CN106985520A - 虚拟平面 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虚拟平面。一种用于将墨水图案印刷在基底上以便产生印刷电路板的喷墨系统，包括：用于支持基底的基底支持物；基底定位台，其中基底定位台是通过台定位设备可移动的。特别的，基底定位台是在至少0.5m至最多2m范围的长冲程的印刷方向上是可移动的。根据本发明的喷墨系统的改进之处在于，该喷墨系统还包括支持物定位设备，用以相对于基底定位台在至少一个自由度上定位基底支持物。优选的，基底支持物相对于基底定位台的定位能够补偿在基底定位台的行程过程中发生的位置偏移。

Description

虚拟平面

本申请是2012年12月28日提出的、申请号为201280071043.8、名称 为“用于印刷印刷电路板的喷墨系统”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及用于制造包括墨水图案的基底的设备、方法和用途。尤其 是，本发明涉及用于通过在基底上印刷墨水图案来制造印刷电路板的方法和喷 墨系统的几个方面。

背景技术

US2007/0154081公开了用于检查和核验电路的系统。该系统具有包含具 有自动光学检验(AOI)设备的第一站的底盘(chassis)，所述自动光学检验设 备执行电路的AOI来识别该电路上的候选对象的缺陷。进一步的，底板包含 具有核验设备的第二站，所述核验设备执行对AOI设备所识别出的候选对象 的缺陷的核验。该系统包含第一和第二可运输台用于在第一和第二站之间分别 支撑和输送第一和第二电路。在制造电路之后，基底被聚集成一批并且被转送 到该系统来进行检查和核验。顺次地将一批基底中的每个基底提供给集成的检 查、核验和校正系统。集成的检查意为对被检查的基底上的可疑缺陷进行的核验和修正一般与对新的基底的检查同时进行。在执行检查、核验和修正之后， 可以执行例如应用焊接掩模的额外的印刷电路板处理步骤，来最终完成印刷电 路板。

同时执行检查、核验和修正来提高生产率。所公开的系统缺点在于尽管这 样同时工作，但是每个基底的全部生产时间仍然需要太长的时间间隔。对成批 基底的检查和处理是耗时的并且占用着印刷电路板的生产。

发明内容

本发明涉及喷墨系统，尤其是用于印刷集成电路的IC喷墨系统，以及用 于相对于虚拟平面校准和控制基底支持物的方法，其中所述虚拟平面平行于由 印刷头的一组喷嘴的公共位置形成的虚平面。

集成电路(IC)印刷，尤其是印刷电路板的印刷是新兴技术，其尝试通过 用简单的印刷操作替代昂贵的光刻工艺来减少与IC生产有关的费用。通过直 接将IC图案印刷在基底上而不使用在传统IC制造中使用的精密的并且耗时的 光刻，IC印刷系统可以显著地降低IC生产费用。印刷的IC图案可以包含真 实的IC特征(即，将合并入最终IC的元素，诸如薄膜晶体管的栅和源和漏区、 信号线、光电设备元件等等，或者它可以是用于后续半导体处理的掩膜(例如 蚀刻、注入等等)。

典型地，IC印刷包括通过光栅位图沿着单个印刷移动轴(“印刷方向”) 穿过基底来沉积印刷溶液。印刷头(尤其是在那些印刷头中合并有一个或多个 喷射器的布置)被优化用于沿着这个印刷移动轴印刷。以光栅方式进行IC图 案的印刷，随着印刷头中的一个或多个喷射器在基底上分配单独的印刷溶液滴， 用印刷头在基底上进行“印刷通过”。通常，在每个印刷通过的结尾，印刷头 在开始新的印刷通过之前作出相对于印刷移动轴垂直的移位。多个印刷头以这 种方式连续在基底上进行印刷通过，直到完全地印刷完IC图案。

这种背景的缺点在于这种IC印刷系统的精确度受到限制。IC印刷系统的 精确度由于在印刷头和基底的印刷移动的过程中发生的偏差而受限。典型地由 IC印刷系统的导向和轴承引入偏差。

本发明当前的大体目的是至少部分消除上述的缺点并且/或者提供可用的 替换物。更具体的说，本发明的目的是提供包含相对简单的构造但是具有高准 确度性能的喷墨系统和为了用高精度控制喷墨系统中的基底的定位的方法。

根据本发明，这个目的是通过根据权利要求1所述的喷墨系统实现的。

根据本发明，提供一种用于将墨水图案印刷到基底上的喷墨系统。喷墨系 统包括用于支持基底的基底支持物。

此外，喷墨系统包括用于在印刷方向上定位基底支持物的基底定位台。印 刷方向被限定为基底定位台关于喷墨系统的纵轴的进行方向。喷墨系统的印刷 方向可以被限定为当为了将行印刷到基底上，基底通过印刷头组件时，基底的 移动方向。通过基底定位台支撑基底支持物。

此外，喷墨系统包括台定位设备。基底定位台可以被台定位设备移动。尤 其是，基底定位台在印刷方向上可移动大约至少0.5m(米)并且最多2m的长 冲程。

此外，喷墨系统包括用于支持印刷头组件的印刷头支持物，所述印刷头组 件包含至少一个用于从喷嘴向基底喷射墨水的印刷头。

根据本发明的喷墨系统被改善为：喷墨系统还包括用于以至少一个自由度 相对于基底定位台定位基底支持物的支持物定位设备。尤其是，基底定位台以 至少一个度的移动可以移动大约至少0.5mm(毫米)并且最多10mm的短冲 程，更具体来说，至少2mm并且最多8mm的短冲程。尤其是，通过基底定 位台支撑支持物定位设备。

有益地是，基底支持物相对于基底定位台的定位可以补偿在基底定位台的 行进过程中发生的偏差。这种与基底定位台的理论上完美的直线轨迹的偏差可 以例如由台引导的径直度上的偏差所引起。可以在基底定位台的行进过程中测 量到发生的偏差，并且随后通过基底支持物相对于基底定位台移动来补偿该发 生的偏差。由此，可以沿着喷墨系统的纵轴更精确得引导在基底支持物中保持 的基底，并引导其沿着印刷头通过。

由于在控制和测量环节中基底支持物始终可以被恰当地放置为不工作的 事实，支撑基底定位台本身不需要非常高的准确度。这使得低成本设计成为可 能。例如可以使用皮带驱动用于在印刷方向上驱动基底定位台。可以主动地对 于全部位置错误更正基底支持物，所述位置错误是由于例如框架和导向径直度 上的偏差而通过较低布置的基底定位台引入的。

包括X轴、Y轴和Z轴的正交系统可以被投影到喷墨系统上。可以在对 应于印刷方向的纵向方向上定义Y轴。被在横向方向上定义X轴。X轴在印 刷方向的横向方向上延伸。尤其是，X轴和Y轴定义水平面。可以在向上的 方向上定义Z轴。Z轴是上下轴，尤其是Z轴定义了竖直方向。可以联系X 轴、Y轴和Z轴定义旋转方向。围绕X轴旋转的方向Rx的倾斜运动可以被定 义为基底围绕横向轴的旋转。围绕Y轴的旋转方向Ry的滚动运动可以被定义 为基底围绕纵向轴的旋转。围绕Z轴的旋转方向Rz的摇摆运动可以被定义为 基底围绕上下轴的旋转。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，至少一个自由度(以其放置基底支 持物)与正交系统的一个轴定义的方向重合。尤其是，基底支持物是可移动的， 具体来说在印刷方向上可移动大约最多10mm的冲程，尤其是相对于基底定位 台最多5mm的冲程。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，在印刷方向上管理最小的一个自由 度，其中以该自由度相对于基底定位台放置基底支持物。典型地，至少一个印 刷头以恒定的频率从喷嘴喷射墨滴。为了获得精确的墨水图案，可以优选得以 恒定速度沿着印刷头通过基底，以此使得以规则的间隔抛下墨滴。可以通过主 从控制系统控制基底支持物速度来获得恒定速度，其中基底支持物补偿在纵向 方向上、沿着基底定位台的行进的小的速度误差。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，在向上方向上管理至少一个自由度， 其中以该自由度相对于基底定位台来放置基底支持物。有益地，支持物定位设 备可以补偿在基底定位台的行进过程中在向上或者向下方向的上的偏差。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，支持物定位设备以至少三度的自由 度定位基底支持物。尤其是，支持物定位设备在向上的方向(Z方向)上、在 沿着纵轴(Y轴)的旋转方向Ry上和沿着横轴(X轴)的旋转方向Rx上定 位基底支持物。

