JP2018533206A - プリント接着促進剤をその上に含む、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタを有する電子デバイス、ならびにその製造方法 - Google Patents

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Abstract

電子デバイスおよびその製造方法が開示される。電子デバイスを製造する１つの方法は、第１基板上に第１金属層を形成する段階と、第２基板上に電気デバイスを形成する段階と、電気デバイスの入力端子および／または出力端子上に電気コネクタを形成する段階と、第１金属層の少なくとも一部の上に第２金属を選択的に堆積する段階と、電気コネクタを第２金属に接触させることにより、電気コネクタを第１金属層に電気的に接続する段階とを含む。第２金属は、第１金属とは異なる。第２金属は、電気デバイス上の電気コネクタに対する、第１金属層の接着性および／または電気的接続性を向上させる。

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、ここに完全に記載されたものとして参照により本明細書に組み込まれる、２０１５年１０月６日に出願された米国仮特許出願第６２／２３８，０４５号の利益を主張する。
本発明は、概して、プリント電子デバイスおよび／または薄膜電子デバイスの分野に関し、いくつかの実施形態において、無線通信デバイスおよび無線デバイスに関する。本発明の実施形態は、タグもしくはデバイスにおける他の電気回路に対する、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタの接着性、電気的接続性、および／または取付けを向上させるべく、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタ上にプリントされる、パラジウムの層または他の接着促進金属もしくは合金の層を有する無線周波数（ＲＦおよび／またはＲＦＩＤ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、短波（ＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、極超短波（ＵＨＦ）、ならびに電子商品監視（ＥＡＳ）タグおよびデバイスと、その製造および使用方法とに関する。
概して、スマートラベルのバックプレーンにおけるプラスチック（例えば、ＰＥＴ）膜上のエッチングされたアルミニウム箔、またはＥＡＳおよびＮＦＣデバイスにおけるアンテナ、金属トレース、および／またはインダクタとしてエッチングされたアルミニウム箔は、このような材料および処理の比較的低い費用に起因して使用されている。しかしながら、（別の基板上にあってよい）集積回路またはディスクリートデバイスにアルミニウムアンテナまたはトレースを組み立てる方法は、概して、スタッドバンプ、および／または異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）を用いる技術に限定される。
スマートラベルは、プリント集積回路（ＰＩＣ）、バッテリ、および／またはディスプレイのような様々なコンポーネントから成る。従来のスマートラベルを組み立てることは、異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）および／または半田付けのような様々な表面実装（例えば、ＳＭＤまたは「表面実装デバイス」）技術および材料を必要とする。
従来のプリントバックプレーンは、その限定的な厚さに起因して、高品質（Ｑ）近距離無線通信（ＮＦＣ）ラベルの抵抗率の要件を満たさないことがある。従来の方式でエッチングされたアルミニウム箔をプラスチック膜上に有することは、比較的高いＱ ＮＦＣラベルを提供してよい。しかしながら、アルミニウムトレースを含むＩＣおよびバックプレーンを組み立てる方法は、スタッドバンプおよび／またはＡＣＰを用いるものに限定される。
典型的に、プラスチック膜上のエッチングされた銅箔、または銅層で覆われたエッチングされたアルミニウム箔が、様々なアセンブリ技術を用いて組み立てられ得る高いＱ ＮＦＣデバイスを提供する。しかしながら、銅は、比較的高価で、食品に適合しない。
従来、ディスクリートデバイスまたは集積回路は、銅、アルミニウムめっき銅、またはスズのような金属を用いて半田付けすることにより、バックプレーンに取り付けられることができる。半田は、比較的安価で、大容積の製造プロセスに適しているが、銅および／またはめっきアルミニウムは、追加費用を伴う。
パラジウムは、電気的接触を形成するために有用な金属である。例えば、パラジウムインクの生成が、（例えば、後続の無電解めっきプロセスのための）シード層をプリントすべく、または接触金属および／またはシリサイドを形成すべく用いられることができる。しかしながら、パラジウムも高価で、ディスクリートデバイスまたは集積回路に対する安価なアルミニウムアンテナおよび／または金属トレースを組み立てる接着材料としてのその使用および／または能力は、知られていない。
この「背景技術」のセクションは、背景技術情報のみのために提供される。この「背景技術」における記述は、この「背景技術」セクションにおいて開示される主題が、本開示に対する先行技術を構成することを認めるものではない。また、この「背景技術」セクションのいかなる部分も、この「背景技術」セクションを含む本願のいずれの部分も、本開示に対する先行技術を構成することを認めるものとして使用されてはならない。
本発明は、プリント電子デバイスおよび／または薄膜電子デバイスに関し、より具体的には、無線通信デバイスおよび無線デバイスに関する。本発明の実施形態は、タグもしくはデバイスにおける他の電気回路に対する、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタの接着性、電気的接続性、および／または取付けを向上させるべく、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタ上に選択的に堆積される、パラジウムの層または他の接着促進金属もしくは合金の層を有する無線周波数（ＲＦおよび／またはＲＦＩＤ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、短波（ＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、極超短波（ＵＨＦ）、ならびに電子商品監視（ＥＡＳ）タグおよびデバイスと、その製造および使用方法とに関する。
１つの態様において、本発明は、第１基板上に第１金属層を形成する段階と、第２基板上に電気デバイスを形成する段階と、電気デバイスの入力端子および／または出力端子上に電気コネクタを形成する段階と、第１金属層の少なくとも一部の上に第２金属を選択的に堆積する段階と、電気コネクタを第２金属に接触させることにより、電気コネクタを第１金属層に電気的に接続する段階とを備える、電子デバイスを製造する方法に関する。第２金属は、第１金属とは異なり、電気デバイス上の電気コネクタに対する、第１金属層の接着性および／または電気的接続性を向上させる。電子デバイスは、無線通信デバイスであってよい。
本発明の例示的な実施形態において、電子デバイスは、無線通信デバイスである。無線通信デバイスは、近距離（ＮＦＣ）、無線周波数（ＲＦ）、短波（ＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、または極超短波（ＵＨＦ）通信デバイスを含んでよい。いくつかの実施形態において、電気デバイスは、コンデンサを含んでよい。他の実施形態において、電気デバイスは、集積回路を含んでよい。
本発明の様々な実施形態において、第１基板は、プラスチック膜を含んでよい。プラスチック膜は、ポリイミド、ガラス／ポリマ積層体、または高温ポリマであってよい。高温ポリマは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含んでよい。
本発明のいくつかの実施形態において、第１金属層を形成する段階は、第１基板上にアルミニウム層を堆積する段階を含んでよい。アルミニウム層は、少なくとも１０μｍの厚さを有してよい。さらなる実施形態において、アルミニウム層は、エッチングされて、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタを形成してよい。本発明の様々な実施形態において、第１金属層を形成する段階は、第１基板上に、シード金属を含む第１インクをアンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタに対応するパターンでプリントする段階を含む。さらなる実施形態において、バルク金属は、プリントシード金属上で、電気めっきされ、または無電解めっきされてよく、バルク金属およびシード金属のうち少なくとも１つが第１金属である。
