KR20050106062A - 고밀화 금속 분말을 사용하는 전자기 통신 회로 구성요소의 형성 - Google Patents

고밀화 금속 분말을 사용하는 전자기 통신 회로 구성요소의 형성 Download PDF

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KR20050106062A
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antenna
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데이비드 더블유. 쿤스
데이비드 씨. 코스켄마키
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

전기 구성 요소를 형성하기 위한 제조 기술이 설명된다. 예를 들면, 금속 분말 조성물의 층이 기판의 적어도 일부분 상으로 침착된다. 기판 상에 패턴을 포착시키기 위하여 하나 이상의 돌출부를 갖는 유압 프레스에 의하여 금속 분말 조성물에 압력이 인가된다. 유압 프레스의 돌출부에 의해 압축된 금속 분말 조성물은 포착된 패턴을 형성하도록 기판에 접착된다. 유압 프레스의 돌출부에 의해 압축되지 않은 영역 내의 금속 분말 조성물은 기판에 접착되지 않고, 제거될 수 있다. 금속 분말 조성물은 전자 감시 시스템(EAS), 무선 주파수 식별(RFID) 시스템 등에 사용하기 위하여 안테나, 커패시터 플레이트, 전도성 패드 등과 같은 전기 구성 요소를 형성하도록 압축될 수 있다.

Description

고밀화 금속 분말을 사용하는 전자기 통신 회로 구성 요소의 형성{FORMING ELECTROMAGNETIC COMMUNICATION CIRCUIT COMPONENTS USING DENSIFIED METAL POWDER}
본 발명은 금속 분말 조성물로 제조된 전기 제품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
인쇄 회로 기판과 같은 패턴화된 금속 제품은 전자 산업에서 많은 용도로 사용된다. 인쇄 회로는 접착제 코팅된 기판 상의 금속 입자에 가열된 다이로 압력을 인가함으로써 제조될 수 있다. 금속 입자는 또한 경화성 유기 결합제(curable organic binder)와 혼합될 수 있고, 접착제 층, 열 및 압력을 사용하여 기판에 인가될 수 있다. 인쇄 회로는 또한 무기 매트릭스 재료(inorganic matrix material)와 혼합된 전도성 미립자를 열-연화성(heat-softenable) 기판 내에 매립시킴으로써 생산될 수 있다. 실크 스크리닝(silk screening) 방법이 또한 유기 재료와 전도성 입자의 혼합물을 기판에 인가하는 데에 사용될 수 있고, 금속 유기 화합물과 금속 입자를 포함하는 조성물이 또한 기판 상에 실크 스크리닝되어 회로 패턴을 형성하도록 가열될 수 있다.
이들 조성물 내의 접착제와 유기 결합제는 매우 느린(poor) 전기 전도체이고, 금속 입자와 혼합된 경우에는 최종 회로 패턴의 전체 전도성을 감소시킨다. 무기 및 금속 유기 화합물의 사용은 재료와 특정한 기판의 구체적인 조합을 제한하고, 높은 처리 온도를 필요로 한다.
도1은 본 발명의 실시예에 사용되는 유압 프레스의 단면도이다.
도2는 본 발명에 따라 전도성 패턴을 포착시키는 데에 사용되는 도1의 유압 프레스의 단면도이다.
도3은 전도성 패턴의 포착 후의 제품의 단면도이다.
도4는 포착된 전도성 패턴의 고밀화를 위하여 사용되는 유압 프레스의 일부분의 단면도이다.
도5는 회로 소자를 포함하는 제품의 사시도이다.
도6은 구리 전도성 패턴을 갖는 종이 기판에 대한 라인 폭의 함수로서의 저항의 플롯(plot)이다.
도7은 고밀화를 위하여 사용되는 인가된 압력의 함수로서의 저항의 플롯이다.
도8은 인가된 압력의 함수로서의 표준화된 기판 체적의 플롯이다.
도9는 표준화된 기판 체적 대 표준화된 기판 압축 두께의 플롯이다.
도10은 문서 및 파일 관리를 위한 예시적인 무선 주파수 식별(RFID) 시스템을 도시하는 블록도이다.
도11 및 도12는 예시적인 RFID 태그를 도시한다.
다양한 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
본 발명은 전자기 통신 회로의 하나 이상의 전기 구성 요소의 전체 또는 일부를 형성하는 기판 상의 전도성 패턴을 포함하는 제품을 제공하며, 전도성 패턴은 고밀화된 금속 분말 조성물을 포함한다.
본 발명은 에너지를 흡수 및 방사하기 위한 안테나를 형성하는 적어도 하나의 루프와 선택적으로 안테나의 공명 주파수를 조정하기 위하여 안테나의 루프에 전기적으로 결합되는 적어도 하나의 커패시터 플레이트를 포함하는 장치를 제공하며, 안테나와 커패시터 플레이트 중 적어도 하나는 기판 상의 고밀화된 금속 분말 조성물의 전도성 패턴에 의해 형성된다.
본 발명의 구성 요소는 많은 기능적 제품, 예컨대 무선 주파수 식별 태그(RFID 인레이(inlay)로서도 공지됨), RFID 라벨, 공명(resonant) 라벨(공명(resonance) 라벨로서도 공지됨), 안테나와 같은 하드웨어 구성 요소, 집적 회로에 대한 직접 접촉 연결을 제공하는 라벨, 선택적으로 집적 회로를 포함할 수 있는 티켓 또는 카드, 배터리, 퓨즈, 디스플레이, 센서 등을 형성하도록 다른 구성 요소와 조합될 수 있다.
본 발명은 또한 시스템의 구성 요소를 제공한다. 예를 들면, 무선 주파수 식별 시스템에서, 본 발명은 전자기장을 생성하도록 저장 영역 부근에서 무선 주파수 식별 판독기에 연결된 안테나 및 무선 주파수 식별 태그와 통신하도록 안테나에 전력을 공급하기 위하여 안테나에 결합된 무선 주파수 식별 판독기를 제공할 수 있다. 무선 주파수 식별 태그의 적어도 일부는 기판 상의 고밀화된 금속 분말 조성물의 전도성 패턴에 의해 형성된다. 다른 예에서, 본 발명은 소매 상품의 패키징 내에 적용 또는 포함되어 소매점에서의 도난 방지를 제공하기 위한 시스템의 일부로서 사용되는 공명 라벨을 제공할 수 있다.
본 발명은 종이 또는 다른 압축 가능한 기판 상에 적합한 전도성 기판을 생성할 수 있게 한다. 이들 기판은 일반적으로 저렴한 재료이며, 예컨대 가요성, 적합성, 특정한 표면 특성 및 재활용의 용이함과 같은 최종 제품에 대한 이점을 제공한다. 본 발명의 방법은 최소한의 공정 수와 재료를 필요로 하고 극단적인, 특수한 또는 저속의 공정 단계를 요구하지 않으며 공정의 낭비와 오염을 최소화하기 때문에 저비용으로 수행될 수 있다.
본 발명에 의해 제조될 수 있는 유용한 전기 구성 요소의 예는 전기 회로, 루프(loop) 안테나(코일 안테나로서도 공지됨), 2극 안테나, 커넥터, 커넥터 패드, 커패시터, 커패시터 플레이트, 브릿지(점퍼로서도 공지됨), 공명(resonant) 코일(공명(resonance) 코일로서도 공지됨), 비아(via), 저항기 및 이들과 다른 구성 요소 사이의 전기 연결부이다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들의 상세 사항이 첨부 도면과 이하의 설명에 기술된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 상세한 설명과 도면 및 청구의 범위로부터 명확해질 것이다.
도1을 참조하면, 금속 분말 조성물(4)의 층이 기판(3)의 전체 또는 선택된 부분 상으로 침착된다.
금속 분말 조성물(4)은 미세하게 분할된 금속 입자를 포함할 수 있다. 금속 분말 조성물에 사용하기에 적합한 금속 입자는 구리, 주석, 니켈, 철, 강철, 백금, 알루미늄, 은, 금, 납, 아연 등을 포함하며, 구리가 특히 양호하다. 금속 분말 조성물은 또한, 예컨대 흑연과 같은 전도성 비금속 분말을 포함할 수도 있다. 금속 분말 조성물(4)은 한 가지의 금속만을 포함하거나, 2가지 이상의 금속의 입자, 합금, 블렌드(blend) 또는 혼합물을 포함하는 입자, 제2 금속으로 코팅된 한 가지의 금속의 입자 등의 혼합물과 같은 조합으로 2가지 이상의 금속을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 금속 분말 조성물 또는 금속 분말 조성물들의 조합은 하부 층(underlayer)으로서 침착될 수 있고, 그 후 다른 금속 분말 조성물 또는 금속 분말 조성물들의 조합이 상부 층(overlayer)으로서 침착될 수 있다.
금속 분말 조성물(4) 내의 입자의 형상은 다양하게 변동될 수 있다. 금속 입자들은 동일한 형상 또는 상이한 형상들을 가질 수 있고, 규칙적 또는 불규칙적으로 형성될 수 있다. 예시적인 입자 형상은, 예컨대 구형, 장방형, 바늘형, 수지형(dendrite), 다면체(예컨대, 사각형, 정육면체, 피라미드 등), 각주형(prism), 박편, 봉, 판, 섬유, 칩(chip), 단결정(whisker) 및 이들의 혼합을 포함한다. 유사하게, 금속 분말 조성물(4) 내의 금속 입자의 크기는 다양하게 변동될 수 있고, 단분산(monodisperse) 입자, 다봉분포(multi-modal distribution) 입자 크기, 또는 광역 분포(broad distribution) 입자 크기를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 금속 분말 조성물(4) 내의 입자는 약 0.1 내지 약 2000 um, 바람직하게는 약 0.2 um 내지 약 1000 um, 가장 바람직하게는 약 1 um 내지 약 500 um의 평균 입자 크기를 갖는다.
금속 분말 조성물 내의 하나 이상의 금속 분말이 임의의 표면 산화물의 전체 또는 일부를 제거하도록 처리될 수 있다. 방법은 당업자에게 공지되어 있으며 다양한 금속에 대해 변동될 수 있고, 환원(예컨대, 고온에서 수소에 의함), 산성 또는 염기성 용액에 의한 세척 등을 포함한다. 처리는 기판에 대한 금속 분말 조성물의 인가 전에 수행될 수 있고, 한편 금속 분말 조성물은 (도1에 도시된 바와 같이) 기판 상에 또는 (후술되는 도2에 도시된 바와 같이) 금속 분말의 포착 후에 침착될 수 있다. 이러한 처리는 기판에 대한 금속 분말 조성물의 인가 전에 이루어질 수도 있다.
금속 분말 조성물(4)은 사실상 건조한 분말과 같은, 또는 그 유동 특성을 변화시키도록 첨가된 기체, 액체 또는 고체 재료와 함께 다양한 형태로 기판(3) 상으로 침착될 수 있다. 이러한 첨가제는 본 발명의 방법의 실시 중의 소정의 시점에서 금속 분말로부터 사실상 제거될 수 있어, 최종 제품은 중량으로 5% 이하, 바람직하게는 중량으로 3% 이하, 그리고 가장 바람직하게는 중량으로 1% 이하의 첨가제를 함유한 금속 패턴을 포함한다. 유동 특성을 변화시키기 위한 적합한 첨가제는 물, 용매, 고화 방지제(anti-caking agent), 윤활제, 공기, 질소 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 담체(carrier) 재료로서 기능하는 액체가 양호하다. 담체 액체가 사용된다면, 금속 분말 조성물은 축축해진 분말 또는 슬러리의 형태로 나타날 수도 있다. 금속 분말 조성물은 유동 변화 첨가제와 함께 적층되는지의 여부와 관계 없이, 표면 공동, 섬유들 사이의 공간 또는 선택적인 비아(vias; 7)(도1 참조)와 같은 기판의 표면 상의 특징부를 평탄하게 채우도록 하는 유동 특성을 가져야 한다.
금속 분말 조성물은, 예컨대 습윤제, 정전기 방지제, 항응집제, 착색제, 세척제, 항산화제 및 습윤 또는 건조 융제(fluxes)와 같은 추가의 성분과 첨가제를 포함할 수 있어, 최종 제품은 중량으로 5% 이하, 바람직하게는 중량으로 3% 이하, 가장 바람직하게는 중량으로 1% 이하의 첨가제를 함유한 금속 패턴을 포함한다. 예를 들면, 금속 분말 조성물이 액체 슬러리라면, 슬러리는 또한 금속 분말의 산화를 방지하도록 화학적 작용제를 함유할 수 있다.
