WO2011029629A2 - Verfahren zur herstellung eines elektrischen bauteils und elektrisches bauteil - Google Patents

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    • H01F41/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates the magnetic material being applied in the form of particles, e.g. by serigraphy, to form thick magnetic films or precursors therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrical component having at least two electrical contacts and arranged on a substrate nanoparticles of an electrically conductive material, nanoparticles of a magnetic material and / or nanoparticles of a magnetizable material. Likewise, the invention relates to an electrical component.
  • CONFIRMATION COPY further cross references to the thesis and the diploma thesis).
  • a particular disadvantage of this procedure is that the particle monolayer is produced by spin-coating or dipping. These methods are not suitable for industrial production of electrical components.
  • the invention has for its object to propose a manufacturing method for the electrical component described above, which allows industrial production of such electrical components. Furthermore, an electrical component is to be proposed, which is widely used.
  • the invention is based on the basic concept of adding the nanoparticles and / or nanoparticles surrounded by a shell into a liquid in order thus to form an ink which can be applied to the substrate by means of a printing process.
  • Printing methods that is, methods in which an ink is applied to a substrate, are well known in other technical fields, particularly printing on paper and textiles, and are sufficiently mature in technology to apply an ink to a substrate on an industrial scale.
  • the printing method used is particularly preferably the ink jet printing method known from office technology, which belongs to the so-called non-impact printing (NIP method, electronic printing method without explicit printing form).
  • NIP method non-impact printing
  • the image areas of the printing form are higher than non-image areas (for example known from letterpress printing, flexographic printing).
  • non-image areas for example known from letterpress printing, flexographic printing.
  • the image areas and the non-image areas of the printing form are approximately on one level (known, for example, from offset printing).
  • gravure printing process the image areas of the printing form are lower than non-image areas.
  • image areas of the printing form consist of a stencil on an ink-permeable stencil carrier (sieve made of plastic or metal threads), non-image areas are impermeable to ink (for example known from screen printing and risography).
  • Particularly preferred direct printing methods are used, which are defined by the fact that the printed image is brought directly from the printing plate to the substrate. Therefore, the printed image must be reversed on the printing form to be appropriate. Examples of a direct printing process are gravure printing, letterpress printing and flexographic printing. But it is also possible to use indirect printing method, which are defined by the fact that the print image is first mounted on an intermediate carrier. The intermediate carrier is flexible and further dispenses the color to the substrate.
  • a pad printing method is also understood to mean a printing method in which the ink having the felt tip of a (inkless) felt tip is picked up by immersing the felt tip in the ink for receiving the ink and then discharged by pressing the felt tip onto the substrate to discharge the ink.
  • a pad printing method is understood to mean a printing method in which a felt-tip felt tip filled with ink is pressed onto the substrate with its felt tip for dispensing the ink and is optionally guided along the surface of the substrate in the pressed-on state.
  • the laser printing method can be used in which by means of a laser portions of a roller are loaded, the roller is guided past an oppositely charged toner and receives by the charge difference particles of the toner to be applied to a paper when the roller after the Recording the toner particles is passed to the paper.
  • a wax ink printing method may be employed in which the particles are enclosed in a wax which is melted dropwise so that the drops drip onto a roll and are applied by the roll to a paper.
  • the methods are preferably used in which the ink is not heated to a temperature of over 400 ° C during the printing process.
  • the ink jet printer method to be used with particular preference is understood to mean a matrix printer method in which a printed image is produced by the targeted firing or deflecting of small ink droplets.
  • the printing process can be carried out as a single or multiple-jet process, wherein the multi-jet process per unit time several droplets are shot down, namely in parallel "rays".
  • the ink jet exits through a nozzle from the print head.
  • this beam can be modulated by means of a piezoelectric transducer located behind the nozzle, so that a uniform decay (Rayleigh drip decay) into individual drops is achieved.
  • the drops formed in this way can be electrostatically charged more or less via a charging electrode.
  • the ink-jet printing method can be operated as a binary-deflecting method and a multi-deflecting method. In the former, the drop is either on the substrate or it is deflected into a drip. With the multi-deflecting method, the drops can be deflected differently by different charge states. In this way it is possible to print a wider line via a nozzle. The width of the line is dependent on the distance of the nozzle to the substrate, whereby a higher distance reduces the resolution.
  • the ink jet printing method which is used particularly preferably can also be carried out without a charging electrode.
  • the formed drops are then fed to the paper by means of a channel provided in the print head. At the exit of the channel, the formed droplets exit and strike the paper.
  • the use of the ink-jet printing method offers the advantage that the formation and conveyance of the ink in the printhead is by deformation-based printing and thus the temperature in the printhead, and thus in the ink, substantially corresponds to room temperature, but at least does not rise above 400 ° C. This avoids that - if nanoparticles are present in the ink that perform such a phase jump - already in the ink, a phase jump from HCP (hexagonal dose packed structure) to FCC (face centred cubic structure) takes place.
  • HCP hexagonal dose packed structure
  • FCC face centred cubic structure
  • a printing process may be employed in which the temperature in the printhead, and hence in the ink, increases substantially above 400 ° C.
  • a printing method is used in which generates droplets, or toner particles are used, which are applied to the substrate, as in the most preferred ink jet printing method, for example Droplets are generated which are "shot down" by the print head.
  • Particular preference is given to using printing processes which produce droplets or toner particles having an average droplet content of less than 500 picoliters, more preferably less than 100 picoliters, more preferably less than 50 picoliters, very preferably less than 10 picoliters and preferably of about 1.5 picoliters.
  • the smaller the droplet content the finer the resolution of the "image” that can be produced by the printing process, ie the arrangement of the ink on the substrate.
  • the printing method is performed with a dispenser, or microdispenser, preferably a printer, which has no magnetic and / or no metallic components.
  • Magnetic or metallic components can, for example, influence the distribution of the nanoparticles in the ink.
  • a printer is used in which at least the components that come into contact with the ink are not magnetic or metallic components, while components that do not come into contact with the ink can be magnetic or metallic.
  • the printer is EMF shielded, so has a shield against electromagnetic fields (EMF).
  • the ink is mixed before application to the substrate. This can preferably lead to a uniform distribution of the nanoparticles in the ink.
  • the ink may be stored in a reservoir and mixed in the reservoir, for example by shaking the reservoir or by static and / or agitated mixing elements immersed in the reservoir.
  • the ink may be mixed, for example, when removing it from the reservoir, for example by immersing a suction device in the ink in the reservoir for removing the ink from a reservoir and the dipping process takes place jerkily.
  • the ink can be mixed in lines of the printing device - if any - be mixed, for example, by shaking these lines or by static and / or moving mixing elements are provided in the lines where the ink is conveyed over.
  • ultrasonic heads may be provided which introduce ultrasonic waves into the ink and thereby mix the ink.
  • mixing can take place in that, by aspiration into a pipette, a subset of the ink is taken up in the pipette and then expelled again. The jet of liquid generated by the ejection, which penetrates into the remaining ink, allows the remaining ink to be mixed.
  • an ink reservoir if present, is protected from environmental influences, in particular from oxygen.
  • a protective gas device may be provided for an ink nreserviors.
  • This can essentially be a box with membranes that can be pierced by the printhead so as to enter the interior of the Reservoir and there to suck ink.
  • the box can be filled with protective gas, for example nitrogen, and can have a slight overpressure to the environment, so that protective gas can escape through the membrane, but no oxygen can penetrate into the protective gas apparatus.
  • the following printing methods can be used: shear jet, continuous jet, MEMS valve, thermal actuators (bubble jet) and roll-on-roll pressure.
  • the nanoparticles to be arranged on the substrate are made of an electrically conductive material, nanoparticles of a magnetic material and / or nanoparticles of a magnetizable material.
  • the nanoparticles of an electrically conductive material can also be used from non-conductive material, for example, to introduce insulation between conducting nanoparticles or, for example, for passivation.
  • Nanoparticles made of a magnetic material are understood as meaning nanoparticles which already generate a magnetic field.
  • Nanoparticles made from a magnetizable material are nanoparticles which can be converted by further steps, for example applying an external magnetic field, to generate a magnetic field of their own.
  • Superparamagnetic nanoparticles are also conceivable which do not generate a magnetic field to the outside, but could react to a magnetic field, such as the TMR (Tunneling Magneto-Resistive Effect) effect at the magnet / insulator boundary.
  • the nanoparticles contained in the ink, or nanoparticles surrounded by a shell preferably have an average diameter of less than 100 nm (in the case of a nanoparticle surrounded by shell, this information refers to the Diameter of the nanoparticle itself).
  • the nanoparticles preferably have an average diameter of less than 50 nm, particularly preferably less than 20 nm.
  • particles having an average diameter of 15 nm are used for electrical components intended to have a ferromagnetic effect, and for electrical components which have a superparamagnetic effect, particles with a mean diameter of 6 nm used.
  • the nanoparticles do not necessarily have to be spherical. For example, they may be elongated (cigar-shaped) or oval or elliptical.
  • a "cigar shape" of the nanoparticles allows for anisotropic alignment of the particles, but in a preferred embodiment, the nanoparticles are substantially spherical or oval or elliptical.
  • the nanoparticles contained in the ink have a substantially same diameter, wherein in a preferred embodiment, the standard deviation (sigma) of the nanoparticle diameter distribution is less than 10%, particularly preferably less than 5%. With such nanoparticle diameter distributions, the self-organization of the nanoparticles is particularly well established.
  • the nanoparticles have an oxide shell, which in turn is then surrounded by a ligand shell.
  • the oxide shell has an oxide thickness of 2 nm, more preferably of 1, 5 nm and most preferably of 1 nm.
  • an ink may contain two or more different types of nanoparticles, for example, first type nanoparticles without a shell and second type nanoparticles with a shell or, for example, first type nanoparticles of a first material (for example, a magnetic material or a first material) magnetizable material) and as a second type nanoparticles of a second material (for example of a non-magnetic, non-magnetizable, electrically conductive material).
  • An ink having two or more different types of nanoparticles can be used to create a structure of nanoparticles of different types on the substrate in a single printing step.
  • a nanoparticle level with a Ink containing only one type of nanoparticles are generated, after which the ligands are removed and then a line level is generated with an ink with conductive nanoparticles. Finally, a passivation plane is created with an ink with nanoparticles that have a passivating effect.
  • one possible way of adjusting the TMR effect is to use an ink with a mixture of nanoparticles, for example superparramagnetic nanoparticles and gold nanoparticles, both with a ligand shell.
  • the nanoparticles of the mixture are preferably designed to form molecular bonds that produce a desired matrix arrangement of superparamagnetic nanoparticles into gold nanoparticles.
  • the TMR effect arises at the boundary layer of superparamagnetic nanoparticle oxide layer. If set, the TMR effect can be used. Gold is used for electrical contact with each other.
  • the mixing ratio can be, for example, 1: 1.
  • the ink used in the production method according to the invention comprises a solvent in which the nanoparticles are dissolved.
  • the solvent is evaporated after the application of the ink to the substrate.
  • the solvent used is particularly preferably 1, 2-dichlorobenzene and as stabilizer: trioctylphosphine oxide (TOPO), oleic acid, oil-amine, and / or linseed oil mixtures.
  • TOPO trioctylphosphine oxide
  • a compound which is volatile with ambient air and has a stabilizing effect on the nanoparticles under a protective atmosphere is preferably used, thus preventing agglomeration and sedimentation thereof. It can come to an energy input by Braunian motion at room temperature.
  • the solvent of the ink is preferably chemically stable to the material of the sheath around the nanoparticles provided in one embodiment of the invention, and more preferably stable to the material of the nanoparticles.
  • the solvent particularly preferably has a slow evaporation rate.
  • 1, 2-dichlorobenzene can evaporate within a few minutes, the rate of evaporation depending on the amount and the relative surface (interface) to the ambient air. Desirable for the manufacturing process is evaporation within 2 to 5min (manual handling possible). But it may also be desirable to evaporate faster (machine handling).
  • the ink is preferably taken from a reservoir which prevents contact of the ink with oxygen.
  • the reservoir may be hermetically sealed and / or arranged in a protective gas atmosphere (for example nitrogen). Thus, it can be prevented that the nanoparticles oxidize.
  • mixing devices may be provided which mix the ink during storage in the reservoir.
  • an ink which contains nanoparticles surrounded by a shell. Surrounding the nanoparticles with a shell makes it possible to stabilize the nanoparticles. The nanoparticles dissolved in the ink may tend to form agglomerations or coagulates. These processes are counteracted in a preferred embodiment of the production method according to the invention.
  • Stabilization possibilities are the charge stabilization, the stabilization by polymers or the Styrian stabilization. Styrian stabilization is particularly preferably used within the scope of the production process according to the invention. The charge stabilization takes place via the electrostatic repulsion of charges of the same name. Charge stabilization occurs, for example, with silver halide particles.
  • Stabilization by polymers such as PVP can lead to spatial separation of the particles due to the size of the polymer molecules.
  • the nanoparticles are separated by a ligand shell, which separates the particles from each other and, for example, can protect them from oxidation.
  • Ligands are understood as meaning amphiphilic molecules which, with their hydrophilic head group, form covalent or coordinative bonds with the particle nucleus (the nanoparticle) and show their hydrophobic alkyl chains in the solution.
  • ligand shell preferably nonpolar media are used as solvent. The strength of the bond between headgroup and core can affect the growth and shape of the particles, while the length of the alkyl chain determines the interaction between the particles.
  • the nanoparticles are produced at least by the following method steps:
  • the nuclei of the nanoparticles are produced via the thermolysis of organometallic trekkers in a binary surfactant solution, as described, for example, in WF Puntes, KM Krishnan and P. Alivisatos, Science 291, 2115 (2001) becomes.
