(57)【要約】【解決手段】  開示は、リジッドフレキシブル電子オブジェクトを直接的に印刷するための方法および組成物に関する。具体的には、開示は、フレキシブルおよびリジッドな導電性および誘電体インク組成物を有する印刷ヘッドの組み合わせを使用して、リジッド−フレキシブルエレクトロニクス、例えば、リジッド−フレキシブルＰＣＢ、ＦＰＣ、ＴＦＴ、アンテナ、太陽電池、ＲＦＩＤ、および同種のものを直接的に、随意に同時にインクジェット印刷するための方法、システム、および組成物に関する。【選択図】  図１Ａ
2020507205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．  ｉ．  少なくとも一つのアパーチャ、リジッド樹脂インク貯蔵部、および前記アパーチャを通してリジッド樹脂インクジェットインクを供給するように構成されたリジッド樹脂ポンプを有する第１の印刷ヘッドと；
ｉｉ．  少なくとも一つのアパーチャ、リジッドメタリックインク貯蔵部、および前記アパーチャを通してリジッドメタリックインクジェットインクを供給するように構成されたリジッドメタリックインクポンプを有する第２の印刷ヘッドと；
ｉｉｉ．  少なくとも一つのアパーチャ、フレキシブル樹脂インク貯蔵部、および前記アパーチャを通してフレキシブル樹脂インクジェットインクを供給するように構成されたフレキシブル樹脂インクポンプを有する第３の印刷ヘッドと；
ｉｖ．  少なくとも一つのアパーチャ、フレキシブル導電性インク貯蔵部、および前記アパーチャを通してフレキシブル導電性インクジェットインクを供給するように構成されたフレキシブル導電性インクポンプを有する第４の印刷ヘッドと；
ｖ．  前記第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドに動作可能に結合されて、前記第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドのそれぞれに基板を搬送するように構成されたコンベヤと；
ｖｉ  ．  データプロセッサ；不揮発性メモリ；および前記不揮発性メモリ上に記憶された一組の実行可能命令であって、前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトを表現する２Ｄまたは３Ｄ可視化ファイルを受信すること；前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトを印刷するのに用いる少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイル生成すること；前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトに関連するパラメータの選択を受信すること；および前記パラメータの選択の少なくとも一つに基づいて少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイルを変更すること、に使用される実行可能命令を含む、計算機支援製造（「ＣＡＭ」）モジュールと、を含むインクジェット印刷システムを提供し、前記ＣＡＭモジュールが、前記第１、第２、第３および第４の印刷ヘッドのそれぞれを制御するよう構成されることと；
ｂ．  前記リジッド樹脂インクジェットインク組成物、前記リジッドメタリックインクジェットインク組成物、前記フレキシブル樹脂インク組成物、および前記フレキシブル導電性インク組成物を提供することと；
ｃ．  前記ＣＡＭモジュールを使用して、印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層であって、前記リジッド樹脂インクジェットインク、前記リジッドメタリックインクジェットインク、前記フレキシブル樹脂インクジェットインク、前記フレキシブル導電性インクジェットインク、または二つ以上を含む組み合わせを表現するパターンを含む２Ｄ層を表現する生成されたファイルを取得することと；
ｄ．  前記第１の印刷ヘッドを使用して、印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるパターンに相当するリジッド樹脂表現を形成することと；
ｅ．  前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるリジッド樹脂表現に相当するパターンを硬化させることと；
ｆ．  前記第３の印刷ヘッドを使用して、印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるフレキシブル樹脂表現に相当するパターンを形成することと；
ｇ．  前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるフレキシブル樹脂表現に相当するパターンを架橋させることと；
ｈ．  前記第２の印刷ヘッドを使用して、印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるリジッドメタリックインク表現に相当するパターンを形成することと；
ｉ．  印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるリジッドメタリックインク表現に相当するパターンを焼結させることと；
ｊ．  前記第４の印刷ヘッドを使用して、印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるフレキシブル導電性インク表現に相当するパターンを形成することと；
ｋ．  前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるフレキシブル導電性表現に相当するパターンを架橋させること、を含む、インクジェットプリンタを使用してリジッド−フレキシブル電子オブジェクトを製造する方法。
【請求項２】
ａ．  前記ＣＡＭモジュールを使用して、前記第１の層に引き続く印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの実質的に２Ｄ層を表現する生成されたファイルを取得すること；および引き続く複合材構成成分層を形成するステップを反復することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の層を硬化させるステップが、加熱、光重合、乾燥、堆積プラズマ、アニーリング、酸化還元反応の容易化、または先記の一つまたは複数を含む組み合わせを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記リジッドメタリックインク組成物が：約２０ｎｍと約１５０ｎｍとの間の平均直径Ｄ２，１粒子サイズを有する金属ナノ粒子；および随意に溶媒を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記金属ナノ粒子のアスペクト比が、実質的に１より大きい、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記リジッド樹脂インクが、多官能性アクリラートのモノマー、オリゴマー、ポリマー、またはそれらの組み合わせと；架橋物質と；ラジカル光開始剤との溶液である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記リジッド樹脂が：ポリエステル（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ（ビニルアセタート）（ＰＶＡ）、ポリ−メチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）、ポリ（ビニルピロリドン）、または先記の一つまたは複数の混合物またはコポリマーを含む組み合わせである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記フレキシブル樹脂インクが、ポリ（ヘキサフルオロブチルメタクリラート）、ポリ（シロキサン）（ＰＳ）、ポリ（イミド）（ＰＩ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）、ポリ（エチレンテレフタラート）（ＰＥＴ）、ポリ（エチレンナフタラート）（ＰＥＮ）、ポリ（４，４’−オキシジフェニレンピロメリトイミド）、または、先記の二つ以上を含む共役物質、コポリマー、三元ポリマー、または誘導体を含む組成物である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記フレキシブル導電性インクが、エラストマーと；導電性充填剤とを含む組成物である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記エラストマーが：ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ポリウレタン（ＰＵ）、または先記の二つの以上を含む共役物質、コポリマー、三元ポリマー、または誘導体である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記充填剤が、カーボンブラック、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、ダイヤモンド糸、導電性ポリマー、または先記の一つまたは複数を含む組み合わせである、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電性ポリマーが、ポリ（アセチレン）（ＰＡ）、ポリ（アニリン）（ＰＡＮＩ）、ポリ（ピロール）（ＰＰＹ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、または先記の二つ以上を含む共役物質、コポリマー、三元ポリマー、または誘導体である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトに関連するパラメータの選択において使用されるパラメータが；層におけるリジッド樹脂パターン、層におけるリジッドメタリックパターン、フレキシブル樹脂層、フレキシブル導電性樹脂パターン、リジッド樹脂に対する硬化の要求、フレキシブル樹脂に対する架橋の要求、層におけるリジッドメタリックパターンに対する焼結、フレキシブル導電性樹脂に対する硬化および／もしくは照射の要求、スループットの要求、または先記の一つもしくは複数を含むパラメータの組み合わせである、請求項１２に記載方法。
【請求項１４】
前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトを表現する３Ｄ可視化ファイルが、ａｓｍ、ＳＴＬ、ＩＧＥＳ、ＳＴＥＰ、Ｃａｔｉａ、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ＰｒｏＥ、３Ｄ  Ｓｔｕｄｉｏ、Ｇｅｒｂｅｒ、Ｒｈｉｎｏファイル、または先記の一つまたは複数を含むファイルであり；そして、少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイルが、ＪＰＥＧ、ＧＩＦ、ＴＩＦＦ、ＢＭＰ、ＰＤＦファイル、または先記の一つまたは複数を含む組み合わせである、請求項１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記インクジェット印刷システムが：少なくとも一つのアパーチャ、第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク貯蔵部、および前記アパーチャを通して前記第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インクを供給するように構成された第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドをさらに含む、請求項１に記載の方法であって：
ａ．  第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物を提供することと；
ｂ．  前記第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク印刷ヘッドを使用して、印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂表現に相当する所定のパターンを形成することと；
ｃ．  前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における前記第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂表現に相当する所定のパターンを硬化させる、または架橋させることと、をさらに含み、前記第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物が、前記第１または第２の印刷ヘッドにおけるリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物とは異なるリジッドまたはフレキシブル樹脂組成物を有する方法。
【請求項１６】
前記インクジェット印刷システムが、少なくとも一つのアパーチャ、第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク貯蔵部、および前記アパーチャを通して第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インクを供給するように構成された前記第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドをさらに含む請求項１に記載の方法であって：
ａ．  第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク組成物を提供することと；
ｂ．  前記第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク印刷ヘッドを使用して、印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における第２のリジッドメタリックまたはフレキシブル導電性表現に相当する所定のパターンを形成することと；
ｃ．  前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における前記第２のリジッドメタリックまたはフレキシブル導電性表現に相当する所定のパターンを焼結させる、および／または架橋させる、および／または照射することと、を含み、前記第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク組成物が、前記第３または第４の印刷ヘッドにおけるリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク組成物とは異なる金属またはフレキシブル導電性組成物を有する方法。
【請求項１７】
前記インクジェット印刷システムが：少なくとも一つのアパーチャ、第２のリジッドまたは支持体インク貯蔵部、および前記アパーチャを通して支持体インクを供給するように構成された第２のリジッドまたは支持体インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドをさらに含む、請求項１に記載の方法であって：
ａ．  支持体インク組成物を提供することと；
ｂ．  前記第１の印刷ヘッド、および／または第２、および／または第３の印刷ヘッド、および／または第４の印刷ヘッドを使用するステップの前に、これと同時に、またはこれに引き続いて、前記支持体インク印刷ヘッドを使用して、印刷用の前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における支持体表現に相当する所定のパターンを形成することと；
