KR20020034083A - 표면상에 마스킹 패턴을 형성하는 방법 - Google Patents

표면상에 마스킹 패턴을 형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

침착 물질의 액체 방울을 침착하기 위해 액체 방울 분사의 기술을 사용하여 표면상에 마스킹 패턴을 형성하는 방법으로서, 이 방법은 다중 이산 또는 유착 연장된 부분을 포함하는 패턴을 형성하기 위해 이 표면상에 다수의 액체 방울을 침착하는 단계를 포함한다.

Description

표면상에 마스킹 패턴을 형성하는 방법{METHOD OF FORMING A MASKING PATTERN ON A SURFACE}
다양한 무기 또는 유기 기반 마이크로전자, 광전자 장치 및 회로 제조 응용에 있어서, 제조되는 장치 또는 회로를 포함하는 하나 또는 그 이상의 물질을 패터닝할 필요가 있다. 여러가지 이유중 하나를 위해 형성되는 패턴은 다음과 같은 것일 수 있다.
* (습식, 건식, 전기화학 등에 대한) 에칭 마스크
* 선택 영역 증착 마스크(리프트-오프, 에어-브리지[2 레벨 프로세스], 전기 도금, 전기 이동 등)
* (인광 물질, 액정, 발광 폴리머 등에 대한) 컨테인먼트 웰
* 유전체 마이크로-비아 조성 다레벨 금속 상호 연결
* 금속 도체 크로스-오버 저항-캐패시터 노드의 네트워크
* (정적 또는 제거 가능한) 2차원 및 3차원 멤브레인
* (부분 부품 사이의 제어된 갭 치수를 제공하는) 부분 부품 레벨간 스페이서
* 부분 부품에 대한 리플로우 열경화성 접착제(부분 부품을 본딩하는 국한된 접착제)
위와 같이 패터닝된 모양들은 요구되는 기능을 제공한 후 제거되거나 제 위치에 남아있을 수 있다.
표면 양각 구조를 제공하는 가장 대중화된 방법은 포토리소그래피(photolit hography)이다. 이것은 전체 코팅(스핀-캐스팅 또는 딥핑) 또는 전체 영역 시트(박층)으로서 표면에 적용되는 감광성 물질의 사용을 요구한다. 코팅된 웨이퍼 앞에, 요구되는 패턴 마스크를 도입하기에 앞서 감광성 물질이 미리 노광되지 않도록, 물질은 빛이 제어되는 연구실에서 적용된다. 패턴 마스크는 접촉 마스크, 근접 마스크, 또는 투영 마스크중 하나일 수 있다. 모든 경우에 있어서, 마스크는 높은 정밀도를 위해 이산 장치로서 제조되어야 하며, 손상 또는 먼지/분진에 대해 세심하게 보호되어야 한다. 마스크가 정해진 자리에 놓여지면, 감광성 물질에 사용되는 광개시제와 맞는 복사 램프는 마스크에 의해 보호되지 않는 영역에 코팅한 기판을 감광시킬 수 있다. 사용된 감광성 물질의 유형에 따라, 패턴 전이는 마스크에 관해서 포지티브 또는 네거티브적일 수 있다. 감광 후, 감광성 물질은 워터 기반 딥 베스 또는 컨베이어 샤워기/스프레이로 세정되어야할 처리되지 않은 물질을 허용하도록 코팅의 화학적 성질을 수정하는 현상용 화학 약품에 노광되어야 한다.
표면 양각 패턴을 만드는 스핀 캐스트, 딥, 또는 시트 박층 포토리소그래피가 성공적이더라도, 우리는 소위 다음과 같은 문제점들을 갖는다.
* 재료 낭비(전체 영역 기술때문에)
* 선택 영역 3D 패턴은 매우 어렵고 시간 소모적이다.
* 감광성 물질에 사용된 화학적 성질은 매우 유독성이다.
* 유독성 및 현상용 화학 약품의 넓은 볼륨의 재사용성
* 간단한 패턴도 다음의 다단계 프로세스를 갖는다
포토레지스트 코팅;
마스크 정렬;
복사 노광;
마스크 제거;
패턴 현상;
과잉 물질을 세정 제거; 및
기판 건조.
스텐실(스크린 프린팅), 마이크로도트 변환(스탬핑), (침식 스크리빙 및 직접 기록 포토리소그래피 등가 이미징을 포함하는)레이저 기록 에칭을 포함하는, 표면상에 패턴된 양각 구조를 제공할 수 있는 다른 프로세스로써, 위와 같은 문제들중 하나 또는 그 이상을 해결할 수 있다. 각각의 기술은 의도된 애플리케이션의 항목, 소위 다음에 의해 유도된 장점 및 한계를 갖지만,
* 패턴 발생의 속도
* 양각 패턴 두께
* 제어되는 에칭 능력
* 프로세스의 비용
* 프로세스 사용의 용이함
상술한 모든 문제가 어느 하나의 프로세스에 의해 해결될 수는 없다.
본 발명은 표면상에 마스크 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다. 하나의 바람직한 실시예에서, 본 발명은 컴퓨터로 발생되는 이미지 파일(즉, 거버(Gerber) 입력을 비트맵 출력으로)을 사용하여 표면상에 양각 패턴을 드롭-온-디멘드(drop-on-demand) 프린팅하는 방법을 제공한다.
도 1은 표면 에너지가 전형적인 프린트된 배선 보드 물질에서 관찰되는 것과 동일한 표면상에서 전형적인 마스킹 잉크의 확산 반응의 계산 유체 동적 모델로부터 얻어진 애니메이션 시퀀스로부터의 캡쳐된 이미지. 드레스홀드 복사 에너지에의 노광전의 방울 간격, 표면 에너지 상호 작용, 및 시간이 성취된 라인 너비 및 에지 질을 나타낸다.
도 2[a-b]는 임팩트 아웃에서 1 ㎳까지의 시간 간격을 커버하는, 2D 수직 플레인에서의 2개의 잉크 젯 방울의 상호작용의 계산 유체 동적 모델로부터 얻어진 애니메이션 시퀀스로부터 캡쳐된 이미지.
도 3은 임팩트 아웃부터 1 ㎳까지의 시간 간격을 커버하는, 2D 수평 플레인 의 2 개의 잉크 젯 방울의 상호 작용의 계산 유체 동적 모델로부터 얻어진 애니메이션 시퀀스로부터의 캡쳐된 이미지.
도 4는 프린트헤드와 관련있는 기판 이송을 나타낸 바람직한 프린팅 시스템의 레이아웃.
도 5[a-b]는 복사 라인 소스와 프린트헤드의 관계를 나타낸 도면.
도 6은 임팩트 아웃에서 250 ㎳까지의 시간 간격을 커버하는, 3D의 2개의 잉크 젯 방울의 상호 작용의 계산 유체 동적인 모델로부터 얻어진 애니메이션 시퀀스로부터의 캡쳐된 이미지.
도 7은 반도체 레이저 또는 발광 다이오드(LED) 어레이, 어드레스 가능한 복사 소스와 프린트헤드의 관계를 나타낸 도면.
도 8은 프린트헤드상에 통합된 반도체 레이저 어레이를 나타낸 도면.
도 9는 릴-투-릴 유연한 기판 이송을 기초로 한 고효율 생산 시스템을 나타낸 도면.
도 10은 프린트헤드에 근접한 잉크 경화를 나타내는 발광 폴리머 복사 소스를 나타낸 도면.
도 11은 프린트 헤드상에 직접적으로 통합된 선형 어드레스 가능한 어레이 이미징 장치(유기적 광전도체 어레이 등)를 나타낸 도면.
도 12는 유기 광전도 어레이를 기초로 한 전체 영역 이미징 시스템을 나타낸 도면.
도 13은 프린트헤드상에 직접적으로 통합된 복사 셔터 및 노즐 판 세정 장치를 나타낸 도면. 실시간으로 노즐 판을 세정하는 3 작용 와이퍼 블레이드를 나타낸다.
도 14는 향상된 팁 경직성 및 수명을 위해 3중 작용 와이퍼 블레이드의 이온 주입 표면을 나타낸 도면.
도 15는 실시간 프린트헤드 높이 조절을 제공하기 위해 디자인된 바이모르프 변환기를 나타낸 도면.
도 16은 프린트헤드에만 국부 영역에 관련있는 국부화된 환경 제어 벨로우즈 구조를 나타낸 도면.
도 17은 파장 특성에서의 단일 플레인에서 프린트되는 잉크에 사용된 광개시제로 복사를 방출하는 전체 영역 마이크로파 유도된 가스 방출을 나타낸 도면.
도 18 내지 20은 프린트헤드상에 통합되며, 방울 임팩트 영역 및 100 ㎳ 의 임팩트 후에 시간과 동등한 거리와 관련있는 영역에 복사의 전송을 제공하는 복사 라인 소스의 생산과 관련있는 도면.
도 21은 프린트된 배선 보드 홀 텐팅 방법을 나타낸 도면.
도 22는 이중 프린트헤드 구성에 통합된 공통 복사 경화 시스템을 나타낸 도면.
도 23은 잉크 젯 프린트헤드를 사용하는 화학적 부착 프린팅을 나타낸 도면.
도 24는 높은 패턴-투-패턴 정렬과 평행하여 백-투-프론트 프린팅을 허용하는 이중 프린트헤드 구성을 나타낸 도면.
도 25는 드롭-온-디멘드 프린트된 이온 주입 패터닝 마스크를 나타낸 도면.
도 26은 마이크로비아 홀 및 컨테인먼트 웰 패턴 마스크를 나타낸 도면.
도 27은 드롭-온-디멘드 프린트된 스탠드-오프 스페이서를 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예는 상기 및 그 밖의 문제를 해결하는 것을 추구한다.
하나의 측면에 있어서, 본 발명은 표면상에 마스킹 패턴을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 방울 침착 장치를 사용하여 마스킹 패턴을 형성하기 위해 표면상에 다수의 방울을 침착하는 단계; 및 표면상에 마스킹 패턴의 형성을 제어하기 위해 작용 지역의 국부적 환경을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 방울은 침착 장치 및 표면사이의 작용 지역을 통해 지난다.
하기에 보다 상세히 설명된 것과 같이, 작용 지역만의 국부 환경의 제어는 표면상의 마스킹 패턴의 형성에 중요한 영향을 갖는다는 것을 발견했다. 바람직하게, 마스킹 패턴의 형성이 제어되어 미리 결정된 구조적 특성을 갖는다.
바람직한 기술은 개개의 방울, 또는 연속적인 방울 흐름이 마스킹 패턴을 형성하도록 표면상에 침착되게 하는 드롭-온-디멘드 프린팅이다. 드롭-온-디멘드 프린팅 방법의 예는 프린트헤드로부터 방울을 내뿜는 압전, 압저항, 릴렉서 및 버블 젯 유도 압력 발생에 기초한 잉크 젯 방법을 포함한다.
마스킹 패턴의 목적에 따라, 마스킹 패턴은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 패턴은 알키드 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 염화고무, 에폭시, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐, 실리콘, 플로로카본, 폴리이미드, 폴리아미드 및 폴리스티렌중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다. 패턴은 금속, 유전체, 자기, 발광, 흡광, 투광, 전도, 절연, 반도체 또는 초전도체 물질중 하나로 형성될 수 있다. 침착 물질은 100% 고체 폴리머일 것이다.
침착 물질은 유기적으로 변화된 세라믹일 수 있다.
침착 물질은 용액 또는 용액 겔화 형태일 수 있다. 용매는 물, 저 알콜, 에틸렌글리콜, 아세톤, 헥산, 벤젠, 클로로벤젠, 톨루엔, 파라크실렌 및 메틸렌 염화물중 하나 일 수 있다.
바람직하게, 작용 지역은 침착 장치에서 표면까지 확장한다. 그러나, 작용 지역은 부분적으로 침착 장치 및 표면 사이에만 확장할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 침착 장치 및 표면 사이에서 상대적인 움직임이 발생되어 마스킹 패턴의 형성 동안 상기 작용 지역이 표면을 지나 움직인다.
바람직하게, 작용 지역의 국부 환경은 적어도 다음의 이유중 하나 또는 그 이상을 위해 제어된다.
(ⅰ) 표면상의 방울의 유착을 제어;
(ⅱ) 표면상의 방울의 확산을 제어;
(ⅲ) 표면상의 방울의 배치를 제어; 및
(ⅳ) 방울의 속박을 회피;
바람직하게, 작용 지역의 국부 온도가 제어되어 표면상의 방울의 응고율을 제어한다.
바람직하게, 작용 지역의 국부 공기가 제어된다. 그러한 국부화된 공기 제어는 프린트되는 전체 영역과 관련된 공기 제어에 대립되어, 요구되는 침착 특성을 제어하는 저렴한 수단을 제공할 수 있다. 하나의 실시예에서 이 지역은 프린트헤드를, 예를 들면, 공기의 정압 또는 특정 불황성 또는 반응성 가스 주입을 제공하는 벨로우즈형 구조와 같은 속박 표면으로 둘러쌈으로써 얻어질 수 있다(가스는 가열되거나 냉각된다). 약진공은 건식 진공 펌핑 배열을 사용하는 벨로우즈에서 지지될 수 있다.
따라서, 하나의 바람직한 구성에 있어서, 적어도 부분적인 진공이 작용 지역에서 발생되어 침착 장치에서 표면으로 통과하는 동안 방울의 오염을 실질적으로 피한다. 침착 장치와 표면사이에서 연장하는 기압차는 작용 지역에서 발생될 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 불활성 또는 반응성 가스는 방울 침착동안 작용 지역에 삽입될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 작용 지역이 전자기 복사에 국부적으로 노광되어 표면상의 방울의 유착을 제어함으로써, 마스킹 패턴의 응고를 제어한다. 전자기 복사에 작용 지역의 국부 노광의 지속 시간이 제어될 수 있어 표면상의 방울의 확산을 제어함으로써, 마스킹 패턴의 결과적 형태를 제어할 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 전자기 복사의 강도가 제어되어 표면상의 방울의 확산을 제어함으로써, 마스킹 패턴의 결론적 모양을 제어한다.
침착 물질의 방울은 표면상의 침착 이전 및/또는 이후에 복사 경화될 수 있다. 하나의 실시예에서, 복사 경화는 1 mJ.cm-2보다 크거나 같은 드레스홀드 에너지를 갖는다.
예를 들면, 마스킹 패턴의 선너비 및 프로파일 제어는 침착된 물질이 복사 경화에 노광되는 임팩트후에 시간을 제어함으로써 성취될 수 있다. 시간 주기는 바람직하게 1 내지 2000 ㎳, 보다 바람직하게 50 내지 300 ㎳이다.
임계 복사의 노광은 액체 물질 유동학에서의 변경을 촉진함으로써, 표면상의 방울의 확산율 및 부근 방울과의 유착의 정도율에 영향을 준다. 방울 유착 및 경화의 그러한 제어는 방울 침착후 0 내지 100 ㎳의 시간영역에서 형성되어야 할 곧은 에지, 평형 측면을 갖는 마스킹 패턴을 가능케 할 수 있다. 계산 유체 동적(CFD) 모델링은 유착까지/동안 시간 영역에서 방울의 임팩트 다이나믹 및 표면 습식 반응에 대한 흔적을 제공해 왔다. 방울 분사 시간과 결합된, 방울 체적, 지름 및 임팩트 에너지(임팩트 간격)는 유착 반응에 직접적으로 기여하는 것으로 발견되었다.
