KR20110014106A - 제조되어지는 전기 부품의 전기적 특성을 제어하도록 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향 - Google Patents

제조되어지는 전기 부품의 전기적 특성을 제어하도록 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향 Download PDF

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Abstract

부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 시스템은 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화하기 위한 장치를 포함한다. 배출은 기판 상의 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 부품을 형성하도록 일정방향으로 향하게 할 수 있다. 장치는 분극화된 직접-기록 입자들이 기판 상에 증착되는 때 소정 특성을 갖는 부품을 형성하기 위해 선택된 배향 내에서 정렬되어지도록 야기할 수 있다.

Description

제조되어지는 전기 부품의 전기적 특성을 제어하도록 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향{IN-PROCESS ORIENTATION OF PARTICLES IN A DIRECT-WRITE INK TO CONTROL ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF AN ELECTRICAL COMPONENT BEING FABRICATED}
본 발명은 전기 부품 및 회로의 제조에 관한 것으로, 특히 직접-기록(direct-writing)에 의해 형성된 전기 부품의 전기적 특성을 제어하도록 집적-기록 잉크 내의 입자의 공정 중(in-process) 배향(orientation)을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전기 부품, 예컨대 저항, 커패시터 및 트랜지스터와 같은 회로 부품 및 배선 트레이스(wire traces)는 직접-기록 기술(direct-write technology)을 이용해서 생성되어진다. 직접-기록 기술은 리소그래픽 기술을 이용하는 것 없이 마이크로 및 나노-크기화 회로 또는 회로 구성요소를 프린팅하는 것을 포함한다. 직접-기록 기술에 있어서, 도전(conductive) 또는 반도체 재료(semiconductor material)를 포함하는 직접-기록 잉크(direct-write ink)는 전기 부품을 형성하도록 기판 상에 증착(deposited) 또는 직접-기록(direct-written)되어진다. 직접-기록 장치는 일단 잉크가 증착되면 잉크가 어떻게 구성되는지에 기인하여 반복성 문제를 겪게 된다. 전기 부품을 형성하기 위한 재료들은 그들이 기판 상에 증착을 위해 직접-기록 장치의 노즐을 떠나게 되면, 어떠한 방법으로든 제어되지 않는다. 잉크는 증착될 때, 그들이 랜덤하게 배향되는 입자의 클러스터들 또는 입자들을 야기하는 정교한 증착을 위해 가능한 많이 분무화되고(atomize) 따라서 입자들은 최적으로 배향되지 않는다. 에어로졸(aerosol) 미스트(mist)는 기판에 초점이 맞춰지고 잉크의 어떠한 움직임 또는 제어도 일어나지 않을 수 있다.
실시예에 따르면, 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자의 공정 중 배향을 위한 시스템은 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키기 위한 장치를 포함한다. 배출은 기판 상의 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸이 부품을 형성하도록 일정방향으로 향하게 할 수 있다. 장치는 분극화된 직접-기록 입자들이 기판에 증착되는 때 소정 특성을 갖는 부품을 형성하기 위해 선택된 배향 내에서 정렬되어지도록 야기할 수 있다.
실시예에 따르면, 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 시스템은 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 보유하기 위한 홀딩 챔버를 포함할 수 있고, 여기서 에어로졸은 직접-기록 입자들을 포함한다. 시스템은 또한 에어로졸의 정전기 유도가 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키도록 야기하는 홀딩 챔버 내의 전계를 발생시키기 위한 구조체를 포함할 수 있다. 배출 노즐은 기판 상의 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 전기 부품을 형성하도록 일정방향으로 향하게 할 수 있다. 시스템은 또한 다른 전계를 발생시키기 위한 다른 구조체를 포함할 수 있다. 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸은 다른 전계를 통해 기판 쪽을 향하게 될 수 있다. 다른 전계는 기판 상에 증착되는 때 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하도록 분극화된 직접-기록 입자들이 선택된 배향 내에서 정렬되어지도록 야기한다.