支持物定位设备提供了在虚拟平面中定向基底支持物中的所支撑的基底。 尤其是，虚拟平面与平行于处于特定水平面中的正交系统的X-Y平面的平面 重合。虚拟平面被布置得平行于布置有一组喷嘴的假想平面。通过平行于虚拟 平面而定位基底，可以将基底布置得平行于由喷嘴组形成的假想的平面。基底 可以与喷嘴组隔开恒定的距离，这使得能够在基底的上表面上更精确的定位墨 滴。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，支持物定位设备相对于基底定位台 以全部的自由度定位基底支持物。有益地，定位设备提供了对基底所有可能的 移动的完全控制。定位设备允许补偿基底支持物相对于基底定位台的所有方向 上的全部偏差。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，支持物定位设备包括至少一个支持 物致动器，其中至少一个支持物致动器定位平移中的一个自由度。支持物致动 器确定一个自由度的同时，任由剩余的五个自由度不受约束。两个配对的这种 支持物致动器允许在旋转的自由度方面与基底支持物的定位配合。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，支持物定位设备包括至少一个支持 物致动器和至少一个支持物位置测量系统。尤其是，支持物致动器是音圈致动 器。支持物位置测量系统可以被合并在支持物致动器中。支持物位置测量系统 可以被内置在具有至少1微米(μm)精确度的编码器中。支持物致动器具有 可连接到基底定位台的支持物致动器基底和可连接到基底支持物的支持物致 动器主体。支持物致动器主体可相对于支持物致动器基底移动。尤其是，支持 物致动器主体具有仅仅确定一个自由度的可移动方向的主体构件。尤其是，主 体构件具有伸长的部分。尤其是主体构件是天线形状。主体构件允许五个自由 度的移动，但是阻挡在平行于该伸长部分的方向上移动(更确切地说是平移)。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中印刷头支持物被稳定的安装在喷墨 系统中。印刷头支持物被固定得连接到喷墨系统的框架。印刷头支持物可以是 梁状的(beam-shaped)。结果是，在喷射墨滴的印刷步骤过程中，至少一个印 刷头被稳定地安装在喷墨系统中。通过相对于稳定布置的印刷头支持物移动基 底支持物，获得在印刷步骤过程中基底相对于印刷头的必要的相对运动。有益 地是，稳定安装的印刷头支持物提供了更精确的喷墨系统。不产生通过移动印 刷头支持物会发生的偏差。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，印刷头支持物包括至少三个参考标 记。该三个参考标记可以被合并到一个印刷头支持物参考面中。三个参考标记 定义假想平面，其平行于由印刷头的喷嘴组形成的假想平面。尤其是，假想平 面具有向上方向(Z方向)的法向矢量。有益地，可以通过与印刷头支持物的 参考面接触来对准基底支持物，以将基底支持物对准虚拟平面。在对准步骤之 后，编程支持物定位设备来控制平行于虚拟平面的基底支持物，该对准也叫做 基底支持物在归位位置的归位。具体地说，在基底支持物相对于虚拟平面的归 位过程中，向支持物定位设备编程z坐标、y坐标和x坐标来保持基底在大约 完整的印刷面积上平行于虚拟平面，其中通过喷嘴的面积确定印刷区域。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，喷墨系统包括X校准元件，其包 括校准元件X参考面。X校准元件参照平行于在Z轴和Y轴上定向的平面、 在印刷方向(Y方向)上延伸的表面。X校准元件被固定连接到喷墨系统的框 架。基底支持物包括至少两个传感器，通常所说的X传感器，用于测量基底 支持物和校准元件X参考面之间在X方向上的相对距离。优选地，该至少两 个X传感器被布置在Y方向彼此相距预定的距离(移位)。该至少两个X传 感器被放置在Z方向的相同高度上。有益地，基底支持物的布置包括至少两 个X传感器，可以被用在此后描述的根据本发明的支持物校准方法中。尤其 是，至少两个X传感器可以被用来提供在X方向上基底支持物的更精确的定 位。有益地是，在将基底支持物归位到假想平面上到归为位置上之后，可以在 基底定位台的行进过程中将基底支持物的归位位置保持得更精确。另外，可以 获得围绕向上轴Rz的更精确的旋转定位。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，喷墨系统包括Z校准元件，其包 括校准元件Z参考面。该校准元件参照平行于在X轴和Y轴上定向的平面、 在印刷方向(Y方向)上延伸的表面。Z校准元件被固定连接到喷墨系统的框 架。基底支持物包括至少两个传感器，也称作Z传感器，用于测量基底支持 物和校准元件Z参考面之间在Z方向上的相对距离。该至少两个Z传感器被 布置在Y方向彼此相距预定的距离(移位)。该至少两个Z传感器被优选地放置在Z方向的相同的横向水平上。有益地，基底支持物的布置包括至少两个 传感器，可以被用在此后描述的根据本发明的支持物校准方法中。尤其是，至 少两个Z传感器可以被用来提供在Z方向上基底支持物的更精确的定位。尤 其是，至少两个Z传感器可以此外被用来提供围绕横轴Rx的更精确的旋转定 位。

在根据本发明的喷墨系统的另外的实施例中，喷墨系统包括Z校准元件， 其包括校准元件Z参考面。该校准元件参照平行于在X轴和Y轴上定向的平 面、在印刷方向(Y方向)上延伸的表面。基底支持物包括至少第三传感器， 也称作Z3传感器，用于测量基底支持物和校准元件Z参考面之间在Z方向上 的相对距离。该至少第三Z3传感器被布置在X方向上距离至少一个其他Z传 感器预定距离(移位)。有益地，基底支持物的布置包括至少三个传感器，可 以被用在此后描述的根据本发明的支持物校准方法中。尤其是，该至少三个Z 传感器可以被用来提供基底支持物在Z方向上的更精确的定位和围绕纵轴Ry 的更精确的旋转定位。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，X校准元件和Z校准元件被合并入 一个XZ校准元件中。代替两个分开的校准元件，该XZ校准元件有益地提供 具有更高函数性的一个元件。XZ校准元件包括X参考面和Z参考面。XZ校 准元件被固定连接到喷墨系统的框架。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，喷墨系统包括用于通过应用基底参 考面中的至少两个基准构件来标记基底的标记单元。尤其是，基底参考面是基 底的上表面。此外，喷墨系统包括用于扫描基底的参考面来确定基准构件的位 置的扫描单元。优选地，度量框架支撑扫描单元，用于扫描基底。尤其是，扫 描单元被布置来确定基底的基底参考面中的至少两个基准构件相对于扫描参 考轴的位置。扫描参考轴具有在X-Y平面中的预定取向，例如在X方向或者 Y方向上的预定取向。

在根据本发明的喷墨系统的示例性实施例中，扫描参考轴平行于喷墨系统 X轴延伸。扫描单元输出至少两个基准构件的扫描到的位置。扫描到的位置包 含X方向上的第一坐标和Y方向上的第二坐标。喷墨系统的控制电子设备被 配置为根据至少两个扫描到的位置决定围绕Z轴的旋转方向Rz上基底的原始 位置上的偏离。可以通过基底支持物的旋转移动将基底带入印刷位置上来补偿 该偏离。在印刷位置上，基底随时可以被印刷。此外，控制电子设备被配置为 存储X校准值和/或Y校准值，来分别建立印刷位置中的基底的X位置和/或Y 位置。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，喷墨系统包括控制电子设备，其包 括被配置为执行如上所述的、用于相对于虚拟平面校准基底支持物的方法的软 件。在喷墨系统中执行用于相对于虚拟平面校准基底支持物的方法。

在根据本发明的喷墨系统的实施例中，喷墨系统是印刷电路板喷墨系统， 通常所说的PCB喷墨系统。该喷墨系统被设计用于印刷适于被用作印刷电路 板的基底。该喷墨系统被设计成生产印刷电路板。

此外，本发明涉及用于相对于虚拟平面校准基底支持物的方法。该方法被 也叫做支持物校准方法。该方法包括至少一个步骤来相对于虚拟平面校准基底 支持物的至少一个自由度。

优选地，在支持物校准方法过程中，通过基底支持物支持基底。可以对每 个独立的基底执行支持物校准方法，作为在开始将墨滴沉积到基底上的印刷操 作之前的准备步骤。所支持的基底的上表面可以被用作基底参考面。有益地是， 这可以直接导致对于增加了印刷方法精确度的基底的变化的厚度。

在执行支持物校准方法的步骤的方法实施例中，其中，将基底支持物对准 印刷头支持物。通过将基底支持物，尤其是所支持的基底的基底参考面，在Z 方向上在恒定距离上的至少三个隔开的点上定位到印刷头支持物的虚拟平面 上，来将基底支持物对准印刷头支持物。校直的这个步骤也可以被称作基底支 持物的归位。基底支持物可以被归位到基底定位台的独立的Y位置上的虚拟 平面上。在归位基底支持物之后，可以通过基底定位台沿着控制支持物定位设 备的长冲程移动基底支持物来补偿由基底定位设备所引起的偏差，以保持将基 底支持物放置在虚拟平面中。由基底定位台引入的偏差可以被校准并且由被用 来控制基底支持物的校准值定义。

尤其是，Z方向上到印刷头支持物的虚拟平面的恒定距离为零。在一个实 施例中，通过将基底支持物机械接触印刷头支持物来对准基底支持物。优选地， 基底支持物经由基底支持物顶端的所支持的基底来接触印刷头支持物。可以在 向上的方向上移动基底支持物直到基底支持物邻接到印刷头支持物。在向上的 方向上移动基底支持物，直到印刷头支持物妨碍了进一步的移动。可以用印刷 头支持物的三个参考标记接触基底支持物。基底支持物可以与印刷头支持物的 参考面接触，来将基底支持物对准印刷头支持物，并且因此将基底支持物对准 虚拟平面。在执行支持物校准方法的这个步骤之后，基底支持物被放置在Z 方向上和围绕X轴Rx和围绕Y轴Ry的旋转方向上。将基底支持物的定位读 出作为Y位置的函数并被存储为校准值。通过将支持物致动器，尤其是三个 竖直定向的支持物致动器的位置值存储作为基底定位台的Y定位值的函数来 确定校准值。

