KR101758370B1 - 제조되어지는 전기 부품의 전기적 특성을 제어하도록 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향 - Google Patents

제조되어지는 전기 부품의 전기적 특성을 제어하도록 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향 Download PDF

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Abstract

부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 시스템은 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화하기 위한 장치를 포함한다. 배출구는 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 부품을 형성하도록 기판에 향하게 할 수 있다. 장치는 분극화된 직접-기록 입자들이 기판 상에 증착되는 때 소정 특성을 갖는 부품을 형성하기 위해 선택된 배향으로 정렬되어지도록 야기할 수 있다.

Description

제조되어지는 전기 부품의 전기적 특성을 제어하도록 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향{IN-PROCESS ORIENTATION OF PARTICLES IN A DIRECT-WRITE INK TO CONTROL ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF AN ELECTRICAL COMPONENT BEING FABRICATED}
본 발명은 전기 부품 및 회로의 제조에 관한 것으로, 특히 직접-기록(direct-writing)에 의해 형성된 전기 부품의 전기적 특성을 제어하도록 집적-기록 잉크 내의 입자의 공정 중(in-process) 배향(orientation)을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전기 부품, 예컨대 저항, 커패시터 및 트랜지스터와 같은 회로 부품 및 배선 트레이스(wire traces)는 직접-기록 기술(direct-write technology)을 이용해서 생성되어질 수 있다. 직접-기록 기술은 리소그래픽 기술을 이용하지 않고 마이크로 및 나노-사이즈 회로 또는 회로 구성요소를 프린팅하는 것을 포함한다. 직접-기록 기술에 있어서, 도전(conductive) 또는 반도체 재료(semiconductor material)를 포함하는 직접-기록 잉크(direct-write ink)는 전기 부품을 형성하도록 기판 상에 증착(deposited) 또는 직접-기록(direct-written)되어질 수 있다. 직접-기록 장치는 일단 잉크가 증착되면 잉크가 어떻게 구성되는지에 기인하여 반복성 문제를 겪게 된다. 전기 부품을 형성하기 위한 재료들은 그들이 기판 상에 증착을 위해 직접-기록 장치의 노즐을 떠나게 되면, 어떠한 방법으로든 제어되지 않는다. 잉크는 증착될 때, 그들이 랜덤하게 배향되는 입자의 클러스터들 또는 입자들을 야기하는 정교한 증착을 위해 가능한 많이 분무화되고(atomize) 따라서 입자들은 최적으로 배향되지 않는다. 에어로졸(aerosol) 미스트(mist)는 기판에 초점이 맞춰지고 잉크의 추가적인 움직임 또는 제어가 일어나지 않을 수 있다.
실시예에 따르면, 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자의 공정 중 배향을 위한 시스템은 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키기 위한 장치를 포함한다. 배출구(outlet)는 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을, 부품을 형성하도록 기판에 향하게 할 수 있다. 장치는 분극화된 직접-기록 입자들이 기판에 증착되는 때 소정 특성을 갖는 부품을 형성하기 위해 선택된 배향으로(in a selected orientation) 정렬되어지도록 야기할 수 있다.
실시예에 따르면, 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 시스템은 에어로졸을 보유하기 위한 홀딩 챔버를 포함할 수 있고, 여기서 에어로졸은 직접-기록 입자들을 포함한다. 시스템은 또한 에어로졸의 정전기 유도(electrostatic induction)가 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키도록 야기하는 홀딩 챔버 내의 전계를 발생시키기 위한 구조체(structure)를 포함할 수 있다. 배출 노즐은 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을, 전기 부품을 형성하도록 기판에 향하게 할 수 있다. 시스템은 또한 다른 전계를 발생시키기 위한 다른 구조체를 포함할 수 있다. 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸은 다른 전계를 통해 기판 쪽을 향하게 될 수 있다. 다른 전계는 분극화된 직접-기록 입자들이 기판 상에 증착되는 때 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하도록 선택된 배향으로 정렬되는 것을 야기한다.