다른 실시예에 따르면, 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크 내에서 사용되는 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법은 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키는 단계와 기판 상의 증착 열 또는 스트림 내의 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 전기 부품을 형성하도록 일정방향으로 향하게 하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 선택된 배향 내의 증착 열 내의 분극화된 직접-기록 입자들이 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하도록 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 전기 부품을 만들기 위한 방법은 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 복수의 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 생산하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 에어로졸의 정전기 유도가 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키도록 야기하는 제 1 전계 내의 복수의 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 배치하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 방법은 또한 기판 상의 증착 열 내의 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 전기 부품을 형성하도록 일정방향으로 향하게 하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 증착 열이 제 2 전계를 통해 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하기 위해 선택된 배향 내의 분극화된 직접-기록 입자들을 정렬시키도록 일정방향으로 향하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상 및 특성들은 청구항에 의해서만 한정되는 것처럼, 첨부된 도면과 관련하여 다음의 명세서의 비-제한되는(non-limited) 상세한 설명을 검토함으로써 본 분야의 통상의 기술을 가진 자에게 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기적 특성을 제어하기 위해 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향을 위한 시스템의 예의 블록 다이어그램,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기적 특성을 제어하기 위해 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법의 플로우챠트를 도시한다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 각 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예에 따른 공정 또는 직접-기록 머신(104: direct-write machine)에 의해 형성되어지는 다른 타입 구성요소 또는 전기 부품(102)의 특성을 제어하기 위한 직접-기록 잉크 내의 입자의 공정 중 배향을 위한 시스템(100)의 예의 블록 다이어그램이다. 직접-기록 머신(104)의 예는 Albuquerque, NM의 Optomec, Inc.에 의해 제공된 에어로졸 제트(Aerosol Jet) 증착 시스템이다. 에어로졸 제트와 Optomec은 미국, 다른 나라들 또는 둘 모두 내의 Optomec, Inc.의 상표이다. 직접-기록 머신(104)은 직접-기록 입자들(108)을 포함하는 에어로졸(106)을 생산할 수 있다. 직접-기록 입자들(108)은 전기 부품(102)을 형성하기 위해 기판(110) 상에 증착되거나 또는 뿌려지기 위한 에어로졸(106)을 형성하도록 입자들(108)을 운반할 수 있는 다른 수송 매개물 또는 불활성 가스 추진제(inert gas propellant)로 받아들여질 수 있다. 전기 부품(102)은 도전 또는 반도체 라인 트레이스, 저항 구성요소, 커패시터, 인덕터, 반도체 칩, 또는 다른 전기 장비, 전기 회로, 또는 다른 전기 부품일 수 있다. 직접-기록 입자들(108)은 나노입자들(nanoparticles), 탄소 나노튜브(carbon nanotubes)와 같은 나노재료(nanomaterial), 및 유사한 재료들 또는 입자들을 포함할 수 있다.
잉크 또는 나노입자들 또는 직접-기록 입자들(108)을 포함하는 에어로졸(106)은 리저버(reservoir) 또는 홀딩 챔버(111: holding chamber)로 보내지거나 또는 향하게 될 수 있다. 구조체(112: structure)는 직접-기록 입자들(108)을 분극화시키기 위한 에어로졸(106)의 정전기 유도를 야기하는 홀딩 챔버(111) 내의 자계 또는 전계(e-field)를 발생시키기 위해 제공될 수 있다. 예컨대, 직접-기록 입자들(108)이 탄소 나노튜브라면, 탄소 나노튜브는 다소 연장된 구조체를 가질 수 있다. 각 나노튜브의 대향하는 종단들은 다른 전위(electrical potential)로 충전될 수 있다. 예컨대, 홀딩 챔버(111) 내의 정전기 유도된 전계에 의해 나노튜브의 하나의 종단은 실질적으로 양극으로(positively) 전기적으로 충전될 수 있고 나노튜브의 맞은 편 종단은 실질적으로 음극으로(negatively) 전기적으로 충전될 수 있다.
