TW201330735A - 於基板上沉積材料的方法 - Google Patents

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Abstract

揭示一種用於在電子基材上沉積材料的材料沉積系統。該材料沉積系統包括框架；耦接至該框架的支架系統；耦接至該支架系統且設以於該電子基材上沉積低黏性和半黏性材料點的沉積頭；及設以控制該材料沉積系統之操作(包括該支架系統和該沉積頭之操作)的控制器。該系統可以藉由移動該沉積頭而於該電子基材上沉積材料線或材料圖案，該沉積頭係沿著裝置軸排列，該裝置軸大致上不與該線或圖案的方向平行。進一步揭示其他的沉積系統和方法。

Description

於基板上沉積材料的方法
本揭示大體而言係關於在基材(如印刷電路板)上沉積低黏性或半黏性材料的系統和方法，而且本發明更特定而言係關於一種在電子基材上沉積黏性較低的材料(如電子墨水)的設備和方法。
現有技術的施加系統有好幾種類型，該等施加系統是在各種應用中用於分配或以其他方式施加精確量的液體或膏。一種這樣的應用為組裝積體電路晶片和其他電子元件到電路板基材上。在本申請案的一個實施例中，使用自動分配系統來分配非常少量或點狀的黏性或半黏性材料到電路板上。黏性材料可以包括液體環氧樹脂或焊膏，或是一些其他相關的材料。在某些實施例中，分配系統可以包括螺旋推進型分配器。在其他的實施例中，分配系統可以包括噴射型分配器。在本申請案的另一個實施例中，材料通過模版印刷機的模版被施加到電子基材上。
本揭示之一個態樣係關於一種使用材料沉積系統在電子基材上沉積材料的方法，該材料沉積系統之類型為包含 框架；耦接至該框架的支架系統；耦接至該支架系統且設以於該電子基材上沉積低黏性和半黏性材料點的沉積頭；及設以控制該材料沉積系統之操作(包括該支架系統和該沉積頭之操作)的控制器。在一個實施例中，該方法包含藉由移動該沉積頭而於該電子基材上沉積材料線或材料圖案，該沉積頭係沿著裝置軸排列，該裝置軸大致上不與該線或圖案的方向平行。
本方法之實施例進一步可包括使用檢驗系統拍攝該電子基材之影像。該方法進一步可包括在沉積之前添加紫外線染料於材料中，使得當該材料沉積為極小的尺寸時，具有紫外光源的檢驗系統可看見該材料。該檢驗系統可包括兩個固定於沉積頭的攝像機，其中第一個攝像機設以用於大視場，而第二個攝像機設以用於小視場。該方法進一步可包括冷卻沉積於該電子基材上的材料。冷卻可以使用冷卻夾盤來實現。該方法進一步可包括控制材料沉積系統內的環境，控制該環境可包括隔離該材料沉積系統內的區域，以進行沉積操作。該方法進一步可包括清洗沉積頭和電子基材中之至少一者。清洗可以藉由使用臭氧、二氧化碳(CO2)、紅外線照明、紫外線照明、電漿及有機溶劑(如異丙醇(IPA)或乙醇)中之一者來實現。該方法進一步可包括當靜止時使用氣態環境包圍沉積頭，以防止沉積頭上的材料乾燥，可以使用溶劑來實現對沉積頭的包圍。於電子基材上沉積材料可以包括提前及延遲發射沉積頭的脈衝，以抵銷沉積製程中的誤差，該誤差包括沉積頭定位誤差、材料軌跡誤差及支架系統誤差。 於電子基材上沉積材料進一步可包括提前及延遲發射沉積頭的脈衝，以抵銷電子基材的對準誤差或變化。
本揭示之另一個態樣係關於一種使用材料沉積系統在電子基材上沉積材料的方法，該材料沉積系統之類型為包含框架；耦接至該框架的支架系統；耦接至該支架系統且設以於該電子基材上沉積低黏性和半黏性材料點的沉積頭；設以拍攝該電子基材之影像的檢驗系統；及設以控制該材料沉積系統之操作(包括該支架系統、該沉積頭及該檢驗系統之操作)的控制器。在一個實施例中，該方法包含使用該檢驗系統拍攝該電子基材之影像；使用該控制器產生材料圖案，該材料圖案將被沉積於該電子基材上；及藉由移動該沉積頭且基於該控制器所產生的材料圖案而於該電子基材上沉積材料線或材料圖案，該沉積頭係沿著裝置軸排列，該裝置軸大致上不與該線或圖案的方向平行。
本方法之實施例進一步可包括在沉積之前添加紫外線染料於材料中，使得當該材料沉積為極小的尺寸時，具有紫外光源的檢驗系統可看見該材料。該檢驗系統可包括兩個固定於沉積頭的攝像機，其中第一個攝像機設以用於大視場，而第二個攝像機設以用於小視場。該方法進一步可包括冷卻沉積於該電子基材上的材料。冷卻可以使用冷卻夾盤來實現。該方法進一步可包括控制材料沉積系統內的環境，控制該環境可包括隔離該材料沉積系統內的區域，以進行沉積操作。該方法進一步可包括清洗沉積頭和電子基材中之至少一者。清洗可以藉由使用臭氧、二氧化碳(CO2)、紅外線照 明、紫外線照明、電漿及有機溶劑(如IPA或乙醇)中之一者來實現。該方法進一步可包括當靜止時使用氣態環境包圍沉積頭，以防止沉積頭上的材料乾燥，可以使用溶劑來實現對沉積頭的包圍。於電子基材上沉積材料可以包括提前及延遲發射沉積頭的脈衝，以抵銷沉積製程中的誤差，該誤差包括沉積頭定位誤差、材料軌跡誤差及支架系統誤差。於電子基材上沉積材料進一步可包括提前及延遲發射沉積頭的脈衝，以抵銷電子基材的對準誤差或變化。可以藉由移動沉積頭來沉積材料線或圖案，該沉積頭係沿著裝置軸排列，該裝置軸大致上不與該線或圖案的方向平行。