  • a binary surfactant solution as described, for example, in WF Puntes, KM Krishnan and P. Alivisatos, Science 291, 2115 (2001) becomes.
  • the manufacturing methods of nanoparticles please refer to chapter 2.1 of the diploma thesis, respectively chapter 3.1 and 3.1.1 of the doctoral thesis of Dr. med. Ennen. These chapters are incorporated by reference into this description of the production process of the invention for the preparation of the nanoparticles and thus form part of the description of the preparation process according to the invention.
  • a stabilization of the nanoparticles produced during the Oswald ripening process takes place, for example by generating the ligand shell.
  • the substrate is at least partially, in particular majority of silicon oxide.
  • the substrate may be a chip surface, for example of processed silicon and / or germanium.
  • the substrate may be at least partially made of a plastic or of a ceramic or of glass.
  • the substrate may be a printed circuit board, conventional or flexprint. On the printed circuit board structures may be integrated, which influence the application of the ink. This can be mechanical structures, such as channels, or special coatings on which the nanoparticles bind or, if desired, just do not bind. Further structures are electrical conductor tracks which, when energized, generate electrical and / or magnetic fields which influence the deposition behavior.
  • the substrate may be configured as a film.
  • the substrate may be an insulator.
  • the substrate may include means capable of generating a magnetic field so that, for example, a magnetic field may be generated during the application of the ink.
  • the substrate may have a platinum surface or be a processed chip surface.
  • the substrate can be pretreated with a plasma to bind as many nanoparticles on the surface.
  • the manufacturing method according to the invention produces electrical components which have at least two electrical contacts. These electrical contacts are preferably arranged on the same substrate to which the ink is applied. In a first embodiment, the electrical contacts are already provided on or in the substrate. The ink can then be printed, for example, on the electrical contacts, or at least the electrical contacts are applied partially overlapping. It can also be provided to apply the ink to the substrate at a distance from the electrical contacts and then to produce an electrical connection between the contacts and the nanoparticles, for example by printing an electrically conductive material, for example by printing a second ink with nanoparticles from one non-magnetic, electrically conductive material. The electrical contacts of the electrical component need not be provided on or in the substrate to which the ink is applied.
  • the electrical contacts can also be applied to the nanoparticles arranged on a substrate in a downstream operation.
  • This application of the contacts can also take place, for example, by means of a printing process with a second ink having nanoparticles of a non-magnetic, electrically conductive material.
  • the nanoparticles are arranged uniformly on the substrate within the surface regions of the substrate in which they are to be arranged on the substrate (uniform lattice structure).
  • This uniform lattice structure can be prepared either by utilizing already existing structures (for example, the substrate may have a surface structure, such as depressions, so that after printing in each well a nanoparticle is arranged, the desired lattice structure being adjusted by the surface structure) or for example and especially preferably by utilizing the self-organization of the particles.
  • self-assembly of nanoparticles is understood to mean the transition from a disordered state of the particles in the ink to a periodic arrangement on the substrate, as shown in FIG.
  • self-organization and the variables that influence this self-organization please refer to Chapter 2.2 of the Ph.D. Inga Ennen ("Magnetic Nanoparticles as Building Blocks for Granular Systems: Microstructure, Magnetism, and Transport Properties"), Chapter 2.2 of which is incorporated by reference in its entirety in the context of self-assembly and its chapter 2.2 on self-assembly as part of this description of the invention Setting the self-organization applies.
  • the volume fraction of the particles in the solution is greater than 49%, so that the solvent and optionally of the further elements present in the ink occupy a volume fraction of less than 51%. It has It has been shown that the self-assembly of the particles on the substrate occurs particularly well, especially from a volume fraction of 49%. In order to promote the self-assembly of the particles, it is advantageous to provide a uniform wetting of the substrate with the ink, to keep the nanoparticle distribution particularly small and to carry out any evaporation of the solvent which may be provided.
  • an external magnetic field is applied during the application of the ink and / or during the removal of the liquid of the ink.
  • This external magnetic field can influence the arrangement of the nanoparticles and thus lead to a desired arrangement of the nanoparticles on the substrate.
  • the application of a magnetic field to magnetic nanoparticles can cause the nanoparticles to align in a particular direction.
  • an ink which has at least partially nanoparticles surrounded by a shell, and according to this preferred embodiment, in such an ink after application to the substrate, the shell surrounding the nanoparticle is removed.
  • the removal of the shell can be done for example by means of heat.
  • an ink comprising nanoparticles surrounded by a shell it may be omitted to remove this shell.
  • an electrically conductive material is applied that connects at least one nanoparticle to an electrical contact.
  • the application of the electrically conductive material can also be done by printing.
  • the electroconductive material may be applied simultaneously with the application of the ink, for example, in that a first nozzle of a printhead comprises an ink of a first type of nanoparticles, for example of magnetic or magnetizable material and a second nozzle of the printhead, an ink of a second type of nanoparticles, for example of a non-magnetic, electrically conductive material applies.
  • the electrically conductive material can be applied in a subsequent step of applying the ink.
  • the electrically conductive material may be applied so as to bond a single nanoparticle to the electrical contact. However, the electrically conductive material may also be applied such that it connects a plurality of nanoparticles to each other and to the other with the electrical contact.
  • the electrically conductive material can For example, be gold or silver, carbon nanotubes, copper, for example, when copper is already used as a conductor, or conductive polymers.
  • the electrically conductive material can also be applied in a different form and does not have to be applied by means of a printing process. For example, the electrical material may be applied by means of soldering, bonding or ion beam implantation.
  • an electrically conductive material is applied, which connects at least one nanoparticle applied to the substrate to a second nanoparticle applied to the substrate.
  • the electrical component can be produced, for example, such that a nanoparticle conductively contacts a contact located on or in the substrate.
  • the application of the electrically conductive material can - if a plurality of nanoparticles was applied to the substrate - carried out in the manner selective, that only some nanoparticles of the majority of nanoparticles are connected to each other and other nanoparticles are not interconnected (so-called percolation theory).
  • Wire strands may be formed by applying the conductive material, wherein a wiring harness conductively couples a first group of nanoparticles deposited on the substrate, while a second wiring strand conductively couples a second group of nanoparticles deposited on the substrate without the electrically conductive material of the first wiring harness contacts the electrically conductive material of the second wiring harness.
  • a further layer for example a protective layer, is applied to the substrate at least on one nanoparticle after application of the nanoparticle.
  • the further layer can serve as an insulator.
  • the further layer can serve as a protective layer, for example as protection against oxidation or as protection against mechanical action.
  • the protective layer can consist of polymers, for example of PMMA (polymethyl methacrylate), of PVC (polyvinyl chloride) or of polystyrene.
  • the nanoparticles are treated with heat during the printing process and / or after application to the substrate.
  • This heat can be used to remove one at a certain Embodiments of the invention provided around the nanoparticles and / or to evaporate the liquid of the ink.
  • the heat supply can also serve to influence the magnetic properties of the nanoparticles, for example to produce the transition from superparamagnetic properties to ferromagnetic properties. This can be achieved, for example, by heating the particles to above 400.degree.
  • the heat supply in particular the heat supply for changing the magnetic properties of the individual or of the applied nanoparticles, for example, by means of a laser.
  • a laser has a certain power.
  • a specific energy input can be targeted. In particular, this can be used to achieve the transition from hcp to fcc at defined locations.
  • a heat supply which only serves to remove a shell provided in certain embodiments of the invention around the nanoparticles and / or to evaporate the liquid of the ink is particularly preferably carried out at temperatures of less than 400 ° C., for example in an oven.
  • the nanoparticles may be treated with radio frequency radiation or microwaves during the printing process and / or after application to the substrate.
  • only some of the nanoparticles applied to the substrate are treated with heat. This can serve to change the magnetic properties of only a few nanoparticles.
  • a bias magnet can be generated on the substrate in this way. The field direction of the bias magnet can be adjusted by applying an external magnetic field to the nanoparticles to be treated during the heat treatment. Likewise, during the heat treatment previously embedded lines can be energized and so a defined magnetic field can be generated.
  • the heat treatment (both for removing the shell and for changing the magnetic properties of the nanoparticles) can be carried out in a special atmosphere, for example under a protective gas atmosphere. Thereby, oxidation of the nanoparticles during the heat treatment can be prevented.
  • a heat input provided in a preferred embodiment during the printing of the ink, in particular a heat treatment of the ink while they are located between a printhead and the substrate can lead to a phase change on the way from the nozzle to the substrate.
  • At least two successive printing steps are performed.
  • the ink containing nanoparticles and / or coated with a shell nanoparticles can be applied to the substrate, which are for example of a magnetic or magnetizable material
  • a second printing step an ink with nanoparticles of a non-magnetic, electrically conductive material
  • a protective layer can be applied to some or all of the nanoparticles.
  • several layers of nanoparticles can be applied in several printing steps.
  • a first printing step a first layer of nanoparticles (for example of a magnetic or magnetizable material)
  • an intermediate layer for example of nanoparticles of another material (for example plastic) that differs from the material of the nanoparticles of the first layer
  • a second layer of nanoparticles for example, of a magnetic or magnetizable material
  • the intermediate layer can also be applied by another application process.
  • 2nd layer electrically conductive layer that connects at least some of the nanoparticles of the first layer in an electrically conductive manner
  • stacks are formed from a plurality of stacks, for example a plurality of stacks of the 1st to 3rd layers according to Example A one above the other.
  • a sensor is produced with the production method according to the invention, which detects an XMR effect (X magneto-resistive effect), for example the GMR effect (giant magnetoresistance effect) or the magnetic field to detect a magnetic field AMR effect (anisotropic magnetoresistive effect) or the TMR effect (Tunnel Magneto Resistance effect).
  • magnetic nanoparticles of a magnetic material are also understood on the substrate , which are made of a magnetizable material and treated after application to the substrate so that they themselves generate a magnetic field), as well as nanoparticles of an electrically conductive, non-magnetic material (“conductive nanoparticles”), which are located in the interstices located between the magnetic nanoparticles.
  • Such an arrangement of nanoparticles on a substrate can be achieved with the production method according to the invention in that both magnetic nanoparticles and conductive nanoparticles are contained in a single ink, which are applied to the substrate by means of a printing process.
  • a random arrangement of the magnetic nanoparticles and the conductive nanoparticles on the substrate can take place. It is believed, however, that even this random arrangement of magnetic and conductive nanoparticles has at least a small but useful GMR effect. For example, by means of certain coupling points on the ligand shells, a regular matrix arrangement can be set.
  • first a first ink can be applied by means of a printing method, wherein the first ink contains magnetic nanoparticles or at least predominantly magnetic nanoparticles and only small amounts of other nanoparticles.
  • a second ink can be applied which contains conductive nanoparticles or at least predominantly conductive nanoparticles and only small amounts of other nanoparticles.
  • magnetic nanoparticles and conductive nanoparticles are used, which are surrounded by a shell, such as a ligand shell.
  • a shell such as a ligand shell.
  • the ligand shell for example by heat.
  • the solvent of the ink may be evaporated prior to removing the ligand shell or simultaneously with removing the ligand shell.
  • the magnetic nanoparticles and conductive nanoparticles and removing the ligand shell can be stabilized and protected. This is done in a preferred embodiment by applying a polymer layer, which may for example also be printed. In a preferred embodiment, a polymer is used whose solvent does not detach the nanoparticles.
  • all process steps for producing a sensor utilizing the GMR effect are performed at temperatures less than 400 degrees Celsius. This prevents the magnetic nanoparticles from passing from the HCP phase to the FCC phase.
  • a sensor is produced with the production method according to the invention, which uses the TMR effect.
  • Magnetic nanoparticles which have an insulating, thin intermediate layer are particularly preferably used in this production method.
  • the intermediate layer is produced by targeted oxidation at the edge of the nanoparticle.
  • the nanoparticle can then be contacted with the contacts via a conductive nanoparticle, for example a gold nanoparticle.
  • nanoparticles are used which are surrounded by a shell, particularly preferably a ligand shell.
  • a shell particularly preferably a ligand shell.
  • the thickness of the ligand shell allows the particle spacing on the substrate to be adjusted. Due to thicker ligand shells, the nanoparticles applied to the substrate have a greater distance from each other after self-assembly.
  • the ligand shell is removed, in particular preferably by the action of heat. After this Removal of the ligand shell preferably maintains the particle spacing between the nanoparticles deposited on the substrate.
  • the removal of the ligand shell takes place in the embodiments described above by heat input by means of a laser. Likewise, the removal of the ligand shell can be done by heat input in an oven. Additionally or alternatively, the ligand shell can be removed by microwave irradiation or, for example, UV light irradiation.
  • an oxide protection is applied to the applied particles, for example by printing.
  • the oxide protection is a plastic.
  • a printable polymer an organic substance and especially preferably PMMA, polystyrene or PVC as oxide protection.
  • a plastic with a solvent is used as oxide protection, which is chemically stable with respect to the magnetic and conductive nanoparticles.
  • printable oxide protection cures at temperatures less than 400 degrees Celsius.
  • the electrical component according to the invention has at least two electrical contacts on and on a substrate arranged nanoparticles of an electrically conductive material, nanoparticles of a magnetic material and / or nanoparticles of a magnetizable material.
  • the nanoparticles are arranged in one or more surface regions of the substrate on the substrate and are arranged within the surface regions in a regular shape with a lattice structure on the substrate, wherein the region-wise lattice structure of the nanoparticles extends over the entire respective surface region.
  • the entire respective surface area may be geometrically divided into uniform square adjoining subareas (square pixels) or geometrically substantially by uniform circular or elliptical subareas arranged in a matrix (round pixels).
  • Each square portion has an edge length of less than 4 millimeters, more preferably less than 1 millimeter and most preferably less than 100 microns, or each circular or elliptical portion has a maximum diameter of less than 4 millimeters, more preferably from less than 1 millimeter and most preferably less than 100 microns.