마스킹 패턴 사용의 특성은 방울 분사율 및 방울의 센터-투-센터 간격을 이끄는 표면 이송율을 나타낸다. 오퍼레이팅 파라미터의 조절은 드롭-투-드롭 시간 영역의 직접 제어를 허용할 수 있다.
선너비의 다이나믹 레인지를 성취하기 위해, 표면 습식 및 표면상의 방울의 응고율은 바람직하게 제어된다. 이것은 표면의 표면 에너지 및 침착 프로세스에서 사용되는 물질의 특성을 제어함으로써 성취될 수 있다. 표면 에너지 제어는 침식,연마, 오존 처리, 플라즈마 노광 및 비습식 물질의 코팅을 포함하는 많은 방법으로써 영향받을 수 있다. 유체 응고 제어는 유체의 화학적 디자인 및 복사 경화의 유형, 정도 및 타이밍으로써 이루어질 수 있다.
복사 경화는 모든 적절한 수단에 의해 제공될 수 있다.
복사가 침착된 지형과 상호 작용될 경우에 방울 임팩트 지역과 관련있는 시간 및 위치를 선택하는 능력을 제공하기 위해, 복사 소스로부터의 광출력은 광섬유 광유도관 구성을 사용하여 프린트헤드로 전달될 수 있다. 라인 출력 변환을 제공하는 장치와 함께 속하거나 결합되는 다중 광섬유 광 유도관이 사용될 수 있다.
전자기 복사는 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파 및 α입자 중 하나일 수 있다. 고속 경화를 이루기 위해, 침착 물질의 광개시제 및 제어되는 물질을 경화하는 복사 소스의 조사가 복사의 노광 시간과 함께 제어되는 것이 바람직하다. 복사 경화는 침착된 방울에 순차적으로 또는 평행하게 입사하는 복사의 다중 파장으로 제공될 수 있다.
복사 소스는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 그 또는 각 LED는 무기 또는 유기적 일 수 있으며, SiC, InGaN 또는 PPV 유도체를 기초로 할 수 있다. 복사 소스는 일련의 분리된 LED를 포함할 수 있다. 그러한 소스는 LED의 독립적으로 어드레스 가능한 선형 또는 면적 어레이를 형성하기 위해 함께 버트되는 다수의 분리된 LED를 포함할 수 있다. 플라스틱 캡슐화 패키징은 침착 프린트헤드에 근접한 집적을 수월하게 하기 위해 어레이의 부피를 줄이도록 제거될 수 있다.
대안적으로, 복사 소스는 적어도 하나의 반도체 양자 우물 고체 레이저를 포함할 수 있다. 그 또는 각 레이저는 무기물 또는 유기물일 수 있으며, SiC, InGaN 또는 PPV 유도체를 기초로 할 수 있다. 복사 소스는 일련의 분리된 레이저를 포함할 수 있다. 그러한 소스는 독립적으로 어드레스할 수 있는 반도체 양자 우물 스택 고체 레이저의 어레이를 포함할 수 있다. 레이저는 단일 수정 웨이퍼상에서 제조될 수 있다. 웨이퍼는 표면을 지나 비행중, 임팩트중 및 확산중 경화를 수월하게 하도록 프린트헤드 또는 각이진 회전 가능한 하우징에 직접적으로 결합될 수 있는 레이저의 라인을 발생하도록 다이싱될 수 있다. 대안적으로, 레이저는 유동적인 플라스틱 시트에서 제조될 수 있다.
복사 소스는 스트립라이트 또는 전체 영역 조명 장치에 사용될 수 있는, 적어도 하나의 발광 폴리머(LEP)를 포함할 수 있다. LEP는 박막 장치일 수 있다. 복사 경화는 박막 무기 또는 유기 발광 물질을 사용함으로써 전체 영역 프로세스로서 성취될 수 있다. 박막 장치 디자인은 장치에 의해 방출될 파장대를 한정한다. 방출은 특정 파장 또는 파장들을 적합하게 하도록 조절될 수 있다. 파장의 이산 무늬 또는 밴드는 장치 제조에서 성취될 수 있다. 무늬 또는 밴드 포커싱 또는 디포커싱은 볼록 렌즈 구성으로 이루어 질 수 있다. 볼록 렌즈는 드롭-온-디멘드 기술을 사용하여 침착될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, LEP는 침착된 마스킹 패턴의 경화 또는 조명을 위한 파장을 선택하기 위해 필터링된 백색광을 방출한다.
본 발명은 릴-투-릴 및/또는 로보트 기판 이송 방법을 사용함으로써 고효율 에칭 마스크 프린팅 시스템을 제공할 수 있다. 예를 들면, 프린트헤드의 다중 세트가 사용될 수 있어 2개의 인장된 "공급" 및 "수용"드럼 사이에서 유지된 플라스틱 시트의 오픈 렝스를 따라 동작되어야 할 분리된 워크 스테이션의 다중성을 허용한다.
바람직하게, 표준 정렬 마크가 발생된다. 일련의 코딩은 (예를 들면, 습식 에칭에 대한 프린트된 회로 보드를 위해) 개개의 기판에 침착될 수 있다. 이것은 칼러 또는 투명한 잉크를 사용하는 드롭-온-디멘드 프린팅 방법을 사용함으로써 성취될 수 있다.
본 발명은 침착된 마스킹 패턴의 동적인 이미징을 활용할 수 있다. 그러한 이미징은 프린트헤드에 직접적으로 통합된 선형 이미징 장치로써 제공될 수 있다. 실시간 이미징은 프린트헤드 어셈블리의 양 측상의 전하 결합 장치(CCD)와 같은 이미징 어레이를 통합함으로써 성취될 수 있어, 그로 인해 양방향 프린트 이미징을 허용한다. 실시간 이미징은 CCD 또는 실리콘 x-y 어드레스 가능한 포토다이오드 어레이와 같은 무기적 이미징 장치를 사용하거나 박막 유기 광전도 픽셀 어레이의 (포토다이오드)로써 성취될 수 있다.
처리 양품률을 증가시키기 위해, 패턴 인식 및 오버레이 비교 기반 소프트웨어가, 예를 들면, 넓은 영역 유기 광전도 어레이를 사용하여 사용될 수 있다. 이것은 고가의 렌즈 구성의 도움없이 한 번에 이미징되어야 할 완성 기판을 가능케 할 수 있다. 유기 포토다이오드 영역 어레이는 바람직하게 이미징되어야 할 최상의 모양과 양립할 수 있는 픽셀 분해능을 갖는다. 이미지는 바람직하게 소프트웨어 기반 패턴 인식을 보다 쉽고 빠르게 하는 1:1 대응이다.
본 발명은 바람직하게 프린트헤드의 노즐 구멍을 선택적으로 덮는 바이모르프 또는 다른 전기적 구동 전자기 복사 셔터를 사용한다. 셔터 어셈블리는 마이크로머신된 구조이다. 셔터는 노즐 표면을 세정하는 수단을 포함한다. 따라서, 다른 측면에 있어서, 본 발명은 침착 챔버, 침착 챔버와 유체적으로 연결된 노즐 및 노즐 홈을 선택적으로 덮고, 노즐의 표면을 세정하는 수단을 포함하는 노즐 셔터를 포함하는 방울 침착 장치를 제공한다.
하나의 바람직한 실시예에 있어서, 세정 수단은 노즐 표면을 세정하는 일련의 박막/후막 와이퍼 블레이드를 포함한다. 장치는 셔터 어셈블리의 양 단부에 위치된 와이퍼 블레이드에서 저수용기의 잔여 잉크의 흐름을 돕는 일련의 유체 덕트를 포함할 수 있다. 진공 흡입 튜브는 저장된 유체/잉크를 주기적으로 비우기 위해 저장용기에 위치된다.
원위치의 환경 및 복사 셔텨 어셈블리는 방울 착지 지역과 근접한 표면 전처리를 제공하는 실시간 펄스 플라즈마 전극 및/또는 프린트헤드 진공 기폭 장치로서 작용할 수도 있다.
와이퍼 블레이드의 표면은 향상된 세정 작용 및 저항을 제공하기 위해 국부적으로 경화될 수 있다. 블레이드는 바람직하게 셔터의 표면을 고에너지 이온(이온 주입 또는 플라즈마 주입)의 빔에 노광시킴으로써 경화된다.
방법은 가변 속도 복사 경화 프린팅을 제공하는, 다수의 방울 분사 파장 및 시퀀스를 이용할 수 있다. 특정 드라이브 파형 시퀀스는 마스킹 패턴의 유형에 따라 사용될 수 있다.
표면 전처리는 예를 들면, 마스킹 패턴의 침착에서 및/또는 이전에 수행될 수 있다. 표면 전처리는 국부적 오존, 복사 노광, 스프레이 헤드 또는 잉크 젯 프린트헤드, 또는 스프레이 헤드로부터 분사되는 산 또는 알카리, 또는 잉크 젯 프린트헤드로부터의 용매에 의해 수행될 수 있다.
잉크 젯 프린트헤드의 실시간 높이 조절은 마스킹 층의 침착동안 수행될 수있다. 이 위치 설정은 프린트헤드를 z 축으로 이동하게 하는 바이모르프 또는 캔틸레버형 또는 서보 드라이브 위치조정 변환기를 사용하여 수행될 수 있다. 높이 조절은 바람직하게 50 내지 2000 ㎛, 보다 바람직하게 0.75 내지 1.25 ㎜에서이다. 위치조정 변환기는 프린트헤드가 평형으로 배치되도록 프린트헤드의 양 단부에 위치될 수 있다. 그러한 실시간 위치조정은 전기 광학(레이저[레인지 파인더 원리] 또는 포토트랜지스터 또는 광전지쌍과 결합된 LED) 또는 용량성, 또는 유도성 센싱 소자의 결과일 수 있다. 그러한 높이 제어는 다이렉트 유체 접촉 전달을 수월하게 할 수 있다.
본 발명은 다중 프린트헤드를 수용할 수 있는 프린트헤드 엔클로저를 활용함으로써 와이드 포맷 프린팅을 가능케할 수 있다. 예를 들면, 일련의 프린트헤드는 공통 노즐 포맷과 함께 버트될 수 있다. 이것은 노즐의 수가 증가되더라도 결론적인 평형 측면을 가진 패턴이 영향받지 않게 할 수 있다. 버팅 에러는 그러한 프린트를 절충하므로, 공통 노즐 판을 통합할 필요가 있다. 정렬이 완료되면 제거될 수 있는 He-Ne 사이팅 레이저 어셈블리의 압전 위치조정을 활용함으로써 버팅된 프린트헤드가 x-y-z 축으로 정렬될 수 있다.
마스크 패턴 선너비를 최적화하기 위해, 침착 물질의 형성이 제어될 수 있다. 유리 전이 온도 Tg와 같은 침착 물질의 특성은 침착 물질의 경도 및 온도 안정성에 영향을 줄 수 있다. 부피-투-표면 광개시제 비율의 변화는 경화율에 영향을 줄 수 있다. 최적의 동작은 1 내지 4:1(표면:부피)에서 발생한다.
근접 결합, 저온도, 마이크로파 개시 가스 방출 복사 소스는 넓은 영역 폴리머 교차 결합을 촉진할 수 있다. 낮은 표면은 기판 표면에서 커플 아웃하도록 방출 유도된 포토종을 허용하는 표면 양각 패턴이 그 내에 제조됨으로써 마스크 재료를 조사시킨다. 원하는 파장(가스 특성)의 플라즈마 방전 포톤을 적출하기 위해 필요한 표면 양각은 산광기, 도트 매트릭스, 또는 모스-아이드 렌즈 매트릭스와 같은 확산 구조일 수 있다. 바람직한 실시예는 볼록 렌즈 타입 어레이를 사용하며, 여기에서 거의 사각형 단면(90o보다 작거나 같은) 투영 너비, 높이 및 벽 경사는 지정된 빛의 파장에 대한 결합의 효율에 영향을 준다.
지정된 노즐 판 기하학은 노즐 어레이로부터 분사된 방울의 배치 제어에 영향을 줄 수 있다. 시어링 작용(즉, Xaar XJ 시리즈 프린트헤드)이 사용되면, 노즐 스태거는 바람직하게 곧은 문자 프린팅을 하도록 노즐 판에서 한정된다. 웰 한정된 라인을 만드는 방울의 유착을 얻기 위해 표준 파라미터 범위의 프린트헤드 외부를 동작함으로써 방울 간격을 다양화할 필요가 있다.
마스킹 패턴은 전극 표면 땜납 리플로우 저항 마스크 패턴일 수 있다. 이 예에서, 땝납 마스크를 형성하는 방법은 상술한 에칭 마스크를 형성하는 방법과 유사하며, 잉크 형성의 선택이 땝납 딥 코팅 및 열적 파 땝납 리플로우 프로세스에 적용된 높은 온도를 반영해야 하는 것이다. 땝납 마스크로서 사용될 수 있는 가용성 물질은 실리콘, 폴리이미드, PTFE 및 에폭시를 포함한다.
마스킹 패턴은 3D 에칭 마스크일 수 있다. 다수의 장치 제조 응용은 가변 빌드 높이 또는 에칭 깊이 모양의 생산을 요구한다. 특정 영역에서 응고된 다중 방울 또는 침착되는 패턴이 다른 시간인 패턴의 다중 통로중 하나를 사용하여 그러한 모양을 한정하기 위해 방울 침착 프로세스를 사용할 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에서, 마스킹 패턴은 건식 에칭 저항, 무기 에칭 마스크이다. 에칭 마스크는 무기 또는 혼합된 유기-무기 유체 시스템을 근거로 형성될 수 있다. 그러한 경우에, 유체의 특성 및 프린트헤드 물질과 노즐 비습식 코팅에 대하여 화학적 안정성이 적용된다. 유기-무기 유체(오머서-유기적으로 수정된 세라믹, 졸-겔, 금속-유기 등)는 UV와 같은 복사 경화를 사용할 수 있다. 마스킹 패턴은 비전해 또는 전해 도금 베스 저항, 에칭 마스크 패턴일 수 있다. 프린팅 방법은 프린트된 배선 보드 에칭 마스크 패턴을 위한 것과 동일하다. 차이는 사용되는 물질의 선택과, 자연에서 3차원인 마스크 패턴을 구성하는 필요성에서이다. 전형적인 물질은 에폭시, 폴리카보나이트, 실리콘, PTFE, 폴리클로로트리플로로에틸렌, 폴리이미드, 폴리이소프렌 및 폴리프로필렌폴리스티렌 등을 포함한다.
마스킹 패턴은 부가적인 도금 에칭 마스크일 수 있다.
마스킹 패턴은 고분해능 에칭 마스크일 수 있다. 고 분해능은 제공되는 응용에 따라 상이한 측정을 갖는다. 이 개시의 목적을 위해, 고 분해능은 10㎛보다 작은 모양 사이즈를 의미한다.
마스킹 패턴은 전기적 도전 마스킹 층일 수 있다. 그러한 마스킹 층은 전극 패턴의 비전해/전해 코팅을 위해 시드 층에서와 같이 사용후 원위치에 남겨질 수 있다. 마스킹 층은 선택 금속으로 코팅하기 전에 특정 전도성 및 화학적 계면 반응을 초래하기 위해, 카본 기반 또는 금속 아세테이트 기반(즉, 팔라듐)일 수 있다.