기판(3)은 종이 또는 압축 가능한 재료이다. 본 발명의 방법의 실시에서, 먼저 이러한 요구 조건을 만족하는 기판이 선택된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 압축 가능하다는 것은 기판이 인가된 압력에 평행하게 그 치수가 감소되고 기판의 총 체적이 또한 유사한 양까지 감소된다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 정량적인 측정값으로서 사용된 때, X%의 압축성은 30 MPa의 인가된 압력에 평행하게 측정된 기판의 치수는 0.07 MPa에서 이 방향으로의 그 치수의 [(100-X)/100]배이고 30 MPa에서의 기판의 총 체적은 0.07 MPa에서의 그 체적의 [(100-X)/100]배이다. 인가된 압력의 방향으로의 치수 변화와 체적 변화가 상이한 값들을 나타낸다면, 2개의 값 중 더 작은 X가 재료의 정량적인 압축성을 정의하는 데에 사용된다.
압축성은 기판 선택의 과정의 일부로서 측정될 수 있는 기판의 물리적 특성이다. 압축성은 (예컨대, 이하의 예 32에서 설명되는 바와 같은) 기판의 전체 샘플에 대하여 측정되며, 기판의 일부분에 대하여 특정 패턴으로 압력을 인가하는 동안에 관찰될 수 있는 국부적인 거동의 함수는 아니다. 압축성은 기판 재료의 구조적 특성, 특히 상당한 양의 공동, 기공, 내부 섬유 공간 또는 기타 개방된 공간의 존재의 함수이다. 바람직하게는, 인가된 압력의 해제에 후속하여, 기판은 적어도 10%의 치수 및 체적의 변화를 계속 나타내며, 더욱 바람직하게는 30 MPa에서 관찰된 압축성의 적어도 50%인 치수 및 체적의 변화를 나타내고, 가장 바람직하게는 30 MPa에서 달성된 압축성의 적어도 75%인 치수 및 체적의 변화를 유지한다.
압출된(extruded) 또는 캐스트(cast) 중합 필름과 같은 충분한 또는 높은 밀도의 재료는 결정과 비결정 상태 사이의 변화로 인해, 인가된 압력의 결과로서 등방성 또는 이방성 체적 변화를 나타낼 수도 있다. 이들 재료는 전형적으로 본 발명의 공정에 사용하기에 충분하게 압축될 수 없다. 유사하게, 충분한 또는 높은 밀도의 그린-상태(green-state) 재료는 가열 및 경화시에 체적 변화를 나타낼 수 있지만, 본 발명의 공정에 사용하기에 충분하게 압출될 수 있을 것으로 기대되지 않는다.
기판(3)은 가요성일 수 있으며, 이는 대략 5 cm의 직경, 바람직하게는 2 cm의 직경의 봉 둘레로 손으로 굴곡시킬 수 있다는 것을 의미한다. 기판은 이러한 가요성을 유지하는 임의의 적합한 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 5000 미크론 미만, 더욱 바람직하게는 2000 미크론 미만, 가장 바람직하게는 1000 미크론 미만의 두께를 갖는다.
기판(3)은 바람직하게는 전도성이 덜하며, 전도성 금속 패턴은 본 발명의 실시를 통해 형성된다. 본 발명의 실시에 적합한 기판(3)은 합성 또는 천연적으로 형성된 중합체로 제조된 것을 포함하는 종이와 압축성 섬유질 및 비섬유질 재료, 또는 이들의 조합을 포함한다. 이들 기판의 적합한 형태는 드라이-레이(dry-lay) 및 웨트-레이(wet-lay) 부직포를 포함하는 부직포, 멜트-블로운 섬유(melt-blown fiber), 스펀 본드(spun bond) 또는 스펀 레이스(spun lace) 공정에 의해 제조된 부직포, 제직(woven) 및 편직(knit) 직물, 멤브레인, 폼(바람직하게는 개방 셀 폼) 및 확장 웨브 및 캐스트 섬유로 구성된 웨브를 포함한다.
종이는 하나의 양호한 기판(3)이며, 비제한적으로 크라프트지(kraft paper), 편지지(stationery paper), 복사지, 필터지, 신문지, 카드재(cardstock), 폴더재(folder stock), 인쇄지, 특수지, 펄프 보드(pulp board)와 같은 종이 제품 등을 포함하는 다양한 종이가 적합하다. 적합한 종이는 다양한 공정에 의해 제조될 수 있으며, 충전재, 사이징제(sizing agent), 색소(pigment), 염료 및 당업자에게 공지된 기타 첨가제를 함유할 수 있다. 적합한 종이는 다양한 마무리를 제공하도록 캘린더링 또는 비캘린더링으로 처리되며 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다.
적합한 부직포 기판은, 예컨대 한외여과(ultrafiltration) 멤브레인, 미공성 재료, 캐스트 중합 멤브레인 및 열에 의한 상 변이 재료(thermally induced phase transition materials; TIPS)와 같은 멤브레인 또는 다공성 재료를 포함할 수 있으며, 이들 재료는 미국 특허 제4,247,498호 및 제4,867,881호에 기술되어 있다. 하나의 적합한 기판은 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 PPG 인더스터리즈로부터 상표명 Teslin으로 상업적으로 입수 가능한 입자 충전된 미공성 재료이다. Teslin은 그 제조자로부터, 그 중량의 60%의 비연마 충전재와 그 체적의 65%의 공기를 포함하는 치수적으로 안정한 폴리올레핀계 미공성 인쇄 시트로서 기술된다.
적합한 기판 재료는, 예컨대 아마(flax), 대마(hemp), 면(cotton), 황마(jute), 또는 레이온 등의 합성 셀룰로오스계 또는 리그노셀룰로오스계 재료와 같은 실크와 셀룰로오스계 또는 리그노셀룰로오스계 재료를 포함하는 섬유질 및 섬유 유사 재료일 수 있다.
적합한 기판은 열가소성, 열경화성, 탄성중합 및 가교결합된 중합체를 포함하는 다양한 중합체로부터 제조될 수 있다. 적합한 중합체의 예는 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌), 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에테르, 염화 폴리비닐, 실리콘, 플루오로중합체, 폴리술폰, 나일론, 셀룰로오스 아세테이트, 에틸렌 불포화 중합체 및 이들의 적합한 조합을 포함한다.
기판은 선택적으로, 세라믹, 금속 산화물(예컨대, 탄탈륨 산화물) 및 고 유전 상수 세라믹(예컨대, 티탄산바륨, 티탄산바륨 스트론튬, 이산화티타늄 및 티탄산납 지르코늄과, 이들의 혼합물)과 같은 무기질 충전재 입자를 포함할 수 있다. 적합한 세라믹 충전재는 실리카, 침강성 실리카(precipitated silica), 지르코니아, 알루미나, 유리 섬유 등을 포함한다. 기타 첨가제는, 예컨대 염료, 색소, 가소제, 사이징제, 항산화제, 난연제(flame retradant) 등을 포함한다.
기판 재료는 선택적으로, 금속 분말 조성물의 침착 전에 캘린더링, 엠보싱, 표면 처리(예컨대, 플라즈마 처리, 코로나 처리 또는 실란화(silanization)), 등과 같은 추가적인 화학적 또는 물리적 처리를 수용할 수 있다.
기판은 단일 층 또는 선택적으로 적층 구조로 배열된 복수의 층을 포함할 수 있다. 적층 구조 내의 층들은 동일한 재료 또는 상이한 재료들로 제조될 수 있다. 기판은 제거 가능한 담체 층을 포함할 수도 있다. 기판은 또한 다중 층 기판이 압축 가능하고 접착제 층이 금속 분말 조성물을 포착하거나 전도성 금속 패턴을 기판에 접착시키도록 위치되거나 처리되지 않는 한, 접착제 층을 포함할 수도 있다.
노치 바아 코팅(notch bar coating), 나이프 코팅(knife coating), 디핑(dipping), 시프팅(shifting), 스크리닝(screening), 분무(spraying), 블로잉(blowing) 또는 유체화된 베드(fluidized bed)의 인가와 같은 임의의 적합한 방법이 금속 분말 조성물을 기판 상으로 침착시키도록 사용될 수 있다. 금속 분말 조성물은 단일 인가 또는 다중 인가로 동일한 또는 상이한 금속 분말 조성물로 인가될 수 있고, 또는 상이한 조성물 또는 조성물의 양이 요구되는 최종 제품의 형상, 전도성 및 전도성 패턴의 두께에 의존하여 기판의 상이한 영역에 인가될 수 있다.
도1은 기판(3)을 완전하게 관통하는 구멍인 선택적인 비아(via; 7)를 도시한다. 선택적인 비아(7)는 도1에 도시된 바와 같이 금속 분말 조성물(4)로 충전된다. 선택적인 라이너(6)가 공정 중에 금속 분말 조성물(4)을 선택적인 비아(7) 내에 함유시키는 데에 사용될 수도 있다.
기판(3)과 선택적인 라이너(6)는 요구되는 온도로 유지될 수 있는 평판(2) 상에 배치된다. 도1이 평판(2)과 기판(3)에 대하여 평평한 형상으로 도시하고 있지만, 다른 기하학적 형상 또한 본 발명의 범주 내에 있으며, 특히 곡선형 형상이 채용될 수도 있다. 유압 프레스(1)가 돌출부 또는 수형부를 구비한 다이(5)를 갖는다. 도1의 단면도에서는 볼 수 없지만, 다이(5)의 돌출부는 기판의 평면 내에 패턴을 형성하도록 하는 형상을 갖는다. 예컨대, 직선 또는 곡선, 격자, 코일, 원, 직사각형, 삼각형, 육각형 및 빽빽하게 충전되거나 윤곽을 갖는 이들 형상, 불규칙적인 형상 및 이들의 조합일 수 있는 기타 기하학적 형상과 같은 임의의 패턴이 다이(5) 상으로 기계가공될 수 있다.(그리고, 이럼으로써 기판(3) 상에 금속 분말 조성물(4)을 부가할 수 있다.)
본 발명의 일 실시예에서, 도2를 참조하면, 기판 상에 패턴을 포착시키도록 금속 분말 조성물(4)에 대하여 다이(5)의 돌출부들의 패턴으로 유압 프레스(1)에 의해 압력이 인가된다. 영역(10) 내의 금속 분말 조성물은 포착된 패턴을 형성하도록 기판(3) 내부로 압축되어 그에 접착되며, 한편 영역(11) 내의 금속 분말 조성물은 포착되지 않은 상태로 유지된다.(도3에는 도시되어 있지만, 도2에는 도시 안됨) 다이(5) 상의 돌출부는 선택적인 비아(7)를 통해 영역(12) 내에서 금속 분말 조성물을 포착한다.
패턴을 포착하는 데에 사용되는 공정 조건은 기판 재료의 특성뿐만 아니라 금속 분말 조성물로 사용되도록 선택된 금속 분말에 의존하게 크게 변동될 것이다. 온도, 압력 및 인가 시간은, 용융, 휨(warping), 구부러짐(buckling), 발포(blistering) 또는 분해와 같은 기판(3)에 대한 손상을 사실상 최소화, 바람직하게는 제거하도록 선택되어야 한다. 바람직하게는, 평판(2)은 50 내지 -25℃의 온도로 유지되고, 다이(5) 또는 적어도 다이(5)의 상승된 부분은 20 내지 250℃, 바람직하게는 20 내지 200℃의 온도에서 유지된다. 유용한 공정 압력은 20 MPa 내지 400 MPa의 범위이고, 압력은 300초까지 유지된다. 바람직하게는, 평판(2)과 다이(5)는 약 20 내지 25℃에서 유지되고, 약 35 MPa 내지 200 MPa의 압력이 약 60초 이하 동안 유지된다.
포착 공정은, 예컨대 회전식 다이를 사용하는 연속 공정으로, 또는 유압 프레스(1) 내에 평탄한 다이를 사용하는 배치식(batchwise) 또는 스텝-및-반복 공정(step-and-repeat process)으로 수행될 수 있다. 기판 재료는 좁거나 넓은 웨브, 시트, 웨브 상에 지지된 시트 등의 형태로 취급될 수 있고, 대규모 제조의 실시에서의 본 발명의 사용은 당업자에게 명확할 것이다.
