專利名稱：交指型共擠設(shè)備及用于沉積包括交指型材料的結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交指型共擠設(shè)備(interdigitatedco-extrusion device)。
背景技術(shù)：
諸如蓄電池、燃料電池、電互連線等的許多設(shè)備都可以受益于不同材料的緊密相間的交指型條(tightly spaced interdigitatedstrip)。術(shù)語“條”用在這里的意思是,線狀或其他形狀的材料，其僅包含該材料。它不與相鄰的其他材料的條混合。 當(dāng)試圖制造緊密相間的交指型條時，出現(xiàn)了ー些問題。在ー個方法中，使用壓縮的流動聚焦(flow focusing)產(chǎn)生楽;形功能性材料的優(yōu)良特征。這一方法的實例可以在2010年8月3日頒布的美國專利No. 7，765，949以及在2010年9月21日頒布的美國專利No. 7，799，371中找到。這些專利中采取的方法涉及將材料組合成“共層(co-laminar) ”流，其中兩個不同材料的三個層流被帶到一起以形成一個流，但是這兩個材料不混合在一起。這ー方法滿足了其中特征以毫米標(biāo)度間距按照數(shù)十微米的數(shù)量級排列的應(yīng)用。例如，ー個太陽能電池可以具有156mm的寬度和大約80個柵線，每個柵線大約50微米寬，且相鄰柵線之間間隔將近2mm。相比而言，在用于能量存儲設(shè)備的電極設(shè)計中需要的交指型結(jié)構(gòu)可能要求以微米標(biāo)度交叉的微米標(biāo)度特征。例如，ー個通常的陰極結(jié)構(gòu)可以包括5微米寬和100微米高的交叉結(jié)構(gòu)。ー個電極結(jié)構(gòu)可以是300mm寬且有不同材料的60，000個交叉指。從分立的噴嘴或從多材料的縫容器中分配這些材料將是不切實際的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，提供了ー種共擠設(shè)備，包括至少ー個第一入口，用于接收第一材料；至少ー個第二入口，用于接收第二材料；第一組合通道，所述第一組合通道被布置為接收所述第一材料和所述第二材料，并將所述第一材料和所述第二材料組合成在一個第一方向上流動的ー個第一組合流；分裂通道，所述分裂通道被布置為接收所述第一組合流，并將所述第一組合流分裂成在ー個第二方向上的至少兩個分裂流，所述第二方向至少部分地正交于所述第一方向，其中每個分裂流是由所述第一材料和所述第二材料組成；第二組合通道，所述第二組合通道被布置為接收所述分裂流，并將所述分裂流組合成在所述第一方向上的ー個第二組合流；及至少ー個出口，所述至少ー個出口被布置為允許所述材料作為單個流流出所述設(shè)備。在一個實施方案中，所述組合通道還被布置為聚焦所述組合流，以使得所述組合流的橫向延伸量小于該流被組合之前的個體流的橫向延伸量之和的橫向延伸量。在一個實施方案中，所述共擠設(shè)備具有多個分裂通道和多個組合通道。在一個實施方案中，所述出口與一個最終組合通道流體連通，以允許所述材料作為ー個最終組合流流出所述設(shè)備。在一個實施方案中，所述設(shè)備中的通道被清掃(swe印)。
在一個實施方案中，所述出口是斜切的(chamfered)。
在一個實施方案中，所述設(shè)備以相對于襯底成ー個角度的方式位于所述襯底附近。在一個實施方案中，所述共擠設(shè)備還包括ー個第三入ロ，用于接收第三材料，所述第一組合通道被布置為接收所述第一材料、所述第二材料和所述第三材料，并將它們組合成所述第一組合流。