마스킹 패턴은 데코러티브 표면 에칭 마스크일 수 있다. 데코러티브 표면은 표면 양각 패턴을 형성하는데 사용되는 잉크의 특성을 기반으로 할 수 있다. 그러한 시스템은 안전 신호로서 이미지 및 기록될 수 있는 고체에서 미립자 분산의 유일한 특성에 기인하여 안전 장치로서 사용될 수 있다.
본 발명은 에칭 마스크 패턴의 침착의 UV (또는 다른 에너지/복사) 라인 소스를 사용할 수 있다. 그러한 라인 소스는 선택된 프린트헤드의 너비를 지나 복사 (UV-가시광선-IR-전자) 노광의 균일한 영역을 제공할 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서의 라인 소스 구조는 0.25 내지 1 ㎜의 개개의 지름의 섬유의 단일 라인을 제공하기 위해 부채꼴로 펴진 광섬유 다발을 사용한다. 섬유 라인은 직접적으로 접촉되며, 약간의 경성과 취급의 용이를 제공하는 폴리이미드 시트 지지 물질에 고착된다.
본 발명은 침착 물질의 방울을 침착하기 위해 방울 분사 기술을 사용하여 회로 보드상에 회로 패턴을 형성하는 방법도 제공하며, 상기 방법은 회로 보드에 형성된 비아 홀을 적어도 부분적으로 채우기 위해 상기 회로 보드상에 다수의 방울을 침착하는 것을 포함한다. 그러한 방법은 2가지 상이한 방법, 즉 코팅된 비아 홀인-필 또는 표면 장력 유도 코팅으로 실행될 수 있다.
인-필 프로세스는 모세관 현상하에서 홀을 채우기 위해 방울을 발생시키는 방울의 다중성을 사용한다. UV 경화는 솔리드 플러그를 형성하기 위해 침착된 방울을 응고시킨다.
표면 장력 유도 코팅 프로세스는 채워져야 할 홀 사이즈보다 큰 방울 사이즈를 요구한다.
바람직하게, 이 방법은 마스킹 패턴을 뒤이어 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 포함한다. 제거 프로세스는 건식 또는 습식일 수 있다. 건식 프로세스는 아르곤, 산소, 아르곤-산소 혼합물, CF4-산소 혼합물, 아르곤-물 증기 등(불활성 가스 희토 산화물 시리즈; 반응성 가스는 수소, 산소, 염소, 플루오르 등으로 처리된다)을 포함하는 다양한 가스 화학 물질을 기초로 한 플라즈마를 사용한다. 습식 프로세스는 수성 및 비수성 용매 시스템 둘 다를 사용한다. 수성 기반 화학적 부식액은 주로 가성 기반이다[전형적인 프로세스는 30℃에서 H2O 의 5% NaOH 의 롤러 피드를 지나 주입된다]. 아크릴산의 마스크를 제거하는 비수성 용매는:
* 클로로포름(용해 작용)
* 디클로로메탄(팽창 및 용해 작용- 빨리 제거)
* 테트라클로로메탄(용해 작용)
* 클로로벤젠(팽창 작용)
* 1,1,2-트리클로로메탄(용해 작용)
* N-메틸필로로디논[NMP](팽창 작용- 느린 프로세스)
을 포함한다.
방법은 공통 통합된 복사 경화 소스로 이중 프린트헤드 구성을 활용할 수 있다. 이 구성은 이중 백-투-백 프린트헤드 구성의 외부 에지 및 중앙에 위치된 복사 소스를 가질 수 있다. 이것으로 전방 또는 후방 프린트와 관계없이 복사 노광과 동일한 정도를 제공하는, 이중-방향 모드로 프린트헤드가 프린트하도록 한다.
마스킹 패턴은 화학적 부착 전달을 기초로 하여 형성될 수 있다. 화학적 부착은 촉매 작용된 표면상에서 키랄성을 통하거나 친수성 반응을 통할 수 있다.
본 발명은 단일 패널 프린트된 배선 보드(PWB) 백-투-프린트 자동 레지스트레이션 에칭 마스크 프린팅 프로세스를 형성하도록 활용될 수 있다. 이 프로세스는 예를 들면 He-Ne 레이저 빔과 실리콘 다이오드 포토디텍터를 사용하여 서로 관련하여 정렬된, 2개의 직면하는 프린트헤드 또는 프린트헤드의 버트된 선형 어레이를 사용할 수 있다.
마스킹 패턴은 근접 수직 벽으로 된 마스크 패턴일 수 있다. 고체 표면과 상호 작용하여 잉크 젯 프린트헤드 분사될 방울의 계산 유체 동적 모델링(FlowScien ce사의 Flow 3D 모델링 소프트웨어 기반)은 수직에 매우 근접된 측벽 모양으로 단일 도트를 만들수 있는 것을 제안했다. 방울의 임팩트 속도 및 잉크 점성과 결합된, 이전 방울의 방울 간격과 응고 상태는 라인을 형성하기 위해 유착율에 영향을 준다. 라인이 수직 측벽 프로파일을 갖기 위해, 유착 프로세스가 방울 물질이 응고된 방울의 너비로 확산되는데 걸리는 시간(즉, 10 ㎲보다 작거나 같은 시간)안에발생되는 것이 필수적이다.
마스킹 패턴은 이온 주입 마스크일 수 있다. 그러한 마스킹 물질의 목적은 고에너지 이온 빔으로부터의 마스크하에서 표면을 보호하는 것이다. 에너지 범위는 10 eV 내지 50 MeV 이다. 마스킹 층의 두께는 조사빔의 에너지에 따를 것이다. 높은 에너지에 대해, 예상되는 마스크 두께는 10 ㎛보다 작거나 같을 것이다.
마스킹 패턴은 단일 또는 다 칼러 발광 폴리머 디스플레이의 제조에 사용되는 것과 같은, 컨파인먼트 웰 마스크일 수 있다(도 26 참조). 그러한 컨파인먼트 웰을 사용하는 그 밖의 디스플레이 장치는 무기 란탄족 원소 염료 또는 유기 소분자 염료 구조를 포함한다.
본 발명은 표면상에 스페이서 패턴을 형성하는 방법도 제공하며, 상기 방법은:
방울 침착 장치를 사용하여 스페이서 패턴을 형성하기 위해 표면상에 다수의 방울을 침착하는 단계; 및
방울 침착동안, 표면상의 스페이서 패턴의 형성을 제어하기 위해 작용 지역의 국부 환경을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 방울은 침착 장치 및 표면 사이에 위치된 작용 지역을 통해 지난다.
스탠드-오프 스페이서는 전형적으로 평면 디스플레이 장치의 2부분을 분리하는데 사용된다. 일 예는 진공 기반 필드 방출 디스플레이에 사용되는, 알려진 전도성 및 보조 전자 방출성의 스페이서 물질의 사용이다. 다른 예는 액정 디스플레이에 사용되는 분리 웰 구조이다. 웰 구조는 웰을 채우기 위해 잉크 젯 프린트되거나진공 주입될 수 있는 액정을 포함한다.
본 발명은 모두 건식, 대전된 토너, 광 전이 프로세스를 사용하여 마스킹 패턴을 형성하는 방법으로도 확장한다. 따라서, 본 발명은 표면상의 양각 패턴을 형성하는 방법도 제공하며, 상기 방법은:
롤러의 부분에서 전하를 선택적으로 제거하기 위해 대전된 롤러를 선택적으로 조사하는 단계;
방울 침착 장치를 사용하여 롤러의 대전된 부분상에, 침착 장치 및 롤러사이에 위치된 작용 지역을 통해 지나는 다수의 방울을 침착하는 단계;
방울 침착동안, 롤러상에 형성된 패턴의 구조를 제어하기 위해 작용 지역의 국부 환경을 제어하는 단계; 및
상기 표면상에 양각 패턴을 형성하기 위해 롤러에서 표면상으로 침착된 물질을 이송하는 단계를 포함한다.
이것은 토너는, 토너상의 전하 축적에 대한 필요한 지름 및 물질 특성 및 패턴될 광전도체와 기판에 입자 전이를 제공하는 나노 또는 마이크로캡슐/미립자로 이루어진/방울 시스템인 사진 복사의 적용이다. 다른 프로세스는 물질이 유착하도록 마이크로 캡슐/입자/방울을 리플로우하기 위해 원위치 고속 열적/적외선(펄스 또는 연속 조사) 처리 수단을 사용하여 처리될 수 있는 토너를 사용한다. 예로 들면, 토너 마이크로캡슐/입자는 실제로 저온도(<200℃) 열가소성의 고체 방울인 것으로 고려한다. 온도로서 녹여지는 대전진 입자가 도입된다. 녹는 정도는 과도한 표면 습식(리플로우)없이 유착을 허용하기에 충분하다. 열의 제거는 다시 굳도록열가소성을 허용해서, 요구되는 에칭 마스크 패턴을 형성한다. 중공의 캡슐이 특정 물질(즉, 폴리머, 무기 등)을 포함하는데 사용되는 것이 예상된다.
본 발명의 바람직한 특징이 첨부된 도면을 참조하여, 예시로서만 설명될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 XaarJetTMXJ500 프린트헤드를 사용하지만, 그것에 제한되지는 않는다. 이 프린트 헤드는 180 dpi의 분해능과 4 ㎑의 분사 주파수를 갖는다. 대략 51 ㎛의 지름 및 70 pL의 체적의 방울을 83 ㎲의 분사 주기 지연으로 분사하는 각 노즐은 50 ㎛의 지름을 갖는다. 500개의 노즐, 노즐 판과 관련된 노즐의 기하학적 배열은 23.5 ㎛의 행의 비틀림을 갖는다(주문형 노즐 판 장치).
이 프린트헤드는 텍스트/이미지 데이터의 한번의 분량을 프린트하기 위해 y 축 움직임(소프트웨어로 모터 제어)이 가능하도록 프린팅 시스템에 장착된다. 프린트헤드는 0.1 내지 10 mm의 높이 조절을 하도록 z 축(소프트웨어로 모터 제어)으로도 움직일 수 있다. 기판은 70 내지 504 ㎜/s, 바람직하게 280 ㎜/s의 속도로 +ve 또는 -ve x 축으로 움직이며 프린트된다. 기판 움직임과 관련된 드라이브 샤프트 인코더는 14의 관련 프린트 엔진 인코더 분할 요소로 5 ㎛의 분해능을 갖는다. 대안적으로, 1 ㎛ 또는 그 이하의 분해능을 갖는 선형 인코더가 향상된 어드레스를 하는데 사용될 수 있다. 프린트헤드와 수직의 축의 결과적 방울 간격은 이미지 분해능을 매치하기 위해 40 내지 90 ㎛, 바람직하게 70 ㎛이다.
70㎛ 스텝을 포함하는(또는 2개의 프린트헤드의 사용에 기인하거나 Xaar XJ1000 프린트헤드, 또는 유사한 장치를 사용하는) 현재의 프로세스는 노즐 분해능을 2배로 하기 위해 분량당 2 경로를 사용한다.
이미지 분해능이 고급(dpi)일 수 있으며 기판상의 적합한 어드레스능력도 고급일 수 있기 때문에, 동등한 인코더 신호의 사용이 요구된다.
Xaar 프리트 헤드에 사용되는 잉크는 UV 경화이며, (어떠한 칼라 또는 밝은 잉크가 지정될 수 있더라도) 청록색은 1에 근접한 농도, 9 내지 30 mPa.s의 점성 및 22 내지 32 mN/m의 표면 장력을 갖는다. 이 잉크는 완전 경화 상태에 도달하기위해 1 내지 2 J/㎝2의 조사 에너지 밀도를 요구한다. 방울은 압전 세라믹의 전기장으로 개시된 절단의 결과로서 압력 펄스를 사용하여 노즐로부터 분사된다. 방울은 대략 6m/s의 임팩트 속도를 갖는다.
UV 경화 잉크의 방울은 표면에 충돌하고 화학적 교차 결합을 발생시키는 잉크에 노광되는 UV 파장 빛의 작용에 의해 응고되기 전에 관성 댐핑과 표면 확산을 받는다. UV 경화는 첫 번째는 프린트헤드에서 국부적으로, 두 번째는 전체 영역 하드 코어 프로세스인 2 부분에서 이루어진다. 국부 경화(도 1참조)는 프린트되는 곳의 사이즈를 제한하기 위해 확산 거리를 제어하는데 충분한 화학적 교차 결합 또는 경화의 제어되는 정도를 얻기 위해 사용된다. 그러한 노광이 발생할 경우 UV 노광의 정도 및 시간과 지속은 어떠한 배열로도 연속적인 라인을 만들기 위해 필요한 방울 유착을 허용하도록 제어된다. 하나의 실시예에 있어서, 400 WHg 램프(UV 밴드 A)를 사용하는 UVP 스팟큐어 소스(SCL1-6)가 사용된다. UV 소스는 6개의 액체로 채워진 섬유 다발의 단부에 광학적으로 이미징되는 6개의 출력을 갖는다. 각각의 유리 광통로는 F.S.I. 스팟-투-라인 변환기에 접속된다. 변환기는 특정 배열 및 폴리싱된 단부로 확장하는 랜덤화된 광섬유 다발을 기초로 한다. 섬유 부분이 직접적인 일치 맵핑이기 때문에, 랜덤화는 빛 출력의 전반적인 균일성(일정한 조사)을 허용한다. 전체 프린트헤드 너비를 지나는 일치 경화를 허용하는 라인 변환기는 75 ㎜ ×4.6 ㎜의 조사 출력 영역을 갖는다.
방울 임팩트와 국부화된 UV 조사로의 첫 번째 노광 사이의 시간 지연은 1000㎳까지 이른다. 이 라인 변환기 광섬유 시스템은 UV 조사의 개시를 15 내지 20 ㎳의 지연 시간으로 만들기 위해 높이(기판 표면에 대해 z 축)가 변할 수 있다(도 2 참조). 이 요소는 최상의 전체 라인 에지의 곧음, 단면 프로파일 및 견고성을 얻기 위해 모든 방향(수직 축, 커브, 45o굽음)으로 개개의 방울의 최적의 유착을 허용하도록 조절된다.
최종적인 전체 영역 경화는 퓨전 UV F300S 경화 시스템을 사용하여 성취된다. 이 시스템은 최적의 프린트 속도로 잉크의 완전 경화를 제공하기 위해 선형 인치당 300W(총 출력 1800W) D-벌브 스펙트럼 방출(도 3 참조)을 사용한다.
바람직한 실시예에서 사용된 구리로 프린트된 배선 보드는 IPA로 기름쳐진, IPA 세정에 뒤이은 스카치 브라이트 패드를 사용하여 전처리된다. 이 전처리는 잉크 젯 프린트된, 에칭 마스크 패턴의 부착을 증가시키기 위해 표면을 거칠게하는 정도를 도입할 뿐만 아니라, 구리 산화물 억제, 크롬산염 코팅 제거를 수월하게 한다. 부착 촉진막/제가 놓여질 수 있는 곳에 세정 표면을 제공하는, 비전해 세정(퍼슐페이트 마이크로에칭에 이어 질산 크롬산염 제거) 또는 안티-타니시 처리를 포함하는 그 밖의 전처리도 가능하다. 그러한 프로세스는 당업계 방법의 범위와 양립할 수 있다. 결과적 잉크 젯 프린트된 에칭 마스크 패턴은 스테인레스강, 알루미늄, 플라스틱, 세라믹상의 니켈 전극, 세라믹, 사면체 카본, 다이아몬드 유사 카본, 및 유리를 포함하는, 폭 넓은 구리 마감 및 그 밖의 표면에 부착된다. 응고된 잉크는 구리 함유 염화물, 암모니아 및 알칼리 조성비를 기초로 한 것을 포함하는 광범위한 구리 부식액에 대하여 기판에 화학적으로 저항하고, 물리적으로 부착되어야 한다.
