TW201545407A - 用於傳導元件之沉積及形成之方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於電子器件(包含行動器件，諸如蜂巢式電話、智慧型電話、個人數位助理(PDA)、膝上型電腦及無線平板電腦)之傳導元件，諸如一天線。在一個例示性態樣中，本發明係關於一種使用傳導流體之沉積形成之傳導天線及其形成方法及設備。在一項實施例中，可在一分配頭或噴嘴之一個行程中形成一「厚」天線元件，藉此降低製造成本且增加製造效率。

Description

用於傳導元件之沉積及形成之方法及裝置 優先權及相關申請案
本申請案主張2015年2月11日申請且標題相同之共同未決且共同擁有的美國專利申請案序號14/620,108之優先權，其主張2014年2月12日申請且標題相同之美國臨時專利申請案序號61/939,197之優先權，前述申請案之各者之全文依引用方式併入本文中。
本申請案亦係關於2013年3月1日申請且標題相同之共同未決且共同擁有的美國專利申請案序號13/782,993之優先權，其主張2012年3月2日申請且標題相同之美國臨時專利申請案序號61/606,320、2012年3月12日申請且標題相同之美國臨時專利申請案序號61/609,868及2013年1月8日申請且標題相同之美國臨時專利申請案序號61/750,207之優先權，前述申請案之各者之全文依引用方式併入本文中。
本申請案亦係關於2014年6月27日申請且標題為「METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION」之共同未決且共同擁有的美國臨時專利申請案序號62/018,410及2014年7月18日申請且標題亦為「METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION」之共同未決且共同擁有的美國臨時專利申請案序號62/026,560，各申請案之全文亦依引用方式併入本文中。
本發明大體上係關於一種製造物件及其形成方法(及設備)，在一個例示性變體中包含尤其用於行動電子器件(諸如蜂巢式電話、智慧型電話、個人數位助理(PDA)、膝上型電腦及無線電子器件)之傳導元件。在一個例示性態樣中，本發明係關於一種使用傳導流體沉積形成之傳導元件(例如，一天線)及其使用方法及設備。
天線及其他傳導元件通常存在於電子器件中，包含最現代化無線電器件(諸如行動電腦、行動電話、平板電腦、智慧型電話、個人數位助理(PDA)、或其他個人通信器件(PCD))。通常，天線包括一平面形輻射平面及平行於其之一接地平面，其等通常藉由一短路導體連接至彼此以便實現天線匹配。該結構經組態使得其在所期望之操作頻率下用作一諧振器。通常，此等內部天線定位於該器件內部(諸如於外置塑性殼體內)(獨立的、安置於該無線電器件之一印刷電路板(PCB)上、或在另一器件組件上)，以便允許射頻波傳播至該(等)天線及從該(等)天線傳播。
除高製造成本外，此等先前技術天線及天線製備方法通常亦在主機器件內消耗可觀空間。隨著個人電子器件(諸如智慧型電話及平板電腦)繼續縮小，從一效能角度及一空間消耗角度兩者來看，對用於其之天線之需求變大。後者尤其困難，此係因為天線必須能夠在(諸)所期望之頻帶中有效地操作，但儘可能消耗絕對極小空間。運用大部分平面形天線解決方案(諸如上文所描述)，可浪費大量空間，此係因為天線平面必須容置於整個殼體內，且通常無法變形或彎曲，諸如以容納一蜂巢式電話外部殼體之曲率。此等殼體亦具有內部模制特徵或附接至其之其他組件，其致使一人嘗試在僅使用最小量的內部容積時使一特定電磁組態之一天線適於該殼體變得更難。
隨著嘗試解決一些前述問題，製程之新發展使能夠直接構造傳 導元件(諸如天線)至一特殊材料(例如，塗覆有一金屬添加劑之熱塑性材料)之表面上。經塗覆之金屬添加劑在被稱為雷射直接成型(LDS)之一製程中被一雷射活化，其使能夠將天線構造成更複雜的三維幾何形狀。在各種典型智慧型電話及其他應用中，在該器件內天線可安置於其上之底層智慧型電話殼體及/或其他組件可使用此特殊材料(舉例而言，諸如使用標準射出成型製程)來製造。一雷射接著用於活化隨後待電鍍之(熱塑性)材料區域。通常，接著連續添加劑層(諸如鎳或金)之一化學鍍銅浴接著經添加以完成天線構造。
儘管LDS係非常有用的技術，但其亦具有一些缺點：特殊熱塑性塑膠之材料性質不符合傳統聚合物材料之性質，而通常更易碎或更脆。另一缺點係總成本；特殊熱塑性塑膠樹脂成本大於傳統樹脂，且雷射製程及電鍍製程係昂貴的。LDS容量之資金成本亦表示對技術入門之一重大障礙。
據此，顯然需要一種對例如一可攜式無線電器件之天線之改良傳導元件解決方案，其在依較低成本且使用更靈活製程製造時提供與先前技術方法可相比之電氣效能。此等解決方案之某些實施方案亦將理想地提供增強的空間經濟度及複雜的幾何呈現能力，且此外將降低資金投資成本且降低入門障礙。
在本發明之一第一態樣中，揭示一種形成一傳導元件之方法。在一項實施例中，該方法包含經由一分配裝置之至少一行程使一可流動傳導材料流動至一基板上，藉此形成該傳導元件，在該元件之一集膚深度與其總深度之間至少滿足或超過一規定比。
在一個變體中，該傳導元件沉積於一單個行程中且依為該有效集膚深度的多倍之一厚度。
在另一變體中，該傳導元件沉積於兩個或更多個連續行程中， 使得形成一「複合物」跡線。在一個例示性實施方案中，該等跡線處於一實質上並置且平行的定向，以便形成充當一單體電流傳導體之一單個較寬跡線。
在一第二態樣中，揭示一種傳導跡線。在一項實施例中，該跡線係一可攜式無線器件內之一天線輻射器之部件，且安置於該器件之一內部表面或組件(諸如一殼體元件或基板)上。
在一個變體中，該跡線經由一分配裝置(例如，噴嘴)之一單個行程形成。
在另一變體中，該跡線包含一顆粒大小分佈(例如，具有可變長軸長度之銀薄片)。在另一變體中，該薄片長軸定向尤其根據在該(等)跡線內之深度變化。
在又另一變體中，該(等)跡線之有效集膚深度係關於其他跡線參數(例如，深度及/或寬度)。
在一第三態樣中，揭示一種沉積系統。在一項實施例中，該系統包含一控制器、一或多個多軸機器人裝置及輸送裝置、及一固化裝置。
在一第四態樣中，揭示一種行動無線器件。在一項實施例中，該器件包含一低成本沉積天線元件。
在一第五態樣中，揭示一種用於一傳導元件(例如，經沉積之天線傳導體)之製程。
在另一態樣中，揭示一種形成具有至少一傳導跡線之一總成之方法。在一項實施例中，該方法使用經組態以噴射一傳導流體之液滴之一裝置來實施，且包括：提供該至少一跡線沉積於其上之一基板；致使在噴射複數個傳導流體液滴時在該基板之一表面上輸送裝置之至少一部分以形成該至少一傳導跡線；及至少加熱該至少一跡線以移除該傳導流體之至少一部分以便實質上永久地在該基板上呈現該至少一 跡線。
