(57)【要約】  材料堆積のための方法は、対向する第１及び第２面と、前記第２面上に形成され、金属を含むドナーフィルム（３６）とを有する透明なドナー基板（３４）を提供する段階を備える。ドナー基板は、酸素を含む雰囲気においてアクセプタ基板（２２）に近接し、第２面がアクセプタ基板に向いている状態で、配置される。レーザ放射の複数のパルスは、ドナー基板の第１面を通過し、ドナーフィルムに入射するように方向付けられ、これにより、ドナーフィルムからアクセプタ基板上への溶融材料の複数の液滴（４４）の放出を誘起し、アクセプタ基板上に、金属の酸化物を含む外層（５４）を有する金属の複数の粒子（４６）を形成する。
2017528902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料堆積のための方法であって、
対向する第１及び第２面と、前記第２面上に形成され、２μｍより小さい厚さを有し、アルミニウムを含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板を提供する段階と、
前記ドナー基板をアクセプタ基板に近接し、前記第２面が前記アクセプタ基板に向いている状態で、配置する段階と、
前記ドナーフィルムから前記アクセプタ基板上への前記アルミニウムを含む溶融材料の複数の液滴の放出を誘起するべく、前記ドナー基板の前記第１面を通過させ、前記ドナーフィルムに入射させるように、０．１ｎｓから１ｎｓの間のパルス持続時間を有する、レーザ放射の複数のパルスを方向付ける段階と
を備える
方法。
【請求項２】
前記ドナーフィルムの前記厚さは、０．３μｍから１．５μｍの間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アクセプタ基板は、複数の熱硬化プラスチック、複数の熱可塑性プラスチック材料、及び複数の紙材料を含む複数の材料の群から選択される基板材料を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ドナー基板は、前記レーザ放射の前記複数のパルスが前記ドナーフィルムに入射する間、前記第２面が少なくとも０．１ｍｍの距離で前記アクセプタ基板から離れるように配置される、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、前記アクセプタ基板上に、前記アルミニウムを含み、５μｍ以下のそれぞれの直径を有する複数の粒子の集合体を生成するべく、前記レーザ放射の複数のパラメータを設定する段階を含む、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の粒子のそれぞれの前記直径は、２μｍより小さい、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、前記集合体における前記複数の粒子のそれぞれの外面上にアルミニウム酸化物層を形成させるべく、酸素を含む雰囲気において前記ドナー基板を照射する段階を含む、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のパラメータを設定する段階は、前記複数のパラメータを選択する段階であって、これにより、少なくとも、選択された前記複数のパラメータにより決定される前記アルミニウム酸化物層の特性に基づき、前記集合体の電気抵抗率を調整する、段階を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、前記レーザ放射の複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、各パルスが前記溶融材料の単一の液滴の放出を誘起する、段階を含む、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ドナー基板は、前記アルミニウムを含む前記ドナーフィルムに加えて、前記第２面上に形成される、別の材料を含む別のドナーフィルムを有し、前記レーザ放射の前記複数のパルスに起因して放出される前記複数の液滴は、前記アルミニウムと他の材料との混合物を含む、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
材料堆積のための方法であって、
対向する第１及び第２面と、前記第２面上に形成され、金属を含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板を提供する段階と、
酸素を含む雰囲気において、前記ドナー基板をアクセプタ基板に近接し、前記第２面が前記アクセプタ基板に向いている状態で、配置する段階と、
前記ドナー基板の前記第１面を通過させ、前記ドナーフィルムに入射させるようにレーザ放射の複数のパルスを方向付ける段階であって、これにより、前記ドナーフィルムから前記アクセプタ基板上への溶融材料の複数の液滴の放出を誘起し、前記アクセプタ基板上に、前記金属の酸化物を含む外層を有する前記金属の複数の粒子を形成する、段階と
を備える
方法。
【請求項１２】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、前記アクセプタ基板上に前記複数の粒子の集合体を生成するべく、前記ドナー基板上に前記複数のパルスをスキャンする段階を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、前記複数のパルスの複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、前記集合体における前記金属の前記複数の粒子が、５μｍ以下のそれぞれの直径を有する、段階を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、前記複数のパルスの複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、少なくとも、前記複数のパラメータにより決定される前記金属の酸化物を含む前記外層の特性に基づき、前記集合体の電気抵抗率を調整する、段階、を含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記電気抵抗率が基づいて調整される前記酸化物の層の前記特性は、前記複数の粒子間の前記酸化物の層における複数の開口の分布を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、前記レーザ放射の複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、各パルスが前記溶融材料の単一の液滴の放出を誘起する、段階を含む、請求項１１から１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、前記レーザ放射の複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、各パルスが前記溶融材料の複数の液滴の放出を誘起する、段階を含む、請求項１１から１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属は、アルミニウム、モリブデン、スズ、チタン、及びタングステンを含む複数の金属の群、及び、前記群における前記複数の金属の複数の合金から選択される、請求項１１から１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１９】