에칭한 후, 마스크 패턴은 제거되어야 한다. 이것은 습식(가성 용액, 디클로로메탄, NMP 등을 포함하는] 용매) 및 건식(반응성 이온 및 불활성 플라즈마) 프로세스를 포함하는 다양한 방법으로 성취될 수 있다.
차세대 마스크 프린팅은 지름 36.2 ㎛의 21 pL의 방울 사이즈가 사용될, XaarJetTMXJ100(360dpi) 또는 그레이스케일 만큼, 방울 사이즈가 작아질 것이다. 관련 방울 간격은 25 내지 40 ㎛일 것이며, 노즐 행의 비틀림 및 프린트헤드 분사 주기 지연은 프린트헤드 분사 주파수를 적합하게 하기 위해 최적화될 것이다. 결론적 에칭 마스크 패턴은 그레이스케일 동작과 관련된 작은 방울로 채워진 에지(커브 스텝 등)의 결과로서 부드럽게 나타날 것이다. 이 배치를 사용하여, 대상 라인 너비는 50 내지 100 ㎛이다. 다른 시스템 업그레이드는 보다 정밀한 도트 배치(즉, 1 ㎛의 정밀도 및 반복성보다 작거나 같은 선형적으로 코딩된 x-y 움직임)를 요구하는 고 분해능 프린팅을 제공할 것이다.
도 1을 참조하면, 이미지는 잉크 한 방울의 확산을 도표로 나타낸다. 중요한 모양은 모든 곳에서 (모델의 요소만큼) 등방성인 표면상의 확산의 대칭과 (상온에서의) 확산율이다.
이 시뮬레이션에서 사용되는 잉크는 10 내지 30 mPa.s의 점성 및 24 내지 30 mPa/m의 표면 장력을 갖는 100% 고체 폴리머였다. 기판 표면은 잉크와 22o의 적심각을 갖는 것으로서 한정된다.
확산율에 대한 연속적인 방울의 배치 위치가 연속적인 패턴을 만드는데 필요한 방울 유착에 영향을 줄 것이라는 것이 그러한 이미지로부터 명백해져야 한다. 더욱이, 잉크 방울이 표면 보상율 및 확장에 대하여 제어되지 못하면, 비평형 에지 라인이 될 것이다.
발명가는 그러한 제어가 연습되어야 하고 방법이 그것을 성취하기 위해 사용되는 어떤 시간 범위의 한정의 중요성을 깨달았다. 계산 유체 동적(CFD) 모델링은 방울 반응의 고속 이미징으로써 지지되는, 유체 반응을 학습하기 사작했다. 중요한 처리 요건은 곧은 에지, 평형측면을 갖는 라인을 제공하기 위해 방울 유착 및 경화를 제공하는 것이다.
중요성의 특징은 (분사된 액체 방울의 사이즈에 좌우되고 기판 표면을 실제적으로 충돌하는) 도트 분해능과 같은 나란한 방울 배치를 선택하기 위해 프린트 헤드의 측방 움직임을 제어하는 능력이다. 프린트되어야 할 곳의 특성은 방울 지름과 관련된 특정 프린트헤드로 성취될 수 있는 에지 한정을 나타낸다. 개개의 방울이 소프트웨어로 억세스/제어될 수 있는, 마이크로도토 그레이 스케일 레벨을 사용하여 성취되어야 할 모양을 양질의 모양으로 할 수 있다. 이 모양의 중요성은 마스크 패턴으로써 한정되는 전기적 회로의 반응에 있다. 회로의 접속 도체 소자는 에지의 거칠음이 없게 이상적으로 처리하는, 평형, 부드러운 에지, 곧은 또는 휘어진 모양일 것으로 예상된다. 에지 거칠음은 불필요한 스캐터링에 기인한 신호 저하를 제공할 수 있다. 프린팅 모드의 기능으로서 방울 배치 정확도 및 프린트 속도, 액체 방울 임팩트 및 기판 표면과의 상호 작용, 및 마스킹 물질 건조/경화의 다중성의 상세한 이해는 매우 중요하다.
본 발명에 대한 특별한 중요성은 아래에 사용되는 프린트 엔진 또는 프린트 동작 모드와 관계없이, 액체 방울에 대한 오퍼레이팅 파라미터 공간의 한정이다.
* 100% 고체 물질에 대한 잉크 점성(5 내지 50 mPa.s)
* 표면 장력 ≤40 mN/m
* 방울 임팩트 속도 ≤10 m/s
* 방울 지름 ≤50 ㎛
도 2[a-b] 및 3은 (방울의 70 ㎛ 센터-투-센터 간격과 동일한) 250 ㎲ 동안의 임팩트 시간 동안 지연되는 2 방울의 관성 역학 및 뒤이은 확산 반응을 나타낸다. 특정 환경(습기, 온도, 분진 농도 등)에서 프린트된 주어진 표면(표면 거칠음, 표면 에너지, 잉크와의 화학적 안정성 등)에서 특정 잉크(점성, 표면 장력, 임팩트 속도, 방울 체적 등)에 대한 가장 작은 사이즈를 성취하기 위해, 잉크의 유동학은 움직임(표면 확산)이 970㎲의 시간 범위에 속박되는 점이 강조되어야한다. 응고되기 전에 확산이 지속되면, 프린트된 라인은 확산 작용이 표면 모세관력 및 잉크 표면 장력 사이의 균형으로써 속박될 때까지 선너비를 증가시킬 것이다.
잉크, 프린트헤드, 기판 물질, 프린팅 환경의 변화는 관심있는 이미지를 프린트하는데 요구되는 연속적인 방울의 올바른 유착인 시간 주기에 영향을 줄 것이다. 고체 잉크 도트와 유착되는 (여기에서 고려되어야 할 비습식 반응으로 습기찬) 습한 방울은 상술한 습한 방울과 유착되는 습한 방울에 대해 설명된 것보다 곧은에지 평형 측면을 갖는 형태를 위해 다른 시간 주기를 가질 것이다. 그러한 모양의 변화는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다. 그러한 제어를 성취하기 위해, 프린트 헤드와 통합되지 않은 응고 프로세스를 사용하는 것은 가능하지 않다.
빛 조사가 프린트된 곳의 액체 잉크와 상호작용될 경우 본 발명은 방울 임팩트 지역과 관련있는 시간 및 위치를 선택하는 능력을 제공한다.
드롭-온-디멘드 잉크 젯 프린트 헤드는 방울 확산으로 표면 모멘트 및 표면 모세관 현상으로 임팩트시 또는 그 후에 정확한 시간에 응고되는 특정 잉크 형성의 단일 방울(또는 일련의 방울)을 분사한다.
0 내지 15 ㎲ - 표면과 130°보다 큰 접촉각에서 90°보다 작게 변화.
이것은 개개의 도트의 단면 프로파일을 제어하는 영역이다.
15 내지 250 ㎲ - 완전하게 제동된 관성의 임팩트
250 내지 1000 ㎲ - 방울의 유착이 곧은 라인의 프린팅을 발생하는 평형 특면을 갖게한다.
1000 ㎲ 이상 - 표면 에너지 및 잉크 표면 장력의 차에 결합된 잉크 유동학은 잉크가 교차 결합 UV 경화 폴리머에 조사될 때까지 연속적인 확산을 촉진하도록 에너지를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 잉크 형성은 전자기 복사에 노광될 경우 고속으로 경화된다. 바람직하게, 전자기 복사는 (딥 UV 및 UVA, UVB, UVC를 포함하는)자외선, 가시광선, 및 (멀리 떨어진 적외선을 포함하는)적외선, 마이크로파 및 α-입자(알파)에 할당된 파장 밴드를 포함한다.
도 4는 잉크 젯 프린팅 마스킹 시스템의 하나의 실시예의 기하학적 배치를 나타낸 도면이다. 특히, 도면은 사용되는 프린트헤드의 분사 빈도 및 방울 사이즈에 따른 비율로 x 축(프린트 방향-포지티브 또는 네거티브 즉, 프린트헤드 양측의 광원과 통합된 양방향 프린팅)의 기판 진로를 나타낸다. y축 프린팅은 관심있는 y축 지름(보드 길이 등)을 지나 노즐로 보상을 제공하기 위해 스탭-엔-리핏 분량 또는 다중 프린트헤드의 선형 결합으로써 될 수 있다.
도 5는 조사된 영역의 위치 및 너비에 특정 강조를 나타내는, 프린트헤드 및 통합된 광원 사이의 기하학적 관계를 나타낸다. 조사된 강도를 넘어 제어할 수 있는 z 축 높이 조절도 나타나 있다. 예를 들면, UV 경화 폴리머 잉크를 분사하는 Xa ar XJ500TM프린트헤드의 사용을 기초로 한 전형적인 프린팅 운동을 고려하는 것이 가능하다. 전형적인 프로세스(상술한 배경 정보 참조)는 280㎜/s의 기판 x 축 이동율과 4㎑의 비율로 분사된 70 pL(70 ×10-12ℓ) 체적과 51㎛ 지름의 방울 및 1 내지 200 mJ/㎝2의 국부화된 잉크 도트 스티칭 복사 에너지를 사용한다. 이것은 0.1 내지 2 ㎜(가장 바람직하게는 0.5 mm)의 기판보다 높은 프린트헤드 높이에 대해 70 ㎛의 방울 임팩트 센터-투-센터 간격(도 6 참조)을 제공한다. 결과적 도트 패턴은 통합된 UV 라인 소스(y 축 70 mm, x 축 4.5 mm의 면적)에 노광되기 전에 80 내지 100 ㎳ 사이 동안 표면상에 확산되도록 허용된다. 결과적 마스킹 물질 라인은 140 ㎛의 너비를 갖는다. 방울 분사 각도, 방울 속도, 기판 속도, 분사 타이밍과 관련있는 에러에 기인한 보상은 상기 예에서 무시되었다.
드롭-온-디멘드 임팩팅 방울을 조사하는 방법은 램프 또는 광섬유 광 유도관 기반 시스템에 단독으로 기인되지 않아야 한다. 도 7 및 8은 바람직한 실시예를 나타내며, 전자기 복사 수단은 독립적으로 어드레스할 수 있는 반도체 고체 상태 레이저 또는 발광 다이오드(LED-유기물 또는 무기물)의 어레이다. 그러한 실시예에 있어서, 고체 상태 반도체 레이저는 날아가는 유체 방울을 조사하여 방울이 기판 표면에 충돌하고 존재/확산함으로써, 표면 습기(및, 특히 100% 고체 폴리머에 대해 견고한 도트/라인 단면) 및 계면 임팩트 효과를 제한하기 위해 비행중 및 표면상의 유체 특성에 영향을 준다. 이 개념이 기술적으로 실행 가능한지를 테스트하기 위해, 몇가지 기본 특징을 고려하는 것이 필요하다. 예상되는 방울 속도는 1 내지 3 m/s일 것이다. 예시의 목적을 위해, 3 m/s의 도면이 사용될 것이다. 프린트헤드- 투-기판 거리를 2 ㎜로 가정한다. 또한, 방울 지름은 50 ㎛이고 프린트 속도(프린트헤드와 관련있는 기판 움직임)는 1 ㎑의 방울 분사율로 0.5 m/s로 가정한다. 방울 비행 경로의 각도 유도를 허용하는 계산된 이동 시간은 1.37 ㎳이다.
레이저 광 빔이 분사된 방울을 억세스할 수 없는 곳에서 노즐 셔터 어셈블리의 바로 앞에서 기계적 블라인드 스팟이 있을 것이다. 0.6㎜의 블라인드 스팟 깊이 때문에, 방울 비행의 나머지로부터 얻어진, 사용 가능한 조사 시간은 1.16 ㎳일 것이다. 100 ㎽/㎠ 레이저 빔 강도 및 간단한 선형 흡수를 가정하면, 노광의 레벨은 116μJ/㎠일 것이다.
방울의 조사는 비행 시간을 통해 균일되지 않을 것이다. 이것은 유체 방울의 흡수 퍼포먼스(빛 노광 광개시제 손실 프로파일)에 부분적으로 기인하며 표면과 유체 방울의 부피에 자리잡는 교차 결합의 균질성(광개시제의 농도 및 분포)에 부분적으로 기인한다. 이 점에 있어서, 조사 강도(㎽/㎠) 및 노광량(mJ/㎠)을 이해하기 위해 하나가 필요하다.
광화학 작용의 비율은 선택된 광개시제의 분자에 의해 흡수되는 입사 포톤의 확률에 첫 번째로 의존하며, 사용된 광개시제의 농도에 두 번째로 의존한다. 초기 비행중 및 표면 노광의 목적은 임팩트중인 방울의 확산 작용을 제한 또는 속박하기 위해 충분한 교차 결합을 촉진하는 것이다. 이것은 기판 표면상에 경화된 방울의 알맞은 부착에 영향을 주는동안 방울 운동 에너지를 흡수할 필요가 있다. 레이저 빔 프로파일이 "최고의" 디자인이 되어야 할 것으로 구성되고 광도가 임계 드레스홀드보다 크면, 방울의 전체 억세스 가능한 비행 경로를 커버하는 정적 조사 프로세스를 고려할 가능성도 있다. "최고의" 빔 프로파일을 나타내는, 제 2의 레이저 소스는 방울이 닿는 바로 앞에서 기판 표면을 연속적으로 조사한다. 구조적인 간섭을 갖는 평형 빔 조사의 레이저 소스는 방울 임팩트 포인트에서 발생한다. 실제적인 간섭 영역은 방울 지름보다 25% 큰 최소 축(65 ㎛)의 타원이다. 제 2의 레이저에 대한 노광 시간은 (1 mm 빔선 너비에 대해) 사용된 기판 이동 속도 및 "최고의" 배열로써 나타낸다. 전체 노광 시간은 2 ㎳이다. "최고의" 빔이 100 ㎽/㎠의 강도를 가지면, 노광의 레벨은 단지 200μJ/㎠ 일 것이다. 분명한 이슈는 노광의 강도 및 레벨이 표면 확산을 막기에 충분한 레벨로 광 경화하기 위해 50 ㎛ 지름 방울이 요구되는 것이다(보다 정확한 데이터에서 20% 교차 결합을 가정한다). 노광 레벨로 점성 변화 및 견고한 표면상의 점성 방울의 임팩트 특성의 결과적 영향을 판단할필요도 있다. UV 경화된 폴리머 잉크 시스템은 칼러 텍스트 및 그래픽의 데스크탑 퍼블리싱 및 와이드 포맷 프린팅에 현재 사용된다. 표준 프로세스는 다공성 종이 또는 처리된 종이 또는 종래/처리된 유연한 플라스틱상에 폴리머를 프린트하며, 적합한 빛의 파장으로 조사하기 전에 잉크 방울이 확산 평형에 도달하도록 하는 것이다. 이 애플리케이션은 잉크 젯 프린트할 수 있는 잉크 또는 유체, 특히 프린트 분해능을 증가시키는 관점에서 UV 경화 잉크의 복사 처리에 응용될 수 있는 처리 및 시스템 특성을 개시한다.