例示的な実施形態において、第２金属を選択的に堆積する段階は、第２インクをプリントする段階を含んでよい。第２インクは、電気コネクタが電気的に接続される、第１金属層の一部の上に、第２金属またはその前駆体を含んでよい。第２インクは、第１金属層の予め定められたエリア上にプリントされてよい。いくつかの実施形態において、第２金属は、パラジウムを含む。
本発明の様々な実施形態において、第１インクは、乾燥されてよく、第２金属は、硬化されてよい。第２金属を硬化する段階は、フォーミングガスを含み得る還元性雰囲気における第２金属を加熱する段階を含む。第２金属は、１００℃から２５０℃の温度に加熱されてよい。
本発明の例示的な実施形態において、第３金属は、第２金属上に無電解めっきされる。いくつかの実施形態において、第３金属は、ニッケル、銅、スズ、銀、金、またはその組み合わせを含む。
本発明の例示的な実施形態において、アンテナは、無線信号を（ｉ）受信、および（ｉｉ）送信またはブロードキャストするように構成される。アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタは、第１基板上の単一の金属層から成る。
本発明の様々な実施形態において、集積回路を形成する段階は、第２基板上に集積回路の１または複数の層をプリントする段階を含んでよい。いくつかの実施形態において、集積回路の複数の層がプリントされてよい。集積回路を形成する段階は、さらに、１または複数の薄膜処理技術によって、集積回路の１または複数の追加の層を形成する段階を含んでよい。いくつかの実施形態において、集積回路の複数の層は、薄膜処理技術によって形成されてよい。
さらなる実施形態において、入力端子および／または出力端子は、集積回路の最上金属層に形成されてよい。入力端子および／または出力端子は、アンテナ接続パッドを含んでよい。様々な実施形態において、電気コネクタは、入力／出力端子のうち第１のものの上に第１半田バンプまたは半田ボールを備え、入力／出力端子のうち第２のものの上に第２半田バンプまたは半田ボールを備える。電気コネクタは、第１および第２半田バンプまたは半田ボールを加熱し、第２金属に押圧することにより、第１金属層に電気的に接続されてよい。
別の態様において、本発明は、第１金属層をその上に有する基板と、第２基板上の電気デバイスと、入力端子および／または出力端子およびその上に電気コネクタを有する電気デバイスと、第１金属に電気的に接続される電気コネクタと、第１金属層の少なくとも一部の上にある第２金属層とを備える電子デバイスに関する。電気コネクタは、第２金属層に電気的に接続される。第２金属層は、電気デバイス上の電気コネクタに対する、第１金属層の接着性および／または電気的接続性を向上させるように構成される。第１金属層は、アンテナを備えてよく、電子デバイスは、無線通信デバイスであってよい。
本発明の例示的な実施形態において、電子デバイスは、無線通信デバイスを備える。無線通信デバイスは、近距離（ＮＦＣ）、無線周波数（ＲＦ）、短波（ＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、または極超短波（ＵＨＦ）通信デバイスであってよい。様々な実施形態において、電気デバイスは、ディスクリートデバイスを含んでよい。いくつかの実施形態において、電気デバイスは、コンデンサを含んでよい。他の実施形態において、電気デバイスは、集積回路を含んでよい。
様々な実施形態において、第１基板は、プラスチック膜を含んでよい。プラスチック膜は、ポリイミド、ガラス／ポリマ積層体、または高温ポリマから成る群から選択されてよい。方法において、高温ポリマは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含んでよい。加えて、第２基板は、金属箔を含んでよい。金属箔は、ステンレス鋼箔またはプラスチック材料を含んでよい。プラスチック材料は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含んでよい。
方法において、第１金属層は、少なくとも１０μｍの厚さを有してよいアルミニウム層を含んでよい。第１金属層は、無線信号を（ｉ）受信、および（ｉｉ）送信またはブロードキャストするように構成されるアンテナを含んでよい。様々な実施形態において、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタは、単一の金属層から成ってよい。
様々な実施形態において、第２金属は、パラジウム（例えば、プリントパラジウム）を含んでよい。さらなる実施形態において、第３金属は、第２金属上にあってよい。第３金属は、ニッケル、銅、スズ、銀、金、またはその組み合わせを含んでよい。
本発明の例示的な実施形態において、集積回路は、受信機および送信機を含んでよく、送信機は復調器を含み、受信機は変調器を含む。様々な実施形態において、集積回路は、１または複数のプリント層を含んでよい。例えば、集積回路は、複数のプリント層を含んでよい。さらなる実施形態において、集積回路は、１または複数の薄膜を含んでよい。例えば、集積回路は、複数の薄膜を含んでよい。
本発明の様々な実施形態において、入力端子および／または出力端子は、集積回路の最上金属層にあってよい。入力端子および／または出力端子は、アンテナ接続パッドを含んでよい。アンテナ接続パッドは、アルミニウム、タングステン、銅、銀、またはその組み合わせを含んでよい。加えて、電気コネクタは、入力端子および／または出力端子のうち第１のものの上に第１半田バンプまたは半田ボールを含んでよく、入力端子および／または出力端子のうち第２のものの上に第２半田バンプまたは半田ボールを含んでよい。いくつかの実施形態において、接着剤は、第１および第２入力／出力端子、ならびに第１および第２半田バンプまたは半田ボールの上にあってよい。
本発明は、バックプレーン上のアンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタの機械的平滑度、ならびに薄膜回路または集積回路のような電子デバイスと、アンテナ、トレースおよび／またはインダクタとの間の電気的接触を有利に向上させる。追加的に、本発明は、特定の電子デバイス、および／または、スマートラベルならびにＮＦＣ、ＲＦ、ＨＦ、およびＵＨＦタグのような無線タグの費用と処理時間を削減し、食品に適合する。さらに、本発明は、有機銅プロテクタ（ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｐｐｅｒ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ（ＯＣＰ））または異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）を用いることなく、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタ上の半田バンプおよび／または直接的な半田取付けのような様々な取付け技術を有利に可能にする。本発明のこれらの利点および他の利点は、以下の様々な実施形態の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
本発明の１または複数の実施形態に係る、プリントパラジウム層または他の接着促進金属もしくは合金をアンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタ上に有する電子デバイス（例えば、無線通信デバイス）を製造する例示的なプロセスのフローチャートを示す。
例示的なプロセスにおける、例示的な中間体の断面図を示す。 例示的なプロセスにおける、例示的な中間体の平面図を示す。 例示的なプロセスにおける、別の例示的な中間体の断面図を示す。 図２Ｃの例示的な中間体の異なる断面図を示す。 プリントパラジウム層または他の接着促進金属もしくは合金をその上に有するアンテナに例示的なプロセスにおいて接続される、例示的な電子デバイスの平面図を示す。 本発明の１または複数の実施形態に係る、例示的な電子デバイスの平面図を示す。 本発明の１または複数の実施形態に係る、プリントパラジウム層または他の接着促進金属もしくは合金をアンテナ上に有する図２Ｆの例示的な電子デバイスの断面図を示す。
本発明に係る、様々な電子デバイスで使用される例示的な共振回路を示す。 本発明に係る、様々な電子デバイスで使用される別の例示的な共振回路を示す。 本発明に係る、様々な電子デバイスで使用されるさらなる例示的な回路を示す。