금속 분말 조성물(4)을 포착하기 위하여, 예컨대 유압 프레스(1) 단독으로 또는 다이(5)와 유사하게 패턴화된 (도1에는 도시되지 않은) 패턴 형성된 초음파 혼(ultrasonic horn)을 사용하는 음향 장치와의 조합을 사용하는 임의의 공지된 방법에 의해 압력이 인가될 수 있다. 음향 에너지의 인가는 (보다 낮은 온도 또는 압력과 같은) 공정 조건 또는 최종 제품의 성능에 있어서의 이점을 제공할 수 있다.
기판(3)의 동일한 또는 상이한 면적 상에 동일한 또는 상이한 금속 분말 조성물을 사용하는 반복적인 포착이, 예컨대 동일한 금속 분말 조성물의 다중 층으로 구성된 보다 두꺼운 포착된 영역을 제공하도록 또는 2개 이상의 포착된 금속의 별개의 층을 제공하도록 또는 기판(3)의 상이한 영역 내에 상이한 금속을 제공하도록 또는 최종 제품에 대한 특정한 제품 요구 조건을 만족시키도록 수행될 수 있다.
도3을 참조하면, 다이(5)가 제거되면, 금속 분말 조성물의 포착된 패턴은 영역(10, 12) 내에서 기판(3)에 접착되고, 한편 금속 분말 조성물은 영역(11) 내에서 기판(3) 상에 접착되지 않은 상태로 유지된다. 영역(10) 내에 접착된 금속 분말 조성물이 기판(3)의 상부면과 동일 평면 상에 있는 상부 면을 갖는 것으로 도3에 도시되어 있지만, 본 발명의 실시에서, 금속(10)의 상부면은 기판(3)의 상부면 위, 동일 평면 또는 아래에 있을 수 있다. 영역(11) 내의 잔류하는 접착되지 않은 금속 분말 조성물은 선택적으로, 예컨대 압축 공기, 진공, 진동, 브러싱, 블로잉, 중력, 수성 세척 및 이들의 적합한 조합과 같은 다양한 종래의 방법에 의해 기판으로부터 사실상 제거될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 포착(capture)은 다이(5)의 돌출부에 의해 압력이 가해진 영역(10, 12) 내의 금속 분말 조성물이 기판(3)에 충분하게 접착되어, 도3에 도시된 바와 같은 다이(5)의 제거 후에 영역(11) 내의 금속 분말 조성물이 후속하여 영역(10, 12) 내의 접착된 금속 분말 조성물을 제거하지 않고 사실상 제거될 수 있다는 것을 의미한다. 제거된 금속 분말 조성물은 선택적으로 재생될 수도 있다. 바람직하게는, 접착되지 않은 분말은 도4에 도시된 바와 같이 고밀화(densification) 전에 제거된다.
대안적으로, 금속 분말은 스텐실(stencil) 또는 마스크(mask)를 사용하여 기판에 인가될 수 있다. 스텐실은 천공부, 구멍 또는 패턴 내에 금속 분말이 스텐실을 통과할 수 있는 치수를 갖고 대응하는 패턴으로 침착되는 절결 또는 제거된 부분을 갖는다. 스텐실은 금속이 사실상 연속적이고 균일한 금속 분말의 침착을 형성하도록 그를 통해 소량으로 흩어진 또는 펼쳐진 상태로 침착되는 가깝게 이격된 천공부의 섹션을 포함할 수 있고, 또는 스텐실은 금속 분말이 그를 통해 침착되는 연속적인 개방 섹션을 포함할 수 있다. 스텐실이 천공부를 포함한다면, 이들은 금속 분말이 그들을 통해 이동할 수 있도록 충분히 커야 한다. 스텐실이 사용된다면, 기판 상의 취급을 향상시키도록 물과 같은 소량의 액체에 의해 습윤된 금속 분말 또는 약간 습윤된 기판을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 스텐실의 사용에 있어서, 초과의 금속 분말을 제거하는 것은 필요하지 않은데, 이는 요구되는 위치에만 침착되기 때문이다. 바람직하게는, 스텐실을 통한 금속 분말의 침착 후에, 기판과 분말은 충분한 관리에 의해 조절되어, 패턴은 고밀화 단계에서 유지될 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 도4를 참조하면, 제2 압력 형태의 고밀화 에너지는 그 후 패턴을 고밀화하도록 패턴의 영역(10, 12)에 대해 평판(13, 22)을 인가한다. 바람직하게는, 이러한 공정은 기판(3)에 대한 패턴의 접착을 증가시키고 영역(10, 12)과 기판(3) 사이의 표면을 가능한 한 매끄럽게 할 뿐만 아니라 패턴이 더욱 큰 전도성을 갖게 한다. 기판(3)의 표면 상의 최종 전도성 패턴은 약 5% 이상, 바람직하게는 약 10% 이상, 그리고 더욱 바람직하게는 약 20% 이상의 성능 지수(Figure of Merit)(FOM, 이하에서 더욱 상세히 기술됨)를 갖는다. 제2 압력은 유압식 압력으로서 인가될 수 있으며, 선택적으로 열, 음향 및 마이크로파 에너지가 동시에 또는 이어서 인가될 수도 있다. 초음파 에너지, 열 또는 마이크로파 에너지는 또한 도4에서 언급한 압력의 인가 전에 채용될 수도 있으며, 또는 제2 압력의 안가 없이 고밀화를 달성하도록 단독으로 채용될 수도 있다. 공정 순서의 변동과 포착 및 고밀화를 달성하도록 사용된 공정과 에너지원의 다양한 조합은 본 발명의 범주 내에 있다.
바람직하게는, 제2 압력은 경계면에서 그리고 전도성 패턴(10)의 에지와 기판 표면 사이의 뒤틀림을 최소화하도록 평판(13, 22)에 의해 패턴 형성된 기판(3)의 대향하는 측면들에 인가된다. 도4가 각각의 평판(13, 22)과 기판(3)에 대하여 평평한 형상을 도시하지만, 다른 기하학적 형상도 본 발명의 범주 내에 있으며, 특히 적어도 하나의 곡선형 기하학적 형상이 채용될 수 있다. 바람직하게는, 압력은 기판의 금속화된 또는 금속화되지 않은 부분에 사실상 동일하게 인가된다.
고밀화는, 예컨대 캘린더 롤, 고온 구역 또는 초음파 분해(sonication) 구역과 같은 수단에 의해 연속 공정으로, 또는 예컨대 유압 프레스, 열 또는 마이크로파 오븐 또는 초음파 혼을 사용하는 배치형 또는 스텝-및-반복 공정으로 수행될 수 있다. 적합한 재료는 좁거나 넓은 웨브, 시트, 웨브 상에 지지된 시트 등의 형태로 취급될 수 있으며, 대규모 제조의 실시에서 본 발명의 사용은 당업자에게 명확해질 것이다.
고밀화 동안 인가된 압력은 약 20 MPa 내지 약 400 MPa, 바람직하게는 약 60 MPa 내지 200 MPa이다. 이러한 압력에서 고밀화는 약 20℃ 내지 250℃, 바람직하게는 약 50℃ 내지 200℃, 가장 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 150℃의 온도에서 수행된다. 초음파 에너지와 같은 고밀화 에너지의 다른 공급원의 적용에 있어서, 상이한 온도 범위가 예에서 설명한 바와 같이 양호할 수 있다.
도5를 참조하면, 그 후 평판(13)은 제거되고, 최종 제품은 기판(3)의 표면(15) 상에 접착된 전도성 금속 패턴(14)을 포함하는 전기 구성 요소를 포함한다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 전기 구성 요소는 기능적 전기 장치에서 확인되는 구성 요소의 전체 또는 일부를 포함할 수 있는 임의의 금속 패턴 또는 형상 또는 금속 패턴과 형상의 조합이다. 예는 전기 회로, 루프 안테나, 2극 안테나, 커넥터, 연결 패드, 커패시터, 커패시터 플레이트, 브릿지, 공명 코일, 비아, 저항기, 유도 코일 등을 제공하는 트레이스를 포함한다.
성능 지수(FOM)는 하기의 방정식에 따라, 가압된 분말의 측정된 저항을 구리에 대한 최소의 가능한 이론적 저항과 비교하는 데에 사용될 수 있다.
%FOM = (R이론/R측정) × 100%
여기서, R이론은 구리의 저항이고, R측정은 가압된 분말 패턴의 측정된 저항이다. 저항은 특정 샘플에 대해 측정되고 예 1에서 보다 완전하게 설명되는 바와 같이 계산된 저항에 도달하도록 특정 샘플의 단면 및 길이에 대해 표준화된 원 데이터이다. 본 발명의 방법은 약 5% 이상, 바람직하게는 약 10% 이상, 그리고 더욱 바람직하게는 20% 이상의 성능 지수를 갖는 전도성 패턴을 구비한 회로 요소를 포함하는 제품을 제조하는 데에 사용될 수 있다. 전도성 패턴(14)은 기판에 양호하게 접착되고, 적당한 굽힘과 연마를 견딘다. 예를 들면, 기판에 대한 금속 패턴의 접착은 예 25에 기술된 바와 같이, 다양한 직경의 봉 둘레로 제품을 굽힘시키는 동안 및 그 후의 저항을 측정함으로써 결정될 수 있다. 굽힘 시의 저항의 변화는 금속 분말 조성물과 기판 재료의 성분에 의존한다. 바람직하게는, 회로 요소를 포함하는 제품은 50 mm, 더욱 바람직하게는 20 mm 직경의 봉 둘레의 굽힘을 상당한 저항의 증가 없이 견딜 것이다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 접착은 금속 분말 조성물과 기판을 동시에 압축함에 의한 기계적 부착 또는 엉킴으로 인해 이루어질 수도 있다.
고밀화에 후속하여, 회로 요소를 포함하는 제품은 변환, 적층, 패턴 형성, 에칭, 코팅, 조립 등과 같은 추가의 부가적인 공정을 선택적으로 겪을 수도 있다. 부가의 층이 인가될 수 있고, 이러한 부가적인 층들은 전기 전도성 패턴을 포함할 수도 있다.
본 발명의 제조 공정은 앞서 양호한 범위로 지시된 바와 같은 적당한 온도에서 수행될 수 있다. 낮은 공정 온도는 감소된 공정 비용으로 귀결되고, 또한 고온에서 안정적이지 못한 기판 재료의 사용을 가능하게 한다. 공정 온도 조건에 의해 제한됨이 없이, 다양한 생산 사양을 충족시키는 데에 요구될 수 있는 가요성, 표면 에너지, 환경적 안정성, 재사용 또는 재활용성, 화학적 조성, 저비용 등을 포함하는 다양한 특성을 위하여 기판 재료를 선택할 수 있는 것이 유리하다.
일 실시예에서, 전자기 통신 회로 내에 사용하기 위한 하나 이상의 전기 구성 요소의 전체 또는 일부를 포함할 수 있는 제품을 제공하기 위한 기술이 사용될 수도 있다. 회로는 통신 시스템에 사용될 수도 있다. 예시적인 제품은 RFID 태그(tag)이다. 예시적인 전기 구성 요소는 안테나, 브릿지 또는 점퍼용 커넥터 패드, 집적 회로용 커넥터 패드, 회로 소자, 커패시터 플레이트, 커패시터, 브릿지, 비아 등을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명은 안테나의 적어도 하나의 주요 부분을 제공하여, 본 발명의 종이 또는 압축 가능한 기판은 또한 RFID 태그의 구조 내에 주요 층을 형성한다.
선택적으로, RFID 태그는 RFID 요소와 자기 보안(magnetic security) 요소를 포함한다.
다른 실시예에서, 안테나, 브릿지 또는 점퍼용 커낵터 패드, 회로 소자, 커패시터 플레이트, 커패시터, 브릿지, 비아, 퓨즈 등과 같은 공명 라벨의 하나 이상의 전기 구성 요소의 전체 또는 일부를 제공하기 위한 기술을 사용할 수도 있다. 안테나의 적어도 하나의 주요 부분을 제공하여, 본 발명의 종이 또는 압축 가능한 기판이 또한 공명 라벨의 구조 내의 주요 층을 형성하는 기술을 사용할 수도 있다. 공명 라벨은, 예컨대 소매점에서의 도난 방지를 제공하도록 사용될 수 있으며, 일부 적용예에서 라벨은 그 특성과 성능이 전류, 전압 또는 전자기장의 인가에 의해 변화될 수 있는 퓨즈, 커패시터 또는 기타 구성 요소를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 집적 회로(비제한적으로, 흔히 다이 또는 칩으로서 지칭되는 실리콘 웨이퍼 기판 상에 제조된 집적 회로를 포함함)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 연결 패드를 구비한 제품을 제공하기 위한 기술이 사용될 수도 있다. 예를 들면, 종이 또는 압축 가능한 재료인 기판 상의 전도성 금속 패턴은 연결 패드를 형성할 수 있고, 또한 외부 장치 또는 제품의 집적 회로에 대한 전기 연결이 접촉 및 전도성 금속 패턴의 연결 패드에 대한 전기적 연결에 의해 이루어진 제품을 제공하도록 집적 회로에 대해 (직접 또는 전도성 접착제, 납땜, 와이어본딩 등을 통해) 연결될 수 있다. 집적 회로는 노출되거나 패키징될 수 있다. 본 예에서, 전도성 금속의 연결 패드는, 특히 집적 회로의 치수와 집적 회로 상의 부착 패드가 (대략 2 mm 미만으로) 작다면, 외부 장치 또는 제품에 의한 용이한 접근과 연결을 허용하도록 집적 회로 상의 연결 위치보다 크게 형성될 수 있다.
