターン化された物品の概略断面図である。 例示的なパターン化された物品の概略断面図である。 ポリマー層を形成する例示的なツール及び例示的な方法の概略図である。 パターン化された物品の連続する製造方法の概略図である。 構造化表面を有するポリマー層を含むパターン化された物品の例示的な製造方法における工程の概略図である。 図4Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 図4Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 パターン化されたマスク層を導電層上に配置する工程を含み得る、パターン化された物品の例示的な製造方法における工程の概略図である。 図5Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 図5Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 図5Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 図5Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 パターン化されたマスク層をポリマー層上に配置する工程を含み得る、パターン化された物品の例示的な製造方法における工程の概略図である。 図6Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 図6Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 パターン化された導電層を利用する工程を含み得るパターン化された物品の例示的な製造方法における工程の概略図である。 図7Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 図7Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。 パターン化された金属体の配置を含む、例示的なパターン化された物品の例示的な形成方法を概略的に示す図である。 例示的な金属体を示す、パターン化された物品の一部分の概略断面図である。 例示的なパターン化された物品の概略上面図である。 例示的なパターン化された物品の概略上面図である。 例示的なパターン化された物品の概略上面図である。 金属配線含む金属体を含む、例示的なパターン化された物品の一部分の概略上面図である。 例示的な金属配線を概略的に示す、パターン化された物品の一部分の概略断面図である。 いくつかの貫通開口部内に配置された金属体を含む、例示的なパターン化された物品の概略上面図である。 光学フィルム上に配置されたポリマー層を含む、例示的なパターン化された物品の概略断面図である。
以下の説明では、本明細書の一部を形成し、様々な実施形態が例示として示されている添付図面が参照される。図面は、必ずしも縮尺どおりではない。他の実施形態が想到され、本明細書の範囲又は趣旨から逸脱することなく実施されてもよい点を理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されない。
いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、互いに電気的に絶縁された金属体を含む。他の実施形態では、パターン化された物品は、1つの導電層によってのみ互いに電気的に接続された金属体を含む。金属体は、任意の好適な機能を提供するように配置することができる。例えば、いくつかの実施形態では、金属体は、例えば、レトロディレクティブアンテナアレイなどのアンテナアレイであり得るか又はアンテナアレイを含み得るアンテナ(例えば、図10A~図10C及び図12を参照)を画定している。更に他の例として、電磁干渉(EMI)シールド、静電消散構成要素、ヒータ、電極、又はセンサが挙げられる。それらのデバイスは、それらのデバイスのアレイとして提供されてもよく、デバイスのアレイは、その後個片化されて、個々のデバイスとして提供することができる。
いくつかの実施形態では、金属体は、パターン化されている。例えば、金属体は、金属配線の微細パターン(例えば、配線が、少なくとも100nmかつ1mm未満の幅を有し得る)を含むか、又は金属配線の微細パターンから形成され得る。いくつかの実施形態では、金属体の少なくともいくつか(例えば、少なくとも過半、又は場合によっては、全て)は、金属配線の微細パターンを含む。金属配線の微細パターンを使用することで、いくつかの用途で所望され得る、パターン化された物品の高い光透過性を得ることが可能である。他の実施形態では、金属体は、パターン化されていない金属から形成されており、低い光透過性を有してもよい。
導電性配線の微細パターンを含む導電性要素などの導電性要素は、フォトリソグラフィプロセスを使用して基材上に形成され得る。本明細書のいくつかの態様によれば、フォトリソグラフィを利用することなく、基材内に導電性要素(例えば、金属体)を少なくとも部分的に形成することを可能にするプロセスが開発された。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のプロセスは、従来のフォトリソグラフィプロセスよりも安価かつ/又は容易に実施される。いくつかの実施形態では、本プロセスによって、例えば、大きい(例えば、少なくとも0.8の)アスペクト比(厚さを幅で割ったもの)を有する配線を形成することができる。大きいアスペクト比は、高い透明性及び高い電気コンダクタンスが望まれる用途において望ましい場合がある。例えば、開口面積率を上げることにより透明性を高めることができるが、配線厚さが固定されている場合には電気コンダクタンスを低下させる。そこで、電気コンダクタンスを上げるために配線をより厚くすることができ、これによりアスペクト比が高くなり得る。いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、比較的高い動作周波数で使用されることがあり(例えば、パターン化された物品は、マイクロ波周波数で動作するように設計されたアンテナであり得る)、この場合、例えば、配線の材料の表皮深さは配線の幅よりも小さい。高アスペクト比を用いることにより、所与の配線幅において配線の表面積が増加し、この結果、同じ配線幅のより低いアスペクト比の配線(例えば、リソグラフィ又は印刷によって従来形成されているもの)と比較して、導体の使用量が増加する(したがって、動作周波数での電気コンダクタンスが増加する)。
従来、金属体が互いに電気的に絶縁されている場合、この場合に共通の一時的なグランドを設けることが困難であったため、電気めっきにより金属体を基材上に形成することは困難であった。本明細書のいくつかの実施形態によれば、配線又は金属体は、基材(例えば、ポリマー層)の貫通開口部の底部に配置された導電層へのめっき(例えば、導電層への電気めっき)によって形成される。導電層は、電気めっきのために実質的に共通の電位(例えば、一時的なグランドプレーン)を提供することができ、かつ、めっき後には除去することができ、結果として電気的に絶縁された金属体をもたらす。貫通開口部の底部上に配置されているが、側壁上には配置されていない導電層にめっきすることは、例えば、導電層がキャビティの底部上及び側壁上にもあるキャビティ内へのめっきと比較して、配線又は金属体のプロファイルに対する制御を改善することが見出されている。例えば、導電層が側壁上にある場合、めっきによって、金属が側壁上の導電層の上部に形成されることになり、その結果、キャビティ又は貫通開口部の縁部を越えて基材の上面上に金属を過剰に堆積させることになり得る。このような過剰な堆積は、例えばパターン化された物品を通る光透過率を低下させ得るため、従来のプロセスによって製造されたパターン化された物品にとって、特に高アスペクト比が望まれる場合には、問題となり得る。
導電性部材(例えば、導電体、導電層、導電配線、導電要素、又は導電材料)は、別段の指示のない限り、電気導電性部材を意味する。導電性部材は、例えば、1オームメートル(Ω・m)未満、0.01オームメートル未満、10-4オームメートル未満、又は10-6オームメートル未満の電気抵抗率を有し得る。非導電材料は、別段の指示のない限り、電気的非伝導材料を指す。非導電材料は、例えば、100オームメートルより大きい、10オームメートルより大きい、10オームメートルより大きい、又は10オームメートルより大きい電気抵抗率を有し得る。電気抵抗率は、別段の指示のない限り、直流(DC)抵抗率を指す。
「底部」、「下部」、「上部」、「下方」、「下」、「上方」、「上」、及び「頂部上」を含むがこれらに限定されない、空間に関する用語は、本明細書で使用される場合、空間的な関係を説明するための説明をしやすくするために利用される。そのような空間に関する用語は、図に描かれ、本明細書に記述された特定の向きに加えて、使用中又は動作中の物品の異なる向きを包含する。