これより、本発明の様々な実施形態を詳細に参照する。それらの例は、添付の図面に示されている。本発明は、以下の実施形態と併せて説明されるが、それらの説明は、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、本発明は、本発明の思想および範囲内に含まれ得る、代替物、修正、均等物を包含することが意図されている。さらに、本発明の徹底的な理解を提供するべく、以下の詳細な説明において、多くの具体的な詳細が記載されている。しかしながら、これらの具体的な詳細がなくても本発明が実施され得ることは、当業者にとって、容易に明らかとなるであろう。他の場合において、本発明の態様を不必要に曖昧化しないように、周知の方法、手順、コンポーネント、および材料は、詳細に説明されていない。
本発明の実施形態の技術的提案は、以下の実施形態における図面と併せて、完全かつ明確に説明される。当該説明は、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。本発明の説明される実施形態に基づき、当業者は、創造的貢献なくして他の実施形態を取得することができ、係る実施形態は、本発明に与えられる法的保護の範囲内にある。
さらに、本文書において開示されている、全ての特性、手段、またはプロセスは、相互排他的な特性、および／またはプロセスを除き、任意の方式、および考えられる任意の組み合わせで組み合わせることができる。別段の規定がない限り、本明細書、特許請求の範囲、要約、および図面において開示されている何らかの特性は、他の均等な特性、または同様の目標、目的、および／または機能を有する特性によって、置き換えることができる。
本発明は、バックプレーン上のアンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタの機械的平滑度、ならびにアンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタと電子回路との間の電気的接触を有利に向上させる。加えて、本発明は、ＯＣＰまたはＡＣＰを用いることなく、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタへの半田バンプおよび／または直接的な半田取付けのような様々な取付け技術を有利に可能にする。さらに、本発明は、電子デバイスおよび／または無線タグの費用および／または処理時間を削減し得、製造プロセスのスケーラビリティを増大させてよく、食品に適合する。
［電子デバイスを製造する例示的な方法］
本発明は、第１基板上に第１金属層を形成する段階と、第２基板上に電気デバイスを形成する段階と、電気デバイスの入力端子および／または出力端子上に電気コネクタを形成する段階と、第１金属層の少なくとも一部の上に第２金属を選択的に堆積する段階と、電気コネクタを第２金属に接触させることにより、電気コネクタを第１金属層に電気的に接続する段階とを備える、電子デバイスを製造する方法に関する。第２金属は、第１金属層とは異なり、電気デバイス上の電気コネクタに対する、第１金属層の接着性および／または電気的接続性を向上させる。電子デバイスは、無線通信デバイスであってよい。様々な実施形態において、無線通信デバイスおよび無線デバイスは、無線周波数（ＲＦおよび／またはＲＦＩＤ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、短波（ＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、極超短波（ＵＨＦ）、または電子商品監視（ＥＡＳ）タグおよび／もしくはデバイスを含む。１つの例において、デバイスは、ＮＦＣタグ、スマートタグ、またはスマートラベルのようなＮＦＣデバイスである。
図１は、本発明の１または複数の実施形態に係る、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタの一部の上に選択的に堆積される、パラジウムの層または他の接着促進金属もしくは合金の層を有する電子デバイス（例えば、ＮＦＣ／ＲＦおよび／もしくはＥＡＳタグまたはデバイスのような無線通信デバイス）を製造する例示的なプロセス１０のフローチャートを示す。パラジウム（または他の第２金属）層は、電気デバイスに対する、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタの接着性および／または電気的接続性を有利に向上させ、ＯＣＰまたはＡＣＰを用いることなく、取付けでの柔軟性を可能にする。例えば、集積回路または電気デバイスは、半田バンプまたは直接的な半田取付けを用いて、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタ上の第２金属層に取り付けられてよい。
２０において、第１金属層は、第１基板上に形成される。第１金属層を形成する段階は、第１基板の第１表面上にアルミニウム層（例えば、アルミニウム箔）を堆積する段階を含む。アルミニウム層は、第１基板（例えば、無線またはディスプレイバックプレーン）上で被覆または積層されてよく、次にエッチングされて、アンテナおよび／または１または複数のトレースを形成する。概して、アルミニウム層は、少なくとも１０μｍの厚さを有する。アルミニウム層は、また、アルミニウム合金を（例えば、銅、スズ、シリコン、チタンなどのうち１または複数を０．１−５重量、または原子％）含むことができる。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのトレースが、第１基板上に形成される。より典型的には、少なくとも１つのトレースを形成する段階は、第１基板上に複数の金属トレースを形成する。第１金属層を形成する段階は、被覆または積層されるアルミニウム層をエッチングして、バックプレーン上にアンテナ、インダクタ、および／または１または複数のトレースを形成する段階をさらに備えてよい。概して、アンテナおよび／またはインダクタは、無線信号を（ｉ）受信、および（ｉｉ）送信またはブロードキャストするように構成され、１または複数のトレースは、電気デバイス（例えば、集積回路またはコンデンサのようなディスクリート電気コンポーネント）を１または複数の他のコンポーネント（例えば、バッテリ、ディスプレイ、１または複数のセンサなど）に電子的に接続するように構成される。
いくつかの実施形態において、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタを形成する段階は、第１基板上に単一の金属層を形成する段階と、金属層をパターニングする段階と、単一の金属層をエッチングして、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタを形成する段階とから成ってよい。例えば、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタを形成する段階は、第１基板上に、第１インクまたはペースト（例えば、第１金属または金属前駆体を含む）をアンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタに対応するパターンでプリントする段階と、次に、第１インクまたはペーストを乾燥させる段階と、第１インクまたはペーストにおける金属または金属前駆体を硬化させる段階とを備える。任意で、プリントする段階の後、方法は、金属インクにおける金属塩または金属錯体のような金属前駆体を（例えば、フォーミングガスのような還元性雰囲気において、金属塩または金属錯体を硬化することにより）削減する段階をさらに含んでよい。追加的にまたは代替的に、方法は、この段落で説明されているプリントするプロセスにより、金属シード層をプリントする段階と、プリント金属シード層上にバルク金属を電気めっきする、または無電解めっきする段階とを含んでよい。ＨＦデバイスの例示的なアンテナおよび／またはインダクタの厚さは、約２０μｍから５０μｍ（例えば、約３０μｍ）であってよく、ＵＨＦデバイスについては、約１０μｍから約３０μｍ（例えば、約２０μｍ）であってよい。
様々な実施形態において、第１基板は、絶縁性基板（例えば、プラスチック膜またはガラス）を含んでよい。例えば、絶縁性基板は、ポリイミド、ガラス／ポリマ積層体、または高温ポリマを含んでよい。高温ポリマは、ポリエチレンテレフタレート［ＰＥＴ］、ポリプロピレン、またはポリエチレンナフタレート［ＰＥＮ］から成ってよい。
３０において、第２金属が、第１金属層上に選択的に堆積される。１つの実施形態において、第２金属を含むインクは、概して、集積回路またはディスクリート電気コンポーネントの電気コネクタが接続される第１金属層のエリアまたは領域を含む、第１金属層の予め定められたエリア上にプリントされる。第２金属インクは、第１金属インクと同一であってよく、または第１金属インクとは異なってよい。いくつかの実施形態において、第２金属は、パラジウム（例えば、パラジウム塩またはパラジウム錯体）を含む、または本質的に、パラジウム（例えば、パラジウムナノ粒子のような元素パラジウム）から成る。