在另一態樣中，揭示一種製造物件。在一項實施例中，該物件包含形成於一基板之一表面上之一天線，且藉由一方法形成，該方法包括：提供包含一噴嘴之一印刷頭，其經組態以噴射包含一流體媒劑中之傳導銀薄片之一傳導流體之液滴，該等銀薄片之95%重量比具有在一2μm至20μm範圍中之一主要尺寸；將該物件固定於一固定件中；在噴射流體液滴時在該物件之一表面上輸送該印刷頭以形成一流體跡線；及在一烘箱中加熱該跡線以移除該流體媒劑之至少一部分，藉此一生成跡線具有在一20μm至100μm範圍中之一厚度。
在另一實施例中，該天線使用包含一噴嘴之一印刷頭形成於一基板之一表面上，該印刷頭經組態以噴射包含一流體煤劑中之傳導銀薄片之一傳導流體之液滴，藉此該等銀薄片之95%中具有在一2μm至20μm範圍中之一主要尺寸，且該方法包含：將該物件固定於一固定件中；在噴射流體液滴時在該物件之一表面上輸送該印刷頭以形成一流體跡線，藉此該印刷頭之各行程形成具有在一20μm至100μm範圍中且為在1GHz下該乾跡線之一集膚深度的至少2倍之一乾厚度之一路徑片段；及在一烘箱中加熱該跡線以移除該流體媒劑之至少一部分。
在一進一步態樣中，揭示一種在一基板之至少一表面上形成一傳導元件之方法。在一項實施例中，該方法包含：經由一分配裝置之至少一行程噴射具有在一流體媒劑中所隨附之複數個至少部分金屬的薄片之一可流動傳導材料之複數個部分至該基板上，該至少一行程經組態以執行該噴射，該噴射形成該傳導元件以便在一規定頻率下在該傳導元件之一集膚深度與其總深度之間至少滿足或超過一規定比；及使該傳導元件及該基板固化為一單元以便從該傳導元件驅除該流體媒劑之至少一部分，並至少實質上永久地呈現該傳導元件。
在又一進一步態樣中，揭示一種經組態以在一基板之至少一表面上形成一傳導元件之沉積裝置。在一項實施例中，該裝置包含：一流體容器，其能夠固持在一流體媒劑中所隨附之具有複數個至少部分金屬的薄片之複數個傳導流體；至少一印刷頭裝置，其與該容器流體連通且能夠噴射該傳導流體之複數個部分至一基板上；一傳送裝置，其經組態以相對於一目標基板移動該至少一印刷頭裝置；電腦化邏輯，其與該傳送裝置及該至少一印刷頭裝置通信且經組態以控制該傳送裝置之該移動及該噴射；及固化裝置，其經組態以使該基板及使該傳導元件固化為一單元以便從該傳導元件驅除該流體媒劑之至少一部分，並至少實質上永久地呈現該傳導元件。在一個變體中，該沉積裝置經組態使得該噴射經由該傳送裝置之至少一行程進行，該噴射形成該傳導元件以便在一規定頻率下在該傳導元件之一集膚深度與其總深度之間至少滿足或超過一規定比。
在各項實施例中，一種形成一傳導元件之系統及方法可用於各種不同應用，包含但不限於用於下列裝置之印刷數位天線、互連件、及蓋上電路、蓋內電路、中間架、中間件、及/或電路基板(諸如PCB或撓性PCB)：行動電話及智慧型電話、平板電腦、膝上型電腦、智慧型手機、小型單元、3G/4G/WiFi器件、手持型無線電收音機及行動無線電收音機、可攜式銷售點設備及行動銷售點設備、細線跡線表面安裝技術、應用於音訊電子裝置之VIA技術、及RFID(射頻識別)應用。在一些實施例中，該系統可包含可含有「天線寫入系統技術」之一「天線印刷機」。天線寫入系統技術可指代但不限於一印刷機之態樣，諸如印刷頭、印刷頭維護、流體供應系統、印刷引擎、基板、流體行為、及印刷系統設計及製造，包含但不限於軟體、韌體、開發工具、驅動器及媒體路徑技術、印刷模式、印刷頭運動(3D)、影像管線處理、開發及分析不同印刷機組態之電腦模擬、半色調技術、影像處 理、界定應用於影像之影像變換及半色調技術、流體-基板互動及流體力學、印刷製程分析、分析點火頻率、所產生之熱、所涉及之流體通量、及所消耗之總流體。
2‧‧‧(製造)物件
4‧‧‧(基底)基板/(非平面形基板表面/聚碳酸酯)表面
6‧‧‧(平面形/非平面形)天線
8‧‧‧(非平面形/相互正交)表面
10‧‧‧(「厚」傳導天線)跡線/部分
12‧‧‧(銀薄片/傳導/個別)顆粒
13‧‧‧基質/基質材料
20‧‧‧製造系統
22‧‧‧印刷系統
24‧‧‧電腦/控制器
26‧‧‧(固化/乾燥)裝置/乾燥烘箱
28‧‧‧輸送
30‧‧‧(工業)控制器
32‧‧‧機器人控制器
34‧‧‧分配頭
36‧‧‧(物件)固定件
38‧‧‧(旋轉軸)機器人
40‧‧‧(多軸)機器人
42‧‧‧軸
42A‧‧‧第一端
42B‧‧‧第二端
44‧‧‧路徑
50‧‧‧單噴嘴尖端/噴嘴頂端
52‧‧‧(壓電)錘
54‧‧‧噴嘴(開口)/衝程噴嘴
56‧‧‧(錐形入口/錐形)區段
60‧‧‧步驟
62‧‧‧步驟
64‧‧‧步驟
66‧‧‧步驟
68‧‧‧圓點
70‧‧‧第一衝程/「路徑片段」
72‧‧‧第二路徑片段
74‧‧‧第三路徑片段
80‧‧‧基板4之一部分
81‧‧‧接合介面/總影響帶
82‧‧‧帶
A‧‧‧薄片厚度/次要尺寸
AA‧‧‧區段
BB‧‧‧區段
d‧‧‧給定深度/距離
D‧‧‧主要(尺寸)/長軸
DA‧‧‧(噴嘴)直徑
DN‧‧‧直徑
Dp‧‧‧特有顆粒尺寸
H‧‧‧噴嘴開口高度/距離
L‧‧‧(跡線)長度
t‧‧‧(跡線)厚度
t1‧‧‧厚度
t2‧‧‧厚度
t1+t2‧‧‧厚度/影響帶厚度
W‧‧‧(跡線/最窄跡線)
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
X‧‧‧(線性)軸
Y‧‧‧(線性)軸
Z‧‧‧(線性)軸
δ‧‧‧(有效)集膚深度
圖1A係根據本發明之包含一平面形天線6之一製造物件2之一例示性實施例。
圖1B係根據本發明之包含一非平面形天線6之一製造物件2之一例示性實施例。
圖2係根據本發明之一傳導跡線10之一例示性實施例之一平面視圖。
圖2A係從圖2之區段AA所截取之一截面。
圖2B係從圖2之區段BB所截取之一截面。
圖2C係一例示性傳導顆粒之一俯視圖。
圖2D係一例示性傳導顆粒之一側視圖。
圖2E係一傳導跡線之一截面之一SEM照片。
圖2F係一傳導跡線之一截面之一SEM照片，其展示「典型」傳導銀薄片。
圖2G係一傳導跡線之一截面之一SEM照片，其展示傳導銀薄片之一高度放大視圖。
圖3係用於在一製造物件上形成一天線之一例示性製造系統之一項實施例之一方塊圖。
圖4A係形成一製造系統之部件之一印刷系統之一運動控制部分之一第一實施例之一示意表示。
圖4B係形成一製造系統之部件之一印刷系統之一運動控制部分之一第二實施例之一示意表示。
圖4C係形成一製造系統之部件之一印刷系統之一運動控制部分 之一第三實施例之一示意表示。
