(57)【要約】【解決手段】基板（Ｓ）上にスタンプ形状部（Ｐ）を形成する方法は、基板の少なくとも一方の表面に複数のスタンピングツールセグメント（３２，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，５０，６０，７０，８０，９２）を押し当てる段階を含む。基板（Ｓ）上にスタンプ形状部（Ｐ）を形成する構成（３０，９０）は、個々に、一以上からなるグループで協調的に、又はそれらの組み合わせで動作可能な複数のスタンピングツールセグメント（３２，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，５０，６０，７０，８０，９２）を含む。【選択図】図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にスタンプ形状部を形成する方法であって、
（ｉ）基板の少なくとも一方の表面に複数のスタンピングツールセグメントを押し当てる段階を含む方法。
【請求項２】
段階（ｉ）は、基板の少なくとも一方の表面に第１のスタンピングツールセグメントを押し当て、それにより前記表面に第１の部分パターンを形成する段階と、基板の少なくとも一方の表面に第２のスタンピングツールセグメントを押し当てそれにより前記表面に第２の部分パターンを形成する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の部分パターンと第２の部分パターンは異なる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１の部分パターンと第２の部分パターンは少なくとも部分的に重なる、請求項２又は３の方法。
【請求項５】
第１の部分パターンと第２の部分パターンが組み合わさってスタンプ形状部を形成する、請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
段階（ｉ）は、更に基板の少なくとも一方の表面に少なくとも一の追加のスタンピングツールセグメントを押し当てて、それにより前記表面に少なくとも一の追加の部分パターンを形成する段階を含む、請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
部分パターンのそれぞれが組み合わさってスタンプ形状部を形成する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
段階（ｉ）は、基板の少なくとも一方の表面に第１のスタンピングツールセグメントを押し当てて、それにより前記表面に第１の部分パターンを形成する段階と、基板の少なくとも一方の表面に第１のスタンピングツールセグメントを押し当てて、それによりに前記表面に第２の部分パターンを形成する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
第１の部分パターンと第２の部分パターンは同じである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１の部分パターンと第２の部分パターンは少なくとも部分的に重なる、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
第１の部分パターンと第２の部分パターンが組み合わさってスタンプ形状部を形成する、請求項８から１０のいずれか１項に方法。
【請求項１２】
段階（ｉ）は、少なくとも更に１回、基板の少なくとも一方の表面に第１のスタンピングツールセグメントを押し当てて、それにより前記表面に少なくとも一の追加の部分パターンを形成する段階を含む、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
部分パターンのそれぞれが組み合わさってスタンプ形状部を形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
段階（ｉ）は、基板の少なくとも一方の表面へエンボス加工、成形加工、切断、及び材料の付着の内の一以上を含む、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
付着された材料は、導電性材料、装飾又は保護被覆、表面処置のための化学的又は生物学的試薬、アクチュエータ又はセンサの少なくとも一部を含む材料、マーキング材料、或いは光学材料の内の少なくとも１種を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
段階（ｉ）は、少なくとも第１のスタンピングツールセグメントと第２のスタンピングツールセグメントを基板の少なくとも一方の表面に同時に押し当て、それにより前記表面に第１と第２の部分パターンを形成する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
第１の部分パターンと第２の部分パターンは同じである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
第１の部分パターンと第２の部分パターンは少なくとも部分的に重なる、請求項１６又は１７の方法。
【請求項１９】
第１の部分パターンと第２の部分パターンが組み合わさってスタンプ形状部を形成する、請求項１６から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも一の追加のスタンピングツールセグメントを基板の少なくとも一方の表面に押し当てて、それにより前記表面に少なくとも一の追加の部分パターンを形成する段階を更に含む、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
複数の追加のスタンピングツールセグメントを基板の少なくとも一方の表面に押し当て、それにより前記表面に複数の追加の部分パターンを形成する段階を更に含む、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
部分パターンのそれぞれが組み合わさってスタンプ形状部を形成する、請求項２０又は２１の方法。
【請求項２３】
少なくとも複数の部分パターンは同じである、請求項２０から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも複数の部分パターンは異なる、請求項２０から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
基板は、シリコン、ポリマー、金属、金属酸化物、金属箔、紙、ニトロセルロース、ガラス、フォトレジスト、セラミック、木材、織物製品、及び／又はこれらの組み合わせを含む、請求項１から２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
スタンプ形状部は、約０．１〜約１０００ミクロンの少なくとも一の寸法を有する、請求項１から２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
基板は連続的なウェブである、請求項１から２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
基板は個別の片又は部品である、請求項１から２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
（ｉｉ）基板を切断又は分割する段階、及び／又は基板を別の構成要素に接合する段階の内の一以上を含む段階を更に含む、請求項１から２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
必要に応じて、炉、赤外線ヒータ、化学薬品、紫外線ランプ、プラズマ、レーザ、及び／又は表面被覆の内の一以上によって基板を前処理する段階を更に含む、請求項１から２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
必要に応じて、赤外線ヒータ、化学薬品、紫外線ランプ、プラズマ、レーザ、硬化、及び表面被覆の内の一以上によって基板を後処理する段階を更に含む、請求項１から３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
射出成形、マイクロミリング、ダイ打ち抜き、レーザ加工、エンボス加工、熱成形、印刷ヘッド付着、及びフォトリソグラフィの内の一以上と組み合わされた、請求項１から３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含む、マイクロ流体デバイスを形成する方法。