材料堆積のための方法であって、
プリント回路基板上に形成され、前記プリント回路基板上の複数の導電配線に接触する埋め込み抵抗器の位置及び電気抵抗を画定する段階と、
対向する第１及び第２面と、前記第２面上に形成され、金属を含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板を提供する段階と、
前記プリント回路基板に近接し、前記第２面が前記プリント回路基板に向いている状態で、前記ドナー基板を配置する段階と、
複数の粒子の集合体に接触する前記複数の導電配線間において画定された前記抵抗を提供する前記集合体を、前記位置に充填するように複数のパルスをスキャンしている間、前記ドナー基板の前記第１面を通過させ、前記ドナーフィルムに入射させるようにレーザ放射の前記複数のパルスを方向付ける段階であって、これにより、前記ドナーフィルムからの溶融材料の複数の液滴の放出を誘起し、前記プリント回路基板上に前記金属の前記複数の粒子を形成する、段階と
を備える
方法。
【請求項２０】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、酸素を含む雰囲気において前記ドナー基板を照射する段階であって、これにより、前記集合体における前記複数の粒子のそれぞれの外面上に、酸化物層を形成させる、段階を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ドナー基板を照射する段階は、前記ドナー基板の照射の複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、前記集合体の電気抵抗率を調整する、段階を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数のパラメータを設定する段階は、前記複数のパラメータを選択する段階であって、これにより、前記電気抵抗率が依存する前記酸化物の層の特性を調整する、段階を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記電気抵抗率が依存する、前記酸化物の層の調整される前記特性は、前記複数の粒子間の前記酸化物の層における複数の開口の分布を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数のパラメータを設定する段階は、前記複数の粒子のサイズを調整するべく、前記複数のパラメータを選択する段階を含む、請求項２１から２３の何れか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のパラメータを設定する段階は、前記複数のパルスのエネルギ、前記複数のパルスの持続時間、前記ドナー基板と前記プリント回路基板との間の距離、前記ドナーフィルムの厚さ、及び前記雰囲気における前記酸素の濃度を含む複数の照射パラメータの群から選択される少なくとも１つのパラメータを設定する段階を含む、請求項２１から２４の何れか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数のパルスを方向付ける段階は、前記複数のパルスの複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、前記集合体における前記金属の前記複数の粒子は、５μｍ以下のそれぞれの直径を有する、段階を含む、請求項１９から２５の何れか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記ドナー基板は、前記金属を含む前記ドナーフィルムに加えて、前記第２面上に形成される、誘電性材料を含む別のドナーフィルムを有し、前記レーザ放射の前記複数のパルスと前記プリント回路基板上に形成された前記複数の粒子とに起因して放出された前記複数の液滴は、前記金属と前記誘電性材料との混合物を含む、請求項１９から２５の何れか一項に記載の方法。
【請求項２８】
金属の複数の粒子の集合体を備える組成物であって、前記金属は前記金属の酸化物を含む外層を有し、前記複数の粒子は５μｍ以下のそれぞれの直径を有する、組成物。
【請求項２９】
前記複数の粒子のそれぞれの前記直径は２μｍより小さい、請求項２８に記載の組成物。
【請求項３０】
前記金属は、アルミニウム、モリブデン、スズ、チタン、及びタングステンを含む複数の金属の群、及び、前記群における前記複数の金属の複数の合金から選択される、請求項２８又は２９に記載の組成物。
【請求項３１】
前記酸化物は、１０ｎｍより小さい厚さを有し、前記複数の粒子間において複数の電気接点を提供する複数の開口を有する、請求項２８から３０の何れか一項に記載の組成物。
【請求項３２】
材料堆積のための装置であって、
対向する第１及び第２面と、前記第２面上に形成され、２μｍより小さい厚さを有し、アルミニウムを含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板と、
前記ドナー基板をアクセプタ基板に近接し、前記第２面が前記アクセプタ基板に向いている状態で、配置する配置アセンブリと、
前記ドナーフィルムから前記アクセプタ基板上への前記アルミニウムを含む溶融材料の複数の液滴の放出を誘起するべく、前記ドナー基板の前記第１面を通過させ、前記ドナーフィルムに入射させるように、０．１ｎｓから１ｎｓの間のパルス持続時間を有する、レーザ放射の複数のパルスを方向付ける光学アセンブリと
を備える
装置。
【請求項３３】
前記ドナーフィルムの前記厚さは、０．３μｍから１．５μｍの間である、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記アクセプタ基板は、複数の熱硬化性材料、複数の熱可塑性プラスチック材料、及び複数の紙材料を含む複数の材料の群から選択される基板材料を含む、請求項３２又は３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記配置アセンブリは、前記レーザ放射の前記複数のパルスが前記ドナーフィルムに入射している間、前記第２面が少なくとも０．１ｍｍの距離で前記アクセプタ基板から離れるように、前記ドナー基板を配置する、請求項３２から３４の何れか一項に記載の装置。
【請求項３６】
前記光学アセンブリは、前記レーザ放射の複数のパラメータを設定し、これにより、前記アクセプタ基板上に、前記アルミニウムを含み、５μｍ以下のそれぞれの直径を有する複数の粒子の集合体を生成する、請求項３２から３５の何れか一項に記載の装置。
【請求項３７】
