KR20160122238A

KR20160122238A - 전도성 부재 배치 및 형성을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20160122238A
Application number: KR1020167025361A
Authority: KR
Inventors: 에사 칼리스타야; 엘리 갈라; 단 쿠엘러; 윈쓰럽 칠더스
Original assignee: 펄스 핀랜드 오와이
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2016-10-21
Also published as: TWI580112B; WO2015125028A2; WO2015125028A3; US9325060B2; TW201545407A; CN106463828A; KR102123615B1; US20150229025A1; CN106463828B

Abstract

안테나와 같은 전도성 부재는 셀룰러 폰, 스마트폰, PDA, 랩탑, 무선 태블릿과 같은 모바일 장치를 포함하는 전자 장치에서 사용된다. 예시적인 특징에서, 본 발명은 전도성 유체의 데포지션을 이용하여 형성되는 전도성 안테나에 대한 것이며, 이를 형성하는 설비와 방법에 대한 것이다. 일실시예에서, 두꺼운 안테나 부재는 노즐이나 디스펜싱 헤드의 1회의 통과시에 형성되어서, 제조 단가를 낮추게 되고 제조 효율을 향상시키게 된다.

Description

전도성 부재 배치 및 형성을 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION}

본 출원은 동일한 발명의 명칭으로 2014년 2월 12일 출원된 미국 가출원 61/939,197호에 대하여 우선권을 주장하여 동일 출원인 명의로 된 미국 특허출원에 대하여 우선권을 주장하며, 그 내용은 본원에 전체적으로 편입된다.

본 출원은 동일한 발명의 명칭으로 2012년 3월 2일 출원된 미국 가출원 61/606,320에 대하여 우선권을 주장하고, 2012년 3월 12일 출원된 미국 가출원 61/609,868에 대하여 우선권을 주장하며, 2013년 1월 8일 출원된 미국 가출원 61/750,207에 대하여 우선권을 주장하여 2013년 3월 1일 출원된 미국 출원 13/782,993에 대한 것이되, 그것과 출원인이 동일하며, 그 내용 전체는 본원에 편입된다.

본 출원은 2014년 6월 27일 출원된 “전도성 부재 배치 및 형성에 대한 방법 및 장치”에 대한 명칭의 미국 가출원 62/018,410호에 대하여, 그리고 2014년 7월 18일 출원된 “전도성 부재 배치 및 형상에 대한 방법 및 장치”에 대한 미국 가출원에 대한 것이며, 출원인이 동일하며, 그 전체 내용은 본 출원에 편입된다.

본 출원은 셀룰러폰, 스마트폰, 피디에이(PDA), 랩탑, 및 무선 전자 장치와 같은 휴대용 전자 장치에서 사용되는 다양한 전도성 부재 중 하나의 예시를 포함하는, 물품을 형성하는 제조 장치 및 방법(및 그 설비)에 대한 것이다. 예시적인 일례에서, 본 출원은 전도성 유체의 배치에 사용되는 전도성 부재(예를 들어 안테나) 및 이를 형성하는 설비와 방법에 대한 것이다.

안테나 및 다른 전도성 부재들은 대부분의 현대 전파 장치(모바일 컴퓨터, 모바일 폰, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 피디에이(PDA)) 또는 다른 개인용 통신 장치(PCD)를 포함하는 전자 장치에서 널리 알려진 것이다. 일반적으로, 안테나는 평평한 방사 평면 및 이에 나란한 그라운드 평면을 구비하되, 이들 평면은 안테나의 매칭을 달성하기 위하여 짧은 회로 전도체에 의해 서로 연결된다. 이러한 구조는 원하는 작동 주파수 또는 주파수들에서 동조기로서 작동하도록 구성된다. 일반적으로, 이러한 내부 안테나들은 안테나에 대하여 그리고 안테나로부터 무선 주파수 파장을 전파하는 것을 허용하도록 하기 위하여, 자립 설치되어 있거나, 무선 장치의 인쇄 회로 기판에 배치되거나, 또는 다른 장치 요소에 설치되어 있다 하더라도 이러한 장치 내부에 대하여(외부 플라스틱 하우징 내부에) 배치된다.

높은 제조 비용과는 별도로, 이러한 종래의 안테나 및 안테나 제조에 대한 접근 방식은 호스트 장치 내부에 현저한 공간을 사용하였다. 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터와 같은 개인용 전자 장치는 계속적으로 소형화되고 있기 때문에, 성능 관점과 공간 사용 관점 양자 모두에서 사용되는 안테나에 대하여 큰 요구 사항이 있다. 후자는 특히 아치형인데, 상기 안테나는 원하는 주파수 밴드에서 효과적으로 작동할 수 있어야 하므로, 절대적인 최소 공간만을 사용할 수 있게 된다. 전술한 바와 같은 대형의 평평한 안테나 솔루션으로써, 공간에 대한 양호한 처리가 행해지게 되는데 그 이유는 하우징 내에서 안테나 평면이 전체적으로 탑재되기 때문이며, 하우징 외부의 휴대 전화의 곡률을 수용하도록 만곡될 수 없는 경우가 종종 있기 때문이다. 이러한 하우징은 최소한의 내부 공간만을 사용하면서 하우징에 대한 특정 전자기 구조의 안테나를 적응시키는데 추가적인 곤란함을 일으키는 이에 부착된 다른 구성요소 또는 내부의 모델링된 구조를 가진다.

전술한 이슈들 중 몇가지를 설명하기 위한 시도로서, 제조 과정에서의 최근의 발전 사항에 따르면 안테나와 같은 전도성 구조는 특정 물질(예를 들어 금속 첨가제로 도핑된 열가소성 재료)의 표면 상에 직접 존재할 수 있게 된다. 도핑된 금속 첨가제는 레이더 다이렉트 구조체(LDS)로 알려진 과정에서의 레이저에 의해 활성화되되, LDS는 안테나 구조를 보다 복잡한 3차원 형상으로 되게 한다. 다양한 전형적인 스마트폰 및 다른 적용예에서, 상기 장치 내에서 상기 안테나가 놓이즌 다른 구성요소 및/또는 스마트폰 하우징은 예를 들어 표준 사출 성형 방법을 이용하여 이러한 특정화된 물질을 사용하여 제조될 수 있다. 후속적으로 도금되는 (열가소성) 재료의 영역을 활성화시키는데 레이저가 사용된다. 니켈이나 금과 같은 연속적인 첨가제에 의해 이어서 침지되는 무전해 구리는 안테나의 구조를 완성하기 위하여 첨가된다.

매우 가능가능한 기술임에도 불구하고, LDS 는 몇가지 단점을 가지는데; 특정화된 열가소성 재료의 특성은 전통적인 폴리머 재료의 특성에 부합하지 않지만, 부서지거나 파손되기 더 쉽다. 다른 단점은 전체 비용 면인데; 특정화된 열가소성 수지 비용은 일반적인 것보다 더 비싸며, 레이저 가공 과정과 도금 가공 과정은 고가의 과정이다. LDS 캐패시티의 비용 단가는 이러한 기술에 대한 높은 진입 장벽이 된다.

따라서, 낮은 제조 단가에서 제조되고 보다 유연성 있는 제조 과정을 이용하면서도 종래의 방식에 대하여 비교적 전기적인 성능을 제공하는 휴대용 전파 장치의 안테나에 대한 향상된 전도성 부재 솔루션에 대한 두드러진 필요성이 있다. 이러한 솔루션을 수행하는 것은 공간을 보다 경제적으로 하는 이상적이며 복잡한 기하학적 성능을 제공하게 되며, 진입에 대한 장벽을 해소하고 주조 비용을 감소시키게 된다.

본 출원의 제 1 특징에 의하면, 전도성 부재를 형성하는 방법이 설명된다. 일실시예에서, 상기 방법은 디스펜싱 장치의 적어도 하나의 통로를 통하여 기판에 유동가능한 전도성 물질을 유동하게 하여, 상기 부재의 표면 깊이와 그 전체 깊이 간의 소정의 비율에 부합하거나 이러한 비율을 초과하는 전도성 부재를 형성하게 된다.

일변형예에서, 상기 전도성 부재는 단일 통로에서 유효 표면 깊이의 몇배가 되는 두께로 배치된다.

다른 변형례에서, 상기 전도성 부재는 2개 이상의 연속적인 통로에 배치되어, “복합” 트레이스가 형성된다. 일실시예에서, 상기 트레이스는 나란한 방향으로 실질적으로 겹쳐지게 되어, 하나의 전류 전도체로서 기능하는 단일 와이더(wider)를 형성하게 된다.

제 2 특징에서, 전도성 트레이스가 설명된다. 일실시예에서, 상기 트레이스는 휴대용 무선 장치 내부의 안테나 래디에이터의 일부이며, 장치의 내부 표면이나 구성요소(하우징 부재 또는 기판) 상에 배치된다.

일변형례에서, 상기 트레이스는 디스펜싱 장치(예를 들어 노즐)의 하나의 통로를 통하여 형성된다.

다른 변형례에서, 상기 트레이스는 입자 크기(예를 들어 주축의 가변 길이를 가지는 실버 플레이크)의 분포를 포함한다. 다른 변형례에서, 상기 플레이크 주축 방향은 그 중에서도 트레이스 내부에서의 깊이의 함수로서 변화하게 된다.

다른 변형례에서, 트레이스의 유효 표면 깊이는 상기 트레이스의 다른 파라미터(예를 들어 깊이 및/또는 폭)에 대한 것이다.

제 3 특징에서, 데포지션 장치가 설명된다. 일실시예에서, 상기 시스템은 제어기, 하나 이상의 다축 로봇 장치 및 운반 장치 및 응고 장치를 포함한다.

제 4 특징에서, 모바일 무선 장치가 설명된다 일실시예에서, 상기 장치는 저가의 데포지션 안테나 부재를 포함한다.

제 5 특징에서, 전도성 부재(예를 들어 데포지트된 안테나 전도체)의 제조 과정이 설명된다.

다른 특징에서, 적어도 하나의 전도성 트레이스를 구비하는 조립체를 형성하는 방법이 설명된다. 일실시예에서, 상기 방법은 전도성 유체의 액적을 배출하도록 된 장치를 이용하여 행해지며, 상기 방법은, 하나 이상의 트레이스가 데포지트되는 기판을 제공하고; 다수의 전도성 유체 액적을 발산하는 동안에 기판의 표면 위에 장치의 적어도 일부분을 운반하여 하나 이상의 전도성 트레이스를 형성하며; 상기 기판 상에 하나 이상의 실질적으로 연구적인 트레이스를 만들도록 하기 위하여 전도성 유체의 적어도 일부분을 제거하기 위하여 하나 이상의 트레이스를 가열하게 된다.