【請求項３４】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含む、電子回路を形成する方法。
【請求項３５】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含む、多層回路を形成する方法。
【請求項３６】
回路は、接合された非導電性材料の複数の層上に形成された、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含む、電気的相互接続又はビアを形成する方法。
【請求項３８】
非導電性層を貫通して導電材料の一部分をスタンピングする段階を含む、電気的相互接続及び／又はビアを形成する方法。
【請求項３９】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含む、マイクロ光学デバイスを形成する方法。
【請求項４０】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法よりスタンプ形状部を形成する段階を含む、デイバス内に熱伝導構造を形成する方法。
【請求項４１】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含む、電磁遮蔽デバイスを形成する方法。
【請求項４２】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含む、デバイスを表面処理する方法。
【請求項４３】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含む、デバイス上に装飾的被覆を形成する方法。
【請求項４４】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含むデバイスにセンサを付着させる方法。
【請求項４５】
請求項１から３２のいずれか１項に記載の方法によりスタンプ形状部を形成する段階を含む、デバイスにアクチュエータを付着させる方法。
【請求項４６】
スタンプ形状部は、同じ層又は別の層上に重なることによって形成される、請求項１から４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
スタンピングツールセグメントは、複数の表面にスタンピングする、請求項１から４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
スタンピング要素は、整合されたペアとして協調的に動作する、請求項１から４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
基板上にスタンプ形状部を形成する装置であって、複数のスタンピングツールセグメントを含み、このスタンピングツールセグメントは個別に、一以上のものからなるグループで協調的に、又はこれらの組み合わせで動作可能である装置。
【請求項５０】
装置の動作は、少なくとも部分的に自動化された、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
複数のスタンピングツールセグメントは、それぞれのアクチュエータを介して構造化ホイール又はマシンヘッドに取り付けられている、請求項４９又は５０に記載の装置。
【請求項５２】
少なくとも一の次元への構造化ホイール又はマシンヘッドの動きを可能にする取り付けシステムを更に含む、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
取り付けシステムは複数のレールを有する、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
基板を更に有する、請求項４９から５３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５５】
基板を移動させる機構を更に有する、請求項５４に記載の装置。
【請求項５６】
スタンピング操作のためにスタンピングツールセグメントの一以上を位置合わせする制御システムを更に含み、制御システムは、更に、位置合わせマーク、切欠き、溝、エッジガイド、及び機械式、音響式、温度式又は光学式センサの内の一以上を含む、請求項４９から５５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５７】
品質管理及び／又は位置合わせのための画像認識処理を更に含む、請求項４９から５５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５８】
スタンピングツールセグメントの内の少なくとも１セグメントは、スタンプ形状部の領域のまわりの基板用の幅広い支持体を有する、請求項４９から５６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５９】
スタンピングツールセグメントの内の少なくとも１セグメントは、基板内に一時的構造を作成するための追加の幅又は追加の深さの幾何学的形状部を有する、請求項４９から５８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６０】
スタンピングツールセグメントの内の少なくとも１セグメントは、基板におけるパターンの再現を改善するために基板のパターン近くに一時的構造を作成するための幾何学的形状部を有する、請求項４９から５９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６１】
スタンピングツールセグメントの内の少なくとも１セグメントは、基板又は付着された材料を変形させる突起を有する、請求項４９から６０のいずれか1項に記載の装置。
【請求項６２】
突起は、ピン又はパンチである、請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
スタンプ形状部を形成するためにスタンピングツールセグメントを含む電子相互接続又はビアを形成するための装置。
【請求項６４】
スタンピングツールセグメントは、非導電性層を貫通して導電材料の一部分をスタンピングすることができる、請求項６３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、製造工程において材料をスタンピングする方法及び装置に関する。本発明の分野は、また、流体取扱い構成要素、光導波路、金属蒸着、化学的及び生物学的表面被覆、並びに電気及び熱伝導構造の製造に関する。
【０００２】
本願は、２００６年１月２５日に出願された米国特許出願第６０／７６１，７４６号に基づく優先権を主張するものであり、この出願全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。また、本願は、２００６年６月７日に出願された米国特許出願第６０／８１１，４３６号に基づく優先権を主張するものであり、この出願全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。また、本願は、２００６年６月７日に出願されたオーストラリア国出願第２００６９０３１００号に基づく優先権を主張するものであり、この出願の内容全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。本願は、また、２００６年１月２４日に出願されたオーストラリア国出願第２００６９００３４５号に基づく優先権を主張するものであり、この出願の内容全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【背景技術】
【０００３】
以下の考察では、特定の構造及び／又は方法に言及する。しかしながら、以下の言及は、そのような構造及び／又は方法が先行技術を構成することを自認するものであると解釈されるべきではない。出願人は、そのような構造及び／又は方法が先行技術として扱われるべきでないことを実証する権利を明示的に留保する。
【０００４】
スタンピング技術は、図形転写、エンボス加工、成形加工、切断及び基板上又は基板内への材料の転写を含む。例えば、箔のパターンを転写する箔押しや、接触印刷による化学的又は生化学的試薬の付着（例えば、インク及び生物学的センサ分子の付着）がある。スタンピングプロセスは、一般に、パターン形成されたツールを押し当てることによって、基板内に、基板上に又は基板を貫通してパターンを再現する。
【０００５】