本揭示之另一個態樣係關於一種用於在電子基材上沉積材料的材料沉積系統。在一個實施例中，該材料沉積系統包含框架；耦接至該框架的支撐組件，該支撐組件設以支撐該電子基材；可移動地耦接至該框架的支架系統；耦接至該支架系統的沉積頭，該沉積頭設以沉積材料；及耦接至該支架系統和該沉積頭的控制器，該控制器設以操作該支架系統和該沉積頭，以藉由移動該沉積頭而於該電子基材上沉積材料線或材料圖案，該沉積頭係沿著裝置軸排列，該裝置軸大致上不與該線或圖案的方向平行。
該材料沉積系統之實施例進一步可包括檢驗系統，該檢驗系統設以拍攝該電子基材之影像。該系統進一步可包括耦接至該沉積頭的材料供應卡匣。在一個實施例中，在沉積該材料之前將紫外線染料添加到該材料中，使得當該材料被沉積為極小尺寸時，具有紫外光源的檢驗系統可以看見該 材料。該系統進一步可包括耦接至該沉積頭的風扇及至少一個加熱器，該風扇及該至少一個加熱器設以在沉積該材料於該電子基材上之前降低該材料的黏度。該支撐組件可包括清洗工站，該清洗工站設以清洗該沉積頭。該清洗工站可包括紙張擦拭系統，該紙張擦拭系統設以使用紙張擦拭該沉積頭。該清洗工站進一步可包括撓性墊，該撓性墊位於該紙張擦拭系統下方，以順應該沉積頭之不平整及該紙張擦拭系統之紙張。該控制器可設以提前和延遲發射該沉積頭之脈衝，以抵銷沉積中的誤差。
本揭示之另一個態樣係關於一種用於在電子基材上沉積材料的材料沉積系統。在一個實施例中，該材料沉積系統包含框架；耦接至該框架的支撐組件，該支撐組件設以支撐該電子基材；可移動地耦接至該框架的支架系統；耦接至該支架系統的沉積頭，該沉積頭設以沉積材料；及耦接至該支架系統和該沉積頭的控制器。該控制器設以操作該支架系統和該沉積頭，以於該基材上沉積材料。該沉積頭包括有2n個液滴的噴嘴，其中n等於或大於4。
該材料沉積系統之實施例進一步可進一步包括耦接至該沉積頭的檢驗系統，該檢驗系統可設以檢驗沉積於該電子基材上的材料。該系統進一步可包括耦接至該沉積頭的材料供應卡匣。在一個實施例中，在沉積之前將紫外線染料添加到該材料中，使得當該材料被沉積為極小尺寸時，具有紫外光源的檢驗系統可以看見該材料。該系統進一步可包括耦接至該沉積頭的風扇及至少一個加熱器，該風扇及該至少一 個加熱器可設以降低沉積於該電子基材上的該材料之黏度。該支撐組件可包括清洗工站，該清洗工站設以清洗該沉積頭。該清洗工站可包括紙張擦拭系統，該紙張擦拭系統設以使用紙張擦拭該沉積頭。該清洗工站進一步可包括撓性墊，該撓性墊位於該紙張擦拭系統下方，以順應該沉積頭之不平整及該紙張擦拭系統之紙張。該控制器可設以提前和延遲發射該沉積頭之該噴嘴的脈衝，以抵銷沉積材料中的誤差。
本揭示之另一個態樣係關於一種用於在電子基材上沉積材料的材料沉積系統。在一個實施例中，該材料沉積系統包含框架；耦接至該框架的支撐組件，該支撐組件設以支撐該電子基材；可移動地耦接至該框架的支架系統；耦接至該支架系統的沉積頭，該沉積頭設以沉積材料；設以拍攝該電子基材之影像的影像擷取系統；及耦接至該支架系統和該沉積頭的控制器。該控制器設以基於至少一個影像產生材料圖案，該影像為該影像擷取系統所拍攝，該材料圖案被沉積於該電子基材上。該控制器進一步設以操作該支架系統和該沉積頭，以基於該控制器所產生的該材料圖案而於該電子基材上沉積材料線或材料圖案。
該材料沉積系統之實施例進一步可包括設置控制器來操作該支架系統和該沉積頭，以移動該沉積頭，該沉積頭係沿著裝置軸排列，該裝置軸大致上不與該線或圖案的方向平行。該控制器進一步可設以提前和延遲發射該沉積頭之脈衝，以抵銷沉積中的誤差。該沉積頭可包括有2n個液滴的噴嘴，其中n等於或大於4。
本揭示之另一個態樣可進一步關於一種檢驗系統，該檢驗系統設以離軸查看分配的材料，使得不需紫外線或紅外線照明即可看見濕的沉積物。
本揭示之另一個態樣可進一步包括固化分配於該電子基材上的材料，固化可使用熱夾盤、紅外光源及紫外光源中之一者來達成。
本揭示之另一個態樣可進一步包括藉由隔離分配設備內的區域來控制環境，以進行分配操作。
本揭示之另一個態樣可進一步包括去除材料線的空氣，該材料線供應材料至分配頭，及/或去除材料線的空氣包括使用重力。
本揭示之另一個態樣可進一步包括控制含有材料的卡匣、從該卡匣供應材料到該分配頭的流動路徑及該分配頭中之至少一者的溫度。
本揭示之另一個態樣可進一步包括使用紙張擦拭系統清洗該分配頭。清洗該分配頭可包括在該紙張擦拭系統下方放置撓性墊，以順應該分配頭之不平整及該紙張擦拭系統之紙張。
