(57)【要約】（ａ）本質的に少なくとも１種の金属粉末からなる金属粉末組成物（４）を、基材（３）上に堆積させる工程であって、前記基材（３）が、紙および少なくとも約１０％圧縮可能な材料からなる群から選択される工程と、（ｂ）前記組成物（４）を高密度化して、前記基材（３）上に導電パターン（１０）を形成する工程とを含む、導電パターンを作製する方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）少なくとも１種の金属粉末から本質的になる金属粉末組成物（４）を、基材（３）上に堆積させる工程であって、前記基材が、紙および少なくとも約１０％圧縮可能な材料からなる群から選択される工程と、
（ｂ）前記組成物を高密度化して、前記基材上に導電パターンを形成する工程とを含む、導電パターンを作製する方法。
【請求項２】
工程（ｂ）の前に、第１の圧力をあるパターンで前記組成物に加えて、前記基材上の前記組成物を捕捉する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基材から、捕捉されていない金属粉末組成物を除去する工程をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
高密度化工程（ｂ）が、前記第１の圧力と異なる第２の圧力を前記組成物に加えて、前記導電パターンを形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記圧力をあるパターンで加える工程および前記高密度化工程が、１工程で行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記高密度化工程（ｂ）が、圧力、熱、マイクロ波エネルギー、および音波エネルギーのうちの少なくとも１つを加える工程を含む、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の圧力をあるパターンで加える工程が、熱、マイクロ波エネルギー、および音波エネルギーのうちの少なくとも１つを加える工程をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記組成物中の前記金属粉末から酸化物を除去する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基材が、紙および少なくとも約２０％圧縮可能な材料からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも約１０％圧縮可能な材料が、微孔性材料、不織布材料、および織布材料からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属粉末組成物が、銅、スズ、鉛、銀、金、白金、黒鉛、アルミニウム、ニッケル、鉄、鋼、および亜鉛、およびそれらの合金、ならびにそれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種の金属粉末から本質的になる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記銅が樹枝状銅を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属粉末がスズをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属粉末組成物が液体をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の圧力が、前記基材の金属化部分および非金属化部分に実質的に等しく加えられる、請求項４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法が、前記金属粉末組成物中の金属粉末のアニール温度未満の温度で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法が、約５０℃未満の温度で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記高密度化工程（ｂ）の温度が、約５０から約３００℃である、請求項６に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法が、約２０ＭＰａから約２０００ＭＰａの圧力で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記金属粉末組成物が、前記基材の少なくとも１つのビア（７）を充填し、前記金属粉末が、前記ビアを埋め、工程（ａ）後、前記ビアを横切る導電経路を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
基材（３）上に導電パターンを含む回路素子を含む物品であって、前記導電パターンが、少なくとも１種の高密度化金属粉末（４）から本質的になり、前記基材が、紙および少なくとも約１０％圧縮可能な材料からなる群から選択される、物品。
【請求項２２】
前記導電パターンの％ＦＯＭが、少なくとも約５％である、請求項２１に記載の物品。
【請求項２３】
前記導電パターンの％ＦＯＭが、少なくとも約１０％である、請求項２１に記載の物品。
【請求項２４】
前記金属粉末が、銅、スズ、鉛、銀、金、白金、黒鉛、アルミニウム、ニッケル、鉄、鋼、亜鉛、およびそれらの合金、ならびにそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２１に記載の物品。
【請求項２５】
前記銅が樹枝状銅を含む、請求項２４に記載の物品。
【請求項２６】
前記高密度化金属粉末が、スズをさらに含む、請求項２５に記載の物品。
【請求項２７】
前記基材が、紙および少なくとも約２０％圧縮可能な材料からなる群から選択される、請求項２１に記載の物品。
【請求項２８】
前記少なくとも１０％圧縮可能な材料が、微孔性材料、不織布材料、および織布材料からなる群から選択される、請求項２１に記載の物品。
【請求項２９】
前記基材を通る導電ビア（７）をさらに含む、請求項２１に記載の物品。
【請求項３０】