エンボス加工は、スタンピングツールを基板内に圧入し、ツールのまわりの材料を移動させて基板に複製構造を形成する技術である。作成された複製構造は、エンボス加工ツールのネガ像である。成形加工は、エンボス加工と似た技術であり、通常、パターン形成される構造より薄い基板に対して行われ、一般的な例はブリスター包装である。また、ダイ打ち抜き（die cutting）は、パターン形成されたツールの利用を伴うが、一般に、ツールのパターンの輪郭の周囲で基板を部分的又は完全に貫通して切断する。箔押し法は、金属層やグラフィック層等の薄膜をキャリア層から基板上に転写するために使用することができる。この方法は、通常、温度と圧力によって付着層を基板上に接合することを伴い、この温度と圧力によりキャリヤテープから被覆が剥離される。箔押しは、しばしば、装飾被覆のための金属層の付着を伴うプロセスで使用される。そのような金属層は、一般に、スタンピング温度で溶融するワックス剥離剤を有するポリエステル等のキャリヤテープ上に作成される。同様に、接触印刷プロセスは、液体の形態であることが多い材料をスタンピングツールから基板表面上に転写する。
【０００６】
材料をスタンピングする先行技術の装置及び方法は、一般に、パターン形成された構造又は領域全体を形成するために使用される特別にパターン形成されたツールの使用を伴う。例えば、微小光学及びマイクロ流体の分野では、ツールが所望のパターン全体を再現するように作られる。この手法の限界は、異なるパターンごとに全く異なるツールが必要なことである。
【０００７】
エンボス加工等の幾つかのスタンピング状況では、再現品質は、時間、圧力、温度等の要因に依存する。その結果、再現されるパターンのサイズは、処理装置の性能による制限を受ける。再現されるパターンのサイズが大きくなるほど、再現される領域から材料を移動させるのに必要な力と滞留時間も増加する。これは、構造が大きくなるほど難しくなり、その理由は、エンボス加工されるときに移動される材料をバルク材料内の他の領域に流す必要があるからである。エンボス加工プロセス後の材料の弛緩と張力の問題によって、再現構造が変形する可能性がある。
【０００８】
マイクロ流体構造を形成するエンボス加工プロセスの開発は、押付け又はスタンピングプロセスを使用して１９９０年代終わりに開始された。そのような構造を形成するには高いアスペクト比が必要なことが多い。熱エンボス加工プロセスが、構造の再現を支援するために開発され、一般に研究環境で使用されている。このことは、非特許文献１、非特許文献２、及び非特許文献３に記載されている。熱エンボス加工プロセスは、作業温度が一般に材料のガラス遷移温度に近くなること、またエンボス加工圧力が低いことを除き、標準のエンボス加工プロセスの一部とされる。全てのエンボス加工技術と同じように、再現構造の品質は、押付け圧力、温度、時間及び材料特性の内の幾つかのパラメータに依存する。この技術に関連する問題は、高アスペクト比の構造を実現するための温度サイクルが難しくまた時間が必要なこと、構造が大きくなるほど気泡を閉じ込めやすくなることである。更に、このプロセスに適した材料が限られ、そのため、製品用途に適したバルク及び表面特性を有する利用可能な材料の数が制限される。
【０００９】
これまで開発された高スループットの生産技術は、一般に、フィルムの部品を製造するためにリール・ツー・リール生産システムの使用を伴う。そのような技術の例には、フィルムをマイクロ構造化する光学産業から発展した紫外線硬化プロセスが記載された特許文献１がある。このプロセスは、薄い紫外線硬化樹脂で基板を被覆し、次にマスターテンプレートを使ってパターンをエンボス加工し、テンプレートと接触している間に樹脂を硬化させることによって行われる。特許文献２は、フィルムに対して押し出し形成プロセスを行い、その後のウェブ上の積層体又は樹脂のローラエンボス加工を行うことを述べている。特許文献３は、フィルムを微細構造化するためにウェブシステム上で使用する成形加工ツールについて述べている。これらの技術に関連する主な制限は、これらの技術が、ウェブ上での操作のために比較的薄い基板（即ち、フィルム）に制限されることと、このプロセスに適した使用可能な材料が限られ、それにより製品の用途に適したバルク及び表面特性を有する利用可能な材料の数が制限されることと、各パターンごとに別々の比較的高価なツーリングが必要であることと、ツーリングの変換と関連したセットアップによる遅延が比較的長いことがある。
【００１０】
基板上の導電回路の形成は、通常、エッチング、スクリーン印刷、又は電気めっきプロセスにより行われる。これらは全て、関連するツーリング及び動作コストのために、小規模な生産運転の場合は比較的高価である。電気めっき基板の切削加工（milling）ミリングは、高速プロトタイピングの周知の代替手段であるが、寸法的な性能が制限され、また材料が殆ど市販されていない平坦な基板を必要とする。
【００１１】
少量の液体を表面上にパターニングするために、一般に接触印刷が使用されてきた。そのような液体には、インクや他の化学的又は生物学的試薬があり、その用途は、情報符号化（例えば、テキスト）、装飾又は保護被覆、濡れ性や結合性に関し表面特性を変更（親水性、浸透性、表面エネルギー、分子表面の改変）すること、及びセンサ又はアクチュエータ製造用の試薬の付着などがある。
【００１２】
このような生産技術の全てに関連する主な欠点は、新しいパターンに必要なツーリングのセットアップと関連する時間とコスト、及び小規模生産運転の場合の操業コストである。そのようなコストは、生産運転の規模が大きい場合では、製造する部品の数によって償却することができるが、小規模の生産運転では、個別部品のコストは法外に高価になる。
【００１３】
更に、構造が大きくなると、既存の機器を実質的に改造しないとスタンピングするのが困難であり、プロセス滞留時間は、構造のサイズと共に長くなることが多い。
【００１４】
従って、当該技術分野では、パターン固有のツーリングを必要とせずに、様々なパターンでの個別の部品のスタンピング又は小規模な生産運転を可能にする低コストの装置及び方法に対するニーズがある。また、既存の機械のサイズ、コスト又は複雑さを高めることなく、より大きなパターン形成領域を作成することができるツーリング装置及び方法が必要である。
【００１５】
本明細書において、先行技術への言及は、その先行技術が共通の一般知識の一部を構成するという自認ではなくまた如何なる形の示唆でもなく、またそのように解釈されるべきでない。
【非特許文献１】ベッカー（Becker）らによる「Polymer microfabrication methods for microfluidic analytical applications」Electrophoresis 2000, volume 21, pages 12-26
【非特許文献２】ベッカー（Becker）らによる「Polymer microfluidic devices」Talanta 2002, pages 267-287
【非特許文献３】ヘッケル（Heckele）らによる「Review of on micro molding of thermoplastic polymers」J. Micromech. Microeng. 2004, Volume 14, Number 3, pages R1-R14
【特許文献１】英国特許出願第９６２３１８５．７号
【特許文献２】米国特許第６，３７５，８７１号
【特許文献３】米国特許第６，３７５，７７６号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、製造中の改善されたスタンピングに関する装置、構成、方法、及び製品を含む。本発明は、開発時間の短縮、スタンピングに必要な操作力の減少、処理時間の短縮、コスト削減、生産のフレキシビリティー、より大きい構造のスタンピング性能の改善、及び部品の大量特注生産の可能の内の１以上を含むことができる利点を提供することができる。
【００１７】
本発明の一様相においては、基板上にスタンプ形状部を形成する方法が提供され、この方法は、（ｉ）複数のスタンピングツールセグメントを基板の少なくとも一方の表面に押し当てる段階を含む。本明細書で使用されるとき、用語「スタンピング要素」と「ツールセグメント」は互換可能に使用される。また、用語「スタンプ形状部」と「スタンプパターン」は互換可能に使用される。
【００１８】
一実施形態においては、この方法は、第１のスタンピングツールセグメントを基板の少なくとも一方の表面に押し当て、それにより第１の部分パターンを形成する段階と、第２のスタンピングツールセグメントを基板の少なくとも一方の表面に押し当て、それにより第２の部分パターンを形成する段階とを含む。スタンピング要素は、任意の適切な手段によってスタンプ形状部を作成することができる。例えば、スタンピング要素が全体としてスタンプ形状部に対応し、及び／又はスタンピング要素が全体としてスタンピングツールを構成する。