本揭示之另一個態樣可進一步包括具有二次透鏡/窗口系統的液滴觀看系統，該液滴觀看系統可從該分配設備移除，而得以容易清洗。
本揭示之另一個態樣可進一步包括使用氣泡感測器偵測該分配頭內的空氣。
本揭示之另一個態樣可進一步關於包括窗口的分配 頭，經由該窗口可查看流經該分配頭的材料。
10‧‧‧材料沉積系統
12‧‧‧電子基材
14‧‧‧沉積頭
18‧‧‧控制器
20‧‧‧框架
22‧‧‧基座
24‧‧‧支架系統
28‧‧‧顯示單元
100‧‧‧材料沉積系統
102‧‧‧框架
104‧‧‧機櫃
106‧‧‧沉積頭
108‧‧‧支架系統
110‧‧‧蓋
112‧‧‧開口
114‧‧‧周邊工站組件
116‧‧‧視覺檢驗系統
118‧‧‧支架平台
120‧‧‧導軌
122‧‧‧導軌
124‧‧‧止擋
126‧‧‧支撐結構
128‧‧‧線性軸承
130‧‧‧電子介面盒
132‧‧‧安裝組件
134‧‧‧支架安裝組件
136‧‧‧安裝環
136a‧‧‧圓柱體
136b‧‧‧凸緣
138‧‧‧托架
140‧‧‧馬達
142‧‧‧雷射高度感測器
144‧‧‧開口
146‧‧‧卡匣支座
148‧‧‧殼體
150‧‧‧材料供應卡匣
152‧‧‧玻璃
154‧‧‧夾閥
156‧‧‧過濾器
158‧‧‧板
160‧‧‧沉積頭
162‧‧‧氣泡感測器
164‧‧‧控制板
166‧‧‧纜線
168‧‧‧加熱元件
170‧‧‧再循環泵
172‧‧‧噴射組件
174‧‧‧連接器
176‧‧‧加熱歧管
178‧‧‧感測器
179‧‧‧儲槽
180‧‧‧泵托板
182‧‧‧液滴屏蔽
184‧‧‧擦拭工站
186‧‧‧工站
188‧‧‧封蓋工站
190‧‧‧吹洗杯工站
192‧‧‧觀察站
194‧‧‧矽膠墊
196‧‧‧馬達
198‧‧‧供應捲
200‧‧‧收取捲
202‧‧‧LED閃光燈
204‧‧‧攝像機
206‧‧‧收集槽
不打算依比例繪製附圖。在圖式中，圖示於各個圖的每個相同的或幾乎相同的元件係以相同的數字表示。為了清晰起見，無法在每張圖式中標示每一個元件。在圖式中：第1圖為材料沉積或施加系統之側面示意圖；第2圖為例示性材料沉積系統之立體圖，該材料沉積系統體現本揭示之實施例的支架系統和材料沉積頭；第3圖為第2圖中圖示的支架系統和材料沉積頭之立體圖；第4圖為支架系統和材料沉積頭之立體圖，將支架系統和材料沉積頭的某些部件移除，以更好地圖示其中的元件；第5圖為支撐組件之立體圖，該支撐組件設以支撐材料沉積頭；第6-10圖為材料沉積頭之立體圖；第11圖為材料沉積系統之周邊工站組件的立體圖；第12-15圖為材料沉積系統之各個周邊工站的立體圖；第16A-C圖為圖示先前技術的沉積材料線的方法之示意圖；及第17A-C圖為圖示使用本揭示的多噴嘴印刷頭沉積材料線的各種方法之示意圖。
只是為了說明而不是限制概括性敘述的目的，現在將參照附圖詳細描述本揭示。本揭示之應用並不限於以下描述中提出的或圖式中圖示出的元件之結構和配置。本揭示中提出的原則可適用於其他的實施例，並且能夠以各種方式實施或進行本揭示中提出的原則。而且本文中所使用的措辭和術語是為了描述的目的，並且不應當被視為是限制性的。本文中使用的「包括」、「包含」、「具有」、「含有」、「涉及」及上述用語之變形意在涵括上述用語之後所列的項目及該等項目之等同物以及額外的項目。
本揭示的各種實施例係關於材料沉積或施加系統、包括這種材料沉積系統的裝置及沉積材料的方法。
具體而言，本揭示係關於一種材料沉積系統，該材料沉積系統包括基座、工件夾具(基材固定件)、用於輸送基材的輸送系統(選擇性的)、沉積罐及x軸、y軸與z軸支架，該支架用以將該沉積罐定位於基材上。除了其他的成分之外，沉積罐還包括諸如介面電子元件、材料供應注射器、夾閥、再循環泵、具有液位感測器的材料儲槽、過濾器、管件、多個加熱子系統(用於材料沉積罐和注射器)及印刷頭。在較佳的實施例中，該印刷頭為一種組件，該組件係由流體入口、流體出口、多個壓電驅動的流體泵送室、在該入口、該出口和該流體泵送室之間傳送流體的流體輸送歧管及用於每個流體泵送室的出口噴嘴所組成。該印刷頭具有整塊的噴嘴板，該噴嘴板具有眾多的小開口，每個小開口形成噴嘴，材料可以從該噴嘴被射出。
在一個實施例中，單一印刷頭包括有2n個液滴的噴嘴，其中n等於或大於4。例如，單一印刷頭可能有8個、16個、32個、64個、124個或256個噴嘴，該等噴嘴係配置於單一線性陣列中。其他的實施例可以包括多個材料沉積頭。印刷頭噴嘴相對於彼此為固定的圖案性質可讓自身非平行地相對於待沉積的圖案線而移動印刷頭。假使每行使用一個噴嘴並沿著線的方向移動印刷頭來沉積線陣列，則產生的行與行之間的間距會被噴嘴與噴嘴間的間距和印刷頭相對於行進方向的角度所固定。因此，噴嘴間距中或印刷頭相對於行進方向的旋轉中的任何缺陷都將造成沉積線的定位誤差。每個噴嘴將會沉積單一條線。
