CN103390689A - 控制基板上的印刷压力的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于控制基板上的印刷压力的方法和系统。所述方法包括：使用印刷设备在第一基板上执行第一印刷操作，所述印刷设备相对于第一印刷梭布置，所述第一印刷梭具有布置在第一位置处的基板支撑表面，其中第一印刷操作在第一印刷压力下执行。所述方法进一步包括：使用印刷设备在第二基板上执行第二印刷操作，所述第二基板布置在第二印刷梭的基板支撑表面上，其中第二印刷操作在基板支撑表面布置在第二位置处时执行，且第二印刷操作在第二印刷压力下执行。如果在第一印刷压力与第二印刷压力之间检测到偏差，那么改变印刷设备相对于第二位置的位置以将第二印刷压力与第一印刷压力匹配。
Description
技术领域
本发明的实施方式通常涉及一种用于控制基板或支撑件上的印刷压力的方法和系统，所述方法和系统可用于形成光生伏打(photovoltaic;PV)装置或绿带型(green-tape type)电路装置。
本发明的实施方式可提供用于使用印刷装置将图案印刷在基板上的系统，无论所述印刷是通过丝网印刷、喷墨印刷、激光印刷或任何其他适当类型的印刷进行。
背景技术
太阳能电池是将太阳光直接转换为电功率的PV装置。PV市场已在过去十年以超过30%的年增长速率增长。一些文章提出，全世界的太阳能电池的电力生产在不久的将来会超过10GWp。据估计，所有太阳能电池模块中超过95%基于硅晶片。高的市场增长速率与大大降低太阳能供电成本的需求已造成对于低成本形成的高品质太阳能电池的许多严峻挑战。因此，制造商业上可行的太阳能电池的一个主要组成是通过提高装置合格率和增加基板产量来降低形成太阳能电池所需的制造成本。
生产太阳能电池且将太阳能电池配置有一个或多个p-n结的方法是众所周知的。各个p-n结包含在半导体材料之内的两个不同区域，在所述半导体材料中，将一侧表示为p型区域且将另一侧表示为n型区域。当将太阳能电池的p-n结暴露于由来自光子的能量组成的太阳光时，太阳光通过PV效应直接转换为电能。太阳能电池产生特定量的电能，且将太阳能电池平铺成模块，所述模块被调整大小以供给所需量的系统功率。将太阳能电池模块连接到具有特定框架和连接器的面板中。太阳能电池通常是形成在硅基板上，所述硅基板可为单晶硅基板或多晶硅基板。典型的太阳能电池包括一般小于约0.3mm厚的硅晶片、基板或片材，其中n型硅薄层位于在基板上形成的p型区域之上。
通常，标准硅太阳能电池制造在晶片上，所述晶片包括p型基极区、n型发射极区，和布置在p型基极区与n型发射极区之间的p-n结区。n型区域或n型半导体通过用某些类型的元素（例如，磷(P)、砷(As)或锑(Sb)）掺杂半导体来形成，以增加负电荷载流子的数目，即电子的数目。类似地，p型区域或p型半导体通过将三价原子添加到晶格来形成，产生来自通常对于硅晶格的四个共价键中的一个共价键的缺失电子。因此，掺杂剂原子可接受来自相邻原子共价键的电子以完成第四键。掺杂剂原子接受电子，导致来自相邻原子的一个键的一半的损失且引起“空穴”的形成。
当光落在太阳能电池上时，来自入射光子的能量在p-n结区的两侧上产生电子-空穴对。电子横跨p-n结扩散至较低能级，且空穴以相反方向扩散，在发射极上产生负电荷且相应正电荷在基极中积聚。当在发射极与基极之间产生电路且p-n结暴露于某些波长的光时，电流将流动。当被照射时通过半导体产生的电流流经布置在太阳能电池的正侧（即光接收侧）和背侧上的触点。顶部接触结构通常被配置为供应电流至较大母线的宽间隔的薄金属线，或指状物。通常不将背触点约束为以多个薄金属线形成，因为所述背触点不妨碍入射光撞击太阳能电池。太阳能电池通常是以诸如Si3N4的介电材料薄层覆盖以作为抗反射涂层，或ARC，以将来自太阳能电池的顶表面的光反射最小化。
丝网印刷一直被用于在诸如布或陶瓷之类的物体上的印刷设计，且丝网印刷在电子工业中用来印刷电气元件设计，诸如在基板表面上的电接触或互连。现代化的太阳能电池制造工艺也使用丝网印刷工艺。在一些应用中，需要在太阳能电池基板上丝网印刷接触线，诸如接触指。接触指与基板接触且适于与一个或多个掺杂区域（例如，n型发射极区）形成欧姆连接。欧姆接触为半导体器件上的一区域，所述区域被制备成使得装置的电流-电压(I-V)曲线为线性且对称，即，在半导体装置的掺杂硅区域与金属接触之间没有高电阻界面。低电阻、稳定的接触对于太阳能电池的性能及形成在太阳能电池制造工艺中的电路的可靠性非常关键。
背侧接触完成对于太阳能电池所需的电路以通过与基板的p型基极区形成欧姆接触来产生电流。
包含印刷台的印刷系统为人们所已知，所述印刷台具有适合于在基板上印刷图案的印刷头，所述基板例如，PV单元的晶片。特别地，基板位于印刷巢上，所述印刷巢通过印刷梭离开和朝向期望的印刷台移动。每个印刷头具备叶片，所述叶片适合于在印刷网上均匀地分布印刷材料，例如导电膏。
在印刷台附近利用每个梭以允许进行印刷操作，且将叶片在压力下按压且移动相抵于印刷网，且因此相抵于待印刷的基板。