【００１９】
更に、第１の部分パターンと第２の部分パターンは、同じでも異なってもよく、必要に応じて少なくとも部分的に重なるか又は結合していてもよい。幾つかの実施形態では、これらの部分パターンは組み合わさってスタンプ形状部を形成する。
【００２０】
本発明によるプロセス、装置及び構成は、例えばウェブベース（連続的）及びシートベース（個別）基板環境などの広範囲の製造環境に適している。
【００２１】
本明細書で使用されるとき、「スタンピング」は、基板上又は基板内に構造及び／又はパターンを形成するプロセス又は技術を指し、例えば、エンボス加工、成形加工、切断、ホットスタンプ（例えば、箔）、材料パターンの転写、スタンプの使用、及び接触印刷を含む。
【００２２】
更に、本発明のプロセスは、更に、少なくとも一のスタンピング前又は後の処理プロセスを含んでもよい。
【００２３】
スタンピング要素、基板、及びその任意の構成要素等のスタンピングに関連する様々な要素の位置合わせは、任意の適切な方法で達成することができる。例えば、制御システムが使用され、位置合わせマーク、切欠き、溝、エッジガイド、及び機械式、光学式、温度式、又は音響式センサの内の一以上を使用して位置合わせが達成される。そのようなセンサ又はセンサシステムは、個別の知覚領域を含むか又は領域を画像化し、また画像認識等の信号処理技術と組み合わされる。
【００２４】
スタンピングプロセス自体は、複数のスタンピング要素を含むことができるスタンピング装置によって行われてもよい。幾つかの実施形態では、スタンピング装置自体が完全に自動化される。
【００２５】
本発明のプロセスに従って作成されたスタンプ形状部は、様々な形態をとることができる。例えば、スタンプ形状部は、必要に応じて、基板の同一層又は別の層上に重なることによってパターンを形成してもよい。更に、スタンプ形状部又はパターンは、凹状形状部又は凸状形状部を含んでもよく、対応する凸状又は凹状のスタンピング要素によって作成されてもよい。
【００２６】
幾つかの実施形態では、複数のスタンピング要素が、スタンプ形状部を作成するために協調的に動作する。例えば、そのようなスタンピング要素は、複数の面にスタンピングを行ってもよく、スタンピング要素は、例えば、ぺア又はグループ内で組合わされて協調的に動作してもよい。
【００２７】
他の要素をプロセスに追加させることにより、より高い品質を達成することができる。例えば、少なくとも一の特別な形状部を含む要素を利用してスタンプ基板の変形を防ぐことができる。例として、そのような特別な形状部は、構造化形状部のまわりの基板のための幅広いツーリング支持体を含んでいてもよく、後のスタンピング動作における材料流を制御するために犠牲構造を使用してもよい。
【００２８】
本発明の装置、構成及び方法の特定の実施形態は、特に、マイクロ流体構成要素又はデバイス、電子回路、導電性形状部、電磁気構造、導波路、光パイプ、センサ、アクチュエータ又は類似の構造の製造等の特定の用途に適している。
【００２９】
本明細書で使用されるとき、「マイクロ流体」は、ミクロン又はサブミクロンの寸法を有する流体取扱い構造又は要素を含む構成要素、システム又は方法を指す。例えば、そのような構造又は要素は、約０．１ミクロンから約１０００ミクロン程度の少なくとも一の寸法を有する。
【００３０】
更に、幾つかの実施形態では、本発明は、表面処理、センサ製造、又は装飾的若しくはテキストによる細部装飾等の用途に適している。
【００３１】
本発明の更に別の様相では、基板上にスタンプ形状部を形成するための装置が提供され、この装置は、複数のスタンピングツールセグメントを含み、このスタンピングツールセグメントは、個別に、１以上のものからなるグループで協調的に、又はその組み合わせで動作可能である。幾つかの実施形態では、構成の動作は、少なくとも部分的に自動化されている。更に、複数のスタンピングツールセグメントは、それぞれのアクチュエータを介して構造化ホイール又はマシンヘッドに取り付けられてもよい。
【００３２】
幾つかの実施形態では、この装置は、少なくとも２つの方向への構造化ホイール又はマシンヘッドの動きを可能にする取り付けシステムを含む。基板は、スタンピングツールに対して移動してもよい。
【００３３】
幾つかの実施形態では、この装置は、複数のスタンピング要素を含み、これらスタンピング要素が全体としてスタンプ形状部に対応する。複数のスタンピング要素が全体としてスタンピングツールを構成してもよく、スタンピングツール自体が自動化されていてもよい。
【００３４】
この明細書（添付の特許請求の範囲を含む）全体を通して、特に文脈で必要とされない限り、語句「comprise」及びその変化形である「comprises」や「comprising」は、記述した完全体（integer）若しくはステップ、又は、完全体若しくはステップのグループを含むが、他の完全体若しくはステップ、乃至、完全体若しくはステップのグループを除外しないことが理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本明細書において、本発明をマイクロ流体デバイス及び電子回路に関連する実施形態に関連付けて説明することは好都合である。しかしながら、本発明は、広範囲の状況及び製品に適用可能であり、他の用途、構造及び構成も本発明の範囲に含まれると考えられると理解すべきである。
【００３６】
本発明の構成及びプロセスは、概して、ツールを複数のスタンピングツールセグメント又は要素に分割することによって従来のスタンピングの制限を克服する。
【００３７】
スタンピングプロセスは、一般に、単一のパターン形成ツールを利用して基板内又は基板上にパターンを再現する。複数のスタンピングツールセグメント又は要素を使用して連続的なスタンプパターン又は形状部を作成することによって、ツールを標準化することができ、汎用のパターンセットが形成される。これにより、同一のツールを使用してスタンプ製品の生産のカスタマイズが可能になり、それによりツーリング交換が回避され、従って小規模又は単一部品の生産運転のコストが削減される。
【００３８】
本発明の装置、構成及び方法の利点は、次の
標準化された構成要素又はツールセットの組み合わせを使用してそれぞれの新しい設計を作成することにより開発時間が短縮される、
より小さい部分パターンを別々にスタンピングすることにより、基板上にパターンをスタンピングするのに必要な作動力が減少する、
より小さい構造をエンボス加工するか形成するために滞留時間が短縮されスループットが向上する場合がある、
パターン全体の複雑なツールを交換する代わりに、より小さくあまり複雑でない個別のツール要素又はセグメントを交換することによりコストが削減される、
生産の融通性により、小規模又は単一部品の生産運転のコストが削減され、スタンプ製品の大量特注生産が可能になる、
セグメントを使用することにより付着又は移動させなければならない材料が少なくなるのでより大きい構造の品質が向上する、
マイクロ流体工学や識別カードエンボス加工等の用途のための部品の個人化又は大量特注生産の新しい枠組み、の内の一以上である。
【００３９】
本発明においては、ポリマーや金属をスタンピングするか又はスタンプ製品に組み込むことができる。任意の適切な材料を使用することができる。利用できる他の材料としては、シリコン、金属酸化物、金属箔、紙、ニトロセルロース、ガラス、フォトレジスト、セラミック、木材、織物製品やこれらの組み合わせ等が挙げられるが、それらに限定されない。
【００４０】
スタンプ製品は、個別の基板上に製造されてもよく、基板材料の連続的な巻物上に製造されてもよい。図１は、カード等の個別製品を構成するために使用される生産ラインの一実施形態を示す。この例では、カードストック内の個別基板の形態において、入力ホッパ（１）は、印刷ステーション（２）、エンボス加工ステーション（３）、貼り合わせステーション（４）、及びプログラミングステーション（５）に順次通された後、出力ホッパ（６）に装填される。図２に、連続製品の製造又はウェブロール上への製造のための生産ラインの一例を示す。この連続生産ラインの例では、材料送り装置（７）が各処理モジュール間に分散配置されており、各処理モジュールは、成形加工原料入力（８）、成形加工（９）、充填（１０）、接合（１１）、印刷（１２）、硬化（１３）、張力制御（１４）、材料ガイド及び巻き出し（１５）、エンボス加工及び穿孔（１６）、ダイ打ち抜き（１７）、及び最終部品回収（１８）の動作を実施する。