ｃ．  前記リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における支持体表現に相当する所定のパターンを官能化させることと、をさらに含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、リジッドフレキシブルプリント回路基板を直接印刷するのに用いる方法および組成物を対象としている。具体的には、本開示は、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）およびリジッド（ｒｉｇｉｄ）な伝導性および誘電体インク組成物との印刷ヘッドの組み合わせを用いてリジッド−フレキシブル回路基板および／またはフレキシブルエレクトロニクス（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）を直接的にインクジェット印刷するのに用いる方法および組成物を対象としている。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル−リジッド複合材エレクトロニクスは、新世代エレクトロニクスの代表であり、これは、屈曲のフレキシブル性だけでなく伸長のフレキシブル性の両方の特性を発揮できるものである。これらの特性は、大きい歪みスケールにわたり伸長できる能力だけでなく、屈曲するおよびねじれる共形性を電子装置に与える。それらの柔らかいそして共形となる性質のため、ストレッチャブルエレクトロニクス（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）は、バイオメディカル工学、例えば、皮膚装着型電子装置デバイスや植込み可能な装置において大きな潜在力を示している。ウェアラブルエレクトロニクス（ｗｅａｒａｂｌｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、および他の産業界、例えばセンサ、複雑な幾何学構造を有するアンテナ、または曲面の物体上に設置されることになるＲＦＩＤへのますます高まる要望においても同様である。
【０００３】
フレキシブルエレクトロニクスの分野における進歩は、複数の重要な新登場の技術において基本的に重要な役割を果たすと期待されている。例えば、フレキシブルセンサアレイ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ａｒｒａｙ）、電子ペーパー、ウェアラブル電子機器、および大面積のフレキシブルアクティブマトリクスディスプレイ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ａｃｔｉｖｅ  ｍａｔｒｉｘ  ｄｉｓｐｌａｙ）である。加えて、フレキシブル集積電子システムおよび加工方法の開発は、いくつかの他の重要な技術、例えば、マイクロフルイディクス（ｍｉｃｒｏ−ｆｌｕｉｄｉｃｓ）およびナノフルイディクス（ｎａｎｏ−ｆｌｕｉｄｉｃｓ）、センサおよびスマートスキン、無線識別システム（ＲＦＩＤ）、情報記憶、ならびにマイクロ電子化学システムおよびナノ電子化学システムに顕著に影響を与えることも期待される。しかしながらフレキシブルエレクトロニクス技術のこれらの応用が成功するかどうかは、新規材料の継続した開発、そして曲がった、変形した、および屈曲した形状において良好な電子的、機械的、そして光学的な性質を発揮する集積電子回路および装置を形成する、商業的に実現可能で大規模化できる製造経路に依存する。
【０００４】
フレキシブルエレクトロニクスとは、現状では、フレキシブル基板の上に電子装置を堆積させることにより電子回路を構築する技術を指す。脆い半導体ウエハ上に構築される従来の（リジッド）マイクロエレクトロニクスと等しい性能を有するが、しかし光学的に透明にでき、軽量、伸長可能／屈曲可能な形式であり、大面積上に速やかに印刷することが容易にできるフレキシブルエレクトロニクスを製造することによって、多様な応用、例えばフレキシブルディスプレイ、薄膜太陽電池、大面積センサおよびアクチュエータが可能になることが示されている。これらの応用すべてにおいて、回路と、それに組み込まれた構成成分の両方ともフレキシブルであることが、典型的にはリジッドな回路との主な違いである。現在まで、屈曲可能な（ヤング・モジュラス（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）、つまり、材料特性を記述する弾性のモジュラスすなわちパラメータであって、機械的な張力と対応する伸長度との間の比に等しいもの、ゆえに材料の硬さの尺度によって決まる）、そして伸長可能な（ポワソン比、つまり、長さの変化に対する幅の相対的変化の測定値、すなわち伸長の最中に「首が細くなる」構成成分の傾向をさすものによって決まる）、無機材料を用いたエレクトロニクスを設計することは、それらの材料の小さい破断歪み（高いヤング・モジュラス、そして１というポワソン比）に起因して困難な課題であることが証明されている。フレキシブルエレクトロニクスの典型的な実施形態は、無機物質の薄膜であり、屈曲または伸長により誘起される歪みを最小化するために、基板上で半導体、導電体、および／または絶縁体として採用されている。別の実施形態は、波打つパターンにおける回路により代表され、これは、回路材料それ自体の実質的な歪みなしに完全に反転可能な伸長性／圧縮性を提供することができるものである。
【０００５】
本明細書において提供されるのは、電子装置／コネクタ／プリント回路基板／アンテナ／センサ／ＲＦＩＤ等の製造向けの有機および／または金属性の材料からなる、フレキシブルな、および／または伸長可能／屈曲可能で、リジッド・フレックス（ｒｉｇｉｄ−ｆｌｅｘ）な二次元または三次元フレキシブルエレクトロニクスである。用語「屈曲可能」とは、材料、構造、装置、または装置構成成分が、顕著な歪み、例えば材料、構造、装置、または装置構成成分の破壊点を特徴づける歪みを導入しなくとも、変形して曲面形状（例えば、図２〜４Ｃを見られたい）をとることのできることを表示する機械的特性を指す。代表的な実施形態では、フレキシブルな材料、構造、装置、または装置構成成分は、約３００％以上の歪みを導入することなしに、変形して曲面形状となる場合がある。同様に、「伸展可能（ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ）」と「伸長可能（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ）」は、本記載において同義的に使用してもよく、材料、構造、装置、または装置構成成分が、破断を経ることなしに歪むことのできることを指す。本発明のいくつかの伸長可能な材料、構造、および装置は、機械的な故障なしに、少なくとも幾分か膨脹および／または圧縮することが可能である。一実施形態では、本発明の伸長可能な構造は、所与の方向に沿って、そしていくつかの実施形態では二方向、例えば互いに対して直交する方向に沿って、約５％だけ、その全体として占める面積の変化を受けることができる。伸長性は、いくつかの実施形態では、互いに対して移動または変位することが可能な、使用される材料の構造要素によって引き起こされる。
【０００６】
フレキシブル−リジッド複合材オブジェクト（フレキシブル−リジッドエレクトロニクス（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ−ｒｉｇｉｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ））は、ハイブリッド複合材であって、その中の単一の全製造物が、フレキシブルおよびリジッド構成成分の両方から構成されていて、それらのそれぞれまたは両方が、有機または金属性の材料、またはそれらの両方からなるハイブリッド複合材を表す。そうしたリジッド−フレックス（ｒｉｇｉｄ−ｆｌｅｘ）電子装置を形成できることで、ムーアの法則、すなわち近似的に二年ごとに高密度集積回路におけるトランジスタ数が倍増するという法則として公知の、電子工業の主要な課題の一つに対処できる可能性がある。この予測の結果、集積回路の占める空間は拡大することとなった。しかしながら、電子装置の占める空間が、例えば、植え込まれる医療装置向けに制限される場合には、装置を折りたたむこと、または表面積が高く空間の占有が小さい複雑な三次元の幾何学構造の電子装置を製造できることが必要である。
【０００７】
フレキシブル−リジッド複合材回路基板は、フレキシブル回路とリジッド回路基板が互いに接続されて単一の複合材回路基板を形成する、プリント回路基板（ＰＣＢ）のハイブリッド複合材を表す。多層のフレキシブル−リジッド回路基板複合材の様々な層は典型的には、金属によりコーティングされた貫通開口部を介して接続されている。
【０００８】
コストの理由から顕著に費用対効果の高いリジッド回路基板が使用される高価な電子部品において、フレキシブル基板とのパッケージング、すなわち組み立ておよび接続の技術の利点を利用するために、フレキシブル接続ブリッジを、リジッドなまたは硬化したＰＣＢに締結することが典型的である。ホットバー方式はんだ付け、またはレーザーハンダ付けによるそうした接続ステップは、典型的には、回路ごとに個別のステップで行われる。
【０００９】
分離されたフレキシブル接続ブリッジおよびＰＣＢ構造の取り扱いおよび配置をさらに加えることは、自動化が難しく、その結果、製造コストが高くなり、フレキシブルな接続部を製造するためのサイクル時間が減少する。医療用植え込み物において使用されるような小さいＰＣＢ構造では、これらの問題はさらに増加する。さらなる課題は、フレキシブルなものを反復して歪ませる反復使用での層間剥離や接触の悪化である。
【００１０】
本開示は、上に突き止められた一つまたは複数の問題を克服することを対象としている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
様々な実施形態で開示されるのは、フレキシブルおよびリジッドな伝導性および誘電体インク組成物を用い、印刷ヘッドの組み合わせを使用して、リジッド−フレキシブルエレクトロニクスおよび／またはフレキシブル導電体を直接インクジェット印刷するためのシステム、方法、および組成物である。
【００１２】
ある実施形態では、本明細書において提供されるのは：少なくとも一つのアパーチャ、リジッド樹脂インク貯蔵部、およびアパーチャを通してリジッド樹脂インクジェットインクを供給するように構成されたリジッド樹脂ポンプを有する第１の印刷ヘッドと；少なくとも一つのアパーチャ、リジッドメタリックインク（rigid metallic ink）貯蔵部、およびアパーチャを通してリジッドメタリック−インクジェットインクを供給するように構成されたリジッドメタリックインクポンプを有する第２の印刷ヘッドと；少なくとも一つのアパーチャ、フレキシブル樹脂インク貯蔵部、およびアパーチャを通してフレキシブル樹脂インクジェットインクを供給するように構成されたフレキシブル樹脂インクポンプを有する第３の印刷ヘッドと；少なくとも一つのアパーチャ、フレキシブル導電性インク貯蔵部、およびアパーチャを通してフレキシブル導電性インクジェットインクを供給するように構成されたフレキシブル導電性インクポンプを有する第４の印刷ヘッドと；第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドに動作可能に結合されて、第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドのそれぞれに基板を搬送するように構成されたコンベヤと；データプロセッサ；不揮発性メモリ；およびおよび前記不揮発性メモリ上に記憶された一組の実行可能命令であって、リジッド−フレキシブル電子オブジェクトを表現する２Ｄまたは３Ｄ可視化ファイルを受信すること；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトを印刷するのに用いる少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイルを生成すること；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトに関連するパラメータの選択を受信すること；およびパラメータの選択の少なくとも一つに基づいて、少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイルを変更すること、に使用される、に使用される実行可能命令を含む、計算機支援製造（「ＣＡＭ」）モジュールと、を含むインクジェット印刷システムを提供し、ＣＡＭモジュールが、前記第１、第２、第３および第４の印刷ヘッドのそれぞれを制御するよう構成されることと；リジッド樹脂インクジェットインク組成物、リジッドメタリックインクジェットインク組成物、フレキシブル樹脂インク組成物、およびフレキシブル導電性インク組成物を提供することと；ＣＡＭモジュールを使用して、印刷用のリジッドフレキシブルエレクトロニクス対象物の第１の、実質的に２Ｄ層であって、リジッド樹脂インクジェットインク、リジッドメタリックインクジェットインク、フレキシブル樹脂インクジェットインク、フレキシブル導電性インクジェットインク、または二つ以上を含む組み合わせを表現するパターンを含む２Ｄ層を表現する生成されたファイルを取得することと；第１の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッドフレキシブルエレクトロニクス対象物の第１の、実質的に２Ｄ層におけるパターンに相当する剛性樹脂表現を形成することと；リジッドフレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるリジッド樹脂表現に相当するパターンを硬化させることと；第３の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッドフレキシブルエレクトロニクス対象物の第１の、実質的に２Ｄ層におけるフレキシブル樹脂表現に相当するパターンを形成することと；リジッドフレキシブルエレクトロニクス対象物の２Ｄ層におけるフレキシブル樹脂表現に相当するパターンを固化させることと；第２の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッドフレキシブルエレクトロニクス対象物の第１の、実質的に２Ｄ層におけるリジッドメタリックインク表現に相当するパターンを形成することと；印刷用のリジッドフレキシブルエレクトロニクス対象物の第１の、実質的に２Ｄ層におけるリジッドメタリックインク表現に相当するパターンを固化させることと；第４の印刷ヘッドを使用して、リジッドフレキシブルエレクトロニクス対象物印刷の第１の、実質的に２Ｄ層におけるフレキシブル導電性インク表現に相当するパターンを形成することと；リジッドフレキシブルエレクトロニクス対象物の２Ｄ層におけるフレキシブル導電性表現に相当するパターンを固化させることと、を含む、インクジェットプリンタを使用してリジッド−フレキシブル電子オブジェクトを製造する方法である。
【００１３】
別の実施形態では、リジッド樹脂インクは、単一のリジッド樹脂インク組成物を有する、または、第１のリジッド樹脂インクと異なるまたは同一の別個のリジッド樹脂インクを有する専用のさらなるプリントヘッドを伴う、専用の印刷ヘッド中、光重合性のモノマー類、オリゴマー類、またはそれらの組み合わせの混合物、高分子量ポリマー類のコロイド分散物、ポリマー溶液、またはそれらの組み合わせとすることができる。
【００１４】
ある実施形態では、リジッドメタリックインクは、溶媒中の金属性ナノ粒子の分散物、または金属性の前駆体溶液、またはまたはそれらの組み合わせとすることができる。
【００１５】