前記複数のパラメータは、前記複数の粒子のそれぞれの前記直径が２μｍより小さくなるように、設定される、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記光学アセンブリは、酸素を含む雰囲気において前記ドナー基板を照射し、これにより、前記集合体における前記複数の粒子のそれぞれの外面上にアルミニウム酸化物層を形成させる、請求項３６又は３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記光学アセンブリは、前記複数のパラメータを設定し、これにより、少なくとも、選択された前記複数のパラメータにより決定される前記アルミニウム酸化物層の特性に基づき、前記集合体の電気抵抗率を調整する、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記光学アセンブリは、前記レーザ放射の複数のパラメータを設定し、これにより、各パルスが前記溶融材料の単一の液滴の放出を誘起する、請求項３２から３５の何れか一項に記載の装置。
【請求項４１】
前記ドナー基板は、前記アルミニウムを含む前記ドナーフィルムに加えて、前記第２面上に形成される、別の材料を含む別のドナーフィルムを有し、前記レーザ放射の前記複数のパルスに起因して放出された前記複数の液滴は、前記アルミニウムと他の材料との混合物を含む、請求項３２から３５の何れか一項に記載の装置。
【請求項４２】
材料堆積のための装置であって、
対向する第１及び第２面と、前記第２面上に形成され、金属を含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板と、
酸素を含む雰囲気において前記ドナー基板をアクセプタ基板に近接し、前記第２面が前記アクセプタ基板に向いている状態で、配置する配置アセンブリと、
前記ドナーフィルムから前記アクセプタ基板上への溶融材料の複数の液滴の放出を誘起し、前記アクセプタ基板上に、前記金属の酸化物を含む外層を有する前記金属の複数の粒子を形成するべく、前記ドナー基板の前記第１面を通過させ、前記ドナーフィルムに入射させるようにレーザ放射の複数のパルスを方向付ける光学アセンブリと
を備える
装置。
【請求項４３】
前記複数のパルスを方向付けることは、前記ドナー基板上に前記複数のパルスをスキャンすることであって、これにより、前記アクセプタ基板上に前記複数の粒子の集合体を生成することを含む、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記光学アセンブリは、前記複数のパルスの複数のパラメータを設定し、これにより、前記集合体における前記金属の前記複数の粒子は、５μｍ以下のそれぞれの直径を有する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記光学アセンブリは、前記複数のパルスの複数のパラメータを設定し、これにより、少なくとも、前記複数のパラメータにより決定される前記金属の酸化物を含む前記外層の特性に基づき、前記集合体の電気抵抗率を調整する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
前記電気抵抗率が基づいて調整される前記酸化物の層の前記特性は、前記複数の粒子間の前記酸化物の層における複数の開口の分布を含む、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記光学アセンブリは、前記レーザ放射の複数のパラメータを設定し、これにより、各パルスが前記溶融材料の単一の液滴の放出を誘起する、請求項４２から４６の何れか一項に記載の装置。
【請求項４８】
前記光学アセンブリは、前記レーザ放射の複数のパラメータを設定し、これにより、各パルスが前記溶融材料の複数の液滴の放出を誘起する、請求項４２から４６の何れか一項に記載の装置。
【請求項４９】
前記金属は、アルミニウム、モリブデン、スズ、チタン、及びタングステンを含む複数の金属の群、及び、前記群における前記複数の金属の複数の合金から選択される、請求項４２から４６の何れか一項に記載の装置。
【請求項５０】
材料堆積のための装置であって、
対向する第１及び第２面と、前記第２面上に形成され、金属を含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板と、
前記ドナー基板をプリント回路基板に近接し、前記第２面が前記プリント回路基板に向いている状態で、配置する配置アセンブリと、
前記プリント回路基板上の、複数の粒子の集合体に接触する複数の導電配線間において画定された電気抵抗を提供する前記集合体を、前記プリント回路基板上における埋め込み抵抗器の予め画定された位置に充填するように複数のパルスをスキャンしている間、前記ドナー基板の前記第１面を通過させ、前記ドナーフィルムに入射させるようにレーザ放射の前記複数のパルスを方向付ける光学アセンブリであって、これにより、前記ドナーフィルムからの溶融材料の複数の液滴の放出を誘起し、前記プリント回路基板上に、前記金属の前記複数の粒子を形成する、光学アセンブリと
を備える
装置。
【請求項５１】
前記光学アセンブリは、酸素を含む雰囲気において前記ドナー基板を照射し、これにより、前記集合体における前記複数の粒子のそれぞれの外面上に、酸化物層を形成させる、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記ドナー基板の照射の複数のパラメータは、前記集合体の電気抵抗率を調整するべく、設定される、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記照射の前記複数のパラメータは、前記電気抵抗率が依存する前記酸化物の層の特性を調整するべく、選択される、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記電気抵抗率が依存する、前記酸化物の層の調整される前記特性は、前記複数の粒子間の前記酸化物の層における複数の開口の分布を含む、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記複数のパラメータは、前記複数の粒子のサイズを調整するべく、選択される、請求項５２から５４の何れか一項に記載の装置。
【請求項５６】
前記集合体の前記電気抵抗率を調整するために設定される前記複数のパラメータは、前記複数のパルスのエネルギ、前記複数のパルスの持続時間、前記ドナー基板と前記プリント回路基板との間の距離、前記ドナーフィルムの厚さ、及び前記雰囲気における前記酸素の濃度を含む複数の照射パラメータの群から選択される少なくとも１つのパラメータを含む、請求項５２から５５の何れか一項に記載の装置。
【請求項５７】
前記光学アセンブリは、前記複数のパルスの複数のパラメータを設定し、これにより、前記集合体における前記金属の前記複数の粒子は、５μｍ以下のそれぞれの直径を有する、請求項５０から５６の何れか一項に記載の装置。
【請求項５８】
