KR20220148160A - 고해상도로 솔더 페이스트 및 다른 점성 재료를 인쇄하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

고해상도로 솔더 페이스트 및 다른 점성 재료를 인쇄하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20220148160A
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dot
printing unit
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KR1020227026784A
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마이클 제노우
지브 길란
가이 네셔
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아이오 테크 그룹 엘티디.
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Abstract

제1 인쇄 유닛에서 재료(예를 들어, 솔더 페이스트와 같은 점성 재료)의 도트-유사 부분이 중간 기판 위로 인쇄되거나 전사되고, 그 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분을 갖는 중간 기판이 제2 인쇄 유닛으로 옮겨지고, 제2 인쇄 유닛에서 재료의 도트-유사 부분이 중간 기판으로부터 최종 기판으로 전사되는 시스템 및 방법이 제공된다. 임의로, 제1 인쇄 유닛은 도너 기판 위에 재료의 균일한 층을 생성하는 코팅 시스템을 포함하고, 제1 인쇄 유닛에서 재료는 도너 기판으로부터 중간 기판 위로 개별적인 도트-유사 부분으로 전사된다. 제1 및 제2 인쇄 유닛 각각은 각종 인쇄 또는 다른 전사 기술을 사용할 수 있다. 시스템은 또한 전체 공정을 돕기 위한 재료 경화 및 영상화 단위를 포함할 수 있다.

Description

고해상도로 솔더 페이스트 및 다른 점성 재료를 인쇄하기 위한 시스템 및 방법
본 출원은 2020년 2월 3일자 출원된 미국 가출원 제62/969,233호 및 2020년 3월 3일자 출원된 미국 특허 출원 제16/807,489호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 점성 재료, 예컨대 솔더 페이스트(solder paste)를 인쇄하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 여기에서 점성 재료의 필름으로의 초기 인쇄는 보통의 인쇄 품질로 수행되고 이후 인쇄된 점성 재료의 필름으로부터 기판으로의 전사(transferring)는 고해상도 및 고속으로 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템(laser assisted deposition / laser dispensing system)에 의해 수행된다.
표면 실장 기술(Surface Mount Technology; SMT)은 관용적인 어셈블리에서와 같이 PCB 내의 구멍을 통해 구성요소를 삽입하는 것과 반대로 인쇄 회로판(PCB)의 표면에 전자 구성요소를 실장하는데 사용되는 전자 어셈블리 분야이다. SMT는 제조 비용을 절감하고 PCB 공간을 효율적으로 사용하도록 하기 위해 개발되었다. 표면 실장 기술을 도입하고 자동화 수준을 높인 결과, 이제는 매우 복잡한 전자 회로를 양호한 반복성으로 점점 더 작은 어셈블리 내로 조립하는 것이 가능하다.
표면 실장 솔더링 공정은 전자 구성요소 또는 기판의 전기 접촉, 소량의 솔더 페이스트, 및 솔더-습윤성 패드를 서로 근접하게 인쇄 회로판 위에 위치시키는 단계를 포함한다. 이어서 솔더가 리플로우할 때까지 재료를 가열하여 솔더-습윤성 패드와 전자 구성요소의 전기 접촉 사이에 전기 접속부를 형성한다. 일단 솔더가 리플로우하면, 이는 전자 구성요소와 인쇄 회로판 사이에 전기 및 기계 접속부를 양자 모두 형성한다. 이 공정은 다른 방법들에 비해 많은 이점을 지니고 있는데, 구성요소들이 동시에 상호연결되고 공정이 반복가능하며 저비용이고 대량 생산에 사용하기가 용이하기 때문이다.
표면 실장 어셈블리 공정의 가장 중요한 부분 중 하나는 솔더 페이스트를 인쇄 회로판에 적용하는 것이다. 이 공정의 목표는 정확한 양의 솔더를 솔더링하고자 하는 각각의 패드 위에 정확하게 침착시키는 것이다. 이는 일반적으로 스텐실(stencil) 또는 호일을 통해 솔더 페이스트를 스크린-인쇄함에 의해 달성되지만, 또한 분사 인쇄에 의해 이루어질 수도 있다. 똑바로 제어되지 않는다면, 공정의 당해 부분이 대부분의 어세블리 결함의 원인이 되는 것으로 광범위하게 믿어지고 있다.
솔더 페이스트 자체는 전자 산업에서 폭넓게 사용되고 있는 플럭스(flux) 조성물과 분말화된 솔더 금속 합금의 혼합물이다. 실온에서 솔더 페이스트는 충분히 유연하여 실제로 어떤 형상에도 순응하도록 만들어질 수 있다. 동시에, 이는 접촉하여 위치하는 어떤 표면에도 부착되는 경향이 있도록 충분히 접착성이 있다. 이러한 품질로 인하여 솔더 페이스트는 볼 그리드 어레이 패키지와 같은 전자 구성요소 위에서 또는 인쇄 회로판 위에서 표면 실장 솔더링 및 솔더 범프 형성의 양자 모두에 유용하다.
현재 표면 실장 어셈블리 공정에서 솔더 페이스트 인쇄는 매우 중요한 단계이다. 인쇄에 스텐실 또는 필름이 사용되는 경우 절차에 부정적인 영향을 미쳐 최종 제품에 결함을 초래하는 여러 가능한 항목들이 있다. 예를 들어, 스텐실 자체는 매우 정밀해야 하는데, 너무 두꺼운 스텐실은 솔더 브리지를 짧게 할 수 있는 반면 너무 얇은 스텐실은 불충분한 솔더가 적용되도록 할 것이기 때문이다. 유사하게, 스텐실 개구 크기가 너무 큰 경우 솔더 브리지 쇼트가 발생할 수 있지만, 스텐실 개구 크기가 너무 작은 경우에는 불충분한 솔더 페이스트가 적용될 것이다. 일반적으로 PCB 패드 크기보다 약간 작은 크기의 원형-형상의 스텐실 개구를 사용하여 리플로우 중의 브리지 결함을 예방하는 것이 최선이라고 간주되고 있다. 그럼에도 불구하고, 스텐실 생산 중에 결함이 발생할 수 있다.
스크린 인쇄에 사용되는 블레이드 역시 최적화되어야 하는데, 블레이드 각도는 솔더 페이스트 위에 적용되는 수직력에 영향을 주기 때문이다. 각도가 너무 작으면, 솔더 페이스트는 스텐실 개구 내로 짜지지 않을 것이다. 블레이드 압력이 너무 작으면, 이는 솔더 페이스트가 스텐실에 깨끗하게 적용되지 못하도록 할 것이며, 너무 크면 더 많은 페이스트 누출을 초래할 것이다.
또 다른 결정적인 점은 인쇄 속도가 높을수록 스텐실 개구 표면을 통해 솔더 페이스트가 적용되는데 더 적은 시간이 들어갈 것이며, 이에 따라 더 높은 인쇄 속도는 불충분한 솔더가 적용되도록 유발할 수 있다는 것이다. 현재 공정에서는 인쇄 속도가 약 20 ~ 40 mm/s로 제어되어야 하며, 따라서 최대 속도는 현재 인쇄 공정에 의해 제한되고 있다.
공정에 분사 인쇄를 사용하는 것은 제한적인데, 왜냐하면 솔더 페이스트는 매우 점성의 가요성 재료이며, 이에 따라 대부분의 분사 헤드가 낮은 점도의 재료를 대상으로 디자인되어 매우 쉽게 막힘으로 해서 분사가 아주 복잡해지기 때문이다. 그러나, 당해 분야에서의 광범위한 작업으로부터 알 수 있듯이, 분사 및 분배는 매우 유망한 접근법이다(예를 들어, 제WO 2007/084888 A2호, 제US PGPUB 2011/0017841 A1호, 미국 특허 제9,808,822 B2호, 및 미국 특허 제8,740,040 B2호 참조). 유망하기는 하지만, 점성 재료의 분사는 어느 정도 원치않는 잔해을 생산할 뿐아니라 최종 어셈블리에 결함을 형성한다.
본 발명자들은 솔더 페이스트 재료(또는 임의의 다른 점성 재료)를 분사 인쇄하지만, 최종 어셈블리에 결함을 유발하지 않는 방식으로 인쇄하는 것이 바람직함을 인식하였다. 당해 목적을 위해, 본 발명자들은 분사 공정과 적용 공정을 분리함으로써 분사 실패를 해결하는 한편 스크린-인쇄 공정에 의해 유발되는 문제를 피하는 시스템 및 방법을 개발하였다. 본 발명의 일 실시 형태에서, 솔더 페이스트 인쇄 시스템은 중간 기판으로의 초기 인쇄 및 최종 기판으로의 2차의, 고도로 정밀한, 잔해가 적거나 전혀 없는 인쇄를 포함한다. 시스템은 다양한 공정의 감시 및 제어를 위해 하나 이상의 영상화 장치(imaging arrangement)를 포함할 수 있다. 경화 장치는 중간 재료 뿐아니라 최종 제품에 대해서도 포함될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 인쇄 시스템은 기판 위에 인쇄 재료의 균일한 층을 생성하는 코팅 시스템을 포함한다. 존재하는 경우, 코팅 시스템은 인쇄 재료의 주사기 및 재료를 도너 또는 캐리어 기판 위로 유도하는 공기 또는 기계 펌프를 포함할 수 있다. 이어서 도너 기판(donor substrate)은 롤러들 또는 나이프들 사이의 잘-정의된 갭을 향해 그리고 이를 통해 이동하여 갭에 의해 정의된 두께를 지닌 인쇄 재료의 균일한 층을 생성한다. 대안적으로, 코팅 시스템은 스크린-인쇄 모듈을 포함할 수 있으며 여기에서 재료는 잘-정의된 구멍을 갖는 필름의 스텐실 또는 스크린 위에 코팅되고, 블레이드 또는 스퀴지(squeegee)를 사용하여 재료가 연질 또는 경질 인게이지 내의 기판으로 전사된다. 본 발명의 추가 실시 형태에서, 코팅 시스템은 재료를 기판 위로 인쇄하기 위한 디스펜서(dispenser) 또는 잉크젯 헤드, 인쇄하고자 하는 재료의 매우 균일한 층으로 기판을 코팅하는 그라비아(gravure) 또는 마이크로-그라비아(micro-gravure) 시스템, 슬롯-다이 시스템(slot-die system), 또는 롤러 코팅 시스템(roller coating system)을 포함할 수 있다. 코팅 시스템은 제어된 환경(냉 또는 열)으로 폐쇄된 셀 내부에 하우징되어 인쇄 재료로부터 용매가 증발하는 것을 방지하거나 재료의 산화를 방지함으로써 재료의 가용 시간을 연장할 수 있다. 또한, 코팅 시스템은 하나 초과의 재료를 함유함으로써 제어된 순서로 중간 기판 위에 복수의 재료를 인쇄할 가능성을 생성하고 최종 기판에 하나 초과의 재료를 인쇄하는 것을 가능하게 할 수 있다. 코팅 시스템 내부에서, 도너 기판은 제어되는 방식으로 양방향으로 또는 달리 변환가능하다. 예를 들어, 코터 롤러 사이의 갭을 개방하는 동안 롤러에 대한 오염 없이 인쇄 재료로 도너 기판의 동일 영역을 다시 코팅할 가능성을 생성하고 초기 인쇄 공정 중에 소비된 기판의 양을 감소시키거나 제거함으로써 낭비를 예방할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 형태에서, 인쇄 재료는 인쇄 전자(printed electronic)용으로 사용되는 솔더 페이스트 또는 다른 금속 페이스트(들), 금속 페이스트 또는 세라믹 페이스트, 고점성 재료, 왁스 재료, 중합체 재료 또는 중합체 및 단량체 재료의 믹스, 고감도 저점도 재료, 자외선(UV) 또는 가시광선 또는 열에 의해 경화될 수 있는 재료, 또는 건조될 수 있는 재료일 수 있다.
