(57)【要約】  １つ以上のＭＥＭＳ素子を含む可撓性フィルム及びその可撓性フィルムを含む物品が説明される。本可撓性フィルムは、２つの金属層間にポリマー層を含み、これらの金属層のうちの一方は穿孔を含む。このポリマー層は、これらの２つの金属層の相対運動を可能にするボイド領域を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の外側主表面及び第１の内側主表面を有する第１の金属層と、
前記第１の金属層に隣接する第１のポリマー層であって、前記第１の内側主表面が前記第１のポリマー層に対向する、第１のポリマー層と、
第２の外側主表面及び第２の内側主表面を有する第２の金属層であって、前記第２の金属層が、前記第１の金属層と反対側の前記第１のポリマー層に隣接して配置されており、前記第２の内側主表面が前記第１のポリマー層に対向する、第２の金属層と、を備える、可撓性フィルムであって、
前記可撓性フィルムが、１つ以上のＭＥＭＳ素子を含み、各ＭＥＭＳ素子が、
前記第１の金属層における第１の金属領域であって、第１の穿孔を含む、第１の金属領域と、
前記第１のポリマー層における第１のボイド領域と、
前記第２の金属層における第２の金属領域であって、前記第１の金属領域に対する運動が可能な部分を含む、第２の金属領域と、を含む、可撓性フィルム。
【請求項２】
第１の連続開放領域が前記第１の金属層の前記第１の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の内側主表面までの間に延びるように、前記第１のボイド領域が前記第１の穿孔と整列している、請求項１に記載の可撓性フィルム。
【請求項３】
前記第１の連続開放領域が前記第１の金属層の前記第１の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の外側主表面までの間に延びるように、前記第２の金属領域が、前記第１のボイド領域と整列したパターンを含む、請求項２に記載の可撓性フィルム。
【請求項４】
前記第１の穿孔が、１〜約１００個の孔を含み、各孔が約３０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの直径を有する、請求項１に記載の可撓性フィルム。
【請求項５】
各ＭＥＭＳ素子が、前記第２の金属層から前記第１の金属層まで延びる１つ以上のビアを更に含む、請求項１に記載の可撓性フィルム。
【請求項６】
各ＭＥＭＳ素子が、バネ共振器、サーペンタイン共振器、固定ガイド固定（fixed-guided-fixed）共振器、片持ち梁、クランプ膜、及び相互嵌合コム駆動（inter-digitated comb-drive）共振器からなる群から選択される、請求項１に記載の可撓性フィルム。
【請求項７】
前記第１のポリマー層と反対側の前記第２の金属層に隣接する第２のポリマー層と、
第３の外側主表面及び第３の内側主表面を有する第３の金属層であって、前記第３の金属層が、前記第２の金属層と反対側の前記第２のポリマー層に隣接して配置されており、前記第３の内側主表面が前記第２のポリマー層に対向する、第３の金属層と、を更に備え、
各ＭＥＭＳ素子が、
前記第２のポリマー層における第２のボイド領域と、
前記第３の金属層における第３の金属領域であって、第２の穿孔を含む、第３の金属領域と、を更に含む、請求項１に記載の可撓性フィルム。
【請求項８】
第２の連続開放領域が前記第３の金属層の前記第３の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の外側主表面までの間に延びるように、前記第２のボイド領域が前記第２の穿孔と整列している、請求項７に記載の可撓性フィルム。
【請求項９】
前記運動が前記第２の外側主表面に実質的に垂直な方向においてである、請求項１に記載の可撓性フィルム。
【請求項１０】
前記運動が実質的に前記第２の外側主表面を含む平面においてである、請求項１に記載の可撓性フィルム。
【請求項１１】
前記１つ以上のＭＥＭＳ素子が複数のＭＥＭＳ素子である、請求項１に記載の可撓性フィルム。
【請求項１２】
前記第１の外側主表面が、第１の自立表面である、又は第１の外側ポリマー層若しくは第１の接着剤層に直接隣接しており、前記第２の外側主表面が、第２の自立表面である、又は第２の外側ポリマー層若しくは第２の接着剤層に直接隣接している、請求項１に記載の可撓性フィルム。
【請求項１３】
非平面状表面を有する三次元物体と、
前記非平面状表面に形状適合的に取り付けられた連続フィルムと、を備え、前記連続フィルムが、ポリマー層及び１つ以上のＭＥＭＳ素子を含み、前記１つ以上のＭＥＭＳ素子の各々が、
第１の外側主表面及び第１の内側主表面を有する第１の金属層であって、前記第１の金属層が前記ポリマー層に隣接して配置されており、前記第１の内側主表面が前記ポリマー層に対向し、前記第１の金属層が第１の穿孔を含む、第１の金属層と、
前記ポリマー層における第１のボイド領域と、
第２の外側主表面及び第２の内側主表面を有する第２の金属層であって、前記第２の金属層が、前記第１の金属層と反対側の前記ポリマー層に隣接して配置されており、前記第２の内側主表面が前記ポリマー層に対向する、第２の金属層と、を含み、
連続開放領域が前記第１の金属層の前記第１の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の内側主表面までの間に延びるように、前記第１のボイド領域が前記第１の穿孔と整列しており、前記第２の金属層の一部分が前記第１の金属層に対する運動が可能である、物品。
【請求項１４】
前記連続開放領域が前記第１の金属層の前記第１の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の外側主表面までの間に延びるように、前記第２の金属層が前記第１のボイド領域と整列したパターンを含む、請求項１３に記載の物品。
【請求項１５】
前記三次元物体が平行六面体であり、前記１つ以上のＭＥＭＳ素子が複数のＭＥＭＳ加速度計を含み、各ＭＥＭＳ加速度計が前記平行六面体の個別の面に取り付けられている、請求項１３に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、従来、バッチプロセスを使用してシリコンウェハ又は他の剛性基板上に作製される。一度に作製され得るＭＥＭＳ素子の数は、シリコンウェハのサイズにより制限される。サイズ制限及びバッチ処理の必要性により、従来のＭＥＭＳ処理の費用対効果に悪影響が及ぼされている。加えて、剛性基板の存在により、既存のＭＥＭＳデバイスの適用性が制限されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
したがって、連続プロセスで作製することができ、剛性基板を必要としないＭＥＭＳデバイスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
少なくとも１つの態様では、本明細書は、第１の外側主表面及び第１の内側主表面を有する第１の金属層と、第１の金属層に隣接する第１のポリマー層であって、第１の内側主表面が第１のポリマー層に対向する、第１のポリマー層と、第２の外側主表面及び第２の内側主表面を有する第２の金属層であって、第２の金属層が第１の金属層と反対側の第１のポリマー層に隣接して配置されており、第２の内側主表面が第１のポリマー層に対向する、第２の金属層と、を含む、可撓性フィルムを提供する。本可撓性フィルムは、１つ以上のＭＥＭＳ素子を含む。各ＭＥＭＳ素子は、第１の金属層における第１の金属領域と、第１のポリマー層における第１のボイド領域と、第２の金属層における第２の金属領域と、を含む。第１の金属領域は、第１の穿孔を含み、第２の金属領域は、第１の金属領域に対する運動が可能な部分を含む。
【０００４】
いくつかの実施形態では、第１のボイド領域は、第１の連続開放領域が第１の金属層の第１の外側主表面から第２の金属層の第２の内側主表面までの間に延びるように、第１の穿孔と整列している。いくつかの実施形態では、第２の金属領域は、第１の連続開放領域が第１の金属層の第１の外側主表面から第２の金属層の第２の外側主表面までの間に延びるように、第１のボイド領域と整列したパターンを含む。いくつかの実施形態では、第１の穿孔は、少なくとも１つの孔を含む。いくつかの実施形態では、第１の穿孔は、１〜約１００個の孔を含み、各孔は、約３０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの直径を有する。いくつかの実施形態では、各ＭＥＭＳ素子は、第２の金属層から第１の金属層まで延びる１つ以上のビアを更に含む。いくつかの実施形態では、各ＭＥＭＳ素子は、バネ共振器、サーペンタイン共振器、固定ガイド固定（fixed-guided-fixed）共振器、片持ち梁、クランプ膜、及び相互嵌合コム駆動（inter-digitated comb-drive）共振器からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、第１のポリマー層は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ベンゾシクロブテンポリマー、液晶ポリマー、又はポリジメチルシロキサンを含む。いくつかの実施形態では、第１の金属層及び第２の金属層のうちの一方又は両方は、銅、ニッケル、クロム、チタン、アルミニウム、金、銀、ベリリウム、及びそれらの合金を含む。
