ITUD20090154A1 - Procedimento di controllo per la stampa di dispositivi elettronici e relativo apparato di controllo - Google Patents

Description

Descrizione

"PROCEDIMENTO DI CONTROLLO PER LA STAMPA DI DISPOSITIVI ELETTRONICI E RELATIVO APPARATO DI CONTROLLO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un procedimento di controllo per la stampa di dispositivi elettronici e relativo apparato di controllo.

Più specificatamente il presente trovato si riferisce ad un procedimento di controllo basato su un sistema esperto per la deposizione di una o più tracce di stampa su un substrato, o un supporto di stampa, ad esempio nelle fasi di stampa serigrafica, a getto di inchiostro, laser od altre, ad esempio per la stampa di piste conduttive su un wafer, un substrato, o una lamina, o una piastra di silicio, per la realizzazione di una cella fotovoltaica, e al relativo apparato di controllo.

In particolare, il procedimento à ̈ utilizzabile in un impianto per la realizzazione di schemi a strato singolo o multiplo per mezzo di stampa serigrafica, a getto di inchiostro, laser o altro tipo di stampa o di definizione di schemi fisici sui supporti di stampa.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti procedimenti per realizzare schemi a strato singolo o multiplo per mezzo di più fasi successive di stampa, ad esempio serigrafica, al laser o a getto d'inchiostro, su un apposito supporto di stampa, o substrato, ad esempio un wafer a base di silicio o a base di allumina.

In questi procedimenti à ̈ essenziale un controllo accurato delle condizioni operative delle fasi di stampa e di ogni ulteriore fase lavorativa accessoria e del risultato ottenuto in ogni singolo passaggio operativo.

Per ottenere un controllo preciso delle condizioni operative si ricorre all'utilizzo di una serie di parametri macchina regolabili.

Sono note soluzioni e procedimenti che prevedono fasi di controllo in cui, mediante idonei dispositivi di rilevazione, vengono acquisiti una pluralità di parametri prima e dopo la stampa di uno strato dello schema sul supporto di stampa, o durante altra fase di lavorazione collegata alla realizzazione dei supporti di stampa stessi, in maniera da rilevare eventuali errori.

Nel caso siano rilevati errori al di fuori di una tolleranza voluta, o necessaria, vengono modificate le impostazioni dei mezzi di allineamento, delle teste di stampa o di altre attrezzature, in maniera da effettuare un'adeguata correzione di retroazione per la lavorazione dei supporti di stampa successivi .

Un inconveniente di tali procedimenti di controllo à ̈ che i mezzi di allineamento, le teste di stampa ed altre eventuali attrezzature devono essere regolate di volta in volta ad ogni inizio ciclo, ad esempio nel passaggio fra differenti lotti di supporti di stampa.

Inoltre, quando durante la lavorazione vengono rilevate non uniformità nei supporti di stampa realizzati o incongruenze nei parametri di funzionamento della macchina, si rende necessario impostare nuovamente tutti i suddetti parametri operativi.

Tali inconvenienti si traducono in prolungati periodi di fermo macchina e nell'impiego di operatori esperti e, quindi, in una inefficienza produttiva con conseguente aumento dei costi di produzione dei supporti di stampa così realizzati.

Scopo principale del presente trovato à ̈ quello di mettere a punto un procedimento e di realizzare un apparato di controllo per la stampa di uno schema su un supporto di stampa che consenta di ridurre i tempi di fermo macchina e/o i tempi legati all'impostazione dei parametri operativi.

Altri ed ulteriori scopi e vantaggi risulteranno dalla successiva descrizione e dagli allegati disegni .

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato à ̈ espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti.

Le relative rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato, o varianti dell'idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, un procedimento di controllo e relativo apparato si applicano per la deposizione di un materiale su un substrato, o un supporto di stampa, mediante mezzi di stampa, per definire una o più tracce di stampa secondo un determinato schema di stampa, comprendente almeno un ciclo di lavoro, avente almeno le seguenti fasi: - una fase di allineamento in cui, mediante mezzi di allineamento, detto supporto di stampa e detti mezzi di stampa vengono reciprocamente allineati; - una fase di stampa in cui, mediante detti mezzi di stampa, ad esempio mezzi di stampa serigrafica, laser, a getto d'inchiostro o altri, viene deposto almeno uno strato di materiale su un supporto di stampa, o substrato o wafer, secondo detto determinato schema di stampa di dette tracce di stampa;

- una fase di rilevazione, in cui vengono acquisiti dati relativi almeno a detto supporto di stampa e/o a detta fase di allineamento e/o a detta fase di stampa .

Ulteriori dati acquisibili possono essere relativi a parametri ambientali e/o operativi.

Secondo un aspetto del presente trovato, il ciclo di lavoro comprende almeno una fase di memorizzazione in cui, mediante mezzi di memorizzazione, i dati acquisiti nella fase di rilevazione vengono memorizzati in una base di dati. Inoltre, il procedimento comprende almeno una fase di confronto in cui, mediante mezzi di elaborazione, i dati memorizzati in detta base di dati vengono confrontati con i dati memorizzati in una fase di memorizzazione di almeno un ciclo di lavoro precedente. Questo al fine di effettuare eventuali azioni di correzione in ciascuna corrispondente fase di allineamento e/o fase di stampa. Tali azioni di correzione comprendono ad esempio la correzione del posizionamento dei supporti di stampa e/o nella stampa dello strato o degli strati di materiale.

È nello spirito di una variante del trovato il fatto che le azioni di correzione, o compensazione, sono effettuate in retroazione, o "feedback", agendo sui supporti di stampa correntemente in lavorazione .

