TW202245567A - 積層製造的結構、製造其之方法及用於該結構的設備 - Google Patents

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Abstract

一種結構包括：複數個子結構(10，20)和基於游標的位置標示器(30)。複數個子結構(10，20)包括第一子結構(10)、第二子結構(20)、以及至少一個電子組件(15)。第二子結構(20)至少部分地積層製造在第一子結構(10)上。基於游標的位置標示器(30)經配置以指示第一子結構(10)和第二子結構(20)之間的相對偏移。

Description

積層製造的結構、製造其之方法及用於該結構的設備
本發明係關於一種積層製造的結構及關於製造其的方法，且具體來說，是關於一種用於積層製造的電子裝置之積層製造的兩部分或多部分結構的位置標示器。
對於積層製造的電子裝置，可使用基於多噴射製程的列印系統，其中至少處理兩種墨水。在最小化的配置中，兩種墨水中之一是不導電墨水，而另一種墨水是導電的，且包括導電奈米粒子，其在列印製程中燒結成導電軌道。為了將電子組件或裝置(微控制器、電阻器、電容器等)應用到積層製造的平板上，電子組件使用取放製程(pick-and-place process)放置在平板上，並加以焊接。
此類列印機可實現如160mm×160mm×3mm的電路板安裝空間，但也有實現更高的高度之需求，以善用三維的(three-dimensional；3D)組構的優勢。具體而言，人們需要的電路板不再只是平面設計，且還可為任何所需或要求的外形尺寸進行三維設計。這賦予了更高的集成密度、屏蔽、機電密鑰、間諜保護機制以及更多優勢。
在習知製程下，組件只能放置在平板的頂部和底部。為了將組件置入電路載體內(如置入立方體內)，最初先列印第一子結構，其包含所需組件的相應口袋。列印過程因組裝而中斷，然後在組裝後繼續。目前，這種組裝只能在列印機外進行，即包括構建平台在內的平板在組裝前要從列印機中取出，然後在組裝後重新插入。在重新插入之後，重要的是，列印機需在先前的第一子結構上繼續非常精確地列印。這是確保接觸連接重疊到足夠大的程度以及在垂直構建方向(Z方向)有足夠好的通孔電鍍的唯一方法。
這種「疊加式加工(job-on-job)」的精確度目前只能通過3D列印後以非常耗時和昂貴的電腦斷層掃描測試來檢查。因此，習知列印的缺點是這種品質控制需要大量的技術及時間上的努力。此外，這種品質控制只能在列印過程後進行。如果需要任何調整，是不可能在列印過程中進行的。
因此，有必要制定替代程序，藉由這些程序，可以用更少的精力來檢查上述的疊加式加工精確度。此外，還需要能藉由光學系統，甚至是人眼，對疊加式加工的精確度進行快速和簡單的100%品質確保。
上述問題的至少一部分通過根據請求項1的積層製造的結構和根據請求項12的方法得到解決。附屬請求項則與獨立請求項之標的優點的進一步實施例有關。
本發明關於一種結構，其包括：複數個子結構；及基於游標的位置標示器(vernier-based position marker)。複數個子結構包括：第一子結構、第二子結構和至少一個電子組件。第二子結構至少有一部分是在第一子結構上積層製造的。基於游標的位置標示器經配置以指示第一子結構和第二子結構之間的相對偏移。
特別是，所述結構應包括3D製造的電子裝置的任意組件，包括如：用於電子組件(主動或被動)的電路板、電性連接、天線、波導等。
根據實施例，積層製造可使用基於多噴射製程的列印系統，其中處理至少兩種墨水。兩種墨水中之一可為不導電墨水，而另一種墨水是導電的，且包括導電奈米粒子，其在列印過程中燒結成導電軌道。此外，根據實施例，電子組件使用取放製程被放置在電路板上，並加以焊接。積層製造將嵌入電子組件到積層製造的結構中。
