MX2014009162A - Metodo y arreglo para transferir material electricamente conductor en forma fluida sobre un sustrato a ser impreso. - Google Patents

Abstract

Se describen un método y un arreglo para transferir material eléctricamente conductor en forma fluida sobre un sustrato. El sustrato es precalentado en una primera temperatura, y del material eléctricamente conductor ahí es producido un material fluido eléctricamente conductor. El material fluido eléctricamente conductor es rociado sobre un sustrato precalentado para formar un patrón de tipo predeterminado. El sustrato sobre el cual el material eléctricamente conductor rociado es enfriado a una tercera temperatura, la cual es menor que la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor.

Description

MÉTODO Y ARREGLO PARA TRANSFERIR MATERIAL ELECTRICAMENTE CONDUCTOR EN FORMA FLUIDA SOBRE UN SUSTRATO A SER IMPRESO CAMPO TÉCNICO La invención se relaciona de manera general con la tecnología de transferencia de material eléctricamente conductor sobre un sustrato a ser impreso. Especialmente la invención se relaciona con el uso de material eléctricamente conductor que está en forma fluida (es decir, no sólida) al momento de ser transferido al sustrato .

Recientemente se ha vuelto cada vez más atractivo producir patrones eléctricamente conductores sobre sustratos dieléctricos como papel, cartón, tela, o películas poliméricas, usando procesos de impresión. El campo técnico de los dispositivos electrónicos impresos implica producir áreas o trazos eléctricamente conductores - y en algunos casos semiconductores - sobre el sustrato, frecuentemente aumentadas conectando componentes electrónicos separados como microcircuitos semiconductores a al menos una de las áreas conductoras o semiconductoras.

Como tal, la impresión sobre papel o similares ha sido conocida desde los tiempos de la prensa de Gutenberg en el siglo XV. Sin embargo, reemplazar simplemente las cintas o pigmentos orgánicos de impresión no conductores tradicionales con los eléctricamente conductores no es fácil. Las características inherentes de los métodos de la técnica anterior pueden hacer difícil o imposible cambiar a tintas o pigmentos orgánicos conductores. Muchas de aplicaciones planeadas de dispositivos electrónicos impresos implican productos desechables como paquetes para consumibles diarios, lo cual coloca una considerable presión sobre factores económicos: el embalaje o su impresión no deberá ser muy costosa. Es posible tomar un polímero conductor o semiconductor en forma de una solución líquida y usar este como una tinta en una prensa de impresión o una impresora de chorro de tinta, pero la mayoría de los polímeros conductores hasta el momento de escribir esta descripción son demasiado caros o difíciles de manejar para explotación a gran escala como tintas. Muchos compuestos metálicos son relativamente baratos como tales, y pueden ser usados en forma de pequeños gránulos sólidos para producir una pasta, pero pulverizarlos hasta el tamaño de partícula requerido para que, por ejemplo fluyan uniformemente a través de boquillas de chorro de tinta o se ajusten convenientemente a la impresión por grabado aumenta incrementa radicalmente su precio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Una característica ventajosa de las modalidades de la presente invención es la provisión de un método y un arreglo para transferir el material eléctricamente conductor sobre una superficie a ser impresa con un proceso que es ventajoso para aplicarse en la producción en masa, y aplicable a varios tipos de materiales eléctricamente conductores .

Los objetivos de la invención son alcanzados precalentando el sustrato y rociando el material eléctricamente conductor sobre el sustrato en forma fluida. El precalentamiento del sustrato asegura una buena adhesión del material eléctricamente conductor al sustrato.

Un método de acuerdo con la invención se caracteriza por precalentar un sustrato a una primera temperatura, producir material eléctricamente conductor de fluido, rociar el material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato precalentado para formar un patrón de tinta predeterminado, y enfriar el sustrato sobre el cual el material fluido eléctricamente conductor fue rociado a una temperatura, la cual es menor que la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor; - donde el enfriamiento comprende presionar esa superficie del sustrato, sobre la cual el material fluido eléctricamente conductor fue rociado, contra un rodillo, y mantener activamente una temperatura de superficie del rodillo menor que la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor, donde la presión contra el rodillo implementa el enfriamiento del sustrato.

Un arreglo de acuerdo con la invención se caracteriza porque comprende: un manipulador de sustrato configurado para sujetar un sustrato, un precalentador de sustrato configurado para precalentar el sustrato a una primera temperatura, un manipulador de material configurado para producir material fluido eléctricamente conductor, - una cabeza de roció configurada para rociar el material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato precalentado para formar un patrón de tipo predeterminado, y una parte de enfriamiento configurado para enfriar el sustrato sobre el cual el material fluido eléctricamente conductor fue rociado a una tercera temperatura, la cual es menor que la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor; donde el enfriamiento comprende una linea de contacto configurada para presionar la superficie del sustrato, sobre la cual el material fluido eléctricamente conductor fue rociado, contra un rodillo, y medios de control de temperatura configurados para mantener activamente una temperatura de superficie del rodillo menor que la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor .

De acuerdo con un aspecto de la invención, el material eléctricamente conductor es manejado en forma de fluido (es decir, liquido o vapor; o suspensión coloidal de pequeñas gotas de liquido o pequeñas partículas sólidas en un soporte gaseoso) en la fase de aplicación de este sobre el sustrato. La forma fluida no es lograda principalmente a través de ninguna disolución del material eléctricamente conductor con un solvente, sino a través del calentamiento de este por encima de su temperatura de fusión y/o mediante la atomización de este en forma aerosólica. Para evitar que el material eléctricamente conductor solidifique también rápidamente cuando este choque con el sustrato, y/o para asegurar la adhesión aplicada al sustrato, el sustrato es precalentado a cierta temperatura de modo que la solidificación tome lugar de manera suficientemente lenta y el material eléctricamente conductor se adhiera fuertemente al sustrato. El enfriamiento por debajo de la temperatura de fusión puede tomar lugar a través de procesos pasivos como la convección y radiación, o el sustrato con su patrón eléctricamente conductor impreso puede ser enfriado activamente por ejemplo en una linea de contacto fría. Las áreas del sustrato donde el material eléctricamente conductor se encuentra para formar un patrón han sido tratadas de manera preparativa como un adhesivo u otro agente que mejore la humectación de la superficie del sustrato por el material eléctricamente conductor en forma fluida .