在支持物校准方法的实施例中，基底支持物可以在基底定位台的多个y 位置上接触印刷头支持物，来在印刷方向上的一定范围的行进上校准基底支持 物。

在支持物校准方法的实施例中，执行支持物校准方法的另一个步骤，其中 在围绕Z轴的旋转方向Rz上校准基底支持物。在准备步骤中，基底被提供有 基底参考面中的至少两个基准构件。尤其是，通过被至少一个圆环包围的十字 表示基准构件。标记单元可以被用来在基底上施加至少两个基准点。在支持物 校准方法中，基底包括被基底支持物支持的至少两个基准构件。喷墨系统包括 用于扫描基底的扫描单元。扫描单元被安装到度量框架上。扫描单元被布置在 喷墨系统的靠上方的区域中超出基底支持物的位置上，以此使得基底的上表面 可以被扫描。扫描单元被布置用来确定至少两个基准构件相对于扫描参考轴的 位置。尤其是，扫描参考轴平行于喷墨系统X轴延伸。扫描单元输出至少两 个基准构件的扫描到的位置。扫描到的位置包含X方向上的第一坐标和Y方 向上的第二坐标。喷墨系统的控制电子设备被配置为根据至少两个扫描到的位 置决定围绕Z轴的旋转方向Rz上基底的位置上的偏离。可以通过基底支持物 的旋转移动补偿该偏离。此外，控制电子设备可以被配置为存储X校准值来 建立基底的X位置。此外，控制电子设备可以被配置为存储X校准值来建立 基底的X位置。

在基底定位台的行进过程中，在基底的想要的直线轨迹中发生至少一个方 向上的行进偏离。在根据本发明的支持物校准方法的实施例中，喷墨系统可以 被提供有校准元件，尤其是伸长的校准元件，更具体的是校准带，来补偿在X 方向上的行进偏离(即通常所说的X偏离)，或者Z方向上的行进偏离(即通 常所说的Z偏离)。校准带在印刷方向(Y方向)上延伸。校准带被固定连接 到喷墨系统的框架上。校准带参照被放置得平行于用于测量在X方向上的偏 离的Z轴和Y轴中定向的平面，或者平行于用于测量Z方向上的偏差的X轴 和Y轴中定向的平面。

在根据本发明的支持物校准方法的实施例中，基底定位台沿着校准带移动。 尤其是，校准带具有至少一个校准带参考面，该校准带参考面具有大约1.5 米冲程的大约100μm的相对过低的平面度。这个平面度是非常低的，因为需 要用最多25μm、尤其是最多10μm，但是优选地最多5μm但的精确度将基底 放置在X方向上。

在一个实施例中，基底支持物包括至少两个传感器，用于测量在基底支持 物和校准带参考面之间的X方向上的相对距离。优选地，传感器具有至少1μm， 尤其是至少0.5μm，但是优选地至少0.1μm的高的精确度。

需要至少一个传感器来测量在X方向上的主要偏离，当基底定位台沿着 长冲程移动时发生该主要偏离。通过基底支持物在相反的X方向上的移动来 补偿测量到的X偏离。

需要至少两个传感器补偿校准带相对低的平面度。将至少两传感器在Y 方向上彼此间隔开大约预定距离‘S’。该至少两个传感器测量X方向上的两 者的相对距离作为沿着基底定位台的Y轴的位置函数。因此，第一传感器在 基底定位台的特定Y位置测量第一相对距离X1并且第二传感器在相同的Y 位置测量第二相对距离X2。可以执行该相对距离的测量大约基底定位台的全 部行进距离，来输出一组X1值和一组X2值作为Y位置的函数。第一和第二 传感器之间的距离‘S’是已知的，其意味着测量出的X1值和X2值的Y方 向上的移位。通过比较对应于隔开一定距离‘S’的移位的、在第一和第二Y 位置处的两组测量值X1和X2，可以确定校准带的平面度。可以通过对对应 的Y位置减去值X1和值X2来进行两组测量值X1和X2的比较。随后，在 基底定位台的受控移动的过程中可以考虑该校准带的平面度。可以在控制电子 设备控制的前馈控制中补偿该校准带的平面度和主要的X偏离。

在一个类似的实施例中，基底支持物包括至少两个传感器，用于测量在基 底支持物和校准带参考面之间的Z方向上的相对距离。优选地，传感器具有 至少1μm，尤其是至少0.5μm，但是优选地至少0.1μm的高的精确度。

需要至少一个传感器来测量在Z方向上的主要偏离，当基底定位台沿着 长冲程移动时发生该主要偏离。通过基底支持物在相反的Z方向上的移动来 补偿测量到的Z偏离。

需要至少两个传感器补偿校准带相对低的平面度。将至少两传感器在Y 方向上彼此间隔开大约预定距离‘S’。该至少两个传感器测量X方向上的两 者的相对距离作为沿着基底定位台的Y轴的位置函数。因此，第一传感器在 基底定位台的特定Y位置测量第一相对距离Z1，并且第二传感器在相同的Y 位置测量第二相对距离Z2。可以执行该相对距离的测量大约基底定位台的全 部行进距离，来输出一组Z1值和一组Z2值作为Y位置的函数。第一和第二 传感器之间的距离‘S’是已知的，其意味着测量出的Z1值和Z2值的Y方向 上的移位。通过比较对应于隔开一定距离‘S’的移位的、在第一和第二Y位 置处的两组测量值Z1和Z2，可以确定校准带的平面度。可以通过对对应的Y 位置减去值Z1和值Z2来进行两组测量值Z1和Z2的比较。随后，在基底定 位台的受控移动的过程中可以考虑该校准带的平面度。可以在控制电子设备控 制的前馈控制中补偿该校准带的平面度和主要的Z偏离。

此外，本发明涉及执行完支持物校准方法的步骤之后的控制基底支持物位 置的方法。

可以通过以下975前缀的款项定义根据本发明的实施例：

975_1.用于将墨水图案印刷在基底S上的喷墨系统包括：

·用于支持基底的基底支持物；

·用于在印刷方向上定位基底支持物的基底定位台PS，其中通过基底定 位台支撑基底支持物，其中基底定位台PS是通过台定位设备可移动 的；

·用于支持印刷头组件的印刷头支持物，所述印刷头组件包含至少一个 用于从喷嘴将墨水喷射到基底的印刷头；

其中，喷墨系统还包括支持物定位设备HD，用以相对于基底定位台在至 少一个自由度上定位基底支持物。

975_2.根据款项975_1的喷墨系统，其中在印刷方向上管理该至少一个 自由度。

975_3.根据款项975_1的喷墨系统，其中支持物定位设备HD在至少三 个自由度中定位基底支持物SH，其中基底支持物SH被放置在向上的方向(Z 方向)，在沿着纵轴(Y轴)的旋转方向Ry和沿着横轴(X轴)的旋转方向 Rx上。

975_4.根据款项975_1的喷墨系统，其中支持物定位设备HD相对于基 底定位台在全部自由度(X、Y、Z、Rx、Ry、Rz)上定位基底支持物。

975_5.根据前述任一项975_款项的喷墨系统，其中支持物定位设备包括 至少一个支持物致动器，其中，至少一个支持物致动器定位在平移中的至少一 个自由度(X，Y，Z)，并且其中，两个成对的支持物致动器一起限制在移动 中的旋转自由度(Rx，Ry，Rz)。

975_6.根据前述任一项975_款项的喷墨系统其中印刷头支持物H被稳定 的安装在喷墨系统中。

975_7.根据前述任一项975_款项的喷墨系统其中印刷头支持物包括限定 虚拟平面的至少三个参考标记Z1、Z2、Z3，其中虚拟平面平行于由印刷头的 一组喷嘴的公共定位、尤其是在Z方向上的公共高度形成的假想平面，以此 使得可以将基底支持物距离印刷头支持物的参考标记恒定距离、尤其是零距离 放置，来将基底支持物对准印刷头支持物，并且因此将基底支持物对准虚拟平 面。

975_8.根据款项975_7的喷墨系统，其中编程支持物定位设备来控制平 行于虚拟平面的基底支持物。

975_9.根据前述任一项975_款项的喷墨系统其中喷墨系统IS包括支撑计 量框架(MF)的压力框架(FF)，其中在压力框架(FF)和计量框架MF之 间提供振动隔离系统(VIS)，来支持通过压力框架(FF)支撑计量框架(MF)， 同时将计量框架MF与压力框架(FF)中的振动隔离，其中计量框架MF支撑 基底定位台PS和印刷头支持物。

975_10.根据款项975_9的喷墨系统，其中台定位设备包括台引导设备、 台定位测量系统和台致动器，其中通过计量框架支撑台引导设备和台定位设备 并且其中通过压力框架支撑台致动器。