다른 실시예에 따르면, 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법은 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키는 단계와 증착 열 또는 스트림 내의 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을, 전기 부품을 형성하도록 기판에 향하게 하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한, 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하기 위하여, 증착 열 내의 분극화된 직접-기록 입자들을 선택된 배향으로 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 전기 부품을 만들기 위한 방법은 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 복수의 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한, 에어로졸의 정전기 유도가 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키도록 야기하기 위하여, 복수의 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 제1 전계 내에 배치하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 방법은 또한 증착 열 내의 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을, 전기 부품을 형성하도록 기판에 향하게 하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하기 위하여, 분극화된 직접-기록 입자들을 선택된 배향으로 정렬시키도록 제2 전계를 통과해서 증착 열을 향하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
청구항에 의해서만 한정되는 본 발명의 다른 양상 및 특성들은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 명세서의 비-제한되는(non-limited) 상세한 설명을 검토할 때 본 분야의 통상의 기술을 가진 자에게 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기적 특성을 제어하기 위해 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향을 위한 시스템의 예의 블록 다이어그램이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기적 특성을 제어하기 위해 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법의 플로우챠트이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 각 실시예를 상세히 설명한다. 상이한 구조 및 동작을 갖는 다른 실시예가 본 발명의 범위를 벗어나는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예에 따른 공정 또는 직접-기록 머신(104: direct-write machine)에 의해 형성되어지는 전기 부품(102) 또는 다른 타입의 구성요소의 특성을 제어하기 위한 직접-기록 잉크 내의 입자의 공정 중 배향을 위한 시스템(100)의 예의 블록 다이어그램이다. 직접-기록 머신(104)의 예는 Albuquerque, NM의 Optomec, Inc.에 의해 제공된 에어로졸 제트(Aerosol Jet) 증착 시스템(deposition system)이다. 에어로졸 제트와 Optomec은 미국, 다른 나라들 또는 둘 모두 내의 Optomec, Inc.의 상표이다. 직접-기록 머신(104)은 직접-기록 입자들(108)이 들어 있는 에어로졸(106)을 생성할 수 있다. 직접-기록 입자들(108)은 전기 부품(102)을 형성하기 위해 기판(110) 상에 증착되거나 또는 뿌려지기 위한 에어로졸(106)을 형성하도록 입자들(108)을 운반할 수 있는 불활성 가스 추진제(inert gas propellant) 또는 다른 수송 매개물(carrying medium) 안으로 유입될(introduced) 수 있다. 전기 부품(102)은 도전 또는 반도체 라인 트레이스(conductive or semiconductor line trace), 저항 구성요소, 커패시터, 인덕터, 반도체 칩, 또는 다른 전기 장비, 전기 회로, 또는 다른 전기 부품일 수 있다. 직접-기록 입자들(108)은 나노입자들(nanoparticles), 탄소 나노튜브(carbon nanotubes)와 같은 나노재료(nanomaterial), 및 유사한 재료들 또는 입자들을 포함할 수 있다.
나노입자들 또는 직접-기록 입자들(108)이 들어 있는 에어로졸(106) 또는 잉크는 리저버(reservoir) 또는 홀딩 챔버(111: holding chamber)로 보내지거나 또는 향하게 될 수 있다. 구조체(112: structure)는 직접-기록 입자들(108)을 분극화시키기 위한 에어로졸(106)의 정전기 유도를 야기하기 위하여 홀딩 챔버(111) 내의 전자계 또는 전계(e-field)를 발생시키도록 제공될 수 있다. 예컨대, 직접-기록 입자들(108)이 탄소 나노튜브라면, 탄소 나노튜브는 다소 연장된 구조체를 가질 수 있다. 각 나노튜브의 대향하는 종단들(opposite ends)은 서로 다른 전위(electrical potential)로 대전될 수 있다. 예컨대, 홀딩 챔버(111) 내의 정전기 유도된 전계(electrostatic inducted e-field)에 의해, 나노튜브의 하나의 종단(one end)이 실질적으로 양극으로(positively) 전기적으로 대전될 수 있고, 나노튜브의 맞은 편 종단(opposite end)이 실질적으로 음극으로(negatively) 전기적으로 대전될 수 있다.