Secondo un'ulteriore variante del trovato le azioni di correzione, o compensazione, sono effettuate in preazione, o "feedforward" , agendo su supporti di stampa che saranno successivamente lavorati .

Secondo un'ulteriore variante tali dati comprendono il posizionamento del supporto di stampa prima e dopo la stampa di uno strato di materiale .

Secondo un'ulteriore variante i dati comprendono anche l'allineamento e/o la posizione dello strato stampato rispetto ad eventuali uno o più strati precedenti e/o rispetto a predeterminate posizioni di riferimento.

È un'ulteriore variante il prevedere che i dati comprendano l'allineamento del supporto di stampa rispetto ad un corrispondente piano di stampa.

È pure una variante il fatto che i dati comprendano eventuali deviazioni o derive meccaniche e/o termiche relative al posizionamento dei mezzi di stampa e/o di tutti i componenti interessati alle fasi di stampa.

Tali dati comprendono, secondo un'ulteriore variante, parametri operativi rilevati durante le fasi di stampa.

Secondo una variante del trovato detti parametri operativi comprendono almeno la temperatura di almeno parte dei componenti interessati alle fasi di stampa.

Secondo un'ulteriore variante i parametri operativi comprendono la pressione di esercizio sia meccanica che pneumatica di almeno parte dei componenti interessati alle fasi di stampa.

Secondo un'altra variante del trovato detti dati comprendono anche il numero di cicli operativi a cui sono stati soggetti i mezzi di stampa e/o alcune loro parti, inclusi i componenti consumabili, come ad esempio i retini di stampa. In questo modo, mediante l'acquisizione di uno o più di detti dati, la loro memorizzazione ed il loro confronto con quelli precedentemente acquisiti, à ̈ possibile definire una casistica che permette un'analisi sempre più accurata e ottimizzata della lavorazione dei supporti di stampa. Infatti, l'elaborazione e il confronto permette di accedere ai dati memorizzati e di impostare volta per volta, in maniera dinamica, i parametri di correzione delle condizioni operative dei mezzi di stampa e di tutti i componenti interessati .

Le fasi del procedimento sono effettuate ad ogni ciclo, ottenendo così una precisione di stampa che migliora di stampa in stampa, anche per la stampa di schemi a strato multiplo, e che compensa, senza intervento dell'operatore, eventuali derive dovute, ad esempio, alla degradazione di uno o più dei componenti che costituiscono i mezzi di stampa, o dilatazioni termiche del supporto di stampa o del piano di stampa del supporto di stampa stesso.

Questo consente, inoltre, di autoallineare sin dalla prima stampa, i mezzi di stampa con il supporto di stampa, evitando, o quanto meno minimizzando, eventuali operazioni manuali di attrezzaggio iniziale. Pertanto, all'inizio di un nuovo ciclo lavorativo o a seguito della transizione fra differenti lotti produttivi, à ̈ possibile evitare indesiderati e prolungati fermi macchina, aumentando la produttività e diminuendo il costo finale dei supporti di stampa.

Secondo una variante del presente trovato, i dati vengono acquisiti mediante mezzi di rilevazione, atti a determinare la posizione reciproca fra i mezzi di stampa e i supporti di stampa prima della stampa e/o la posizione degli strati deposti rispetto ad un voluto schema di stampa dopo la stampa.

Secondo un'ulteriore variante i dati vengono acquisiti mediante mezzi di rilevazione di temperatura e/o di umidità dell'ambiente e/o dei supporti di stampa durante la loro lavorazione.

Secondo un'ulteriore variante i dati vengono acquisiti mediante mezzi di rilevazione di pressione, di forza, o di posizione associati ai mezzi di stampa e/o a componenti interessati alle fasi di stampa.

Rientra nello spirito del presente trovato il fatto che i mezzi di rilevazione comprendano rilevatori della tipologia o del lotto dei supporti di stampa.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la Figura 1 Ã ̈ una vista prospettica di un sistema di lavorazione associato ad una forma di realizzazione del presente trovato; - la Figura 2 Ã ̈ una vista schematica in pianta del sistema illustrato in Figura 1;

- la Figura 3 Ã ̈ un diagramma schematico che illustra un procedimento di controllo per la stampa di uno schema secondo il presente trovato;

- la Figura 4 Ã ̈ una vista schematica di un apparato di controllo secondo il presente trovato;

- la Figura 5 Ã ̈ un diagramma di flusso che illustra il procedimento di controllo della stampa di uno schema multistrato secondo il presente trovato;

- la Figura 6 Ã ̈ una vista in pianta di una superficie di un substrato che presenta una regione fortemente drogata ed una struttura di contatto metallica secondo uno schema formata su di essa secondo una forma realizzativa del trovato;

- la Figura 7a à ̈ una vista in sezione laterale ingrandita di una porzione della superficie del substrato illustrato in Figura 6 secondo una forma di realizzazione del trovato;

- la Figura 7b à ̈ una vista in sezione laterale ingrandita di una porzione della superficie del substrato illustrato in Figura 6 secondo una ulteriore forma di realizzazione del trovato.

Per facilitare la comprensione, sono stati utilizzati numeri di riferimento uguali, ove possibile, per identificare uguali elementi comuni nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI

REALIZZAZIONE

Con riferimento alle figure allegate, un procedimento secondo il presente trovato à ̈ utilizzabile per lavorare, ad esempio per la stampa, nel caso di specie serigrafica, su un supporto di stampa, o substrato 150, o wafer, di materiale semiconduttore, preferibilmente per la realizzazione di celle solari.

Nelle figure allegate e rappresentata schematicamente una realizzazione di un apparato di controllo 80 atto ad effettuare il procedimento illustrato e di un sistema di lavorazione substrato, o sistema 100, associato ad una forma di realizzazione del presente trovato.