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供ー種共擠設(shè)備，包括第一片材料，所述第一片材料具有至少ー個分離結(jié)構(gòu)陣列以及至少ー個分裂結(jié)構(gòu)陣列，所述分離結(jié)構(gòu)和所述分裂結(jié)構(gòu)具有入口和出口 ；第ニ片材料，所述第二片材料被布置為與所述第一片材料相鄰，所述第二片材料具有至少ー個組合結(jié)構(gòu)陣列以及至少ー個擠壓結(jié)構(gòu)陣列，所述組合結(jié)構(gòu)具有入口和出ロ ；所述分離結(jié)構(gòu)的出口與所述組合結(jié)構(gòu)的入口對齊；所述組合結(jié)構(gòu)的出口與所述分裂結(jié)構(gòu)的入口對齊；及所述分裂結(jié)構(gòu)的出ロ要么與另一組合結(jié)構(gòu)陣列的入口對齊，要么與ー個擠壓結(jié)構(gòu)陣列的入口對齊。在一個實施方案中，所述共擠設(shè)備還包括第三片材料，所述第三片材料被布置為鄰接所述第二片材料的與所述第一片材料對立的ー側(cè)。在一個實施方案中,所述第一片材料被布置為接收第一材料。在一個實施方案中，所述第三片材料被布置為接收第二材料。在一個實施方案中，所述共擠設(shè)備還包括第一分配歧管，所述第一分配歧管被布置為鄰接所述第一片材料；及第二分配歧管，所述第二分配歧管被布置為鄰接所述第三片材料，姆個分配歧管被布置為分發(fā)與其他分配歧管不同的材料。在一個實施方案中，所述共擠設(shè)備還包括印刷頭。在一個實施方案中，所述第一片材料包括一個分離結(jié)構(gòu)陣列和兩個分裂結(jié)構(gòu)陣列。在一個實施方案中，所述第二片材料包括兩個組合結(jié)構(gòu)陣列和一個擠壓結(jié)構(gòu)陣列。在一個實施方案中，所述組合結(jié)構(gòu)還包括組合和聚焦結(jié)構(gòu)，所述組合和聚焦結(jié)構(gòu)在一個組合區(qū)域中的橫向延伸量與在該組合區(qū)域之前的ー個區(qū)域的橫向延伸量大致相同。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供ー種用于沉積包括交指型材料的結(jié)構(gòu)的方法，包括將在第一方向上的至少兩個材料的流合并成ー個第一組合流；在第二方向上分割所述第一組合流，以產(chǎn)生至少兩個分離流，其中所述第二方向垂直于所述第一方向；及將這兩個分離流合并成ー個第二組合流。在一個實施方案中，所述合并至少兩個材料的流包括將所述流合并成ー個組合流，所述組合流的橫向延伸量小于該流在組合之前的個體流的橫向延伸量之和的橫向延伸量。在一個實施方案中，所述方法還包括將所述第二組合流沉積在一個襯底上。在一個實施方案中，所述分割和所述合并根據(jù)需要被重復(fù)，以獲得具有一個預(yù)定數(shù)量的交指型區(qū)域的ー個最終組合流。在一個實施方案中，ー個第一材料的流具有比ー個第二材料的流更大量的材料。在一個實施方案中，所述合并至少兩個材料的流包括合并三個或更多個材料的流。


圖I示出了兩個材料的流體流形成一個交指型單流的框圖。圖2示出了流體路徑的一個實施方案的等比例視圖。圖3示出了流體共擠設(shè)備的一個實施方案的分解視圖。圖4不出了共擠設(shè)備和襯底的一個實施方案。圖5示出了具有交指型結(jié)構(gòu)的金屬空氣電池的一個實施方案。圖6-10示出了交指型共擠的ー些實施方案。
圖11示出了組合通道的一個實施方案。
具體實施例方式為了獲得具有微米標(biāo)度的微米特征的交指型結(jié)構(gòu)，可以組合和聚焦兩個或更多個流，將該組合流分裂成分離的組合流，然后在重復(fù)階段中再組合并進(jìn)ー步聚焦所述流。這一討論將把產(chǎn)生不同流體的交指型流的流體處理稱為“流體折疊(fluid folding)”。這一討論也把執(zhí)行組合、聚焦、分裂和再組合等操作的流體結(jié)構(gòu)稱為“折疊級聯(lián)(foldingcascade)”。術(shù)語“聚焦”用在這里的意思是，不同流體的兩個或更多個流組合成ー個組合流，該組合流在寬度上的橫向延伸量至少小于組合之前的流的橫向延伸量之和。通常，聚焦之后的組合流的寬度的橫向延伸量近似等于組合之前的流之一的橫向延伸量。例如，如果組合流由材料A和材料B各自的ー個“條”或指組成，那么該組合流將具有度量為X的橫向延伸量。