さらに別の実施形態では、インクジェット印刷システムは：少なくとも一つのアパーチャ、第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク貯蔵部、およびアパーチャを通して第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インクを供給するように構成された第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドをさらに含み、方法は：第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物を提供することと；第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッドフレキシブルエレクトロニクス電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂表現に相当する所定のパターンを形成することと；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂表現に相当する所定のパターンを硬化させる、または架橋させる、または官能化させる、または固化させることと、をさらに含み、第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物は、第１のまたは第２の印刷ヘッドにおけるリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物とは異なるリジッドまたはフレキシブル樹脂組成物を有する。
【００１６】
リジッド−フレキシブルオブジェクトおよび／またはリジッド−フレキシブル電子オブジェクトを製造するのにインクジェット印刷を使用するための方法および組成物の、これらのそして他の特徴は、以下の詳細な記載を、図および実施例と併せて読むと明らかになるが、これらの図および実施例は、代表的なものであって、制限するものではない。
【００１７】
着色された樹脂、金属の作製方法および組成物のより深い理解のために、それらの実施形態に関連して、付随する実施例および図への参照がなされるが、それらの図面において：
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】導電性金属性パターンを、フレキシブル樹脂を用いて印刷するフレキシブルＰＣＢを例示し、
【図１Ｂ】その模式的な断面を図１ＢＡに例示し；
【図２】フレキシブル伝導体を例示するが、この場合、金属性のパターンは、フレキシブル樹脂上に印刷し；そして
【図３】本明細書において以下に提供されるシステム、方法、および組成物を使用して製造されるＴ字形リジッド−フレキシブル−リジッドＰＣＢを例示するが、４つのリジッド区画は、三つのフレキシブル部分により接続されており；
【図４Ａ】Ｔ字形の足の先端部のリジッド部分の曲げ性を例示するが、この場合、交差する腕の、９０°までの屈曲性を図４Ｂに例示し、フレキシブル部分全体の９０°までの曲げ性を図４Ｃに例示し；
【図４Ｂ】同上。
【図４Ｃ】同上。
【図５】記載の方法および組成物の実施形態を使用して製造したフレキシブル導電性ストリップの屈曲半径を示し；
【図６】８ｍｍの半径に５０回、反復して屈曲させた後の図５のストリップの上面図を示し；
【図７】記載の組成物および方法の実施形態を使用して製造したＦＰＣを例示し；
【図８】図７のＦＰＣの屈曲半径を示し；そして
【図９】図７のＦＰＣ上で降伏試験の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書において提供されるのは、フレキシブルおよびリジッドな伝導性および誘電体インク組成物を有する印刷ヘッドの組み合わせを使用してリジッド−フレキシブルオブジェクトおよび／またはフレキシブルエレクトロニクスを直接インクジェット印刷するための方法および組成物の実施形態である。
【００２０】
コストの理由から顕著に費用対効果の高いリジッド回路基板が使用される高価な電子部品において、フレキシブル基板とのパッケージング、すなわち組み立ておよび接続の技術の利点を利用するために、フレキシブル接続ブリッジを、リジッドなまたは硬化したＰＣＢに締結することが典型的である。ホットバー方式はんだ付け、またはレーザーハンダ付けによるそうした接続ステップは、典型的には、回路ごとに個別のステップで行われる。
【００２１】
分離されたフレキシブル接続ブリッジおよびＰＣＢ構造の取り扱いおよび配置をさらに加えることは、自動化が難しく、その結果、製造コストが高くなり、フレキシブルな接続部を製造するためのサイクル時間が減少する。医療用植え込み物において使用されるような小さいＰＣＢ構造では、これらの問題はさらに増加する。
【００２２】
リジッド−フレキシブルエレクトロニクス構成成分の製造において主に考慮されるのは、コスト、スループット、達成可能な特徴サイズ、および各部分（すなわち、電子構成成分のリジッドおよびフレキシブルな部分）において使用される材料との適合性である。フレキシブルエレクトロニクス（例えば、ＴＦＴ、センサ等）の製造は、導電性材料（トレース）に関連する継続的な課題を提示する。例えば、源とターゲットの間の長さを決めるための高分解能パターン形成技術は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の製造とって基本的に重要であり、これは、電流出力、スイッチングスピード等へのその影響が原因である。現状の技術は、たいていは選択的リソグラフィーによるものであって高分解能を有するものの、リジッド−フレキシブルエレクトロニクスにはそれほど適しておらず、その理由は、それらの工程が、非常に複雑、高価、時間のかかる、無駄の多いものであり、そして小さい領域のパターン形成にしか適切でないからである。さらにこれは、レジスト、溶媒、および現像液を用いた多くのステップを要し、それらはプラスチック基板に適合しない場合がある。さらには、下層をエッチングしフォトレジストを除去することにより、大部分の有機電子材料およびポリマー性基板の活性が破壊され得る。
【００２３】
本明細書において開示の印刷方法は、一つの単一ステップにおいて材料の堆積およびパターン形成を実現する。現状では、主に２種類の印刷方法があり：（１）フレキシブル基板への完成した回路の転写およびボンディング、例えば転写印刷；（２）フレキシブル基板上への回路の直接的な製造、例えばインクジェット印刷およびマイクロコンタクトプリンティング（ｍｉｃｒｏ−ｃｏｎｔａｃｔ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）（ソフトリソグラフィー（ｓｏｆｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ））である。転写印刷では、全体の構造は、Ｓｉウエハまたはガラスプレート上に標準的な方法によって製造され、続いてフレキシブル基板に転写されるが、これは、フレキシブル基板上に高性能装置を提供するという利点を有するものである。それは主に、高分解能リソグラフィーおよび高温堆積技術のたまものである。その欠点は、小さい表面積カバレッジ、および光リソグラフィーと同程度に高コストであることである。マイクロコンタクトプリンティングは、マスクとして使用される多層のパターンを作り出し、そして高スループットのバッチ法またはロール・ツー・ロール（Ｒ２Ｒ）法との適合性がよい。典型的な印刷方法は現状では、本明細書において開示され特許請求される支持体または基板のいずれもなしに直接、使い捨て基板またはチャック（または支持体粉末）上にリジッド部分およびフレキシブル部分（導電性および／または誘電体）を直接的に（そして随意に同時に）印刷することは含んではいない。
【００２４】
ある実施形態では、本明細書において開示の組成物、方法、および印刷システムを使用して、低コストで：非接触パターン形成、低温工程、追加のパターン形成、実時間での調整、三次元の構造化、一時記憶の容易さ、有機物／無機材料の印刷適性を実現することができ、大面積および高スループットの加工との適合性が良い。本明細書に記載の方法を使用するインクジェット印刷は、例えば、パターン品質が光学系の焦点深度による制限をもはや受けない状況で利点を有する。本明細書に記載の方法、組成物、およびシステムは、有機および無機材料への優れた適合性を有することができる。さらに、データ／計算機駆動型工程であることで、本明細書に記載の方法、組成物、およびシステムは、ＣＡＤ／ＣＡＭから装置を直接的に製造することができる。それは、大面積にわたって動的に一時記憶することができ、そして様々なエレクトロニクスを、それらがフレキシブルであれリジッドであれ、実時間での整列において整列させることができる。非接触パターン形成として、本明細書に記載の方法、組成物、およびシステムは、汚染を最低限にするように構成にすることができる。不完全さ、例えば積層体における局所化したそして層から層への変形は概ね存在せず、これは、高ナノスケール分解能でフレキシブルおよびリジッド部分を一つにして同時にパターン形成することに起因している。本明細書に記載の方法、組成物、およびシステムは、物理的マスクを必要とすることなくドロップ・オン・デマンド（ｄｒｏｐ−ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）（ＤＯＤ）工程を提供し、そして材料は、それが必要な量で必要な場合に塗布されるだけである。さらには、本明細書に記載の方法、組成物、およびシステムは、複雑な三次元形状を有するリジッド−フレキシブル電子オブジェクトを使用者が設計し速やかに製造できるようにすることができる。そして微細構造は、ソフトウェアを用いたプリンタ制御系を通じて速やかに変更することができる。
【００２５】
本明細書に記載の方法を使用することで、インクジェット印刷装置を使用し、またはいくつかの工程を使用し、連続した付加的製造工程において、フレキシブルおよびリジッドな伝導性および誘電体インク組成物を有する印刷ヘッドの組み合わせを使用して、リジッド−フレキシブル電子オブジェクトおよび／またはフレキシブルエレクトロニクスを形成／製造することができる。本明細書に記載の方法を使用することで、熱硬化性リジッド樹脂材料を使用して、複合材構成成分のリジッド樹脂部分を形成することができ、この構成成分は典型的には、フレキシブル部分と、一実施形態では同時に形成され、または別の実施形態では別個に着色され、それぞれが再び、リジッド導電性金属トレースまたはフレキシブル導電性材料と別個にまたは同時に処理されて、フレキシブル導電性パターンまたはトレースまたはコンタクトを形成する。これらの構成成分。本明細書に記載の方法および組成物を使用すると、そうした別個の作製および組み立てをなくすことができ、さらに、本明細書に記載の方法および組成物を使用すると、複雑な幾何学構造のより良好な制御、および速やかな試作工程のみならずリジッド−フレックスエレクトロニクスの大量生産を実現することができる。
【００２６】
したがって、そしてある実施形態では、本明細書において提供されるのは：少なくとも一つのアパーチャ、リジッド樹脂インク貯蔵部、およびアパーチャを通してリジッド樹脂インクジェットインクを供給するように構成されたリジッド樹脂ポンプを有する第１の印刷ヘッドと；少なくとも一つのアパーチャ、リジッドメタリックインク貯蔵部、およびアパーチャを通してリジッドメタリックインクジェットインクを供給するように構成されたリジッドメタリックインクポンプを有する第２の印刷ヘッドと；少なくとも一つのアパーチャ、フレキシブル樹脂インク貯蔵部、およびアパーチャを通してフレキシブル樹脂インクジェットインクを供給するように構成されたフレキシブル樹脂インクポンプを有する第３の印刷ヘッドと；少なくとも一つのアパーチャ、フレキシブル導電性インク貯蔵部、およびアパーチャを通してフレキシブル導電性インクジェットインクを供給するように構成されたフレキシブル導電性インクポンプを有する第４の印刷ヘッドと；第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドに動作可能に結合されて、第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドのそれぞれに基板を搬送するように構成されたコンベヤと；データプロセッサ；不揮発性メモリ；およびおよび前記不揮発性メモリ上に記憶された一組の実行可能命令であって、リジッドフレキシブル電子オブジェクトを表現する２Ｄまたは３Ｄ可視化ファイルを受信すること；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトを印刷するのに用いる少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイルを生成すること；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトに関連するパラメータの選択を受信すること；およびパラメータの選択の少なくとも一つに基づいて少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイルを変更することに使用される、実行可能命令を含む、計算機支援製造モジュールを含む、計算機支援製造（「ＣＡＭ」）モジュールと、を含むインクジェット印刷システムを提供し、ＣＡＭモジュールが、第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドのそれぞれを制御するよう構成されることと；リジッド樹脂インクジェットインク組成物、リジッドメタリックインクジェットインク組成物、フレキシブル樹脂インク組成物、およびフレキシブル導電性インク組成物を提供することと；ＣＡＭモジュールを使用して、印刷用のリジッドフレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層であって、リジッド樹脂インクジェットインク、リジッドメタリックインクジェットインク、フレキシブル樹脂インクジェットインク、フレキシブル導電性インクジェットインク、または二つ以上を含む組み合わせを表現するパターンを含む２Ｄ層を表現する生成されたファイルを取得することと；第１の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッドフレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるパターンに相当する剛性樹脂表現を形成することと；リジッドフレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるリジッド樹脂表現に相当するパターンを硬化させることと；第３の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッドフレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるフレキシブル樹脂表現に相当するパターンを形成することと；リジッドフレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるフレキシブル樹脂表現に相当するパターンを固化させることと；第２の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッドフレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるリジッドメタリックインク表現に相当するパターンを形成することと；印刷用のリジッドフレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における剛性金属性のインク表現に相当するパターンを焼結させることと；第４の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッドフレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるフレキシブル導電性インク表現に相当するパターンを形成することと；リジッドフレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるフレキシブル導電性表現に相当するパターンを架橋させることと、を含む、インクジェットプリンタを使用してリジッド−フレキシブルエレクトロニクス構成成分を、使い捨て可能で剥離可能なまたは除去可能な基板の上に直接的に製造する方法である。