홀딩 챔버(111) 내의 전계를 발생시키는 예시적 구조체(112)는 양극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소(114)와 홀딩 챔버(111)의 맞은 편에 배치된 음극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소(116)를 포함한다. 장치(118)는 직접-기록 입자들(108)을 분극화시키기 위한 홀딩 챔버(111) 내의 직접-기록 입자들(108)을 포함하는 에어로졸(106)의 정전기 유도를 야기하는 홀딩 챔버(111) 주위의 양극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소(114)와 음극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소(116)를 이동시키기 위해 제공될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 장치(118)는 입자들(108)을 분극화하기 위해 및 정전기적 충전을 유도하기 위해 홀딩 챔버(111)를 회전시키거나 또는 이동시키도록 채택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 홀딩 챔버(111)는 전기적으로 도전 재료 또는 반도체 재료로 형성된 실질적으로 원통형의 컨테이너(container)를 포함할 수 있다. 각각의 전기적으로 충전가능한 구성요소(114 및 116)는 홀딩 챔버(111) 또는 컨테이너 내의 정전계를 유도하기 위해 원통형 컨테이너에 미끄러질 수 있게 접촉하도록 채택된 브러쉬(brush) 또는 전기적으로 도전판(conductive plate)일 수 있다. 서로 관련된 전기적으로 충전가능한 구성요소(114 및 116) 또는 홀딩 챔버(111) 둘 중 어느 것을 이동시키기 위한 장치(118)는 전기 모터일 수 있다. 전기 모터는 직접-기록 입자들(108)의 분극화와 챔버(111) 내의 에어로졸(106)의 정전기 유도를 야기하도록 서로 관련된 양극 및 음극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소(114 및 116) 또는 홀딩 챔버(111) 중 어느 것을 회전시킬 수 있다.
전원(120: power source) 또는 전원 공급기(supply) 및 연관된 회로 소자가 양극 및 음극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소(114 및 116)를 충전하기 위해 제공될 수 있다. 각각의 구성요소(114 및 116) 상의 양극 및 음극의 전하의 양 또는 레벨은 에어로졸(106) 및 사용되는 직접-기록 입자들(118)의 특성의 함수일 것이다.
시스템(100) 또는 직접-기록 머신(104)은 배출 노즐(122: exit nozzle), 엔드 이펙터(end effector), 또는 홀딩 챔버(111)와 인접할 수 있는 유사한 출구를 포함할 수 있다. 직접-기록 입자들(108)은 입자들(108)을 포함하는 에어로졸(106) 또는 잉크가 배출 노즐(122)로부터 배출되기 전 순간까지 충전될 것이다. 직접-기록 입자들(108)은 입자들(108)을 분극화시키거나 또는 적절히 충전하기 위한 프리셋(preset) 시간 주기 동안 홀딩 챔버(111) 내에 머물러 있을 수 있다. 배출 노즐(122)은 전기 부품(102)을 형성하기 위해 기판(110) 상에 분극화된 직접-기록 입자들(108)을 포함하는 에어로졸(106)에 초점을 맞추거나 또는 에어로졸(106)을 일정방향으로 향하게 할 수 있다. 배출 노즐(122)은 기판(110) 상에 소정 패턴의 직접-기록 입자들(108)을 전기 부품(102)을 형성하도록 일정방향으로 향하게 하기 위해 증착 열(124: deposition column) 또는 스트림(stream) 내의 분극화된 직접-기록 입자들(108)과 에어로졸(106)을 형성하도록 채택될 수 있다.
시스템(100)은 직접-기록 머신(104) 외부의 전자계 또는 다른 전계(128)를 발생시키기 위해 다른 구조체(126)를 포함할 수 있다. 분극화된 직접-기록 입자들(108)을 포함하는 에어로졸(106)은 기판(110) 쪽으로 외부 전계 또는 다른 전계를 통해 통과하도록 초래되거나 향해질 수 있다. 외부 전계(128)는 증착 열(124)과 실질적으로 직교할 수 있다. 외부 전계(128)는 분극화된 직접-기록 입자들(128)이 기판 상에 증착될 때 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품(102)을 형성하기 위해 외부 전계(128)의 특성에 기초한 선택된 배향 내에 정렬되어지도록 야기한다. 예컨대, 상기한 바와 같이 직접-기록 입자들(108)이 분극화된 탄소 나노튜브인 경우에 있어서, 나노튜브는 저항 또는 다른 부품을 형성하기 위해 선택된 배향 내에서 증착 또는 프린팅될 수 있다. 나노튜브는 특정 저항값을 제공하기 위해 선택된 배향 또는 정렬을 갖는 소정 패턴 또는 층들 내에 증착 또는 프린팅될 수 있다. 전에는, 이러한 것이 가능하지 않았다. 입자들 또는 잉크를 포함하는 에어로졸 미스트는 단지 기판(110)에만 초점을 맞췄었고 어떠한 그 이상의 에어로졸 또는 잉크의 제어 또는 움직임은 수행되거나 일어나지 않았으며 입자들 각각은 랜덤한 배향 또는 정렬을 갖고 증착되었었다.