为了保证印刷的正确且可重复的执行，叶片必须以确定的压力施加压力在网上，且因此施加压力在基板的表面上，所述确定的压力在印刷的每一基板上和在印刷位置中每次采用的每个梭上必须基本上相同。
一个已知的问题为印刷梭可能具有彼此不同的高度，所述高度可甚至有达百分之几毫米的差异。所述高度差异的结果是后续印刷操作可能以由叶片施加的不同压力进行，且因此可能以非重复的方式印刷基板且因此基板可能具有不同的电特性。
为了克服所述问题，已知通过设置叶片施加于印刷网上且因此施加于基板上的压力值来以压力控制模式执行印刷操作。
更具体地说，检测器与印刷头相关联，以便直接或间接地检测所述印刷头压抵于待印刷的表面所用的压力；叶片朝向印刷网移动且当叶片接触印刷网以开始印刷步骤时，所述叶片被压抵于所述印刷网，直到达到压力的设定值为止。
所述已知方法的一个缺点在于，当叶片接触基板的表面，且因此移动且掠过基板的表面时，叶片没有即刻达到设定压力。因此，至少在初始和最终印刷部分，即在叶片首先接触基板表面的区域且随后从基板表面移开的区域中，由于叶片在表面上的压力值的变化，会出现印刷缺陷。
已知另一种印刷方法，提供所述印刷方法以通过相对于正被印刷的基板表面设定印刷头的位置值来以压力控制模式执行印刷操作。在此情况下，叶片始终相对于基板支撑表面位于相同高度且处于预定位置，以使得达到允许优等质量印刷的印刷压力。然而，所述方法具有的缺点为，考虑到由于每个基板的厚度的尺寸公差和由于印刷梭的不同高度，在印刷头与基板表面之间的距离可能发生变化，所以不可能保证不同基板的适当印刷可重复性。
因此，需要一种实现控制在基板上的印刷的方法和系统，所述方法和系统适合于在布置于不同印刷梭上的基板上获得具有期望品质和可重复性的印刷图案，所述印刷梭相继移动至与印刷头相对应。
还需要在印刷系统中简单且经济地实施的改进控制基板上印刷的方法和系统。
发明内容
在一个实施方式中，控制在基板上的印刷压力的方法包括：使用印刷设备在第一基板上执行至少第一印刷操作，所述印刷设备相对于第一印刷梭布置，所述第一印刷梭具有布置在第一位置处的基板支撑表面，其中第一印刷操作在第一印刷压力下执行；使用印刷设备在第二基板上执行至少第二印刷操作，所述第二基板布置在第二印刷梭的基板支撑表面上，其中第二印刷操作在第二印刷梭的基板支撑表面布置在第二位置处时执行，且第二印刷操作在第二印刷压力下执行。如果在第二印刷压力与第一印刷压力之间检测到偏差，那么改变印刷设备相对于第二位置的位置以将第二印刷压力与第一印刷压力匹配。
在另一实施方式中，印刷系统包括：第一印刷梭，具有布置在第一位置处的基板支撑表面；第二印刷梭，具有布置在第二位置处的基板支撑表面；一个或多个位置检测器，被配置以检测印刷设备相对于第一印刷梭的基板支撑表面的位置；和控制器。控制器被配置成：当印刷设备相对于第一印刷梭的基板支撑表面布置时，使用所述印刷设备控制第一印刷操作，其中第一印刷操作在第一印刷压力下执行；当印刷设备相对于第二印刷梭的基板支撑表面布置时，使用所述印刷设备控制第二印刷操作，其中第二印刷操作在第二印刷压力下执行。控制器进一步被配置成检测在第二印刷压力与第一印刷压力之间的偏差，且改变印刷设备相对于第二位置的位置以将第二印刷压力与第一印刷压力匹配。
附图说明
因此，以可详细理解本发明的上述特征的方式，可以参考实施方式获得上文简要概述的本发明的更具体描述，其中一些实施方式图示于附图中。然而，应注意，附图仅图示本发明的典型实施方式，且因此不应将附图视为对本发明范围的限制，因为本发明可以允许其它的等效实施方式。
图1是丝网印刷系统的一个实施方式的示意等距视图；
图2是图1的丝网印刷系统的示意俯视图；
图3是丝网印刷系统的一个实施方式的示意等距视图；
图4是图3的丝网印刷系统的示意俯视图；
图5是丝网印刷系统的一个实施方式的示意等距视图；
图6是图5的丝网印刷系统的示意俯视图；
图7是印刷巢的一个实施方式的等距视图；
图8是印刷设备的一个实施方式的示意图；
图9是印刷设备的一个实施方式的细节的示意图；
图10是印刷条件的一个实施方式的示意图；以及
图11是印刷设备的一个实施方式的示意图。
为了便于理解，在可能的情况下，已使用相同的附图标记来指定诸图所共用的相同元件。可以预期，一个实施方式的元件和特征可有益地并入其他实施方式，而无需进一步详述。
具体实施方式
在一个实施方式中，用于控制基板或基板支撑件上的印刷压力的方法可用于形成PV装置或绿带型电路。应用所述方法以控制印刷设备相对于印刷梭的印刷压力，将所述印刷梭与印刷设备协作且待印刷的基板布置在所述印刷梭上。在一个实施方式中，所述方法包括：执行至少第一印刷操作，所述第一印刷操作通过印刷设备在第一位置处、在第一印刷梭之上进行且所述第一印刷操作使用第一印刷压力；和至少第二印刷操作，所述第二印刷操作通过相同印刷设备在第二位置处、在第二印刷梭之上进行且所述第二印刷操作使用第二印刷压力。在一个实施方式中，第一位置是第一垂直位置且第二位置是第二垂直位置。
