ITUD20010220A1 - Sistema per la realizzazione di una stratificazione di materiale elettronicamente interattivo - Google Patents
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Description
Descrizione di brevetto per invenzione
Titolo:
Sistema per la realizzazione di una stratificazione di materiale elettronicamente interattivo
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha per oggetto un sistema per la realizzazione di una stratificazione di materiale elettronicamente interattivo, secondo i I preambolo della rivendicazione principale.
Campo di applicazione
Con materiale elettronicamente interattivo si intende qualsiasi materiale in grado di interagire elettronicamente sia in senso attivo come ad esempio la conduttività, che negativo come ad esempio l’isolamento, non esclusi altri parametri come quelli tipici del on/off che caratterizzano i processori.
L'invenzione preferibilmente, seppur non esclusivamente, trova applicazione in concreto ad esempio nella realizzazione di una stratificazione di materiale elettronicamente interattivo come ad esempio: la costruzione di schede di circuiti elettronici; la realizzazione di schermi rivestiti con materiali elettronicamente interattivi per fornire da schermo piatto rispettivamente immagini, per la realizzazione di display anche flessibili incorporanti direttamente un sistema computerizzato non esclusa l'inclusione della funzione di microprocessore sia con materiali inorganici che organici, compresa la funzione dì intelligenza più o meno artificiale, anche simile alla funzione cerebrale ad anche quella di visualizzazione o non visualizzazione anche con differenti gradazioni di materiali più o meno illuminabili mediante fenomeni indotti elettricamente nell’interra gamma dello spettro della luce.
Stato della tecnica
Allo stato attuale della tecnica la realizzazione di stratificazioni, generalmente per singolo strato ma anche per strato plurimo, avviene con metodi meccanici o chimici o fotochimici. Le tecniche di deposizione con sistemi meccaniche sono lente e poco adatte alla miniaturizzazione e precisione che le nuove tecniche elettroniche necessitano di raggiungere.
Ad esempio per la realizzazione di schede di circuiti elettronici che è uno degli scopi principali, seppur non esclusivo di questa invenzione, si usa tutt'ora la tecnologia fotografica e di fotoincisione largamente superiore ai sistemi meccanici.
Ciononostante, la tecnologia si è detto necessita tecniche più rapide ed efficienti, e possibilmente con grado di precisione e miniaturizzazione superiori a quelle sinora raggiunte.
E’ noto difatti che anche con la tecnica della fotoincisione, dovendo incidere uno strato fotosensibile, non è possibile realizzare disegni e circuiti miniaturizzati al di sotto di una certa dimensione. Ossia non è possibile scendere al di sotto di certi valori determinati dalla distanza minima fra due incisioni che altrimenti renderebbe instabile lo strato sottile resistente fra le incisioni stesse, poiché, se troppo sottile, si potrebbe facilmente staccare o comunque deteriorare. Generalmente valore accettabile rapporto fra distanza fra una incisione e l’altra e spessore dello strato>1 . Difatti se tale rapporto fosse minore di 1 si avrebbe una sezione di strato con altezza maggiore della larghezza per cui facile pericolo di rottura e quindi di realizzazione di un corto circuito fra due circuiti adiacenti.
Scopo della presente invenzione
Lo scopo della presente innovazione è quello di ovviare ai succitati inconvenienti e permettere la realizzazione di una stratificazione di materiale elettronicamente interattivo su una superficie in modo rapido, veloce, preciso e di massima accuratezza anche con disegno infinitesimale, ed a costo estremamente contenuto.
Spiegazione dell'invenzione
Il problema viene risolto con le caratteristiche della rivendicazione principale.
Vantaggi
I vantaggi ottenuti con questa soluzione sono:
- Rapidità di realizzazione.
- Massima semplicità.
- Massima precisione.
- Massima miniaturizzazione delle strutture disegnate ed integrate nello strato.
- Massima affidabilità, sicurezza, solidità e durata della stratificazione. - Riduzione complessiva dei costi di realizzazione.
- Rispetto dell’ambiente con eliminazione di qualsiasi materiale di scarico o refluo inquinante.
Descrizione dettagliata di una soluzione
Questi ed altri vantaggi appariranno dalla successiva descrizione di una soluzione preferenziale di realizzazione, con l'aiuto dei disegni allegati, i cui particolari di esecuzione non sono da intendersi limitativi ma solo forniti a titolo di esempio.
