(57)【要約】  パターンを作るための単糸織物から金属を除去する方法であって、前記単糸織物は正方形メッシュの金属化されかつレーザーエッチングが施された織物である方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを作るために単糸織物から金属を除去する方法であって、前記単糸織物は正方形メッシュの金属化されかつレーザーエッチングされた織物である、方法。
【請求項２】
織物の燃焼、溶融または劣化現象を生じさせないように、適切に選択されたレーザー光源によってもたらされる迅速かつ局所的な蒸着によって前記織物から金属を除去するための除去ステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属除去は、前記織物の片面または両面に対して同時に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ポリマーバルクまたはその表面を修正せずに金属被覆を施すことによって吸収されるように適応されるレーザービームを使用するステップであって、前記ポリマーバルクは前記レーザービームに対して透明である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザービームは、低出力−高出力密度のレーザービームである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
金属の蒸発時の潜熱および金属の厚さの組み合わせが、ポリマー基板に導電性の大量の伝熱を生じさせるようなレベルを実現するため、前記レーザービームによって前記金属の蒸着中に前記織物が劣化しないようにするための冷却システムを設けるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記織物の片面または両面のどちらかにおいて重ね合わされる１つまたは複数の金属層を施すことによってレーザープロセスが行われる、金属化織物を作るステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記単糸金属化ステップは、スパッタリング、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ガルバニック析出、または、化学析出によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
１０〜５，０００ｎｍの厚さを有する金属被覆をもたらし、前記被覆は単層または多層被覆である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ニッケル、金、鋼鉄、銅、銀、アルミニウム、クロム、チタン、スズ、インジウム−スズ酸化物、亜鉛−アルミニウム酸化物、スズ−フッ素酸化物、スズ−アンチモン酸化物から選択される、さまざまな金属、それらの合金および半導体から作られる金属被覆をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記織物は、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルケトン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンの単糸から作られ、２，５００ミクロンから０ミクロンまでのメッシュ開口を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記織物は、アラミド糸から作られた多重糸織物であり、３〜３０の糸／ｃｍ範囲および３０〜５５０ｇ／ｍ２の重量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記織物は、
−ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルケトン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、アラミドなどからできた、織り合わされる単糸の化学的性質、
−糸／ｃｍ（４〜６００）、糸直径（１００〜５００ミクロン）、織り合わせ、重量（１５〜３００ｇ／平方メートル）、厚さ（１５〜１，０００ミクロン）の繊維構造、ならびに、
−洗浄された熱硬化性の「白」織物、着色織物、プラズマ加工された織物、疎水性、親水性および抗菌性などを有する織物の金属化といった、仕上げおよびさらなる表面加工
によって、互いに区別されている広範な合成単糸織物から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記レーザーは、１００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの周波数、２００ｎｓ〜１０フェムト秒のレーザーパルス持続時間によって、連続動作方式またはパルス動作方式のどちらかで動作し、それによって、前記金属層の蒸着が容易になり、熱拡散を下部基板に制限する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記レーザーは、ダイオードレーザー、固体レーザー、二酸化炭素レーザーである、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザービームは、１，０８０ｎｍ〜３５４ｎｍのレーザービーム波長を有する、請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーザービームは５〜１００Ｗのレーザービーム出力を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