前記ドナー基板は、前記金属を含む前記ドナーフィルムに加えて、前記第２面上に形成される、誘電性材料を含む別のドナーフィルムを有し、前記レーザ放射の前記複数のパルス及び前記プリント回路基板上に形成された前記複数の粒子に起因して放出された前記複数の液滴は、前記金属と前記誘電性材料との混合物を含む、請求項５０から５６の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１４年５月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／００３，１３５の利益を主張し、この仮出願の全体が参照として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、概して、レーザ誘起材料転写に関し、特に、レーザ誘起前方転写法（ＬＩＦＴ）により基板上に生成された複数の構造の複数の性質の制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
複数のレーザ直接書き込み（ＬＤＷ）技術において、制御された材料アブレーション又は堆積により空間的に分解された３次元の構造でパターニングされた表面を生成するために、レーザービームが用いられる。レーザ誘起前方転写法（ＬＩＦＴ）は、表面上に複数のマイクロパターンを堆積することに適用され得るＬＤＷ技術である。
【０００４】
ＬＩＦＴにおいて、複数のレーザ光子が、ドナーフィルムからアクセプタ基板に向かって小体積の材料を打ち出す駆動力を提供する。一般には、レーザービームは、非吸収キャリア基板上にコーティングされる、ドナーフィルムの内側と相互作用する。言い換えれば、入射レーザービームは、複数の光子がフィルムの内面により吸収される前に、透明なキャリアを伝搬する。特定のエネルギ閾値を上回ると、材料は、ドナーフィルムから、当技術分野の既知の複数のＬＩＦＴシステムにおいて概して、ドナーフィルムに近接して、あるいは、ドナーフィルムに接触までして配置される基板の表面に向かって、放出される。加えられたレーザエネルギは、照射されたフィルム体積内において生成される前方推進の推力を制御するために変化され得る。ナーゲル（Ｎａｇｅｌ）氏及びリパート（Ｌｉｐｐｅｒｔ）氏が、『ナノ材料：レーザを用いる処理及び特性づけ』（Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ：Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｌａｓｅｒｓ）、スィング（Ｓｉｎｇｈ）氏他、編集（Ｗｉｌｅｙ‐ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧａＡ、２０１２）、２５５‐３１６ページにて公開された「デバイスの製造のためのレーザ誘起前方転写法」（Ｌａｓｅｒ‐Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｖｉｃｅｓ）にてマイクロ製造におけるＬＩＦＴの複数の原理及び用途に関する有用な調査を提供している。
【０００５】
複数の金属ドナーフィルムを用いる複数のＬＩＦＴ技術は、電気回路の修復など、様々な用途のために開発されている。例えば、その開示が参照として本明細書に組み込まれているＰＣＴ国際公報第ＷＯ２０１０／１００６３５号は、回路基板上に形成されたコンダクタのコンダクタ修復領域を前処置するためにレーザが用いられる複数の電気回路を修復するシステム及び方法を説明している。レーザービームは、ドナー基板の一部をそこから取り外させ、予め定められたコンダクタの場所に移動させる方式でドナー基板に照射される。
【発明の概要】
【０００６】
以下にて説明される本発明の複数の実施形態は、複数の３Ｄ金属構造のＬＩＦＴベースの製造のための複数の新規技術、並びに、そのような複数の技術により製造され得る複数の新規材料及び回路の構成要素を提供する。
【０００７】
従って、本発明の一実施形態によれば、対向する第１及び第２面と、第２面上に形成され、アルミニウムを含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板を提供する段階を備える、材料堆積のための方法が提供される。ドナーフィルムは、２μｍより小さい厚さを有する。ドナー基板は、アクセプタ基板に近接し、第２面がアクセプタ基板に向いている状態で、配置される。０．１ｎｓから１ｎｓの間のパルス持続時間を有する、レーザ放射の複数のパルスが、ドナー基板の第１面を通過し、ドナーフィルムに入射するように方向付けられ、これにより、ドナーフィルムからアクセプタ基板上へのアルミニウムを含む溶融材料の複数の液滴の放出を誘起する。一般には、ドナーフィルムの厚さは、０．３μｍから１．５μｍの間である。
【０００８】
いくつかの実施形態において、アクセプタ基板は、複数の熱硬化プラスチック、複数の熱可塑性プラスチック材料、及び複数の紙材料からなる複数の材料の群から選択される基板材料を含む。
【０００９】
開示された実施形態において、ドナー基板は、レーザ放射の複数のパルスがドナーフィルムに入射している間、第２面が少なくとも０．１ｍｍの距離でアクセプタ基板から離れるように、配置される。
【００１０】
いくつかの実施形態において、複数のパルスを方向付ける段階は、アクセプタ基板上に、アルミニウムを含み、５μｍ以下で、可能であれば２μｍより小さいそれぞれの直径を有する複数の粒子の集合体を生成するべく、レーザ放射の複数のパラメータを設定する段階を含む。追加的に又は代替的に、複数のパルスを方向付けられる段階は、集合体における複数の粒子のそれぞれの外面上に、アルミニウム酸化物層を形成させるべく、酸素を含む雰囲気においてドナー基板を照射する段階を含む。複数のパラメータを設定する段階は、少なくとも、選択された複数のパラメータにより決定されるアルミニウム酸化物層の特性に基づき、集合体の電気抵抗率を調整するべく、複数のパラメータを選択する段階を含み得る。
【００１１】
１つの実施形態において、複数のパルスを方向付けられる段階は、レーザ放射の複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、各パルスが溶融材料の単一の液滴の放出を誘起する、段階を含む。
【００１２】
追加的に又は代替的に、ドナー基板は、アルミニウムを含むドナーフィルムに加えて、第２面上に形成される、別の材料を含む別のドナーフィルムを有し、レーザ放射の複数のパルスに起因して放出された複数の液滴は、アルミニウムと他の材料との混合物を含む。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、対向する第１及び第２面と、第２面上に形成され、金属を含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板を提供する段階を備える、材料堆積のための方法も提供される。ドナー基板は、酸素を含む雰囲気においてアクセプタ基板に近接し、第２面がアクセプタ基板に向いている状態で、配置される。レーザ放射の複数のパルスは、ドナー基板の第１面を通過し、ドナーフィルムに入射するように方向付けられ、これにより、ドナーフィルムからアクセプタ基板上への溶融材料の複数の液滴の放出を誘起し、アクセプタ基板上に、金属の酸化物を含む外層を有する金属の複数の粒子を形成する。
【００１４】