975_11.根据款项975_6-975_10中任一项的喷墨系统，其中喷墨系统包括 至少一个Z传感器(Z)和控制电子设备(CE)，其中，所述Z传感器(Z) 被稳定的安装到计量(metrology)框架(MF)上用于测量距离相关的上表面 的Z距离，用于在虚拟平面和基底的上表面之间保持恒定距离，并且控制电 子设备(CE)被配置为在印刷方法从至少一个Z传感器(Z)接收信号，其中 对控制电子设备编程来在印刷方法中的一个步骤中控制支持物定位设备HD， 来补偿至少一个Z传感器所探测到的偏离。

975_12.根据前述任一项975_款项的喷墨系统，其中喷墨系统包括校准元 件，其包括平行于在Z轴和Y轴上定向的平面、在纵轴Y方向上延伸的校准 元件参照表面，其中基底支持物包括至少两个传感器，用于测量基底支持物和 校准元件参照表面之间在X方向上的相对距离。

975_13.根据前述任一项975_款项的喷墨系统，其中喷墨系统包括用于通 过在基底参考面中应用至少两个基准构件来标记基底的标记单元。

975_14.根据前述任一项975_款项的喷墨系统，其中喷墨系统还包括用于 扫描基底，尤其是用于扫描基底参考面来探测至少两个基准构件的扫描单元。

975_15.根据款项975_14的喷墨系统，其中扫描单元被布置为确定基底 的基底参考面中的至少两个基准构件相对于扫描参考轴的位置。

975_16.根据前述任一项975_款项的喷墨系统，其中喷墨系统包括控制电 子设备，其包括被配置为执行款项17-23中任一项所限定的、用于相对于虚拟 平面校准基底支持物的方法的软件。

975_17.一种用于在喷墨系统中相对于虚拟平面校准基底支持物的方法 其中，虚拟平面平行于由被放置在共面上的印刷头的一组喷嘴的定位形成的假 想平面，包括提供喷墨系统的步骤，所述喷墨系统包括：

·用于支持基底的基底支持物；

·用于在印刷方向上定位基底支持物的基底定位台PS，其中通过基底定 位台支撑基底支持物，其中基底定位台PS是通过台定位设备可移动 的；

·用于支持印刷头组件的印刷头支持物，所述印刷头组件包含至少一个 用于从喷嘴将墨水喷射到基底的印刷头；

其中喷墨系统还包括用于在至少一个自由度上相对于基底定位台定位基 底支持物的支持物定位设备HD；

其中该方法包括至少一个以下步骤，用于相对于基底定位台校准基底支持 物的至少一个自由度(degree of freedom)(DOF)：

-通过将基底支持物定位在相对于限定虚拟平面的印刷头支持物的至少 三个参考标记Z1、Z2、Z3的恒定距离，将基底支持物对准印刷头支 持物，其中虚拟平面平行于由印刷头的一组喷嘴的公共定位、尤其是 在Z方向上的公共高度形成的假想平面；

-通过使用X校准元件对准基底支持物，所述X校准元件包含平行于在 Z轴和Y轴上定向的平面、在印刷方向，即Y方向上延伸的校准元件 X参考面，其中基底支持物包括至少两个X传感器，用于测量在基底 支持物和校准元件X参考面之间的X方向上的相对距离，其中该至少 两个X传感器在Y方向彼此间隔开大约预定移位‘S’，通过测量在X 方向上的相对距离作为沿着基底定位台的Y轴的位置相对于基底定位 台的至少一部分行进距离的函数，以输出一组X1值和一组X2值作为 Y位置的函数来执行测量，执行这样的计算，其中第一传感器和第二 传感器之间的预定移位‘S’被用来比较分别在对应于移位‘S’的第 一Y位置和第二Y位置处的两组测量值X1和X2，来确定在受控制的 基底定位台的移动过程中将要补偿的校准元件的平面度；

-通过使用校准元件来对准基底支持物，所述校准元件包含平行于在X 轴和Y轴上定向的平面、在印刷方向(即Y方向)上延伸的校准元件 Z参考面，其中基底支持物包括用于测量在基底支持物和校准元件Z 参考面之间的Z方向上的相对距离的至少两个Z传感器，其中该至少 两个Z传感器在Y方向彼此间隔开大约预定移位‘S’，通过测量在Z 方向上的相对距离作为沿着基底定位台的Y轴的位置相对于基底定位 台的至少一部分行进距离的函数，以输出一组Z1值和一组Z2值作为 Y位置的函数来执行测量，执行这样的计算，其中第一Z传感器和第 二Z传感器之间的预定移位‘S’被用来比较分别在对应于移位‘S’ 的第一Y位置和第二Y位置处的两组测量值Z1和Z2，来确定在受控 制的基底定位台的移动过程中将要补偿的校准元件的平面度；

-通过使用用于扫描基底的扫描单元来对准基底支持物，其中扫描单元 被布置为确定基底支持物所支撑的基底的基底中的至少两个基准构件 相对于扫描参考轴的旋转偏离，尤其是围绕Z轴的旋转偏离，其中将 在基底定位台的受控制的移动过程中通过基底支持物的旋转移动来补 偿所述旋转偏离。

975_18.根据款项975_17的方法，其中在支持物校准方法过程中，通过 基底支持物支持基底。

975_19.根据款项975_17或者975_18的方法，其中通过将基底支持物机 械地接触到印刷头支持物来对准基底支持物。

975_20.根据款项975_17-975_19中任一项的方法，其中将基底支持物在 基底定位台的多个y定位上对准虚拟平面，来在印刷方向上的行进范围上校准 基底支持物。

975_21.根据款项975_17-975_20中任一项的方法，其中校准方法包括在 基底参考面中向基底提供至少两个基准构件的准备步骤。

975_22.根据款项975_17-975_21中任一项的方法，其中该方法还包括通 过控制电子设备控制喷墨系统的运动的步骤，其中控制电子设备被编程来补偿 在校准步骤过程中测量到的偏差。

975_23.根据款项975_17-975_22中任一项的方法，其中提供了这样的喷 墨系统，其包括包含校准元件Z参考面的Z校准元件，其中校准元件Z参考 面平行于在X轴和Y轴上定向的平面、在印刷方向(Y方向)上延伸，其中 基底支持物包括至少第三传感器(Z3传感器)，用于测量基底支持物和校准元 件Z参考面之间在Z方向上的相对距离，其中该至少第三Z3传感器被布置距 离至少一个其他Z传感器在X方向上的预定距离(移位)，其中该方法包括这 样的步骤：通过使用包括Z3传感器的至少两个Z传感器测量Z方向上的相对 距离，并且基底支持物相对于校准元件Z参考面，围绕喷墨系统的纵轴Y轴 的旋转偏离Ry，并且随后补偿基底支持物的位置。

因此，本专利申请呈现了本发明的若干个措施、特征和方面，其中它们可 以被认为是独立的发明，但是这些发明也可以被组合在一个实施例中来补偿彼 此并且/或者增强可以获得的效果。

附图说明

将参考附图更详细地说明本发明。附图显示了根据本发明的实际的实施例， 其不可以被解释成限制本发明的范围。也可以脱离所显示的实施例来考虑具体 的特征，并且可以在宽泛的背景下将具体的特征不仅看做是所显示的实施例的 划界特征，还看作是对落入附加权利要求范围的全部实施例的公共特征，其中：

图1描绘了根据本发明的实施例的喷墨系统；

图2以示意性的视图显示了根据本发明的喷墨系统；

图3显示了图2的喷墨系统的横截面视图；

图4详细地以示意性视图显示了印刷头组件，其中印刷头组件在垂直方向 上与基底支持物上的基底间隔开；

图5以示意性的视图显示了用于在横向方向上慎重确定基底支持物的校 准方法的步骤；以及

图6以示意性的视图详细地显示了印刷头组件，其中印刷头支持物装备有 被提供有额外的Z传感器。

具体实施方式

被用来机械支撑并且电连接电子元件的印刷电路板(printed circuit board)，其被称作PCB。PCB也被称为印刷线路板(PWB)或者蚀刻线路板。印刷电 路板被用于几乎全部最简单的商业制造的电子器件中。PCB包括基底，其包 含至少一个从至少一个铜片分层蚀刻到不导电基板上的导电通道。基底具有不 导电的基板。基板典型地包括树脂胶合纤维。典型地由与环氧树脂一起分层的 隔离层绝缘体形成基板。板典型地被涂覆有焊剂防护掩膜，其大多数为绿色。 用至少一个铜片分层不导电的基板，来形成空白的PCB，或者被简单地叫做 “空白”。空白形式用于制造PCB的基底产品。

可以以若干方式制造印刷电路板。为了制造大体积的PCB并且用精细线 宽度生成轨迹或者信号轨迹，通常实际上通过感光过程制造PCB。在感光过 程中，执行利用光掩模并且显影来选择性的消除光刻胶涂层的光刻步骤。剩余 的光刻胶保护铜片。随后的蚀刻除去不需要的铜。通常利用通过技师使用CAM 或者计算机辅助制造软件生成的数据用光敏绘图仪准备好光掩模。

在这个申请中，印刷电路板的制造包括通过喷墨系统而不是使用感光过程， 将耐蚀刻墨水印刷到基底上的步骤。耐蚀刻墨水或者简单得叫做“耐蚀剂”被 喷墨系统滴落到空白的表面上。耐蚀刻墨水被应用到空白上，来覆盖必须在稍 后的蚀刻操作过程中被保持的铜的区域。在应用耐蚀剂之后，对基底进行蚀刻， 来除去所覆盖的区域外部的铜片。