  • the geometric shape of the surface areas results from the fact that the nanoparticles by imprinting the nanoparticles and / or with a shell surrounding nanoparticles containing ink were generated. Surface areas created in this way are composed of pixels (geometric subregions).
  • a square portion having an edge length of less than 4 millimeters, more preferably less than 1 millimeter and most preferably less than 100 micrometers, or circular or elliptical portion having a maximum diameter of less than 4 millimeters, more preferably less than 1 millimeter, and most preferably less than 100 microns it is possible to produce surface areas that are small in size and / or have complex shapes.
  • electrical components can be produced in a variety of shapes and sizes, which in turn the application areas of the component are diverse.
  • At least one surface region has a geometric shape, in which at least one quadratic partial region, or only one circular or elliptical partial region is arranged adjacently adjacent to only one further or only two further quadratic partial regions or circular or elliptical partial region.
  • at least one surface region has at least two rows of square or circular or elliptical subregions, the number of subregions in one row being different from the number of subregions in the second row.
  • the lattice structure of the nanoparticles comprises a monolayer of nanoparticles extending in a horizontal plane.
  • the lattice structure of the nanoparticles has a plurality of horizontal planes arranged one above the other.
  • electrical components with special effects such as the GMR effect can be achieved (although the GMR effect would be feasible with a monolayer).
  • the strength of the effects caused by the nanoparticles can be increased by several layers.
  • the electrical component according to the invention is produced by the production method according to the invention.
  • the electrical component exhibits an XMR effect (X magneto-resistive effect), for example the GMR effect (giant magnetoresistance effect) or the AMR effect (anisotropic magnetoresistive effect) or the TMR effect (tunnel magneto resistance -Effect).
  • XMR effect X magneto-resistive effect
  • GMR effect giant magnetoresistance effect
  • AMR effect anisotropic magnetoresistive effect
  • TMR effect tunnel magneto resistance -Effect
  • FIG. 1 shows a sketch of the disorder-order transition in the evaporation of the solvent of a nanoparticle suspension containing the shell surrounded by an envelope.
  • FIG. 2 shows a sketch of an electrical component produced by the production method according to the invention in a first design in a partially sectioned side view
  • FIG. 3 shows a sketch of an electrical component produced by the production method according to the invention in a second design in a partially sectioned side view
  • FIG. 4 shows a sketch of an electrical component produced by the production method according to the invention in a third design in a partially sectioned side view
  • FIG. 5 shows a sketch of an electrical component produced by the production method according to the invention in a fourth design in a partially sectioned side view
  • FIG. 6 shows a sketch of an electrical component produced by the production method according to the invention in the form of a printed circuit board in a perspective plan view
  • FIG. 7 shows a sketch of an electrical component in the form of an ASIC (application-specific integrated circuit) produced by the production method according to the invention in a perspective plan view
  • 8 shows a sketch of an electrical component produced by the production method according to the invention with a film as a substrate in a perspective plan view
  • FIG. 9 shows a sketch of an electrical component produced by the production method according to the invention with a bias magnet as substrate in a perspective plan view
  • FIG. 10 shows a sketch of an electrical component produced by the production method according to the invention with a bias magnet printed on the substrate in a plan view and FIG
  • FIG. 11 shows a sketch of an electrical component produced by the production method according to the invention, which is integrated into a microfluid system in a plan view.
  • the sketch shown in Fig. 1 is the thesis of Dr. med. Inga Ennen (page 10, Figure 2.5).
  • the left picture of the sketch shows a nanoparticle suspension applied to a carrier.
  • the nanoparticles are surrounded by a ligand shell.
  • FIGS. 2 and 3 show embodiments of electrical components produced using the manufacturing method according to the invention.
  • the electrical component has a substrate 1, to which a single-layer layer of nanoparticles 2 has been applied by means of the production method according to the invention.
  • the nanoparticles 2 may be made of an electrically conductive material, of a magnetic material and / or of a magnetizable material.
  • an electrical contact 3 is shown with two electrical contacts, the was applied on top of the layer of nanoparticles 2.
  • the electrical contact 3 is applied with two electrical contacts next to the layer of nanoparticles 2.
  • FIGS. 2 and 3 show a protective layer 4 which has been applied via the nanoparticles 2 and the contacting 3.
  • the electrical component has a substrate 1 onto which a granular mesh of nanoparticles 10, 11 has been applied by means of the production method according to the invention.
  • the nanoparticles 10 are magnetic nanoparticles that consist of magnetic material.
  • the nanoparticles 11 are made of an electrically conductive material. It can be seen that the nanoparticles 11 form a direct conduction path 12, since individual electrically conductive materials touch each other. Furthermore, an XMR-sensitive conduction path 13 can be recognized by the magnetic nanoparticles 10.
  • the electrical component shown in FIG. 4 has a protective layer 4. There are provided (not shown) contacts each contact at least with an electrically conductive nanoparticle 11.
  • the electrical component has a substrate 1 to which a two-layered layer of nanoparticles 10, 11 has been applied by means of the production method according to the invention.
  • the nanoparticles 10 are magnetic nanoparticles that consist of magnetic material.
  • the nanoparticles 11 are made of an electrically conductive material. It can be seen that the nanoparticles 11 form a direct conduction path 12, since individual electrically conductive materials touch each other. Furthermore, an XMR-sensitive conduction path 13 can be recognized by the magnetic nanoparticles 10.
  • the electrical component shown in FIG. 5 has a protective layer 4. There are provided (not shown) contacts each contact at least with an electrically conductive nanoparticle 11.
  • the electrical component produced by the production method according to the invention can also be embodied as a printed circuit board (PCB).
  • the printed circuit board 20 forms on the one hand a support for components 21, which are connected to one another via electrical lines, for example to the carrier plate (substrate) 22 adhering, conductive connections (interconnects).
  • nanoparticles which directly form the meandering structures 23 shown in the enlargement of FIG. 6 are also directly printed on the substrate 22 of the printed circuit board 20.
  • contacts 24 are provided, with which the structure 23 formed by the printed nanoparticles is connected to the further components 21 of the printed circuit board 20.
  • the meandering structure 23 is so and the nanoparticles are selected such that the component has an XMR effect (giant magnetoresistance effect) or the AMR effect (anisotropic magnetoresistive effect) or the TMR effect (tunnel Magneto Resistance effect) shows.
  • XMR effect giant magnetoresistance effect
  • AMR effect anisotropic magnetoresistive effect
  • TMR effect tunnel Magneto Resistance effect
  • Fig. 7 shows that the electrical component produced by the manufacturing method according to the invention can also be embodied as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • a substrate 30 forms, on the one hand, a support for components 31, which are connected to one another via electrical lines, for example, conductive connections (interconnects) adhering to the carrier plate (substrate) 22.
  • nanoparticles which form the meandering structures 33 illustrated in the enlargement of FIG. 7 are also directly printed on the substrate 30. At the ends of the meandering structures 33, contacts 34 are provided with which the structure 33 formed by the printed nanoparticles is connected to the further components 31.
  • the ffleandede structure 33 is designed so and the nanoparticles are chosen so that the component has an XMR effect (X magneto-resistive effect), for example, the GMR effect (giant magnetoresistance effect) or the AMR effect (anisotropic magnetoresistive effect) or shows the TMR effect (Tunnel Magneto Resistance effect).
  • XMR effect X magneto-resistive effect
  • GMR effect giant magnetoresistance effect
  • AMR effect anisotropic magnetoresistive effect
  • TMR effect Tel Magneto Resistance effect
  • FIG. 8 shows that the electrical component produced using the production method according to the invention can also have a foil 40 as substrate.
  • Nanoparticles which form the meandering structures 43 shown in the enlargement of FIG. 8, are directly printed on the substrate 40.
  • the ffleandede structure 43 is designed so and the nanoparticles chosen so that the component has an XMR effect (X magneto-resistive effect), for example, the GMR effect (giant magnetoresistance effect) or the AMR effect (anisotropic magnetoresistive effect) or shows the TMR effect (Tunnel Magneto Resistance effect).
  • XMR effect X magneto-resistive effect
  • GMR effect giant magnetoresistance effect
  • AMR effect anisotropic magnetoresistive effect
  • TMR effect Teunnel Magneto Resistance effect
  • FIG. 9 shows that the electrical component produced by the production method according to the invention can also have a bias magnet 50 as a substrate.
  • Nanoparticles which form the illustrated meandering structures 53 are directly printed on the substrate 50.
  • the ffleandede structure 53 is designed and the nanoparticles are chosen so that the component has an XMR effect (X magnetoresistance effect), for example, the GMR effect (giant magnetoresistance effect) or the AMR effect (anisotropic magnetoresistive effect) or the TMR effect (tunnel Magneto Resistance effect) shows.
  • XMR effect X magnetoresistance effect
  • GMR effect giant magnetoresistance effect
  • AMR effect anisotropic magnetoresistive effect
  • TMR effect tunnel magneto Resistance effect
  • the electrical component produced by the manufacturing method according to the invention can also be embodied with bias magnet 61 printed on the substrate 60.
  • Nanoparticles which form the illustrated meandering structures 63 are directly printed on the substrate 60.
  • the meandering structure 63 is embodied and the nanoparticles are selected so that the component has an XMR effect (X magneto-resistive effect), for example the GMR effect (giant magnetoresistance effect) or the AMR effect (anisotropic magnetoresistive effect) or shows the TMR effect (Tunnel Magneto Resistance effect).
  • XMR effect X magneto-resistive effect
  • GMR effect giant magnetoresistance effect
  • AMR effect anisotropic magnetoresistive effect
  • TMR effect Tel Magneto Resistance effect
  • Fig. 11 shows a microfluidic system.
  • a substrate 70 On a substrate 70 channels 71 are formed through which a liquid can pass.
  • the meandering structure 73 is embodied and the nanoparticles are selected so that the component has an XMR effect (X magnetoresistance effect), for example the GMR effect (giant magnetoresistance effect) or the AMR effect (anisotropic magnetoresistive effect) or shows the TMR effect (Tunnel Magneto Resistance effect).
  • XMR effect X magnetoresistance effect
  • GMR effect giant magnetoresistance effect
  • AMR effect anisotropic magnetoresistive effect
  • TMR effect Tel Magneto Resistance effect

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils mit mindestens zwei elektrischen Kontakten und auf einem Substrat angeordneten Nanopartikeln aus einem elektrisch leitfähigen Material, Nanopartikeln aus einem magnetischen Material und/oder Nanopartikeln aus einem magnetisierbaren Material, bei dem eine die Nanopartikel und/oder mit einer Hülle umgebene Nanopartikel enthaltende Tinte mittels eines Druckverfahrens auf das Substrat aufgebracht wird.

Description

"Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils und elektrisches Bauteil"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils mit mindestens zwei elektrischen Kontakten und auf einem Substrat angeordneten Nanopartikeln aus einem elektrisch leitfähigen Material, Nanopartikeln aus einem magnetischen Material und/oder Nanopartikeln aus einem magnetisierbaren Material. Ebenso betrifft die Erfindung ein elektrisches Bauteil.
Aus der Diplomarbeit„Charakterisierung von Cobalt-Nanopartikeln und Untersuchung zur Herstellung granulärer Strukturen" von Inga Ennen, erstellt 2003 für die Fakultät für Physik der Universtität Bielefeld, und der Dissertation„Magnetische Nanopartikel als Bausteine für granuläre Systeme: Mikrostruktur, Magnetismus und Transporteigenschaften" von Inga Ennen erstellt 2008 für die Fakultät für Physik der Universtität Bielefeld ist es bekannt, Nanopartikel durch Keimbildung, Wachstum, Reifung und Stabilisierung zu bilden (Kapitel 2.1 der Dissertation). Ferner ist es bekannt, zur Herstellung eines granulären Modellsystems Co-Nanopartikel mit einem mittleren Durchmesser von circa 8 nm zu verwenden und diese mittels Aufschleudern oder Dippen auf das Substrat zu übertragen sowie nach dem Entfernen einer organischen Hülle der Nanopartikel die magnetischen Partikelkerne mit einer dünnen Metallschicht abzudecken (vgl. Kapitel 7.1 der Dissertation und die darin enthaltenen
BESTÄTIGUNGSKOPIE weiteren Querverweise auf die Dissertation und die Diplomarbeit). An dieser Vorgehensweise ist insbesondere nachteilig, dass das Erzeugen der Partikelmonolage mittels Aufschleudern oder Dippen erfolgt. Diese Verfahren eignen sich nicht für eine industrielle Herstellung elektrischer Bauteile.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für das eingangs beschriebene elektrische Bauteil vorzuschlagen, das eine industrielle Fertigung derartiger elektrischer Bauteile erlaubt. Ferner soll ein elektrisches Bauteil vorgeschlagen werden, das vielfältig einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 und das elektrische Bauteil gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der hier nachfolgenden Beschreibung wiedergegeben.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die Nanopartikel und/oder mit einer Hülle umgebene Nanopartikel in eine Flüssigkeit zu geben, um somit eine Tinte zu bilden, die mittels eines Druckverfahrens auf das Substrat aufgebracht werden kann. Druckverfahren, also Verfahren, bei denen eine Tinte auf ein Substrat aufgebracht wird, sind aus anderen technischen Gebieten, insbesondere dem Bedrucken von Papier und Textilien gut bekannt und hinsichtlich ihrer Technologie hinreichend ausgereift, um im industriellen Maßstab eine Tinte auf ein Substrat aufzubringen.
Als Druckverfahren wird insbesondere bevorzugt das aus der Bürotechnik bekannte Tintenstrahldruckverfahren eingesetzt, das zu den so genannten Non Impact Printing (NIP-Verfahren, elektronische Druckverfahren ohne explizite Druckform) gehört.