當(dāng)該流被分裂然后再組合吋，現(xiàn)在具有兩個條，每個條由材料A和B交叉而成，這ー流將具有與先前流相同的橫向延伸量X。圖I示出了兩個材料的流的橫截面圖。圖I中的所有流都在垂直于頁面的軸向方向上。所有的流都沿著從頁面出來的橫截面示出。材料A 10和材料B 12在階段14彼此分離地流動。然后它們在階段16組合，以形成第一組合流。這一流在階段18聚焦。應(yīng)注意，該組合和聚焦可以在級聯(lián)內(nèi)同時或逐漸發(fā)生。在階段20，該組合流分裂成兩個分離的組合流。注意，該級聯(lián)是三維的，因此該分裂發(fā)生在一個既正交于流向、又正交于初始組合和聚焦方向的方向，即，該圖中的上下方向。這兩個組合流彼此分離地移動，并且在階段22被引導(dǎo)為橫向鄰近。在階段24，這兩個分離的組合流組合成第二組合流，然后該第二組合流在階段26聚焦。然后，這ー組合流在階段28以與階段20相似或相同的方式再次分裂，在階段30分離，然后在階段32再組合。然后，在階段34，該組合流被聚焦。盡管這一處理可以如期望的重復(fù)多次，且僅受限于材料在組合時保持彼此分離而不完全混合的能力，但在某一點該組合流將作為單個流經(jīng)由出口或噴嘴流出該級聯(lián)。這ー技術(shù)的ー個優(yōu)勢在于，它有能カ產(chǎn)生比輸送它們的流體通道小得多且數(shù)量更多的材料特征。圖2示出了級聯(lián)的一個實施方案。第一材料經(jīng)由通道40進(jìn)入該級聯(lián)，并且第二材料經(jīng)由通道42進(jìn)入該級聯(lián)。注意，這些通道，因其分離流或維持流之間的分離而被稱為分離通道，可以彎向一側(cè)或另ー側(cè)，并改變水平位置。這兩個流被使用組合通道44組合。如上所述，該組合通道具有聚焦區(qū)域46，在該聚焦區(qū)域46中該組合流被壓縮或聚焦到ー個其橫向延伸量近似等于個體分離通道40和分離通道42中的任ー個的橫向延伸量的通道中。然后該組合流在組合通道46和分裂通道50和48的連接處分裂成兩個分離的組合流。如圖2所示，所述分裂通道在正交于組合通道46中的組合流的方向上將流分裂。在這ー實例中，該組合流相對于組合通道46被“上”“下”分裂。該方向可以不是完全正交的，而是可以是部分正交的，諸如以正上方和正前方之間的ー個角度向上。分裂通道50和48中的每個組合流是由一條或一指第一材料和一條或一指第二材料組成。如上所述，該設(shè)備是三維的，并且可以由ー些層形成。這兩個分離的組合流被組合通道52再組合成第二組合流，該組合通道52也聚焦第二組合流。在這ー實例中，第二組合流由四個交叉指組成，第一材料和第二材料各2個。然后第二組分裂通道58和54將第二組合流分裂成兩個分離的組合流。結(jié)構(gòu)58包括另ー個組合通道，形成具有8個交叉指的第三組合流，第一材料和第二材料各4個?？蛇x地，結(jié)構(gòu)58也可以包括具有斜切壁(chamfered wall)的出口，以允許組合流作為單個流流出該級聯(lián)。在操作中，參看圖2，第一材料在層+140進(jìn)入該級聯(lián)。組合層充當(dāng)參考層O。然后第二材料在層-142進(jìn)入該級聯(lián)。這兩個材料在層O—在該實例中為Y結(jié)構(gòu)46—組合成組合流。注意，該組合流由兩條材料組成，第一材料和第二材料各一條。然后分裂通道48和50將該組合流分成兩個分離的組合流，各自流入層+1和層-I。然后這些層在52再組合成第二組合流。注意，該組合流現(xiàn)在具有4條材料，第一材料和第二材料各2條。應(yīng)注意，圖2的結(jié)構(gòu)在各層之間可以具有陡峭的過渡。這會在各個過渡的角落中導(dǎo)致死體積(dead volume),其中材料初始聚集在角落中，而其余的流經(jīng)過該聚集的材料。然而，隨著時間的流逝，并且隨著該設(shè)備的啟動和停止，聚集的材料會變硬或以其他方式阻塞出口。另外，這些陡峭的過渡可以引起流的不規(guī)則性，這可以導(dǎo)致條中的材料的基本上或完全的混合。于是，或許期望對流進(jìn)行“清掃”，這意味著角落成角度地或以其他方式加工、切割或成型，以消除陡峭的階梯。