いくつかの実施形態において、複数のパルスを方向付ける段階は、アクセプタ基板上に複数の粒子の集合体を生成するべく、ドナー基板上に複数のパルスをスキャンする段階を含む。開示された実施形態において、放射を方向付ける段階は、少なくとも、複数のパラメータにより決定される酸化物層の特性に基づき、集合体の電気抵抗率を調整するべく、複数のパルスの複数のパラメータを設定する段階を含む。電気抵抗率が基づいて調整される酸化物層の特性は一般に、複数の粒子間の酸化物層における複数の開口の分布を含む。
【００１５】
１つの実施形態において、複数のパルスを方向付ける段階は、レーザ放射の複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、各パルスが溶融材料の単一の液滴の放出を誘起する、段階を含む。代替的に、複数のパルスを方向付ける段階は、レーザ放射の複数のパラメータを設定する段階であって、これにより、各パルスが溶融材料の複数の液滴の放出を誘起する、段階を含む。
【００１６】
複数の開示された実施形態において、金属は、アルミニウム、モリブデン、スズ、チタン、及びタングステンからなる複数の金属の群、及び群における複数の金属の複数の合金から選択される。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、プリント回路基板上に形成され、プリント回路基板上における複数の導電配線に接触する埋め込み抵抗器の位置及び電気抵抗を画定する段階を備える、材料堆積のための方法が追加的に提供される。対向する第１及び第２面と、第２面上に形成され、金属を含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板が提供される。ドナー基板は、プリント回路基板に近接し、第２面がプリント回路基板に向いている状態で、配置される。レーザ放射の複数のパルスは、集合体に接触する複数の導電配線間において画定された抵抗を提供する複数の粒子の集合体を位置に充填するように複数のパルスをスキャンしている間、ドナー基板の第１面を通過し、ドナーフィルムに入射するように方向付けられ、これにより、ドナーフィルムからの溶融材料の複数の液滴の放出を誘起し、プリント回路基板上に金属の複数の粒子を形成する。
【００１８】
いくつかの実施形態において、複数のパルスを方向付ける段階は、集合体における複数の粒子のそれぞれの外面上に、酸化物層を形成させるべく、酸素を含む雰囲気においてドナー基板を照射する段階を含む。一般に、ドナー基板を照射する段階は、集合体の電気抵抗率を調整するべく、ドナー基板の照射の複数のパラメータを設定する段階を含む。１つの実施形態において、複数のパラメータを設定する段階は、複数の粒子間の酸化物層における複数の開口の分布など、抵抗率が依存する酸化物層の特性を調整するべく、複数のパラメータを選択する段階を含む。追加的に又は代替的に、複数のパラメータを設定する段階は、複数の粒子のサイズを調整するべく、複数のパラメータを選択する段階を含む。
【００１９】
一般に、複数のパラメータを設定する段階は、複数のパルスのエネルギ、複数のパルスの持続時間、ドナー基板とプリント回路基板との間の距離、ドナーフィルムの厚さ、及び雰囲気における酸素の濃度からなる複数の照射パラメータの群から選択される少なくとも１つのパラメータを設定する段階を含む。
【００２０】
１つの実施形態において、ドナー基板は、金属を含むドナーフィルムに加えて、第２面上に形成される、誘電性材料を含む別のドナーフィルムを有し、レーザ放射の複数のパルス及びプリント回路基板上に形成された複数の粒子に起因して放出された複数の液滴は、金属と誘電性材料との混合物を含む。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、金属の酸化物を含む外層を有する金属の複数の粒子の集合体を含む組成物がさらに提供される。複数の粒子は、５μｍ以下のそれぞれの直径を有する。いくつかの実施形態において、複数の粒子のそれぞれの直径は、２μｍより小さい。
【００２２】
複数の開示された実施形態において、金属は、アルミニウム、モリブデン、スズ、チタン、及びタングステンからなる複数の金属の群、及び群における複数の金属の複数の合金から選択される。
【００２３】
開示された実施形態において、酸化物は、１０ｎｍより小さい厚さを有し、複数の粒子間において複数の電気接点を提供する複数の開口を有する。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、対向する第１及び第２面と、第２面上に形成され、２μｍより小さい厚さを有し、アルミニウムを含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板を備える、材料堆積のための装置がさらに提供される。配置アセンブリが、ドナー基板をアクセプタ基板に近接し、第２面がアクセプタ基板に向いている状態で、配置されるよう構成される。光学アセンブリが、ドナー基板の第１面を通過させ、ドナーフィルムに入射させるように、０．１ｎｓから１ｎｓの間のパルス持続時間を有する、レーザ放射の複数のパルスを方向付けるよう構成され、これにより、ドナーフィルムからアクセプタ基板上へのアルミニウムを含む溶融材料の複数の液滴の放出を誘起する。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、対向する第１及び第２面と、第２面上に形成され、金属を含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板を備える、材料堆積のための装置がさらに提供される。配置アセンブリが、酸素を含む雰囲気において、ドナー基板をアクセプタ基板に近接し、第２面がアクセプタ基板に向いている状態で、配置するよう構成される。光学アセンブリが、ドナー基板の第１面を通過させ、ドナーフィルムに入射させるように、レーザ放射の複数のパルスを方向付けるよう構成され、これにより、ドナーフィルムからアクセプタ基板上への溶融材料の複数の液滴の放出を誘起し、アクセプタ基板上に、金属の酸化物を含む外層を有する金属の複数の粒子を形成する。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、対向する第１及び第２面と、第２面上に形成され、金属を含むドナーフィルムとを有する透明なドナー基板を備える、材料堆積のための装置も提供される。配置アセンブリは、ドナー基板をプリント回路基板に近接し、第２面がプリント回路基板に向いている状態で、配置するよう構成される。光学アセンブリが、プリント回路基板上の埋め込み抵抗器の予め画定された位置に、集合体に接触する、プリント回路基板上の複数の導電配線間において画定された電気抵抗を提供する複数の粒子の集合体を充填するように、複数のパルスをスキャンしている間、ドナー基板の第１面を通過させ、ドナーフィルムに入射させるように、レーザ放射の複数のパルスを方向付けるよう構成され、これにより、ドナーフィルムからの溶融材料の複数の液滴の放出を誘起し、プリント回路基板上に金属の複数の粒子を形成する。
【００２７】
本発明は、複数の図面と共に、これらの複数の実施形態の以下の詳述される説明から、より完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本願発明の一実施形態に係る、ＬＩＦＴベースの材料堆積のためのシステムの概略側面図である。