前記導電パターン上の保護層をさらに含む、請求項２１に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末組成物から作製された導電回路、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板などのパターニングされた金属物品は、エレクトロニクス産業において多くの用途がある。プリント回路は、加熱されたダイで、接着剤コーティング基材上の金属粒子に圧力を加えることによって、作製することができる。金属粒子は、また、硬化性有機バインダーと混合し、接着剤層、熱、および圧力を用いて、基材に付与することができる。プリント回路は、また、無機マトリックス材料と混合した導電性細粒を、熱軟化性基材に埋込むことによって、製造することができる。有機材料と導電性粒子との混合物を基材に付与するために、シルクスクリーン方法も用いることができ、また、金属有機分解化合物と金属粒子とを含む組成物も、基材上にシルクスクリーンし、加熱して、回路パターンを形成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの組成物中の接着剤および有機バインダーは、導電性にとぼしく、金属粒子と混合すると、結果として生じる回路パターンの全体的な導電性を低減する。無機化合物および金属有機化合物の使用は、材料の特定の組合せおよび特定の基材に制限され、高い処理温度を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの態様において、本発明は、（ａ）少なくとも１種類の金属粉末から本質的になる金属粉末組成物を、基材上に堆積させる工程であって、基材が、紙および少なくとも約１０％圧縮可能な材料からなる群から選択される工程と、（ｂ）組成物を高密度化して、基材上に導電パターンを形成する工程とを含む、導電パターンを作製する方法である。
【０００５】
別の態様において、本発明は、基材上の導電パターンを含む回路素子を備えた物品であって、導電パターンが、本質的に、少なくとも１種類の高密度化金属粉末からなり、基材が、紙および少なくとも約１０％圧縮可能な材料からなる群から選択される、物品である。
【０００６】
本発明は、紙および他の圧縮可能な基材上に、回路素子を含む適切な導電パターンを製造するのを可能にする。これらの基材は、一般に、安価な材料であり、たとえば、柔軟性、適合性、特定の表面特性、およびリサイクルの容易さなどの利点を、最終物品にもたらす。発明の方法は、最小数のプロセス工程および材料を必要とし、極端な、特殊な、またはゆっくりとしたプロセス工程を必要とせず、プロセスの廃棄物および汚染を最小にするので、低コストで行うことができる。
【０００７】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかであろう。
【０００８】
さまざまな図面の同じ参照符号は、同じ要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、金属粉末組成物４の層が、基材３のすべてまたは選択された部分上に堆積している。
【００１０】
金属粉末組成物４は、好ましくは、細かく分けられた金属粒子を含む。金属粉末組成物に使用するのに適した金属粒子としては、銅、スズ、ニッケル、鉄、鋼、白金、アルミニウム、銀、金、鉛、亜鉛などが挙げられ、銅が特に好ましい。金属粉末組成物は、また、たとえば黒鉛などの、導電性非金属粉末を含んでもよい。金属粉末組成物４は、１種の金属のみを含有してもよいし、２種以上の金属の粒子の混合物、合金、ブレンド、または混合物を含む粒子、第２の金属でコーティングされた１種の金属の粒子などの組合せで、２種以上の金属を含有してもよい。あるいは、金属粉末組成物または金属粉末組成物の組合せを、下層として堆積させることができ、次に、異なった金属粉末組成物または金属粉末組成物の組合せを、上層（ｏｖｅｒｌａｙｅｒ）として堆積させることができる。
【００１１】
金属粉末組成物４中の粒子の形状は、広く変わることができる。金属粒子は、同じ形状または異なった形状であってもよく、規則的な形状または不規則な形状であってもよい。例示的な粒子形状としては、たとえば、球、長円形、針、樹枝状結晶、多面体（たとえば、四角形、立方体、角錐など）、角柱、フレーク、ロッド、プレート、繊維、チップ、ウイスカー、およびそれらの混合が挙げられる。樹枝状金属粉末が好ましい。同様に、金属粉末組成物４中の金属粒子のサイズは、広く変わることができ、単分散粒子、粒度の多モード分布、または粒度の広い分布を含んでもよい。好ましくは、金属粉末組成物４中の粒子の平均粒度は、約０．１から約２０００ｕｍ、好ましくは、約０．２ｕｍから約１０００ｕｍ、最も好ましくは、約１ｕｍから約５００ｕｍである。
【００１２】
金属粉末組成物中の金属粉末の１種以上を、表面酸化物の全部または一部を除去するように処理することができる。方法は、当業者に知られており、異なった金属で変わり、還元（たとえば、高温において水素による）、酸性溶液または塩基性溶液での洗浄などを含む。この処理工程は、金属粉末組成物を基材に付与する前、金属粉末組成物が基材上に堆積している間（図１に示されているように）、または金属粉末を捕捉した後（以下で説明される、図２に示されているように）、行うことができる。好ましくは、そのような処理は、金属粉末組成物を基材に付与する前に行われる。
【００１３】
金属粉末組成物４は、実質的に乾燥した粉末などのさまざまな形態で、または、その流動特性を修正するために加えられる気体材料、液体材料、もしくは固体材料とともに、基材３上に堆積させることができる。そのような添加剤は、好ましくは、発明の方法の実施の間、ある工程で、金属粉末から実質的に除去し、それにより、最終物品は、添加剤５重量パーセント以下、好ましくは３重量％以下、最も好ましくは１重量％以下を含む金属パターンを含有する。流動特性を修正するのに適した添加剤としては、水、溶媒、アンチケーキング（ａｎｔｉ−ｃａｋｉｎｇ）剤、潤滑剤、空気、窒素、およびそれらの組合せを挙げてもよい。キャリヤ材料として機能する液体が好ましい。キャリヤ液体を使用する場合、金属粉末組成物は、湿らせた粉末またはスラリーの形態で現れてもよい。金属粉末組成物は、流動修正添加剤とともに堆積していようと、いまいと、表面空隙、繊維間の空間、または任意のビア７（図１を参照のこと）などの、基材の表面上の特徴を、平らにし、充填するのを可能にする流動特徴を有さなければならない。
【００１４】
最終物品が、添加剤５重量パーセント以下、好ましくは３重量％以下、最も好ましくは１重量％以下を含む金属パターンを含有するのであれば、金属粉末組成物は、付加的な成分および添加剤、たとえば、湿潤剤、帯電防止剤、凝集防止剤（ａｎｔｉｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓ）、着色剤、洗浄剤、酸化防止剤、およびウェットフラックスまたはドライフラックスを含んでもよい。たとえば、金属粉末組成物が液体スラリーである場合、スラリーは、金属粉末の酸化を防止するために化学剤を含有することもできる。
【００１５】
基材３は、紙または圧縮可能な材料である。発明の方法の実施における１工程として、この要件を満たす基材を選択する。ここで用いられるように、圧縮可能とは、基材の、加えられた圧力に平行な寸法が、減少し、基材の総体積も、同様の量だけ減少することを意味する。量的測定としてここで用いられる場合、Ｘ％圧縮可能とは、３０ＭＰａの加えられた圧力に平行に測定された基材の寸法が、０．０７ＭＰａにおけるこの方向のその寸法の［（１００−Ｘ）／１００］倍であり、３０ＭＰａにおける基材の総体積が、０．０７ＭＰａにおけるその体積の［（１００−Ｘ）／１００］倍であることを意味する。加えられた圧力の方向の寸法変化、および体積変化が、異なったＸの値をもたらす場合、２つの値のうちより小さいＸを用いて、材料の量的圧縮率を定める。