또 다른 예에서, 저항기와 퓨즈인 전기 구성 요소를 제공하기 위한 기술이 제공될 수도 있다. 공정은 이들 구성 요소를 생산하도록 상이한 재료 또는 조건을 채용할 수도 있다. 예를 들면, (구리, 주석, 또는 강철과 같은 합금 등의) 상이한 금속 분말의 조합의 사용은 저항기와 퓨즈로서 적합한 저 전도성(고 저항성)의 트레이스를 형성할 수 있다. 예컨대, 고밀화 압력 또는 온도와 같은 공정 조건의 변동에 의해 저항기와 퓨즈로서 적합한 트레이스를 형성할 수 있다. 부가적으로, 동일한 금속 분말의 트레이스는 저항기 또는 퓨즈로서 사용하기 위한 저항의 변동을 달성하도록 변동하는 폭에서 가압될 수 있다. 또한, 예컨대 저항기 또는 퓨즈를 전도성 구성 요소와 평행하게 또는 일렬로 형성하기 위하여 높고 낮은 전도성을 갖는 트레이스들(각각, 넓고 좁은 폭)을 전기적으로 연결시킴으로써 높고 낮은 전도성을 갖는 구성 요소들을 조합하는 데에 유용할 수 있다. 구성 요소의 이러한 조합은 또한 금속 분말의 상이한 조합에 의해 제조되어, 높고 낮은 전도성을 갖는 섹션들을 제공하도록 배열될 수 있다. 당업자는 상이한 사용 조건 하에서, 본 발명의 구성 요소들이 상이하게 거동할 수 있다는 것을 알 것이다. 예를 들면, 하나의 인가된 전압 또는 인가된 전류 하에서, 구성 요소는 전도성 트레이스로서 기능할 수 있고, 반면 제2의 인가된 전압 또는 인가된 전류 하에서 구성 요소는 퓨즈로서 기능할 수도 있다.
추가의 실시예에서, 이러한 기술은 배터리 또는 배터리 전극을 제조하기 위한 전기 연결부를 제공한다. 본 발명의 기술은 전도성 금속 패턴이 화학적 센서, 의학적 센서 및 물리적 센서와 같은 센서의 구성 요소에 대한 적어도 하나의 연결부를 제공하거나 센서들의 구성 요소를 제공하는 제품을 제조하는 데에 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 디스플레이의 구성 요소에 대한 연결부 형성하는 데에 사용될 수도 있다. 이들의 조합은 또한 본 발명의 범주 내에 있다. 예를 들면, 배터리 수명 센서는 배터리를 표시 디스플레이에 연결하는 전도성 금속 패턴을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 내구재(hardgoods) 또는 하드웨어의 구성 요소를 제공한다. 예를 들면, 본 발명은 RFID 판독기(reader) 또는 RFID 선반(shelf)과 합체되는 안테나를 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 또한 시스템의 전기 구성 요소를 제공한다. 이러한 시스템의 예는 무선 트래킹(tracking) 또는 감시(surveillance) 시스템이다. 예를 들면, 무선 주파수 식별(radio frequency identification; RFID) 시스템에서, 본 발명은 무선 주파수 식별 판독기와, 예컨대 책 또는 파일과 같은 개별 제품에 적용된 무선 주파수 식별 태그에 결합된 안테나를 제공할 수 있다. 다른 예에서, 공명 라벨에 사용되는 하나 이상의 전기 구성 요소를 제공하기 위한 기술을 사용할 수 있어, 소매 상품의 패키징 내에 적용 또는 포함되어 소매점에서의 도난 방지를 제공하기 위한 시스템(전자 제품 감시(Electronic Article Surveillance) 또는 EAS 시스템으로서도 공지됨)의 일부로서 사용된다.
도10은 문서 및 파일 관리를 위한 예시적인 무선 주파수 식별(RFID) 시스템(30)을 도시하는 블록도이다. 설명된 바와 같이, 금속 분말 조성물을 압축함으로써 제품을 제조하기 위한 기술은 RFID 시스템(30)의 하나 이상의 전자기 통신 회로에 사용하기 위한 하나 이상의 전기 구성 요소를 생산하는 데에 사용될 수 있다. 법률 사무소, 정부 기관 및 사업, 범죄 및 의료 기록을 저장하기 위한 시설은 종이 문서의 파일에 크게 의존한다. 이들 파일은 다수의 "스마트 저장 영역(smart storage areas)"(32) 내에, 예컨대 도10에 도시된 바와 같이, 개방형 선반(32A), 캐비넷(32B), 수직 파일 분리기(32C), 스마트 카트(32D), 데스크톱 판독기(32E), 또는 유사한 위치 상에 위치될 수 있다.
RFID 태그는 관심 품목과 연결되거나 이에 적용될 수 있다. 태그는 적어도 사실상 감지할 수 없어 검출되거나 만져지는 것을 방지하는 것을 도울 수 있도록 품목 내에 매립되거나 품목의 패키징일 수 있다. 예를 들면, 매립된 태그와 저비용의 제조를 달성하기 위하여, 파일 폴더는 금속 분말을 파일 폴더 치수의 종이 기판의 면적의 일부에 인가함으로써 준비될 수 있어, 금속 분말 내에, 예컨대 안테나와 같은 RFID 태그의 일부의 패턴을 포착시키고 초과의 금속 분말을 제거하며 그 후 전도성 패턴을 형성하도록 금속 분말을 고밀화하고 기판을 캘린더링하기 위하여 전체 기판에 압력을 인가한다.
품목은 파일 폴더, 문서, 책 등과 같이, 그 제조 중에 품목에 RFID 태그를 적용 또는 매립시키는 등에 의해 RFID 태그에 의해 "공급원 표시(source-marked)"될 수 있다. 시스템(30)의 각각의 스마트 저장 영역(32)에는 파일이 각각의 저장 영역에 위치시키는 결정을 보조하도록 파일에 신호를 보내기 위한 하나 이상의 안테나가 장착된다. 예를 들면, 하나 이상의 안테나가 파일과 연결된 RFID 태그와 통신하기 위한 전자기장을 생성하도록 개방형 선반(32A) 내에 위치된다. 유사하게, 안테나는 캐비넷(32B), 수직 파일 분리기(32C), 스마트 카트(32D), 데스크톱 판독기(32E) 등 내에 위치될 수 있다. 안테나는 각각의 선반의 상부 또는 하부 상에, 선반의 후방에, 또는 파일들 간에 수직으로 산재되어 지지되는 것과 같이 다양한 방법으로 위치될 수 있다. 안테나는 기존 선반에 개장되거나 선반에 내장될 수 있고, 하나의 유닛으로 구매될 수 있다. 예를 들면, 종이 기판 상의 안테나는 종이 기판을 포화제(saturant)로 처리하고 나서 기판을 선반의 구조 내에 사용된 다른 재료와 적층시킴으로써 선반의 제조 중에 선반에 합체될 수 있다.
제품 내에 2개 이상의 평면을 갖는 제품의 전기 구성 요소를 제공하기 위한 기술이 사용될 수도 있다. 이러한 제품은 흔히 다중 층 제품 또는 다중 층 구조물로서 지칭된다. 본 발명은 그 생산을 위하여 다양한 방법을 제공한다. 예를 들면, 전도성 패턴은 종이 또는 압축 가능한 재료의 하나의 표면 상에 또는 2개 이상의 표면 상에 형성될 수도 있다. 기판의 2개의 표면 상의 전도성 패턴은 동일하거나 상이할 수 있으며, 정렬 또는 정합되어 임의의 요구되는 양의 중첩(본 명세서에 사용된 중첩은 2개의 주요 표면 상의 전도성 재료를 포함하는 기판의 섹션을 지칭함)이 존재할 수 있다. 2개의 표면 상에 전도성 금속 패턴을 갖는 제품은 종이 또는 압축 가능한 재료의 단일 시트 또는 롤(웨브)의 양 면 상에 또는 (코팅된 종이 또는 종이-필름 적층체와 같은) 하나 이상의 재료를 포함하는 단일 시트 또는 롤의 양 면 상에 본 발명에 따른 전도성 패턴을 형성시킴으로써 생산될 수 있다. 전도성 패턴을 종이 또는 압축 가능한 재료의 단일 시트 또는 롤의 양 면에 인가하기 위하여, 각 면에 대하여 상이한 공정 조건, 예컨대 제1 면 상의 금속 분말을 포착하기 위한 제1 압력 및 제2 면 상의 압력을 포착하기 위한 제2 압력을 이용하는 것이 바람직할 수도 있다. 다른 예에서, 패턴 형성된 다이가 제1 면 상의 금속 분말을 포착하도록 사용되고, 스텐실이 제2 면 상의 금속 분말을 패턴 형성하도록 사용된다.
대안적으로, 2개 이상의 표면 상의 전도성 금속 패턴을 필요로 하는 제품은 각각 전도성 금속 패턴을 포함하는 종이 또는 다른 압축 가능한 재료의 2개 이상의 시트 또는 롤을 조합함으로써 생산될 수도 있다. 일 예에서, 종이 또는 다른 압축 가능한 재료의 2개의 롤 또는 시트 각각은 이들이 전도성 패턴을 포함하고 2개의 롤 또는 시트가 함께 연속적으로 적층될 수 있도록 본 발명에 따라 처리된다. 다른 예에서, 전도성 패턴은 종이 또는 다른 압축 가능한 재료의 제1 롤 또는 시트 상에 생성되고, 종이 또는 다른 압축 가능한 재료의 제2 시트는 제1 롤 또는 시트에 적층되며, 이러한 구조물은 제2 시트 또는 롤 상에 제2 전도성 패턴을 생성하도록 본 발명에 따라 추가로 처리된다. 선택적으로 상호 연결될 수 있는 전도성 금속 패턴의 다중 층, 예컨대 다중 층 회로를 필요로 하는 제품 또한 본 발명의 범주 내에 있다.
다른 예에서, 전도성 패턴을 포함하는 제1 기판 층이 제조되며, 전도성 패턴은 적어도 하나의 커넥터 패드를 포함한다. 제2 기판 층은 제1 기판 내의 커넥터 패드 위에 정렬될 수 있는 패턴으로 제2 층을 통한 구멍을 형성함으로써 준비된다. 층들이 정렬되면, 금속 분말은 제2 기판에 인가되어, 제1 기판 층 내의 커넥터 패드 위에 위치된 구멍을 채우게 된다. 후속 포착 및 고밀화는 제1 및 제2 층과 제2 층 상의, 예컨대 전기 회로와 커패시터 플레이트와 같은 다른 구성 요소 사이의 비아를 포함하는 패턴을 생성한다. 대안적으로 금속 분말은 스텐실을 통하여 제2 층 상으로 코팅될 수 있어, 비아 및 선택적으로 다른 구성 요소를 포함하는 금속 분말 패턴을 형성한다.
본 발명에 따른 전도성 패턴을 포함하는 임의의 제품은, 비제한적으로 전도성 링크, 전도성 접착제, 금속 호일, 자기 저장 매체, 자기 보안 매체, 납땜, 와이어, 오일, 왁스, 유기질 또는 무기질 중합화 조성물 및 중합체를 포함하는 포화제, 필름, 적층 접착제, 기계적 체결구, 집적 회로 및 저항기, 커패시터, 다이오드 등과 같은 별개의 전기 구성 요소를 포함하는 다른 부품을 처리 전에, 동시에 또는 후속하여 추가로 포함할 수도 있다.
종이 또는 다른 압축 가능한 재료 상의 전도성 금속 패턴은 인증, 식별, 추적, 검출, 감춤(stealth), 차폐(shielding), 비용 및 제조 공정과 관련된 장점을 갖는 종이 제품과 같은 제품을 제공할 수 있다.