在一个实施方式中，第一位置与在印刷设备和基板支撑表面之间的第一距离或高度相关联；且第二位置与印刷设备和基板支撑表面之间的第二距离或高度相关联。
在一个实施方式中，用于控制印刷压力的方法包括：执行至少第一印刷操作且在第一印刷梭之上移动印刷设备至第一位置以提供第一印刷压力；且执行至少第二印刷操作且在第二印刷梭之上移动印刷设备至第二位置以提供所述第二印刷压力。
在一个实施方式中，第二印刷压力匹配第一印刷压力。在另一实施方式中，当第二印刷压力匹配第一印刷压力时，第二印刷压力基本上等于第一印刷压力。
在一个实施方式中，用于控制印刷压力的方法包括：测量至少第一印刷操作和至少第二印刷操作中至少一个的印刷压力。
用于控制印刷压力的方法进一步包括：至少设定操作，在所述操作中，至少最初在第一印刷期间，将第一位置分配给设备用于后续印刷，然后对于所述第一位置，使通过印刷设备在基板上施加的最佳印刷压力对应于通过压力检测装置检测的压力值；和至少在第二印刷期间的控制操作，在所述操作中，至少最初将印刷设备定位于一位置且如果检测到印刷设备在正被处理的基板上施加的压力相对于先前确定的最佳印刷压力的偏差，那么将第二位置分配至印刷设备用于后续第二印刷，通过印刷设备在基板上施加的最佳印刷压力对应于第二印刷位置。
在一个实施方式中，即使无法精确获知第二印刷梭的实际高度，也因此可能提供对应于第一和第二印刷梭（例如，图1至图8中的印刷巢131）的通常相同的印刷条件。实际上，第二印刷梭可具有与第一梭的高度不同的高度。
一旦已标识且分配了第一位置和第二位置，印刷设备将依赖于梭所操作之处自动地定位以便满足最佳压力条件。如此克服了上文针对现有技术描述的缺点，所述缺点在于，至少在进行印刷的基板上的初始和最终印刷部分中存在缺陷，这仅考虑了印刷压力或由于不同印刷压力条件的缺陷，所述不同印刷压力条件是由于印刷设备的定位对于结合印刷设备使用的不同印刷梭总是在相同位置。
在另一实施方式中，至少最初在第二印刷期间，印刷设备在控制操作中所位于的印刷位置基本上对应于在设定操作中确定的第一位置。这设定了用于评估最佳压力的参考位置。特别地，如果检测到高于最佳压力的压力，那么这意味着已将印刷设备定位过低（例如，过于靠近基板），且因此必须相对于基板表面提升印刷设备；反之亦然，如果检测到低于最佳压力的压力，那么必须将印刷设备相对于基板表面定位在较低位置（例如，更靠近基板）。
在另一实施方式中，在控制操作期间，确定相对于第一位置的偏差值并且将所述偏差值分配给印刷设备，以便可将印刷设备移动至期望的第二位置中。以此方式，在从第一印刷梭到第二印刷梭的通道中，或当以第二印刷梭代替第一印刷梭时，印刷设备将移动偏差值。
在又一实施方式中，在设定操作之前提供校准操作，在所述校准操作中，确定在印刷设备和第一印刷梭上的基板支撑表面之间的相互距离。
根据另一实施方式，所述相互距离通过将以下两者彼此相互关联来估计：基板支撑表面的高度和印刷设备的参考高度，所述参考高度即印刷头相对于参考面的高度。
在另一实施方式中，参考高度在校准操作中通过将以下两个距离彼此相互关联来确定：相对于与基板支撑表面相关联的参考模板通过测量传感器测量的第一距离，和相对于印刷设备通过测量传感器测量的第二距离。
在又一实施方式中，在第一印刷期间且在设定操作之后，检测印刷设备的印刷压力，且如果检测到相对于最佳压力的偏差，那么确定新更新的第一位置且将所述第一位置分配给印刷设备以重建最佳压力。所述进一步控制补偿了印刷配置中可能的变化，所述变化是由于例如印刷设备零件上的磨损、导向器上可能的磨损、或引起相对于最佳印刷压力的偏差的其他可变因素。
在另一实施方式中，在第二印刷期间且在控制操作之后，检测印刷设备的印刷压力，且如果检测到相对于最佳压力的偏差，那么确定新更新的第二位置且将所述第二位置分配给印刷设备以重建最佳压力。
在另一实施方式中，印刷设备在第一位置中的和在第二位置中的定位以迭代的方式或通过应用作为被检测的压力的函数的线性滤波器来确定。
本发明之其他实施方式包括印刷系统，所述印刷系统包括用于印刷至少基板的印刷设备且被配置成整合如上所述的方法。
其他实施方式提供用于控制在基板或支撑件上的印刷压力的方法，所述方法可应用于丝网印刷系统，或系统110上，以在太阳能电池基板250的表面上以所需图案形成金属接触。
在一个实施方式中，如图1所示，丝网印刷系统110包含传入传送机111、旋转致动器组件130、丝网印刷腔室102，和传出传送机112。传入传送机111可被配置以接收来自诸如输入传送机113之类的输入装置（即，路径“A”）的基板250，且将基板250传递到耦接至旋转致动器组件130的印刷巢131。传出传送机112可被配置以从耦接至旋转致动器组件130的印刷巢131接收已处理基板250，且将基板250传递至基板移除装置（即，路径“E”），诸如退出传送机114。输入传送机113和退出传送机114可为作为较大生产线的一部分的自动基板装卸装置。