【００４１】
図３に示すように、本発明の一実施形態においては、自動スタンピング装置を含む構成（３０）が提供される。図３に示す構成（３０）は、単なる例示のために示されている。図３に示すように、構成（３０）は、コンピュータ制御できる構造化ホイール又はマシンヘッド（３１）を有する。構造化ホイール又はマシンヘッド（３１）には、個別のアクチュエータ（３３）を介して複数のスタンピング要素又はツールセグメント（３２）が取り付けられている。図３には、限られた数のスタンピング要素又はツールセグメントだけを示したが、更に多数のツールセグメントが各種異なる配列又は構成で存在できると理解すべきである。このような別のアレイ又は構成も本発明に包含されている。構造化ホイール又はマシンヘッド（３１）は、アクチュエータ（３３）を、個別に又は複数を互いに協調させて駆動できる。アクチュエータ（３３）を駆動するための高精度な機構は、当業者の能力の範囲に十分含まれると考えられる。適切な作動機構としては、機械的装置、電気機械的装置、気圧装置等が挙げられるがこれらに限定されない。更に図３に示すように、スタンピング要素（３２）及びそれに対応する各アクチュエータ（３３）は、矢印（３４）で示す方向に移動可能である。構造化ホイール又はマシンヘッド（３１）は、図示の１対のレール（３５）等の任意の適切な構成によって取り付けることができる。構造化ホイール又はマシンヘッド（３１）は、矢印（３６）によって示すように取付けレール（３４）に対して相対的に移動可能である。レール（３５）は、任意ではあるが、１対の横断方向のレール（３７）に取り付けられてもよい。レール（３５）は、矢印（３８）で示すように、横断レール（３７）に対して相対的に移動可能である。従って、図示の実施形態においては、構造化ホイール又はマシンヘッド（３１）、及びそれに関連するスタンピング要素又はツールセグメント（３２）は、基板（Ｓ）に対して少なくとも異なる三方向に相対的に移動可能である。レールと構造化ホイール又はマシンヘッドの間の前述の相対的な移動は、任意の適切な機構によって達成でき、機構は、十分に当業者の能力の範囲に含まれる。適切な機構としては、サーボモータや電気機械的に係合されたプーリシステム等が挙げられるがこれらに限定されない。これに加え或いはこれに替えて、構成（３０）は、矢印（３９）で示すように基板（Ｓ）を構造化ホイール又はマシンヘッド（３１）に対して移動させ得る機構を含むことができ、この相対的な移動は基板（Ｓ）に対して長手方向とすることができる。基板（Ｓ）の移動を実現するために、任意の適切な機構を提供できる。このような機構の実施は、十分に当業者の能力の範囲に含まれ、基板を移動させるための適切な機構としては、コンベヤ構成やコンベヤベルトが挙げられるがこれらに限定されない。幾つかの実施形態では、ＩＤカード個人化型システム（ID card personalisation style systems）の使用が提供される。そのようなシステムでは、カードは、マーク（character）のエンボス加工ホイールを有するエンボス加工機構等、様々な処理ステーション間のローラニップに通される。幾つかの例では、カードがヘッド（ｚ軸）を通過（ｘ軸）、他の例では、ヘッド（ｙ−��軸）とカードの両方が移動する（ｘ軸）。
【００４２】
任意ではあるが、構成（３０）は、更に、基板（ｓ）に対するスタンピング要素（３２）の位置決めを容易にする位置合わせ機構又はシステムを含む。例えば、位置合わせセンサ（３０ＡＳ）は、位置合わせ形状部（３０ＡＦ）を検出するか読み出し、次に基板（ｓ）に対する移動を開始又は終了させ得る制御サイン（Ｃ）を作成できる。位置合わせ形状部３０（ＡＦ）は、表面又はバルク材料の不連続部分或いは構造、マーク、切欠き、溝、エッジガイドとすることができる。これに替わる構成では、センサ（３０ＡＳ）は画像処理センサであり、パターン認識を使用して位置合わせ及び／又は品質管理の問題を判定する。
【００４３】
前述のように、本発明の一様相においては、スタンピング要素又はツールセグメントを協調的に作動させて、選択されたパターンを基板に付与できる。代替として、図４Ａから図４Ｃに示すように、複数の部分パターンを重ねるか或いは接合させることによって、選択されたパターン（Ｐ）が画定されるように、複数の異なるスタンピング要素又はツールセグメントを順次適用することによって、選択されたパターン（Ｐ）を基板に付与できる。従って、図４Ａに示すように、第１のスタンピング要素又はツールセグメント（４０ａ）を基板（４２）に押し当てられ、これにより基板上に第１の部分パターン（４４ａ）が形成される。次に、図４Ｂに示すように、第１の部分パターン（４４ａ）の付与後、第２のスタンピング要素又はツールセグメント（４０ｂ）が基板（４２）に押し当てられ、その結果、第１の部分パターン（４４ａ）と少なくとも部分的に重なるか又は接合する第２の部分パターン（４４ｂ）が付与される。次に、第３のスタンピング要素又はツールセグメント（４０ｃ）が、基板２１に押し当てられ、その結果、基板２１に第３の部分パターン（４４ｃ）が付与される。第３の部分パターン（４４ｃ）は、少なくとも部分的に第２の部分パターン（４４ｂ）に重なるか又は接合している。従って、連続して付与された３個の部分パターン（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ）は協同して、選択されたパターン（Ｐ）を基板（２１）上に形成する。
【００４４】
別の実施形態では、同一のスタンピング要素、又は同一のスタンピングパターンを有する異なる複数のスタンピング要素を順次使用して、基板の同一の層上又は複数の別々の層上に部分パターンを重ねるか又は接合させることができる。図５Ａ〜図８Ｃは、エンボス加工（図５Ａ〜図５Ｃ）、成形加工（図６Ａ〜図６Ｃ）、切断（図７Ａ〜図７Ｃ）、及び付着（図８Ａから図８Ｃ）のためのツールセグメントの順次的な使用を示す。
【００４５】
図５Ａ〜図５Ｃにおいては、ツール（５０）は、部分パターン（５２ａ、５２ｂ）を基板（５４）にエンボス加工してパターン形成面を形成する。図６Ａ〜図６Ｃにおいては、ツール（６０）は、部分パターン（６４ａ、６４ｂ）を基板（６２）に成形し、ブリスタ形成領域を形成する。図７Ａ〜図７Ｃにおいては、ツール（７０）は、基板（７２）から部分開口部（７４ａ、７４ｂ）を切り抜いてパターン形成領域を除去する。図８Ａ〜図８Ｃにおいては、ツール（８０）は、基板（８４）表面内或いは基板（８４）表面上に材料（８２）を圧入して部分付着物（８６ａ、８６ｂ）を残し、ツールが除去されたときにこの部分付着物（８６ａ、８６ｂ）によって、付着材料のパターン形成領域が形成される。
【００４６】
図９〜図１１Ｂに、本発明の更に他の実施形態を示す。この図に示した構成（９０）の構造及び操作は、図３に示した前述の構成（３０）と類似している。従って、構成（３０）に関する前の説明を参照し、様々な要素及び構成要素を詳細に検討する。図９〜図１１Ｂに示す構成（９０）及び技法によれば、複数のスタンピング要素又はツールセグメント（９２）を、対応するアクチュエータ（９３）を介して構造化ホイール又はマシンヘッド（９１）によって協調的に作動させ、対応する部分パターン（９４ａ、９４ｂ、９４ｃ）を基板（Ｓ）の一以上の表面に付与する。図９に示すように、図示のパターン（Ｐ）を形成するために必要なスタンピング要素ツールセグメント（９２）を全て同時に作動して基板（Ｓ）の表面に押し当てることにより、選択されたパターン（Ｐ；図１０）を画定するために必要な個別の部分パターン（９４ａ、９４ｂ、９４ｃ）が全て付与される。
【００４７】
この構成及び技法の変形例を図１１Ａ〜図１１Ｂに示す。これらの図に示すように、複数のスタンピング要素又はツールセグメント（９２）の内の少なくとも１個が、少なくとも１個の基板の表面に同時に押し当てられるのに続いて、一以上の追加のスタンピング要素又はツールセグメント（９２）が押し当てられて、選択されたパターン（Ｐ）が完成する。より具体的には、図１１Ａに示すように、第１の複数のスタンピング要素又はツールセグメント（９２）が基板（Ｓ）の表面に押し当てられることにより基板（Ｓ）の表面に部分パターン（９４ａ、９４ｂ）が転写される。次に、構造化ホイール又はマシンヘッド（９１）に対する基板の相対位置が変更される。この位置の移動は、矢印（９６）で示すように基板（ｓ）を移動させるか、矢印（９８）で示すように構造化ホイール又はマシンヘッド（９１）を移動させることによって達成できる。この移動は、前述のような位置合わせシステムによって制御できる。図１１Ｂに示すように、基板（Ｓ）に対する構造化ホイール又はマシンヘッド（９１）の相対的な位置決めが完了した後、少なくとも一の追加のスタンピング要素又はツールセグメント（９２）が、対応するアクチュエータ（９３）によって操作され、一以上の追加の部分パターン（９４ｃ）が基板（Ｓ）の表面に押し当てられることにより、選択されたパターン（Ｐ；図１０）が完成する。上の例示的実施形態においては２段階のみを示したが、一以上のスタンピング要素又はツールセグメントの作動を含む追加の工程を、個々に及び／又は互いに協調的なグループとして行うことができると理解すべきである。