【０００５】
いくつかの実施形態では、本可撓性フィルムは、第１のポリマー層と反対側の第２の金属層に隣接する第２のポリマー層と、第３の外側主表面及び第３の内側主表面を有する第３の金属層と、も含み、第３の金属層は、第２の金属層と反対側の第２のポリマー層に隣接して配置されており、第３の内側主表面は、第２のポリマー層に対向している。各ＭＥＭＳ素子は、第２のポリマー層における第２のボイド領域と、第３の金属層における第３の金属領域であって、第２の穿孔を含む、第３の金属領域と、を更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、第２のボイド領域は、第２の連続開放領域が第３の金属層の第３の外側主表面から第２の金属層の第２の外側主表面までの間に延びるように、第２の穿孔と整列している。
【０００６】
いくつかの実施形態では、第１の金属領域に対する運動が可能な第２の金属領域の該部分の運動は、第２の外側主表面に実質的に垂直な方向においてである。他の実施形態では、この運動は、実質的に第２の外側主表面を含む平面においてである。
【０００７】
いくつかの実施形態では、１つ以上のＭＥＭＳ素子は、複数のＭＥＭＳ素子である。いくつかの実施形態では、フィルムは、約１００ミリメートルを超える寸法を少なくとも１つ有する。いくつかの実施形態では、一巻の可撓性フィルムが提供される。
【０００８】
いくつかの実施形態では、第１の外側主表面は、第１の自立表面である、又は第１の外側ポリマー層若しくは第１の接着剤層に直接隣接しており、第２の外側主表面は、第２の自立表面である、又は第２の外側ポリマー層若しくは第２の接着剤層に直接隣接している。
【０００９】
いくつかの実施形態では、第１のポリマー層は、約０．５マイクロメートルを超え、約１００マイクロメートル未満の厚さを有する。いくつかの実施形態では、第１のポリマー層の厚さは、約１０マイクロメートルを超え、約１００マイクロメートル未満である。
【００１０】
本明細書のいくつかの実施形態は、表面を有し、可撓性フィルムがその表面に形状適合的に取り付けられた物品を含む。
【００１１】
少なくとも１つの態様では、本明細書は、非平面状表面を有する三次元物体と、その非平面状表面に形状適合的に取り付けられた連続フィルムと、を含む物品を提供する。この連続フィルムは、ポリマー層及び１つ以上のＭＥＭＳ素子を含む。各ＭＥＭＳ素子は、第１の外側主表面及び第１の内側主表面を有する第１の金属層であって、第１の金属層がポリマー層に隣接して配設されており、第１の内側主表面がポリマー層に対向する、第１の金属層と、ポリマー層における第１のボイド領域と、第２の外側主表面及び第２の内側主表面を有する第２の金属層であって、第２の金属層が第１の金属層と反対側のポリマー層に隣接して配置されており、第２の内側主表面がポリマー層に対向する、第２の金属層と、を含む。第１の金属層は、第１の穿孔を含む。第１のボイド領域は、第１の連続開放領域が第１の金属層の第１の外側主表面から第２の金属層の第２の内側主表面までの間に延びるように、第１の穿孔と整列している。第２の金属層の一部は、第１の金属層に対する運動が可能である。
【００１２】
いくつかの実施形態では、第２の金属層は、連続開放領域が第１の金属層の第１の外側主表面から第２の金属層の第２の外側主表面までの間に延びるように、第１のボイド領域と整列したパターンを含む。いくつかの実施形態では、三次元物体は、手袋、靴、ヘルメット、人工デバイス、又はロボット構造である。いくつかの実施形態では、三次元物体は平行六面体であり、１つ以上のＭＥＭＳ素子は、複数のＭＥＭＳ加速度計を含み、各ＭＥＭＳ加速度計は、平行六面体の個別の面に取り付けられている。いくつかの実施形態では、平行六面体は立方体であり、複数のＭＥＭＳ加速度計は、３〜６つのＭＥＭＳ加速度計を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】複数のＭＥＭＳ素子を有する可撓性フィルムの概略上面図である。
【図２】ＭＥＭＳ素子を含む可撓性フィルムの一部の概略側面図である。
【図３Ａ】パターン化されていないフィルムの概略側面図である。
【図３Ｂ】マスクが取り付けられた、図３Ａのパターン化されていないフィルムの概略側面図である。
【図３Ｃ】外側金属層区域がエッチングされた、図３Ｂのフィルムの概略側面図である。
【図３Ｄ】ポリマー層領域がエッチングされた、図３Ｃのフィルムの概略側面図である。
【図４Ａ】金属層領域の概略上面図である。
【図４Ｂ】金属層領域の概略上面図である。
【図４Ｃ】金属層領域の概略上面図である。
【図４Ｄ】金属層領域の概略上面図である。
【図４Ｅ】金属層領域の概略上面図である。
【図４Ｆ】金属層領域の概略上面図である。
【図４Ｇ】金属層領域の概略上面図である。
【図５】ＭＥＭＳ素子を含む可撓性フィルムの一部の概略側面図である。
【図６】ＭＥＭＳ素子を含む可撓性フィルムの概略側面図である。
【図７】ＭＥＭＳ素子を含む可撓性フィルムを有する物品の一部の概略斜視図である。
【図８】ＭＥＭＳ素子を含む可撓性フィルムの概略斜視図である。
【図９】加速度計の概略斜視図である。更に、
【図１０】ＭＥＭＳ素子の画像である。
【図１１】ＭＥＭＳ素子の画像である。
【図１２】ＭＥＭＳ素子の画像である。
【図１３】ＭＥＭＳ素子の画像である。
【図１４】ＭＥＭＳ素子の画像である。
【図１５】ＭＥＭＳ素子の画像である。
【図１６】ＭＥＭＳ素子の画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明において、本明細書の説明の一部を構成し、いくつかの特定の実施形態が例示として示される添付の一連の図面を参照する。図面は、必ずしも寸法通りではない。一般に、様々な実施形態において同様の特徴には同様の参照番号を使用する。別途記載のない限り、これらの同様の特徴は、同じ材料を含み、同じ属性を有し、同じ又は同様の機能を果たし得る。一実施形態について記載される追加又は任意の特徴は、明確に述べられていなくても、適切な場合は、他の実施形態に対する追加又は任意の特徴でもあり得る。他の実施形態が企図され、本説明の範囲又は趣旨から逸脱することなく行われ得ることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で理解されるべきではない。
【００１５】
別途記載のない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴部の寸法、量、及び物理的特性を表わす全ての数字は、いずれの場合においても「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、そうでない旨が示されない限り、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本明細書に開示される教示を利用して当業者が求める所望される特性に応じて変動し得る近似値である。終点による数の範囲の使用は、その範囲内（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）及びその範囲内の任意の範囲に包含される全ての数を含む。
【００１６】
別途記載のない限り、「コーティングする」、「コーティング」、「コーティングされた」等の用語は、スプレーコーティング、ディップコーティング、フラッドコーティング等の特定の種類の塗布方法に限定されず、蒸着法、めっき法、コーティング法等の堆積法等を含む、記載された材料に好適な任意の方法によって堆積した材料を指し得る。
【００１７】
本明細書で使用される場合、層、構成要素、又は要素は、互いに隣接していると記載され得る。層、構成要素又は要素は、直接的に接触することにより、１つ以上の他の構成要素を介して連結することにより、又は互いに隣り合った状態若しくは互いに付着し合った状態に保持されることにより、相互に隣接し得る。直接接触している層、構成要素、又は要素は、直接隣接していると記載され得る。
【００１８】