図1Aは、いくつかの実施形態による、パターン化された物品101、100、又は100’の製造方法における工程の概略図である。図1B及び図1Cは、図1Aの方法によって製造することができる例示的な物品の概略断面図である。この方法は、順に、導電層150を準備する工程と、内部に複数の貫通開口部114を画定しているポリマー層110を導電層150上に形成する工程と、金属体120が導電層150に接触するように、少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部内に金属体120を堆積させる工程と、任意選択で、導電層150を除去して、金属体120を互いに電気的に絶縁させる工程と、を含む。例えば、下位複数の貫通開口部は、少なくとも2つの貫通開口部であるが、全ての貫通開口部よりも少ない。「少なくとも下位複数の貫通開口部」という語句は、下位複数の貫通開口部と、全ての複数の貫通開口部との両方を包含する。図1A~図1Cでは、金属体は、各貫通開口部内に配置されている。金属体が第1の下位複数の貫通開口部には配置されるが、第2の下位複数の貫通開口部には配置されない実施形態が、例えば、図5A~図7Cに概略的に示されている。導電層150は、基材151上に任意選択で配置することができる。導電層150は、例えば、電気めっきによって金属体120をその上に堆積させることができる実質的に共通の電位面(例えば、グランドプレーン)を提供する。パターン化された物品100又は100’が所望される実施形態では、導電層150は、例えば、剥離又はエッチングによってポリマー層110から除去することができる。物品から導電層150を剥離するのを助けるために、ポリマー層110の表面112に追加の層又はフィルムを任意選択で積層することができる。パターン化された物品101が所望される実施形態では、導電層150、及び任意選択で基材151は、保持されてもよい。導電層150が保持されているか否かにかかわらず、図1A及び図1Bに概略的に示されるように金属体120は、貫通開口部114を部分的に充填してもよく、又は図1Cに概略的に示されるように金属体120は貫通開口部114を充填してもよく、又は図1Dに概略的に示されるように金属体120の一部分は表面112を越えて延びていてもよい。
いくつかの実施形態では、パターン化された物品101は、導電層150上に配置された(例えば、単一)ポリマー層110を含み、ポリマー層110は、導電層150に面する第1の主表面111と、反対側の第2の主表面112とを含む。ポリマー層は、内部に複数の貫通開口部114を画定している。少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部について、(例えば、単一)金属体120は、貫通開口部内に配置され、金属体120は、貫通開口部内で金属体120の反対向きの最外面121、122の間に延びている少なくとも1つの横方向側壁123を含む。各横方向側壁123は、導電層150から、ポリマー層110の第2の主表面112に向かって、又は第2の主表面112まで延びているが、第2の主表面112を越えてはいない。金属体120は、他の箇所で更に説明するように、ポリマー層110に平行な少なくとも1つの断面において貫通開口部114と同一の広がりをもつか又は実質的に同一の広がりをもつことができる。いくつかの実施形態では、金属体120は、導電層150によってのみ互いに電気的に接続されている。言い換えれば、導電層150が除去された場合、金属体120は互いに電気的に絶縁されることになる。横方向側壁は、金属体120の横側(x-y平面内の方向など、パターン化された物品の厚み方向と直交する方向に沿った側)の側壁であり、一方、最外面121、122は、それぞれ金属体120の底面及び上面(z座標の最も小さい値と最も大きい値を有する面、又はパターン化された物品の厚み方向に沿って両側にある面)であり得る。
単一層又は単一体は、1つの連続した層で構成される層又は本体である。単一層又は単一体は、界面によって分離された隣接する層又は隣接するセクションを有さない。代替的に、単一層又は単一体は、モノリシック層又はモノリシック体と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、金属体は単一金属体である。他の実施形態では、金属体は非単一金属体であってもよい。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、単一ポリマー層である。他の実施形態では、ポリマー層は、非単一ポリマー層であってもよい。本明細書に記載の金属体のいずれも、別途記載されている場合を除いて、又は文脈上明確に異なることが示されている場合を除いて、単一金属体であり得る。本明細書に記載のポリマー層のいずれも、別途記載されている場合を除いて、又は文脈上明確に異なることが示されている場合を除いて、単一ポリマー層であり得る。いくつかの実施形態では、貫通開口部内の金属体は、本明細書の他の箇所で更に説明するように、単一金属体と、単一金属体上に配置された1つ以上の金属層と、を含む。
いくつかの実施形態では、本明細書の他の箇所で更に説明するように、ポリマー層110を形成することは、構造化ツール(例えば、図3A及び図3Bに概略的に示される構造化ツール160及び260を参照)と導電層150との間に樹脂を配置すること、及びその樹脂を硬化又は固化することを含む。いくつかの実施形態では、樹脂の硬化又は固化は、複数の貫通開口部114に対応する複数の部分貫通開口部114aをもたらし、このプロセスは、硬化又は固化した樹脂110aをエッチング(例えば、プラズマエッチング)して、部分貫通開口部114a内で導電層150に隣接する硬化又は固化した樹脂110aの一部分115を除去することを更に含む。エッチングではまた、硬化又は固化した樹脂110aの上部を除去してもよく、その結果、ポリマー層110の厚さが減少する。部分115は、ランド部分と呼ばれることがある。
いくつかの実施形態では、ポリマー層110を形成することは、ポリマーを圧縮成形することを含む。例えば、他の箇所に記載されたツール160又は260を、ポリマーを圧縮成形する際に使用することができる。その後のエッチング工程を使用して、導電層150に隣接する圧縮成形されたポリマーの部分(例えば、部分115に対応する)を除去してもよい。
図1B及び図1Cは、いくつかの実施形態による、パターン化された物品100及び100’の概略断面図である。パターン化された物品100(100’と対応)は、反対向きの第1の主表面111と第2の主表面112とを含み、内部に複数の貫通開口部114を画定しているポリマー層110を含む。少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部114について、金属体120(120’と対応)が、貫通開口部114内に配置されている。金属体120(120’と対応)は、第1の最外面121(121’と対応)、反対側の第2の最外面122(122と対応’)、及びそれらの間に延びている少なくとも1つの横方向側壁123(123’と対応)を有する。金属体120(120’と対応)の第1の最外面121(121’と対応)は、ポリマー層110の第1の主表面111と実質的に同一平面上(例えば、ポリマー層の厚さと金属体の最小の直径もしくは幅とのうちの小さい方の約20%以内、約10%以内又は約5%以内で名目上同一平面上又は同一平面上)にある。各横方向側壁123(123’と対応)は、金属体120(120’と対応)の第1の最外面121(121’と対応)から、ポリマー層110の第2の主表面112に向かって、又は第2の主表面112まで延びているが、第2の主表面112を越えてはいない。他の箇所で更に説明するように(例えば、図9を参照)、金属体120(120’と対応)は、ポリマー層に平行な(例えば、x-y平面に平行な)少なくとも1つの断面において、貫通開口部114と同一の広がり又は実質的に同一の広がりをもつことができる。いくつかの実施形態では、金属体120(120’と対応)は、互いに電気的に絶縁されている。図1Bの実施形態では、金属体120の側壁123は、第2の主表面112に向かって延びているが、第2の主表面112まで延びてはいない。図1Cの実施形態では、金属体120’の側壁123’は、第2の主表面112まで延びているが、第2の主表面112を越えてはいない。金属体120(120’と対応)は、金属体の周囲に沿って1つの横方向側壁123(123’と対応)(例えば、円筒形の金属体の1つの側壁)を含んでもよいし、又は2つの横方向側壁123(123’と対応)(例えば、溝内に配置された金属体の両側の側壁同士)を含んでもよいし、又はより多くの横方向側壁123(123’と対応)(例えば、正方形又は長方形の断面を有する金属体の4つの側壁)を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、金属体120同士、120’同士は、互いに電気的に絶縁されている。例えば、ポリマー層110は、電気的に非導電性であり、金属体120、120’が電気的に絶縁され得る。いくつかの実施形態では、金属体120、120’は、ポリマー層110の第1の主表面111及び第2の主表面112から電気的に絶縁されている。すなわち、金属体120、120’は、第1の主表面111及び第2の主表面112のいずれかの上に配置された任意の導電性要素から電気的に絶縁され得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも過半の金属体の各金属体について、金属体120の第2の最外面122が、ポリマー層110の第1の主表面111と第2の主表面112との間に配置されている。
いくつかの実施形態では、少なくとも過半の金属体の各金属体について、金属体120’の第2の最外面122’が、ポリマー層110の第2の主表面112と実質的に同一平面上にある。