【００２７】
本明細書において使用されるとおり、架橋形成は、フレキシブル樹脂を、それが導電性樹脂にせよ、フレキシブル誘電体樹脂にせよ、官能化して、換言すれば、限られたやりかたで、長鎖分岐前駆体（すなわち末端基ではない）に沿って別の場所の一つまたは複数の結合を介して接続して、架橋したネットワークではなく異形長鎖分岐組成物を形成することを記述する総称として使用される。官能化は、ポリマー主鎖において、またはポリマー主鎖の部分でない官能基において、置換された反応物質と、多官能性ポリマーにおける分岐したポリマーとの重合を開始させることを通じたものであってもよい。分岐の制御は、例えば：ポリマーの数平均分子量、（光）開始剤の濃度、ＵＶ曝露時間、温度、開始剤のタイプ、及び同種のものを制御することにより行うことができる。分岐は、例えば、少なくとも炭素数６つの鎖長を意味する長鎖分岐（ＬＣＢ）とすることができ、これ以上の長さは、１３Ｃ核磁気共鳴分光を使用して識別することはできない。各長鎖分岐は、ポリマー主鎖と同じコモノマー分布を有し、それが取り付くポリマー主鎖と同じ長さとすることができる。
【００２８】
本明細書に記載の「リジッド−フレキシブル」または「リジッド−フレキシブル−リジッド」電子オブジェクトまたはそれらのリジッド部分の「リジッド樹脂」または「リジッド部分」に言及する際の用語「リジッド」とは、本明細書では；それ自体でその形状を保ち、そしてインクジェット印刷により実行される場合に、またはフレキシブル部分（例えば、フレキシブル樹脂構成成分および／またはフレキシブル導電性樹脂部分）により閉じ込められる場合に、その自重の結果として顕著には変形しない材料であって、そのヤング・モジュラスλが、極めてフレキシブルな維持して実用上ヤング・モジュラスがゼロであるゲルと異なり、２００ＭＰａより大きい材料を意味するのに使用される。本明細書において提供される材料についてのヤング・モジュラスは、約１と約３ｍＰａの間、または約１．５ｍＰａと約２．７ｍＰａの間とすることができる。さらに、用語「フレキシブルプリント回路」とは、比較的薄いシート形状にした印刷回路と、比較的厚い基板形状にしたプリント回路との両方を含むものとする。フレキシブルプリント回路はまた、「フレキシブルプリント回路ケーブル（ＦＰＣＣ）」とも呼ばれることがある。また、本明細書に記載のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの様々な層を記述するのに本明細書で使用される用語「フレキシブル」は、材料が、実質的に弛緩したままである、そして実質的に均一に二次元または三次元の特徴に対し共形となれる能力を有することを意味することが意図される。したがって、用語「フレキシブル」および同様な用語は、樹脂ポリエステルエラストマーの屈曲におけるモジュラスが好ましくは１００００ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることを表している。上に記載の定義の中に収まる屈曲における実際上いかなる所望のモジュラスも、重合の最中に使用されるコモノマー成分のタイプおよび／または量ならびに架橋度を選択的に変動させることにより本明細書において提供されるエラストマー類の構造的な配置を選択的に調整することによって実現することができる。
【００２９】
あるいは、または加えて、リジッド−フレキシブル、またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクト（例えば、リジッド−フレキシブル−リジッドＰＣＢおよび／またはＦＰＣ）を製造する方法およびシステムにおいて使用されるインクジェット印刷システムは：少なくとも一つのアパーチャ、第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク貯蔵部、およびアパーチャを通して第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インクを供給するように構成された第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドをさらに含むことができ、方法は：第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物を提供することと；第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂表現に相当する所定のパターンを形成することと；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂表現に相当する所定のパターンを硬化させる、または架橋させる、または官能化させる、または固化させることと、をさらに含み、第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物は、第１のまたは第２の印刷ヘッドにおけるリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物とは異なるリジッドまたはフレキシブル樹脂組成物を有する。また包含されるのは、特定のインクタイプにそれぞれ専用のさらなる印刷ヘッドが、電子構成成分のタイプ、応用、およびその使用条件に基づいて、要求に応じて追加される実施形態の状況である。
【００３０】
さらには、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトを形成する方法は、第１の印刷ヘッド、および／または第２の印刷ヘッドを使用するステップに先立って、剥離可能な、または除去可能な基板を提供するステップをさらに含むことができる。随意の剥離可能な基板はまた、リジッドまたはフレキシブルのいずれかであってもよい。用語「剥離可能」とは、ある実施形態では、表面、例えば本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトを形成するための方法、組成物、およびキットにより作り出された表面に、除去可能に付着させるおよび接着することができる、そして引き続き、力をかけて表面から除去することができる材料を指す。本発明の組成物および方法にしたがう剥離可能な膜は、プリンタのコンベヤベルト上で配置されたチャックに接着剤により除去可能に付着することができ、そして、強制的に除去することによって、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトの層を露出させることができる。
【００３１】
除去可能な基板はまた、粉末、例えば、セラミック粉末であって、チャックに付着させることができ、圧縮して固めた後に除去することのできるものとすることができる。基板の選択は、例えば最終的な複合材構成成分の使用および構造に依存し得る。さらには、基板の除去は、全体の構成成分の製造、第１の２Ｄ層の製造の終了時、またはそれらの間のいずれの段階でも生じ得る。
【００３２】
本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトを形成する方法は、上記のように、基板を提供するステップを含むことができる。樹脂および／またはメタリックインクを堆積させる印刷ヘッド（そしてその派生語は；制御されたやりかたで表面上に材料を堆積させる、転写する、または生み出すあらゆる装置または技術を指すと理解されるものとする）は、要望があればインク小液滴を提供するように、換言すれば、事前に選択された様々な工程パラメータ、例えばコンベヤスピード、所望のフレキシブル伝導層の厚さ、および／または長さ、層のタイプ、要求される層のフレキシブル性（換言すれば、構成成分が最初の２Ｄ構成に対してどの程度まで屈曲することになるか）、および同種のものの関数として構成することができる。除去可能なまたは剥離可能な基板はまた、比較的リジッドな材料、例えば、ガラスまたは結晶（例えば、サファイア）とすることができる。加えて、またはあるいは、剥離可能な基板は、リジッド−フレキシブル、またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクト、例えば、ポリ（エチレンナフタラート）（ＰＥＮ）、ポリイミド（例えばデュポン社（ＤｕＰｏｎｔ）によるカプトン（ＫＡＰＴＯＮＥ）（登録商標））、シリコンポリマー類、ポリ（エチレンテレフタラート）（ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｐｈｔａｌａｔｅ）（ＰＥＴ、ｃＰＥＴまたはａＰＥＴの両方）、ポリテトロラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜等から、基板を容易に剥離できるようにするため、フレキシブル（例えば、巻き取ることの可能な）基板（または膜）であってもよい。さらに、基板は、例えばセラミック粉末とすることができる。
【００３３】
リジッド−フレキシブル、またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクト物品および本明細書に記載の構成成分を製造するまたは形成することにおいて、リジッドまたはフレキシブル構成成分樹脂および／またはリジッド金属材料またはフレキシブル導電性材料の実質的に２Ｄ層を堆積させることにより、支持層または構造を、本明細書に記載のリジッド−フレキシブル、またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクト物品および構成要素の実質的２Ｄ表現の部分として堆積させることができる。この支持体は、除去可能とすることができ、そして、引き続いて印刷される張り出し部分の下に、または予想される空洞中に配置することができるが、これらの張り出し部分や空洞は、その部分または構成成分の材料それ自体によって支持されることはない。支持体構造は、その部分の材料を堆積させるのに用いる同一の堆積技術を利用して構築することができる。ある実施形態では、ＣＡＭモジュールは、形成されている複合材構成成分を表現する３Ｄ可視化ファイルの張り出しまたは自由空間区分のための、そして他の状況では、形成されている本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトおよび構成成分の側壁のための支持体構造として作用する、さらなる幾何学構造を生成することができる。支持体材料は、例えば製造の最中にその部分の材料に接着するように、そして印刷工程が完了した際に、完成した本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトおよび構成成分から除去可能となるように構成することができる。
【００３４】
本明細書で使用される用語「支持体」は、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトおよび本明細書に記載の構成成分の製造の最中に構築され着色された樹脂および／または金属材料の複数の層を構造的に支持するのに使用される支持体材料の一つまたは複数の層を指す。例えば、支持体材料は、樹脂インク材料を硬化させるのに使用する化学放射線に曝露させた場合に、樹脂インク材料と反応することが可能な少なくとも一つの官能基を含むろうとすることができる。いくつかの実施形態では、ろうにおける官能基は、構築された材料を硬化させるのにそして３Ｄ物品を引き続き形成するのに典型的に使用される光開始剤の存在下で構築材料と反応することができ、そして後に穏和な加熱下で溶融し除去することができる。さらなる支持体材料は、例えば、架橋せず溶媒／水に可溶性の材料であって、いったん印刷工程が完了すると支持体構造を比較的容易に洗い流せるようにする材料とすることができる。あるいはまたは加えて、離脱式の支持体材料もまた可能であり、これは、手でその材料をその部分から折り取ることができるものである。
【００３５】
他の実施形態では、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトおよび構成成分を製造する方法およびシステムにおいて使用される支持体材料は、支持体を通した曝露に適合するよう化学放射線に対して透明とすることができる。ある実施形態では、「化学放射線」は、樹脂インク組成物を硬化させることが可能なエネルギービーム、例えば、あらゆる電磁波照射、例えば、赤外、紫外線、電子ビーム、Ｘ線、または放射線を指す。したがって、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトおよび本明細書に記載の構成成分を製造するのに使用される用語「化学放射線硬化性樹脂組成物」は、上記のように、一つまたは複数の化学放射線（エネルギービーム）を照射されると硬化する樹脂組成物とすることができる。
【００３６】
そうした照射は、支持体に最も近い層における光重合性リジッド樹脂インク組成物の少なくとも部分を硬化させるという結果になる、または加えて（または代わりに）フレキシブル樹脂を固化させるのに使用される。適切な支持体材料の実施例は、ポリマー膜、例えば、付加ポリマー類、および直鎖状縮合ポリマー類、および透明な発泡体により形成されたものを含む。本明細書に記載の方法において使用されるポリマー性支持体は，アセチルプロピオニルセルロース、セルロースアセタートブチラート、ポリエステル類、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、およびポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）；配向ポリスチレン（ＯＰＳ）；配向ナイロン（ＯＮｙ）；ポリプロピレン（ＰＰ）、配向ポリプロピレン（ＯＰＰ）；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）；および様々なポリアミド、ポリカルボナート類、ポリイミド類、ポリオレフィン、ポリ（ビニルアセタール）（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｌｓ））、ポリエーテルおよびポリスルホンアミド類、および不透明な白色のポリエステル類とすることができる。アクリル樹脂、フェノール樹脂、ガラス、および金属もまた、インク収容部として使用することもできる。
【００３７】
したがって、そしてある実施形態では、リジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトおよび構成成分を製造するための方法およびシステムにおいて使用されるインクジェット印刷システムは：少なくとも一つのアパーチャ、支持体インク貯蔵部、およびアパーチャを通して支持体インクを供給するように構成された支持体インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドをさらに含むことができ、方法は：支持体インク組成物を提供することと；第１の印刷ヘッドおよび／または第２および／または第３の印刷ヘッドおよび／または第４の印刷ヘッドを使用するステップの前に、これと同時に、またはこれに引き続いて、支持体インク印刷ヘッドを使用して、印刷用の剛性−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における担持表現に相当する所定のパターンを形成することと；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における支持体表現に相当する所定のパターンを官能化させることと、をさらに含む。