ＭＥＭＳデバイスは、従来、バッチ処理技法を使用してシリコンウェハ、ガラスウェハ、又はセラミックウェハ等の剛性基板上に作製される。従来から使用されているバッチ処理技術の制約により、ＭＥＭＳ素子の数十ミリメートルを超えるアレイへの組み入れが困難であった。この従来のアプローチの更なる制限は、基板の剛性である。ＭＥＭＳデバイスを物品の曲面又は可撓性物品に取り付けることが望ましい場合があり、これは、基板が剛性であるという理由から、伝統的なＭＥＭＳデバイスでは困難である。本明細書は、連続ロールツーロールプロセスで作製され得るＭＥＭＳデバイスを含む可撓性フィルムを提供する。可撓性フィルムは、従来のＭＥＭＳ処理で達成され得る長さを超える長さ寸法を有し得る。例えば、１００ミリメートルを超える、又は約５００ミリメートルを超える、又は約１メートルを超える、又は約１０メートルを超える長さ寸法を有する可撓性フィルムが、フィルムの長さの実質的に全体にわたって本フィルムに組み入れられたＭＥＭＳ素子で作製され得る。結果として生じるフィルムは十分に可撓性であるため、本フィルムがいくつかの区分に切り取られ、物品に形状適合的に取り付けることができ、他の方法では作製することができないＭＥＭＳ系デバイスの作製を可能にする。
【００１９】
本明細書において、ＭＥＭＳデバイスは、金属層がポリマー層の各表面上にあるポリマー層を有するフィルムに製作される。ポリマー層は、ＭＥＭＳデバイスの形成の際の犠牲層としての機能とＭＥＭＳデバイスを１つにまとめるキャリア層としての機能の両方を果たす。
【００２０】
図１は、複数のＭＥＭＳ素子１１２を含む可撓性フィルム１１０を示す。いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳ素子１１２は、図１に示されるように周期的アレイで配置される。他の実施形態では、他の配置が可能である。いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳ素子は、規則的パターン、周期的パターン、ランダムパターン、偽ランダムパターン、又はその他のパターンで配置される。いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳ素子は、第１の方向には周期的パターンで配置されるが、第２の方向にはランダム若しくは偽ランダムパターン又はその他の規則的若しくは不規則的パターンで配置される。
【００２１】
図２は、個々のＭＥＭＳ素子２１２を含む可撓性フィルム２１０の一部を示す。可撓性フィルム２１０は、第１の外側主表面２２２及び第１の内側主表面２２４を有する第１の金属層２２０、第２の外側主表面２３２及び第２の内側主表面２３４を有する第２の金属層２３０、並びに第１の内側主表面２２４に隣接する第１のポリマー主表面２４３及び第２の内側主表面２３４に隣接する第２のポリマー主表面２４５を有する第１のポリマー層２４０を含む。可撓性フィルム２１０は、ビア２５０、第２の金属層２３０におけるパターン２６０、第１の金属層２２０における第１の穿孔２７０、第１の金属層２２０における第１の金属領域２８２、第２の金属層２３０における第２の金属領域２８４、第１のポリマー層２４０における第１のボイド領域２８６、及び第１の連続開放領域２９０を更に含む。第１のポリマー層２４０は、第１の金属層２２０に隣接しており、第１の内側主表面２２４が第１のポリマー層２４０に対向し、第２の金属層２３０は、第１の金属層２２０と反対側の第１のポリマー層２４０に隣接して配設されており、第２の内側主表面２３４が第１のポリマー層２４０に対向している。
【００２２】
第１のボイド領域２８６は、第１の連続開放領域２９０が第１の金属層２２０の第１の外側主表面２２２から第２の金属層の第２の内側主表面２３４までの間に延びるように、第１の穿孔２７０と整列している。図２に示される実施形態では、第２の金属領域２８４は、第１の連続開放領域２９０が第１の金属層２２０の第１の外側主表面２２２から第２の金属層２３０の第２の外側主表面２３２までの間に延びるように、第１のボイド領域２８６と整列したパターン２６０を含む。
【００２３】
本明細書に従ってＭＥＭＳデバイスを組み込む可撓性フィルムは、図３Ａ〜３Ｄに例示されるように調製されることができる。図３Ａは、第１の金属層２２０に対応する第１の金属層３２０、第２の金属層２３０に対応する第２の金属層３３０、及び第１のポリマー層２４０に対応する第１のポリマー層３４０を含む、パターン化されていないフィルム３０１を示す。第１の金属層３２０は、第１の外側主表面３２２を有し、第２の金属層３３０は、第２の外側主表面３３２を有する。パターン化されていないフィルム３０１は、第１の金属層３２０及び第２の金属層３３０を第１のポリマー層３４０に堆積させるか、ないしは別の方法で取り付けることにより作製され得る。いくつかの実施形態では、金属層は、金属コーティングを第１のポリマー層３４０の両側にスパッタリングし、その後、各金属コーティングを電気めっきして所望の厚さにすることにより調製される。各金属層の好適な厚さは、約３マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲であり得る。あるいは、金属層を両側に有するポリマーフィルムが市販されている。例えば、Ｕｂｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｊａｐａｎ）製のＵＰＩＳＥＬ  Ｎは、銅箔がポリイミド層の両表面上にある市販のポリイミドポリマー層である。
【００２４】
図３Ｂは、第１の金属層３２０に取り付けられた第１のマスク３３３及び第２の金属層３３０に取り付けられた第２のマスク３３５を示す。第２のマスク３３５はマスクパターン３６０ａを含み、第１のマスク３３３はマスク穿孔３７０ａを含む。
【００２５】
好適なマスクは、フォトレジスト又は金属マスク等の硬質マスクを含む。好適なフォトレジストとしては、米国特許第３，４６９，９８２号、同第３，４４８，０９８号、同第３，８６７，１５３号、及び同第３，５２６，５０４号に開示されるもの等のネガティブ作用型の水性現像可能なフォトポリマー組成物が挙げられる。そのようなフォトレジストとして、少なくとも架橋性モノマー及び光開始剤を含むポリマーマトリックスが挙げられる。フォトレジストに典型的に用いられるポリマーとして、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、及びアクリル酸のコポリマー、スチレン及び無水マレイン酸イソブチルエステルのコポリマー等が挙げられる。架橋性モノマーは、トリメチロールプロパントリアクリレートなどのマルチアクリレートであってもよい。
【００２６】
本明細書に従って用いられ得る市販の水性（例えば、炭酸ナトリウム）現像可能なネガティブ作用型のフォトレジストとしては、Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏ．から商品名ＲＩＳＴＯＮ（例えば、ＲＩＳＴＯＮ  ４７２０）で入手可能なもの等のポリメチルメタクリレートフォトレジスト材料が挙げられる。他の有用な例としては、ＬｅａＲｏｎａｌ，Ｉｎｃ．（Ｆｒｅｅｐｏｒｔ，Ｎ．Ｙ．）から入手可能なＡＰ８５０、及びＨｉｔａｃｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．から入手可能なＰＨＯＴＥＣ  ＨＵ３５０が挙げられる。有用な代替物としては、ＭａｃＤｅｒｍｉｄ（Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ，ＣＴ）から商品名ＡＱＵＡ  ＭＥＲで入手可能なドライフィルムフォトレジスト組成物が挙げられる。「ＳＦ」及び「ＣＦ」シリーズを含む好適なＡＱＵＡ  ＭＥＲフォトレジストのいくつかのシリーズが存在し、ＳＦ１２０、ＳＦ１２５、及びＣＦ２．０が、それらの材料の代表的なものである。
【００２７】
水性処理可能なフォトレジストは、標準の積層技法を使用して、パターン化されていないフィルム３０１の両側に積層され得る。このフォトレジストの厚さは、約１０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲であり得る。積層体の両側上のフォトレジストを化学放射線（例えば、紫外線等）にマスクを通して露光すると、フォトレジストの露光された部分は、架橋により不溶性になる。その後、このレジストは、所望のマスクパターン３６０ａ及びマスク穿孔３７０ａが得られるまで露光されていないポリマーを希釈水溶液、例えば、０．５〜１．５％炭酸ナトリウム溶液で除去することにより現像される。
【００２８】
図３Ｃは、第２の金属層３３０におけるパターン３６０及び第１の金属層３２０における穿孔３７０を示す。パターン３６０及び穿孔３７０は、ロールツーロールエッチングプロセスで使用されるときにポリマー層を著しく損なわない任意のエッチング液を使用して金属層をエッチングすることにより形成され得る。好適なエッチング液としては、過酸化水素及び硫酸系エッチング液、例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ（Ｍａｐｌｅ  Ｐｌａｉｎ，ＭＮ）から入手可能なＰＥＲＭＡ  ＥＴＣＨ等、塩化第二鉄系エッチング液、フッ化水素酸系若しくはフッ化水素酸と硝酸との混合物系エッチング液、リン酸、酢酸、及び硝酸系エッチング液、並びに王水（硝塩酸）系エッチング液、又は固体金属をイオン性金属種に還元することができる任意の化学エッチング液が挙げられる。