L'apparato 80 può essere inserito in una linea di produzione di celle solari, in particolare per la realizzazione di schemi a strato multiplo per mezzo di stampa serigrafica sui substrati 150.

La Figura 1 à ̈ una vista in prospettiva del sistema 100 associato ad una forma di realizzazione del presente trovato. In una forma di realizzazione, il sistema 100 comprende generalmente due convogliatori di ingresso 111, un gruppo attuatore 140, una pluralità di nidi di lavorazione 131, una pluralità di teste di lavorazione 102, due convogliatori di uscita 112, e un controllore 101 di sistema.

I convogliatori di ingresso 111 sono configurati in una configurazione di lavorazione parallela in modo che ciascuno possa ricevere substrati 150 non lavorati da un dispositivo di ingresso, come un convogliatore di alimentazione 113, e trasferire ciascun substrato 150 non lavorato ad un nido di lavorazione 131 accoppiato al gruppo attuatore 140. In aggiunta, i convogliatori di uscita 112 sono configurati in parallelo in modo che ciascuno possa ricevere un substrato 150 lavorato da un nido di lavorazione 131 e trasferire ciascun substrato 150 lavorato ad un dispositivo di rimozione substrato, come un convogliatore di evacuazione 114.

In una forma di realizzazione, ciascun convogliatore di evacuazione 114 Ã ̈ atto a trasportare i substrati 150 lavorati attraverso un forno 199 per sottoporre a trattamento il materiale depositato sul substrato 150 mediante le teste di lavorazione 102.

In una forma di realizzazione del presente trovato, il sistema 100 Ã ̈ un sistema di lavorazione per stampa serigrafica e le teste di lavorazione 102 comprendono componenti di stampa serigrafica, che sono configurati per serigrafare uno strato secondo uno schema di materiale su un substrato 150. In un'altra forma di realizzazione, il sistema 100 Ã ̈ un sistema di stampa a getto d'inchiostro e le teste di lavorazione 102 includono componenti di stampa a getti d'inchiostro che sono configurati per depositare uno strato secondo uno schema di materiale su un substrato 150.

La Figura 2 Ã ̈ una vista in pianta schematica del sistema 100 illustrato in figura 1. Le Figure 1 e 2 illustrano il sistema 100 il quale ha due nidi di lavorazione 131 (in posizioni "1" e "3") ciascuno posizionato sia per trasferire un substrato 150 lavorato verso il convogliatore di uscita 112 sia per ricevere un substrato 150 non lavorato dal convogliatore di ingresso 111.

Così, nel sistema 100, la movimentazione del substrato segue generalmente il percorso "A" illustrato nelle Figure 1 e 2. In questa configurazione, ciascuno degli altri due nidi di lavorazione 131 (in posizioni "2" e "4") viene posizionato sotto ad una testa di stampa 102, così che possa essere realizzata una lavorazione (ad esempio stampa serigrafica, stampa a getto d'inchiostro, rimozione materiale) sui substrati 150 non lavorati posti sui rispettivi nidi di lavorazione 131. Una tale configurazione di lavorazione in parallelo permette un aumento di capacità produttiva con un ingombro minimizzato del sistema di lavorazione. Sebbene il sistema 100 sia illustrato con due teste di lavorazione 102 e quattro nidi di lavorazione 131, il sistema 100 può comprendere teste di lavorazione 102 e/o nidi di lavorazione 131 addizionali senza allontanarsi dall'ambito della presente invenzione.

In una forma di realizzazione, il convogliatore di ingresso 111 e il convogliatore di uscita 112 comprendono almeno un nastro 116 per sostenere e trasportare i substrati 150 verso una posizione desiderata nel sistema 100 utilizzando un attuatore (non illustrato) che à ̈ in comunicazione con il controllore di sistema 101. Anche se le Figure 1 e 2 illustrano generalmente un sistema di trasferimento substrato del tipo a due nastri, possono essere usati altri tipi di meccanismi di trasferimento per realizzare le stesse funzioni di trasferimento e di posizionamento substrato senza allontanarsi dallo scopo fondamentale dell 'invenzione.

In una forma di realizzazione, il sistema 100 comprende anche un sistema di ispezione 200, il quale à ̈ atto a individuare ed ispezionare i substrati 150 prima e dopo che la lavorazione à ̈ stata effettuata. Il sistema di ispezione 200 può comprendere uno o più mezzi di rilevazione, o telecamere 120, le quali sono posizionate per ispezionare un substrato 150 posizionato nelle posizioni "1" e "3" di caricamento/scaricamento, come illustrato nelle Figure 1 e 2.

II sistema di ispezione 200 comprende generalmente almeno una telecamera 120 (ad esempio una telecamera CCD) ed altri componenti elettronici che sono in grado di individuare, ispezionare, e comunicare i risultati al controllore 101 di sistema. In una forma di realizzazione, il sistema di ispezione 200 individua la posizione di certe caratteristiche di un substrato 150 entrante e comunica i risultati dell'ispezione al controllore 101 di sistema per l'analisi dell'orientamento e della posizione del substrato 150 per assistere nel posizionamento preciso del substrato 150 sotto ad una testa di stampa 102 prima di effettuare la lavorazione del substrato 150.