발명가는 오픈릴식 및 로보트 기판 이동 방법 둘 다를 기초로 한 고효율 에칭 마스크 프린팅 시스템을 위한 디자인을 정의했다. 이것은 2개의 인장된 "공급" 및 "수용" 드럼 사이에서 유지된 플라스틱 시트의 오픈 렝스를 따라 동작되어야 할 워크 스테이션(도 9 참조)의 다중성을 허용하기 위해 프린트헤드의 다중 세트를 사용함으로써 성취된다.
스트립라이트 또는 전체 영역 조명 장치에 사용되는 발광 폴리머(LEP)를 기초로 한 복사 경화 소스가 활용될 수 있다(도 10 참조). 복사 경화는 박막 무기 또는 유기 발광 물질을 사용함으로써 넓은 영역 프로세스로서 성취된다. 박막 장치 디자인은 장치에 의해 방출될 파장 밴드를 한정한다. 방출은 특정 파장 또는 파장들에 적합하도록 조절될 수 있다. 파장의 이산 띠 또는 밴드는 장치 제조로 성취될 수 있다. 띠 또는 밴드 포커싱 또는 디포커싱은 렌즈 구성으로 성취될 수 있다. 볼록 렌즈는 드롭-온-디멘드 기술을 사용하여 침착될 수 있다.
도 11은 잉크 젯 프린트 헤드에 직접적으로 통합된 선형 이미징 장치를 사용하는 동적 프린트 이미징의 수단을 나타낸다. 차후의 시스템은 배치 정밀도와 처리량(기판 재처리)과 관련있는 프린트헤드 반응을 실시간으로 모니터하는 동시 발생 노즐-투-픽셀 배열을 사용하여 고정된 너비 전하 전송 소자(CCD)[또는 x-y 어드레스 가능한] 이미지 어레이를 사용하여 원 위치에 방울 임팩트 이미징을 사용할 것이다. 결점이 있는 노즐의 식별(도트/노도트 식별)은 결점있는 노즐을 보상하기 위해 프린팅 이미지의 재정의를 허용할 것이다. 이미징 어레이는 국부화된 개개의 노즐 방울 도트 반응을 얻기 위해 프린트헤드 노즐에 근접하여 배치된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예는 CCD 또는 x-y 어드레스할 수 있는 금속 산화 반도체 실리콘 포토다이오드 이미징 어레이의 위치에 통합된 유기 렌즈 어레이로 간단한 유기 광전도 픽셀 어레이를 사용한다.
도 12는 넓은 영역 유기 광전도(포토 다이오드) 어레이를 사용하여 에칭 마스크 패턴 인식 및 소프트웨어 기반 프린트된 패턴 오버레이 비교를 결합함으로써 처리량을 향상시키는 수단을 나타낸다. 넓은 영역이 직접 1:1 이미지 맵핑과 호환될 수 있어서 보드 표면위에 카메라를 스캔할 필요 없이 완전하게 프린트된 회로 보드가 이미지될 수 있다. 이 후, 소프트웨어는 마스크 패턴 CAD 이미지와 넓은 영역 유기 광전도체 어레이로부터 캡쳐된 이미지를 비교한다. 발견된 결점은 벡터 배열됨으로써 식별되며, 결점이 마스크의 손실된 부분이면, 잉크 젯 프린트헤드는 트랙을 보수하기 위해 올바른 위치로 이동될 수 있다.
도 13은 바이모르프 전자기 복사 셔터를 나타낸다. 셔터 어셈블리는 실제 방울 지름과 특대로 비교되는, 필요한 노즐 구멍을 제공하는 실리콘 마이크로머신된구조(MMS)를 사용한다. 셔터 어셈블리의 내부 표면(실리콘 MMS)은 잉크에 비습식이며, 간단한 진공 흡입 노즐을 사용하여 주기적으로 비워지는, 프린트헤드의 에지에서 저장용기를 캐치하기 위해 이동되어야 할 노즐 판에서 제거된 과도한 잉크를 허용하도록 용이하게 흐르는 유체 덕트를 포함하는, 일련의 노즐 판 세정 와이퍼 블레이드형 구조가 그 위에 제조된다. 동작에 있어서, 셔터 어셈블리는 노즐 사이드의 하나에 3중 블레이드 실링을 사용하는, 노즐 어레이를 덮기위해 정상 작용을 한다. 와이퍼 블레이드 타입 실링 띠는 동봉된 캡핑 구성을 형성하도록 양 단부에서 봉합된다. 분사 시퀀스는 다음과 같을 것이다.
1. 셔터 어셈블리가 노즐 어레이를 덮기위해 배치되는 대기 모드.
2. 바이모르프 셔터를 전후로 진동함으로써 노즐 판을 세정.
3. 어레이의 모든 노즐에 대해 50 펄스(50 방울) 버스트로 프린트헤드 분사 테스트. 과도한 유체는 뒤이은 진공 흡입 제거동안 캐치 저장용기를 향해 배출된다.
4. 캐치 저장용기에서 과도한 유체를 제거.
5. 프린트되어야 할 CAD 이미지를 다운로드.
6. 셔터를 분사 위치로 이동시키기 위해 바이모르프 셔터 파형을 일으키기 위해 드라이브 파형의 앞서는 에지를 사용.
7. 셔터가 분사 위치에 도달하면, 방울은 노즐 출구에서 형성되기 시작한다.
8. 방울이 분사되고, 셔터 어셈블리를 세정하면, 셔터가 즉시 닫혀짐으로써, 각각의 분사된 방울사이의 노즐을 세정한다.
차후의 프린트헤드는 방울 분사에 대한 순서의 타이밍 시퀀스, 바이모르프 노즐 셔터 마이크로포지션닝, 및 "스마트" 유체 분사 모듈 동작을 위한 고체 상태 반도체 레이저 펄스 활성화를 실제적으로 제어하는 드라이브 파형을 사용할 것이다. 다음을 가능케 하는 노즐 드라이브 펄스는 적합하게 제조된 프린트헤드에서 모니터될 수 있다.
* 배치 정밀도를 임팩트하기 위해 분사 지연의 수정
* 주어진 일련의 방울의 특성을 유지하기 위해 분사 파라미터를 점진적으로 변경.
* 배치 정밀도 대 특정 노즐 드라이브 특성의 소프트웨어 취급을 가능케 하는 테스트 패턴 프린팅 및 이미지 그래빙 및 해석의 발생.
원 위치에서의 환경적 및 복사 셔텨 어셈블리도 다음으로서 작용한다.
* 방울 착지 지역에 근접한 표면 전처리를 제공하는 실시간 펄스 플라즈마 전극.
* 프린트헤드 진공 기폭 장치.
와이퍼 블레이드 노즐 판 세정 물질은 기판에 유순하고, 터프하고, 부착되어야 하며, 분사되는 유체/잉크 시스템과 접촉하여 화학적으로 안정되어야 한다. 전형적인 물질은 실리콘, 폴리이미드, PTFE, 고무, 네오프렌, 폴리비닐 및 바이톤을 포함한다. 와이퍼 블레이드의 표면은 높은 에너지 이온(이온 주입 또는 플라즈마 담금 주입)의 빔에 표면을 노광시킴으로써 보다 나은 세정 작용과 저항을 제공하기 위해 국부적으로 경화(도 14 참조)될 수 있다. 전형적인 프로세스는 총 231㎚의 이온을 발생시키기 위해, 70keV의 에너지로 상기 테플론 코팅으로 주입된 니트로겐의 1015이온/㎠이 사용될 수 있다.
고속을 포함하는, 가변 속도 복사 경화 프린팅을 제공하는 다수의 방울 분사 파형 및 시퀀스는 이 기술을 사용하는 폭넓은 애플리케이션을 지지하기 위해 요구될 수 있다. 고속도는 압전 또는 릴렉서 타입 잉크 젯 프린트헤드가 공진 모드(대략 1 MHz)에서 동작되는 경우도 포함한다.
에칭 마스크 또는 표면 양각 패턴을 프린트하기 전에 표면 전처리가 부착을 알맞게 하고 표면 습식을 제한하기 위해 요구될 수 있다. 건식 수단을 포함하는 표면 세정을 제공하는 수단은 오존의 국부화된 발생, UV 노광, 스프레이 헤드 또는 잉크 젯 프린트헤드로부터의 산 또는 알칼리 분사, 또는 스프레이 헤드 또는 잉크 젯 프린트헤드로부터 분배되는 용매를 기초로 한다. 다수의 제조업자는 프린트된 배선 보드 기판 물질을 제조한다. 대부분의 경우에 있어서, 금속은 구리이며 선택 (FR4, PTFE, 플라즈마 등)의 기판상에 박층으로된 진공 또는 접착체중 하나이다. 반드시, 이것은 서로의 표면질이 미세한 스케일에서의 상태 또는 거시적인 스케일상의 (보강 섬유, 포일 롤릴 스트레스 라인 등) 평면성중 하나가 다르다는 것을 의미한다.
* 오존 플라즈마
* 특정의 플라즈마
* 국부화된 UV 조사
상기 모든 기판 전처리는 습식 및 건식 에칭 방법 모두의 호환성이 고려되어야 한다. 이것은 에칭 마스크 프린팅 프로세스가 고 분해능 습식 에칭 프로세스와 반드시 호환되지 않는, 구리 이외의 표면에 적용될 수 있기 때문이다. 마스킹층으로 성취되어야 할 이미지의 네거티브 이미지의 프린팅을 고려하는 바람직한 실시예이다. 이 네거티브 이미지는 마스킹 물질의 제한된 확산이 가능한 비습식 코팅이다. 이 기술을 위해, 프린팅 파라미터 및 마스킹 잉크는 방울 임팩트에서 스플래싱 및 과도한 관성 효과를 막기 위해 선택되는 것이 중요하다. 이것이 발생하면, 네거티브 비습식 제어 프린트를 넘어 잉크 확산이, 리시딩 각이 높을 경우 "오버 워시"가 발생할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 z 축으로 프린트헤드를 움직이게 하는 바이모르프 포지션닝 변환기를 사용하여 잉크 젯 프린트헤드의 실시간 높이 위치 설정을 제공할 수 있다(도 15 참조). 높이 조절은 바람직하게 50 내지 200㎛에서이다. 바이모르프 캔틸레버의 팁 편향 거리는 x(L,V):=2.3/2.d31.L2/t2.V로써 그것의 길이와 비례한다(t=바이모르프 두께; L=바이모르프 길이; d31= 전하 상수[즉, 모건 메트록 PCK5에 대해 -306×10-12CN-1]; V=드라이브 전압). 드라이브 전압 100V 및 바이모르프 길이 15 ㎜에 대해, 예상되는 팁 편향은 1200㎐의 자유 공진 주파수에서 대략 100 ㎛일 것이다. 프린트헤드의 바이모르프 높이 제어는 바이모르프 피드백으로 반도체 레이저 높이 범위 파인더를 사용한다. 바이모르프는 프린트헤드의 양 끝에 위치된다. 수월하게 하기 위한 실시간 높이 조절은 250 ㎛보다 작거나 같은 근접 프린팅에 매우 가깝다. 실시간 위치는 전기광학(레이저[레인지 파인더 원리] 또는 포토트랜지스터 또는 광전지 쌍과 연계한 LED) 또는 용량성 센싱 소자로부터의 피드백 신호의 직접적인 결과이다. 한계에 있어서, 높이 제어는 최단 이동 접촉을 이끌것이며, 잉크는 방울로서 분사되지 않지만 깨기 위해 방울 "네킹"이 유도된 압력을 가하는 특질적인 습식 작용을 지나 기판 표면상으로 이동된다. 헤드 높이 제어는 금속 기판에 반응하는 유도적 센서에 기인할 수 있다.
프린트헤드에 인접한 작용 지역의 온도 및 공기 제어가 요구될 것이 예상된다. 그러한 국부화된 공기 제어(도 16 참조)는 프린트된 전체 영역과 관련된 공기 제어에 기인하여 요구되는 침착을 제어하는 저렴한 수단을 제공한다. 제어 지역은 +ve z 축의 프린트헤드 노즐 판 및 -ve z 축의 기판 표면으로써 제한된 면적, 및 에지 효과를 허용하는 요소를 포함하는 노즐판의 길이 및 너비로서 한정된다. 하나의 실시예에서, 이 지역은 포지티브 공기 압 또는 지정된 불활성 또는 반응성 가스 주입(가스는 가열 또는 냉각된다)을 제공하는 벨로우즈 타입 구조의 프린트헤드 및 통합된 도트 이미징 및 복사 경화 소스를 둘러쌈으로써 성취될 수 있다. 약 진공은 건식 진공 펌핑 구성을 사용하는, 벨로우즈에서 지지될 수 있다. 벨로우즈 구조는 표면 세정 및 표면 전기 전하 분해 둘 다를 지지하는 소프트, 유동 가능한, 낮은 가스 삼출량, 전기적으로 전도 물질로 만들어 질 수 있다. 에칭 마스크 물질 프린팅 및 경화는 이 엔벨로프내에서 자리잡을 것이다. 기판 간격을 향하는 근접 프린트헤드는 다음의 고려를 요구한다.
* 처리 벨로우즈에 속박되는 것과 같이 프린트헤드-투-기판 갭을 지나는 전위.
* 처리 벨로우즈에서 압력 차에 유도된 진공 흡입 및 공기 흐름.
* 처리 벨로우즈에 사용되는 공기 또는 가스의 여과로써 프린트헤드-투-기판 사이의 분진을 최소화하기 위한 공기 흐름 필터링. 진공이 사용되면, 흡입구 분진은 벨로우즈의 존재로써 최소화될 것이다.
고효율 프린팅을 위해, 다중 프린트헤드를 수용할 수 있는 프린트헤드 엔클로저를 제조함으로써 폭넓은 포맷 프린팅 능력을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 일련의 프린트헤드와 공통 노즐 포맷을 함께 버트함으로써 성취된다. 이것은 노즐의 수가 증가되더라도 평형 측면을 갖는 패턴이 영향받지 않아야 하는 것이 요구된다. 버팅 에러는 그러한 프린트를 절충해서, 공통 노즐 판을 통합할 필요가 있다. 근접 결합된(버트된) 프린트헤드는 정렬이 완료되고 배치가 위치에서 고정되면 제거될 수 있는 He-Ne 레이저 어셈블리의 압전 포지션닝을 활용함으로써 x-y-z 축에서 정렬된다. 그러한 위치 정밀도는 에칭 마스크 패턴의 기하학적 한계가 코팅되어야 할 기판 표면을 지나 유지되어야하면 필수적이다. 다른 바람직한 실시예는 요구되는 피드백 제어의 특질 및 정도를 한정하기 위해 테스트 패턴상에 이미지 및 오버레이되는 일련의 테스트 패턴상의 분사된 방울의 원 위치의 이미징으로써 유도된 피드백 루프를 사용하는 압전 위치자를 사용하여 다중 프린트헤드 정렬을 사용하는 것이다.
마스크 패턴 선너비 제어의 최적화를 위한 잉크 형성이 학습되었다. 유리 전이 온도 Tg가 잉크의 점성 및 표면 장력에 불리한 영향을 주지 않고, 흐르는 아크릴 함유 잉크의 경도 및 온도 안정성에 영향을 주는 것을 나타내었다. 부피-투-표면 광개시제율의 변화도 경화율에 영향을 주는 것을 실험적으로 나타내었다. 1:1 내지 4:1(표면:부피)의 광개시제율의 변화가 빠른 경화를 촉진하는 것을 나타내었다. 너무 높은 표면 개시제 내용물은 방울이 실제적으로 분사되기 전에 노즐내 블로킹을 촉진한다. 유체 특성의 범위는 방울 표면 확산의 최소를 제공하기 위해, 잉크 방율이 공기 건식, 또는 복사, 경화 방법에 의해 응고되는 것에 관계없이, 마스크 패턴의 선 너비와 단면 프로파일이 최적화되어야 한다. 그러한 모양은 다음을 포함한다.