圖5係一分配頭之一部分之一例示性實施例。
圖6係用於製備一天線之一製程之一例示性實施例之一流程圖表示。
圖7係一傳導跡線之一三行程式形成之一闡釋性實施例。
圖8係約1毫米寬且約50微米厚之一例示性傳導跡線之一輪廓。
圖9係形成於一基板上之一例示性傳導跡線之一部分之一截面表示，其繪示一黏結帶。
圖10係形成於一基板上之一例示性傳導跡線之一部分之一SEM截面視圖。
在一個態樣中，本發明涉及一種製造物件，在一個變體中包含形成至一基板上之一傳導元件(諸如一天線)。該例示性天線實施例包含複數個連接之傳導跡線。該等跡線可遍佈一平面形或非平面形或三維基板。根據本發明，在一項例示性實施例中，該等跡線藉由在該基板上移動一分配頭或沉積頭噴嘴以形成各跡線而形成。
在一些實施方案中，本發明使能夠運用該噴嘴之一單個行程或衝程來沉積具有諸如依在一規定頻率(例如，1GHz(千兆赫))下量測之一集膚深度δ之至少一因子(n)的級別之一厚度之一傳導(例如，天線)跡線。例如，在一些變體中，n等於至少2(即，厚度至少2xδ)，且在其他變體中等於至少3(3xδ)。
在另一實施方案中，本發明使能夠運用該噴嘴之一單個行程或衝程來沉積具有諸如依在1Ghz(千兆赫)下量測之一集膚深度δ之4倍或5倍的級別之一厚度之(諸)天線跡線。
前述能力尤其容許一相對較低資金成本的噴嘴分配系統快速地形成一全功能天線。在各項實施例中，在下文中所列且在本文中所提 供之圖中展示之各種例示性最佳化參數用於使此優點在能力及效率方面予以實現。其他有利實施例及發明態樣亦在下文段落中予以描述。
圖1A及1B各描繪根據本發明之一製造物件2之實例。在一些實施例中，製造物件2形成一行動器件(舉例而言，諸如一蜂巢式電話、一PDA(個人資料助理)、一智慧型電話或一平板電腦)之一殼體之一部分或全部。在一些實施例中，該製造物件包含與一行動裝置組合或用作一行動器件之部件之一傳導元件，諸如一天線結構。
各例示性製造物件2包含一基底基板4及形成於該基底基板4上之一天線6。天線6之各項實施例可係平面形天線(諸如在圖1A中所描繪之變體中)及/或非平面形天線(如在圖1B中所描繪之變體中)。一非平面形天線6可跨越各種非平面形表面8，諸如相互正交的表面8。在圖1B中所描繪之表面8係相互非共面的。在其他實施例中，天線6可跨越兩個、三個、四個或更多個相互非共面的表面8。在又其他實施例中，天線6可形成於一或多個彎曲(非平面形)表面上。鑑於本發明，一般技術人員將認知前述組態及/或其他組態之各種其他組合。
在一個實施方案中，使用具有在基板4上移動之至少一噴嘴之一流體分配頭將傳導跡線(例如，天線6)分配於多個(例如，三個)維度中。隨著該噴嘴在基板4上移動，一傳導油墨之個別液滴噴射至基板4上以便界定天線6之部分。此製程可有利地在基板4表面上之該噴嘴之若干個衝程或行程或在一些情況下該噴嘴之一單個衝程或行程中產生一「厚」傳導天線跡線10。對於一給定操作頻率，該生成跡線可係跡線材料之「集膚深度」δ之厚度的若干倍(或更多倍)。
集膚深度δ係關於描述在一外部交流電場之影響下電流密度如何隨在一導體中之深度變化之一公式。在方程式(1)中展示該電流密度公式：J=Jse-d/δ 方程式(1) 其中J等於在至跡線之一給定深度d處之一電流密度，且Js等於在跡線表面處之電流密度。值d等於沿垂直於外表面之一方向從一傳導體之外表面所量測之一距離d。一典型操作頻率係1GHz(千兆赫)，但應明白，此值僅係例示性的(且決不限制該跡線之任何操作參數)，且可容易用其他值來替換。在其中一材料係在導體與絕緣體之間的一複合物之一些情況下，吾人可將基於材料效能之集膚深度稱為「有效集膚」深度。在一給定頻率下集膚深度δ被界定為至傳導體中之深度，在該深度處電流密度J已降低約63%或降低至表面處之值之1/e。參見例如由艾迪生-衛斯理出版公司在1980年出版之John R.Reitz、Frederick J.Milford及Robert W之第三版「電磁理論基礎(FOUNDATIONS OF ELECTROMAGNETIC THEORY)」，該書之全文以引用方式併入本文中(參見例如第369頁)。此書之作者包含在內。在方程式(2)中展示一給定材料之集膚深度之通用公式：δ=[2/ωμσ]1/2 方程式(2)其中ω等於傳入輻射之角頻率，μ等於材料導磁率，且σ等於材料傳導性。在下文估計中，忽略μ之貢獻，此係因為對於用作銀之典型材料其趨向為一常數。出於論述目的，ω之值可等於1GHz頻率的2π倍。
天線(天線6)之例示性實施例之各跡線係由含有一金屬之顆粒之一傳導流體形成。較佳地，該金屬具有一高傳導性。銀係可結合本發明使用之此一金屬之一實例。固態銀金屬具有約等於在1GHz下量測之2μm之一集膚深度。由該傳導流體形成之跡線通常將趨向於具有低於塊狀銀之傳導性之傳導性，此至少部分係因為該等顆粒趨向於彼此具有低接觸表面積且較佳不緊湊在一起。
出於本發明論述之目的，應注意，可在由一給定金屬之顆粒形成之一經印刷跡線之集膚深度與該塊狀金屬自身之間界定一關係。下文在方程式(3)中展示該公式： δtrace=δbulk*σ1/2 bulk/σ1/2 trace 方程式(3)
在上述關係式中，δtrace係跡線之集膚深度，δbulk係塊狀金屬之集膚深度，σ1/2 bulk係體傳導性之開方根，且σ1/2 trace係跡線傳導性之開方根。此關係式指出集膚深度δ與傳導性之開方根成反比。應注意，通常僅在跡線顆粒係與「塊狀」金屬相同之金屬時保持此關係式。
考量用於製作跡線之銀顆粒之一實例。假定塊狀金屬之傳導性係(基於顆粒之)跡線之傳導性的25倍。在此實例中，集膚深度比將係約251/2或約5：1。由於塊狀銀具有一約2微米集膚深度，故跡線之集膚深度將因此依10微米級別(塊狀材料之集膚深度的5倍)。
應注意，對於不同金屬，上述比較不一定適用於比較跡線與塊狀金屬。例如，對於比較塊狀銀與由鐵顆粒形成之跡線，該公式通常不準確。此係因為兩種不同金屬具有不同導磁率(μ)值，其接著將在比較集膚深度時變為一因素。上述比係假定導磁率相同，且假定在對於一給定金屬比較塊狀金屬性質與跡線性質時該導磁率不是一主導因素。
在一個例示性實施方案中，該噴嘴使用一向量處理(相比於已根據先前技術所採用之「區域」處理)來分配天線6。一典型向量處理僅影響藉由形成傳導跡線或卷邊界定之具體「路徑」，且使基板4之剩餘區域不受影響(即，相對於諸如LDS之一減成法製程)，但諸如固化或乾燥之某些製程除外。因此，該噴嘴沿界定一天線之各部分之形狀之一路徑移動。然而，若需要，則可一致於或結合基於區域之製程利用本發明之一些態樣。