In una forma di realizzazione, il sistema di ispezione 200 ispeziona i substrati 150 così che substrati danneggiati o mal lavorati possano essere rimossi dalla linea di produzione. In una forma di realizzazione, ciascun nido di lavorazione 131 può contenere una lampada, o altro simile dispositivo di radiazione ottica, per illuminare il substrato 150 posizionato su di esso in modo che possa essere più facilmente ispezionato dal sistema di ispezione 200

Il controllore 101 di sistema agevola il controllo e l'automazione di tutto il sistema 100 e può comprendere una unità di elaborazione centrale (CPU) o sotto-unità di elaborazione 25 (non illustrate nelle Figure 1 e 2), una memoria 28 (non illustrata nelle Figure 1 e 2), e circuiti ausiliari (o I/O) (non illustrati nelle Figure 1 e 2). La CPU, o le sotto-unità di elaborazione 25, può essere un qualsiasi tipo di processore per computer che sono utilizzati nelle regolazioni industriali per controllare differenti processi di camera e dispositivi hardware (come convogliatori, rivelatori, motori, dispositivi di erogazione fluidi, ecc.) e monitorare il sistema e i processi di camera (come la posizione substrato, i tempi di processo, i rivelatori di segnale ecc.). La memoria 28 à ̈ connessa alla CPU, o alle sotto-unità di elaborazione 25, e può essere una o più fra quelle prontamente disponibili, come una memoria ad accesso casuale (RAM), una memoria a sola lettura (ROM), floppy disc, disco rigido, o qualsiasi altra forma di immagazzinamento digitale, locale o remota.

Le istruzioni software e i dati possono essere codificati e memorizzati nella memoria per comandare la CPU. Anche i circuiti ausiliari sono connessi alla CPU per aiutare il processore in maniera convenzionale. I circuiti ausiliari possono includere circuiti cache, circuiti di alimentazione, circuiti di clock, circuiteria di ingresso/uscita, sottosistemi, e similari. Un programma (o istruzioni computer) leggibile dal controllore 101 di sistema determina quali compiti possono essere realizzati su un substrato. Preferibilmente, il programma à ̈ un software leggibile dal controllore 101 di sistema, il quale comprende un codice per generare e memorizzare almeno informazioni di posizione del substrato, la sequenza di movimento dei vari componenti controllati, informazioni del sistema di ispezione substrato, e qualsiasi altra corrispondente combinazione, come sarà descritto nel seguito.

In una forma di realizzazione, le due teste di lavorazione 102 utilizzate nel sistema 100 possono essere teste di stampa serigrafica convenzionali disponibili dalla Applied Materials Baccini S.p.A. le quali sono atte a depositare il materiale secondo uno schema desiderato sulla superficie di un substrato 150 disposto su un nido di lavorazione 131 in posizione 2 o "4" durante un processo di stampa serigrafica. In una forma di realizzazione, la testa di lavorazione 102 comprende una pluralità di attuatori, ad esempio, attuatori 105 (ad esempio motori a passo o servomotori) che sono in comunicazione con il controllore 101 di sistema e sono usati per regolare la posizione e/o l'orientamento angolare di una maschera di stampa serigrafica (non illustrata) disposta nella testa di lavorazione 102 rispetto al substrato 150 che viene stampato.

In una forma di realizzazione, la maschera di stampa serigrafica à ̈ una lamina o una piastra metallica con una pluralità di fori, fessure, o altre aperture realizzate fra di esse per definire uno schema e una disposizione del materiale serigrafato su una superficie di un substrato 150. In una forma di realizzazione, il materiale serigrafato può comprendere un inchiostro o una pasta conduttiva, un inchiostro o una pasta dielettrica, un gel drogante, un gel di incisione, uno o più materiali di mascheratura, o altri materiali conduttivi o dielettrici.

In generale, lo schema serigrafato che deve essere depositato sulla superficie di un substrato 150 Ã ̈ allineato al substrato 150 in maniera automatica, orientando la maschera di stampa serigrafica usando gli attuatori 105 e l'informazione ricevuta dal controllore 101 di sistema dal sistema di ispezione 200. In una forma di realizzazione, le teste di lavorazione 102 sono atte a depositare un materiale contenente metallo o contenente dielettrico su un substrato di cella solare che ha una larghezza fra circa 125 mm e 156 mm e una lunghezza fra circa 70 mm e 156 mm.

La Figura 4 à ̈ una vista schematica di un apparato di controllo 80 secondo il presente trovato, in cui non si fa riferimento al sistema 100, ed esso à ̈ solo schematicamente e parzialmente illustrato in modo da descrivere i componenti principali.

L'apparato di controllo 80 comprende almeno una testa di lavorazione, nel caso di specie una testa di stampa 102, disposta in una stazione di stampa 20, il controllore di sistema 101, o unità di controllo provvista della sottounità di elaborazione 25 e della memoria 28, uno o più attuatori di allineamento 105 associati alla testa di lavorazione 21 o ad un substrato 150 in lavorazione, mezzi di rilevazione 120, 220 quali esemplificativamente uno o più sensori di immagine o ottici o una telecamera, almeno un sensore di temperatura 32 e almeno un sensore di umidità 33. Vantaggiosamente i substrati 150 vengono convogliati verso la stazione di stampa 20 in modo noto, ad esempio, mediante un nastro convogliatore 216 nel verso indicato dalla freccia "A" (Figura 2). I substrati 150 provengono da fasi di lavorazione a monte dell'apparato 80. I substrati 150 vengono inoltre fatti evacuare, al termine delle lavorazioni di stampa serigrafica sempre mediante lo stesso nastro 216 nel verso indicato dalla freccia "U", o altro mezzo di convogliamento noto, verso altre fasi di lavorazione effettuate a valle, come ad esempio una fase di collaudo funzionale di ciascun substrato 150.

Il procedimento illustrato comprende cicli di lavoro ciascuno avente una o più fasi di stampa, in cui, mediante la testa di stampa 102 vengono disposti altrettanti strati di materiale su un substrato 150 secondo un predeterminato schema di stampa. In un esempio, la fase di stampa comprende l'emissione di una materiale di stampa attraverso un predeterminato schema di stampa ricavato in un retino presente nella testa di stampa 102, il che à ̈ comunemente denominato processo di stampa serigrf ica.