【００３８】
用語「形成する」（およびその変形である「形成される」等）は、ある実施形態では、当技術分野で公知のあらゆる適切な方法を使用して、別の物質／材料（例えば、基板、樹脂または別の層）と接触させて流体または材料（例えば、リジッドメタリックインク）を、ポンプ輸送する、吐出する、注ぐ、放出する、変位させる、位置決めする、循環させる、またはそうでなければ配置することを指す。
【００３９】
本明細書に記載のとおりの適切な印刷ヘッドにより堆積させたリジッド樹脂層またはパターンを硬化させることは、例えば、加熱、光重合、乾燥、堆積プラズマ、アニーリング、酸化還元反応の容易化、紫外ビームによる照射、または先記の一つまたは複数を含む組み合わせによって実現することができる。同一の方法は、適切な条件の下で使用して、フレキシブル樹脂を固化させ、そして材料に影響を与えて、収縮なしのゴム状の状態を維持させる。硬化は、単一の工程を用いて実行する必要はなく、いくつかの工程（例えば、さらなる印刷ヘッドを用いて架橋物質を乾燥、および加熱、および堆積させること）を同時にまたは順次に含むことができる。
【００４０】
概して、リジッド樹脂は、電子構成成分またはフレキシブル電子オブジェクトが曝露されていてもよい動作温度より高いガラス転移を有することになる。樹脂のリジッド性の品質は、インク製剤におけるモノマー、および／またはオリゴマー、および／またはポリマーとして働く分子の性質から生じ；実例としては、モノマー、および／またはオリゴマー、および／またはポリマー主鎖におけるリジッド部分は、最終的な樹脂マトリクスに、そのリジッド性、例えばフェニル環、またはシクロヘプテンもしくはシクロヘキサン部分を与えることになり、同一のことは、炭素−炭素の二重または三重結合についても当てはまり、これは、回転からポリマー鎖を返すことになり、そして完全でリジッドな構造を課すことになる。その例は、エポキシ誘導アクリラート類、シクロヘキサン誘導アクリラート類等とすることができる。加えて、そして示したとおり、さらなる特性（例えば、誘電定数、損失係数、耐火性、耐擦傷性等）は、先に言及したポリマー類（およびその他）の共役物質、誘導体、コポリマー、または三元ポリマー類のいずれかを、インク製剤において特定の比で使用する場合に、リジッド樹脂に付与することができる。明確にするために、用語「共役物質」は、本明細書において使用されるとおり、必ずしもポリマー主鎖上にない二つ以上の部分が結合することによって形成された、あらゆる化合物を指す。「部分」または「基」は、式、化学名、または構造により指定されるあらゆるタイプの分子配置である。特定の実施形態の文脈の範囲内では、共役物質は、一つまたは複数の部分または化学基を含むとされる。このことは、その部分の式が、共役物質の分子配置に結合しその一部となることを目的として、なんらかの位置で置換されているということを意味する。部分は、直接に共有結合していてもよいものの、二つ以上の部分の結合が互いに直接的でなければならないということは意図されない。連結基（ｌｉｎｋｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ）、架橋基、または結合基（ｊｏｉｎｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ）は、共有結合により部分に接続することになるあらゆる分子配置を指し、例えば、一つまたは複数のアミド基であるがこれに限定されないものであり、部分を結合させていてもよい。加えて、共役物質は置換されていなくてもよいものの、共役物質は、連結基へ接続されたおよび／または部分に接続された多様なさらなる置換基を有していてもよい。例えば、シロキサン部分は、ケイ素−酸素結合を含有する分子配置である。好ましくは、特定の実施形態の範囲内では、シロキサン部分はかご状構造である。
【００４１】
さらには、そして別の実施形態では、架橋は、架橋物質を使用して、すなわち架橋基を形成させて共有結合により、または、例えばメタクリラート類、メタクリルアミド類、アクリラート類、またはアクリルアミド類であるがこれらには限定されないモノマー類のラジカル重合により、部分を一つに結合させることを指す。いくつかの実施形態では、架橋基は、ポリマー腕の末端に成長させる。好適な実施形態では、シロキサン−ポリマー共役物質は、アルケニル基を有しており、アルケニル基を含有する他の分子、例えば、メタクリラート類、メタクリルアミド類、アクリラート類、またはアクリルアミド類であるがこれらに限定されないもの、および架橋剤、およびラジカルの、アニオン系の、カチオン系の開始剤の非存在下または存在下で、ラジカル重合により架橋する。
【００４２】
さらには、用語「コポリマー」は、二つ以上のモノマー類（三元ポリマー類、四元ポリマー類等を含む）から誘導されたポリマーを意味し、そして用語「ポリマー」は、一つまたは複数の異なるモノマーからの反復単位を有するあらゆる炭素含有化合物を指す。
【００４３】
同様に、本明細書に記載のリジッド−フレキシブル、またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトおよびＦＰＣにおいて使用されるフレキシブル樹脂インクは、天然または合成ゴム、ポリ（ヘキサフルオロブチルメタクリラート）、ポリ（シロキサン）（ＰＳ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ポリ（イミド）（ＰＩ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）、ポリ（エチレンテレフタラート）（ＰＥＴ）、ポリ（エチレンナフタラート）（ＰＥＮ）、または先記の二つ以上を含む共役物質、コポリマー、三元ポリマー、もしくは誘導体を含む組成物であってもよい。
【００４４】
フレキシブル樹脂インクはまた、長い脂肪族鎖に基づくモノマーおよび／またはオリゴマーおよびまたはポリマー性溶液の組成物とすることができ、この場合、炭素数は、４から３０の間、好ましくは４から２０の間であり、これにより、ポリマーの屈曲およびねじれだけでなく、ポリマー主鎖の自由回転が可能になる。エチレングリコール系のモノマー、オリゴマー類、およびポリマー類はまた、得られた樹脂にフレキシブル性を与えるのに役立つ可能性がある。同様に、ウレタン系ポリマーの高い伸長特性もまた、樹脂にフレキシブル性を与えるのに役立つ可能性がある。これらのタイプのオリゴマー類および／またはモノマー類は官能化されて、随意に準備のできたポリマーとともに、ポリマー性マトリクスを与えることになる。硬化の程度もまた、フレキシブル特性の制御に使用されることになる。
【００４５】
ある実施形態では、フレキシブル導電性インクは、エラストマーまたはエラストマー溶液、またはフレキシブル導電性充填材料を伴う単なる溶媒；および導電性充填剤を含む組成物である。エラストマーは、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とすることができ、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ポリウレタン（ＰＵ）、およびポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）は、高い反転変形（＞２００％）および貧弱な導電性がその特徴である。「ゴム」は、当業者が「ゴム」と見なすあらゆる材料、好ましくは架橋性ゴム（例えば、充填剤材料を含浸させる前のもの）とすることができる。例えば、ゴム構成成分は、あらゆるオレフィン含有ゴム、例えばエチレン−プロピレンコポリマー（ＥＰＭ）とすることができる。他のゴム構成成分は例えば、エチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）ゴム、またはＥＰＤＭタイプのゴムを含むことができる。ＥＰＤＭタイプのゴムは、炭素数が２から１０、好ましくは炭素数が２から４の少なくとも二つの異なるモノオレフィンモノマー類、および炭素数が５から２０の少なくとも一つのポリ不飽和オレフィンの重合から誘導される三元ポリマーとすることができる。
【００４６】
充填剤は、有機物質または無機物質のいずれかとすることができる。例えば、充填剤は、銀ナノファイバーまたは（Ａｇ）ナノワイヤ、カーボンブラック、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、ダイヤモンド糸、グラフェンナノ粒子、導電性ポリマー、例えば、ポリアニリン、または先記の一つまたは複数を含む組み合わせとすることができる。これらの充填剤は、ある実施形態では、記載のインクにおいて使用されるフレキシブル樹脂および／またはエラストマー類の導電性を増加させるのに使用してもよい。これらの充填剤は、特定の実施形態では、機械的特性に影響を与えるのにも使用してよい。導電性を増加させるために、充填剤の分率濃度は、ある実施形態では、３Ｄパーコレーション閾値より高く維持される。ある実施形態では、要求される導電性を付与するのに必要な充填剤の分率濃度は、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、ダイヤモンド糸、または導電性ポリマーについては、カーボンブラックよりも低い。他のドーピング充填剤は、例えばＥＰＤＭまたはＳＢＲを伴う、ヨウ素（Ｉ２）および五塩化アンチモン（ＳｂＣｌ５）とすることができる。
【００４７】
同様に、本明細書に記載の方法、組成物およびシステムにおいて使用される導電性ポリマー樹脂は、充填剤、例えばエラストマー性のまたはフレキシブルポリマー部分の中または溶媒の中に懸濁させた金属性ナノ粒子を有することができる。ナノ粒子は、薄片、球体、棒、ワイヤ、またはそれらの組み合わせの形状をとることができる。本明細書に記載のとおり、懸濁させたナノ粒子のアスペクト比は、１より相当大きくすることができ、これは、粒子のパーコレーション閾値に有益な影響を与える（これを低減させる）可能性がある。
【００４８】
ある実施形態では、本明細書に記載のリジッド−フレキシブル、またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトおよびＦＰＣにおいて使用される導電性ポリマー樹脂組成物のポリマー充填剤部分は、例えば、ポリ（アセチレン）（ＰＡ）、ポリ（アニリン）（ＰＡＮＩ）、ポリ（ピロール）（ＰＰＹ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（４，４’−オキシジフェニレンピロメリトイミド）、または先記の二つ以上を含む共役物質、コポリマー、三元ポリマー、もしくは誘導体とすることができる。充填剤ポリマーは、相互に侵入するネットワークを形成することができ、これによりエラストマーは、要求されるフレキシブル性を提供することができ、導電性ポリマー充填剤は要求されるものを提供することができる。
【００４９】
例えば、本明細書に記載のフレキシブル導電性樹脂インク組成物において使用される導電性ポリマー樹脂は、ポリ（ウレタン）−ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）配合物であって、ＰＥＤＯＴが、３Ｄパーコレーション閾値（ｔｈｇｒｅｓｈｏｌｄ）より高い分率濃度（ｖ／ｖ）、例えば約１０％と約１６％のＰＥＤＯＴ／ＰＵを有するものとすることができる。実際のパーコレーション閾値は、ＰＵおよび  ＰＥＤＯＴの重量平均分子量、
【００５０】
【数１】
2020507205.tif 000003
、数平均分子量、
【００５１】
【数２】
2020507205.tif 000004
【００５２】
および多分散度（ＰＤＩ）に依存することになる。参照を目的として、用語「フレキシブル導電性樹脂」は、少なくとも１０％の伸長度の下に９９Ｓ／ｃｍ超を発揮することが可能なポリマー樹脂組成物を指す。本明細書に記載のフレキシブル導電性インク組成物は、相溶性を増強するポリマー類、例えばポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）をさらに含むことができる。
【００５３】
同様に、他の官能性ヘッドは、リジッドおよびまたはフレキシブル樹脂印刷ヘッドおよび／またはリジッドメタリック（金属含有）またはフレキシブル導電性印刷ヘッドの前、間、後ろに位置させてもよい。これらは、例えば１９０ｎｍと約４００ｎｍの間、例えば３９５ｎｍの所定の波長（λ）で電磁放射を放出するように構成された電磁放射源を含んでいてもよく、これは、ある実施形態では、リジッドメタリックインクにおいて使用される金属ナノ粒子分散物と併用することができる、光重合性のリジッドおよび／またはフレキシブル（誘電体、非導電性）樹脂を、加速させる、および／または調整する、および／または容易にするのに使用することができる。他の官能性ヘッドは、加熱素子、様々なインク（例えば、支持体、プレハンダ用コネクティブインク（ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｅ  ｉｎｋ）、様々な成分、例えばキャパシタ、トランジスタおよび同種のもののレベル印刷）を有するさらなる印刷用ヘッド、および先記のものの組み合わせとすることができる。
【００５４】
示したとおり、リジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトおよびそれらの構成成分を製造する方法を実現するのに使用されるシステムは、さらなるリジッドメタリックインク印刷ヘッドを有することができ、これは異なる金属を含有することができる。例えば、本明細書に記載の第２の印刷ヘッドは、銀（Ａｇ）ナノ粒子を含むことができる一方、メタリックインク用のさらなる印刷ヘッドは、異なる金属、例えば、銅、または金を含んでいてもよい。同様に、他の金属（例えば、Ａｌ）または金属前駆体もまた使用することができ、そして提供される実施例は、制限的であるとは見なされないものとする。
【００５５】
同様に、さらなる印刷ヘッドは、異なるフレキシブル導電性材料を送達するのに専用とすることができ、例えば、第３の印刷ヘッドでは、フレキシブル導電性材料はＰＥＤＯＴ：ＰＵが１２％の配合物とすることができる一方、別のフレキシブル導電性部分の送達および形成に専用のさらなる印刷ヘッドは、ＳＢＲ：ＳＷＣＮＴを（〜２０％ＳＷＣＮＴ）とすることができる。
【００５６】
したがって、インクジェット印刷システムは：少なくとも一つのアパーチャ、第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク貯蔵部、およびアパーチャを通して第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インクを供給するように構成された第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドさらに含み、方法は：第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク組成物を提供することと；第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における第２のリジッドメタリックまたはフレキシブル導電性表現に相当する所定のパターンを形成することと；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における第２のリジッドメタリックまたはフレキシブル導電性表現に相当する所定のパターンを焼結させる、および／または固化させる、および／または架橋させる、および／または照射することと、をさらに含み、第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク組成物は、第３または第４の印刷ヘッドにおけるリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク組成物とは異なる金属またはフレキシブル導電性組成物を有する。その結果、方法は、第２のメタリックインク組成物を提供することと；第２のメタリックインク印刷ヘッドを使用して、印刷用の複合材構成要素の第１の、実質的に２Ｄ層における第２の金属表現に相当する所定のパターンを形成することと；複合材構成成分の２Ｄ層における第２の金属表現に相当する所定のパターンを焼結させることと、をさらに含むことができる。第２のメタリックインク組成物は、第２の印刷ヘッドにおけるリジッドメタリックインク組成物とは異なる金属を有することができ、または別の実施形態では；そしてさらに高いスループットを実現するためには、第２のメタリックインク組成物は、すべてのメタリック印刷ヘッドにおいて同一とすることができる。