방울 속도 = 0.1 내지 10 [m/s]
동적 점성 = 1 내지 100 [mPa.s]
증발화의 열 = 낮음 [J/mol]
(유체에 종속)
유체 농도 = 0.5 내지 1.8 [㎏/㎥]
(유체에 종속)
물질 고체 컨텐츠 = 0.0001 내지 100 [%]
기판과의 정적 접촉각 = 0 내지 120 [o]
기판 온도 = 230 내지 370 [K]
표면 장력 = 35 내지 76 [mN/m]
부피 대 표면 광개시제의 비율은 응고율에 영향을 준다. 이것은 마스크에 사용되는 폴리머의 표면 장력 및 유리 전이 온도 Tg에 대한 경우이다. 바람직한 실시예에 있어서, 잉크 형성은 유체가 투과성 실리콘 에칭된(혼돈된) 필터 구조를 통해 흐르는 곳에서, 램프 웨이브 유체 이동 원리를 기초로 하는, 통합 유체 나노스케일 필터의 동작과 양립할 수 있다. 램프 웨이브 전극은 필터를 통한 유체 이동 및 노즐에 공급된 유체를 제공하는 설계이다. 노즐 보어에서 유체의 정밀 계측 및 도착 타이밍을 제공한다.
본 발명은 (프린트헤드 어셈블리[x 및 y축] 및 기판 표면[z 축]에) 근접, (어떠한 보조 냉각도 필요없는) 저온도, 마이크로파 개시된 가스 방출 복사 소스를 사용함으로써 (연장된 시간 또는 강하게 경화된 에칭 마스크 물질 응고를 위해) 넓은 영역 폴리머 교차 결합의 수단을 제공한다(도 17 참조). 가스 방출 복사 소스는 어셈블리의 상부 표면이 방출체(광 통로) 뒤로 빛을 반사하는 박막이 코팅되기 때문에 기판 표면상에 조명을 제공함으로써, 커플링 아웃 효율을 증가시키며, 하부 표면은 기판 표면에 커플 아웃하도록 방출 광을 허용하는 표면 양각 패턴이 그 내에 제조됨으로써 마스크 물질을 조사한다. 원하는 파장(가스 특성)의 플라즈마 방출 포톤을 추출하기 위해 요구되는 표면 양각은 확산기, 도트 매트릭스, 또는 모스-아이드 렌즈 매트릭스와 같은 분산 구조일 수 있다.
바람직한 실시예는 (90°보다 작거나 같은 각의 벽 배열) 거의 사각 단면 투영 너비, 높이, 및 벽의 경사가 지정된 빛의 파장을 위해 결합의 효율에 영향을 주는, 볼록 렌즈형 어레이를 사용한다. 광 통로 및 가스 방출(플라즈마) 컨파인먼트 구조는 수정 또는 유사한 UV 전이 물질로 이루어진다. 근접 어셈블리는 경로 길이에 따른 중요한 손실없이 포토 에너지(μJ 또는 mJ/cm2)의 전송을 돕는다(역제곱 법칙 효과). 바람직한 실시예에 있어서, 전체 영역 마이크로파 개시 가스 방출 지지된 UV 조사는 넓은 영역 패널의 최종 경화 노광에 사용될 것이다. 상술한 격자 구조는 사용된 가스 성질에 의해 나타나는, 빛의 파장을 매칭시키도록 디자인된다. 그러한 가스는 Ar,He,Cl,Xe,O2,N2등과 그것의 혼합물을 포함한다.
격자 구조의 다른 바람직한 실시예는 굴곡을 형성하는 "성의 탑" 형태의 배열을 모사한 일련의 사각형이다. 마스크-공간 비율과 마스크 사각(높이, 너비 및 벽 기울기)의 배열은 윈도우 표면에서 결합되어야 할 빛의 파장에 의존한다.
바람직한 실시예에 있어서, 반사 표면(박막 알루미늄, 금 등)은 노광 장치 출력의 효율을 증가시키기 위해 노광 상부(지붕)의 외부에서 포함될 수 있다. 이 UV 경화 장치는 시끄럽고 부피가 큰 공기 냉각을 요구하지 않는 파워 레벨에서 동작된다. 가스 냉각의 재순환은 높은 파워 애플리케이션이 요구되면 도입될 수 있다.
지정된 노즐 판 배열은 노즐 배열로부터 분사된 방울의 배치 제어에 영향을 줄 수 있다. 모든 프린트헤드가 동시에 인접 노즐로부터 잉크 방울을 분사하지는 않는다. 이것은 동작 모드가 벤딩, 푸싱, 또는 시어링 작용에 기인할 수 있는 압전 기반 잉크 젯 프린트헤드이기 때문이다. 시어링 작용(즉, Xaar XJ 시리즈 프린트헤드)이 사용되면, 노즐 스태거는 곧은 텍스트 프린팅을 위해 노즐 판에 한정되어야 한다. 잘 한정된 라인을 만들게 하는 방울의 유착을 얻기 위해, 표준 파라미터 범위 밖에서 프린트헤드를 동작시킴으로써 방울 간격을 다양하게 하는 것이 필요하다. Xaar 프린트헤드에 대해, 분사 지연은 스태거상에 프리트되는 일련의 방울을 이끄는 기판 움직임을 강요한다. 곧은 라인 프로세스를 성취하기 위해, 다수의 잠재적인 해결책은 소위 다음을 할 수 있다.
1. 사이클 시간 지연을 다른 고정된 값으로 재프로그램.
2. 노즐 판을 다른 노즐 스태거로 제조.
3. 분해능을 증가시키기 위해 이미지 처리를 변경.
4. 칩을 단일 사이클 파형으로 재프로그램 즉, 모든 채널은 동시에 시작하고 이것은 실제적(프린트 스피드 포함)이지 않다는 사실을 제공하기 위해 이미지 처리르 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 x-y 면에서 모든 방향으로 평행 라인을 갖는 마스크 패턴의 잉크 젯 프린팅을 제공하도록 지정된 일련의 노즐 판을 제공한다.
본 발명은 전극 표면 땝납 마스크 패턴을 잉크 젯 프린트하는 방법을 제공할 수 있다. 이 예에서, 땝납 마스크를 형성하는 방법은 잉크 형성의 선택이 땝납 딥 코팅 및 열적파 땝납 재흐름 프로세스에 적용된 높은 온도 제한을 반영해야만 하는 차이를 제외하고, 상술한 에칭 마스크를 형성하는 방법과 유사하다. 땝납 마스크는 In,Sn Pb-Sn 합금 등과 같은 땝납 금속으로 코팅될 수 있는 적당하게 처리된 표면의 영역을 제한하는 수단을 제공하기 위해 디자인된다. 땝납 마스크로서 사용될 수있는 가용성 물질은 실리콘, 폴리이미드, PTFE 및 에폭시를 포함한다.
본 발명은 잉크 젯 프린팅 방법을 사용하여 3D 에칭 마스트를 성취하는 방법을 제공할 수 있다. 다수의 장치 제조 애플리케이션은 가변 빌드 높이 또는 에칭 깊이 형태의 제품을 요구한다. 프린트되는 패턴이 매번 다를 수 있는 패턴의 특정 영역 또는 다중 경로에서 응고된 방울들을 사용하는 그러한 형태를 한정하기 위해 잉크 젯 프린팅 프로세스를 사용할 수 있다. 두 경우에 있어서, 발생되는 마스크는 높이 프로파일에서 국부적 변화를 갖는다. 마스크는 표면상에 3D 양각 구조를 형성하는 고체 구조로서 남겨지거나 에칭 프로세스에 사용됨으로써 마스크 물질이 부식액에 의해 초과 시간으로 점차로 에칭될 수 있다. 점진적인 에칭은 특히 반응성 이온 빔 또는 플라즈마 건식 에칭 프로세스에 대해, 에칭 깊이에 있어서 국부적 변화를 촉진시킨다. 마스크 물질은 점진적인 에칭율이 일정하고 에칭 깊이 변화가 두께의 변동에 기인하므로 제어된 에칭을 겪는 표면을 노광하도록 마스크 소모율을 갖는 단일 타입으로 구성될 수 있다. 마스크는 사용된 부식액과 에칭율(에칭 저항)이 다른 다수의 물질로 구성될 수 있다. 이 경우에, 마스크 빌드의 특정 위치에서 완전하게 강화된 에칭 마스크를 한정함으로써, x, y, z(깊이)축으로 에칭을 제어할 수 있다.
UV(또는 다른 에너지/복사) 라인 소스는 에칭 마스크 패턴을 제조하는데 사용될 수 있다. 그러한 라인 소스는 선택된 프린트헤드의 너비를 지나 복사(UV-가시광선-IR-전자) 노광의 균일한 영역과 노광의 특정 영역을 제공하고 노광을 위해 방울 임팩트 지역과 관련있는 특정 위치상에서 발생하는 것이 요구될 수 있다. 라인소스는 0.25 내지 1㎜의 개개의 지름의 섬유의 단일 라인을 제공하기 위해 부채꼴로 펴진 광섬유 다발을 사용할 수 있다(도 18 내지 22 참조). 섬유 라인은 약간의 강도 및 취급의 용이를 제공하는 폴리이미드 시트 지지 물질에 직접적으로 접착 및 고착된다. 섬유 및 지지 시트의 유동성은 방울 임팩트 지역에서, 또는 부근에서 복사 노광을 위해 올바른 위치 및 각도로 형성되어야 할 섬유 다발을 허용한다. 섬유 다발의 전면은 개개 섬유의 전체 어레이를 지나 높은 광 균질화를 제공하는 볼록 렌즈가 그 위에 부착될 수 있다. 넓은 영역 노광을 형성하기 위해 오버랩되거나 조사 지역을 가로지르는 기판으로서 설정 시간 간격에서/동안 펄스 노광을 제공하기 위해 분리되어 남겨진 일련의 조사 지역을 제공하는 다수의 섬유 다발이 구성될 수 있다.
대안적으로, 국부적인 경화는 (필터 사용 및/또는 램프 가스의 도핑 및/또는 램프 전원 장치를 변경함으로써) 다양한 듀티 사이클, 오퍼레이팅 주파수 및 스펙트럼을 갖는 크세논 램프를 사용하여 성취될 수 있다.
본 발명은 잉크 젯 프린팅 프로세스를 사용하여 홀을 통해 도금된 프린트된 배선/회로 보드를 덧씌우는(텐팅) 방법을 제공할 수 있다. 전형적인 홀은 지름이 0.1 내지 1 ㎜이다. 텐팅 프로세스는 소위, 도금된 홀 인필(in-fill) 또는 표면 장력 코팅의 2가지 방법으로 접근될 수 있다.
인 필 프로세스는 모세관 현상하에서 도금된 홀을 채우기 위해 방울을 일으키는 다수의 방울을 사용한다. UV 경화는 고체 플러그를 형성하기 위해 유체를 응고시킨다.
표면 장력 코팅 프로세스는 방울 사이즈가 덧씌워져야 할 홀의 사이즈보다 커야한다. 더욱이, 유체의 표면 장력은 표면 습식의 정도를 제한하기 위해 제어되어야하므로, 유체 표면 장력 복원력은 원하는 만큼 도금된 홀을 덮는 반구형의 유체를 만들려 할 것이다. 유체는 복사(UV-가시광선-IR-전자)에 노광됨으로써 다시 응고된다.
상술한 기술은 잉크 젯 프린트된 UV 경화된 아크릴 함유 에칭 마스크를 제거하는 방법으로 확장될 수 있다. 제거 프로세스는 건식 또는 습식중 하나일 수 있다. 건식 프로세스는 아르곤, 산소, 아르곤-산소 혼합물, CF4-산소 혼합물, 아르곤-물 증기 등(불활성 기체 희토 산화물; 반응성 가스는 수소, 산소, 염소, 플루오로 등으로 처리한다)을 포함하는 다양한 가스 물질을 기초로 한 플라즈마를 사용한다. 아르곤과 같은 불황성 가스는 표면/표면에 가까운 영역("변화층"으로 명명)을 분리하는 관점에서 마스킹 물질에 충격을 주는 이온을 제공한다. 이 분리된 지역은 아크릴 함유 반응의 노광된 카본 백본에 그러한 종의 직접 억세스를 제공할 뿐만 아니라, 마스킹 물질의 부피에 반응성 종의 용이한 이동을 허용한다. 더운(높은 에너지) 이온에 의해 분산된 외부로부터의 에너지와 결합된 대항 종(즉, C-C, C-H, C-O, C-F등)의 음전성은 위치 교환 작용으로 발생하도록 아크릴 함유의 높은 비율 에칭을 허용하도록 필요한 열역학을 제공한다. 분당 1 ㎛를 초과하는 에칭율이 쉽게 성취될 수 있다.
습식 프로세스는 수성 및 비수성 용매 시스템 둘 다를 사용할 수 있다. 수성기반 화학 부식액은 주로 가성 기반이다[전형적인 프로세는 30℃에서 H2O에 5% NaOH의 롤러를 지나 확산 주입된다]. 아크릴 함유 마스크를 제거하는 비수성 용매는 다음을 포함한다.
* 클로로포름(용해 작용)
* 디클로로메탄(팽창 및 용해 작용- 빠른 제거)
* 테트라클로로메탄(용해 작용)
* 클로로벤젠(팽창 작용)
* 1,1,2-트리클로로에탄(용해 작용)
* N-메틸 피롤리디논(팽창 작용-낮은 프로세스)
유사하게, 상기 기술은 건식 에칭 저항, 무기 에칭 마스크의 잉크 젯 프린팅 방법에 적용될 수 있다. 상술한 에칭 마스크 프로세스가 아크릴 함유(유기) 물질을 사용하더라도, 잉크 젯 프린팅 방법은 무기 또는 혼합된 유기-무기 유체 시스템을 기초로 한 에칭 마스크를 동등하게 제공한다. 그러한 경우에, 프린트헤드 물질과 노즐 비습식 코팅에 대해 유체 및 화학적 안정성의 특성은 여전히 응용한다.
방울을 응고시키는 방법은 사용된 유체 시스템에 의해 나타낼 수 있다. 유기-무기 유체(오머서(ormocer)-유기적으로 변환된 세라믹, 졸-겔, 금속-유기 등)는 UV와 같은 복사 경화를 사용할 수 있다. 그러나, 애플리케이션에 따라, 열적 스며듬을 사용하는, 응고의 그 밖의 레벨이 요구될 것이다. 이 경우에, 빠른 열적 방법은 근접 조사 또는 순차적인 이동을 사용하여 처리 지역에 적용될 수 있다. 열적어닐링 프로세스는 마스크 물질을 스며들게 하고 높은 에칭율 유기물을 몰아낸다. 뒤이은 물질은 건식 에칭 마스킹 애플리케이션에 적합하게 만드는 복사(플라즈마) 경도의 특정 정도를 갖는다.