記レーザービームは、スポットサイズが１０〜２００ミクロンであるレーザービームスポットを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記レーザービームは、変位マイクロメーター調整手段を含む合焦レンズシステムによって前記織物に焦点が合わせられる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記レーザービームは、デカルト軸、ロボットアーム、レンズシステム、および、１つまたは複数の検流計ヘッド反射鏡によって駆動される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記レーザービームおよび織物を、請求項２０に記載の前記レーザービームおよび前記織物の組み合わせた変位によって、かつ、前記織物の同時変位によって形成される変位経路から変位させる、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
発汗性およびモジュール性質を有する織物をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
良好な耐久性をもたらす、柔軟性および機械的特性を有する織物をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記織物は導電性パターン織物である、請求項１に記載の織物を作る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル回路を作る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のところ、フレキシブル回路は主に、導電パターンをポリエステルおよびポリイミドなどのポリマー材料の薄膜上に析出した後、作られる回路に関連しない部分を除去するための化学的除去プロセスを行うことによって作られる。
【０００３】
フレキシブル回路を、適切に金属化された繊維基板によっても作ることができる。
【０００４】
本明細書では、材料が主に、基板との化学的ラジカル反応によって除去される周知のエッチングプロセスについても述べる。
【０００５】
金属化織物素材上にあらかじめ設定されたパターンを作成するためのエッチング化学プロセスが行われる。
【０００６】
化学エッチングプロセスの第１段階は、所望のパターンを金属化織物上に形成するための機能性マスクを準備することである。
【０００７】
フォトリソグラフィープロセスまたはフォトエッチングプロセスによって、このように作られたパターンは、そのマスクから、繊維基板の表面を覆う紫外線放射感応性材料の薄層に転写される。
【０００８】
対象のフレキシブル電子的要素を生成するために、金属層を覆う織物素材の非マスク部を選択的に除去するためのエッチングプロセスまたは化学プロセスが行われる。
【０００９】
フォトリソグラフィーステップは、
−基板に感光性薄膜（レジスト）を施すこと、
−レジスト薄膜を、基板に接触しているフォトリソグラフィーマスク上で画定されるパターンによって覆われていないその領域において紫外線放射に露光させること、
−レジスト薄膜をその露光領域において現像すること（いわゆるポジプロセス）、
−感光薄膜の下にある金属薄膜を当該感光薄膜によって覆われていない領域においてエッチングすること、
−ストリッピングを行うこと、である。
【００１０】
現像は、主としてパターンの品質に影響を及ぼす動作ステップである。
【００１１】
エッチングは、余分な金属を取り除き、かつ、設計された回路接続のみを残すことから成る、トレーシング要素に対して使用されるプロセスである。
【００１２】
酸浴槽によって除去が行われる。
【００１３】
エッチング試薬、エッチング時間および関連する温度、ならびに、撹拌は、このプロセスを制御する主な因子である。
【００１４】
ストリッピングは、依然存在する感光性薄膜を除去するために行われるプロセスである。
【００１５】
ストリッピング手順が、下にある金属薄膜に負の影響を及ぼさず、それによる異物混入を引き起こさないことが重要である。
【００１６】
特許文献１は、請求項１の全文を明らかにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国再発行特許発明第２０１１／２１７８９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の趣旨は、今までにないフレキシブル回路、および、当該フレキシブル回路を作るための今までにないプロセスを提供することである。
【００１９】
上述した趣旨の範囲内において、本発明の主な目的は、電子機器を、これまで使用されなかった応用分野および場所において使用可能にするフレキシブル回路を提供することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、今までにない、興味深いアスペクト比を有するフレキシブル回路を作る方法を提供することである。
【００２１】
本発明のさらに別の目的は、電子機器のさらなる小型化および改良を可能にするような方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一態様によると、上述した趣旨および目的、ならびに、以下でより明らかとなるさらなる他の目的は、導電パターンが集積されている、合成単糸の正方形メッシュの精密な織物を含むフレキシブル回路の基盤を含むことを特徴とするフレキシブル回路によって実現される。
【００２３】