在一个实施方式中，旋转致动器组件130可通过旋转致动器（未图示）和系统控制器101围绕“F”轴旋转且成角度地定位，以使得印刷巢131可在丝网印刷系统110之内有选择地成角度地定位（例如，如图2中所示的路径“D1”和“D2”）。旋转致动器组件130还可具有一个或多个支撑元件以便于控制印刷巢131或在丝网印刷系统110中用于执行基板处理序列的其他自动装置。
在一个实施方式中，如图1中所示，旋转致动器组件130包括四个印刷巢131或基板支撑件，每个印刷巢131或基板支撑件都适合于在丝网印刷腔室102之内执行的丝网印刷工艺期间支撑基板250。图2示意地图示旋转致动器组件130的位置，在所述位置中，(i)一个印刷巢131被配置在位置“1”中以从传入传送机111接收基板250；(ii)另一印刷巢131被配置在丝网印刷腔室102之内的位置“2”中，以便另一基板250可在所述基板的表面上接收丝网印刷图案；(iii)另一印刷巢131被配置在位置“3”中，用于将已处理的基板250传递到传出传送机112；和(iv)另一印刷巢131被配置在位置“4”，所述位置是在位置“1”和位置“3”之间的中间级。
图3是丝网印刷系统110的另一实施方式的等距视图，且图4是图3的丝网印刷系统110的俯视图，所述丝网印刷系统110也可结合其他形式的实施方式使用，以在太阳能电池基板250的表面上按所需图案形成金属接触。
在一个实施方式中，在图3和图4中揭示的丝网印刷系统110包含两个传入传送机111，且致动器组件130被配置为旋转台或旋转致动器。丝网印刷系统110也包括多个印刷巢131、多个丝网印刷腔室102、两个传出传送机112，和系统控制器101。传入传送机111被配置为平行处理定向，以便每个传入传送机111可从诸如输入传送机113之类的输入装置接收未处理的基板250，且以便每个传入传送机111可将每个未处理的基板250传递到耦接至致动器组件130的印刷巢131。另外，传出传送机112被配置为平行定向，以便每个传出传送机112可从印刷巢131接收已处理的基板250，且以便每个传出传送机112可将每个已处理的基板250传递到基板移除装置，诸如退出传送机114。
在一个实施方式中，图3和图4中的丝网印刷系统110具有两个印刷巢131（在位置“1”和“3”中），每个印刷巢被定位以既传递已处理基板250至传出传送机112，也从传入传送机111接收未处理基板250。
因此，在图3和图4中的丝网印刷系统110中，基板的运动通常遵循路径“A”。在所述配置中，两个其他印刷巢131（在位置“2”和“4”中）中的每一印刷巢被定位在丝网印刷腔室102之下，以便可在位于各个印刷巢131上的未处理基板250上进行丝网印刷。
所述平行处理配置允许在处理系统中具有最小体积的情况下获得增加的生产能力。尽管图示在图3和图4中的丝网印刷系统110具有两个丝网印刷腔室102和四个印刷巢131，但是在不偏离本发明的领域的情况下，丝网印刷系统110可包括附加的丝网印刷腔室102和/或印刷巢131。
图5是丝网印刷系统110的另一实施方式的等距视图，且图6丝网印刷系统110的俯视图，所述丝网印刷系统110也可结合其他形式的实施方式使用，以在太阳能电池基板250的表面上按所需图案形成金属接触。
在一个实施方式中，揭示于图5和图6中的丝网印刷系统110包含传入传送机111、致动器组件230、丝网印刷腔室102、传出传送机112和系统控制器101，其中所述致动器组件230被配置为线性运动单元。传入传送机111可被配置成从诸如输入传送机113之类的输入装置（即，图5和图6中的路径“A”）接收基板250，且将基板250传递至耦接在致动器组件230的入口处的印刷巢131。传出传送机112可被配置成从耦接在致动器组件230的出口处的印刷巢131接收已处理的基板250，且将基板250传递到基板移除装置，诸如退出传送机114，（即，图5和图6中的路径“E”）。如上所述，输入传送机113和退出传送机114可为作为较大生产线的一部分的自动基板装卸装置。
传入传送机111从以下三个位置运输基板250：(i)如第6图中所示的第一位置“1”，在所述第一位置中，将基板250引入丝网印刷腔室102中；(ii)在丝网印刷腔室102内部的第二位置“2”；和(iii)第三位置“3”，在所述第三位置中，已处理基板250从丝网印刷腔室102中离开且被传送至其他操作站。在双重或多重印刷的情况下，基板250被再次引入位置“2”中的丝网印刷腔室102以进行第二或进一步印刷，且基板250随后再次从丝网印刷腔室102中离开而传递至位置“3”。重复期望次数的所述交替运动以配合待印刷的层的数目，直到最终产品最后离开腔室为止。