基於游標的位置標示器應理解為基於游標原理來指示偏移(或位移/旋轉)的指示手段/指示用具。游標原理是基於在至少一個方向上具有不同週期性的兩個週期性結構(例如線標或網格)。在最簡單的情況下，如卡尺，有兩個相鄰的線標(或分度標)，其中一個線標的線距(週期)為1mm，另一個為0.9mm。如果每個線標至少有10條線，那麽兩個線標的偏移可偵測到0.1mm以內。這只是其中一例。兩個標尺可根據需要相互縮放。
在本發明的背景下，用語「偏移」不僅包括線性位移，還包括旋轉或組合運動。
第一子結構不一定是積層製造的，其也可為成品電路板或習知印刷電路板。然而，有利的是，第一游標圖案是在其上積層製造的，以便在整個積層製造過程中實現盡可能準確的定位。
可選地，位置標示器包括第一游標圖案和第二游標圖案，其中，第一游標圖案形成於第一子結構上，而第二游標圖案形成於第二子結構或形成於積層製造設備的組件上。所述組件可為，例如，列印頭或用於定位的夾具或其他部件。
可選地，第一游標圖案形成在第一子結構的頂表面上，且第二游標圖案形成在第二子結構的底表面上，底表面和頂表面相互面對。這可以使視差誤差最小化。
可選地，第一游標圖案及/或第二游標圖案各自包括網格或至少一個游標刻度，以指示垂直於積層製造方向的一個或兩個方向的偏移。雖然一般來說，兩個游標圖案可形成相同的形式，但實施例還意在包括其中網格與一個或多個線標相結合的形式。有利的是，游標圖案是疊加的或相鄰的。
可選地，至少一個游標刻度包括在第一子結構的側表面上的至少一個第一側刻度、以及在第二子結構的側表面上的至少一個第二側刻度，其中，兩個側表面在完成之後形成結構的橫向邊界。游標刻度在此處可為由兩個相鄰的線標形成。
可選地，至少一個游標刻度包括：第一垂直游標刻度，其週期性地形成在製造方向上、以及第二垂直游標刻度，其形成在用於積層製造的設備的組件上，以便決定第一子結構及/或第二子結構的垂直偏移。
可選地，所述子結構包括至少在位置標示器的位置(區域)處的透明材料，以能夠藉助於光學感測器(如照相機)的方式進行光學偵測。使用者也可藉由視覺檢查來偵測偏移。
可選地，所述子結構包括至少在位置標示器的位置(或區域)處的介電材料，且位置標示器(例如游標圖案)包括導電材料，以便能夠對偏移進行電偵測。電感測可藉由電阻(如有直接接觸)、電容(如無直接接觸) 來提供，或藉由測量電感來提供。可選地，位置標示器是線性編碼器，其以電容方式測量線性位移。
可選地，位置標示器是第一位置標示器，並且該結構進一步包括基於游標的第二位置標示器，其與第一位置標示器間隔開。第一位置標示器和第二位置標示器可具有相同的結構，並被形成為間隔盡可能甚遠 (如在相對的兩側)。這可提高精確度，特別是在扭轉(旋轉)的情況下。
本文實施例還關於一種用於積層製造如前所述之結構且具有第一游標圖案的設備。所述設備包括：具有第二游標圖案的組件，其經配置為與第一游標圖案一起形成游標位置標示器，以指示所述組件與結構之間的相對偏移。例如，所述組件可為列印頭，或可附接到靠近列印頭的裝置上。然而，所述組件也可位於其他地方(如夾具上)。
本文實施例還關於一種使用積層製造裝置用於結構的積層製造之方法。所述方法包括： -          提供具有第一游標圖案的第一子結構； -          用電子組件裝備第一子結構； -          積層製作第二子結構，其中，第二游標圖案被製作在第二子結構上或被形成在積層製造設備上， -          藉由從第一游標圖案和第二游標圖案形成的位置標示器來指示第一子結構和第二子結構之間的相對偏移。
可選地，提供第一子結構包括：與第一游標圖案一起積層製造第一子結構。裝備第一子結構可包括：從積層製造設備中移出經積層製造的第一子結構；用電子組件裝備第一子結構；以及將第一子結構與電子組件一起重新插入到積層製造設備中。