본 발명은 하기의 예들에 의해 설명되지만, 이들 예에 인용된 특정한 재료와 그 양 및 다른 조건과 상세는 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
예
예 1
본 예는 샘플 성능 지수(FOM) 계산을 나타낸다. %FOM은 하기의 방정식에 따라 순수한 구리에 대한 최소의 가능한 이론적 저항에 대하여 가압된 분말 패턴의 측정된 저항을 비교하는 데에 사용될 수 있다.
%FOM = (R이론 / R측정 ) × 100
여기서, R이론은 순수한 구리의 저항이고, R측정은 가압된 분말 패턴 샘플의 측정된 저항으로부터 측정된다.
고체 구리의 밀도는 8.96 g/cm3이다. 구리의 저항은 1.73×10-6 ohm-cm이다. 샘플을 질량과 단면을 표준화하기 위하여, cm 단위의 단위길이당 그램 단위의 질량과 cm 단위의 단위길이당 ohm 단위의 저항이 FOM 방정식에 통합되어,
%FOM = (R이론 / R측정 ) × 100에서,
R이론 = (구리의 밀도)(구리의 전도율) = 0.0000155 g-ohm/cm2
R측정 =[(cm당 그램 단위의 질량)(cm당 R이론)]
예를 들면, 금속 패턴은 금속 패턴의 거리 123 cm를 따라 0.402 그램의 질량(M)을 갖는 패턴을 제공하도록 구리 분말의 층 상으로 가압되었다. 이 길이(L)에 대한 저항(R)은 금속 패턴의 각각의 단부에 프로브를 배치하고 ohm 단위로 값을 판독함으로써 Fluke 189 멀티미터(multimeter)에 의해 측정할 때 5.7 ohm이었다. M/L = 0.402 g/123 cm = 3.26×10-3 g/cm이고, R/L = 5.7/123 = 4.6×10-2 ohm/cm이다. 이 샘플에 대한 %FOM은 다음과 같이 계산된다.
%FOM = {0.0000155 / [(3.26×10-3)(4.6×10-2)]} × 100 = 10%
10%의 FOM은 이 경우에 전도성이 구리에 대하여 가능한 최대값의 10%에 도달하였다는 것을 의미한다. 본 특허 전반에 걸쳐, 샘플들은 특정 샘플에 사용된 금속이 구리와 다른 금속의 조합, 다른 금속, 또는 이들 다른 금속들의 조합인 경우에도, 최대의 가능한 이론적인 전도성으로서 구리와 비교된다.
예 2
시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)(위스콘신주 밀워키 소재)로부터의 구리 분말(수지상, 3 미크론, 99.7%)이 10% 염산 수용액 내에서 교반시킴으로써 세척되고, 후속하여 물로 1회 세척하고 메탄올로 3회 세척한다. 구리 분말은 약 1 시간 동안공기 중에서 건조되었다. 20 cm 직경의 #270 체(sieve)를 20 cm 직경, 46 cm 길이의 카드보드 튜브의 상부에 배치하였다. 카드보드 튜브는 일 세트의 7개의 55 mm 직경 타입 54 Whatman 필터지 원 위에 배치하였다. 주석 분말(AEE 1-5 미크론 99.9%)와 이에 따른 구리 분말이 체 내에 뿌려지고, 대략 0.1 mm 내지 0.5 mm로 샘플 간에 변동되는 깊이로 필터지 상에 가라앉혀졌다. 기판에 하나 이상의 금속 분말을 인가하는 이러한 방법은 후속 예들에서 체분석법(sieving method)으로서 지칭된다.
제1 단계에서, 금속 분말은 분말과 필터지 상에 27 MPa을 부여하는 카버 평판 프레스(Carver platen press)(인디아나주 와바쉬, 모델 3891)를 사용하여 패턴 형성된 다이를 분말 상으로 가압함으로써 패턴 내로 포착되었다. 그 후, 초과의 분말은 제거되었다.
제2 단계에서, 포착된 금속 분말 및 기판은 함께 가압되고, 2개의 매끄러운 평판 사이에서 고밀화되었다. 이러한 제2 단계에서, 와바쉬 프레스는 2분 미만 동안 200℃로 가열되는 동시에 112 MPa을 인가하였다.
결속된 금속의 총 질량은 0.459 그램이었다. 123 cm의 패턴 길이의 저항은 1.3 ohm이었다. 본 예의 준비 과정의 요약과 %FOM(예 1의 방법에 따라 계산됨)은 표 1에 도시되어 있다.
예 3 내지 8
예 3 내지 8은 예 2의 체분석법을 사용하여 준비하였다. 일 단계에서, 금속 분말은 표 1에 도시된 압력에서 패턴 형성된 다이를 분말 상으로 가압함으로써 패턴으로 포착되고 고밀화되었다. 2개의 상이한 종이의 기판 및 금속 분말과 입자 유형의 조합이 표 1에 도시된 바와 같이 사용되었다. 각각의 샘플의 저항이 측정되고 계산된 %FOM이 표 1에 도시되어 있다.
표 1은 상이한 세트의 조건 하의 기판과 금속 분말의 조합을 사용한 결과를 도시한다. 기판과 금속에 대한 약어는 표 2에 기술되어 있다.
예 9 내지 19
예 9 내지 19는 체분석, 제1 압력에서의 제1 포착 단계 및 제2 단계를 사용하여 준비되었고, 압력은 예 2에 대하여 기술된 바와 같이 2개의 매끄러운 평판에 의해 인가된다. 제2 압력은, 100℃에서 인가되는 예 19을 제외하면, 실온에서 인가된다. 각각의 단계를 위하여 사용된 압력은 표 1(제1 압력 + 제2 압력)에 나타낸다. 재료와 계산된 %FOM 또한 표 1에 도시되어 있다.
예 재료 최대 힘(MPa) FOM %Cu 최대 조건
2 WFP+CUD+Sn 27(단계 1)112(단계 2) 45 2 단계 프레스+200℃
3 WFP+CUD+Sn 386 14 1 단계 프레스
4 WFP+CUD 340 11 1 단계 프레스
5 WFP+CUS 335 2.4 1 단계 프레스
6 HCP+CUD 370 5.6 1 단계 프레스
7 HCP+CUD+Sn 370 5.2 1 단계 프레스
8 WFP+CUD+Sn 144 13 1 단계 프레스
9 WFP+CUD+Sn 29+112 15 2 단계 프레스
10 SPA+CUD+Sn 61+112 3.4 2 단계
11 PSB+CUD+Sn 61+112 5.9 2 단계
12 PEC+CUD+Sn 61+112 5.0 2 단계
13 NSB+CUD+Sn 61+112 3.6 2 단계
14 PEP+CUD+Sn 61+112 6.9 2 단계
15 WFP+Al+Sn 90+112 0.97 2 단계
16 WFP+Al 90+112 1.2 2 단계
17 WFP+CUF+Sn 90+112 15 2 단계
18 TPP+CUD+Sn 27+112 3.3 2 단계
19 TPP+CUD+Sn 27+112 5.2 2 단계 프레스+100℃열
표 1에 대한 약어
기판 재료 약어 공급 회사
Whatman 54 필터지 WFP Whatman Inc, Clifton, NJ
폴리프로필렌 SMS Fiberweb PPF BBA Non-wovens Simpsonville, SC
폴리에스테르 펄프 PGI Style ww-229 PEP Polymer Group Inc, Benson, NC
TeslinTM, 다공성 폴리에틸렌 TPP PPG Industries Pittsburgh, PA
실크 100% SPA Shamash & Sons, New York, NY
폴리에스테르100% 옷 PEC Sankei Co, Ltd Japan
Hammermill 카피 플러스 20/50lb HCP International Paper, Memphis, TN
폴리프로필렌 스펀 본드 PSB Polymer Group Inc, Benson, NC
나일론 스펀 본드 NSB Cerex, Cantonment, Fl
구리 분말 수지상 CUD Sigma-Aldrich Cat#357456 Milwaukee, WI
구리 분말 플레이크 CUF Sigma-Aldrich Cat#292583, Milwaukee, WI
알루미늄분말 구형 Al Alfa Aesar cat#10576, Ward Hill, MA
주석 분말 Sn Atlantic Equipment Engineers Sn-102Bergenfield, NJ
예 20
예 2에서 설명한 구리 분말이 Whatman 54 필터지 상으로 체분석되었다. 패턴은 다음과 같이 포착되었다: 정합하는 세트의 강철 다이가 사용되어, 2"(5 cm) 직경 및 0.75"(1.9 cm). 각각의 다이는 0.4 mm 폭, 39 mm 및 40 mm 직경, 0.5 mm 높이 및 0.6 mm에 의해 분리된 2개의 원형 리지(ridge)를 갖는다. 하나의 다이는 다이의 중앙에서 0.125"(0.3 cm) 직경의 안내 핀을 갖는다. 다른 다이는 정렬을 위하여 다이의 중앙에 상응하는 구멍을 갖는다. 필터지 기판은 0.25"(0.6 cm) 종이 펀치로 사전에 펀칭되어, 안내 핀이 종이를 통과할 수 있게 한다. 구리 분말 코팅된 종이 기판은 다이들 사이에 개재되고 330 MPa에서 2초 동안 카버 평판 프레스 내에서 가압되어, 단일 단계에서 분말을 포착 및 고밀화한다. 라인 폭이 일정하게 유지되는 상태에서 구리 분말의 질량이 변동되는 방식으로 일련의 샘플이 준비되었다. 단위길이당 측정된 저항이 도6에 도시되어 있다. 완전한 구리 라인과 완전한 주석 라인에 상응하는 이론적인 저항 또한 점선으로 도시되어 있다.
예 21
샘플은, 구리 분말이 샘플의 세척 후 그리고 준비 전에 트레이 내에서 공기에 대해 개방되어 유지되는 것을 제외하고는, 예 20과 유사한 방법으로 준비되었다. 샘플은 80 내지 420 MPa의 범위에서 가압되었다. 샘플의 저항이 측정되었고, (포착된 구리의 양이 샘플 간에 변동되기 때문에) 50 미크론의 포착 두께에 해당하는 포착 중량으로 표준화하였다. 결과는 도7에 도시되어 있다.
예 22
예 20의 경우의 샘플의 저항값은 50 미크론의 라인 두께로 표준화되었고, 그 후 평균되었다. 예 20에 대하여 사용된 압력(330 MPa)에서 준비된 예 21의 샘플에 대한 저항값은 유사하게 평균되었다.(이들은 예 21에서 50 미크론의 라인 두께로 사전에 표준화되었다.) 새롭게 세척된 구리 분말로부터 준비된 예 20을 위한 샘플은 0.054 ohm/cm의 표준화된 평균 저항을 갖는다. 6일 동안 공기 중에서 숙성된 후의 동일한 구리 분말로부터 준비된 예 15의 샘플은 0.168 ohm/cm의 표준화된 평균 저항을 갖는다. 예 21의 샘플의 저항의 증가는 공기에 노출됨에 따른 구리 분말 상의 산화물의 형성에 기인한 것으로 여겨진다.
예 23
4개의 샘플이 250 MPa의 압력에서 예 20의 일 단계 절차와 재료를 사용하여 준비되었다. 회로의 저항은 예 1에서와 같이 측정되었다. 그 후, 샘플은 알루미늄 호일 트레이 내부에 설치되고, 200℃의 오븐 내에서 10분 동안 배치된다. 샘플이 제거되고, 저항이 다시 측정되었다. 이들 데이터는 열 처리 후의 저항의 감소를 나타낸다. 8개의 회로의 전후 저항이 표 3에 요약되어 있다.
열 처리 전후의 저항의 요약
샘플 a b c d e f g h
ohm-전 3.9 3.5 3.3 3.2 4 3.7 2.2 2.2
ohm-후 2.2 2.1 1.6 1.9 2 1.9 1.2 1.2
예 24
Whatman 54 필터지의 구리 분말 코팅된 부분은 예 20에서 설명된 바와 같이 정합하는 다이들 사이에 배치되었다. 평판 프레스 내에 다이를 배치하기보다는, 다이는 분말을 압축하도록 햄머에 의해 일회 타격되었다. 최종 구리 회로는 평판 프레스 내의 가압에 의해 준비된 것과 유사하게 보였다. 이는 신속한 충격을 포함하는 매우 짧은 접촉 시간이 본 발명의 실시에 유용하다는 것을 증명한다.