Il materiale di stampa depositato sul substrato 150 può essere uno strato di materiale conduttivo, uno strato di materiale isolante, oppure uno strato di materiale drogante, o altro ancora.

Tali fasi di stampa vengono ripetute fino ad ottenere uno schema desiderato le cui proprietà chimiche e fisiche, ottenute come somma o comunque sovrapposizione delle caratteristiche fisiche e chimiche di ciascuno strato, raggiunge proprietà peculiari, ad esempio, in grado di definire una conduttività voluta in base alla portata della corrente elettrica.

Inoltre, in ciascuna fase di stampa, la stazione di stampa 20 viene regolata utilizzando parametri di configurazione che permettono di ottenere il risultato voluto, ad esempio in termini di spessore, omogeneità, definizione, o qualità dello strato stampato. Parametri di regolazione utilizzati per configurare la stazione di stampa 20 in ciascuna fase di stampa possono comprendere, ad esempio, parametri relativi alla pressione di una racla, non illustrata, della testa di stampa 102, o parametri relativi allo specifico tipo di materiale di stampa da stampare.

Il procedimento comprende una pluralità di fasi di allineamento, ciascuna prevista rispettivamente a monte di una corrispondente fase di stampa. In ciascuna di tali fasi di allineamento, mediante gli attuatori di allineamento 105, il substrato 150 in lavorazione e la testa di stampa 102 vengono reciprocamente allineati in modo da stampare il corrispondente strato in una posizione voluta, ad esempio in una predeterminata posizione della superficie del substrato 150, o sopra lo strato precedentemente stampato.

Il procedimento comprende una pluralità di fasi di rilevazione, come sarà descritto in dettaglio nel seguito, in cui mediante mezzi di rilevazione vengono acquisiti dati relativi ai substrati 150 e alle corrispondenti fasi di stampa.

Nella fattispecie, il procedimento prevede una fase di acquisizione prima della stampa 60 di uno strato sul substrato 150 in lavorazione, in cui mediante il sensore di immagine, o la telecamera 120, posizionato in corrispondenza della stazione di stampa 20, viene acquisita almeno una immagine del substrato 150 o di una sua specifica porzione in corrispondenza di un'area di stampa prevista 14. Tale immagine viene trasmessa, in un formato opportuno, mediante linee di acquisizione 35 al controllore di sistema o unità di controllo 101.

Il procedimento prevede l'acquisizione di una serie di parametri, che descrivono il comportamento della stazione di stampa 20, durante la stampa stessa, come pressione o temperatura dell'ambiente, pressione o forza applicata su specifiche componenti della stazione di stampa 20, condizioni del sistema pneumatico se presente, etc.

Per esempio, un sensore di forza, di tipo noto, à ̈ fissato all'attuatore che muove la racla di serigrafia. Il sensore di forza à ̈ collegato al controllore di sistema 101 in modo da essere in grado di rilevare, durante ciascuna fase di stampa, la forza effettiva esercitata dall'attuatore e confrontarla, in una fase successiva, con la forza di attuazione impostata dal controllore di sistema stessa per azionare detto attuatore. In un altro esempio, uno o più sensori di pressione sono disposti in una posizione differente del circuito o sistema pneumatico in modo da rilevare la pressione effettiva in punti differenti del sistema pneumatico e successivamente confrontarla con la pressione operativa impostata dal controllore di sistema 101.

Il procedimento prevede inoltre una fase di acquisizione, dopo la stampa 62 di un corrispondente strato sul substrato 150 in lavorazione, in cui mediante il sensore di immagine, o telecamera, 120 viene acquisita almeno una immagine del substrato 150 o di una sua specifica porzione in corrispondenza dell'area di stampa prevista 14 e di un'area di stampa effettiva 18. Tale immagine viene trasmessa, in un formato opportuno, ad esempio coerente con quella acquista precedentemente, all'unità di controllo 101.

Il procedimento comprende una pluralità di fasi di memorizzazione e di confronto in cui, i dati acquisiti in ciascuna fase di rilevazione, e trasmessi al controllore di sistema, o unità di controllo, 101 vengono continuamente memorizzati nella memoria 28 per generare una base di dati. Inoltre mediante la sottounità di elaborazione 25, i dati relativi ad un substrato in lavorazione 150 vengono continuamente confrontati con i dati relativi a substrati in lavorazione o precedentemente lavorati e già memorizzati nella memoria 28.

II software presente nella sottounità di elaborazione 25 viene utilizzato per confrontare i dati ricevuti con i dati già memorizzati nella memoria 28, in modo da consentire di rilevare errori, o scostamenti, e di effettuare secondo una logica eventuali azioni di correzione sia sui substrati in lavorazione che sui substrati ancora da trattare. Infatti, sulla base del confronto continuo fra i dati memorizzati nella memoria 28 e quelli continuamente rilevati, il controllore di sistema 101 comanda, mediante linee di attuazione 37, gli attuatori di allineamento 105 per correggere l'allineamento reciproco tra la testa di stampa 102 ed il substrato in lavorazione 150 in modo da compensare gli errori o gli scostamenti rilevati, e la taratura dei parametri di funzionamento della stazione di stampa 20 in modo da correggere gli scostamenti tra la lavorazione desiderata e quella ottenuta.

L'unità di controllo 101 pertanto supervisiona e comanda il posizionamento dei substrati e/o la stampa degli strati di materiale in ciascuna corrispondente fase sia in retroazione, o "feedback", agendo quindi sui substrati in lavorazione, che in preazione, o "feedforward", agendo su substrati che verranno successivamente lavorati .