假使噴嘴錯置於印刷頭或偏離軌跡，則產生的線亦會被錯置。此外，規則的印刷頭噴嘴間距要求規則的間隔線，或至少線距為有效噴嘴間距的倍數。然而，假使藉由在與沉積線不平行的方向上移動噴嘴陣列來沉積線，則每條線可由一系列的液滴建構，在既定線內的每個液滴是由不同的噴嘴所提供。因此，將被繪製的線位置變成不僅是每個噴嘴所處位置的函數，也是每個噴嘴何時發射的函數。因此，當印刷頭中的每個噴嘴傳達待沉積線的所需位置時，每條線的位置可以藉由改變噴嘴的時間安排而獨立變化。還可以進一步校正每個噴嘴的定位誤差，使得既定噴嘴的時間安排可以抵銷定位中的錯誤。然後可將液滴沿著預定的沉積線放置，而達到優於在製造時內建於印刷頭的準確度。
第1圖示意性圖示依據本揭示之一個實施例的材料 沉積系統，一般指稱為10。材料沉積系統10用於在電子基材12(如印刷電路板或半導體晶圓)上沉積低黏性材料(例如小於50厘泊的材料)。電子基材12可以進一步包括其他的基材，如太陽能電池。也可以使用材料沉積系統10來沉積其他較不黏稠的材料(半黏性材料)如導電油墨到電子基材12上。可將材料沉積系統10交替地用於其他應用中，如用於施加汽車襯墊材料或用在某些醫療應用。應瞭解到，本文中提及的低黏性或半黏性材料只是例示性的且意圖為非限制性的，除非另有指明。
材料沉積系統10包括沉積單元或沉積頭(一般指稱為14)和控制器18，控制器18控制材料沉積系統的操作。雖然圖示單個沉積頭，但應瞭解到，也可以設置兩個或兩個以上的沉積頭。材料沉積系統10也可包括框架20，框架20具有用於支撐基材12的基座22及支架系統24，支架系統24可移動地耦接到框架20，用於支撐和移動沉積頭14。沉積頭14和支架系統24被耦接到控制器18，並依據控制器的指示操作。材料沉積系統10中也可以使用輸送系統(未圖示)或其他的傳輸機制(如移動樑)來控制電路板進出材料沉積系統的裝載和卸載。在控制器18的控制下可以使用馬達來移動支架系統24，以將沉積單元14定位在電路板上方的預定位置。材料沉積系統10可以選擇性地包括顯示單元28，顯示單元28連接到控制器18，用於對用戶顯示各種資訊。在另一個實施例中，也可以具有選擇性的第二控制器，用以控制沉積單元。
參照第2圖，可用美國麻薩諸塞州富蘭克林區的斯彼嵐科技公司(Speedline Technologies,Inc.of Franklin,Massachusetts)提供的XYFLEXPRO®分配器平台來架設例示性的材料沉積系統(一般指示為100)。材料沉積系統100包括框架102，框架102支撐材料沉積系統的元件，材料沉積系統的元件包括但不限於控制器(如控制器18)和沉積頭(一般指示為106)，控制器18位於材料沉積系統的機櫃104中，沉積頭用於沉積低黏性及/或半黏性材料。沉積頭106可以在控制器18的控制下由支架系統(一般指示為108)沿著正交軸移動，以允許分配材料於電路板(如基材12)上，如上面提到的，基材12有時可以被指稱為電子基材或電路板。將蓋110圖示為打開的位置，以顯示材料沉積系統100的內部元件，包括沉積頭106和支架系統108。
被送入材料沉積系統的電路板(如基材12)通常具有焊墊或其他的圖案，該等圖案上通常是將要被沉積材料的導電表面區域。材料沉積系統100也包括輸送系統(未圖示)，該輸送系統可以經由開口112進入，開口112沿著材料沉積系統的每一側設置，以在x軸方向上將電路板傳輸到材料沉積系統中的沉積位置。在一些實施例中，材料沉積系統100具有周邊工站組件(一般指示為114)，當電路板在沉積頭106下方的沉積位置時，該周邊工站組件位置與電路板相鄰。當經材料沉積系統100的控制器指示時，輸送系統將電路板供應到與周邊工站組件114相鄰且在沉積頭106下方的位置。一旦到達沉積頭106下方的位置，電路板即適合進行製造操 作，例如沉積操作。
材料沉積系統100進一步包括視覺檢驗系統(一般指示為116)，視覺檢驗系統116設以對準電路板並檢驗沉積在電路板上的材料。為了成功地將材料沉積在電路板上，由控制器對準電路板與沉積頭106。對準是藉由基於視覺檢驗系統116的讀值而移動沉積頭106及/或電路板來完成。當沉積頭106和電路板被正確對準時，操作沉積頭來進行沉積操作。在沉積操作之後，可以藉由視覺檢驗系統116選擇性地進行電路板檢驗，以確保已沉積適量的材料，且該材料已被沉積在電路板上的適當位置。視覺檢驗系統116可以使用基準點、晶片、板孔、晶片邊緣或電路板上其他可識別的圖案，以確定適當的對準。檢驗電路板之後，控制器使用輸送系統控制電路板移動到下一個位置，在此可以進行板組裝製程的下一個操作，例如可將電性元件放在電路板上，或者可以固化沉積在板上的材料。
在一些實施例中，材料沉積系統100可操作如下。使用輸送系統將電路板裝載到材料沉積系統100中的沉積位置，並將電路板與沉積頭106對準。然後可以藉由控制器啟動沉積頭106，以執行沉積操作，其中材料被沉積在電路板上的確切位置。一旦沉積頭106完行了沉積操作，則可由輸送系統將電路板從材料沉積系統傳出，使得第二個後續的電路板可以被裝載到材料沉積系統。