Als Druckverfahren können aber auch Verfahren eingesetzt werden, die nach dem Flach-, Hoch-, Tief- oder Durchdruckverfahren arbeiten, wie sie in DIN 16500 definiert werden. Bei dem Hochdruckverfahren stehen die Bildstellen der Druckform höher als Nichtbildstellen (zum Beispiel bekannt aus Buchdruck, Flexodruck). Bei dem Flachdruckverfahren liegen die Bildstellen und die Nichtbildstellen der Druckform annähernd auf einer Ebene (zum Beispiel bekannt vom Offsetdruck). Bei dem Tiefdruckverfahren liegen die Bildstellen der Druckform tiefer als Nichtbildstellen. Bei dem Durchdruckverfahren bestehen Bildstellen der Druckform aus einer Schablone auf einem farbdurchlässigen Schablonenträger (Sieb aus Kunststoff- oder Metallfäden), Nichtbildstellen sind farbundurchlässig (zum Beispiel bekannt vom Siebdruck und Risographie). Insbesondere bevorzugt werden direkte Druckverfahren eingesetzt, die dadurch definiert sind, daß das Druckbild direkt von der Druckform auf das Substrat gebracht wird. Deshalb muß das Druckbild seitenverkehrt auf der Druckform angebracht sein. Beispiele für ein direktes Druckverfahren sind der Rakeltiefdruck, der Buchdruck und der Flexodruck. Es ist aber auch möglich, indirekte Druckverfahren einzusetzen, die dadurch definiert sind, daß das Druckbild zunächst auf einen Zwischenträger angebracht wird. Der Zwischenträger ist flexibel und gibt die Farbe an das Substrat weiter ab. Aus diesem Grund muß das Druckbild bei einem indirekten Druckverfahren seitenrichtig sein. Beispiele für ein indirektes Druckverfahren sind der Offsetdruck und der Tampondruck. Als Tampondruckverfahren wird auch ein Druckverfahren verstanden, bei dem die Tinte mit der Filzspitze eines (tintenlosen) Filzstifts durch Eintauchen der Filzspitze in die Tinte zur Aufnahme der Tinte aufgenommen wird und dann durch Aufdrücken der Filzspitze auf das Substrat zur Abgabe der Tinte abgegeben wird. Ebenso wird als Tampondruckverfahren ein Druckverfahren verstanden, bei dem ein mit Tinte gefüllter Filzstift mit seiner Filzspitze zur Abgabe der Tinte auf das Substrat gedrückt wird und ggf. im aufgedrückten Zustand auf der Oberfläche des Substrats entlang geführt wird. Ebenso kann das Laserdruckverfahren eingesetzt werden, bei dem mittels eines Lasers Teilbereiche einer Walze geladen werden, die Walze an einem entgegengesetzt geladenen Toner vorbeigeführt wird und durch den Ladungsunterschied Partikel des Toners aufnimmt, um dann auf ein Papier aufgebracht zu werden, wenn die Walze nach der Aufnahme der Tonerpartikel an dem Papier vorbeigeführt wird. Ebenso kann ein Wachstinten- Druckverfahren eingesetzt werden, bei dem die Partikel in einem Wachs eingeschlossen sind, das tropfenweise aufgeschmolzen wird, so dass die Tropfen auf eine Walze tropfen und von der Walze auf ein Papier aufgebracht werden. Von den vorbeschriebenen, möglichen Druckverfahren, die nach dem Flach-, Hoch-, Tief- oder Durchdruckverfahren arbeiten, werden insbesondere bevorzugt die Verfahren angewendet, bei denen die Tinte während des Druckvorgangs nicht auf eine Temperatur von über 400°C erhitzt wird.
Unter dem besonders bevorzugt einzusetzenden Tintenstrahldruckerverfahren wird ein Matrixdruckerverfahren verstanden, bei dem durch den gezielten Abschuß oder das Ablenken kleiner Tintentröpfchen ein Druckbild erzeugt wird. Das Druckverfahren kann als Ein- oder Mehrstrahlverfahren durchgeführt werden, wobei beim Mehrstrahlverfahren pro Zeiteinheit mehrere Tröpfchen abgeschossen werden, nämlich in parallelen "Strahlen". In beiden Fällen (Ein- und Mehrstrahler) tritt der Tintenstrahl über eine Düse aus dem Druckkopf aus. Dieser Strahl kann in einer bevorzugten Ausführungsform über einen piezoelektrischen Wandler, der sich hinter der Düse befindet, moduliert werden, so daß ein gleichmäßiger Zerfall (Rayleigh'scher Tropfenzerfall) in einzelne Tropfen erreicht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform können über eine Ladeelektrode die so gebildeten Tropfen mehr oder weniger stark elektrostatisch aufgeladen. Die 10 bis 40 m/s schnellen Tropfen durchfliegen anschließend eine größere Ablenkelektrode, wo sie - abhängig von ihrer spezifischen elektrischen Ladung - seitlich abgelenkt werden. Je nach Gerätetyp gelangen nun die geladenen bzw. die ungeladenen Tropfen auf das Substrat. Nicht benötigte Tropfen können bereits am Druckkopf wieder aufgefangen und erneut dem Tintenkreislauf zugeführt werden. Das Tintenstrahldruckverfahren kann als Binary-Deflecting- Verfahren und Multi-Deflecting-Verfahren betrieben werden. Bei Ersterem kommt der Tropfen entweder auf das Substrat oder er wird in einen Tropfenfänger abgelenkt. Beim Multi-Deflecting-Verfahren können die Tropfen durch unterschiedliche Ladungszustände unterschiedlich abgelenkt werden. Auf diese Weise ist es möglich, über eine Düse eine breitere Zeile zu drucken. Die Breite der Zeile ist abhängig vom Abstand der Düse zum Substrat, wodurch ein höherer Abstand die Auflösung vermindert.
Alternativ zur Ausführungsform mit einer Ladeelektrode kann das besonders bevorzugt eingesetzte Tintenstrahldruckverfahren auch ohne Ladeelektrode ausgeführt werden. Die gebildeten Tropfen werden dann mittels eines in dem Druckkopf vorgesehenen Kanals zu dem Papier geführt. Am Ausgang des Kanals treten die gebildeten Tropfen aus und treffen auf das Papier auf.
Der Einsatz des Tintenstrahldruckverfahrens bietet den Vorteil, dass die Bildung und Förderung der Tinte im Druckkopf durch verformungsbasierten Druck erfolgt und somit die Temperatur in dem Druckkopf und damit in der Tinte im wesentlichen der Raumtemperatur entspricht, zumindest aber nicht über 400°C ansteigt. Dadurch kann vermieden werden, dass - falls Nanopartikel in der Tinte vorhanden sind, die einen solchen Phasensprung durchführen - bereits in der Tinte ein Phasensprung von HCP (hexagonal dosest packed structure) zu FCC (face centred cubic structure) erfolgt. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Druckverfahren eingesetzt werden, bei dem die Temperatur in dem Druckkopf und damit in der Tinte im wesentlichen über 400°C ansteigt. Dadurch kann erreicht werden, dass - falls Nanopartikel in der Tinte vorhanden sind, die einen solchen Phasensprung durchführen - bereits in der Tinte ein Phasensprung von HCP (hexagonal dosest packed structure) zu FCC (face centred cubic structure) erfolgt. Ebenso ist es in einer alternativen Ausführungsform möglich, dass bereits vor der Durchführung des Druckprozess Nanopartikel in der Tinte vorhanden sind, die eine FCC aufweisen.
Insbesondere bevorzugt wird ein Druckverfahren eingesetzt, bei dem Tröpfchen erzeugt, bzw. Tonerpartikel verwendet werden, die auf das Substrat aufgebracht werden, wie beim besonders bevorzugten Tintenstrahldruckverfahren beispielsweise Tröpfchen erzeugt werden, die von dem Druckkopf "abgeschossen" werden. Insbesondere bevorzugt werden Druckverfahren eingesetzt, die Tröpfchen erzeugen, bzw. Tonerpartikel eingesetzt, die einen durchschnittlichen Tröpfcheninhalt von weniger als 500 pikoliter, insbesondere bevorzugt von weniger als 100 pikoliter, insbesondere bevorzugt von weniger als 50 pikoliter, ganz besonders bevorzugt von weniger als 10 pikoliter und vorzugsweise von etwa 1.5 pikoliter haben. Je geringer der Tröpfcheninhalt, desto feiner die Auflösung des mit dem Druckverfahren erzeugbaren "Bildes", also der Anordnung der Tinte auf dem Substrat.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Druckverfahren mit einem Dispenser, bzw. Mikrodispenser, vorzugsweise einem Drucker durchgeführt, der keine magnetischen und/oder keine metallischen Bauteile aufweist. Magnetische oder metallische Bauteile können beispielsweise die Verteilung der Nanopartikel in der Tinte beeinflussen. Insbesondere bevorzugt wird ein Drucker eingesetzt, bei dem zumindest die Bauteile, die in Kontakt mit der Tinte kommen, keine magnetischen oder metallischen Bauteile sind, während Bauteile, die nicht in Kontakt mit der Tinte kommen, magnetisch oder metallisch sein können. Vorzugsweise ist der Drucker EMF- abgeschirmt, hat also eine Schirmung gegen Elektromagnetische Felder (EMF).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Tinte vor dem Aufbringen auf das Substrat durchmischt. Dies kann vorzugsweise zu einer gleichmäßigen Verteilung der Nanopartikel in der Tinte führen. Beispielsweise kann die Tinte in einem Reservoir gespeichert sein und in dem Reservoir durchmischt werden, beispielsweise durch Rütteln des Reservoirs oder durch statische und/oder bewegte Mischelemente, die in das Reservoir eintauchen. Ebenso kann die Tinte beispielsweise beim Entnehmen aus dem Reservoir durchmischt werden, beispielsweise indem zum Entnehmen der Tinte aus einem Reservoir eine Ansaugvorrichtung in die Tinte in dem Reservoir eingetaucht wird und der Eintauchprozeß ruckartig erfolgt. Ebenso kann die Tinte in Leitungen der Druckvorrichtung - falls solche vorhanden sind - durchmischt werden, beispielsweise indem diese Leitungen gerüttelt werden oder indem in den Leitungen statische und/oder bewegte Mischelemente vorgesehen sind, an denen die Tinte vorbei gefördert wird. Ebenso können Ultraschallköpfe vorgesehen sein, die Ultraschallwellen in die Tinte einbringen und die Tinte dadurch durchmischen. Ebenso kann ein Durchmischen dadurch erfolgen, dass durch Ansaugen in eine Pipette eine Teilmenge der Tinte in die Pipette aufgenommen und anschließend wieder ausgestoßen wird. Durch den beim Ausstoßen erzeugten, in die übrige Tinte eindringenden Flüssigkeitsstrahl kann die übrige Tinte durchmischt werden. ln einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Tintenreservoir - soweit vorhanden - vor Umgebungseinflüssen, insbesondere vor Sauerstoff geschützt. Dadurch kann vermieden werden, dass metallische Nanopartikel oxidieren. In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Schutzgasvorrichtung für ein Tinte nreserviors vorgesehen sein. Diese kann im wesentlichen ein Kasten mit Membranen sein, die vom Druckkopf durchstochen werden können, um so in das Innere des Reserviors zu gelangen und dort Tinte anzusaugen. Der Kasten kann mit Schutzgas, beispielsweise Stickstoff gefüllt sein und kann einen leichten Überdruck zur Umgebung haben, so dass durch die Membran Schutzgas austreten kann, aber kein Sauerstoff in die Schutzgasvorrichtung eindringen kann.
In alternativen Ausführungsformen können folgende Druckverfahren eingesetzt werden: Scher-Jet, Continous-Jet, MEMS-Ventil, Thermische Aktoren (Bubble jet) und Roll-On-roll Druck.
Die auf dem Substrat anzuordnenden Nanopartikel sind aus einem elektrisch leitfähigen Material, Nanopartikeln aus einem magnetischen Material und/oder Nanopartikeln aus einem magnetisierbaren Material. Neben den Nanopartikel aus einem elektrisch leitfähigen Material, den Nanopartikeln aus einem magnetischen Material und/oder Nanopartikeln aus einem magnetisierbaren Material können Nanopartikel auch aus nicht-leitendem Material eingesetzt werden, beispielsweise um zwischen leitenden Nanopartikel eine Isolation einzubringen oder beispielsweise für eine Passivierung. Als Nanopartikel aus einem magnetischen Material werden derartige Nanopartikel verstanden, die bereits ein Magnetfeld erzeugen. Als Nanopartikel aus einem magnetisierbaren Material werden Nanopartikel verstanden, die durch weitere Schritte, beispielsweise Anlegen eines äußeren Magnetfeldes, dazu umgewandelt werden können, selbst ein Magnetfeld zu erzeugen. Es sind auch superparamagnetische Nanopartikel denkbar, die nach außen kein Magnetfeld erzeugen, aber auf ein Magnetfeld reagieren könne, wie zum Beispiel der TMR-Effekt (Tunneling Magneto-Resistive Effekt) am Grenzübergang Magnet/Isolator.
Insbesondere bevorzugt sind die Nanopartikel aus Kobalt (Co), Samarium (Sm), Eisen (Fe), Ruthenium, Neodym oder anderen seltenen Erden oder aus Legierungen, die eines oder mehrerer dieser Elemente enthalten, wie beispielsweise Eisen/Kobalt (FeCo)-Legierungen oder Kobalt/Kupfer (CoCu)-Legierungen
Die in der Tinte enthaltenen Nanopartikel, beziehungsweise mit einer Hülle umgebenen Nanopartikel haben vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von weniger als 100 nm (bei einer mit Hülle umgebenen Nanopartikeln bezieht sich diese Angabe auf den Durchmesser des Nanopartikels selbst). Insbesondere bevorzugt haben die Nanopartikel einen mittleren Durchmesser von weniger als 50 nm, besonders bevorzugt von weniger als 20 nm. Insbesondere werden für elektrische Bauteile, die einen ferromagnetischen Effekt aufweisen sollen, Partikel mit einem mittleren Durchmesser von 15 nm eingesetzt und für elektrische Bauteile, die einen superparamagnetischen Effekt aufweisen sollen, Partikel mit einem mittleren Durchmesser von 6 nm eingesetzt.