다른 특징에서, 제조된 제품이 설명된다. 일실시예에서, 상기 제품은 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하되, 이러한 제품은 일정 방법에 의해 만들어지는데, 이러한 방법은 유체 비이클에 전도성 실버 플레이크를 포함하는 전도성 유체의 액적을 발산하게 된 노즐을 포함하는 프린트 헤드를 제공하는 단계, 여기서 상기 은 플레이크의 95 중량%는 2 마이크로미터 내지 20 마이크로미터의 대부분의 크기를 가지며, 지지부에 제품을 고정하는 단계; 유체 트레이스를 형성하도록 유체 액적을 발산하는 동안에 제품의 표면 상으로 프린트헤드를 운반하는 단계; 상기 유체 플레이크의 적어도 일부분을 제거하도록 오븐에서 트레이스를 가열하는 단계를 가지게 되어, 결과적으로 트레이스는 20 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 범위의 두께를 가지게 된다.

다른 실시예에서, 상기 안테나는 유체 비이클에 전도성 은(실버) 플레이크를 포함하는 전도성 유체의 액적을 발산하도록 된 노즐을 가진 프린트 헤드를 이용하여 기판의 표면에 형성되되, 상기 방법은, 고정부에 제품을 고정하는 단계; 유체 트레이스를 형성하도록 유체 액적을 발산하는 동안에 제품의 표면 위로 프린트 헤드를 운반하여, 각각의 프린트헤드의 통로는 20 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 범위이며 1GHz 에서 건조 트레이스의 표면 두께의 두배가 되는 건조 두께를 가지는 통로 세그먼트 형성하는 단계; 및 상기 유체 비이클의 적어도 일부분을 제거하도록 오븐에서 트레이스를 가열하는 단계를 포함한다.

추가적인 특징에서, 기판의 하나 이상의 표면 상에 전도성 부재를 형성하는 방법이 설명된다. 일실시예에서, 상기 방법은 방출을 수행하는 디스펜싱 장치의 하나 이상의 통과를 통하여 기판상에 유체 비이클내부에 적어도 부분적으로 포획된 다수의 금속 플레이크를 가지는 유동가능한 전도성 재료의 다수의 부분을 방출하는 단계로서, 이러한 방출을 통하여 전도성 부재의 표면 깊이와 전술한 주파수에서의 전체 깊이 사이의 전술한 비율에 적어도 부합하거나 초과하도록 하기 위하여 상기 전도성 부재가 형성되게 되는, 방출하는 단계; 및 상기 전도성 부재로부터 유체 비이클의 적어도 일부분을 배출하고 실질적으로 적어도 실질적으로 전도성 부재를 영구적으로 되게 하기 위하여 하나의 유닛으로서 상기 전도성 부재와 상기 기판을 응고하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서, 기판의 하나 이상의 표면에 전도성 부재를 형성하도록 된 데포지션 장치가 설명된다. 일실시예에서, 상기 장치는, 유체 비이클에 있는 적어도 부분적으로는 금속성인 다수의 플레이크를 가지는 다수의 전도성 유체를 지지할 수 있는 유체 저장소; 기판상에 전도성 유체의 다수의 부분을 발산할 수 있으며 상기 저장소와 유체 연통되는 프린트 헤드 장치; 타겟 기판에 대하여 적어도 하나의 상기 프린트 헤드 장치를 이동시키도록 된 운송 장치; 상기 운송 장치의 운동 및 전술한 방출을 제어하도록 되며 하나 이상의 상기 프린트 헤드 장치와 상기 운송 장치와 통신하는 계산 로직부; 및 상기 전도성 부재로부터의 유체 비이클의 적어도 일부분을 배출하며 적어도 실질적으로 한기 전도성 부재를 영구적으로 하게 하기 위하여 하나의 유닛으로서 상기 기판 및 전도성 부재를 응고시키도록 된 응고 장치를 포함한다. 변형례에서, 상기 데포지션 장치는 배출이 상기 운송 장치의 하나 이상의 통과를 통하여 행해지도록 되며, 배출을 통하여 전술한 주파수에서 상기 전도성 부재의 표면 깊이와 그 전체 깊이 간의 전술한 깊이 간의 소정의 비율에 적어도 부합하거나 초과하도록 상기 전도성 부재가 형성된다.

다양한 실시예에서, 전도성 부재를 형성하는 시스템 및 방법은 프린팅 디지털 안테나에 한정되지 않고, 표면 실장 기술, 음성 전자기술에 적용되는 VIA 기술, 및 RFID 장치를 위한 정밀한 라인 트레이스, 모바일, 휴대용 포인트 투 세일 설비, 육상 및 모바일 라디오, 소형 3G/4G/Wifi 장치, 소형 시계, 랩탑, 태블릿, 스마트폰, 모바일폰용 회로 기판(PCB, 플렉스 PCB), 연결매체, ㅁ드 프레임, 내부 커버, 커버 상의 회로, 연결부를 포함한다. 다수의 실시예에서, 상기 시스템은 "안테나 쓰기 시스템 기술"을 탑재할 수 있는 "안테나 프린터"를 포함한다. 안테나 쓰기 시스템 기술은 프린트 헤드, 프린트 헤드 유지, 유체 공급 시스템, 프린트 엔진, 기판, 유체 거동 및 프린트 시스템 설계와 같은 프린터의 특징과, 제한없이, 소프트웨어, 펌웨어, 개발 도구, 드라이버, 미디어 경로 기술, 프린트 모드, 및 프린트 헤더 모션(3D), 이미지 파이프라인 및 처리, 다양한 프린터 구조에 대한 개방 및 분석 컴퓨터 시뮬레이션, 해프토닝(halftoning), 이미지 처리, 이미지 변환 정의 및 이미지에 대하여 적용되는 해프토닝, 기판 작용상의 유체, 및 유체 역학, 프린팅 처리 분석, 시작 주파수의 분석, 발생된 열, 유체 플럭스, 및 전체 유체 소비량을 포함한 제조에 관련된다.

도 1a는 본 출원에 따른 평면 안테나(6)를 포함하는 제조품(2)의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 1b는 본 출원에 따른 비평면 안테나(6)를 포함하는 제조품(2)의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2는 본 출원에 따른 전도성 트레이스(10)의 예시적인 실시예에 대한 평면도이다.
도 2a는 도 2의 A-A 라인에 따른 단면도이다.
도 2b는 도 2의 B-B 라인에 따른 단면도이다.
더 2c는 예시적인 전도성 입자의 평면도이다.
도 2d는 예시적인 전도성 입자의 측면도이다.
도 2e는 전도성 트레이스의 단면의 SEM 사진이다.
도 2f는 "전형적인" 전도성 은(실버) 플레이크를 보여주는 전도성 트레이스의 단면에 대한 SEM 사진이다.
도 2g는 전도성 실버 플레이크의 고확대도를 보여주는 전도성 트레이스의 단면에 대한 SEM 사진이다.
도 3은 제조품상에 안테나를 형성하는 예시적인 제조 시스템의 일예에 대한 블럭다이아그램이다.
도 4a는 제조 시스템의 부품을 형성하는 프린팅 시스템의 동작 제어부의 제1실시예를 간단히 나타내는 도면이다.
도 4b는 제조 시스템의 부품을 형성하는 프린팅 시스템의 동작 제어부의 제2실시예를 간단히 나타내는 도면이다.
도 4c는 제조 시스템의 부품을 형성하는 프린팅 시스템의 동작 제어부의 제3실시예를 간단히 나타내는 도면이다.
도 5는 디스펜서 헤드부의 예시적인 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 안테나를 제조하기 위한 예시적인 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 전도성 트레이스의 3회 통과 형상에 대한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 약 1밀리미터 폭 내지 약 50 마이크로미터 두께인 예시적인 전도성 트레이스의 형상을 나타내는 도면이다.
도 9는 접착 구간을 나타내는 기판상에 형성된 예시적인 전도성 트레이스의 일부분에 대한 단면도이다.
도 10은 기판 상에 형성된 예시적인 전도성 트레이스의 일부분에 대한 단면의 SEM 사진이다.

본 출원은 일특징으로서 기판 상에 형성된 전도성 부재(예를 들어 안테나)를 포함하는 제조품에 대한 것입니다. 예시적인 전도성 부재는 연결된 다수의 전도성 트레이스를 포함한다. 상기 트레이스는 평면 또는 비평면 또는 3차원 기판상에서 연장된다. 본 발명에 따르면, 상기 트레이스는 각각의 트레이스를 형성하도록 기판 위로 디스펜싱 노즐 또는 데포지션 헤드 노즐을 이동시킴으로써 일실시예에서 형성된다.

일실시예에서, 본 발명에 의하면, 노즐의 단일 통과 또는 왕복으로써 소정의 주파수(예를 들어 1GHz) 에서 측정된 표면 깊이(δ)의 적어도 하나의 인자(n)의 순서(order)상에서 두께를 가지는 전도성의 (예를 들어 안테나)를 데포지션 하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 다수의 변형예에서 n 은 2 이상(예를 들어 적어도 2Xδ), 및 다른 변형례에서는 3이상 (3Xδ)으로 된다.

다른 실시예에서, 본 출원으로 인하여 노즐을 단일 통과하거나 왕복함으로써, 1GHz 에서 측정된 표면 깊이(δ)의 4배 내지 5배의 두께를 가지는 안테나 트레이스를 데포지션하는 것이 가능하게 된다.

전술한 성능에 의하면, 여러가지 중에서도, 신속하게 완전히 기능적인 안테나를 형성하도록 비교적 저가의 노즐 디스펜싱 시스템이 가능하게 된다. 다양한 실시예로서 본원에서 설명되는 도면에 도시되고 아래에서 설명되는 최적화된 파라미터들은 사용한 실시예에서 사용되어 성능과 효율면에서 장점을 나타낼 수 있게 된다. 다른 유용한 실시예와 진보성이 있는 특징들은 아래에서 설명된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 제조품(2)의 예를 각각 도시한다. 여러 실시예에서, 제조품(2)은 예를 들어 지칭하자면 셀룰러 폰, PDA (개인용 데이터 어시스턴트), 스마트폰, 또는 태블릿과 같은 모바일 장치를 위한 하우징의 전체 또는 일부분을 형성한다. 다수의 실시예에서, 제조품은 모바일 장치의 부품으로서 사용되거나 이와 결합되는 안테나 구조와 같은 전도성 부재를 포함한다.