参看图7，印刷巢131通常由传送机组件139、滚筒140和一个或多个致动器148组成，所述传送机组件139具有输带管135、卷带管136，所述一个或多个致动器148被耦接至输带管135和/或卷带管136，所述输带管135和/或卷带管136适合于输送和保持横跨压板138定位的支撑材料137。压板138通常具有基板支撑表面，在丝网印刷腔室102中执行的丝网印刷工艺期间，在所述基板支撑表面上定位基板250和支撑材料137。在一个实施方式中，支撑材料137是多孔材料，所述多孔材料允许布置在支撑材料137的一侧上的基板250通过真空被保持在压板138上，所述真空是通过传统真空产生装置（例如，真空泵、真空喷射器）施加在支撑材料137的相对侧上。在一个实施方式中，将真空施加于在压板138的基板支撑表面中形成的真空口（未图示）中，以便可将基板“夹紧”至压板138的基板支撑表面。在一个实施方式中，支撑材料137是透气材料，所述材料由例如用于香烟的类型的透气纸或另一类似材料组成，诸如执行相同功能的塑料或纺织材料。
在一配置中，致动器148被耦接至或适合于与输带管135和卷带管136啮合，以便可将位于支撑材料137上的基板250的运动精确控制在印刷巢131之内。在一个实施方式中，输带管135和卷带管136各自适合于接收一段支撑材料137的相对端。在一个实施方式中，致动器148各自包含一个或多个主动轮147，所述主动轮147被耦接至定位在输带管135和/或卷带管136上的支撑材料137的表面或与所述表面接触，以控制横跨压板138的支撑材料137的运动和位置。
参看图1至图6，在丝网印刷系统110中描述的每一丝网印刷腔室102适合于在基板250的表面上以期望图案沉积材料，所述基板250在丝网印刷工艺期间位于位置“2”中的印刷巢131上。在一个实施方式中，丝网印刷腔室102包括多个致动器，例如，致动器102A（例如，步进电动机或伺服电动机），所述致动器与系统控制器101通信且所述致动器用于调整丝网印刷掩膜102B的位置和/或角度定向，如图1和图5中所示，所述丝网印刷掩膜102B相对于正被印刷的基板250布置在丝网印刷腔室102之内。在一个实施方式中，丝网印刷掩膜102B是具有多个独特特征102C的金属板或板材（例如，SST），如图1和图5中所示，所述特征诸如形成在所述金属板或板材中的孔、槽、或其他开口，以定义在基板250的表面上的丝网印刷材料（即，墨水或膏剂）的图案和放置。通常，通过使用致动器102A和由系统控制器101从检查组件200接收的资讯将丝网印刷掩膜102B在基板表面之上定位在期望位置，以自动方式将待沉积在基板250的表面上的丝网印刷图案与基板250对准。在一个实施方式中，丝网印刷腔室102适合于将含金属或含电介质的材料沉积于太阳能电池基板250上，所述太阳能电池基板250具有在约125mm与156mm之间的宽度，和在约70mm与约156mm之间的长度。在一个实施方式中，丝网印刷腔室102适合于将含金属的膏剂沉积于基板250的表面上，以在基板表面上形成金属接触结构。
检查组件200与图1至图6中所示的丝网印刷系统110中的每个相关联，且检查组件200适合于检查布置在印刷巢131上的基板250，期望的图案是通过丝网印刷而印刷在所述基板上。
检查组件200适合于在印刷前后标识和检查基板250，且检查组件200可包含如图1、图3和图5中所示的一个或多个相机121（例如，CCD相机），和其他能够检查和传递检查结果到系统控制器101的电子元件，所述系统控制器101用于分析基板250在印刷巢131上的定向和位置。
在一个实施方式中，如图1和图3中所示的相机121位于基板250的表面之上，以便相机121可检查基板250的表面的至少一个区域。通过相机121接收的信息既用于将丝网印刷掩膜102B与由此随后沉积的材料对准，并且又用于获得沉积在基板250上的层的图像。
在一个实施方式中，相机121是InGaAs型相机，所述相机具有冷却的CCD阵列以增强检测信号的信噪比。在一些配置中，需要通过将基板250的表面与相机121之间的区域封闭或屏蔽来将检查组件200与环境光隔离。
在一个实施方式中，检查组件200还包括一个或多个滤光器（未图示），所述一个或多个滤光器布置在相机121与基板250的表面之间。在此实施方式中，滤光器被选择以仅允许某些期望波长传递到相机121，来降低由相机121接收的不需要能量的量，从而提高所检测辐射的信噪比。滤光器可为带通滤光器、窄带滤光器、光学边缘滤光器、陷波滤光器、或宽带滤光器，所述滤光器可购自例如Andover Corporation或Barr Associates,Inc.。
系统控制器101促进整个丝网印刷系统110的控制和自动化，且系统控制器101可包括中央处理单元(central processing unit;CPU)（未图示）、存储器（未图示），和支持电路（或I/O）（未图示）。CPU可以是在工业设定中用于控制各种腔室工艺和硬件（例如，传送机、光学检查组件、电动机、液体输送系统硬件等等）和监测系统和腔室工艺（例如，基板位置、工艺时间、检测器信号等等）的任何形式的计算机处理器中的一种计算机处理器。存储器被连接至CPU，且存储器可以是随时可用存储器（诸如随机存取存储器(RAM)）、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何其他形式的本地或远程数字存储器中的一个或多个。可将软件指令和数据编码并存储在存储器之内用于指示CPU。还将支持电路连接至CPU用于以传统方式支持处理器。支持电路可包括高速缓冲存储器、电源、时钟电路、输入/输出电路、子系统等等。系统控制器101可读的程序（或计算机指令）确定在基板上可执行哪些任务。较佳地，程序是系统控制器101可读的软件，所述软件包括用于产生并存储至少基板位置信息、各种受控元件的运动序列、基板光学检查系统信息，和任何其他相应组合的代码。