Die Nanopartikel müssen nicht zwingend kugelförmig sein. Sie können beispielsweise länglich (zigarrenförmig) oder oval oder elliptisch ausgebildet sein. Bei einer „Zigarrenform" der Nanopartikel wird eine anisotrope Ausrichtung der Partikel ermöglicht. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nanopartikel jedoch im wesentlichen kugelförmig oder oval oder elliptisch.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die in der Tinte enthaltenen Nanopartikel einen im wesentlichen gleichen Durchmesser auf, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Standartabweichung (Sigma) der Nanopartikeldurchmesserverteilung kleiner 10 %, insbesondere bevorzugt kleiner 5 % ist. Bei derartigen Nanopartikeldurchmesserverteilungen stellt sich die Selbstorganisation der Nanopartikel besonders gut ein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Nanopartikel eine Oxidhülle auf, die dann wiederum von einer Ligandenhülle umgeben wird. Dadurch werden die Nanopartikel stabil gegen Oxidation, so daß ein Entfernen der Ligandenhülle an der Umgebungsluft möglich ist. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Oxidhülle eine Oxiddicke von 2 nm, insbesondere bevorzugt von 1 ,5 nm und ganz besonders bevorzugt von 1 nm .
In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Tinte zwei oder mehr unterschiedliche Typen von Nanopartikeln enthalten, beispielsweise als ersten Typ Nanopartikel ohne ein Hülle und als zweiten Typ Nanopartikel mit einer Hülle oder beispielsweise als ersten Typ Nanopartikel eines ersten Materials (beispielsweise aus einem magnetischen Material oder aus einem magnetisierbaren Material) und als zweiten Typ Nanopartikel eines zweiten Materials (beispielsweise aus einem nichtmagnetischen, nicht-magnetisierbaren, elektrisch leitfähigem Material). Eine Tinte mit zwei oder mehr unterschiedlichen Typen von Nanopartikeln kann dazu verwendet werden, in einem einzigen Druckschritt eine Struktur von Nanopartikeln unterschiedlichen Typs auf dem Substrat zu erzeugen. Beispielsweise kann für eine mögliche Art, den GMR-Effekt einzustellen, erst eine Nanopartikel-Ebene mit einer Tinte, die nur einen Typ Nanopartikel enthält, erzeugt werden, wonach die Liganden entfernt und dann eine Leitungsebene mit einer Tinte mit leitfähigen Nanopartikel erzeugt wird. Abschließend wird eine Passivierungsebene mit einer Tinte mit Nanopartikeln, die eine passivierende Wirkung haben, erzeugt. Für eine mögliche Art, den TMR Effekt einzustellen, kann beispielsweise eine Tinte mit einem Gemisch aus Nanopartikeln verwendet werden, beispielsweise superparramagnetische Nanopartikel und Gold-Nanopartikel, beide mit Ligandenhülle. Die Nanopartikel des Gemischs sind bevorzugt so konzipiert, dass sich Molekülbindungen bilden, die eine gewünschte Matrixanordnung superparamagnetischer Nanopartikel zu Gold-Nanopartikeln herstellen. Der TMR-Effekt ensteht an der Grenzschicht superparamagnetischer Nanopartikel-Oxidschicht. Wenn diese definiert eingestellt ist kann der TMR-Effekt genutzt werden. Gold dient zum elektrischen Kontakt untereinander. Das Mischverhältnis kann beispielsweise 1 :1 sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eingesetzte Tinte ein Lösungsmittel auf, in dem die Nanopartikel gelöst sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird das Lösungsmittel nach dem Aufbringen der Tinte auf das Substrat verdampft. Als Lösungsmittel wird insbesondere bevorzugt 1 ,2-Dichlorbenzol und als Stabilisator: Trioctylphosphinoxid (TOPO), Ölsäure, ölamin, und/oder Leinölgemische eingesetzt. Bevorzugt wird eine an Umbebungsluft flüchtige Verbindung, die unter Schutzatmosphäre eine stabilisierende Wirkung auf die Nanopartikel hat, eingesetzt und so eine Agglomeration und Sedimentation dieser verhindern. Es kann zu einem Energieeintrag durch Braunsche Bewegung bei Raumtemperatur kommen.
Das Lösungsmittel der Tinte ist vorzugsweise chemisch stabil gegenüber dem Material der bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehenen Hülle um die Nanopartikel und insbesondere bevorzugt stabil gegenüber dem Material der Nanopartikel.
Das Lösungsmittel weist insbesondere bevorzugt eine langsame Verdampfungsgeschwindigkeit auf. 1 ,2-Dichlorbenzol kann innerhalb weniger Minuten verdampfen, wobei die Verdampfungsgeschwindigkeit von der Menge und der relativen Oberfläche (Grenzfläche) zur Umgebungsluft abhängt. Wünschenswert für den Herstellungsprozess ist eine Verdampfung innerhalb von 2 bis 5min(manuelle Handling möglich). Es kann aber auch wünschenswert sein schneller zu verdampfen (maschinelles Handling). Die Tinte wird vorzugsweise einem Reservoir entnommen, das einen Kontakt der Tinte mit Sauerstoff verhindert. Beispielsweise kann das Reservoir luftdicht verschlossen sein und/oder in einer Schutzgasatmosphäre (beispielsweise Stickstoff) angeordnet sein. Somit kann verhindert werden, daß die Nanopartikel oxidieren. Ebenso können Mischvorrichtungen vorgesehen sein, die die Tinte während der Lagerung im Reservoir mischen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Tinte eingesetzt, die mit einer Hülle umgebene Nanopartikel enthält. Das Umgeben der Nanopartikel mit einer Hülle erlaubt es, die Nanopartikel zu stabilisieren. Bei den in der Tinte gelösten Nanopartikeln kann die Tendenz bestehen, Agglomerationen oder Coagulate zu bilden. Diesen Prozessen wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens entgegengewirkt. Als Stabilisationsmöglichkeiten bieten sich die Ladungsstabilisation, die Stabilisation durch Polymere oder die steirische Stabilisierung an. Insbesondere bevorzugt wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens die steirische Stabilisierung eingesetzt. Die Ladungsstabilisation erfolgt über die elektrostatische Abstoßung gleichnamiger Ladungen. Die Ladungsstabilisation tritt beispielsweise bei Silberhalogenidpartikeln auf. Die Stabilisation durch Polymere, wie beispielsweise PVP (Polyvinylpyridin) kann zu einer räumlichen Trennung der Partikel aufgrund der Größe der Polymermoleküle führen. Bei der steirischen Stabilisierung erfolgt die Trennung der Nanopartikel durch eine Ligandenhülle, die die Partikel voneinander trennt und beispielsweise vor Oxidation schützen kann. Unter Liganden werden amphiphile Moleküle verstanden, die mit ihrer hydrophilen Kopfgruppe kovalente oder koordinative Bindungen mit dem Partikelkern (dem Nanopartikel) ausbilden und deren hydrophobe Alkylketten in die Lösung zeigen. Beim Einsatz von Nanopartikeln mit Ligandenhülle werden bevorzugt unpolare Medien als Lösungsmittel eingesetzt. Die Stärke der Bindung zwischen Kopfgruppe und Kern kann das Wachstum und die Form der Partikel beeinflussen, während die Länge der Alkylkette das Wechselwirkungspontial zwischen den Partikeln mitbestimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden die Nanopartikel zumindest durch die folgenden Verfahrensschritte erzeugt:
- Erzeugung von Keimen durch Reduktion von Metallsalzen oder einer Zersetzung metallorganischer Verbindungen in einem Lösungsmittel,
- Wachstum der Keime und
Oswald Reifungsprozess. Insbesondere erfolgt die Erzeugung der Keime der Nanopartikel, beispielsweise der Kobalt-Nanopartikel oder FeCo-Nanopartikel über die Thermolyse metallorganischer Trekusoren in einer binären Tensidlösung, wie es beispielsweise in W.F. Puntes, K.M. Krishnan und P. Alivisatos, Science 291 , 2115 (2001) beschrieben wird. Für eine detaillierte Darstellung der Herstellungsmethoden der Nanopartikel verweisen wir auf Kapitel 2.1 der Diplomarbeit, beziehungsweise Kapitel 3.1 und 3.1.1 der Doktorarbeit von Frau Dr. Ennen. Diese Kapitel werden für die Herstellung der Nanopartikel durch Bezugnahme in diese Beschreibung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens aufgenommen und stellen somit Teil der Beschreibung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt nach dem Oswald-Reifungsprozess eine Stabilisierung der während des Oswald-Reifungsprozesses erzeugten Nanopartikel, beispielsweise durch Erzeugen der Ligandenhülle.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Substrat zumindest teilweise, insbesondere mehrheitlich aus Siliziumoxid. Alternativ oder ergänzend kann das Substrat eine Chipoberfläche, beispielsweise aus prozessiertem Silizium und/oder Germanium sein. Ebenso kann das Substrat zumindest teilweise aus einem Kunststoff oder aus einer Keramik oder aus Glas sein. Das Substrat kann eine Leiterplatte sein, konventioneller Art oder Flexprint. Auf der Leiterplatte können Strukturen integriert sein, die das Aufbringen der Tinte beeinflussen. Das können mechanische Strukturen sein, wie Kanäle, oder spezielle Beschichtungen, auf denen die Nanopartikel binden oder - falls gewüncht - gerade nicht binden. Weitere Strukturen sind elektrische Leiterbahnen, die bei Bestromung elektrische und / oder magnetische Felder erzeugen, die das Ablagerungsverhalten beeinflussen. Das Substrat kann als Folie ausgestaltet sein. Das Substrat kann ein Isolator sein. Das Substrat kann Mittel aufweisen, die ein Magnetfeld erzeugten können, so daß beispielsweise während des Aufbringens der Tinte eine Magnetfeld erzeugt werden kann. Ebenso kann das Substrat eine Platinoberfläche aufweisen oder eine prozessierte Chipoberfläche sein. Das Substrat kann mit einem Plasma vorbehandelt werden, um möglichst viele Nanopartikel an der Oberfläche zu binden.
Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren werden elektrische Bauteile hergestellt, die mindestens zwei elektrische Kontakte aufweisen. Diese elektrischen Kontakte sind vorzugsweise auf dem gleichen Substrat angeordnet, auf das die Tinte aufgebracht wird. In einer ersten Ausführungsform sind die elektrischen Kontakte bereits auf, beziehungsweise in dem Substrat vorgesehen. Die Tinte kann dann beispielsweise auf die elektrischen Kontakte aufgedruckt, oder zumindest die elektrischen Kontakte zum Teil überlappend aufgebracht werden. Ebenso kann es vorgesehen sein, die Tinte in einem Abstand zu den elektrischen Kontakten auf das Substrat aufzubringen und dann eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten und den Nanopartikeln zu erzeugen, beispielsweise durch Aufdrucken eines elektrisch leitenden Materials beispielsweise durch Aufdrucken einer zweiten Tinte mit Nanopartikel aus einem nicht-magnetischen, elektrisch leitfähigem Material. Die elektrischen Kontakte des elektrischen Bauteils müssen nicht auf, beziehungsweise in dem Substrat vorgesehen sein, auf die die Tinte aufgebracht wird. Beispielsweise können in einer zweiten Ausführungsform die elektrischen Kontakte auch in einem nachgeschalteten Arbeitsgang auf die auf einem Substrat angeordneten Nanopartikel aufgebracht werden. Auch dieses Aufbringen der Kontakte kann beispielsweise mittels eines Druckverfahrens mit einer zweiten Tinte mit Nanopartikel aus einem nichtmagnetischen, elektrisch leitfähigem Material erfolgen.