본 발명은 공동의 통합된 복사 경화 소스로 이중 프린트헤드 구성을 사용하는 방울 복사 경화 방법으로 확장한다(도 22 참조). 이 구성은 이중 백-투-백 프린트헤드 구성의 외부 에지 및 중앙에 위치된 복사 소스를 갖는다. 이것은 전방 또는 후방 프린트에 관계없이 동일한 복사 노광 정도를 제공하는, 이중 방향 모드로 프린트헤드가 프린트하도록 허용한다.
상술한 기술은 비전해 및 전해 도금욕 저항, 에칭 마스크 패턴의 잉크 젯 프린팅 방법에 적용될 수 있다. 프린팅 방법은 프린트된 배선 보드 에칭 마스크 프린팅을 위한 것과 동일하다. 차이는 사용되는 물질의 선택과 특성에서 3 차원인 마스크 패턴을 구성하는 필요성에서이다. 3D 프린팅은 상기에 기술되었다. 마스크 물질의 선택은 비전해 및/또는 전해 도금욕 용액 성질에 의존한다. 전형적인 물질은 에폭시, 폴리카보네이트, 실리콘, PTFE, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리이미드, 폴리이소프렌 및 폴리프로필렌폴리스티렌 등을 포함한다.
부가적인 도금 에칭 마스크는 잉크 젯 프린팅을 사용하여 형성될 수도 있다. 이것은 3D 프린팅하에서 커버되는 것과 같이, 국부화된 높이 빌드의 특정 사용이다.
부가적으로, 고분해능 에칭 마스크는 잉크 젯 프린팅을 사용하여 형성될 수 있다. 고 분해능은 서비스되는 애플리케이션에 따라 상이한 의미를 갖는다. 이 개시의 목적을 위해, 고 분해능은 10 ㎛보다 작은 형태 사이즈를 의미한다.
전기적으로 전도 마스킹층은 상술한 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 그러한 마스킹 층은 사용한 후, 전극 패턴의 비전해/전해 도금에 대한 시드층으로서 남겨질 수 있다. 마스킹 층은 선택의 금속으로 도금되기 전에 특정 전도성 및 화학적 계면 작용에 영향을 주기 위해 카본 기반 또는 금속 아세테이트 기반(즉, 팔라듐) 기반일 수 있다.
데코러티브 표면 에칭 마스크도 형성될 수 있다. 데코러티브 표면은 표면 양각 패턴을 형성하는데 사용되는 잉크의 특성에 기초될 수 있다. 예를 들면, 노광 파장 및 각도에 따라 상이한 파장으로 응고에 따라 빛을 반사하는 광학 입자가 로딩된 잉크를 사용할 수 있다. 그러한 시스템은 보안 신호로서 이미지 및 기록될 수 있는 고체에 분진 분포의 독특한 특성에 기인하여 보안 장치로서 사용될 수 있다.
마스크 패턴은 화학적 부착 전달을 기초하여 형성될 수 있다(도 23 참조). 화학적 부착은 표면상에 키랄성을 통하거나 친수형 작용일 수 있다. 결부된 에너지는 제어된 조건하에서 방울 결속력을 깨게하는, 근접 부분적으로 분사된 방울로부터 유체의 알려진 체적을 전달하는 수단을 제공한다. 계산 유체 동적 모델링은 그러한 유체 전달(유동 과학)이 특정 유체 표면 장력 및 기판 표면 에너지 조건하에서 발생하지 않는 것을 나타낸다.
단일 패널 프린트된 배선 보드(PWB) 백-투-프론트 자동 레지스트된 에칭 마스크가 형성될 수 있다(도 24 참조). 프로세스는 예를 들면 He-Ne 레이저 빔과 실리콘 다이오드 포토디텍터를 사용하여 서로 관련하여 정렬된, 2개의 직면하는 프린트헤드 또는 프린트헤드의 버트된 선형 어레이를 사용할 수 있다. 정렬은 x-y-z 축의 압전 바이모르프 포지션닝 장치(또는 유사)와 프린트헤드/프린트헤드 어레이의 방위각을 사용하여 영향받는다. 정렬이 영향받으면, 패널은 프린트헤드(또는 어레이) 및 높은 정도에 기록되는 양 표면에서 성취된 이중 프린트 사이의 중간 프레임으로 운반될 수 있다.
거의 수직 벽 마스크 패턴이 형성될 수 있다. 고체 표면과 상호작용하는 방울 분사된 잉크 젯 프린트헤드의 (FlowScience사의 Flow 3D 모델링 소프트웨어의) 계산 유체 동적 모델링은 수직에 매우 근접한 측벽 형태로 단일 도트를 만들 수 있다는 것을 제안했다. 방울의 임팩트 속도 및 잉크 점성과 결합된, 방울 간격 및 이전 방울의 응고 상태는 라인을 형성하기 위해 유착율에 영향을 준다. 라인이 수직 측벽 프로파일을 갖기 위해 방울 물질이, 응고된 방울의 너비로 확산되는데 걸리는 시간안(즉, 10 ㎲보다 작거나 같은 시간안)에 유착 프로세스가 발생되는 것이 필수적이다.
이온 주입 마스크가 형성될 수 있다(도 25 참조). 마스킹 물질의 목적은 마스크하에서 표면을 높은 에너지 이온 빔으로부터 보호하는 것이다. 에너지 범위는 10 eV 내지 50 eV이다. 마스킹 층의 두께는 조사되는 빔의 에너지에 의존할 것이다. 높은 에너지에 대해, 예상되는 마스크 두께는 10 ㎛보다 작거나 같을 것이다.
본 발명은 표면상에 표면 양각 패턴을 발생하는 방법으로 확장될 수 있다. 그러한 양각 패턴은 단일 또는 다중 칼러 발광 폴리머 디스플레이의 제조에 사용된 컨테인먼트 웰 마스크일 수 있다(도 26 참조). 그러한 컨테인먼트 웰을 사용하는그 밖의 디스플레이 장치는 무기 란탄족원소 염료 또는 유기 미립자 염료 구조를 포함한다.
본 발명은 떨어져 있는 스페이서 패턴(도 27 참조)을 만드는 방법으로도 확장할 수 있다. 떨어져 있는 스페이서는 평면 디스플레이 장치를 두 부분으로, 알려지거나 정밀한 높이로써 분리하는데 사용된다. 진공 기반 필드 방출 디스플레이에 사용하는, 알려진 전도성 및 보조 전자 방출성의 스페이서 물질의 사용이 그 예이다. 다른 예는 액정 디스플레이에 사용된 분리 웰 구조이다. 웰 구조는 웰의 충전물에 영향을 주기 위해 잉크 젯 프린트되거나 진공 주입된 액정을 포함한다.
다른 구성에 있어서, 에칭 마스크는 모두 건식, 대전 토너, 포토 트랜스퍼 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 이것은 토너에 퇴적물을 대전하기 위해 필요한 지름과 물질 특성 및 광전도체와 패턴될 기판으로의 입자 이동을 제공하는 나노 또는 마이크로캡슐/미립자/비즈 시스텝인 토너의 사진 복사 적용이다. 컴퓨터 발생 이미지(CGI)는 정전기 전하를 포함하는 광전도(리셉터) 드럼/판을 특정 파장 또는 주파대에서, 조사하는 발광 폴리머(LEP) 디스플레이에 공급된다. 표준 사진 복사기에서와 같이, 광전도 드럼/판의 정전기 전하(양)는 LED 디스플레이의 빛이 입사되는 곳에서 약해진다. 롤러 시스템은 (음전하를 띠는) 토너를 광전도 드럼/판상의 이미지 영역으로 움직인다. 기판은 근접되고 토너는 광전도 드럼/판에서 기판으로 움직인다. 기판은 광전도 드럼/판으로부터 떨어진 토너에 이미지 패턴을 그리고, 그 자리에 토너를 홀딩하도록 충분한 정전력을 제공하기 위해 충분히 강한 양전하가 주어진다. 이 점에서, 표준 사진 복사기 프로세스는 가열된 롤러 압력을 지나기판에, 소위 토너 퓨징이 연속될 수 있다. 대안적으로, 토너는 물질 유착에 영향을 주기 위해 마이크로캡슐/입자/비즈를 재흐르도록 원 위치 고속 열적/적외선 복사(펄스 또는 연속 조사) 처리 수단을 사용하여 처리될 수 있다. 예를 들면, 토너 마이크로캡슐/입자는 사실 저온도(<200℃) 열가소성의 고체 비즈인 것을 고려한다. 대전된 입자는 온도가 도입됨으로써 녹는다. 녹는 정도는 과도한 표면 습식(재흐름)없이 유착을 허용하기에 충분하다. 열의 제거는 열가소성 플라스틱이 재응고하도록 해서, 원하는 에칭 마스크 패턴을 형성한다. 중공의 캡슐이 특정 물질(즉, 폴리머, 무기물 등)을 포함하는데 사용되는 것이 예상된다. 조사/처리 공기에 노광함으로써, 마이크로캡슐의 쉘은 물질 내부가 드러나게 분해될 것이다. 제어되는 점성 및 표면 장력(온도 의존)을 갖는, 이 물질은 망가진 속박에서 흐르고 가장 근접하는 캡슐로부터의 물질과 결합해서, 필요한 패턴 이미지를 형성한다. 그러한 이미지는 에칭 마스크 패턴에 제한되지 않지만 유기 전자 또는 광전자 장치의 부분을 형성할 수 있다. CGI 패턴 이동은 이 프로세스에서 마스크가 요구되지 않는 것을 의미한다.
본 발명을 실시하는 몇 가지 예가 설명될 것이다.
일반적 측면
1. 이미지의 비월 주사 및 프린트헤드 어드레스 능력
회로 이미지는 CAD/CAM 시스템상에서 생성되고, RS-274X 게르버와 같은 표준 벡터 포맷으로 마스크 프린트 시스템에 전달된다. 회로 이미지를 포함하는 파일은 프린트헤드 동작에 대한 올바른 파일 형태를 만들기 위하여 래스터 포맷으로 전환된다.
또한, 래스터 이미지는 동일 면적 또는 프린트하려는 레이저 폭으로 분할된다. 이미지는 보다 큰 이미지 분해능을 생성하기 위하여 각 면적내의 다수의 추가 비월 경로로 더 분할된다.
채널 스테핑은 표준 형상의 프린트헤드를 사용하여 생산되는 것보다 기판에 방울의 증가된 어드레스 능력을 허용함으로써, 에칭 마스크 프린팅 분야에서 중요한 문제가 된다.
프린트헤드는 다음의 값으로 나타내진다.
1/경로 수 × 노즐 간격
예를 들면, 180 dpi의 노즐 분해능을 가진 프린트헤드의 경우, 360 dpi의 이미지 분해능은 결합된 1/2 채널(70.5 ㎛) 채널 단계를 가진 각 면적내의 2 경로를 사용하여 달성될 수 있다. 이미지는 면적내의 각 경로에 따라 다르게 되고, 2 경로의 경우에 각 경로 이미지는 대체 픽셀 라인을 포함할 것이다.
기판에 720 dpi 방울 어드레스 능력에 대하여, 4(즉, 720/180) 경로가 요구되어, 720 dpi 기판 주소 지정에 대하여 프린트헤드 단계 인덱스는 1/4 ×141.1 ㎛ = 35.275 ㎛.
4 경로 처리의 경우에, 각 연속 이미지는 모두 4th픽셀 라인을 포함할 것이다.
차후 프린트헤드 개발은 보다 작은 방울의 16 레벨 그레이스케일과 360 dpi노즐 농도를 제공하는 것이 도모된다. 기판에 2880 dpi 방울 어드레스 능력의 경우에, 8(즉, 2880/260) 경로가 요구된다. 2880 dpi 기판 어드레스 능력에 대하여, 프린트헤드 단계 인덱스는 1/8 ×70.6 ㎛ = 8.82 ㎛이다.
더욱이, 이 비월 처리는 면적내의 후속 경로가 노즐의 상이한 설정을 사용하여 실행되게 된다. 예를 들면, 500개의 노즐 프린트헤드를 사용할 때, 이미지는 400과 496 픽셀 라인 사이의 면적/경로로 분할된다. 프린트헤드는 정확하게 이미지를 재편성하기 위하여 소프트웨어로 조정된 이미지 상태로, 채널 사이의 분수 단계뿐만 아니라 전체 수에 의하여 이동될 수 있다. 이 연구법은 생산된 회로에서 핀홀 형성 및 개회로 고장율을 감소하여 노즐 변화 또는 고장의 임팩트를 최소화한다.
예를 들면, 프린트헤드는 이미지를 재편성하기 위하여 5로 증가된 프린트헤드 채널 오프셋 파라미터를 가진 경로 사이의 5 1/4 ×노즐 간격에 의하여 나타내질 수 있다.
2. 일반 구리 적층 전처리
표준 HTE, FR4와 PET 기판에 처리되는 반전, 더블, 크롬산염과 같은 구리 적층의 모든 형태는 특정 전처리 상황에 노출되기 쉽다. 과염소산 마이크로에칭은 산화방지제 층을 제거하는데 사용된다. 대안적으로, 표면을 퍼미싱, 브러싱, 폴리싱하는 것은 만족할 만한 결과를 제공할 수 있다. 표면 거칠음은 통상 0.1 내지 5.0 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 ㎛이다.
점착 촉진제에 따른 독점 타르니스 방지 스프레이가 기판상에 뿌려진다.
전처리된 보드의 표면 에너지는 24 내지 35 dynes/cm, 바람직하게는 26 내지28 dynes/cm이다. 마지막으로, 테키 롤러 또는 이오나지저(ioniser)는 프린팅 전에 전처리 기판으로부터 모든 먼지 반점을 제거하는데 사용된다.
3. 일반 조건
에칭 마스크 프린팅은 바람직하게 20 내지 70% 사이의 주변 습도에서 10 내지 40℃, 바람직하게는 20 내지 30℃에서의 주변 기온의 먼지 및 진동 자유 환경에서 실행되었다. 모든 예에 대한 프린트헤드 온도는 30 내지 60℃, 바람직하게는 35 내지 45℃였다.
예 1 : 대형 크기
대형 크기 작업(250 ㎛ 이상)은 Xaarjet XJ500 180 dpi 프린트헤드를 사용하여 실행되고, UV 경화 아크릴산 기반 유체를 프린트하기 위하여 설계되며, 15 및 47 ㎛ 사이의 노즐 스태거로 구성된다. 본 예에 사용되는 스태거는 23.5 ㎛이었다. 이 프린트헤드는 500개 노즐을 가지고, 체적 70 pL의 방울 사이즈로 생산되었다. 프린트헤드는 기판상에 0.5 내지 2.0 mm의 높이에서 사용되고, 바람직하게는 0.75 내지 1.25 mm의 높이가 사용되었다. 프린트헤드 어드레스 능력은 180 내지 540 dpi, 바람직하게는 360 dpi이고, 프린팅은 168 내지 506 mm/s, 바람직하게는 282 mm/s의 프린팅 속도에서 2방향으로 수행되었다. 방울 임팩트/UV 국부 경화 지연은 10 내지 2000 ms, 바람직하게는 50 내지 300 ms이었다.