홀딩 챔버(111) 내의 전계를 발생시키는 예시적 구조체(112)는 홀딩 챔버(111)의 양쪽에 배치된 양극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소(positive electrically chargeable element)(114)와 음극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소(negative electrically chargeable element)(116)를 포함한다. 장치(118)는, 홀딩 챔버(111) 내의 직접-기록 입자들(108)을 포함하는 에어로졸(106)의 정전기 유도가 직접-기록 입자들(108)을 분극화하는 것을 야기하기 위하여, 홀딩 챔버(111) 주위에서 양극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소(114)와 음극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소(116)를 움직이도록 제공될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 장치(118)는 입자들(108)을 분극화하기 위해 그리고 정전하(electrostatic charge)를 유도하기 위해 홀딩 챔버(111)를 회전시키거나 또는 움직이도록 채택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 홀딩 챔버(111)는 전기적으로 도전 재료 또는 반도체 재료로 형성된 실질적으로 원통형의 컨테이너(container)를 포함할 수 있다. 각각의 전기적으로 대전가능한 구성요소(114 및 116)는, 홀딩 챔버(111) 또는 컨테이너 내에서 정전계를 유도하기(induce) 위해 원통형 컨테이너에 슬라이딩가능하게(slidably) 접촉하도록 채택된 전기적 도전 판 또는 브러쉬(electrically conductive plate or brush)일 수 있다. 전기적으로 대전가능한 구성요소들(114 및 116) 또는 홀딩 챔버(111) 둘 중 어느 하나를 서로에 대해 움직이기 위한 장치(118)는 전기 모터일 수 있다. 전기 모터는 직접-기록 입자들(108)의 분극화와 챔버(111) 내의 에어로졸(106)의 정전기 유도를 야기하기 위하여 양극 및 음극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소(114 및 116) 또는 홀딩 챔버(111) 중 어느 하나를 서로에 대해 회전시킬 수 있다.
전원(120: power source) 또는 전원 공급기(supply) 및 연관된 회로 소자가 양극 및 음극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소(114 및 116)를 대전시키기 위해 제공될 수 있다. 각각의 구성요소(114 및 116) 상의 양극 및 음극의 전하의 양 또는 레벨은 에어로졸(106) 및 사용되는 직접-기록 입자들(118)의 특성의 함수일 것이다.
시스템(100) 또는 직접-기록 머신(104)은 배출 노즐(122: exit nozzle), 엔드 이펙터(end effector), 또는 홀딩 챔버(111)와 인접할 수 있는 유사한 배출구를 포함할 수 있다. 직접-기록 입자들(108)은 입자들(108)이 들어 있는 에어로졸(106) 또는 잉크가 배출 노즐(122)로부터 배출되기 전 순간까지 충전될 것이다. 직접-기록 입자들(108)은 입자들(108)을 적절히 대전시키거나 분극화하기 위한 미리 설정된(preset) 시간 기간 동안 홀딩 챔버(111) 내에 머물러 있을 수 있다. 배출 노즐(122)은 분극화된 직접-기록 입자들(108)을 포함하는 에어로졸(106)을 전기 부품(102)을 형성하도록 기판(110)에 초점을 맞추거나(focus), 전기 부품(102)을 형성하도록 기판(110)에 향하게(direct) 할 수 있다. 배출 노즐(122)은 전기 부품(102)을 형성하도록 기판(110)에 소정 패턴으로 직접-기록 입자들(108)을 향하게 하기 위한 증착 열(124: deposition column) 또는 스트림(stream) 내의 에어로졸(106) 및 분극화된 직접-기록 입자들(108)을 형성하도록 채택될 수 있다.
시스템(100)은 직접-기록 머신(104) 외부의 전자계(electromagnetic field) 또는 다른 전계(electric field)(128)를 발생시키기 위해 다른 구조체(126)를 포함할 수 있다. 분극화된 직접-기록 입자들(108)을 포함하는 에어로졸(106)은 기판(110) 쪽으로 외부 전계 또는 다른 전계를 통과해서 지나가도록 초래되거나 향해질 수 있다. 외부 전계(128)는 증착 열(124)과 실질적으로 직교할 수 있다. 외부 전계(128)는 분극화된 직접-기록 입자들(128)이 기판 상에 증착될 때 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품(102)을 형성하기 위해 외부 전계(128)의 특성을 기초로 하여 선택된 배향으로(in a selected orientation) 정렬되어지도록 야기한다. 예컨대, 상기한 바와 같이 직접-기록 입자들(108)이 분극화된 탄소 나노튜브인 경우에 있어서, 나노튜브는 저항 또는 다른 부품을 형성하기 위해 선택된 배향으로 증착 또는 프린팅될 수 있다. 나노튜브는 특정 저항값을 제공하기 위해 선택된 배향 또는 정렬을 갖는 소정 패턴의 층들로 증착 또는 프린팅될 수 있다. 전에는, 이러한 것이 가능하지 않았다. 입자들이 들어 있는 에어로졸 미스트 또는 잉크는 단지 기판(110)에만 초점을 맞췄었고, 에어로졸 또는 잉크의 추가적인 제어 또는 움직임은 수행되거나 일어나지 않았으며, 입자들 각각은 랜덤한 배향 또는 정렬을 갖고 증착되었었다.