可選地，所述方法包括使用位置標示器決定偏移。所述決定可藉助於光學感測器或照相機以光學方式進行，並可包括透射或雷射掃描。所述決定也可藉助於電性訊號的方式進行，即經由電阻、電容、共振、電感等之測量。
可選地，僅在決定偏移之後完成第二子結構的積層製造。如果超過閾值，可進行校正。
本文實施例通過使用基於游標原理的位置標示器，至少解決本文開頭提到的部分問題，為此在兩個子結構中引入了兩個圖案。游標可更精確地決定位置偏差，而不是藉由目視兩個簡單的標示器彼此相疊來實現。
例如，所述結構是積層製造的電路載體(如印刷電路板)。根據實施例，列印過程可中斷以添加如電子組件，並在同一位置繼續精確地進行。本文實施例還允許品質保證流程來驗證繼續列印的精確度。
圖1顯示根據一實施例的積層製造的結構的示意圖，所述結構包括複數個子結構10，20、至少一個電子組件15、以及基於游標的位置標示器30。子結構10、20包括第一子結構10，其中，第二子結構20已被積層製造於所述第一子結構10上，使得電子組件15被嵌入兩個子結構10、20中。
例如，電子組件15可安裝在第一子結構10上，或也可安裝在第二子結構20上。典型地，此安裝也可在使用於積層製造的設備中進行的(如在組裝機中)。
基於游標的位置標示器30經配置以偵測相對偏移，其中，偏移可包括以下中的至少一個：沿第一水平方向X及/或第二水平方向Y的位移、圍繞垂直軸(積層製造方向Z)的扭轉。舉例來說，位置標示器30包括在第一子結構10上的第一游標圖案310和在第二子結構20上的第二游標圖案320。
在本文實施例中，舉例來說，第一游標圖案310和第二游標圖案320各自包括具有不同線距的線標，這樣就可偵測到第一子結構10相對於第二子結構20的位移。例如，如果線標310、320的第一條線相匹配，就沒有偏移，但如果兩個線標310、320的其他線相匹配，就有相應的偏移，這取決於所顯示的線中哪些線相互匹配(游標原理)。
在圖1中，顯示兩組游標圖案310、320，以偵測X方向和Y方向上的偏移。在進一步的實施例中，所示的位置標示器30是第一位置標示器，而第二位置標示器可在更遠的位置處形成。此提供更佳準確性，尤其是在扭轉方面。為了盡可能準確地偵測此角度偏移，第二位置標示器可為相同的標示器，且較佳為形成在示例性平板上較大距離處。
因此，圖1顯示簡單的實施例，其中，位置標示器30包括具有不同網格間隔的兩個疊加的游標圖案310、320。
線標310、320也可以一個在另一個上面排列，在這種情況下，在位置標示器30的位置上的(幾乎為)透明材料可用於偵測偏移，或進行電偵測(見下文)。這也將利於偵測扭轉。
為了盡量減少視差誤差，第一游標圖案310可為置放在下部的第一子結構10的上表面附近或上面。第二游標圖案320則為附接到上部的第二子結構20的下表面。因此，藉由從上方，即在XY平面上觀察垂直度，可決定(如使用攝影系統或肉眼)位置偏移的精確驗證。
如果介電質(結構的非導電部分，平板)具有透明材料，這種控制可在列印過程中決定。如果材料是不透明的，也可在之後進行控制。
圖2A顯示另一實施例，其特別適用於非透明(不透明)結構。在此，位置標示器30包括在第一子結構10和第二子結構20的側表面上的游標圖案310、320，側表面是在結構完成之後提供結構的橫向邊界(在X或Y方向)。
位置標示器30即使是在積層製造的結構完成之後在此處也為可見的，位置標示器30呈現在第一子結構10上沿示例性Y方向的示例性第一游標刻度312a，和沿X方向的第一游標刻度312b。同樣地，在第二子結構20上沿X和Y方向形成第二游標刻度322a、322b。Y方向上的第一和第二游標刻度312a、322a形成Y游標，用於偵測Y方向上的偏移。X方向上的第一和第二游標312b、322b形成X游標，用於偵測X方向上的偏移。在其他側表面上可提供進一步的位置標示器。