Für das mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren herzustellende elektrische Bauteil ist es von Vorteil, wenn die Nanopartikel innerhalb der Oberflächenbereiche des Substrats, in denen sie auf dem Substrat angeordnet werden sollen, gleichmäßig auf dem Substrat angeordnet sind (gleichmäßige Gitterstruktur). Diese gleichmäßige Gitterstruktur kann man entweder durch Ausnutzung bereits vorhandener Strukturen herstellen (beispielsweise kann das Substrat eine Oberflächenstruktur aufweisen, beispielsweise Senken, so daß nach dem Drucken in jeder Senke ein Nanopartikel angeordnet ist, wobei die gewünschte Gitterstruktur durch die Oberflächenstruktur eingestellt wird) oder aber beispielsweise und insbesondere bevorzugt durch Ausnutzung der Selbstorganisation der Partikel einstellen. Unter Selbstorganisation von Nanopartikeln wird im Sinne dieser Beschreibung der Erfindung der Übergang von einem ungeordneten Zustand der Partikel in der Tinte zu einer periodischen Anordnung auf dem Substrat verstanden, wie in Figur 1 dargestellt. Für eine detailliertere Beschreibung der Selbstorganisation und der diese Selbstorganisation beeinflussenden Größen verweisen wir auf Kapitel 2.2 der Doktorarbeit von Frau Dr. Inga Ennen („Magnetische Nanopartikel als Bausteine für granuläre Systeme: Mikrostruktur, Magnetismus und Transporteigenschaften"), deren Kapitel 2.2 wir hinsichtlich des Einstellens der Selbstorganisation durch Bezugnahme vollständig in diese Anmeldung mit aufnehmen und deren Kapitel 2.2 bezüglich der Selbstorganisation als Bestandteil dieser Erfindungsbeschreibung hinsichtlich des Einstellens der Selbstorganisation gilt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Volumenanteil der Partikel in der Lösung größer 49 % so daß das Lösungsmittel und gegebenenfalls des weiteren in der Tinte befindlichen Elemente einen Volumenanteil von weniger als 51 % einnehmen. Es hat sich gezeigt, daß insbesondere ab einem Volumenanteil von 49 % die Selbstorganisation der Partikel auf dem Substrat besonders gut eintritt. Um die Selbstorganisation der Partikel zu unterstützen, ist es vorteilhaft, eine gleichmäßige Benetzung des Substrats mit der Tinte vorzusehen, die Nanopartikelverteilung besonders klein zu halten und eine gegebenenfalls vorgesehene Verdampfung des Lösungsmittels langsam durchzuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird während des Aufbringens der Tinte und/oder während des Entfernens der Flüssigkeit der Tinte ein äußeres Magnetfeld angelegt. Dieses äußere Magnetfeld kann die Anordnung der Nanopartikel beeinflussen und damit zu einer gewünschten Anordnung der Nanopartikel auf dem Substrat führen. Beispielsweise kann das Anlegen eines Magnetfelds bei magnetischen Nanopartikeln dazu führen, daß sich die Nanopartikel in eine bestimmte Richtung ausrichten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird eine Tinte eingesetzt, die zumindest teilweise Nanopartikel aufweist, die mit einer Hülle umgeben sind, und wobei gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform bei einer derartigen Tinte nach dem Aufbringen auf das Substrat die das Nanopartikel umgebende Hülle entfernt wird. Das Entfernen der Hülle kann beispielsweise mittels Wärme erfolgen. Alternativ kann bei dem Einsatz einer Tinte, die Nanopartikel aufweist, die mit einer Hülle umgeben sind, darauf verzichtet werden, diese Hülle zu entfernen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein elektrisch leitendes Material aufgebracht, dass zumindest ein Nanopartikel mit einem elektrischen Kontakt verbindet. Das Aufbringen des elektrisch leitenden Materials kann ebenfalls durch Aufdrucken erfolgen. Das elektrisch leitende Material kann gleichzeitig mit dem Aufbringen der Tinte aufgebracht werden, beispielsweise dadurch, daß eine erste Düse eines Druckkopfs eine Tinte mit einem ersten Typ von Nanopartikeln, beispielsweise aus magnetischem oder magnetisierbarem Material und eine zweite Düse des Druckkopfs eine Tinte mit einem zweiten Typ von Nanopartikeln, beispielsweise aus einem nicht-magnetischen, elektrisch leitenden Material aufbringt. Ebenso kann das elektrisch leitende Material in einem dem Aufbringen der Tinte nachfolgenden Verfahrensschritt aufgebracht werden. Das elektrisch leitende Material kann so aufgebracht werden, daß es ein einziges Nanopartikel mit dem elektrischen Kontakt verbindet. Das elektrisch leitende Material kann aber auch derart aufgebracht werden, daß es eine Mehrzahl von Nanopartikeln zum einen miteinander und zum anderen mit dem elektrischen Kontakt verbindet. Das elektrisch leitende Material kann beispielsweise Gold sein oder Silber, Carbon Nanotubes, Kupfer, beispielsweise wenn als Leiterbahn schon Kupfer eingesetzt wird, oder leitfähige Polymere. Das elektrisch leitende Material kann auch in anderer Form aufgebracht werden und muß nicht mittels eines Druckverfahrens aufgebracht werden. Beispielsweise kann das elektrische Material mittels Lötverfahren, über Bonddrähte oder Inonenstrahlimplantierung aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein elektrisch leitendes Material aufgebracht, das zumindest ein auf das Substrat aufgebrachtes Nanopartikel mit einem zweiten auf das Substrat aufgebrachten Nanopartikel verbindet. Das elektrische Bauteil kann beispielsweise derart hergestellt sein, daß ein Nanopartikel einen auf oder in dem Substrat befindlichen Kontakt leitend kontaktiert. Durch das Aufbringen eines elektrisch leitenden Materials, das dieses (erste) Nanopartikel mit einem weiteren (zweiten) Nanopartikel verbindet, kann auch das weitere (zweite) Nanopartikel leitend mit dem Kontakt verbunden werden. Das Aufbringen des elektrisch leitenden Materials kann - falls eine Mehrzahl von Nanopartikeln auf das Substrat aufgebracht wurde - in der weise selektive erfolgen, daß nur einige Nanopartikel der Mehrzahl der Nanopartikel miteinander verbunden werden und andere Nanopartikel gar nicht miteinander verbunden werden (sog. Perkolationstherorie). Durch das Aufbringen des leitenden Materials können Leitungsstränge gebildet werden, wobei ein Leitungsstrang eine erste Gruppe von auf dem Substrat aufgebrachten Nanopartikeln leitend miteinander verbindet, während ein zweiter Leitungsstrang eine zweite Gruppe von auf dem Substrat aufgebrachten Nanopartikeln leitend miteinander verbindet, ohne daß das elektrisch leitende Material des ersten Leitungsstrangs das elektrisch leitende Material des zweiten Leitungsstrangs kontaktiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird zumindest auf ein Nanopartikel nach dem Aufbringen des Nanopartikels auf das Substrat eine weitere Schicht, beispielsweise eine Schutzschicht aufgebracht. Die weitere Schicht kann als Isolator dienen. Ebenso kann die weitere Schicht als Schutzschicht, beispielsweise als Schutz gegen Oxidieren oder als Schutz gegen mechanische Einwirkung dienen. Die Schutzschicht kann aus Polymeren bestehen, beispielsweise aus PMMA (Polymethylmethacrylat), aus PVC (Polyvinylchlorid) oder aus Polystyrol.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Nanopartikel während des Druckvorgangs und/oder nach dem Aufbringen auf das Substrat mit Wärme behandelt. Diese Wärmezufuhr kann zum einem zum Entfernen einer bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung vorgesehenen Hülle um die Nanopartikel und/oder zum Verdampfen der Flüssigkeit der Tinte dienen. Die Wärmezufuhr kann in einer Ausführungsform der Erfindung aber auch dazu dienen, die magnetischen Eigenschaften der Nanopartikel zu beeinflussen, beispielsweise den Übergang von superparamagnetischen Eigenschaften zu ferromagnetischen Eigenschaften herzustellen. Dies kann beipielsweise durch ein Erhitzen der Partikel auf über 400°C erreicht werden. Die Wärmezufuhr, insbesondere die Wärmezufuhr zur Änderung der magnetischen Eigenschaften der oder einzelner der aufgebrachten Nanopartikel kann beispielsweise mittels eines Lasers erfolgen. Ein Laser hat eine bestimmte Leistung. Über Pulse und die Anzahl der Pulse sowie deren Länge kann gezielt ein bestimmter Energieeintrag erfolgen. Dies kann insbesondere bevorzugt dazu genutzt werden, den Übergang von hcp zu fcc an definierten Stellen zu erreichen. Ebenso können mit breiten Aperturen (also einer Optik, welche den Laserstrahl aufweitet) auch ganze Flächen und nicht nur kleine Punkte umgewandelt werden ohne benachbarte Flächen signifikant zu stören. Eine Wärmezufuhr, die nur dazu dient, eine bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung vorgesehenen Hülle um die Nanopartikel zu entfernen und/oder die Flüssigkeit der Tinte zu verdampfen, wird besonders bevorzugt bei Temperaturen von weniger als 400°C, beispielsweise in einem Ofen, durchgeführt. Ergänzend oder alternativ können die Nanopartikel in einer bevorzugten Ausführungsform während des Druckvorgangs und/oder nach dem Aufbringen auf das Substrat mit Hochfrequenzeinstrahlung oder Mikrowellen behandelt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden nur einige der auf das Substrat aufgebrachten Nanopartikel mit Wärme behandelt. Dies kann dazu dienen, die magnetischen Eigenschaften nur einiger Nanopartikel zu ändern. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Bias-Magnet auf dem Substrat erzeugt werden. Die Feldrichtung des Bias-Magnet kann dadurch eingestellt werden, daß während der Wärmebehandlung ein externes Magnetfeld an die zu behandelnden Nanopartikel angelegt wird. Ebenso können währende der Wärmebehandlung vorher eingebettete Leitungen bestromt werden und so ein definiertes Magnetfeld erzeugt werden.
Die Wärmebehandlung (sowohl zum Entfernen der Hülle als auch zum Verändern der magnetischen Eigenschaften der Nanopartikel) kann in besonderer Atmosphäre, beispielsweise unter Schutzgas-Atmosphäre erfolgen. Dadurch kann ein Oxidieren der Nanopartikel während der Wärmebehandlung verhindert werden.
Ein in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehene Wärmeeintrag während des Druckens der Tinte, insbesondere eine Wärmebehandlung der Tinte während sie sich zwischen einem Druckkopf und dem Substrat befindet kann zu einer Phasenwandlung auf dem Weg von der Düse zum Substrat führen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden mindestens zwei aufeinander folgende Druckschritte durchgeführt. Dabei kann in einem ersten Druckschritt die Nanopartikel und/oder mit einer Hülle umgebene Nanopartikel enthaltende Tinte auf das Substrat aufgebracht werden, die beispielsweise aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material sind, und mit einem zweiten Druckschritt eine Tinte mit Nanopartikeln aus einem nichtmagnetischen, elektrisch leitenden Material. Ebenso kann in einem Druckschritt eine Schutzschicht auf einige oder alle Nanopartikel aufgebracht werden. Ebenso können in mehreren Druckschritten mehrere Schichten von Nanopartikeln aufgebracht werden. Ebenso kann durch einen ersten Druckschritt eine erste Schicht Nanopartikel (beispielsweise aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material), durch einen zweiten Druckschritt eine Zwischenschicht (beispielsweise aus Nanopartikeln eines anderem Materials (beispielsweise Kunststoff), das sich von dem Material der Nanopartikel der ersten Schicht unterscheidet) aufgebracht werden und in einem dritten Druckschritt eine zweite Schicht Nanopartikel (beispielsweise aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material), die beispielsweise den Nanopartikeln der ersten Schicht entsprechen, aufgebracht werden. Die Zwischenschicht kann auch durch einen anderen Aufbringungsprozeß aufgebracht werden.
Beispiel A:
1. Lage Nanopartikel aus Kobalt (Co), Samarium (Sm), Eisen (Fe) oder aus Legierungen, die eines oder mehrerer dieser Elemente enthalten, wie beispielsweise Eisen/Kobalt (FeCo)-Legierungen oder Kobalt/Kupfer (CoCu)-Legierungen
2. Lage: elektrisch leitende Schicht, die zumindest einige der Nanopartikel der 1. Lage elektrisch leitend miteinander verbindet
3. Lage: Schutzschicht
Beispiel B:
1. Lage Nanopartikel aus Kobalt (Co), Samarium (Sm), Eisen (Fe) oder aus Legierungen, die eines oder mehrerer dieser Elemente enthalten, wie beispielsweise Eisen/Kobalt (FeCo)-Legierungen oder Kobalt/Kupfer (CoCu)-Legierungen
2. Lage: Schutzschicht
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Stacks aus mehreren Stapel gebildet, beispielsweise mehrere Stapel der 1. bis 3. Lage gemäß Beispiel A übereinander. ln einer bevorzugten Ausführungsform wird mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ein Sensor erzeugt, der sich zum Erfassen eines Magnetfelds, beziehungsweise einer Änderung eines Magnetfelds einen XMR-Effekt (X- MagnetoResistiv-Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance- Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt) zu Nutze macht.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind bei einem in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten Sensor, der sich dem GMR-Effekt zur Nutze macht, auf dem Substrat sowohl magnetische Nanopartikel aus einem magnetischen Material ("magnetische Nanopartikel", wobei als "magnetische Nanopartikel" auch solche verstanden werden, die aus einem magnetisierbaren Material bestehen und nach dem Aufbringen auf das Substrat derart behandelt werden, daß sie selbst ein Magnetfeld erzeugen) vorgesehen, als auch Nanopartikel aus einem elektrisch leitfähigen, nicht magnetischen Material ("leitfähige Nanopartikel"), die sich in den Zwischenräumen zwischen den magnetischen Nanopartikeln befinden. Eine derartige Anordnung von Nanopartikeln auf einem Substrat kann mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren dadurch erzielt werden, daß sowohl magnetische Nanopartikel als auch leitfähige Nanopartikel in einer einzigen Tinte enthalten sind, die mittels eines Druckverfahrens auf das Substrat aufgebracht werden. Durch das Aufdrucken der beiden Partikeltypen enthaltenen Tinte kann eine zufällige Anordnung der magnetischen Nanopartikel und der leitfähigen Nanopartikel auf dem Substrat erfolgen. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß bereits diese zufällige Anordnung von magnetischen und leitfähigen Nanopartikeln zumindest einen geringen, aber ausnutzbaren GMR-Effekt aufweist. Beispielsweise kann durch bestimmte Kopplungspunkte an den Ligandenhüllen eine regelmäßige Matrixanordnung eingestellt werden. Alternativ oder ergänzend kann bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren zunächst eine erste Tinte mittels eines Druckverfahrens aufgebracht werden, wobei die erste Tinte magnetische Nanopartikel oder zumindest überwiegend magnetische Nanopartikel und nur geringe Anteile anderer Nanopartikel enthält. Anschließend kann in einem zweiten Druckschritt eine zweite Tinte aufgebracht werden, die leitfähige Nanopartikel oder zumindest überwiegend leitfähige Nanopartikel und nur geringe Anteile anderer Nanopartikel enthält. Durch das separate Aufbringen der magnetischen Nanopartikel und der leitfähigen Nanopartikel in zwei separaten Druckverfahren kann die Anordnung der magnetischen Nanopartikeln relativ zu den leitfähigen Nanopartikeln eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden bei der zuvor beschriebenen Herstellung eines Sensors mit einem GMR-Effekt magnetische Nanopartikel und leitfähige Nanopartikeln eingesetzt, die mit einer Hülle, beispielsweise einer Ligandenhülle umgeben sind. Nach dem gleichzeitigen (eine Tinte) oder sequentiellen (zwei Tinten) Aufbringen der magnetischen Nanopartikel und leitfähigen Nanopartikel kann in einer Fortbildung dieser Ausführungsform in einem weiteren, aber auch in mehreren, teilweise zwischengeschalteten Arbeitsgängen die Ligandenhülle entfernt werden, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung. Ebenso kann vor dem Entfernen der Ligandenhülle oder gleichzeitig mit dem Entfernen der Ligandenhülle das Lösungsmittel der Tinte verdampft werden.