图8图示用于在基板250上执行印刷操作的印刷设备301的示意图，所述基板250位于梭401上或在某种程度上对应于梭401。梭401包含印刷巢131（图1至图8）中的一个印刷巢，且梭401可被集成到分别参看图1至图4和图5与图6所述的旋转致动器组件130或致动器组件230中。
在操作中，将梭401布置在丝网印刷腔室102之内以执行印刷操作。在一个实施方式中，印刷设备301包括丝网印刷腔室102，所述丝网印刷腔室102是相对于梭401在第一方向Z（在此情况下为垂直方向）有选择地移动；和印刷头302，所述印刷头302与丝网印刷腔室102相关联。更具体地说，通过使用印刷腔室电动机308A，丝网印刷腔室102沿着平行于第一方向Z的第一导向器305可以有选择地移动，且例如第一编码器306之类的第一位置检测器检测丝网印刷腔室102的相对位置。
印刷头302通过利用在图8中为印刷头电动机308B的一个或多个印刷头电动机，相对于丝网印刷腔室102在第二方向X中可以有选择地移动，所述第二方向X横截第一方向Z，且所述第二方向X在此情况下为水平方向。因此，印刷头302与丝网印刷腔室102一起在第一方向Z中可移动，且同时独立于丝网印刷腔室102且沿着第二导向器307在第二方向X中可移动。
在一个实施方式中，例如第二编码器309之类的第二位置检测器检测印刷头302相对于丝网印刷腔室102的相对位置。印刷头302包括：支撑主体310，所述支撑主体310可通过使用印刷头电动机308B沿着第二导向器307移动；和叶片311，所述叶片311用于在丝网印刷掩膜102B上均匀地分布印刷材料。叶片311通过利用在图8中为叶片电动机308C的一个或多个叶片电动机，沿着导向器312相对于支撑主体310且在第三方向Y中可以有选择地移动，所述第三方向Y基本上平行于第一方向Z。
在一个实施方式中，例如第三编码器313之类的第三位置检测器确定叶片311相对于支撑主体310的位置。
在一个实施方式中，例如压力检测器315之类的压力检测装置与叶片311相关联且所述压力检测装置检测叶片311所用于压抵印刷掩膜102B的压力值。压力检测装置可进行直接或间接检测。在一个实施方式中，压力是通过检测驱动叶片311的电动机的电流的强度来检测，所述电动机移动叶片311朝向印刷掩膜102B，以将叶片311压抵基板250。驱动叶片311的叶片电动机308C的电流的强度与通过叶片311施加在基板250上的压力值相关。在一个配置中，与印刷掩膜102B相互作用的叶片311的位置可为叶片材料的函数。在一个实施方式中，叶片材料包含至少在聚氨基甲酸酯和聚硅氧烷材料之间选择的聚合材料。
在一个实施方式中，用于控制基板上的印刷压力的方法包含至少校准操作，以确定丝网印刷腔室102相对于被视为参考梭的梭401的位置。校准操作使用如图11中所示的模板320，所述模板320在印刷设备301的设定操作中位于参考梭401的基板支撑表面316上。模板320具有相对于参考梭401的基板支撑表面316和主体突出的部分321。将例如激光或任何其他适当测量传感器的测量传感器322布置在固定位置中，例如附接于参考面318，且测量传感器322适合于测量在参考面318和模板320的突出部分321之间的距离。基于模板320的大小和参考梭401的大小，在参考面318和模板320的突出部分321之间的距离具有基本上已知值。随后，将丝网印刷腔室102在第一方向Z中移动，以便将印刷掩膜102B的下表面定位在距离如先前使用模板320检测的参考面318的相同距离处，以便将所述下表面与参考位置相关联。
因此，有可能将丝网印刷腔室102与例如相对于参考面318的参考高度Zh相关联，所述参考面318对于印刷设备301和参考梭401两者共用。通过已知基板支撑表面316相对于参考面318的距离Hr，参考梭401的高度是已知的。
如图8中所示，由于检测了至少高度Zh和Hr，有可能确定在印刷掩膜102B的下表面和参考梭401的基板支撑表面316之间的距离ΔH。本领域技术人员将理解，可以其他方式确定与丝网印刷腔室102相关联的参考高度Zh。
印刷腔室102沿着第一导向器305的其他运动根据由第一编码器306和第二编码器309检测的数据来评估，且将由第二编码器309检测的信号发送给控制器101。
在印刷期间，使用基板250的厚度S的已知值和参考梭401的高度Hr，有可能确定叶片311和印刷腔室102将操作的第一印刷位置Pr1（图9）。基板250的厚度S对于所使用的不同基板可视为基本上恒定，除可视为忽略不计的生产公差或由于基板250的生产批次变化中的尺寸变化之外。