様々な実施形態において、第２金属または第２金属の前駆体を含む第２インクは、第１金属層の少なくとも一部の上にプリントされてよい。第２インクは、あるいは、第１金属層上の予め定められたエリアおよび／または位置にプリントされてよく、選択的に堆積されてよいが、方法は、これに限定されない。例えば、第２インクは、第１金属層全体にプリントされてよく、または選択的に堆積されてよいが、第１金属層を含まない、第１基板のエリアまたは領域ではそうではない。例示的な実施形態において、第２金属インクは、第１金属層の接合領域またはエリア上にプリントされるパラジウムインクを含む。パラジウムインクは、米国特許第８，６１７，９９２号および第８，０６６，８０５号に従って生成されてよく、その関連部分は、参照により本明細書に組み込まれる。例えば、パラジウムインクは、塩化パラジウム、水、およびテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、エチレングリコールなどのような水溶性溶媒を含んでよい。代替的に、パラジウムインクは、１または複数の有機溶媒に懸濁されるパラジウムナノ粒子を含んでよい。例示的な実施形態において、パラジウムインクは、第１金属層（例えば、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタ）の表面上にパターンでプリントされる。パターンは、アンテナ、１または複数のトレース、および／またはインダクタの接合領域またはエリアであってよい、またはそれに対応してよい。
１つの実施形態において、プリント第２金属インクは、乾燥されおよび硬化されてよい。通常、本方法が第２インクをプリントする段階を備えるとき、方法は、プリント第２金属または第２金属の前駆体を乾燥（またはそこから溶媒を除去）する段階をさらに備える。例示的な実施形態において、乾燥プロセスは、プリント金属前駆体を実質的に全ての溶媒を除去するために十分な温度まで、および／または十分な時間、加熱する段階を備える。他の実施形態において、乾燥する段階は、加熱の有無にかかわらず、真空において１または複数の溶媒を除去する段階を備える。任意のこのような実施形態において、溶媒を除去する温度は、３０℃から１５０℃、５０℃から１００℃、またはその範囲内の任意の値もしくは値の範囲であってよい。時間は、実質的に全ての溶媒および／または実質的に全ての任意の添加剤をプリント第２金属または第２金属の前駆体から除去するために十分な時間（例えば、１分から４時間、５分から１２０分、またはその範囲内の任意の他の値の範囲）であってよい。真空は、１ｍｔｏｒｒ（約０．１３３３２２Ｐａ）から３００ｔｏｒｒ（約３９９９６．６Ｐａ）、１００ｍｔｏｒｒ（約１３．３３２２Ｐａ）から１００ｔｏｒｒ（約１３３３２．２Ｐａ）、１−２０ｔｏｒｒ（約１３３．３２２−２６６６．４４Ｐａ）、またはその範囲内の任意の他の値の範囲であってよく、真空ポンプ、アスピレータ、ベンチュリ管などにより加えられてよい。このような添加剤は、水、ＨＣｌ、アンモニア、テトラヒドロフラン、グリム、ジグリムなどのような、室温から１５０℃の温度、および／または１ｍｔｏｒｒ（約０．１３３３２２Ｐａ）から１ａｔｍ（１０１３２５Ｐａ）の真空下で１分から８時間の間、加熱することにより、実質的に完全に除去され得るこれらの添加剤から選択される。
第２金属の前駆体（例えば、第２金属の金属塩または金属錯体）を含むインクをプリントする段階および乾燥する段階の後、金属前駆体は、様々な方法により削減される。例えば、金属前駆体は、還元剤にさらされてよく、基板に応じて、周囲温度より高い温度から約２００−４００℃の範囲の温度で加熱されてよい。このようなプロセスは、（例えば、アルミニウム箔、ポリカーボネート、ポリエチレンエステルおよびポリプロピレンエステル（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｅｓｔｅｒｓ）、ポリイミドなど）基板が比較的低温度で処理される必要があるとき、特別な利点を有する。真空源および還元／不活性ガス源と構成される、密封炉、溶鉱炉、または高速熱アニール炉が、不均一還元のための還元性雰囲気および熱（熱エネルギー）を提供するために使用されてよい。代替的に、金属前駆体膜は、内部の雰囲気が注意深く制御され得る装置（例えば、グローブボックスまたはドライボックス）の熱源（例えば、ホットプレート）を用いて、元素金属に熱分解されてよい。さらなる実施形態において、金属を含む前駆体は、液体（例えば、水および／または有機溶媒におけるヒドラジン、またはボラン、水素化ホウ素、水素化アルミニウム［例えば、ＬｉＡｌＨ４］などの溶液）において、または還元剤を蒸気、気体、またはプラズマ源の形で含む雰囲気（例えば、フォーミングガス、アンモニア、ヒドラジン蒸気、水素プラズマなど）において削減される。
パラジウムインクにおけるパラジウム塩またはパラジウム錯体を（例えば、アニーリングによって）硬化する段階は、概して、フォーミングガス下で還元性雰囲気において乾燥したインクを１００℃から２５０℃の温度で、好ましくは、１３０℃の温度で加熱することを含む。例えば、１つの変形例において、乾燥したパラジウムの前駆体からパラジウムを形成するアニール温度は、１２０から３００℃（例えば、約１５０から約２５０℃、またはその範囲内の任意の温度または温度の範囲）であってよい。しかしながら、純度、プリント処理、膜形態などの考えられる改善で、比較的高い伝導性を有する金属を形成するアニール温度は、１００℃未満に下げられ得て、場合によっては、周囲温度（例えば、約２５℃）でさえも下げられることができる。
さらなる実施形態において、接合金属は、第２金属層上に無電解めっきされてよい。第２金属がパラジウムを含むとき、それは、ニッケル、銅、スズ、銀、金、またはその組み合わせのような接合金属でめっきされてよい。接合金属は、第２金属に接着し、電気コネクタに対しての、または電気コネクタとの強い接合を形成する。パラジウムを含む層は、３Å（０．３ｎｍ）から２００Å（２０ｎｍ）の厚さ、またはその範囲内の任意の厚さ、または厚さの範囲を有してよい。接合金属は、また、合金または第２金属との金属間界面を形成してよい。
４０において、電気デバイスが、第２基板上に形成される。電気デバイスは、集積回路、またはディスクリートデバイス／ディスクリート電気コンポーネント（例えば、コンデンサ、インダクタ、抵抗器、スイッチなど）を備える。集積回路は、（例えば、モノリシック単結晶シリコンウェーハまたはダイ上に形成される回路を除く）薄膜集積回路またはプリント集積回路を備えてよい。
様々な実施形態において、第２基板は、絶縁性基板（例えば、プラスチック膜またはガラス）を含んでよい。例えば、絶縁性基板は、ポリイミド、ガラス／ポリマ積層体、または高温ポリマを含んでよい。高温ポリマは、ポリエチレンテレフタレート［ＰＥＴ］、ポリプロピレン、またはポリエチレンナフタレート［ＰＥＮ］から成ってよい。代替的に、第２基板は、金属シート、金属膜もしくは金属箔、またはその積層体を備えてよい。例えば、金属基板は、１または複数の拡散バリアおよび／または絶縁体膜をその上に含むステンレス鋼箔のような金属箔を備えてよい。１つの例において、ステンレス鋼箔は、単一のもしくは多層、ＴｉＮ、ＡｌＮ、またはＴｉＡｌＮのような１または複数の拡散バリア膜をその上に有してよく、二酸化ケイ素、窒化ケイ素および／または酸窒化ケイ素のような１または複数の絶縁体膜を１または複数の拡散バリア膜上に有してよい。１または複数の拡散バリア膜は、３００Å（３０ｎｍ）から５０００Å（５００ｎｍ）の組み合わせられた厚さ（例えば、３００−９５０Å（３０−９５ｎｍ）、または３００Å（３０ｎｍ）と５０００Å（５００ｎｍ）との間の任意の厚さもしくは厚さの範囲）を有してよく、１または複数の絶縁体膜は、２００Å（２０ｎｍ）から５０００Å（５００ｎｍ）の組み合わせられた厚さ（例えば、２５０−２０００Å（２５−２００ｎｍ）、または２００Å（２０ｎｍ）と５０００Å（５００ｎｍ）との間の任意の厚さもしくは厚さの範囲）を有してよい。１または複数の絶縁体膜は、その上に形成される電気デバイスを下にある金属基板および１または複数の拡散バリア層から電気的に絶縁するのに十分な厚さを有してよい。
集積回路またはディスクリートデバイスを形成する段階は、第２基板上に集積回路またはディスクリートデバイスの１または複数の層をプリントする段階を備えてよい。プリントすることによって形成される１または複数の層をその中に有する集積回路は、プリント集積回路またはＰＩＣと見なされてよい。