【００２９】
所望のパターン又は穿孔を金属層にエッチングすることに対する代替案は、所望のパターン又は穿孔を有する金属層を直接電気めっきすることである。これは、最初に、金属層を第１のポリマー層３４０の両面上にスパッタリングし、その後、電気めっきして各金属層に所望の厚さをもたらすことにより行われ得る。好適な厚さは、約１〜５マイクロメートルである。次に、フォトレジスト又は金属マスク等の硬質マスクが各金属層に塗布され、金属が設置される領域が露光されないように、所望のパターン又は穿孔が各フォトレジストに露光される。その後、このレジストが現像され、露光されていないレジストが他の箇所に記載されるように除去される。その後、金属が両方の露光された表面上に電気めっきされて、約３マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲であり得る所望の厚さにする。その後、このフォトレジストが除去されて、より厚い金属領域を所望の場所に残し、より薄い金属を別のエッチング工程により除去され得るパターン及び穿孔区域に残す。
【００３０】
図３Ｄは、第１のポリマー層３４０における第１のボイド領域３８６を示す。第１のボイド領域３８６は、ポリマーエッチングプロセスを使用して形成され得る。任意の好適なエッチング液が使用されてよく、これはポリマー材料に応じて異なり得る。好適なエッチング液は、アルカリ金属塩、例えば、水酸化カリウム、可溶化剤のうちの一方又は両方、例えばアミン及びアルコール、例えばエチレングリコールを有するアルカリ金属塩を含み得る。本明細書のいくつかの実施形態に好適な化学エッチング液としては、参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００７／０１２００８９号（Ｍａｏら）により詳細に記載されるもの等のＫＯＨ／エタノールアミン／エチレングリコールエッチング液が挙げられる。他の好適な化学エッチング液は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１３／０２０７０３１号（Ｐａｌａｎｉｓｗａｍｙ）により詳細に記載されるＫＯＨ／グリシン化学物質及びＫＯＨ／グリシン／エチレンジアミン化学物質である。ＫＯＨ／グリシンエッチング液は、緩徐制御型エッチングを提供する。エッチング速度は、エチレンジアミンをエッチング液製剤に添加することにより上昇させることができる。本ポリマーは、約５０℃〜約１２０℃の範囲の温度でエッチングされ得る。いくつかの場合では、気相エッチング液が使用される。例えば、本ポリマーは、Ｏ２及びＳＦ６プラズマ又はＯ２及びＣＦ４プラズマを使用した反応性イオンエッチングプロセスでエッチングされ得る。半導体製造産業で既知の他の化学エッチング液を使用することもできる。
【００３１】
ポリマー層をエッチングした後、マスク層３３３及び３３５は、積層体の両側から剥離される。フォトレジストがマスク層として使用される場合、このフォトレジストは、約２５℃〜約８０℃の範囲の温度の２〜５％アルカリ金属水酸化物溶液を使用して除去され得る。
【００３２】
図２に示されるビア２５０等の１つ以上のビアは、第２のマスク３３５にビアのパターンを含み、ビアの領域で第２の金属層３３０をエッチングし、ビアの領域で第１のポリマー層３４０をエッチングし、その後、標準の金属化技法を使用してエッチングされた領域を金属化してビアを生成することにより、可撓性フィルムに含まれ得る。
【００３３】
図３Ａ〜３Ｄに示されるプロセス工程は全て、標準の連続ウェブ処理技法を使用した連続ロールツーロールプロセスで行われ得る。この連続プロセスは、ウェブ材料をこのプロセス順序で供給ロールからＭＥＭＳ素子を含む大量生産された可撓性フィルムを収集する巻取ロールまで移送するように設計された設備を使用して自動的に行われ得る。この処理設備は、フォトレジストコーティングを塗布、露光、及び現像し、金属層をエッチング及び／又はめっきし、ポリマーフィルムをエッチングするための、様々な処理ステーションを有するウェブハンドリングデバイスを含み得る。エッチングステーションは、移動するウェブ上にエッチング剤を噴霧してウェブの架橋フォトレジストによって保護されていない部分をエッチングするジェットノズルを有する多数のスプレーバーを含んでもよい。更なる好適なロールツーロールプロセスは、例えば、米国特許第５，０５５，４１６号（Ｗｅｂｅｒ）及び米国特許第８，４８６，５９３号（Ｈａａｓｅら）に記載されている。本明細書に記載のプロセスは、ＭＥＭＳ素子が製作されるコア基板材料としての、かつ局所領域から除去されるとＭＥＭＳデバイス又はＭＥＭＳセンサの固定構造から自由運動構造を解放する犠牲材料としての、ポリマーウェブの併用を利用する。
【００３４】
図４Ａは、第１の金属層４２０の第１の金属領域４８２を示す。第１の金属領域４８２は、穿孔４７０を含む。第１の金属層２２０に対応する第１の金属層４２０は、本明細書の可撓性フィルムの１つの層である。いくつかの実施形態では、穿孔４７０は、図４Ａに示されるように少なくとも１つの孔を含む。いくつかの実施形態では、穿孔４７０は、１〜約１００個の孔を含む。これらの孔の数及びサイズは、ポリマー層が効果的にエッチングされ得るように選択され得る。各孔の直径は、約０．４マイクロメートルを超える、又は約１マイクロメートルを超える、又は約１０マイクロメートルを超える、又は約３０マイクロメートルを超えてよく、各孔の直径は、約１００マイクロメートル未満又は約１５０マイクロメートル未満、又は約２００マイクロメートル未満であってよい。例えば、いくつかの実施形態では、各孔は、約３０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの直径を有する。典型的には、気相エッチングが使用されるときにより多い数のより小さい孔が選択され、より少ない数のより大きい孔が液相エッチングで使用される。孔のサイズの上限は、ＭＥＭＳデバイスのサイズにより制限される。各ＭＥＭＳデバイスは、約１マイクロメートルを超える、又は約１０マイクロメートルを超え約５ｍｍ未満若しくは約１ｍｍ未満のサイズ（例えば、ＭＥＭＳデバイスの平面の長さ又は幅）を有し得る。
【００３５】
図４Ｂは、第２の外側主表面４３２を有する第２の金属層４３０の第２の金属領域４８４を示す。第２の金属領域４８４は、パターン４６０及び可動部分４８１を含む。第２の金属層２３０に対応する第２の金属層４３０は、本明細書の可撓性フィルムの１つの層である。可撓性フィルムは、第１の金属層２２０に対応する図４Ａに示される第１の金属層４２０も含む。可動部分４８１は、第１の金属層４２０に対するモーメントが可能である。図４Ｂに示される実施形態では、可動部分４８１の運動は、第２の外側主表面４３２に実質的に垂直である（すなわち、図４Ｂの平面に出入りする）。他の実施形態では、他のタイプの運動が可能である。
【００３６】
平行の金属層に作製され得る任意のタイプのＭＥＭＳデバイスが本明細書の可撓性フィルムに含まれ得る。図４Ｂの第２の金属領域４８４由来のＭＥＭＳデバイスは、バネ共振器の一例である。図４Ｃは、第２の外側主表面４３２ｃを有する第２の金属層４３０ｃの代替の第２の金属領域４８４ｃを示す。第２の金属領域４８４ｃ由来のＭＥＭＳデバイスは、あるタイプのバネ共振器であるクラブレッグ（crab-leg）共振器の一例である。可動部分４８１ｃは、第２の外側主表面４３２ｃに実質的に垂直な方向への運動が可能である。図４Ｄは、第２の外側主表面４３２ｄを有する第２の金属層４３０ｄの代替の第２の金属領域４８４ｄを示す。第２の金属領域４８４ｄ由来のＭＥＭＳデバイスは、相互嵌合コム駆動共振器の一例である。可動部分４８１ｄは、実質的に第２の外側主表面４３２ｄを含む平面における（すなわち、図４Ｄの平面における）運動が可能である。
【００３７】
他の可能なタイプのＭＥＭＳデバイスとしては、固定ガイド固定共振器、片持ち梁、及びサーペンタイン共振器が挙げられる。図４Ｅを参照すると、可動部分４８１ｅを有する第２の金属層４３０ｅの第２の金属領域４８４ｅを使用して、固定ガイド固定共振器が作製され得る。図４Ｆを参照すると、可動部分４８１ｆを有する第２の金属層４３０ｆの第２の金属領域４８４ｆを使用して、片持ち梁デバイスが作製され得る。図４Ｇを参照すると、可動部分４８１ｇを有する第２の金属層４３０ｇの第２の金属領域４８４ｇを使用して、サーペンタイン共振器が作製され得る。別の可能なＭＥＭＳデバイスは、単にあるパターンを第２の金属層にエッチングすることなく作製されるクランプ膜デバイス又はクランプダイアフラムデバイスである。この場合、第１のポリマー層におけるボイド領域は、金属領域の偏向によりボイド領域に隣接する第２の金属層の金属領域の運動を可能にする。このタイプのＭＥＭＳデバイスは、例えば、圧力センサとして有用であり得る。いくつかの実施形態では、本可撓性フィルムは、１つのタイプのＭＥＭＳデバイスのアレイを含む。他の実施形態では、本可撓性フィルムは、複数のタイプのＭＥＭＳデバイスを含む。