いくつかの実施形態では、金属体の一部分は、ポリマー層の第2の主表面を越えて延びている。図1Dは、いくつかの実施形態による、パターン化された物品の一部分の概略断面図であり、ポリマー層110の第1の主表面111と実質的に同一平面上にある第1の最外面121’’と、ポリマー層110の外側に少なくとも部分的に配置された第2の最外面122’’とを有する金属体120’’を示す。図示の実施形態では、横方向側壁123’’は、金属体120’’の第1の最外面121’’から、実質的にポリマー層110の第2の主表面112まで延びている。
図1Eは、いくつかの実施形態による、パターン化された物品の一部分の概略断面図であり、ポリマー層110の第1の主表面111と実質的に同一平面上にある第1の最外面121’’’と、第2の最外面122’’’と、を有する金属体120’’’を示しており、第2の最外面122’’’は、図示のように第2の主表面112と実質的に同一平面上にあってもよいし、例えば図1Bに図示されるように第1の主表面111と第2の主表面112との間にあってもよいし、又は例えば図1Dに示されるように少なくとも部分的にポリマー層110の外側に配置されてもよい。図示の実施形態では、金属体120’’’の横方向側壁123’’’は、金属体120’’’の第1の最外面121’’’から、実質的にポリマー層110の第2の主表面112まで延びている。金属体120’’’は、第1の最外面121’’’を含む単一金属体120aを含み、第2の最外面122’’’を含む1つ以上の金属層120bを含んでいる。単一金属体120aは、第1の最外面121’’’から(又は導電層150が存在する実施形態では導電層150から)単一ポリマー層の第2の主表面に向かって延びているが、第2の主表面までは延びていない側壁を有する。いくつかの実施形態では、単一金属体120aの体積は、金属体120’’’の体積の少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、又は少なくとも80%である。1つ以上の金属層120bは、美観上の理由で導体を「隠す」ために、金属体120’’’が、特定の色を有するように含まれてもよい。例えば、1つ以上の層120bは、黒色をもたらすことができ、又はいくつかのグラフィック用途では、1つ以上の層120bは、グラフィックと調和するように白色をもたらすことができる。
いくつかの実施形態では、貫通開口部内の金属体(例えば、単一金属体120a、又は単一金属体120a上に配置された1つ以上の金属層120bを含む金属体120’’’)が、貫通開口部の容積の少なくとも10%、少なくとも30%、少なくとも50%、少なくとも70%、又は少なくとも80%を充填する。例えば、金属体は、貫通開口部の容積の10%~100%又は30%~80%を充填することができる。
いくつかの実施形態では、パターン化された物品(例えば、101、100、100’)は、ポリマー層の第2の主表面上に配置されて金属体を覆う誘電体層を更に含む。いくつかのそのような実施形態では、又は他の実施形態では、金属体は、ポリマー層の第2の主表面から電気的に絶縁される。いくつかのそのような実施形態では、又は他の実施形態では、パターン化された物品は、ポリマー層の第1の主表面上に配置されて金属体を覆う誘電体層を更に含む。いくつかのそのような実施形態では、又は他の実施形態では、金属体は、ポリマー層の第1の主表面から電気的に絶縁される。誘電体層は、少なくとも1つの周波数(例えば、パターン化された物品の動作周波数及び/又は1GHzなどの固定基準周波数)について空気よりも高い誘電率(比誘電率)を有する電気的非導電層である。例えば、誘電率は、1GHzで、少なくとも1.1、少なくとも1.2、又は少なくとも1.5とすることができる。
図2A及び図2Bは、それぞれ、いくつかの実施形態による、パターン化された物品102及び102’の概略断面図である。パターン化された物品102及び102’は、パターン化された物品102及び102’が、ポリマー層110の第1の主表面111上に配置された第1の誘電体層131と、ポリマー層110の第2の主表面112上に配置された第2の誘電体層132とを含むことを除いて、それぞれ、パターン化された物品100及び100’に対応し得る。いくつかの実施形態では、第1の誘電体層131及び第2の誘電体層132の一方は、省略される。例えば、第2の誘電体層132を、パターン化された物品101においてポリマー層110の第2の主表面112上に含むことができるが、導電層150は保持してもよく、第1の誘電体層131は省略することができる。いくつかの実施形態では、パターン化された物品102(102’と対応)は、ポリマー層110の第2の主表面112上に配置されて金属体120(120’と対応)を覆う誘電体層132を含む。いくつかのそのような実施形態では、又は他の実施形態では、パターン化された物品102(102’と対応)は、ポリマー層110の第1の主表面111上に配置されて金属体120(120’と対応)を覆う誘電体層131を含む。
誘電体層131及び/又は132は、ポリマー(例えば、ポリマー封止材)であり得る。第2の誘電体層132が含まれる実施形態では、金属体120、120’、120’’が形成された後の任意の時点で、第2の誘電体層132を物品に追加することができる。例えば、第2の誘電体層132は、導電層150が除去される前又は後に追加され得る。いくつかの実施形態では、誘電体層132は、貫通開口部114を部分的に充填している。
いくつかの実施形態では、金属体の過半の各金属体について及び対応する各貫通開口部について、金属体120の第2の最外面122とポリマー層110の第2の主表面112との間の貫通開口部の一部分116は、ポリマー材料であり得る材料130で少なくとも部分的に充填されている。他の箇所で更に説明するように、追加のフィルムをポリマー層110の片側又は両側に配置することができる。
導電層150は、例えば、銅又はアルミニウム箔などの金属箔であり得る。いくつかの実施形態では、金属体は、第1の金属から形成され、導電層150は、第1の金属とは異なる組成を有する第2の金属から形成される。例えば、金属体120は銅体であり得る一方で、導電層150はアルミニウム層であり得る。金属体120が導電層150上にめっきされる実施形態では、異なる金属を利用することにより、結果として金属体120の導電層150への接着性が比較的低くなり、パターン化された物品から導電層150を容易に剥離することが可能になる。
金属体には、任意の好適な材料を使用することができる。金属体に好適な材料としては、例えば銅又は銀などの元素金属が挙げられる。誘電体層に好適な材料としては、例えば、放射線硬化ポリマー及び/又は封止材材料などのポリマーが挙げられる。好適な封止材材料としては、例えば、シリコーン封止材、エポキシ封止材、ウレタン封止材、及びフルオロポリマーが挙げられる。フルオロポリマーは、高周波において低い誘電損失を有するため、用途によっては好ましい場合がある。誘電体層は、例えば、コーティングして、その後、コーティングした材料を硬化させることによって適用することができる。ポリマー層110には、任意の好適なポリマー材料を使用することができる。ポリマー層110に好適な材料は、他の箇所で更に説明する。
図3Aは、構造化ツール160と導電層150との間にポリマー又はポリマー前駆体であり得るか、又はポリマー又はポリマー前駆体を含み得る樹脂110’を配置することによってポリマー層を形成する概略図である。次いで、樹脂110’を硬化させて、さもなければ固化させて、層110の硬化又は固化された樹脂110a(例えば、図1Aを参照)を形成する。構造化ツール160は、構造体161を含む。構造体161は、ツールを樹脂から容易に取り外すことができるようにテーパ状であってもよい(例えば、構造化ツールのテーパ状構造から作製され得るテーパ状特徴部を概略的に示す図11Bを参照)。構造体161が少なくとも100nmかつ1mm未満である幅を有する実施形態では、例えば、ツール160の構造化表面(又は構造化表面のネガ型)を複製するプロセスは、高精細化と呼ばれることがある。ツール160は、例えば、ダイヤモンド研削、レーザー加工、フォトリソグラフィ、又は添加剤堆積(例えば、2光子又はデジタル印刷)を介して製造することができる。ツールは、例えば、金属ツールであってもよいし、(例えば、金属ツールに対してポリマーを圧縮成形することによって)金属ツールから形成されたポリマーツールであってもよい。ポリマーツールは、ツールを通して硬化を可能にするために透過性であり得る。
代替的に、ツール160は、略円筒形ツールであってもよく、ロールツーロール(roll-to-roll)プロセスを使用して、この円筒形ツールを用いてポリマー層を製造することができる。このことは図3Bに概略的に示されている。略円筒形状を有することを除いて構造化ツール160に対応し得る構造化ツール260は、例えば、追加の層又はフィルム140を除いて物品100’に対応し得るパターン化された物品103を製造するための連続プロセスにおいて使用される。図示の実施形態では、ローラ138は、プロセスを通して様々な層及びフィルムを案内するために設けられている。ポリマー層110’’(例えば、層110に対応する)は、導電層150と構造化ツール260との間に押出機137から樹脂110’を押し出し(あるいは、層110’’は、構造化ツールに対して樹脂を鋳造して硬化させることによって形成することができる)、次いで(図示の実施形態ではエッチングステーション163において)プラズマエッチングして(例えば、部分115に対応する)ランド部分を除去することによって形成される。次に、金属体が、(図示の実施形態ではめっきステーション164において)電気めっきすることによってポリマー層110の貫通開口部内に堆積される。次に、得られた物品に層又はフィルム140を積層し、次いで層を剥離することによって導電層150を除去する。他の実施形態では、層若しくはフィルム140を省略してもよく、かつ/又は導電層150を保持してもよい。
