[發明專利]流體打印設備

有效

• 申請號: 201980090992.2
• 申請日: 2019-03-20
• 公開（公告）號: CN113382876B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 菲利普·格拉內克;阿內塔·維爾特羅斯卡;克日什托夫·菲亞克;邁克爾·杜紹;普熱梅斯瓦夫·西奇昂;彼得·科瓦爾蔡夫斯基
• 申請（專利權）人: 艾斯提匹勒股份公司
• 主分類號: B41J2/135
• 分類號: B41J2/135;B41J2/07;B41J3/407
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 劉學禹;張奎燕

一種流體打印設備(100)，包括：基板(110)、打印頭(104)、氣動系統(106)和打印頭定位系統(108)。打印頭(104)用微結構流體噴射器(200)以連續流噴射流體，該微結構流體噴射器由輸出部分(166)、長形輸入部分、以及輸出部分(166)與長形輸入部分之間的漸縮部分構成。輸出部分(166)由內直徑在0.1μm與5μm之間的范圍內的出口孔口和表面粗糙度小于0.1μm的端面構成。打印頭(104)被定位在基板(110)上方，使微結構流體噴射器(200)的輸出部分(166)向下指向。在打印期間，打印頭定位系統(108)將端面與基板(110)的可打印表面(112)之間的豎直距離維持在0μm至5μm的范圍內，并且氣動系統(106)向微結構流體噴射器(200)中的流體施加范圍為?50,000Pa至1,000,000Pa的壓力。

背景

金屬線可以通過光刻膠層的光刻圖案化、然后通過使用經圖案化的光刻膠作為掩模對基底金屬層進行蝕刻來形成。然而，由于光刻和蝕刻裝備的高成本，需要高生產力的替代物，特別是對于約1μm(微米)到約10μm范圍內的線寬。

噴墨打印是可能會有高生產力的增材工藝。與光刻和蝕刻(減材工藝)相比，浪費的材料更少。這尤其對于形成高成本材料的圖案(比如量子點)是一個考慮因素。然而，已經發現傳統的噴墨打印工藝對于形成線寬在約1μm到約10μm范圍內的圖案不是最佳的。

概述

在一個方面中，流體打印設備包括基板臺、打印頭、氣動系統和打印頭定位系統。打印頭以連續流噴射流體。打印頭包括微結構流體噴射器，該微結構流體噴射器由輸出部分、長形輸入部分、以及輸出部分與長形輸入部分之間的漸縮部分構成。輸出部分由內直徑在0.1μm與5μm之間的范圍內的出口孔口和表面粗糙度小于0.1μm的端面構成。打印頭被定位在基板上方，其中微結構流體噴射器的輸出部分向下指向。在打印期間，打印頭定位系統將端面與基板的可打印表面之間的豎直距離維持在0μm和5μm之間的范圍內，并且氣動系統向微結構流體噴射器中的流體施加范圍為-50,000Pa至1,000,000Pa的壓力。

在另一方面中，流體打印設備還包括成像系統，并且微結構流體噴射器的輸出部分在打印期間與基板的可打印表面維持接觸。當漸縮部分沿著側向移位方向傾斜或彎曲時，成像系統檢測漸縮部分的傾斜或彎曲，并且響應于檢測到的傾斜或彎曲，調整輸出部分的豎直位移。

在又一方面中，流體打印設備還包括豎直位移傳感器。豎直位移傳感器測量豎直位移傳感器與可打印表面之間的參考豎直位移，并且響應于參考豎直位移，調整輸出部分的豎直位移。豎直位移傳感器可以沿著側向移位方向被定位在微結構流體噴射器的前方。

在又一方面中，流體打印設備還包括用于校準微結構流體噴射器的輸出部分的位置的校準系統。校準系統包括音叉，該音叉的坐標在第一坐標系中是精確已知的。當輸出部分與音叉接觸時，音叉的諧振頻率被可測量地擾動。

在又一方面中，流體打印設備還包括安裝插座，微結構流體噴射器被安裝在該安裝插座中。微結構流體噴射器可繞其縱向軸線旋轉，并且旋轉裝置被聯接到微結構流體噴射器，以賦予微結構流體噴射器繞其縱向軸線的受控旋轉。

在又一方面中，流體打印設備包括打印頭模塊，該打印頭模塊包括共軌和沿共軌排布的一排微結構流體噴射器。為了更高的生產率，這些微結構流體噴射器同時打印流體。共軌通過定位在共軌的端部附近的壓電堆線性致動器而被懸掛在打印頭模塊的基部支撐件上。豎直位移傳感器被定位在共軌的每一端處，并且被配置成測量相對于可打印表面上的參考位置的相應參考豎直位移。響應于相應參考豎直位移，壓電堆線性致動器調整這些端與基部支撐件之間的相應豎直間距。

以上概述并不旨在描述所要求保護的主題的每個披露的實施例或每個實施方式。下面的描述更具體地例示了說明性實施例。在整個申請的數個地方，通過示例提供了指導，這些示例可以用于各種組合。在列表的每個實例中，所列舉的列表僅作為代表性組，而不應被解釋為排他性列表。

附圖說明