除了適用於非透明材料外，這種位置標示器不消耗平板的空間。此外，游標圖案310、320可形成在多個或所有的側表面上，因此也可非常準確地偵測到扭轉。
對於自動監測，適宜使用簡單的位置標示器30的進階形式。在此，用網格形式的交叉圖案代替刻度，也可稱為游標網格，其中，網格間距或網眼寬度是專門設置的，以達到所需的解析度。這些網格適宜進行自動圖像評估(如用照相機)，尋找明亮的區域或圍繞明亮區域的暗框，以決定偏移。
圖2B顯示這種位置標示器30的實施例，其中，第一網格311形成於第一子結構10上，第二網格321形成於第二子結構20上。與線標310、320一樣，網格間距不完全相同，而是略微按比例縮放，使在疊加時可看到兩個網格311、321的相對偏移。網格也不需為矩形網格。網格可為三角形或蜂窩狀(六邊形)。
在圖2B的左邊，可看到兩個光柵的中心重合，而在右邊，可看到第二個子結構20向左下方移動。在兩個光柵完全重合的情況下(位置差等於零)，亮區可準確地位於光柵的中心。在有偏移的情況下，此明亮區域會根據X和Y方向上的比例偏移而轉移到兩個邊緣之一。
網格圖案311、321各自進一步包括外部標示器315、325，其可用於決定網格311、321是否相互偏移了一個以上的網格週期。例如，如果中心線325在線315給定的區域之外，就偏移了網格間距的倍數。為此，兩條線315的間距正好是相關網格311、321的週期的兩倍。中心線325可例如與第二網格321相關，而兩條線315可與第一網格311相關。例如，其間距可為第一網格311的網格間距的兩倍。然而，此分配也可完全相反。
圖2C顯示了示例性光柵圖案311、312從0°到5°的相對扭動的例子。因此，疊加的光柵圖案的變化也可決定相對扭轉度。這並不導致亮度分布的純粹移動。由於疊柵效應(Moiré effect)而創建出額外的局部強度最大值，從其排列中可讀出相對扭轉的角度。從這些額外的強度最大值的位置(如中心)，可讀出相對的扭轉角度。此關係可被計算出，或簡單地由對具體圖案的校正來決定。除了評估單個強度最大值的位置和角度外，還可評估強度最大值的連接線相對於邊緣到參考平面(如標示器、基本結構或列印機)的角度。
可選擇示例性游標光柵311、321的尺寸，從而得以用肉眼進行光學檢查或分析。例如，其尺寸可為10×10mm。根據實施例，游標圖案310、320可用於偵測X和Y方向上至少+/-0.5mm的偏移。然而，進一步的實施例允許更高的解析度。例如，可達到+/-0.05 mm的測量精確度，且可偵測到兩個方向的偏移。例如，游標網格的網眼間距(網眼尺寸)的值可為1/10mm(100µm)，而較窄的網眼游標網格的值是1/9mm(111µm)。
然而，網格尺寸和網格間距可根據預期偏移而自由選擇或設置。
用肉眼睛觀察時，以下尺寸已被證明是有利的。 -     網格尺寸：               10mm -     行數：                 20 -     網格間距：小       500µm -     網格間距：大       525µm -     線寬：                 0.15mm
這些參數只代表一個可能的實施例。具體來說，為了藉助於光學感測器(如照相機)的方式自動偵測偏移，可選擇其他尺寸，這些尺寸例如取決於感測器(如照相機的解析度)。
圖3顯示游標網格311、321可根據實施例而被使用的空間視圖。在下文的圖3中，首先顯示第一游標網格311，其可被示例性地形成在第一子結構10上。第一游標網格311也包括作為外部標示器的範圍標示器315，其經配置以偵測大於第一子結構10相對於第二子結構20的網格週期的偏移。第二游標網格321也包括矩形的網格圖案，但網格間距略有不同，因此根據游標原理可偵測到輕微的偏移。此外，第二游標網格321包括作為外部標示器的複數個線狀標示器325，其在當第一子結構10相對於第二子結構20準確定位時，盡可能集中地排列在範圍標示器315的區域內。上文的圖3顯示兩個疊加的游標網格311、321的空間視圖。然後俯視圖顯示如圖2B中顯示的圖案。