제1 및/또는 제2 인쇄 공정(들)의 어느 하나 또는 양자 모두는 하나의 기판으로부터 다른 기판으로 재료의 분사를 가능하게 하는 고주파 레이저를 함유하는 레이저-기반 시스템을 사용할 수 있다. 어느 쪽도 그것이 위치하고 있는 중력장의 주축으로부터 0-90도 또는 90-180도 회전된 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템을 사용함으로써 인쇄 품질의 저하 없이 더 단순한 역학을 가능하게 할 수 있다.
일부 경우에, 제1 인쇄 공정은 재료를 직접 중간 기판으로 분사하도록 하는 잉크젯 헤드 시스템, 재료를 직접 중간 기판으로 인쇄하도록 하는 디스펜서 헤드 시스템, 또는 재료를 직접 중간 기판으로 인쇄하도록 하는 오프셋 인쇄기 모듈, 그라비아 인쇄 모듈, 또는 다른 인쇄기 모듈을 사용할 수 있다. 대안적으로, 제1 인쇄 공정은 스크린-인쇄 모듈을 사용할 수 있으며 여기에서 재료는 잘-정의된 구멍을 갖는 필름의 스텐실 또는 스크린 위에 코팅되며, 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 재료가 연질 또는 경질 인게이지 내의 기판으로 전사되어 기판 위에 도트의 어레이를 생성한다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 제1 인쇄 유닛에서 중간 기판으로의 인쇄 후, 인쇄된 중간 기판은 UV 광에 의해 추가로 경화되거나 히터에 의해 건조되고 제2(또는 부가적인) 층의 인쇄를 위해 제1 인쇄 유닛으로 복귀할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 제1 인쇄 유닛은 도너 기판과 중간 기판 사이에 매우 잘-정의된 갭을 유지하도록 구성된 갭 제어 유닛을 포함한다. 예를 들어, 코팅된 기판과 중간 기판 사이의 매우 잘-정의된 갭은 제US PGPUB 2005/109734 A1호, 미국 특허 제6,122,036 A호, 제WO 2016/198291호, 및 제EP 3,219,412 A1호에 언급된 바와 같이 변환 및 회전을 양자 모두 허용하는 제어 유닛의 코너에 있는 3개의 작동기의 평면에 의해 유지될 수 있다. 이러한 작동기는 코팅된 기판과 중간 기판의 양자 모두에 대해 제어 유닛의 코너에서 사용되어 2개의 평면에서 변환 및 회전을 양자 모두 허용하며, 이때 2개의 평면은 서로 독립적이거나 서로에게 편승한다.
본 발명의 다른 실시 형태에서, 도너 기판과 중간 기판 사이의 매우 잘-정의된 갭은 코팅 시스템 골격의 일부인 중간 기판 하부의 고정 지지를 제공함에 의해 달성된다. 또는, 코팅된 기판과 중간 기판 사이의 매우 잘-정의된 갭은 중간 기판으로서 필름 대신에 투명 고체 기판을 사용함에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 중간 기판은 연속 투명 필름 기판, 금속층에 의해 또는 금속 및 유전층에 의해 코팅된 투명 필름 기판, 또는 투명 고체 기판일 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 제1 인쇄 후에 중간 기판이 모터에 의해 제1 인쇄 유닛으로부터 제2 인쇄 유닛을 향해 이동한다. 따라서, 중간 기판은 롤링에 의해 제1 인쇄 유닛에서 인쇄된 재료를 제2 인쇄 유닛으로 전달할 수 있는 연속 필름 기판일 수 있다. 또는, 중간 기판은 방향의 임의의 변화(들)를 갖는 로봇 팔(robotic arm)에 의해 제1 인쇄 유닛에서 인쇄된 재료를 제2 인쇄 유닛으로 전달할 수 있는 투명 고체 기판일 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 제1 인쇄 유닛에서 제2 인쇄 유닛으로 중간 기판의 이동 중에 인쇄된 재료는 UV 광에 의해 경화되거나 히터에 의해 건조된다. 또한, 인쇄된 영상은 영상화 시스템에 의해 처리될 수 있다. 이러한 영상화 시스템은 중간 기판 위에 인쇄된 재료 도트의 사진을 찍고 2 차원으로 도트를 측정하는 현미경 또는 전하-결합 소자(CCD)일 수 있으며, 추후 측정 데이터는 최종 기판 위의 정밀한 침착을 위해 제2 인쇄 유닛으로 전송된다. 대안적으로, 영상화 시스템은 중간 기판 위에 인쇄된 재료 도트의 사진을 찍고 3 차원으로 도트를 측정하는 3-차원(3D) 현미경일 수 있으며, 추후 측정 데이터는 최종 기판 위의 정밀한 침착을 위해 제2 인쇄 유닛으로 전송된다. 본 발명의 추가의 실시 형태에서, 영상화 시스템은 하나는 인쇄된 재료 도트를 중간 기판 위에 영상화하고 도트를 2 차원(예를 들어, 길이 및 폭)으로 측정하는 반면 다른 하나는 도트를 제3 차원(예를 들어, 높이)으로 측정할 수 있도록 2개의 현미경 또는 CCD이고, 모든 측정 데이터는 추후 최종 기판 위의 정밀한 침착을 위해 제2 인쇄 유닛으로 전송된다. 어떤 경우에도, 영상화 시스템은 제2 인쇄 유닛의 전 및/또는 후에 포함될 수 있으며 중간 기판, 최종 기판, 또는 양자 모두로부터의 영상을 포획할 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태에서, 제2 인쇄 유닛에서의 영상화 시스템은 중간 기판의 표면으로부터 영상을 얻기 위한 거울 및/또는 최종 기판의 도트 치수 및 목표 영역의 양자 모두를 동시에 영상화하기 위한 제2 인쇄 유닛의 주된 레이저 채널을 사용할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 제2 인쇄 유닛은 레이저젯 방출, 1-차원 또는 2-차원(2D) 어레이 스캔 레이저를 갖는 레이저젯 방출 시스템에 의해 중간 기판으로부터 최종 기판으로 도트를 분사할 수 있는 고주파 레이저를 함유하는 레이저-기반 시스템일 수 있다. 대안적으로, 일부 경우에 제2 인쇄 유닛은 중간 기판이 직접 최종 기판에 맞물리는 침착 위치 만을 포함할 수 있다. 어떤 경우에도, 제2 인쇄 유닛 내의 최종 기판에 인쇄한 후(또는 그 반대이든) 인쇄된 최종 기판은 추가로 UV 광에 의해 경화되거나 히터에 의해 건조될 수 있다.
본 발명의 이들 실시 형태 및 추가 실시 형태는 하기에서 구체적으로 기재된다.
본 발명은 첨부된 도면에서 제한없이 실시예를 통해 예시된다:
도 1은 개념적인 방식으로 좁은 갭 또는 접촉 갭 인쇄 시스템(또는 비-디지털 인쇄 시스템), 인쇄전 처리 및/또는 점검, 및 디지털, 큰 갭 인쇄를 사용하여 솔더 페이스트와 같은 점성 재료의 고해상도 및 고속 인쇄를 제공하는, 본 발명의 실시 형태에 따라 구성된 시스템을 예시한다.
도 2a 및 2b는 도 1에 제시된 개념적 개관에 따라 구성된 시스템의 태양을 개략적으로 예시한다.
도 3a - 3e는 도 2에 나타낸 개략적 예시에 따라 구성된 시스템에 대한 대안적 장치를 예시하며, 여기에서 도 3a는 제1 인쇄 유닛에서 레이저 보조 침착을 기반으로 하는 시스템의 실시예를 보여주고, 도 3b는 제1 인쇄 유닛에서 그라비아, 비-디지털 인쇄 시스템을 기반으로 하는 유사 시스템의 실시예를 보여주며, 도 3c는 시스템에 대한 실시예 구성의 부가적인 상세사항을 보여주고, 도 3d는 시스템에 대한 중력 제한이 없는 시스템에 대한 다른 실시예 구성의 부가적인 상세사항을 보여주며, 도 3e는 투명 고체 기판의 변환을 동반하는 시스템의 또 다른 구성을 보여준다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일부 실시 형태에 따라, 주사기로 필름 기판 위에 재료를 위치시키고(도 4a) 잘-정의된 갭을 통해 재료를 통과시켜 균일한 층을 생성함에 의해(도 4b) 균일한 필름을 생성함을 예시한다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 필름 기판에 직접 스크린 인쇄하는 실시예를 예시한다.
도 6은 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템을 사용하여 그리드 기판으로부터 재료를 인쇄하는 실시예를 예시한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 레이저젯 방출 시스템을 사용하여 필름 기판으로부터 도트 재료를 인쇄하는 실시예를 예시한다.
도 8은 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 고체 또는 필름 기판 위에 도트를 영상화하기 위해 주된 레이저 채널 또는 거울을 사용하는 태양을 예시한다.
도 9는 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 UV 경화 시스템 또는 건조기의 부가와 함께 다중 인쇄 층을 사용하여 스탬프를 인쇄하는 태양을 예시한다.
도 10은 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 UV 경화 시스템 또는 건조기의 부가와 함께 동일 층에 다중 재료를 인쇄하는 태양을 예시한다.