Una clase particular de modalidades de la invención implica aplicar el material eléctricamente conductor sobre el sustrato en forma liquida. La tecnología usada para dispersar el líquido caliente puede tener características similares a las de la tecnología conocida usada para producir topetones de soldadura sobre tableros de circuitos impresos y microcircuitos semiconductores, donde pueden ser dispersos volúmenes del orden de picolitros de soldadura fundida con una alta exactitud a placas de soldadura manteniendo a la vez la soldadura a una temperatura elevada de por ejemplo 240 grados centígrados. Sin embargo, en contraste con la tecnología conocida que produce topetones de soldadura discretos y que se proyectan claramente sobre sus datos que son en sí ya conductores, la presente invención es capaz de producir patrones de tipo predeterminado que comprenden revestimientos relativamente grandes, uniformes, y muy delgados de material conductor sobre un sustrato inherentemente aislante.

Otra clase particular de modalidades de la invención implica aplicar el material eléctricamente conductor sobre el sustrato en forma de vapor, o una suspensión coloidal de pequeñas gotas de liquido o partículas sólidas pequeñas en un soporte gaseoso, el cual se comporta físicamente de manera muy similar al vapor. La designación de "aerosoles" con frecuencia es usada para describir esa suspensión coloidal especialmente cuando el soporte gaseoso es aire. La dispersión de vapor puro o similar como ráfagas discontinuas (requeridas por la naturaleza discreta de los patrones a ser impresos) a través de una boquilla puede implicar sus problemas, razón por la cual puede ser preferible usar un flujo concéntrico de un gas envolvente alrededor del vapor o similar y/o una combinación controlable de una boquilla de rocío y una boquilla de succión. En el último caso mencionado, la boquilla de rocío puede ser usada para distribuir un flujo relativamente continuo de vapor o similar, mientras que la boquilla de succión es operada selectivamente para remover el vapor rociado por la boquilla de rocío de la vecindad del sustrato antes de que el vapor se adhiera al sustrato.

Las modalidades de la invención son descritas mejor en las reivindicaciones dependientes.

Las características novedosas que son consideradas características de la invención son expuestas en particular en las reivindicaciones anexas. La invención en sí, sin embargo, tanto en lo relativo a su construcción como su método de operación, junto con los objetivos y ventajas adicionales de la misma, será comprendida mejor a partir de la siguiente descripción de modalidades específicas cuando se lean en relación con las Figuras acompañantes .

Las modalidades ejemplares de la invención presentadas en esta solicitud no deben interpretarse como limitantes de la aplicabilidad de las reivindicaciones anexas. El verbo "que comprende" es usado en esta solicitud de patente como una limitación abierta que no excluye la existencia de características no expuestas. Las características expuestas en las reivindicaciones dependientes son combinables de manera mutuamente libre a menos que se establezca explícitamente otra cosa.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 ilustra un principio de un proceso de impresión, La Figura 2 ilustra un rodillo de calentamiento, La Figura 3 ilustra una fuente de radiación de calentamiento, La Figura 4 ilustra un fuelle de gas caliente, La Figura 5 ilustra un ejemplo de una boquilla en un cabezal de rocío, La Figura 6 ilustra otro ejemplo de una boquilla en un cabezal de rocío, La Figura 7 ilustra otro ejemplo de una boquilla en un cabezal de rocío, La Figura 8 ilustra otro ejemplo de una boquilla en un cabezal de rocío, La Figura 9 ilustra otro ejemplo de una boquilla en un cabezal de rocío, La Figura 10 ilustra el uso del recalentamiento y una línea de contacto guía, La Figura 11 ilustra y ejemplo de preacondicionamiento del sustrato, y La Figura 12 ilustra un puente conductor impreso.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 es una ilustración esquemática principal de un proceso en el cual puede ser transferido material eléctricamente conductor en forma fluida sobre un sustrato de acuerdo con la invención. Para introducir de manera controlada el sustrato al proceso, existe un manipulador de sustrato 101, el cual está configurado para sujetar el sustrato 102 y en este ejemplo también para alimentar el sustrato 102 de manera esencialmente continua o en forma de hojas discretas al proceso. El sustrato alimentado por el manipulador de sustrato 101 avanza hacia un precalentador de sustrato 103, el cual aquí es ilustrado como una parte separada del aparato pero que también puede al menos estar parcialmente integrado al manipulador de sustrato. El precalentador de sustrato 103 está configurado para precalentar el sustrato 102 a una primera temperatura.

En esas modalidades de la invención en las cuales el material eléctricamente conductor se encuentra en forma fundida antes de reunirse con el sustrato, el propósito de precalentar el sustrato a la primera temperatura es asegurar que el material eléctricamente conductor fundido no solidifique demasiado rápido. Lo que se consideraría como una solidificación demasiado rápida, depende en gran medida de los materiales implicados y el propósito para el cual se efectúe la impresión. Como dos ejemplos ilustrativos podemos considerar la impresión de patrones conductores sobre papel brillante y sobre fieltro. La rugosidad PPS (Superficie de Impresión de Parker) del sustrato de papel de impresión brillante regular es del orden de solo unos cuantos micrómetros, mientras que el fieltro puede ser suficientemente poroso para exhibir una rugosidad macroscópica clara que sea al menos dos o aún tres decenas más grande. Para imprimir un patrón esencialmente continuo y eléctricamente conductor sobre la superficie muy lisa de papel brillante y para adherir este de manera apropiada, únicamente es necesario producir una capa del material eléctricamente conductor con un espesor del orden de micrómetros. Después de arribar a la superficie del papel brillante, el material eléctricamente conductor únicamente necesita permanecer en estado liquido lo suficiente para asegurar una adhesión a nivel molecular apropiada entre este y la capa más externa de la superficie de papel, y permitir la acumulación de una capa eléctricamente conductora esencialmente continua que pueda ser de sólo unos cuantos micrómetros de espesor.