這在如下共同未決的申請中進(jìn)行了討論uOblique Angle Micromachining of Fluidic Structures，' (Attorney DocketNo.20100587-US-NP-9841-0215)。在流體一其可以是漿一的維持它們的單獨成分而不完全混合的約束內(nèi)，只要期望，分裂和組合處理就可以繼續(xù)。在組合和聚焦的每個階段，線數(shù)(line count)加倍且每個線的寬度減半。累積的線寬度減小是2n，其與線的數(shù)量的増加相同。從制造立場看有益的是，該設(shè)備由ー些被分立地制作然后以對齊公差堆疊的層組裝而成。然后這些層被夾住或結(jié)合在一起。圖3示出了這樣的設(shè)備的一個實施方案。在這ー實施方案中，該設(shè)備由9層組成，在這一具體實例中，螺栓一諸如將使用螺栓孔63的螺栓一通過所有這些層上的相應(yīng)孔將該設(shè)備夾在一起。兩個材料從該設(shè)備的對立側(cè)進(jìn)入。然而，這只是ー個實例，而不_在、也不應(yīng)暗示限于任何特定配置。進(jìn)ー步，這ー具體實例使用兩個材料，并且具有重復(fù)25次的3個級聯(lián)。這些都由用于輔助理解本發(fā)明的實例組成，而不g在、也不應(yīng)暗示限于任何特定配置。 第一材料通過密封板63進(jìn)入設(shè)備，進(jìn)入分配歧管61 ;第二材料通過對面的密封板59進(jìn)入設(shè)備，進(jìn)入分配歧管65。每個歧管向?qū)⒁獔?zhí)行流體折疊的級聯(lián)陣列產(chǎn)生基本相等的流體壓カ源?？蛇x地，層71和75分別包含系列端ロ 60和70。這些層針對該設(shè)備的每個級聯(lián)提供了一個進(jìn)入點，并且可以有助于進(jìn)入這些級聯(lián)的材料的壓カ平衡。這些層也可以被稱為層-2和+2，以對應(yīng)于上文使用的層參考標(biāo)記。在第一流體折疊層71上，端ロ陣列70將第一流體從其分配歧管運送到第二流體折疊層81上的分離通道陣列62。在第二流體折疊層上，第一流體被在第一方向上橫向地轉(zhuǎn)向。在第三流體折疊層75上，端ロ陣列70將第二流體從其分配歧管運送到第四流體折疊 層85上的分離通道陣列72。在第四流體折疊層85上，第二流體被在與第一方向?qū)α⒌牡诙较蛏蠙M向地轉(zhuǎn)向。分離通道的方向可以是靈活的。為了方便，在這ー實施方案中，給定層上的所有分離通道都在同一方向上彎曲。參看層81，例如，陣列62、64和66中的分離通道都使流橫向轉(zhuǎn)向該圖的右側(cè)。這些通道可以采取不同方向，或者也可以全都朝左。對于層85上的陣列72,74和76中的分離通道，這也同樣成立。在第五流體折疊層95上，來自第二層和第四層的流被陣列80中的組合通道組合并聚焦成共層流。然后這些流在第二折疊層和第四折疊層上分別通過陣列64和74 “豎直地”分裂成兩個流。在第二流體折疊層上，使用陣列64，第一組合流在第一方向上被橫向地轉(zhuǎn)向。在第四流體折疊層上，使用陣列74，第二組合流被橫向地轉(zhuǎn)向到分離通道的陣列中。然后這些流返回到第五流體折疊層95，這里，使用陣列82，它們組合并聚焦成第ニ組合的共層流。這ー處理重復(fù)η次，毎次都使材料的交指型條數(shù)量加倍。在分裂和分離的最后階段的下游，來自所有這些級聯(lián)的流可選地一起組合到ー個公共擠出縫孔。在所提供的實例中，存在重復(fù)3次該處理，導(dǎo)致從每個級聯(lián)得到8個交指型條。存在25個級聯(lián)，從而得到的流將具有200個交指型條，每個材料100個。應(yīng)注意，盡管這里示出該設(shè)備將材料布置在擠出孔的對立側(cè)，但這些材料可以在該孔的同一側(cè)被引入。圖3的這一共擠設(shè)備可以被配置為并相對于襯底移動以運輸材料線，如圖4中作為設(shè)備104所示。襯底102將被布置為與施加器以ー個10-1000微米的數(shù)量級的距離緊密相鄰，該距離被稱為工作距離。