Pertanto, l'acquisizione continua di dati, la loro memorizzazione ed il loro continuo confronto con quelli precedentemente acquisiti permette di creare una base di dati che memorizza un ampio numero di blocchi registrati. In questo modo può essere utilizzata l'analisi che utilizza dati memorizzati per substrati 150 lavorati in precedenza per migliorare la precisione del processo, il che permette l'acquisizione di un insieme di informazioni dalla propria esperienza operativa, ed un miglioramento continuo della qualità di stampa.

Ad esempio, la posizione attesa o prevista di uno strato di stampa e la posizione effettivamente rilevata vengono comparate, e la differenza viene utilizzata per correggere la posizione della stampa successiva. Il processo viene applicato ad ogni ciclo, ottenendo così una precisione di stampa che migliora di stampa in stampa, e che si adatta — senza intervento dell'operatore — ad eventuali derive, ad esempio dovute alla degradazione di uno o più componenti che costituiscono la stazione di stampa 20, o alla dilatazione termica del substrato 150 e/o del piano di appoggio del substrato 150. In un altro esempio, la pressione impostata sulla racla, non illustrata, di un processo di stampa serigrafica nella stazione di stampa 20 viene continuamente confrontata con la pressione rilevata da uno o più sensori annegati nel componente di contatto con il retino della racla stessa. La differenza tra il valore impostato e il valore rilevato viene memorizzata ed utilizzata per compensare la forza erogata dall'attuatore(i) utilizzata per controllare il movimento della racla nella testa di stampa 102.

In un altro esempio, le caratteristiche dello schema stampato mediante un'unità di stampa serigrafica possono dipendere da differenti parametri, come la specifica tipologia della pasta da serigrafia, ad esempio una pasta o inchiostro conduttivo o dielettrico o drogante, e dello specifico retino utilizzato, ad esempio in funzione del suo materiale costituente, o il numero di cicli di stampa cui à ̈ stato soggetto il retino.

È, pertanto, possibile mediante il procedimento secondo il presente trovato adattare i parametri di stampa, in maniera dinamica, in funzione del numero di cicli operativi ai quali à ̈ stato soggetto l'apparato 80 e/o alcune sue parti specifiche, come i componenti consumabili, ad esempio il retino di serigrafia, in funzione del tipo di retino, dal momento che retini differenti invecchiano in modo diverso — l'elasticità cambia in funzione del materiale specifico — e/o in funzione del tipo di pasta da serigrafia utilizzata.

E quindi possibile autoallineare reciprocamente, e in maniera sostanzialmente automatica sin dalla prima stampa, ad esempio per un nuovo lotto di substrati, la testa di stampa 102 con il substrato 150 in lavorazione, evitando, o quanto meno minimizzando, eventuali operazioni manuali di attrezzaggio e/o di impostazione iniziale sia degli attuatori di allineamento 105 che della stazione di stampa 21 e/o di altri componenti o attrezzature, evitando indesiderati e prolungati fermi macchina. Questo risulta possibile utilizzando dati già memorizzati in cicli di lavorazione precedenti o pre-caricati da un file di lotto.

Il procedimento prevede una pluralità di fasi di rilevazione, sostanzialmente continua, di temperatura o umidità 64 o di altri parametri ambientali. Infatti, l'apparato 80 prevede almeno un gruppo sensori 32 di temperatura e/o di umidità, disposti in prossimità della stazione di stampa 20. Il gruppo sensori di temperatura e/o umidità 32 può comprendere un sensore intergrato di temperatura e umidità di tipo digitale, atto ad operare, ad esempio, nell'intera gamma industriale. Il sensore di temperatura può eventualmente comprendere dispositivi elettrici più semplici, ad esempio un resistore PTC o NTC, collegati elettricamente ad un ingresso ADC (Convertitore analogico-digitale) della sottounità di elaborazione 25.

Il gruppo sensori 32 trasmette i valori acquisiti di temperatura e pressione all'unità di controllo 101, mediante una corrispondente linea di rilevazione 35. Tali valori vengono anch'essi continuamente memorizzati nella memoria 28 e confrontati, nelle fasi di memorizzazione e di confronto, con i dati già memorizzati nella base di dati. Questo consente di rilevare scostamenti significativi e quindi di rilevare e/o prevedere eventuali fenomeni di deriva termica effettuando le opportune azioni di correzione o compensazione sia in retroazione che in preazione. Le azioni correttive opportune vengono eseguite sia seguendo la logica fornita dal software nel controllore di sistema 101, in funzione dei dati memorizzati e del suo confronto con i dati effettivi rilevati, che, o in alternativa, dall'intelligenza fornita al controllore di sistema 101 per implementare azioni correttive differenti in funzione dei dati effettivi raccolti durante le fasi di lavorazione. Rientra nello spirito del presente trovato il prevedere anche fasi di impostazione dati 66, ad esempio la memorizzazione di specifiche sequenze di lavorazione memorizzate in predeterminati file "batch", o fasi di calibrazione dinamica 68 automatiche o, nel caso, manuali effettuate "una tantum", ad esempio, da un operatore e memorizzate nella memoria 28 per essere effettuate ad ogni specifica esigenza sulla base dell'esperienza pregressa memorizzata.

Nel caso particolare di una macchina di stampa serigrafica, à ̈ ancora nello spirito del trovato il prevedere che le fasi di rilevazione comprendano la rilevazione di eventuali derive del retino di stampa dell'unità di stampa 20 e/o la rilevazione di derive meccaniche 72, effettuate ad esempio mediante rilevazione diretta di sensori di immagine 220 prima e dopo la stampa, o anche mediante rilevazione indiretta dei suddetti parametri ambientali, quali la temperatura e/o l'umidità ambientale rilevata dal gruppo sensori 32 di temperatura e/o umidità. Per esempio, nota la curva di variazione della temperatura/umidità del materiale costitutivo del retino, à ̈ possibile prevedere le sue derive meccaniche in modo da compensarle regolando la forza erogata dagli attuatori del retino.