각각의 제조품(2)의 예는 베이스 기판(4) 및 그 상부에 형성되는 안테나(6)를 포함한다. 상기 안테나(6)의 다양한 실시예는 도 1a에 도시된 바와 같이 평면형태일 수 있으며, 또는 도 1b에 도시된 바와 같이 비평면 형태일 수 있다. 비평면 형태의 안테나(6)는 비평면형, 예를 들어 서로 수직한 평면(8)과 같은 다양한 표면(8)에서 연장된다. 도 1b에 도시된 표면(8)은 상호 비-동일평면 형태이다. 다른 실시예에서, 상기 안테나는 2개, 3개, 4개 이상의 상호 비-동일평면 형태의 표면(8)에서 연장된다. 다른 실시예에서, 상기 안테나(6)는 만곡된 하나 이상의 (비-평면 형태) 표면상에 형성된다. 전술한 다양한 다른 결합 및/또는 다른 구조가 본 발명에 대한 통상의 기술자에 의해 인식될 수 있다.

다른 실시예에서, 전도성 트레이스(예를 들어 안테나(6))는 상기 기판(4) 상에서 움직이는 하나 이상의 노즐을 가지는 유체 디스펜싱 헤드를 사용하는 다중(예를 들어 3개) 치수로 디스펜싱된다. 상기 노즐은 상기 기판(4) 상에서 이동하므로, 전도성 잉크의 개별 액적은 상기 안테나(6)의 부분들을 형성하기 위하여 상기 기판(4) 상에 방출된다. 이러한 과정은 상기 노즐의 다수의 행정 또는 통과시에, 경우에 따라서는 상기 기판(4)의 표면 상에서 노즐의 한번의 왕복 또는 통과시에"두꺼운" 전도성 안테나 트레이스(10)를 형성하는데 유리하다. 결과적인 트레이스는 주어진 작동 주파수에 대하여 트레이스 물질에 대하여 "표면 깊이"(δ)의 두께의 수배가 된다.

표면 깊이(δ)는 외부 교류 전류장의 영향하에서 전류 밀도가 어떻게 전도체의 깊이에 따라 변화하게 되는지를 설명하는 공식에 대한 것이다. 전류 밀도에 대한 공식은 아래 수식 (1)로서 나타내어진다.

수식 (1)

여기서, J 는 트레이스에 대하여 주어진 깊이에서 전류 밀도를 나타내며, Js는 트레이스의 표면에서의 전류 밀도를 나타낸다. d 의 값은 외측 표면에 수직한 방향을 따라 전도성 본체의 외측 표면으로부터 측정된 거리(d)와 동일하다. 일반적인 작동 주파수는 1GHz인데, 비록 이러한 수치는 예시적인 것이며(트레이스의 작동 파라미터를 제한하고자 하는 것이 아니며), 다른 값들로 대체될 수 있다. 물질은 전도체와 절연재 간의 복합재료인 여러가지 경우에서, 표면 깊이는 물질 성능에 기초한 "유효 표면"을 나타낸다. 주어진 주파수에서의 상기 표면 깊이(δ)는 전류 밀도(J)가 약 63% 만큼 떨어지거나 표면에서의 1/e 값으로 떨어지는 전도성 본체 내부로의 깊이로서 정의된다. 존 알. 리츠, 프레데릭 제이. 밀포드 및 로버트 더블유. 크리스티, "전자기 이론에 대한 기초", 제3판, 에디슨 웨슬리 출판사. 1980 (369 페이지)을 참고할 수 있으며, 이들 내용은 본원에 편입된다. 이 책의 작가도 포함되며, 주어진 물질에 대한 표면 깊이의 일반적인 수식은 수식(2)로 보여질 수 있다.

수식 (2)

여기서, ω는 유입 방사의 각 주파수이며, μ는 물질의 투자성이며, σ는 물질의 전도성이다. μ의 기여를 추종하는 추정치는 무시될 수 있는데, 그 이유는 은과 같은 사용된 일반적인 물질에 대하여 일정하기 때문이다. 논의를 위하여, ω의 값은 1GHz 의 주파수에서 2π 배로 될 수 있다.

상기 안테나(안테나(6))의 예시적인 실시예의 각각의 트레이스는 금속의 입자를 가진 전도성 유체로부터 형성된다. 상기 금속은 높은 전도성을 가지는 것이 바람직하다. 실버(은)는 본 발명에서 유용한 금속의 일예이다. 고체 실버 금속은 1GHz 에서 측정된 약 2 마이크로미터의 표면 깊이를 가진다. 전도성 유체로부터 형성된 트레이스는 벌크 실버의 전도성보다는 낮은 전도성을 가지는데 기 이유는 부분적으로는 이러한 입자들은 서로 접촉하는 하부 표면을 가지며 서로 완전히 콤팩트하게 되지 않기 때문이다.

본 발명을 논의하자면, 주어진 금속의 입자로부터 형성된 인쇄된 트레이스의 표면 깊이 대 벌크 금속 자체 사이에는 관계가 형성된다. 공식은 아래 수식 (3)으로 보여질 수 있다.

수식 (3)

전술한 관계에서, δ_trace 는 트레이스의 표면 깊이이며, δ_bulk는 벌크 금속의 표면 깊이이며, σ¹ ^/2 _bulk 는 벌크 전도성의 스퀘어루트값이며, σ¹ ^/2 _trace 는 트레이스 전도성의 스퀘어루트값이다. 이러한 관계는 상기 표면 깊이(δ)가 전도도의 스퀘어루트값에 역비례하는 것을 나타낸다. 이러한 관계는 "벌크"금속으로서 동일한 금속이 트레이스 입자일 때에만 유지될 수 있다.

트레이스를 만드는데 사용되는 실버 입자의 예를 고려해보자. 벌크 실버의 전도도는 (입자에 기초한) 트레이스의 전도도의 25배인 경우를 가정해보자. 이러한 예에서의 표면 깊이는 약 25 ^1/2 또는 5 내지 1이다. 벌크 실버는 약 2 마이크론의 표면 깊이를 가지므로, 트레이스의 표면 깊이는 10 마이크론의 오더가 된다 (벌크 재료의 5배).

전술한 바와 같은 비교는 트레이스와 다른 금속의 벌크 금속을 비교할 때 항상 참인 것은 아니다. 예를 들어, 상기 공식은 철 입자로 형성된 트레이스에 벌크 실버를 비교할 때에는 정확하지 않다. 왜냐하면, 2개의 서로 다른 금속은 표면 깊이를 비교함으로써 하나의 인자가 되는 서로 다른 자기투과도(μ)를 가지기 때문이다. 전술한 비율은 동일한 자기투과도를 고려한 것으로서, 자기 투과또는 주어진 금속에 대한 트레이스 성질에 벌크 금속의 성질을 비교하는데 있어서 지배인자는 아니다.

상기 노즐은 선행기술에 채용되었던 "면적" 과정에 반대되는 바와 같이, 벡터 과정의 일실시예를 이용하는 안테나(6)를 디스펜싱한다. 전형적인 벡터 과정은 전도성 트레이스 또는 비드를 형성함으로써 정의되는 특정 '경로"에만 영향을 주게되며, 응고 또는 건조와 같은 임의의 과정을 제외하고는, 영향을 받지 않은 기판(4)(예를 들어 LDS 와 같은 기판 처리에 대하여)의 잔여 면적을 남기게 된다. 따라서, 상기 노즐은 안테나의 각 부분의 형상을 정의하는 경로를 따라 이동한다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 다수의 특징은 원한다면 면적 기반 과정에 연계되어 또는 이에 일치되게 사용될 수 있다.

도 2, 2a, 2b는 안테나(6)의 예시적인 부분이나 트레이스(10)를 나타낸다. 상기 트레이스(10)는 "트레이스 세그먼트" 또는 "트레이스부"로 지칭된다. 상기 트레이스(10)는 길이(L), 폭(W), 및 두께(t)를 가진다. 일실시예에서, 폭(W)은 0.15 내지 3.0 밀리미터이다. 보다 자세하게는, 일실시예에서의 폭(W)은 0.3 내지 2.0 밀리미터의 범위 이내이다. 다른 실시예에서, W는 0.5 내지 1.5 밀리미터이다. 다른 실시예에서, W 는 0.6 내지 1.4 밀리미터이다. W는 본 발명을 제공할 때 통상의 기술자가 인식되는 바와 같이 다른 값으로 대체될 수 있다.

트레이스 폭(W)을 선택하는 것은 임피던스, 보이드의 존재 또는 가능성, 또는 다른 흠집 및 트레이스 밀도에 기초할 수 있다. 트레이스 폭이 임의의 값(예를 들어 특정 경우에 0.5 밀리미터) 아래로 감소하면, 특정 노즐 설계에 기초한 트레이스를 형성하는 능력은 그 중에서도 액적 생성기의 해상도에 기인하여 점점 크게 도전받게 된다. 주어진 크기의 트레이스에서의 공동(void)는 폭이 좁은 트레이스에 보다 큰 충격을 줄 수 있다. 공동은 트레이스에 전기적인 협착을 가하게 된다. 협착부에서의 저항은 받아들일 수 없다. 한편, 트레이스가 넓어질수록, 그것은 더 많은 디스펜싱 작업을 필요로 하게 되며, 트레이스 형상은 보다 높은 밀도 설계에 대하여 제약을 받게 된다. 다른 고려사항 또는 인자는 원하는 또는 최적화된 트레이스 폭의 결정에 중요하다.

도 2a는 단면(A-A)을 통하여 취해진 기판(4)상에 형성된 트레이스(10)의 단면도를 도시한다. 예시적인 실시예에서, 트레이스 두께(t)는 20 내지 100 마이크로미터의 범위에 있다. 다른 실시예에서, 상기 트레이스 두께(t)는 30 내지 70 마이크로미터의 범위에 있다. 다른 실시예에서, 상기 트레이스 두께(t)는 40 내지 60 마이크로미터의 범위에 있다. 다른 실시예에서, 상기 트레이스 두께(t)는 20 내지 50 마이크로미터의 범위에 있다. 다른 실시예에서, 상기 트레이스 두께(t)는 30 내지 40 마이크로미터의 범위에 있다. 전술한 다양한 범위의 다른 값들은 본 발명에 부합되게 사용될 수 있다.