【００５７】
加えて、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトを形成するためのすべての印刷ヘッドおよび方法は、制御された雰囲気を内部に有する筐体において生じるように構成することができる。同様に、制御された雰囲気は、リジッドおよび／またはフレキシブル樹脂インク組成物による影響を受ける可能性がある。
【００５８】
他の同様な官能性ステップ（そしてそれゆえ、これらのステップに影響を与えるための手段）は、樹脂インクまたはメタリックインク印刷ヘッド（例えば、リジッドメタリック層を焼結させるためのもの）のそれぞれの前または後になされる。これらのステップは：加熱ステップ（加熱素子、または熱風により影響されるもの）；光退色（フォトレジストマスク支持体パターンのもの）、光硬化、またはあらゆる他の適切な化学放射線源へ曝露（例えば、ＵＶ光源を使用してのもの）；乾燥（例えば、真空領域、または加熱素子を使用してのもの）；（反応性）プラズマ堆積（例えば、加圧プラズマガンおよびプラズマビームコントローラを使用してのもの）；例えばカチオン系の開始剤、例えば［４−［（２−ヒドロキシテトラデシル）−オキシル］−フェニル］−フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモナートを使用してなされるフレキシブル樹脂ポリマー溶液またはフレキシブル導電性樹脂溶液への架橋；コーティングに先立って；アニーリング、または酸化還元反応の容易化、およびそれらの工程が利用される順番にかかわらず、それらの組み合わせを含んでいてもよい（が、それらに限定されない）。特定の実施形態では、レーザー（例えば、選択的レーザー焼結／溶融、直接レーザー焼結／溶融）、または電子ビーム溶融は、リジッド樹脂、および／またはフレキシブル部分において使用することができる。リジッドメタリック部分の焼結は、本明細書に記載の構成成分のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトのリジッド樹脂性部分の最上部にリジッドメタリック部分が印刷される状況でも生じ得ることに留意されたい  。
【００５９】
本明細書に記載の本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトのリジッド部分では；リジッドメタリック層は、リジッド樹脂層の間で（同時に、そして直接的に）、樹脂層の上のコーティングパターンとは別個に、そして明確に異なるように堆積させることができることに留意されたい。例えば、リジッドメタリック層は、支持体層を覆うように堆積させることができ、これは、除去の後では、いかなる樹脂材料とも独立したものとなる。同様に、本明細書に記載の本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトのフレキシブル部分では、フレキシブル導電性材料は、フレキシブル樹脂と同時にまたは連続して堆積させることができ、そしてそれぞれは、同一のまたは異なる官能性印刷ヘッドを用いて、官能化させる（換言すれば、固化させる、硬化させる、および／または架橋させる）ことができる。
【００６０】
したがって、ある実施形態では、第２の印刷ヘッドを使用し、そしてリジッドメタリックインクジェットインクを基板上に、またはそう要求があるならばチャック上に堆積させ、これにより第１の印刷されたリジッドメタリック（伝導性）パターン層を形成するステップ、および／またはリジッド樹脂含有インクジェットインクを、除去可能な基板（またはチャック）上に、および／またはまたは除去可能な支持体上に堆積させるステップは、加熱、光硬化、乾燥、堆積プラズマ、架橋、アニーリング、酸化還元反応の容易化、焼結、溶融するステップ、または先記の一つまたは複数を含むステップの組み合わせの後に生じる、前に生じる、またそれと同時に生じる。事前の、または事後の部分処理（換言すれば、リジッド樹脂、および／またはリジッドメタリック、および／または随意の支持体部分の官能化）は、フレキシブル部分の印刷ヘッド、さらなるリジッドまたはフレキシブル樹脂インク印刷ヘッド、さらなるメタリックインク印刷ヘッド、またはフレキシブル導電性インクジェットインクを使用するステップの前または後のいずれかで、またはその他のあらゆる入れ替えで生じる。
【００６１】
リジッドメタリックインク組成物（およびフレキシブル導電性樹脂インクジェットインク）の調合は、堆積ツールにより（例えば、組成物の粘度および表面張力に関して）、および堆積表面の特徴（例えば、もし使用するのであれば、剥離可能なまたは除去可能な基板または支持体材料の親水性または疎水性、および界面エネルギー）により、または連続層を上に堆積させる基板層により課される要求を、もしそれらがあるのであれば考慮に入れてもよい。圧電ヘッドを用いるインクジェット印刷を使用すると、リジッドメタリックインクおよび／または樹脂形成インクジェットインクのいずれかの粘度（印刷温度℃で測定されるもの）は、例えば、約５ｃＰ以上、例えば、約８ｃＰ以上、または約１０ｃＰ以上、および約３０ｃＰ以下、例えば、約２０ｃＰ以下、または約１５ｃＰ以下とすることができる。リジッドメタリックインクは、５０ｍｓの表面寿命および２５℃で最大泡圧測定法により測定される、約２５ｍＮ／ｍと約４０ｍＮ／ｍの間、例えば約２９ｍＮ／ｍと約３１ｍＮ／ｍの間の動的表面張力（インクジェットインク小液滴が印刷ヘッドアパーチャのところで形成される場合、表面張力を指す）を有するようにそれぞれ構成する（例えば、調合する）ことができる。動的表面張力は、剥離可能な基板、支持体材料、樹脂層、またはそれらの組み合わせとの、約１００°と約１６５°の間の接触角が得られるように調合することができる。
【００６２】
本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトを製造する方法における金属性の組成物を使用することは、溶媒に懸濁させた金属性の銅、銀、アルミニウムのナノ粒子、または先記の一つまたは複数の、そして他の金属（例えば、周期律表のＩＡ族（１））を含むメタリックインクジェットインク組成物、バインダ、および溶媒から本質的に構成することができ、インク中のナノ粒子の直径、形状、および組成比は最適化され、よって層、または高密度に印刷されたパターンの形成が可能になる。金属インクの選択は、印刷するよう求められる３Ｄ複合材構成成分の最終的な特徴に依存することになることに留意されたい。これらの粒子は、所望の応用に適切なサイズ範囲とすることができる。ある実施形態では、銀を使用して形成されたリジッドメタリック部分のパターンは、ナノ銀粒子懸濁液のインクを使用して印刷される。本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトの２Ｄ表現のリジッドメタリック部分は、その品質を、高アスペクト比を有する薄いまたは小さい特徴（例えば、薄片または棒）を有する例えば銀ナノ粒子による焼結の最中に、顕著に強化することができる。換言すれば、アスペクト比を有する金属性ナノ粒子を有することにより、Ｒは、１よりはるかに高い（Ｒ＞＞１）。高アスペクト比を有することで、例えば、チャック上での基板の運動の方向へのインクの流れの向きに起因して、または別の実施形態では、印刷ヘッドの開口からの吐出工程により、ナノ粒子を整列させたものを作り出すことができる。
【００６３】
ある実施形態では、用語「チャック」は、基板または被加工物を支持する、保持する、または維持する機構を意味することが意図される。チャックは、一つまたはさらなる部分品を含んでいてもよい。一実施形態では、チャックは、ステージおよび挿入材の組み合わせ、プラットフォームを含んでいても、ジャケットを被せてあっても、またはそうでなければ加熱および／または冷却用に構成されていても、そして別の同様な構成成分、またはそれらのあらゆる組み合わせを有していてもよい。
【００６４】
ある実施形態では、リジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトの直接的な、連続した、または半連続的なインクジェット印刷を可能にするインクジェットインク組成物、システム、および方法によれば、除去可能な基板またはあらゆる引き続く層上で所定の距離をとって例えば二次元（Ｘ−Ｙ）（これは、印刷ヘッドがＺ軸方向にも動くことができると理解されるものとする）で印刷ヘッド（または基板）が操作されると、開口から一滴ずつ、本明細書において提供される液体インクジェットインクの小液滴を排出することによって、パターン形成することができる。印刷ヘッドの高さは、例えば、固定された距離を維持しながら、層の数をとともに変化させることができる。各小液滴は、命令があると、例えばある実施形態では、変形可能な圧電結晶を介した圧力インパルスにより、開口に動作可能に結合した井戸の中から基板まで、所定の軌跡をとるように構成することができる。第１のインクジェットメタリックインクの印刷は追加することができ、さらに数の多い層に対応することができる。本明細書に記載の方法において使用される提供されたインクジェット印刷ヘッドは、約３μｍ〜１０，０００μｍ以下の最小の層膜厚を提供することができる。
【００６５】
同様に、用語「接触させる」は、ある実施形態では、配合しても、混合しても、スラリー化しても、溶解させても、反応させても、処理しても、またはそうでなければいくつかの他の方法で接触させてもよい材料を指すのに使用される。それゆえ、用語「接触させる」は、二つ以上の構成成分を「反応させる」ことを包含し、そして互いに反応しない二つ以上の構成要素を「混合する」または「配合する」こともまた包含する。
【００６６】
記載の方法において使用される、そして記載のシステムにおいて実現可能な様々な印刷ヘッドの間のコンベヤ操作は、約５ｍｍ／ｓｅｃと約１０００ｍｍ／ｓｅｃの間の速度で移動するように構成することができる。例えば、チャックの速度は、例えば：所望のスループット、工程において使用される印刷ヘッドの数、印刷される本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトの層の数および厚さ、インクの硬化時間、インク溶媒の蒸発速度、金属粒子または金属性のポリマーペーストの第１のインクジェットリジッドメタリックインクを含有する印刷ヘッドと、第２の、熱硬化性樹脂および基板形成インクジェットインクおよび同種のものを含む第２の印刷ヘッドとの間の距離、または先記の一つまたは複数を含む因子の組み合わせに依存し得る。
【００６７】
ある実施形態では、様々なインクの動粘度は約０．１と約３０ｃＰ・ｓ（ｍＰａ・ｓ）の間にそれぞれあるものとすることができ、例えば最終的なインク製剤は、作用する温度で８〜１２ｃＰ・ｓの粘度を有することができ、この温度は制御することができるものである。例えば、先記のものを含む金属性ナノ粒子分散剤、溶液、エマルジョン、懸濁液、または液体組成物、または樹脂インクジェットインクは、約５ｃＰ・ｓと約２５ｃＰ・ｓ、または約７ｃＰ・ｓと約２０ｃＰ・ｓ、具体的には、約８ｃＰ・ｓと約１５ｃＰ・ｓの間にそれぞれあるものとすることができる。
【００６８】
ある実施形態では、メタリック（またはメタリック）インク、および／または第２の、樹脂インクの各小液滴の体積は、０．５から３００ピコリットル（ｐＬ）、例えば１〜４ｐＬの範囲とすることができ、そして駆動パルスの強度およびインクの特性に依存し得る。単一の小液滴を排出する波形は、１０Ｖから約７０Ｖのパルス、または約１６Ｖから約２０Ｖとすることができ、そして約２ｋＨｚと約５００ｋＨｚとの間の周波数で排出することができる。
【００６９】
リジッド樹脂インクは、印刷ヘッド貯蔵部の内部で安定であるように構成することができる。例えば、固形分含有量（すなわち、コロイド懸濁液であれば懸濁させた固形分、または溶液であれば溶質）は、約５重量％と約１００重量％の間とすることができる。特定の実施形態では、界面活性剤は必要でないことがあり、そしてインクは、光活性モノマー／オリゴマー類およびそれらの組み合わせを組み込むことにより１００％活性とすることができ、そのなかでは、確認できるような沈殿は生じ得ない。さらに、インク粘度は、小液滴の吐出を容易にするように調整することができる。したがって、ある実施形態では、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトを形成する方法において使用される樹脂インク溶液の表面エネルギー（γ）は、動粘度（μ）とともに、それぞれ約２５ｍＮ／ｍと約３５ｍＮ／ｍの間、そして約８ｍＮｓ／ｍ２  （ｃＰ）と約１５ｍＮｓ／ｍ２  （ｃＰ）との間の範囲とすることができる。特定の実施形態で使用されるインクは、サブミクロン粒子を、例えば、顔料カラーインクおよびメタリック粒子インクに懸濁させたものからなり、さらには、いくつかの実施形態では、樹脂インクは、印刷ヘッドのマイクロ液体チャネル内部のいくつかの閾値（例えば、ノズル開口およびノズル頚部）より決まる最適な動作を容易にするように構成することができる。
【００７０】
ある実施形態では、架橋物質、コモノマー、コオリゴマー、コポリマー、または、先記の一つまたは複数を含み、提供されたリジッドおよび／またはフレキシブル、および／またはフレキシブル導電性樹脂インクにおいて使用される組成物は、樹脂性インク組成物の内部で、溶液、エマルジョン、または懸濁液の一部分とする、またはそれを形成するように構成することができる。
【００７１】
リジッドおよび／またはフレキシブルおよび／またはフレキシブルで導電性の樹脂インク部分の印刷されるパターンは、樹脂の豊富なインク組成物、例えば、懸濁液、エマルジョン、溶液、および同種のものから製造することができる。用語「樹脂の豊富な」とは、含まれるポリマー樹脂構成成分の割合が、顔料粒子を互いに、そして樹脂層を、下層基板、または別の複合材構成成分層、または支持体部分、およびそれらの組み合わせに結合させるのに必要とされるよりも多い組成物を指す。例えば、樹脂の豊富な構成成分層は、顔料を含め全樹脂インク重量の少なくとも９５重量％の量のポリマー樹脂を含んでいてもよい。別個の着色用印刷ヘッドにより顔料が提供されるよう要求されるそれらの状況では、樹脂の豊富なインク組成物は、９９．９％までの活性なモノマー類、オリゴマー類、およびそれらの組み合わせを有することができる。
【００７２】
記載のとおり、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトの製造に使用されるＣＡＭモジュールにより実行されるリジッド−フレキシブルＰＣＢおよび／またはＦＰＣに関連するパラメータの選択のステップにおいて使用されるパラメータは、例えば：リジッド−フレキシブル電子オブジェクトに関連するパラメータの選択において使用されるパラメータが；層におけるリジッド樹脂パターン、層におけるリジッドメタリックパターン、フレキシブル樹脂層、フレキシブル導電性樹脂パターン、リジッド樹脂に対する硬化の要求、フレキシブル樹脂に対する架橋の要求、層におけるリジッドメタリックパターンに対する焼結、フレキシブル導電性樹脂に対する焼結および／または照射の要求、スループットの要求、または先記の一つまたは複数の組み合わせを含むパラメータである、とすることができる。
【００７３】