圖2、2A及2B描繪一天線6之一例示性部分或跡線10。跡線10亦可被稱為「跡線片段」或「跡線部分」。跡線10具有一長度L、寬度W及厚度t。在一項實施例中，寬度W可在介於0.15與3.0mm(毫米)之間的範圍中。更特定言之，在一例示性實施方案中，寬度W落於0.3與 2.0mm之間。在另一實施方案中，W落於0.5與1.5mm之間。在又另一實施方案中，W落於0.6與1.4mm之間。如一般技術人員在考量本發明時將認知，尚可用其他值替換W。
在例示性實施例中，一跡線寬度W之選擇係基於諸如阻抗、孔隙或其他缺陷之存在或可能性、及跡線密度之考量。隨著跡線寬度減小至低於某個值(例如，在一特定情況下0.5mm)，基於一特定噴嘴設計形成跡線之一能力可變得越來越有挑戰性，此尤其歸因於液滴產生器之解析。此外，一給定大小之跡線中之(例如由氣泡所致之)一孔隙(及氣泡)將對一更窄跡線具有一大得多的影響。一孔隙亦可在該跡線中提供一電氣收縮。在該收縮下之電阻係不可接受的。另一方面，隨著該跡線變寬，可能需要更多分配操作且跡線幾何形狀之更高密度設計變得受約束。又其他因素或考量可對最佳或所期望之跡線寬度之判定係重要的。
圖2A描繪形成於一基板4上之一跡線10透過區段AA所截取之一截面。在一例示性實施例中，跡線厚度t係在一20至100μm(微米)範圍中。在另一實施方案中，跡線厚度t落於30至70μm範圍中。在又另一實施方案中，跡線厚度t落於40至60μm範圍中。在又另一實施方案中，跡線厚度t落於一20至50μm範圍中。在又另一實施方案中，跡線厚度t落於一30至40μm範圍中。亦可一致於本發明使用在各種前述範圍或又其他範圍內之其他值。
在本發明之一項例示性實施例中，一分配頭噴嘴之一單個衝程或行程可跨一基板表面形成此等厚度之任一者或所有者，包含前述複合物(例如，在厚度t1及寬度W1下之一第一部分、在厚度t2及寬度W2下之一第二部分等，該等部分之各者按順序排列)。在一項實施例中，在基板4上該分配頭噴嘴之一單個衝程可形成具有在一30至50微米範圍內之一厚度t之一跡線10。在另一實施例中，在基板4上該分配頭之 一單個衝程可形成具有在一例如30至40微米範圍內之一厚度t之一跡線10。
如前述，在一些實施方案中，較佳的是對於一給定跡線10，厚度t係一集膚深度δ的至少一規定倍數(例如，至少2倍或至少3倍)。在一例示性實施例中，在圖2A中所描繪之跡線10在1GHz下具有在4至15μm(微米)範圍中之一集膚深度δ。在一些實施方案中，跡線10具有在一8至15μm範圍中之一集膚深度δ。在一些實施方案中，跡線10具有在一10至13μm範圍中之一集膚深度δ。應明白，在提及本文中所描述之一特定實施方案之集膚深度時，應認為術語「集膚深度」及「有效集膚深度」可互換。此主要歸因於跡線10本質上係一複合物材料之事實，如下文將更詳細說明。
如前述，在一些實施方案中，較佳的是對於一給定跡線10，厚度t係一集膚深度δ的至少一規定倍數(例如，4或5倍)。在一例示性實施例中，在圖2A中所描繪之跡線10在1GHz下具有在4至10μm(微米)範圍中之一集膚深度δ。在另一實施方案中，跡線10具有在4至8範圍中之一集膚深度δ。在又另一實施方案中，跡線10具有在4至6範圍中之一集膚深度δ。在此等範圍中之集膚深度尤其基於用於形成跡線10之材料。例如，集膚深度可主要由該跡線之乾燥複合物結構(包含諸如顆粒大小、顆粒間隔、定向、及存在於顆粒之間的基質材料)來判定。集膚深度可次要地由(例如，銀)顆粒材料性質來判定，此係因為該基質材料可具有不同於銀顆粒之阻抗或其他性質。應明白，本發明之一突出優點在於使該噴嘴之一單個「衝程」能夠產生多倍的集膚深度，使得實現一全功能傳導跡線(例如，天線)之單個噴嘴行程印刷。
此外，應明白，若在傳導跡線10內存在材料變化，則集膚深度δ可沿該跡線10之長度變化。在一特定傳導流體中可存在一定程度之材料變化。此外，期望沿跡線10之長度分配一種以上類型之傳導流體。
圖2B描繪形成於基板4上之一跡線10透過區段BB所截取之一截面。跡線10係由複數個傳導顆粒12形成。顆粒材料及微結構至少部分決定跡線10之「有效集膚深度」δ。該等顆粒之各者具有一特有顆粒尺寸Dp，其可隨顆粒而變化。跡線10之有效集膚深度δ可至少部分由數個不同因素(包含顆粒12尺寸、跡線10之顆粒12之重量百分比、顆粒12定向、顆粒12之間的基質13之電氣性質、顆粒12材料之電氣性質、及其他因素)來判定。在一例示性實施例中，基質13具有遠高於顆粒12之一電阻率，使得在一傳導較弱的基質材料13內顆粒12之密度及幾何配置可在判定一有效集膚深度δ時占主導地位。
在一例示性實施例中，顆粒12包括銀顆粒。在其他實施例中，顆粒12可由銅、鋁、金或鉑、或任何其他高傳導性金屬、或甚至其合金形成。此外，該等顆粒可混合有其他(異質)顆粒，諸如銀顆粒及金顆粒按一所期望之比例混合(相比之下，混成合金)。
在一例示性實施例中，顆粒12係本質上呈扁平、不規則形的顆粒，諸如「薄片」。在圖2C及2D中分別描繪一例示性銀薄片之俯視圖及側視圖。在圖2C中之俯視圖描繪具有一主要尺寸D之一不規則輪廓。在圖2D中之側視圖描繪薄片厚度A。可一致於本發明使用其他形狀，其中確定此(等)形狀提供所期望之性質及效能。
亦應明白，顆粒特徵之一或多者(舉例而言，諸如上述D、A)可根據一函數靜態分佈；例如，一高斯或「常態」分佈、或其他此類函數。例如，多數顆粒可落於一給定參數範圍內，其中少數顆粒落於其他範圍內。在一例示性實施例中，顆粒12之至少95%重量比具有小於20μm之一尺寸D。在一特定實施方案中，顆粒12之至少95%重量比具有小於16μm之一尺寸D。在某些情況下，有利的是大部分顆粒(重量比)具有例如大於約4微米、大於約6微米、大於約8微米或大於約10微米之一D值。然而，對於分配噴嘴大小之一選定實際範圍，具有大於 約20μm之一主要尺寸D之顆粒12有時難以進行噴嘴分配。亦應注意，具有一薄片狀或板狀或扁圓(扁平球形)形狀因子之顆粒可提供下列優點：一更大尺寸D同時更易分配。因此，本發明認知，除了其他方面，顆粒形狀可係一重要的效能決定因子，且實際上可受控制以實現一或多個所期望之性質或特徵，舉例而言，諸如減少的噴嘴堵塞、增強的流動、更佳的圖案一致性等。
在一些實施例中，顆粒12之至少95%重量比具有在一2μm至20μm範圍中之一主要尺寸D。在一些實施例中，顆粒12之至少95%重量比具有在一6μm至16μm範圍中之一長軸D。在又其他實施例中，顆粒12之至少95%重量比具有在一10μm至12μm範圍中之一長軸D。