【００１６】
圧縮率は、基材選択のプロセスの一部として測定してもよい、基材の物理的特性である。圧縮率は、基材のサンプル全体にわたって測定し（たとえば、以下の実施例３２で説明されるように）、基材の一部に特定のパターンの圧力を加える間に観察されるような局所化された挙動の関数ではない。圧縮率は、基材材料の構造的特性、特に、空隙、細孔、繊維間空間、または他の開いた空間の有意な量の存在の関数である。好ましくは、加えられた圧力の解放後、基材は、依然として、少なくとも１０％の寸法変化および体積変化を示し、より好ましくは、３０ＭＰａにおいて観察されたパーセント圧縮率の少なくとも５０％である寸法変化および体積変化を示し、最も好ましくは、３０ＭＰａで得られたパーセント圧縮率の少なくとも７５％である寸法変化および体積変化を維持する。
【００１７】
押出されるかキャストされたポリマーフィルムなどの、十分にまたは非常に高密度の材料は、結晶状態とアモルファス状態との間の変化によって、加えられた圧力の結果として等方性または異方性体積変化を示すことがある。これらの材料は、典型的には、本発明のプロセスに使用するのに十分に圧縮可能ではない。同様に、十分にまたは非常に高密度の未加工状態の複合材料は、加熱および硬化すると体積変化を示すことがあるが、本発明のプロセスに使用するのに十分に圧縮可能でないことが予期される。
【００１８】
基材３は、好ましくは柔軟性であり、これは、基材３を、直径約５ｃｍ、好ましくは直径２ｃｍのロッドの周りに手で曲げてもよいことを意味する。基材は、この柔軟性を維持する任意の適切な厚さであってもよく、好ましくは、厚さが、５０００ミクロン未満、より好ましくは２０００ミクロン未満、最も好ましくは１０００ミクロン未満である。
【００１９】
基材３は、好ましくは、本発明の実施によって形成された導電性金属パターンより導電性が低い。本発明の実施に適した基材３としては、合成ポリマーもしくは天然ポリマー、またはそれらの組合せから製造されたものを含む、紙ならびに圧縮可能な繊維材料および非繊維材料が挙げられる。これらの基材の適切な形態としては、ドライレイおよびウェットレイ不織布、メルトブローン繊維、スパンボンドプロセスまたはスパンレースプロセスによって作製された不織布を含む不織布、織物および編物、膜、フォーム（好ましくはオープンセルフォーム）および膨張ウェブ、ならびにキャストされた繊維から構成されたウェブが挙げられる。
【００２０】
紙は、１つの好ましい基材３であり、クラフト紙、便箋紙、コピー機紙、濾紙、新聞印刷用紙、カード用紙、フォルダ紙、印刷紙、特殊紙、パルプ板紙などの紙製品などを含むが、これらに限定されない、さまざまな紙が適している。適切な紙は、さまざまなプロセスによって作製してもよく、また、充填剤、サイズ剤、顔料、染料、および当業者に知られているような他の添加剤を含有してもよい。適切な紙は、カレンダ加工してもカレンダ加工しなくてもよく、さまざまな仕上げをもたらすように処理してもよく、コーティングしてもコーティングしなくてもよい。
【００２１】
適切な不織布基材としては、膜または多孔性材料、たとえば、限外濾過膜、微孔性材料、キャストされたポリマー膜、および熱によって誘起された相転移材料（ＴＩＰＳ）を挙げることができ、これらは、米国特許第４，２４７，４９８号明細書および第４，８６７，８８１号明細書に記載されている。１つの適切な基材は、テスリン（Ｔｅｓｌｉｎ）という商品名で、ペンシルバニア州ピッツバーグのＰＰＧインダストリーズ（ＰＰＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）から市販されている、粒子が充填された微孔性材料である。テスリンは、その重量の６０％が非研磨充填剤を含み、その体積の６５％が空気を含む、寸法安定性で、ポリオレフィンベースの、微孔性の印刷シートと、その製造業者によって説明されている。
【００２２】
適切な基材材料は、絹、および、たとえば、亜麻、麻、綿、ジュートなどのセルロース材料もしくはリグノセルロース材料、または、レーヨンなどの合成セルロース材料もしくは合成リグノセルロース材料を含む、繊維材料および繊維状材料であってもよい。
【００２３】
適切な基材は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、エラストマーポリマー、および架橋ポリマーを含む、さまざまなポリマーから作製することができる。適切なポリマーの例としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリオレフィン（たとえば、ポリエチレンおよびポリプロピレン）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリ塩化ビニル、シリコーン、フルオロポリマー、ポリスルホン、ナイロン、酢酸セルロース、エチレン系不飽和ポリマー、およびそれらの適切な組合せが挙げられる。
【００２４】
基材は、任意に、セラミックス、金属酸化物（たとえば、酸化タンタル）、および高誘電率セラミックス（たとえば、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、二酸化チタン、およびチタン酸鉛ジルコニウム、ならびにそれらの混合物）などの、無機充填剤粒子を含むことができる。他の適切なセラミック充填剤としては、シリカ、沈澱シリカ、ジルコニア、アルミナ、ガラス繊維などが挙げられる。適切な非セラミック充填剤としては、ポリマー繊維および炭素繊維が挙げられる。他の添加剤としては、たとえば、染料、顔料、可塑剤、サイズ剤、酸化防止剤、難燃剤などが挙げられる。
【００２５】
基材材料は、任意に、金属粉末組成物の堆積前に、カレンダ加工、エンボス加工、表面処理（たとえば、プラズマ処理、コロナ処理、またはシラン処理）などの、付加的な化学処理または物理的処理を受けることができる。
【００２６】
基材は、１つの層、または任意に、積層構造に配列された複数の層を含んでもよい。積層構造中の層は、同じ材料からなっても、異なった材料からなってもよい。基材は、取外し可能なキャリヤ層を含んでもよい。多層基材が圧縮可能であり、かつ、接着剤層が、金属粉末組成物を捕捉するか、導電性金属パターンを基材に接着するように、配置または処理されない限り、基材は、また、接着剤層を含んでもよい。
【００２７】