【図２Ａ】本願発明の一実施形態に係る、アクセプタ基板上の堆積場所の概略断面図であり、その場所に向かう金属液滴のＬＩＦＴ駆動の放出を示す。
【図２Ｂ】本願発明の一実施形態に係る、金属液滴のＬＩＦＴ駆動の放出に続くドナーフィルムの概略絵画図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、ＬＩＦＴ処理による基板上に堆積された材料の複数の詳細を示す概略絵画図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、ＬＩＦＴ処理による基板上に堆積されているアルミニウムの複数の粒子を示す顕微鏡写真である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、プリント回路に埋め込まれた抵抗器の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［概要］
アルミニウムは，その低コストと良好な金属の導電性のため、プリンテッド・エレクトロニクスへの使用には魅力的な材料である。しかしながら、アルミニウムのその高反応性などの化学的性質が、複数のアルミニウム製コンダクタを用いるプリント回路及び処理の開発において、主な障害となっている。従って、従来のプリント回路製造及びより新しい直接書き込み処理は両方とも、銅及び金のようなより安定した金属が好まれる。複数の銅のドナーフィルムを主に用いる回路修復のためのＬＩＦＴベースの処理は、例えば、２０１４年１２月１１日に出願され、その開示が参照により本明細書に組み込まれている日本特許出願第２０１４−２５０６８７号にて説明されている。
【００３０】
本明細書にて説明される本発明のいくつかの実施形態は、複数のアルミニウムのドナーフィルムの使用のために適応し、幅広くアクセプタ基板上に確実に堆積される安定した複数のアルミニウム構造を可能にする複数のＬＩＦＴ技術を提供する。具体的には、発明者は、薄いアルミニウムのドナーフィルム（一般に、２μｍより小さい厚さ）に照射される非常に短いエネルギ性のレーザパルス（一般に、１ｎｓより短い）が、精確な指向性で溶融アルミニウムの単一の液滴を複数高速でドナー基板に向かって放出させることが分かった。複数のレーザービームパラメータの適切な制御により、液滴のサイズ及び複数の他の特性は、制御されることができ、これにより、それによってアクセプタ基板上に生成されたアルミニウムの複数の粒子の直径は一般に、５μｍ以下であり、２μｍより小さい場合がある。ドナーとアクセプタとの間に、例えば、０．１ｍｍ又はそれより大きい間隔でドナー基板がアクセプタ基板から比較的に遠くに保持されている場合であっても、この粒子サイズの微細制御は維持され得る。
【００３１】
複数のアルミニウムの液滴は、アクセプタ基板上に集積され、複数の安定した３Ｄ構造を形成する。複数のレーザパルスは一般に、アクセプタ基板上の予め画定された位置に特定の所望の高さまで充填されるアルミニウム粒子の集合体を生成するために、ドナー基板上にスキャンされる。（このコンテキスト、並びに請求項における複数のレーザパルスの「スキャン」は一般に、アクセプタ基板上の小さい領域を覆うためのレーザービームの偏差を含み、又は逆に、より大きい部位を覆うための光学アセンブリに対する基板の置き換えも含み得る。）開示される処理の精確性は、様々なプリント回路基板上に１５μｍ又はそれよりさらに小さい複数の寸法を有するような複数の構造を生成することを可能にする。さらに、微小な液滴はアクセプタ基板に打ち付けられるとすぐに冷め、処理はアクセプタ基板との接触を必要としないので、本発明の複数の実施形態に係るＬＩＦＴ印刷は、従来の積層されたセラミックのアクセプタ基板にだけではなく、熱可塑性プラスチックの、熱硬化性の、有機の、及び紙ベースの基板など、センシティブな基板にも適用され得る。
【００３２】
複数のＬＩＦＴベースの処理において、アルミニウムを用いる作業における困難の１つとしては、溶融アルミニウムが空気に触れる場合、急速に酸化することである。いくつかの実施形態は、アルゴンフラッシュ下など、非酸化の雰囲気において操作することにより、この困難を克服する。しかしながら、複数の他の実施形態は、高くて制御可能な抵抗率を有する複数のアルミニウム構造を生成するために、酸素を含む雰囲気における作業を利用する。
【００３３】
具体的には、発明者は、溶融金属の複数の液滴がドナーからアクセプタへと飛散する間、薄い酸化物層が形成され、基板上に集積された金属粒子がそれぞれの外面上に残ったままとなることを発見している。この酸化物層は、複数の隣接する粒子の間において特定の量の電気的絶縁を生成する。いくつかの実施形態において、レーザパルスのエネルギ及び／又は持続時間、ドナー基板とアクセプタ基板との間の距離、ドナーフィルムの厚さ、及び作業雰囲気における酸素の濃度などのドナーの照射の複数のパラメータは、酸化物層の特性を制御し、よって、集積された複数の粒子の抵抗率を調整するべく、設定される。この技術は特に、所望の予め画定された抵抗を有し、プリント回路基板上の複数の導電配線に接触する複数の埋め込み抵抗器を生成するために用いられ得る。
【００３４】
よって、本明細書にて説明されている複数のＬＩＦＴベースの金属堆積技術は、複数の粒子上に金属の酸化物を含む外層を有し、５μｍ以下のそれぞれの直径を有する金属の微小な粒子の集合体を備える新規組成物を生成する。いくつかの場合において、複数の粒子のそれぞれの直径は、２μｍより小さい。複数の金属粒子を覆う酸化物は一般に、１０ｎｍより小さい厚さを有し、非常に薄く、複数の粒子の間において複数の電気接点を提供する複数の開口を有する。酸化物層の厚さと複数の開口の数及び広さが、集積された材料の抵抗率を決定する。前に記載されているように、集合体のこれらの特徴、そして、その抵抗率及び複数の他の性質は、複数の照射パラメータの適切な設定により制御され得る。
【００３５】
本明細書にて説明されている複数の実施形態は主にアルミニウムのドナーフィルムを用いるＬＩＦＴベースの処理に関するが、本発明の複数の原理は、複数の他の金属に同様に適用可能である。特に、複数の開示されている技術は、モリブデン、チタン、スズ、及びタングステン、及び、特にアルミニウムの合金及びこれらの金属の合金のような、高い酸化率を有する複数の他の種類の金属を用いて複数構造を堆積するために用いられ得る。さらに、これらの実施形態のいくつかは具体的に、液滴における金属と周囲の酸素との相互作用に関するが、本発明の複数の原理は代替的に、アクセプタ基板上に堆積される複数の粒子の複数の性質に影響する複数の他の反応性ガスを用いて適用され得る。
【００３６】
［システム説明］