【００３８】
ＭＥＭＳデバイスは、センサ又はアクチュエータであってよく、圧力センサ、タッチセンサ、衝撃センサ、加速度計、マイクロホン等として使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳデバイスは、加速度計であり得、衝撃検知又は振動検知のために使用することができる。他の実施形態では、ＭＥＭＳデバイスは、圧力センサであり得、圧力分布を決定するために使用することができる。他の実施形態では、ＭＥＭＳデバイスは、マイクロホンであり得、ＭＥＭＳマイクロホンを含むフィルムは、形状適合性マイクロホンアレイを提供することができる。
【００３９】
上述の連続ウェブ処理技法を使用して作製されたＭＥＭＳ素子の画像が図１０〜１５に示される。ＭＥＭＳ素子の寸法は、約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍの範囲である。図１０は、この図の平面から外方に向く可動部分１０８１を含む第２の金属層１０３０を有するクラブレッグ共振器を示す。穿孔１０７０を含む第１の金属層１０２０は、第２の金属層１０３０のエッチングされた部分を通して見える。図１１は、この図の平面から外方に向く可動部分１１８１を含む第２の金属層１１３０を有するサーペンタインバネ共振器を示す。穿孔１１７０を含む第１の金属層１１２０は、第２の金属層１１３０のエッチングされた部分を通して見える。図１２は、この図の平面から外方に向く可動部分１２８１を含む第２の金属層１２３０を有する固定ガイド固定共振器を示す。穿孔１２７０を含む第１の金属層１２２０は、第２の金属層１２３０のエッチングされた部分を通して見える。図１３は、この図の平面から外方に向く可動部分１３８１を含む第２の金属層１３３０を有する片持ち梁共振器を示す。穿孔１３７０を含む第１の金属層１３２０は、第２の金属層１３３０のエッチングされた部分を通して見える。図１４は、この図の平面から外方に向く可動部分１４８１を含む第２の金属層１４３０を有する共振器を示す。穿孔１４７０を含む第１の金属層１４２０は、第２の金属層１４３０のエッチングされた部分を通して見える。図１５は、この図の平面から外方に向く穿孔１５７０を含む第１の金属層１５２０を有するクランプ膜共振器を示す。可動部分１５８１を含む第２の金属層１５３０は、穿孔１５７０を通して見える。図１０〜１５で見える孔は、約１５０マイクロメートルの直径を有する。これらの例での第２の金属層の可動部分を第２の金属層の部分の残り部分に接続するバネ要素は、約７５マイクロメートルの幅を有する。図１０〜１２における可動部分（共振器）の寸法は、約６００マイクロメートル×６００マイクロメートルである。
【００４０】
図１０〜１４に示される実施形態では、比較的大量の金属が可動部分（共振器）付近の第２の金属層から除去されている。他の実施形態では、より少ない金属が共振器（可動部分）周辺から除去される。除去される金属の量を共振器付近の比較的局所的な領域に制限することにより、そのような局所的領域がより効率的にエッチングされ得るため、収率が改善され得る。この一例が、この図の平面から外方に向く第２の金属層１６３０を有するクラブレッグバネ共振器を示す図１６に例示されている。第２の金属層１６３０は、可動部分１６８１を含む。第１のポリマー層１６４０は、第２の金属層１６３０が除去されている場所で見える。図１６の可動部分１６８１の寸法は、約５００マイクロメートル×６００マイクロメートルである。
【００４１】
場合によっては、金属層の可動部分がフィルム積層物の中心付近である対称的なＭＥＭＳデバイスを有することが所望され得る。図５は、個々のＭＥＭＳ素子５１０ａを含む可撓性フィルム５１０の一部を示す。可撓性フィルム５１０は、第１の外側主表面５２２及び第１の内側主表面５２４を有する第１の金属層５２０、第２の外側主表面５３２及び第２の内側主表面５３４を有する第２の金属層５３０、並びに第１の内側主表面５２４に隣接する第１のポリマー主表面５４３及び第２の内側主表面５３４に隣接する第２のポリマー主表面５４５を有する第１のポリマー層５４０を含む。可撓性フィルム５１０は、第３のポリマー主表面５８３及び第４のポリマー主表面５８５を有する第２のポリマー層５８０、並びに第３の外側主表面５９２及び第３の内側主表面５９４を有する第３の金属層５９１も含む。可撓性フィルム５１０は、ビア５５０、第２の金属層５３０におけるパターン５６０、第１の金属層５２０における第１の穿孔５７０、第１の金属層５２０における第１の金属領域５８２、第２の金属層５３０における第２の金属領域５８４、第３の金属層５９１における第３の金属領域５８２ａ、第１のポリマー層５４０における第１のボイド領域５８６、第２のポリマー層５８０における第２のボイド領域５８６ａ、第１の連続開放領域５９０、第２の連続開放領域５９０ａ、及び第２の穿孔５９７を更に含む。
【００４２】
第１のポリマー層５４０は、第１の金属層５２０に隣接しており、第１の内側主表面５２４が第１のポリマー層５４０に対向し、第２の金属層５３０は、第１の金属層５２０と反対側の第１のポリマー層５４０に隣接して配設されており、第２の内側主表面５３４が第１のポリマー層５４０に対向している。第２のポリマー層５８０は、第１のポリマー層５４０と反対側の第２の金属層５３０に隣接して配設されている。第３の金属層５９１は、第２の金属層５３０と反対側の第２のポリマー層５８０に隣接して配設されており、第３の内側主表面５９４が第２のポリマー層５８０に対向している。
【００４３】
第１のボイド領域５８６は、第１の連続開放領域５９０が第１の金属層５２０の第１の外側主表面５２２から第２の金属層５３０の第２の内側主表面５３４までの間に延びるように、第１の穿孔５７０と整列している。同様に、第２のボイド領域５８６ａは、第２の連続開放領域５９０ａが第３の金属層５９１の第３の外側主表面５９２から第２の金属層５３０の第２の外側主表面５３２までの間に延びるように、第２の穿孔５９７と整列している。図５に示される実施形態では、パターン５６０は、第１の連続開放領域５９０及び第２の連続開放領域５９０ａが第１の外側主表面５２２と第３の外側主表面５９２との間に延びる連続開放領域を形成するようなものである。可撓性フィルム５１０は、最初に、他の箇所に記載されるような第１のポリマー層５４０を有する可撓性フィルムを第１の金属層５２０及びパターン５６０を有する第２の金属層５３０で作製することにより作製され得る。その後、標準の積層技法を使用して、第２のポリマー層５８０が第２の金属層５３０に積層され得る。その後、第３の金属層５９１を第２の金属層５３０と反対側の第２のポリマー層５８０上に堆積させてもよいし、又は代わりに、第２のポリマー層５８０には、第２のポリマー層５８０をパターン化された第２の金属層５３０に積層する前に、第３の金属層５９１が取り付けられてもよい。第２の穿孔５９７は、第１の穿孔５７０を生成するための他の箇所に記載される技法を使用して第３の金属層５９１内に作製され得る。その後、第２のボイド領域５８６ａは、第１のボイド領域５８６を生成するための他の箇所に記載される技法を使用して第２のポリマー層５８０内に作製され得る。
【００４４】
本明細書の可撓性フィルムのポリマー層での使用に好適なポリマー材料としては、ポリエステル、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ポリイミド、ベンゾシクロブテンポリマー、ポリジメチルシロキサン、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。好適なポリイミドとしては、ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能なＫＡＰＴＯＮ、Ｋａｎｅｋａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｏｔｓｕ，Ｊａｐａｎ）から入手可能なＡＰＩＣＡＬ、ＳＫＣ  Ｋｏｌｏｎ  ＰＩ  Ｉｎｃ（Ｋｏｒｅａ）から入手可能なＳＫＣ  Ｋｏｌｏｎ  ＰＩ、並びに全てＵｂｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｊａｐａｎ）から入手可能なＵＰＩＬＥＸ  Ｓ、ＵＰＩＬＥＸ  ＳＮ、及びＵＰＩＳＥＬ  ＶＴ等の、ＵＰＩＬＥＸ及びＵＰＩＳＥＬの商品名で入手可能なものが挙げられる。これらのＵＰＩＬＥＸ及びＵＰＩＳＥＬポリイミドは、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）及びフェニルジアミン（ＰＤＡ）等のモノマーから作られる。
【００４５】