图1描绘了根据本发明实施例的喷墨系统，其用于通过将墨水流体的液滴 DR在喷射方向JD上喷射向基底S，来以想要的图案沉积墨水流体。喷墨系统 优选地是仅仅在需要时喷射墨滴的按需滴墨喷墨系统。这与连续不断的喷墨系 统相反的是，在连续不断的喷墨系统中，连续不断的以预定的频率喷射墨滴， 并且其中为了形成图案所需要的墨滴被引导向基地而剩余的墨滴被捕捉到，以 此防止剩余的墨滴到达基底。

图1的喷墨系统是这样的工业喷墨系统，其例如作为使用光刻技术提供掩 膜层的更传统的过程的替选，是用于将耐蚀材料在印刷电路板(PCB)上沉积 为掩膜层的喷墨系统。因为可以直接通过喷墨系统沉积掩膜层，所以可以显著 地减少处理步骤的量并且因此显著地减少用于PCB制造的时间。然而这种应 用需要高的墨滴放置精确度和高可靠性(基本上以每个墨滴计算)。

为了提供高精确度的喷墨系统，该喷墨系统IS包括从地面GR支撑计量 框架MF的压力框架FF。在压力框架FF和计量框架MF之间，提供有振动隔 离系统(vibrationisolation system)VIS来从压力框架FF支撑计量框架MF的 同时，将计量框架MF从压力框架FF中的振动中隔离开。结果是，可以在计 量框架MF上生成对精确度有利的相对稳定的和静止的印刷环境。

喷墨系统进一步包括具有一个或多个被印刷头支持物H支持的印刷头PH 的印刷头组件和支撑基底S的基底支持物SH。多个印刷头PH的每个印刷头 PH包括一个或多个，典型的为许多个喷嘴，从该喷嘴中可以将墨滴DR喷射 向基底S。喷嘴被优选地布置为阵列，即一个或多个行。多个印刷头共同限定 垂直于喷射方向JD的印刷平面，所述印刷平面指示必须将基底放置在哪里， 以便从所述多个印刷头接收喷射的墨滴。

基底支持物SH可以相对于多个印刷头PH在平行于Y方向的印刷方向PD 并且因此平行于印刷平面移动，以便让基底S在印刷头组件以下通过。在本申 请中，在图1中的通过印刷头组件的同时从左至右移动，即在正Y方向上移 动基底支持物与通过印刷头组件的同时从右至左移动，即在负Y方向上移动 基底支持物之间形成了区别。从右到左移动将被称为向前行并且从左至右移动 将被称为向后行。

为了能覆盖基底S的整个上表面TS，可能存在许多构造。在第一构造中， 该方向中的印刷平面为至少大到可以被基底支持物SH支持的基底S的X方向 上的最大可能尺寸。在那种情况下，基底支持物SH的单个行可以足以用墨滴 覆盖整个上表面。在第二构造中，X方向上的印刷平面为小于可以被基底支持 物SH支持的在基底S的X方向上的最大可能尺寸。在那种情况下，需要多个 平行的行来覆盖基底S的整个上表面TS。为了允许多个平行的行，印刷头组 件和/或基底支持物SH在垂直于印刷方向PD的X方向上可移动。

在X方向上的印刷平面为至少大到可以被基底支持物SH支持的基底S 的X方向上的最大可能尺寸的情况下，仍然可能需要多个行，以便获得所需 要的印刷分辨率，因为印刷头PH中的喷嘴可以被布置得比彼此的对应间距更 大的距离，例如以此防止或者降低邻接喷嘴之间的串话(cross talk)。基底随 后多次通过印刷头组件，其中每一次都对应于分辨率将基底在X方向上移动， 以便印刷整个图案。

在该实施例中，印刷头组件具有这样的X方向上的尺寸的印刷平面，所 述印刷平面的尺寸至少大到基底支持物SH可以把持的基底的X方向上的最大 可能的尺寸。结果是，印刷头组件可以被稳定的相对于计量框架MF安装。

在图1的实施例中，通过基底定位台PS支撑基底支持物SH，其中，通 过计量框架MF支撑该基底台PS。通过计量框架支撑基底定位台PS，以此使 得它可在印刷方向PD上移动，进而允许定位基底支持物SH并且因此在Y方 向上定位基底S。使用能够在基底定位台PS和压力框架FF之间施加力的台定 位设备SD进行基底定位台PS的定位。结果是，力F不介入干扰计量框架MF， 但是经由压力框架FF被传送到地面GR，这导致喷墨系统的更高的可达精度。

在基底定位台PS和基底支持物SH之间，提供支持物定位设备HD以便 相对于基底定位台PS在一个或多个自由度上，优选地至少在印刷方向PD上 定位基底支持物SH。使用这种构造，台定位设备SD可以被用于嘘印刷方向 上粗定位基底支持物SH，同时支持物定位设备HD可以被用于相对于印刷头 组件在印刷方向上精定位基底支持物。如果需要的话，支持物定位设备HD也 可以被用于在其他方向上(例如X方向和/或Z方向上)也精定位基底支持物， 并且甚至可以在诸如Rx、Ry和Rz上的旋转方向上也精细定位基底支持物。 优选地，支持物定位设备HD能够相对于基底定位台在六自由度上定位基底支 持物。

通过测量系统MS测量关于基底支持物SH相对于计量框架MF的位置信 息。测量系统至少被配置为测量基底支持物在印刷方向PD上的位置定量，即 实际位置、速度或者加速度。在一个实施例中，测量系统根据所施加的/需要 的控制程度来测量关于基底支持物在六个自由度上的位置信息。

测量系统MS的输出被提供给控制电子设备CE。控制电子设备在这里被 描写为在喷墨系统IS中控制全部过程的黑盒子。作为例子，测量系统MS的 输出可以被用于控制电子设备驱动台定位设备SD和支持物定位设备HD(如 虚线所示)，以便精确得相对于印刷头组件定位基底支持物。控制电子设备可 以进一步将驱动信号发送给印刷头PH(见虚线)，以便在基底上印刷想要的图 案的同时基底S通过印刷头PH。

喷墨系统IS进一步包括墨滴检测设备DD，其例如通过向基底发射光并且 探测反射光来测量基底上所放置的墨滴的位置。获得的信息也被发送到控制电 子设备，所述控制电子设备可以包含校准单元，以便基于通过墨滴检测设备获 得的墨滴位置信息调整印刷头相互之间的位置。墨滴检测设备DD可以进一步 被用来校准对喷嘴喷射的计时。

图1和图2描绘了根据本发明的实施例的喷墨系统。图1和图2描绘了根 据本发明实施例的喷墨系统，用于通过将材料的液滴喷射向基底，来以想要的 墨水图案在基底S上沉积材料。实施材料尤其是墨水。必须根据图案布局生成 墨水图案。图案布局例如被上载到喷墨系统作为位图。喷墨系统优选地是仅仅 在需要时喷射墨滴的按需滴墨喷墨系统。这与连续不断的喷墨系统相反的是， 在连续不断的喷墨系统中，连续不断的以预定的频率喷射墨滴，并且其中为了 形成图案所需要的墨滴被引导向基地而剩余的墨滴被捕捉到，以此防止剩余的 墨滴到达基底。

图2的喷墨系统尤其是IC喷墨系统的工业喷墨系统，其例如作为使用光 刻技术提供掩膜层的更传统的过程的替选，是用于将耐蚀材料在印刷电路板 (PCB)上沉积为掩膜层的喷墨系统。因为可以直接通过喷墨系统沉积掩膜层， 所以可以显著地减少处理步骤的量并且因此显著地减少用于PCB制造的时间。 然而这种应用需要高的墨滴放置精确度和高可靠性(以每个墨滴计算)。

如同在图2中描绘的，正交系统包括X轴、Y轴和Z轴，它们可以被投 影到喷墨系统上。Y轴是纵轴。Y轴可以被限定为在印刷方向上延伸的方向。 喷墨系统的印刷方向被限定为当为了将行印刷到基底上，基底通过印刷头组件 时，基底的移动方向。印刷方向对应于基底定位台的行进。基底定位台的行进 对应基底相对于印刷组件的最大冲程。

X轴可以被限定为垂直于Y轴的方向。X轴在印刷方向的横向方向上延 伸。X轴是横轴。X轴和Y轴限定喷墨系统中的基本水平面。

Z轴可以被限定为垂直于X轴和Y轴的方向。Z轴在向上的方向上延伸。Z轴是由上而下的轴。Z轴在基本上竖直的方向上延伸。

绕着X轴旋转的方向Rx的倾斜运动可以被定义为基底围绕横向轴的旋转。

围绕Y轴的旋转方向Ry的滚动运动可以被定义为基底围绕纵向轴的旋转。 纵轴从基底的正面延伸到背面。

围绕Z轴的旋转方向Rz的摇摆运动可以被定义为基底围绕上下轴的旋转。

为了提供高精确度的喷墨系统，该喷墨系统IS包括从地面GR支撑计量 框架MF的压力框架FF。在压力框架FF和计量框架MF之间，提供有振动隔 离系统VIS来从压力框架FF支撑计量框架MF的同时，将计量框架MF从压 力框架FF中的振动中隔离开。结果是，可以在计量框架上生成对精确度有利 的相对稳定的和静止的印刷环境。