【００４８】
様々な表面又は層上に重なるエンボス加工構造を図１２〜図１４に示す。図１２は、同一基板（Ｓ）の別の層（１０４，１０６）上の重なり構造（１００，１０２）を示す。図１３は、２個の構造（１０４，１０６）を接続する基板（Ｓ）を貫通する孔（１０８）を示す。図１４は、２枚の基板（１１４，１１６）の隣り合った表面上の重なり構造（１１０，１１２）を示し、この構造（１１０，１１２）は重なり領域内で互いに接合され、入口／出口孔（１１８，１２０）を有する。このスタンプ又はエンボス加工構造はまた、他の方法によって製造された構造の一部分を構成してもよく、そのような構造を含んでもよい。図１２〜図１４は、他のマイクロ流体用構造と重なるスタンプ又はエンボス加工構造の例を示すが、このエンボス加工領域は、基板を貫通する孔（１０８，１１８，１２０）に接続されている。孔は、本発明に従って実行される表面構造化の前又は後に製造できる。孔は、他の技技法によって形成してもよい。
【００４９】
幾つかの実施形態では、スタンピング又はエンボス加工するマークは、スタンピング要素又はツールセグメントに凸状及び／又は凹状のパターンで形成された形状部を含んでいてもよいし、整合された対又はグループとして動作してもよい。図１５Ａ〜図１５Ｂに示す例は、隆起パターンを形成するための整合された凸状（１５０）及び凹状（１５２）ツールセグメントの操作を示す。この例では、ツールセグメント（１５０，１５２）は、間に配置された基板（１５４）と合わされる。これにより、基板（１５４）は各ツールの形状に模られ、ツールが除去されたとき、パターン形成された材料（１５６）が作成される。他のエンボス加工の例を挙げると、図１６Ａから図１６Ｂに示すように、パターン形成された基板（１６６）がパターン形成側（１６８）と平坦側（１６９）とを有する場合、パターンの反対側における変形を防止するため、支持用の平坦なツール（１６２）を用い、スタンピング要素（１６０）を基板（１６４）に圧入する。
【００５０】
特定の好ましい実施形態では、スタンピングツールは、基板及び隣り合った構造の変形を防ぐための専用の形状部を含む。ツール形状部の例としては、スタンプパターン以外の基板の形状が確実に維持されるように、構造化形状部を取り囲むように基板を支持する特に幅広のツーリング支持体が挙げられるが、これに限定されない。この支持体を使用して、基板がスタンピング力により湾曲するのを防止できる。
【００５１】
他のツーリング形状部は、材料が隣りの構造に流れ込むのを防ぐため及び／又は隣り合った構造の望ましくないパターン変形を除去するためのスタンピング幾何学形状を含むことができる。このようなツーリングの設計としては、構造化プロセス中或いは次の構造化プロセスにおいて材料の流れを可能にする、隣り合ったパターンと重なるツール幾何学形状及び／又はパターンに近接した（必ずしも重ならなくてもよい）一時的構造の使用が挙げられる。チャネル形成を改善するためのこれら幾何学形状の例を図１７Ａ及び図１７Ｂに示す。図１７Ａは、チャネル形成用の逃がし構造（１７２）を備えた隆起パターン（１７１）を有するスタンピングツール（１７０）の上面図を示す。ツールパターンが基板（１７３）に押し込まれ、形成パターン（１７４）が既存のパターン（１７５）と重なると、材料が既存のパターンのチャネル構造（１７５）に移動することなく、材料の流れ（１７６）は、形成された逃がし構造（１７７）内に移動する。図に示すように、パターン（Ｐ）全体は、重なり領域（１７８ｃ）を有する部分パターン（１７３ａ、１７８ｂ）から構成される。
【００５２】
図１８Ｂ〜図１８Ｂに示す例では、ツール（１８１）に形成された深い或いは幅広のスタンピングパターン（１８０）を使用して基板（１８３）内に構造（１８２）をエンボス加工する。該パターン（１８０）は、連続スタンピング操作による重なり部分の付近で使用する。これにより、材料は、一時的に形成された構造（１８４）に流れ込むことができる。図示のように、パターン（Ｐ）全体は、重なり領域（１８６ｃ）を有する部分パターン（１８６ａ、１８６ｂ）から構成される。
【００５３】
幾つかのスタンピングプロセスでは、材料が基板上又は基板内に付着される。これらのプロセスでは、専用形状部を使用して材料を基板内及び／又は重なった部分パターン内に固定できる。そのような固定形状部は、特に、導電材料を接合するのに有用である。図１９Ａ〜図１９Ｂの例では、パターン形成ツール（１９０）が、導体箔（１９１）を基板（１９２）上にパターン形成して固定するのに、また重なっている導体箔片（１９３，１９４）を結合するために使用される。これは、箔押しにおいて、ツール（１９０）上に形成された隆起ピンやパンチ（１９５）等の突起を使用する場合に行うことができ、箔押しプロセスにおいて材料を一方の縁で変形させ（任意ではあるが、穿孔し（１９６））、重なっているパターン形成された箔に材料を押し込む。このような変形工程により、材料は完全に穿孔され、また２個の材料層が単純に係合（例えば、機械的に嵌合）される。これら２層は、この工程の前に一以上の他の層によって分離することができ、この場合、変形した層は、間の各層を介して他方の層と係合するように変形される。
【００５４】
本発明の実施形態に従って形成されたマイクロ流体デバイス及び／又は構成要素を図２０〜図２４に示す。マイクロ流体構成要素は、本発明によって、例えば、本明細書で述べた構成及び技術を使用して基板をスタンピングした後、形成されたチャネルを、別の部品を基板に接合することによって密閉することによって製造できる。
【００５５】
図２０はマイクロ流体デバイス（２００）を示す。該デバイス（２００）では、基板（２０４）内のエンボス加工チャネル（２０２）は、アクセスポート（２０８）を備えた別の層（２０６）を構造化チャネル（２０２）に貼り合わせるか又は接合することによって密閉されている。図２１は、構造化チャネル（２１１）を有する類似のデバイス２１０を示し、この構造化チャネル（２１１）は、基板（２１２）を貫通して切り抜かれており、次に上面及びと下面に他の層（２１３，２１４）を接合することによって密閉される。上側の層はアクセスポート（２１５）を含む。
【００５６】
図２２は３層デバイス（２２０）を示す。この３層デバイス（２２０）は、下の２枚の基板（２２３，２２４）の上面にエンボス加工されたチャネル（２２１，２２２）を有し、中間基板（２２４）を貫通する相互接続孔（２２６）と、中間層（８７）及び上層（８８）を貫通するアクセスポート（２２７，２２８，２２９）とを有する。
【００５７】
図２３は、中間基板（２３３）の上面及び下面にエンボス加工されたチャネル（２３１，２３２）が孔（２３４）を介して連通する類似のデバイス（２３０）を示す。チャネル構造へのアクセスは、層（２３３，２３８）を貫通する孔（２３５，２３６，２３７）によって両端で提供されている。図２４は、上層及び下層（２４４，２４５）の間の隣り合った二面に形成されたエンボス加工チャネル（２４１，２４２）を有するデバイス（２４０）を示す。互いに接着されると、構造同士は重なり領域（２４３）によって連結され、構造へのアクセスは孔（２４６，２４７）を通して提供される。
【００５８】
本発明の別の様相では、図２５Ａ〜図２５Ｃに示すように、エンボス加工チャネルは、本明細書で述べた構成及び技法を使用して基板内に形成され、次にドクターブレードコーティング等の適切な技術によって別の材料が充填される。これは、特に、電子回路及び熱伝導領域用の微小光学素子又は導波路の製造及び導電トラックの形成に役立つ。この例では、エンボス加工チャネル（２５２）を有する多層基板（２５０）（図２５Ａ）に、ドクターブレード（２５６）の助けによって液体（２５４）が充填され（図２５Ｂ）、基板（２５０）内に導波路（２５８）が作成される（図２５Ｃ）。
【００５９】
最も単純で最も一般的な形態では、マイクロ流体素子用のスタンピングパターンは単一の点又は四角形であろう。これらは、多数複製されて重なり合って所望のパターンを形成する。構造の複製をより高速且つ適切に行うために、より特殊なツールセット（２６０）を構成できる。マイクロ流体製造用のスタンピングツールセットの例を図２６に示す。格子内の各要素は、パターン形成構造（２６４）を有する個別のツール（２６２）を表わす。