金属粉末組成物を基材上に堆積させるために、たとえば、ノッチバーコーティング、ナイフコーティング、ディッピング、ふるい、スクリーニング、スプレー、ブロー、または流動床の付与などの、任意の適切な方法を用いてもよい。金属粉末組成物を、１回の付与で付与してもよいし、同じまたは異なった金属粉末組成物で、多数回の付与で付与してもよいし、完成製品の導電パターンの所望の形状、導電率、および厚さによって、異なった組成物または組成物の量を、基材の異なった領域に付与してもよい。
【００２８】
図１は、基材３を完全に通る穴である任意のビア７を示す。図１に示されているように、任意のビア７には金属粉末組成物４が充填されている。処理中、任意のビア７内に金属粉末組成物４を収容するために、任意のライナー６を使用してもよい。
【００２９】
基材３および任意のライナー６は、所望の温度で維持してもよいプラテン２上に存在する。図１は、プラテン２および基材３の平坦な構成を示すが、他のジオメトリも本発明の範囲内であり、特に、湾曲したジオメトリを用いてもよい。
【００３０】
液圧プレス１は、突起または雄部分を備えたダイ５を有する。図１の断面図には見えないが、ダイ５の突起は、基材の平面内にパターンを生じさせるように成形されている。たとえば、ぎっしりと充填されてもよいし、輪郭であってもよい、直線または曲線、格子、コイル、円、矩形、三角形、六角形、および他の幾何学的形状、不規則な形状、ならびにそれらの組合せなどの、任意のパターンを、ダイ５上に機械加工してもよい（それにより、基材３上の金属粉末組成物４に与えてもよい）。
【００３１】
本発明の一実施形態において、図２を参照すると、次に、圧力が、液圧プレス１によって、ダイ５の突起のパターンで、金属粉末組成物４に加えられ、基材上にパターン１０を捕捉する。領域１０の捕捉されたパターンは、基材３に接着し、一方、領域１１の金属粉末組成物は、捕捉されないままである。ダイ５上の突起は、また、任意のビア７の領域１２内の金属粉末組成物を捕捉する。
【００３２】
パターンを捕捉するのに用いられる処理条件は、金属粉末組成物に使用するために選択される金属粉末、および基材材料の特性によって、広く変わる。温度、圧力、および付与回数は、溶融、そり、バックリング、ブリスタリング、または分解などの、基材３の損傷を、実質的に最小にし、好ましくはなくすように、選択しなければならない。好ましくは、プラテン２を、５０から−２５℃の温度で維持し、ダイ５、または少なくともダイ５の隆起部分を、２０から２５０℃、好ましくは２０から２００℃の温度で維持する。有用な処理圧力は、２０ＭＰａから４００ＭＰａの範囲内であり、圧力を、３００秒までの間、維持する。好ましくは、プラテン２およびダイ５を、約２０から２５℃で維持し、約３５ＭＰａから２００ＭＰａの圧力を、約６０秒以下の間、維持する。
【００３３】
捕捉プロセス工程は、たとえば回転ダイを使用する、連続プロセスで行ってもよいし、液圧プレスで平坦なダイを使用するバッチプロセスまたはステップアンドリピートプロセスで行ってもよい。基材材料は、狭いまたは広いウェブ、シート、ウェブ上に支持されたシートなどの形態で扱ってもよく、また、大規模製造の実施における本発明の用途は、当業者に明らかであろう。
【００３４】
金属粉末組成物４を捕捉するために、任意の既知の方法によって、たとえば、液圧プレスを、単独で使用するか、ダイ５と同様にパターニングされた超音波ホーン（図１に示されていない）を使用する音波装置と組合せて使用して、圧力を加えてもよい。音波エネルギーの付与は、プロセス条件（より低い温度または圧力など）または最終物品の性能において利点をもたらすであろう。
【００３５】
たとえば、同じ金属粉末組成物の多数の層からなる、より厚い捕捉された領域を与えるか、２種以上の捕捉された金属の別個の層を設けるか、基材３の異なった領域に異なった金属を与えるか、最終物品の特定の製品要件を満たすために、基材３の同じまたは異なった領域上で、同じまたは異なった金属粉末組成物を使用する、繰返し捕捉工程を行ってもよい。
【００３６】
図３を参照すると、いったんダイ５が除去されると、金属粉末組成物の捕捉されたパターンが、領域１０、１２内で基材３に接着し、一方、金属粉末組成物は、領域１１内で基材３上に接着しないままである。領域１０内の接着した金属粉末組成物は、図３において、基材３の上面と同一平面上の上面を有するように示されているが、本発明の実施において、金属１０の上面は、基材３の上面より上、同一平面上、または下であってもよい。領域１１内の、残留した、接着していない金属粉末組成物は、任意に、さまざまな従来の方法、たとえば、圧縮空気、真空、振動、ブラッシング、ブロー、重力、水洗浄、およびそれらの適切な組合せによって、実質的に基材から除去してもよい。ここで用いられるような捕捉という用語は、図３に示されているようなダイ５の除去後、領域１０、１２内の接着した金属粉末組成物を除去せずに、領域１１内の金属粉末組成物を実質的に除去できるように、ダイ５の突起によって圧力にかけられた領域１０、１２内の金属粉末組成物が、基材３に十分に接着することを意味する。除去された金属粉末組成物は、任意に、リサイクルしてもよい。好ましくは、図４に示されているような高密度化の前に、接着していない粉末を除去する。
【００３７】
本発明の一実施形態において、図４を参照すると、次に、第２の圧力の形態の高密度化エネルギーを、プラテン１３、２２で、パターン１０、１２に加え、パターンを高密度化する。好ましくは、このプロセス工程は、パターンの基材３への接着力を高め、パターンをより導電性にする。任意に、この工程は、基材を滑らかにする。基材３の表面上の結果として生じる導電パターンは、約５％より大きい、好ましくは約１０％より大きい、より好ましくは約２０％より大きい性能示数（ＦＯＭ、以下でより詳細に説明される）を有する。第２の圧力を液圧として加えてもよく、任意に、熱、音波エネルギー、またはマイクロ波エネルギーを、同時にまたはその後、加えてもよい。超音波エネルギー、熱、またはマイクロ波エネルギーを、また、図４に言及された、圧力を加える前に用いてもよいし、単独で用いて、第２の圧力を加えずに高密度化を達成してもよい。プロセス順序の変更、ならびに捕捉および高密度化を達成するために用いられるプロセスおよびエネルギー源のさまざまな組合せは、本発明の範囲内である。
【００３８】
好ましくは、界面における、および導電パターン１０の端縁と基材表面との間の歪みを最小にするために、第２の圧力を、プラテン１３、２２で、パターニングされた基材３の両側に加える。図４は、各プラテン１３、２２、および基材３の平坦な構成を示すが、他のジオメトリも、本発明の範囲内であり、特に、少なくとも１つの湾曲したジオメトリを用いてもよい。好ましくは、基材の金属化部分および非金属化部分に実質的に等しく圧力を加える。
【００３９】