喷墨系统进一步包括印刷头支持物H。这里，印刷头支持物H被稳定的 安装在喷墨系统中。印刷头支持物H被固定连接到计量框架MF。印刷头支持 物H具有梁状的形状。印刷头支持物在X方向上延伸。印刷头支持物支撑包 括至少一个印刷头PH的印刷头组件。多个印刷头PH的每个印刷头PH包括 一个或多个，典型的为许多个喷嘴，从该喷嘴中可以将墨滴喷射向基底S。印 刷头组件定义了可以在向前或者向后行的过程中放置墨滴的X方向上的印刷 范围，这定义了印刷区域PA的宽度和限定了印刷区域PA的长度的Y方向上 的印刷范围。

进一步的，喷墨系统包括支撑基底S的基底支持物SH。

基底支持物SH可相对于印刷头PH在平行于Y方向的印刷方向PD上移 动，以便让基底S在印刷头组件以下通过。在本申请中，在图2中的通过印刷 头组件的同时从左至右移动，即在正Y方向上移动基底支持物与通过印刷头 组件的同时从右至左移动，即在负Y方向上移动基底支持物之间形成了区别。 从右到左移动将被称为向前行并且从左至右移动将被称为向后行。

为了能够覆盖基底S的整个上表面TS，许多印刷头组件的结构都是可能 的。

在第一构造中，该方向中的印刷范围为至少大到可以被基底支持物SH支 持的基底S的X方向上的最大可能尺寸。在那种情况下，基底支持物SH的单 个行可以足以用墨滴覆盖整个上表面。

印刷头组件的印刷头可以包含一个阵列的印刷头喷嘴，它们在X方向彼 此形成均等的间隔。相邻喷嘴之间的间距可以例如是大约100μm。然而，用于 墨水图案的图案布局可以包括间隔比相邻喷嘴之间的间距小的距离的轨迹。在 这种情况下，印刷头支持物可以在与印刷方向成横向的，尤其是垂直于印刷方 向的方向上，即X轴相对于基底移动，来允许放置在相邻喷嘴之间的区域上 沉积墨滴。因此，在这种情况下，必需多出通过基底来遵守图案布局的设计要 求。优选地，通过在X方向上移动基底获得印刷头相对于基底的相对移动。

在第二构造中，X方向上的印刷范围为小于可以被基底支持物SH支持的 在基底S的X方向上的最大可能尺寸。在那种情况下，需要多个平行的行来 覆盖基底S的整个上表面TS。为了允许多个平行的行，印刷头组件和/或基底 支持物SH在垂直于印刷方向PD的X方向上可移动。

在该实施例中，印刷头组件具有这样的X方向上的印刷范围，所述印刷 范围至少大到基底支持物SH可以把持的基底的X方向上的最大可能的尺寸。 相对于计量框架MF稳定的安装印刷头组件。

在图2的实施例(在图3中进一步地进行了说明)中，通过基底定位台 PS支撑基底支持物SH。通过计量框架MF支撑基底定位台PS。通过计量框 架支撑基底定位台PS，以此使得它可在印刷方向PD上移动，进而允许定位 基底支持物SH并且因此在Y方向上定位基底S。使用台定位设备SD实现基 底定位台的定位。台定位设备包括台引导装置、台位置测量系统和台致动器。

台引导装置是线性引导。台引导装置包括一对杆状元件来支撑并且引导基 底定位台。台引导装置通过球轴承负担基底定位台。台引导装置被连接到计量 框架MF。由此，来自地面的振动不妨碍基底定位台的线性引导。

台位置测量系统包括线性编码器。线性编码器包含被安装到计量框架上的 在Y方向上延伸的细长形的尺，和被安装到基底定位台的光读取器。在操作 中，基底定位台沿着尺通过，来获得基底定位台的Y位置。优选地，台位置 测量系统包括两个线性编码器。两个线性编码器允许用于定位基底定位台的更 精确的方法。

台致动器包括皮带和驱动构件。通过皮带将基底定位台连接到驱动元件。 驱动元件被安装到压力框架FF。驱动元件可以包括齿轮和马达。由此，在基 底定位台PS和压力框架FF之间施加驱动力F。结果是，驱动力F不介入干扰 计量框架MF，但是经由压力框架被传送到地面GR，中导致喷墨系统的更高 的可达精度。

提供控制电子设备来控制基底定位台的位置和速度。可以优选基底定位台 的恒定速度，因为其导致喷射的墨滴的恒定频率。

在基底定位台PS和基底支持物SH之间提供有支持物定位设备HD，以便 在至少一个自由度上定位基底支持物SH。优选地，通过支持物定位设备HD 确定至少一个自由度，其中至少一个度是印刷方向PD，Y方向上相对于基底 定位台PS的平移。使用这种构造，台定位设备SD可以被用于嘘印刷方向上 粗定位基底支持物SH，同时支持物定位设备HD可以被用于相对于印刷头组 件在印刷方向上精定位基底支持物。如果需要的话，支持物定位设备HD也可 以被用于在其他方向上(例如X方向和/或Z方向上)也精定位基底支持物， 并且甚至可以在诸如Rx、Ry和Rz上的旋转方向上也精细定位基底支持物。

支持物定位设备HD包括至少一个支持物致动器和至少一个支持物位置 测量系统。每个支持物致动器与伴随的支持物位置测量系统可以确定单个自由 度DOF。

图3的实施例中，通过支持物定位设备HD将基底支持物SH连接到基底 定位台PS，其中通过支持物定位设备HD确定全部六个自由度。支持物定位 设备被布置为相对于基底定位台在全部六个可能的自由度上定位基底支持物 SH。支持物定位设备包括六个支持物致动器。

尤其是，支持物致动器是音圈致动器。支持物位置测量系统可以被合并在 支持物致动器中。音圈致动器可以包括编码器来测量可移动的音圈致动器主体 的位置，尤其是其平移。音圈致动器主体可以是可移动大约至少2mm，尤其 是至少4mm，更尤其至少6mm的冲程。支持物致动器具有被连接到基底定位 台的支持物致动器基底和被连接到基底支持物的支持物致动器主体。支持物致 动器主体可相对于支持物致动器基底移动。尤其是，支持物致动器主体具有仅 仅限制移动的可用方向中的一个自由度的主体构件。尤其是，主体构件具有细 长形部分。尤其是主体构件是天线形状。主体构件允许五个自由度的移动，但 是阻挡在平行于该伸长部分的方向上移动(更确切地说是平移)。

支持物定位设备HD包括六个单独的支持物致动器，其中每个支持物致动 器限制平移中的一个自由度。两个成对的支持物致动器共同限制移动中的转动 自由度。

支持物定位设备HD包括三个支持物致动器，其被布置在向上的取向上来 限制向上的、基本上竖直的方向上的平移。每个致动器支持物具有在向上的方 向上延伸的天线形状的主体构件。进一步地，支持物定位设备HD包括三个支 持物致动器，它们被布置在基本上横向的取向上。支持物致动器彼此间隔开， 并且被放置在基底定位台的顶部上。尤其是支持物致动器被放置在基本的水平 面中。致动器支持物被连接到基底支持物SH的下侧。三个向上定向的支持物 致动器通过限制在Z方向上的平移、围绕X轴的旋转和围绕Y轴的旋转来限 制三个自由度。三个旁边定向的支持物致动器通过限制X方向和Y方向上的 平移以及围绕Z轴的旋转来限制三个自由度。

如图3所示，围绕基底支持物的X轴的横截面是U形，其中U形被上下 颠倒地定向。U形状基底支持物具有U-底和向下延伸的U-腿。在U-腿之间布 置六个支持物致动器。三个竖直定向的支持物致动器被连接到U-底。两个横 向定向的支持物致动器被连接到第一U-腿并且一个横向定向的支持物致动器 被连接到与第一U-腿相对的第二U-腿。

为了获得精确的印刷方法，先决条件是基底的上表面在印刷操作过程中以 距离印刷头的一组喷嘴的恒定距离移动。在Z方向是考虑，喷嘴组被放置在 定义了虚拟平面的公共平面中。平行于该公共平面定义虚拟平面。在印刷操作 过程中，基底的上表面必须平行于这个虚拟平面移动来保持喷嘴到基底上表面 的恒定距离。

如图4和图6所示，印刷头PH被支持在印刷头支持物H中，以此使得平 行于虚拟平面放置喷嘴。印刷头支持物H在Z方向上具有至少三个参考标记 Z1、Z2、Z3，它们限定平行于该虚拟平面的假想平面。尤其是，印刷头支持 物H可以具有包含该三个参考标记的平面参考面，其中该平面参考面平行于 该虚拟平面。

基底S被放置在基底支持物SH上。通过平行于虚拟平面移动基底支持物 SH获得基底在虚拟平面中的行进。在操作中，控制支持物定位设备HD，以 此使得基底支持物SH在行进过程中保持平行于虚拟平面被放置。尽管由例如 基底定位台PS引起这种偏差。基底定位台在印刷方向上移动大约至少1米， 尤其是大约至少1.5米的长冲程，其中可能在理想路径上发生偏差。例如通过 台引导装置的非径直引入偏差。支持物定位设备HD补偿在行进过程中被基底 定位台引入的偏差。支持物定位设备HD被编程来控制基底支持物SH平行于 虚拟平面。