第3圖和第4圖圖示藉由支架系統108在x軸方向和y軸方向上移動沉積頭。在一個實施例中，支架系統108 包括支架平台118，支架平台118沿著一對間隔開的導軌120、122移動，導軌120、122沿著材料沉積系統的對側設置，以提供支架平台在y軸方向上的移動。支架平台118設以由任何適合的移動機構驅動，如滾珠螺桿、滑輪或帶驅動機構，且該等移動機構係藉由適當的馬達供電。為此目的，較佳的實施例併入線性無刷馬達。止擋124設置於導軌120、122的端部，以限制支架平台118在y軸方向上的移動。沉積頭106被固定於支撐結構126，支撐結構126接著被設置為沿著線性軸承128移動，線性軸承128在x軸方向上被固定於支架平台118的底面。配置係沉積頭106可沿著x軸方向移動。電子介面盒130提供從控制器到沉積頭106的通訊及/或電源。
參照第5圖，支撐結構126包括安裝組件132和支架安裝組件134。安裝組件132包括一或多個安裝環136，安裝環136用下面更詳細描述的方式將沉積頭106固定於支撐結構126。支架安裝組件134包括設以沿著線性軸承128移動的托架138。設置馬達140來驅動支撐結構126(及沉積頭106)沿線性軸承128移動。支撐結構126進一步支撐視覺檢驗系統116，視覺檢驗系統116可設以包括一或多個攝像機，該攝像機設以查看周邊工站組件114內的電子基材及/或位置。該支撐結構進一步容置雷射高度感測器142，雷射高度感測器142設以量測沉積頭106距離電子基材及/或周邊工站組件114的高度。視覺檢驗系統116和雷射高度感測器142被適當地耦接到支撐結構126的安裝組件132和控制器。
支撐結構126設以提供沉積頭106朝向和遠離電路 板的z軸移動。具體而言，在控制器的控制下藉由馬達(未圖示)使安裝組件132沿著z軸方向相對於支架安裝組件134移動。雷射高度感測器142可用於量測從基材或周邊工站組件114到沉積頭106的距離。在另一個實施例中，該系統包括θ軸(在XY平面內旋轉)，以調整材料沉積頭的印刷頭角度。
現在來到第6-10圖，特別是第6圖，沉積頭106包括圓柱體136a，圓柱體136a具有凸緣136b，將凸緣136b組裝並固定於安裝環136，安裝環136接著又被固定到支撐結構126(第6圖中未圖示出)。可以藉由卡栓型扭轉底板和定位銷(未圖示)將沉積頭106固定於安裝環136。沉積頭106的凸緣136b具有多個開口144，每個開口144設以接收適合的固定件(未圖示)，例如機器螺釘，以將凸緣固定於安裝環136。配置係使得沉積頭106可相對於支撐結構126轉動預定的旋轉度。將卡匣支座146固定於沉積頭106的殼體148，該卡匣支座設以接收一般為圓柱形的材料供應卡匣150，以提供材料(例如導電油墨)到沉積頭。也可以設置加熱器(未標出)來加熱被沉積的材料。可以設置由玻璃152或適當的透明材料製成的窗格或窗口來查看通過沉積頭106的材料流。
在第7圖中，來自卡匣150的材料流經夾閥154和過濾器156。當材料被沉積時，板158將材料保持在熱穩定的環境。設置風扇160來循環沉積頭內的空氣，以協助在沉積頭106中達到一致的溫度(例如攝氏65度)。可以提供氣泡感測器162(也可以參照第10圖)進入及/或離開沉積頭106， 使得控制器可以監控材料流以及空氣是否存在材料流內。材料可以在沉積頭106內重覆循環，直到空氣離開材料流動路徑。
在第8圖中，沉積頭106包括控制板164，控制板164控制沉積頭中各種元件的操作。沉積頭106藉由纜線(各指示為166)與控制器及材料沉積系統100的其他元件通訊。
在第9圖中，明顯圖示出風扇160。可以設置幾個加熱元件(各指示為168)來加熱風扇160循環的空氣。也清楚地圖示出氣泡感測器162。沉積頭106包括再循環泵170，再循環泵170驅動材料移動通過沉積頭。設以沉積材料(如導電油墨)的噴射組件172藉由連接器174與沉積頭106的殼體148連接。在一個實施例中，噴射組件172包括噴嘴板，在某些實施例中，該噴嘴板可以是有2n個液滴的噴嘴，其中n等於或大於4。例如，噴射組件172可以是由美國加利福尼亞州聖克拉拉的富士迪馬堤克士公司(FUJIFILM Dimatix,Inc.of Santa Clara,California)提供的Q級256個噴嘴的控制液滴式噴射組件。