上記フレキシブル回路を作る方法は、合成単糸織物の表面全体にわたって金属材料を施すための施すステップと、その後に行う、あらかじめ設定されたパターンを実現するために余分な金属を除去するための除去ステップとを含む。
【００２４】
本発明のさらなる特性および利点は、以下の開示において示されるが限定はされない例によって示される、本発明の好ましくはあるが排他的でない実施形態の以下の開示から、より明らかとなろう。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
述べたように、本発明によるフレキシブル回路は、合成単糸の均一なメッシュの精密な織物素材に基づく。
【００２６】
非常に均一な繊維は、織物全体にわたって密着したメッシュ開口、および、高い機械的強度の加工特性を有し、これによって、主題の精密な単糸織物素材は、非常に良好な弾性、軽量、発汗性、精密さ、性能の均一性を要する応用全てに対する基本的材料として理想的な解決法となる。
【００２７】
上記の非常に均一な織物素材は、重量、厚さ、表面特性、温度性能に関して、ポリマー薄膜、ＴＮＴ、多重糸織物、紙などの他のフレキシブル基板よりもさらに高い一定の性質を示す。
【００２８】
特徴的な均一性は、織物ロール全体に沿って、バッチごとに一定に保持される。
【００２９】
上記の織物は、非常に厳密な許容差で作られることによって、あらかじめ設定された高い流れ透過性、および、調節可能かつ再現可能な電気的特性を有する繊維基板が提供される。
【００３０】
特徴的な均一性は、対応して均一な細孔サイズの単糸性質、および、織り合わせる際に使用される単糸によってもたらされる。
【００３１】
また、主題の精密な織物は、大気中物質、水分および湿気に対して非常に良好な抵抗力を有し、工業規模で安定した再生可能な品質で作ることができる。
【００３２】
さらに、本発明のフレキシブル回路に使用される主題の織物は、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルケトン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンの単糸を根幹として作られ、２，５００ミクロンから０ミクロンまでのメッシュ開口を有する。あるいは、アラミドファイバー素材から作られた多重糸織物を使用することも可能である。
【００３３】
単糸織物素材の繊維構造は以下の特性：４〜６００糸／ｃｍ、１０〜５００ミクロンの糸直径、織り構造、１５〜３００ｇ／平方メートルの重量、１５〜１，０００ミクロンの厚さを有することができる。
【００３４】
主題織物のいくつかの変形は、本発明のフレキシブル回路を作るための基板として使用されてよく、本明細書で開示された方法によって作られた織物は、発汗性があり、モジュール式で、高度なフレキシブル特性を有し、さらに、改良された持続期間および耐疲労性をもたらす機械的特性も有する。出発織物素材として、洗浄され熱的に固定された「白」織物、着色織物、プラズマ加工された織物、または、疎水性、親水性、抗菌性加工された織物などを使用することができる。
【００３５】
本発明によると、本明細書において、繊維基盤上の集積フレキシブル回路を作るための方法も提供される。
【００３６】
本明細書において、「フレキシブル電子機器」という表現を用いた場合、フレキシブル電気および電子回路が意図される。
【００３７】
主題の精密な合成単糸織物においてフレキシブル導電要素を集積させるために使用されるシステムは、いくつかの技術の組み合わせに基づいた今までにないプロセスである。
【００３８】
その結果には、対象応用分野に向けて設計された機能性、ならびに、改良された柔軟性、軽さがあり、集積する性質、形状およびサイズ性質を有する、複数の電気および電子要素が含まれる。
【００３９】
プロセスは、合成単糸織物の片面または両面上に金属材料を施すステップを含む。当該ステップは、本発明に従って、スパッタリングもしくはガルバニック析出によって、ＣＶＤ、ＰＶＤのプロセスを交互に行うことによって、化学析出によって、または、合成単糸織物上に異なる金属シート要素を交互に積層することによって実行されるのが好ましい。
【００４０】
織物に施された金属被覆は、１０ｎｍから５，０００ｎｍまで幅がある厚さを有することができ、被覆は、単層または多層被覆配置構成であってよい。
【００４１】
上述した金属被覆は、好ましくは、ニッケル、金、鋼鉄、銅、銀、アルミニウム、チタン、クロム、スズ、インジウム−スズ酸化物、亜鉛−アルミニウム酸化物、スズ−フッ素酸化物、スズ−アンチモン酸化物から選択される、さまざまな金属、それらの合金および半導体で構成されてよい。
【００４２】
金属除去ステップは、上記で開示された方法によって金属被覆された織物に施すことができるいわゆる「レーザーエッチング」プロセスによって、前記金属の迅速かつ局所的な蒸着によって実行される。
【００４３】
本発明による、今までにない合成単糸の正方形メッシュの織物を作るための方法は、開始糸表面（その織り合わせ前）が金属化されていないこと、織物の２つの表面のうちの少なくとも１つが少なくとも部分的に金属化されていること、および、重なっている糸の接触面の一部が前記表面の端部で金属コレットを形成するために金属化されていないことを特徴とする。
【００４４】
合成単糸織物は、主題方法によって作られることで、２つの表面のうちの少なくとも１つにおける任意の配置構成またはパターンの当該織物の部分的な金属化は、重なり合う糸接触面の端部で形成する金属コレットと共に、同じ糸上で選択された二箇所間、同じ方向だが異なる糸上で選択された二箇所間、異なる糸で任意の織物箇所間の異なる方向と考えられる二箇所間に、所望の導通／電気伝導性をもたらす。
【００４５】