例示的な方法において、集積回路の複数の層がプリントされてよく、最下層（例えば、最下の絶縁体、導体、または半導体層）は、第２基板上にプリントあるいは形成されてよい。材料の最下層は、第２基板上の集積回路の層における形状的なばらつきに関連する課題を減らすべく、有利にプリントされる。代替的に、異なる（例えば、より高い）層がプリントされてよい。プリントすることは、低い設備費用、より高いスループット、廃棄物の削減（従って、「より環境に優しい」製造プロセス）などのような利点を、ＮＦＣ、ＲＦ、およびＨＦタグのような比較的少ないトランジスタ数のデバイスについて理想的であり得る、フォトリソグラフィパターニングプロセスにわたって提供する。
１つの例において、（例えば、スクリーンプリント、インクジェットプリント、グラビアプリントなどの）プリント技術によって、入力端子および／または出力端子が、集積回路の最上層に形成されてよい。第１入力端子および／または出力端子は、集積回路またはディスクリートデバイスの第１端部にあってよく、ならびに第２入力端子および／または出力端子は、集積回路またはディスクリートデバイスの第１端部とは逆の第２端部にあってよい。例示的な実施形態において、入力端子および／または出力端子は、第１および第２アンテナ接続パッドを備える。入力端子および／または出力端子の材料は、アルミニウム、タングステン、銅、銀など、またはその組み合わせ（例えば、アルミニウムパッド上のタングステン薄膜）を含んでよい。
代替的に、方法は、１または複数の薄膜処理技術によって、集積回路の１または複数の層を形成してよい。薄膜処理は、また、比較的低い所有コストを有し、多種多様な考えられる基板上に製造されている合理的に信頼できるデバイスをもたらし得る、比較的成熟した技術である。このように、いくつかの実施形態において、方法は、（例えば、ブランケット堆積、フォトリソグラフィパターニング、エッチングなどの）薄膜処理技術によって、集積回路の複数の層を形成する段階を備えてよい。代替的な例において、入力端子および／または出力端子は、薄膜処理によって、集積回路の最上金属層に形成されてよい。
いくつかの実施形態において、プリントすることおよび薄膜処理の両方が、用いられることができ、方法は、薄膜処理によって、集積回路の１または複数の層を形成する段階と、集積回路の１または複数の追加の層をプリントする段階とを備えてよい。いくつかの実施形態において、複数の集積回路が第２基板上に形成されてよく、次に、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタへの取付けの前に、個片化あるいは分離化されてよい。
ディスクリートデバイス（例えば、コンデンサまたは他のディスクリート電気コンポーネント）が、第２基板上にプリントあるいは形成されてよい。コンデンサを形成するとき、方法は、第２基板上に第１コンデンサの電極またはプレートを形成する段階と、第１コンデンサの電極もしくはプレート上に、またはそれを覆うようにして誘電体層を形成する段階と、誘電体層上に第２コンデンサの電極またはプレートを形成する段階とを備えてよい。様々な技術によって、コンデンサの構造体を形成する詳細が、米国特許第７，１５２，８０４号，第７，２８６，０５３号，第７，３８７，２６０号、および７，６８７，３２７号、ならびに２００５年１０月３日に出願された、米国特許出願第１１／２４３，４６０号［代理人整理番号第ＩＤＲ０２７２号］において見られてよく、そのそれぞれの関連部分は、参照により本明細書に組み込まれる。
５０において、電気コネクタは、集積回路またはディスクリートデバイス（例えば、コンデンサ）の入力端子および／または出力端子上に形成されてよい。電気コネクタは、例えば、入力端子および／または出力端子上に、導電性材料のペーストをプリント（例えば、スクリーンプリント）することによって形成されてよい。様々な例において、電気コネクタは、集積回路またはディスクリートデバイスの入力端子および／または出力端子上に半田バンプまたは半田ボールを備えてよい。半田バンプまたは半田ボールは、半田合金（例えば、スズおよび１または複数の合金元素）を含んでよく、（例えば、スクリーンプリントによって）、入力端子および／または出力端子上に堆積されてよい。１または複数の合金元素は、ビスマス、銀、銅、亜鉛、およびインジウムから選択されてよい。半田バンプまたは半田ボールは、エポキシ樹脂のように、（例えば、半田リフロー温度またはそれ未満まで）加熱することにより活性化され得る接着性樹脂をさらに含有してよい。半田合金および樹脂の両方を含むいくつかの材料は、ＳＡＭ樹脂（例えば、株式会社タムラ製作所（日本、大阪府）から入手可能であるＳＡＭ１０樹脂）、および／またはパナソニック株式会社（日本、東京都）、ナミックス株式会社（日本、新潟市）および長瀬産業株式会社（日本、東京都）から市販されている、半田入りセルフアライメント接着剤（ＳＡＡＳ）および／またはＳＡＭ樹脂を含む。
典型的に、第１半田バンプまたは半田ボールは、第１入力端子および／または出力端子上にあり、第２半田バンプまたは半田ボールは、第２入力端子および／または出力端子上にある。このように、半田バンプまたは半田ボールは、電気デバイス（例えば、集積回路またはディスクリートデバイス）をアンテナ、１または複数の金属トレース、および／もしくはインダクタの、組み合わせられた第１および第２金属（例えば、アルミニウム上のパラジウム）層に有利に取り付けるために用いられてよい。さらなる実施形態において、ＩＣまたはディスクリートデバイスをアンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタにさらに接着および／もしくは電気的に接続すべく、ＡＣＰが、半田バンプまたは半田ボール上に堆積されてよい、および／または半田バンプまたは半田ボールにより覆われていない、入力端子および／または出力端子上に堆積されてよいが、ＡＣＰは、この発明において必要ではない。追加的にまたは代替的に、非導電性接着剤が、第１基板上の第２金属層以外のエリアに堆積されてよい。例えば、接着剤は、エポキシの非導電性ペーストを含んでよい。
６０において、電気コネクタは、第２金属層、またはその上にめっきされた金属もしくは合金に接続される。電気デバイスをパラジウムめっきアンテナおよび／もしくはインダクタ上に、またはそれを覆うようにして置く方法は、ピックアンドプレース処理およびロールツーロール処理を含むが、これらに限定されない。電気デバイスをパラジウムめっきアンテナおよび／またはインダクタに取り付ける方法は、圧着する段階と、（例えば、アンテナ接続パッド以外のエリアにおいて）電気デバイス上に接着剤（例えば、エポキシペースト）を加える段階と、および／または電気デバイスをアンテナ、トレース、もしくはインダクタに押圧する段階とを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、電気コネクタを第２金属層に電気的に接続する段階は、第１および第２半田バンプまたはボールを加熱して、アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタの第１および第２位置で第２金属層に押圧する段階を含んでよい。約０．５ｍｍ２から約１０ｍｍ２（例えば、１．５ｍｍ２から約５ｍｍ２、および１つの例では約２．２５ｍｍ２）の表面積を有する第２基板については、約０．１Ｎから約５０Ｎ（例えば、約１Ｎ）の圧力で、（例えば、Ｍｕｈｌｂａｕｅｒ Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（ドイツ、ローディング）から入手可能な）従来のボンダを用いて圧力を加えてよい。アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタが、バルクアルミニウム層を含むとき、第２基板上のＩＣまたはコンデンサは、加熱された押圧具で、（第１基板上の）アンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタへと押し込まれる。このように、任意で、サーマルヘッドを用いて、圧力と同時に加熱が、第１および第２基板へ加えられえよい。目標温度は、概して、基板材料に依存するが、概して、５０℃から約４００℃であり得る。例えば、ＰＥＴ基板を用いるとき、１９０℃の最高温度が用いられるべきである。しかしながら、１９０℃は、また、特定の接着剤を硬化するための最低温度であってよく、その場合において、より高い温度に耐えられる基板が用いられるべきである。