如上文說明，偏移的偵測也可自動完成，如藉由照相機。例如，在圖2B中，明亮的半透明區域可被相機偵測為高光強度的區域。評估單元也可決定明亮區域(=最大強度)是否位於中心或已移位。大的移位也可藉由外側的控制標示器315、325被相機偵測到。為此，照相機可被設計為偵測圖像上的亮度分布。當第一子結構10相對於第二子結構20有位移時，如果定位準確(如居中)，透明度的最大值並不在預期的位置，而是在表示兩個子結構10、20有所偏移的方向上相對移位。
圖4顯示圖3的游標網格311、321分別在第一子結構10和第二子結構20中的可能排列。在圖4底部，第一子結構10已從第二子結構20移開，以更好說明其各自的排列。可理解的是，第二子結構20是積層製造在第一子結構10上的，所以它們一般而言是不能分開的。
例如，在積層製造中，第一游標網格311形成在第一子結構10的頂表面110上，且第二游標網格321形成在第二子結構20的底表面210上，其中，「頂」和「底」等用語可由製造方向來定義。這使得第一游標網格311和第二游標網格321盡可能地相互靠近，從而使視差誤差最小。根據進一步的實施例，對圖1和圖2A中的游標刻度也分別這樣做。同樣在該處，可分別在第一子結構10的頂表面和第二子結構20的底表面形成游標刻度312、322，以使視差誤差最小。
在上文的圖4中，已完成的結構顯示為，第一子結構10被製作在第二子結構20的下方，兩個游標網格311、321彼此相鄰。
然而，位置偏移不僅是藉由光學測量方法來讀出。其也可藉由電偵測完成。
圖5顯示相應的實施例，其中，偏移的偵測不是藉由偵測圖案偏移來進行光學偵測，而是藉由電測量進行。例如，網格311、321或線標312、322有可能由導電元件實現。根據其相互重疊的程度，傳輸訊號的電阻或電容會發生變化。因此，電流流量的最大值(=電阻的最小值)將恰好是示例性游標312、322的各個元件最大限度地對齊(最大限度地重疊)的地方。這就是圖4(參照右側)中位置P的情況。在該處，線條元件311p、322p沿直線排列。
此最大電導率的位置可由電子電路決定，並指示第二子結構20與第一子結構10的偏移程度。根據位置標示器30的校正方式，在某條線(如中心)上對準可能指示準確的定位，而兩側的每條線可能指示越來越大的偏移。
也有可能不是測量電阻，而是進行電容或電感測量。一般來說，可測量阻抗，據此可例如藉由諧振頻率的移動以測量最小的變化。
可通過外壁(如圖5的端面)進行接觸，游標圖案310、320通過導電軌道與外壁建立電性連接以進行接觸。在這種情況下，外壁可為側向表面，也可為上、下表面。因此，在所有接觸點上進行映射。然後可自動決定最大電導率。與游標線/網格的視覺檢查類似，最大值的位置代表相對偏移。可理解的是，藉由這樣的測量，在兩個水平方向X、Y的偏移都是可能的，因為兩個方向的偏移都會導致重疊的變化。為提高精確度，可在兩個方向上形成一個點狀圖案，在兩個方向上進行縮放以達到游標效果。
根據進一步的實施例，至少一個游標圖案310、320未集成到要製造的結構中，而是形成為單獨物體，以允許監測整個列印作業(可能為列印多個平板)。例如，兩個游標圖案310、320中的一個可為不在第一子結構10或第二子結構20中形成，而是存在於用於積層製造的設備上。因此，第一游標圖案310可例如首先在第一子結構10上形成(例如，在側表面上)。然後，第一子結構10可從製造裝置中取出，以附接電子組件15。在將第一子結構10與電子組件15一起插入積層製造裝置後，舉例來說，可用製造裝置的列印頭上的游標圖案320來決定相對於列印裝置的方向是否仍是所要的，或是否建議進行校正，以便在第一子結構10上高精確度地積層製造第二子結構20。