よって、主題方法によって、重なり合う糸間の非金属化接触面部分、および、前記面の端部間の金属コレットによって、所望の電気伝導性質、改良されたサイズ安定性、および、同じ金属合金によって作られ、かつ、重なり合う糸接触面上でも金属化されている同じタイプの金属化織物に対する重量の低減がもたらされる。
【００４６】
これに関連して、主題方法によって、エッチングレーザー方法によって作られた金属化正方形メッシュの単糸織物から金属物質を除去することによって、すなわち、迅速かつ局所的な蒸着によって金属を織物から除去することによって、パターン、すなわち、フレキシブル回路が作られることを指摘しなければならない。
【００４７】
このことは、結果として、特異的に設計されたレーザー光源が、織物の燃焼、溶融または劣化現象が生じないように選択されることによって実現される。
【００４８】
上記で開示されたプロセスを、比較的広範な合成単糸織物に応用することができる。当該合成単糸織物は、ＰＥＴ、ＰＡ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＡＩ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥといった、織り合わせにおいて使用される単糸の化学的性質によって、ならびに、仕上げおよび表面加工動作（洗浄された熱硬化性の「白」織物、着色織物、プラズマ加工された織物、金属化織物など）のための繊維の織り構成（糸／ｃｍ、糸直径、織り合わせ、重量、厚さ）によって、互いに区別されている。
【００４９】
上記で開示された２つのプロセス段階および開連の方法を、実行される応用に基づいてフレキシブル回路を実現するために、最も適した組み合わせで応用することができる。
【００５０】
スパッタリング被覆は、繊維表面上の金属または非金属被覆を物理的に析出するための、最もフレキシブルな方法のうちの１つである。
【００５１】
被覆材料は、金属プレートの形で、陰極として真空チャンバに導入される。
【００５２】
当該チャンバを真空化した後、そのチャンバにプロセスガスが供給される（本明細書では、その大きい原子量に起因して従来使用されているアルゴンである）。その後、高電圧を印加し、ガスが導入される。
【００５３】
アルゴン陽イオンに陰極で加速プロセスを施し、その後、原子を金属プレートから放出して、チャンバにおいて均質的にかつ均一に配置された単糸織物上で析出する。
【００５４】
多数の他の真空析出方法とは異なって、材料の溶融は生じず、それゆえに、材料（主に、金属および合金であるが、有機材料も含む）を高効率および高度な制御によって析出することができる。
【００５５】
使用に好ましい金属および合金は、鉄鋼、チタン、銅、アルミニウム、クロム、貴金属である。
【００５６】
より具体的には、反磁性合金および金属のスパッタリングを行うことによって析出することができる。
【００５７】
上記と同じ技術および機器によって、反応性スパッタリングを行うことができる。プロセスガスに加えて、プロセスチャンバには、ＴｉＯ２またはＴｉＮなど、析出した金属を窒化物または酸化物にして基板上に形成するために、窒素または酸素といった反応性ガスが供給される。
【００５８】
これに関連して、絶縁性または導電性を有する両方の単糸織物上で、スパッタリングを行うことができることを指摘しなければならない。
【００５９】
さまざまな材料で構成されるさまざまな陰極をスパッタリングシステムに供給することができ、それによって、多層システムを作ることもできる。
【００６０】
さらに、反応性ガスの組み合わせを変化させることによって、単層の組み合わせを修正することができる。
【００６１】
この方法によって作られた外被の厚さは、数１０ｎｍから数１０ミクロンまで変化する。
【００６２】
プロセス速度は、作られる金属化パターンの厚さに応じて、０〜２０ｍ／分の範囲で変化してもよい。
【００６３】
いわゆる「マグネトロンスパッタリング」方法において、析出システムは、静磁場を生成するために設計された受動デバイスを使用する。
【００６４】
（ローレンツ力を受けた）荷電粒子およびイオンは、特定の界磁束線によってオフセットされ、それによって、層が析出されるべき対象に対して数回衝突し、より多くの材料がプラズマに導入されるため、プロセス歩留まりを大幅に向上させる。
【００６５】
マグネトロンスパッタリング装置は、４マグネトロンまで含むことができる。
【００６６】
プロセスパラメータは、さまざまな性質の金属層（作られたパターンのさまざまな伝導性値ならびに析出された層のさまざまな厚さおよび重量（ｇ／ｍ２））を得るように変更される。
【００６７】
金属層の特性は、プロセスパラメータを適正に設計することによって調節可能である。
【００６８】
スパッタリングプロセスを、環境条件（圧力／真空度、プロセスガス）といった、加工チャンバにおいて配置された対象に対するそのパラメータ（基板が加工される速度、発生器電力など）によって制御することができる。
【００６９】
スパッタリング析出は、非常に良品質の導電薄膜を実現可能とし、また、特異的に設計されたアプローチにより、集団状態（ｏｎ−ｍａｓｓ）の位相における出発原料とは異なる表面および審美性を実現可能とする。
【００７０】
スパッタリングによって、無比の利点の組み合わせが提供される。スパッタリングは、他の被覆技法の中で最も清潔な方法であり、経済効率が良く、可能な限り薄い被覆厚をもたらす。スパッタリングは、乾燥低温プロセスであり、それゆえに、繊維基板に化学的または熱的影響を与えず、その基本特性を維持する。
【００７１】