일실시예에서, 이러한 두께들은 전술한 것들을 복합하여 포함하여(예를 들어, 각각 순차적으로, 두께(t1), 폭(W1)에서의 제 1 부분, 두께(t2), 폭(W2)에서의 제 2 부분), 기판 표면을 가로질러 디스펜싱 헤드 노즐의 1회 행정 또는 통과로써 형성될 수 있다. 일실시예에서, 기판(4) 상의 디스펜싱 헤드 노즐의 1회 행정은 30 내지 50 마이크론의 범위 이내의 두께(t)를 가지는 트레이스(10)를 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 기판(4) 상의 디스펜싱 헤드의 1회 행정은 예를 들어 30 내지 40 마이크론의 범위 이내의 두께(t)를 가지는 트레이스(10)를 형성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 다수의 실시예에서, 두께(t)는 주어진 트레이스(10)에 대한 표면 깊이(δ)의 소정의 배수(예를 들어 적어도 2배 내지 3배)로 된다. 예시적인 실시예에서, 도 2a에 도시된 트레이스(10)는 1 GHz 에서 4 내지 15 마이크로미터의 범위에 있는 표면 깊이(δ)를 가진다. 다수의 실시예에서, 상기 트레이스(10)는 8 내지 15 마이크로미터의 범위의 표면 깊이를 가진다. 다수의 실시예에서, 상기 트레이스(10)는 10 내지 13 마이크로미터의 범위의 표면 깊이를 가진다. 본원에서 설명되는 특정 표면 깊이를 언급함에 있어서, 용어 "표면 깊이" 및 "유효 표면 깊이"는 서로 바꿔 사용할 수 있다. 그 이유는 상기 트레이스(10)는 아래에서 자세학 설명되는 바와 같이 기본적으로 복합 재료이기 때문이다.

전술한 바와 같이, 다수의 실시예에서, 상기 두께(t)는 주어진 트레이스(10)에 대하여 주어진 배수의 표면 깊이(δ)로 될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 도 2a에 도시된 트레이스(10)는 1GHz 에서 4 내지 10 마이크로미터의 범위의 표면 깊이(δ)를 가진다. 다른 실시예에서, 상기 트레이스(10)는 4 내지 8 마이크로미터의 범위의 표면 깊이(δ) 를 가진다. 상기 트레이스(10)는 4 내지 6 마이크로미터(예를 들어 약 5 마이크로미터)의 범위의 표면 깊이(δ) 를 가진다. 이러한 범위의 표면 깊이는, 그 중에서도 트레이스(10)를 형성하는데 사용되는 재료에 기초한다. 예를 들어, 표면 깊이는 입자 크기, 입자간 이격, 배향, 및 입자들 사이에 존재하는 매트릭스 물질과 같은 인자를 포함하는 트레이스의 건조 복합 구조에 의해 대부분이 결정된다. 보조적인 범위에 있어서, 이것은 (예를 들어 실버) 입자 물질 특성으로 결정되는데, 그 이유는 매트릭스 물질은 실버 입자와는 다른 임피던스 또는 다른 특징을 가지고 있기 때문이다. 본 발명의 현저한 효과는 다중 표면 깊이를 생성하도록 노즐의 단일 "행정"이 가능하다는 것에 대한 것이며, 완전히 기능적인 전도성 트레이스(예를 들어 안테나)의 단일 노즐 통과 프린팅이 가능하게 된다.

상기 표면 깊이(δ)는 만약 물질의 변형례가 전도성 트레이스(10) 이내에 존재한다면 상기 트레이스(10)의 길이를 따라 가변하게 된다. 임의의 수준의 물질의 변형례는 특정 전도성 장에 존재하게 된다. 또한, 트레이스(10)의 길이를 따라 전도성 유체의 하나 이상의 타입을 디스펜싱하는 것에 대한 필요성이 있다.

도 2b는 단면 B-B 를 따라 취한 기판(4)상에 형성된 트레이스(10)의 단면을 도시한다. 트레이스(10)는 다수의 전도성 입자(12)로부터 형성된다. 상기 입자 재료 및 마이크로구조는 트레이스(10)의 "유효 표면 깊이"(δ)의 적어도 부분적인 결정자가 된다. 각각의 입자는 입자간에 변화하는 특징적인 입자 크기(Dp)를 가진다. 트레이스(10)의 유효 표면 깊이(δ)는 입자(12)의 크기, 트레이스(10)의 입자(12)의 중량 퍼센트, 입자(122)의 배향, 입자(12)들간의 매트릭스(13)의 전기적 특징, 입자(12) 물질의 전기적 특징, 및 다른 인자들을 포함하는 다수의 서로 다른 인자에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 매트릭스(13)는 입자(12)보다는 훨씬 더 높은 저항을 가져서, 덜 전도성을 가지는 매트릭스 물질(13) 내부의 입자(12)의 밀도 및 기하학적 형상은 유효 표면 깊이(δ)를 결정하는데 있어서 지배적이다.

예시적인 실시예에서, 입자(12)는 실버 입자를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 입자(12)는 구리, 알루미늄, 곰, 또는 백금, 또는 다른 고전도성 금속 또는 그 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 입자는 다른 균일한 입자들과 혼합되게 되어서, 실버 입자 및 골드 입자는 원하는 분율(콘트라스트, 합금)로 혼합되게 된다.

예시적인 실시예에서, 상기 입자(12)는 "플레이크"와 같은 실질적으로 평평하며 비정형적인 형상의 입자이다. 예시적인 실버 플레이트의 평면도 몇 측면또는 도 2c 및 도 2d에 각각 도시된다. 도 2c의 평면또는 주치수(major dimension: D)를 가지는 비정형적인 외곽선을 도시한다. 도 2d의 측면또는 플레이크의 두께(A)를 도시한다. 다른 형상도 본 발명에 부합할 수 있으며, 그러한 형상은 원하는 특성과 성능을 제공하는 것으로 결정된다.

하나 이상의 입자 특성(예를 들어 앞서 설명한 D, A)는 함수에 따라 통계적으로 분포되는데, 예를 들어, 가우스 또는 '정규' 분포 또는 다른 함수에 따라 분포된다. 예를 들어, 대부분의 입자들은 주어진 파라미터 범위 내에 포함되며, 여기서 다른 범위에 포함되는 것은 그 부분이 많지 않다. 예시적인 실시예에서, 95 중량 퍼센트 이상의 입자(12)는 20 마이크로미터보다 작은 치수(D)를 가진다. 다른 실시예에서, 적어도 95 중량 퍼센트 입자(12)는 16 마이크로미터보다 작은 치수(D)를 가진다. 특정 경우에, 예를 들어 약 4 마이크론을 초과하는, 약 6 마이크론을 초과하는, 약 8 마이크론을 초과하는, 약 10 마이크론을 초과하는 값을 가지는 대부분의 입자(중량 기준)를 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 약 20 마이크로미터를 초과하는 주치수(D)를 가지는 입자(12)는 디스펜스 노즐 크기의 선택된 실제 범위에 대한 노즐 디스펜스에 어려움을 가진다. 플레이크 형상, 또는 플레이트 형상, 또는 편구면(평평한 구) 형상 인자를 가지는 입자는 큰 치수(D)를 제공할 수 있는 장점이 있으면서도 디스펜싱에 보다 유리하다. 따라서, 본 발명은 여러가지 중에서도 입자 형상이 성능에 대한 중요한 인자일 수 있음을 인식하며, 예를 들어 노즐 클로깅의 감소, 유동의 원활화, 양호한 패턴 일치 등의 원하는 특징이나 특성을 달성하도록 제어될 수 있다.

다수의 실시예에서, 95 중량 퍼센트 이상의 입자(12)는 2 마이크로미터 내지 20 마이크로미터 범위의 주치수(D)를 가진다. 다수의 실시예에서, 95 중량 퍼센트 이상의 입자(12)는 6 마이크로미터 내지 16 마이크로미터 범위의 주축(D)를 가진다. 다른 실시예에서, 95 중량 퍼센트 이상의 입자(12)는 10 마이크로미터 내지 12 마이크로미터의 범위에 있는 주축(D)을 가진다.

예시적인 실시예에서, 부치수(A: 입자(12)의 두께)는 대부분의 중량 기준 입자에서 0.3 내지 4.0 마이크로미터의 범위이다. 다른 실시예에서, A는 대부분의 중량 기준 입자에서 0.5 내지 2.0 마이크로미터의 범위에 있다. 다른 실시예에서, A는 대부분의 중량 기준 입자에서 0.5 내지 1.0 마이크론의 범위, 심지어 1.0 내지 2.0 마이크론의 범위에 있다. 예를 들어, 특정 입자의 예는 대부분의 중량 기준 입자에서 0.6 마이크론 수준의 A를 가지는 입자를 사용한다.

전술한 치수들(예를 들어, 주축 길이 및/또는 부축길이)은 다른 패러다임이나 함수(예를 들어 95% 또는 주요 표준)에 따라 분포될 수 있다. 예를 들어, 하나의 변형례에서, 상기 입자의 주치수/부치수는 가우스 함수(예를 들어, 정규 치수상에 대부분의 입자가 모여 있고, 정규 치수 위나 아래의 가변적인 값에서는 입자들이 덜 모여 있는 것)에 따라 분포된다. 설명된 전도성 유체에 부합되게 다른 타입의 분포 또는 함수가 사용될 수도 있으며, 함수는 혼합되어 사용될 수도 있다(예를 들어 주축에 대해서는 가우스, 부축에 대해서는 다른 분포).

입자(12)의 폼팩터는 A(부치수 또는 두께)에 대한 D(주치수)의 비로서, 임의의 치수 수치로 정의될 수 있다. 예시적인 실시예에서, A에 대한 D의 비는 입자의 중량 퍼센트 대부분에 대하여 2 를 초과한다. 다른 실시예에서, A에 대한 D의 비는 입자의 중량 퍼센트 대부분에 대하여 4를 초과한다. 다른 실시예에서, A에 대한 D의 비는 입자의 중량 퍼센트 대부분에 대하여 8을 초과한다.