【００６０】
別の好ましい実施形態では、構造化ツールは、電子回路の製造に使用される。デバイス内に電気回路接続を提供するために、導電性材料が、部品にエンボス加工或いはスタンプされるか、エンボス加工された領域を充填するために使用される。回路基板製造のためのスタンピングツールセット（２７０）の例を図２７に示す。この図では、格子内の各要素は、パターン形成構造（２７４）を有する個別のツール（２７２）を表わす。
【００６１】
本発明の本様相を更に詳しく説明するために、例示的実施形態は、箔押しと類似の技法を使用して電気接続を形成する。図２８は、箔（２８４）をリール・ツー・リールシステム（２８８）上で基板表面（２８６）に押し付け、整合パターンを剥離層から基板の表面に転写する加熱スタンプ（２８２）を有する構造２８０を示す。より厚い導電性層を必要とする電極形成では、複数のスタンプ層を追加することもでき、電気めっきするためのシード層としてスタンプ層を使用することもできる。これにより、パターン形成された基板を作成するためにマスク又はリソグラフィプロセスを必要とする従来のメッキ処理が単純化される。
【００６２】
一実施形態では、基板上に導電材料をスタンピングし、次にスタンプされた導電材料上に非導電性材料を重ねることによって多層プリント回路が製造される。この方法では、多数の導電材料層を重ねることができる。導電性層間の相互接続及びビアは、例えば、所定の領域に非導電性材料のない部分を設け導電性領域を接合することにより、或いは非導電性層を貫通するように導電材料を押し込んで下の導電性層と接触させることによって製造できる。例えば、図３０Ａ〜図３０Ｄの断面図は、多層スタンプ回路の断面部分の例を示す。図３０Ａは、２個の導電性層（３０１，３０３）と２個の非導電性層（３０２，３０４）とによって構成された二層回路の断面を示す。この回路では、相互接続（３０５）が、非導電性層（３０２）がなく導電性層（３０１，３０３）が重なっている領域（３０６）に形成されている。図３０Ｂは、図３０Ａに示したものと類似の相互接続を示す。ここでは、導電材料（３０７）（層（３０１）の一部又は別の導電材料片）が下の導電性層（３０３）にスタンプされ、より強健な相互接続が形成されている。図３０Ｃでは、非導電性層（３０２）には開口部がなく、導電材料（３０８）が、非導電性層（３０２）を貫通してスタンプされ、導電性層（３０１，３０３）間の電気的相互接続を提供している。図３０Ｄは、３個の相互接続（３０９，３１０，３１１）がスタンプされた多層回路の断面部分を示す。この回路では、１個の相互接続（３０９）が３個の非導電性層（３１２，３１３，３１４）を貫通している。これら多層相互接続は、１回のスタンピング操作で３層全てを貫通して行ってもよいし、各層に対して行う重複した複数のスタンピング操作により実施してもよい。
【００６３】
本発明の別の実施形態では、本発明の構成及び技法を使用する基板の構造化は、デバイス上に熱伝導構造を提供するための成形加工プロセスを形成するために使用できる、或いはそのような成形加工プロセスの一部とすることができる。熱伝導層は、マイクロ流体回路及び電子回路の両方において熱流を制御するために重要である。例示的な一実施形態によれば、熱伝導材料は、部分内又は部分上にエンボス加工されるか、デバイス内の熱制御を改善するために、エンボス加工された領域に熱伝導材料が充填される。
【００６４】
本発明の別の実施形態では、構造化或いはエンボス加工の構造及び技術は、電磁放射をガイドする或いは遮るための導電性領域を形成するために使用されてもよく、そのような導電性領域の成形加工プロセスの一部分とすることもできる。電磁（ＥＭ）遮蔽は、流体回路、電子回路、センサ、アクチュエータ等の導電性構成要素を電磁障害（ＥＭＩ）から保護するため、チップ部品からの放射を減少させるために使用できることはよく知られている。他の実施形態は、センサやアクチュエータ等の他の目的のための電磁界をガイドするために、構造化された導電性領域を使用できる。目的の例としては、磁気及び／又は常磁性粒子の操作又は検出が挙げられる。
【００６５】
別の実施形態では、本発明は、導波路（即ち、光パイプ）の製造に使用される。過去において、マイクロ流体デバイスの典型的な製造方法は、全体が平坦な材料の使用、光ファイバのセンサシステムへの直接挿入、又は半導体素子の製造と同様の表面のリソグラフィパターン形成を必要とした。一実施形態では、導波路は、任意の適切な方法によってエンボス加工構造に充填することにより、例えば、チャネル内に光透過性材料を注入或いは被覆することにより、或いは光パイプ形成した後、空の構造に入れることにより形成できる。ドクターブレードコーティングによって充填したチャネルの例を図２５Ａ〜図２５Ｃに示し、構造化されたデバイス（２９０）への事前製造された光パイプの組み込みを図２９Ａ〜図２９Ｃに示す。図２９Ａ〜図２９Ｃの例は、予備成形された導波路（２９１）を、図２９Ｂに示すマイクロ流体構造（２９３）を含む基板（２９２）内に挿入するマイクロ流体デバイスの組立工程を示す。予備成形された導波路（２９１）は、基板（２９２）内のマイクロ流体構造（２９３）に隣接する位置合わせ構造（２９４）内に配置される。次に、デバイスを密閉するために密閉層（２９５）が使用される。これにより、マイクロ流体構造への入口孔（２９６）だけが上面（２９７）に提供され、側面孔（２９８）を介して導波路の入出力が提供される。
【００６６】
本発明の他の実施形態では、このように作成された構造は、更に小さい部品に切断、加工（render）、或いは分割できる。
【００６７】
スタンプされた部品は、他の構成要素に接合されてもよく、その構成要素は、連続的な基板であってもなくてもよく、平坦であってもなくてもよく、単一又は複数の構成要素から作成されてもよい。
【００６８】
他の実施形態では、スタンピングプロセスは他のプロセスと組み合わされてもよい。他のプロセスの例としては、スタンピング或いはエンボス加工プロセス、構造化プロセス（射出成形、マイクロミリング、ダイ打ち抜き、レーザ加工、エンボス加工、熱成形、印刷ヘッド付着、フォトリソグラフィ等の構造化方法）等が挙げられるがこれらに限定されない。
【００６９】
本発明は、スタンピングプロセスを容易にするために他のプロセスと組み合わせることもできる。一実施形態では、本発明は、滞在時間を短くし複製部分の品質を改善するために、スタンピング（エンボス加工等）前に材料を軟化させる前処理プロセスと組み合わされる。前処理プロセスとしては、例えば、炉、赤外線ヒータ、化学薬品、紫外線ランプ、プラズマ、レーザ、及び／又は表面被覆の使用等によるバルク処理方法や表面処理方法が挙げられる。また、部品の硬化、表面処理、被覆、加工等の後処理プロセスも使用できる。
【００７０】
位置合わせマーク、切欠き、溝、及び／又はエッジガイドの使用は、多くの製造システムで位置合わせに使用される一般的な手法である。プロセスの好ましい一実施形態では、本発明は、位置合わせを容易にし品質管理を提供するために制御システムを使用する。制御システムにおけるパラメータとしては、位置合わせの改善のための部品の並進移動或いはエンボス加工ヘッドの調整についての機械的及び／又は光学的センサフィードバックが挙げられるがこれらに限定されない。
【００７１】
本明細書で使用されている成分、構成要素、反応条件等を表わす数は、全ての例において、「約（about）」という用語によって修飾されているものと理解すべきである。記載した数値範囲やパラメータに係わらず、本明細書に提示した主題の幅広い範囲は概略的なものであり、記載した数値は可能な限り正確さを意図したものである。しかしながら、いずれの数値も、本質的に、対応する測定技法における標準偏差から必然的に生じる一定の誤差を含む。
【００７２】
本発明を好ましい実施形態に関連付けて説明したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に規定されている本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、具体的には説明されていない追加、削除、変更及び置換を行うことができることは理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】カード又はシート生産システムの概略図である。
【図２】ウェブ又は連続基板生産システムの概略図である。
【図３】本発明の一様相に係る自動化スタンピング装置を含む構成の概略図である。