図１は、本願発明の一実施形態に係る、アクセプタ基板２２上のＬＩＦＴベースの材料堆積のためのシステム２０の概略側面図である。システム２０は、光学アセンブリ２４を備え、光学アセンブリ２４には、レーザ２６が、複数の適した光学素子３０によりＬＩＦＴドナーシート３２上へと焦点合わせされたパルス放射線を放射する。レーザ２６は、例えば、周波数を倍加させた出力を有するパルスＮｄ：ＹＡＧレーザを含み得、パルスの振幅が制御部４０により便利に制御されることを可能にする。一般に、良好なＬＩＦＴ堆積結果のためには、以下に説明されるように、パルス持続時間は、０．１ｎｓから１ｎｓの範囲である。複数の光学素子３０は、レーザービームによりドナー３２上に形成される焦点のサイズを調整するために、同様に制御可能である。制御部４０の制御下の、回転ミラー及び／又は音響光学ビームデフレクタなどのスキャナ２８が、ドナーシート３２上に複数の異なるスポットを照射するべく、レーザービームをスキャンする。制御部４０はよって、光学アセンブリ２４を制御し得、これにより、基板２２上の予め画定された位置上にドナー材料を書き込み、堆積されるドナー材料を所望の高さまで形成させるために、複数の通路を作る。
【００３７】
基板２２は一般に、プリント電気回路などの金属構造がその上に印刷される誘電性材料を含む。よって、基板２２は、例えば、当技術分野において既知の積層エポキシ又はセラミックシートを含み得る。代替的に、システム２０は、ガラス、熱可塑性プラスチック、熱硬化性材料、並びに他のポリマ及び有機材料、若しくはさらに紙ベースの材料などの複数の他の種類の基板上に、複数の導電配線及び（抵抗器、コンデンサ、インダクタのような）他の埋め込み回路素子を印刷するために用いられ得る。基板２２は、剛性のあるものであってもよく、あるいは、可撓性のあるものであってもよい。
【００３８】
ドナーシート３２は、アクセプタ基板２２に面している面上に形成されるドナーフィルム３６を有するドナー基板３４を備える。ドナー基板３４は、ガラス又はプラスチックシートなどの透明な光学材料を有する一方、ドナーフィルム３６は、２μｍより小さいフィルム厚さを有する、アルミニウム又はアルミニウム合金などの適した金属材料を有する。一般に、ドナーフィルムの厚さは、０．３μｍから１．５μｍの間である。いくつかの実施形態において、複数のドナーフィルムは、例えば、アルミニウムフィルム３６に加えて、金属又は誘電性材料の別のフィルムを含み、ドナー基板３４上に形成される。この場合、レーザ２６からの放射の複数のパルスに起因してドナーシート３２から放出された複数の液滴は、アルミニウムと他の金属又は誘電性材料との混合物を含むであろう。
【００３９】
制御部４０は、アクセプタ基板上の、ドナーフィルム３６からの材料が書き込まれる位置に、レーザ２６からのビームを整列させるために、モーションアセンブリ３８にアクセプタ基板２２又は光学アセンブリ２４の何れかを、若しくはその両方をシフトさせる。ドナーシート３２は、アクセプタ基板から所望の間隙幅Ｄで、アクセプタ基板２２に近接する位置上に配置される。一般に、この間隙幅は、少なくとも０．１ｍｍであるが、発明者は、複数のレーザービームパラメータの適切な選択を条件として、０．２ｍｍ、又はさらに０．５ｍｍ、若しくはそれより大きい複数の間隙幅が用いられ得ることが分かった。複数の光学素子３０は、ドナー基板３４の外面を通過させ、ドナーフィルム３６に入射させるようにレーザービームの焦点を合わせ、それによって、溶融金属の複数の液滴を、フィルムから間隙を越えてアクセプタ基板２２上へ放出させる。このＬＩＦＴ処理は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して以下にてより詳細に説明される。
【００４０】
一般に、制御部４０は、光学アセンブリ２４、モーションアセンブリ３８、及びシステム２０の他の素子からのフィードバックを制御し受信するために適した複数のインターフェースを有する汎用コンピュータを含む。システム２０は、システムの複数の機能を設定するようにオペレータにより用いられ得るオペレータ端子、及び、堆積処理をモニタするための検査アセンブリなど、複数の追加の素子を備え得る（簡潔さのために図面からは省略されている）。これら及びシステム２０の複数の他の補助素子は、当業者には明らかであり、簡潔さのために、本明細書から省略されている。
【００４１】
［アルミニウムの液滴のＬＩＦＴ噴射］
図２Ａは、本願発明の一実施形態に係る、基板２２上の堆積場所の概略断面図であり、ドナーフィルム３６からその場所に向かう金属液滴４２のＬＩＦＴ駆動の放出を示す。この図は、その持続時間がフィルムを介する熱拡散に必要とされる時間と同等であるレーザパルスを用いてフィルム３６を照射する効果を示す。この処理の複数の詳細は、上に言及されている日本特許出願第２０１４−２５０６８７号にて説明されており、それらは、特にアルミニウムのドナーフィルムとの関連において、ここには単に簡潔にまとめられている。
【００４２】
レーザ２６は、ドナーシート３２に向かう複数のサブナノ秒のレーザパルスのトレインを含むレーザービーム４１を方向付ける。例えば、この実施形態において、レーザ２６は、ドナーフィルム３６においておおよそ０．７５Ｊ／ｃｍ２のフルエンスを有し、５３２ｎｍの波長で４００ｐｓの持続時間の複数のパルスを放射する。０．３μｍから１．５μｍの間の厚さの複数のドナーフィルムは、アクセプタ基板２２から約０．１ｍｍの距離Ｄでこの構成において照射される。
【００４３】
図２Ｂは、本願発明の一実施形態に係る、液滴４４のＬＩＦＴ駆動の放出に続くドナーフィルム３６の概略絵画図である。上述されている複数のレーザパルスパラメータの選択は、ドナーフィルムにおいて「火山型」パターン４２を起こす。この「火山噴射」型（ｒｅｇｉｍｅ）は、一般に、通常約５ｍｒａｄ以内の高い指向性で単一の液滴４４をフィルム表面へと放射させる。複数の液滴の複数のサイズは、ドナーフィルム３６上のレーザービーム４１のエネルギ、パルス持続時間、及び焦点サイズ、並びにドナーフィルムの厚さを調整することによって制御され得る。これらのパラメータの複数の設定に応じ、複数の液滴４４の体積は一般に、１０から１００フェムトリッタの範囲内に調整され得る。
【００４４】
液滴放出の高い指向性の重要な結果は、比較的大きい間隙Ｄが、印刷精度を損なうことなく、ドナーシート３２とアクセプタ基板２２との間において許容され得ることである。これらの条件下のドナー基板３４は、フィルム３６がアクセプタ基板から少なくとも０．１ｍｍ離れるように容易に配置され得、レーザ放射の複数のパルスがドナーフィルムに入射している間、アクセプタ基板から、少なくとも０．２ｍｍ、又はさらに０．５ｍｍ離れるように一般に配置され得る。
【００４５】
複数の液滴のＬＩＦＴ駆動の放出は、ドナーフィルムの厚さ、レーザパルス持続時間、及び他の要因に依存する所与の閾値をレーザーフルエンスが超えた場合にのみ、発生する。（上述されているように、０．１から１ｎｓの持続時間の）複数の短いレーザパルスに対して、単一液滴の「火山噴射」型の放出は、ＬＩＦＴ閾値から、閾値フルエンスより一般に約５０％大きい上限値に及ぶレーザーフルエンス値の範囲にわたって発生するであろう。このフルエンス上限値を超えると、各レーザパルスは、ドナーフィルムから、ナノスケールの液滴寸法を有する多くの小さい液滴の放出を誘起する傾向となるであろう。後者のこの高フルエンス型は、本明細書において、「スパッタリング型」と称される。
【００４６】