특정 경우에, 전도성 트레이스(10)가 디스펜싱되고 응고될 때, 입자(12)의 분율은 트레이스(10)의 외측 표면(14)을 따라 그 자신과 정렬되도록 되어, 입자(12)의 주축(D)은 외측 표면(4)에 적어도 부분적으로 정렬된다. 물론, 어느 정도의 임의의 배향도 있지만, 이러한 정렬은 보다 긴 주축(D)을 가지는 입자(12)에 대하여 특히 발생하는 경향이 있음을 발명자는 주목한다. 외측 표면(14)으로부터 멀리 배치된 입자(12)는 보다 높은 수준의 임의의 배향성을 가지는 경향이 있다.

도 2e, 2f, 2g는 덜 전도성을 가지는 매트릭스 물질(13) 내부의 다수의 실버 플레이크 입자(12)를 나타내는 예시적인 트레이스(10)의 단면에 대한 SEM 사진이다. 비록 도시된 크기 분포는 단면의 평면에 대하여 입자의 방향의 변화에 적어도 부분적으로 되어 있기는 하지만, 이러한 SEM 사진은 보다 큰 크기 분포를 가지는 것으로 도시된다. 도 2e에 도시된 트레이스는 두께(t)에서 약 50 마이크로미터를 가진다. 다른 값이 사용될 수도 있기는 하지만, 개별 입자(12)는 주치수(D)로서 약 3-15 마이크로미터, 두께(t)로서 약 0.5 내지 1 마이크로미터를 가지는 것이 일반적이다.

도 3은 하나 이상의 기판(4) 상의 하나 이상의 트레이스(10)을 형성하는 제조 시스템(20)의 예시적인 실시예의 블록 다이아그램이다. 상기 제조 시스템(20)은 컴퓨터(24) 제어하의 인쇄 시스템(22) 및 응고 장치(26: 예를 들어 건조 오븐)을 구비한다. 화살표 28로서 도시된 바와 같이, 제조품(2)은 인쇄 시스템(22)으로 운반되되, 여기서, 트레이스(10)는 디스펜싱되며, 응고/건조 장치(26)로 운반된다. 화살표 28에 따른 운송은 이동가능한 필렛, 또는 컨베이어 벨트, 픽(pick) 및 배치 장치, 수동으로 또는 다른 수단에 의한 적절한 방법으로 이루어진다.

일실시예에서, 개별 제어기(30)는 제어기(24: 예를 들어 외부 제어기), 로봇 제어기(32), 및 디스펜싱 헤드(34)에 전기적으로 또는 무선으로 연결된다. 산업용 제어기(30)는 제어기(24)로부터의 지시를 수신하며, 대응하여 로봇 제어기(32) 및 디스펜싱 레드(34)의 작동을 제어한다. 상기 로봇 제어기(32)는 회전축 로봇(38) 및 다축 로봇(40)을 각각 제어함으로써 제품 고정부(36) 및 디스펜싱 헤드(34)의 움직임을 제어하게 된다. 협동방식 또는 동기화방식 모션 제어기는 트레이스(10)의 형성을 가능하게 하는 제품 고정부(36)에 장착되는 직렬 또는 병렬의 원하는 배치 방식으로 배치된 다수의 제품을 포함하는 제품(2) 위로 디스펜싱 헤드(34)를 이동시키게 된다.

디스펜싱 헤드(34)가 제품을 가로질러 이동할 때, 상기 제어기(30)는 하나 이상의 트레이스(10)를 정의하는 패턴을 형성하기 위하여 전도성 유체의 액적을 생성하고 배출하는 디스펜싱 헤드(34)를 제어하게 된다. 일단 패턴이 형성되면, 상기 트레이스(10)는 응고되지 않은 상태에 있게 된다. 제조품은 다음으로 응고 장치(26)으로 이송되게 되는데, 여기서 일실시예에 의하면, 전도성 유체의 용매는 건조되고 전도성 입자(12)는 트레이스(10)의 최종 형상/농도를 형성하도록 합쳐지게 된다(경우에 따라서는 서로 결합됨).

본원에서 사용된 용어 "전도성 유체"는 전도성 입자를 함유하는 유기 용매 또는 다른 캐리어와 같은 유체 매체를 제한없이 언급한다. 디스펜싱시에, 유체의 벌크 전도도는 초기에는 매우 높지는 않다. 그러나, 일단 트레이스(10)가 유체로부터(응고를 포함함) 완전히 형성되면, 트레이스는 모바일 무선 장치에 대한 안테나와 같은 효과적인 전도 경로를 제공하기에 충분한 전기적 전도도를 가진다.

도 4a 및 4b는 회전 로봇(38) 및 다축 로봇(40)을 가지는 인쇄 시스템의 모션 제어부의 실시예를 도시한다. 각각의 실시예에서, 상기 로봇 제어기(32)는 로봇(38, 40) 양자의 협동적인 운동을 제어한다. 제 1 실시예에서, 상기 다축 로봇(40)이 트레이스(10)를 형성하는 디스펜싱 동안에 제품(2) 위로 디스펜싱 헤드(38)를 이송시키는 동안에 상기 로봇 제어기(30)는 회전축 로봇(38)을 정지시킬 수 있다. 따라서, 이러한 제 1 실시예에서, 상기 전도성 트레이스(예를 들어 안테나(6))는 상기 로봇 제어기(30)의 제어 한에 회전축 로봇 및 다축 로봇의 일련의 교대 운직임을 통하여 형성된다.

제 2 실시예에서, 상기 로봇 제어기는 트레이스(10)를 형성하기 위하여 회전축 로봇(38) 및 다축 로봇(40)의 협동적인 움직임을 동시에 동기화하여 연속적으로 제어한다. 이러한 제 2 실시예는 트레이스(10)를 디스펜싱하는 보다 짧은 시간 주기의 장점을 가진다. 제 3 실시예는 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 결합에 있어서 효과적인데, 다수의 트레이스에서, 상기 로봇(38, 40)는 협동하여 연속적으로 움직이게 되며, 다수의 트레이스에 대하여, 디스펜싱 작동 동안에 로봇(40)이 움직이는 동안에 로봇(38)을 추적하게 된다.

도 4a를 참고하면, 회전축 로봇(38)은 축(42)을 따라 제품 고정부(36)의 양단부에서 제품 고정부(36)를 지지한다. 따라서, 상기 고정부(36)는 축(42)을 다라 배치된 제 1 단부(42a) 및 제 2 단부(42b)에서 지지된다. 회전축 로봇(38)은 축(42)에 대하여 제품 고정부를 회전시켜서, 디스펜싱 헤드(34)는 제품(2)의 다른 표면에 대한 접근이 가능하게 된다. 다축 로봇(40)은 예시적인 실시예에서 축 X, Y, Z 에 대하여 회전시는 물론 선형 축 X, Y, Z 를 따라 병진운동할 수 있는 6축 로봇일 수 있다.

도 4b를 참고하면, 상기 회전 축 로봇(38)은 축(42)을 따라 제품 고정부(36)의 일단부(42a)에서 제품 고정부(36)를 지지하게 된다. 회전축 로봇(38)은 축(42)에 대하여 제품 고정부를 회전시키게 된다. 제품 고정부(36)는 일단부에서만 지지되기 때문에, 이 경우의 다축 로봇은 아치형 화살표 44로 도시된 바와 같이 고정부(36) 주의에서 회전하여 병진운동할 수 있게 된다. 다축 로봇(40)은 선형축 X, Y, Z 를 따라 병진운동하며 표시된 경로(44)를 따라 Z 축에 대하여 회전하는 4축 로봇이다.

도 4c를 참고하면, 회전축 로봇(38)은 축(42)을 따라 제품 고정부(36)의 양단부에서 제품 고정부(36)를 지지한다. 이러한 고정부(36)는 축(42)를 따라 배치된 제 1 단부(42a) 및 제 2 단부(42b)에서 지지된다. 회전축 로봇(38)은 축(42)에 대하여 제품 고정부를 회전시켜서, 디스펜싱 헤드(34)는 제품(2)의 다른 표면에 대하여 접근할 수 있게 된다. 다축 로봇(40)은 선형 축 X, Y, Z 를 따라 병진운동할 수 있는 3축 로봇이다.

예시적인 실시예에서, 로봇(38, 40)에 의해 제공되는 위치 정확또는 약 플러스 마이너스 0.1 밀리미터 이내이다. 비록 다른 값이 사용될 수도 있지만(모든 3축의 경우, 또는 독립적으로, 이러한 균일한 값이 2이상의 축에 대하여 사용되는 것), 이러한 정확또는 X, Y, Z축을 따라 유지된다.

도 5는 디스펜싱 헤드(34)의 일부분에 대한 예시적인 실시예를 도시한다. 도 5는 이러한 실시예에서 압전 해머(52)에 의해 구동되는 단일 노즐 팁(50)에 대한 자세한 사항을 도시하는 헤드(34)의 단면도이다. 해머(52)의 팁은 압전 "푸셔" 트랜스듀서의 힘 작용하에 수직하게 변위되며, 각각의 진동으로써 노즐 개구(54)로부터 전도성 유체의 액적을 배출하게 된다. 여기서 사용되는 용어 "수직하게"는 중력 기준을 지칭하는 것은 아니며, 도 5의 도시 사항을 가리키며, 전도성 유체의 액적이 노즐(54)로부터 기판(4) 상으로 배출되는 일반적인 방향을 가리킨다. 실제로, 이러한 방향은 중력이나 다른 프레임 방향에 대하여 경사지거나 수평방향으로 된다.

"드롭 온 디맨드" 디스펜싱 헤드에 기초한 압전 푸셔를 사용하는 것은 장점을 가진다. "드롭 온 디맨드"의 용어는 원하는 액적 배출 주기, 액적 크기, 및 액적단에서의 액적의 개수의 범위에서 한번에 소정의 개수(예를 들어 1개)의 액적을 방출하도록 프로그램되는 능력을 가리킨다.

예시적인 실시예에서, 상기 노즐 개구(54)는 50 내지 300 마이크로미터의 범위의 직경(D_N)을 가진다. 일실시예에서, 직경(D_N)은 70 내지 200 마이크로미터의 범위에 있다. 다른 실시예에서, D_N 은 80 내지 120 마이크로미터의 범위에 있되, 예를 들어 100 마이크로미터일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 노즐 개구의 높이(H)는 0.5mm 내지 5mm 일 수 있디(mm 는 밀리미터를 가리키며, 천분의 일미터임). 일실시예에서 h는 약 3 밀리미터이다.