為此，也可在積層製造設備上提供單獨的校正刻度，其適於重覆位置測量。例如，若要重疊製造三個或更多的子結構，並藉由取放機在各個子結構之間插入電子組件，則每次在積層製造裝置中重新插入子結構時，可藉由現有的位置標示器30偵測到偏移。
圖6顯示用於製造結構的流程示意圖。具體而言，所製造的結構可為電路載體或印刷電路板，形成如立體電子系統的一部分。所述製程包括以下步驟： -          S110提供具有第一游標圖案的子結構，其中，所述提供尤其可包括積層製造； -          S120用電子組件裝備子結構； -          S130積層製造最終(或第二)子結構。
第二游標圖案是在最後一個子結構上製作，或已存在於積層製造裝置上。第一游標圖案和第二游標圖案形成位置標示器，以指示各子結構之間的相對偏移。
可選地，所述方法進一步包括： -          S122使用位置標示器決定偏移； -          S124校正經決定的偏移。
然後，所述製程可繼續製作(列印)另一個子結構，其中，在經過每次循環時進行校正。在最簡單的情況下，僅製造/製備第一子結構10，並在其上列印第二子結構20。
特別是，在積層製造第一子結構10的步驟中，第一子結構10與第一子結構10中或其上的第一游標圖案310一起製造。第一子結構10也可為，或包括習知所製的電路板(可為無載的、部分滿的或全滿的)，第一游標圖案310已在習知製造過程中被引入其中。例如，習知製造的電路載體可為由例如FR4(環氧樹脂和玻璃纖維)、聚合物或陶瓷製成的電路板。
如前所述，根據進一步的實施例，在第一子結構10上製造第二子結構20可能不會立即進行。第一子結構10可從製造裝置中取出，以便與電子組件15結合。在重新插入之後，可先偵測可能的偏移，並在進一步列印前對偵測到的偏移進行校正。具體來說，在裝備電子組件15之後，第二子結構20具有第二游標圖案320之部分可先在第一子結構10上製造。然後，決定相對錯位。然後，對列印方向或偏移進行可選的校正。最後，第二子結構20即完成。在完成列印作業之前進行此重新調整的好處是可避免由於偵測到的位置偏移而導致的通孔不足。
在第一子結構10上裝備至少一個電子組件通常是在3D列印機外進行。然而，其也可在3D列印機內進行。在這兩種情況下，列印過程的中斷會導致熱波動及其他結果，從而導致突然的位置偏移。根據實施例，使用位置標示器30的定位也可相應地用於校正後續過程(如取放組合件)。位置偏移的決定也可在進一步列印第二子結構20之前立即進行，以便例如盡量減少進一步熱傳導的位置偏移。
本文目前為止所述之用於決定位置偏移的測量方法可具體實施如下：
A.光學測量方法
在第一游標圖案310上列印第二游標圖案320。為排除列印頭與工件的碰撞，列印頭的最低點到列印表面的距離可選為明顯大於列印製程的層厚度。為此，根據實施例，要考慮到列印頭的高度偏移。之後，可光學偵測位置偏移。
B.電子測量方法
由不同重疊造成的不同電阻可直接用電子方式測量。此外，也可進行電容/電感測量。為此，可將用於電容或電感偵測測量偏移的測量裝置連接到列印頭，較佳在列印噴嘴的附近。電容式和電感式測量方法是具備本領域通常技術之人員已知(如卡尺)，精確度為+/-0.02mm=+/-20µm。這個精確度導致已知3D列印機的列印機解析度在600dpi範圍內的測量精確度(25.4mm/600=42.3µm)。由於測量精確度在一個像素寬度的範圍內，所以測量方法是足夠精確的。為使用盡可能少的安裝空間，位置標示器30的導電體可安裝在示例性電路載體的側表面附近。可提供兩個測量系統，其較佳為彼此成直角排列，用於偵測X和Y方向的位置偏移。