いくつかの実施形態では、プロセスは、ポリマー又はポリマー前駆体(例えば、樹脂110’に対応する)を構造化ツール160上に配置し、そのポリマー又はポリマー前駆体を凝固させてポリマー層(例えば、層110、110’’)を形成することを含む。いくつかの実施形態では、ポリマー又はポリマー前駆体は、溶融又は熱軟化したポリマーであるか、又は溶融又は熱軟化したポリマーを含み、ポリマー又はポリマー前駆体を凝固させることは、溶融又は熱軟化したポリマーを冷却することを含む。例えば、ポリマー又はポリマー前駆体は、熱を加えることによって軟化した(又はエンボス加工された若しくはその他の方法で構造化された)熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、又は当該技術分野で周知のその他の熱可塑性樹脂)であってもよく、熱可塑性樹脂は、溶融物として適用され、冷却されると固化した熱可塑性ポリマー層を形成する。いくつかの実施形態では、ポリマー又はポリマー前駆体は、ポリマー前駆体であるか、又はポリマー前駆体を含み、ポリマー又はポリマー前駆体を凝固させることは、ポリマー前駆体を重合することを含む。いくつかの実施形態では、ポリマー又はポリマー前駆体は樹脂であり、ポリマー又はポリマー前駆体を凝固させることは、樹脂を硬化させることを含む。樹脂を硬化させることは、樹脂に化学線を照射すること、樹脂を加熱すること、及び/又は触媒硬化することを含み得る。例えば、樹脂は、放射線(例えば、紫外線(UV)、若しくは電子ビーム線、若しくは他の化学線)を照射することによって、又は熱を加えることによって、又は当該技術分野において既知の他の架橋メカニズムを用いることによって硬化され得る。樹脂は、例えば、アクリレート若しくはエポキシであってもよく、又は他の樹脂化学物質が使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、誘電体層131、132及びポリマー層110に選択された材料は、類似した屈折率を有する。例えば、本明細書の他の箇所で更に説明するように、ポリマー層110に形成された貫通開口部のいくつかは、金属体を含まない。そのような実施形態では、本明細書の他の箇所で更に説明するように、貫通開口部内の誘電体材料を層110のポリマー材料と実質的に屈折率整合させることが所望される場合がある。
図4Aは、いくつかの実施形態による、パターン化された物品201、200、又は202の製造方法における工程の概略図である。図4B及び図4Cは、それぞれ、図4Aの方法によって製造することができる例示的なパターン化された物品200及び202の概略断面図である。要素210、211、212、214、216、220、222、223、230、231、232、250、及び251は、別様に示される場合を除いて、それぞれ、要素110、111、112、114、116、120、122、123、130、131、132、150、及び151に対応し、また、他の箇所においてそれらについて説明されたとおりであってよい。この方法は、順に、導電層250を準備する工程と、内部に複数の貫通開口部214を画定しているポリマー層210を導電層250上に形成する工程と、金属体220が導電層250に接触するように、少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部内に金属体220を堆積させる工程と、任意選択で、導電層250を除去して、金属体220を互いに電気的に絶縁させる工程と、を含む。図示の実施形態では、導電層250は、基材251の構造化主表面252上に配置されている。これにより、ポリマー層210の第1の主表面211が構造化される。貫通開口部を含む層の主表面は、貫通開口部を含まない主表面自体が構造化されている場合に構造化されていることになる。例えば、主表面111は、例えば、図1Aに示される実施形態では構造化されていないが、主表面211は構造化されている。構造化表面は、例えば、同一平面上にない複数の部分又はセグメントを含み得る。構造化表面は、例えば、複数の工学的構造体(所定の非ランダムな幾何学的形状を有する構造体)を含み得る。図4Aのプロセスは、ポリマー層210が、例えば図1A及び図3Bについて説明されたように最初に形成された後に、任意選択でエッチング工程を含むことができる。図4B及び図4Cの実施形態では、導電層250及び基材251は、(例えば、剥離又はエッチングによって)除去されている。図4Cの実施形態では、誘電体層231及び232が追加されている。
いくつかの実施形態では、パターン化された物品200、202は、第1の構造化主表面211及び反対側の第2の主表面212を含み内部に複数の貫通開口部214を画定しているポリマー層210を含む。少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部について、金属体220が貫通開口部内に配置されている。金属体220は、ポリマー層210の第1の主表面211に隣接する第1の最外面221と、反対側の第2の最外面222と、それらの間に延びている少なくとも1つの横方向側壁223と、を有し、各横方向側壁223は、金属体220の第1の最外面221から、ポリマー層210の第2の主表面212に向かって、又は第2の主表面212まで延びているが、第2の主表面212を越えてはいない。他の箇所で更に説明するように(例えば、図9を参照)、金属体220は、ポリマー層210に平行な少なくとも1つの断面において、貫通開口部220と同一の広がり又は実質的に同一の広がりをもつことができる。いくつかの実施形態では、金属体220は、互いに電気的に絶縁されている。
側壁223は、第2の主表面212まで延びていてもよく(例えば、図1C、図2Bを参照)、かつ/又は金属体の一部分は、第2の主表面212を越えて延びていてもよい(例えば、図1Dを参照)。いくつかの実施形態では、金属体220の少なくとも過半の各金属体について、金属体220の第2の最外面222が、ポリマー層210の第2の主表面212と実質的に同一平面上にある。いくつかの実施形態では、金属体220の少なくとも過半の各金属体について、金属体220の第2の最外面222が、ポリマー層210の第1の主表面211と第2の主表面212との間に配置されている。
いくつかの実施形態では、導電層250は、基材251の構造化主表面252上に配置され、かつ、実質的に構造化主表面252に適合している(例えば、導電層250は、構造化主表面252に名目上適合することができるか、又は構造化主表面252の構造体の高さの約20パーセント未満又は約10パーセント未満又は約5パーセント未満の変化までは適合することができる)。構造化主表面252は、例えば、高精細化(例えば、構造化ツールを使用した鋳造及び硬化プロセス)によって形成され得、構造体の規則的なアレイを含み得る。基材251は、1つ以上の層を含むことができる。例えば、基材251は、キャリア層上に配置された、高精細プロセスによって形成された層を含むことができる。いくつかの実施形態では、基材251は、少なくとも1つの誘電体層と、任意選択で少なくとも1つの導電層(例えば、基材251上に配置された導電層250に加えて内部導電層)とを含む。いくつかの実施形態では、第1の構造化主表面211は、構造体213の規則的なアレイを含む。
いくつかの実施形態では、金属体は、第1の下位複数の貫通開口部内には配置されているが、第2の下位複数の貫通開口部内には配置されていない。パターン化されたマスキング層及び/又はパターン化された導電層を使用して、金属体を含んでいる第1の下位複数の貫通開口部を選択することができる。いくつかの実施形態では、(例えば、構造体の規則的なパターンを有する構造化ツールを使用して)貫通開口部の規則的なパターンを形成し、金属体が貫通開口部とは異なるパターンで配置されるように、一部の貫通開口部内では金属体を形成するが、その他の貫通開口部内では金属体を形成しないことが所望される。
図5Aは、いくつかの実施形態による、パターン化された物品301、300、300’、302、又は302’の製造方法における工程の概略図である。図5B及び図5Cは、それぞれ、図5Aの方法によって製造することができる例示的なパターン化された物品300及び302の概略断面図である。図5D及び図5Eは、それぞれ、図5Aの方法によって製造することができる例示的な物品300’及び302’の概略断面図である。要素310、311、312、314、316、320、321、322、323、330、331、332、350、及び351は、別様に示される場合を除いて、それぞれ、要素110、111、112、114、116、120、121、122、123、130、131、132、150、及び151に対応し、また、他の箇所においてそれらについて説明されたとおりであってよい。ポリマー層310の第1の主表面311は、構造化されている。いくつかの実施形態では、ポリマー層310の第1の主表面311は、実質的に平面の第1の部分317及び第2の部分318を含み、第1の部分317及び第2の部分318は、互いに平行であるが、同一平面上にはない。