在一例示性實施例中，對於大部分顆粒重量比，次要尺寸A(顆粒12之厚度)係在0.3至4.0μm範圍中。在另一實施方案中，對於大部分顆粒重量比，A係在0.5至2.0μm範圍中。在又另一實施方案中，對於大部分顆粒重量比，A係在0.5至1.0μm範圍中，或甚至在1.0至2.0μm範圍中。例如，對於大部分顆粒重量比，一項特定實施例使用具有依0.6微米級別之顆粒。
應明白，前述尺寸(例如，長軸及/或短軸長度)可根據其他範式或函數(即，除95%或「大部分標準外」)分佈。例如，在一個變體中，顆粒主要/次要尺寸根據一高斯函數分佈(例如，其中多數顆粒集中於一標稱尺寸上，且少數顆粒依高於及低於標稱值之變化值分佈)。可一致於所揭示之傳導流體使用又其他類型之分佈或函數，且函數甚至可混合(例如，高斯分佈用於長軸，另一分佈用於短軸)。
顆粒12之形狀因子可由任何數目之度量(諸如D(主要尺寸)與A(次要尺寸或厚度)之比)來界定。在一例示性實施例中，對於大部分顆粒重量比，D與A之比大於2。在另一實施方案中，對於大部分顆粒重量比，D與A之比大於4。在又另一實施方案中，對於大部分顆粒重量 比，D與A之比大於8。
已發現，在某些情況下，在分配傳導跡線10並使其固化時，顆粒12之一部分通常趨向於沿該跡線10之一外表面14使自身對準，藉此一顆粒12之長軸D至少部分與該外表面14對準。當然，存在一定程度之隨機定向，但本發明者應注意，尤其係具有一較長長軸D之顆粒12趨向於發生此對準。此外，經安置遠離外表面14之顆粒12更趨向於具有一隨機定向。
圖2E、2F及2G係一例示性跡線10之一截面之SEM(掃描式電子顯微鏡)照片，其繪示在傳導較弱的基質材料13內之若干個銀薄片顆粒12。該SEM照片描繪如可能具有一大粒度分佈之顆粒，但該所繪示之粒度分佈可至少部分係該等顆粒相對於一截面之一平面之定向之一變化結果。如在圖2E中所展示之跡線之厚度t係近似50μm。在此例示性情況下，個別顆粒12通常具有一約3-15μm主要尺寸D及約0.5至1.0μm厚度A，但應明白，可利用其他值。
圖3係用於在一或多個基板4上形成一或多個跡線10之一製造系統20之一例示性實施例之一方塊圖表示。製造系統20包含在一電腦24之控制下之一印刷系統22及一固化裝置(例如，乾燥烘箱)26。如由箭頭28所指示，一製造物件2輸送至印刷系統22(跡線10分配於該印刷系統22處)且接著輸送至固化/乾燥裝置26。根據箭頭28之輸送可經由任何適當方法(諸如可移動托盤或一傳送帶、取放機器、用手、或又其他構件)進行。
在一個實施方案中，一工業控制器30電氣地及/或無線地耦合至一控制器24(例如，外部控制器)、機器人控制器32及分配頭34。工業控制器30從控制器24接收指令，且轉而控制機器人控制器32及分配頭34之操作。機器人控制器32藉由分別控制旋轉軸機器人38及多軸機器人40來控制物件固定件36及分配頭34之運動。一協作或同步運動控制 器在物件2上方移動分配頭34(其可包含配置成一所期望之安置(諸如串聯、並聯、陣列等)之多個物件)，其安裝於物件固定件36中以使能夠形成跡線10。
隨著分配頭34跨物件2移動，控制器30控制分配頭34以產生並噴射一傳導流體之液滴以形成界定一或多個跡線10之圖案。一旦形成圖案，則跡線10脫離一非固化狀態。該製造物件接著輸送至固化裝置26，其中在一項實施例中，傳導流體中之溶劑係乾燥的，且傳導顆粒12變為級聯(且在一些情況下鍵合在一起)以形成該(等)跡線10之最終形狀/一致性。
應注意，如本文中所使用之術語「傳導流體」指代但不限於含有傳導顆粒之一流體媒體，諸如一有機溶劑或其他載劑。在分配時，該流體之體傳導性最初可能不是非常高。然而，一旦跡線完全由該流體(包含固化)形成，則該等跡線導電性足夠高以對一行動無線器件提供一有效傳導路徑，諸如一天線。
圖4A及4B描繪包含一旋轉軸機器人38及多軸機器人40之印刷系統22之一運動控制部分之實施例。對於各項實施例，機器人控制器32控制機器人38及40兩者之協作運動。在一第一實施例中，在形成該(等)跡線10之一分配操作期間，機器人控制器32可停止旋轉軸機器人38同時多軸機器人40在物件2上移動分配頭38。因此，在此第一實施例中，透過在機器人控制器32之控制下旋轉軸機器人及多軸機器人之一系列交替運動形成傳導跡線(例如，天線6)。
在一第二實施例中，機器人控制器連續地控制旋轉軸機器人38及多軸機器人40之同時同步的協作運動以形成跡線10。此第二實施例具有下列優點：用於分配該(等)跡線10之一循環時間可能更短。一第三實施例實際上係第一實施例及第二實施例之一組合，藉此對於一些跡線，機器人38及40協作地連續移動，且對於一些跡線，在一分配操 作期間停止機器人38同時移動機器人40。
參考圖4A，旋轉軸機器人38將物件固定件36支撐於沿一軸42之物件固定件36之兩端處。因此，固定件36支撐於沿一軸42配置之一第一端42A及一第二端42B處。旋轉軸機器人38繞著軸42旋轉物件固定件以容許分配頭34獲得對物件2之不同表面之接入。在該例示性實施方案中，多軸機器人40係可沿線性軸X、Y及Z平移且繞著軸X、Y及Z旋轉之一六軸機器人。
參考圖4B，旋轉軸機器人38將物件固定件36支撐於沿一軸42之物件固定件36之一單端42A處。旋轉軸機器人38繞著軸42旋轉該物件固定件。由於物件固定件36支撐於僅一端處，故在此情況下該多軸機器人可繞著固定件36旋轉平移，如由弧形箭頭44所指示。多軸機器人40係可沿線性軸X、Y及Z平移且相對於Z軸沿所指示之路徑44旋轉之一四軸機器人。
參考圖4C，旋轉軸機器人38將物件固定件36支撐於沿一軸42之物件固定件36之兩端處。因此，固定件36支撐於沿軸42配置之一第一端42A及一第二端42B處。旋轉軸機器人38繞著軸42旋轉物件固定件以容許分配頭34獲得對物件2之不同表面之接入。多軸機器人40係可沿線性軸X、Y及Z平移之一三軸機器人。
在一例示性實施例中，由機器人38及40所提供之一位置準確度係在約±0.1毫米內。沿X、Y及Z軸維持此準確度，但應明白，可使用其他值(用於所有三個軸或個別軸，諸如其中異質值用於該等軸之兩者或更多者)。
圖5係分配頭34之一部分之一例示性實施例。圖5係該頭34之一截面示意圖，其展示在此實施方案中由一壓電錘52驅動之一單噴嘴尖端50之細節。錘52之尖端在一壓電「推杆」傳感器之力下垂直移位，且在每次振盪時從噴嘴開口54噴射一傳導流體液滴。應注意，在此內 容脈絡中所使用之術語「垂直」不涉及任何重力參考，但涉及圖5繪示及傳導流體之液滴可從噴嘴54噴射至基板4上之一大致方向。實際上，此方向甚至可係水平的或相對於一重力或任何其他參考系傾斜。
一基於壓電推杆之「按需噴墨」分配頭之使用可具有某些優點。「按需噴墨」通常指代在一所期望之液滴噴射頻率、液滴大小及一串液滴中之液滴數目的範圍內一次可程式化地噴射規定數目之(例如，一個)液滴的一能力。