에어로졸(106) 내의 직접-기록 입자들(108)의 제어된 배향은 직접-기록 재료 또는 입자들(108) 또는 잉크의 복수의(multiple), 반복된 라인들을 서로 위로 적층함으로써 배선 트레이스가 생성되는 것을 허용한다. 입자들(108)의 정렬로 인해, 재료 또는 입자들(108)의 연속적인 층들 사이의 결합 강도(bonding strength) 및 복원력(resilience)은, 임의의 정렬 없이 입자들(108)을 단지 증착하는 것에 비하여, 본 명세서에서 제공된 바와 같은 입자들(108)의 정렬 또는 배향의 공정 중 제어를 가지고 현저하게 개선될 수 있다.
분극화된 직접-기록 입자들(108)이 소정 배향으로 정렬되어지도록 야기하는 외부 전계(128)를 발생시키기 위하여 구조체(126)로 이용될 수 있는 예시적 구조체는 양극으로 전기적으로 대전가능한 판(positive electrically chargeable plate)(130) 및 음극으로 전기적으로 대전가능한 판(negative electrical chargeable plate)(132)을 포함할 수 있다. 음극으로 전기적으로 대전가능한 판(132)은 에어로졸(106) 내의 분극화된 직접-기록 입자들(108)의 소정 정렬을 야기하기 위하여 양극으로 전기적으로 대전가능한 판(130)에 대하여 증착 열(124)의 맞은 편 상에 배치될 수 있다. 양극으로 전기적으로 대전가능한 판(130)과 음극으로 전기적으로 대전가능한 판(132)은 서로로부터 선택된 거리만큼 떨어져 있을 수 있고, 직접-기록 입자들(108)의 특성 또는 구성과 에어로졸(106) 및 그 안에서 부유하는(suspended) 입자들(108)과 관련된 다른 파라미터들에 기초하여 증착 열(124)로부터 선택된 거리만큼 떨어져 있을 수 있다. 전기적으로 대전가능한 판(130 및 132)은 또한 입자의 타입, 에어로졸의 타입, 흐름 속도(flow rate), 흐름 부피(flow volumn), 농도(concentration) 및 다른 파라미터들과 같은 에어로졸(106) 및 그 안에서 부유하는 직접-기록 입자들(108)과 연관된 특성과 파라미터들에 의존하여 배출 노즐(122)로부터 선택된 거리에 있을 수 있다. 판(130 및 132)은 또한 입자의 타입, 에어로졸의 타입, 흐름 속도, 흐름 부피, 농도 및 다른 파라미터들과 같은 에어로졸(106) 및 그 안에서 부유하는 입자들(108)과 연관된 특성 및 파라미터들을 기초로 하여 미리 설정된(preset) 레벨(level) 또는 양(amount)으로 대전시킬 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 소정 전기적 특성 및/또는 구조체를 갖는 전기 부품(102)을 형성하기 위해 기판(110) 상에서 소정 방향(way)으로 입자들을 배향시키도록 잉크 또는 에어로졸(106) 내의 직접-기록 입자들을 처리하기 위한 비-접촉(non-contact) 시스템 및 방법을 제공한다. 에어로졸(106)과 입자들(108)이 기판(110) 상에 증착되기 전 및 에어로졸(106) 또는 잉크가 마르거나 또는 경화되기 전에 외부 전계(128)가 에어로졸(106) 내의 입자들(108)에 작용한다.
시스템(100)과 잉크 제트 프린팅 기술(ink jet printing technology) 사이의 주된 차이는 잉크 제트 프린팅 기술이 기판이나 종이 조각 또는 웨이스트 게이트(waste gate) 상의 의도된 위치 중 하나로 잉크의 완성된 물방울(complete droplet)의 경로를 바꾸기 위해 고전압을 사용한다는 것이다. 반면에, 시스템(100)은 부품(102)의 구조 및/또는 전기적 특성을 제어하기 위해 직접-기록 입자들이 소정 배향으로 증착되도록 에어로졸(106) 내의 부유하는 개별 입자들(108)을 정렬시키거나(align) 지향시킨다(orient).