高密度化工程は、たとえば、カレンダロール、ホットゾーン、または超音波処理ゾーンのような手段による連続的プロセスで行ってもよいし、たとえば、液圧プレス、熱オーブンもしくはマイクロ波オーブン、または超音波ホーンを使用する、バッチプロセスまたはステップアンドリピートプロセスで行ってもよい。基材材料を、狭いまたは広いウェブ、シート、ウェブ上に支持されたシートなどの形態で扱ってもよく、また、大規模製造の実施における本発明の用途は、当業者に明らかであろう。
【００４０】
高密度化工程で加えられる圧力は、約２０ＭＰａから約４００ＭＰａ、好ましくは、約６０ＭＰａから２００ＭＰａである。これらの圧力における高密度化は、約２０℃から２５０℃、好ましくは、約５０℃から２００℃、最も好ましくは、約１００℃から約１５０℃の温度で行われる。超音波エネルギーなどの高密度化エネルギーの他の源の適用では、実施例で示されるように、異なった温度範囲が好ましいであろう。
【００４１】
図５を参照すると、次に、プラテン１３が除去され、結果として生じる物品は、基材３の表面１５上に接着した導電性金属パターン１４を有する回路素子を含む。回路素子は、機能的電気デバイスに見出される素子の全部または一部を構成してもよい、任意の金属パターンもしくは形状、または、金属と、パターンと、形状との組合せである。例としては、導電経路または導電接続、キャパシタまたはキャパシタプレート、誘導コイルなどを提供するトレースが挙げられる。
【００４２】
性能示数（ＦＯＭ）は、次の式に従って、プレスされた粉末の測定された抵抗と銅の可能な最小理論抵抗率とを比較するために用いることができる：
％ＦＯＭ＝（Ｒ理論／Ｒ測定）×１００％
ここで、Ｒ理論は、銅の抵抗率であり、Ｒ測定は、プレスされた粉末パターンの測定された抵抗である。抵抗は、特定のサンプルについて測定された生データであり、実施例１でより十分に説明されるように、これを、特定のサンプルの断面および長さについて正規化して、計算された抵抗率に達する。本発明の方法を用いて、性能示数が、約５％より大きい、好ましくは約１０％より大きい、より好ましくは約２０％より大きい導電パターンを有する回路素子を含む物品を作製することができる。
【００４３】
導電パターン１４は、基材に十分に接着し、適度の曲げおよび摩耗に耐える。たとえば、実施例２５で説明されるように、さまざまな直径のロッドの周りに物品を曲げる間およびその後、金属パターンの抵抗を測定することによって、金属パターンの基材への接着力を定めることができる。曲げたときの抵抗率の変化は、金属粉末組成物および基材材料の成分による。好ましくは、回路素子を含む物品は、著しい抵抗増加を伴わずに、５０ｍｍ、より好ましくは２０ｍｍの直径のロッドの周りの曲げに耐える。理論に縛られることを望まずに、接着は、機械的取付け、または、金属粉末組成物および基材を同時に圧縮することから生じる絡み合いによってもよい。
【００４４】
高密度化工程の後、回路素子を含む物品を、任意に、コンバーション、積層、パターニング、エッチング、コーティング、組立てなどの、さらなる付加的な処理工程にかけてもよい。付加的な層を付与してもよく、これらの付加的な層も、導電パターンを含んでもよい。
【００４５】
本発明のプロセス工程は、上記の好ましい範囲で示されるような穏やかな温度で行ってもよい。より低いプロセス温度は、処理コストを低減し、また、高温で安定しない基材材料の使用を可能にする。プロセス温度要件によって制限されずに、さまざまな製品仕様を満たすのに必要なような、柔軟性、表面エネルギー、環境安定性、再使用またはリサイクル性、化学組成物、低コストなどを含むさまざまな特性について、基材材料を選択できることが有利である。
【００４６】
本発明を次の実施例で例示するが、これらの実施例に記載された特定の材料およびそれらの量、ならびに他の条件および詳細は、本発明を不当に限定するように解釈されるべきではない。
【実施例】
【００４７】
実施例１
この実施例は、サンプル性能示数（ＦＯＭ）計算を示す。％ＦＯＭは、次の式に従って、プレスされた粉末パターンの測定された抵抗と純銅の可能な最小理論抵抗率とを比較するために用いることができる：
％ＦＯＭ＝（Ｒ理論／Ｒ測定）×１００
ここで、Ｒ理論は、純銅の抵抗率であり、Ｒ測定は、サンプルのプレスされた粉末パターンの測定された抵抗から計算される。
【００４８】
固体銅の密度は、８．９６ｇ／ｃｍ3である。銅の抵抗率は、１．７３×１０-6オーム−ｃｍである。サンプルの質量および断面について正規化するために、ｃｍの単位長さあたりのグラムの質量、およびｃｍの単位長さあたりのオームの抵抗を、ＦＯＭ式に組入れる：
％ＦＯＭ＝（Ｒ理論／Ｒ測定）×１００
ここで：Ｒ理論＝（銅の密度）（銅の導電率）＝０．００００１５５ｇ−オーム／ｃｍ2
Ｒ測定＝［（１ｃｍあたりのグラムの質量）（１ｃｍあたりのＲ測定）］
【００４９】
たとえば、金属パターンを銅粉末層上にプレスして、金属パターンの距離、１２３ｃｍに沿って、質量（Ｍ）が０．４０２グラムのパターンを与える。この長さ（Ｌ）の抵抗（Ｒ）は、金属パターンの各端部にプローブを置き、オームの値を読むことによって、フルーク（Ｆｌｕｋｅ）１８９マルチメータで測定された、５．７オームであった。Ｍ／Ｌ＝０．４０２ｇ／１２３ｃｍ＝３．２６×１０-3ｇ／ｃｍおよびＲ／Ｌ＝５．７／１２３＝４．６×１０-2オーム／ｃｍ。このサンプルの％ＦＯＭを、次のとおりに計算することができる：
％ＦＯＭ＝｛０．００００１５５／［（３．２６×１０-3）（４．６×１０-2）］｝×１００＝１０％
【００５０】
１０％のＦＯＭは、この場合、銅の可能な最大値の１０％である導電率に達したことを意味する。この特許全体にわたって、特定のサンプルに使用される金属が、銅と別の金属との組合せ、別の金属、または２つの他の金属の組合せである場合でも、サンプルを、可能な最大理論導電率としての銅と比較する。
【００５１】
実施例２
シグマ−アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）（ウィスコンシン州ミルウォーキー（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ  ＷＩ））からの銅粉末（樹枝状、３ミクロン、９９．７％）を、１０％塩酸水溶液中での撹拌、その後の、１回の水すすぎおよび３回のメタノールすすぎによって、洗浄した。銅粉末を、空気中、約１時間、乾燥させた。直径２０ｃｍの＃２７０ふるいを、直径２０ｃｍ、長さ４６ｃｍの厚紙のチューブの頂部に配置した。厚紙チューブを、７の５５ｍｍ直径タイプ５４ワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ）濾紙円１組の上方に配置した。スズ粉末（ＡＥＥ  １−５ミクロン９９．９％）および次に銅粉末を、ふるい内に振りかけ、濾紙上に、サンプル間で、約０．１ｍｍから０．５ｍｍに変わる深さに沈降させた。１種以上の金属粉末を基材に付与するこの方法を、後の実施例でふるい方法と呼ぶ。
【００５２】