用語「モジュール」の使用は、モジュールの部分として記載された、または特許請求された構成成分または機能性がすべて、共通のパッケージに構成されているということを示唆しているわけではない。実際、モジュールの様々な構成成分のいずれかまたはすべては、制御論理であれまたは他の構成成分であれ、単一のパッケージに組み合わせることができ、または別個に維持することができ、そしてさらには、複数のグループ分けもしくはパッケージに、または複数の（遠隔の）場所をまたいで分配することができる。
【００７４】
ＣＡＭモジュールは：複合材構成成分の３Ｄ可視化ファイルから変換されたファイルを記憶する２Ｄファイルのライブラリ；ライブラリと通信するプロセッサ；プロセッサによる実行のための動作命令セットを記憶するメモリ装置；プロセッサと、そしてライブラリと通信するマイクロメカニカルインクジェット印刷ヘッド；および２Ｄファイルのライブラリ、メモリおよびマイクロメカニカルインクジェット印刷ヘッドと通信する印刷ヘッドインターフェース回路であって、２Ｄファイルのライブラリが、官能層に特定のプリンタ動作パラメータを提供するように構成される回路；製造されることになる３Ｄ樹脂メタリックリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトと関連する計算機支援設計／計算機支援製造（ＣＡＤ／ＣＡＭ）により生成された情報を前処理し、これにより複数の２Ｄファイルを取得し；前処理するステップにおいて処理された複数の２Ｄファイルを、複合材構成要素３Ｄ可視化ファイルから２Ｄファイルのライブラリ上に読み込み；そして２Ｄファイルのライブラリを使用して、プロセッサに、所定の順番で複合材構成要素の所定の層を印刷するように命令する。
【００７５】
本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトの製造に使用する複合材構成成分を表現する３Ｄ可視化ファイルは：．ａｓｍ、ＳＴＬ、ＩＧＥＳ、ＳＴＥＰ、Ｃａｔｉａ、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ＰｒｏＥ、３Ｄ  Ｓｔｕｄｉｏ、Ｇｅｒｂｅｒ、Ｒｈｉｎｏファイル、または先記の一つまたは複数を含むファイルとすることができ；そして、少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現する（そしてライブラリに読み込まれた）ファイルは、例えば、ＪＰＥＧ、ＧＩＦ、ＴＩＦＦ、ＢＭＰ、ＰＤＦファイル、または先記の一つまたは複数を含む組み合わせとすることができる。
【００７６】
特定の実施形態では、ＣＡＭモジュールは、一つまたは複数のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクト、例えば、電子構成成分、機械部分、コネクタ（例えば、図１、２を見られたい）、および同種のものを製造するための計算機プログラム製造物をさらに含む。印刷される構成成分は、随意に同時に、または順次にかつ連続して、ＰＣＢおよび／またはＦＰＣのリジッド部分またはフレキシブル部分のいずれかの上に、それぞれ、そして両方とも印刷されている個別の金属性構成成分および樹脂性構成成分の両方を含むことができる。用語「連続する」およびその変形例は、実質的に断絶のない工程における印刷を意味することが意図される。別の実施形態では、連続するとは、層、部材、または構造に、その長さに沿って層、部材、または構造の顕著な断絶がないことを指す。
【００７７】
本明細書に記載の印刷工程を制御する計算機は：計算機可読記憶媒体であって、それを用いて実体化される計算機可読プログラムコードを有する媒体を含むことができ、計算機可読プログラムコードは、デジタル計算装置におけるプロセッサにより実行されると、三次元インクジェット印刷ユニットに：製造されることになる本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクト（換言すれば、複合材構成成分を表現する３Ｄ可視化ファイル）と関連する、計算機支援設計／計算機支援製造（ＣＡＤ／ＣＡＭ）により生成された情報を前処理し、これにより、複数の２Ｄファイル（換言すれば、複合材構成成分を印刷するための少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイル）であって、特定の順番で所定の層のための特定の各２Ｄファイルを取得するステップと；前処理のステップにおいて処理された複数の２Ｄファイルを２Ｄファイルのライブラリ上に読み込むステップと；基板の表面で三次元インクジェット印刷ユニットの第１のインクジェット印刷ヘッドから、金属性の材料の小液滴の流れを誘導するステップと；基板の表面で三次元インクジェット印刷ユニットの第２のインクジェット印刷ヘッドから、着色された樹脂材料の小液滴の流れを誘導するステップと；あるいはまたは加えて金属性のパターン、および／または樹脂パターン、および／または支持体部分のパターンの表面で三次元インクジェット印刷ユニットの第３のインクジェット印刷ヘッドから、着色用材料の小液滴の流れを誘導するステップと；随意に金属性のパターンおよび／または樹脂パターンの表面で三次元インクジェット印刷ユニットの第４のインクジェット印刷ヘッドから、支持体材料の小液滴の流れを誘導するステップと；基板のｘ−ｙ平面内で基板に対して第１、第２、随意に第３の、および随意に第４のインクジェットヘッドを移動させるステップと、を実行させ、複数の層のそれぞれについて、基板のｘ−ｙ平面内で基板に対して第１、第２、随意に第３、随意に第４のインクジェットヘッドを移動させるステップは、基板上で、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトの１層ごとの製造において実行される。
【００７８】
加えて、計算機プログラムは、本明細書に記載の方法のステップを実行するためのプログラムコード手段だけでなく、計算機で読むことができる媒体、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリスティック上に、または、計算機プログラム製造物が計算機のメインメモリに読み込まれて、計算機により実行されると、データネットワーク、例えばインターネットまたはイントラネットを介してアクセスすることができる記憶媒体上に記憶されたプログラムコード手段を含む計算機プログラム製造物を含むことができる。
【００７９】
本明細書に記載の方法において使用されるメモリ装置は、様々なタイプの不揮発性メモリ装置または記憶装置（換言すれば、電力の非存在下でその中の情報を失わないメモリ装置）のいずれかとすることができる。用語「メモリ装置」は、インストール媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、もしくはテープ装置、または不揮発性メモリ、例えば磁気媒体、例えば、ハードドライブ、光学ストレージ、もしくはＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ等を包含することが意図される。メモリ装置は、その他のタイプのメモリを同様に含んでいても、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。加えて、メモリ媒体は、プログラムが実行されている第１の計算機（例えば、提供される３Ｄインクジェットプリンタ）の中に位置していてもよい、および／またはネットワーク、例えばインターネット上で第１の計算機に接続する第２の異なる計算機の中に位置していてもよい。後者の実例では、第２の計算機は、プログラム命令を、実行用の第１の計算機にさらに提供してもよい。用語「メモリ装置」はまた、異なる場所、例えば、ネットワーク上で接続されている異なる計算機の中に存在していてもよい二つ以上のメモリ装置を含むこともできる。したがって、例えば、ビットマップライブラリは、提供される３Ｄインクジェットプリンタに結合されたＣＡＭモジュールから遠隔のメモリ装置上に存在することができ、そして提供される３Ｄインクジェットプリンタにより（例えば、ワイドエリアネットワークによって）アクセスすることができる。
【００８０】
具体的に別途言及のない限り、以下の考察から明らかなとおり、明細書全体を通して、「処理する」、「読み込む」、「通信する」、「検出する」、「計算する」、「決定する」、「解析する」、または同種のものなどの用語を使用する考察は、計算機、または計算システム、または同様な電子計算装置の作用および／または工程であって、物理的に表示されたデータ、例えばトランジスタアーキテクチャを操作して、および／または変換して、物理構造的な（換言すれば、樹脂または金属／金属性の）層として同様に表現される他のデータにする工程を指すと認識される。
【００８１】
さらには、本明細書において使用されるとおり、用語「２Ｄファイルのライブラリ」は、所与の目的に使用される単一のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクト、または複数のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトを一体に定義する所与の組のファイルを指す。この用語は、一組の２Ｄファイルまたは他のあらゆるラスターグラフィックファイル形式（、概して矩形グリッドの形態をとる、ピクセルの集まりとしての画像の表現、例えば、ＢＭＰ、ＰＮＧ、ＴＩＦＦ、ＧＩＦ）であって、所与のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトの構造的な層を提供するように、索引付け、検索、および再構築されることが可能なものを指すのにもまた使用することができ、これは、その探索が、本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトに対してであれ、所与の特定の層に対してであれそうである。
【００８２】
変換されたＣＡＤ／ＣＡＭデータパッケージに基づいてインクジェット印刷を使用するための方法、プログラム、およびライブラリにおいて使用される、製造されることになる本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトと関連する、計算機支援設計／計算機支援製造（ＣＡＤ／ＣＡＭ）により生成された情報は、例えば、ＩＧＥＳ、ＤＸＦ、ＤＭＩＳ、ＮＣファイル、ＧＥＲＢＥＲ（登録商標）ファイル、ＥＸＣＥＬＬＯＮ（登録商標）、ＳＴＬ、ＥＰＲＴファイル、．ａｓｍ、ＳＴＥＰ、Ｃａｔｉａ、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ＰｒｏＥ、３Ｄ  Ｓｔｕｄｉｏ、Ｒｈｉｎｏファイル、または先記の一つまたは複数を含むパッケージとすることができる。加えて、グラフィックスオブジェクト（ｇｒａｐｈｉｃｓ  ｏｂｊｅｃｔ）に貼付される属性は、製造に必要なメタ情報を転送し、そして本明細書に記載のリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクト、画像、ならびに画像の構造および色（例えば、樹脂または金属）を精密に定義でき、その結果として、設計（例えば、３Ｄ可視化ＣＡＤ）から製造（例えば、ＣＡＭ）への製造データの効率的なそして効果的な転送がなされる。したがって、そしてある実施形態では、前処理アルゴリズムを使用して、本明細書に記載のＧＥＲＢＥＲ（登録商標）、ＥＸＣＥＬＬＯＮ（登録商標）、ＤＷＧ、ＤＸＦ、ＳＴＬ、ＥＰＲＴ  ＡＳＭ、および同種のものを２Ｄファイルに変換することができる。
【実施例】
【００８３】
実施例Ｉ．
フレキシブル導電性インク
組成物：銀ナノ粒子（約２０％と約６０％（ｗ／ｗ）との間）を、ポリエーテルアクリラート（約０．１％と約５％（ｗ／ｗ）との間）、および光開始剤（約１％と約５％（ｗ／ｗ）との間）、さらにはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ、約０．１％と約１％（ｗ／ｗ）との間）、および分散剤（例えば、ＣＮＴに対する比が約４：１と１：２の間にあるブロックコポリマー）と混合し、溶媒（ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、１００％まで）中に可溶化／分散／懸濁させた。
【００８４】
工程：８００層（０．２７ｍｍ）を、加熱したチャック（約１２０℃と約１９０°Ｃとの間）上に配置したポリエステル基板上に、本明細書で上に記載のインクジェットプリンタを使用して印刷し、矩形（３５×３５×０．２７ｍｍ）を形成した。各層を、ＵＶ光に曝露して重合させ、ＩＲ源に曝露して焼結させた。
【００８５】
結果：図５に例示のとおり、硬化した、そして焼結したサンプルは、８ｍｍの屈曲半径を示し、いかなる亀裂および／または層間剥離も示さなかった。図６に示すとおり、そのストリップを同一の半径（〜８ｍｍ）に反復して屈曲させても、亀裂または層剥離は生じない結果が示された。導電性フレキシブルインク製剤は、約２２ｍＮ／ｍの表面張力を有するインクを生成した。
【００８６】
実施例ＩＩ：
フレキシブルプリント回路
実施例１の導電性インクを使用して、イソプロピルチオキサントン（ＩＴＸ）；エチル−４−ジメチルアミノベンゾアート；（ＥＤＡＢ）；ジプロピレングリコールジアクリラート（ｄｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ  ｄｉａｃｒｙｌａｔｅ）；トリシクロデカンジメタノールジアクリラート；ウレタンアクリラートオリゴマー（類）；脂肪族ウレタンジアクリラート；アクリラートエステル；  ２−［（ブチルカルバモイル）オキシ］エチルアクリラート；デンドライト状アクリラートオリゴマー類；および芳香族ウレタンアクリラートオリゴマーの１００％（溶媒なし）の組み合わせを含むフレキシブルインク製剤を使用して製造した基板上に導電性インクを印刷することにより、本明細書に記載のＦＰＣを印刷した。結果を図７、および８に例示する。
【００８７】
５０層の導電性インクにより、１６μｍ導電性トレースのＦＰＣを生成し、トレース（０．３ｍｍ×０．１５ｍｍ）、２ＯＨＭ／ｃｍの抵抗を有し屈曲半径が２ｍｍ（例えば、図８を見られたい）のストリップを生成した。誘電体フレキシブルインク製剤により、約３５ｍＮ／ｍの表面張力を有するインクを生成したが、そのヤング・モジュラスは約１．９および約２．７ｍＰａ、引張り強度は約１２．５と約１５ｍＰａとの間、そして百分率での破断点伸度は約２３％と約３０％との間であった。
【００８８】
ヤング・モジュラスは一般的に、材料に印加された単純な引張り応力の、引張りに平行に生じた歪みに対する比を指す。ヤング・モジュラスはまた、材料についての弾性のモジュラスの尺度であり、この弾性のモジュラスは、弾性の係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）、弾性モジュラス（ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ  ｍｏｄｕｌｕｓ）、または弾性モジュラス（ｅｌａｓｔｉｃ  ｍｏｄｕｌｕｓ）としても公知である場合がある。カプトン（Ｋａｐｔｏｎｅ）上に印刷した実施例Ｉの導電性インクについての応力／歪み解析を図９に示すが、これは８％の降伏点伸度、および３０％の破断点伸度を示している。
【００８９】
本明細書において使用される用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」およびその派生語は、言及した特徴、要素、構成成分、群、整数、および／またはステップの存在を指定する限定的でない用語であることが意図されており、他の言及していない特徴、構成成分、成分、群、整数、および／またはステップの存在を除外するものではない。先記はまた、同様な意味を有する単語、例えば用語、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの派生語にも当てはまる。