第一印刷位置Pr1（图9）对应于基板250的印刷表面相对于参考面318布置的实际高度。
在校准操作之后，用于控制基板上的印刷压力的方法的实施方式提供设定操作，在所述设定操作中，对不同基板250进行多次印刷以例如通过使用相机121的光学检查，来评估印刷是否已经正确地进行。
更具体地说，在印刷操作期间，规定叶片311施加例如约80N的确定压力在基板250的印刷表面上。所述压力确保在叶片311和印刷掩膜102B之间存在接触，且允许膏剂通过印刷掩膜102B的网孔被正确地沉积在基板250上。
在重复的印刷操作之后，确定将如图10中所示的第一印刷位置Po1分配给叶片311，以便保证印刷具有期望品质和可重复性。最佳印刷压力对应于第一印刷位置Po1。
为了叶片311施加最佳压力在基板250上，将第一印刷位置Po1布置在基板250的沉积表面之下且在一些配置中，将第一印刷位置Po1有利地布置在基板250的厚度S的中间位置。即，第一印刷位置Po1位于叶片311的第一实际印刷位置Pr1之下的最佳距离Δo处，所述距离Δo例如可为约100μm。
在于参考梭401中进行印刷操作期间，叶片311对应于在图9中通过虚线图示的第一印刷位置Po1，且随后叶片311水平地位移，掠过印刷掩膜102B的表面以沉积导电材料，且叶片311将所述叶片311自身定位与第一实际印刷位置Pr1一致。
在于参考梭401中进行的印刷操作期间，提供控制操作，在所述控制操作中，压力检测器315检测叶片311施加于基板250上的压力且如果检测到相对于在设定操作中确定的最佳压力的偏差，那么对叶片311进行移动以重建正确的条件。
所确定的可能偏差可能是由于例如，叶片零件上的磨损、基板的不同平均高度、或其他因素。叶片311的移动的变化通过指示所述叶片311在后续已指示位置Pc中的定位来迭代地确定，所述已指示位置Pc如由图9中的虚线所示，直到达到第一印刷位置Po1为止，最佳印刷压力对应于所述第一印刷位置Po1。
为了确保快速地恢复最佳印刷条件，结合至少第一编码器306和第三编码器313的位置数据和通过压力检测器315检测的压力数据，或通过如上所述的间接检测，控制器101例如通过线性过滤操作确定待分配给叶片311的已指示位置Pc，以便返回所述已指示位置Pc以基本上符合第一位置Po1。线性过滤操作将通过设备301假定的位置与通过叶片311施加在基板250上的至少实际压力相关。
印刷设备301同样对应于其他印刷梭，例如对应于如图10中所示的第二梭402，进行印刷操作，所述第二梭402相对于参考面318的高度Hr是未知的。
第二梭402的高度可不同于参考梭401的高度，且因此，必须确定在参考梭401的第一位置Po1和第二梭402的期望第二位置Po2之间的待分配给叶片311的偏差ΔS或差异，以便为第二梭402建立最佳印刷条件。
当第二梭402与印刷设备301对应时，叶片311使叶片311自身基本上在与先前于参考梭401中确定的相同的已指示位置Pc中操作。由于参考梭401和第二梭402的不同高度，叶片311当操作于第二梭402中时必须定位在第二实际印刷位置Pr2中，所述第二实际印刷位置Pr2不同于所述叶片311操作于参考梭401中的第一实际印刷位置Pr1。这样当使用第二梭402时引起了不同的印刷工艺条件，所述工艺条件不符合先前在设定步骤中定义的最佳条件。
为了当与第二梭402对应的印刷开始时重建最佳印刷条件，所述方法开始通过直接或间接测量检测通过叶片311施加在基板250上的压力。如果发现相对于先前在设定操作中设定的最佳压力的偏差，控制器101将控制通过叶片311施加的压力以同样在第二梭402中建立最佳运行条件。
因此，开始恢复操作，在所述操作中，控制器101通过在第一方向Z中沿着第一导向器305移动印刷设备301来确定待分配给印刷设备301的偏差ΔS，以便在第二梭402中重建最佳印刷压力。
恢复操作将叶片311在多个已指示位置Pc中定位，直到达到分配给第二梭402的第二印刷位置Po2为止。在对应于第二梭402进行且在其他梭上执行的印刷操作之后的后续印刷操作期间，控制器101指示印刷叶片311以对应于第二梭402中的第二印刷位置Po2直接定位。
在已确定第二位置Po2之后进行的印刷操作期间，控制通过叶片311施加在基板250上的压力；如果发现偏差，那么开始如先前确定的恢复最佳印刷条件的操作。
所述偏差可能是由于在叶片311的零件上的磨损、基板250的平均高度的变化、在印刷设备301的导向器和移动部件之间的可能松动、或其他因素。
对叶片311的零件上的磨损或基板250的平均高度的变化的检测是在参考梭401中进行的。如果发现相对于最佳印刷压力的偏差，那么仅通过沿着导轨312移动叶片311，将叶片311相对于整体印刷设备301重新定位。
