[發明專利]印刷和制造系統中的精確位置對準、校準和測量

有效

• 申請號: 201880012062.0
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN110505926B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 大衛·C·達羅;克里斯托弗·布徹勒;羅伯特·B·勞倫斯;凱文·約翰·李
• 申請（專利權）人: 卡帝瓦公司
• 主分類號: B05D1/40
• 分類號: B05D1/40;B05D1/42;B05B13/04;B05C5/02;H01L21/67;H05K3/28
• 代理公司: 北京坦路來專利代理有限公司 11652
• 代理人: 索翌

本公開提供一種用于快速、精確地確定沉積源相對于沉積目標基材的高度的高精度測量系統。在一個實施方式中，工業印刷機的兩個傳送路徑中的每一個均安裝攝像機和高精度傳感器。使用這些攝像機來實現分離傳送軸之間的記錄，以及依據xy位置分別精確地確定高精度傳感器的位置。使用高精度傳感器中的之一來測量沉積源的高度，而另一個傳感器測量目標基材的高度。識別這些傳感器之間的相對z軸位置，以便提供兩種源和目標基材的精確z坐標標識。所公開的實施方式能夠實現動態、實時且高精度的高度測量，達到微米或亞微米的精確度。

本申請要求美國發明專利申請編號15/851419的權益，該美國發明專利申請作為第一發明人為David C.Darrow、名稱為“印刷和制造系統中的精確位置對準、校準和測量”的申請于2017年12月21日提交；與剛才引述的美國發明專利申請一樣，本申請還要求美國臨時專利申請編號62/459402的權益，該美國臨時專利申請作為第一發明人為DavidC.Darrow、名稱為“印刷和制造系統中的精確位置對準、校準和測量”的申請于2017年2月15日提交。這些先有申請中每一個通過引用被并入本文。本申請還通過引用并入如下文獻：(1)美國專利編號9352561(USSN 14/340403)，其作為第一發明人為Nahid Harjee、名稱為“用于使液體沉積在精確容差內的印刷墨滴測量和控制技術”的申請于2014年7月24日提交；(2)美國專利公開號20150298153(USSN 14/788609)，其作為第一發明人為MichaelBaker、名稱為“用于以提高的速度和精確度來陣列式印刷永久層的技術”的申請于2015年6月30日提交；以及(3)美國專利編號8995022，其作為第一發明人為Eliyahu Vronsky、名稱為“使用半色調控制厚度來制備基于油墨的層”的申請于2014年8月12日提交。

背景技術

印刷機能夠被廣泛地用于工業制備工序中，在此類工業制備工序中，液體被印刷到基材上，然后使其固化、干燥或其他處理以便將此“油墨”轉換成具有專門預設厚度的成品層，并將結構屬性、電屬性、光屬性或其他屬性賦予到所制成的產品。這些制備工序中的某一些的要求會非常精確，例如要求所沉積的材料的位置精確度精確到微米分辨率以上。作為一個示例，“房間大小的”工業用噴墨印刷機會被用于將液體微滴印刷到長超過1米及寬超過1米的基材上，其中該工序沉積數百萬個個體“像素”的特定層，這些像素將形成高清(HD)智能電話顯示屏的一部分。以此方式制備的每層會具有嚴苛的體積規范(例如，“每個像素50皮升”)，如果不嚴格遵守，其會導致成品中的缺陷。該工序還會被用于沉積封裝和覆蓋許多此類微型電子或光學元件的其他大規模層，其中也要求非常恒定的厚度(因此對每單位面積的體積進行控制)。根據所制備的具體產品而定，可在單一大型基材上進行加工以便形成一個或多個產品；例如，可使用單一大型基材來制作一個大型電子顯示屏(例如，巨大的HD TV屏幕)或在制造過程中由基材陣列排布并切割出的許多較小產品(例如，“一百”個智能電話HD顯示屏)。

為了提供許多設計所要求的高精度，印刷機和其他類型的精密制造設備進行嚴苛校準和對準程序，該程序被設計成確保材料沉積在所需時精確地發生。作為一個示例，分軸(split-axis)印刷機的特征典型地在于移動基材的“y軸”傳送系統和移動印刷頭(或其他元件，例如，一個或多個檢驗工具、用于固化的紫外線燈或其他類型物件)的“x軸”傳送系統。典型地，這些不同的傳送路徑費力且人為進行相對于印刷機的參照框架的校準，往往基于操作人員的主觀判斷；一旦加載各基材，也通常必須單獨將該基材對準到印刷機的位置基準系統。久而久之，例如由于各種來源的偏移，典型地必須對這些傳送路徑和位置基準系統進行重新校準和重新對準；典型地，必須使制造設備脫機，并且為此必須物理介入，從而再次需要費力且典型的高度人為操作程序。分軸印刷機實例僅是示例性情形，而其說明在實現微結構產品制備中的精度所涉及的一些難題；停機時間和需要人為操作程序限制了產品的產量，但這些通常又是必不可免的，即，即使制備與預設位置有“微米偏離”，這也會轉變成無效或低質成品。