에어로졸(106) 내의 직접-기록 입자들(108)의 제어된 배향은 직접-기록 재료 또는 입자들(108) 또는 잉크의 다중(multiple), 반복된 라인들을 서로 위로 적층함으로써 배선 트레이스가 생성되는 것을 허용한다. 입자들(108)의 정렬로 인해, 재료 또는 입자들(108)의 연속적인 층 사이의 결합 강도 및 복원력(resilience)은 어떠한 정렬 없이 입자들(108)을 직접 증착하는 것과 비교한 본 명세서에서 제공된 것처럼 입자들(108)의 정렬 또는 배향의 공정 중 제어를 갖추면 현저하게 개선될 수 있다.
분극화된 직접-기록 입자들(108)이 소정 배향 내에서 정렬되어지도록 야기하는 외부 전계(128)를 발생시키는 구조체(126)에 이용될 수 있는 예시적 구조체는 양극으로 전기적으로 충전가능한 판(130) 및 음극으로 전기적으로 충전가능한 판(132)을 포함할 수 있다. 음극으로 전기적으로 충전가능한 판(132)은 에어로졸(106) 내의 분극화된 직접-기록 입자들(108)의 소정 정렬을 야기하는 양극으로 전기적으로 충전가능한 판(130)과 관련된 증착 열(124)의 맞은 편 상에서 처분할 수 있다. 양극으로 전기적으로 충전가능한 판(130)과 음극으로 전기적으로 충전가능한 판(132)은 서로로부터 선택된 거리만큼 떨어져 있을 수 있고 부유된(suspended) 입자들(108) 및 에어로졸(106)과 관련된 다른 파라미터들과 직접-기록 입자들(108)의 특성 또는 구성에 기초하여 증착 열(124)로부터 선택된 거리만큼 떨어져 있을 수 있다. 전기적으로 충전가능한 판(130 및 132)은 또한 입자의 타입, 에어로졸의 타입, 흐름 속도(flow rate), 흐름 부피(flow volumn), 농도(concentration) 및 다른 파라미터들과 같은 부유된 직접-기록 입자들(108) 및 에어로졸(106)과 연관된 특성과 파라미터들에 의존하여 배출 노즐(122)로부터 선택된 거리에 있을 수 있다. 판(130 및 132)은 또한 입자의 타입, 에어로졸의 타입, 흐름 속도, 흐름 부피, 농도 및 다른 파라미터들과 같은 부유된 입자들(108)과 에어로졸(106)과 연관된 특성 및 파라미터들에 기초하여 프리셋 레벨 또는 양에 충전할 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 소정 전기적 특성 및/또는 구조체를 갖는 전기 부품(102)을 형성하기 위해 기판(110) 상의 소정 방향(way) 내에 입자들을 배향시키는 잉크 또는 에어로졸(106) 내의 직접-기록 입자들을 처리하기 위한 방법 및 비-접촉(non-contact) 시스템을 제공한다. 에어로졸(106)과 입자들(108)이 기판(110) 상에 증착되기 전 및 에어로졸(106) 또는 잉크가 마르거나 또는 경화되기 전에 외부 전계(128)가 에어로졸(106) 내의 입자들(108)에 작용한다.
시스템(100)과 잉크 제트 프린팅 기술(ink jet printing technology) 사이의 첫 번째 차이는 잉크 제트 프린팅 기술은 기판 또는 종이 조각 또는 웨이스트 게이트(waste gate) 상의 의도된 위치 중 하나로 잉크의 완성된 물방울의 경로를 바꾸기 위해 고전압을 사용한다는 것이다. 반면에, 시스템(100)은 직접-기록 입자들이 부품(102)의 구조 및/또는 전기적 특성을 제어하기 위해 소정 배향에서 증착되도록 에어로졸(106) 내에 부유된 개별 입자들(108)을 정렬시키거나 또는 일정방향으로 향하게 한다.