일실시예에서, 상기 헤드(34)는 전도성 유체의 온도를 제어하게 된다(예를 들어 열을 가함). 하나의 변형례에서, 상기 전도성 유체는 섭씨 30도 내지 80도의 범위 내의 온도로 가열된다. 다른 실시예에서, 상기 전도성 유체는 섭씨 40도 내지 70도의 범위 내의 온도로 가열된다. 다른 실시예에서, 상기 전도성 유체는 섭씨 50도 내지 60도의 범위 내의 온도로 가열된다. 상기 온또는 그 중에서도 프린트헤드(34)의 성능을 제어하기 위하여 원한다면 추가적으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 성능에 대한 일특징은 상승하는 온도를 감소시키는 배출된 잉크의 점성이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 도즐 개구(54)로 이어지는 테이퍼진 입구 섹션(56)이 존재한다. 상기 압전 해머(52)는 수직하게 테이퍼진 섹션(56)에 충격을 가하게 된다. 예시적인 실시예에서, 상기 압전 해머(52)는 0.7 내지 2.0 밀리미터의 범위의 직경(D_A)를 가진다. 일실시예에서, 직경(D_A)은 약 1.5 밀리미터이다. 일실시예에서, 압전 해머(52)의 진폭은 0.1 내지 0.5 밀리미터이며, 예를 들어 0.3 밀리미터일 수 있다. 본 발명에 부합하는 다른 크기 또는 치수가 사용될 수 있기는 하지만, 전술한 치수는 전도성 플레이크의 95%가 20마이크로미터보다 작은 주치수를 가지는 입자를 가지는 아래에서 설명되는 바와 같은 전도성 유체를 디스펜싱함에 있어서 장점을 가지는 것으로 발견되었다.

예시적인 실시예에서, 상기 노즐(54)는 기판(4)위에서 2밀리미터 미만이면서 0.1밀리미터 초과인 높이 (H)로 배치된다. 특히, 일실시예에서, H는 1 밀리미터 미만이지만 약 0.2 밀리미터는 넘는다. 다른 실시예에서, H 는 0.4 내지 1.0 밀리미터의 범위내에 있다. 다른 실시예에서, H 는 약 1 밀리미터이다.

액적이 노즐(54)로부터 배출될 때, 노즐(54)로부터의 일정각으로 배출되는 액적에 기인하여 궤적상 오차가 존재한다. 궤적 오류의 다른 원인은 기판(4)에 나란한 기판과 노즐(54) 간의 병진운동 속력 및 공기 유동을 포함한다. 이러한 병진운동 속력은 기판(4)의 수용 표면에 수직하지 않게 배출된 유체의 액적에 속력 성분을 도입하게 된다. 이로 인하여, 예를 들어 액적 배출 타이밍을 통하여 이러한 성분에 대한 보상이 가능하게 되는데, 이러한 보상도 오류를 도입할 수 있다. 액적 배치 정확도를 향상시키는 하나의 방법은 H 를 최소화하는 것이다. 그러나, 이러한 동시간대에, 너무 작은 H 의 값은 최종 제품(2)이나 디스펜싱 헤드(34)에 손상을 줄 수 있는 기판(4) 및 노즐 상부(50) 사이의 충돌을 야기한다. 따라서, 본 발명자는 H 에 대한 논의된 범위는 예를 들어 안테나와 같은 전도성 부재를 위한 전도성 유체를 디스펜싱하는 것을 최적화하는 것임을 이해한다.

인쇄 시스템(20) 내부의 제어 시스템은 전도성 유체의 액적이 기판(4) 상에서 디스펜싱되는 동안에 거리(H)가 부합하는 값이 되도록 유지한다. 이러한 것은 기판(4)의 3차원 표면 상에서 노즐(54)를 이동시키게 한다. 직선 경로 또는 고선 경로를 따라 이동시에, 행정 노즐(54)은 개별 로드가 전도성 유체의 큰 액적을 사용함에도 불구하고 구별하는 것이 어렵도록 되는 방식으로 액적을 디스펜싱한다. 본원에서 정의되는 바와 같이, 행정(stroke)은 안테나(6)의 트레이스(10)의 형성시에 기판(4)에 대한 노즐(54)의 움직임을 말한다. 상기 행정은 움직임의 형상 및/또는 속력면에서 선형이거나 비선형이다. 비형형 기판 표면(4)으로 인하여 평면은 행정의 경로에 부합하지 않도록 행정은 비형면 경로로 행해질 수도 있다.

예시적인 실시예에서, 전술한 디스펜싱 헤드(34)는 예를 들어 1000 내지 100000피코리터(1피코리터는 10^-12 리터)의 범위의 각각의 도트(용매가 건조된 이후)의 건조 부피를 가지는 기판상에서 도트를 형성한다. 보다 자세한 실시예에서, 각각의 도트의 건조 부피는 2000 내지 5000피코리터의 범위에 있다. 일실시예에서, 각각의 도트의 건조 부피는 2500 내지 4500 피코리터의 범위에 있다. 다른 실시예에서, 각각의 도트의 건조 부피는 3000 내지 4000 피코리터, 예를 들어 약 3500 피코리터이다. 이러한 범위로 액적 부피를 가지는 것은 액적이 너무 큰 경우에 발생하는 트레이스 임피던스의 액적 유도 변화를 피하면서도 예시적인 안테나 트레이스를 신속하게 제조할 수 있게 된다.

다수의 실시예에서, 상기 디스펜싱 헤드(34)는 기판 상에 도트를 형성하되, 각각의 도트는 500 내지 5000 피코리터의 범위의 건조 부피를 가진다. 다수의 실시예에서, 상기 디스펜싱 헤드(34)는 1000 내지 2000 피코리터의 범위의 각각의 도트의 건조 부피를 가지는 기판 상에 도트를 형성한다. 다른 실시예에서, 상기 디스펜싱 헤드(34)는 약 1600 피코리터의 건조 부피를 가지는 기판 상에 도트를 형성한다.

예시적인 실시예에서, 도 5와 관련하여 전술한 상기 디스펜싱 헤드(34)는 100 내지 1000 마이크로미터의 범위 이내의 도트 직경을 가지는 기판 상의 도트를 형성하는 액적을 디스펜싱한다. 일실시예에서, 상기 도트 직경은 200 내지 600 마이크로미터의 범위 이내이다. 다른 실시예에서, 도트는 300 내지 500 마이크로미터의 범위 이내, 또는 350 내지 450 마이크로미터의 범위 이내이다. 도트 크기는 다른 사항들을 고려하여 적절히 선행될 수 있지만, 선택된 특정 도트 크기는 가장 폭이 좁은 트레이스의 폭(W)의 치수에 따라 정해질 수 있다.

플로우차트 형태인 도 6에는 전도성 부재(예를 들어 안테나(6))를 가진 물품(2)을 제조하는 예시적인 방법이 도시된다. 단계(60)에 따르면, 제품(2)는 제품 고정부(36)에 배치된다. 다수의 실시예에서, 그것은 제품 고정부(36)의 일부를 형성하는 전기적, 기계적, 공압식 작동 그립에 의해 지지된다. 단계(62)에 따르면, 제품(2)은 회전하고, 노즐(54)은 기판(4)의 표면을 가로질러 병진운동하게 되며, 전도성 유체의 액적은 안테나(6)를 형성하기 위하여 기판(4) 상에 디스펜싱된다. 단계(64)에 따르면, 제품(2)은 응고 장치(예를 들어 건조 오븐(26))로 이송된다. 단계(66)에 따르면, 상기 제품(2)은 전도성 유체로부터 용매를 배출하고 원하는 다른 효과를 제공하게 하도록 오븐(26)에서 건조된다. 예시적인 실시예에서, 베이킹 주기는 섭씨 90도 내지 140도의 범위의 온도에서 10-60분이다. 다른 실시예에서, 상기 오븐 온또는 섭씨 100 내지 130도의 범위에 있다. 일실시예에서, 상기 베이킹 주기는 섭씨 100 내지 110도의 온도로 25분이 된다. 다른 실시예에서, 오븐(26)은 하나 이상의 원하는 건조 온도를 달성하기 위하여 가변 구간 온도를 가지는 구간 오븐을 포함한다. 이러한 실시예에서, 단계(66)는 다양한 온도 구간을 통하여 벨트 상에서 제품(2)을 이동시키게 된다.

트레이스(10)의 원하는 폭(W)은 하나 이상의 행정 또는 "경로 세그먼트"로써 얻어진다. 도 7은 일련의 도트(68)를 배출함으로써 약 1 밀리미터의 폭(W)을 가진 트레이스(10)를 디스펜싱하는 예시적인 3-행정 방식을 도시한다. 상기 기판(4)을 따라 노즐의 제 1 행정 또는 "경로 세그먼트"(70) 동안에, 일련의 도트(68)는 기판(4)의 표면에 형성된다. 각각의 도트는 직경면에서 약 350 내지 450 마이크로미터이다. 노즐의 제 2 경로 세그먼트(72)는 제 1 경로 세그먼트에 나란하며 중첩되는 일련의 제 2 도트를 형성한다. 제 3 경로 세그먼트(74)는 제 2 경로 세그먼트에 나란하며 중첩되는 일련의 제 3 도트를 형성한다. 선택적으로, 3개의 경로 세그먼트는 약 1 밀리미터인 폭(W) 그리고 50 마이크로미터인 두께(t)인 원하는 트레이스(10)를 형성하게 된다. 도 8은 0.9 밀리미터의 폭(W) 및 약 50 마이크로미터의 두께를 가지는 기존의 트레이스의 측정된 형상을 나타낸다. 개별 행정이 원하는 특정으로 유지되도록 하기 위하여, 전술한 3 행정 과정 동안에 타이밍이 고려되어야 한다. 예를 들어, 이러한 개별적인 3번의 행정은 시간 순서상 인접하게 되어서, 각 행정의 재료를 블렌딩하고 충분한 "젖음 상태(wetness)"를 유지할 수 있게 된다. 선택적으로, 제 2 및 제 3 행정은 일정 기간 지연되어서, 약간의 건조가 가능하게 되고 예를 들어 후속하는 다른 행정을 지지하기 위하여 각각의 행정 트레이스의 기계적 안정성을 보조하도록 액적 상에 표면 장력을 형성하게 된다. 개별 행정은 예를 들어 공간상 순서 또는 시간적 순서로 놓여질 필요가 없는데, 예를 들어, 1-3-2 순서, 1-2-3 순서 등으로 될 수 있다. 또한, 아래에서 설명되는 바와 같이 모든 것은 동시에 놓여질 수도 있다.