在一例示性實施例中，噴嘴開口54具有在50至300μm範圍中之一直徑DN。在一個實施方案中，直徑DN係在一70至200μm範圍中。在又另一實施例中，DN係在一80至120μm範圍中；例如，約100μm。在一例示性實施例中，噴嘴開口之高度H可係0.5mm至5mm(mm=毫米或一米的千分之一)。在一個特定例示性實施方案中，H係約3mm。
在一項實施例中，頭34經組態以控制傳導流體之溫度(例如，添加熱至傳導流體)。在一個變體中，該傳導流體加熱至在一30至80℃範圍內之一溫度。在另一實施例中，該傳導流體加熱至在一40至70℃範圍內之一溫度。在又另一實施例中，該傳導流體加熱至在一50至60℃範圍內之一溫度。若需要，則該溫度可進一步經調變以便尤其控制印刷頭34之效能。例如，一個效能態樣係關於經噴射之油墨之黏度，其通常趨向於隨溫度遞升而遞減。
如在圖5中所描繪，可存在通往噴嘴開口54之一錐形入口區段56。壓電錘52垂直地影響錐形區段56。在一例示性實施例中，壓電錘52具有在0.7至2.0mm範圍中之一直徑DA。在一個實施方案中，直徑DA係約1.5mm。在一項實施例中，壓電錘52之振盪之振幅係在0.1至0.5mm範圍中；例如，0.3mm。因此，已發現，所描述之尺寸有利於如在此詳細描述中所描述般分配具有其中傳導薄片之95%具有小於20 μm之一主要尺寸之顆粒之一傳導流體，但容易明白，可一致於本發明使用其他大小及/或尺寸。
在一例示性實施例中，噴嘴54定位於基板4上方之一小於2mm但大於0.1mm之高度H處。更特定言之，在一個實施方案中，H小於1mm但大於約0.2mm。在另一實施方案中，H係在0.4mm至1.0mm範圍中。在另一例示性實施例中，H係約1mm。
在從噴嘴54噴射液滴時，可存在歸因於依某個角度從噴嘴54噴射液滴所引起之軌跡錯誤。軌跡錯誤之其他原因包含噴嘴54與基板4之間的氣流及平行於基板4之一平移速度。此平移速度引起一速度組件噴射不垂直於基板4之接收表面之流體液滴。透過例如液滴噴射調速可能對此組件進行補償，但此補償可引起錯誤。一種改良液滴放置準確度之方式係最小化H。但同時，一過小H值可致使在噴嘴頂端50與基板4之間存在一「碰撞」，其可導致損壞分配頭34或導致一生成製造物件2。因此，本發明者已發現，所論述之H範圍通常對向傳導元件(舉例而言，諸如天線)分配傳導流體係最佳的。
印刷系統20內之一控制系統維持距離H至一致值，同時在基板4上分配傳導流體液滴。儘管如此，但有時必須在一基板4之三維表面上移動噴嘴54。雖然沿一直線路徑或曲線路徑移動，但衝程噴嘴54依一方式分配液滴使得個別圓點可難以辨別，而不管是否使用大傳導流體液滴。如文本中所界定，一衝程係在天線6之一跡線10之形成期間一噴嘴54相對於一基板4之運動。該衝程之形狀及/或運動速率可呈線性或非線性。一衝程可在一非平面形路徑上執行使得歸因於一非平面形基板表面4一平面無法安裝至該衝程路徑。
在一例示性實施例中，上文所描述之分配頭34可在一基板上形成一圓點，其中各圓點(在溶劑乾燥之後)具有在例如1000至10000微微升(一微微升係10-12升)範圍中之一乾容積。在一更特定實施例中， 各圓點之乾容積係在2000至5000微微升範圍中。在一個實施方案中，各圓點之乾容積係在2500至4500微微升範圍中。在又另一實施方案中，各圓點之乾容積係在3000至4000微微升範圍中，例如約3500微微升。具有在此等範圍內之液滴容積可使能夠快速產生例示性天線跡線同時避免跡線阻抗發生液滴引發之變化，其可能在液滴過大時發生。
在一些實施例中，分配頭34可在一基板上形成圓點，各圓點具有在500至5000微微升範圍中之一乾容積。在一些實施例中，分配頭34可在一基板上形成圓點，各圓點具有在1000至2000微微升範圍中之一乾容積。在又其他實施例中，分配頭34可在一基板上形成具有一約1600微微升乾容積之圓點。
在一例示性實施例中，上文參考圖5所描述之分配頭34可分配在一基板上形成具有在100至1000μm範圍內之圓點直徑之圓點之液滴。在一個實施方案中，圓點直徑係在一200至600μm範圍內。在又另一實施方案中，圓點直徑係在一300至500μm範圍中或在一350至450μm範圍中。特選圓點大小通常取決於所期望之最窄跡線寬度W之一尺寸，但其他考量可用於選擇適當液滴大小。
在圖6中依流程圖形式描繪用於製造具有一傳導元件(例如，天線6)之一物件2之一方法之一例示性實施例。根據步驟60，將物件2定位於物件固定件36中。在一些實施例中，可由形成物件固定件36之一部分之一電氣、機械或氣控致動之夾持件固持物件2。根據步驟62，使物件2旋轉，跨基板4之表面平移噴嘴54，且在基板4上分配傳導流體液滴以便界定天線6。根據步驟64，將物件2輸送至一固化裝置(例如，乾燥烘箱26)。根據步驟66，在烘箱26中乾燥物件2以從傳導流體驅動溶劑，及/或其他所期望之效應。在一例示性實施例中，在90至140℃範圍中之一溫度下，烘乾循環係10-60分鐘。在一個實施方案中，烘箱溫度可在100至130℃範圍中。在一項特定實施例中，在一100至110 ℃範圍中之一溫度下，烘乾循環係約25分鐘。在一項實施例中，烘箱26包括具有變化帶溫度以實現一或多個所期望之乾燥溫度輪廓之一帶烘箱。運用此一實施例，步驟66包含在一傳送帶上平移物件2使其經過各種溫度帶。
通常，可藉由一或多個衝程或「路徑片段」獲得一跡線10之所期望寬度W。圖7描繪藉由噴射一圓點序列68來分配具有一約1mm寬度W之一跡線10之一例示性三衝程方式。在該噴嘴沿基板4之一第一衝程或「路徑片段」70期間，在基板4之一表面上形成一系列圓點68。各圓點之直徑係約350至450μm。該噴嘴之一第二路徑片段72形成平行於且重疊於第一路徑片段之一第二序列圓點。一第三路徑片段74形成平行於且重疊於第二路徑片段之一第三序列圓點。總言之，三個路徑片段形成近似1mm寬度W及50μm厚度t之一經分配跡線10。圖8係約0.9mm寬度W且具有一約50μm厚度之既有跡線之一經量測輪廓。應明白，亦可在前述三衝程製程期間考量調速；例如以便確保維持個別衝程之一所期望性質。例如，可能必須按緊密時間順序置放三個個別衝程，以便維持足夠「濕度」且因此使該等衝程之各者之材料彎曲。替代地，第二衝程及第三衝程可延遲達一定週期，以便允許一些「乾燥」且因此在液滴上形成表面張力以協助例如各衝程跡線之機械穩定性以便支撐其他後續衝程。亦應明白，個別衝程不一定必需按任何空間順序或序列置放；例如，其等可1-3-2順序、1-2-3順序等置放。此外，如下文所論述，可同時置放該等衝程。