根據實施例，測量值(偏移)可藉由線性編碼器來記錄。對於低功率要求，線性編碼器可電容式運作，在較小程度上也可電感式運作。對於電容式偵測，可使用週期性排列的圖案(如第一游標圖案310)，其形式為導體軌道，形成電容器的平板。通過相對排列的金屬條(如第二游標圖案320)，由控制電子裝置形成的複數個不同的脈衝寬度調變方波訊號產生訊號。根據這種方式形成的圖案的相對位置，幾何排列的不同電容耦合會在接收電極上產生不同的訊號特性。通過數位訊號處理，可決定並輸出第一游標圖案310和第二游標圖案320的確切相對位置。
使用的方法和線性編碼器有各種程序和實施類型。除了根據物理原理(電容式和電感式)，所採用的線性編碼器可大致分為相對和絕對編碼器。對於相對線性編碼器，在測量前會對零點進行調整(校正)。然後通過電子裝置中的計數器決定相對於該零點的偏移。在這種情況下，電子裝置所消耗的能量非常少，例如藉由CMOS電路技術，因此預計不會對電路板上的其他電子組件15產生負面影響。在絕對線性編碼器的情況下，位置資訊在編碼器的結構方式中是固定的，且不需進行零點調整。根據進一步的實施例，所採用的線性編碼器可具有串聯資料介面，其可實現為RS-232接口，並允許自動處理偏移，以用於外部儲存或在較大的外部顯示器上顯示。
一旦決定位置偏移，就可用優化的位置參數繼續列印。為此，決定的偏移參數可被引入到列印過程中，這樣位置偏移就被校正，從而減少誤印的風險。
因此，在3D列印過程中，位置標示器30不僅用於決定位置偏移。反之，由於列印過程的中斷而引起之位置偏移經決定後也在進一步列印前校正。這不僅允許作業後進行優/劣檢查，而且還可主動提高疊加作業的精確度。
根據進一步的實施例，位置標示器30或其位置可被編碼在進一步的標示器中，以簡化標示器的查找。所述進一步的標示器可實現類似於二維條碼的自動偵測，其中，編碼資訊將自動引導裝置朝向位置標示器30的位置。
在說明書、請求項和圖式中揭露的本發明的特徵，無論是單獨存有或以任何組合，對於實現本發明來說，都為不可或缺的。
10:(第一)子結構 15:電子組件 20:(第二)子結構 30:(基於游標的)位置標示器 110:第一子結構的頂表面 210:第二子結構的底表面 310、320:游標圖案 311、321:游標網格 311p、321p:線條元件 312、322:游標刻度 312a、312b、322a、322b:游標刻度 315、325:外部標示器 X、Y 、Z:方向 S110、S120、S122、S124、S130:步驟
通過參照下文的詳細描述和各實施例隨附圖式，將更能理解本發明的實施例，然而，僅為說明及理解之用途，而不應被解釋為將本發明內容限制在特定實施例。
圖1顯示根據本發明實施例的積層製造結構的示意圖。
圖2A至2C顯示用於不透明結構和決定二維位置的進一步實施例。
圖3顯示根據進一步實施例的游標網格的更詳細說明。
圖4顯示游標網格在子結構中的排列範例。
圖5顯示用於位置精確度的電氣讀出的實施例。
圖6顯示根據實施例的流程示意圖。
10:(第一)子結構
15:電子組件
20:(第二)子結構
30:(基於游標的)位置標示器
310、320:游標圖案
X、Y:方向

Claims (14)

  1. 一種結構，其包括： 複數個子結構(10，20)，其包括容納至少一個電子組件(15)的第一子結構(10)及第二子結構(20)，其中，所述第二子結構(20)至少部分地被積層製造在所述第一子結構(10)上；以及 基於游標的位置標示器(30)，其經配置以指示所述第一子結構(10)與所述第二子結構(20)之間的相對偏移。
  2. 如請求項1所述之結構，其中，所述位置標示器(30)包括第一游標圖案(310)及第二游標圖案(320)，其中，所述第一游標圖案(310)形成在所述第一子結構(10)上，且所述第二游標圖案(320)形成在所述第二子結構(20)上或形成在用於積層製造的設備的組件上。