La Figura 1 è una vista schematica della soluzione meccanica della macchina di applicazione per la costruzione di una stratificazione di materiale elettronicamente interattivo su un substrato di supporto come ad esempio per la costruzione di una scheda a circuito elettronico.
La Figura 2 è una vista schematica prospettica del sistema di alimentazione del gruppo erogatore del materiale per la costruzione di detta stratificazione di materiale elettronicamente interattivo.
La Figura 3 è una vista dell'unità di erogazione del materiale per la costruzione di detta stratificazione di materiale elettronicamente interattivo.
La Figura 4 è una vista schematica frontale dei vari componenti del gruppo erogatore di cui al sistema secondo le annesse rivendicazioni.
La Figura 5 rappresenta una vista schematica prospettica di una macchina in grado di concretizzare il sistema di realizzazione di una stratificazione di materiale elettronicamente interattivo secondo la presente invenzione.
Dettagliata descrizione della soluzione secondo le figure Riferendoci alla figura 1 si comprende come dalle caratteristiche rivendicate che la costruzione dello strato di materiale elettronicamente interattivo viene effettuata secondo una tecnica innovativa rispetto alla tecnica anteriore, come segue:
- Si applica un supporto (ad esempio una scheda di materiale plastico S) su un piano mobile 2, ove il piano mobile 2 è reso mobile in modo controllato e programmato da microprocessore secondo una coordinata (Y).
- Sopra questo si trova un dispositivo erogatore per getti puntiformi del materiale da depositare liquido (3) per la costruzione del detto strato sul detto supporto (S). Questo dispositivo erogatore è in grado dì muoversi trasversalmente in modo controllato e programmato da microprocessore come per una tradizionale stampante a getto d’inchiostro, detto erogatore avendo una pluralità di ugelli di erogazione per punti equivalenti a pixels i n grado di coprire una certa fascia pari a nxd ove "n" è il numero degli ugelli erogatori sostanzialmente in linea e "d" è la distanza lungo la linea fra un ugello e l'altro, essendo ad esempio estesa su tre linee con disposizione alternata 1 ,2,3 per una lunghezza di 70 mm.
- L'avanzamento del supporto sottostante sarà per scatti di 70 mm.sino alla completa deposizione nella superficie interessata del supporto (S).
Nella Fig.2 è illustrato il sistema di alimentazione del materiale fluido (anche pigmentato ad esempio con polvere di materiale conduttivo portato i n sospensione nei vari contenitori con rispettivo agitatore a vibrazione elettroindotta) che avviene sostanzialmente a partire da un contenitore base 4 con coperchio di caricamento 40.
Questo contenitore comporta due tubazioni di condotta del materiale liquido: una di mandata 41 tramite una elettrovalvola di controllo 410 ad un livellatore regolatore di pressione 5 che sarà dettagliato nella funzione i n seguito, ed una di ritorno 71 da un contenitore di recupero e ricircolo dello stesso materiale liquido 7 la cui funzione sarà spiegata in seguito.
In questa descrizione si intende con materiale liquido il detto materiale per la costruzione della detta stratificazione di materiale elettronicamente interattivo che dovrà coprire il detto supporto o lastra di materiale plastico "S".
Dal fondo del detto livellatore regolatore di pressione 5 si diparte un condotto 53 che porta nel fondo di un polmone 6 a camera d’aria superiore “A”. Il liquido da depositare si dispone quindi inferiormente “L” e da qui v i sono dei condotti che lo portano alla camera ad ugelli 31 che compongono i I detto erogatore. Detto polmone 6 è quindi idoneo a contenere il detto materiale liquido elettronicamente interattivo "L", mentre la camera d'aria superiore "A" fungerà da compensatore di pressione, ossia da ammortizzatore, potendo quindi aumentare o diminuire a seconda della immissione e/o consumo dello stesso materiale fluido e quindi aumentando o diminuendo il richiamo di liquido dal contenitore intermedio livellatore regolatore di pressione (5).