在第10圖中，在一個實施例中，在從卡匣150輸送材料到沉積頭106之前可將一個氣泡感測器162放置在材料流內，並且可將另一個氣泡感測器放置在沉積頭中的材料流內。在另一個實施例中，可以將感測器設置在通往沉積頭106的線上或從分配頭離開的線上。可以進一步設置加熱歧管176來加熱材料，並傳送加熱的材料進出噴射組件172。設置感測器178來量測儲槽179內的材料液位，儲槽179設置於沉積 頭內。儲槽179(第7圖)是由小段透明管(例如直徑½英吋的管道)和兩個連接到管並由O型環密封的塊所組成。該兩個塊形成帽蓋並提供適合流體及/或空氣傳送到儲槽179的位置。感測器178設以看穿儲槽179的透明管，以查看管中的流體是否高於或低於預定的水平。泵170被安裝在泵托板180上，且泵170可包括控制泵操作的電路板。
在某些實施例中，使用材料供給卡匣供應的材料來填充儲槽。當感測器178偵測到儲槽中的液位已經下降時，則控制器打開夾閥154，並允許額外的材料從卡匣150流進儲槽。當感測器178偵測到液位已經超過感測器設定的液位時，則關閉夾閥154。因而可將液位維持在大致上恆定的程度，且液位的變化係受感測器178的遲滯和感測器的響應時間、控制器(例如控制器18)及夾閥154所限制。儲槽中材料的液位以及材料的密度在噴嘴面板處產生一般來說為恆定的流體頭壓。在正常情況下，由於噴射組件172的每個噴嘴提供的是開放的流動路徑，故此頭壓會導致流體跑出噴嘴。為了抵銷此頭壓，將精準的真空調節器(未圖示)連接到儲槽中材料上方的空氣空間。設定真空度以在噴嘴保持通常為略微淨負的流體壓力。與略微淨負的流體壓力平衡的流體表面張力在每個噴嘴的開口保持彎月形液面。假使將彎月形真空度設定得太低，則流體會滴出。假使將彎月形真空度設定得太高，則空氣會被吸回印刷頭內，並且噴嘴將會變成未準備好的。為了實現吹洗操作(將材料從噴嘴推出)，將彎月形真空度提高到略微正壓，通常是幾個PSI。由於材料從噴嘴被推出，故 儲槽中的液位開始下降，感測器178使夾閥154打開，並且注射器中的加壓流體再度填充儲槽。當吹洗壓力返回到控制的彎月形真空度時，則系統返回到材料在每個噴嘴形成彎月形的平衡狀態。
現在來到第11圖，圖示與材料沉積系統100的其他元件分開的周邊工站組件114。如圖示，周邊工站組件114包括液滴屏蔽182及觀察站192，液滴屏蔽182具有多個開口，該等開口用於四個工站184、186、188、190。周邊工站組件位於材料沉積系統內，使得沉積頭106可以進入周邊工站。如圖示，四個工站包括擦拭工站184、封蓋工站188及吹洗杯工站190，擦拭工站184設以清洗沉積頭106的噴射組件172的噴嘴板。應瞭解到，可以以任何方式將這些工站184、186、188、190配置在支撐平台182上，而且可以進一步包括其他類型的工站來執行其他的功能或是取代一個本文所述的工站。設置觀察站192來查看來自噴嘴的材料之沉積。
第12圖和第13圖圖示擦拭工站184的一個實施例。如圖示，在紙張供應(在第12圖和第13圖中除去紙張以更好地圖示出擦拭工站184的元件)下方設置撓性材料(如矽膠墊194)。提供紙張(未圖示)來擦拭沉積頭106的噴射組件172的噴嘴板。設置適當的機構(例如馬達196)來驅動紙張從供應捲198移動到收取捲200，這樣的配置使得可以藉由以支撐結構126降低噴嘴並移動沉積頭橫越紙張來清洗沉積頭106的噴射組件172的噴嘴板，以清洗噴嘴。或者，可以在噴嘴板與紙張接觸時移動紙張。撓性材料194確保紙張 在此製程過程中可輕輕地擦拭噴射組件172的噴嘴板。
第14圖和第15圖圖示觀察站192的一個實施例。如圖示，觀察站由LED閃光燈202和攝像機204組成，LED閃光燈202設以將光導往沉積操作，且攝像機204設以接收沉積操作的影像。設置收集槽206來接收沉積的材料。
參照第2-15圖所討論的材料沉積系統能夠執行許多將低黏性和半黏性材料沉積到電子基材上的方法。例如，當沉積材料的線或圖案時，一種方法可以體現移動沿著裝置軸的沉積頭，該裝置軸通常與線或圖案的方向垂直。因此，在通常與被沉積的線垂直的方向上移動沉積頭，或是特別地，在與線的方向不平行的方向上移動沉積頭。此方法的一個益處是有更精確的沉積結果。傳統上，如第16A-16C圖所圖示，藉由在沿著線長度的方向以平行運動移動沉積頭來沉積材料線。然而，這種傳統的方法需要將電路板與沉積頭的行進方向精確地對齊。假使將沉積一系列的平行線，則必須將噴嘴之間的距離與待沉積的平行線之間的需求距離匹配。在現有技術中眾所周知可調整印刷頭相對於行進方向的角度來將噴嘴之間的有效距離調整到比噴嘴之間的實際距離更小的距離。
然而，一系列規則間隔開的噴嘴之後會受限於印刷一系列具有類似規則間距的線，或藉由選擇性地使用噴嘴的子集合來印刷至少整數倍的設定間隔。此外，錯置或錯對的噴嘴(如第16C圖中所圖示)將會沉積錯置的線。與此相反，如第17A-17C圖中所圖示，特別是參照第17C圖，由錯置或 錯對的噴嘴所沉積的材料點仍可能沿著所需的線被沉積。當在與被沉積的線垂直或不平行的方向上沉積時(在第17A-17C圖中圖示噴嘴為不平行於被沉積的線)，材料的位置精準度係由噴嘴的發射時間所控制，此可精確地由控制器控制。可以藉由提前或延遲發射脈衝的時間來改善沉積操作，以抵銷沉積製程中以及所需沉積圖案的誤差。這些誤差包括頭噴嘴定位誤差、流動軌跡誤差及/或支架誤差。同樣地，可以利用提前或延遲沉積頭中的發射脈衝來抵銷上面將被沉積的部件(基材)的對準誤差。