전원(134)과 연합 회로(associate circuitry)는 양극 및 음극으로 전기적으로 충전 가능한 판(130 및 132)을 충전하기 위해 제공될 수 있다. 본 명세서는 분극화된 직접-기록 입자들(108)의 정렬을 야기하는 구조체(126)에 관하여 설명되었지만, 동일한 기능을 야기할 수 있는 어떠한 구조도 사용될 수 있다.
시스템(100)은 또한 컨트롤러(136)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(136)는 직접-기록 입자들(108)을 정렬시키기 위한 제 2 또는 외부 전계(128)의 특성과 홀딩 챔버(111) 내의 전계의 특성을 제어하기 위해 채택될 수 있다. 컨트롤러(136)는 또한 직접-기록 공정의 다른 양상과 마찬가지로 에어로졸(106) 내의 직접-기록 입자들(108)의 농도, 배출 노즐(122)에서 나가는 증착 열(124)의 흐름을 제어할 수 있다. 컨트롤러(136)는 여기에 설명된 바와 같이 구조적 특성 및 소정 전기적 특성을 갖는 다른 전기 부품을 프린팅 또는 형성하기 위해 시스템(100)의 다른 구성요소를 제어할 수 있는 마이크로프로세서 또는 유사한 장치일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 또는 직접-기록 프로세스에 의해 형성되어진 전기 부품의 전기적 특성을 제어하기 위해 직접-기록 잉크 내의 입자들의 공정 중 배향을 위한 방법(200)의 플로우챠트이다. 방법(200)은 도 1의 시스템에 의해 수행되고 그리고/또는 도 1의 시스템 내에서 실시될 수 있다. 블록(202)에서, 직접-기록 입자들을 포함하는 잉크 또는 에어로졸이 생산 또는 형성될 수 있다. 상기한 바와 유사하게, 직접-기록 입자들은 탄소 나노튜브 또는 유사한 입자들 또는 재료들과 같은 나노입자 또는 나노재료를 포함할 수 있다.
블록(204)에서, 에어로졸은 도 1의 홀딩 챔버 또는 다른 함유 배열체(containment arrangement)와 유사하게 홀딩 챔버로 흐르도록 초래되거나 또는 일정방향으로 향하게 될 수 있다. 직접-기록 입자들은 홀딩 챔버 내의 에어로졸 내에서 분산 및/또는 부유하게 된다.
블록(206)에서, 제 1 전계 또는 자계는 에어로졸의 정전기 유도가 부유된 및/또는 분산된 직접-기록 입자들을 분극화시키도록 야기하기 위해 홀딩 챔버 내에서 발생될 수 있다. 전계는 시스템 또는 공정과 연관된 직접-기록 입자들의 타입, 에어로졸의 농도 또는 다른 파라미터들에 의해 요구될 수 있는 필드 세기(field strength), 배향, 분극화, 또는 다른 특성들과 같은 소정 특성들을 가질 수 있다.
블록(208)에서, 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸 또는 잉크는 배출 노즐을 통해 일정방향으로 향하게 될 수 있다. 배출 노즐은 소정 특성 및 구조를 갖는 원하는 전기 부품을 형성하기 위해 소정 패턴의 직접-기록 표면 상의 증착 열 내에 직접-기록 입자들 또는 재료들 및 에어로졸에 초점을 맞출 수 있다.
블록(210)에서, 증착 열은 직접-기록 장치 또는 머신 외부의 전자계 또는 제 2 전계 사이에서 일정방향으로 향하게 되거나 또는 직접-기록 장치 또는 머신 외부의 전자계 또는 제 2 전계를 통하여 통과할 수 있다. 전계는 증착 열과 실질적으로 직교하고 인접하여 발생할 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 전계는 에어로졸 내의 분극화된 직접-기록 입자들이 제 2 또는 외부 전계에 의해 소정 방식으로 정렬되도록 야기한다. 외부 전계는 원하는 전기적 및/또는 구조적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하는 직접-기록 입자들의 원하는 배향을 제공하기 위해 직접-기록 입자들의 타입에 기초하여 선택된 특성, 에어로졸의 특성 및 다른 파라미터들을 가질 수 있다
블록(212)에서, 원하는 전기적 및/또는 구조적 특성을 갖는 전기 부품은 직접-기록 표면 또는 기판 상에서 형성될 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 전기 부품은 도전 트레이스, 저항성 구성요소 또는 다른 전기 부품 또는 부품의 일부를 포함할 수 있다.