また、この方法は、薄膜と基板との間を、ファンデルワールスの力によって分子レベルで溶接するため、破壊できない結合をもたらす。当該方法は、冷間転写タイプのプロセスであり、所望タイプの単糸織物それぞれにおける広範な導電材料または絶縁材料のどちらかを析出するために使用可能であるため、他の被覆方法よりも大きい動作上の柔軟性をもたらす一方、基板全体にわたって、較正された均一な伝導性をもたらす。
【００７２】
さらには、ガルバニック電着金属化は、電流を利用することによって所定の表面上に金属被覆を作るためのプロセスを表す。
【００７３】
金属および金属合金電着は、水溶液に、被覆を形成するために使用される金属塩類である主要構成要素を電解することで構成される。
【００７４】
いわゆるガルバニック槽を構成し、析出される金属塩の水溶液を含むバットまたはたらいにおいて、２つの電極が配置される。
【００７５】
前記２つの電極に対して、電流発生器によって電位差が加えられる。
【００７６】
このような条件下で、析出される金属のカチオンは、（負に帯電している）陰極の方へ変位することになるのに対し、アニオンは、（正に帯電している）陽極の方へ変位することになる。
【００７７】
２つの発生器電極間に加えられた電位差によって生成された電界の効果の下で、カチオンは負極（陰極）の方へ移動し、アニオンは正極（陽極）の方へ移り、それによって、電流が溶液を通るようにする。
【００７８】
電極に接触すると、電子の受け渡しによって、陰極還元および陽極酸化に対して、溶液内イオンに対する２つの酸化還元反応が生じる。
【００７９】
このプロセスはいわゆる「電気分解」である。
【００８０】
電解槽において、被覆する物品をＤＣ電流源の負極に接続して陰極を形成し、それに対して、陽極を当該電流源の正極に連結して電気回路を閉じる。
【００８１】
自由に移動可能な溶液中の金属カチオンは、陰極表面上に放電され、その陰極表面は薄い金属層によってゆっくりと覆われる。
【００８２】
一般的に、陽極は、析出される金属のプレートまたは棒によって構成され、電気分解中、陰極上に放電される溶液中のイオンを供給するために消費される。
【００８３】
電極プロセスは、銀および金などの貴金属、ならびに、ニッケル、鉄、亜鉛および銅などの常金属の両方を含むことができる。
【００８４】
析出された結晶構造、ならびに、導電性、表面硬さ、耐摩耗性および均一性などのその機械的および物理的性質は、以下の主要動作パラメータに左右される。
【００８５】
−槽中の電解液の組成および濃度
−電流密度
−電極に印加される電圧
−温度
−ｐＨ
−ガルバニック槽の撹拌
槽が動作する所定の電流密度値（Ａ／ｄｍ２で表される）に対して、通常は数１０ミクロン以下の析出される金属層に対して、析出する速度または割合を知っていることで、所望のまたは対象の厚さを析出するために必要な時間を設定するのに十分である。
【００８６】
金属箔または金属シートを積層することによる金属の応用は、特異的に設計された圧力および温度を使用することによって、複合多層構造を作ることで構成される。
【００８７】
積層された銅層は、典型的には、１８、３５または７０μｍの一定のあらかじめ設定された厚さを有する。
【００８８】
以下、上記の技法または方法のうちの１つを応用することによって金属化された合成単糸織物におけるレーザーアブレーションプロセスについて開示する。
【００８９】
片面または両面のどちらかに対して同時に実行可能である所望の金属を、迅速かつ局所的方法で、織物の燃焼、溶融または劣化現象が生じないように適応された、特異的に設計されかつ選択されたレーザー光源によって蒸着するための方法が提供される。
【００９０】
レーザーアブレーションプロセスを受けた材料は、片面または両面上に金属被覆を施したポリマー単糸織物を含む。当該ポリマー単糸織物は、さまざまな繊維構成、重量、厚さ、および、金属化タイプ（好ましくは、ニッケル、金、鋼鉄、銅、銀、アルミニウム、クロム、チタン、スズ、インジウム−スズ酸化物、亜鉛−アルミニウム酸化物、スズ−フッ素酸化物、スズ−アンチモン酸化物から選択されるさまざまな金属、その合金および半導体）を有する。
【００９１】
使用されるレーザービームは、ポリマーバルクがレーザービーム自体に対して透明であるため、当該ポリマーバルクを修正せずに金属被覆を施すことによって吸収されるように設計されなければならない。
【００９２】
さらに、前記レーザービームは、低出力密度および高出力密度のビームであるのが好ましく、好ましくは、約１，０００ｎｍ、または、１，０８０ｎｍから３５４ｎｍの波長を有する。当該レーザービームは、好ましくは１００Ｈｚ〜５００ＭＨｚの周波数によって、連続方式またはパルス方式のどちらかで動作することができる。
【００９３】
パルス持続時間は、好ましくは、２００ｎｓ〜１０フェムト秒であり、それによって、金属層の蒸着が容易になり、熱拡散を下部基板に制限する。
【００９４】
上記応用に対して、ダイオードレーザーが使用されるのが好ましいが、適切な修正によって、固体レーザー、ファイバーレーザー、または、二酸化炭素レーザーを使用することもできる。
【００９５】
レーザービームは、移動または変位のマイクロメーター調整を行って、レンズ組立体またはシステムによって金属化織物に焦点が合わせられ、織物全体のビームの移動は、デカルト軸、ロボットアーム、レンズシステム、および／または、１つもしくは複数の、検流計ヘッドと併せた反射鏡によって実現可能である。
【００９６】
さらに、織物全体のレーザービームの変位は、ビームおよび織物の組み合わせた変位によって、すなわち、それぞれの場合２つの支持部材間でわずかに張力をかけて保持されなければならない織物の変位と同時に、上記で示した方法のいずれかによって、実現可能である（好ましくは、けん引力および逆方向けん引力によってわずかに張力をかけられた織物ロールをレーザーヘッド下に摺動させる）。
【００９７】