본 발명을 구체적으로 기술하기에 앞서, 본 발명의 실시 형태에 따라, 좁은 갭 또는 접촉 갭 인쇄 시스템(또는 비-디지털 인쇄 시스템)(12), 인쇄전 처리 및/또는 점검(14a,14b), 및 디지털, 큰 갭 인쇄(16)를 사용하여 솔더 페이스트와 같은 점성 재료의 고해상도 및 고속 인쇄를 제공하는 시스템(10)의 개념적 개관을 제공하는 도 1을 참조하는 것이 도움이 된다. 하기에 추가로 기재된 바와 같이, 좁은 갭 또는 접촉 갭 인쇄 시스템(12)은 점성 재료의 중간 기판으로의 초기 인쇄를 수행한다. 인쇄전 공정 및/또는 점검(14a, 14b)의 일부로서, 중간 기판은 초기 및 후속 인쇄 공정의 감시 및 제어를 위한 하나 이상의 영상화 장치에 의해 관찰될 수 있다. 이어서, 중간 기판은 점성 재료의 최종 기판으로의 제2, 큰 갭 인쇄(16)의 일부로 사용될 수 있다. 이와 같은 제2 인쇄 절차는 하나 이상의 영상화 장치에 의해 관찰될 수도 있으며, 매우 정밀하고, 비록 존재한다 해도 거의 잔해를 형성하지 않는다. 이와 같은 2-단계 인쇄 절차의 일 구현에서, 점성 재료는 제1 인쇄 공정에 의해 중간 기판 위에 도트(예를 들어, 작고 일반적으로 둥근 점 또는 소적)로 분포하며, 이는 이어서 영상화 시스템을 통해 제2 인쇄 공정으로 이동하며, 여기에서 도트(또는 적어도 이들의 일부)는 최종 기판 위에 침착된다.
제1 인쇄 공정은 레이저 보조 침착 또는 다른 레이저 분배 인쇄일 수 있으며, 여기에서 점성 재료의 도트가 고속 주파수 레이저를 사용하여 코팅된 기판(예를 들어, 도너 기판) 위의 그의 균일한 층으로부터 중간 기판 위로(또는 내로) 분출된다. 재료의 분사는 바람직하게 잘-정의되고 강력한 방식으로 수행되어 도트 크기에 있어서의 변동을 최소화한다. 도너 기판 위로 점성 재료의 균일한 코팅을 보장하기 위하여, 임의의 코팅 시스템(18)을 사용하여 도너 기판을 코팅한 다음 이를 레이저 보조 침착 또는 다른 레이저 분배 인쇄가 수행되는 제1 인쇄 유닛에 제공할 수 있다. 이 코팅 시스템은 전통적인 코팅 시스템, 예컨대 마이크로 그라비아 기반의 코팅 시스템 또는 슬롯 다이 코터 또는 롤러 코팅 시스템일 수 있다. 대안적으로, 코팅 시스템은 스크린 인쇄-기반의 코팅 시스템, 디스펜서, 또는 잉크젯 시스템일 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 코팅 시스템은 주사기 및 갭 시스템을 기반으로 할 수 있으며, 여기에서 점성 재료는 주사기로부터 도너 기판으로 분배되고 이는 이어서, 예를 들어, 다른 종류의 배리어의 블레이드 또는 한 쌍의 롤러 또는 실린더에 의해 형성된 잘-정의된 갭을 통과한다. 갭을 통과한 후, 균일한 층의 점성 재료가 도너 기판 위에 존재할 것이며 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템은 재료의 도트를 코팅된 도너 기판으로부터 중간 기판으로 분사할 수 있다. 제1 인쇄 공정에서의 인쇄를 위해 점성 재료의 균일한 층을 제공한 후, 코팅 시스템에 의한 재코팅을 위해 도너 기판을 코팅 시스템으로 복귀시켜(예를 들어, 루프로 또는 선형 변환에 의해) 제1 인쇄 공정에 의한 다음 인쇄를 위해 새로운 균일한 코팅층을 도너 기판 위에 생성할 수 있다. 도너 기판은 금속(또는 다른) 코팅을 갖거나 갖지 않는 투명 필름 또는 다른 기판일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따라 구성된 시스템은 다양한 액체 및/또는 페이스트 재료를 인쇄하는데 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 다른 방법에 의해서는 고해상도로 잘 인쇄될 수 없는 고점성 재료의 인쇄에 대해 특별한 이점을 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 형태에 따라 구성된 시스템은 솔더 페이스트 및 다른 금속 페이스트 뿐아니라 고점도 중합체, 유사 아크릴, 에폭시, 및 우레탄-기반의 접착제, 페이스트 또는 왁스를 인쇄하는데 특별히 적용된다. 본 발명은 또한 코팅된 도너 기판이 제1 인쇄 공정 이전에 제어된 환경에 유지되어 인쇄하고자 하는 재료의 용매 증발 또는 산화를 피할 수 있으므로 고감도 재료의 인쇄와 관련하여 사용될 수 있다. 이러한 공간은 온도-민감성 재료에 대해 제어된 영역을 제공할 수도 있다.
제1 인쇄 공정은 필수적으로 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템을 사용할 필요가 없다. 일부 실시 형태에서 제1 인쇄 공정은 디스펜서 또는 잉크젯 헤드를 사용할 수 있거나, 이는 관용적인 2D 인쇄 기술, 예컨대 오프셋 인쇄, 그라비아 인쇄, 또는 다른 인쇄 기술을 사용할 수 있을 것이다. 제1 인쇄 공정은 스크린 인쇄 또는 이들 기술의 조합을 사용하여 수행될 수도 있다.
점성 재료가 중간 기판으로부터 최종 기판으로 전사되는 제2 인쇄 공정은 레이저젯 방출 시스템을 사용할 수 있다. 예를 들어, 점성 재료가 도트의 형태로 중간 기판 위에 존재하는 경우, 레이저젯 방출 시스템 형태의 인쇄 헤드는 점성 재료의 일부 또는 모든 도트를 중간 기판으로부터 최종 기판으로 선택적으로 전사하는데 사용될 수 있다. 레이저젯 방출 시스템은 중간 기판을 2 차원으로 스캔하도록 배열된 고주파 레이저를 포함하여 도트를 중간 기판으로부터 최종 기판으로 분사할 수 있다. 대안적으로, 직접 전사 시스템을 사용할 수 있으며 이때 중간 기판은 그 사이의 점성 재료의 도트를 전사하기 위해 직접 최종 기판에 맞물린다. 최종 기판으로의 인쇄 후, 점성 재료는 UV 또는 적외선에 의해 경화되거나 히터에 의해 건조될 수 있다.
도 2a 및 2b는 도 1에 제시된 개념적 개관에 따라 구성된 시스템(20a, 20b)의 태양을 개략적으로 예시한다. 이들 시스템 각각은 점성 재료 분사 공정을 적용 공정으로부터 분리함으로써 분사 실패를 해결하는 한편 관용적인 인쇄 공정에 의해 유발되는 문제를 피한다. 각각의 시스템은 분사 및 적용 공정의 감시 및 제어를 위한 하나 이상의 영상화 장치를 포함한다. 도 2b에서, 인쇄 시스템(20b)은 도너 기판(28) 위에 인쇄하고자 하는 재료(예를 들어, 고점성 재료, 예컨대 인쇄 전자 용으로 사용되는 솔더 페이스트 또는 다른 금속 페이스트(들), 세라믹 페이스트, 왁스 재료, 중합체 재료 또는 중합체 및 단량체 재료의 믹스, 또는 고감도 저점도 재료)의 균일한 층(26)을 생성하는 코팅 시스템(22)을 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 코팅 시스템(22)은 인쇄하고자 하는 재료의 주사기 및 도너 기판(28) 위로 재료를 유도하는 공기 또는 기계 펌프를 포함한다. 이어서 도너 기판(28)은 롤러들 또는 나이프들 사이의 잘-정의된 갭을 향해 모터를 사용하여 이동하여 갭에 의해 정의된 두께를 지닌 인쇄하고자 하는 재료의 균일한 층(26)을 생성한다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 도너 기판(28)은 제어되는 방식으로 양방향으로 변환될 수 있으며, 코터 롤러 사이의 갭을 개방하는 동안 롤러에 대한 오염 없이 인쇄하고자 하는 재료로 도너 기판의 동일 영역을 다시 코팅할 가능성을 생성하고 초기 인쇄 공정 중에 소비된 기판의 양을 감소시키거나 제거함으로써 낭비를 예방할 수 있다.
추가의 실시 형태에서, 코팅 시스템(22)은 스크린-인쇄 모듈을 포함할 수 있으며 여기에서 도너 기판(28)은 잘-정의된 구멍을 갖는 스크린 또는 스텐실을 사용하여 코팅되고, 점성 재료는 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 여기에 적용되며 점성 재료는 후에 연질 또는 경질 인게이지 내의 도너 기판(28)으로 전사된다. 대안적으로, 코팅 시스템(22)은 점성 재료를 도너 기판(28) 위로 인쇄하기 위한 디스펜서 또는 잉크젯 헤드를 포함할 수 있다. 또는, 코팅 시스템(22)은 인쇄하고자 하는 재료의 매우 균일한 층(26)으로 도너 기판(28)을 코팅하는 그라비아 또는 마이크로-그라비아 시스템일 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태에서, 코팅 시스템(22)은 인쇄하고자 하는 재료의 매우 균일한 층(26)으로 도너 기판(28)을 코팅하는 슬롯-다이 시스템이다. 본 발명의 다른 실시 형태에서, 코팅 시스템(22)은 인쇄하고자 하는 재료의 매우 균일한 층(26)으로 도너 기판(28)을 코팅하는 롤러 코팅 시스템이다. 자세히 나타내지는 않았지만, 도 2a의 인쇄 시스템(20a)은 또한 좁은 갭 / 접촉 인쇄 공정(30)의 일부로 코팅 시스템을 포함할 수 있으며, 이는 상기 기재된 제1 인쇄 공정을 형성한다.
도 2a에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에서 제1 인쇄 유닛(32) 및, 임의로, 코팅 시스템(22)을 포함할 수 있는 좁은 갭 / 접촉 인쇄 공정(30)은 제어된 환경(34)(냉 또는 열)으로 폐쇄된 셀 내부에 하우징되어 인쇄하고자 하는 재료로부터 용매가 증발하는 것을 방지하거나 재료의 산화를 방지함으로써 재료의 가용 시간을 연장할 수 있다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 코팅 시스템(22)은 하나 초과의 재료를 함유함으로써 제어된 순서로 중간 기판(36) 위에 복수의 재료를 인쇄할 가능성을 생성하고 최종 기판(38)에 하나 초과의 재료를 인쇄할 수 있게 한다.