상기한 바와 유사하게, 공정의 소정 양상은 원하는 또는 소정 특성을 갖는 전기 부품을 제공하기 위해 제어될 수 있다. 예컨대, 홀딩 챔버 내의 전계 및 외부 전계와 연관된 특성 또는 파라미터들은 사용되는 직접-기록 재료 또는 입자들의 타입, 제조되는 부품, 또는 공정의 다른 양상들에 의존하여 제어될 수 있다. 제어될 수 있는 다른 파라미터들의 예는 증착 열의 흐름, 직접-기록 입자들 또는 재료의 부피 또는 농도 등을 포함할 수 있다.
도면의 플로우챠트와 블록 다이어그램은 본 발명의 여러 실시예에 따른 방법과 시스템의 가능한 실행의 아키텍처(architecture), 기능성(functionality), 및 동작을 도시한다. 소정의 다른 실행에 있어서, 블록에 적혀 있는 기능들은 도면에 적혀있는 순서를 벗어나서 발생할 수 있다는 것에 또한 주목해야 한다. 예컨대, 연속적으로 도시된 두 개의 블록들이 실제로 실질적으로 동시에 실행될 수 있고, 또는 블록들이 때때로 관련된 기능성에 의존하여, 반대의 순서로 실행될 수 있다. 블록 다이어그램 및/또는 플로우챠트 도면의 각각의 블록, 및 블록 다이어그램 및/또는 플로우챠트 도면의 블록들의 조합은 특정 기능 또는 역할, 또는 특정 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어를 수행하는 특정 목적 하드웨어-기반 시스템에 의해 실행될 수 있다.
여기에 사용되는 기술은 단지 기술된 특정 실시예의 목적을 위한 것이고 명세서를 제한하기 위해 의도된 것은 아니다. 여기에 사용된 것처럼, 문서 상에 명확히 다르게 지시되어 있지 않다면, 단수의 형태는 복수의 형태를 마찬가지로 포함하는 것으로 의도된다. "갖추어 이루어진다(comprises)" 및/또는 "갖추어 이루어진(comprising)" 이란 단어는, 상세한 설명에 사용되는 때, 서술된 특성, 정수, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 부품의 존재를 구체화하는 것이고, 하나 이상의 다른 특성, 정수, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 및/또는 그들의 그룹들의 추가 또는 존재를 배제하는 것은 아니라고 이해되어야 한다.
특정 실시예들이 여기에 설명되고 도시되었다고 하더라도, 본 분야의 통상의 기술을 가진 자는 동일한 목적을 얻기 위해 계산된 어떠한 배열이 여기에 나타난 특정 실시예에 대체될 수 있고, 여기에 있는 실시예들이 다른 환경에서는 다른 응용을 가질 수 있음을 알 수 있다. 이러한 응용은 본 명세서의 어떠한 적용 또는 변형을 커버하도록 의도된다. 다음의 청구범위들은 여기에 설명된 특정 실시예에 대한 명세서의 사상을 제한하는 의도는 결코 아니다.

Claims (17)

  1. 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 보유하기 위한 홀딩 챔버(holding chamber)와;
    에어로졸의 정전기 유도가 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키도록 야기하는 홀딩 챔버 내에 전계를 발생시키기 위한 구조체;
    기판 상에 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 전기 부품을 형성하도록 일정방향으로 향하게 하기 위한 배출 노즐; 및
    다른 전계를 발생시키기 위한 다른 구조체를 갖추어 이루어지고, 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸이 다른 전계를 통해 기판 쪽으로 향하게 되며 다른 전계는 입자들이 기판 상에 증착되는 때 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하도록 분극화된 직접-기록 입자들이 선택된 배향 내에서 정렬되어지도록 야기하는 것을 특징으로 하는 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크를 사용한 입자들의 공정 중 배향을 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    홀딩 챔버 내에 전계를 발생시키기 위한 구조체가 홀딩 챔버의 맞은 편에 배치된 양극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소와 음극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    홀딩 챔버 내에 전계를 발생시키기 위한 구조체가 홀딩 챔버 내에서 에어로졸의 정전기 유도를 야기하기 위해 서로 관련된 양극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소와 음극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소 또는 홀딩 챔버 중 어느 것을 이동시키는 장치를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    양극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소와 음극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소가 각각 전기적으로 도전 판 또는 전기적으로 도전 브러시(brush) 중 하나를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    홀딩 챔버가 전기적으로 도전 재료 또는 반도체 재료로부터 형성된 실질적으로 원통형의 컨테이너(container)를 갖추어 이루어지고 홀딩 챔버 내에 전계를 발생시키기 위한 구조체가