多層金属被覆または他の大きいサイズの織物がアブレーションされる場合、設計された金属の被覆厚および蒸発時の潜熱の組み合わせは、（伝導によって）ポリマー基板への伝熱を生じさせるようなレベルを実現する。これによって、バルクポリマーの劣化または溶融が引き起こされる場合があるため、迅速な熱放散をもたらす冷却システムを設ける必要がある。
【００９８】
強制空気もしくは冷凍流体冷却システム、または、冷却槽を使用することができ、すなわち、冷却たらいにおいて織物を部分的に浸漬させることによって使用することができる。場合によっては、厚さ、または、一般に、除去される物量は大きいものであり、除去された金属粒子がプロセスの煙霧によって伝達されないように、かつ、再び織物表面上で析出されないようにすることで、パターンの審美性に負の影響を及ぼさないようにする、特異的に設計された吸気システムを使用するべきである。
【００９９】
金属化単糸織物に施されたレーザーアブレーションプロセスは、最適な波長の選択に基づいている。その最適な波長は、金属によって吸収され、（合成単糸を構成する）ポリマーを通り、ポリマーによって吸収されない。
【０１００】
レーザービームは好ましくは、１，０８０ｎｍ〜３５４ｎｍの波長、５〜１００Ｗのレーザー出力、および、好ましくはスポットサイズが１０〜２００ミクロンであるレーザースポットを有する。
【０１０１】
上述した波長を有するレーザービームは、単糸織物の両側で衝突／動作してもよい。当該レーザービームは、金属によって吸収され、蒸着によって金属を除去し、エッチングまたは修正されることなく、選択されたレーザー波長に対して透明であるポリマーを通り、下にある金属によって吸収されて、蒸着によって金属を除去する。
【０１０２】
さまざまなタイプの織物上で実験的に使用されたレーザー光源は、仕上げおよび金属化動作のためにそれら糸の化学組成、繊維構成（糸／ｃｍ、糸直径、織り合わせ、重量、厚さ）により区別されており、それらレーザー光源は次の２つ：最大出力が１０Ｗ、レーザー発振波長が１，０６５ｎｍ、最小スポットサイズが５０ミクロンのレーザー光源、および、最大出力が３０Ｗ、発振波長が１，０７０ｎｍ、最小スポットサイズが８０ミクロンのファイバーレーザー光源とされている。
【０１０３】
レーザースポットサイズが小さくなるほど、使用される基板によって、すなわち、糸／ｃｍ数および糸サイズによって最終結果が大幅に影響を受けたとしても、より高い解像度値を実現することができる。
【０１０４】
また、糸直径が小さくなり、かつ、糸／ｃｍの数が増えると、解像度は高くなる。
【０１０５】
両方の光源は、パルス方式で動作し、検流計タイプのレーザービーム変位システムを含む。
【０１０６】
そのため、上記で開示した方法によって、レーザー加工の特有の利点全て、つまり、良好な画像およびパターン外形精度ならびに鮮明度レベル、良好なパターン繰り返し精度、非常に短い動作時間、加工される材料のための簡易な取り付けおよび取り外しシステム（加工される繊維材料がロールである場合、先に巻き取り／巻き戻しシステムを使用することができる）、コンピュータによって再生されるパターンを迅速に変更かつ修正することを可能にする大きい機器の電子制御柔軟性を維持することができる。
【０１０７】
これは、例えば、はるかに緩慢で、ロールの加工を可能とせず、さまざまなパターンを作るための専用マスクを準備することを必要とする化学エッチングプロセスとは非常に異なっている。
【０１０８】
さまざまな糸化学組成、繊維構成（糸／ｃｍ、糸直径、織り合わせ、重量、厚さ）、および、金属化を有する生地タイプについて、上記で開示した２つのレーザーシステムによって多くのサンプルが作られており、特徴づけられる。当該金属化には、ステンレス鋼によって金属化されるＰＥＳ９０．６４、ステンレス鋼によって金属化されるＰＥＳ１５０．２７、ステンレス鋼によって金属化されるＰＥＳ１８０．２７、ステンレス鋼によって金属化されるＰＥＳ１９０．３１、ニッケルによって金属化されるＰＥＳ９０．４０、ニッケルによって金属化されるＰＥＳ１６５．３４、ニッケルによって金属化されるＰＡ４３．６１、銅によって金属化されるＰＥＳ９０．６４、銅によって金属化されるＰＥＳ１９０．３１、銅によって金属化されるＰＡ４３．６１、アルミニウムによって金属化されるＰＥＳ９０．６４、アルミニウムによって金属化されるＰＥＳ１５０．２７、アルミニウムによって金属化されるＰＥＳ１８０．２７、アルミニウムによって金属化されるＰＥＳ１９０．３１、チタンによってカレンダーがけされかつ金属化されるＰＥＳ４０．９０、チタンによって金属化されるＰＥＳ９０．６４、チタンによって金属化されるＰＥＳ１５０．２７、チタンによって金属化されるＰＥＳ１８０．２７、および、チタンによって金属化されるＰＥＳ１９０．３１が含まれる。
【０１０９】
上述のコードにおいて、略語を示すポリマーの後の最初の桁は織物の糸／ｃｍ数を特定するのに対し、第２の桁は糸直径を特定する。
【０１１０】
個々それぞれの場合、最初に実験室法が使用され、最適な動作条件の組み合わせ範囲を特定するために、プロセスパラメータを変更することによって正方形サンプルを生成する。
【０１１１】
動作試験から、ポリマーを何ら損壊せずに金属が十分に除去されることが見いだされた。
【０１１２】
上述されるように、スポットサイズが小さくなると、除去される物質トレースの最小サイズも小さくなり、いずれの場合でも、基板として使用される織物素材の機能であることが見いだされた。
【０１１３】
特定のタイプの織物および金属に対して実証目的のために最適なプロセスパラメータが選択されると、さらに多くの複雑なパターンが作られた。
【０１１４】