該襯底相對于該設(shè)備以ー個相當(dāng)于流體流出印刷頭/施加器106的速度移動。該共擠設(shè)備包含流體儲存器以及印刷頭/施加器106，以及控制和電源電路?？蛇x地，所述流體儲存器可以位于遠(yuǎn)程位置，并且根據(jù)需要通過軟管或其他管道將流體輸送到該設(shè)備。在一個實施方案中，該印刷頭組件被配置為具有以使得分層組件可以以傾斜角度保持與襯底緊密相鄰的方式一通常以45度一被斜切或切除的部件。印刷頭組件的傾斜使得能夠形成如下特征，即，從流體出ロ流出的漿與襯底上沉積的漿形成鈍角(在90度和180度之間)。這減小了擠出漿上的彎曲張力，這可以有助于保存交指型特征保真度、降低混合并提高印刷速度。諸如圖2-4所示的共擠設(shè)備，可以被用來形成受益于不同材料的緊密相間的交指型條的設(shè)備，包括蓄電池、燃料電池、電互連線及其他。在互連線的情況下，豎直堆疊的集成電路可以沿著它們的邊緣與由絕緣間隔物分隔的一系列金屬線互連。在電化學(xué)設(shè)備一諸如燃料電池和蓄電池--的情況下，交指型結(jié)構(gòu)可以在多方面增強(qiáng)性能。金屬空氣蓄電池的空氣陰極可以被構(gòu)造為具有親水區(qū)域和疏水區(qū)域的交指型區(qū)域。這通常將展現(xiàn)出改進(jìn)的氧還原活性，從而改進(jìn)該設(shè)備的功率輸出。圖5不出了這樣的設(shè)備110的ー個實例。疏水膜114上具有電極112。分離器116位于電極112上。這ー實例中的電極由多孔疏水區(qū)域118和多孔親水電催化劑區(qū)域120的交叉指組成。如上所述，這可以展現(xiàn)出改進(jìn)的氧還原活性，并改進(jìn)功率輸出。進(jìn)ー步，増大三相邊界的表面積，在此三相邊界處，固體催化劑顆粒、液體電解質(zhì)和氣相反應(yīng)物相互作用。對于昂貴的催化劑，諸如鉬，這樣的結(jié)構(gòu)提供了顯著降低成本的潛力。圖6-10示出了尤其用于蓄電池電極構(gòu)成的交指型共擠結(jié)構(gòu)的實施方案。在圖6中，電極130由兩個材料組成。第一材料132是電極材料，諸如陰極活性電極或陽極活性電極。材料134是離子性傳導(dǎo)材料(ionically conductive material),要么通過固體電解質(zhì)傳導(dǎo)，要么通過多孔結(jié)構(gòu)?；蛘?，材料134的區(qū)域可以是在制造過程中的稍后的干燥或烘烤階段被去除的臨時材料(fugitive material)或犧牲材料。在圖6中,較薄的、離子性傳導(dǎo)區(qū)域貫穿該電極層的整個厚度。 在這樣的特征的形成過程的一個實施方案中，在折疊之前的初始流可以由兩個材料流組成，ー個是134，ー個是132?；蛘?，在折疊之前可以存在三個流，材料134的ー個流被132的流包圍。這可能是重要的，要是這兩個材料與流體通道壁的相互作用不同，否則會在這些流的組合、混合和分離中導(dǎo)致缺乏對稱性。應(yīng)注意，導(dǎo)電陰極材料或?qū)щ婈枠O材料以及第二材料在膜上的沉積形成了具有流體形式的不同材料的交指型特征的結(jié)構(gòu)。術(shù)語“流體”用在這里的意思是，凝膠(gel)、漿(paste)、楽;液(slurry)或懸浮液(suspension)。盡管這些結(jié)構(gòu)可以經(jīng)歷干燥或烘烤階段，但它們將初始以流體形式存在。進(jìn)ー步，這些結(jié)構(gòu)中的至少之一將通常具有高縱橫比。術(shù)語“縱橫比”用在這里的意思是，一個結(jié)構(gòu)或特征的最大高度對最大寬度的比值。參看圖6，可以看到該交指型結(jié)構(gòu)中的特征134具有高縱橫比，其高度(從該頁面頂部到底部的方向上)遠(yuǎn)大于其寬度(從左到右橫跨該頁面)。通常，由交指型材料之一形成的特征中的至少之一將具有大于I的縱橫比。在一個替代實施方案中，如圖7所示，離子性傳導(dǎo)區(qū)域并沒有貫穿該電極的整個厚度。