約１マイクロメートルよりも薄いポリマー層は、ロールツーロールプロセスでの取り扱いが困難であり得る。本明細書の多くの実施形態では、ポリマー層は、約１マイクロメートルを超える厚さを有する。約２００マイクロメートルよりも厚いポリマー層は可撓性フィルムの剛性をもたらし得、それは用途によっては高すぎる場合がある。加えて、そのような厚さのポリマーフィルムのエッチングは、困難であるか、又は多大な時間を必要とし得る。いくつかの実施形態では、ポリマー層の厚さは、約０．５マイクロメートルを超える、又は約１マイクロメートルを超える、又は約２マイクロメートルを超える、又は約５マイクロメートルを超える、又は約１０マイクロメートルを超え、約２００マイクロメートル未満、又は約１００マイクロメートル未満、又は約５０マイクロメートル未満である。
【００４６】
いくつかの実施形態では、ポリイミドフィルムがポリマー層として使用される。多くの市販のポリイミドフィルムは、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、又はオキシジアニリン（ＯＤＡ）、又はビフェニル二無水物（ＢＰＤＡ）、又はフェニレンジアミン（ＰＤＡ）のモノマーを含む。これらのモノマーのうちの１つ以上を使用して作製されると考えられるポリイミドフィルム製品は、商品名ＫＡＰＴＯＮ  Ｈ、Ｋ、Ｅフィルム（ＤｕＰｏｎｔ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）及びＡＰＩＣＡＬ  ＡＶ、ＮＰフィルム（Ｋａｎｅｋａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｊａｐａｎ）に指定されている。
【００４７】
別の好適なポリイミドフィルムは、そのエステル単位含有構造がｐ−フェニレンビス（トリメリット酸モノエステル無水物）を含むモノマーの重合に由来するコポリマーであると考えられるＡＰＩＣＡＬ  ＨＰＮＦポリイミドフィルム（Kaneka Corporation、Japan）である。当業者にとっては、ＡＰＩＣＡＬ  ＨＰＮＦに使用されるものと同様のモノマーの選択に応じて他のエステル単位含有ポリイミドポリマーを合成することは正当である。このような合成は、ＡＰＩＣＡＬ  フィルム用のポリイミドポリマーの範囲を拡げ得るものであり、これらのフィルムはＨＰＮＦのように制御可能にエッチングすることができる。エステル含有ポリイミドポリマーの数を増やすために選択し得る材料としては、１，３−ジフェノールビス（無水トリメリテート）、１，４−ジフェノールビス（無水トリメテート）、エチレングリコールビス（無水トリメテート）、ビフェノールビス（無水トリメリテート）、オキシ−ジフェノールビス（無水トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルフィド）ビス（無水トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシベンゾフェノン）ビス（無水トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルホン）ビス（無水トリメリテート）、ビス（ヒドロキシフェノキシベンゼン）、ビス（無水トリメリテート）、１，３−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、１，４−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、エチレングリコールビス（アミノベンゾエート）、ビフェノールビス（アミノベンゾエート）、オキシ−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、ビス（４アミノベンゾエート）ビス（アミノベンゾエート）などが挙げられる。
【００４８】
液晶ポリマー（ＬＣＰ）は、ポリマー層として使用されてもよい。液晶ポリマーの好適なフィルムとmを含有するコポリマー、例えば、BIACフィルム（Ｊａｐａｎ  Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ  Ｉｎｃ．、Ｏｋａｙａｍａ−Ｋｅｎ，Ｊａｐａｎ）、及びｐ−ヒドロキシ安息香酸を含有するコポリマー、例えば、ＬＣＰ  ＣＴフィルム（Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．、Ｏｋａｙａｍａ，Ｊａｐａｎ）などの芳香族ポリエステルが挙げられる。好適なフィルムとしては、ＥＳＰＡＮＥＸフィルム（Ｎｉｐｐｏｎ  Ｓｔｅｅｌ  ＆  Ｓｕｍｉｋｉｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．Ｌｔｄ）も挙げられる。
【００４９】
他の適切なフィルムとしては、押出し及び幅出し（２軸延伸）された液晶ポリマーフィルムが挙げられる。例えば、米国特許第４，９７５，３１２号に記載のプロセスは、商品名ＶＥＣＴＲＡ（ナフタレン系、Ｈｏｅｃｈｓｔ  Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｒｐ．から入手可能）及び商品名ＸＹＤＡＲ（ビフェノール系、Ａｍｏｃｏ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓから入手可能）で識別される、市販の液晶ポリマー（ＬＣＰ）の多軸（例えば、２軸）配向サーモトロピックポリマーフィルムを提供している。
【００５０】
ポリカーボネートフィルムは、ポリマー層として使用されてもよい。好適なポリカーボネート材料の例としては、置換及び非置換ポリカーボネート；ＧＥ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，Ｍａｓｓ）からの商品名ＸＹＬＥＸで入手可能なブレンド、ポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＥＴ）ブレンド、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＢＴ）ブレンド、及びポリカーボネート／ポリ（エチレン２，６−ナフタレート）（（ＰＰＣ／ＰＢＴ、ＰＣ／ＰＥＮ）ブレンド、及びポリカーボネートと熱可塑性樹脂との任意のその他のブレンドを含む、ポリカーボネート／脂肪族ポリエステルブレンド等のポリカーボネートブレンド；並びにポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＥＴ）及びポリカーボネート／ポリエーテルイミド（ＰＣ／ＰＥＩ）等のポリカーボネートコポリマーが挙げられる。
【００５１】
本明細書における使用に好適な別のタイプのポリマー材料は、ポリカーボネート積層体又はＰＥＴ積層体等の積層体である。そのような積層体は、互いに隣接する少なくとも２つの異なるポリマー層を有してもよく、又は熱可塑性材料層に隣接するポリカーボネート層（例えば、ＧＥ  Ｐｌａｓｔｉｃｓからのポリカーボネート／ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）積層体である、ＬＥＸＡＮ  ＧＳ  １２５ＤＬ）を少なくとも１つ有してもよい。ポリマー材料は、カーボンブラック、シリカ、アルミナ等で充填されていてもよく、又はポリマー材料は、難燃剤、ＵＶ安定剤、顔料等の添加物を含有してもよい。ポリマー材料は、特定用途向け構造体のために、又は材料特性の改変のために微粒子又はナノ粒子を含んで、性能を強化する、信頼性を増大させる、又は耐久性を増大させることができる。
【００５２】
任意のエッチング液が望ましいエッチング速度及び望ましい結果を提供する任意のポリマー材料が、本明細書のいずれかのポリマー層に使用され得る。他の好適なポリマーの例としては、ポリアミドイミド及びポリエステル、例えば、非晶質ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が挙げられる。
【００５３】
本明細書のいずれかの金属層における使用に好適な金属としては、化学的にエッチングされ得る任意の金属が挙げられる。例としては、銅、ニッケル、クロム、チタン、銀、アルミニウム、金、ベリリウム、及びそれらの合金、例えば、ベリリウム−銅合金が挙げられる。
【００５４】
本明細書の可撓性フィルムは連続ロールツーロールプロセスで作製され得るため、従来のシリコンウェハ製作技法と比較してより長い長さスケールが達成され得る。いくつかの実施形態では、本可撓性フィルムは、約１００ミリメートルを超える、５００ミリメートル、又は約１ｍを超える、又は約３ｍを超える、又は約１０ｍを超える、又は更には約３０ｍを超える長さを有する。いくつかの実施形態では本可撓性フィルムは、約１ｍ〜約５００ｍの範囲の長さスケールを有する。いくつかの実施形態では、本可撓性フィルムは、少なくとも１０４個のＭＥＭＳデバイス又は少なくとも１０６個のＭＥＭＳデバイス又は少なくとも１０９個のＭＥＭＳデバイスを含む。いくつかの実施形態では、本可撓性フィルムは、少なくとも１０４個のＭＥＭＳデバイス又は少なくとも１０６個のＭＥＭＳ素子又は少なくとも１０９個のＭＥＭＳ素子を含み、１０１５個未満のＭＥＭＳ素子又は１０２０個未満のＭＥＭＳ素子を含む。いくつかの実施形態では、１つ以上のＭＥＭＳ素子が最終用途に特有の１つ以上の位置で製作される。いくつかの実施形態では、一巻の本可撓性フィルムが提供される。いくつかの実施形態では、可撓性フィルムは、ＭＥＭＳ素子を１つのみ有するか、又は１〜約１０個若しくは１〜約１００個のＭＥＭＳ素子を有する可撓性フィルムが生成されるように、単体化され得る。