第１の工程において、粉末および濾紙上に２７メガパスカル（ＭＰａ）を与えるカーバー（Ｃａｒｖｅｒ）プラテンプレス（モデル３８９１、ウォバッシュ（Ｗａｂａｓｈ）、インディアナ州（Ｉｎｄｉａｎａ））を使用して、パターニングされたダイを粉末上にプレスすることによって、金属粉末をパターンに捕捉した。次に、余分な粉末を除去した。
【００５３】
第２の工程において、２つの滑らかなプラテン間で、捕捉された金属粉末および基材を、ともにプレスし、高密度化した。この第２の工程において、ウォバッシュ（Ｗａｂａｓｈ）プレスは、２００℃で、２分未満の間、熱と同時に１１２ＭＰａを加えた。
【００５４】
コンパクト化された金属の総質量は、０．４５９グラムであった。パターンの長さ、１２３ｃｍの抵抗は、１．３オームであった。この実施例の準備の概要および％ＦＯＭ（実施例１の方法によって計算された）は、表１に示されている。
【００５５】
実施例３から８
実施例３から８は、実施例２のふるい方法を用いて準備した。１工程において、表１に示された圧力で、パターニングされたダイを粉末上にプレスすることによって、金属粉末を、パターンに捕捉し、高密度化した。表１に示されているように、２つの異なった紙基材、および金属粉末と粒子タイプとの組合せを使用した。各サンプルの抵抗を測定し、計算された％ＦＯＭが表１に示されている。
【００５６】
表１は、異なった組の条件下で基材と金属粉末との組合せを使用した結果を示す。基材および金属の略記は、表２に記載されている。
【００５７】
実施例９から１９
実施例９から１９は、実施例２について説明されたような、ふるい、第１の圧力における第１の捕捉工程、および２つの滑らかなプラテンで圧力を加える第２の工程を用いて、準備した。第２の圧力を１００℃で加えた実施例１９以外は、第２の圧力を室温で加えた。各工程で用いられた圧力は、表１に示されている（第１の圧力＋第２の圧力）。材料および計算された％ＦＯＭも、表１に示されている。
【００５８】
【表１】
2005503030.tif 000003
【００５９】
【表２】
2005503030.tif 000004
【００６０】
実施例２０
実施例２で説明されたような銅粉末を、ワットマン５４濾紙上にふるった。パターンを次のとおりに捕捉した。直径２インチ（５ｃｍ）および厚さ０．７５インチ（１．９ｃｍ）の、適合した組の鋼ダイを使用した。各ダイは、幅０．４ｍｍ、直径３９ｍｍおよび４０ｍｍ、高さ０．５ｍｍ、ならびに０．６ｍｍだけ隔てられた、２つの円形リッジ１組を有した。一方のダイは、ダイの中心で直径０．１２５インチ（０．３ｃｍ）のガイドピンを有した。他方のダイは、整列のために、ダイの中心に対応する穴を有した。濾紙基材は、ガイドピンが紙を通るのを可能にするために、０．２５インチ（０．６ｃｍ）紙パンチで予め穴があけられていた。銅粉末コーティング紙基材を、ダイ間に挟み、カーバープラテンプレスで、２秒間、３３０ＭＰａで、プレスし、１工程で、粉末を捕捉し、高密度化した。一連のサンプルをこの態様で準備し、銅粉末の質量を変え、一方、線幅は一定のままであった。単位長さあたりの測定された抵抗は、図６に示されている。完全銅線および完全スズ線に対応する理論抵抗も、点線として示されている。
【００６１】
実施例２１
銅粉末を、サンプルの洗浄後かつ準備前、６日間、トレイ内で、空気に曝したままにした以外は、実施例２０と同様の態様でサンプルを準備した。サンプルを８０から４２０ＭＰａの圧力でプレスした。サンプルの抵抗を、測定し、（捕捉された銅の量がサンプル間で変わるので）５０ミクロンの捕捉厚さに対応する捕捉重量に正規化した。結果は、図７にプロットされている。
【００６２】
実施例２２
実施例２０のサンプルの抵抗値を、５０ミクロンの線厚さに正規化し、次に、平均した。実施例２０で用いられた圧力（３３０ＭＰａ）で準備された実施例２１のサンプルの抵抗値を、同様に平均した（それらは、実施例２１で５０ミクロンの線厚さに予め正規化されていた）。新たに洗浄された銅粉末から準備された実施例２０のサンプルは、０．０５４オーム／ｃｍの正規化された平均抵抗を示した。空気中で６日間のエイジング後、同じ銅粉末から準備された実施例１５のサンプルは、０．１６８オーム／ｃｍの正規化された平均抵抗を示した。実施例２１のサンプルの抵抗の増加は、銅粉末が空気に曝されるので、銅粉末上に酸化物が形成されることによると考えられる。
【００６３】
実施例２３
実施例２０の１工程手順および材料を用いて、２５０ＭＰａの圧力で、４のサンプルを準備した。回路の抵抗を、実施例１のように測定した。次に、サンプルを、アルミニウム箔トレイ内にセットし、１０分間、オーブン内に、２００℃で、配置した。サンプルを取出し、再び抵抗を測定した。これらのデータは、熱処理後の抵抗の減少を示す。８の回路の前および後の抵抗が、表３に要約されている。
【００６４】
【表３】
2005503030.tif 000005
【００６５】
実施例２４
ワットマン５４濾紙の銅粉末コーティング片を、実施例２０で説明されたような適合ダイ間に配置した。ダイを、プラテンプレスに配置するのではなく、ハンマーで１回たたいて、粉末を圧縮した。結果として生じる銅回路は、プラテンプレスでプレスして準備されたものと同様のようであった。これは、急速な衝撃を含む非常に短い接触時間が、本発明の実施に有用であることを示す。
【００６６】
実施例２５
コピー紙（ハンマーミル・コピー・プラス（Ｈａｍｍｅｒｍｉｌｌ  ＣｏｐｙＰｌｕｓ）２０／５０ｌｂ）を、２インチ×２インチ正方形にカットした。４サンプル１組を、各紙基材の２インチ×２インチ面積（６．４５ｃｍ2）を被覆する銅粉末およそ１．２グラムの分布で、銅粉末（３ミクロン樹枝状、シグマ−アルドリッチから受取られたまま）でコーティングした。コーティング（ふるい）方法は、実施例２のものであった。パターニングされたダイを使用して、３７０ＭＰａの圧力で粉末を圧縮した。回路の形成前および後、基材の重量を計量し、平均回路重量は、０．０３４ｇ、または回路線の０．００１４ｇ／ｃｍであった。回路線の平均抵抗は、０．１９オーム／ｃｍであった。スズ粉末の下層を最初に基材上に振りかけた以外は同一の態様で、第２の組のサンプルを準備した。回路線の平均重量は、０．００１７ｇ／ｃｍであり、平均抵抗は、０．１７オーム／ｃｍであった。
【００６７】
次に、２組のサンプルに、以下で説明される手順に従って接着テストをした。このテストは、また、上に金属パターンを有する基材の柔軟性範囲をテストする。
【００６８】