可使用一分配頭之多個衝程或利用具有一個以上噴嘴之一分配頭來分配組合形成一跡線10之多個路徑片段。在一替代實施例中，在一單個行程中使用具有三個或更多個噴嘴54之一分配頭34同時形成三個路徑片段70、72及74。在此一情況下，多個噴嘴54將使該分配頭能夠根據如何啟動多少噴嘴改變一跡線之一寬度。此一分配頭34亦將大 幅增加該分配系統之速度。
在其他實施例中，可使用一個、兩個、三個或更多個路徑片段來形成跡線10。在另一例示性實施例中，一單個路徑片段被一單個噴嘴用於形成具有一約400-600μm寬度W之一跡線。在又另一實施例中，兩個路徑片段用於形成具有一約700μm寬度W之一跡線。
在其他實施例中，可使用一單個路徑片段形成具有一約400至500μm跡線寬度之跡線10。因此，可在一單個行程或衝程中形成一400至500μm跡線10。在一個實施方案中，跡線厚度t可係跡線寬度W之6%或超過6%。在一些其他實施方案中，跡線厚度t可係跡線寬度W之9%或超過9%。實現高厚度及縱橫比(厚度對寬度)之一能力係用於形成此等跡線之材料及製程之一優點。
在一第一例示性實施例中，基板4係由聚碳酸酯(PC)組成。在一第二例示性實施例中，基板4由聚醯胺(PA)組成。其他實施例可使用其他聚合物，諸如PVC(聚氯乙稀)或PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)。在一些實施例中，該等聚合物可填充有舉例而言玻璃纖維、碳纖維、玻璃珠、礦物質、其他填充物類型、及/或其組合。基板4之其他可行材料包含金屬、玻璃、及組合不同類型之材料之複合物。
用於形成跡線10至基板4上之傳導流體在一流體媒劑中包含傳導顆粒12。已知用於形成傳導珠之合適流體。然而，如前文所論述，顆粒大小及形狀因子對具有小於約20μm(較佳地在某些實施方案中(但此數值決非限制性))之一主要尺寸D之傳導薄片係重要的。
在一些應用中，流體黏度亦可係重要的。一較黏稠的流體將趨向於在分配之後導致相對較穩定的液滴形成及較少的跡線流動。然而，較低黏度可使能夠使用較小液滴及較高液滴噴射操作頻率。已發現，在快速形成例如天線之傳導跡線時，所採用之黏度範圍係有利的且相對最佳。在一例示性實施例中，傳導流體黏度係約10至80泊。在 一個實施方案中，流體黏度係約20至60泊。在又另一實施方案中，流體黏度係約30至50泊或在35至45泊範圍中。根據此等實施例之黏度可使用例如一黏度計來量測。此等範圍內之黏度已使用一錐板式黏度計以在25℃下依50RPM(每分鐘轉數)使用一高剪切蓋帽來量測。該黏度計係由美國博勒飛工程實驗室所提供之一Wells-Brookfield錐/板式系統。亦可成功地使用其他黏度判定方法。
在一些實施例中，該黏度可根據一印刷頭溫度來調變。若加熱該印刷頭，則該黏度可減小。在一項實施例中，傳導流體黏度在25℃下係約35至45泊，但當僅在液滴噴射之前在印刷頭34中加熱至約60℃時係約15至20泊。此方法可有助於增加一經噴射液滴之容積，且亦可出於其他原因使用。
此外，已知多數在固化(例如，烘箱乾燥)製程期間蒸發之聚合物較佳用於最小化傳導顆粒之間的絕緣材料。在一些實施例中可有利地包含在流體媒劑中之另一組分係在溶解基板4之一薄表面之一組分。此使可能在基板4與傳導跡線10之間產生一鍵合介面。作為一闡釋性實例，考量結合一聚碳酸酯基板4使用一傳導流體。已知某些芳烴和酮(諸如MEK-甲乙酮)用於溶解聚碳酸酯。亦可利用屬酯類、胺類及醇類之某些其他容劑。當然，此等僅係闡釋性的且取決於所使用之基板材料可使用其他組分。包含此一組分之一部分可改良傳導流體與基板之間的黏結性。
使用參考圖5所描述之分配頭34及具有上述性質之油墨，可運用一單個衝程有利地沉積具有為一集膚深度δ的至少4或至少5倍之跡線。每個衝程之厚度t可在20至100微米範圍中。在一個實施方案中，每個衝程之厚度t可係30至70微米，或40至60微米。例如，具有具一約35至45泊黏度(在加熱之前)之一經加熱流體之一100μm直徑範圍噴嘴直徑DN將使每個衝程提供一約40微米厚度。假定在1GHz下該集膚 深度係約5微米，此使一單個衝程提供具有為集膚深度δ之約8倍之一珠。當然，此特定實例僅係在上文所論述之範圍內且使能夠依一有效方式分配一高效能傳導(例如，天線)跡線之一個參數集。
圖9描繪基板4與傳導跡線材料10之間的一鍵合介面81之一闡釋性實施例。在部分基板溶解時，存在一表面黏結效應。具有厚度t2之基板4之一部分80已被溶解。在厚度t1之傳導顆粒12內之一帶82已被經溶解物質從基板4穿透。總影響帶81可具有在0.1μm至5μm範圍中之一厚度t1+t2。在一項特定實施例中，影響帶厚度t1+t2可在0.2至2微米範圍中。藉由使基板材料滲透至傳導顆粒12中，此可使在基板4與跡線10之間提供一機械鎖定。圖10係此一介面之一實例之一SEM(掃描式電子顯微鏡)照片。
在介面81處其他鍵合化學及/或機械機構可行。例如，在介面處之鍵合機制可包含極性鍵合、範德瓦耳斯鍵合、離子鍵合及/或共價鍵合之任一者或所有者。用於形成跡線材料10之流體可包含在跡線10與基板4之間形成一耦合劑之一黏結促進劑。
將認知，雖然關於一方法之一具體步驟次序描述本發明之某些態樣，但此等描述僅闡釋本發明之更廣方法，且可由特定應用按需進行修改。在特定環境下，可認為某些步驟並非必需呈現或係可選的。此外，某些步驟或功能可添加至所揭示之實施例，或置換兩個或更多個步驟之執行次序。應認為所有此等變化涵蓋於本文中所揭示及所主張之發明內。
雖然上文詳細描述已展示、描述及指出如應用於各項實施例之本發明之新穎特徵，但應瞭解，在不背離本發明之情況下可由熟習此項技術人員對所闡釋器件或製程之形式及細節進行各種省略、替換及變更。此描述決非意謂著限制性，相反應被視為闡釋本發明之一般原理。應參考申請專利範圍判定本發明之範疇。上文所描述之具體實施 例及其應用僅用於闡釋目的且不排除由下文申請專利範圍之範疇所涵蓋之修改及變化。
2‧‧‧(製造)物件
4‧‧‧(基底)基板/(非平面形基板/聚碳酸酯)表面
6‧‧‧(平面形/非平面形)天線

Claims (31)

  1. 一種形成具有至少一傳導跡線之一總成之方法，該方法使用經組態以噴射一傳導流體之液滴之一裝置來實施；提供該至少一跡線沉積於其上之一基板；致使在噴射複數個傳導流體液滴時在該基板之一表面上輸送裝置之至少一部分以形成該至少一傳導跡線；及至少加熱該至少一跡線以移除該傳導流體之至少一部分以便實質上永久地在該基板上呈現該至少一跡線。
  2. 如請求項1之方法，其中該至少一傳導跡線之該形成包括形成具有在一20μm至100μm範圍中之一厚度之該至少一跡線之至少一部分。