예 2 : 중형 크기
중형 크기 작업(150 ㎛ 이상)은 Xaarjet XJ500 360 dpi 프린트헤드를 사용하여 실행되고, UV 경화 아크릴산 기반 유체를 프린트하기 위하여 설계되며, 6 및23.5 ㎛ 사이, 바람직하게는 11.8 ㎛ 의 노즐 스태거를 가진다. 이 헤드는 500 노즐을 가지고, 21 피코 리터 값의 방울 사이즈로 생산된다. 프린트헤드는 기판상에서 0.2 내지 2.0 mm, 바람직하게는 0.75 내지 1.25 mm의 높이에서 사용되었다. 프린트헤드 어드레스 능력은 360 내지 1440 dpi, 바람직하게는 720 dpi이고, 프린팅은 60 내지 506 mm/s, 바람직하게는 60 내지 282 mm/s의 프린팅 속도로 한 방향의 4 경로로 처리되었다. 방울 임팩트/UV 국부 경화 지연은 10 내지 2000 ms, 바람직하게는 50 내지 300 ms였다.
예 3 : 소형 크기
소형 크기 작업(50 ㎛ 이상)은 3 및 11.8 ㎛ 사이, 바람직하게는 6.0 ㎛의 노즐 스태거로 Xaarjet XJ500 그레이스케일(8 레벨) 프린트헤드를 사용하여 실행되고, UV 경화 아크릴산 기반 유체를 프린트하기 위하여 설계되었다. 이 헤드는 500개의 노즐을 가지고, 5 및 6 레벨당 피코 리터 사이의 방울 사이즈를 만든다. 프린트헤드는 기판상에서 0.5 내지 2.0 mm, 바람직하게는 0.25 내지 1.25 mm의 높이에서 사용되었다. 프린트헤드 어드레스 능력은 360 내지 1440 dpi, 바람직하게는 720 내지 1440 dpi였고, 프린팅은 사용된 프린트헤드의 수에 따라, 43 내지 350 mm/s, 바람직하게는 87.5 내지 175 mm/s의 프린팅 속도로 양 방향의 4 내지 8경로로 처리되었다. 방울 임팩트/UV 국부 경화 지연은 10 내지 2000 ms, 바람직하게는 50 내지 300 ms였다.
보다 작은 방울 사이즈와 360 dpi 노즐 농도로 16 레벨 그레이스케일을 제공하는 차후 프린트헤드 개발은 프린트헤드의 점화 주파수로 제한된 프린트 속도로,어드레스 능력이 2880 dpi로 확장될 것이다. 프린팅은 (사용된 프린트헤드의 수로 분할된) 8 프린트 경로의 순 및 역방향으로 될 것이다.
4. 일반 UV 잉크 경화 조건
잉크 젯 에칭 마스킹 시스템은 (1) 1 내지 300 mW/cm2의 강도를 가진 프린트헤드에 근접한 국부 경화 소스; 및 (2) 0.5 내지 4 J/cm2, 바람직하게는 1 내지 2 J/cm2의 전체 에너지를 가진 100 내지 300 W/선형 인치 사이의 강도의 최종, 풀 보드 경화 소스의 2개의 상이한 UV 경화 소스로 구성된다.
일반적으로, 경화는 공기를 감소시킨 부분 산소하에서 우선적으로 처리되지만, 경화 영역의 질소 또는 다른 불활성 가스의 양압으로 제한되지 않는다. 최종 UV 경화하의 체류 시간은 1 내지 10s이다.
대안적으로, 국부 경화는 가변 듀티 사이클, 동작 주파수 및 스펙트럼을 갖는 크세논 램프를 사용해서 달성될 수 있다(필터 사용 및/또는 램프 가스의 도핑 및/또는 램프에 공급되는 전력의 변경).
5. 에칭 및 마스크 패턴
완전 마스크 패턴의 구리 적층 기판은 산성 또는 알카리성 에칭 화학중 하나를 사용하여 표준 스프레이 컨베이어 에칭 시스템을 통하여 처리된다.
에칭 마스크는 20 내지 50℃ 사이의 온도에서 스프레이 침지와 같은 교반으로 알카리성 딥, 바람직하게는 수산화 칼륨 또는 나트륨/2 아미노에타놀 시스템을 사용하여 제거된다.
본 발명은 예시로써 상술되었고, 내용의 변형이 본 발명의 범위내에서 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
각 특징이 명세서에서 설명되었고, 청구범위 및 도면은 독립적으로 또는 어떤 적절한 결합으로 제공될 수 있다.

Claims (78)

  1. 표면에 마스킹 패턴을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    액체 방울 침착 장치를 사용하여 마스킹 패턴을 형성하기 위하여 표면상에, 상기 침착 장치와 상기 표면 사이에 위치된 상기 작용 지역을 통과하는, 다수의 액체 방울을 침착하는 단계; 및
    상기 표면의 상기 마스킹 패턴의 형성을 제어하기 위하여 상기 작용 지역의 국부 환경을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 마스킹 패턴의 형성이 제어되어 상기 마스크 패턴은 미리 결정된 구조적 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 또는 2항에 있어서, 상기 작용 지역은 상기 침착 장치에서 상기 표면으로 확장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스킹 패턴을 형성하는 동안 상기 작용 지역이 상기 표면을 지나 움직이도록 상기 침착 장치와 상기 표면 사이에서 상대적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면의 액체 방울의 유착을 제어하기 위하여 상기 작용 지역의 국부 환경이 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면의 액체 방울의 확산을 제어하기 위하여 상기 작용 지역의 국부 환경이 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면의 액체 방울의 배치를 제어하기 위하여 상기 작용 지역의 국부 환경이 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면의 액체 방울의 응고율을 제어하기 위하여 상기 작용 지역의 국부 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 작용 지역의 국부 공기가 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 침착 장치에서 상기 표면으로 지나는 동안 상기 액체 방울의 오염을 피하기 위하여 최소한의 부분적 진공이 상기 작용 지역에서 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 또는 10항에 있어서, 상기 침착 장치와 상기 표면 사이에서 확장되는 압력차는 상기 작용 지역에서 확립되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 9 내지 11항중 어느 한 항에 있어서, 불활성 또는 반응성 가스는 액체 방울 침착 동안 상기 작용 지역에 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면에 액체 방울의 유착을 제어하기 위하여 상기 작용 지역이 전자기 복사에 국부적으로 노광됨으로써, 상기 마스킹 패턴의 응고도를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 표면의 액체 방울의 확산을 제어하기 위하여 전자기 복사에 대한 상기 작용 지역의 국부 노광 지속 시간이 제어됨으로써, 상기 마스킹 패턴의 결과적 형태를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13 또는 14항에 있어서, 상기 표면의 상기 액체 방울의 확산을 제어하기 위하여 상기 전자기 복사의 강도가 제어됨으로써, 상기 마스킹 패턴의 결과적 형태를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 13 내지 15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 작용 지역은 상기 표면까지 확장되고, 전자기 복사에 대한 상기 작용 지역의 국부 노광은 상기 작용 지역을 통해 지나는 상기 액체 방울의 침착에 뒤이어 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 표면의 상기 액체 방울의 확산을 제어하기 위하여 상기 표면의 액체 방울의 침착 및 상기 국부적 노광 사이의 상기 시간 주기가 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 시간 주기는 1 내지 2000 ms인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 시간 주기는 50 내지 300ms인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 13 내지 19항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 복사는 상기 침착 장치와 통합된 소스로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 전자기 복사는 상기 침착 장치에 따라 배치된 다수의 소스로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 13 내지 21항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 복사는 자외선, 가시 광선, 적외선, 마이크로파 및 알파 입자중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 13 내지 22항중 어느 한 항에 있어서, 전자기 복사의 다중 파장은 침착된 액체 방울에서 연속적으로 일치되거나, 또는 평행한 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 13 내지 23항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 복사는 적어도 하나의 발광 다이오드로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 전자기 복사는 독립적으로 어드레스할 수 있는 발광 다이오드의 어레이로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 13 내지 23항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 복사는 반도체 양자 우물 고체 레이저로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 전자기 복사는 독립적으로 어드레스할 수 있는 반도체 양자 우물 고체 레이저의 어레이로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 13 내지 23항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 복사는 적어도 하나의 발광 폴리머로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 발광 폴리머로부터 방출된 상기 전자기 복사는 전자기 복사의 특유의 파장을 선택하기 위하여 필터링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 13 내지 23항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 복사는 마이크로파 개시 가스 방전 복사 소스로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 13 내지 23항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 복사는 다수의 광섬유로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 13 내지 31항중 어느 한 항에 있어서, 방출된 상기 전자기 복사는 상기 액체 방울에 초점이 맞춰지는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 13 내지 32항중 어느 한 항에 있어서, 전자기 복사에 대한 상기 작용 지역의 국부 노광에 뒤이어, 상기 침착된 액체 방울이 경화되도록 상기 침착된 마스킹 패턴이 전자기 복사에 완전히 노광되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 액체 방울이 상기 침착 장치에서 상기 표면으로 통과되는데 소요되는 시간을 제어하기 위하여 상기 침착 장치 및 상기 표면 사이의 거리가 액체 방울 침착 동안 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 거리는 0.5 내지 2 mm인 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 거리는 0.75 내지 1.25 mm인 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 침착된 마스킹 패턴은 상기 침착 장치와 통합된 이미징 장치를 사용하여 이미지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 액체 방울 침착 이전에 상기 표면의 표면 에너지를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 표면은 액체 방울 침착 이전에 마멸, 연마, 오존 처리, 플라즈마 노광 및 표면 코팅중 적어도 하나를 받게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면의 침착 물질의 액체 방울을 침착하기 위하여 드롭-온-디멘드 프린팅 기술을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 액체 방울은 상기 침착 물질을 수용하는 침착 챔버와, 상기 침착 챔버와 유체적으로 연결된 배출 노즐과, 상기 배출 노즐을 통하여 상기 침착 챔버로부터 침착 물질의 액체 방울을 분사하는 수단을 포함하는 액체 방울 침착 프린트헤드로부터 침착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 액체 방울은 다수의 상기 프린트헤드로부터 침착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 다수의 침착 물질로부터 형성되며, 각 침착 물질은 개개의 침착 프린트헤드로부터 침착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 41 내지 43항중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출 노즐은 침착 프린트헤드로의 전자기 복사의 진입을 막기 위하여 선택적으로 덮혀지는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 41 내지 44항중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐은 상기 침착 챔버로부터의 액체 방울의 분사 후에 세정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 41 내지 45항중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출 노즐은 노즐 셔터에 의하여 선택적으로 덮혀지며, 상기 셔터는 상기 노즐을 세정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 46항에 있어서, 상기 배출 노즐은 상기 노즐 셔터에 부착된 이동 가능한와이퍼 블레이드에 의하여 세정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 46 또는 47항에 있어서, 상기 세정 수단에 의하여 상기 노즐로부터 제거된 잔여 침착 물질은 상기 침착 프린트헤드에 수용된 저장용기로 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면은 2개의 릴 사이에 접속된 유연한 시트에 배치되며, 상기 릴은 상기 침착 장치와 관련있는 상기 표면을 움직이도록 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 침착된 마스킹 패턴을 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 3차원 마스킹 패턴인 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 51항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 다수의 침착 물질층을 포함하고, 상기 층은 상기 표면에 순차적으로 침착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제 52항에 있어서, 각 층은 개개의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제 51항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 상기 표면의 다수의 침착 위치에 침착되는 액체 방울의 다중성으로부터 형성되고, 액체 방울은 차례대로 상기 위치 각각에 침착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 상기 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 땝납 재흐름 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제 55항에 있어서, 상기 마스크는 실리콘, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 에폭시중 하나로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제 1 내지 54항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 에칭 마스크인 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제 57항에 있어서, 상기 에칭 마스크는 유기-무기 유체로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 제 57항에 있어서, 상기 에칭 마스크는 에폭시, 폴리카보네이트, 실리콘, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리이미드, 폴리이소프렌 및 폴리프로필렌폴리스티렌중 하나로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  60. 제 1 내지 54항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 전기적으로 전도 마스크인 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제 60항에 있어서, 상기 마스크는 탄소 기반 및 금속 아세테이트 기반 물질중 하나로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제 1 내지 54항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 데코러티브 마스킹 패턴인 것을 특징으로 하는 방법.
  63. 제 1 내지 54항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 이온 주입 마스크인 것을 특징으로 하는 방법.
  64. 제 1 내지 54항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스킹 패턴은 컨파인먼트 웰 마스크인 것을 특징으로 하는 방법.
  65. 표면에 스페이서 패턴을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    스페이서 패턴을 형성하기 위하여 액체 방울 침착 장치를 사용해서, 상기 침착 장치 및 상기 표면 사이에 위치된 상기 작용 지역을 통해 지나는, 다수의 액체 방울을 표면에 침착시키는 단계; 및
    액체 방울 침착 동안, 상기 표면의 스페이서 패턴의 형성을 제어하기 위하여 상기 작용 지역의 국부 환경을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  66. 회로 기판에 회로 패턴을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    액체 방울 침착 장치를 사용하여 회로 기판 패턴에 형성된 홀을 적어도 부분적으로 채우기 위하여, 상기 침착 장치 및 상기 표면 사이에 위치된 상기 작용 지역을 통해 지나는, 다수의 액체 방울을 상기 회로 기판에 침착하는 단계; 및
    액체 방울 침착 동안, 홀의 충만을 제어하기 위하여 작용 지역의 국부 환경을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  67. 표면에 양각 패턴을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    롤러 부분의 전하를 선택적으로 제거하기 위하여 대전된 롤러를 선택적으로 조사하는 단계;
    액체 방울 침착 장치를 사용하여 상기 롤러의 대전된 부분에, 상기 침착 장치 및 상기 롤러 사이에 위치된 상기 작용 지역을 통해 지나는, 다수의 액체 방울을 침착하는 단계;
    액체 방울 침착 동안, 상기 롤러에 형성된 상기 패턴 구조를 제어하기 위하여 상기 작용 지역의 국부 환경을 제어하는 단계; 및
    상기 표면에 양각 패턴을 형성하기 위하여 상기 롤러에서 상기 표면으로 상기 침착된 물질을 이송하는 단계를 포함하는 방법.
  68. 제 67항에 있어서, 상기 표면에 형성된 상기 양각 패턴은 물질을 유착하도록 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  69. 제 67항에 있어서, 상기 표면에 형성된 양각 패턴은 물질을 유착하도록 복사 경화를 받게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  70. 제 67 내지 69항중 어느 한 항에 있어서, 상기 양각 패턴은 유기 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  71. 제 67 내지 69항중 어느 한 항에 있어서, 상기 양각 패턴은 광전자 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  72. 제 66 내지 69항중 어느 한 항에 있어서, 상기 양각 패턴은 마스킹 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  73. 침착 물질을 수용하는 침착 챔버와, 상기 침착 챔버와 유체적으로 연결된 배출 노즐과, 상기 배출 노즐을 통하여 상기 침착 챔버에서 상기 표면으로 침착 물질의 액체 방울을 분사하는 수단과, 액체 방울이 상기 배출 노즐과 상기 표면 사이를 흐르는 곳을 통해 작용 지역을 한정하는 수단과, 상기 표면의 모양 형성을 제어하기 위하여 침착 동안 상기 작용 지역의 국부 환경을 제어하는 수단을 포함하는 액체 방울 침착 장치.
  74. 본 명세서에서 기재된 바와 같은 표면에 마스킹 패턴을 형성하는 방법.
  75. 본 명세서에서 기재된 바와 같은 표면에 스페이서 패턴을 형성하는 방법.
  76. 본 명세서에서 기재된 바와 같은 회로 기판에 회로 패턴을 형성하는 방법.
  77. 본 명세서에서 기재된 바와 같은 표면에 양각 패턴을 형성하는 방법.
  78. 본 명세서에서 기재된 바와 같은 액체 방울 침착 장치.
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