Vantaggiosamente detto polmone 6 è posto sopra ed unito al detto mezzo erogatore 31. Ulteriormente il detto livellatore regolatore di pressione 5 può spostarsi in alto ed in basso in parallelo al movimento di innalzamento ed abbassamento del detto mezzo erogatore 31 e del detto polmone 6 su slitte di guida 52 ed è ulteriormente in grado di essere regolato nella sua altezza micrometricamente rispetto alla posizione i n altezza del detto polmone (6) e detto mezzo erogatore (31) in modo da poter regolare la pressione in più o meno per differenza di livello secondo i I principio dei vasi comunicanti, essendo la variazione di pressione indotta dall'impedimento al detto principio dei vasi comunicanti tramite la presenza della detta camera d'aria "A" in detto polmone 6. In questo modo, potendo regolare la pressione in più o meno secondo programma mediante controllo da computer con microprocessore, si ottiene una massima funzionalità.
Viene quindi reso possibile ottemperare secondo programma alle seguenti condizioni:
i. - iniziare l'erogazione all'inizio del movimento traslatorio trasversale secondo "X" con una pressione di erogazione p1 ;
ii.- variare subito dopo detta pressione ad un valore p2, ove p2<p1 , con ripetizione del ciclo per ogni movimentazione trasversale di erogazionedeposizione "X";
iii.- variare ulteriormente la pressione di erogazione ad un valore p3, i n modo tale che p3>p1 , per una operazione di pulizia dei filtri dove passa i I detto materiale con funzione di manutenzione durante una fase non operativa, ossia di non deposizione del materiale, secondo "i" o "ii
Secondo la figura 4 che illustra schematicamente il gruppo erogatore 3, si vede che a fianco del detto mezzo erogatore 31 , da un lato è posto un emettitore di raggi ultravioletti 34 che ha la funzione di polimerizzare il fluido erogato sulla superficie del materiale di supporto (S) essendo il materiale liquido erogato convenientemente polimerizzabile sotto l'azione di raggi ultravioletti, e dal lato opposto vi è un sensore di distanza ad ultrasuoni 32 che sente la distanza dal piano di deposizione del supporto sottostante (S) ed invia i rispettivi dati al processore in modo che secondo programma provveda all'avvicinamento od all'allontanamento od al mantenimento della distanza.
Ulteriormente a fianco di questo vi è una telecamera 33 per la visualizzazione della superficie interessata del supporto quale zona di deposizione, sia per la messa in fase mediante punti di riferimento secondo tecnica nota, che per il controllo del regolare svolgimento dell’erogazione, deposizione, regolarità della copertura, ecc.
Secondo la Figura 5 si vede in modo schematico prospettico una macchina che comprende tutti questi dispositivi per l'attuazione del sistema secondo le caratteristiche rivendicate. La macchina comprende un basamento 1 che include il sistema elettrico ed elettronico computerizzato, quindi con computer di gestione e che ha anche la funzione di supportare i I piano mobile 2 che viene mosso longitudinalmente mediante barra a vite senza fine 20 a rotazione controllata da detto computer. Sul detto piano viene appoggiato il pannello di supporto "S" (ad esempio in materiale plastico), sul quale si deve costruire lo strato di materiale elettronicamente interattivo come ad esempio un circuito elettronico.
Sopra questo piano mobile (2) è sistemata una barra trasversale 3 0 pure a vite senza fine e pure controllata nella sua rotazione dal detto computer. Questa barra trasversale 30 porta il detto gruppo erogatore come descritto 3.
Collegato al detto gruppo erogatore (3), lateralmente, vi è i I sistema di alimentazione del materiale liquido.
II sistema di alimentazione avviene, come detto, in modo controllato mediante i detti tre contenitori 4,5,6 con rispettive condutture.
Dorsalmente il blocco 340 costituisce il generatore di raggi ultravioletti che alimenta la detta unità emittente di raggi ultravioletti 34.
Ritornando al detto contenitore di alimentazione principale 4 con coperchio 40, si deve comprendere che esso ha anche il detto tubo di ritorno 71 che proviene da una vaschetta laterale 7 posta fissa, di fianco al piano mobile 2 per essere sovrastata durante la fase di lavaggio del detto mezzo erogatore 31 in fase non operativa di sovrapressione di lavaggio filtri p2.
In tal caso il fluido erogato con funzione di lavaggio, ma sempre non inquinato ne danneggiato, viene recuperato da detta vaschetta da sotto gli ugelli del detto mezzo erogatore (31 ), e convogliato tramite il condotto 7 1 al detto contenitore principale 4.