  3. 如請求項1之方法，其中經組態以噴射液滴之該裝置包括包含一噴嘴之一印刷頭。
  4. 如請求項3之方法，其中該傳導流體包括在一流體媒劑內所含之複數個傳導銀薄片。
  5. 如請求項4之方法，其中該複數個銀薄片之95%重量比具有在一2μm至20μm範圍中之一主要尺寸。
  6. 如請求項5之方法，其中該基板包括行動電子無線器件之至少一部分，且該至少一傳導跡線之至少一部分包括能夠傳輸及接收電磁能之一天線。
  7. 如請求項1之方法，其中該噴射包括噴射具有在500pL至5000pL範圍中之一乾容積之液滴。
  8. 如請求項1之方法，其中由該裝置所噴射之傳導流體之每個液滴具有在1000pL至2000pL範圍中之一乾容積。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包括利用安置於下列之至少一者之 中或之上的一黏結促進劑以促進該至少一跡線至該基板之黏結：(i)該基板；及/或(ii)該傳導流體。
  10. 如請求項1之方法，其中該致使在噴射複數個傳導流體液滴時在該基板之一表面上輸送裝置之至少一部分以形成該至少一傳導跡線包括在執行該噴射時使用複數個個別衝程或運動，且該方法進一步包括改變該等衝程或運動之至少兩者之間的至少一時間關係以便在該加熱之前實現該傳導跡線之一所期望物理性質。
  11. 一種包含形成於一基板之一表面上之一天線之製造物件，該天線係由一種方法形成，該方法包括：提供包含一噴嘴之一印刷頭，其經組態以噴射包含一流體媒劑中之傳導銀薄片之一傳導流體之液滴，藉此使該等銀薄片之95%重量比具有在一2μm至20μm範圍中之一主要尺寸；將該物件固定於一固定件中；在噴射流體液滴時在該物件之一表面上輸送該印刷頭以形成一流體跡線；及在一烘箱中加熱該跡線以移除該流體媒劑之至少一部分，藉此一生成跡線具有在一20μm至100μm範圍中之一厚度。
  12. 如請求項11之製造物件，其中該生成跡線具有在20μm至60μm範圍中之一厚度且係在1GHz下量測之一集膚深度之厚度的至少2倍。
  13. 如請求項11之製造物件，其中該生成跡線具有在30μm至40μm範圍中之一厚度且係在1GHz下量測之一集膚深度之厚度的至少2倍。
  14. 如請求項11之製造物件，其中在1GHz下量測之該集膚深度係在一4μm至15μm範圍內。
  15. 如請求項11之製造物件，其中在1GHz下量測之該集膚深度係在一8μm至15μm範圍內。
  16. 如請求項11之製造物件，其中該印刷頭之一單個行程導致至少20μm至100μm之一乾跡線厚度，該厚度係在1GHz下量測之一集膚深度之厚度的至少2倍。
  17. 如請求項11之製造物件，其中由該印刷頭所噴射之傳導流體之大部分液滴各具有在一500pL至5000pL範圍中之一乾容積。
  18. 如請求項17之製造物件，其中由該印刷頭所噴射之傳導流體之大部分液滴各具有在1000pL至2000pL範圍中之一乾容積。
  19. 如請求項17之製造物件，其中噴射至該基板上之大部分傳導液滴各具有在100μm至1000μm範圍中之一直徑。
  20. 如請求項11之製造物件，其中該傳導流體含有銀薄片，其中該等銀薄片之95%重量比具有介於6μm與16μm之間且包含6μm及16μm的一主要尺寸。
  21. 如請求項11之製造物件，其中該傳導流體含有複數個銀薄片，該複數個銀薄片之95%重量比具有介於10μm與12μm之間且包含10μm及12μm的一主要尺寸。
  22. 如請求項11之製造物件，其中在25℃下油墨之一流體黏度係在一10泊至80泊且包含10泊及80泊的範圍中。
  23. 如請求項11之製造物件，其中在25℃下該油墨之該流體黏度係在30泊至50泊且包含30泊及50泊的範圍中。
  24. 如請求項11之製造物件，其中該噴嘴具有在50μm至300μm且包含50μm及300μm的範圍中之一出口直徑。
  25. 如請求項11之製造物件，其中該噴嘴具有介於70μm與200μm之間且包含70μm及200μm的一出口直徑。
  26. 一種包含形成於一基板之一表面上之一天線之製造物件，該天 線係由一種方法形成，該方法包括：使用包含一噴嘴之一印刷頭，其經組態以噴射包含一流體媒劑中之傳導銀薄片之一傳導流體之液滴，藉此使該等銀薄片之95%重量比具有在一2μm至20μm範圍中之一主要尺寸，該方法包括：將該物件固定於一固定件中；在噴射流體液滴時在該物件之一表面上輸送該印刷頭以形成一流體跡線，藉此該印刷頭之各行程形成具有在一20μm至100μm範圍中且為在1GHz下該乾跡線之一集膚深度的至少2倍之一乾厚度之一路徑片段；及在一烘箱中加熱該跡線以移除該流體媒劑之至少一部分。
  27. 如請求項26之製造物件，其中該跡線厚度係在1GHz下量測之該集膚深度之厚度的至少3倍。
  28. 如請求項27之製造物件，其中該生成跡線具有在30μm至50μm且包含30μm及50μm的範圍中之一厚度。
  29. 如請求項27之製造物件，其中：在1GHz下量測之該集膚深度係在一4μm至15μm且包含4μm及15μm的範圍內；且該等銀薄片之95%重量比具有在一6μm至16μm且包含6μm及6μm的範圍中之一主要尺寸。
  30. 一種在一基板之至少一表面上形成一傳導元件之方法，該方法包括：經由經組態以執行該噴射之一分配裝置之至少一行程噴射具有在一流體媒劑中所隨附之複數個至少部分金屬的薄片之一可流動傳導材料之複數個部分至該基板上，該噴射形成該傳導元件以便在一規定頻率下在該傳導元件之一集膚深度與其總深度 之間至少滿足或超過一規定比；及使該傳導元件及該基板固化為一單元以便從該傳導元件驅除該流體媒劑之至少一部分，並至少實質上永久地呈現該傳導元件。
  31. 一種經組態以在一基板之至少一表面上形成一傳導元件之沉積裝置，該裝置包括：一流體容器，其能夠固持具有在一流體媒劑中所隨附之複數個至少部分金屬的薄片之複數個傳導流體；至少一印刷頭裝置，其與該容器流體連通且能夠噴射該傳導流體之複數個部分至一基板上；一傳送裝置，其經組態以相對於一目標基板移動該至少一印刷頭裝置；電腦化邏輯，其與該傳送裝置及該至少一印刷頭裝置通信且經組態以控制該傳送裝置之該移動及該噴射；及固化裝置，其經組態以使該基板及該傳導元件固化為一單元以便從該傳導元件驅除該流體媒劑之至少一部分，並至少實質上永久地呈現該傳導元件；其中該沉積裝置經組態使得該噴射經由該傳送裝置之至少一行程進行，該噴射形成該傳導元件以便在一規定頻率下在該傳導元件之一集膚深度與其總深度之間至少滿足或超過一規定比。
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