TW202135614A - 以高解析度印刷焊膏與其他粘性材料的系統與方法 - Google Patents

Abstract

在第一印刷單元上將材料（例如粘性材料，例如焊膏）的點狀部分印刷或以其他方式轉移到中間基板上的系統和方法，其上印刷有材料的點狀部分的中間基板被轉移到第二印刷單元，並且材料的點狀部分在第二印刷單元處從中間基板轉移到最終基板。可選地，第一印刷單元包括塗覆系統，塗覆系統在施體基板上形成均勻的材料層，並且材料在各個點狀部分中從施體基板轉移到第一印刷單元處的中間基板上。第一印刷單元和第二印刷單元中的每一個可以採用多種印刷或其他轉印技術。系統還可以包括材料固化和成像單元，以幫助整個處理。

Description

以高解析度印刷焊膏與其他粘性材料的系統與方法

相關申請案：本申請案要求2020年2月3日提交的美國臨時申請案第62/969,233號和2020年3月3日提交的美國專利申請第16/807,489號的優先權。

本發明涉及用於印刷粘性材料（例如焊膏）的系統和方法，其中以中等印刷品質將粘性材料初始印刷到膜上，然後透過雷射輔助沉積/雷射分配系統以高解析度和高速度從膜轉移印刷的粘性材料到基板。

表面安裝技術（SMT）是用於將電子組件安裝到印刷電路板（PCB）表面的電子組件領域，與習知組件中透過PCB的孔插入組件相反。開發SMT是為了降低製造成本並有效利用PCB空間。由於表面安裝技術的引入和自動化水平的不斷提高，現在可以將高度複雜的電子電路構建為越來越小的具有良好重複性的組件。

表面安裝焊接處理涉及將電子組件或基板的電觸點、少量焊膏和可潤濕焊料的焊盤放置在彼此相鄰的印刷電路板上。然後將材料加熱直到焊料回流，從而在可潤濕焊料的焊盤和電子組件的電觸點之間形成電連接。焊料回流後，它將在電子組件和印刷電路板之間形成電氣和機械連接。與其他組件互連方法相比，此處理具有許多優點，因為組件可以同時互連，並且此處理可重複、成本低並且易於適應大規模生產。

表面安裝組件處理中最重要的部分之一是將焊膏塗到印刷電路板上。此處理的目的是將正確數量的焊料準確地沉積到每個要焊接的焊盤上。通常，這是透過模板或箔絲網印刷焊膏來實現的，但是也可以透過噴射印刷來實現。普遍認為，此處理的這一部分（如果未正確控制）會造成大多數的組裝缺陷。

焊膏本身是助焊劑成分和粉末狀焊料金屬合金的混合物，在電子行業中廣泛使用。在室溫下，焊膏具有足夠的柔順性，因此可以使其符合幾乎任何形狀。同時，它「具有粘性」，足以粘附到與之接觸的任何表面上。這些品質使焊膏既可用於表面安裝焊接，也可用於在諸如球形柵格陣列封裝的電子組件上或在印刷電路板上形成焊塊。

焊膏印刷是當前表面安裝組裝處理中非常關鍵的階段。當使用模板或膜進行印刷時，有幾種可能會對處理產生負面影響的項目，從而導致最終產品的缺陷。例如，模板本身應非常準確：模板太厚將導致焊橋短路，而模板太薄將導致施加的焊料不足。類似地，當模板孔口尺寸太大時，可能會發生焊橋短路，但是當模板孔口尺寸太小時，會施加不足的焊膏。通常認為最好使用尺寸略小於PCB焊盤尺寸的圓形模板孔，以防止回流期間的橋接缺陷。但是，在模板生產中可能會出現缺陷。

還應該優化用於絲網印刷的刮刀：刮刀角度會影響施加在焊膏上的垂直力。如果角度太小，焊膏將不會擠入模板孔中。如果刮刀壓力太小，則會使焊膏無法乾淨地塗在模板上；如果刮刀壓力太高，則會導致焊膏洩漏更多。

另一個關鍵點是，印刷速度越高，透過模板孔表面施加焊膏的時間就越少，因此，較高的印刷速度可能會導致焊料用量不足。在當前的處理中，印刷速度應控制在20〜40 mm/s左右，因此，當前最大速度受限於印刷處理。

由於焊膏是一種高粘度的觸變材料，因此在處理中使用噴射印刷受到了限制，因此，噴射是相當複雜的，因為大多數噴射頭都是為低粘度材料設計的，並且極易堵塞。但是，從此領域的大量研究可以看出，噴射和分配是一種非常有前途的方法。參見例如：WO 2007/084888 A2、美國PGPUB 2011/0017841 A1、美國專利第9,808,822 B2號、和美國專利第8740040 B2號。儘管很有前途，但噴射粘性材料會在一定程度上產生不需要的碎屑，並在最終組件中形成缺陷。

本發明人已經認識到，期望噴射印刷焊膏材料（或任何其他粘性材料），但是以在最終組件中不引起缺陷的方式進行。為此，發明人已經開發了將噴射處理和施加處理分開的系統和方法，從而解決了噴射故障，同時避免了由絲網印刷處理引起的問題。在本發明的一個具體實施例中，焊膏印刷系統包括對中間基板的初始印刷和對最終基板的第二高精度低至無碎片的印刷。系統可以包括一個或多個成像裝置，用於監視和控制各種處理。最終產品以及中間材料也可能包括固化設置。

在本發明的一些具體實施例中，印刷系統包括塗覆系統，塗覆系統在基板上形成印刷材料的均勻層。在存在的情況下，塗覆系統可包括印刷材料的注射器和將材料從注射器驅動到施體或載體基板上的空氣或機械泵。然後，將施體基板移向並穿過輥或刀之間的明確間隙，以形成厚度由間隙限定的印刷材料的均勻層。或者，塗覆系統可包括絲網印刷模組，其中將印刷材料塗覆在具有明確限定的孔的絲網或模板上，並使用刀片或刮刀將印刷材料以軟或硬接合的方式轉移到基板上。在本發明的其他實施方式中，塗覆系統可包括將材料印刷到基板上的分配器或噴墨頭、凹版印刷或微凹版印刷系統、狹縫模頭系統、或由高度均勻的印刷材料層塗覆基板的輥塗系統。可以將塗覆系統容納在具有受控環境（冷或熱）的密閉室內，以防止溶劑從印刷材料中蒸發或防止材料氧化，從而延長材料的適用期。而且，塗覆系統可以包含一種以上的材料，從而創造了以受控的順序將多種材料印刷到中間基板上的可能性，並且使得可以在最終的基板上印刷一種以上的材料。在塗覆系統內，施體基板可以以受控方式雙向或以其他方式平移，例如在打開塗覆輥之間的間隙的同時，有可能用印刷材料重新塗覆施體基板的相同區域而不會污染輥，減少或消除了初始印刷處理中消耗的基板數量，從而避免了浪費。

在本發明的各種具體實施例中，印刷材料可以是焊膏或用於印刷電子設備的其他金屬膏、金屬膏或陶瓷膏、高粘性材料、蠟材料、聚合物材料或聚合物和單體材料的混合物、敏感的低粘度材料、可以透過紫外線或加熱固化的材料、或可以乾燥的材料。

第一和/或第二印刷處理中的一個或兩個都可以使用基於雷射的系統，系統包含高頻雷射以使材料能夠從一個基板噴射到另一基板。任何一種都可以使用雷射輔助沉積/雷射分配系統，系統從其位於其中的重力場的主軸旋轉0-90度或90-180度，從而在不降低印刷品質的情況下簡化了機械結構。