例えば、より複雑な集積機能回路が実証目的のために作られた。すなわち、ＵＳＢから供給される高輝度ＬＥＤ電源のスイッチを入れて作動する回路、ＵＳＢ電力供給される「フリップフロップ回路」、および、電熱回路である。
【０１１５】
簡易なＬＥＤスイッチオン回路の目的は、通常の電子ボードの代わりに主題織物を使用すること、および、ＵＳＢポートを通してＰＣからの電力供給を確認することが効果的に可能であることを示すことである。
【０１１６】
導電トレースまたはトラックは、上記で開示した技術または方法によって作られた。
【０１１７】
第２の応用例は、交流のブリンキング回路（「フリップフロップ回路」）を作ることであった。
【０１１８】
このような回路において、２つのコンデンサのキャパシタンスに応じたスイッチングオン周波数を有する２つの駆動トランジスタによって２つのＬＣＤ（赤および緑）のスイッチオン／オフが交互に行われる。
【０１１９】
最初の場合のように、回路の電力供給はＵＳＢ（５Ｖ）を通して実現された。
【０１２０】
より複雑な構成にもかかわらず、前述の回路を作ることによって実現されるデータを利用することによって、導電トレースは非常に簡易かつ迅速な方法で作られた。
【０１２１】
本発明は、意図した趣旨および目的を十分に実現することが見いだされた。
【０１２２】
実際、本発明によって、必要とされる構造強度および動作柔軟性を有し、かつ、不変の透過特性および均一特性を保持する織物を根幹とするフレキシブル回路を作る方法が提供される。
【０１２３】
その基本特性に加えて、本発明は、受動的な繊維要素から繊維の「スマート」で能動的な要素に変質させることができるため、機能的性質も有する。
【０１２４】
これは、音響、自動車、家庭電化製品、健康管理、診断、医療、化学的消費財、軍関係、電子、ロジスティックス、広告、および、出版といったいくつかの分野における工業的応用にとって非常に有用である場合があり、一般に、高い動作柔軟性、重量および厚さなどの特徴的な均一性、高精度かつ良好な発汗性、ならびに、良好な熱放散が必要とされる全ての応用分野において適切に使用可能である。
【０１２５】
本発明による方法によって、これまで使用され得なかった応用分野において専用電子機器を使用することが可能になる。
【０１２６】
さらに、主題方法によって、新しく興味深いアスペクト比または形状パラメータが実現可能である一方、電子機器の小型化および進歩が可能になる。
【０１２７】
主題織物は、ポリマー材料の単糸組成で構成されている。当該ポリマー材料の単糸組成は、導電性被覆によって、一種の電気ケーブルに変質し、それによって、紙、ＴＮＴまたは多重糸織物といった他の基板とは異なって、精密な高解像度回路を作ることができる。
【０１２８】
織物の技術的および構造的特性である均一性によって、最終製品の性質を適正に調整し、かつ、当該織物の信頼できる均一な動作を実現することができる。
【０１２９】
また、主題織物の発汗性によって、温度が高くなるにつれて性能が変化することに関連した問題全てが取り除かれるため、薄膜とは異なって、最適な熱散逸によって効率的な温度制御を行うことが可能になる。
【０１３０】
幅広い製品範囲は、選別目的などのためのモジュール式アプローチをもたらす。すなわち、回路および意図される応用のためのより良い解決法を提供する基板の選択である（メッシュ開口、糸直径、糸／ｃｍ数）。
【０１３１】
織物の柔軟性および機械的性質は、先行する薄膜よりもはるかに向上している。
【０１３２】
これによって、曲げ半径が所定の値より大きい場合に薄膜上で析出された導電層は損傷し、それによって、デバイスは適正に動作せず、構造を損壊し、さらなる動作が不可能になる場合がある、低い機械的強度およびその制限された動作柔軟性による先行する印刷回路板の使用制限を克服することができる。
【０１３３】
合成単糸織物を、（溶接、切断、ドリル加工などによって）非常に容易に加工または機械加工することができる。これは、設備の良好な取り付けおよび組み付け性能を伴う。
【０１３４】
また、金属化織物を、切断する、折り畳むまたは折り曲げる、および、結合用接着剤またはステッチによって組み付けることができる。
【０１３５】
当該方法によって、全ての電気および電子構成要素の簡略された効率的な集積化が可能になる。
【０１３６】
主題織物にはフレキシブルプラットフォームがもたらされ、全ての電気および電子構成要素を集積させることができ、デバイスは、固有の機能性電子構成要素から、電気回路、関連の接続および電力供給まで、適正に動作することができる。
【０１３７】
本発明を実践する際に、使用される材料ならびにそれに伴うサイズおよび形状は、要件に応じて任意のものとすることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月12日(2015.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル回路パターンを作るために単糸織物から金属被覆を除去する方法であって、
前記単糸織物は、凝集性の均一なメッシュの正方形開口部を有する精密な金属化されかつレーザーエッチングされた織物であり、前記方法は、織物の燃焼、溶融または劣化現象を生じさせない低出力−高出力密度のレーザービームを生成し、かつ、ポリマーバルクまたはその表面を修正せずに前記金属被覆を施すことによって吸収されるように適応されるレーザービーム源によってもたらされる迅速かつ局所的な蒸着によって前記織物から前記金属被覆を除去することを含み、前記織物の前記単糸またはモノフィラメントは、同じ糸の二箇所間、同じ方向だが異なる糸上で選択された二箇所間、異なる糸で任意の織物箇所間の異なる方向における二箇所間に、電気的導通をもたらす端部の金属コレットを備える、方法。
【請求項２】