트레이스(10)를 형성하도록 결합하는 다중 경로는 하나 이상의 노즐을 가진 디스펜싱 헤드를 사용하여 또는 디스펜싱 헤드의 다중 행정을 사용하여 디스펜싱된다. 선택적인 실시예에서, 3개의 경로 세그먼트(70, 72, 74)는 3개 이상의 노즐(54)을 가지는 디스펜싱 헤드(34)를 사용하여 단일 경로에서 동시에 형성된다. 이러한 경우 다중 노즐(54)은 얼마나 많은 노즐이 작동되는지에 따라 디스펜싱 헤드가 트레이스의 폭을 가변시키게 한다. 이러한 디스펜싱 헤드(34)는 디스펜싱 시스템의 속력을 현저하게 증가시키게 된다.

다른 실시예에서, 상기 트레이스(10)는 1개, 2개, 3개 이상의 경로 세그먼트를 사용하여 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 단일 경로 세그먼트는 약 400-600 마이크로미터의 폭(W)을 가지는 트레이스를 형성하기 위하여 단일 노즐에 의해 사용된다. 다른 실시예에서, 2개의 경로 세그먼트는 약 700 마이크로미터의 폭(W)를 가지는 트레이스를 형성하도록 사용된다.

다른 실시예에서, 상기 트레이스(10)는 액 400 내지 500 마이크로미터의 트레이스 폭을 가지며 단일 경로 세그먼트를 사용하여 형성될 수 있다. 따라서, 트레이스(10)는 단일 경로 또는 행정에서 400 내지 500 마이크로미터가 되도록 형성될 수 있다. 일실시예에서, 트레이스 두께(t)는 트레이스 폭(W)의 6% 이상으로 된다. 다른 실시예에서, 상기 트레이스 두께9t)는 트레이스 폭(W)의 9% 이상으로 될 수 있다. 높은 두께와 종횡비(폭에 대한 두께)를 달성하는 성능은 이러한 트레이스를 형성하는데 사용되는 물질 및 방법의 장점이다.

제 1 실시예에서, 상기 기판(4)은 폴리카보네이트(PC)로 구성된다. 제 2 실시예에서, 상기 기판(4)은 폴리아미드(PA)로 구성된다. 다른 실시예는 폴리비닐클로라이드(PVC) 또는 폴리이텔렌텔레프탈레이트(PET)와 같은 다른 폴리머를 사용할 수 있다. 다수의 실시예에서, 상기 폴리머는 몇가지 예들의 이름을 따서 유리 섬유, 탄소 섬유, 유리 비드, 미네랄, 다른 충진제 타입 및/또는 그들의 복합재로 충진될 수 있다. 기판(4)에 대한 다른 적절한 물질은 금속, 유리 및 다른 종류의 재료를 결합한 복합물을 포함한다.

상기 기판(4) 상에 트레이스(10)를 형성하는데 사용되는 전도성 유체는 유체 비이클에 전도성 입자(12)를 포함한다. 전도성 비드를 형성하는 적절한 유체는 공지되어 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 상기 입자 크기 및 폼팩터는 어떠한 실시예에서 약 20 마이크로미터 미만인 주치수(D)를 가지는 전도성 플레이크로써 중요하다(비록 그 숫자는 여기에서 한정되지 않지만).

상기 유체의 점성은 몇가지 적용례에서 중요하다. 보다 많은 점성 유체는 디스펜싱 이후에 트레이스의 유동을 줄이고 비교적 안정적인 액적 형성을 나타내게 된다. 그러나, 낮은 점성은 보다 작은 액적을 사용하게 하고 보다 높은 액적 배출 작동 주파수를 가능하게 한다. 채용되는 점성의 범위는 예를 들어 안테나와 같은 전도성 트레이스를 신속하게 형성하는데 있어서 바람직하며 비교적 최적화되어 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 전도성 유체의 점성은 약 10 내지 80 포아즈이다. 일실시예에서, 상기 유체의 점성은 약 20 내지 60 포아즈이다. 다른 실시예에서, 상기 유체의 점섬은 약 30 내지 50 포아즈이며, 35 내지 45 포아즈의 범위에 있다. 이러한 실시예의 점성은 예를 들어 점성계를 이용하여 측정될 수 있다. 이러한 범위 이내의 점성은 섭씨 25도에서 50RPM(분당 회전수)인 높은 전달 캡을 사용하는 원뿔 및 플레이트 점성계를 이용하여 측정된다. 점성계는 브룩필드 엔지니어링 연구소에 의해 제공되는 웰스 브룩필드 원뿔/플레이트 시스템이었다. 점성 결정에 대한 다른 접근도 동일한 과정으로 사용될 수 있다.

다수의 실시예에서, 프린트 헤드 온도에 따라 점섬이 조절될 수 있다. 상기 프린트 헤드가 가열되면, 상기 점성은 감소된다. 일실시예에서, 상기 전도성 유체의 점성은 섭씨 25도에서 약 35 내지 45 포아즈이지만, 액적 발산 바로 이전에 프린트 헤드(34)에서 약 섭씨 60도로 가열시에는 약 15 내지 20 포아즈일 수 있다. 이러한 접근 방식은 배출되는 액적 부피를 증가시키는 것을 보조하고, 다른 이유 면에서도 유용하다.

또한, 응고 과정(예를 들어 건조)에서 대부분 증발되는 것으로 알려진 폴리머는 전도성 입자들 사이의 절연 물질을 최소화하기 위하여 유용하다. 일시예들에서 유용할 수 있는 다른 성분은 유체 비이클에서 기판(4)의 얇은 표면을 분해하게 되는 성분을 포함한다. 이것은 기판(4) 및 전도성 트레이스(10) 사이의 결합 인터페이스를 항복시키는 잠재점을 가진다. 도시된 예에서, 폴리카보네이트 기판(4)을 사용한 전도성 유체를 고려해보자. 임의의 방향족 하이드로카본 및 케톤(예를 들어 MEK - 메틸 에틸 케톤)는 폴라카보네이트를 용해시키는 것으로 알려져 있다. 에스테르계, 아민계, 알코올계의 다른 임의의 용매도 사용될 수 있다. 물론, 이것들은 예시적인 것이며, 다른 성분도 사용되는 기판 재료에 따라 사용될 수 있다. 송분 분율을 포함하는 것은 전도성 유체와 기판 사이에 접착을 향상시킨다.

도 5에 도시된 바와 같은 디스펜싱 헤드(34) 및 전술한 특성을 가지는 잉크, 및 표면 깊이(δ)의 4배 이상 또는 5배 이상을 갖는 트레이스를 사용하는 것은 1회 행정으로 데포지션 될 수 있다는 점에서 유리하다. 행정마다의 두께(t)는 행정당 20 내지 100 마이크론의 범위에 있을 수 있다. 일실시예에서, 행정당 두께(t)는 30 내지 70 마이크론 이거나 40 내지 60 마이크론일 수 있다. 예를 들어, 약 35 내지 45 포아즈의 점성(가열 전)을 가지는 가열된 유체를 가진 100 마이크로미터 직경 범위 노즐 직경(DN)은 약 40 마이크론의 행정당 두께를 제공한다. 표면 깊이는 1GHz 에서 약 5 마이크론이라면, 이것은 단일 행정으로써 표면 깊이(δ)의 약 8배의 비드를 제공한다. 물론, 이러한 특정 예는 고성능 전도성(예를 들어 안테나) 트레이스가 효과적인 방식으로 디스펜싱되게 하는 전술한 범위 이내의 파라미터의 세트이다.

도 9는 기판(4) 및 전도성 트레이스 물질(10) 사이의 결합 인터페이스(81)의 예시적인 실시예를 도시한다. 기판이 용해됨으로써 표면 접착 효과가 발생한다. 두께(t2)를 가지는 기판(4)의 일부분(80)은 용해된다. 두께(t1)의 전도성 부재(12)내부의 구간(82)은 기판(4)으로부터 용해된 물질에 의해 천공된다. 전체 영향 구간(81)은 0.1 마이크로미터 내지 5 마이크로미터의 범위의 두께(t1+t2)를 가진다. 일실시예에서, 영향 두께(t1+t2)의 구간은 0.2 내지 2 마이크론의 범위에 있다. 이것은 전도성 입자(12)로의 기판 물질을 관통을 통하여 기판(4)과 트레이스(10) 사이에 기계적인 체결부를 제공한다. 도 10은 이러한 인터페이스의 예에 대한 SEM 사진(스캐닝 일렉트론 마이크로스코피)이다.

인터페이스(81)에서의 다른 화학적 메커니즘 및/또는 기계적 메커니즘의 다른 결합도 가능하다. 예를 들어, 인터페이스에서의 결합 메커니즘은 극성, 밴데르발스, 이온 및 코빌런트(covelant) 중 어느것이나 그 모든 것을 포함한다. 트레이스 물질(10)을 형성하는데 사용되는 유체는 트레이스(10) 및 기판(4) 사이의 연결재를 형성하는 접촉 촉진재를 포함한다.

방법의 특정 순서에서 본 발명의 어느 특징이 설명되며, 이러한 설명은 본 발명의 보다 넓은 방법의 예시이며, 특정 예에 의해 필요하도록 수정될 수 있다. 임의의 단계는 임의의 환경하에서 불필요하거나 선택적일 수 있다. 추가적으로, 임의의 단계 또는 기능부는 설명된 실시예에 추가되거나 2 이상의 단계의 성능 순서로 재배치될 수 있다. 이러한 모든 변형례는 설명되고 본원에서 청구되는 범위 내에 포섭된다.

전술한 설명은 다양한 실시예에 적용되어 본 발명의 신규한 특징을 설명하고, 보여주며, 나타내는 것으로 되었지만, 본 발명의 범위 내에서 통상의 기술자는 설명된 장치 또는 방법의 상세한 사항으로부터 다양한 삭제, 교체 및 변화가 가능하다는 것을 이해한다. 본원에서의 설명은 제한적 의미가 아니며, 본 발명의 일반적인 원리를 설명하고자 하는 것이다. 본 발명의 범위는 청구범위를 참고하여 결정된다. 설명된 특정 실시예 및 적용례는 예시적인 목적을 위한 것이며, 첨부한 청구범위의 범위에 포섭되는 다양한 변화 및 수정을 배제하지 않는다.