【００９０】
本明細書において開示されたすべての範囲は、終点を含み、そして終点は、互いに独立に組み合わせることができる。「組み合わせ」は、配合物、混合物、合金、反応生成物、および同種のものを含む。本明細書における用語「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、量の制限を表すのではなく、そして本明細書で別途指示のない限り、または文脈による明瞭な反論のない限り、単数と複数の両方を含むと解釈されるものとする。本明細書において使用される接尾辞「（ｓ）」は、それが修飾する用語の単数と複数の両方を含み、これにより一つまたは複数のその用語を含む（例えば、印刷ヘッド（ｈｅａｄ（ｓ））は一つまたは複数の印刷ヘッドを含む）ことが意図される。明細書全体を通して「一実施形態」、「別の実施形態」、「ある実施形態」等への参照は、存在する場合には、実施形態と関連して記載された特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特性）が、本明細書に記載の少なくとも一実施形態に含まれており、そして他の実施形態には存在しないことがあるということを意味する。加えて、記載の要素は、様々な実施形態においてあらゆる適切な方法で組み合わせることができると理解されるものとする。さらには、用語「第１」、「第２」、および同種のものは、本明細書では、いかなる順番、量、または重要性も表すものではなく、一つの要素を別の要素から区別して表すのに使用される。
【００９１】
同様に、用語「約」は、量、サイズ、製剤、パラメータ、および他の量、および特性が、正確でなく、そして正確である必要がなく、近似的であってもよく、および／またはより大きくてももしくはより小さくてもよく、所望のとおり、冗長性、変換因子、丸め込み、測定誤差、および同種のもの、ならびに当業者には公知である他の因子を反映することを意味する。概して、量、サイズ、製剤、パラメータ、または他の量もしくは特性は、明示的にそう述べているにせよいないにせよ、「約」または「近似的」である。
【００９２】
したがって、そしてある実施形態では、本明細書において提供されるのは：少なくとも一つのアパーチャ、リジッド樹脂インク貯蔵部、およびアパーチャを通してリジッド樹脂インクジェットインクを供給するように構成されたリジッド樹脂ポンプを有する第１の印刷ヘッドと；少なくとも一つのアパーチャ、リジッドメタリックインク貯蔵部、およびアパーチャを通してリジッドメタリックインクジェットインクを供給するように構成されたリジッドメタリックインクポンプを有する第２の印刷ヘッドと；少なくとも一つのアパーチャ、フレキシブル樹脂インク貯蔵部、およびアパーチャを通してフレキシブル樹脂インクジェットインクを供給するように構成されたフレキシブル樹脂インクポンプを有する第３の印刷ヘッドと；少なくとも一つのアパーチャ、フレキシブル導電性インク貯蔵部、およびアパーチャを通してフレキシブル導電性インクジェットインクを供給するように構成されたフレキシブル導電性インクポンプを有する第４の印刷ヘッドと；第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドに動作可能に結合されて、第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドのそれぞれに基板を搬送するように構成されたコンベヤと；データプロセッサ；不揮発性メモリ；および不揮発性メモリ上に記憶された一組の実行可能命令であって、リジッド−フレキシブル電子オブジェクトを表現する２Ｄまたは３Ｄ可視化ファイルを受信すること；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトを印刷するのに用いる少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイルを生成すること；リジッドフレキシブル電子オブジェクトに関連するパラメータの選択を受信すること；およびパラメータの選択の少なくとも一つに基づいて少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表現するファイルを変更すること、に使用される、実行可能命令を含む、計算機支援製造（「ＣＡＭ」）モジュールと、を含む、インクジェットプリンタを使用してリジッド−フレキシブル電子オブジェクトを製造する方法であって、ＣＡＭモジュールが、第１、第２、第３、および第４の印刷ヘッドのそれぞれを制御するよう構成されることと；リジッド樹脂インクジェットインク組成物、リジッドメタリックインクジェットインク組成物、フレキシブル樹脂インク組成物、およびフレキシブル導電性インク組成物を提供することと；ＣＡＭモジュールを使用して、印刷用のリジッドフレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層であって、リジッド樹脂インクジェットインク、リジッドメタリックインクジェットインク、フレキシブル樹脂インクジェットインク、フレキシブル導電性インクジェットインク、または二つ以上を含む組み合わせを表現するパターンを含む２Ｄ層を表現する生成されたファイルを取得することと；第１の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるパターンに相当する剛性樹脂表現を形成することと；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるリジッド樹脂表現に相当するパターンを硬化さることと；第３の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるフレキシブル樹脂表現に相当するパターンを形成することと；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるフレキシブル樹脂表現に相当するパターンを架橋させることと；第２の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるリジッドメタリックインク表現に相当するパターンを形成することと；印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるリジッドメタリックインク表現に相当するパターンを焼結させることと；第４の印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層におけるフレキシブル導電性インク表現に相当するパターンを形成することと；リジッドフレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層におけるフレキシブル導電性表現に相当するパターンを架橋させることと；を含み、さらには（ｉ）ＣＡＭモジュールを使用して、第１の層に引き続く印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの実質的に２Ｄ層を表現する生成されたファイルを取得し；引き続く複合材構成成分層を形成するステップを反復することを含み、（ｉｉ）第１の層を硬化させるステップが、加熱、光重合、乾燥、堆積プラズマ、アニーリング、酸化還元反応の容易化、または先記の一つまたは複数を含む組み合わせを含み、（ｉｉｉ）リジッドメタリックインク組成物が：約２０ｎｍと約１５０ｎｍとの間の平均直径Ｄ２，１粒子サイズを有する金属ナノ粒子；および随意に溶媒を含み、（ｉｖ）金属ナノ粒子のアスペクト比が実質的に１より大きく、（ｖ）剛性樹脂インクが、多官能性アクリラートのモノマー、オリゴマー、ポリマー、またはそれらの組み合わせと；架橋物質（例えば、ラジカル、モノマー、オリゴマー、またはそれらの組み合わせ）と；ラジカル光開始剤との溶液であり、（ｖｉ）剛性樹脂が：ポリエステル（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ（ビニルアセタート）（ＰＶＡ）、ポリ−メチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）、ポリ（ビニルピロリドン）、または先記の一つまたは複数の混合物またはコポリマーを含む組み合わせであり、（ｖｉｉ）可撓性樹脂インクが、ポリ（ヘキサフルオロブチルメタクリラート）、ポリ（シロキサン）（ＰＳ）、ポリ（イミド）（ＰＩ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）、ポリ（エチレンテレフタラート）（ＰＥＴ）、ポリ（エチレンナフタラート）（ＰＥＮ）、ポリ（４，４’−オキシジフェニレンピロメリトイミド）、または先記の二つ以上を含む共役物質、コポリマー、三元ポリマー、または誘導体を含む組成物であり、（ｖｉｉｉ）可撓性導電性インクが、エラストマー；および導電性充填剤を含む組成物であり、（ｉｘ）エラストマーが：ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ポリウレタン（ＰＵ）、または先記の二つ以上を含む共役物質、コポリマー、三元ポリマー、または誘導体であり、（ｘ）充填剤が、カーボンブラック、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、カーボンナノリボン、ダイヤモンド糸、導電性ポリマー、または先記の一つまたは複数を含む組み合わせであり、（ｘｉ）導電性ポリマーが、ポリ（アセチレン）（ＰＡ）、ポリ（アニリン）（ＰＡＮＩ）、ポリ（ピロール）（ＰＰＹ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、または先の二つ以上を含む共役物質、コポリマー、三元ポリマー、または誘導体であり、（ｘｉｉ）リジッド−フレキシブル電子オブジェクトに関連するパラメータの選択において使用されるパラメータが；層におけるリジッド樹脂パターン、層におけるリジッドメタリックパターン、フレキシブル樹脂層、フレキシブル導電性樹脂パターン、剛性樹脂に対する硬化の要求、フレキシブル樹脂に対する架橋の要求、層におけるリジッドメタリックパターンに対する焼結、フレキシブル導電性樹脂に対する架橋および／または照射の要求、またはスループットの要求、先記の一つまたは複数を含むパラメータの組み合わせであり、（ｘｉｉｉ）リジッド−フレキシブル電子オブジェクトを表現する３Ｄ可視化ファイルが、．ａｓｍ、ＳＴＬ、ＩＧＥＳ、ＳＴＥＰ、Ｃａｔｉａ、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ＰｒｏＥ、３Ｄ  Ｓｔｕｄｉｏ、Ｇｅｒｂｅｒ、Ｒｈｉｎｏファイルまたは先記の一つまたは複数を含むファイルであり；そして少なくとも一つの、実質的に２Ｄ層を表すファイルが、ＪＰＥＧ、ＧＩＦ、ＴＩＦＦ、ＢＭＰ、ＰＤＦファイル、または先記の一つまたは複数を含む組み合わせであり、（ｘｉｖ）インクジェット印刷システムが：少なくとも一つのアパーチャ、第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク貯蔵部、およびアパーチャを通して第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インクを供給するように構成された第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドを含み、方法は：第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物を提供すること；第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂表現に相当する所定のパターンを形成すること；およびリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における第２のリジッドまたはフレキシブル性樹脂表現に相当する所定のパターンを硬化させるまたは架橋させることをさらに含み、第２のリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物が、第１のまたは第２の印刷ヘッドにおけるリジッドまたはフレキシブル樹脂インク組成物とは異なるリジッドまたはフレキシブル樹脂組成物を有し、（ｘｖ）インクジェット印刷システムは：少なくとも一つのアパーチャ、第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク貯蔵部、およびアパーチャを通して第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インクを供給するように構成された第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドさらに含み、方法は：第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク組成物を提供することと；第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の���実質的に２Ｄ層における第２のリジッドメタリックまたはフレキシブル導電性表現に相当する所定のパターンを形成することと；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における第２のリジッドメタリックまたはフレキシブル導電性表現に相当する所定のパターンを焼結させる、および／または架橋させる、および／または照射することと、をさらに含み、第２のリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク組成物が、第３または第４の印刷ヘッドにおけるリジッドメタリックインクまたはフレキシブル導電性インク組成物とは異なる金属またはフレキシブル導電性組成物を有し、（ｘｖｉ）インクジェット印刷システムが：少なくとも一つのアパーチャ、支持体インク貯蔵部、およびアパーチャを通して支持体インクを供給するように構成された支持体インクポンプを有するさらなる印刷ヘッドをさらに含み、方法は：支持体インク組成物を提供することと；第１の印刷ヘッド、および／または第２および／または第３の印刷ヘッド、および／または第４の印刷ヘッドを使用するステップの前に、それと同時に、またはそれに引き続いて、支持体インク印刷ヘッドを使用して、印刷用のリジッド−フレキシブル電子オブジェクトの第１の、実質的に２Ｄ層における支持体表現に相当する所定のパターンを形成することと；リジッド−フレキシブル電子オブジェクトの２Ｄ層における支持体表現に相当する所定のパターンを官能化させることと、をさらに含む。
【００９３】
変換された３Ｄ可視化ＣＡＤ／ＣＡＭデータパッケージに基づいてインクジェット印刷を使用するリジッド−フレキシブルおよび／またはリジッド−フレキシブル−リジッド電子オブジェクトの３Ｄ印刷についての先記の開示は、いくつかの実施形態に関連して記載してきたものの、他の実施形態は、本明細書おける開示から当業者には明らかであろう。さらに、記載の実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。実際、本明細書に記載の新規方法、プログラム、ライブラリ、およびシステムは、それらの趣旨から逸脱することなく、多様な他の形態で具現化されてもよい。したがって、他の組み合わせ、省略、置換および修正は、本明細書おける開示に鑑みて当業者には明らかであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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2020507205.tif 000014
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2020507205.tif 000018