Por el contrario, para imprimir un patrón esencialmente continuo y eléctricamente conductor sobre la superficie rugosa y porosa del fieltro, la capa rociada del material eléctricamente conductor debe ser lo suficientemente gruesa, y permanecer en estado liquido durante un tiempo suficiente, para fluir hacia las innumerables cavidades en la superficie sin perder aún su continuidad en la dirección plana de la superficie en algún grado esencial. Aunque un recalentamiento posterior (el cual será descrito con mayor detalle posteriormente) puede ofrecer algún alivio, está claro que el requerimiento de precalentamiento asociado con los materiales porosos puede ser mucho mayor que el de aquellos asociados materiales muy lisos. Adicionalmente la tensión superficial característica del material fluido eléctricamente conductor, asi como otros parámetros que afecten su flujo sobre la superficie del sustrato y su capacidad para unirse a esto, necesitan ser tomadas en consideración. En algunos casos puede ser necesario integrar al menos algunas partes del precalentador de sustrato 103 con aquellas partes del aparato que distribuyen el material eléctricamente conductor en forma fluida, para asegurar que el sustrato permanezca suficientemente caliente durante un tiempo suficientemente prolongado.

También el tiempo de vuelo, es decir, el tiempo que el material eléctricamente conductor en forma fluida invierte en su camino de vuelo de las partes controladas activamente por temperatura de su aplicador sobre la superficie del sustrato, debe ser tomado en consideración especialmente en aquellas modalidades de la invención en las cuales el material eléctricamente conductor está en forma fundida antes de reunirse con el sustrato. El material eléctricamente conductor tiende a enfriarse en el camino, y este enfriamiento debe ser compensado calentando el material eléctricamente conductor lo suficiente antes de ser eyectado hacia el sustrato, o por precalentamiento suficientemente del sustrato, o ambos.

En aquellas modalidades de la invención donde el material eléctricamente conductor es una suspensión coloidal de partículas sólidas en un soporte gaseoso, el propósito de precalentar el sustrato a la primera temperatura es asegurar que las partículas sólidas del material eléctricamente conductor se fundan cuando choquen con el sustrato precalentado . En ese caso, es razonable asumir que la primera temperatura no es sólo es más alta que el punto de que el material conductor de la primera temperatura de fusión del material eléctricamente conductor, sino suficientemente alta para permitir la transferencia del calor latente de fusión específico requerido a la cantidad total de material eléctricamente conductor que sea rociada sobre el sustrato.

La siguiente parte mostrada esquemáticamente en la Figura 1 es el manipulador de material 104, el cual está configurado para producir el material fluido eléctricamente conductor. De acuerdo con una primera alternativa, el manipulador de material 104 está configurado para calentar el material eléctricamente conductor a la que se llama aquí una segunda temperatura, la cual es mayor que una temperatura de fusión del material eléctricamente conductor. La segunda temperatura puede ser la misma o diferente de la primera temperatura a la cual el precalentador de sustrato 103 precalentó el sustrato 102. Al calentar suficientemente el material, el manipulador de material 104 produce material fluido eléctricamente conductor, donde el descriptor "fluido" ahora significa que el material eléctricamente conductor está en estado liquido o vapor, o en el estado de una suspensión coloidal de gotas de liquido en soporte gaseoso, o contiene alguna mezcla de esas. Como siempre con los fenómenos termodinámicos , además de la temperatura también una presión producida y/o controlada por el manipulador de material 104 puede tener un papel en hacer que el material eléctricamente conductor aparezca en forma fluida. El manipulador de material 104 puede ser un componente separado, o puede estar al menos parcialmente integrado con o acoplado al precalentador 103; por ejemplo, pueden usar la misma fuente de calor.

De acuerdo con una segunda alternativa, el manipulador de material 104 está configurado para transformar el material eléctricamente conductor a la forma de una suspensión coloidal de partículas sólidas en un soporte gaseoso. También en este caso el llamado procedimiento de atomización, el cual que significa generar la suspensión coloidal, puede implicar primero fundir el material eléctricamente conductor, a menos que el material eléctricamente conductor ya haya sido proporcionado en una forma suficientemente pulverizada para permitir que sea soportado lo suficientemente en el soporte gaseoso. Como una diferencia con la primera alternativa, después de o en asociación con el procedimiento de atomización, a las partículas de material eléctricamente conductor se le deja asumir de manera deliberada un estado sólido antes de chocar eventualmente con el sustrato.

Los materiales ventajosos que pueden ser usados como el material eléctricamente conductor de acuerdo con la presente invención incluyen, pero no se limitan a, bismuto, plomo, estaño, indio, cadmio, y sus diferentes aleaciones. Por ejemplo, de acuerdo con una tabla publicada por la Indium Corporation, Nueva York, una aleación eutéctica con 51% de indio, 32.5% de bismuto, y 16.5% de estaño funde a +60 grados centígrados; otra con 66.3% de indio y 33.7% de bismuto funde a +72 grados centígrados; otra con 58.0% de bismuto y 42.0% de estaño funde a +138 grados centígrados ; y una aleación eutéctica de 37% de plomo y 63% de estaño funde a +183 grados centígrados. Una clase particular de materiales consiste de aleaciones no eutécticas, las cuales no tienen una temperatura de fusión exacta, sino las llamados temperaturas de sólido y líquido, entre las cuales el material existe como una pasta de partículas sólidas en una masa fundida de la fase de temperatura de fusión más baja. Por ejemplo, una aleación no eutéctica con 60.0% de estaño y 40.0% bismuto tiene una temperatura de sólido de 138 grados centígrados y una temperatura de líquido de 170 grados centígrados. Otra aleación no eutéctica con 90.0% de indio y 10.0% de estaño tiene una temperatura de sólido de 143 grados centígrados y una temperatura de líquido de 151 grados centígrados.

En el caso de las aleaciones no eutécticas no siempre está claro cual temperatura deberá ser considerada como la temperatura de fusión. Las características de la pasta que existe entre las temperaturas de sólido y líquido dependen de muchos factores, incluyendo pero sin limitarse a las cantidades relativas de los constituyentes en la aleación. Encima de la temperatura de líquido todos los constituyentes de la aleación están en forma fundida, de modo que al menos por encima de la temperatura de líquido la aleación se comporta de manera similar a un fluido. Sin embargo, existen aleaciones que tienen una viscosidad suficientemente baja entre las temperaturas de sólido y líquido de modo que puede decirse que se comportan como fluidos, caso en el cual la temperatura de sólido puede ser considerado como la temperatura de fusión.