Rientra ancora nello spirito del trovato il prevedere che le fasi di rilevazione comprendano anche la rilevazione, diretta o indiretta, della tipologia del substrato 150 in lavorazione, ad esempio mediante detti sensori di immagine 220 o altro tipo di rilevazione, ad esempio RFID. In questo modo à ̈ possibile rilevare, in maniera sostanzialmente automatica, tipologia e/o lotto dei substrati in lavorazione consentendo l'impostazione pressoché automatica della stazione di stampa 20 in base alle informazioni già memorizzate L'informazione RFID può comprendere la dimensione ed il tipo specifico del substrato in lavorazione, o dello specifico materiale del substrato, cioà ̈ dello specifico materiale semiconduttore.

In Figura 3 Ã ̈ illustrato un diagramma di flusso che illustra la sequenza continua delle fasi di stampa, rilevazione, memorizzazione e confronto, applicata al caso particolare di stampa di uno strato multiplo, in cui, nel caso di errori anomali o fuori i limiti voluti o consentiti, Ã ̈ previsto il fermo e la segnalazione ad un operatore.

Tracce di stampa doppie e multiple (ad esempio finger e busbar) su un substrato 150 sono particolarmente vantaggiose utilizzando forme di realizzazione del presente trovato. Infatti, la precisione e la ripetibilità di stampa delle tracce multiple possono essere ottenute con il procedimento di controllo secondo il presente trovato.

Forme di realizzazione del trovato forniscono un processo di realizzazione di celle solari che include, ad esempio, la formazione di contatti metallici su regioni fortemente drogate 241 che sono formate in uno schema desiderato 230 su una superficie 251 di un substrato 150.

Forme di realizzazione del trovato prevedono che una pasta drogante sia stampata per determinare le regioni fortemente drogate 241, una larga linea metallica definente finger larghi 260 sia stampata sulle regioni fortemente drogate 241, una sottile linea metallica definente finger sottili 260a sia stampata sulla larga linea metallica (si vedano le Figure 7a e 7b), e poi sono stampati i busbar 261 (Figura 6).

La Figura 6 Ã ̈ una vista in pianta di una superficie 251 del substrato 150 che presenta una regione fortemente drogata 241 ed una struttura di contatto metallica lavorata secondo uno schema 242 ricavata su di essa, quali i pettini 260 e le barre collettrici 261.

La Figura 7a à ̈ una vista in sezione laterale creata in corrispondenza della linea di sezione VII-VII illustrata in Figura 6, ed illustra una porzione della superficie 251 avente un largo pettine metallico 260 disposto sulla regione fortemente drogata 241.

La Figura 7b à ̈ una sezione laterale di un'altra forma di realizzazione ed illustra una porzione della superficie 251 avente un funger stretto metallico 260a disposti sul finger largo metallico 260.

La struttura di contatto metallica, quali i finger 260, 260a e i busbar 261, à ̈ formata sulle regioni fortemente drogate 241 in modo che una connessione elettrica di elevata qualità possa essere formata tra queste due regioni. Contatti stabili, a bassa resistenza, sono critici per le prestazioni della cella solare. Le regioni fortemente drogate 241 comprendono generalmente una porzione del materiale di substrato 150 che ha circa [0,1] % o meno in percentuale atomica di atomi droganti disposti in essa. Un tipo di schema delle regioni fortemente drogate 241 può essere formato mediante tecniche convenzionali di litografia ed impianto di ioni, o con tecniche convenzionali di mascheratura dielettrica e diffusione in formo ad alta temperatura che sono ben note nella tecnica. È chiaro che al procedimento di controllo per la stampa di uno schema multistrato secondo il presente trovato ed all'apparato fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti e/o fasi, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. Rientra ancora nello spirito del presente trovato il prevedere la rilevazione di predeterminati parametri operativi legati alla testa di stampa 102, come ad esempio l'elasticità, o altre proprietà reologiche, del retino di stampa, la densità effettiva del materiale che sta per essere depositato in una fase di stampa.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di procedimento di controllo per la stampa di uno schema multistrato e relativo apparato, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito.