在某些情況下，第一印刷處理可能會使用能夠將材料直接噴射到中間基板的噴墨頭系統、能夠將材料直接印刷到中間基板的分配器頭系統、或者膠印機模組、凹版印刷模組、或另一個能夠將材料直接印刷到中間基板的印刷機模組。或者，第一印刷處理可以使用絲網印刷模組，其中將材料塗覆在具有明確限定的孔的膜的絲網或模板上，並且採用刀片或刮刀以軟或硬接合的方式將材料轉移至基板上，而在基板上創建點陣列。在本發明的一些具體實施例中，在於印刷單元中印刷到中間基板之後，可以透過UV光進一步固化印刷的中間基板或透過加熱器乾燥印刷的中間基板，並將中間基板返回到印刷單元以進行第二（或附加）層印刷。

在本發明的一些具體實施例中，第一印刷單元包括間隙控制單元，間隙控制單元被配置為維持施體基板和中間基板之間的非常明確限定的間隙。例如，如在US PGPUB 2005/0109734 A1、美國專利號6,122,036 A、WO 2016/198291和EP 3,219,412 A1中所描述的，在控制單元的拐角處使用允許平移和旋轉的一組三個致動器，來維持塗覆基板與中間基板之間的非常明確限定的間隙。可以在控制單元的拐角處使用這種致動器，用於塗覆基板和中間基板兩者，以允許在兩個平面中平移和旋轉，其中兩個平面彼此獨立或騎在彼此上。

在本發明的另一個具體實施例中，透過在作為塗覆系統框架一部分的中間基板下方提供固定的支撐，可以實現施體基板和中間基板之間非常明確限定的間隙。或者，可以透過使用透明的固體基板而不是膜作為中間基板，來維持塗覆基板與中間基板之間的非常明確的間隙。

在本發明的一些具體實施例中，中間基板可以是連續的透明膜基板、被金屬層或金屬和介電層塗覆的透明膜基板、或透明固體基板。

在本發明的一些具體實施例中，在第一印刷之後，中間基板透過馬達從第一印刷單元向第二印刷單元移動。因此，中間基板可以是連續的膜基板，其可以透過滾動而將在第一印刷單元上印刷的材料輸送到第二印刷單元。或者，中間基板可為透明的固體基板，可以使用機械手而將在第一印刷單元處印刷的材料輸送至第二印刷單元，而在其間的方向可進行可選的改變。

在本發明的一些具體實施例中，在印刷基板在從第一印刷單元移動到第二印刷單元期間，印刷材料透過紫外線固化或透過加熱器乾燥。另外，可以透過成像系統處理印刷的圖像。這種成像系統可以是顯微鏡或電荷耦合器件（CCD），它可以對中間基板上的印刷材料點進行拍照並在二維上測量點，然後將測量數據傳輸到第二印刷單元，以精確地在最終基板上沉積。或者，成像系統可以是三維（3D）顯微鏡，其對中間基板上的印刷材料點進行拍照並在三個維度上測量點，隨後將測量數據傳輸到第二印刷單元以精確地在最終基板上沉積。在本發明的又一具體實施例中，成像系統是兩個顯微鏡或CCD，其佈置成使得一個可以成像中間基板上的印刷材料點並測量二維（例如長度和寬度）上的點，而另一個在第三維度（例如，高度）中測量點，隨後將所有測量數據傳送到第二印刷單元，以精確地在最終基板上沉積。無論如何，可以在第二印刷單元之前和/或之後包括成像系統，並且可以從中間基板、最終基板或從兩者捕獲圖像。在本發明的一個具體實施例中，在第二印刷單元處的成像系統可以使用鏡子從中間基板和/或主雷射通道印刷單元的表面獲得圖像，以同時對最終基板的目標區域和點尺寸成像。

在本發明的一些具體實施例中，第二印刷單元可以是基於雷射的系統，其包括高頻雷射，以使得能夠透過雷射噴射釋放將點從中間基板噴射到最終基板，該系統具有一維或二維（2D）陣列掃描雷射。或者，在某些情況下，第二印刷單元可以僅包括沉積位置，在沉積位置處，中間基板直接與最終基板接合。無論如何，在第二印刷單元（或其他方式）上印刷到最終基板上之後，可以透過UV光進一步固化或透過加熱器乾燥印刷後的最終基板。

下面詳細描述本發明的這些和其他具體實施例。

在詳細說明發明之前，請參照圖1，以概念方式說明了根據本發明具體實施例配置的系統10，系統10採用窄縫隙或接觸間隙印刷系統（甚至是非數位印刷系統）12、印刷前處理和/或檢查14a、14b、以及數位高間隙印刷16，以由高解析度和高速印刷粘性材料（如焊膏）。如以下進一步描述的，窄縫隙或接觸間隙印刷系統12執行將粘性材料初始印刷到中間基板上。作為印刷前處理和/或檢查14a、14b的一部分，可以透過一個或多個成像裝置觀察中間基板，以監視和控制初始和後續印刷處理。然後，中間基板可用作粘性材料到最終基板的第二高間隙印刷16的一部分。此第二印刷處理也可以透過一或多個成像裝置觀察到，非常準確，並且幾乎沒有碎片形成。在此兩步印刷程序的一個實施方式中，透過第一印刷處理，粘性材料以點（例如，小而通常為圓形的斑點或液滴）的形式分佈在中間基板上，然後移動透過成像系統並到達第二印刷處理，其中點（或至少其中一些）沉積在最終基板上。

第一印刷處理可以是雷射輔助沉積或其他雷射分配印刷，其中使用快頻雷射，將粘性材料的點從塗覆基板（例如施體基板）上的均勻層噴射到中間基板上（或中間基板之中）。材料的噴射優選地以明確且堅固的方式進行，以最小化點尺寸的變化。為了確保將粘性材料均勻地塗覆在施體基板上，可以在將施體基板提供給執行雷射輔助沉積或其他雷射分配印刷的第一印刷單元之前，使用可選的塗覆系統18來塗覆施體基板。此塗覆系統可以是傳統的塗覆系統，例如基於微凹版印刷機或狹縫模頭塗覆機的塗覆系統或輥塗系統。或者，塗覆系統可以是基於絲網印刷的塗覆系統、分配器或噴墨系統。在其他具體實施例中，塗覆系統可以基於注射器和間隙系統，其中粘性材料從注射器分配到施體基板上，然後施體基板穿過明確限定的間隙，例如由刀片或其他類型障礙物或一對輥或圓柱體形成的間隙。在穿過間隙之後，粘性材料的均勻層將出現在施體基板上，並且雷射輔助沉積/雷射分配系統可以將材料的點從塗覆的施體基板噴射到中間基板上。在第一印刷處理中提供均勻的粘性材料層用於印刷後，施體基板可以返回到塗覆系統（例如，成環或透過線性平移）以透過塗覆系統進行重新塗覆，以創建新的均勻塗覆層在施體基板上進行下一步印刷。施體基板可以是具有或不具有金屬（或其他）塗覆的透明膜或其他基板。

根據本發明的具體實施例配置的系統可以用於印刷各種各樣的液體和/或漿糊材料。然而，本發明為印刷高粘性材料提供了特別的益處，高粘性材料不能透過其他方法在高解析度下很好地印刷。例如，根據本發明的具體實施例配置的系統，在印刷焊膏和其他金屬膏以及高粘性聚合物（例如丙烯酸、環氧樹脂和基於尿烷的粘合劑、膏或蠟）中具有特定的應用。本發明還可以與敏感材料的印刷結合使用，因為可以在第一印刷處理之前將塗覆的施體基板保持在受控環境中，從而避免溶劑蒸發或待印刷材料的氧化。這樣的空間還可以為溫度敏感材料提供受控區域。