Tutti e tre i contenitori 4, 5, 6 sono dotati all'interno di vibratore per mantenere il fluido liquido in costante agitazione durante l'azione di alimentazione ai fini di mantenere sempre uniformemente distribuita la sostanza in sospensione più pesante del liquido (es. polvere di rame per la conduttività del materiale, pigmenti per il materiale isolante, ecc) Vantaggiosamente il dispositivo a raggi ultravioletti (UV) 34 lavora a temperatura ambiente e pertanto esso, poiché si riscalda, viene contemporaneamente raffreddato a temperatura controllata con idonei mezzi associati alla macchina. In tal modo la polimerizzazione del materiale depositato avviene e temperatura ambiente senza danneggiare il materiale od il suo supporto o comunque compromettere la funzionalità dell'intero gruppo di deposizione (3).
Vantaggiosamente gli ugelli di erogazione del materiale da polimerizzare tramite il mezzo erogatore 31 sono conformati per fornire getti puntiformi pari ad 1 pixel.
Le file di ugelli di erogazione sono in numero dì una o più. Più file di ugelli o più erogatori, possono convenientemente essere previsti anche per depositare materiali diversi.
Un esempio di materiali diversi potrebbe essere ad esempio:
- materiale conduttivo;
- materiale isolante;
- materiale coprente o protettivo.
Altrettanto vantaggiosamente il sistema comprende l'attivazione o meno del detto dispositivo di polimerizzazione a raggi ultravioletti (34) i n modo controllato per rendere possibile:
- la polimerizzazione diretta immediatamente dopo la deposizione, oppure
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema per la realizzazione di una stratificazione di materiale liquido solidificabile/polimerizzabile elettronicamente interattivo su una superficie di supporto in forma di foglio o scheda o pannello di supporto (S), caratterizzato dal fatto che: - si usa una macchina gestita da computer, con piano di supporto mobile i n va e vieni (2,20,Y), con soprastante un ponte trasversale, comportante mezzi di guida trasversale per la movimentazione trasversale alternata, sopra detto piano, di un gruppo erogatore di materiale (3) con mezzo erogatore a getto per punti (31 ) a pressione differenziata programmata, dotato di una pluralità di ugelli puntiformi per erogare in modo controllato e programmato rispettivi punti corrispondenti sostanzialmente a pixels di materiale liquido erogato; - sì fissa detto supporto a foglio o scheda o pannello (S) sulla superficie di detto piano mobile (2), e (i) - si fa avanzare (Y) secondo programma, sotto detto ponte e sotto detto gruppo erogatore (3), detto piano di supporto mobile (2) con sopra detto supporto a foglio o scheda o pannello di supporto (S); (ii) - si fa muovere trasversalmente il detto gruppo erogatore (3) sopra detto foglio o scheda (S) depositando con il detto mezzo erogatore per punti (31 ), almeno uno strato secondo disegno programmato, di detto materiale elettronicamente interattivo, con differenziazione della pressione di erogazione del detto materiale liquido a due valori p1 e p2 ove: "p1" è la pressione di inizio della erogazione di deposizione e "p2" è la pressione di continuazione dell’erogazione di deposizione, con la condizione essenziale che p1>p2; - si ripete le fasi (i), (ii) sino alla copertura dell'intera superficie desiderata del detto foglio o scheda di supporto (S).
- 2. Sistema per la realizzazione di una stratificazione di materiale liquido solidificabile/polimerizzabile elettronicamente interattivo su una superficie di supporto in forma di foglio o scheda o pannello di supporto (S), secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che esso prevede in fase non operativa di deposizione, la possibilità di operare con una pressione di erogazione "p3" > "p1" con funzione di pulizia di un rispettivo sistema di filtraggio del sistema di alimentazione del detto materiale liquido di erogazione-deposizione.
- 3. Sistema per la realizzazione di una stratificazione di materiale liquido solidificabile/polimerizzabile elettronicamente interattivo su una superficie di supporto in forma di foglio o scheda o pannello di supporto (S), secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a fianco del detto mezzo erogatore (31 ) è installata una testina di emissione di raggi ultravioletti idonea a polimerizzare il detto materiale liquido erogato-depositato elettronicamente interattivo.
- 4. Sistema secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la detta testina di polimerizzazione a raggi ultravioletti è controllata elettronicamente per erogare l’energia necessaria al fissaggio del materiale sul detto supporto (S).