전원(134) 및 관련 회로(associate circuitry)는 양극 및 음극으로 전기적으로 대전가능한 판(130 및 132)을 대전시키기 위해 제공될 수 있다. 본 명세서는 분극화된 직접-기록 입자들(108)의 정렬을 야기하는 구조체(126)에 관하여 설명되었지만, 동일한 기능을 야기할 수 있는 임의의 구조물이 사용될 수 있다.
시스템(100)은 또한 컨트롤러(136)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(136)는 직접-기록 입자들(108)을 정렬시키기 위한 제 2 또는 외부 전계(128)의 특성과 홀딩 챔버(111) 내의 전계의 특성을 제어하기 위해 채택될 수 있다. 컨트롤러(136)는 또한 직접-기록 공정의 다른 양상뿐만 아니라 에어로졸(106) 내의 직접-기록 입자들(108)의 농도, 배출 노즐(122)에서 나가는 증착 열(124)의 흐름을 제어할 수 있다. 컨트롤러(136)는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 소정 전기적 특성 및 구조적 특성을 갖는 다른 전기 부품을 프린팅 또는 형성하기 위해 시스템(100)의 다른 구성요소를 제어할 수 있는 마이크로프로세서 또는 유사한 장치일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 또는 직접-기록 프로세스에 의해 형성되고 있는 전기 부품의 전기적 특성을 제어하기 위하여 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법(200)의 플로우챠트이다. 방법(200)은 도 1의 시스템에 의해 수행되고 그리고/또는 도 1의 시스템 내에서 실시될 수 있다. 블록(202)에서, 직접-기록 입자들을 포함하는 잉크 또는 에어로졸이 생성 또는 형성될 수 있다. 상술한 바와 유사하게, 직접-기록 입자들은 탄소 나노튜브 또는 유사한 입자들 또는 재료들과 같은 나노입자 또는 나노재료를 포함할 수 있다.
블록(204)에서, 에어로졸은 도 1의 홀딩 챔버 또는 다른 함유 배열체(containment arrangement)와 유사한 홀딩 챔버 안으로 흐르도록 초래되거나 또는 챔버 안으로 향하게 될 수 있다. 직접-기록 입자들은 홀딩 챔버 내의 에어로졸 내에서 분산 및/또는 부유하게 될 수 있다.
블록(206)에서, 제1 전계 또는 전자계는 에어로졸의 정전기 유도가 부유하는(suspended) 및/또는 분산된(distributed) 직접-기록 입자들을 분극화시키도록 야기하기 위해 홀딩 챔버 내에서 발생될 수 있다. 전계는 필드 세기(field strength), 배향, 분극화, 또는 시스템이나 공정과 연관된 직접-기록 입자들의 타입, 에어로졸 내의 농도 또는 다른 파라미터들에 의해 요구될 수 있는 다른 특성들과 같은 소정 특성들을 가질 수 있다.
블록(208)에서, 직접-기록 입자들이 들어 있는 에어로졸 또는 잉크는 배출 노즐을 통해 일정방향으로 향하게 될 수 있다. 배출 노즐은 소정 특성 및 구조를 갖는 원하는 전기 부품을 형성하기 위해 증착 열 내의 직접-기록 입자들 또는 재료들 및 에어로졸을 직접-기록 표면 상에 소정 패턴으로 초점을 맞출 수 있다.
블록(210)에서, 증착 열은 직접-기록 장치 또는 머신 외부의 제2 전계 또는 전자계 사이로 향하게 되거나 또는 직접-기록 장치 또는 머신 외부의 제2 전계 또는 전자계를 통과해서 지나갈 수 있다. 전계는 증착 열과 실질적으로 직교하고 인접하게 생성될 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 전계는 에어로졸 내의 분극화된 직접-기록 입자들이 제2 또는 외부 전계에 의해 소정 방식으로 정렬되도록 야기한다. 외부 전계는 미리 결정된 또는 원하는 전기적 및/또는 구조적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하기 위하여 직접-기록 입자들의 타입, 에어로졸의 특성 및 직접-기록 입자들의 원하는 배향을 제공하기 위한 다른 파라미터들에 기초하여 선택된 특성을 가질 수 있다.
블록(212)에서, 원하는 전기적 및/또는 구조적 특성을 갖는 전기 부품은 직접-기록 표면 또는 기판 상에서 형성될 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 전기 부품은 도전 트레이스(conductive trace), 저항성 구성요소(resistive element) 또는 다른 전기 부품 또는 부품의 일부를 포함할 수 있다.