제1 인쇄 유닛(32)은 중간 기판(36) 위에 인쇄하고자 하는 재료의 영역(24)을 생성한다. 본 발명의 일 실시 형태에서, 연속 투명 필름 기판이 시스템용 중간 기판(36)으로 사용된다. 대안적으로, 금속 층에 의해 또는 금속 및 유전층에 의해 코팅된 투명 필름 기판이 시스템용 중간 기판(36)으로 사용될 수 있다.
좁은 갭 / 접촉 인쇄 공정(30)에 사용되는 제1 인쇄 유닛(32)은 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템에 의해 도너 기판(28)으로부터 코팅된 재료의 층(26)의 부분들을 중간 기판(36)으로 분사하도록 구성된 고주파 레이저를 함유하는 레이저-기반 시스템을 포함할 수 있다. 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템은 그것이 위치하고 있는 중력장의 주축으로부터 0-90도 또는 90-180도 회전하여 인쇄 품질의 저하 없이 더 단순한 역학을 가능하게 할 수 있다.
대안적으로, 코팅 시스템이 사용되지 않는 경우, 제1(예를 들어, 좁은 갭 / 접촉) 인쇄 공정(30)은 인쇄하고자 하는 재료를 직접 중간 기판(36)으로 분사할 수 있도록 하는 잉크젯 헤드 시스템을 사용할 수 있다. 대안적으로, 제1 인쇄 공정은 재료를 직접 중간 기판(36)에 인쇄할 수 있도록 하는 디스펜서 헤드 시스템을 사용할 수 있다. 또는, 제1 인쇄 공정은 재료를 직접 중간 기판(36)에 인쇄하기 위한 오프셋 인쇄기 모듈, 그라비아 인쇄 모듈, 또는 임의의 관용적인 인쇄 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 인쇄 공정은 스크린-인쇄 모듈을 사용할 수 있으며, 여기에서 인쇄하고자 하는 재료는 잘-정의된 구멍을 갖는 필름의 스텐실 또는 스크린 위에 코팅되고, 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 재료가 연질 또는 경질 인게이지 내의 중간 기판(36)으로 전사되어 중간 기판(36) 위에 인쇄하고자 하는 재료(40)의 도트의 어레이를 생성한다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 좁은 갭 인쇄 공정(30)에서 사용되는 제1 인쇄 유닛(32)은 도너 기판(28)과 중간 기판(36) 사이에 매우 잘-정의된 갭 제어 유닛을 포함한다. 일 경우에, 도너 기판(28)과 중간 기판(36) 사이의 매우 잘-정의된 갭은, 본 명세서에 원용에 의해 포함된 제US PGPUB 2005/109734 A1호, 미국 특허 제6,122,036 A호, 제WO 2016/198291호, 및 제EP 3,219,412 A1호에 기재된 바와 같이, 변환 및 회전을 양자 모두 허용하는 제어 유닛의 코너에 있는 3개의 작동기 세트를 사용하여 유지된다. 3개의 작동기 유닛 세트는 도너 기판과 중간 기판의 양자 모두에 대해 제어 유닛의 코너에서 사용되어 양쪽 평면으로의 변환 및 회전을 양자 모두 허용할 수 있으며, 이때 2개의 평면은 서로 독립적이거나 서로에게 편승한다. 대안적으로, 도너 기판(28)과 중간 기판(36) 사이의 매우 잘-정의된 갭은 도너 기판 및/또는 중간 기판 하부의 고정 지지를 제공함에 의해 유지될 수 있다. 또는, 도너 기판(28)과 중간 기판(36) 사이의 매우 잘-정의된 갭은 중간 기판(36)으로서 필름 대신에 투명 고체 기판을 사용함에 의해 유지될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 제1 인쇄 유닛(32)에서 중간 기판(36)으로의 인쇄 후, 인쇄된 중간 기판은 점성 재료의 제2(또는 부가적인) 층의 인쇄를 위해 제1 인쇄 유닛(32)으로 복귀한다. 어떤 경우에도, 점성 재료로 인쇄된 후(도트(40) 또는 다른 영역(24)의 형태로) 중간 기판(36)은 제1 인쇄 유닛(32)으로부터 제2 인쇄 유닛(44)을 향해 이동한다. 일부 경우에, 제2 인쇄 유닛은 인라인 점검 유닛(48)을 갖는 선택적 방출 시스템(46)(예를 들어, 레이저-기반 시스템)일 수 있다. 중간 기판은 모터에 의해 이동될 수 있으며, 예를 들어, 중간 시스템이 필름 또는 유사한 기판인 경우, 또는 중간 기판이 연속 필름 기판인 경우, 이는 제1 인쇄 유닛에서 인쇄된 재료를 제2 인쇄 유닛으로 전달하기 위해 롤링에 의해 이동될 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태에서, 중간 기판(36)은 그 사이의 방향으로 임의의 변화(들)를 갖는 로봇 팔을 사용하여 제1 인쇄 유닛에서 인쇄된 재료를 제2 인쇄 유닛으로 전달할 수 있는 투명 고체 기판이다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 제1 인쇄 유닛(32)에서 제2 인쇄 유닛(44)으로 중간 기판(36)의 이동 중에 중간 기판 위에 인쇄된 재료(이는 자외선(UV)에 의해 또는 열에 의해 경화될 수 있는 재료일 수 있음)는 UV 광에 의해 경화되거나 히터에 의해 건조될 수 있다. 또한, 제1 인쇄 유닛(32)에서 제2 인쇄 유닛(44)으로 중간 기판(36)의 이동 중에 중간 기판 위에 인쇄된 재료는 영상화 시스템(50)에 의해 처리될 수 있다.
이러한 영상화 시스템(50)은 중간 기판(36) 위에 인쇄된 재료 도트(40)의 사진(또는 사진들)을 찍고 2 차원으로 또는 3 차원으로 도트를 측정하는 하나 이상의 현미경 또는 전하-결합 소자(CCD) 및/또는 다른 영상화 구성요소일 수 있다. 예를 들어, 영상화 시스템(50)은 하나는 중간 기판 위에 인쇄된 도트를 영상화하고 도트를 2 차원(예를 들어, 길이 및 폭)으로 측정할 수 있는 반면 다른 하나는 도트를 제3 차원(예를 들어, 높이)으로 측정하도록 배열된 2개의 현미경 또는 CCD를 포함할 수 있다. 이 측정 데이터는 추후 최종 기판(38) 위의 점성 재료의 정밀한 침착을 보장하기 위해 제2 인쇄 유닛(44)으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 많은 도트(40)가 최종 기판(38)으로의 전사에 적합한 반면(예를 들어, 도면에 체크 부호로 예시됨), 일부 도트(40)는 기형이거나 최종 기판(38)으로 전사하기에 부적합하다(예를 들어, 도면에서 "X"로 예시됨)는 것을 광학 또는 다른 영상화 점검이 밝혀낼 수 있다. 이어서 이 데이터에 접속한 컨트롤러(예시되지 않음)는 제2 인쇄 유닛을 작동시켜 도트(40) 중 적합하지 않은 것들을 최종 기판으로 전사되지 않도록 할 수 있다. 영상화 시스템은 제2 인쇄 유닛(44)의 재료 전사 영역의 전 및/또는 후에 포함될 수 있으며 중간 기판(36), 최종 기판(38), 또는 양자 모두로부터의 영상을 포획할 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태에서, 영상화 시스템은 제2 인쇄 유닛(44)에 위치하며, 제2 인쇄 유닛(44)의 레이저 채널(52) 및/또는 중간 기판(36)의 표면으로부터 영상을 얻기 위해 사용된 거울 또는 다른 광학적 요소는 인라인 점검 시스템(48)을 사용하여 도트 치수 및 최종 기판 인쇄 영역 양자 모두를 동시에 영상화하기 위해 사용될 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 제2 인쇄 유닛(44)은 레이저-기반 시스템, 예를 들어, 레이저젯 방출에 의해 중간 기판(36)으로부터 최종 기판(38)으로 재료 도트(40)의 적합한 것들을 분사하도록 구성된(컨트롤러의 제어 하에) 고주파 레이저를 함유하는 레이저-기반 시스템일 수 있다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 제2 인쇄 유닛은 최종 기판(38) 위로 재료 도트(40)의 적합한 것들을 방출하면서 목표 영역을 통과할 때 중간 기판(36) 위에 래스터-유사 패턴의 레이저빔을 스캔하도록 구성된 2-차원(2D) 어레이 스캔 레이저를 갖는 레이저젯 방출 시스템일 수 있다. 이러한 레이저젯 방출 시스템은 그것이 위치하고 있는 중력장의 주축으로부터 0-90도 또는 90-180도 회전하여 인쇄 품질의 저하 없이 더 단순한 역학을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 제2 인쇄 유닛 자체는 존재하지 않으며 중간 기판(36)이 최종 기판(38)에 직접 맞물리고 재료 도트(40)가 이러한 접촉을 통해 중간 기판(36)과 최종 기판(38) 사이에서 전사되는 침착 위치 만이 존재한다. 어느 경우에도(레이저 전사 또는 직접 접촉 전사), 최종 기판으로 인쇄된 후 인쇄된 재료는 추가로 UV 광에 의해 경화되거나 히터에 의해 건조될 수 있다.
도 3a는 본 발명에 따라 구성된 시스템(60)의 일 실시예를 예시한다. 시스템(60)은 상기 기재된 시스템(20a 및 20b)의 태양을 예시한다. 특히, 시스템(60)은 재료(62)를 저장소, 예를 들어, 주사기(64)로부터 도너 기판(28) 위로 유도하기 위한 공기 또는 기계 펌프(나타내지 않음)를 사용하여 도너 기판(28) 위로 인쇄하고자 하는 재료의 균일한 층(26)을 생성하는 코팅 시스템(22)을 포함한다. 이어서 도너 기판(28)은 롤러들 또는 기어들(66)을 사용하여 롤러들 또는 나이프들(72) 사이의 잘-정의된 갭(70)을 향해 이동하여 도너 기판(28) 위에 갭(70)에 의해 정의된 두께를 지닌 인쇄하고자 하는 재료의 균일한 층(26)을 생성한다.