第一印刷處理不必採用雷射輔助沉積/雷射分配系統。在一些具體實施例中，第一印刷處理可以採用分配器或噴墨頭，或者它可以採用習知的2D印刷技術，例如膠版印刷、凹版印刷或其他印刷技術。也可以使用絲網印刷或這些技術的組合來執行第一印刷處理。

其中粘性材料從中間基板轉移到最終基板的第二印刷處理，可以利用雷射噴射釋放系統。例如，在粘性材料以點的形式存在於中間基板上的情況下，可以採用雷射噴射釋放系統形式的印刷頭，將粘性材料的一些或全部點從中間基板選擇性地轉移至最終基板。雷射噴射釋放系統可以包括高頻雷射，高頻雷射被佈置成二維掃描中間基板以將點從中間基板噴射到最終基板。可替代地，可以使用直接轉移系統，其中中間基板直接與最終基板接合以在其間轉移粘性材料點。在印刷到最終基板上之後，可以透過由固化單元提供的UV或紅外光來固化粘性材料，或者可以透過加熱器對其進行乾燥。

圖2a與2b示意性地示出了根據圖1中所示的概念概述配置的系統20a、20b的各態樣。這些系統中的每一個都將粘性材料的噴射處理與施加處理分開，從而解決了噴射故障，同時避免了由傳統印刷處理引起的問題。各個系統包括一個或多個用於監視和控制噴射和施加處理的成像裝置。在圖2b中，印刷系統20b包括一個塗覆系統22，塗覆系統22在施體基板28上形成待印刷材料的均勻層26（例如高粘性材料，例如焊膏或其他金屬膏、陶瓷膏、蠟材料或聚合物和單體材料的混合物、或敏感的低粘度材料）。

在本發明的一個具體實施例中，塗覆系統22包括待印刷材料的注射器、和將材料從注射器驅動到施體基板28上的空氣或機械泵。然後使用馬達將施體基板28朝著輥或刀之間的明確限定的間隙移動，以形成厚度由此間隙限定的待印刷材料的均勻層26。在本發明的一些具體實施例中，施體基板28可以以受控方式雙向平移，同時打開塗覆輥之間的間隙，從而提供了用待印刷材料重新塗覆施體基板28的相同區域而不會污染輥的可能性，並減少或消除在初始印刷處理中消耗的施體基板的數量，從而防止浪費。

在另外的具體實施例中，塗覆系統22可以包括絲網印刷模組，其中使用具有明確限定的孔的絲網或模板來塗覆施體基板28，使用刀片或刮板將粘性材料施加到其上，其中粘性材料是然後以軟或硬接合的方式轉移到施體基板28。或者，塗覆系統22可以包括分配器或噴墨頭，以將粘性材料印刷到施體基板28上。或者，塗覆系統204可以是用高度均勻的待印刷材料層26塗覆施體基板28的凹版印刷或微凹版印刷系統。在本發明的一個具體實施例中，塗覆系統22是狹縫模頭系統，狹縫模頭系統用高度均勻的待印刷材料層26塗覆施體基板28。在本發明的另一個具體實施例中，塗覆系統22是輥塗系統，輥塗系統用高度均勻的待印刷材料層26塗覆施體基板28。儘管未詳細示出，但是圖2a的印刷系統20a還可以包括作為窄間隙/接觸印刷處理30的一部分的塗覆系統，此部分形成上述的第一印刷處理。

如圖2a所示，在本發明的一個具體實施例中，窄間隙/接觸印刷處理30（可包含第一印刷單元32，並且可選地包含塗覆系統22）被容納在封閉的單元內部，內部具有受控的環境34（冷或熱），以防止溶劑從待印刷材料中蒸發或防止材料氧化，從而延長材料的適用期。在本發明的一些具體實施例中，塗覆系統22包含一種以上的材料，從而創造了以受控的順序將複數種材料印刷到中間基板36上的可能性，並且使得可以在最終的基板38上印刷一種以上的材料。

第一印刷單元202在中間基板36上產生待印刷材料的區域24。在本發明的一個具體實施例中，連續透明膜基板被用作系統的中間基板36。或者，可以將塗覆有金屬層或塗覆有金屬和介電層的透明膜基板用作系統的中間基板36。

在窄間隙/接觸印刷處理30中使用的第一印刷單元32，可以包括基於雷射的系統，此系統包含高頻雷射，此高頻雷射被配置為透過雷射支援式沉積/雷射分配系統將塗覆材料層26的一部分從施體基板28噴射到中間基板36。雷射輔助沉積/雷射分配系統可以從其位於其中的重力場的主軸旋轉0-90度或90-180度，從而在不降低印刷品質的情況下使機械更簡單。

或者，在不使用塗覆系統的情況下，第一（例如窄間隙/接觸）印刷處理30可以採用噴墨頭系統，噴墨頭系統能夠將待印刷材料直接噴射到中間基板36上。或者，第一印刷處理可以使用分配器頭系統，分配器頭系統能夠將材料直接印刷到中間基板36上。或者，第一印刷處理可以使用膠版印刷機模組、凹版印刷模組或任何習知印刷技術，以將材料直接印刷到中間基板36上。例如，第一印刷處理可以使用絲網印刷模組，其中待印刷材料被塗覆在具有明確限定的孔的膜的絲網或模板上，並且採用刀片或刮板以軟或硬接合的方式將材料轉移到中間基板36上，以在中間基板36上形成印刷材料的點陣列40。

在本發明的一些具體實施例中，在窄間隙印刷處理30中採用的第一印刷單元32包括在施體基板28和中間基板36之間的非常明確定義的間隙控制單元。在一個實例中，如在US PGPUB 2005/0109734 A1、美國專利號6,122,036 A、WO 2016/198291和EP 3,219,412 A1（在此引入作為參考）中所描述的，在控制單元的拐角處使用一組三個致動器來維持施體基板28與中間基板36之間的非常明確限定的間隙。可以在控制單元的拐角處使用三個致動器單元的集合，用於施體基板和中間基板兩者，以允許在兩個平面中平移和旋轉，其中兩個平面彼此獨立或騎在彼此上。或者，可以透過在施體基板28和/或中間基板36下方提供固定支座，來維持施體基板28和中間基板36之間的非常明確限定的間隙。或者，可以透過使用透明的固體基板而不是膜作為中間基板36，來維持施體基板28與中間基板36之間的非常明確的間隙。

在本發明的一些具體實施例中，在第一印刷單元22中印刷到中間基板36之後，將印刷的中間基板返回到第一印刷單元32，以用於粘性材料的第二（或附加）層印刷。無論如何，在用粘性材料（以點40或其他區域24的形式）印刷之後，將中間基板36從第一印刷單元32移向第二印刷單元44。在某些情況下，第二印刷單元可以是具有線上檢查單元48的選擇性釋放系統46（例如，基於雷射的系統）。中間基板可以透過馬達移動，例如，在中間基板是膜或類似基板的情況下，或者在中間基板是連續膜基板的情況下，可以透過滾動以將在第一印刷單元印刷的材料輸送至第二印刷單元。在本發明的一個具體實施例中，中間基板36是透明的固體基板，可以使用機械手而將在第一印刷單元處印刷的材料輸送至第二印刷單元，而在其間的方向可進行可選的改變。