Nach dem Aufbringen der magnetischen Nanopartikel und leitfähigen Nanopartikel und dem Entfernen der Ligandenhülle (falls die Nanopartikel eine Hülle aufweisen) können die magnetischen Nanopartikel und die leitfähigen Nanopartikel auf dem Substrat stabilisiert und geschützt werden. Dies erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform durch Aufbringen einer Polymerschicht, die beispielsweise ebenfalls aufgedruckt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei ein Polymer verwendet, dessen Lösungsmittel die Nanopartikel nicht ablöst.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden alle Verfahrensschritte zur Herstellung eines Sensors, der den GMR-Effekt ausnützt, bei Temperaturen von weniger als 400 Grad Celsius durchgeführt. Dadurch wird verhindert, daß die magnetischen Nanopartikel von der HCP-Phase in die FCC-Phase übergehen.
In einer alternativen Ausführungsform wird mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ein Sensor hergestellt, der den TMR-Effekt einsetzt. Bei diesem Herstellungsverfahren werden insbesondere bevorzugt magnetische Nanopartikel eingesetzt, die eine isolierende, dünne Zwischenschicht aufweisen. Beispielsweise wird die Zwischenschicht durch gezielte Oxidation am Rand des Nanopartikels erzeugt. Das Nanopartikel kann dann über ein leitfähiges Nanopartikel, bspw. ein Goldnanopartikel mit den Kontakten kontaktiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens zum Herstellen eines Sensors mit TMR-Effekt werden Nanopartikel eingesetzt die mit einer Hülle umgeben sind, insbesondere bevorzugt eine Ligandenhülle. Durch die Dicke der Ligandenhülle kann der Partikelabstand auf dem Substrat eingestellt werden. Durch dickere Ligandenhüllen weisen die auf das Substrat aufgebrachten Nanopartikeln nach der Selbstorganisation einen größeren Abstand zueinander auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach der Aufbringung der Nanopartikel die Ligandenhülle entfernt, insbesondere bevorzugt durch Wärmeeinwirkung. Nach dem Entfernen der Ligandenhülle bleibt der Partikelabstand zwischen den auf das Substrat aufgebrachte Nanopartikel bevorzugt erhalten. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Entfernen der Ligandenhülle bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen durch Wärmeeintrag mittels eines Lasers. Ebenso kann die Entfernung der Ligandenhülle durch Wärmeeintrag in einem Ofen erfolgen. Ergänzend oder alternativ kann die Ligandenhülle durch Mikrowelleneinstrahlung oder bspw. UV- Lichteinstrahlung entfernt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird auf die aufgebrachten Partikel ein Oxidschutz aufgebracht, beispielsweise durch Aufdrucken. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Oxidschutz ein Kunststoff. Insbesondere bevorzugt wird als Oxidschutz ein druckbares Polymer, eine organische Substanz und insbesondere bevorzugt PMMA, Polystyrol oder PVC verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Oxidschutz ein Kunststoff mit einem Lösungsmittel verwendet, was chemisch stabil gegenüber den magnetischen und leitfähigen Nanopartikeln ist. In einer bevorzugten Ausführungsform härtet ein druckbarer Oxidschutz bei Temperaturen von weniger als 400 Grad Celsius aus.
Das erfindungsgemäße elektrische Bauteil weist mindestens zwei elektrische Kontakten auf und auf einem Substrat angeordnete Nanopartikeln aus einem elektrisch leitfähigen Material, Nanopartikeln aus einem magnetischen Material und/oder Nanopartikeln aus einem magnetisierbaren Material. Die Nanopartikel sind in einem oder mehreren Oberflächenbereichen des Substrats auf dem Substrat angeordnet und sind innerhalb der Oberflächenbereiche in einer regelmäßigen Form mit einer Gitterstruktur auf dem Substrat angeordnet, wobei sich die bereichsweise Gitterstruktur der Nanopartikel über den gesamten jeweiligen Oberflächenbereich erstreckt. Der gesamte jeweilige Oberflächenbereich kann geometrisch in gleichförmige quadratische, aneinandergrenzende Teilbereiche (quadratische Pixel) oder geometrisch im wesentlichen durch gleichförmige kreisrunde oder ellipsenförmige, in einer Matrix nebeneinander angeordnete Teilbereiche (runde Pixel) aufgeteilt werden. Jeder quadratische Teilbereich weist eine Kantenlänge von weniger als 4 Millimeter, insbesondere bevorzugt von weniger als 1 Millimeter und ganz besonders bevorzugt von weniger als 100 Mikrometern auf, bzw. jeder kreisrunde oder ellipsenförmige Teilbereich weist einen maximalen Durchmesser von weniger als 4 Millimeter, insbesondere bevorzugt von weniger als 1 Millimeter und ganz besonders bevorzugt von weniger als 100 Mikrometern auf.
Die geometrische Form der Oberflächenbereiche ergibt sich dadurch, daß die Nanopartikel durch Aufdrucken einer die Nanopartikel und/oder mit einer Hülle umgebene Nanopartikel enthaltende Tinte erzeugt wurden. Derartig erzeugt Oberflächenbereiche setzen sich aus Pixeln (geometrischen Teilbereichen) zusammen.
Der Einsatz von quadratischen Teilbereich mit einer Kantenlänge von weniger als 4 Millimeter, insbesondere bevorzugt von weniger als 1 Millimeter und ganz besonders bevorzugt von weniger als 100 Mikrometern, bzw. von kreisrunden oder ellipsenförmigen Teilbereich mit einem maximalen Durchmesser von weniger als 4 Millimeter, insbesondere bevorzugt von weniger als 1 Millimeter und ganz besonders bevorzugt von weniger als 100 Mikrometern ermöglicht es, Oberflächenbereiche zu erzeugen, die geringe Abmessungen aufweisen und/oder komplexe Formen aufweisen. Dadurch können elektrische Bauteile in einer Vielzahl von Formen und Größen erzeugt werden, wodurch wiederum die Einsatzgebiete des Bauteils vielfältig werden.
Insbesondere bevorzugt weist mindestens ein Oberflächenbereich eine geometrische Form auf, bei der zumindest ein quadratischer Teilbereich, bzw. nur ein kreisrunder oder ellipsenförmiger Teilbereich nur einem weiteren oder nur zwei weiteren quadratischen Teilbereichen, bzw. kreisrunden oder ellipsenförmigen Teilbereich benachbart angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest ein Oberflächenbereich mindestens zwei Reihen quadratischer, bzw. kreisrunder oder ellipsenförmiger Teilbereiche auf, wobei die Anzahl der Teilbereiche in der einen Reihe unterschiedlich von der Anzahl der Teilbereich in der zweiten Reihe ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Gitterstruktur der Nanopartikel eine Monolage Nanopartikel auf, die sich in einer horizontalen Ebene erstreckt. Dadurch kann ein besonders dünnes elektrisches Bauteil erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Gitterstruktur der Nanopartikel mehrere übereinander angeordnete horizontale Ebenen auf. Dadurch können elektrische Bauteile mit besonderen Effekten, wie beispielsweise dem GMR-Effekt erzielt werden (obwohl der GMR-Effekt auch mit einer Monolage realisierbar wäre). Ebenso können durch mehrere Lagen die Stärke der durch die Nanopartikel hervorgerufenen Effekte erhöht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann zumindest ein Nanopartikel durch eine Schutzschicht bedeckt sein. ln einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße elektrische Bauteil durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform zeigt das elektrische Bauteil einen XMR-Effekt (X-MagnetoResistiv-Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance- Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt).
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Skizze des Unordnungs-Ordnungsübergangs bei der Verdampfung des Lösungsmittels einer die mit einer Hülle umgebene Nanopartikel enthaltenden Nanopartikelsuspension.
Fig. 2 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteils in einer ersten Bauform in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,
Fig. 3 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteils in einer zweiten Bauform in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,
Fig. 4 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteils in einer dritten Bauform in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,
Fig. 5 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteils in einer vierten Bauform in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,
Fig. 6 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteil in Form eines Printed Circuit Board in einer perspektivischen Draufsicht,
Fig. 7 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteil in Form eines ASIC (Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung) in einer perspektivischen Draufsicht, Fig. 8 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteil mit einer Folie als Substrat in einer perspektivischen Draufsicht,
Fig. 9 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteil mit einem Bias-Magneten als Substrat in einer perspektivischen Draufsicht,
Fig. 10 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteil mit einem auf das Substrat aufgedruckten Bias-Magneten in einer Draufsicht und
Fig. 11 eine Skizze eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteil, das in ein Mikrofluid-System integriert ist in einer Draufsicht.
Die in Fig. 1 dargestellte Skizze ist der Doktorarbeit von Frau Dr. Inga Ennen entnommen (Seite 10; Abbildung 2.5). In dem linken Bild der Skizze ist eine auf einen Träger aufgebrachte Nanopartikelsuspension dargestellt. Die Nanopartikel sind mit einer Ligandenhülle umgeben. Im rechten Bild der Skizze ist dargestellt, wie die Nanopartikel nach Verdampfen des Lösungsmittels der Nanopartikelsuspension geordnet auf dem Träger angeordnet sind. Dieser Ordnungsprozess beginnt, wenn der Volumenanteil der Partikel den Wert Okrit = 0,49 übersteigt.
Die in der Skizze dargestellte Nanopartikelsuspension, die gemäß der Doktorarbeit von Frau Dr. Inga Ennen durch Aufschleudern oder Dippen aufgebracht wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren als eine die Nanopartikel und/oder mit einer Hülle umgebene Nanopartikel enthaltende Tinte mittels eines Druckverfahrens auf ein Substrat aufgebracht.
In Fig. 2 und 3 werden Ausführungsformen von mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten elektrischen Bauteilen dargestellt. Das elektrische Bauteil weist ein Substrat 1 auf, auf das mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eine einlagige Schicht von Nanopartikeln 2 aufgebracht wurde. Die Nanopartikel 2 können aus einem elektrisch leitfähigen Material, aus einem magnetischen Material und/oder aus einem magnetisierbaren Material sein. In der Fig. 2 ist eine elektrische Kontaktierung 3 mit zwei elektrischen Kontakten dargestellt, die oben auf die Schicht von Nanopartikeln 2 aufgebracht wurde. In der Fig. 3 ist die elektrische Kontaktierung 3 mit zwei elektrischen Kontakten neben der Schicht von Nanopartikeln 2 aufgebracht. In Fig. 2 und 3 ist eine Schutzschicht 4 dargestellt, die über die Nanopartikel 2 und die Kontaktierung 3 aufgebracht wurde.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform weist das elektrische Bauteil ein Substrat 1 auf, auf das mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eine granuläres Geflecht von Nanopartikeln 10, 11 aufgebracht wurde. Die Nanopartikel 10 sind magnetische Nanopartikel, die aus magnetischen Material bestehen. Die Nanopartikel 11 sind aus einem elektrisch leitfähigem Material. Zu erkennen ist, dass die Nanopartikel 11 einen direkten Leitungspfad 12 bilden, da einzelne elektrisch leitfähige Materialen sich berühren. Ferner ist ein XMR-sensitiver Leitungspfad 13 durch die magnetischen Nanopartikel 10 zu erkennen. Das in Fig. 4 dargestellte elektrische Bauteil weist eine Schutzschicht 4 auf. Es sind (nicht dargestellte) Kontakte vorgesehen, die jeweils zumindest mit einem elektrisch leitfähigen Nanopartikel 11 kontaktieren.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform weist das elektrische Bauteil ein Substrat 1 auf, auf das mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eine zweilagige Schicht von Nanopartikeln 10, 11 aufgebracht wurde. Die Nanopartikel 10 sind magnetische Nanopartikel, die aus magnetischen Material bestehen. Die Nanopartikel 11 sind aus einem elektrisch leitfähigem Material. Zu erkennen ist, dass die Nanopartikel 11 einen direkten Leitungspfad 12 bilden, da einzelne elektrisch leitfähige Materialen sich berühren. Ferner ist ein XMR-sensitiver Leitungspfad 13 durch die magnetischen Nanopartikel 10 zu erkennen. Das in Fig. 5 dargestellte elektrische Bauteil weist eine Schutzschicht 4 auf. Es sind (nicht dargestellte) Kontakte vorgesehen, die jeweils zumindest mit einem elektrisch leitfähigen Nanopartikel 11 kontaktieren.