上述实施方式不仅可应用于两个梭，而且可应用于可与印刷设备301一起使用的三个、四个或更多个梭（例如，印刷巢131）。在一个实施方式中，开始印刷系统的初始操作包括与视为参考梭的梭对应的确定最佳印刷条件的校准步骤，且控制方法的后续步骤以如上所述的相同方式应用于高度未知的其他梭中的每一个。因此，控制器101确定待为每一梭分配的最佳印刷位置。即，对于一个或另一个梭，当叶片311操作时待分配给叶片311的偏差ΔS。
虽然上文是针对本发明的实施方式，但是在不偏离本发明的基本范围的情况下可设计本发明的其他和进一步实施方式，且本发明的范围通过所附权利要求书来确定。
Claims (15)
1.一种用于控制基板上的印刷压力的方法，所述方法包括：
使用印刷设备在第一基板上执行至少第一印刷操作，所述印刷设备相对于第一印刷梭布置，所述第一印刷梭具有布置在第一位置处的基板支撑表面，其中所述第一印刷操作在第一印刷压力下执行；以及
使用所述印刷设备在第二基板上执行至少第二印刷操作，所述第二基板布置在第二印刷梭的基板支撑表面上，其中所述第二印刷操作在所述第二印刷梭的所述基板支撑表面布置在第二位置处时执行，且所述第二印刷操作在第二印刷压力下执行，
其中如果在所述第二印刷压力与所述第一印刷压力之间检测到偏差，改变所述印刷设备相对于所述第二位置的位置以将所述第二印刷压力与所述第一印刷压力匹配。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述印刷设备相对于所述第二位置的所述位置在垂直方向上改变。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中执行所述至少第一印刷操作包括：将所述印刷设备定位在所述第一印刷梭之上的所述第一印刷位置；且其中执行所述至少第二印刷操作包括：将所述印刷设备定位在所述第二印刷梭之上的所述第二印刷位置。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中所述第二印刷压力匹配所述第一印刷压力。
5.如权利要求1或2所述的方法，进一步包含：
测量所述至少第一印刷操作和所述至少第二印刷操作的印刷压力。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中在所述第二位置相对于所述第一位置之间的偏差用于将所述印刷设备移动到所述第二位置。
7.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
执行校准操作，在所述校准操作中，估计在所述印刷设备和所述第一印刷梭上的所述基板支撑表面之间的距离。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述距离通过将所述基板支撑表面的高度和所述印刷设备相对于参考面的参考高度相互关联来估计。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述印刷设备的所述参考高度通过将在所述印刷设备和所述参考面之间的距离相关来确定。
10.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
测量所述至少第一印刷操作的第三印刷压力且改变所述至少第一印刷操作的所述第一位置以将所述第三印刷压力与所述第一印刷压力匹配。
11.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
测量所述至少第二印刷操作的第四印刷压力且改变所述至少第二印刷操作的所述第二位置以将所述第二印刷压力与所述第一印刷压力匹配。
12.如权利要求1或2所述的方法，其中改变所述第一和第二位置是迭代地执行的，或通过应用作为所检测的印刷压力的函数的线性过滤操作来执行的。
13.一种印刷系统，包括：
第一印刷梭，具有布置在第一位置处的基板支撑表面；
第二印刷梭，具有布置在第二位置处的基板支撑表面；
一个或多个位置检测器，被配置成检测印刷设备相对于所述第一印刷梭的所述基板支撑表面的位置；以及
控制器，被配置成：
当所述印刷设备相对于所述第一印刷梭的所述基板支撑表面布置时，控制使用所述印刷设备的第一印刷操作，其中所述第一印刷操作在第一印刷压力下执行，以及
当所述印刷设备相对于所述第二印刷梭的所述基板支撑表面布置时，控制使用所述印刷设备的第二印刷操作，其中所述第二印刷操作在第二印刷压力下执行，
其中所述控制器进一步被配置成检测在所述第二印刷压力与所述第一印刷压力之间的偏差，且改变所述印刷设备相对于所述第二位置的位置以将所述第二印刷压力与所述第一印刷压力匹配。
14.如权利要求13所述的印刷系统，其中所述控制器被配置成在垂直方向改变所述印刷设备相对于所述第二位置的位置。
15.如权利要求13或14所述的印刷系统，进一步包括：
一个或多个压力检测器，被配置成检测在所述第一印刷操作和所述第二印刷操作期间通过所述印刷设备施加的压力。
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