【００５５】
いくつかの実施形態では、第１の外側主表面は、自立表面である。他の実施形態では、第１のコーティングは、第１の外側主表面に塗布されてよい。第１のコーティングは、第１の外側ポリマー層又は第１の接着剤層であり得る。第１の外側ポリマー層は、保護層として使用され得る。同様に、いくつかの実施形態では、第２の外側主表面が自立表面である一方で、他の実施形態では、第２のコーティングが第２の外側主表面に塗布されてもよい。第２のコーティングは、第２の外側ポリマー層又は第２の接着剤層であり得る。第２の外側ポリマー層は、保護層として使用され得る。接着剤層は、フィルムを物品の表面に形状適合的に取り付けるために、第１の外側主表面又は第２の外側主表面のいずれかに塗布されてよい。例えば、ＭＥＭＳ加速度計又はＭＥＭＳマイクロホンのアレイが物品の表面に形状適合的に取り付けられてもよい。
【００５６】
図６は、可撓性フィルム６１０及び接着剤層６１１を含む可撓性フィルム６００を示す。可撓性フィルム６１０はＭＥＭＳ素子６１２を含み、第１の外側主表面６２２及び自立表面である第２の外側主表面６３２を有する。接着剤層６１１は、第１の外側主表面６２２に取り付けられる。第１の外側主表面６２２及び第２の外側主表面６３２はいずれもシリコン又は他の剛性基板に取り付けられないため、可撓性フィルム６００は、ＭＥＭＳデバイスがシリコン基板上に作製される従来のシリコンウェハ製造プロセスでは得ることができなかった。
【００５７】
ＭＥＭＳデバイスを可撓性フィルムに組み込むことにより、従来のＭＥＭＳデバイスよりも様々な物品との統合がより容易になる。図７は、表面７０２を有する物品の一部７００を示す。ＭＥＭＳ素子７１２を含む可撓性フィルム７１０は、表面７０２に形状適合的に取り付けられている。表面７０２は、実質的に平らであってもよいし、非平面状表面であってもよい。
【００５８】
本明細書の一態様では、物品は、非平面状表面を有する三次元物体を含む。この非平面状表面は、曲面であってもよいし、又は一緒に接合された２つ以上の平面、例えば、立方体の表面からなってもよい。この非平面状表面は、物品が第１の状態にあるときに非平面状であり、物品が第２の状態にあるときに平面状又は略平面状であってもよい。これは、可撓性物品、例えば、物品が応力に供されると非平面状になるが、物品が応力を受けていないときには実質的に平面状である表面を有する物品の場合に当てはまり得る。例えば、この非平面状表面は、靴が屈曲されると曲がる靴底の表面であり得る。この表面は、外側表面であり得るか、又はこの表面は、埋め込まれた表面、例えば、２つの層間の界面であり得る。この物品は、この表面に形状適合的に取り付けられた可撓性フィルムを含み、この可撓性フィルムは、少なくとも１つのＭＥＭＳ素子を含む。そのような可撓性フィルムは、他の箇所に記載の本明細書の可撓性フィルムのうちのいずれかの一部を切り取ることにより作製され得、切り取られた部分は少なくとも１つのＭＥＭＳ素子を含む。これにより、連続フィルムの一体部分として１つ以上のＭＥＭＳ素子の物品への組み入れが可能になる。好適な物品としては、手袋、ヘルメット、靴、人工デバイス、又はロボットアーム等のロボット構造が挙げられる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、可撓性フィルムは、複数のＭＥＭＳ系圧力センサを含む。そのようなフィルムは、着用者が歩行又は走行する際に靴への圧力分布に関するデータを収集するために、例えば靴底等の物品に使用されることができる。そのようなデータは、足治療又はスポーツ科学において有用であり得る。いくつかの実施形態では、圧力センサは、多重データ転送のために共通の行及び列に電気接続される。いくつかの実施形態では、圧力センサを一緒に接続する電気トレースは、好適なパターンを可撓性フィルムの金属層、例えば、図２の第２の金属層２３０にエッチングすることにより形成される。いくつかの実施形態では、可撓性フィルムを組み込む靴等の物品は、圧力センサからのデータを受信及び記憶するデータ記憶装置を含む。いくつかの実施形態では、この物品は、圧力センサからのデータを受信及び送信するための送信機を含み得る。いくつかの実施形態では、この物品は、圧力センサからのデータを調整するための回路を含む。いくつかの実施形態では、この物品は、電力をセンサ及び関連電子機器に供給するためのバッテリ又は他の電源を含む。いくつかの実施形態では、バッテリは、印刷技法又はめっき技法を使用して回路に組み入れられる。
【００６０】
いくつかの実施形態では、３つ以上のＭＥＭＳ加速度計を有する可撓性フィルムを三次元物体に形状適合的に取り付けることにより、３方向加速度計が得られる。いくつかの実施形態では、三次元物体は、平行六面体であり、各ＭＥＭＳ加速度計は、平行六面体の個別の面に取り付けられている。この平行六面体は立方体であり得、可撓性フィルムは、３〜６つのＭＥＭＳ加速度計を含んでよく、各ＭＥＭＳ加速度計が立方体の個別の面に取り付けられている。いくつかの実施形態では、複数のＭＥＭＳ素子を有する可撓性フィルムを平らな表面又は曲面に形状適合的に取り付けることにより、多軸（例えば、３軸以上）加速度計システムが得られる。そのような加速度計システムは、いずれかの任意軸を中心とした加速を検知するために使用され得、それにより角度衝撃応答面の作製を可能にすることができる。
【００６１】
図８は、ＭＥＭＳ素子８１２及びトレース８０８を含む可撓性フィルム８１０を示す。可撓性フィルム８１０は、ＭＥＭＳ素子を含むより大きい可撓性フィルムから一区分を切り取ることにより調製され得る。トレース８０８は、あるパターンを可撓性フィルム８１０の第１又は第２の金属層に好適にエッチングすることにより作製され得る。あるいは、トレース８０８は、印刷プロセスを使用して適用されて、導電材料を堆積させることができる。図９は、可撓性フィルム９１０が立方体９００に形状適合的に取り付けられた立方体９００を示す。可撓性フィルム８１０に対応する可撓性フィルム９１０は、ＭＥＭＳ素子９１２を含む。ＭＥＭＳ素子９１２は、ＭＥＭＳ加速度計であり得る。
【００６２】
いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳ加速度計を含む可撓性フィルムは、衝撃センサとして使用するために、物品に取り付けられるか、又は物品に組み入れられる。例えば、ＭＥＭＳ加速度計を含む可撓性フィルムは、衝撃センサとして使用するために、ヘルメットに取り付けられる、又はヘルメットに組み入れられることができる。いくつかの実施形態では、この物品は、信号調整回路、バッテリ等の電源、及びメモリ装置又はデータ送信装置を含む。いくつかの実施形態では、この物品は、閾値力が検出されたときに点灯するＬＥＤ力表示灯を含む。
【００６３】
いくつかの実施形態では、１つの回路又は複数の回路が可撓性フィルムに含まれる。いくつかの実施形態では、これらの回路は、ＭＥＭＳセンサデータを受信及び送信することができる高周波（ＲＦ）無線マイクロチップを含む。いくつかの実施形態では、これらの回路は、データを、モバイルコンピューティングデバイス、スマートフォン、又はスマート家電上で実行されるＡｎｄｒｏｉｄ（登録商標）又はｉＯＳ（登録商標）アプリケーションで管理し、かつそれに送信することができるアプリケーション特有のファームウェアを含む。
【００６４】
以下は、本明細書の例示的実施形態のリストである。
実施形態１は、
第１の外側主表面及び第１の内側主表面を有する第１の金属層と、
前記第１の金属層に隣接する第１のポリマー層であって、前記第１の内側主表面が前記第１のポリマー層に対向する、第１のポリマー層と、
第２の外側主表面及び第２の内側主表面を有する第２の金属層であって、前記第２の金属層が前記第１の金属層と反対側の前記第１のポリマー層に隣接して配設されており、前記第２の内側主表面が前記第１のポリマー層に対向する、第２の金属層と、を備える可撓性フィルムであって、
前記可撓性フィルムが、１つ以上のＭＥＭＳ素子を含み、各ＭＥＭＳ素子が、
前記第１の金属層における第１の金属領域であって、第１の穿孔を含む、第１の金属領域と、
前記第１のポリマー層における第１のボイド領域と、
前記第２の金属層における第２の金属領域であって、
前記第１の金属領域に対する運動が可能な部分を含む、第２の金属領域と、を含む、可撓性フィルムである。
【００６５】