Las aleaciones sin plomo o cadmio son las más preferibles, debido a que el plomo y el cadmio tienen propiedades tóxicas. Los metales y las aleaciones que tienen una temperatura de fusión relativamente baja son preferidos, debido a que muchos de los sustratos sobre los cuales los dispositivos electrónicos impresos serían impresos de manera ventajosamente tienen únicamente una modesta tolerancia a altas temperaturas. Adicionalmente , el proceso es típicamente más fácilmente controlado y aún más eficiente desde el punto de vista energético, si las diferencias de temperatura entre las partes más calientes y más frías en el proceso no son muy grandes.

El manipulador de material 104 está configurado para distribuir el material fluido eléctricamente conductor a un cabezal de rocío 105, el cual a su vez está configurado para rociar de manera controlada el material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato precalentado para formar un patrón de tipo predeterminado. En el contexto de esta descripción, rociar significa eyectar material fluido hacia una dirección predeterminada. Típicamente, el cabezal de rocío comprende una o más boquillas; medios para mantener el material fluido dentro del cabezal de rocío a una presión, o someter temporalmente el material fluido dentro del cabezal de rocío a una presión, que sea mayor que la presión del exterior; así como algunos medios de regulación para regular el flujo de material fluido del interior al exterior del cabezal de rocío a través de las boquillas. El flujo de material fluido hacia fuera del cabezal de rocío puede tomar lugar en una forma esencialmente continua, de modo que el patrón sea trazado sobre el sustrato con un flujo inyectado continuamente de material fluido eléctricamente conductor, o pueda tomar lugar como ráfagas cortas individuales, de modo que cada ráfaga forme un "píxel" de material eléctricamente conductor sobre el sustrato. También es posible alternar entre dos modos de ráfaga y continuos.

El flujo de material fluido hacia afuera del cabezal de rocío puede ser soportado con un flujo de gas caliente que proteja el material fluido contra la oxidación y/o enfriamiento accidental. Si la prevención de la oxidación es deseada, el gas no deberá contener oxígeno. Por ejemplo puede ser usado un flujo de nitrógeno (donde "caliente" significa que el nitrógeno está suficientemente caliente para ayudar a mantener significativamente el flujo de material fluido lo suficiente para que se una al sustrato) , debido a que el nitrógeno contrarresta efectivamente la oxidación. El flujo de nitrógeno caliente puede se eyectado desde los mismos cabezales de rocío que el material fluido eléctricamente conductor, o desde un distribuidor de nitrógeno caliente separado.

Para formar el patrón de tipo predeterminado, pueden ser usados varios métodos como en las aplicaciones de impresión conocidas donde es rociada tinta fluida. Por ejemplo, es posible usar un plato y/o poino para mover una boquilla o boquillas del cabezal de rocío (o todo el cabezal de rocío) con relación al sustrato, y/o mover el sustrato con relación al cabezal de rocío. También es posible tener una hilera o un arreglo de boquillas controlables individualmente en el cabezal de rocío, y controlar la operación de las boquillas individuales durante el movimiento relativo del sustrato y el cabezal de rocío, de modo que el patrón se forme como el resultado combinado del amalgamiento de los patrones componentes formados por boquillas individuales. El hecho de que el patrón sea de tipo predeterminado significa que factores como el movimiento relativo de un sustrato y el cabezal de rocío; los tiempo de encendido y apagado de las boquillas; la velocidad a la cual el material eléctricamente conductor sea rociado; y otros parámetros relacionados hayan sido decididos de antemano, de modo que el operador pueda anticipar con certidumbre razonable, que forma, espesor y tamaño tendrá cada parte del patrón cuando se complete.

Para evitar que el patrón producido de material eléctricamente conductor sobre la superficie del sustrato se distorsione y forme una mancha, el material eléctricamente conductor debe ser solidificado de su estado fluido. Puesto que asumimos que esté previamente convertido en fluido calentándolo por encima de su temperatura de fusión, es natural asumir que la solidificación implicará enfriar el material eléctricamente conductor por debajo de su temperatura de fusión. Para este propósito, el proceso de la Figura 1 comprende una parte de enfriamiento 106, la cual está configurada para enfriar el sustrato - y el material eléctricamente conductor rociado sobre este - a una tercera temperatura, la cual es menor que o igual a la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor. El enfriamiento puede comprender enfriamiento pasivo (donde el sustrato y el material eléctricamente conductor rociado sobre este se dejan simplemente intercambiar libremente energía térmica con sus alrededores a través de convección y conducción térmica) y/o enfriamiento activo (donde se toman medidas activas para controlar la velocidad a la cual la temperatura del sustrato y el material eléctricamente conductor rociado sobre este cambiarán, y/o la temperatura resultante que alcanzarán) .

El proceso puede comprender también otros pasos que tengan el propósito de, por ejemplo, mejorar y/o probar la calidad y apariencia de los patrones conductores impresos. Eventualmente el sustrato impreso completo finalizará en un manipulador de la pieza de trabajo 107, el cual recolecta las piezas terminadas de sustrato y las almacena para usarse en partes adicionales del mismo o un proceso diferente. Un manipulador de piezas de trabajo al final no es una parte necesaria del proceso, debido a que los pasos de impresión implementados por las partes anteriores pueden ser integrados a un proceso de fabricación más grande, de modo que el sustrato impreso continúe directamente después del enfriamiento a algún procesamiento adicional.

En lo siguiente consideraremos con mayor detalle algunas formas ejemplares de implementar las diferentes partes del proceso. Las diferentes implementaciones físicas de una parte son libremente combinables en cualquier implementación física de otra parte del proceso, a menos que se establezca explícitamente otra cosa.

La invención es muy adecuada para el procesamiento rodillo a rodillo, lo cual significa que el método puede comprender desenrollar el sustrato de un rodillo en esa parte de proceso que fue descrita anteriormente como el manipulador de sustrato 101, antes del (y/o junto con) el precalentamiento del sustrato en el precalentador de sustrato 103, así como enrollar el sustrato sobre el cual el material fluido eléctricamente conductor fue rociado en un rodillo después del enfriamiento, en esa parte del proceso que fue descrita anteriormente como el manipulador de la pieza de trabajo 107. Como una alternativa al procesamiento rodillo a rodillo, el sustrato puede ser manejado como piezas discretas, como hojas.