いくつかの実施形態では、パターン化された物品の製造方法は、導電層350を準備する工程とポリマー層310を形成する工程との間に、導電層350上にパターン化されたマスク層370を配置する工程を含み、形成する工程は、パターン化されたマスク層370上にポリマー層310を形成する工程を含む。この方法は、少なくとも第1の下位複数314aの貫通開口部314の各貫通開口部内に金属体320を堆積させることを含むことができる。いくつかの実施形態では、第2の下位複数314bの貫通開口部314は、パターン化されたマスク層370によって遮断され、その結果、金属体320は、第2の下位複数314bの貫通開口部内には堆積されない。ポリマー層310は、例えば、高精細プロセスを使用して形成することができる。図5Aのプロセスは、ポリマー層310が、例えば図1A及び図3Bについて説明されたように最初に形成された後に、任意選択でエッチング工程を含むことができる。エッチング工程では、パターン化されたマスク層370の一部分が除去されてもよい。パターン化されたマスク層370が含まれ、エッチング工程が実施される実施形態では、典型的には、マスク層が、エッチングに対して反応しないこと、かつ/又は層の少なくとも一部分がエッチング後に残存する十分な厚さを有することが好ましい。
パターン化されたマスク層370は、印刷(例えば、デジタル印刷、フレキソ印刷、又は他の印刷プロセス)によって形成されるか、さもなければ材料を導電層350上に堆積させることによって形成することができる。パターン化されたマスク層370又は他の箇所で説明されるパターン化されたマスク層470には、好適な材料を使用することができる。マスク層の材料は、ポリマー層110について説明した材料などのポリマー材料であってもよい。いくつかの実施形態では、エポキシベースの材料が使用される(例えば、SU-8フォトレジスト)。
いくつかの実施形態では、導電層350及び任意選択の基材層351は、金属体320が形成された後に除去される。いくつかのそのような実施形態では、パターン化されたマスク層370もまた、図5Bに示されるように除去され、空間371が残り、この空間371は、その後、誘電材料で充填されてもよい、又はパターン化されたマスク層370が、図5Dに示すように保持されてもよい。いずれの場合も、図5C及び図5Eに示されるように、誘電体層331及び/又は332が含まれてもよい。
いくつかの実施形態では、側壁323は、第2の主表面312まで延びていてもよく(例えば、図1C、図2Bを参照)、かつ/又は金属体320の一部分は、第2の主表面312を越えて延びていてもよい(例えば、図1Dを参照)。
図6Aは、いくつかの実施形態による、パターン化された物品401、400、又は402を製造するためのプロセスにおける工程の概略図である。図6B及び図6Cは、それぞれ、図6Aの方法によって製造することができる例示的なパターン化された物品400及び402の概略断面図である。要素410、411、412、414、416、420、421、422、423、430、431、432、450、及び451は、別様に示される場合を除いて、それぞれ、要素110、111、112、114、116、120、121、122、123、130、131、132、150、及び151に対応し、また、他の箇所においてそれらについて説明されたとおりであってよい。図6B及び図6Cの実施形態では、導電層450及び基材451は、(例えば、剥離又はエッチングによって)除去されている。図6Cの実施形態では、誘電体層431及び432が追加されている。
いくつかの実施形態では、パターン化された物品の製造方法は、ポリマー層410を形成する工程と金属体を堆積させる工程との間に、貫通開口部414bのうちのいくつかがパターン化されたマスク層470で少なくとも部分的に充填されるようにパターン化されたマスク層470をポリマー層410を覆うように配置することを含む。この方法は、少なくとも第1の下位複数414aの貫通開口部414の各貫通開口部内に金属体420を堆積させることを含むことができる。いくつかの実施形態では、第2の下位複数414bの貫通開口部414は、パターン化されたマスク層470によって遮断され、その結果、金属体420は、第2の下位複数414bの貫通開口部内には堆積されない。ポリマー層410は、例えば、高精細プロセスを使用して形成することができる。図6Aの方法は、ポリマー層410が、例えば図1A及び図3Bについて説明されたように最初に形成された後に、任意選択でエッチング工程を含むことができる。パターン化されたマスク層470が含まれ、エッチング工程が実施される実施形態では、典型的には、層が、エッチングに対して反応しないこと、かつ/又は層の少なくとも一部分がエッチング後に残存する十分な厚さを有することが好ましい。
いくつかの実施形態では、側壁423は、第2の主表面412まで延びていてもよく(例えば、図1C、図2Bを参照)、かつ/又は金属体420の一部分は、第2の主表面412を越えて延びていてもよい(例えば、図1Dを参照)。
図7Aは、いくつかの実施形態による、パターン化された物品501、500、又は502の製造方法における工程の概略図である。図7B及び図7Cは、それぞれ、図7Aの方法によって製造することができる例示的なパターン化された物品500及び502の概略断面図である。要素510、511、512、514、516、520、521、522、523、530、531、532、550、及び551は、別様に示される場合を除いて、それぞれ、要素110、111、112、114、116、120、121、122、123、130、131、132、150、及び151に対応し、また、他の箇所においてそれらについて説明されたとおりであってよい。導電層550は、(例えば、エッチングによって)パターン化されている。ポリマー層510の第1の主表面511は、構造化されている。いくつかの実施形態では、ポリマー層510の第1の主表面511は、実質的に平面の第1の部分517及び第2の部分518を含み、第1の部分517及び第2の部分518は、互いに平行であるが、同一平面上にはない。図7B及び図7Cの実施形態では、導電層550及び基材551は、(例えば、剥離又はエッチングによって)除去されている。図7Cの実施形態では、誘電体層531及び532が追加されている。
パターン化された物品の製造方法は、少なくとも第1の下位複数514aの貫通開口部514の各貫通開口部内に金属体520を堆積させることを含むことができる。例えば、第1の下位複数514aの貫通開口部514は、導電層550によって覆われてもよく、導電層550は、連続的な導電経路(例えば、図示された断面の外側)を形成してもよく、また導電経路は、導電層550上に金属体を電気めっきする際に使用され得る。いくつかの実施形態では、第2の下位複数514bの貫通開口部の各貫通開口部について、貫通開口部内に金属体が配置されない。例えば、その上に金属体が電気めっきされた、第2の下位複数514bの貫通開口部514を覆うように導電層がない場合がある。いくつかの実施形態では、貫通開口部514bは、例えば、図7Cに概略的に示されるように、誘電体層531及び/又は532で充填又は実質的に充填される。ポリマー層510は、例えば、高精細プロセスを使用して形成することができる。図7Aの方法は、ポリマー層710が、例えば図1A及び図3Bについて説明されたように最初に形成された後に、任意選択でエッチング工程を含むことができる。
いくつかの実施形態では、側壁523は、第2の主表面512まで延びていてもよく(例えば、図1C、図2Bを参照)、かつ/又は金属体520の一部分は、第2の主表面512を越えて延びていてもよい(例えば、図1Dを参照)。
図5A~図7Cは、パターン化された金属体の配置を提供するための様々なアプローチを概略的に示す。図8は、いくつかの実施形態による、パターン化された金属体の配置を含むパターン化された物品の別の形成方法を概略的に示す。パターン化された物品600は、内部に複数の貫通開口部を画定しているポリマー層610を含み、少なくとも第1の下位複数の貫通開口部(図示の実施形態では貫通開口部の全て)の各貫通開口部について、金属体620が貫通開口部内に配置されている。パターン化された物品600を切断して所望のパターンを作成することができる。次いで、部分629を除去してパターン化された物品600aを形成することができ、かつ/又はそれらの部分629を別個の層若しくはフィルムに積層して、部分629を所望のパターンに保持して、パターン化された物品600bを形成することができる。
本明細書に記載のパターン化された物品のいずれかについて、金属体は、ポリマー層に平行な少なくとも1つの断面において対応する貫通開口部と同一の広がり又は実質的に同一の広がりをもつことができる。図9は、いくつかの実施形態による、貫通開口部714と同一の広がりをもつ金属体720を示すパターン化された物品の一部分の概略断面図である。この断面は、ポリマー層710に平行である(例えば、x-y平面に平行である)。金属体が断面において貫通開口部の面積の少なくとも80%と同一の広がりをもっている場合、金属体は、断面においてその貫通開口部と実質的に同一の広がりをもつと見なすことができる。いくつかの実施形態では、金属体は、断面において貫通開口部の面積の少なくとも90%、又は少なくとも95%、又は少なくとも98%、又は100%と同一の広がりをもつ。
いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、アンテナ、アンテナアレイ、レトロディレクティブアンテナアレイ、Van Attaアレイ、再帰反射体、反射トラフィックシート、コンスピキュイティシート、ヒータ、電磁干渉(EMI)シールド、静電消散構成要素、センサ、電磁波用フィルタ、建築用フィルム、又は電極のうちの少なくとも1つである。いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、これらの要素又はデバイスのうちのいずれかのアレイであるか、又はアレイを含む。いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、アンテナ、センサ、又は再帰反射体のうちの少なくとも1つである。いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、タッチセンサなどのセンサである。いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、実質的に透明であり、かつ/又は可撓性フィルムである。いくつかの実施形態では、アンテナ、アンテナのアレイ、アンテナアレイ、レトロディレクティブアンテナアレイ、Van Attaアレイ、ヒータ、電磁干渉シールド、静電消散構成要素、センサ、電磁波用フィルタ、又は電極は、実質的に透明であり、かつ/又は可撓性フィルムである。
図10A~図10Cは、それぞれ、パターン化された物品800、800’、及び800’’の概略上面図である。パターン化された物品800は、ポリマー層810のそれぞれの貫通開口部内に配置され互いに電気的に絶縁され得る第1の金属体820a及び第2の金属体820bを含む。パターン化された物品800’は、第1の金属体820a及び第2の金属体820bの組からなるアレイを含む。より一般的には、パターン化された物品800は、互いに電気的に絶縁され得る複数(例えば、2、3個以上)の金属体を含むことができ、パターン化された物品800’は、アレイを含むことができ、このアレイの各要素はパターン化された物品800に対応している。
いくつかの実施形態では、第1の金属体820a及び第2の金属体820bの幾何学形状は、以下のように特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、上面図では、第1の金属体820aは、第2の金属体を収容する最小の長方形833の内側に少なくとも部分的に配置されている。
パターン化された物品800又は800’内の金属体820a、820bは、固体金属体であり得るか、又は金属配線の微細パターンであり得るか、もしくは微細パターンを含むことができる。例えば、パターン化された物品800’’は、金属体820a、820bが金属配線826の微細パターンを含む金属体820a’、820b’に置き換えられることを除いて、パターン化された物品800’に対応している。いくつかの実施形態では、パターン化された物品が、又は金属体を含むパターン化された物品の層が、実質的に透明であるように、金属配線の微細パターンを使用することが所望される。例えば、いくつかの実施形態では、パターン化された物品、又は金属体を含むパターン化された物品の層は、垂直入射可視光(400nm~700nmの範囲の波長)に対して少なくとも50%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%の平均光透過率を有する。
いくつかの実施形態では、金属体(例えば、820a、820b、又は要素820a、820bのアレイ)は、アンテナを画定している。いくつかの実施形態では、アンテナは、レトロディレクティブアンテナアレイであるか又はレトロディレクティブアンテナアレイを含む。
パターン化された物品は、例えば、5Gアンテナであってもよいし、及び/又は、例えば、0.7、1、5、10、20、又は30GHzから300、200、又は100GHz(0.7~100GHz)の周波数帯域において送受信するように構成されてもよい。有用なアンテナ形状は、例えば、米国特許出願公開第2009/0051620号(Ishibashiら)、同第2009/0303125号(Cailleら)、及び同第2013/0264390号(Freyら)、並びに、例えば、「PATTERNED ARTICLE INCLUDING ELECTRICALLY CONDUCTIVE ELEMENTS」と題した、2020年5月5日に出願された国際出願番号第US2020/031450に記載されている。いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、実質的に透明なアンテナである。例えば、いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、その物品をアンテナとして使用し、アンテナを通して見ることができることが所望される窓の上に置かれるようになっている。いくつかの実施形態では、実質的に透明なアンテナは、5Gアンテナアレイ又はレトロディレクティブアンテナアレイ(例えば、Van Attaアレイ)などのアンテナアレイである。いくつかの実施形態では、パターン化された物品は、アンテナのアレイを含み、これらのアンテナは、例えば、その後、個片化され、パターン化された物品800に対応し得るアンテナを提供する。
図11Aは、いくつかの実施形態による、ポリマー層910の貫通開口部内に配置された金属体920を含むパターン化された物品の一部分の概略上面図である。いくつかの実施形態では、金属体のうちの少なくともいくつか(例えば、図示された金属体920)は、金属配線926の微細パターン925を含む。図11Bは、例示的な金属配線926を概略的に示す、パターン化された物品の一部分の概略断面図である。いくつかの実施形態では、微細パターン925内の少なくとも過半の金属配線の各金属配線926は、金属配線の長手方向927(又は図11Bに図示されるx’y’z’座標系を参照してy’方向)に沿って延びており、ポリマー層910の長手方向927及び厚さ方向(z’方向)に直交する幅方向(x’方向)に沿って幅Wを有し、厚さ方向に沿って厚さTを有する。いくつかの実施形態では、T/Wは、少なくとも0.8、1、1.2、1.5、2、5、又は7である。
いくつかの実施形態では、金属配線926の微細パターン925は、80%~99.95%、80%~99.9%、85%~99.9%、90%~99.9%、又は95%~99.9%の範囲にある開口面積率を有する。開口面積率が高いと、例えば、T/Wが他の箇所で説明した範囲内にある場合、所望の電気コンダクタンスを依然として提供しつつ、高い光透過率をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、上面図において、金属配線926の微細パターン925の総面積は、パターン化された物品の総表面積の50%未満、20%未満、10%未満、5%未満、3%未満、2%未満、又は1%未満である。
金属配線の微細パターンは、配線の二次元規則アレイ(例えば、矩形、正方形、三角形、又は六角形アレイ)若しくは二次元不規則アレイであり得るメッシュパターンであり得る、又はメッシュパターンを含み得る。好適な微細パターン形状としては、例えば、米国特許出願公開第2008/0095988号(Freyら)、同第2009/0219257号(Freyら)、同第2015/0138151号(Moranら)、同第2013/0264390号(Freyら)、及び同第2015/0085460号(Frey)に記載されているものが挙げられる。
いくつかの実施形態では、各配線は、金属体であり、例えば、金属体(配線)が互いに電気的に接続されて微細パターンを形成していると見なされてもよい。各配線は、溝状の(例えば、長さに比べて幅が小さい)貫通開口部内に配置されてもよい。溝形状の貫通開口部は、相互接続され、より大きな貫通開口部を形成してもよい。
図12は、他の箇所で説明されるような金属配線826の微細パターンを含む金属体820a’、820b’を含むパターン化された物品900の概略上面図である。パターン化された物品は、貫通開口部内に配置された材料830の微細パターンを更に含む。例えば、材料830は、例えば、図5C及び図5Eに示される貫通開口部314b内の材料330に、又は図6Cに示される貫通開口部414b内のパターン化されたマスク層470の材料に、又は図7Cに示される貫通開口部514b内の誘電体層531及び532の材料に、対応し得る。材料830は、典型的には非導電性である。
ポリマー層810の領域839内の貫通開口部(例えば、溝形状の貫通開口部)の規則的なパターンを形成し、次いで、貫通開口部のうちのいくつかのみに金属配線を堆積させて金属体820a’及び820b’を形成することが所望されることがある。残りの貫通開口部内に材料830を配置して、それらの残りの貫通開口部の光学的効果(例えば、光散乱)を最小限に抑えることが所望されることがある。いくつかの実施形態では、材料830は、ポリマー層810の材料と実質的に屈折率整合されている。いくつかの実施形態では、材料830は、層810の屈折率の0.03以内又は0.02以内の屈折率を有する。屈折率は、異なる指定のない限り、波長587.6nm(ヘリウム光源からのスペクトル線)で測定される。