在本發明的一些具體實施例中，在中間基板36從第一印刷單元32移動至第二印刷單元44的處理中，在中間基板上印刷的材料（其可以是可以透過紫外線（UV）光或加熱器固化的材料）可被透過紫外光固化或透過加熱器乾燥。再者，在中間基板36從第一印刷單元32移動至第二印刷單元44的處理中，在中間基板上印刷的材料可被成像系統50處理。

這種成像系統50可以是一個或多個顯微鏡、電荷耦合器件（CCD）和/或其他成像部件，其他成像部件對中間基板36上的印刷材料點40進行拍照並在二維或三維中測量點。例如，成像系統50可以包括兩個顯微鏡或CCD，顯微鏡或CCD被佈置為使得可以對中間基板上的印刷點進行成像並且在二維（例如長度和寬度）上測量點，其他則以第三維（例如高度）測量點。此測量數據可以隨後被傳送到第二印刷單元44，以確保粘性材料在最終基板38上的準確沉積。例如（如圖2a所示），光學或其他成像檢查可以揭示，儘管許多點40適合於轉移到最終基板38（例如圖式中以打勾表示），但是一些點40具有非期望的形狀或因其他因素而不適合於轉移到最終基板38（例如圖式中以「X」表示）。然後，可以存取此數據的控制器（未示出）可以操作第二印刷單元，以略過將點40中的不適合的點轉移到最終基板。可以在第二印刷單元44的材料轉移區域之前和/或之後包括成像系統，成像系統並可以從中間基板38、最終基板38或從兩者捕獲圖像。在本發明的一個具體實施例中，成像系統位於第二印刷單元44處，並且可使用鏡子或其他光學元件從中間基板36的表面和/或第二印刷單元44的雷射通道52獲得圖像，以使用在線檢查系統48同時使點尺寸和最終基板印刷區域成像。

如上所述，第二印刷單元44可以是基於雷射的系統，例如包含高頻雷射的系統，高頻雷射被配置為透過雷射射流釋放將合適的材料的點40從中間基板36噴射到最終基板38（在控制器的控制下）。在本發明的一些具體實施例中，第二印刷單元可以是具有二維（2D）陣列掃描雷射的雷射噴射釋放系統，二維陣列掃描雷射被配置為在中間基板36透過目標區域時以光柵狀圖案掃描雷射束，以將合適的材料點40釋放到最終基板38上。這種雷射噴射釋放系統可以從其位於其中的重力場的主軸旋轉0-90度或90-180度，從而在不降低印刷品質的情況下使機械更簡單。

在本發明的一些具體實施例中，本身不存在第二印刷單元，而僅有沉積位置，在沉積位置處中間基板36直接與最終基板38接合，並且材料點40透過這樣的接觸在中間基板36與最終基板38之間轉移。在任一種情況下（雷射轉移或直接接觸轉移），在印刷到最終基板上之後，可以透過UV光進一步固化或透過加熱器乾燥印刷的材料。

圖3a示出了根據本發明配置的系統60的一個示例。系統60實例化如上所述的系統20a和20b的各態樣。特定而言，系統60包括塗覆系統22，塗覆系統22使用空氣或機械泵（未示出）將材料62從儲存器（例如注射器64）驅動到施體基板28上，以在施體基板28上形成待印刷材料的均勻層26。然後，使用輥或齒輪66將施體基板28移向輥或刀72之間的明確限定的間隙70，以在施體基板28上形成厚度由間隙70限定的待印刷材料的均勻層26。

系統60還包括第一印刷單元32，第一印刷單元32被配置為在中間基板36上產生材料62的點40。在此示例中，施體基板28可以是透明膜，並且第一印刷單元32包括第一雷射模組74，第一雷射模組74包含高頻雷射，高頻雷射被佈置成從施體基板28噴射塗覆材料層26的部分以在中間基板36上形成點40，透過將雷射束聚焦到材料層26和中間基板36之間的界面上。入射雷射束引起局部加熱，隨後發生相變和高局部壓力，從而驅動印刷材料噴射到中間基板36上。於在第一印刷單元32中印刷到中間基板36上之後，可以透過反轉輥或齒輪66的方向或繼續進行中間基板36以循環方式穿過塗覆系統22移動，來返回印刷的中間基板以進行第二（或附加）層的材料62印刷。

或者，施體基板26可以是絲網或網格，其中材料62透過塗覆器72被引入絲網的孔中，塗覆器72可以是輥或刀片。在這種情況下，來自雷射模組74的入射雷射束使待印刷材料從絲網上的孔移位到中間基板36上。

一旦點40被印刷在中間基板36上，則例如透過使用輥或齒輪78將中間基板36移動而朝向第二印刷單元44移動點。儘管在此圖中未示出，但是中間基板可以是以連續環狀方式移動的膜基板，從而可以在第一印刷單元32上將材料的圖像印刷在其上，隨後在第二印刷單元44將其轉移到最終基板38，並且此後裸露的中間基板返回到第一印刷單元32的轉移區域，以接收新的材料點40。

在中間基板36從第一印刷單元32到第二印刷單元44的移動期間，材料的點40可以透過UV光（未示出）固化或透過加熱器（未示出）乾燥。再者，在中間基板36從第一印刷單元32移動至第二印刷單元44的處理中，在中間基板上印刷的材料點可被成像系統50處理。它包括一個或多個3D 80和/或2D 82成像組件，這些組件為材料的印刷點40拍照並測量二維或三維點。此測量數據可以隨後被第二印刷單元44使用，以確保材料在最終基板38上的準確沉積。

第二印刷單元44可以包括具有在線檢查單元48的雷射模組84。當中間基板36移動到第二印刷單元44的目標區域86時，雷射模組84被激活以發射入射在中間基板36上的雷射束，以便將在第一印刷單元處印刷的材料傳送到最終基板38。定位在第二印刷單元44處的在線檢查單元48包括鏡子88或其他光學元件，用於從中間基板36的表面獲得圖像，以幫助最終基板透過平台90對準目標區域86下方，平台90被配置為在兩個或三個維度上移動，以及在中間基板36上的材料點40處於目標區域86時幫助同步雷射模組84的脈衝。在本發明的一些具體實施例中，第二印刷單元44的雷射模組84可以被配置為當雷射束穿過目標區域86時在中間基板36上方以光柵狀圖案掃描雷射束，從而將適合的材料點40釋放到最終基板426上。材料可以在到達第二印刷單元44的途中經過UV固化系統和/或乾燥系統，和/或在將材料印刷在最終基板38上之後可以使用UV固化和/或乾燥。

第一印刷單元32的替代佈置在圖3b中示出。在此示例中，根據本發明配置的系統92包括塗覆系統22，其中使用空氣或機械泵（未示出）將材料62從例如注射器64的儲存器驅動到輥94上。使用一或多把刀98在輥94表面上方一定距離，可使輥94上的材料層厚度均勻。輥94可以凹入或以其他方式形成有凹部，以包含限定量的待印刷材料，當兩個輥在材料傳遞區域100中彼此接觸時，該量被傳遞至印刷輥96。或者，輥94可以具有帶有孔的絲網或網格狀表面，而材料62被引入孔中。輥96可以接觸絲網，從而實現材料向絲網的轉移。當輥96完成其旋轉透過印刷區域102時，它將點40形式的材料轉移到中間基板36上。從輥94上轉移材料後，此輥會透過檢查區域104，並且在施加新的材料層之前，可以使用刀104或其他工具清除所有殘留的材料。系統92的其餘元件如以上關於圖3a所示的系統60所述。