2: 제조품 6:안테나
4: 기판 8: 표면
10: 트레이스

Claims

하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법으로서,
상기 방법은 전도성 유체의 액적을 배출하도록 된 장치를 사용하여 행해지되,
하나 이상의 트레이스가 데포지션되는 기판을 제공하는 단계;
하나 이상의 전도성 트레이스를 형성하도록 다수의 전도성 유체 액적을 배출하면서 기판의 표면상으로 장치의 적어도 일부분의 이송을 일으키는 단계; 및
상기 기판 상에서 하나 이상의 트레이스를 실질적으로 영구적으로 되게 하기 위하여 전도성 유체의 적어도 일부분을 제거하도록 하나 이상의 트레이스를 적어도 가열하는 단계;를 포함하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
제 1 항에 있어서,
하나 이상의 전도성 트레이스를 형성하는 것은 20 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 범위의 두께를 가지는 하나 이상의 트레이스의 적어도 일부분을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
제 1 항에 있어서,
액적을 배출하도록 된 상기 장치는 노즐을 포함하는 프린트 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 전도성 유체는 유체 비이클 내부에 담겨진 다수의 전도성 실버 플레이크를 구비하는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
제 4 항에 있어서,
95 중량 퍼센트의 다수의 실버 플레이크는 2 마이크로미터 내지 20 마이크로미터 범의의 주치수(major dimension)을 가지는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 기판은 모바일 무선 전자 장치의 적어도 일부분을 구비하며, 하나 이상의 전도성 트레이스의 적어도 일부분은 전자기 에너지를 송신하고 수신할 수 있는 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 배출은 500 피코리터 내지 5000 피코리터의 범위에 있는 건조 부피를 가지는 액적을 배출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 장치에 의해 배출된 전도성 유체의 각 액적은 1000 피코리터 내지 2000 피코리터의 범위에 있는 건조 부피를 가지는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
제 1 항에 있어서,
(i) 상기 기판 및/또는 (ii) 전도성 유체 중 적어도 하나 내부 또는 그 상부에 배치되어 상기 기판에 대하여 하나 이상의 트레이스를 접착하는 것을 촉진하게 되는 접착 촉진재를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
제 1 항에 있어서,
하나 이상의 전도성 트레이스를 형성하도록 다수의 전도성 유체 액적을 배출하면서 상기 기판의 표면 위로 장치의 적어도 일부분의 운송을 일으키는 단계는, 배출을 행하면서 다수의 개별 행정 또는 움직임을 사용하는 단계를 포함하며,
상기 방법은, 상기 가열하는 단계 이전에 상기 전도성 트레이스의 희망하는 물리적 특징을 달성하기 위하여 2이상의 행정 또는 움직임 간의 적어도 하나의 일시적인 관계를 변화시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 전도성 트레이스를 가지는 조립체를 형성하는 방법.
기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품으로서,
상기 안테나를 제조방법에 의해 제조되되, 상기 제조방법은
유체 비이클에 전도성 실버 플레이크를 구비하는 전도성 유체의 액적을 배출하도록 된 노즐을 포함하는 프린트 헤드를 제공하는 단계로서, 95 중량 퍼센트의 실버 플레이크는 2 마이크로미터 내지 20 마이크로미터의 범위의 주치수를 가지는, 프린트 헤드를 제공하는 단계;
고정부에 제조품을 고정하는 단계;
유체 트레이스를 형성하도록 유체 액적을 배출하면서 제조품의 표면 상으로 프린트 헤드를 이송하는 단계; 및
유체 비이클의 적어도 일부분을 제거하도록 상기 트레이스를 오븐에서 가열하는 단계로서, 결과물인 트레이스는 20 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 두께를 가지게 되는, 가열하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
결과물인 트레이스는 20 마이크로미터 내지 60 마이크로미터의 범위의 두께를 가지게 되며, 1GHz 에서 측정된 표면 깊이의 2배 이상으로 되는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
결과물인 트레이스는 30 마이크로미터 내지 40 마이크로미터의 범위의 두께를 가지게 되며, 1GHz 에서 측정된 표면 깊이의 2배 이상으로 되는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
1GHz 에서 측정된 표면 깊이는 4 마이크로미터 내지 15 마이크로미터의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
1GHz 에서 측정된 표면 깊이는 8 마이크로미터 내지 15 마이크로미터의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
프린트 헤더의 1회 통과로써 적어도 20 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 건조 트레이스 두께가 형성되며, 상기 두께는 1GHz 에서 측정된 표면 깊이의 2배 이상인 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
상기 프린트 헤드에 의해 배출된 전도성 유체의 대부분의 액적 각각은 500 피코리터 내지 5000 피코리터의 범위에 있는 건조 부피를 가지는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 17 항에 있어서,
상기 프린트 헤드에 의해 배출된 전도성 유체의 대부분의 액적 각각은 1000 피코리터 내지 2000 피코리터의 범위에 있는 건조 부피를 가지는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 17 항에 있어서,
상기 기판 상에 배출된 대부분의 전도성 액적 각각은 100 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터의 범위의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
상기 전도성 유체는 실버 플레이크를 포함하되, 95 중량 퍼센트의 실버 플레이크는 6 마이크로미터 내지 16 마이크로미터를 포함하는 범위의 주치수를 가지는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
상기 전도성 유체는 다수의 실버 플레이크를 포함하되, 95 중량 퍼센트의 실버 플레이크는 10 마이크로미터 내지 12 마이크로미터를 포함하는 범위의 주치수를 가지는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
상기 잉크의 유체 점성은 섭씨 25도에서 10 포아즈 내지 80 포아즈를 포함하는 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
상기 잉크의 유체 점성은 섭씨 25도에서 30 포아즈 내지 50 포아즈를 포함하는 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
상기 노즐은 50 마이크로미터 내지 300 마이크로미터를 포함하는 범위의 배출 직경을 가지는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
제 11 항에 있어서,
상기 노즐은 70 마이크로미터 내지 200 마이크로미터를 포함하는 범의의 배출 직경을 가지는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면 상에 형성된 안테나를 포함하는 제조품.
유체 비이클에 전도성 실버 플레이크를 포함하는 전도성 유체의 액적을 배출하도록 된 노즐을 포함하는 프린트 헤드를 이용하여 기판의 표면에 형성된 안테나를 구비하는 제조품으로서, 95 중량 퍼센트의 실버 플레이크는 2 마이크로미터 내지 20 마이크로미터의 범위의 주치수를 가지되, 상기 방법은
고정부에 제조품을 고정하는 단계;
유체 트레이스를 형성하도록 유체 액적을 배출하면서 제조품의 표면 상에 프린트 헤드를 이송하는 단계로서, 프린트 헤드의 매번의 통과시에 20 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 범위의 건조 두께를 가지는 경로 세그먼트가 형성되되, 상기 건조 두께는 1GHz 에서의 건조 트레이스의 표면 깊이의 2배로 되는, 이송하는 단계; 및
상기 유체 비이클의 적어도 일부분을 제거하도록 오븐에서 트레이스를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면에 형성된 안테나를 구비하는 제조품.
제 26 항에 있어서,
상기 트레이스 두께는 1GHz 에서 측정된 표면 깊이의 3배 이상인 것을 특징으로 하는, 기판의 표면에 형성된 안테나를 구비하는 제조품.
제 27 항에 있어서,
결과물인 트레이스는 30 마이크로미터 내지 50 마이크로미터를 포함하는 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면에 형성된 안테나를 구비하는 제조품.
제 27 항에 있어서,
1GHz 에서 측정된 표면 깊이는 4 마이크로미터 내지 15 마이크로미터를 포함하는 범위 내에 있으며,
95 중량 퍼센트의 실버 플레이크는 6 마이크로미터 내지 16 마이크로미터를 포함하는 범위 내에 있는 주치수를 가지는 것을 특징으로 하는, 기판의 표면에 형성된 안테나를 구비하는 제조품.
기판의 하나 이상의 표면 상에 전도성 부재를 형성하는 방법으로서,
상기 방법은,
배출(ejection)을 수행하도록 된 디스펜싱 장치의 하나 이상의 통과를 통하여 상기 기판 상에 유체 비이클에 포함된 다수의 적어도 일부분의 금속 플레이크를 가지는 유동가능한 전도성 물질의 다수의 부분을 배출하는 단계로서, 배출하는 단계를 통하여 상기 전도성 부재는 상기 전도성 부재의 표면 깊이와 소정의 주파수에서의 전체 깊이 사이의 소정의 비율에 적어도 부합하거나 초과하도록 되는, 배출하는 단계; 및
상기 전도성 부재로부터 유체 비이클의 적어도 일부분을 제거하고 상기 전도성 부재를 적어도 실질적으로 영구적으로 되도록 하기 위하여 하나의 유닛으로서 상기 전도성 부재와 상기 기판을 응고하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판의 하나 이상의 표면 상에 전도성 부재를 형성하는 방법.
기판의 하나 이상의 표면 상에 전도성 부재를 형성하도록 된 데포지션 장치로서,
상기 데포지션 장치는,
유체 비이클에 포함된 다수의 저적어도 부분적인 금속 플레이크를 가지는 다수의 전도성 유체를 지지할 수 있는 유체 저장소;
상기 저장소와 유체 연통하며, 기판 상에 상기 전도성 유체의 다수의 부분을 배출할 수 있는 하나 이상의 프린트 헤드 장치;
타겟 기판에 대하여 하나 이상의 프린트 헤드 장치를 이동시키도록 된 이송 장치;
상기 이송 장치의 움직임과 배출을 제어하도록 되며, 하나 이상의 프린트 헤드 장치 및 상기 이송 장치와 통신하도록 된 컴퓨터 논리부; 및
상기 전도성 부재로부터 상기 유체 비이클의 적어도 일부분을 제거하고 상기 전도성 부재를 적어도 실질적으로 영구적으로 되도록 하기 위하여 하나의 유닛으로서 상기 기판과 상기 전도성 부재를 응고시키도록 된 응고 장치;를 포함하며,
상기 데포지션 장치는 상기 이송 장치의 하나 이상의 통과를 통하여 상기 배출이 행해지며, 상기 배출은 상기 전도성 부재가 상기 전도성 부재의 표면 깊이와 소정의 주파수에서의 전체 깊이 사이의 소정의 비율에 적어도 부합하거나 초과하도록 하는 것을 특징으로 하는, 기판의 하나 이상의 표면 상에 전도성 부재를 형성하도록 된 데포지션 장치.