ポリマー層810の領域839は、任意選択でポリマー層810全体であってもよい。例えば、層又はフィルム(例えば、層又はフィルム140)は、導電層(例えば、図3Bに示される導電層150)を除去する前に、ポリマー層810に積層することができる。追加の層又はフィルムは、材料830及び配線826の微細パターンがポリマー層810全体に延びている場合に、所望の構造的完全性をもたらすことができる。
本明細書に記載のパターン化された物品のいずれも、追加の層又はフィルム更に含んでもよい。例えば、パターン化された物品は、内部に複数の貫通開口部を画定しているポリマー層を含むことができ、少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部について、金属体が貫通開口部内に配置されており、パターン化された物品が光学フィルムを更に含み、ポリマー層が光学フィルム上に配置されている。
図13は、いくつかの実施形態による、光学フィルム1040上に配置されたポリマー層1010を含むパターン化された物品1003の概略断面図である。いくつかの実施形態では、パターン化された物品1003は、ポリマー層1010と光学フィルム1040との間に配置された任意選択の誘電体層1031を含む。いくつかの実施形態では、本明細書の他の箇所で更に説明するように、パターン化された物品1003は、光学フィルム1040の反対側のポリマー層1010上に配置された任意選択の誘電体層1032を含む。ポリマー層1010は、内部に複数の貫通開口部を画定しており、少なくとも第1の下位複数の貫通開口部の各貫通開口部について、金属体1020が貫通開口部内に配置されている。金属体1020は側壁を有してもよく、この側壁は、(概略的に図示されるように)光フィルム1040の方に面した又は光学フィルム1040から離れる方に面したポリマー層1010の主表面に向かって、又はこの主表面まで延びているが、越えてはいない。
光学フィルム1040は、光学的に透明な接着剤を使用してポリマー層1010又は誘電体層1031に積層されてもよく、あるいは、誘電体層1031が光学的に透明な接着剤であってもよい。光学フィルム1040は、図13に示すように、ポリマー層1010の主表面1011上に(直接的又は間接的に)配置されてもよいし、又は光学フィルムであり得る層若しくはフィルム140について図3Bに例示されるように、ポリマー層1010の主表面1012上に(直接的又は間接的に)配置されてもよい。いくつかの実施形態では、光学フィルムは、ポリマー層1010の両側に配置される。いくつかの実施形態では、光学フィルム1040(及び/又は層若しくはフィルム140)は、ウィンドウフィルム、テクスチャフィルム、パターン化されたフィルム、グラフィックフィルム、赤外線反射フィルム、又は再帰反射体のうちの1つ以上であるか、又はそれらのうちの1つ以上を含む。有用な光学フィルムとしては、例えば、米国特許出願公開第2017/0248741号(Haoら)、同第2015/0285956号(Schmidtら)、同第2010/0316852号(Condoら)、同第2016/0170101号(Kivelら)、同第2014/0204294号(Lv)、同第2014/0308477号(Derksら)、同第2014/0057058号(Yapelら)、同第2005/0079333号(Wheatleyら)、2002/0012248(Campbellら)、及び同第2010/0103521号(Smithら)に記載されているものが挙げられる。

分離されたパターン化された金属体を形成し、フィルムに移した。
これらの実施例は、単に説明する目的のためのものに過ぎず、添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書の実施例及び他の箇所における全ての部、百分率、比などは、別途指示がない限り、重量に基づくものである。本明細書では以下の略語を使用している:mL=ミリリットル、m=メートル、um=マイクロメートル、nm=ナノメートル、”=インチ、mm=ミリメートル、m=平方メートル、cm=センチメートル、m/min=メートル毎分、hrs=時間、lbs=ポンド、kN=キロニュートン、MHz=メガヘルツ、SCCM=標準立法センチメートル毎分、Pa=パスカル、mTorr=ミリトル、℃=摂氏、min=分、s=秒。
樹脂Aの調製
Figure 2023531608000002
樹脂Aを、PHOTOMER 6210、SR238、SR351、及びIRGACUR TPOを60/20/20/0.5の重量比で組み合わせて混合することによって調製した。この混合物を、約50℃まで加温し、ローラーミキサーで12時間混合することによってブレンドした。混合物は、混合及び加温後に均質になった。
ツールの調製
米国特許第6,285,001号(Flemingら)に記載されている手順に従ってレーザーアブレーションされたマスターツールを調製して、所望の設計のネガ型を有するツール(雌)を形成した。レーザーアブレーションプロセスで使用されるマスクパターンは、概して、図10A及び図10Bに示されるとおりであった。図10Aの4つの矩形パッドはそれぞれ、1.25mm×1.74mmの寸法を有し、中心から中心までの間隔が4.236mmで配置された。矩形パッドを同士を結ぶ線は、幅0.3mmであった。4つの矩形パッドを含む要素を、図10A及び図10Bのy方向に沿って16.944mmのピッチと、図10A及び10Bのx方向に沿って4.236mmのピッチとを有する二次元アレイに配置した。次いで、マスターツールを、ネガ型マスターツール(雄)を形成するための従来の技術を(例えば、米国特許第9,878,507号(Smitheら)に概して記載されているように)使用してニッケルでめっきした。このツールを再びめっきして、このパターンのネガ型を作成し、雌ニッケルツールを作成した。
UV透過性ツールの調製
Rucker PHI 400トン(City of Industry、CA)プレスを使用して、0.89mm(0.035インチ)の厚さのPlastics International(Eden Prairie、MN)製POLYPROPYLENE NATURALシートを雌ニッケルツールに、圧縮成形した。
雌ニッケルツールは、サイズが12インチ×12インチ(30.5cm×30.5cm)であった。
Ruckerプレスの条件は、以下のとおりであった。
-低圧設定14,000lbs(62kN)、温度27℃で開始
-プラテン温度を157℃まで上昇させ、これには7分50秒かかった
-圧力を80,000lbs(356kN)まで上昇させた
-開始から9分50秒後、又は高圧で2分後に、冷却水をONにした
-開始から22分30秒後、プレスを開いた
UV透過性ツール上の表面コーティング
平行平板式容量結合プラズマ反応器を使用して、ケイ素含有層をUV透過性ツールの微細構造化表面に適用した。反応器チャンバは、0.34mの表面積を有する円筒型被電力供給電極を有している。ツールを回転ドラム電極に取り付けた後、反応器チャンバを1.3Pa(1mTorr)未満の基準圧力までポンプダウンした。酸素を、600SCCMの流量でチャンバ内に導入した。RF電力を13.56MHzの周波数及び500ワットの印加電力で60秒間反応器中に結合することにより処理を実施した。酸素の流れを停止し、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO、Sigma-Aldrichから入手可能)を蒸発させて、120SCCMの流量でシステム内に輸送することによって、微細構造体上に堆積薄膜をもたらす第2の工程が達成された。RF電力を13.56MHzの周波数及び600ワットの印加電力で80秒間反応器中に結合することにより、プラズマ励起CVD法を使用して処理を実施した。第2の工程の完了後、120SCCMのHMDSOに加えて、HMDSOの第2のラインをチャンバに開放した。合わせた流量は、4.1mTorrのチャンバ圧力をもたらした。RF電力を13.56MHzの周波数及び200ワットの印加電力で40秒間反応器中に結合することにより処理を実施した。HMDSOの流れを停止した。次に酸素を600SCCMの流量でチャンバ内に導入し、RF電力を13.56MHzの周波数及び500ワットの印加電力で45秒間反応器中に結合することにより処理を実施した。この処理条件により、200nm未満の表面コーティング厚さが得られた。工程ごとに、規定されたガス流が安定した後に、電極にRF電力(ワット)を印加してプラズマを生成した。プラズマ処理の完了に引き続いて、RF電力及びガスの供給を停止し、チャンバを大気圧に戻した。ツールをチャンバから取り出し、3M NOVEC 2202(3M Company(St.Paul,MN)から入手可能)に30秒間浸漬し、取り出して溶媒を蒸発させ、次いで60℃のエアオーブンで一晩(約20時間)熱硬化させた。
複製手順