圖3c示出了本發明的另一個具體實施例。在此系統110中，塗覆系統22例如使用上述技術中的一種在施體基板28上形成待印刷材料的均勻層。然後，第一印刷單元32將材料從施體基板28上的均勻層上印刷到中間基板36上。在此示例中，透過在第一印刷單元32附近在中間基板36下方使用固定支座114，可以在塗覆的施體基板28和中間基板36之間保持非常明確的間隙112。系統110的其餘元件如上所述，並且在此示例中，示出了UV固化系統和/或乾燥系統116的定位，固化系統和/或乾燥系統116用於在中間基板上向第二印刷單元44的途中對材料進行固化。還示出了用於中間基板36的第二次之後的印刷成像系統118，其可以用於確保第二印刷單元44將材料從中間基板適當地轉移到最終基板38。

圖3d示出了系統120，系統120被配置成與圖3c中所示的系統110實質相似，除了在該配置中，由印刷單元32進行的第一印刷是在與第一印刷單元位於其中的重力場成90度（或任何其他取向）的情況下進行的。舉例來說，在圖示中，重力場被假定為從頁面的頂部到頁面的底部，並且第一印刷單元被配置為以與重力場正交的角度將材料從施體基板28印刷到中間基板36。與雷射輔助沉積/雷射分配系統印刷頭以及上述其他一些印刷系統相比，這種佈置提供了緊湊而簡單的配置。

如上所述，中間基板36可以是膜，但是在其他情況下，它可以是透明的固體基板124，以確保第一印刷單元和第二印刷單元之間更好的對準和同步。圖3e示出了從塗覆的施體基板28到透明固體基板124上的印刷（左視圖），然後將其翻轉以創建第二印刷單元44的目標，在其中用於在最終基板上進行印刷（右視圖）。

圖4a和4b進一步展示了根據本發明的一些具體實施例，透過使用注射器64將材料量62放置在膜基板28上（圖4a）並使材料穿過明確定義的間隙126以形成均勻材料層26（圖4b），來創建均勻材料層26的處理。透過使用適當的控制單元（例如步進馬達或壓電換能器）使一對輥128a、128b或刀緊靠在一起來創建明確定義的間隙126。

圖5a和5b示出了根據本發明一些具體實施例的直接絲網印刷到膜基板（諸如中間基板36）上的示例。在這種技術中，高粘性材料的液滴132從絲網或網格130上印刷，以在諸如膜134的接收基板上形成2D和/或3D結構。最初，將實質均勻的粘性材料層塗覆在網狀的輸送絲網130上，並透過粘附到絲網表面和表面張力而保持在其開放空間140內。然後，將塗覆有材料的網格130帶到工作區域並與刀片136接觸，刀片136穿過網格的孔，從而使液滴132跨過小間隙142噴射到膜基板134上。或者，可以透過使液滴140與網狀輸送絲網130接觸而將液滴140直接印刷到基板134上。無論使用哪種印刷技術，印刷都可能一次出現一個液滴，或者一次出現一層。

絲網130中的開口140優選地具有均勻的尺寸（或接近於均勻的尺寸），並且可以具有規則的形狀（例如圓形、正方形、矩形、橢圓形、三角形等）或不規則的形狀。絲網130通常由金屬（例如金屬箔）製成，但是可以由其他材料製成，包括但不限於塑料、尼龍、玻璃、石英等。在一些具體實施例中，絲網可以由塑料箔製成，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）或聚醯亞胺（例如，Kapton^TM ）。絲網的網格結構可以透過雷射鑽孔來形成；以這種方式，可以彼此獨立地控制絲網的厚度和絲網的開口尺寸。優選地，絲網130由撓性材料製成，使得其可以被容納在環狀輸送機上，但是在其他具體實施例中，可以使用更加剛性的絲網作為可以容納絲網的輸送機構（例如，一次可在平面中的一維或二維中移動整個絲網的致動器）。因此，絲網130是在兩個平面維度的每一個中的開口140的規則陣列，並透過適當的致動器138保持張力，以根據開口的形狀和體積以及填充開口的材料的粘度和成分來幫助釋放粘性材料。

圖6示出了根據本發明的一些具體實施例的使用雷射輔助沉積/雷射分配系統150來從柵格基板152印刷材料的示例。在此具體實施例中，雷射152用於產生高粘度材料的液滴154，當液滴在聚集體中固化時，液滴在接收基板（在此視圖中未示出）上形成2D和/或3D結構。在此技術中，將實質均勻的粘性材料層塗覆在網狀的輸送絲網156上，並透過粘附到網格表面和表面張力而保持在其開放空間內。然後將塗覆材料的網格帶到工作區域，並使用雷射152加熱網格的孔內的材料，從而使液滴噴出。更特定而言，使聚焦的雷射束在小的工作區域處入射到粘性材料的薄層上，使用具有小孔或以週期方式佈置在其中的其他開口的網狀絲網156將此薄材料層傳送到工作區域中。如上所述，根據應用，絲網中的開口可以具有期望的尺寸，並且可以是規則的（例如圓形、正方形、矩形、橢圓形、三角形等）或不規則形狀。絲網可以由金屬（例如，金屬箔）或其他材料製成，包括但不限於塑料、尼龍、玻璃、石英等。優選地，絲網由撓性材料製成，但是在其他具體實施例中，可以使用更加剛性的絲網作為可以容納絲網的輸送機構（例如，一次可在平面中的一維或二維中移動整個絲網的致動器）。當雷射透過透明（至少在感興趣的雷射波長處）基板158聚焦在絲網156上的開口（或與開口相鄰的區域）上時，開口內的材料被加熱，導致液滴154被噴射向基板（在此視圖中未示出）。液滴154的尺寸與絲網156中的開口的尺寸大致相同，並且其體積大約等於開口中所含材料的體積。當網狀絲網156被一個或多個致動器傳送透過工作區域時，絲網156在張力（例如，相對於絲網平面的橫向應變）160下保持。在一些情況下，絲網輸送和張緊機構可以被配置為在正向和反向方向上操作。

圖7示出了根據本發明一些具體實施例的使用雷射噴射釋放系統170從膜基板上印刷點材料的示例。在此具體實施例中，雷射172用於產生高粘度材料的液滴174，當液滴在聚集體中固化時，液滴在接收基板（在此視圖中未示出）上形成2D和/或3D結構。在此技術中，粘性材料的實質規則的圖案（例如，點176）被印刷或以其他方式施加在透明基板178（例如，上方的中間基板36）上，然後被帶到工作區域。雷射172用於加熱透明基板178和材料176之間的界面，從而使液滴174被噴射。基板178至少在感興趣的雷射波長下是透明的，並且雷射172的加熱導致液滴174朝向接收器（在該視圖中未示出）噴射。當基板178被一個或多個致動器傳送透過工作區域時，基板178在張力（例如，相對於絲網平面的橫向應變）下保持。在一些情況下，張緊機構可以被配置為在正向和反向方向上操作。材料可以作為點176或任何其他形狀或形式的層被印刷或施加到基板178上。

圖8示出了根據本發明一些具體實施例的使用主雷射通道對固體或膜基板上的點成像的態樣。在此示例中，材料點192已經被印刷在固體基板194（例如，諸如PC板的最終基板38）上，並且照相機196用於經由主雷射通道對點成像。或者，相機196可以偏離主雷射通道並且在其中插入半透明鏡198，以將點192的圖像朝向相機反射。此類成像可用於確保將材料點最佳地放置在最終基板上。可以使用同一成像系統從頂部和/或側面監視最終基板上的材料。

