[发明专利]用于制造无源结构的烟雾状液体的空气动力学喷射

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请序列号60/635,848的优选权，发明名称为“Solution-Based Aerosol Jetting ofPassive Electronic Structures”，申请日为2004年12月13日，其说明书在此引入作为参考。

技术领域

本申请通常涉及无源结构的直接淀积领域。更具体地，本申请涉及无需掩模、在平面或非平面目标上精确淀积中等规模无源结构领域，重点在于精确电阻结构的淀积。

背景技术

注意，随后的论述涉及了一些公开文件和参考文件。给出这些公开文件的论述用于更加完善科学原理的背景，而并非解释为承认这些公开文件是用于专利性判断目的的现有技术。

存在多种用于淀积无源结构的方法，然而在向多种电子和微电子目标上淀积包括但不限于电阻或电容的无源结构中，厚膜与薄膜方法起着主要的作用。作为例子，厚膜技术通常使用丝网印刷工艺淀积线宽小至100微米的电子胶。用于印制电子结构的薄膜方法包括气相淀积技术，比如化学气相淀积和激光辅助化学气相淀积，以及物理淀积技术，比如溅射和蒸发。

美国专利No.4938997披露了一种用于在陶瓷衬底上制作厚膜电阻器的方法，具有与微电子电路所需求的公差相兼容。在这种方法中，将钌基电阻器材料网印到衬底上并在超过850℃的温度中烧结。美国专利No.6709944披露了一种在柔性衬底上制作无源结构的方法，借助于离子轰击以激活如聚酰亚胺的衬底表面，形成可以与另一淀积材料，例如钛结合的石墨样的碳区域从而形成无源结构。美国专利No.6713399披露了一种在印制电路板上制造嵌入式电阻器的方法。该方法使用薄膜工艺在已经形成在导电层中的凹槽内形成嵌入式无源结构。美国专利No.6713399的方法披露了一种减小聚合物厚膜嵌入式电阻器中看到的大电阻变化的工艺。

尽管制造无源结构的厚膜和薄膜方法得到很好的发展，但这些工艺可能不适于某些淀积应用。厚膜工艺的一些缺陷在于相对大的最小线宽，其为技术特性、掩模使用的需求、以及淀积材料的高温处理的需求。典型的薄膜工艺的缺陷包括使用掩模的需求、真空气氛以及多步光刻工艺。

与无源结构淀积的传统方法相比，M³D^工艺是直接印制技术，其不需要使用真空腔、掩模或大量的后淀积的工艺。公众所知的国际专利申请号PCT/US01/14841，公开号为WO 02/04698并在此引入作为参考，其披露了一种使用气雾喷射将无源结构沉积到多个目标上的方法，但未给出将淀积结构的误差降低至制造电子部件可接受水平的措施。实际上，由于器件内部粒子的聚集，这里公开的这一发明中的有效撞击器的使用最终导致系统的失效。结果，先前披露的系统在失效前最大运行时间为15至100分钟，具有接近10％至30％的淀积结构的电子误差。

相比之下，本发明可以淀积电导、电阻、电容或电感值误差小于5％的无源结构，并且有几个小时的运行时间。

发明内容

本发明是一种在目标上淀积包括材料的无源结构的设备，该设备包括：用于形成包括材料和载气的悬浮物的喷雾器；用于排出多余载气的排气流控制器；用于在圆柱形套管气体流中输送悬浮物的淀积头；压力传感转换器；连接喷雾器、淀积头、排气流控制器和转换器的十字管接头(cross)，其中无源结构理想特性的误差优于约5％。该淀积头和喷雾器优选连接在十字管接头彼此相对的进口处。该排气流控制器优选以与悬浮物传输通过该十字管接头的方向相垂直的方向上排出多余的载气。该排气流控制器优选降低载气的流速。

该设备优选进一步包括用于从所述转换器接收数据的处理器，该处理器判断在该设备中是否发生泄漏或堵塞。在这种情况下，该设备优选进一步包括反馈环，如果检测到堵塞，用于自动净化该设备；或者如果检测到泄漏，自动停止该系统的操作。该设备优选进一步包括：激光器，其激光束经过流动的悬浮物；及光电二极管，用于检测从该激光器的散射光。该激光束优选垂直于该悬浮物的流动方向，并且该光电二极管优选定位为与该激光束和该流动方向两者都正交。该光电二极管优选连接到用于自动控制该喷雾器电源的控制器。