金属トレースが第１基板上に形成されるとき、センサ、バッテリ、および／もしくはディスプレイが、（ＩＣも同様であってよいように）トレースのうちの１または複数に取り付けられてよく、少なくとも１つのコネクタを用いて、電気デバイスに電気的に接続される。概して、センサ、バッテリ、および／またはディスプレイのそれぞれは、整合するもしくは対応するセット、または複数の電気コネクタを用いて、トレースの固有のセットに接続される。トレースのそれぞれは、また、ＩＣおよび／または他の電気コンポーネント（例えば、バッテリ、メモリなど）の１または複数の固有の入力端子および／または出力端子に接続される。トレースは、第１および／もしくは第２金属層から形成されてよい。このように、トレースは、アンテナおよび／もしくはインダクタと同一材料のうち１または複数（例えば、パラジウムがその上にプリントされたアルミニウム、またはバルク金属層がその上にめっきされたパラジウムシード層）を含み、アンテナおよび／もしくはインダクタと同様に形成される。いくつかの実施形態において、１または複数の金属トレースは、シード層上に第３金属がめっき（例えば、電気めっきまたは無電解めっき）されたプリントパラジウムシード層を含んでよい。第３金属は、貴金属（例えば、銅、銀、または金）、遷移金属（例えば、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデンなど）または他の金属（例えば、スズまたは亜鉛）であってよい、またはそれを含んでよい。さらに、センサ、バッテリ、および／またはディスプレイに加えて、他のコンポーネントが、様々な表面実装デバイス（ＳＭＤ）の取付け技術のうち任意のものを用いて、基板および／または１または複数の金属トレースに取り付けられてよい。
［例示的な電子デバイス、およびその製造の例示的なプロセスにおける中間体］
図２Ａから図２Ｅは、本発明の１または複数の実施形態に係る、例示的なプロセスにおける例示的な中間体の平面図および断面図を示し、図２Ｆから図２Ｇは、本発明の１または複数の実施形態に係る、パラジウムの表面層をアルミニウムアンテナ上に有する例示的な電子デバイスの平面図および断面図を示す。
電子デバイスは、概して、第１および第２金属層（例えば、アルミニウム上のパラジウム）をその上に有する基板を含み、電気デバイス（例えば、集積回路、またはコンデンサのようなディスクリートデバイスもしくは電気コンポーネント）を第２基板上に含む。集積回路またはディスクリートデバイスは、その入力端子および／または出力端子上に電気コネクタを含み、（ｉ）そこから第１信号および／または情報を処理し、（ｉｉ）そのための第２信号および／もしくは情報を生成するように構成される。電気コネクタは、第１基板上の少なくとも第２金属層に電気的に接続される。第２金属層は、電気コネクタに対する、第１金属層の接着性、および／または電気的接続性を向上させるように構成される。
いくつかの実施形態において、集積回路は、（例えば、モノリシック単結晶シリコンウェーハまたはダイ上に形成される回路を除く）薄膜集積回路、またはプリント集積回路を備えてよく、ディスクリートデバイスまたはディスクリート電気コンポーネントは、コンデンサ、インダクタ、抵抗器、スイッチなどを備えてよい、またはそれから成ってよい。さらなるまたは他の実施形態において、電子デバイスは、無線通信デバイスであってよい。
図２Ａは、第１金属層１２０をその上に有する第１基板１１０を示す。様々な実施形態において、第１基板１１０は、絶縁性基板（例えば、プラスチック膜またはガラス）を含んでよい。例えば、絶縁性基板１１０は、ポリイミド、ガラス／ポリマ積層体、または高温ポリマを含んでよい。高温ポリマは、例えば、ポリエチレンテレフタレート［ＰＥＴ］、ポリプロピレンまたはポリエチレンナフタレート［ＰＥＮ］を含んでよく、またはそれから成ってよいが、これに限定されない。
様々な実施形態において、第１金属層１２０は、第１基板１１０の第１表面上にパターニングされたアルミニウム層（例えば、パターニングされたアルミニウム箔）を含んでよい。アルミニウム層は、アルミニウム元素から本質的に成ってよく、またはアルミニウム合金（例えば、銅、チタン、シリコン、マグネシウム、マンガン、スズ、亜鉛などのような１または複数の合金元素を含むアルミニウム）を含んでよく、またはそれから本質的に成ってよい。概して、アルミニウム層１２０は、少なくとも１０μｍの厚さを有する。
図２Ｂは、図２Ａの第１金属層１２０に相当する、アンテナおよび／またはインダクタ１２０を示す。図２Ａは、Ｂ−Ｂ´線に沿った、図２Ｂの断面を示す。概して、アンテナおよび／またはインダクタ１２０は、無線信号を（ｉ）受信、および（ｉｉ）送信またはブロードキャストするように構成される。代替的に、アンテナおよび／またはインダクタ１２０は、（無線リーダのような）放射線源からブロードキャストされる電磁信号の一部を吸収する、または異なる波長でこのような放射線源から電磁放射線を後方散乱する。いくつかの実施形態において、アンテナ、および／またはインダクタ１２０は、第１基板１１０上の単一の金属層から成る。ＨＦデバイスの例示的なアンテナおよび／またはインダクタの厚さは、約２０μｍから５０μｍ（例えば、約３０μｍ）であってよく、ＵＨＦデバイスについては、約１０μｍから約３０μｍ（例えば、約２０μｍ）であってよい。図２Ｂは、４つのループを有するスパイラルアンテナを示すが、アンテナは、４つのループより多い、または４つのループ未満であってよく、蛇行形状、シート形状、またはブロック形状（例えば、正方形または長方形）、三角形などのような任意のいくつかの形状を有してよい。
様々な実施形態において、アンテナおよび／またはインダクタ１２０は、（例えば、ペーストまたはナノ粒子インクから銀もしくは銅のようなプリント導体を用いるが、これらに限定されない）プリントアンテナおよび／またはインダクタ、またはフォトリソグラフィで定義され、エッチングされる（例えば、低解像度［例えば、１０−１，０００μｍ線幅］フォトリソグラフィ、およびパターニングされたフォトリソグラフィレジストをマスクとして用いるウェットまたはドライエッチングによってパターニングされる、プラスチック膜またはシートのような基板上にアルミニウムをスパッタリングまたは蒸着することによって形成される）アンテナおよび／またはインダクタであってよい。プリントアンテナ、トレース、および／またはインダクタは、約５０μｍから約５０００μｍの線幅を有してよく、フォトリソグラフィで定義され、エッチングされるアンテナ、トレース、またはインダクタのそれとは異なる結晶形態と、フォトリソグラフィで定義され、エッチングされるアンテナ、金属トレースまたはインダクタよりも、より曲線的な断面と、および／または、フォトリソグラフィで定義され、エッチングされるアンテナ、金属トレースまたはインダクタより概して高い、表面粗さ、端部の均一性および／または線幅の均一性とを有してよい。アンテナおよび／またはインダクタ１２０は、目標周波数、または、１もしくは複数の業界標準により指定された周波数（例えば、ＮＦＣリーダハードウェアの目標周波数１３．５６ＭＨｚ）との適合性を維持しながら、複数のフォームファクタのうち任意のものと整合するサイズおよび形状を有してよい。
図２Ｃは、例示的な第２金属層１３０ａ、１３０ｂが第１金属層１２０の上にある、図２Ｂの線Ａ‐Ａ´に沿った、第１基板１１０の断面を示す。例示的な実施形態において、第２金属層１３０ａ、１３０ｂは、パラジウム（例えば、パラジウム層）のような接着促進金属または合金を含む。好ましくは、第２金属層１３０ａ、１３０ｂは、アンテナ１２０の端部（例えば、第１および第２端部のそれぞれ）の上にプリントされ、あるいは選択的に堆積される。選択的に堆積された第２金属領域１３０ａ、１３０ｂは、パラジウムインクと関連付けられる量および費用を有利に最小化する、集積回路またはディスクリートデバイスに対する接続点としての役割を果たす。代替的に、第２金属層１３０は、ニッケル、銅、スズ、銀、金、もしくは合金、またはその組み合わせのような接合金属が無電解めっきされる、プリントパラジウム層を含んでよい。当業者は、このような接合金属を、接合金属を第１金属（例えば、アルミニウム）上にめっきすることなく、選択的に第２金属（例えば、パラジウム）上に無電解めっきするための条件を決定できる。
図２Ｄは、図２Ｂの線Ｂ−Ｂ´に沿った断面を示す。第２金属層１３０ｂは、アンテナおよび／またはインダクタ１２０の内端部上のみにある。プリント第２金属層１３０の寸法は、アンテナ／インダクタ１２０（または存在するときトレース）および／または電気コネクタの寸法に依存してよい。例えば、第２金属層１３０の幅は、少なくとも、アンテナおよび／またはインダクタ１２０の幅に加えて、第２金属層１３０ａを選択的に堆積するためのアライメントマージンの２倍（例えば、６０−５，５００μｍ）であってよい。第２金属層１３０の長さは、少なくとも、電気コネクタの幅、長さ、または直径（いずれか最も大きいもの）に加えて、第１基板上に電気デバイスを置くためのアライメントマージンの２倍であってよい。この長さは、例えば、電気コネクタの幅、長さ、または直径の３−５倍までであり得る。