複数の液滴４４は、ドナーフィルム３６と基板２２との間の間隙を横切り、次に、複数の金属粒子４６として、基板の表面上に急速に凝固する。複数の粒子４６の複数の直径は、それらを生成した複数の液滴４４の複数のサイズに、並びに、複数の粒子により横切られた間隙のサイズＤに依存する。一般に、火山噴射型において、複数の粒子４６は、５μｍより小さい複数の直径を有し、上述されている複数のＬＩＦＴパラメータの適切な設定により、直径は、２μｍより小さくなるように減少され得る。
【００４７】
複数の溶融アルミニウムの液滴４４がドナーとアクセプタとの間の間隙を通過すると、複数の液滴の外面が、周囲の空気又は複数の他の酸素を含む雰囲気において急速に酸化する。アルミニウム酸化物層はよって、複数の粒子４６の複数の外面上に形成される。この酸化物表面層は、酸化物の絶縁性質に起因し、バルク状アルミニウムに対して複数の粒子の抵抗率を増加させる。間隙のサイズは複数の液滴が空気に停滞する時間を決定するので、抵抗率は、複数の液滴により横切られた間隙のサイズＤにより大幅に増加する。抵抗率はまた、対応する粒子４６の表面積対その体積の比率の、結果としての増加に起因して、液滴のサイズの縮小により増加する。周囲の空気において、複数の大きい液滴及び小さい間隙のサイズの場合、発明者は、基板２２上において、１３．８μΩ・ｃｍと同程度の低い抵抗率を有する複数のアルミニウム配線を生成することができる。これに対して、複数の小さい液滴及び大きい間隙の場合、抵抗率は、１４００μΩ・ｃｍと同程度まで増加する。スパッタリング型においてレーザ２６を操作することは、複数のより小さい液滴の放出、及び、それによって、より高い抵抗率をもたらす。
【００４８】
よって、システム２０により生成された複数の粒子４６の抵抗率は、レーザパルスのエネルギ及び持続時間、ドナー基板３４とアクセプタ基板２２との間の間隙、及びドナーフィルム３６の厚さ及び組成を含む、システムにおける複数の照射パラメータを変化させることにより容易に制御され得る。抵抗率の範囲は、間隙の雰囲気における酸素の濃度をさらに制御することによって、広げられリファインされ得る。より低い抵抗率について、間隙は、アルゴンのような非酸化ガスで真空化され又は洗い流され得る。代替的に、間隙における酸素の濃度は、抵抗率を増加させるために周囲の空気におけるものより高く増加され得る。
【００４９】
図３は、本発明の一実施形態に係る、ＬＩＦＴ処理により基板上に堆積された３次元の構造５０を有する基板２２の概略絵画図である。構造５０は、上述されている方式でＬＩＦＴ噴射により堆積された複数の粒子４６の複数のオーバーラップ層の集合体から形成される。この目的のために、スキャナ２８は、ドナーシート３２にわたってレーザービーム４１をスキャンし、レーザ放射の複数のパルスを、複数の異なる場所でドナーフィルム３６に入射させ、これにより、溶融材料のそれぞれの液滴４４の放出を誘起する。ドナーシート３２はまた、スキャナ２８によるスキャンと関連してシフトされ、これにより、基板２２上のターゲット位置に、所望の高さ、幅、及び抵抗率の複数の粒子４６の集合体を充填する。
【００５０】
図３の右側にある差込図は、複数の粒子４６の複数の詳細を示し、特に、複数の粒子と、複数の粒子のそれぞれにおけるアルミニウム酸化物の外層５４との間の複数の空間５２を図示する。複数の空間５２及び特に層５４は、各粒子４６をその隣り合うものから隔離する。アルミニウムに加えて又はその代わりに、複数の粒子４６は、モリブデン、スズ、チタン、及びタングステンなどの複数の他の金属、並びにアルミニウムの複数の合金、及び後者のこれらの金属の複数の合金を含み得る。追加的に又は代替的に、複数の粒子は、上で説明されているように、ＬＩＦＴ処理により金属と混合された複数の誘電性材料を含み得る。外層５４の厚さは一般に、１０ｎｍ以下であり、１ｎｍほど小さい場合がある。
【００５１】
図４は、本発明の一実施形態に係る、ＬＩＦＴ処理により基板上に堆積されているアルミニウムの複数の粒子４６を示す顕微鏡写真である。外層５４により生成された絶縁シェルは、開口５６を有し、粒子４６の内側の導電性アルミニウムは、隣接する粒子におけるアルミニウムに接触し、よって、電流が複数の粒子間を流れることを可能にする。複数の開口５６は、外層５４における割れ目において生成され、複数の液滴４４が高速で構造５０上に着くときのそれらの衝撃により、生じ得る。複数の開口のサイズ及び数など、層５４における複数の開口５６の分布はまた、構造の抵抗率に影響を与える。
【００５２】
［埋め込み抵抗器の印刷］
図５は、本発明の一実施形態に係る、プリント回路６０に埋め込まれた抵抗器６４の概略上面図である。複数の導電配線６２は、直接書き込み及び従来のフォトリソグラフィ処理の両方を含む任意の適した処理を用いて、抵抗器６４の生成の前、あるいは、その後に、回路基板上に堆積され、これにより、複数の配線は、抵抗器に接触する。１つの実施形態において、同じＬＩＦＴ処理は、回路６０の各部分における所望のコンダクタンス特性を提供するために制御され変化された複数の処理パラメータを用いて複数の配線６２と抵抗器６４とを生成するために用いられる。
【００５３】
抵抗器６４の位置及び抵抗は、回路設計処理の一部として画定され、従って、上述されているように、システム２０の照射パラメータは設定される。本出願のドナーフィルム３６は、アルミニウム、及び／又は、可能ならば、誘電性材料の追加を有し、複数の抵抗構造を生成するために適切で急速な酸化率を有する複数の他の金属を含む。光学アセンブリ２４は、抵抗器６４の位置に、所望の抵抗力を提供する、複数の粒子４６の集合体を充填するように複数のパルスをスキャンしている間、プリント回路基板に向かう溶融材料の複数の液滴の放出を誘起するべく、ドナーフィルム３６に入射させるようにレーザ放射の複数のパルスを方向付ける。
【００５４】
この抵抗率は、抵抗器６４の長さ、幅、及び高さの組み合わせで調整され、複数の粒子の集合体に接触する複数の導電配線６２間の予め画定された抵抗を提供する。処理は酸素を含む雰囲気において実行され、これにより、集合体における複数の粒子の複数の外面上に酸化物層を形成させ、よって、上述されているように、所望の抵抗力を発生させる。抵抗器６４にわたる抵抗は、ＬＩＦＴ処理の間に測定され得、複数の処理パラメータ及び／又は印刷抵抗器の複数の寸法（その高さなど）は、制御され得、これにより、処理は、回路設計により要求される確実なターゲット抵抗を実現する。
【００５５】
上述されている複数の実施形態は、例として引用され、本発明は、上記に具体的に示され説明されているものに限定されないことが理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、上記に説明された様々な特徴の組み合わせ及び副次的な組み合わせの両方、並びに、上述の説明を読んだ当業者が想到し得る、先行技術にて開示されていないこれらの変更及び修正を含む。
【図１】
2017528902.tif 000003
【図２Ａ】
2017528902.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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