在另一個實施例中，將紫外線染料添加到材料中，使得當材料被沉積為極小尺寸時，藉由紫外光源的照明，具有紫外光源的視覺系統可以看見該材料。
在另一個實施例中，視覺系統可設以離軸查看所沉積的材料，使得不需紫外線或紅外線照明即可看見濕的沉積物。
在另一實施例中，以熱夾盤、紅外光源及紫外光源中之一者固化所沉積的材料。
在另一個實施例中，可以藉由使用一或多個材料沉積系統內的冷卻夾盤來冷卻所沉積的材料。使用冷卻夾盤能夠讓材料固化，使得該材料不會流出而擴展為更大的沉積物，此係所期望的。
在另一個實施例中，該材料沉積系統可設以控制材料沉積系統的環境，如溫度和濕度。此環境控制允許使用冷卻夾盤而不會在材料沉積系統中造成冷凝。風扇和加熱元件 亦可用於控制環境。
在另一個實施例中，材料沉積系統可以在材料沉積系統內包含隔離的空間，以容許產品特定的工具在材料沉積系統內建立受控制的溫度和濕度環境。該工具可設以加熱或冷卻材料，且具有最小的尺寸，並直接在諸如不影響材料沉積系統的其他元件下與基材接觸。提供的工具可以節省能源及降低成本。
在另一個實施例中，可以利用重力去除沉積頭內的材料流中的空氣。具體而言，可以在材料被向下導引到沉積頭的噴嘴之前設置立管來強迫材料上升到材料池表面。立管可以有效地將流體與夾帶的空氣分離。
在另一個實施例中，材料沉積系統可設以用溶劑吹洗沉積頭，以將材料轉移到單一廢料站並將被溶劑污染的材料轉移到另一個廢料站。
在另一個實施例中，在材料沉積系統內建立一種清洗製程，該材料沉積系統以並行處理或串行處理的方式附加清洗製程。清洗製程可以包括使用一或多個以下的材料或技術，包括臭氧、二氧化碳(CO2)、紅外線照明、紫外線照明、電漿或有機溶劑，該有機溶劑如異丙醇(IPA)或乙醇。這些材料可以用於清洗沉積頭、電子基材或兩者。
在另一個實施例中，也可以在材料沉積系統內設置多工站的基材處理。例如，多工站的基材處理可以涉及以串行或並行的製程加熱、冷卻或清洗電子基材。
在另一個實施例中，當靜止時可將沉積頭包圍或籠 罩在氣態環境(可能的溶劑)內，以防止被沉積的材料乾燥，從而最大化材料的價值及最小化清洗時間和廢料。使用這種方法，可以將環境僅局部化到沉積頭而不是到材料沉積系統的其餘元件。
在另一個實施例中，控制電子元件被分離成兩個分離的控制板，一個與該沉積頭(例如控制板164)相關聯，而一個與支架系統相關聯。此架構可以使用低水平差別控制的阻抗訊號進行通訊，而沒有訊號或時序完整性的損失。
在另一個實施例中，可以使用兩個單獨的攝像機，一個與沉積頭相關聯而一個與支撐組件相關聯。與沉積頭相關聯的攝像機提供相對小的視場，而與支撐組件相關聯的攝像機提供相對大的視場。小視場的攝像機具有較高的放大倍率和遠較淺的焦點深度。因此，小視場的攝像機必須在Z軸方向上移動，以確保聚焦在特徵上的能力，該等特徵在電子基材上的高度可能會不同。在一個實施例中，小視場的攝像機安裝在沉積頭上，以實現z軸移動。大視場的攝像機具有相對深的焦點深度，並且不需要在z軸方向上移動。在一個實施例中，大視場的攝像機安裝在支架安裝組件上。
在另一個實施例中，沉積頭可以配置有三個各自獨立的溫度控制，一個控制用於卡匣中的材料，一個控制用於流動路徑中的材料，及一個控制用於沉積頭(歧管)中的材料。此架構藉由在分配製程的每個階段中僅最少量地提高材料溫度而提供最長的材料上架壽命。
在另一個實施例中，可以應用液滴觀看系統和二次 透鏡/窗口系統，該二次透鏡/窗口系統可容易地從材料沉積系統移除，而得以容易清洗。
在另一個實施例中，材料沉積系統可以包括非接觸式頭封蓋工站。此工站提供的蒸氣環境可防止材料在噴射組件的噴嘴板面上乾燥。可以在脫蓋之前吹洗該封蓋工站，以將材料沉積系統中的溶劑保持在最少量。
在另一個實施例中，可以移動基材而不是沉積頭。具體而言，可以從一個印刷位置將基材移動到另一個印刷位置，以允許材料沉積系統容納的基材長度大於材料沉積系統的有限工作區。同樣地，對於高精準度的應用，也可以藉由X/Y移動臺階將基材定位於固定的印刷頭下方。此作法對於高準確度的應用是較佳的，因為X/Y移動臺階的幾何形狀可以比支架系統的幾何形狀具有更高的準確度。另一個實施例可以針對在一個軸(例如在y軸方向)上移動基材，並在另一個軸(例如在x軸方向)上移動印刷頭。
如此，已經描述了本揭示的至少一個實施例之幾種態樣，但理解到，各種改變、修改及改良都將是本技術領域中具有通常知識者容易想到的。意圖將這樣的改變、修改和改良當作本揭示的一部分，並意圖使這樣的改變、修改和改良落在本發明的精神和範疇內。因此，前面的描述和圖式僅作為例示。