예 25
복사지(Hammermill CopyPlus 20/50 lb)가 2"×2" 정사각형으로 절단되었다. 4개의 샘플의 세트가 대략 1.2 그램의 구리 분말이 분포되어 각각의 종이 기판의 2"×2" 면적(6.45 cm2)을 덮도록 구리 분말(3 미크론 수지상, 시그마-알드리치로부터 입수할 있음)로 코팅되었다. 코팅(체분석) 방법은 예 2의 방법이다. 패턴 형성된 다이가 370 MPa의 압력에서 분말을 압축하도록 사용되었다. 기판은 회로가 형성되기 전후에 계량되었고, 평균 회로 중량은 0.034 g 또는 회로 라인에서 0.0014 g/cm였다. 회로 라인의 평균 저항은 0.19 ohm/cm였다. 제2 세트의 샘플은 주석 분말의 하부 층이 먼저 기판 상으로 뿌려지는 것을 제외하고는 동일한 방식으로 준비되었다. 회로 라인의 평균 중량은 0.0017 g/cm였고, 평균 저항은 0.17 ohm/cm였다.
그 후, 2개의 세트의 샘플은 후술되는 절차에 따라 접착 실험되었다. 이 실험은 또한 그 상에 금속 패턴을 갖는 기판의 가요성의 범위를 실험한다.
1 mm 폭의 슬릿이 각각의 샘플 내에 절단되어, 회로 라인을 2개의 부분 원(360°가 아닌 358°)으로 분리한다. 옴계(ohmmeter) 프로브가 슬롯의 각각의 면 상에서 회로에 부착되었다. 그 후, 샘플은 일련의 감소하는 직경의 금속 또는 유리 봉(20.1, 12.7, 10.5, 9, 8, 7, 6, 5, 4 및 3 mm 직경) 둘레로 굽힘되었고, 매번 다음 크기의 봉 둘레로 굽힘되기 전에 샘플을 곧게 하였다. 저항 측정은 각각의 크기의 봉 둘레로 샘플을 굽힙시키기 전에, 동안에 그리고 후에 이루어졌다. 회로 패턴이 굽힘 공정 중에 기판으로부터 균열이 발생하거나 탈층된다면, 저항은 무한대가 된다. 주석 하부 층이 없는 샘플이 기판으로부터 금속 패턴의 탈층 없이 20.1 mm 직경의 봉 둘레로 굽힘될 수 있어, 유용한 가요성을 나타낸다. 주석 하부 층을 갖는 샘플의 세트 역시 기판으로부터 탈층되는 회로 라인 없이 20.1 mm 직경의 봉 둘레로 그리고 3 mm 직경 정도의 작은 봉 둘레로 굽힘될 수 있다. 하나의 샘플에서, 회로 패턴은 3 mm 봉 둘레로 감긴 때 균열이 발생하지 않았으며, 12 cm 원주의 라인에 대하여 그 측정된 저항은 2.3 ohm 내지 3.6 ohm으로 증가하고, 반면 봉 둘레로 굽힘된 때 굽힘 후에 2.4 ohm으로 복귀하였다. 이 실험은 주석의 하부 층이 사용된 때 회로 패턴의 굽힘에 관한 개선된 내구성을 나타낸다.
예 26
본 예는 2단계 공정을 설명하며, 금속 분말 조성물은 유압 프레스를 사용하여 포착되며, 또한 초음파 에너지를 사용하여 고밀화되었다.
Cu 분말(수지상, 시그마-알드리치)가 예 4에서와 같이 필터지 상에서 340 MPa에서 일 단계로 패턴으로서 가압되었다. 패턴의 세그먼트가 초음파 에너지에 의해 추가로 처리되었다. 혼 팁의 단부 상에 25 mm×1 mm의 상승된 부분을 갖고 20 kHz에서 1:1 부스터를 사용하는 Branson 900M 2000 와트 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급되는 초음파 혼이 6.9 MPa에서 포착된 패턴의 일부분 상으로 가압되었다. 그 후, 20%의 초음파 동력이 200ms 동안 공급되었다. 초음파 분해 전의 패턴은 0.2 ohm/cm의 저항을 가졌다. 초음파 분해 후에 최상의 결과는 0.12 ohm/cm까지 저항의 40% 감소를 형성한다.
예 27
구리 분말(수지상, 시그마-알드리치)이 예 2의 체분석법을 사용하여 필터지(Whatman 54) 상으로 뿌려졌다. Cu 분말 층은 1초 동안 6.9 MPa의 압력에서 예 26에서 설명된 초음파 혼 팁을 사용하여 가압되고, 그 후 Branson 900M 전원 공급 장치 상에서 20% 전력, 20kHz, 1:1 게인(gain)으로 200ms 동안 초음파 분해되었다. 이는 0.28 ohm/cm의 저항을 갖는 패턴을 형성하였다.
예 28
2개 층의 금속, 주석 및 그 후에 구리가 각각 1:3의 주석과 구리의 비로 구성된 TeslinTM(0.22 mm 두께)의 부분 상으로 뿌려졌다. Cu 분말은 시그마-알드리치(Cu, 3 미크론, 99.7%)로부터 입수하였다. Sn 분말은 미크론 메탈즈(Micron Metals)(Sn, 사각형, 5 미크론, 99.9%)로부터 입수하였다. 층상 분말이 초음파 혼 아래의 스테이지 상에 설치되었다. 혼은 초음파 에너지의 인가 전에 다이의 25 mm×1 mm의 상승된 부분을 사용하여 6.9 MPa에서 샘플 상으로 가압되었다. 혼은 Branson 900M 2000 와트 전원 공급 장치 상의 0.6 게인 혼 어댑터를 사용하여 1초 동안 20 kHz에서 작동되었다. 가압에 의해, 대략 25 미크론의 금속 패턴 두께가 형성되었다. 이는 우수한 접착성을 갖는 0.008 ohm/cm의 저항을 갖는 회로를 형성하였다. 접착 저항은 테이프 및 손톱 실험을 사용하여 실험되었고, 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M 컴퍼니로부터 상표명 Scotch Magic Tape로 입수 가능한 테이프가 금속 트레이스에 적용되고 박리되었으며, 기판에 부착된 어떠한 금속도 제거되지 않았다. 금속 트레이스는 알맞은 힘을 사용하여 손톱으로 문질러졌고, 트레이스는 기판에 대해 부착되어 유지되었다.
보다 짧은 초음파 분해 시간에 의해 준비된 샘플은 더 큰 저항을 가졌다:(200ms, 0.2 ohm/cm)(375ms, 0.07 ohm/cm)(500ms, 0.07 ohm/cm)(750ms, 0.04 ohm/cm).
예 29
0.2 mm 직경의 비아 구멍(via hole)이 Teslin 기판 내에 펀칭되었고, 라이너가 전체 부분 아래에 배치되었다. 주석과 구리 분말은 구멍을 채우고 재료를 고르게 코팅하도록 기판 상으로 뿌려졌다. 샘플은 예 2에서 설명된 것과 유사한 조건 하에서 2-단계 공정으로 가압된다. 이는 기판을 통해 형성된 금속 함유 비아를 일 면 상에서 구비한 회로를 생성한다. 가압된 금속 분말은 비아 구멍을 브릿지하고 부분적으로 이를 채우도록 충분한 구조적 완전성을 유지하였다. 금속 충전된 비아는 기판의 비패턴 면으로부터 전도성인 것으로 나타났고, 비아의 양 면 상에 전압계(voltmeter) 프로브를 사용하여 저항을 측정함으로써 결정되는 가압된 금속 트레이스의 저항에 필적하는 저항을 나타내었다.
예 30
50 그램의 구리 분말(수지상, 시그마-알드리치)이 마개로 막은 플라스크 내에 100 ml의 포름산(formic acid) 내에 배치되었다. 플라스크는 폐쇄되어, 구리 분말을 산과 완전하게 혼합하도록 흔들었다. 400 ml의 물이 첨가되었고, 그 후 액체는 흡입기(aspirator) 및 #4 필터지를 사용함으로써 제거되었다. 추가의 100 ml의 물이 분말로부터 포름산을 세정하도록 분말을 통해 필터링되었다. 축축하게 뭉쳐져 있는 상태에서, 20g의 습윤 구리 분말이 슬러리를 형성하도록 8 ml의 물과 혼합되었다. 슬러리는 기판 위에서 0.25 mm의 간극을 갖는 노치 바아(notch bar)를 사용하여 0.18 mm 두께의 Teslin 기판 상으로 나이프 코팅(knife coated)되었다. 슬러리 코팅은 약 1분 동안 슬러리로부터 초과의 물을 흡수할 수 있게 하여, 슬러리가 축축하지만 코팅을 처리하는 데에 용이하게 고화되게 하였다. 수개의 6 cm×6 cm 샘플이, 코팅이 여전히 축축한 상태에서 기판으로부터 절단되었다. 샘플은 예 2의 제1 단계에 대하여 기술된 바와 같이 36 MPa의 압력으로 가압되었다. 샘플은 건조되었으며, 초과의 구리 분말은 압축 공기를 사용하여 기판으로부터 송풍되었다. 이 점에서, 샘플 상의 회로는 회로의 123 cm 길이의 나선형 경로에 걸쳐 전형적으로 65 ohm의 저항을 가졌다. 2개의 1 mm 직경의 구멍이 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M으로부터 상표명 Scotch Hi-Temp Masking Tape로 입수할 수 있는 0.08 mm 두께 × 89 mm 폭 테이프 내에 12 mm 이격되어 펀칭되었다. 테이프는 구멍이 회로의 단부와 일치하도록 하나의 샘플의 회로 위에 배치되었다. 테이프는 트레이스에 여분의 강도를 제공하였고, 구멍은 저항 측정을 위한 트레이스에 대한 접근을 허용하였다. 초과의 테이프는 6 cm×6 cm의 면적을 제공하도록 샘플로부터 잘라내었다. 테이프가 적용된 샘플은 2개의 6 cm×6 cm×1.2 cm의 스테인레스강 플레이트 사이에 배치되어 113 MPa까지 압축되었다. 최종 샘플은 테이프 내의 구멍을 통해 측정된 39 ohm의 저항을 가졌다. 샘플은 Teslin 내로 절첩되고 날카롭게 주름잡혔다. 저항은 46 ohm까지 증가하였다. 회로 내의 파단을 관찰되지 않았다.
본 예는 금속 분말을 슬러리로서 코팅하는 공정을 설명하며, 또한 회로 위에 적용된 재료의 추가의 층을 사용하여 요철이 있는 회로의 생성을 설명한다.
예 31
샘플은 예 9에 따라 준비되었지만, 본 샘플은 결함을 가로질러 무한 저항을 생성하는 수개의 균열을 가졌다. 그 후, 마이크로파 에너지로 처리되었다: 본 샘플은 30초 동안 200 와트에서 6.3 GHz에서 작동하는 Canada Technologies Microwave 2100 내에 배치되었다. 마이크로파 에너지는 금속 균열을 접합시켰고, 금속 패턴에 대한 전도성을 복원하였다.
예 32
테스트는 종이 및 압축 가능한 재료와 압축 하의 비교 재료(폴리프로필렌 필름)의 특성의 차이를 측정하도록 수행되었다.
Instron 4505 장비(매사추세츠주 캔톤 소재의 인스트론 코포레이션)가 100K Newton 정착물과 함께 압축 모드로 설치되었다. Instron은 0.025 인치/분(0.64 mm/min)의 속도로 압축되도록 프로그래밍되었다. 1.27 cm 직경의 원형 샘플 쿠폰의 적층체가 각각의 재료의 시트(각각의 재료는 시트 또는 필름으로서 공급됨)로부터 펀칭된 부분들로 준비되었다. 그 후, 각각의 샘플 적층체는 Instron의 평판들 사이에 배치되었고, 실험 실행을 개시하도록 대략 10 psi(0.07 MPa)에서 초기 두께로 압축되었다. 재료의 두께는 Instron에 의해 자동적으로 측정되며, 직경은 한 쌍의 캘리퍼를 사용하여 측정되었으며, 측정값은 해당 압력 및 두께에서 기록되었다. Instron은 파운드-힘 단위로 보고한다. psi 값은 각각의 파운드-힘 데이터 점에서의 직경 측정값으로부터 계산된 면적으로 나눈 파운드-힘이다. 그러므로, 재료가 측방향으로 확장되는 경우, 면적은 증가할 것이고 대응하는 psi는 동일한 파운드-힘 값에서 감소할 것이다. 체적 데이터는 특정한 파운드-힘 데이터 점에서 면적에 두께를 곱한 것이다.