시스템(60)은 또한 중간 기판(36) 위에 재료(62)의 도트(40)을 생성하기 위해 구성된 제1 인쇄 유닛(32)을 포함한다. 본 실시예에서, 도너 기판(28)은 투명 필름일 수 있으며, 제1 인쇄 유닛(32)은 도너 기판(28)으로부터 코팅된 재료층(26)의 일부를 분사하여 재료층(26)과 중간 기판(36) 사이의 계면 위로 레이저빔을 집중함에 의해 중간 기판(36) 위에 도트(40)을 형성하도록 배열된 고주파 레이저를 함유하는 제1 레이저 모듈(74)을 포함한다. 입사 레이저빔은 국소 가열에 이어 상 변화 및 높은 국소 압력을 유발하며 이는 중간 기판(36) 위로 인쇄 재료의 분사를 유도한다. 제1 인쇄 유닛(32) 내 중간 기판(36)으로의 인쇄 후, 롤러들 또는 기어들(66)의 방향을 역전시키거나 루프-유사 공정에서 코팅 시스템(22)을 통해 중간 기판(36)의 이동을 계속함으로써 재료(62)의 제2(또는 부가적인) 층의 인쇄를 위해 인쇄된 중간 기판이 복귀될 수 있다.
대안적으로, 도너 기판(26)은 스크린 또는 그리드일 수 있으며, 여기에서 재료(62)는 롤러 또는 블레이드일 수 있는 코터(72)에 의해 스크린의 구멍으로 도입된다. 이러한 경우에, 레이저 모듈(74)로부터의 입사 레이저빔은 인쇄 재료가 스크린 내의 구멍으로부터 중간 기판(36) 위로 옮겨지도록 한다.
일단 도트(40)가 중간 기판(36) 위로 인쇄되면, 예를 들어, 롤러 또는 기어들(78)을 사용하여 중간 기판(36)을 이동시켜 제2 인쇄 유닛(44)을 향해 도트가 이동한다. 본 도면에 예시되지는 않았지만, 중간 기판은 연속적인 루프-유사 양식으로 이동하여 재료 도트가 제1 인쇄 유닛(32)에서 그 위에 인쇄되고 이어서 제2 인쇄 유닛(44)에서 최종 기판(38)에 전사되며, 이제 노출된 중간 기판은 새로운 재료 도트(40)를 수용하도록 제1 인쇄 유닛(32)의 전사 영역으로 복귀할 수 있는 필름 기판일 수 있다.
제1 인쇄 유닛(32)에서 제2 인쇄 유닛(44)으로 중간 기판(36)의 이동 중에, 재료 도트(40)는 UV 광에 의해 경화되거나 히터에 의해 건조될 수 있다. 또한, 제1 인쇄 유닛(32)에서 제2 인쇄 유닛(44)으로 중간 기판(36)의 이동 중에, 중간 기판 위에 인쇄된 재료 도트는 영상화 시스템(50)에 의해 처리될 수 있다. 이는 인쇄된 재료 도트(40)의 사진을 찍고 도트를 2 차원 또는 3 차원으로 측정하는 하나 이상의 3D 80 및/또는 2D 82 영상화 구성요소를 포함한다. 이 측정 데이터는 최종 기판(38) 위의 재료의 정밀한 침착을 보장하기 위해 제2 인쇄 유닛(44)에 의해 사용될 수 있다.
제2 인쇄 유닛(44)은 인라인 점검 유닛(48)을 갖는 레이저 모듈(84)을 포함할 수 있다. 중간 기판(36)이 제2 인쇄 유닛(44)의 목표 영역(86)으로 이동함에 따라, 제1 인쇄 유닛에서 인쇄된 재료를 최종 기판(38)으로 전달하기 위하여, 레이저 모듈(84)이 활성화되어 중간 기판(36) 위에 레이저빔 입사를 방출한다. 제2 인쇄 유닛(44)에 위치한 인라인 점검 유닛(48)은 중간 기판(36)의 표면으로부터의 영상을 얻기 위해 사용된 거울(88) 또는 다른 광학 요소를 포함하는데, 이는 2 또는 3 차원으로 이동하도록 구성된 스테이지(90)를 통해 목표 영역(86) 하부에 최종 기판의 정렬을 보조할 뿐아니라 중간 기판(36) 위의 재료 도트(40)가 목표 영역(86)에 들어올 때 레이저 모듈(84)의 t회 펄싱의 공조를 돕기 위한 것이다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 제2 인쇄 유닛(44)의 레이저 모듈(84)은 최종 기판(38) 위로 재료 도트(40)의 적합한 것들을 방출하면서 목표 영역(86)을 통과할 때 중간 기판(36) 위에 래스터-유사 패턴의 레이저빔을 스캔하도록 구성될 수 있다. 재료는 제2 인쇄 유닛(44)으로 가는 길에 UV 경화 시스템 및/또는 건조 시스템을 통과할 수 있고/있거나 UV 경화 및/또는 건조는 재료가 최종 기판(38) 위에 인쇄된 후 사용될 수 있다.
제1 인쇄 유닛(32)의 대안적인 장치를 도 3b에 나타내었다. 이 실시예에서, 본 발명에 따라 구성된 시스템(92)은 코팅 시스템(22)을 포함하며, 여기에서 재료(62)는 공기 또는 기계 펌프(나타내지 않음)를 사용하여 저장소, 예를 들어, 주사기(64)로부터 롤러(94) 위로 유도된다. 롤러(94) 위의 재료층은 롤러(94)의 표면 위로 정의된 거리만큼 옮겨진 하나 이상의 나이프(98)를 사용하여 두께가 균일하게 유지된다. 롤러(94)는 인쇄하고자 하는 재료의 정의된 양을 함유하도록 우묵하게 들어가거나 우묵한 곳을 갖도록 형성될 수 있으며, 2개의 롤러가 재료 전사 영역(100)에서 서로 접촉할 때 상기 양이 인쇄 롤러(96)로 전사된다. 대안적으로, 롤러(94)는 그 안으로 재료(62)가 도입되는 구멍을 갖는 스크린 또는 그리드-유사 표면을 가질 수 있다. 롤러(96)는 스크린에 접촉하여 그리로 재료를 전사할 수 있다. 롤러(96)가 인쇄 영역(102)을 통해 그의 회전을 완료함에 따라, 이는 재료를 도트(40)의 형태로 중간 기판(36)으로 전사한다. 재료가 롤러(94)로부터 전사된 후, 새로운 재료층의 적용 전에 당해 롤러는 점검 영역(104)을 통과하여 임의의 잔류된 재료가 나이프(106) 또는 다른 기구를 사용하여 제거될 수 있다. 시스템(92)의 나머지 요소들은 도 3a에 나타낸 시스템(60)에 관해 상기 기재된 바와 같다.
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시 형태를 보여준다. 본 시스템(110)에서, 코팅 시스템(22)은, 예를 들어, 상기 기재된 기술 중 하나를 사용하여 도너 기판(28) 위에 인쇄하고자 하는 재료의 균일한 층을 생성한다. 이어서 제1 인쇄 유닛(32)은 재료를 도너 기판(28) 위의 균일한 층으로부터 중간 기판(36)으로 인쇄한다. 본 실시예에서, 매우 잘-정의된 갭(112)은 제1 인쇄 유닛(32) 부근의 중간 기판(36) 하부에 있는 고정 지지(114)를 사용하여 코팅된 도너 기판(28)과 중간 기판(36) 사이에 유지될 수 있다. 시스템(110)의 나머지 요소들은 상기 기재된 바와 같으며, 본 실시예에서는 중간 기판 위의 재료가 제2 인쇄 유닛(44)으로 가는 길에 그의 경화를 위한 UV 경화 시스템 및/또는 건조 시스템(116)의 위치를 나타내었다. 또한 중간 기판(36)에 대한 제2 인쇄 후의 영상화 시스템(118)을 나타내었는데, 이는 제2 인쇄 유닛(44)에 의해 재료가 중간 기판으로부터 최종 기판(38)으로 적절하게 전사됨을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
도 3d는 본 구성에서 인쇄 유닛(32)에 의한 제1 인쇄가 제1 인쇄 유닛이 위치하고 있는 중력장에 대해 90도(또는 임의의 다른 배향)에서 수행되는 점을 제외하고는 도 3c에 나타낸 시스템(110)과 실질적으로 유사하게 구성된 시스템(120)을 보여준다. 일례로서, 예시에서 중력장은 페이지의 상단에서 페이지의 하단으로 온 것으로 추정되고, 제1 인쇄 유닛은 중력장에 대해 직각으로 재료를 도너 기판(28)으로부터 중간 기판(36)으로 인쇄하도록 구성된다. 본 장치는 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템 인쇄 헤드 뿐아니라 상기 언급된 다른 인쇄 시스템의 일부를 사용하여 가능한 것보다 소형이고 더 단순한 구성을 제공한다.
상기 언급된 바와 같이, 중간 기판(36)은 필름일 수 있으나, 다른 경우에 이는 제1 및 제2 인쇄 유닛 사이의 더욱 양호한 정합 및 공조를 보장하기 위한 투명 고체 기판(124)일 수 있다. 도 3e는 코팅된 도너 기판(28)으로부터 투명 고체 기판(124) 위로의 인쇄를 보여주며(좌측면도) 이어서 이는 뒤집혀져 제2 인쇄 유닛(44)을 위한 목표를 생성하고 여기에서 최종 기판 위로의 인쇄를 위해 사용된다(우측면도).
도 4a 및 4b는 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 주사기(64)를 사용하여 일정량의 재료(62)를 필름 기판(28) 위에 위치시키고(도 4a) 잘-정의된 갭(126)을 통해 재료를 통과시켜 재료의 균일한 층(26)을 생성함으로써(도 4b) 도너 기판(28) 위에 재료의 균일한 층(26)을 생성함을 추가로 예시한다. 잘-정의된 갭(126)은 적절한 제어 유닛(예를 들어, 스테퍼 모터 또는 피에조 변환기)를 사용하여 한 쌍의 롤러(128a, 128b) 또는 나이프를 서로 근접시킴으로써 생성된다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 필름 기판(예컨대 중간 기판(36))으로 직접 스크린 인쇄하는 실시예를 예시한다. 본 기술에서, 고점도 재료의 소적(132)은 스크린 또는 그리드(130)로부터 인쇄되어 리시버 기판, 예컨대 필름(134) 위에 2D 및/또는 3D 구조를 형성한다. 초기에, 실질적으로 점성 재료의 균일한 층은 메쉬-유사 수송 스크린(130) 위에 코팅되고 메쉬 표면에 대한 접착 및 표면 장력을 통해 그의 개방 공간(140) 내부에 보유된다. 이어서 재료-코팅된 메쉬(130)는 작업 영역으로 옮겨지고 메쉬 구멍 위를 통과하는 블레이드(136)와 접촉하여 작은 갭(142)을 가로질러 소적(132)이 필름 기판(134) 위로 분출되도록 한다. 대안적으로, 기판(134)을 메쉬-유사 수송 스크린(130)과 접촉하도록 하여 소적(140)이 기판(134) 위로 직접 인쇄될 수 있다. 어느 인쇄 기술에서도, 인쇄는 한번에 하나의 소적 또는 한번에 한-층으로 일어날 수 있다.