上面的討論主要涉及用於以高解析度將高粘度的材料以非常高速度印刷到基板上的系統和方法。但是，可以將相同的系統和方法用於戳記生產或在同一層中印刷多種材料。例如，圖9示出了透過這種系統製造的戳記製造的各態樣。在第一階段200，將UV可固化材料的成形層202（不一定是點狀矩陣）印刷到中間基板204上。然後將此層暴露於UV源光並固化以形成固化層206。此後，具有固化的材料層的中間基板被返回到第一印刷單元，並且材料的第二（或附加）層208被分配在塗覆的基板上並在第一印刷單元處被印刷。然後將此第二/附加層暴露於UV光源以產生材料210的第二/附加固化層。可以以這種方式將相同或不同材料的多層印刷到中間基板上。

圖10說明了在同一層中印刷多材料的態樣。以上述方式將第一材料212的一個或多個部分印刷在膜基板214上，但是隨後將中間基板返回到第一印刷單元，且將不同材料的第二（或多個）部分216分配到塗覆的基板上以形成均勻的層。使用這種方法，可以同時將複數種材料印刷到最終基板上。

從中間基板到最終基板印刷多種材料的一個例子是粘合劑印刷。在這種情況下，兩種材料的混合物可以引發材料之間的反應（例如在環氧胺的情況下或矽烷醇-Pt催化劑的情況下）。這些材料不在中間基板上混合，而僅在最終基板上印刷一次。透過這樣做，避免了堵塞和其他不期望的副作用，並且僅在期望的位置發生混合。

因此在各種具體實施例中，已經有用於印刷粘性材料（例如焊膏）的系統和方法，這些系統和方法採用多步驟處理，其中將粘性材料分配到施體基板上，然後印刷到中間基板上，最終透過第二印刷處理或直接應用處理轉移到最終基板上。在整個印刷處理的各個步驟中，材料可以經歷一個或多個固化、乾燥系統、及/或成像系統的步驟。為了在印刷到中間基板時獲得非常窄的點尺寸分佈，重要的是在塗覆的施體基板和中間基板之間具有非常明確的距離控制。為此，可以使用多種機械解決方案中的任何一種。例如，可以透過使兩者位於相同的機械部件上來確定性地限定塗覆的施體基板（可以是膜或箔）和中間膜之間的距離。或者，可以透過使用機械的、界限分明的箔或彼此相鄰的兩個輥來控制該距離。更進一步，可以透過在支撐單元的拐角處使用一組三個致動器來控制距離，致動器允許在每個基板上進行平移和旋轉並且將兩者共軛成一個單元。

為了增強印刷期間的噴射位置和解析度，可以添加成像系統以監視中間基板和最終基板上的印刷點的尺寸和位置。為此，可以添加一個或多個成像系統，以用於監視中間基板和用於監視最終基板。中間基板的成像系統可以使用CCD、顯微鏡或3D顯微鏡和電腦軟體，來以垂直於中間基板平面的角度監視中間基板平面上的點尺寸。監視還可以在負責將材料轉移到最終基板的第二印刷單元之前和/或之後進行。可以使用同一成像系統從頂部和/或側面監視最終基板上的材料。不同的成像解決方案旨在提高安裝成功率並減少返工的需求，從而創造出高度可靠且可重複的結果。

儘管未詳細示出，但是應當理解，本文描述的印刷系統的各個組件在一個或多個控制器的控制下操作，控制器優選地是基於處理器的控制器，其在存儲在有形機器可讀取媒體上的機器可執行指令的指示下進行操作。這樣的控制器可以包括微處理器和記憶體，微處理器和記憶體透過匯流排或其他通信機制彼此通信地耦合以用於傳達資訊。記憶體可以包括程式存儲記憶體，例如唯讀記憶體（ROM）或其他靜態存儲設備，以及動態記憶體，例如隨機存取記憶體（RAM）或其他動態存儲設備，並且每一個可以耦接至匯流排，以提供和存儲將由微處理器執行的資訊和指令。動態記憶體還可以用於在微處理器執行指令期間存儲臨時變量或其他中間資訊。替代地或另外地，可以提供諸如固態記憶體、磁碟或光碟之類的存儲設備，並將其耦合到匯流排以存儲資訊和指令。控制器還可以包括用於向使用者顯示資訊的顯示器，以及各種輸入設備，包括字母數字鍵盤和游標控制設備，例如滑鼠和/或觸控板，作為用於印刷系統的使用者介面的一部分。此外，可以包括一個或多個通信介面以提供往返於印刷系統的雙向數據通信。例如，包括有線和/或無線數據機的網路介面可以用於提供這種通信。

在各種具體實施例中，本發明提供：

1. 能夠以高解析度和高速度印刷粘性材料的系統和方法，其包括兩個印刷單元和中間基板，中間基板在兩個印刷單元之間傳遞粘性材料。

2. 一種系統或方法，包括：第一印刷單元，第一印刷單元任選地結合有塗覆單元並且在中間基板上印刷材料；以及第二印刷單元，第二印刷單元接收中間基板，並將材料從中間基板印刷到最終基板上。

3. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中第一印刷單元包括可選的塗覆系統，此塗覆系統被配置為在施體基板上形成材料的均勻層。

4. 如具體實施例2或3所述的系統或方法，其中施體基板是撓性基板。

5. 如具體實施例2至4之任一項所述之系統或方法，其中塗覆系統包括：（a）材料的注射器以及將材料驅動到施體基板上的空氣泵或機械泵，並且將施體基板一起運輸朝向並穿過輥或刀之間的明確界定的間隙，以形成均勻的材料層，均勻的材料層具有由間隙限定的厚度；（b）絲網印刷模組，絲網印刷模組被配置為用材料塗覆具有明確限定的孔的膜的絲網或模板，並且用刀片或刮板將材料在軟或硬接合中轉移至施體基板；（c）將材料印刷到施體基板上的分配器或噴墨頭；（d）用高度均勻的材料層塗覆施體基板的凹版印刷或微凹版印刷系統；（e）用高度均勻的材料層塗覆施體基板的狹縫模頭系統；或（f）用高度均勻層塗覆施體基板的輥塗系統。

6. 如具體實施例2至5之任一項所述的系統或方法，其中塗覆系統被包括在具有受控環境的封閉室內部，以延長材料的適用期。

7. 如具體實施例2至6之任一項所述的系統或方法，其中塗覆系統包含一種以上的材料，從而創造了以受控的順序將複數種材料印刷到中間基板上的可能性，並且使得可以在最終基板上印刷一種以上的材料。

8. 如具體實施例2至7之任一項所述的系統或方法，其中例如透過打開塗覆輥之間的間隙，以受控的方式使中間基板雙向平移透過塗覆系統，從而允許用材料重新塗覆中間基板的相同區域而不會污染塗覆輥，以減少浪費。

9. 如具體實施例2至8之任一項所述之系統或方法，其中材料為：（a）焊膏或用於印刷電子設備的其他金屬膏；（b）金屬膏或陶瓷膏；（c）高粘性材料；（d）蠟材料；（e）聚合物材料或聚合物和單體材料的混合物；（f）敏感的低粘度材料；（g）可以透過紫外線或加熱固化的材料；及/或（h）可以乾燥的材料。