Claims (28)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di controllo per la deposizione di un materiale su un substrato, o supporto di stampa, mediante mezzi di stampa, per definire una o più tracce di stampa secondo un determinato schema di stampa, comprendente almeno un ciclo di lavoro avente almeno le seguenti fasi: - una fase di allineamento in cui, mediante mezzi di allineamento, detto supporto di stampa e detti mezzi di stampa vengono reciprocamente allineati; - una fase di stampa, in cui mediante detti mezzi di stampa viene deposto almeno uno strato di materiale su un supporto di stampa secondo detto determinato schema di stampa di dette tracce di stampa; - una fase di rilevazione, in cui vengono acquisiti dati relativi almeno a detto supporto di stampa e/o a detta fase di allineamento e/o a detta fase di stampa, caratterizzato dal fatto che il ciclo di lavoro comprende: - almeno una fase di memorizzazione, in cui, mediante mezzi di memorizzazione, detti dati acquisiti in detta fase di rilevazione vengono memorizzati in una base di dati; e - almeno una fase di confronto in cui, mediante mezzi di elaborazione, i dati memorizzati in detta base di dati vengono confrontati con i dati memorizzati in una fase di memorizzazione di almeno un ciclo di lavoro precedente, per effettuare azioni di correzione, in ciascuna fase di allineamento e/o fase di stampa.
2. 2. Procedimento come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette azioni di correzione vengono effettuate in retroazione, agendo su supporti di stampa in lavorazione.
3. 3. Procedimento come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che dette azioni di correzione vengono effettuate in preazione, agendo su supporti di stampa da lavorare.
4. 4. Procedimento come nelle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detti dati comprendono il posizionamento del supporto di stampa prima e dopo la stampa di uno strato di materiale .
5. 5. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i dati comprendono l'allineamento e/o la posizione dello strato di materiale stampato rispetto ad eventuali uno o più strati precedenti e/o rispetto a predeterminate posizioni di riferimento .
6. 6. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i dati comprendono l'allineamento del supporto di stampa rispetto ad un corrispondente piano di stampa.
7. 7. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i dati comprendono eventuali deviazioni, o derive, meccaniche e/o termiche relative al posizionamento dei mezzi di stampa e/o di tutti i componenti interessati alle fasi di stampa.
8. 8. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i dati comprendono parametri operativi rilevati durante le fasi di stampa.
9. 9. Procedimento come nella rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che i parametri operativi rilevati comprendono almeno la temperatura di almeno parte dei componenti interessati alle fasi di stampa.
10. 10. Procedimento come nella rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che i parametri operativi comprendono la pressione di esercizio, sia meccanica sia pneumatica, di almeno parte dei componenti interessati alle fasi di stampa.
11. 11. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti dati comprendono il numero di cicli operativi a cui sono stati soggetti i mezzi di stampa e/o alcune loro parti, inclusi i componenti consumabili .
12. 12. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti dati vengono acquisiti mediante mezzi di rilevazione atti a determinare il posizionamento reciproco dei mezzi di stampa e dei supporti di stampa e/o il posizionamento degli strati deposti.
13. 13. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i dati vengono acquisiti mediante mezzi di rilevazione di temperatura e/o di umidità per acquisire la temperatura e/o l'umidità dell'ambiente e/o dei supporti di stampa durante la loro lavorazione.
14. 14. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i dati vengono acquisiti mediante mezzi di rilevazione di pressione, di forza, o di posizione associati ai mezzi di stampa e/o a componenti interessati alla fase di allineamento e/o alla fase di stampa.
15. 15. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette informazioni vengono acquisite mediante mezzi di rilevazione della tipologia e/o del lotto dei supporti di stampa.
16. 16. Apparato di controllo per la deposizione di un materiale su un supporto di stampa, per la definizione di una o più tracce di stampa secondo un determinato schema di stampa, comprendente mezzi di stampa, atti a deporre almeno uno strato di materiale su detto supporto di stampa, mezzi di allineamento atti ad allineare reciprocamente il supporto di stampa con i mezzi di stampa per consentire la stampa di detto uno o più strati in una posizione voluta, in base all'acquisizione di dati relativi almeno al supporto di stampa e/o all'allineamento di detto supporto di stampa con i mezzi di stampa e/o allo strato di materiale deposto, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di memorizzazione atti a memorizzare in una base di dati i dati acquisiti e mezzi di elaborazione atti a confrontare i dati acquisiti con i dati memorizzati, per effettuare azioni di correzione sui mezzi di allineamento e/o sui mezzi di stampa e/o su altri componenti interessati alla stampa.
17. 17. Apparato come nella rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di memorizzazione sono atti a memorizzare il posizionamento del supporto di stampa prima e dopo la stampa di uno strato.
18. 18. Apparato come nella rivendicazione 16 o 17, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di memorizzazione sono atti a memorizzare l'allineamento e/o la posizione dello strato stampato rispetto ad eventuali uno o più strati precedenti e/o rispetto a predeterminate posizioni di riferimento.
19. 19. Apparato come nelle rivendicazioni da 16 a 18, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di memorizzazione sono atti a memorizzare l'allineamento del supporto di stampa rispetto ad un corrispondente piano di stampa.
20. 20. Apparato come nelle rivendicazioni da 16 a 19, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di memorizzazione sono atti a memorizzare deviazioni, o derive, meccaniche e/o termiche relative al posizionamento dei mezzi di stampa e/o di tutti i componenti interessati alla stampa.
21. 21. Apparato come nelle rivendicazioni da 16 a 20, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di memorizzazione sono atti a memorizzare parametri operativi rilevati durante la stampa.
22. 22. Apparato come nella rivendicazione 21, caratterizzato dal fatto che i parametri operativi rilevati comprendono almeno la temperatura di almeno parte dei componenti interessati alla stampa.
23. 23. Apparato come nella rivendicazione 21 o 22, caratterizzato dal fatto che i parametri operativi rilevati comprendono la pressione di esercizio, sia meccanica sia pneumatica, di almeno parte dei componenti interessati alla stampa.
24. 24. Apparato come nelle rivendicazioni da 16 a 23, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di memorizzazione sono atti a memorizzare il numero di cicli operativi a cui sono stati soggetti i mezzi di stampa e/o alcune loro parti, inclusi i componenti consumabili.
25. 25. Apparato come nelle rivendicazioni da 16 a 24, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di rilevazione atti a determinare la posizione reciproca dei mezzi di stampa e dei supporti di stampa e/o il posizionamento degli strati deposti.
26. 26. Apparato come nelle rivendicazioni da 16 a 25, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di rilevazione di temperatura e/o di umidità atti ad acquisire la temperatura e/o l'umidità dell'ambiente e/o dei supporti di stampa durante la loro lavorazione.
27. 27. Apparato come nelle rivendicazioni da 16 a 26, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di rilevazione di pressione, di forza, o di posizione associati ai mezzi di stampa e/o a componenti interessati alla stampa e/o ai mezzi di allineamento.
28. 28. Apparato come nelle rivendicazioni da 16 a 27, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di rilevazione della tipologia e/o del lotto dei supporti di stampa in lavorazione.