3종류의 종이 재료, 충전된 다공성 중합체 및 비교를 위한 고밀도 중합체가 실험되었다. 종이 샘플은 Whatman 54 필터지(뉴저지주 클리프톤 소재의 와트만, 인크.(Whatman Inc)), Hammermill 복사지(테네시주 멤피스 소재의 인터내셔널 페이퍼(International Paper)) 및 탄 파일 폴더 카드재(tan file folder card stock)(메릴랜드주 볼티모어 소재의 글로브-웨이즈 프리미엄 파일 폴더즈(Globe-Weis Premium Folders), ATAPCO)였다. 충전된 다공성 중합체는 Teslin(0.18 mm, 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 PPG 인더스트리즈(PPG Industries))였다. 비교를 위한 고밀도 중합체는 폴리프로필렌 0.46 mm 필름(미네소타주 세이트 폴 소재의 3M 컴퍼니)였다.
표 4는 원형 쿠폰에 인가된 압력에서의 직경의 %변화를 나열하며, 여기서 %변화 = 100 × {[(최종 직경)-(최초 직경)]/(최초 직경)}이다. 직경은 인가된 압력의 방향에 수직한 샘플의 치수이다. 종이 샘플은 가압 하에서 매우 적은 직경 치수의 변화를 나타낸다. Teslin은 작은 변화를 나타내지만, 비교를 위한 폴리프로필렌은 본 발명의 실시에 유용한 압력의 범위 내에서 직경의 매우 큰 변화를 나타내었다. 즉, 비교를 위한 폴리프로필렌은 샘플의 측방향 유동으로 인해 인가된 압력의 방향에 대해 수직한 치수의 큰 증가를 나타내었다.
도8은 각각의 압력에서의 표준화된 체적 대 압력에 대한 데이터를 도시한다. 각각의 압력에서의 표준화된 체적은 각각의 샘플에 대한 최초 체적의 소수로서 나타내며, 각각의 압력에서의 체적을 그 샘플에 대하여 0.07 MPa에서의 체적으로 나눔으로써 계산된다. 종이 재료와 Teslin은 압력에 의한 상당한 체적 변화를 갖지만, 비교를 위한 고밀도 폴리프로필렌 체적은 17,000 psi(117 MPa)의 압력까지 거의 일정하게 유지되는 것을 쉽게 알 수 있다. 종이 재료와 Teslin은 17,000 pis(117 MPa) 이상의 압력에서 체적이 거의 40% 감소되었다.
도9는 표준화된 압축 두께(인가된 압력의 방향에 평행한 방향으로의 치수)와 표준화된 체적 사이의 관계를 도시한다. 표준화된 압축 두께는 0.07 MPa에서의 최초 압축 두께에 의해 나눈, 주어진 압력에서의 두께이다. 비교를 위한 폴리프로필렌의 두께는, 비록 두께가 크게 감소하고 직경이 증가하지만, 사실상 일정하다.(최초 체적의 ± 약 10%) 본 발명의 실시에 유용한 재료는 인가된 압력 하에서 압축 두께의 큰 감소를 나타내지만, 직경이 거의 또는 전혀 증가하지 않으므로, 체적은 전체적으로 감소하게 된다. 도9에 도시된 바와 같이, 재료, 특히 주로 압축 두께의 변화로 인해 체적이 변화하는 종이는 1.0의 기울기를 나타낸다.
재료 인가된 압력에 의한 직경의 변화 압력, psi 압력, MPa
Whatman 54 필터지 < 5% 50,000 345
Hammermill 복사지 < 5% 37,000 255
파일 폴더 카드재 < 5% 35,000 241
TeslinTM ~ 40% 7,600 52
TeslinTM ~ 73% 17,000 117
폴리프로필렌 ~ 72% 7,600 52
폴리프로필렌 ~ 119% 17,000 117
예 33
도11은 본 발명의 제조 기술에 따라 생산된 예시적인 RFID 태그(40)를 도시한다. 구체적으로, 도11은 RFID 태그(40)의 평면도이며, 도12는 RFID 태그(40)의 단면도를 도시한다. 예시적인 실시예에서, RFID 태그(40)는 복수의 루프(42)로부터 형성된 안테나를 포함하는 다수의 전기 구성 요소를 포함한다. 또한, RFID 태그(40)는 커패시터 플레이트(44A 내지 44D; "44"), 연결 패드(46A, 46B; "46") 및 기판(50) 상에 형성된 집적 회로(IC) 연결 부분(48)을 포함한다.
본 예에서, RFID 태그(40) 내의 하나 이상의 구성 요소는 기판(50)의 선택된 부분 상으로 금속 분말 조성물의 층을 침착시키고, 기판(50) 상에 패턴을 포착시키기 위하여 금속 분말 조성물에 압력을 인가함으로써 형성된다. 도1에 도시된 유압 프레스(1)와 같은 하나 이상의 돌출부를 갖는 유압 프레스가 금속 분말 조성물에 압력을 인가하도록 사용된다. 유압 프레스의 돌출부에 의해 압축된 금속 분말 조성물은 전도성 패턴을 포착시키도록 기판(50)의 부분에 접착된다. 유압 프레스의 돌출부에 의해 압축되지 않은 금속 분말 조성물은 기판(50)에 접착되지 않고 제거된다. 최종 전도성 패턴은 하나 이상의 전기 구성 요소를 형성한다.
도11의 예에 도시된 바와 같이, 루프(42)는 연속 트레이스로부터 형성된 나선을 형성한다. RFID 태그(40)의 안테나 부분을 형성하는 루프(42)는 제1 단부(52) 및 제2 단부(54)에서 종료한다. 포착된 패턴의 안테나 부분의 제1 단부(52)는 루프(42)의 외측에 위치되고, 안테나 부분의 제2 단부(54)는 루프(42)에 의해 한정된 내부 공간 내에 위치된다.
연결 패드(46A, 46B)는 안테나의 각각의 단부에 전기적으로 연결된다. 더욱 구체적으로는, 연결 패드(46A)는 제1 단부(52)에 전기적으로 연결되고, 연결 패드(46B)는 제2 단부(54)에 전기적으로 연결된다. 연결 패드(46B)는 또한 집적 회로(IC) 연결 부분(48)에 전기적으로 연결된다. 커패시터 플레이트(44)는 커패시트 플레이트 연결부(56)를 통해 안테나에 전기적으로 연결된다.
브릿지(58)는 (IC 연결 부분(48)들 사이의 개방부 또는 공간을 제외하면) 제1 및 제2 단부(52, 54) 사이의 폐쇄 회로를 형성하도록 그리고 또한 커패시터를 형성하도록 커넥터 패드(46)에 전기적으로 연결된다.
도12는 RFID 태그(40)의 단면도를 도시한다. 도12에 도시된 바와 같이, RFID 태그(40)는 브릿지(58), 커패시터 유전성 층(60), 안테나 층(62) 및 기판 층(50)을 포함한다. 안테나 층(62)은 전술된 기술을 사용하여 형성된다. 전술된 바와 같이, 안테나 층(62)은 하나의 연속 트레이스, 커패시터 플레이트(44), 전도성 패드(46) 및 IC 연결 패드(48)로부터 형성된 복수의 루프(42)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 브릿지(58)는 연결 패드(46)에 전기적으로 연결되어, 회로를 폐쇄하고 커패시터를 형성한다. RFID 태그(40)는 또한 집적 회로(59)가 RFID 태그(40) 내에 포함될 수 있도록 IC 연결 패드(48)에 대한 진입 구멍(64)을 포함한다.
안테나 구조는 그 전체 내용이 본 발명에 참조로서 합체된, 발명의 명칭이 "브릿지 회로 조립체를 구비한 RFID 태그 및 사용 방법(RFID Tag with Bridge Circuit Assembly and Methods of Use)"인 특허 출원 제09/909154호에 상세히 기술되어 있다.
이들 샘플은 기판(50)으로서 종이를 사용하여 준비되었다.
하나의 샘플에서, Atmel AT88RF236-13 RFID IC(캘리포니아주 산 호세 소재의 아트멜 코포레이션(Atmel Corporation))만이 이방성 전도성 접착제 필름을 사용하여 IC 연결 패드(48)에 전기적으로 부착되었다.
다른 샘플에서, 13.56 MHz에서 공명되는 패키징된 Atmel DVS19622-2 RFID IC가 전도성 접합부를 형성하도록 납땜을 사용하여 IC 연결 패드에 부착되었다. 커패시턴스는 브릿지(58)에서 면적을 감소시키도록 절단되어, 13.56 MHz에서 공명 태그가 형성된다. 본 샘플은 10 cm의 거리(판독기 안테나와 샘플 사이)에서 RFID 판독기에 의해 판독되고, 5 cm의 거리에서 판독기에 의해 기록되었다.
제3 샘플은 915 MHz에서 작용 가능한 RFID 태그용 안테나를 형성하도록 상이한 안테나 설계로 준비되었다. 이 태그는 패키징된 915 MHz RFID IC Intellitag 500 Chip(워싱톤 인터멕 에버렛 소재의 인터멕 테크놀로지스 인코포레이티드(Intermec Technologies Incorporated))을 구비하며, 금속 분말 가압된 안테나에 납땜에 의해 연결되었다. 태그는 91 cm의 거리에서, 뉴욕 몬세이 소재의 AWID 어플라이드 와이어리스(AWID Applied Wireless)로부터 입수 가능한 다중-프로토콜 UHF 판독기에 의해 판독되었다.
예 34
제1 샘플(1)이 하기와 같이 제조되었다. "안테나(34.1)"로서 지칭되는 가압된 분말 금속 안테나가 예 33에서와 같이 종이 기판 상에 형성되었다: 그러나, 매끄러운 평판을 갖는 최종 프레스가 일 단계 지연되었다. "기판(34.2)"으로서 지칭되는 종이의 제2 부분이 접착제로 분무되었고, 안테나(34.1) 상에서 연결 패드(46)와 정렬되는 위치 내에 구멍(34.3)을 형성하도록 펀칭되었다. 추가의 진입 구멍(34.4)이 IC 연결 패드(48)와 정렬되도록 하는 위치에 형성되었다. 이들 구멍은 안테나(34.1)(34.4 내지 46 및 34.4 내지 48)와 지시된 대로 정렬되었다. 그 후, 기판(34.2)은 안테나(43.1)와 정합되어 적층되었다. 기판(34.2)의 부분은 마스크로 덮혔고, 이는 진입 구멍(34.4)을 (그 상의 금속 분말의 침착을 방지하도록) 덮지만, 금속 분말이 구멍(34.3) 내에서 대략 도11의 브릿지(58)의 크기와 형상의 패턴으로 침착되게 한다. 주석과 구리가 기판(34.2) 상에 마스크를 통해 코팅되었다. 마스크는 상승되어, 금속 분말 내의 브릿지의 형상은 유지되었다. 펀칭된 구멍(34.3)은 본 공정에서 금속 분말에 의해 충전되었다.
그 후, 안테나(34.1), 기판(34.22) 및 금속 분말 브릿지는 345 MPa의 압력에서 매끄러운 평판 하에서 고밀화되도록 압축되었다. 브릿지와 비아는 연속적인 전도성 층을 생성하고 루프 안테나(46)의 단부들 사이의 전기 연결을 생성하도록 형성된다. 비아의 저항은 0.3 ohm으로 측정되었다. 회로는 41941-61001 임피던스 프로브를 구비한 휴렛-팩커드(4194 임피던수/게인 분식기) 상에서 측정된 때 18.5 MHz의 공명을 가졌다.
다른 샘플 2는 금속 분말계 안테나, 금속 호일 브릿지(58) 및 유전성 중합체(3M Conservation and Restoration Tape 888 및 3M 9502 Transfer Adhesive, 3M 컴퍼니, 미네소타주 세인트 폴)에 의해 준비되었다. 비교 샘플 3은 샘플 2에서와 같이 금속 안테나, 금속 호일 브릿지(58) 및 유전성 중합체를 사용하여 준비되었다. 모든 3개의 공명 회로는 세그먼트화된 용량성 브릿지를 갖고, 이는 공명 주파수의 이동을 위하여 커패시턴스를 잘라낼 수 있게 한다.