Fig. 6 zeigt, dass das mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellte elektrische Bauteil auch als Printed Circuit Board (PCB; Leiterplatte) ausgeführt werden kann. Die Leiterplatte 20 bildet zum einen einen Träger für Bauteile 21 , die über elektrische Leitungen, beispielsweise an der Trägerplatte (Substrat) 22 haftenden, leitenden Verbindungen (Leiterbahnen) miteinander verbunden sind. Zum anderen sind auf das Substrat 22 der Leiterplatte 20 zudem Nanopartikel unmittelbar aufgedruckt, die die in der Vergrößerung der Fig. 6 dargestellten mäandernden Strukturen 23 bilden. An den Enden der mäandernden Strukturen sind Kontakte 24 vorgesehen, mit denen die durch die aufgedruckten Nanopartikel gebildete Struktur 23 mit den weiteren Bauteilen 21 der Leiterplatte 20 verbunden wird. Die mäandernde Struktur 23 ist so ausgeführt und die Nanopartikel so gewählt, dass das Bauteil einen XMR-Effekt (X- MagnetoResistiv-Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance- Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt) zeigt.
Fig. 7 zeigt, dass das mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellte elektrische Bauteil auch als eines ASIC (Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung) ausgeführt werden kann. Ein Substrat 30 bildet zum einen einen Träger für Bauteile 31 , die über elektrische Leitungen, beispielsweise an der Trägerplatte (Substrat) 22 haftenden, leitenden Verbindungen (Leiterbahnen) miteinander verbunden sind. Zum anderen sind auf das Substrat 30 zudem Nanopartikel unmittelbar aufgedruckt, die die in der Vergrößerung der Fig. 7 dargestellten mäandernden Strukturen 33 bilden. An den Enden der mäandernden Strukturen 33 sind Kontakte 34 vorgesehen, mit denen die durch die aufgedruckten Nanopartikel gebildete Struktur 33 mit den weiteren Bauteilen 31 verbunden wird. Die mäandemde Struktur 33 ist so ausgeführt und die Nanopartikel so gewählt, dass das Bauteil einen XMR-Effekt (X-MagnetoResistiv- Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance-Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt) zeigt.
Fig. 8 zeigt, dass das mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellte elektrische Bauteil auch eine Folie 40 als Substrat aufweisen kann. Auf das Substrat 40 sind Nanopartikel unmittelbar aufgedruckt, die die in der Vergrößerung der Fig. 8 dargestellten mäandernden Strukturen 43 bilden. Die mäandemde Struktur 43 ist so ausgeführt und die Nanopartikel so gewählt, dass das Bauteil einen XMR-Effekt (X- MagnetoResistiv-Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance- Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt) zeigt. In der Fig. 8 strickpunktiert sind Trennlinien dargestellt, an denen die Folie 40 durchtrennt werden kann, um auf diese Weise einzelne Sensoren (elektrische Bauteile) herzustellen.
Fig. 9 zeigt, dass das mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellte elektrische Bauteil auch einen Bias-Magneten 50 als Substrat aufweisen kann. Auf das Substrat 50 sind Nanopartikel unmittelbar aufgedruckt, die die dargestellte mäandernden Strukturen 53 bilden. Die mäandemde Struktur 53 ist so ausgeführt und die Nanopartikel so gewählt, dass das Bauteil einen XMR-Effekt (X-MagnetoResistiv- Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance-Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt) zeigt. An den Enden der mäandernden Strukturen 53 sind Kontakte 54 vorgesehen.
Fig. 10 zeigt, dass das mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellte elektrische Bauteil auch mit auf das Substrat 60 aufgedruckten Bias-Magneten 61 ausgeführt werden kann. Auf das Substrat 60 sind Nanopartikei unmittelbar aufgedruckt, die die dargestellte mäandernden Strukturen 63 bilden. Die mäandernde Struktur 63 ist so ausgeführt und die Nanopartikei so gewählt, dass das Bauteil einen XMR-Effekt (X-MagnetoResistiv-Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance-Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt) zeigt. An den Enden der mäandernden Strukturen 63 sind Kontakte 64 vorgesehen.
Fig. 11 zeigt, ein Mikrofluid-System. Auf einem Substrat 70 sind Kanäle 71 ausgebildet, durch die eine Flüssigkeit durchtreten kann. Auf das Substrat 70 sind Nanopartikei unmittelbar aufgedruckt, die die dargestellte mäandernden Strukturen 73 bilden. Die mäandernde Struktur 73 ist so ausgeführt und die Nanopartikei so gewählt, dass das Bauteil einen XMR-Effekt (X-MagnetoResistiv-Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance-Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt) zeigt. An den Enden der mäandernden Strukturen 73 sind Kontakte 74 vorgesehen.

Claims

"Patentansprüche:"
1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils mit mindestens zwei elektrischen Kontakten (3, 24, 34, 54, 64, 74) und auf einem Substrat (1 , 22, 30, 40, 50, 60, 70) angeordneten Nanopartikeln (2, 10, 11) aus einem elektrisch leitfähigen Material, Nanopartikeln (2, 10, 11) aus einem magnetischen Material und/oder Nanopartikeln (2, 10, 11) aus einem magnetisierbaren Material, dadurch gekennzeichnet,
daß eine die Nanopartikel (2, 10, 11) und/oder mit einer Hülle umgebene Nanopartikel (2, 10, 1 1) enthaltende Tinte mittels eines Druckverfahrens auf das Substrat (1 , 22, 30, 40, 50, 60, 70) aufgebracht wird.
2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die in der Tinte enthaltenen Nanopartikel (2, 10, 11 ) im wesentlichen kugelförmig sind.
3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Tinte enthaltenen Nanopartikel (2, 10, 11) einen im wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen und die Standardabweichung (SIGMA) der Nanopartikeldurchmesserverteilung kleiner 10%, insbesondere bevorzugt kleiner 5% ist.
4. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanopartikel (2, 10, 11) durch folgende Verfahrensschritte erzeugt wurden:
Erzeugung von Keimen durch Reduktion von Metallsalzen oder eine Zersetzung metallorganischer Verbindungen in einem Lösungsmittel, Wachstum der Keime und
Ostwald-Reifungsprozeß.
5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ostwald-Reifungsprozeß eine Stabilisierung der während des Ostwald- Reifungsprozeß durchgeführt wird.
6. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte ein Lösungsmittel aufweist, in dem die Nanopartikel (2, 10, 11) gelöst sind, und daß das Lösungsmittel nach dem Aufbringen der Tinte auf das Substrat (1 , 22, 30, 40, 50, 60, 70) verdampft wird.
7. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanopartikel (2, 10, 11) in der Tinte einen Volumenanteil von mehr als 49 % des Gesamtvolumens der Tinte einnehmen.
8. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch leitendes Material aufgebracht wird, daß zumindest ein Nanopartikel (2, 10, 11) mit einem elektrischen Kontakt verbindet.
9. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in der Tinte enthaltenes Nanopartikel (2, 10, 11) eine Hülle aufweist und die Hülle nach dem Aufbringen der Tinte auf das Substrat (1 , 22, 30, 40, 50, 60, 70) entfernt wird.
10. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf ein Nanopartikel (2, 10, 11) nach dem Aufbringen des Nanopartikels (2, 10, 11) auf das Substrat (1 , 22, 30, 40, 50, 60, 70) eine Schutzschicht (4) aufgebracht wird.
11. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor erzeugt wird, der einen XMR-Effekt (X- MagnetoResistiv-Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance-Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt) zeigt.
12. Elektrisches Bauteil mit mindestens zwei elektrischen Kontakten (3, 24, 34, 54, 64, 74) und auf einem Substrat (1 , 22, 30, 40, 50, 60, 70) angeordneten Nanopartikeln (2, 10, 11) aus einem elektrisch leitfähigen Material, Nanopartikeln (2, 10, 11) aus einem magnetischen Material und/oder Nanopartikeln (2, 10, 11) aus einem magnetisierbaren Material, wobei
die Nanopartikel (2, 10, 11) in einem oder mehreren
Oberflächenbereichen des Substrats (1 , 22, 30, 40, 50, 60, 70) auf dem
Substrat (1 , 22, 30, 40, 50, 60, 70) angeordnet sind,
die Nanopartikel (2, 10, 11) innerhalb der Oberflächenbereiche in Form einer Gitterstruktur auf dem Substrat (1 , 22, 30, 40, 50, 60, 70) angeordnet sind, wobei sich die Gitterstruktur der Nanopartikel (2, 10,
11) über den gesamten jeweiligen Oberflächenbereich erstreckt, der gesamte jeweilige Oberflächenbereich geometrisch in gleichförmige quadratische, aneinandergrenzende Teilbereiche (quadratische Pixel) oder geometrisch im wesentlichen durch gleichförmige kreisrunde oder ellipsenförmige, in einer Matrix nebeneinander angeordnete Teilbereiche (runde Pixel)aufgeteilt werden kann, und
jeder quadratische Teilbereich eine Kantenlänge von weniger als 4 Millimeter, insbesondere bevorzugt von weniger als 1 Millimeter und ganz besonders bevorzugt von weniger als 100 Mikrometern oder jeder kreisrunde oder ellipsenförmige Teilbereich einen maximalen Durchmesser von weniger als 4 Millimeter, insbesondere bevorzugt von weniger als 1 Millimeter und ganz besonders bevorzugt von weniger als 100 Mikrometern aufweist.
13. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstruktur der Nanopartikel (2, 10, 11) eine Monolage Nanopartikel (2, 10, 11) aufweist, die sich in einer horizontalen Ebene erstreckt.
14. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstruktur der Nanopartikel (2, 10, 11) mehrere übereinander angeordnete horizontale Ebenen aufweist.
15. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch eine Schutzschicht (4), die zumindest ein Nanopartikel (2, 10, 11) bedeckt.
16. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt wurde.
17. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil einen XMR-Effekt (X-MagnetoResistiv- Effekt), beispielsweise den GMR-Effekt (giant magnetoresistance-Effekt) oder den AMR-Effekt (Anisotrope Magnetoresistive Effekt) oder den TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance-Effekt) zeigt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011077907A1 (de) * 2011-06-21 2012-12-27 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Verfahren zur herstellung von gedruckten magnetischen funktionselementen für widerstandssensoren und gedruckte magnetische funktionselemente
JP2018139292A (ja) * 2011-04-17 2018-09-06 ストラタシス リミテッド 造形物を積層造形するシステムおよび方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140009379A (ko) * 2011-02-25 2014-01-22 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 막 형성 방법 및 막 형성 장치
FR3016469B1 (fr) * 2014-01-16 2016-01-01 Commissariat Energie Atomique Procede de preparation d'un aimant permanent
US10131175B2 (en) 2015-01-09 2018-11-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Printing plate, laminated ceramic electronic component producing method, and printer
CN105036057B (zh) * 2015-04-17 2016-11-02 温州大学 一种激光束直写构造图形化磁性微纳结构的方法
CN107765198A (zh) * 2017-09-02 2018-03-06 太原理工大学 一种利用柔性薄膜磁传感器检测磁场的方法
CN107732006A (zh) * 2017-09-02 2018-02-23 太原理工大学 一种基于纳米材料的柔性薄膜磁传感器的制备方法
KR101912099B1 (ko) * 2017-11-17 2018-10-26 한국조폐공사 보안잉크용 AlNiCo계 자성 입자

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4221772B2 (ja) * 1998-05-22 2009-02-12 パナソニック株式会社 感温センサおよびそれを用いた電子機器
JP2004014948A (ja) * 2002-06-10 2004-01-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 配線基板
DE10308030B4 (de) 2003-02-24 2011-02-03 Meas Deutschland Gmbh Magnetoresistiver Sensor zur Bestimmung eines Winkels oder einer Position
DE10342260B4 (de) 2003-09-11 2014-11-20 Meas Deutschland Gmbh Magnetoresistiver Sensor in Form einer Halb- oder Vollbrückenschaltung
CN100426383C (zh) * 2005-09-02 2008-10-15 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 磁记录介质及其制作方法
US20100315191A1 (en) * 2005-10-13 2010-12-16 Xiao T Danny Patterned magnetic inductors
KR100649445B1 (ko) * 2005-10-17 2006-11-27 삼성전기주식회사 배선형성 방법 및 장치
WO2007060784A1 (ja) 2005-11-28 2007-05-31 Murata Manufacturing Co., Ltd. 回路モジュールの製造方法および回路モジュール
EP1814172A1 (de) * 2006-01-27 2007-08-01 IEE International Electronics & Engineering S.A.R.L. Magnetfeldsensorelement
US8273407B2 (en) * 2006-01-30 2012-09-25 Bergendahl Albert S Systems and methods for forming magnetic nanocomposite materials
DE102007008870A1 (de) 2007-02-21 2008-09-04 Hl-Planar Technik Gmbh Anordnung und Verfahren zur Absolutbestimmung der Linearposition oder der durch einen Winkel ausgedrückten Drehposition
JP2010012714A (ja) * 2008-07-04 2010-01-21 Toda Kogyo Corp 機能性薄膜の製造方法、機能性薄膜、機能性薄膜積層基材の製造方法及び機能性薄膜積層基材
JP5417818B2 (ja) * 2008-11-26 2014-02-19 株式会社リコー 磁気光学素子および磁気光学素子の製造方法
CN101814582A (zh) * 2010-04-01 2010-08-25 复旦大学 一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W.F. PUNTES; K.M. KRISHNAN; P. ALIVISATOS, SCIENCE, vol. 291, 2001, pages 2115

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018139292A (ja) * 2011-04-17 2018-09-06 ストラタシス リミテッド 造形物を積層造形するシステムおよび方法
DE102011077907A1 (de) * 2011-06-21 2012-12-27 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Verfahren zur herstellung von gedruckten magnetischen funktionselementen für widerstandssensoren und gedruckte magnetische funktionselemente
DE102011077907B4 (de) * 2011-06-21 2013-07-11 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Verfahren zur herstellung von gedruckten magnetischen funktionselementen für widerstandssensoren und gedruckte magnetische funktionselemente
US9000764B2 (en) 2011-06-21 2015-04-07 Leibniz-Institut Fuer Festkoerper Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Method for the production of printed magnetic functional elements for resistive sensors and printed magnetic functional elements

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