102‧‧‧框架
106‧‧‧沉積頭
108‧‧‧支架系統
112‧‧‧開口
114‧‧‧周邊工站組件
116‧‧‧視覺檢驗系統
118‧‧‧支架平台
120‧‧‧導軌
124‧‧‧止擋
126‧‧‧支撐結構
128‧‧‧線性軸承
130‧‧‧電子介面盒

Claims (20)

  1. 一種使用一材料沉積系統在一電子基材上沉積材料的方法，該材料沉積系統之類型為包含一框架；一耦接至該框架的支架系統；一耦接至該支架系統且設以於該電子基材上沉積低黏性和半黏性材料點的沉積頭；及一設以控制該材料沉積系統之操作的控制器，該操作包括該支架系統和該沉積頭之操作，該方法包含以下步驟：藉由移動該沉積頭而於該電子基材上沉積一材料線或一材料圖案，該沉積頭係沿著一裝置軸排列，該裝置軸大致上不與該線或圖案的一方向平行。
  2. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含使用一檢驗系統拍攝該電子基材之一影像。
  3. 如請求項2所述之方法，該方法進一步包含在沉積之前添加一紫外線染料於材料中，使得當該材料沉積為極小的尺寸時，具有一紫外光源的該檢驗系統可看見該材料。
  4. 如請求項2所述之方法，其中該檢驗系統包括兩個固定於該沉積頭上的攝像機，其中一第一攝像機設以用於大視場，而一第二攝像機設以用於小視場。
  5. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含冷卻沉積於該電子基材上的材料。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該冷卻可以使用一冷卻夾盤來實現。
  7. 如請求項5所述之方法，該方法進一步包含控制該材料沉積系統內的環境。
  8. 如請求項7所述之方法，其中控制該環境包括隔離該材料沉積系統內的一區域，以進行一沉積操作。
  9. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含清洗該沉積頭和該電子基材中之至少一者。
  10. 如請求項9所述之方法，其中清洗係藉由使用臭氧、二氧化碳(CO2)、紅外線照明、紫外線照明、電漿及有機溶劑中之一者來實現，該有機溶劑如異丙醇(IPA)或乙醇。
  11. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含當靜止時使用一氣態環境包圍該沉積頭，以防止該沉積頭上的材料乾燥。
  12. 如請求項11所述之方法，其中包圍該沉積頭係使用一溶劑來實現。
  13. 如請求項1所述之方法，其中於該電子基材上沉積材料包括提前及延遲發射該沉積頭的脈衝，以抵銷沉積製程中的誤差，該等誤差包括沉積頭定位誤差、材料軌跡誤差及支架系統誤差。
  14. 如請求項1所述之方法，其中於該電子基材上沉積材料包括提前及延遲發射該沉積頭之脈衝，以抵銷該電子基材的對準誤差或變化。
  15. 一種使用一材料沉積系統在一電子基材上沉積材料的方法，該材料沉積系統之類型為包含一框架；一耦接至該框架的支架系統；一耦接至該支架系統且設以於該電子基材上沉積低黏性和半黏性材料點的沉積頭；一設以拍攝該電子基材之一影像的檢驗系統；及一設以控制該材料沉積系統之操作的控制器，該操作包括該支架系統、該沉積頭及該檢驗系統之操作，該方法包含以下步驟：使用該檢驗系統拍攝該電子基材之一影像；使用該控制器產生一材料圖案，該材料圖案將被沉積於該電子基材上；及基於該控制器所產生的該材料圖案而於該電子基材上沉積一材料線或一材料圖案。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該材料線或該材料圖案係藉由移動該沉積頭所沉積，該沉積頭係沿著一裝置軸排 列，該裝置軸大致上不與該線或圖案的一方向平行。
  17. 如請求項15所述之方法，該方法進一步包含在沉積之前添加一紫外線染料於材料中，使得當該材料沉積為極小的尺寸時，具有一紫外光源的檢驗系統可看見該材料。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該檢驗系統包括兩個固定於該沉積頭的攝像機，其中一第一攝像機設以用於大視場，而一第二攝像機設以用於小視場。
  19. 如請求項15所述之方法，其中於該電子基材上沉積材料包括提前及延遲發射該沉積頭之脈衝，以抵銷沉積製程中的誤差，該誤差包括沉積頭定位誤差、材料軌跡誤差及支架系統誤差。
  20. 如請求項15所述之方法，其中於該電子基材上沉積材料包括提前及延遲發射該沉積頭之脈衝，以抵銷該電子基材之對準誤差或變化。
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