  3. 如請求項2所述之結構，其中，所述第一游標圖案(310)形成在所述第一子結構(10)的頂表面(110)上，且所述第二游標圖案(320)形成在所述第二子結構(20)的底表面(210)上，其中，所述底表面(210)和所述頂表面(110)相互面對。
  4. 如請求項2或3所述之結構，其中，所述第一游標圖案(310)和所述第二游標圖案(320)各自包括網格(311，321)或各自包括至少一個游標刻度(312，322)，以指示垂直於積層製造方向(Z)的一個或兩個方向(X，Y)的偏移。
  5. 如請求項4所述之結構，其中，所述至少一個游標刻度(312，322)包括在所述第一子結構(10)的側表面上的至少一個第一側刻度(312)、以及在所述第二子結構(20)的側表面上的至少一個第二側刻度(322)，其中，所述側表面形成所述結構的橫向邊界。
  6. 如請求項4或5所述之結構，其中，所述至少一個游標刻度(312，322)包括： 第一垂直游標刻度，其週期性地形成在所述積層製造方向(Z)上；以及 第二垂直游標刻度，其形成在用於積層製造的所述設備的一部分上，用於偵測所述第一子結構(10)及/或所述第二子結構(20)的垂直偏移。
  7. 如前述請求項中任一項所述之結構，其中，所述第一子結構(10)及所述第二子結構(20)包括至少在所述位置標示器(30)的位置處的透明材料，以便藉助於光學感測器的方式進行光學偵測。
  8. 如前述請求項中任一項所述之結構，其中，所述第一子結構(10)及所述第二子結構(20)包括至少在所述位置標示器(30)的位置處的介電材料，且所述位置標示器(30)包括導電材料，以能對所述偏移進行電偵測。
  9. 如請求項8所述之結構，其中，所述位置標示器(30)包括線性編碼器。
  10. 如前述請求項中任一項所述之結構，其中，所述位置標示器(30)是第一位置標示器，且所述結構另包括基於游標的第二位置標示器，其與所述第一位置標示器(30)間隔開，以提高測量精確度或偵測扭轉。
  11. 一種用於積層製造如請求項1至10中任一項所述之結構的設備，其中，所述結構包括第一游標圖案(310)，所述設備包括： 具有第二游標圖案(320)的組件，其經配置以與所述第一游標圖案(310)一起形成基於游標原理的位置標示器(30)，以指示所述組件與所述結構之間的相對偏移。
  12. 一種使用積層製造設備用於結構的積層製造之方法，其包括以下步驟： 提供具有第一游標圖案(310)的第一子結構(10)之步驟； 用電子組件(15)裝備所述第一子結構(10)之步驟；以及 積層製造第二子結構(20)之步驟，其中，第二游標圖案(320)被製作在所述第二子結構(20)上或被形成在所述積層製造設備上， 其中，所述第一游標圖案(310)及所述第二游標圖案(320)形成位置標示器(30)，以指示所述第一子結構(10)與所述第二子結構(20)之間的相對偏移。
  13. 如請求項12所述之方法， 其中，提供具有第一游標圖案(310)的第一子結構(10)之所述步驟包括與所述第一游標圖案(310)一起積層製作所述第一子結構(10)，且 其中，裝備所述第一子結構(10)之所述步驟包括： 從所述積層製造設備中移出經積層製造的所述第一子結構(10)； 用所述電子組件(15)裝備所述第一子結構(10)；以及 將所述第一子結構(10)與所述電子組件(15)一起重新插入到所述積層製造設備中。
  14. 如請求項12或13所述之方法，其進一步包括以下步驟： 使用所述位置標示器(30)決定偏移之步驟； 在超過閾值時校正經決定的所述偏移， 其中，僅在所述偏移的校正之後完成積層製造所述第二子結構(20)。
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