【図４】３個のスタンピング要素を連続的に押し当てエンボスパターンを形成するエンボス加工構成及び技法を示す。
【図５】スタンピング要素を基板に順次的に押し当てエンボスパターンを形成する構成及び技法を示す。構成及び技法を示す。
【図６】成形加工動作においてスタンピング要素を基板に順次的に押し当てる構成及び技法を示す。
【図７】スタンピング要素を基板に順次的に押し当て打ち抜き動作を行う構成及び技法を示す。
【図８】スタンピング要素を基板に順次的に押し当て付着動作を行う構成及び技法を示す。
【図９】所望のパターンを付与するために複数のスタンピングツールセグメントを協同して押し当てることによって基板にスタンプパターンを付与する構成及び技法の概略図である。
【図１０】図９の１０−１０線に沿って見た図であり、特定のスタンプパターンが付与された基板の上部を示す。
【図１１Ａ】本発明の更に別の様相に従って複数のスタンピングツールセグメントを協同的に動作させる、選択されたスタンプパターンを基板に押し当てる構成及び技法を示す。
【図１１Ｂ】本発明の更に別の様相に従って複数のスタンピングツールセグメントを協同的に動作させる、選択されたスタンプパターンを基板に押し当てる構成及び技法を示す。
【図１２】本発明の原則に従って形成された重なりエンボスパターンの側面図である。
【図１３】本発明の更に別の様相に従って重なりエンボスパターンが付与された基板の側面図である。
【図１４】本発明の更に別の様相に従って重なりエンボスパターンが付与された複数の基板の側面図である。
【図１５】本発明に従って基板の両面にエンボスパターンを付与する構成及び技法を示す。
【図１６】本発明の更に別の様相に従って基板にエンボスパターンを付与する構成及び技法を示す。
【図１７】本発明の一様相に係るエンボス加工ツールに形成された逃がし構造の使用を含む、基板にエンボスパターンを付与する構成及び技法を示す。
【図１８】本発明の更に別の様相に係るエンボス加工ツールに形成された逃がし構造の使用を含む、基板にエンボスパターンを付与する構成及び技法の側面図である。
【図１９】本発明の更に別の様相に従って基板に材料を付着させる構成及び技法を示す側面図である。
【図２０】本発明に従って形成されたマイクロ流体デバイスの斜視図である。
【図２１】本発明の更に別の様相に従って形成された多層マイクロ流体デバイスの斜視図である。
【図２２】本発明の別の様相により形成された多層マイクロ流体デバイスの斜視図である。
【図２３】本発明の更に別の様相により形成された多層マイクロ流体デバイスの斜視図である。
【図２４】本発明の更に別の様相により形成された多層マイクロ流体デバイスの斜視図である。
【図２５】本発明の原則に従って基板に微小光学構造を形成するための構成及び技法の側面図である。
【図２６】マイクロ流体デバイスを形成するためのスタンピングツールセットの概略図である。
【図２７】プリント回路を形成するためのスタンピングツールセットの概略図である。
【図２８】本発明の原則に従って箔押しを行うための構成及び技法の概略図である。
【図２９】本発明の原則に従って基板に形成されたチャネルに、別々に製造された導波路構成要素を組み込む構成及び技法を示す。
【図３０】スタンピング技法によって製造された多層回路の断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  入力ホッパー
２  印刷ステーション
３  エンボス加工ステーション
４  貼り合わせステーション
５  プログラミングステーション
６  出力ホッパー
７  材料送り装置
８  成形加工原料入力
９  成形加工
１０  充填
１１  接合
１２  印刷
１３  硬化
１４  張力制御
１５  材料ガイド及び巻き出し
１６  エンボス加工及び穿孔
１７  ダイ打ち抜き
１８  最終部品回収
２１  基板
３０  構成
３０ＡＳ  位置合わせセンサ
３０ＡＦ  位置合わせ形状部
３１  構造化ホイール又はマシンヘッド
３２  スタンピング要素又はツールセグメント
３３  アクチュエータ
３４、３６、３８、３９  矢印
３５  １対のレール
３７  １対の横断方向のレール
４０ａ〜ｃ  スタンピング要素又はツールセグメント
４２  基板
４４ａ〜ｃ  部分パターン
５０  ツール
５２ａ、ｂ  部分パターン
５４  基板
６０  ツール
６２  基板
６４ａ、ｂ  部分パターン
７０  ツール
７２  基板
７４ａ、ｂ  部分開口部
８０  ツール
８２  材料
８４  基板
８６ａ、ｂ  部分付着物
９０  構成
９１  構造化ホイール又はマシンヘッド
９２  スタンピング要素又はツールセグメント
９３  アクチュエータ
９４ａ〜ｃ  部分パターン
９６、９８  矢印
１００、１０２  重なり構造
１０４、１０６  層
１０８  孔
１１０、１１２  構造
１１４、１１６  基板
１１８、１２０  入口／出口孔
１５０  凸状ツールセグメント
１５２  凹状ツールセグメント
１５４  基板
１５６  材料
１６０  スタンピング要素
１６２  支持用の平坦なツール
１６４、１６６  基板
１６８  パターン形成側
１６９  パターン平坦側
１７０  スタンピングツール
１７１  隆起パターン
１７２  チャネル形成用の逃がし構造
１７３  基板
１７４  形成パターン
１７５  既存パターン
１７６  材料の流れ
１７７  逃がし構造
１７８ａ、ｂ  部分パターン
１７８ｃ  重なり領域
１８０  スタンピングパターン
１８１  ツール
１８２、１８４  構造
１８３  基板
１８６ａ、ｂ  部分パターン
１８６ｃ  重なり領域
１９０  パターン形成ツール
１９１  導体箔
１９２  基板
１９３、１９４  導体箔片
１９５  隆起ピン又はパンチ
１９６  穿孔
２００  マイクロ流体デバイス
２０２  エンボス加工チャネル
２０４  基板
２０６  層
２０８  アクセスポート
２１０  デバイス
２１１  構造化チャネル
２１２  基板
２１３、２１４  層
２１５  アクセスポート
２２０  ３層デバイス
２２１、２２２  チャネル
２２３〜２２５  基板
２２６  相互接続孔
２２７〜２２９  アクセスポート
２３０  デバイス
２３１，２３２  チャネル
２３３  中間基板
２３４〜２３７  孔
２３８  層
２４０  デバイス
２４１、２４２  エンボス加工チャネル
２４３  重なり領域
２４４  下層
２４５  上層
２４６、２４７  孔
２５０  多層基板
２５２  エンボス加工チャネル
２５４  液体
２５６  ドクターブレード
２５８  導波路
２６０  ツールセット
２６２  ツール
２６４  パターン形成構造
２７０  スタンピングツールセット
２７２  ツール
２７４  パターン形成構造
２８０  構造
２８２  加熱スタンプ
２８４  箔
２８６  基板
２８８  リール・ツー・リールシステム
２９０  デバイス
２９１  導波路
２９２  基板
２９３  マイクロ流体構造
２９４  位置合わせ構造
２９５  密閉層
２９６  入口孔
２９７  上面
２９８  側面孔
３０１、３０３  導電性層
３０２、３０４  非導電性層
３０５  相互接続
３０６  領域
３０７  導電材料
３０８  導電材料
３０９〜３１１  相互接続
３１２〜３１４  非導電性層
Ｓ  基板
Ｐ  スタンプ形状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009523635.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2009523635.tif 000018
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2009523635.tif 000021
【図１９】
2009523635.tif 000022
【図２０】
2009523635.tif 000023
【図２１】
2009523635.tif 000024
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2009523635.tif 000029
【図２７】
2009523635.tif 000030
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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2009523635.tif 000035
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