幅１ｍｍのスリットを、各サンプルにカットし、回路線を２つの部分円（３６０°ではなく３５８°）に分けた。オーム計プローブを、スリットの各側で回路に取付けた。次に、サンプルを、一連の減少する直径の金属ロッドまたはガラスロッド（２０．１、１２．７、１０．５、９、８、７、６、５、４、および３ｍｍ直径）の周りに曲げ、各回、サンプルを、次のサイズのロッドの周りに曲げる前にまっすぐにした。サンプルを各ロッドサイズの周りに曲げる前、間、および後、抵抗測定を行った。曲げプロセスの間、回路パターンが、亀裂するか、基材から剥離すると、抵抗は無限になる。スズ下層のないサンプルは、金属パターンの基材からの剥離を伴わずに、２０．１ｍｍ直径のロッドの周りを曲がることができ、有用な柔軟性を示した。スズ下層を有するサンプルの組も、回路線が基材から剥離せずに、２０．１直径のロッドおよび直径３ｍｍもの小さいロッドの周りを曲がることができた。１つのサンプルにおいて、回路パターンは、３ｍｍロッドの周りに巻かれたときに亀裂せず、線の１２ｃｍ円周にわたる、その測定された抵抗は、ロッドの周りに曲げる間、２．３オームから３．６オームに増加し、曲げた後、２．４オームに戻った。この実験は、スズ下層を使用する場合の、回路パターンの曲げに対する向上した耐久性を示す。
【００６９】
実施例２６
この実施例は、金属粉末組成物を、液圧プレスを使用して捕捉し、超音波エネルギーを用いてさらに高密度化した２工程プロセスを示す。
【００７０】
Ｃｕ粉末（樹枝状、シグマ−アルドリッチ）を、実施例４のように、パターンとして、１工程で、３４０ＭＰａで、濾紙上にプレスした。パターンのセグメントを、超音波エネルギーでさらに処理した。２０ｋＨｚで、１：１ブースタを使用するブランソン（Ｂｒａｎｓｏｎ）９００Ｍ  ２０００ワット電源によって電力供給される、ホーン先端の端部に２５ｍｍ×ｌｍｍの隆起部分を有する超音波ホーンを、６．９ＭＰａで、捕捉されたパターンの一部上にプレスした。次に、２０％超音波パワーを、２００ｍｓ間、加えた。超音波処理前のパターンの抵抗は、０．２オーム／ｃｍであった。超音波処理後、最良の結果は、０．１２オーム／ｃｍへの抵抗の４０％減少をもたらした。
【００７１】
実施例２７
銅粉末（樹枝状、シグマ−アルドリッチ）を、実施例２のふるい方法を用いて、濾紙（ワットマン５４）上に振りかけた。Ｃｕ粉末層を、実施例２６で説明された超音波ホーン先端を用いて、６．９ＭＰＡの圧力で、１秒間、プレスし、次に、２００ｍｓ間、２０％パワー、２０ｋＨｚ、ブランソン９００Ｍ電源上の１：１ゲインで、超音波処理した。これは、抵抗が０．２８オーム／ｃｍのパターンをもたらした。
【００７２】
実施例２８
それぞれ１：３比のスズおよび銅からなる金属の２つの層、スズおよび次に銅を、テスリン(Ｔｅｓｌｉｎ)（商標）片（厚さ０．２２ｍｍ）上に振りかけた。Ｃｕ粉末は、シグマ−アルドリッチから得られた（Ｃｕ、樹枝状、３ミクロン、９９．７％）。Ｓｎ粉末は、ミクロン・メタルズ（Ｍｉｃｒｏｎ  Ｍｅｔａｌｓ）から得られた（Ｓｎ、四角形、５ミクロン、９９．９％）。層状粉末を、超音波ホーンの下のステージ上にセットした。超音波エネルギーを加える前に、ダイの２５ｍｍ×１ｍｍの隆起部分を使用して、６．９ＭＰａで、サンプル上に、ホーンをプレスした。ホーンを、２０ｋＨｚで、１秒間、ブランソン９００Ｍ  ２０００ワット電源上の０．６ゲインホーンアダプタを使用して、動作させた。プレスすることにより、約２５ミクロンの金属パターン厚さをもたらした。これは、接着の優れた、抵抗率が０．００８オーム／ｃｍの回路をもたらした。接着抵抗を、テープテストおよび指の爪テストを用いてテストした。スコッチ・マジック・テープ（Ｓｃｏｔｃｈ  Ｍａｇｉｃ  Ｔａｐｅ）という商品名で、ミネソタ州セント・ポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ  ＭＮ）から入手可能なテープを、金属トレースに付与し、剥離したが、基材に接着した金属を少しも除去しなかった。金属トレースを、指の爪で、適度の力を用いて、こすったが、トレースは、基材に接着したままであった。
【００７３】
より短い超音波処理時間で準備されたサンプルは、抵抗がより大きかった。（２００ｍｓ、０．２オーム／ｃｍ）、（３７５ｍｓ、０．０７オーム／ｃｍ）、（５００ｍｓ、０．０７オーム／ｃｍ）、（７５０ｍｓ、０．０４オーム／ｃｍ）。
【００７４】
実施例２９
直径０．２ｍｍのビアホールを、テスリン基材にあけ、ライナーを片全体の下に配置した。スズおよび次に銅粉末を、基材上に振りかけ、ビアホールを充填し、材料を均一にコーティングした。サンプルを、実施例２で説明されたのと同様の条件下で、２工程プロセスでプレスした。これは、金属含有ビアが基材を通って形成された片側の回路をもたらした。プレスされた金属粉末は、ビアホールを埋め、かつ部分的に充填するのに十分な構造的一体性を維持した。金属が充填されたビアは、基材の非パターン側から導電性であることが示され、ビアの両側で電圧計プローブを用いて抵抗を測定することによって定められた、プレスされた金属トレースと比較できる抵抗を示した。ビア中の金属粉末および基材の両方が圧縮された。
【００７５】
実施例３０
銅粉末（樹枝状、シグマ−アルドリッチ）５０グラムを、ストッパー付フラスコ内のギ酸１００ｍｌ中に入れた。フラスコを、閉じ、振って、銅粉末をギ酸と完全に混合した。水４００ｍｌを加え、次に、液体を、アスピレータおよび＃４濾紙を使用して、除去した。付加的な水１０００ｍｌを、銅粉末を通して濾過し、銅粉末からギ酸をすすいだ。依然として湿り、固まっている間、湿った銅粉末２０ｇを、水８ｍｌと混合して、スラリーを作った。基材より上に０．２５ｍｍの間隙を有するノッチバーを使用して、厚さ０．１８ｍｍのテスリン基材上に、スラリーをナイフコーティングした。スラリーコーティングを、約１分間、スラリーから余分な水を吸収させ、それにより、スラリーを固化させて、湿っているが扱いやすいコーティングにした。コーティングが依然として湿っている間、いくつかの６ｃｍ×６ｃｍのサンプルを基材からカットした。サンプルを、３６ＭＰａの圧力で、実施例２の第１の工程について説明されたようにプレスした。サンプルを乾燥させ、圧縮空気を用いて、基材から余分な銅粉末をブローした。この時点で、サンプル上の回路の抵抗は、回路の、長さ１２３ｃｍの渦巻き経路にわたって、典型的には６５オームであった。スコッチ・ハイ−テンプ・マスキング・テープ（Ｓｃｏｔｃｈ  Ｈｉ−Ｔｅｍｐ  Ｍａｓｋｉｎｇ  Ｔａｐｅ）という商品名で、ミネソタ州セント・ポールの３Ｍから入手可能な、厚さ０．０８ｍｍ×幅８９ｍｍのテープに、２つの直径１ｍｍの穴を、１２ｍｍ離して、あけた。穴が回路の端部と一致するように、テープを、１つのサンプルの回路の上に配置した。テープは、特別の強度をトレースに与え、穴は、抵抗測定のためのトレースへのアクセスを可能にした。余分なテープを、サンプルからトリミングして、６ｃｍ×６ｃｍの面積を与えた。テープが付与されたサンプルを、２つの６ｃｍ×６ｃｍ×１．２ｃｍのステンレス鋼プレートの間に配置し、１１３ＭＰａに圧縮した。結果として生じるサンプルの抵抗は、テープの穴を通して測定された３９オームであった。サンプルを、テスリン側を内側にして、折畳み、鋭く折り目をつけた。抵抗は、４６オームに増加した。回路内に破壊は見えなかった。
【００７６】