10. 如具體實施例2至9中任一項的系統或方法，其中第一印刷單元是：（a）基於雷射的系統，包含高頻雷射，以使材料能夠從施體基板噴射到中間基板；（b）噴墨頭系統，配置為將材料直接噴射到中間基板上；（c）分配器頭系統，將材料直接印刷到中間基板上；（d）膠印機模組、凹版印刷模組或其他用於將材料直接印刷到中間基板上的印刷模組；或（e）包括絲網印刷模組，其中材料被塗在具有明確限定孔的膜的絲網或模板上並轉移到中間基板上。

11. 如具體實施例2至10之任一項所述的系統或方法，其中第一印刷單元是雷射輔助沉積/雷射分配系統，雷射輔助沉積/雷射分配系統從其位於其中的重力場的主軸旋轉了0-90度或90-180度。

12. 如具體實施例2至11之任一項所述的系統或方法，其中使用刀片或刮板以軟或硬接合將材料轉移到中間基板上，從而直接在中間基板上產生點陣列。

13. 如具體實施例2至11之任一項所述的系統或方法，其中第一印刷單元包括間隙控制單元，間隙控制單元被配置為維持施體基板和中間基板之間的良好限定的間隙。

14. 如具體實施例2至13之任一項所述的系統或方法，其中間隙控制單元包括：（a）三個致動器的平面，其允許平移與旋轉；（b）在施體基板和中間基板的拐角處的三個致動器的平面，其允許施體基板和中間基板兩者的平移和旋轉；（c）中間基板下方的固定支座；或（d）透明固體基板，作為中間基板。

15. 如具體實施例2至14之任一項所述的系統或方法，其中施體基板和中間基板的平面彼此獨立或騎在彼此上。

16. 如具體實施例2至15中任一項的系統或方法，其中中間基板為：（a）連續透明膜基板；（b）用金屬層或金屬和介電層塗覆的透明膜基板；（c）透明固體基板；（e）可以透過滾動將在第一印刷單元上印刷的材料輸送到第二印刷單元的連續膜基板；或（f）可以透過機械臂將在第一印刷單元上印刷的材料輸送到第二印刷單元的透明固體基板，並在方向上進行可選的更改。

17. 如具體實施例2至16中任一項所述的系統或方法，其中在第一印刷單元處印刷之後的中間基板被馬達朝向第二印刷單元移動。

18. 如具體實施例2至17中任一項所述的系統或方法，其中在中間基板從第一印刷單元向第二印刷單元移動的處理中，材料透過UV光固化或透過加熱器乾燥和/或透過成像系統處理。

18. 如具體實施例2至18中任一項的系統或方法，其中成像系統為：（a）顯微鏡或CCD，其對中間基板上的材料的印刷點進行拍照並在二維上測量點；（b）3D顯微鏡，用於在中間基板上拍攝材料的印刷點並在三維上測量點；或（c）佈置兩個顯微鏡或CCD，以便可以使用其一在中間基板上拍攝材料的印刷點的並在二維上測量點，而使用另一個在與二維正交的方向上測量點。

19. 如具體實施例2至18中的任一項所述的系統或方法，其中將由成像系統收集的數據轉移到第二印刷單元，以將材料點精確地沉積到最終基板上。

20. 如具體實施例2至19中任一項所述的系統或方法，其中成像系統包括沿著在中間基板上的材料的行進路徑位於第二印刷單元之前和/或之後的部件。

21. 如具體實施例2至20中任一項的系統或方法，其中成像系統被配置為對中間基板、最終基板或兩者進行成像。

22. 如具體實施例2至21中的任一項所述的系統或方法，其中位於第二印刷單元處的成像系統的至少一部分包括反射鏡，反射鏡被佈置成允許對中間基板的表面進行成像，或者透過使用第二印刷單元的主雷射通道同時成像材料點的尺寸和最終基板的目標區域。

23. 如具體實施例2至22中任一項所述的系統或方法，其中第二印刷單元是：（a）基於雷射的系統，包含高頻雷射，使得能夠將材料點從中間基板噴射到最終基板；（b）雷射釋放系統；（c）帶有2D陣列掃描雷射的雷射釋放系統；（d）雷射釋放系統，系統從其位於其中的重力場的主軸旋轉0-90度或90-180度；和/或（e）中間基板直接與最終基板接合的沉積位置。

24. 如具體實施例2至23中任一項的系統或方法，其中在將材料印刷到第二印刷單元中的最終基板上之後，透過UV光固化印刷或透過加熱器乾燥的最終基板。

25. 如具體實施例2至23中任一項的系統或方法，其中在於第一印刷單元中印刷材料到中間基板之後，透過UV光固化印刷的中間基板或透過加熱器乾燥印刷的中間基板，並將中間基板返回到第一印刷單元以進行可不同於此材料的第二材料的第二（或附加）層印刷。

10:系統 12:窄縫隙或接觸間隙印刷系統 14a:印刷前處理 14b:印刷前檢查 16:數位高間隙印刷 18:塗覆系統 20a:系統 20b:系統 22:塗覆系統 24:區域 26:塗覆材料層 28:施體基板 30:窄間隙/接觸印刷處理 32:第一印刷單元 34:受控環境區域 36:中間基板 38:接收器基板 40:印刷材料的點陣列 42:UV/IR & 成像 44:第二印刷單元 46:選擇性釋放系統 48:線上檢查單元 50:成像系統 52:雷射通道 60:系統 62:材料 64:注射器 66:輥或齒輪 70:明確限定的間隙 72:刀 74:雷射模組 78:輥或齒輪 80:3D檢查 82:檢查1 84:雷射模組2 86:目標區域 88:鏡子 90:2D平台 92:系統 94:輥 96:印刷輥 98:刀 102:印刷區域 104:檢查區域 110:系統 112:非常明確的間隙 114:支座 116:UV固化系統和/或乾燥系統 118:印刷成像系統 120:系統 124:透明固體基板 126:明確定義的間隙 128a:輥 128b:輥 130:絲網或網格 132:高粘性材料的液滴 134:膜 136:刀片 138:致動器 140:開口 142:小間隙 150:雷射輔助沉積/雷射分配系統 152:雷射 154:高粘度材料的液滴 156:網狀的輸送絲網 158:透明基板 160:張力 170:雷射噴射釋放系統 172:雷射 174:高粘度材料的液滴 178:透明基板 192:材料點 194:固體基板 196:攝影機 198:半透明鏡 200:第一階段 202:成形層 204:中間基板 206:固化層 208:材料的第二（或附加）層 210:材料 212:第一材料 214:膜基板 216:第二部分

在附圖的各圖中，以舉例而非限制的方式示出了本發明，其中：

圖1以概念方式說明了根據本發明具體實施例配置的系統，系統採用窄縫隙或接觸間隙印刷系統（甚至是非數位印刷系統）、印刷前處理和/或檢查以及數位高間隙印刷，以由高解析度和高速印刷粘性材料（如焊膏）。

圖2a與2b示意性地示出了根據圖1中所示的概念概述配置的系統的各態樣。

圖3a-3e示出了根據圖2所示的示意圖配置的系統的替代佈置，其中：圖3a示出了基於雷射輔助沉積在第一印刷單元中的這種系統的示例；圖3b示出了基於凹版非數位印刷系統在第一印刷單元中的類似系統的示例；圖3c展示了系統的範例配置的額外細節；圖3d展示了系統的另一範例配置的額外細節，而系統沒有重力限制；且圖3e顯示了透明固體基板的平移的系統的又另一配置。