這可以在兩個處理中形成首先形成陰極材料或陽極材料的總涂層(blanketcoat)，接著形成該離子性傳導(dǎo)區(qū)域和該電極材料的交指型涂層。單步驟的方法將利用聚擠(poly-extrusion)，其中通過調(diào)整將材料引入印刷頭中的時機(jī),將總的電極材料弓I入在離子性傳導(dǎo)材料之下。必須注意，材料的比例相差很大，陰極或陽極材料132的寬度遠(yuǎn)大于離子性傳導(dǎo)材料134的寬度。這可以以許多不同方式發(fā)生。例如，輸入通道，諸如圖2中的42和40，可以具有不同的尺寸?；蛘?，將材料放入通道中的流率可以不同，進(jìn)入這些通道之一的材料132比材料134多得多。在圖8中，第三材料通過印刷頭被引入，在此情況下，第三材料是主要導(dǎo)電材料140，這里術(shù)語“主要”指的是具有比其他材料更高的相關(guān)特性表現(xiàn)的材料。印刷頭中的材料的操縱以及后續(xù)折疊處理可以被控制，以允許形成這些類型的結(jié)構(gòu)。例如，這三個材料可以在ー個三路折疊操作中被組合以形成該結(jié)構(gòu)的中心層，并且可以在施加中心層之前或之后執(zhí)行兩層折疊。這可以用三個相續(xù)的施加器執(zhí)行，或集中在執(zhí)行所有三個折疊操作的單個施加器中。在這ー實施方案中，重要的將是，對齊流體層以使得圖9中的特征在擠出的結(jié)構(gòu)中連貫。圖9示出了與圖7相似的結(jié)構(gòu)，其中材料134是臨時材料，在印刷之后被去除，留下諸如142之類的間隙。圖10示出了與圖8相似的一個實施方案，其中臨時材料被去除，留下間隙142，并且具有主要導(dǎo)電材料140。這些間隙可以隨后被填充有電解質(zhì)材料，諸如液體電解質(zhì)，以在該電極結(jié)構(gòu)中制成基本離子性導(dǎo)電區(qū)域。這些間隙也可以隨后被填充有相反的陰極或陽極材料，以及間隔物材料--其防止陽極材料和陰極材料電接觸，但允許離子在電極之間傳輸，從而形成諸如蓄電池之類的電化學(xué)電池的具有交替的陰極區(qū)域和陽極區(qū)域的相對電極(opposing electrode)。或者， 這些間隙可以被填充有第二電極材料和間隔物材料，從而形成電解電容器或超級電容器的相對電極。前文討論中提及了一個替代實施方案，其涉及流動的三個材料。回顧圖2，可以看到有可能改變初始流?？梢杂腥齻€或更多個輸入通道進(jìn)入組合通道46，而不是僅有兩個輸入通道40和42。它的ー個實例由圖11中的組合通道146示出。在圖11中，組合通道具有三個輸入通道，從而允許組合3個材料。從這一點起，在該過程中向前，其余結(jié)構(gòu)將是相同的。然而，其余結(jié)構(gòu)將折疊三個材料流，而不是折疊兩個材料流。也可以使用多于3個輸入通道；這里只提供了多于2個材料的ー個實例。以此方式，可以使用共擠設(shè)備形成在微米標(biāo)度上具有微米特征的交指型結(jié)構(gòu)。該共擠設(shè)備可以采取印刷頭的形式，從而允許使用印刷技術(shù)來更快地形成該結(jié)構(gòu)。應(yīng)認(rèn)識到，上面公開的ー些特征和功能以及其他特征和功能，或其替代物，可以根據(jù)需求組合成許多其他的不同系統(tǒng)或應(yīng)用。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員以后可以做出的各種目前尚未預(yù)見的或預(yù)料的替代、變體、改型或改進(jìn)，也g在被下列權(quán)利要求覆蓋。
權(quán)利要求