스크린(130)의 개방구(140)는 바람직하게 균일한 크기(또는 거의 균일한 크기)이며 규칙적이거나(예를 들어, 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 삼각형 등) 불규칙한 형상일 수 있다. 스크린(130)은 전형적으로 금속(예를 들어, 금속 호일)으로 만들어지나, 플라스틱, 나일론, 유리, 석영 등을 포함하지만 이로 제한되지는 않는 다른 재료로 직조될 수도 있다. 일부 실시 형태에서, 스크린은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET),　폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 또는 폴리이미드(예를 들어, KaptonTM)와 같은 플라스틱 호일로 만들어질 수 있다. 스크린의 메쉬 구조는 레이저 드릴링에 의해 만들어질 수 있으며; 이런 방식으로 스크린의 두께와 스크린의 개방구의 치수가 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 바람직하게, 스크린(130)은 유연성 재료로 만들어져 루프-유사 컨베이어 위에 수용될 수 있으나, 다른 실시 형태에서는 수송 메카니즘으로서 동일한 것을 수용하는 좀더 강성의 스크린이 사용될 수 있다(예를 들어, 평면의 1차원 또는 2차원으로 한번에 전체 스크린을 이동하는 작동기). 따라서 스크린(130)은 2개의 평면 차원 각각에서 개방구(140)의 규칙적인 어레이이며 개방구를 충전하는 재료의 점도 및 조성 뿐아니라 개방구의 형상 및 부피에 따라 점성 재료의 방출을 돕기 위한 적절한 작동기(138)를 통한 장력으로 유지된다.
도 6은 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 그리드 또는 메쉬-유사 기판(152)으로부터 재료를 인쇄하기 위해 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템(150)을 사용하는 실시예를 예시한다. 본 실시 형태에서, 레이저(152)를 사용하여 고점도 재료의 소적(154)을 생성하며, 이 소적은 응집체로 고체화될 때 리시버 기판 위에 2D 및/또는 3D 구조를 형성한다(본 도면에는 나타내지 않음). 본 기술에서, 점성 재료의 실질적으로 균일한 층이 메쉬-유사 수송 스크린(156) 위에 코팅되며 메쉬 표면으로의 접착 및 표면 장력을 통해 그의 개방 공간 내부에 보유된다. 이어서 재료-코팅된 메쉬는 작업 영역으로 옮겨지고 레이저(152)를 사용하여 메쉬 구멍 내부의 재료를 가열함으로써 소적이 분출되도록 한다. 더욱 특히, 집속 레이저빔이 작은 작업 영역에서 점성 재료의 박층 위로 입사되고, 그 안의 작은 구멍 또는 다른 개방구가 주기적인 양상으로 배열된 메쉬-유사 스크린(156)을 사용하여 재료의 박층이 작업 영역 내로 수송된다. 상기와 같이, 스크린 내의 개방구는 적용에 따라 목적하는 크기일 수 있고 규칙적이거나(예를 들어, 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 삼각형 등) 불규칙한 형상일 수 있다. 스크린은 금속(예를 들어, 금속 호일), 또는 플라스틱, 나일론, 유리, 석영 등을 포함하지만 이로 제한되지는 않는 다른 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게, 스크린은 유연성 재료로 만들어지나, 다른 실시 형태에서는 더욱 강성의 스크린이 사용될 수 있고 동일한 것을 수용하는 수송 메카니즘이 사용될 수 있다(예를 들어, 평면의 1차원 또는 2차원으로 한번에 전체 스크린을 이동하는 작동기). 투명한(적어도 관심의 대상인 레이저 파장(들)에서) 기판(158)을 통해 스크린(156)의 개방구(또는 개방구에 인접한 영역) 위로 레이저를 집속함에 따라, 개방구 내부의 재료가 가열되고 소적(154)은 기판을 향해 분사된다(본 도면에는 나타내지 않음). 소적(154)은 스크린(156) 내의 개방구와 대략 동일 크기이며 개방구 내부에 함유된 재료의 부피와 대략 동일한 부피를 가진다. 메쉬 스크린(156)은 하나 이상의 작동기에 의해 작업 영역을 통해 수송될 때 장력(예를 들어, 스크린 평면에 대해 횡 응력)(160) 하에 유지된다. 일부 경우에, 스크린 수송 및 장력 메카니즘은 순방향 및 역방향의 양쪽으로 작동하도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 필름 기판으로부터 도트 재료를 인쇄하기 위해 레이저젯 방출 시스템(170)을 사용하는 실시예를 예시한다. 본 실시 형태에서는, 레이저(172)를 사용하여 고점도 재료의 소적(174)을 생성하며, 소적은 응집체로 고체화될 때 리시버 기판 위에 2D 및/또는 3D 구조를 형성한다(본 도면에는 나타내지 않음). 본 기술에서, 점성 재료의 실질적으로 규칙적인 패턴(예를 들어, 도트(176))가 투명 기판(178)(예를 들어, 상기로부터의 중간 기판(36)) 위에 인쇄되거나 적용된 다음 작업 영역으로 옮겨진다. 레이저(172)를 사용하여 투명 기판(178)과 재료(176) 사이의 계면을 가열함으로써 소적(174)이 분출되도록 한다. 기판(178)은 적어도 관심의 대상인 레이저 파장(들)에서 투명하며, 레이저(172)에 의한 가열로 인해 소적(172)이 리시버를 향해 분사된다(본 도면에는 나타내지 않음). 기판(178)은 하나 이상의 작동기에 의해 작업 영역을 통해 수송될 때 장력(예를 들어, 스크린 평면에 대해 횡 응력)(180) 하에 유지된다. 일부 경우에, 장력 메카니즘은 순방향 및 역방향의 양쪽으로 작동하도록 구성될 수 있다. 재료는 도트 층(176)으로서 또는 임의의 다른 형상 또는 형태로서 기판(178)에 인쇄되거나 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 고체 또는 필름 기판 위의 도트의 영상화를 위해 주된 레이저 채널을 사용하는 태양을 예시한다. 본 실시예에서, 재료 도트(192)는 고체 기판(194)(예를 들어, PC 판과 같은 최종 기판(38)) 위에 인쇄되며 카메라(196)를 사용하여 주된 레이저 채널을 통해 도트를 영상화한다. 대안적으로, 카메라(196)는 주된 레이저 채널로부터 오프셋이고, 도트(192)의 이미지를 카메라를 향해 반사하도록 반투명 거울(198)을 그 안으로 삽입할 수 있다. 재료 도트의 최종 기판으로의 최상의 배치를 보장하기 위해 이런 종류의 영상화를 사용할 수 있다. 동일한 영상화 시스템을 사용하여 상단으로부터 및/또는 측면으로부터 최종 기판 위의 재료를 감시할 수 있다.
상기 논의는 일차적으로 매우 고속으로 고해상도로 고점성 재료를 기판 위로 인쇄하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 그러나, 동일한 시스템 및 방법이 스탬프 생산에 또는 동일층에 다중 재료를 인쇄하는데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 9는 이러한 시스템에 의한 스탬프 제작 태양을 예시한다. 제1 스테이지(200)에서, UV 경화성 재료의 형상화된 층(202)(필수적으로 도트 매트릭스는 아님)이 중간 기판(204) 위로 인쇄된다. 이어서 층을 UV 광원에 노출시키고 경화시켜 경화된 층(206)을 형성한다. 그 후, 재료의 경화된 층을 가진 중간 기판을 제1 인쇄 유닛으로 복귀시키고 제1 인쇄 유닛에서 재료의 제2(또는 부가적인) 층(208)을 코팅된 기판 위에 분배하여 인쇄한다. 이어서 제2/부가적인 층을 UV 광원에 노출시켜 재료의 제2/부가적인 경화층(210)을 생성한다. 이런 방식으로 중간 기판 위로 동일하거나 상이한 재료의 다중층을 인쇄할 수 있다.
도 10은 동일한 층에 다중 재료를 인쇄하는 태양을 예시한다. 제1 재료의 하나 이상의 섹션(212)이 상기 설명한 방식으로 필름 기판(214) 위에 인쇄되지만, 이어서 중간 기판이 제1 인쇄 유닛으로 복귀하고 상이한 재료의 제2(또는 그 이상의) 섹션(들)(216)이 코팅된 기판 위로 분배되어 균일한 층을 형성한다. 이러한 접근법을 사용하여 복수의 재료가 동시에 최종 기판 위로 인쇄될 수 있다.
중간 기판으로부터 최종 기판으로 다중 재료를 인쇄하는 일 실시예는 접착제 인쇄이다. 이런 경우에, 2가지 재료의 혼합물이 재료 사이의 반응을 개시할 수 있다(예를 들어 에폭시-아민의 경우 또는 실라놀-Pt 촉매의 경우). 재료는 중간 기판에서 혼합되지 않으며 다만 최종 기판에서 한 번 인쇄된다. 이렇게 함으로써, 막힘 및 다른 원치않는 부작용이 회피되며, 목적하는 장소에서만 혼합이 일어난다.
따라서, 점성 재료, 예컨대 솔더 페이스트를 인쇄하는 시스템 및 방법이 제공된다. 다양한 실시 형태에서, 이들 시스템 및 방법은 다중단계의 절차를 사용하며 여기에서 점성 재료는 도너 기판으로 분배되고 이어서 중간 기판 위로 인쇄되며 마지막으로 제2 인쇄 공정 또는 직접적인 적용 공정으로 최종 기판으로 전사된다. 재료가 전체 인쇄 공정에서 다양한 단계를 통과하는 동안 이는 경화, 건조 시스템 및/또는 영상화 시스템의 하나 이상의 단계를 겪을 수 있다. 중간 기판으로의 인쇄 중에 매우 좁은 도트 크기 분포를 달성하기 위해서는 코팅된 도너 기판과 중간 기판 사이에 매우 잘-정의된 거리 제어를 갖는 것이 중요하다. 당해 목적을 위해, 임의의 여러 가지 기계적 해결책이 사용될 수 있다. 예를 들어, 코팅된 도너 기판(이는 필름 또는 호일일 수 있음)과 중간 필름 사이의 거리는 동일한 기계적 부분 위에 양자 모두를 가짐으로써 결정론적으로 정의될 수 있다. 대안적으로, 거리는 기계적인, 잘-정의된 호일 또는 서로 인접한 2개의 롤러를 사용하여 제어될 수 있다. 또한, 각 기판의 변환 및 회전을 양자 모두 허용하고 양자 모두를 하나의 유닛으로 접합시키는 지지 유닛의 코너에 있는 3개의 작동기의 평면을 사용하여 거리가 제어될 수 있다.