限定平行于虚拟平面的平面参考面的三个参考标记Z1、Z2、Z3可以被用 于归位基底支持物SH。在校准步骤中，基底支持物SH可以被对接到参考标 记Z1、Z2、Z3。可以在基底定位台的多个Y位置上将基底支持物对接到印刷 头支持物H。可以通过或不通过支持基底S来对接基底支持物SH。在将基底 支持物对接到印刷头支持物的参考标记之后，取向和位置可以被定义为对接位 置。每个对接位置可以被存储在喷墨系统的控制电子设备CE的存储器中，作 为基底定位台PS的Y位置的函数。

如图6所示，喷墨系统，尤其是印刷头支持物PH可以进一步包含至少一 个Z传感器“Z”，用于测量从印刷头支持物H到基底S的上表面或者到基底 支持物SH的上表面的Z距离。优选地，喷墨系统IS包括两个Z传感器，它 们被引导到与IS有关的上表面，来保持虚拟平面和基底S上表面之间的恒定 距离。相关的表面可以是基底支持物SH的上表面或者基底支持物SH顶部的 基底的上表面。该至少一个Z传感器被稳定的安装到计量框架MF上。尤其是，该Z传感器是用于测量传感器和目标表面之间距离的光学距离传感器。具体 地说，该至少一个Z传感器被安装到印刷头支持物H上。在印刷方法中，该 至少一个Z传感器可以被用来验证基底S相对于虚拟平面的Z方向上的距离， Z距离。希望印刷头喷嘴定义的虚拟平面和基底S上表面之间在Z方向上是恒 定距离。如果探测到在恒定Z距离上的偏离，则该至少一个Z传感器可以向 喷墨系统的控制电子设备CE产生信号。第一Z传感器可以是安装到印刷头支 持物H上，来验证作为恒定Z距离的第一自由度。可以相对于第一Z传感器 放置第二Z传感器并且将第二Z传感器安装到印刷头支持物H上，来额外验 证第二和第三自由度DOF，这意味着对围绕X轴的旋转Rx和/或围绕Y轴的 旋转Ry的核验。优选地，第一和第二z传感器在X方向对准来验证z距离和 围绕Y轴的转动自由度。在印刷方法中的步骤中，控制电子设备可以控制支 持物定位设备HD处在合适的位置上来补偿探测到的在至少一个自由度上的偏离。另一个选择是控制电子设备被编程来中断印刷方法，以执行随后的校准 步骤。在补偿步骤过程中，可以执行将墨水图案印刷到基底上的步骤。

图3进一步显示了用于扫描基底的扫描单元SU。扫描单元被安装在计量 框架MF上。通过扫描单元扫描用作参考面的基底的上表面。基底的参考面被 提供提供有至少一个基准构件。尤其是，基底的参考面被提供有两的基准构件。 通过扫描单元SU确定基准构件在X-Y平面中的位置。通过扫描至少两个位置， 确定基底S相对于Z轴的旋转偏离。在确定旋转偏离之后，通过控制基底支 持物SH使基底S围绕Z轴旋转来补偿旋转偏离。

图5示出了根据本发明的校准方法的另一个步骤。图5以示意性的视图显 示了由基底定位台PS引导的基底支持物SH。基底定位台PS的行进引入了在 X方向上的理想直线轨迹上的偏差。基底支持物SH包括支持物位置测量系统。 支持物位置测量系统包括在X方向上引导的至少一个传感器，通常所说的X 传感器和X校准元件。该X校准元件为梁状并且在Y方向上延伸。该X校准 元件被安装到计量框架MF上。校准元件XCE被布置得平行于基底定位台引 导装置PSg。校准元件XCE具有平的表面，其被用作X参考面。校准元件的 X参考面具有围绕100μm的平面度。尤其是，支持物位置测量系统包括至少 两个在X方向上引导的传感器。该至少两个X传感器被配置为测量基底支持 物和校准元件的X参考面之间的距离。将至少两个X传感器在Y方向上彼此 间隔开大约‘S’的预定移位。至少两个X传感器被布置在基本上与基底支持 物相同的高度上，以此使得传感器沿着相同的传感器路径P测量从基底支持物 到校准元件的参考面的距离。

首先，传感器的测量确定基底定位台相对于校准元件在X方向上的X偏 离。第二，该至少两个X传感器在预定移位“S”的测量可以被用来确定校准 元件参考面的平面度，作为基底定位台的Y位置的函数。第一传感器在特定Y 位置测量第一相对距离X1并且第二传感器在相同的Y位置测量第二相对距离 X2。可以执行该相对距离的测量大约基底定位台的全部行进距离，来输出一 组X1值和一组X2值作为Y位置的函数。第一和第二传感器之间的距离‘S’ 是已知的，其意味着测量出的X1值和X2值的Y方向上的移位。通过比较对 应于距离为“S”的移位的沿着纵轴在第一和第二Y位置处的两组测定值X1 和X2，可以确定校准元件的平面度。随后，在基底定位台的受控移动的过程 中可以考虑该校准元件的平面度。可以在控制电子设备控制的前馈控制中一起 补偿该校准元件的平面度和X偏离。对于在Y方向上沿着基底定位台的行进 的在X方向上的偏差，通常所说的X偏差的测量值，可以被存储在控制电子 设备的存储器中。X偏差可以被存储在表格中。支持物定位设备被配置为补偿作为基底定位台的位置函数的X偏离。在印刷操作过程中，作为基底定位台 沿着纵轴的位置的函数的所存储的X偏差可以被用来在相反的X方向上移动 基底支持物，来无效X偏离。

类似于在X方向补偿X偏差，可以执行在Z方向补偿Z偏差。基底定位 台PS的行进引入了在Z方向上的理想直线轨迹上的偏差。基底支持物SH包 括支持物位置测量系统。支持物位置测量系统包括至少一个在Z方向引导的 传感器(通常所说的Z传感器Zs1)和Z校准元件。该Z校准元件为梁状并且 在Y方向上延伸。Z校准元件ZCE被安装在计量框架MF上。Z校准元件被 布置得平行于基底定位台引导装置PSg。Z校准元件具有平的表面，其被用作 X参考面。尤其是，被用来测量X偏差的相同的X校准、XZ校准元件还可以 被用来测量Z偏差。XZ校准元件可以包括第一参考面——X参考面，来测量 X偏差和第二参考面——Z参考面，来测量Z偏差。校准元件的Z参考面具有 围绕100μm的平面度。尤其是，支持物位置测量系统包括在Z方向引导的至 少两个Z传感器Zs1，Zs2。该至少两个Z传感器被配置为测量基底支持物和 Z校准元件的Z参考面之间的距离。将至少两个Z传感器在Y方向上彼此间 隔开大约‘S’的预定移位。至少两个Z传感器Zs1、Zs2被布置在与基底支 持物在沿着横向的X轴上基本上相同的位置出，以此使得Z传感器沿着相同 的传感器路径P测量从基底支持物到校准元件的参考面的距离。

首先，Z传感器的测量确定基底定位台相对于校准元件在Z方向上的Z 偏离。第二，该至少两个Z传感器在预定移位“S”的测量可以被用来确定Z 校准元件参考面的平面度，作为基底定位台的Y位置的函数。第一传感器在 特定Y位置测量第一相对距离Z1并且第二传感器在基底定位台PS的相同的Y位置测量第二相对距离Z2。可以执行该相对距离的测量大约基底定位台的 全部行进距离，来输出一组Z1值和一组Z2值作为Y位置的函数。第一和第二传感器之间的距离‘S’是已知的，其意味着测量出的Z1值和Z2值的Y方 向上的移位。通过比较对应于距离为“S”的移位的沿着纵轴在第一和第二Y 位置处的两组测定值Z1和Z2，可以确定Z校准元件的平面度。随后，在基底 定位台的受控移动的过程中可以考虑Z校准元件的平面度。可以在控制电子 设备控制的前馈控制中一起补偿该校准元件的平面度和Z偏离。对于在Z方 向上沿着基底定位台的行进的在Y方向上的偏差，通常所说的Z偏差的测量值，可以被存储在控制电子设备的存储器中。Z偏差可以被存储在表格中。基 底定位设备的行进被重新生成。支持物定位设备被配置为补偿作为基底定位台 的位置函数的Z偏离。在印刷操作过程中，作为基底定位台沿着纵轴的位置 的函数的所存储的Z偏差可以被用来在相反的Z方向上移动基底支持物，来 无效Z偏离。

在根据本发明的喷墨系统的进一步的实施例，基底支持物包括至少第三传 感器，也叫做Z3-传感器，用于测量在Z方向上基底支持物和校准元件Z参考 面之间的相对距离。该至少第三Z3传感器被布置在X方向上距离至少一个其 他Z传感器预定距离(移位)。尤其是，该至少三个Z传感器可以被用来提供 基底支持物在Z方向上的更精确的定位和围绕纵轴Ry的更精确的旋转定位。