1.ー種共擠設(shè)備，包括 至少ー個第一入口，用于接收第一材料； 至少ー個第二入口，用于接收第二材料； 第一組合通道，所述第一組合通道被布置為接收所述第一材料和所述第二材料，并將所述第一材料和所述第二材料組合成在ー個第一方向上流動的ー個第一組合流； 分裂通道，所述分裂通道被布置為接收所述第一組合流，并將所述第一組合流分裂成在ー個第二方向上的至少兩個分裂流，所述第二方向至少部分地正交于所述第一方向，其中每個分裂流是由所述第一材料和所述第二材料組成； 第二組合通道，所述第二組合通道被布置為接收所述分裂流，并將所述分裂流組合成在所述第一方向上的ー個第二組合流；及 至少ー個出口，所述至少ー個出ロ被布置為允許所述材料作為單個流流出所述設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共擠設(shè)備，其中所述組合通道還被布置為聚焦所述組合流，以使得所述組合流的橫向延伸量小于該流被組合之前的個體流的橫向延伸量之和的橫向延伸量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共擠設(shè)備，其中所述共擠設(shè)備具有多個分裂通道和多個組合通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共擠設(shè)備，其中所述出口與一個最終組合通道流體連通，以允許所述材料作為ー個最終組合流流出所述設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共擠設(shè)備，其中所述設(shè)備中的通道被清掃。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共擠設(shè)備，其中所述出ロ是斜切的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的共擠設(shè)備，其中所述設(shè)備以相對于襯底成ー個角度的方式位于所述襯底附近。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共擠設(shè)備，還包括ー個第三入口，用于接收第三材料，所述第一組合通道被布置為接收所述第一材料、所述第二材料和所述第三材料，并將它們組合成所述第一組合流。
9.一種共擠設(shè)備，包括 第一片材料，所述第一片材料具有至少ー個分離結(jié)構(gòu)陣列以及至少ー個分裂結(jié)構(gòu)陣列，所述分離結(jié)構(gòu)和所述分裂結(jié)構(gòu)具有入口和出口 ； 第二片材料，所述第二片材料被布置為與所述第一片材料相鄰，所述第二片材料具有至少ー個組合結(jié)構(gòu)陣列以及至少ー個擠壓結(jié)構(gòu)陣列，所述組合結(jié)構(gòu)具有入口和出ロ ； 所述分離結(jié)構(gòu)的出口與所述組合結(jié)構(gòu)的入口對齊； 所述組合結(jié)構(gòu)的出口與所述分裂結(jié)構(gòu)的入口對齊；及 所述分裂結(jié)構(gòu)的出口要么與另一組合結(jié)構(gòu)陣列的入口對齊，要么與ー個擠壓結(jié)構(gòu)陣列的入口對齊。
10.ー種用于沉積包括交指型材料的結(jié)構(gòu)的方法，包括 將在第一方向上的至少兩個材料的流合并成ー個第一組合流； 在第二方向上分割所述第一組合流，以產(chǎn)生至少兩個分離流，其中所述第二方向垂直于所述第一方向 '及 將這兩個分離流合并成ー個第二組合流。
全文摘要
共擠設(shè)備，具有至少一個第一入口，接收第一材料；至少一個第二入口，接收第二材料；第一組合通道，接收第一材料和第二材料并將它們組合成在第一方向上流動的第一組合流；分裂通道，接收第一組合流并將它分裂成至少部分地正交于第一方向的第二方向上的至少兩個分裂流，每個分裂流由第一材料和第二材料組成；第二組合通道，接收分裂流并將它組合成第一方向上的第二組合流；及至少一個出口，布置為允許材料作為單個流流出該設(shè)備。用于沉積包括交指型材料的結(jié)構(gòu)的方法，包括將至少兩個材料的流合并成第一方向上的第一組合流；在第二方向上分割第一組合流以產(chǎn)生至少兩個分離流，其中該第二方向垂直于該第一方向；將兩個分離流合并成第二組合流。
文檔編號H01L31/0224GK102646752SQ20111042512
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者D·K·福克, K·A·利陶 申請人:帕洛阿爾托研究中心公司