상기한 바와 유사하게, 공정의 소정 양상은 원하는 또는 소정 특성을 갖는 전기 부품을 제공하기 위해 제어될 수 있다. 예컨대, 홀딩 챔버 내의 전계 및 외부 전계와 연관된 특성 또는 파라미터들은 사용되고 있는 직접-기록 재료 또는 입자들의 타입, 제조되고 있는 부품, 또는 공정의 다른 양상들에 의존하여 제어될 수 있다. 제어될 수 있는 다른 파라미터들의 예는 증착 열의 흐름, 직접-기록 입자들 또는 재료의 부피 또는 농도 등을 포함할 수 있다.
도면의 플로우챠트와 블록 다이어그램은 본 발명의 여러 실시예에 따른 방법과 시스템의 가능한 실행의 아키텍처(architecture), 기능성(functionality), 및 동작(operation)을 도시한다. 소정의 다른 구현에 있어서, 블록에 적혀 있는 기능들은 도면에 적혀있는 순서를 벗어나서 발생할 수 있다는 것에 또한 주목해야 한다. 예컨대, 연속적으로 도시된 두 개의 블록들이 사실상 실질적으로 동시에 실행될 수 있고, 또는 블록들이 때때로 관련된 기능성에 의존하여, 반대의 순서로 실행될 수 있다. 블록 다이어그램 및/또는 플로우챠트 도면의 각각의 블록, 및 블록 다이어그램 및/또는 플로우챠트 도면의 블록들의 조합은 특정 기능 또는 역할을 수행하는 특정 목적 하드웨어-기반 시스템 또는 특정 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어의 조합에 의해 실행될 수 있다.
여기에 사용되는 용어는 단지 기술된 특정 실시예의 목적을 위한 것이고 명세서를 제한하기 위해 의도된 것은 아니다. 여기에 사용된 것처럼, 문서 상에 명확히 다르게 지시되어 있지 않다면, 단수의 형태는 복수의 형태도 포함하는 것으로 의도된다. "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이란 단어는, 상세한 설명에 사용되는 때, 서술된 특징, 정수, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 부품의 존재를 특정하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 및/또는 그들의 그룹들의 추가 또는 존재를 배제하는 것은 아니라고 이해되어야 한다.
특정 실시예들이 본 명세서에서 설명되고 도시되었지만, 본 분야의 통상의 기술을 가진 자는 동일한 목적을 얻기 위해 계산된 임의의 배열이 본 명세서에서 보인 특정 실시예를 대체할 수 있고, 본 명세서의 실시예들이 다른 환경에서는 다른 응용을 가질 수 있음을 이해한다. 이러한 응용은 본 발명의 임의의 적용 또는 변형을 커버하도록 의도된다. 다음의 청구항들은 본 명세서에서 설명된 특정 실시예에 대한 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니다.

Claims (17)

  1. 전기 부품(electrical component)을 제조하기 위해 직접-기록 잉크(direct-write inks) 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향(in-process orientation)을 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    집적-기록 입자들이 들어 있는 에어로졸을 홀딩 챔버(holding chamber) 안으로 향하게 하는(directing) 단계;
    양극으로 전기적으로 대전된 구성요소(positive electrically charged element) 및 음극으로 전기적으로 대전된 구성요소(negative electrically charged element)에 대해 상기 홀딩 챔버를 움직이는 것 또는 상기 홀딩 챔버에 대해 상기 양극으로 전기적으로 대전된 구성요소 및 상기 음극으로 전기적으로 대전된 구성요소를 움직이는 것 중의 하나에 의해서 상기 에어로졸 내의 상기 집적-기록 입자들을 분극화하는(polarizing) 단계로서, 제1 전계가 상기 홀딩 챔버 내에서 상기 집적-기록 입자들을 분극화하기 위해 생성되는 단계;
    증착 열(deposition column) 내의 분극화된 집적-기록 입자들을 포함하는 상기 에어로졸을, 전기 부품을 형성하도록 기판(substrate)에 향하게 하는 단계;
    소정 전기적 특성을 갖는 상기 전기 부품을 형성하기 위하여, 상기 증착 열 내의 상기 분극화된 집적-기록 입자들을 선택된 배향으로(in a selected orientation) 정렬시키는(aligning) 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분극화된 집적-기록 입자들과 접촉하지 않으면서 상기 분극화된 집적-기록 입자들을 정렬시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분극화된 집적-기록 입자들을 상기 선택된 배향으로 정렬시키는 것은, 상기 분극화된 집적-기록 입자들이 상기 선택된 배향으로 정렬되도록 하기 위하여, 상기 증착 열에 직교하는 제2 전계를 생성하도록 양극으로 전기적으로 대전된 판(positive electrically charged plate)과 음극으로 전기적으로 대전된 판(negative electrically charged plate) 사이로 상기 증착 열을 향하게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 에어로졸 및 상기 집적-기록 입자들 중의 적어도 하나와 연관된 특성 및 파라미터 중의 적어도 하나를 기초로 하여 상기 양극으로 전기적으로 대전된 판과 상기 음극으로 전기적으로 대전된 판 사이의 거리를 선택하는 것을 더 포함하고,