인쇄 중의 분사 배치 및 해상도를 증진하기 위하여, 영상화 시스템을 부가하여 중간 기판 및 최종 기판 위의 인쇄 도트의 치수 및 배치를 감시할 수 있다. 당해 목적을 위해, 중간 기판의 감시 및 최종 기판의 감시 양자 모두를 위한 하나 이상의 영상화 시스템을 부가할 수 있다. 중간 기판용 영상화 시스템은 CCD, 현미경, 또는 3D 현미경 및 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 중간 기판 평면 위의 도트 크기 및/또는 중간 기판 평면에 수직각으로 도트의 높이를 감시할 수 있다. 감시는 재료를 최종 기판으로 전사하는 것을 담당하는 제2 인쇄 유닛의 전 및/또는 후에 이루어질 수도 있다. 상단으로부터 및/또는 측면으로부터 최종 기판 위의 재료를 감시하는데 동일한 영상화 시스템이 사용될 수 있다. 배치 성공률을 증가시키고 재작업의 필요를 감소시키고자 상이한 영상화 해결책이 동원되어 매우 확실하고 재현가능한 결과를 생성할 수 있다.
구체적으로 예시되지는 않았지만, 본 명세서에 기재된 인쇄 시스템의 다양한 구성요소가 하나 이상의 컨트롤러의 제어 하에 작동하며, 컨트롤러는 바람직하게 유형의 기계-판독가능 매체에 저장된 기계-실행가능 지침서의 설명에 따라 작동하는 프로세서-기반 컨트롤러이다. 이러한 컨트롤러는 정보를 소통하기 위한 버스 또는 다른 소통 메카니즘에 의해 서로 소통하도록 커플링된 메모리 및 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 메모리는 프로그램 저장 메모리, 예컨대 읽기 전용 메모리(ROM) 또는 다른 정적 저장 소자 뿐아니라 동적 메모리, 예컨대 랜덤-액세스 메모리(RAM) 또는 다른 동적 저장 소자를 포함할 수 있으며, 각각은 마이크로프로세서에 의해 실행시키고자 하는 정보 및 지침을 제공하고 저장하기 위한 버스에 커플링될 수 있다. 동적 메모리 역시 마이크로프로세서에 의한 지침의 실행 중에 임시 변수 또는 다른 중간 정보를 저장하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 저장 소자, 예컨대 고체 정적 메모리, 마그네틱 디스크, 또는 광학 디스크가 정보 및 지침을 저장하기 위한 버스에 제공되고 커플링될 수 있다. 컨트롤러는 또한, 인쇄 시스템을 위한 사용자 인터페이스의 일부로서 마우스 및/또는 트랙패드와 같은 커서 제어 소자 및 영숫자 키보드를 포함하는 다양한 입력 소자 뿐아니라 사용자에게 정보를 표시하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다. 추가로, 인쇄 시스템으로 및 이로부터의 양 방향 데이터 소통을 제공하기 위해 하나 이상의 소통 인터페이스가 포함될 수 있다. 예를 들어, 와이어가 있고/있거나 와이어가 없는 모뎀을 포함하는 네트워크 인터페이스를 사용하여 이러한 소통을 제공할 수 있다.
이어서 다양한 실시 형태에서, 본 발명은 하기를 제공한다:
1. 고해상도 및 고속으로 점성 재료를 인쇄할 수 있게 하며, 2개의 인쇄 유닛 및 2개의 인쇄 유닛 사이에 점성 재료를 소통시키는 중간 기판을 포함하는 시스템 및 방법.
2. 임의로 코팅 유닛을 포함하고 중간 기판 위에 재료를 인쇄하는 제1 인쇄 유닛, 및 중간 기판을 수용하고 이로부터 재료를 최종 기판 위로 인쇄하는 제2 인쇄 유닛을 포함하는 시스템 또는 방법.
3. 실시 형태 2에 있어서, 제1 인쇄 유닛이 도너 기판 위에 재료의 균일한 층을 생성하도록 구성된 임의의 코팅 시스템을 포함하는 시스템 또는 방법.
4. 실시 형태 2 또는 3에 있어서, 도너 기판이 유연성 기판인 시스템 또는 방법.
5. 실시 형태 2 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 코팅 시스템이 하기를 포함하는 시스템 또는 방법: (a) 추후 롤러들 또는 나이프들 사이의 잘-정의된 갭을 향해 수송되어 갭에 의해 정의된 두께를 지닌 재료의 균일한 층을 생성하는 재료의 주사기 및 재료를 도너 기판 위로 유도하는 공기 또는 기계 펌프; (b) 재료가 잘-정의된 구멍을 갖는 필름의 스텐실 또는 스크린 위에 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 코팅되며, 재료가 연질 또는 경질 인게이지 내의 도너 기판으로 전사되는 스크린-인쇄 모듈; (c) 재료를 도너 기판 위로 인쇄하기 위한 디스펜서 또는 잉크젯 헤드; (d) 재료의 매우 균일한 층으로 도너 기판을 코팅하는 그라비아 또는 마이크로-그라비아 시스템; (e) 매우 균일한 층으로 도너 기판을 코팅하는 슬롯-다이 시스템; 또는 (f) 매우 균일한 층으로 도너 기판을 코팅하는 롤러 코팅 시스템.
6. 실시 형태 2 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 코팅 시스템이 재료의 가용 시간을 연장하기 위한 제어된 환경으로 폐쇄된 셀 내부에 포함되는 시스템 또는 방법.
7. 실시 형태 2 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 코팅 시스템이 하나 초과의 재료를 함유함으로써 제어된 순서로 중간 기판 위에 복수의 재료를 인쇄할 가능성을 생성하고 최종 기판에 하나 초과의 재료를 인쇄할 수 있도록 하는 시스템 또는 방법.
8. 실시 형태 2 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 예를 들어, 코터 롤러 사이의 갭을 개방하여 롤러의 오염 없이 중간 기판의 동일 영역을 재료로 다시 코팅함을 제공하여 낭비를 줄이는, 중간 기판이 제어된 방식으로 코팅 시스템을 통해 양방향으로 변환가능한 시스템 또는 방법.
9. 실시 형태 2 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 재료가 (a) 인쇄 전자용으로 사용되는 솔더 페이스트 또는 다른 금속 페이스트, (b) 금속 페이스트 또는 세라믹 페이스트, (c) 고점성 재료, (d) 왁스 재료, (e) 중합체 재료 또는 중합체 및 단량체 재료의 믹스, (f) 고감도 저점도 재료, (g) UV 광에 의해 또는 열에 의해 경화될 수 있는 재료, 및/또는 (h) 건조될 수 있는 재료인 시스템 또는 방법.
10. 실시 형태 2 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 제1 인쇄 유닛이 (a) 도너 기판으로부터 중간 기판으로 재료의 분사를 가능하게 하는 고주파 레이저를 함유하는 레이저-기반 시스템, (b) 재료를 직접 중간 기판으로 분사하도록 구성된 잉크젯 헤드 시스템, (c) 재료를 직접 중간 기판으로 인쇄하는 디스펜서 헤드 시스템, (d) 재료를 직접 중간 기판으로 인쇄하는 오프셋 인쇄기 모듈, 그라비아 인쇄 모듈, 또는 다른 인쇄 모듈이거나, (e) 재료가 잘-정의된 구멍을 갖는 필름의 스텐실 또는 스크린 위에 코팅되고 중간 기판으로 전사되는 스크린-인쇄 모듈을 포함하는 시스템 또는 방법.
11. 실시 형태 2 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 제1 인쇄 유닛이 그것이 위치하고 있는 중력장의 주축으로부터 0-90도 또는 90-180도 회전된 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템인 시스템 또는 방법.
12. 실시 형태 2 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 재료가 연질 또는 경질 인게이지 내의 중간 기판으로 전사되어 중간 기판 위에 직접 도트의 어레이를 생성하는 시스템 또는 방법.
13. 실시 형태 2 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 제1 인쇄 유닛이 도너 기판과 중간 기판 사이에 잘-정의된 갭을 유지하도록 구성된 갭 제어 유닛을 포함하는 시스템 또는 방법.
14. 실시 형태 2 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 갭 제어 유닛이 (a) 변환 및 회전을 양자 모두 허용하는 3개의 작동기의 평면, (b) 도너 기판과 중간 기판의 양자 모두의 코너에 위치하며 도너 기판과 중간 기판의 양자 모두의 변환 및 회전을 양자 모두 허용하는 3개의 작동기의 평면, (c) 중간 기판 하부의 고정 지지, 또는 (d) 중간 기판으로서 투명 고체 기판을 포함하는 시스템 또는 방법.
15. 실시 형태 2 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 도너 기판과 중간 기판의 평면이 서로 독립적이거나 서로에게 편승하는 시스템 또는 방법.
16. 실시 형태 2 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 중간 기판이 (a) 연속 투명 필름 기판, (b) 금속층에 의해 또는 금속 및 유전층에 의해 코팅된 투명 필름 기판, (c) 투명 고체 기판, (e) 롤링에 의해 제1 인쇄 유닛에서 인쇄된 재료를 제2 인쇄 유닛으로 전달할 수 있는 연속 필름 기판, 또는 (f) 방향의 임의의 변화(들)를 갖는 로봇 팔에 의해 제1 인쇄 유닛에서 인쇄된 재료를 제2 인쇄 유닛으로 전달할 수 있는 투명 고체 기판인 시스템 또는 방법.
17. 실시 형태 2 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 제1 인쇄 유닛에서의 인쇄 후에 중간 기판이 모터에 의해 제2 인쇄 유닛을 향해 이동하는 시스템 또는 방법.
18. 실시 형태 2 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 제1 인쇄 유닛에서 제2 인쇄 유닛으로 중간 기판의 이동 중에 재료가 UV 광에 의해 경화되거나 히터에 의해 건조되고/되거나 영상화 시스템에 의해 처리되는 시스템 또는 방법.