La invención no limita la selección del sustrato, pero debido a que se anticipó que los patrones eléctricamente conductores serían usados como parte de dispositivos electrónicos impresos, es razonable asumir que al menos aquella superficie del sustrato sobre la cual el material fluido eléctricamente conductor será rociado es eléctricamente aislante. El uso de papel, cartulina, cartón, papel de seda, película polimérica, o alguna combinación de esos como sustrato implica la ventaja de que puesto que esos son comúnmente usados para fabricar cubiertas y son paquetes de productos, la invención ofrece una forma particularmente ventajosa de integrar dispositivos electrónicos impresos con cubiertas y paquetes de productos. El uso de tela no tejida, tela tejida, fieltro, o alguna combinación de esas como sustrato implica la ventaja de que la invención ofrece una forma particularmente ventajosa de integrar dispositivos electrónicos impresos con telas y textiles. Cualquier combinación de sustratos componentes de la lista de papel, cartulina, cartón, papel de seda, película polimérica, tela no tejida, tela tejida, y fieltro puede ser usada como sustrato, y únicamente la combinación tolera la exposición momentánea al calor al momento de calentar el sustrato y rociar el material fluido eléctricamente conductor sobre esta .

Las Figuras 2, 3 y 4 ilustran esquemáticamente varias formas de precalentar el sustrato. La Figura 2 ilustra como presionar el sustrato contra un rodillo de calentamiento 201, la Figura 3 ilustra como someter el sustrato a radiación de calentamiento desde una fuente de radiación de calentamiento 301, y la Figura 4 ilustra como someter el sustrato a un flujo de gas de calentamiento desde un fuelle 401 de gas caliente. También son posibles otras implementaciones físicas, por ejemplo mover el sustrato a través de una base plana, al menos parte de la cual contiene un calentador.

Las Figuras 5, 6 y 7 ilustran esquemáticamente varias formas de implementar una parte de un cabezal de rocío en modalidades de la invención las cuales pueden ser caracterizadas de manera genérica como portadoras de algo similar a un llamado chorro de soldadura. De la tecnología de fabricación de dispositivos electrónicos y circuitos integrados tradicionales aquí se conoce la tecnología para producir topetones de soldadura distribuyendo pequeñas gotas de soldadura fundida exactamente sobre placas metálicas sobre la superficie de un tablero de circuitos impresos o un microcircuito semiconductor. La Figura 5 ilustra una boquilla controlable construida de acuerdo al principio conocido como goteo sobre demanda, aplicada a los propósitos de la invención.

El material fluido eléctricamente conductor es distribuido en forma líquida desde un manipulador de material (no mostrado) a la boquilla controlable en la dirección de la flecha 501. En un reservorio 502 definido por un cuerpo de boquilla 503 el material fluido eléct icamente conductor es normalmente mantenido a presión esencialmente ambiente, lo cual significa que la combinación de la gravedad, los fenómenos de capilaridad, y las fuerzas cohesivas internas del material fluido eléctricamente conductor mantenido en estos evitan que este escape a través del orificio 504 que en la figura 5 aparece en el extremo inferior del cuerpo de la boquilla 503. Un accionador piezoeléctrico 505 se localiza en un lado del cuerpo de la boquilla 503, típicamente en el lado opuesto al orificio 504. Las señales de control acopladas a la boquilla toman la forma de impulsos de voltaje que, cuando son aplicados al accionador piezoeléctrico 505, crean transiciones de presión y velocidad en el material fluido eléctricamente conductor en el reservorio 502. El resultado de un impulso de voltaje es la eyección de una gota del material fluido eléctricamente conductor a través del orificio 504. Coordinando la liberación de impulsos de voltaje con los movimientos relativos de la boquilla y el sustrato (no mostrado) , es posible crear un patrón de tipo predeterminado que se acumule gradualmente de las gotas eyectadas amalgamándose con el material eléctricamente conductor ya rociado sobre el sustrato. Naturalmente es necesario asegurar que el cuerpo de la boquilla 503 esté constantemente suficientemente caliente durante la operación, de modo que el material eléctricamente conductor que se solidifique no obstruya el orificio 504.

La Figura 6 ilustra una llamada modalidad del modo continuo, en la cual muchas partes y funciones pueden ser similares a aquellas de la Figura 5: la distribución del material fluido eléctricamente conductor en forma liquida y a presión ambiental de acuerdo con el renglón 501; el cuerpo de la boquilla 501, el reservorio 503, y el accionador piezoeléctrico 505. Sin embargo, en lugar de hacer variar las señales de control, se acopla un tren constante de impulsos de voltaje al accionador piezoeléctrico 505. Esto hace que sea eyectado un flujo continuo de gotas a través del orificio. En contraste con la Figura 5, esas gotas están cargadas eléctricamente como resultado de un voltaje de carga (indicado como ++ en la Figura 6) que ha sido acoplado al cuerpo de la boquilla 502. Un par de electrodos de deflexión 601 se localiza cerca del orificio, de modo que las gotas eléctricamente cargadas, eyectadas, de material fluido eléctricamente conductor deben pasar entre los electrodos de deflexión 101. Dependiendo de la polaridad momentánea y el valor de la señal de control acoplada a los electrodos de deflexión, a una gota cargada eléctricamente eyectada, se le permite continuar hacia el sustrato (es decir hacia la derecha en la Figura 6) o ser capturada en una bandeja de reciclaje 106.

La figura 7 ilustra otra modalidad alternativa, en la cual el material eléctricamente conductor es distribuido nuevamente hacia la boquilla controlable en forma liquida, pero esta vez a una presión que es mayor a la presión ambiental. Una válvula piezoeléctrica u otra válvula microelectromecánica 701 se localiza en el orificio a través del cual el material fluido eléctricamente conductor podría fluir hacia el sustrato (no mostrado) . La señal de control activa la válvula 701 de modo que como una respuesta a un valor de la señal de control predeterminada la válvula se abra y algo del material fluido eléctricamente conductor sea eyectado a través del orificio.

Las Figuras 8 y 9 ilustran esquemáticamente varias formas de implementar una parte de un cabezal de rocío en modalidades de la invención la cual puede ser caracterizada de manera general como portadora de algún tipo de llamado chorro en aerosol. Una característica común de esas modalidades de la invención es que el material eléctricamente conductor fluye a través de al menos parte del cabezal de rocío en forma de vapor de suspensión coloidal de gotas líquidas o partículas sólidas en un soporte gaseoso.