圖4a和4b展示了根據本發明的一些具體實施例，透過使用注射器將材料放置在膜基板上（圖4a）並使材料穿過明確定義的間隙以形成均勻層（圖4b），來創建均勻膜的處理。

圖5a和5b示出了根據本發明一些具體實施例的直接絲網印刷到膜基板上的示例。

圖6示出了根據本發明的一些具體實施例的使用雷射輔助沉積/雷射分配系統來從柵格基板印刷材料的示例。

圖7示出了根據本發明一些具體實施例的使用雷射噴射釋放系統從膜基板上印刷點材料的示例。

圖8示出了根據本發明一些具體實施例的使用主雷射通道或反射鏡對固體或膜基板上的點成像的態樣。

圖9示出了根據本發明的一些實施方式的使用多個印刷層並添加UV固化系統或乾燥器來印刷戳記的態樣。

圖10示出了根據本發明一些具體實施例的透過添加UV固化系統或乾燥器在同一層中印刷多材料的態樣。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

20a:系統

30:窄間隙/接觸印刷處理

34:受控環境區域

36:中間基板

38:接收器基板

40:印刷材料的點陣列

46:選擇性釋放系統

48:線上檢查單元

50:成像系統

52:雷射通道

90:2D平台

Claims (20)

1. 一種系統，包括一第一印刷單元和一第二印刷單元，該第一印刷單元被配置為在一中間基板上印刷一材料的各個點狀部分，該第二印刷單元被配置為接收其上印刷有材料的該等點狀部分的該中間基板，並將材料的該等點狀部分從該中間基板轉移到一最終基板。
2. 如請求項1所述之系統，其中該第一印刷單元包括配置成在一施體基板上形成該材料的一均勻層的一塗覆系統，並且該第一印刷單元還配置成將該等點狀部分中的該材料從該施體基板轉移到該中間基板上。
3. 如請求項2所述之系統，其中該塗覆系統包括：（a）該材料的一注射器以及被佈置為將該材料驅動到該施體基板上的一空氣泵或機械泵，並且該塗覆系統還被配置為將其上存在該材料的該施體基板一起運輸朝向並穿過輥或刀之間的一明確界定的間隙，以在該施體基板上形成一均勻的材料層，該均勻的材料層具有由該明確界定的間隙限定的一厚度；（b）一絲網印刷模組，該絲網印刷模組被配置為用該材料塗覆具有明確限定的孔的一膜的絲網或模板，並且該塗覆系統進一步被配置為用一刀片或一刮板將該材料從該膜的絲網或模板轉移至該中間基板；（c）被配置為將該材料印刷到該施體基板上的一分配器或一噴墨頭；被配置為用該均勻的材料層塗覆該施體基板的一凹版印刷或微凹版印刷系統；被配置為用該材料的該均勻層塗覆該施體基板的一狹縫模頭系統；以及被配置為用該材料的該均勻層塗覆該施體基板的一輥塗系統。
4. 如請求項2所述的系統，其中該塗覆系統被封閉在一受控環境中。
5. 如請求項2所述的系統，其中該塗覆系統被配置為在複數種印刷處理中將一種以上的材料施加到該施體基板上。
6. 如請求項2所述之系統，其中該材料包括：一焊膏或用於印刷電子設備的其他金屬膏、一金屬膏、一陶瓷膏、一高粘性材料、一蠟材料、一聚合物材料或一聚合物和一單體材料的一混合物、一敏感的低粘度材料、可以透過紫外線或加熱固化的材料、或可以乾燥的材料。
7. 如請求項2所述的系統，其中該第一印刷單元和/或該第二印刷單元中的一個或兩個包括一基於雷射的系統，該基於雷射的系統包括被配置為將材料的該等點狀部分從一個基板噴射到另一基板的一高頻雷射。
8. 如請求項2所述的系統，其中該第一印刷單元和/或該第二印刷單元中的一個或兩個是一雷射輔助沉積/雷射分配系統，該雷射輔助沉積/雷射分配系統從其位於其中的一重力場的一主軸旋轉了0-90度或90-180度。
9. 如請求項2所述的系統，其中該第一印刷單元包括以下之一：一噴墨頭系統，該噴墨頭系統被配置為將材料的該等點狀部分直接噴射至該中間基板；一分配器頭系統，該分配器頭系統配置成將材料的該等點狀部分直接印刷到該中間基板上；一膠版印刷機模組；一凹版印刷模組；或配置為將材料的該等點狀部分直接印刷到該中間基板的另一印刷模組。
10. 如請求項2所述的系統，其中該第一印刷單元配置為維持該施體基板和該中間基板之間的一良好限定的間隙。
11. 如請求項10所述的系統，其中該中間基板是一連續膜基板，並且該系統包括輥，以將在該第一印刷單元上印刷在該中間基板上的材料的該等點狀部分輸送到該第二印刷單元。
12. 如請求項10所述的系統，其中該中間基板是一透明固體基板，並且該系統包括一機械手，以將在該第一印刷單元上印刷在該中間基板上的材料的該等點狀部分輸送到該第二印刷單元。
13. 如請求項10所述的系統，其中該系統還包括紫外線燈和/或加熱器，該紫外線燈和/或加熱器設置成進行：在該中間基板從該第一印刷單元向該第二印刷單元移動期間固化在該中間基板上印刷的材料的該等點狀部分；在將材料的該等點狀部分轉移到最終基板上之後固化該最終基板；或進行以上兩者。
14. 如請求項2所述的系統，其中該系統還包括一或多個成像系統，該一或多個成像系統設置成進行：在該中間基板從該第一印刷單元向該第二印刷單元移動期間成像在該中間基板上印刷的材料的該等點狀部分；在轉移到該最終基板上之後成像材料的該等點狀部分；或進行以上兩者。
15. 如請求項14所述的系統，其中該成像系統中的至少一個被配置為在該中間基板從該第一印刷單元到該第二印刷單元的移動中以二維或三維來測量在該中間基板上印刷的材料的該等點狀部分，並將透過該測量收集的資料轉移到該第二印刷單元，以用於將該等材料點轉移到該最終基板上。
16. 一種方法，包括以下步驟：透過一第一印刷單元將一材料的各個點狀部分印刷到一中間基板上；以及透過一第二印刷單元將印刷在該中間基板上的材料的該等點狀部分轉移到一最終基板上，該第二印刷單元配置為接收其上印刷有材料的該等點狀部分的該中間基板。
17. 如請求項16所述之方法，其中該第一印刷單元包括配置成在一施體基板上形成該材料的一均勻層的一塗覆系統，並且該第一印刷單元將該等點狀部分中的該材料從該施體基板轉移到該中間基板上。
18. 如請求項17所述之方法，其中該塗覆系統：（a）包括該材料的一注射器，該材料被從該注射器驅動到該施體基板上，並且該塗覆系統將其上存在該材料的該施體基板一起運輸朝向並穿過輥或刀之間的一明確界定的間隙，以在該施體基板上形成一均勻的材料層，該均勻的材料層具有由該明確界定的間隙限定的一厚度；或（b）包括一絲網印刷模組，該絲網印刷模組用該材料塗覆具有明確限定的孔的一膜的絲網或模板，並且該塗覆系統用一刀片或一刮板將該材料從該膜的絲網或模板轉移至該中間基板。
19. 如請求項17所述的方法，其中該塗覆系統在複數種印刷程序中將一種以上的材料塗覆到該施體基板上。
20. 如請求項17所述的方法，其中印刷在該中間基板上的材料的該等點狀部分、在將材料的該等點狀部分轉移到其上之後的該最終基板、或兩者，都進行：（i）使用UV光和/或加熱器固化；（ii）使用一個或多個成像系統成像；或（iii）以上兩者。

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