6インチ×6インチ(15.2cm×15.2cm)の清潔なアルミニウム箔片をプレスプレート(クロム銅板)上に置き、アルミニウム箔の中心に0.5mLの樹脂Aを分注した。次いで、4.5インチ×4.5インチ(11.4cm×11.4cm)の表面コーティングされたUV透過性ツール片を、ツールパターンが樹脂に面した状態で配置した。次いで、別のプレスプレートをUV透過性ツールの上に置いた。次いで、この積層体をプレス(Devin Mfg.,Inc.(Arcade,New York)製モデルLP500)に入れた。13.8cm×13.8cm、厚さ3.7cmの金属プレート補強材をプレスの底面に設置し、その上に積層体が中心に来るようにして置き、更にその積層体の上に13.8cm×13.8cm、厚さ3.7cmの金属プレート補強材を置いて、全てがプレスピストンの下で中心来るようにした。積層体に9,000lbs(40kN)を3分間適用して、樹脂Aを流動させ、UV透過性ツールの雄型特徴部の下に非常に薄いランドを作成した。3分後に圧力を解放し、アルミニウム箔/樹脂A/UV透過性ツールを積層体として取り出し、直ちに2つのDバルブ(Heraeus Nobelight Fusion UV Inc(Gaithersburg,MD))を備えたUVプロセッサ(RPC Industries(Hayward,CA(USA))model QC 120233AN)に窒素パージ下において16.7m/分で2回通過させた。電力設定は、「ノーマル」であった。UV透過性ツールを除去した。次いで、アルミニウム箔上の硬化樹脂をプラズマエッチングして、UV透過性ツールの雄型特徴部によって作製された硬化した樹脂Aの非常に薄いランドが位置している領域内のアルミニウム箔を露出させた。エッチングを以下の手順で行った。反応器チャンバを、ポンプによって1.3Pa(1mTorr)未満の基準圧力まで下げた。800SCCMの酸素+200SCCMのC6F14の混合ガスをチャンバ内に導入し、周波数13.56MHz、印加電力1000ワットで3600秒間、RF電力を反応器中に結合してエッチングを実施した。プラズマエッチング完了後、RF電力及びガス供給を停止し、3回のO2パージ工程(1000SCCMをチャンバ内に導入し、RF電力を500ワットで2分運転し、O2をオフにして、圧力を1mTorrまで戻す)を行ってチャンバを大気圧に戻した。
次いで、エッチングされた試料を銅めっきした。アルミニウムが露出しているパターンの領域のみめっきした。銅は、厚さ10umであった。アルミニウム箔上の他の領域を、残りの樹脂Aによってマスクした。次に、厚さ75umのポリカーボネートフィルム(LUPILON、Mitsubishi Gas Chemical Company,Inc.(Tokyo、Japan))を、光学的に透明な接着剤である3M 8146(3M Company(St.Paul,MN))を使用して試料の銅側に積層した。次いで、この積層体をアルミニウム箔から剥離して、接着剤/ポリカーボネートフィルム表面上に電気的に絶縁された銅パターンがもたらされた。
「約(about)」などの用語は、これらが本明細書に使用及び記載されている文脈において、当業者によって理解されよう。特徴部のサイズ、量、及び物理的特性を表す量に適用される「約」の使用が、本明細書に使用及び記載されている文脈において、当業者にとって別途明らかではない場合、「約」とは、特定の値の10パーセント以内を意味すると理解されよう。約特定の値として与えられる量は、正確に特定の値であり得る。例えば、それが本明細書に使用及び記載されている文脈において、当業者にとって別途明らかではない場合、約1の値を有する量とは、その量が0.9~1.1の値を有することを意味し、その値が1であり得ることを意味する。
上記において参照された参照文献、特許、又は特許出願の全ては、それらの全体が参照により本明細書に一貫して組み込まれている。組み込まれている参照文献の部分と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合、前述の説明における情報が優先される。
図中の要素についての説明は、別段の指示がない限り、他の図中の対応する要素に等しく適用されると理解されたい。特定の実施形態が本明細書において図示及び説明されているが、図示及び記載されている特定の実施形態は、本開示の範囲を逸脱することなく、様々な代替的実施態様及び/又は等価の実施態様によって置き換えられ得ることが、当業者には理解されよう。本出願は、本明細書で論じられた特定の実施形態のいずれの適応例、又は変形例、又は組み合わせも包含することが意図されている。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されることが意図されている。

Claims (15)

  1. 反対向きの第1の主表面と第2の主表面とを備え、内部に複数の貫通開口部を画定しているポリマー層を備えるパターン化された物品であって、少なくとも第1の下位複数の前記貫通開口部の各貫通開口部について、金属体が前記貫通開口部内に配置されており、前記金属体が、第1の最外面と、反対側の第2の最外面と、前記第1の最外面と前記第2の最外面との間に延びている少なくとも1つの横方向側壁と、を有し、前記金属体の前記第1の最外面が、前記ポリマー層の前記第1の主表面と実質的に同一平面上にあり、各横方向側壁が、前記金属体の前記第1の最外面から前記ポリマー層の前記第2の主表面に向かって、又は前記第2の主表面まで延びているが、前記第2の主表面を越えてはおらず、前記金属体が、前記ポリマー層に平行な少なくとも1つの断面において前記貫通開口部と実質的に同一の広がりをもち、互いに電気的に絶縁されている、パターン化された物品。
  2. 前記金属体の少なくとも過半の各金属体について、前記金属体の前記第2の最外面が、前記ポリマー層の前記第2の主表面と実質的に同一平面上にある、請求項1に記載のパターン化された物品。
  3. 前記金属体の少なくとも過半の各金属体について、前記金属体の前記第2の最外面が、前記ポリマー層の前記第1の主表面と前記第2の主表面との間に配置されている、請求項1に記載のパターン化された物品。
  4. 前記金属体の前記過半の各金属体について及び対応する各貫通開口部について、前記金属体の前記第2の最外面と前記ポリマー層の前記第2の主表面との間の前記貫通開口部の一部分が、ポリマー材料で少なくとも部分的に充填されている、請求項3に記載のパターン化された物品。
  5. 前記ポリマー層の前記第1の主表面が、実質的に平面の第1の部分及び第2の部分を含み、前記第1の部分及び前記第2の部分は、互いに平行であるが、同一平面上にない、請求項1~4のいずれか一項に記載のパターン化された物品。
  6. 前記金属体が、アンテナを画定している、請求項1~5のいずれか一項に記載のパターン化された物品。
  7. 前記アンテナが、レトロディレクティブアンテナアレイを含む、請求項6に記載のパターン化された物品。
  8. 前記金属体うちの少なくともいくつかが、金属配線の微細パターンを含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のパターン化された物品。
  9. 前記金属配線の微細パターンが、80%~99.95%の範囲の開口面積率を有する、請求項8に記載のパターン化された物品。
  10. 前記微細パターンにおける前記金属配線の少なくとも過半の各金属配線が、前記金属配線の長手方向に沿って延びており、前記長手方向及び前記ポリマー層の厚さ方向に直交する幅方向に沿った幅Wを有し、前記厚さ方向に沿った厚さTを有し、T/Wが少なくとも0.8である、請求項8又は9に記載のパターン化された物品。
  11. 第1の構造化主表面と反対側の第2の主表面とを備え、内部に複数の貫通開口部を画定しているポリマー層を備えるパターン化された物品であって、少なくとも第1の下位複数の前記貫通開口部の各貫通開口部について、金属体が前記貫通開口部内に配置されており、前記金属体が、前記ポリマー層の前記第1の主表面に隣接した第1の最外面と、反対側の第2の最外面と、前記第1の最外面と前記第2の最外面との間に延びている少なくとも1つの横方向側壁と、を有し、各横方向側壁が、前記金属体の前記第1の最外面から、前記ポリマー層の前記第2の主表面に向かって、又は前記第2の主表面まで延びているが、前記第2の主表面を越えてはおらず、前記金属体が、前記ポリマー層に平行な少なくとも1つの断面において前記貫通開口部と実質的に同一の広がりをもち、互いに電気的に絶縁されている、パターン化された物品。
  12. 前記第1の構造化主表面が、規則的な構造体アレイを含む、請求項11に記載のパターン化された物品。
  13. 導電層上に配置された単一ポリマー層を備えるパターン化された物品であって、前記単一ポリマー層は、前記導電層に面する第1の主表面と、反対側の第2の主表面と、を備え、内部に複数の貫通開口部を画定しており、少なくとも第1の下位複数の前記貫通開口部の各貫通開口部について、単一金属体が前記貫通開口部内に配置されており、前記単一金属体が、少なくとも1つの横方向側壁を備え、各横方向側壁が、前記導電層から、前記単一ポリマー層の前記第2の主表面に向かって、又は前記第2の主表面まで延びているが、前記第2の主表面を越えてはおらず、前記単一金属体が、前記単一ポリマー層に平行な少なくとも1つの断面において前記貫通開口部と実質的に同一の広がりをもち、前記貫通開口部の容積の少なくとも10%を充填している、パターン化された物品。
  14. 前記導電層が、基材の構造化主表面上に配置され、前記構造化主表面に実質的に適合している、請求項13に記載のパターン化された物品。
  15. パターン化された物品の製造方法であって、順に、
    導電層を準備する工程と、
    内部に複数の貫通開口部を画定しているポリマー層を前記導電層上に形成する工程と、
    金属体が前記導電層に接触するように、少なくとも第1の下位複数の前記貫通開口部の各開口部内に前記金属体を堆積させる工程と、
    前記導電層を除去して、前記金属体を互いに電気的に絶縁させる工程と、
    を含む、方法。
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