この実施例は、金属粉末をスラリーとしてコーティングするプロセスを示し、また、回路の上に付与された材料の付加的な層を使用する、凸凹のある回路の作製を示す。
【００７７】
実施例３１
実施例９に従ってサンプルを準備したが、このサンプルは、無限抵抗を生じるいくつかの亀裂を有した。次に、それをマイクロ波エネルギーで処理した。サンプルをカナダ・テクノロジーズ・マイクロウェーブ（Ｃａｎａｄａ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）２１００内に配置し、これを、６．３ＧＨｚで、２００ワットで、３０秒間、動作させた。マイクロ波エネルギーが、金属亀裂を結合し、金属パターンへの導電性を回復させた。
【００７８】
実施例３２
圧縮下での紙および圧縮可能な材料および比較材料（ポリプロピレンフィルム）の特性の差を測定するために、テストを行った。
【００７９】
インストロン４５０５インストルメント（Ｉｎｓｔｒｏｎ  ４５０５  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）（マサチューセッツ州カントンのインストロン・コーポレイション（Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃａｎｔｏｎ，Ｍａｓｓ．））を、圧縮モードで、１００Ｋニュートン（Ｎｅｗｔｏｎ）取付具で、セットアップした。インストロンを、０．０２５インチ／分（０．６４ｍｍ／分）の速度で圧縮するようにプログラムした。直径１．２７ｃｍの円形サンプルクーポンのスタックを、各材料のシートから打抜かれた片から準備した（各材料をシートまたはフィルムとして供給した）。次に、各サンプルスタックを、インストロンのプラテン間に配置し、約１０ｐｓｉ（０．０７ＭＰａ）で、最初の厚さに圧縮し、テストランを開始した。材料の厚さは、インストロンによって自動的に測定され、直径は、１対のカリパスを使用して測定され、測定値は、対応する圧力および厚さで文書化された。インストロンは、ポンド−力を報告する。ｐｓｉ値は、各ポンド−力データポイントにおける直径測定値から計算された面積で割ったポンド−力である。したがって、材料が横方向に膨張すると、同じポンド−力値において、面積が増加し、対応するｐｓｉが減少する。体積データは、特定のポンド−力データポイントにおける厚さを乗じた面積である。
【００８０】
３種類の紙材料、充填された多孔性ポリマー、および比較の非常に高密度のポリマーをテストした。紙サンプルは、ワットマン５４濾紙（ニュージャージー州クリフトンのワットマン・インコーポレイテッド）、ハンマーミルコピー紙（テネシー州メンフィスのインターナショナル・ペーパー）、および黄褐色のファイルフォルダカード用紙（メリーランド州ボルチモアのグローブ−ワイス・プレミアム・ファイル・フォルダーズ、ＡＴＡＰＣＯ（Ｇｌｏｂｅ−Ｗｅｉｓ  Ｐｒｅｍｉｕｍ  Ｆｉｌｅ  Ｆｏｌｄｅｒｓ，ＡＴＡＰＣＯ，Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ，ＭＤ））であった。充填された多孔性ポリマーは、テスリン（０．１８ｍｍ、ペンシルバニア州ピッツバーグのＰＰＧインダストリーズ）であった。比較の非常に高密度のポリマーは、ポリプロピレン０．４６ｍｍフィルムであった（ミネソタ州セント・ポールの３Ｍカンパニー）。
【００８１】
表４は、円形クーポンに加えられた圧力における直径のパーセント変化を記載し、ここで、％変化＝１００×｛［（最終直径）−（最初の直径）］／（最初の直径）｝である。直径は、加えられた圧力の方向に垂直なサンプルの寸法である。紙サンプルは、圧力下で、直径寸法がほとんど変化しない。テスリンは、小さい直径変化を示し、一方、比較ポリプロピレンは、本発明の実施に有用な圧力の範囲内で、ずっと大きい直径変化を示した。すなわち、比較ポリプロピレンは、サンプルの横方向の流れによって、加えられた圧力の方向に垂直な寸法の大きい増加を示した。
【００８２】
図８は、各圧力における正規化された体積対圧力のデータを示す。各圧力における正規化された体積は、各サンプルの最初の体積のものにおける小数として示され、そのサンプルについて、各圧力における体積を０．０７ＭＰａにおける体積で割ることによって計算される。紙材料およびテスリンの体積が、圧力とともに著しく変化し、一方、比較の高密度ポリプロピレンの体積が、１７，０００ｐｓｉ（１１７ＭＰａ）の圧力まで、ほぼ一定のままであることが、図８から容易にわかる。紙材料およびテスリンは、１７，０００ｐｓｉ（１１７ＭＰａ）以上の圧力において、体積がほぼ４０％減少した。
【００８３】
図９は、正規化された圧縮厚さ（加えられた圧力の方向に平行な方向の寸法）と正規化された体積との関係を示す。正規化された圧縮厚さは、０．０７ＭＰａにおける最初の圧縮厚さで割った、所与の圧力における厚さである。比較ポリプロピレンの体積は、実質的に一定であり（最初の体積の±約１０％）、厚さが大きく減少するが、直径が増加する。本発明の実施に有用な材料は、加えられた圧力下で、圧縮厚さの大きい減少を示すが、直径はほとんどまたはまったく増加せず、体積の全体的な減少をもたらす。図９が示すように、主として圧縮厚さの変化によって体積が変化する材料、特に紙は、１．０の勾配で示されている。
【００８４】
【表４】
2005503030.tif 000006
【００８５】
本発明のいくつかの実施形態を説明した。それにもかかわらず、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな修正を行ってもよいことが理解されるであろう。したがって、他の実施形態は、特許請求の範囲の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態で使用される液圧プレスの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の捕捉工程で使用されるような図１の液圧装置の断面図である。
【図３】図２の捕捉工程後の物品の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の高密度化工程の一実施形態で使用されるような液圧装置の一部の断面図である。
【図５】回路素子を含む物品の斜視図である。
【図６】銅導電パターンを備えた紙基材の線重量の関数としての抵抗のプロットである。
【図７】高密度化に用いられる加えられた圧力の関数としての抵抗のプロットである。
【図８】加えられた圧力の関数としての正規化された基材体積のプロットである。
【図９】正規化された基材体積対正規化された基材圧縮厚さのプロットである。
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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