- 5. Sistema per la realizzazione di una stratificazione di materiale liquido solidificabile/polimerizzabile elettronicamente interattivo su una superficie di supporto in forma di foglio o scheda o pannello di supporto (S), secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a fianco di detto mezzo di erogazione (31 ) è installato un sensore di distanza ad ultrasuoni (32) che sente la distanza del detto mezzo erogatore (3) dalla superficie di deposizione sul rispettivo supporto (S) e trasmette i rispettivi dati al detto mezzo computerizzato per la gestione e movimentazione del detto gruppo erogatore (3).
- 6. Sistema per la realizzazione di una stratificazione di materiale liquido solidificabile/polimerizzabile elettronicamente interattivo su una superficie di supporto in forma di foglio o scheda o pannello di supporto (S), secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a fianco di detto mezzo di erogazione (31 ) è installata una telecamera ( 33 ) con funzione di controllo e di messa in fase dell'inizio, controllo regolarità e conclusione dell'operazione di erogazione-deposizione.
- 7. Macchina gestita da computer per la deposizione di un materiale liquido elettronicamente interattivo su un foglio o scheda o pannello di supporto per l'attuazione del sistema secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere: - un basamento (1 ) che supporta un piano mobile (2) che viene mosso longitudinalmente (Y) mediante barra a vite senza fine (20) a movimentazione controllata da computer e per l'appoggio e fissaggio del detto supporto a foglio/scheda/pannello "S", sul quale si deve costruire lo strato di materiale elettronicamente interattivo - un ponte sopra detto basamento con una barra trasversale (30) pure a vite senza fine per muovere in senso ortogonale (X) con controllo dal detto computer, un gruppo erogatore del materiale elettronicamente interattivo da depositare (3); - detto gruppo erogatore (3), avendo un mezzo erogatore a serie di ugelli per getto puntiforme a pixel, sottopressione ed essendo alimentato tramite un contenitore polmone e soprastante (6) con il materiale liquido di alimentazione nella parte inferiore "L" e camera d'aria superiore "A" , mentre lateralmente, si trova un contenitore di equilibrio e regolazione delle pressioni (5) collegato con la sua mandata (51 ) al fondo (L) del detto polmone e con ricevimento del detto materiale liquido da un contenitore-serbatoio di alimentazione (4), essendo tutti questi contenitori (4,5,6) dotati di mezzi agitatori ed in cui il detto contenitore di equilibrio e regolazione delle pressioni (5) è dotato di indicatore di livello (51 ) ed è guidato in sollevamento ed abbassamento ( 52 ) parallelamente al detto mezzo erogatore (3) ed in cui sono previsti mezzi per variare e regolare l'altezza di detto contenitore di equilibrio e regolazione delle pressioni (51 ) per aumentare o diminuire in modo regolato la pressione sul detto contenitore polmone in senso positivo o negativo per dislivello.
- 8. Macchina secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che il detto contenitore-serbatoio di alimentazione (4) comprende un collegamento ad una vaschetta (7) posta di lato ed in grado di essere sovrastata dal detto mezzo erogatore (31 ), in modo da permettere i l recupero ed il ricircolo del detto materiale liquido ad una pressione di ricircolo "p3" maggiore delle dette pressioni di erogazione-deposizione "p1", "p2" per una fase di lavaggio dei rispettivi mezzi di filtraggio disposti a monte degli ugelli del detto mezzo erogatore.
- 9. Macchina secondo le rivendicazioni 7 e/o 8, caratterizzata dal fatto che i detti ugelli a getto puntiforme sono disposti in senso longitudinale ( Y ) rispetto al senso di movimentazione del detto piano (2) su almeno una fila.
- 10. Macchina secondo le rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzata dal fatto che i detti ugelli a getto puntiforme sono disposti in senso longitudinale (Y) rispetto al senso di movimentazione del detto piano (2) una pluralità di
- 11. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che a fianco del detto mezzo erogatore vi sono: mezzi raffreddati per l'emissione di raggi ultravioletti di polimerizzazione del materiale deposto (34); - mezzi per il controllo della distanza dalla superficie di deposizione ( 32 ) e - mezzi a telecamera (33), tutti interattivamente connessi per l'invio dei rispettivi dati al microprocessore della macchina per le rispettive operazioni di gestione secondo programma.
- 12. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che esso prevedere nel gruppo erogatore più di un dispositivo erogatore (3) per materiali con caratteristiche elettronicamente interattive differenziate, fra le quali per lo meno una elettronicamente interattiva in senso attivo ed una elettronicamente interattiva in senso non attivo od isolante.
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