    상기 에어로졸 및 상기 집적-기록 입자들 중의 적어도 하나와 연관된 특성 및 파라미터 중의 적어도 하나는 직접-기록 입자의 타입, 에어로졸의 타입, 에어로졸의 흐름 속도(flow rate), 흐름 부피(flow volumn), 및 에어로졸 내의 집적-기록 입자들의 농도(concentration)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀딩 챔버는 도전 재료(conductive material)로부터 형성된 원통형 컨테이너(container)이고, 상기 양극으로 전기적으로 대전된 구성요소 및 상기 음극으로 전기적으로 대전된 구성요소는 각각 전기적 도전 브러쉬(electrically conductive brush)이고, 상기 전기적 도전 브러쉬는 상기 원통형 컨테이너 내에서 정전하(electrostatic charge)를 유도하기 위하여 상기 원통형 컨테이너에 슬라이딩가능하게(slidably) 접촉하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    집적-기록 입자들로 이루어진 복수의 층들을 증착하는 것(depositing); 및
    각각의 층 내에서 상기 집적-기록 입자들의 배향 및 정렬을 제어하는 것(controlling);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 집적-기록 입자들은 탄소 나노튜브(carbon nanotubes)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브는 특정 저항값을 제공하는 선택된 배향 또는 정렬을 갖는 소정 패턴의 층들로 증착되는(deposited) 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀딩 챔버 내에서 상기 집적-기록 입자들을 부유시키는 것(suspending) 및 분산시키는 것(distributing)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법.
  11. 전기 부품을 만들기 위한 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    복수의 집적-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 생성하는 단계;
    상기 복수의 집적-기록 입자들을 포함하는 상기 에어로졸을, 양극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소(positive electrically chargeable element)와 음극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소(negative electrically chargeable element) 사이에 놓인 홀딩 챔버 내에 배치함으로써 상기 복수의 집적-기록 입자들을 포함하는 상기 에어로졸을 제1 전계 내에 배치하는 단계로서, 상기 에어로졸 내의 상기 집적-기록 입자들을 분극화하기 위하여, 상기 홀딩 챔버가 상기 양극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소 및 상기 음극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소에 대해 움직이거나, 상기 양극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소 및 상기 음극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소가 상기 홀딩 챔버에 대해 움직이는 단계;
    증착 열 내의 분극화된 집적-기록 입자들을 포함하는 상기 에어로졸을, 전기 부품을 형성하도록 기판에 향하게 하는 단계; 및
    소정 전기적 특성을 갖는 상기 전기 부품을 형성하기 위하여, 상기 분극화된 집적-기록 입자들을 선택된 배향으로(in a selected orientation) 정렬시키도록 제2 전계를 통과해서 상기 증착 열을 향하게 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 만들기 위한 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 전계는 상기 증착 열에 직교하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 만들기 위한 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 홀딩 챔버는 도전 재료로부터 형성된 원통형 컨테이너이고,
    상기 양극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소 및 상기 음극으로 전기적으로 대전가능한 구성요소는 각각 전기적 도전 브러쉬이고, 상기 전기적 도전 브러쉬는 상기 원통형 컨테이너 내에서 정전하(electrostatic charge)를 유도하기 위하여 상기 원통형 컨테이너에 슬라이딩가능하게(slidably) 접촉하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 만들기 위한 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    집적-기록 입자들로 이루어진 복수의 층들을 증착하는 것; 및
    각각의 층 내에서 상기 집적-기록 입자들의 배향 및 정렬을 제어하는 것;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 만들기 위한 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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