En la Figura 8 el cabezal de rocío comprende una boquilla, a la cual entra el material fluido eléctricamente conductor, en forma de vapor de suspensión coloidal de gotas líquidas o partículas sólidas en un soporte gaseoso, en la dirección de la Flecha 801. El gas envolvente es proporcionado a la boquilla en la dirección de las flechas 802 y 803. En una cámara interna 804 definida por el cuerpo de la boquilla 805, los flujos de gas envolvente y el material fluido eléctricamente conductor son combinados, de modo que sea proyectado aquí el flujo compuesto axialmente simétrico donde la porción central, la cual contiene el material fluido eléctricamente conductor, sea rodeada por un flujo concéntrico de gas envolvente. Para implementar una operación de encierre o interrupción, es decir permitir y evitar de manera controlada el flujo del material fluido eléctricamente conductor, existe una válvula de presión 806 que responde a una señal de control y localizada a lo largo de la línea que acopla la boquilla al lugar donde el material fluido eléctricamente conductor fue producido (no mostrado) . El uso de una válvula de presión controlable (o una válvula controlable en general) hace de la boquilla de la Figura 8 una boquilla controlable.

La Figura 9 es una ilustración más esquemática de un cabezal de rocío que comprende una combinación controlable de una boquilla de rocío 901 y una boquilla de succión 902. El manipulador de material (no mostrado) está configurado para distribuir el material fluido eléctricamente conductor en forma de vapor o suspensión coloidal a la boquilla de rocío en la dirección de la flecha 903. Aunque existe obviamente la necesidad de algún medio de control para regular el flujo de vapor o suspensión coloidal hacia la boquilla de rocío, esos no son usados principalmente en esta modalidad para interrumpir el rocío del material fluido eléctricamente conductor hacia el sustrato durante la impresión de un patrón. En su lugar, la boquilla de succión 902 está configurada para responder a una señal de control del tipo de "interrupción de la impresión" removiendo vapor o suspensión coloidal rociada por la boquilla de rocío desde la vecindad del sustrato antes de que se adhiera al sustrato. Con mayor detalle, la boquilla de succión 902 se acopla a la salida del gas envolvente o a través de una válvula controlable 904, de modo que cuando la válvula sea abierta, el material fluido presente cerca de los orificios de las boquillas de rocío y succión fluya hacia la boquilla de succión 902 suficientemente fuerte para drenar a lo largo de cualquier material fluido eléctricamente conductor eyectado de la boquilla de rocío 901.

El efecto "limpiador al vacío" descrito anteriormente puede ser aumentado soplando simultáneamente gas envolvente desde una boquilla sopladora 905 localizada opuesta a la boquilla de succión 902, la cual se acopla a una fuente de gas envolvente a través de otra válvula controlable 906. Cuando las válvulas controlables 904 y 906 están abiertas, el potente flujo laminar resultante de gas envolvente en la región inmediatamente en frente de la boquilla de rocío 901 toma a lo largo de cualquier material fluido eléctricamente conductor eyectado desde la boquilla de rocío 901. Para no causar un derroche excesivo de material eléctricamente conductor, todo lo que entre a través de la boquilla de succión 902 va hacia un dispositivo separador 907, el cual recicla el material eléctricamente conductor separado para su reutilización. La recuperación de material eléctricamente conductor separado se muestra esquemáticamente por la flecha que apunta hacia arriba desde el dispositivo separador 907 en la Figura 9.

El principio de la remoción de vapor o suspensión coloidal rociada por una boquilla de rocío desde la vecindad del sustrato antes de que el vapor o suspensión coloidal se adhiera al sustrato puede ser implementada también con diferente configuración de las boquillas de succión y soplado posibles que se ilustran esquemáticamente en la Figura 9. Por ejemplo, la boquilla de succión puede tener una forma anular alrededor de la boquilla de rocío, o puede ser usada una boquilla de succión común de cobertura más amplia para remover de manera controlable vapor o suspensión coloidal rociada por un gran número de boquillas de rocío individuales.

En todas aquellas modalidades de la invención donde el calor juegue un papel significativo en la conservación del material eléctricamente conductor en forma fluida, puede asumirse que el cabezal de rocío y/o sus boquillas comprenden los arreglos de calentamiento necesarias configurados para mantenerlas a una temperatura suficientemente alta de modo que el material eléctricamente conductor solidificado no cause una obstrucción indeseable.

Los efectos ventajosos en la lisura del patrón, adhesión al sustrato, apariencia externa, y/u otras características pueden ser logrados usando pasos de procesamiento adicionales entre el rocío del material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato precalentado y el enfriamiento del sustrato, o aún después del paso de enfriamiento. La Figura 10 ilustra esquemáticamente un ejemplo de ese paso de procesamiento adicional antes del enfriamiento. En esta modalidad el método comprende recalentar el patrón formado por el material eléctricamente conductor sobre la superficie del sustrato a una temperatura que sea mayor que o cercana a su temperatura de fusión. En esta modalidad de la invención, el paso de enfriamiento es implementado en una llamada linea de contacto fría, la cual comprende un rodillo frío 1001 sobre ese lado del sustrato donde el material eléctricamente conductor es aplicado, y un rodillo correspondiente sobre el otro lado del sustrato. Localizado a lo largo de la trayectoria del sustrato antes de la línea de contacto fría se encuentra un recalentador 1002, el cual está configurado para calentar el material eléctricamente conductor 1003 que fue rociado sobre el sustrato en un paso del proceso anterior (no mostrado) . En esta modalidad ilustrada, el precalentador 1002 es un calentador de radiación, pero podría ser usada cualquier otra técnica de calentamiento también. El recalentamiento del material eléctricamente conductor 1003 hace que ese se funda o al menos alcance un estado de fácil maleabilidad. El sometimiento del material eléctricamente conductor a presión y frío en la línea de contacto frío inmediatamente después hace que la superficie del patrón se alise, alisando al menos algunas de las irregularidades potencialmente remanentes en la calidad de impresión.