虽然已经参考特定的实施例公开了本发明，但是通过阅读本说明书，本领 域技术人员可以理解从技术角度上看可以发生变化或者修改而不离开如上所 述并且在此后款项中的本发明的范围。可以对本发明做出修改来适应特定的情 况或者材料，而不背离本发明的实质范围。本领域技术人员将会理解的是可以 做出各种变化并且可以用等同物代替本发明的元素而不背离本发明的范围。因 此，希望的是，本发明不局限于上述详细说明中公开的本发明，而是本发明将 包括落入所附权利要求的范围内的全部实施例。

Claims (23)

1.一种用于将墨水图案印刷在基底S上的喷墨系统，包括：

·用于支持基底的基底支持物；

·用于在印刷方向上定位基底支持物的基底定位台PS，其中通过基底定位台支撑基底支持物，其中基底定位台PS是通过台定位设备可移动的；

·用于支持印刷头组件的印刷头支持物，所述印刷头组件包含至少一个用于从喷嘴将墨水喷射到基底的印刷头；

其中，喷墨系统还包括支持物定位设备HD，用以相对于基底定位台在至少一个自由度上定位基底支持物。

2.根据权利要求1所述的喷墨系统，其中在印刷方向上管理所述至少一个自由度。

3.根据权利要求1所述的喷墨系统，其中支持物定位设备HD在至少三个自由度中定位基底支持物SH，其中基底支持物SH被放置在向上的方向(Z方向)，在沿着纵轴(Y轴)的旋转方向Ry和沿着横轴(X轴)的旋转方向Rx上。

4.根据权利要求1所述的喷墨系统，其中支持物定位设备HD相对于基底定位台在全部自由度(X、Y、Z、Rx、Ry、Rz)上定位基底支持物。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷墨系统，其中支持物定位设备包括至少一个支持物致动器，其中，至少一个支持物致动器定位在平移中的至少一个自由度(X，Y，Z)，并且其中，两个成对的支持物致动器一起限制在移动中的旋转自由度(Rx，Ry，Rz)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的喷墨系统，其中印刷头支持物H被稳定的安装在喷墨系统中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的喷墨系统，其中印刷头支持物包括限定虚拟平面的至少三个参考标记Z1、Z2、Z3，其中虚拟平面平行于由印刷头的一组喷嘴的公共定位、尤其是在Z方向上的公共高度形成的假想平面，以此使得可以将基底支持物距离印刷头支持物的参考标记恒定距离、尤其是零距离放置，来将基底支持物对准印刷头支持物，并且因此将基底支持物对准虚拟平面。

8.根据权利要求7所述的喷墨系统，其中编程支持物定位设备来控制平行于虚拟平面的基底支持物。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的喷墨系统，其中喷墨系统IS包括支撑计量框架(MF)的压力框架(FF)，其中在压力框架(FF)和计量框架MF之间提供振动隔离系统(VIS)，来支持通过压力框架(FF)支撑计量框架(MF)，同时将计量框架MF与压力框架(FF)中的振动隔离，其中计量框架MF支撑基底定位台PS和印刷头支持物。

10.根据权利要求9所述的喷墨系统，其中台定位设备包括台引导设备、台定位测量系统和台致动器，其中通过计量框架支撑台引导设备和台定位设备并且其中通过压力框架支撑台致动器。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的喷墨系统，其中喷墨系统包括至少一个Z传感器(Z)和控制电子设备(CE)，其中，所述Z传感器(Z)被稳定的安装到计量框架(MF)上用于测量距离相关的上表面的Z距离，用于在虚拟平面和基底的上表面之间保持恒定距离，并且控制电子设备(CE)被配置为在印刷方法从至少一个Z传感器(Z)接收信号，其中对控制电子设备编程来在印刷方法中的一个步骤中控制支持物定位设备HD，来补偿至少一个Z传感器所探测到的偏离。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的喷墨系统，其中喷墨系统包括校准元件，其包括平行于在Z轴和Y轴上定向的平面、在纵轴Y方向上延伸的校准元件参照表面，其中基底支持物包括至少两个传感器，用于测量基底支持物和校准元件参照表面之间在X方向上的相对距离。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的喷墨系统，其中喷墨系统包括用于通过在基底参考面中应用至少两个基准构件来标记基底的标记单元。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的喷墨系统，其中喷墨系统还包括用于扫描基底，尤其是用于扫描基底参考面来探测至少两个基准构件的扫描单元。

15.根据权利要求14所述的喷墨系统，其中扫描单元被布置为确定基底的基底参考面中的至少两个基准构件相对于扫描参考轴的位置。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的喷墨系统，其中喷墨系统包括控制电子设备，其包括被配置为执行权利要求17-23中任一项所述的、用于相对于虚拟平面校准基底支持物的方法的软件。

17.一种用于在喷墨系统中相对于虚拟平面校准基底支持物的方法，所述虚拟平面平行于由被放置在共面上的印刷头的一组喷嘴的定位形成的假想平面，所述方法包括提供喷墨系统的步骤，所述喷墨系统包括：

·用于支持基底的基底支持物；

·用于在印刷方向上定位基底支持物的基底定位台PS，其中通过基底定位台支撑基底支持物，其中基底定位台PS是通过台定位设备可移动的；

·用于支持印刷头组件的印刷头支持物，所述印刷头组件包含至少一个用于从喷嘴将墨水喷射到基底的印刷头；

其中喷墨系统还包括用于在至少一个自由度上相对于基底定位台定位基底支持物的支持物定位设备HD；

其中所述方法包括至少一个以下步骤，用于相对于基底定位台校准基底支持物的至少一个自由度(DOF)：

-通过将基底支持物定位在相对于限定虚拟平面的印刷头支持物的至少三个参考标记Z1、Z2、Z3的恒定距离，将基底支持物对准印刷头支持物，其中虚拟平面平行于由印刷头的一组喷嘴的公共定位、尤其是在Z方向上的公共高度形成的假想平面；

-通过使用X校准元件对准基底支持物，所述X校准元件包含平行于在Z轴和Y轴上定向的平面、在印刷方向，即Y方向上延伸的校准元件X参考面，其中基底支持物包括至少两个X传感器，用于测量在基底支持物和校准元件X参考面之间的X方向上的相对距离，其中该至少两个X传感器在Y方向彼此间隔开大约预定移位‘S’，通过测量在X方向上的相对距离作为沿着基底定位台的Y轴的位置相对于基底定位台的至少一部分行进距离的函数，以输出一组X1值和一组X2值作为Y位置的函数来执行测量，执行这样的计算，其中第一传感器和第二传感器之间的预定移位‘S’被用来比较分别在对应于预定移位‘S’的第一Y位置和第二Y位置处的两组测量值X1和X2，来确定在受控制的基底定位台的移动过程中将要补偿的校准元件的平面度；

-通过使用校准元件来对准基底支持物，所述校准元件包含平行于在X轴和Y轴上定向的平面、在印刷方向(即Y方向)上延伸的校准元件Z参考面，其中基底支持物包括用于测量在基底支持物和校准元件Z参考面之间的Z方向上的相对距离的至少两个Z传感器，其中该至少两个Z传感器在Y方向彼此间隔开大约预定移位‘S’，通过测量在Z方向上的相对距离作为沿着基底定位台的Y轴的位置相对于基底定位台的至少一部分行进距离的函数，以输出一组Z1值和一组Z2值作为Y位置的函数来执行测量，执行这样的计算，其中第一Z传感器和第二Z传感器之间的预定移位‘S’被用来比较分别在对应于预定移位‘S’的第一Y位置和第二Y位置处的两组测量值Z1和Z2，来确定在受控制的基底定位台的移动过程中将要补偿的校准元件的平面度；

-通过使用用于扫描基底的扫描单元来对准基底支持物，其中扫描单元被布置为确定基底支持物所支撑的基底的基底中的至少两个基准构件相对于扫描参考轴的旋转偏离，尤其是围绕Z轴的旋转偏离，其中将在基底定位台的受控制的移动过程中通过基底支持物的旋转移动来补偿所述旋转偏离。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在支持物校准方法过程中，通过基底支持物支持基底。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中通过将基底支持物机械地接触到印刷头支持物来对准基底支持物。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中将基底支持物在基底定位台的多个y定位上对准虚拟平面，来在印刷方向上的行进范围上校准基底支持物。

21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中校准方法包括在基底参考面中向基底提供至少两个基准构件的准备步骤。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中该方法还包括通过控制电子设备控制喷墨系统的运动的步骤，其中控制电子设备被编程来补偿在校准步骤过程中测量到的偏差。

23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法，其中提供了这样的喷墨系统，其包括包含校准元件Z参考面的Z校准元件，其中校准元件Z参考面平行于在X轴和Y轴上定向的平面、在印刷方向(Y方向)上延伸，其中基底支持物包括至少第三传感器(Z3传感器)，用于测量基底支持物和校准元件Z参考面之间在Z方向上的相对距离，其中该至少第三Z3传感器被布置距离至少一个其他Z传感器在X方向上的预定距离(移位)，其中该方法包括这样的步骤：通过使用包括Z3传感器的至少两个Z传感器测量Z方向上的相对距离，并且基底支持物相对于校准元件Z参考面，围绕喷墨系统的纵轴Y轴的旋转偏离Ry，并且随后补偿基底支持物的位置。