図２Ｅは、第２基板１４０上の電気デバイス１５０を示す。電気デバイス１５０は、集積回路またはディスクリートデバイスを含む。様々な実施形態において、第２基板１４０は、金属箔を含む。１つの例において、金属箔は、本明細書で説明されるようにステンレス鋼箔を含む。代替的に、金属箔は、アルミニウム箔、スズ箔、モリブデン箔などを含む。本明細書で説明されるように、第２基板１４０が金属箔であるとき、それは１または複数のバリアおよび／または絶縁体層で被覆されてよい。代替的に、本明細書で説明されるように、第２基板は、プラスチック膜、またはガラスシートもしくはスリップを含んでよい。
様々な実施形態において、電気デバイス１５０が集積回路を含むときで、集積回路が無線通信デバイスであるとき、集積回路１５０は、受信機および／または送信機を備えてよい。送信機は、組み立てられた電子デバイスによってブロードキャストされる無線信号を生成するように構成される変調器を備えてよく、受信機は、組み立てられた電子デバイスにより受信した無線信号を（例えば、電気デバイス１５０により処理される）１または複数の電気信号に変換するように構成される復調器を備えてよい。
いくつかの実施形態において、集積回路１５０は、１または複数のプリント層を含んでよい。このような層は、より高い寸法可変性、プリント構造体の端部からの距離の関数として変動（例えば、増大）する厚さ、比較的高い表面粗さなどのようなプリント材料の特性を有する。追加的におよび／または代替的に、集積回路１５０は、１または複数の薄膜（例えば、複数の薄膜）を（さらに）備えてよい。
代替的に、本明細書で説明されるように、電気デバイス１５０は、第２基板１４０上にディスクリートデバイスを備えてよい、またはそれから成ってよい。ディスクリートデバイス１５０は、コンデンサ、抵抗器、スイッチ、インダクタなどであってよい、またはそれを備えてよい。例えば、コンデンサは、第２基板１４０上に第１コンデンサの電極またはプレートと、第１電極またはプレート上に誘電体層と、誘電体層上に第２コンデンサの電極またはプレートとを備えてよい。代替的に、コンデンサは、第２基板１４０上に、第１および第２電極もしくはプレートを備えてよく、その間に誘電体を含んでよい。
概して、集積回路またはディスクリートデバイス／電気コンポーネント１５０は、入力／出力端子または接続パッド１５５ａ−ｂをディスクリートデバイスの端部にさらに含む（例えば、第１コンデンサの電極もしくはプレートに電気的に接続される、第１タブまたは接合エリア、および第２コンデンサの電極もしくはプレートに電気的に接続される、第２タブまたは接合エリア）。例示的な実施形態において、電気デバイス１５０の最上金属層は、入力端子および／または出力端子１５５ａ−ｂを含む。電気デバイス１５０がディスクリートデバイスである場合、ディスクリートデバイスは、ディスクリートデバイスの電極もしくは電極端子に電気的に接続される入力端子および／または出力端子を含んでよい。第１入力端子および／または出力端子１５５ａは、電気デバイス１５０の第１端部にあってよく、ならびに第２入力端子および／または出力端子１５５ｂは、電気デバイス１５０の第１端部とは逆の第２端部にあってよい。様々な実施形態において、電気デバイス１５０上の入力端子および／または出力端子１５５ａ、１５５ｂは、アンテナおよび／またはインダクタ接続パッド１５５ａ、１５５ｂを含んでよい。入力端子および／または出力端子１５５ａ、１５５ｂは、アルミニウム、タングステン、銅、銀などまたはその組み合わせを含んでよく、その上に１または複数のバリアおよび／または接着促進層を有してよい。例えば、入力端子および／または出力端子１５５ａ、１５５ｂは、薄いタングステン接着層および／または酸素バリア層を含むバルクアルミニウム層をその上に備えてよい。
図２Ｆは、第１基板１１０上のアンテナ、１または複数の金属トレース、および／またはインダクタ１２０に接続された第２基板１４０上の電気デバイス１５０を示す。電気コネクタ１５７ａ、１５７ｂは、電気デバイス１５０の入力端子および／または出力端子上にある。例示的な実施形態において、第１および第２アンテナ接続パッド１５５ａ、１５５ｂならびに電気デバイス１５０は、アンテナ１２０の端部を互いに電気的に接続する。その結果、第２基板１４０は、アンテナ１２０の端部を橋渡しするインタポーザとして機能してよく、すなわちアンテナ１２０の端部に電気的に接続される１または複数の電気コンポーネントを絶縁する機械的支持を提供してよい。
図２Ｇは、アンテナおよび／またはインダクタ１２０が、第２金属層１３０ａ、１３０ｂと、電気デバイス１５０上の入力端子および／または出力端子１５５ａ、１５５ｂ上の電気コネクタ１５７ａ、１５７ｂとを通じて電気デバイス１５０に取り付けられる、図２Ｆの線Ａ´−Ａに沿った、電子デバイスの断面を示す。電気コネクタ１５７ａ、１５７ｂは、半田バンプまたは半田ボールを備えてよい。半田バンプまたは半田ボール１５７ａ、１５７ｂは、半田合金（例えば、本明細書で説明されるように、スズおよび１または複数の合金元素）を含んでよい。例えば、合金元素は、ビスマス、銀、銅、亜鉛、およびインジウムから選択されてよい。典型的に、第１半田バンプまたは半田ボール１５７ａは、第１入力端子および／または出力端子１５５ａ上にあり、第２半田バンプまたは半田ボール１５７ｂは、第２入力端子および／または出力端子１５５ｂ上にある。電気コネクタ１５７ａ、１５７ｂは、半田バンプまたは半田ボールを入力／出力端子１５５ａまたは１５５ｂに接着または固定する接着剤（例えば、エポキシ）をさらに備える。
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのトレース（図示せず）が、また、第１基板１１０上にある。センサ、バッテリ、および／またはディスプレイは、トレースのうちの１または複数（典型的には、複数のトレース）に取り付けられてよく、電気デバイス１５０に（および、任意で、バッテリのような、センサ、バッテリ、および／またはディスプレイのうちの別のものに）電気的に接続されてよい。トレースは、電気的接続がなされる金属層１２０の領域に対応する位置において、第１金属層１２０および第２金属層１３０を備えてよい。センサは、温度または相対湿度のような環境パラメータ、またはバックプレーン１１０、電気デバイス１５０、およびセンサがその上に取り付けられるパッケージングの導通状態を検知するように構成されてよい。ディスプレイは、比較的単純なデータ（例えば、検知されたパラメータに対応する２または３桁の数）および／または限られた数のメッセージのうちの１つ（例えば、予め定められた最小または最大閾値と相対的なパラメータの値に応じて、「有効」もしくは「無効」、またはパッケージングの導通状態に応じて、「密封」もしくは「開封」）を表示するように構成される、比較的単純なモノクロディスプレイであってよい。さらに、センサ、バッテリ、および／またはディスプレイに加えて、他のコンポーネントが、様々なＳＭＤ技術のうちの任意のものを用いて、基板および／またはパラジウムめっきアルミニウム層１２０／１３０に取り付けられてよい。
［例示的なＥＡＳタグ、無線デバイス、およびセンサ］ 図３Ａから図３Ｃは、本発明での使用に適した、ＥＡＳタグ、無線デバイス、およびセンサの例示的な回路２００、３００および４００を示す。図３Ａは、監視および／または識別デバイス（例えば、ＥＡＳタグ）に適した例示的な共振回路２００を示す。概して、ＥＡＳタグ２００は、インダクタ（例えば、インダクタコイル）２１０およびコンデンサ２２０を含む。コンデンサ２２０は、（図示されるように）線形または非線形であってよく、その場合、コンデンサの誘電体層および／またはコンデンサの電極の少なくとも一部の上にあってよい、またはそれと接触してよい半導体層をさらに含んでよい。いくつかの実施形態において、共振回路２００は、第１コンデンサと結合される第２コンデンサをさらに備えてよい。