    양극으로 전기적으로 충전된 구성요소와;
    양극으로 전기적으로 충전된 구성요소로부터 홀딩 챔버의 맞은 편에서 처분할 수 있는 음극으로 전기적으로 충전된 구성요소; 및
    홀딩 챔버 내에서 에어로졸의 정전기 유도를 야기하기 위해 서로 관련된 양극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소와 음극으로 전기적으로 충전가능한 구성요소 또는 홀딩 챔버 중 어느 것을 회전시키는 모터를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각 직접-기록 입자가 나노재료 및 탄소 나노튜브 중 하나를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    배출 노즐이 소정 패턴의 기판 상에 직접-기록 입자들을 전기 부품을 형성하도록 일정방향으로 향하게 하기 위해 증착 열(deposition column) 내에서 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 형성하도록 채택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    분극화된 직접-기록 입자들이 정렬되어지도록 야기하는 다른 전계를 발생시키기 위한 다른 구조체가
    양극으로 전기적으로 충전가능한 판; 및
    에어로졸 내의 분극화된 직접-기록 입자들의 정렬을 야기하기 위해 증착 열의 맞은 편에 처분가능한 음극으로 전기적으로 충전가능한 판을 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    양극으로 전기적으로 충전가능한 판과 음극으로 전기적으로 충전가능한 판이 서로 관련하여 떨어져 공간 지워져 있고 직접-기록 입자들의 구성에 기초한 증착 열로부터 떨어져 공간 지워져 있으며, 양극으로 전기적으로 충전가능한 판과 음극으로 전기적으로 충전가능한 판이 증착 열과 실질적으로 직교하는 다른 전계를 발생시키기 위해 서로 관련하여 위치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    홀딩 챔버 내의 전계의 특성, 직접-기록 입자들을 정렬시키기 위한 다른 전계의 특성, 배출 노즐로 배출되는 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸에 의해 형성된 증착 열의 흐름(flow), 및 에어로졸 내의 직접-기록 입자들의 농도 중 적어도 하나를 제어하기 위한 컨트롤러(controller)를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키는 단계와;
    기판 상에서 증착 열 내의 분극화된 직접-기록 입자들을 포함하는 에어로졸을 전기 부품을 형성하도록 일정방향으로 향하게 하는 단계; 및
    선택된 배향의 증착 열 내의 분극화된 직접-기록 입자들을 소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하도록 정렬시키는 단계;를 갖추어 이루어진 전기 부품을 제조하기 위해 직접-기록 잉크를 사용한 입자의 공정 중 배향을 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    분극화된 직접-기록 입자들과 접촉하지 않고 분극화된 직접-기록 입자들을 정렬시키는 단계를 더 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    에어로졸의 정전기 유도가 에어로졸 내의 직접-기록 입자들을 분극화시키도록 야기하는 제 1 전계 내에 직접-기록 입자들을 갖추어 이루어진 에어로졸을 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    소정 전기적 특성을 갖는 전기 부품을 형성하기 위해 선택된 배향 내에 분극화된 직접-기록 입자들을 정렬시키는 제 2 전계를 통해 증착 열을 일정방향으로 향하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    선택된 배향 내에 분극화된 직접-기록 입자들을 정렬시키는 단계는 전계를 통해 분극화된 직접-기록 입자들이 선택된 배향 내에 분극화된 직접-기록 입자들 자신들을 정렬시키도록 야기하기 위해 증착 열을 일정방향으로 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    전계가 증착 열과 실질적으로 직교하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    선택된 배향 내에 분극화된 직접-기록 입자들을 정렬시키는 단계가 분극화된 직접-기록 입자들이 선택된 배향 내에서 분극화된 직접-기록 입자들 자신을 정렬시키도록 야기하기 위해 증착 열과 실질적으로 직교하는 전계를 발생시키는 양극으로 전기적으로 충전된 판과 음극으로 전기적으로 충전된 판 사이의 증착 열을 일정방향으로 향하게 하는 단계를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
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