18. 실시 형태 2 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 영상화 시스템이 (a) 중간 기판 위에 인쇄된 재료 도트의 사진을 찍고 2 차원으로 도트를 측정하는 현미경 또는 CCD, (b) 중간 기판 위에 인쇄된 재료 도트의 사진을 찍고 3 차원으로 도트를 측정하는 3D 현미경, 또는 (c) 하나는 중간 기판 위에 인쇄된 재료 도트의 사진을 찍고 도트를 2 차원으로 측정할 수 있는 반면 다른 하나는 도트를 2 차원에 대해 직각 방향으로 도트를 측정하도록 배열된 2개의 현미경 또는 CCD인 시스템 또는 방법.
19. 실시 형태 2 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 영상화 시스템에 의해 수집된 데이터가 최종 기판 위로 재료 도트의 정밀한 침착을 위해 제2 인쇄 유닛으로 전송되는 시스템 또는 방법.
20. 실시 형태 2 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 영상화 시스템이 중간 기판 위의 재료의 이동 경로를 따라 제2 인쇄 유닛의 전 및/또는 후에 위치하는 구성요소를 포함하는 시스템 또는 방법.
21. 실시 형태 2 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 영상화 시스템이 중간 기판, 최종 기판, 또는 양자 모두를 영상화하도록 구성되는 시스템 또는 방법.
22. 실시 형태 2 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 제2 인쇄 유닛에 위치한 영상화 시스템의 적어도 일부가 중간 기판의 표면 영상화, 또는 제2 인쇄 유닛의 주된 레이저 채널을 사용한 최종 기판의 재료 도트 치수 및 목표 영역의 동시 영상화를 허용하도록 배열된 거울을 포함하는 시스템 또는 방법.
23. 실시 형태 2 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 제2 인쇄 유닛이 (a) 중간 기판으로부터 최종 기판으로 재료 도트를 분사할 수 있게 하는 고주파 레이저를 함유하는 레이저-기반 시스템, (b) 레이저젯 방출 시스템, (c) 2D 어레이 스캔 레이저를 갖는 레이저젯 방출 시스템, (d) 그것이 위치하고 있는 중력장의 주축으로부터 0-90도 또는 90-180도 회전된 레이저젯 방출 시스템, 및/또는 (e) 중간 기판이 직접 최종 기판에 맞물리는 침착 위치인 시스템 또는 방법.
24. 실시 형태 2 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 제2 인쇄 유닛에서 최종 기판으로의 재료 인쇄 후, 인쇄된 최종 기판이 UV 광에 의해 경화되거나 히터에 의해 건조되는 시스템 또는 방법.
25. 실시 형태 2 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 제1 인쇄 유닛에서 중간 기판으로 재료의 인쇄 후 인쇄된 중간 기판이 UV 광에 의해 경화되거나 히터에 의해 건조되고 상기 재료와 상이할 수 있는 제2 재료의 제2(또는 부가적인) 층의 인쇄를 위해 제1 인쇄 유닛으로 복귀하는 시스템 또는 방법.

Claims (20)

  1. 재료의 개별적인 도트-유사 부분(dot-like portion)을 중간 기판 위에 인쇄하도록 구성된 제1 인쇄 유닛, 및 그 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분을 갖는 중간 기판을 수용하고 재료의 도트-유사 부분을 중간 기판으로부터 최종 기판으로 전사(transfer)하도록 구성된 제2 인쇄 유닛을 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 인쇄 유닛이 도너 기판(donor substrate) 위에 재료의 균일한 층을 생성하도록 구성된 코팅 시스템을 포함하고, 제1 인쇄 유닛이 개별적인 도트-유사 부분 내의 재료를 도너 기판으로부터 중간 기판 위로 전사하도록 추가 구성된, 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    코팅 시스템이 (a) 재료의 주사기 및 재료를 도너 기판 위로 유도하도록 배열된 공기 또는 기계 펌프(코팅 시스템은 롤러들 또는 나이프들 사이의 잘-정의된 갭을 향해 그리고 이를 통해 그 위에 재료를 갖는 도너 기판을 수송하여 도너 기판 위에 재료의 균일한 층을 생성하고, 재료의 균일한 층은 갭에 의해 정의된 두께를 갖도록 추가 구성됨); (b) 잘-정의된 구멍을 갖는 필름의 스텐실(stencil) 또는 스크린을 재료로 코팅하도록 구성된 스크린-인쇄 모듈(코팅 시스템은 블레이드 또는 스퀴지(squeegee)를 사용하여 필름의 스텐실 또는 스크린으로부터 중간 기판으로 재료를 전사하도록 추가 구성됨); 또는 (c) 재료를 도너 기판 위로 인쇄하도록 구성된 디스펜서(dispenser) 또는 잉크젯 헤드, 재료의 균일한 층으로 도너 기판을 코팅하도록 구성된 그라비아(gravure) 또는 마이크로-그라비아(micro-gravure) 시스템, 재료의 균일한 층으로 도너 기판을 코팅하도록 구성된 슬롯-다이 시스템(slot-die system), 또는 재료의 균일한 층으로 도너 기판을 코팅하도록 구성된 롤러 코팅 시스템(roller coating system)을 포함하는, 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 시스템이 제어된 환경에 봉입된(enclosed), 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 시스템이 복수의 인쇄 절차에서 하나 초과의 재료를 도너 기판 위로 적용하도록 구성된, 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    재료가 인쇄 전자(printed electronic)용으로 사용되는 솔더 페이스트(solder paste) 또는 다른 금속 페이스트, 금속 페이스트, 세라믹 페이스트, 고점성 재료, 왁스 재료, 중합체 재료 또는 중합체 및 단량체 재료의 믹스, 고감도 저점도 재료, UV 광에 의해 또는 열에 의해 경화될 수 있는 재료, 또는 건조될 수 있는 재료를 포함하는, 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 인쇄 유닛 및/또는 제2 인쇄 유닛의 어느 하나 또는 양자 모두가 하나의 기판으로부터 다른 기판으로 재료의 도트-유사 부분을 분사하도록 구성된 고주파 레이저를 포함하는 레이저-기반 시스템을 포함하는, 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 인쇄 유닛 및/또는 제2 인쇄 유닛의 어느 하나 또는 양자 모두가 그것이 위치하고 있는 중력장의 주축으로부터 0-90도 또는 90-180도 회전된 레이저 보조 침착 / 레이저 분배 시스템인, 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    제1 인쇄 유닛이, 재료의 도트-유사 부분을 직접 중간 기판으로 분사하도록 구성된 잉크젯 헤드 시스템; 재료의 도트-유사 부분을 직접 중간 기판으로 인쇄하도록 구성된 디스펜서 헤드 시스템; 재료의 도트-유사 부분을 직접 중간 기판으로 인쇄하도록 구성된 오프셋 인쇄기 모듈, 그라비아 인쇄 모듈, 또는 다른 인쇄 모듈 중 하나를 포함하는, 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 인쇄 유닛이 도너 기판과 중간 기판 사이에 잘-정의된 갭을 유지하도록 구성된, 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    중간 기판이 연속 필름 기판이고, 시스템이 제1 인쇄 유닛에서 중간 기판 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분을 제2 인쇄 유닛으로 전달하는 롤러를 포함하는, 시스템.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    중간 기판이 투명 고체 기판이고, 시스템이 제1 인쇄 유닛에서 중간 기판 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분을 제2 인쇄 유닛으로 전달하는 로봇 팔(robotic arm)을 포함하는, 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    시스템이 제1 인쇄 유닛으로부터 제2 인쇄 유닛으로 중간 기판의 이동 중에 중간 기판 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분을 경화시키거나, 재료의 도트-유사 부분이 최종 기판으로 전사된 후 최종 기판을 경화시키거나, 양자 모두를 경화시키도록 배열된 자외선(UV) 광 및/또는 히터를 추가로 포함하는, 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    시스템이 제1 인쇄 유닛으로부터 제2 인쇄 유닛으로 중간 기판의 이동 중에 중간 기판 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분, 최종 기판으로의 전사 후 재료의 도트-유사 부분, 또는 양자 모두를 영상화하도록 배열된 하나 이상의 영상화 시스템을 추가로 포함하는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    영상화 시스템 중 적어도 하나가 제1 인쇄 유닛으로부터 제2 인쇄 유닛으로 중간 기판의 이동 중에 2 또는 3 차원으로 중간 기판 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분을 측정하고, 최종 기판 위로 재료 도트의 전사에 사용하기 위하여 제2 인쇄 유닛으로 상기 측정에 의해 수집된 데이터를 전송하도록 구성되는, 시스템.
  16. 제1 인쇄 유닛에 의해 재료의 개별적인 도트-유사 부분을 중간 기판 위로 인쇄하는 단계, 및 그 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분을 갖는 중간 기판을 수용하도록 구성된 제2 인쇄 유닛에 의해 중간 기판 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분을 최종 기판으로 전사하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    제1 인쇄 유닛이 코팅 시스템을 포함하고, 코팅 시스템은 도너 기판 위에 재료의 균일한 층을 생성하며, 제1 인쇄 유닛은 도너 기판으로부터 중간 기판 위로 개별적인 도트-유사 부분 내의 재료를 전사하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    코팅 시스템이 (a) 재료의 주사기를 포함하고, 재료는 주사기로부터 도너 기판 위로 유도되며, 코팅 시스템이 롤러들 또는 나이프들 사이의 잘-정의된 갭을 향해 그리고 이를 통해 그 위에 재료를 갖는 도너 기판을 수송하여 도너 기판 위에 재료의 균일한 층을 생성하고, 재료의 균일한 층은 갭에 의해 정의된 두께를 가지거나, (b) 스크린-인쇄 모듈을 포함하고, 스크린-인쇄 모듈은 잘-정의된 구멍을 갖는 필름의 스텐실 또는 스크린을 재료로 코팅하며, 코팅 시스템이 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 필름의 스텐실 또는 스크린으로부터 중간 기판으로 재료를 전사하는, 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 시스템이 복수의 인쇄 절차에서 하나 초과의 재료를 도너 기판 위로 적용하는, 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    중간 기판, 재료의 도트-유사 부분의 전사 후의 최종 기판, 또는 양자 모두 위에 인쇄된 재료의 도트-유사 부분이 (i) UV 광 및/또는 히터 경화에 의해 경화되거나, (ii) 하나 이상의 영상화 시스템을 사용하여 영상화되거나, (iii) 양자 모두인, 방법.
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