前記レーザーは、１００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの周波数、２００ｎｓ〜２０フェムト秒のレーザーパルス持続時間によって、連続動作方式またはパルス動作方式のどちらかで動作し、それによって、前記金属層の蒸着が容易になり、熱拡散を制限する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーザービームは１，０８０ｎｍ〜３５４ｎｍのレーザービーム波長を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記レーザービームは５〜１００Ｗのレーザービーム出力を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザービームは、スポットサイズが１０〜２００ミクロンであるレーザービームスポットを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザーは、ダイオードレーザー、固体レーザー、二酸化炭素レーザーである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
変位マイクロメーター調整手段を含む合焦レンズシステムによって前記レーザービームを前記織物に焦点を合わせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
デカルト軸、ロボットアーム、レンズシステム、および、１つまたは複数の検流計ヘッド反射鏡によって前記レーザービームを駆動することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記レーザービームおよび織物を、請求項８に記載の前記レーザービームおよび前記織物の組み合わせた変位によって、かつ、前記織物の同時変位によって形成される変位経路から変位させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属被覆は、前記織物の片面または両面から同時に除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記レーザービームによって前記金属の蒸着中に前記織物が劣化しないようにするための冷却システムを設けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記織物の片面または両面のどちらかにおいて重ね合わされる１つまたは複数の金属層を施すことによってレーザープロセスが行われる、金属化織物を作ることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記単糸織物は、スパッタリング、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ガルバニック析出、または、化学析出によって金属化される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属被覆は１０〜５，０００ｎｍの厚さを有し、前記被覆は単層または多層被覆である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属被覆は、ニッケル、金、鋼鉄、銅、銀、アルミニウム、クロム、チタン、スズ、インジウム−スズ酸化物、亜鉛−アルミニウム酸化物、スズ−フッ素酸化物、スズ−アンチモン酸化物から選択される、金属、それらの合金および半導体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記織物は、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルケトン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンの単糸から作られ、２，５００ミクロンから０ミクロンまでのメッシュ開口を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記織物は、アラミド糸から作られた多重糸織物であり、３〜３０の糸／ｃｍ範囲および３０〜５５０ｇ／ｍ２の重量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記織物は、
−ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルケトン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、アラミドなどからできた、織り合わされる単糸の化学的性質、
−糸／ｃｍ（４〜６００）、糸直径（１００〜５００ミクロン）、織り合わせ、重量（１５〜３００ｇ／平方メートル）、厚さ（１５〜１，０００ミクロン）の繊維構造、ならびに、
−洗浄された熱硬化性の「白」織物、着色織物、プラズマ加工された織物、疎水性、親水性および抗菌性などを有する織物の金属化といった、仕上げおよびさらなる表面加工
によって、互いに区別されている広範な合成単糸織物から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記織物は発汗性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記織物は導電性パターン織物である、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2015536038.tif 000002
2015536038.tif 000003
2015536038.tif 000004