実施形態２は、第１の連続開放領域が前記第１の金属層の前記第１の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の内側主表面までの間に延びるように、前記第１のボイド領域が前記第１の穿孔と整列している、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００６６】
実施形態３は、前記第１の連続開放領域が前記第１の金属層の前記第１の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の外側主表面までの間に延びるように、前記第２の金属領域が、前記第１のボイド領域と整列したパターンを含む、実施形態２の可撓性フィルムである。
【００６７】
実施形態４は、前記第１の穿孔が少なくとも１つの孔を含む、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００６８】
実施形態５は、前記第１の穿孔が、１〜約１００個の孔を含み、各孔が約３０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの直径を有する、実施形態４の可撓性フィルムである。
【００６９】
実施形態６は、各ＭＥＭＳ素子が、前記第２の金属層から前記第１の金属層まで延びる１つ以上のビアを更に含む、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００７０】
実施形態７は、各ＭＥＭＳ素子が、バネ共振器、サーペンタイン共振器、固定ガイド固定共振器、片持ち梁、クランプ膜、及び相互嵌合コム駆動共振器からなる群から選択される、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００７１】
実施形態８は、前記第１のポリマー層が、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ベンゾシクロブテンポリマー、液晶ポリマー、及びポリジメチルシロキサンからなる群から選択されるポリマーを含む、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００７２】
実施形態９は、前記第１の金属層及び前記第２の金属層のうちの少なくとも一方が、銅、ニッケル、クロム、チタン、アルミニウム、金、銀、ベリリウム、及びそれらの合金からなる群から選択される金属を含む、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００７３】
実施形態１０は、
前記第１のポリマー層と反対側の前記第２の金属層に隣接する第２のポリマー層と、
第３の外側主表面及び第３の内側主表面を有する第３の金属層であって、前記第３の金属層が、前記第２の金属層と反対側の前記第２のポリマー層に隣接して配置されており、前記第３の内側主表面が前記第２のポリマー層に対向する、第３の金属層と、を更に備え、
各ＭＥＭＳ素子が、
前記第２のポリマー層における第２のボイド領域と、
前記第３の金属層における第３の金属領域であって、第２の穿孔を含む、第３の金属領域と、を更に含む、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００７４】
実施形態１１は、第２の連続開放領域が前記第３の金属層の前記第３の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の外側主表面までの間に延びるように、前記第２のボイド領域が前記第２の穿孔と整列している、実施形態１０の可撓性フィルムである。
【００７５】
実施形態１２は、前記運動が前記第２の外側主表面に実質的に垂直な方向においてである、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００７６】
実施形態１３は、前記運動が実質的に前記第２の外側主表面を含む平面においてである、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００７７】
実施形態１４は、前記１つ以上のＭＥＭＳ素子が複数のＭＥＭＳ素子である、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００７８】
実施形態１５は、前記可撓性フィルムが、約１００ミリメートルを超える寸法を少なくとも１つ有する、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００７９】
実施形態１６は、一巻の実施形態１の可撓性フィルムである。
【００８０】
実施形態１７は、前記第１の外側主表面が、第１の自立表面である、又は第１の外側ポリマー層若しくは第１の接着剤層に直接隣接しており、前記第２の外側主表面が、第２の自立表面である、又は第２の外側ポリマー層若しくは第２の接着剤層に直接隣接している、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００８１】
実施形態１８は、前記第１のポリマー層が、約０．５マイクロメートルを超え、約１００マイクロメートル未満の厚さを有する、実施形態１の可撓性フィルムである。
【００８２】
実施形態１９は、前記厚さが約１０マイクロメートルを超える、実施形態１８の可撓性フィルムである。
【００８３】
実施形態２０は、表面及び実施形態１の可撓性フィルムを備える物品であって、前記可撓性フィルムが前記表面に形状適合的に取り付けられている、物品である。
【００８４】
実施形態２１は、
非平面状表面を有する三次元物体と、
前記非平面状表面に形状適合的に取り付けられた連続フィルムと、を備え、前記連続フィルムが、ポリマー層及び１つ以上のＭＥＭＳ素子を含み、前記１つ以上のＭＥＭＳ素子の各々が、
第１の外側主表面及び第１の内側主表面を有する第１の金属層であって、前記第１の金属層が前記ポリマー層に隣接して配置されており、前記第１の内側主表面が前記ポリマー層に対向し、前記第１の金属層が第１の穿孔を含む、第１の金属層と、
前記ポリマー層における第１のボイド領域と、
第２の外側主表面及び第２の内側主表面を有する第２の金属層であって、前記第２の金属層が前記第１の金属層と反対側の前記ポリマー層に隣接して配設されており、前記第２の内側主表面が前記ポリマー層に対向する、第２の金属層と、を含み、
連続開放領域が前記第１の金属層の前記第１の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の内側主表面までの間に延びるように、前記第１のボイド領域が前記第１の穿孔と整列しており、前記第２の金属層の一部分が前記第１の金属層に対する運動が可能である、物品である。
【００８５】
実施形態２２は、前記連続開放領域が前記第１の金属層の前記第１の外側主表面から前記第２の金属層の前記第２の外側主表面までの間に延びるように、前記第２の金属層が前記第１のボイド領域と整列したパターンを含む、実施形態２１の物品である。
【００８６】
実施形態２３は、前記三次元物体が、手袋、靴、ヘルメット、人工デバイス、及びロボット構造からなる群から選択される、実施形態２１の物品である。
【００８７】
実施形態２４は、前記三次元物体が平行六面体であり、前記１つ以上のＭＥＭＳ素子が複数のＭＥＭＳ加速度計を含み、各ＭＥＭＳ加速度計が前記平行六面体の個別の面に取り付けられている、実施形態２１の物品である。
【００８８】
実施形態２５は、前記平行六面体が立方体であり、前記複数のＭＥＭＳ加速度計が３〜６つのＭＥＭＳ加速度計を含む、実施形態２４の物品である。
【００８９】
図における要素に関する記載は、別段の指定がない限り、他の図の対応する要素に等しく適用されると理解すべきである。本発明は、前述した特定の実施形態に限定されると考えてはならないが、それは、このような実施形態が、本発明の種々の態様の説明を容易にするために詳細に説明しているためである。むしろ、本発明は、添付の請求項及びそれらの均等物によって規定される本発明の範囲に入る種々の変更、等価なプロセス、及び代替的なデバイスを含む、本発明のすべての態様に及ぶと理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
2017524542.tif 000008
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５】
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【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１１】
2017524542.tif 000022
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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