図３Ｂは、本発明での使用に適した、共振回路３５０およびセンサ３６０を含む例示的な無線デバイス３００を示す。共振回路３５０は、インダクタ３１０およびコンデンサ３２０を含み、無線デバイス３００は、メモリ３７０、およびメモリ３７０とセンサ３６０とを電力供給するバッテリ３８０をさらに含む。インダクタ３１０およびコンデンサ３２０の詳細は、それぞれ、インダクタ／アンテナおよびコンデンサの本明細書における説明と同一または同様である。センサ３６０は、環境センサ（例えば、湿度または温度センサ）、（例えば、タグが取り付けられるパッケージまたは容器の密封、開封、または損傷の状態を決定する）導通センサ、化学センサ、（例えば、デバイス３００が取り付けられるパッケージまたは容器内の製品の１または複数の性質を検知または決定する）製品センサなどを備えてよく、電気信号をメモリ３７０に出力する。この電気信号は、センサ３６０によって検知または検出される条件、状態、またはパラメータに対応する。典型的に、メモリ３７０は、スタティック、ダイナミック、揮発性および／または不揮発性、プログラムされた、またはプログラマブルなどであり得る。メモリ３７０は、センサ３６０によって検知または検出される条件、状態、またはパラメータに対応するもののうち少なくとも１つ、およびデバイス３００が取り付けられる製品の識別番号またはコードに対応してよいもののうちのサブセットである複数ビットのデータを格納する。いくつかの実施形態において、メモリ３７０およびセンサ３６０は、外部のグランドプレーン（図示せず）に接続されてよい。メモリ３７０は、外部リーダによって読み込まれることができるデータ信号を出力する。このように、リーダは、センサによって定義される状態、条件、またはパラメータの値、ならびにメモリ３７０の初期状態を検出することが可能である。メモリ３７０の状態を変更すべく、追加の回路が、回路３００に加えられることができる。
図３Ｃは、本発明での使用に適した、センサ４６０、およびディスプレイまたはディスプレイパネル４１０を含む「スマートラベル」の例示的な回路４００を示す。回路４００は、また、メモリ４７０、およびディスプレイ４１０と、メモリ４７０と、センサ４６０とを電力供給するバッテリ４８０を含む。メモリ４７０、バッテリ４８０、およびセンサ４６０の詳細は、（例えば、図３Ｂに関連して）本明細書で説明される通りである。バッテリ４８０とディスプレイ４１０、メモリ４７０、およびセンサ４６０との間の接続は、２またはそれより多くのワイヤまたはトレースを含んでよい。ディスプレイ４１０は、メモリ４７０からの信号および／または情報の読み出しを表示するように構成される出力デバイスである。概して、ディスプレイ４１０は、アナログまたはデジタルディスプレイ、フルエリア２次元ディスプレイ、および／または３次元ディスプレイを含んでよいが、これに限定されない。センサ４６０とメモリ４７０との間の接続は、１または複数のワイヤまたはトレースを含んでよく、メモリ４７０とディスプレイ４１０との間の接続は、２またはそれより多くのワイヤまたはトレースを含んでよい。
［結論］
本電子デバイスおよびその製造方法は、薄膜もしくはプリント集積回路、またはディスクリートデバイスのバックプレーン上の、アンテナ、金属トレース、および／またはインダクタに一般に用いられる金属の（例えば、接着性のための）機械的平滑度および電気的接触性または接続性を有利に向上させる。加えて、本発明は、ＯＣＰまたはＡＣＰ技術を用いることなく、アンテナ、１または複数の金属トレースおよび／またはインダクタ上の半田バンプ、または直接的な半田取付けのような様々な取付け技術を有利に可能にする。このように、ディスクリートコンデンサ、インダクタ、またはスイッチのような様々なコンポーネントが、堅牢で信頼できる半田で組み立てられることができる。さらに、本発明は、様々な取付け技術、費用の最小化、および製造プロセスの増大をさらに有利に可能にする。
本発明の具体的な実施形態の先述の説明は、例示および説明の目的で提示されている。それらは、包括的であること、または本発明を開示されている厳密な形態に限定することを意図するものではなく、上述の教示を考慮することで、多くの修正および変形例が可能であることは明らかである。実施形態は、本発明の原理およびその実際的な適用例を最も良く説明すべく選択および説明された。本発明の範囲は、本明細書に添付されている特許請求の範囲およびそれらの均等物により定義されることが意図されている。

Claims (18)

  1. ａ）第１基板上に第１金属層を形成する段階と、
    ｂ）第２基板上に電気デバイスを形成する段階と、
    ｃ）前記電気デバイスの複数の入力端子、出力端子または入力／出力端子上に電気コネクタを形成する段階と、
    ｄ）前記第１金属層の少なくとも一部の上に第２金属を選択的に堆積する段階であって、前記第２金属は、前記電気デバイス上の前記電気コネクタに対する、前記第１金属層の接着性および電気的接続性のうち少なくとも１つを向上させ、第２金属は、前記第１金属層に含まれる第１金属とは異なる、選択的に堆積する段階と、
    ｅ）前記電気コネクタを前記第２金属に接触させることにより、前記電気コネクタを前記第１金属層に電気的に接続する段階と
    を備える、電子デバイスを製造する方法。
  2. 前記電子デバイスは、無線通信デバイスである、請求項１に記載の方法。
  3. 前記電気デバイスは、コンデンサまたは集積回路を含む、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記第１基板は、プラスチック膜を含む、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
  5. 前記第１金属層を形成する段階は、前記第１基板上にアルミニウム層を堆積する段階を含む、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
  6. 前記第１金属層を形成する段階は、（ｉ）前記第１基板上に、シード金属を含む第１インクをアンテナ、１または複数の金属トレース、およびインダクタのうち少なくとも１つに対応するパターンでプリントする段階と、（ｉｉ）プリントされた前記シード金属上にバルク金属を電気めっきする、または無電解めっきする段階であって、前記バルク金属および前記シード金属のうち少なくとも１つが、前記第１金属である、電気めっきする、または無電解めっきする段階とを備える、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
  7. 前記第２金属を選択的に堆積する段階は、前記第２金属またはその前駆体を、前記電気コネクタが電気的に接続される、前記第１金属層の部分に含む第２インクをプリントする段階を含む、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
  8. 前記第２金属上に、ニッケル、銅、スズ、銀、金、またはその組み合わせを含む第３金属を無電解めっきする段階を含む、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
  9. 前記電気コネクタは、（ｉ）第１半田バンプまたは半田ボールを前記複数の入力端子、出力端子または入力／出力端子のうち第１のものの上に、および（ｉｉ）第２半田バンプまたは半田ボールを前記複数の入力端子、出力端子または入力／出力端子のうち第２のものの上に含み、前記電気コネクタを前記第１金属層に電気的に接続する段階は、前記第１半田バンプおよび前記第２半田バンプまたは半田ボールを加熱し、前記第２金属に押圧する段階を含む、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
  10. ａ）第１金属層を有する第１基板と、
    ｂ）第２基板上の電気デバイスであって、前記電気デバイスは、複数の入力端子、出力端子または入力／出力端子、ならびにその少なくとも１つの上に電気コネクタを有し、前記電気コネクタは、第１金属に電気的に接続される、電気デバイスと、
    ｃ）前記第１金属層の少なくとも一部の上にある第２金属であって、前記第２金属は、前記電気コネクタに対する、前記第１金属層の接着性および電気的接続性のうち少なくとも１つを向上させる、第２金属と
    を備える電子デバイス。
  11. 前記電子デバイスは、無線通信デバイスを含む、請求項１０に記載の電子デバイス。
  12. 前記電気デバイスは、ディスクリートデバイスまたは集積回路を含む、請求項１０または１１に記載の電子デバイス。
  13. 前記第１基板は、プラスチック膜を含む、請求項１０から１２の何れか一項に記載の電子デバイス。
  14. 前記第１金属層は、アルミニウム層を含む、請求項１０から１３の何れか一項に記載の電子デバイス。
  15. 前記第２金属は、パラジウムを含む、請求項１０から１４の何れか一項に記載の電子デバイス。
  16. 前記第２金属上に、ニッケル、銅、スズ、銀、金、またはその組み合わせを含む第３金属をさらに備える、請求項１５に記載の電子デバイス。
  17. 前記第２基板は、金属箔またはプラスチックを含む、請求項１０から１４の何れか一項に記載の電子デバイス。
  18. 前記電気コネクタは、第１半田バンプまたは半田ボールを前記複数の入力端子、出力端子または入力／出力端子のうち第１のものの上に、および、第２半田バンプまたは半田ボールを前記複数の入力端子、出力端子または入力／出力端子のうち第２のものの上に含む、請求項１０から１４の何れか一項に記載の電子デバイス。
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