Independiente de si es usado recalentamiento separado o no, el material eléctricamente conductor rociado puede estar en un estado al menos parcialmente fundido cuando el sustrato sobre el cual este fue rociado entre al paso de enfriamiento. Previamente en esta descripción ya se había señalado que un requerimiento natural para el paso de enfriamiento es asegurar que el material eléctricamente conductor solidifique en una forma controlada. Si es usada una linea de contacto fría para el enfriamiento, esto conduce a la suposición natural de que la temperatura del rodillo frió es mantenida activamente menor que o al menos igual a la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor. Sin embargo, no es necesario mantenerla mucho menor. Si el rodillo frío estaba mucho más frío que la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor, la absorción intensa resultante del calor ya a alguna distancia de la linea de contacto fría puede hacer que el material eléctricamente conductor se solidifique completamente antes de que en realidad entre a la linea de contacto. Esto a su vez puede conducir a la pérdida de algunos de los efectos ventajosos que podrían de este modo ganarse en la línea de contacto. Puede ser ventajoso mantener activamente la temperatura del rodillo "frío" solo algunos grados o solo algunas decenas de grados por debajo de la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor. Como un ejemplo, si el material eléctricamente conductor es por ejemplo una aleación eutéctica del 42% de estaño y 58% de bismuto que tenga su temperatura de fusión a 138 grados centígrados, la temperatura controlada del rodillo "frío" puede estar en el orden de magnitud de 110 grados centígrados, más o menos varios grados dependiendo de factores como la velocidad de accionamiento del sustrato y la temperatura ambiente.

Aún si el rodillo "frió" de la linea de contacto fría fuese realmente calentado y no enfriado con respecto a la temperatura ambiente, asegurar que su temperatura permanezca por debajo de la temperatura de fusión del material conductor da al menos dos ventajas adicionales además de asegurar que el material eléctricamente conductor solidifique. La solidificación relativamente rápida en la zona donde también es aplicada presión asegura que aquellas partes del material eléctricamente conductor que estén aún en estado fundido probablemente no estarían significativamente fuera de aquellas áreas que el patrón deberá cubrir en realidad. La otra ventaja es que el material eléctricamente conductor fundido probablemente no se adhiere a la superficie del rodillo "frío". Deberá notarse que se piensa que la última ventaja, es decir que el patrón impreso no se adhiera a la superficie del rodillo, también puede ser lograda con la selección adecuada del material de la superficie del rodillo, aún si la temperatura del rodillo fuese realmente más alta.

La selección de la primera (precalentamiento) , la segunda (una producción del material fluido eléctricamente conductor) y la tercera (tina de contacto frío) temperaturas es un problema de optimización que también debe tomar en consideración factores como la velocidad de accionamiento del sustrato, la distancia a lo largo del sustrato entre los diferentes pasos de proceso, el tiempo de vuelo del material eléctricamente conductor inyectado en forma fluida, la temperatura ambiental, la posibilidad de usar flujos de gas envolvente, y similares. En general, se cree (aunque no se requiere) que la primera temperatura, a la cual el sustrato es precalentado, es mayor que la tercera temperatura, la cual es la temperatura de la linea de contacto fría. Esa recomendación es intuitivamente fácil de comprender, debido a que la tercera temperatura es para solidificar el material eléctricamente conductor, mientras que la primera temperatura es para ayudar a mantener el material fluido eléctricamente conductor tanto como sea necesario.

La Figura 11 ilustra esquemáticamente una adición que puede ser efectuada en todas las modalidades de la invención descritas hasta ahora. Para mejorar la forma en la cual el material eléctricamente conductor eventualmente llenará las porciones deseadas de la superficie del sustrato, el método y aparato ilustrado esquemáticamente en la Figura 11 comprenden preacondicionar el sustrato con un agente que promueva la propagación del material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato. En esta descripción llamamos a ese agente el agente humectante. El preacondicionamiento es implementado con un llamado aplicador de agente humectante, el cual está configurado para efectuar esa tarea. En la dirección del movimiento del sustrato 102, el aplicador de agente humectante puede ser ubicado antes de que el precalentador 103, como se ilustra con el designador de referencia 1101, o después de esta, como se ilustra con el designador de referencia 1102.

La invención no limita la selección de la tecnología usada para implementar el aplicador de agente humectante. En un ejemplo, el aplicador de agente humectante puede tener la apariencia de un cabezal de impresión de chorro de tinta, los movimientos del cual después del sustrato 102 pueden ser comprendidos con precisión, como se ilustra con las flechas en cada caso 1101 y 1102. En otros ejemplos el aplicador de agente humectante puede tener la apariencia de un rodillo de impresión, un cabezal para pintar, un cabezal de rocío con una máscara, o similar.

La invención no limita la selección de la sustancia usada como agente humectante, en tanto tenga las características deseadas para promover la propagación del material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato. Naturalmente, la sustancia usada como agente humectante deberá ser fácilmente aplicable para extenderse sobre el sustrato con la tecnología del aplicador seleccionado, y resistir el calor del material fluido eléctricamente conductor. La amplificación parcial sobre el lado derecho de la Figura 11 ilustra cómo ha sido aplicado un parche 1103 humectante sobre la superficie del sustrato. Como resultado, una gota 1104 del material fluido eléctricamente conductor se propaga fácilmente, de modo que el ángulo de contacto (el cual, por definición general, es el ángulo al cual el material fluido eléctricamente conductor se reúne con la superficie sólida) es pequeño. Además o como una alternativa a la tarea de promover la propagación, el agente humectante puede tener la tarea de mejorar la adhesión entre el sustrato y el material eléctricamente conductor una vez que este último ha solidificado.