표 5는 유사한 양의 커패시턴스를 잘라내어 공명 주파수의 이동을 형성하는 데이터를 도시한다. "Cap"은 회로로부터 잘라낸 커패시터의 수를 지칭한다. 공명 주파수는 커패시턴스의 각각의 레벨에서 MHz로 보고된다. "Delta f"는 각각의 용량성 조절들 사이의 주파수의 이동을 지칭한다. 표 5의 데이터는 본 발명의 RFID 태가 조정된 것을 나타낸다.
커패시턴스의 변화에 의한 공명 주파수의 변화
Cap 샘플 1f Delta f 샘플 2f Delta f 비교 샘플 3f Delta f
0 18.5 MHz 16.4 MHz 13.4 MHz
1 21.5 3.0 18.7 2.3 66.4 3.0
2 23.9 2.4 21.0 2.3 18.7 2.3
3 25.9 2.0 22.6 1.6 20.0 1.3
예 35
금속 분말 패턴은 예 2에서와 같이 생성되었다. 이 패턴은 변동하는 라인 폭 및 간격의 라인을 포함한다. 표 6은 저항 데이터 및 이 패턴의 사양을 도시한다.
상이한 라인 폭 및 간격에 의한 저항의 변화
분말화된 금속 라인 구리 1 구리 2 구리 3 구리 4
라인 폭 1.0 mm 0.8 mm 0.6 mm 0.4 mm
라인 간격 0.8 0.4 0.3 0.4
저항 ohm/cm 0.10 0.14 0.20 0.29
본 발명의 다수의 실시예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 수정이 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 다른 실시예들도 이하의 청구의 범위의 범주 내에 있다.

Claims (55)

  1. 전자기 통신 회로의 전기 구성 요소를 형성하는 기판 상의 전도성 패턴을 포함하는 제품이며,
    전도성 패턴은 기판의 적어도 일부분 내부로 압축되는 고밀화된 금속 분말 조성물을 포함하는 제품.
  2. 제1항에 있어서, 공명 라벨을 포함하는 제품.
  3. 제1항에 있어서, 무선 주파수 식별 태그를 포함하는 제품.
  4. 제1항에 있어서, 무선 주파수 식별 판독기를 포함하는 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전기 구성 요소는 커패시터, 저항기, 유도 코일, 루프 안테나, 2극 안테나, 커넥터, 커넥터 패드, 커패시터, 커패시터 패드, 비아, 저항기 및 퓨즈 중 적어도 하나를 포함하는 제품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전기 구성 요소는 안테나의 전체 또는 일부인 제품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 복수의 루프를 포함하도록 안테나를 형성하는 제품.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 연속적인 트레이스로서 안테나의 복수의 루프를 형성하는 제품.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 안테나의 적어도 하나의 루프에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 전도성 패드를 형성하는 제품.
  10. 제7항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 회로를 폐쇄하도록 안테나 루프의 단부를 전기적으로 결합하는 브릿지를 형성하는 제품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 집적 회로 연결 부분을 형성하는 제품.
  12. 제7항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 안테나의 적어도 하나의 루프에 결합된 커패시터 플레이트를 형성하는 제품.
  13. 제1항에 있어서, 상기 고밀화된 금속 분말 조성물은 기판 상에 금속 분말 조성물을 침착시키고 전도성 패턴을 얻도록 금속 분말 조성물을 고밀화함으로써 형성되는 제품.
  14. 제1항에 있어서, 금속 분말 조성물은 구리, 주석, 납, 은, 금, 백금, 흑연, 알루미늄, 니켈, 철 및 아연 중 적어도 하나를 포함하는 제품.
  15. 제1항에 있어서, 상기 기판은 사실상 10% 압축 가능한 재료를 포함하는 제품.
  16. 제1항에 있어서, 상기 기판은 종이를 포함하는 제품.
  17. 제1항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 제품의 하나 이상의 평면 상에 형성된 복수의 전도성 패턴 중 하나를 포함하는 제품.
  18. 제1항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 본질적으로 고밀화된 금속 분말 조성물로 구성되며, 상기 기판은 종이 및 적어도 약 10% 압축 가능한 재료로 구성된 그룹으로부터 선택되는 제품.
  19. 제1항에 있어서, 무선 주파수 식별 라벨, 집적 회로를 포함한 티켓 및 집적 회로를 포함한 카드 중 하나를 포함하는 제품.
  20. 제1항에 있어서, 집적 회로, 금속 호일, 전도성 잉크, 전도성 접착제, 자기 저장 매체, 자기 보안 매체, 땜납, 와이어, 포화제, 필름, 적층 접착제, 기계적 체결구 및 별도의 전기 구성 요소 중 적어도 하나를 더 포함하는 제품.
  21. 제1항에 있어서, 금속화된 패턴의 적어도 일부는 기판 내부로 압축되는 제품.
  22. 안테나를 형성하는 적어도 하나의 루프 및
    안테나의 루프에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 커패시터 플레이트를 포함하며,
    안테나 또는 커패시터 플레이트 중 적어도 하나는 기판 상의 고밀화된 금속 분말 조성물의 전도성 패턴에 의해 형성되고, 금속화된 패턴의 적어도 일부분은 기판 내부로 압축되는 제품.
  23. 제22항에 있어서, 루프의 대향하는 단부들과 전기적으로 통신하는 연결 패드를 더 포함하고, 연결 패드 중 적어도 하나는 전도성 패턴에 의해 형성되는 제품.
  24. 제22항에 있어서, 루프의 단부들 사이에서 회로를 폐쇄하도록 연결 패드에 전도성 접합된 브릿지를 더 포함하는 제품.
  25. 제22항에 있어서, 금속 분말 조성물은 구리, 주석, 납, 은, 금, 백금, 흑연, 알루미늄, 니켈, 철 및 아연 중 적어도 하나를 포함하는 제품.
  26. 무선 주파수 식별 시스템이며,
    연결된 무선 주파수 식별 태그를 갖는 적어도 하나의 품목을 저장하기 위한 저장 영역,
    전자기장을 생성하도록 저장 영역에 인접한 안테나 및
    무선 주파수 식별 태그와 통신하기 위하여 안테나에 전력을 공급하도록 결합된 무선 주파수 식별 판독기를 포함하며,
    상기 무선 주파수 식별 태그의 적어도 일부분은 기판 상의 고밀화된 금속 분말 조성물의 전도성 패턴에 의해 형성된 적어도 하나의 전기 구성 요소를 포함하는 무선 주파수 식별 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 무선 주파수 식별 태그는
    안테나를 형성하는 적어도 하나의 루프 및
    안테나의 루프에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 커패시터 플레이트를 포함하고,
    안테나와 커패시터 플레이트 중 적어도 하나는 전도성 패턴에 의해 형성되는 무선 주파수 식별 시스템.
  28. 제26항에 있어서, 상기 전도성 패턴의 적어도 일부분은 기판 내부로 압축되는 무선 주파수 식별 시스템.
  29. 제26항에 있어서, 전기 구성 요소는 커패시터, 저항기, 전도성 코일, 루프 안테나, 2극 안테나, 커넥터, 커넥터 패드, 커패시터, 커패시터 패드, 비아, 저항기 및 퓨즈 중 하나를 포함하는 무선 주파수 식별 시스템.
  30. 전자기 통신 제품을 위한 적어도 하나의 전기 구성 요소를 형성하는 패턴으로 금속 분말 조성물을 기판 상에 침착시키는 단계와,
    전도성 패턴을 얻도록 금속 분말 조성물을 고밀화하는 단계를 포함하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 금속 분말 조성물을 고밀화하는 단계는 안테나를 형성하는 적어도 하나의 루프와 안테나의 루프에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 커패시터 플레이트를 형성하는 전도성 패턴을 형성하도록 금속 분말 조성물을 고밀화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 금속 분말 조성물은 구리, 주석, 납, 은, 금, 백금, 흑연, 알루미늄, 니켈, 철 및 아연 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  33. 제30항에 있어서, 상기 기판은 사실상 10% 압축 가능한 재료를 포함하는 방법.
  34. 제30항에 있어서, 상기 기판을 종이를 포함하는 방법.
  35. 제30항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 본질적으로 고밀화된 금속 분말 조성물로 구성되는 방법.
  36. 기판 상의 전도성 패턴으로부터 적어도 부분적으로 형성된 전자기 통신 회로를 포함하는 장치이며,
    상기 전도성 패턴은 본질적으로 고밀화된 금속 분말 조성물로 구성되며, 기판은 종이 및 적어도 약 10% 압축 가능한 재료로 구성된 그룹으로부터 선택되는 장치.
  37. 제36항에 있어서, 공명 라벨, 무선 주파수 식별 태그, 무선 주파수 식별 라벨, 집적 회로에 대한 직접 접촉 연결을 제공하는 라벨, 집적 회로를 포함한 티켓, 집적 회로를 포함한 카드, 배터리, 디스플레이 및 센서 중 하나인 장치.
  38. 제36항에 있어서, 상기 회로는 전도성 패턴으로부터 형성된 전기 회로, 루프 안테나, 2극 안테나, 커넥터, 커텍터 패드, 커패시터, 커패시터 플레이트, 브릿지, 유도 코일 및 비아 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
  39. 제36항에 있어서, 고밀화된 금속 분말 조성물은 구리, 주석, 납, 은, 금, 백금, 흑연, 알루미늄, 니켈, 철 및 아연 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
  40. 기판 상의 전도성 패턴을 포함하는 제품이며,
    상기 전도성 패턴은 하나 이상의 전기 구성 요소의 전체 또는 일부를 형성하며, 본질적으로 고밀화된 금속 분말 조성물로 구성되고, 상기 기판은 종이 및 적어도 약 10% 압축 가능한 재료로 구성된 그룹으로부터 선택되는 제품.
  41. 제40항에 있어서, 안테나, 공명 코일, 공명 라벨, 티켓, 카드, 퓨즈 및 저항기 중 하나인 제품.
  42. 제40항에 있어서, 루프 안테나, 2극 안테나, 커넥터 패드, 브릿지, 퓨즈 및 저항기 중 적어도 하나를 포함하는 제품.
  43. 제42항에 있어서, 상기 루프 안테나는 복수의 루프를 포함하는 제품.
  44. 제42항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 안테나 루프의 각각의 단부에 전기적으로 결합된 브릿지를 형성하는 제품.
  45. 제42항에 있어서, 루프 안테나에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 커패시터 플레이트를 더 포함하는 제품.
  46. 기판 상의 전도성 패턴을 포함하는 제품이며,
    상기 전도성 패턴은 하나 이상의 전기 구성 요소의 전체 또는 일부를 형성하며, 본질적으로 고밀화된 금속 분말 조성물로 구성되고, 상기 기판은 종이 및 적어도 약 10% 압축 가능한 재료로 구성된 그룹으로부터 선택되며, 상기 제품은 본질적으로 고밀화된 금속 분말로 구성된 전도성 패턴이 아닌 적어도 하나의 구성 요소를 더 포함하는 제품.
  47. 제46항에 있어서, 집적 회로, 배터리, 디스플레이 및 센서 중 적어도 하나에 대한 직접 접촉 연결을 제공하는 라벨인 제품.
  48. 제46항에 있어서, 커넥터 패드, 저항기 및 퓨즈 중 적어도 하나를 포함하는 제품.
  49. 제40항에 있어서, 제품의 하나 이상의 평면이 전도성 패턴을 포함하는 제품.
  50. 제46항에 있어서, 제품의 하나 이상의 평면이 전도성 패턴을 포함하는 제품.
  51. 제40항에 있어서, 금속 호일, 전도성 잉크, 전도성 접착제, 자기 저장 매체, 자기 보안 매체, 땜납, 와이어, 포화제, 필름, 적층 접착제 및 기계적 체결구 중 적어도 하나를 더 포함하는 제품.
  52. 제46항에 있어서, 집적 회로, 금속 호일, 전도성 잉크, 전도성 접착제, 자기 저장 매체, 자기 보안 매체, 땜납, 와이어, 포화제, 필름, 적층 접착제, 기계적 체결구 및 별도의 전기 구성 요소 중 적어도 하나를 더 포함하는 제품.
  53. 종이 또는 압축 가능한 재료 중 하나로 된 기판 상에 금속 분말 조성물을 패턴으로 침착시키는 단계 및
    제품의 적어도 하나의 전기 구성 요소를 형성하는 전도성 패턴을 얻도록 금속 분말 조성물을 고밀화하는 단계를 포함하는 방법.
  54. 제53항에 있어서, 패턴화된 침착은 스텐실을 사용하여 미리 형성되는 방법.
  55. 제53항에 있어서, 상기 전도성 패턴은 제품의 하나 이상의 평면 상에 생성되는 방법.
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