La Figura 12 ilustra un corte transversal de una estructura de puente conductor que puede ser producida con un método de acuerdo con una modalidad de la invención. Un sustrato 102 ha sido marcado con patrones eléctricamente conductores, por ejemplo, una antena de forma espiral, las rondas consecutivas de la cual son visibles en la Figura 12 como rectángulos rayados 1201. Después de que se ha propagado algo de material dieléctrico sobre al menos algunas partes del sustrato marcado; en la Figura 12 asumimos que un parche dieléctrico 1202 cubre las rondas 1201. El precalentamiento del sustrato puede tomar lugar antes de preparar el material dieléctrico que forma el parche dieléctrico, o después de esto (o mucho después esto, si el proceso continúa en un lugar y máquina completamente diferente) . Un puente conductor 1203 ha sido impreso rociando el material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato precalentado para formar un patrón de tipo predeterminado; en este caso el patrón alcanza a través del parche dieléctrico 1202 y conecta los patrones conductores 1204 y 1205 juntos. Aplicar el material eléctricamente conductor que forma el puente 1203 rociando en forma de fluido es especialmente ventajoso en comparación con muchas otras técnicas más convencionales de proporcionar patrones conductores impresos, debido a que permite que el patrón producido tenga algo de tridimensionalidad. También el parche dieléctrico 1202 puede ser producido eyectando material dieléctrico en forma liquida sobre el área deseada, de modo que llene cualquier hueco y solidifique en una superficie relativamente lisa, sobre la cual el material eléctricamen Le conductor puede ser aplicado en forma fluida.

La invención descrita anteriormente puede ser aplicada de manera ventajosa para producir dispositivos electrónicos impresos sobre un sustrato eléctricamente aislante. Sin embargo, esta no deberá constituir una limitante de la aplicabilidad de la invención a otros propósitos también.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un método para transferir material eléctricamente conductor en forma fluida sobre un sustrato, caracterizado porque comprende: precalentar el sustrato a una primera temperatura, calentar el material eléctricamente conductor a una segunda temperatura, la cual es mayor que la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor, produciendo de este modo un material fluido eléctricamente conductor; rociar el material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato precalentado para formar un patrón de tipo predeterminado, y enfriar el sustrato sobre el cual el material fluido eléctricamente conductor fue rociado a una tercera temperatura, la cual es menor que o igual a la temperatura de fusión del material eléct icamente conductor; donde el enfriamiento comprende presionar aquella superficie del sustrato, sobre la cual el material fluido eléctricamente conductor fue rociado, contra un rodillo, y mantener activamente una temperatura de superficie del rodillo menor que la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor, donde la presión contra el rodillo implementa el enfriamiento del sustrato.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el precalentamiento del sustrato comprende al menos uno de los siguientes: presionar contra un rodillo de calentamiento, someter a radiación de calentamiento, someter a un flujo de gas de calentamiento.

3. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende desenrollar el sustrato de un rodillo antes del precalentamiento .

4. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprender enrollar el sustrato, sobre el cual el material eléctricamentte conductor fluido fue rociado, a un rodillo después del enfriamiento.

5. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sustrato es uno de los siguientes: papel, cartulina, cartón, papel de seda, película polimérica, tela no tejida, tela tejida, fieltro.

6. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque: la producción de material fluido eléctricamente conductor comprende calentar el material eléctricamente conductor a una segunda temperatura, la cual es mayor que una temperatura de fusión que el material eléctricamente conductor, y el rocío del material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato precalentado comprende rociar el material fluido eléctricamente conductor en forma liquida sobre un área de forma predeterminada usando una boquilla controlable, la cual responde a una señal de control acoplada a la boquilla controlable eyectando algo del material fluido eléctricamente conductor hacia el sustrato.

7. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el roció del material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato precalentado comprende rociar el material fluido eléctricamente conductor en forma de vapor o suspensión coloidal sobre un área de forma predefinida.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende usar una combinación controlable de una boquilla de rocío y una boquilla de succión, boquilla de succión de la cual, cuando opera, remueve vapor o suspensión coloidal rociada en la boquilla de rocío desde la vecindad del sustrato antes de que el vapor o suspensión coloidal se adhiera al sustrato.

9. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre el rocío del material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato precalentado y el enfriamiento del sustrato, el método comprende recalentar el patrón formado por el material eléctricamente conductor sobre la superficie del sustrato.

10. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el método comprende producir dispositivos electrónicos impresos sobre un sustrato eléctricamente aislante.

11. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el método comprende preacondicionar el sustrato con un agente que promueve la propagación del material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato.

12. Un arreglo para transferir material eléctricamente conductor en forma fluida sobre un sustrato, caracterizado porque comprende: un manipulador de sustrato configurado para sujetar un sustrato, un precalentador de sustrato configurado para precalentar el sustrato a una primera temperatura, un manipulador de material configurado para producir material fluido eléctricamente conductor, un cabezal de roció configurado para rociar el material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato recalentado para formar un patrón de tipo predeterminado, y una parte de enfriamiento configurada para enfriar el sustrato sobre el cual el material fluido eléctricamente conductor fue rociado a una tercera temperatura, la cual es menor que o igual a la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor; donde el enfriamiento comprende una linea de contacto configurada para presionar aquella superficie del sustrato, sobre la cual el material fluido eléctricamente conductor fue rociado, contra un rodillo, y medios de control de temperatura configurados para mantener continuamente una temperatura de superficie de rodillo menor que la temperatura de fusión del material eléctricamente conductor.

13. El arreglo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el precalentador de sustrato comprende al menos uno de los siguientes: un rodillo de calentamiento, una fuente de radiación de calentamiento, un fuelle o soplador de gas caliente.

14. El arreglo de conformidad de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, caracterizado porque: el cabezal de roció comprende una boquilla controlable configurada para responder a una señal de control acoplada a la boquilla controlable eyectando algo del material eléctricamente conductor del fluido hacia el sustrato, y el manipulador de material configurado para dislribuir el material fluido eléctricamente conductor en forma de liquido, vapor o suspensión coloidal hacia la boquilla controlable .

15. El arreglo de conformidad de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, caracterizado porque: el cabezal de rocío comprende una combinación controlable de una boquilla de rocío y una boquilla de succión, el manipulador de material es configurado para distribuir el material fluido eléctricamente conductor en forma de vapor o suspensión coloidal hacia la boquilla de roció, y la boquilla de succión está configurada para responder a una señal de control removiendo vapor o suspensión coloidal deseada por la boquilla de rocío de la vecindad del sustrato antes de que el vapor o suspensión coloidal se adhiera al sustrato.

16. El arreglo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque el manipulador del material está configurado para calentar el material eléctricamente conductor a una segunda temperatura, la cual es mayor que una temperatura de fusión del material eléctricamente conductor.

17. El arreglo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado porque el arreglo comprende un aplicador de agente humectante configurado para preacondicionar el sustrato con un agente que es formado de la propagación del material fluido eléctricamente conductor sobre el sustrato.