專利名稱：用于加工長(zhǎng)的連續(xù)的柔性基片的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在連續(xù)的多段柔性非紡織基片上的多層薄膜中形成細(xì)微尺度、精確對(duì)準(zhǔn)的圖案的裝置和方法，所述柔性非紡織基片從一個(gè)鼓展開并在加工之后重繞在另一鼓上。使用能夠形成二維圖案的無掩摸的直接寫入方法在分離的確定長(zhǎng)度內(nèi)加工基片。具體地，所述方法適于在建立在柔性顯示器、光伏板和其他微電子裝置中的多層薄膜之上及之間形成電互連和介電部件。
背景技術(shù)：
多年來，包裝工業(yè)和印刷工業(yè)已經(jīng)使用用于將印刷油墨涂覆到很長(zhǎng)長(zhǎng)度的柔性聚合物和紙材料上的筒對(duì)筒加工方法。在這種情況下，所謂的材料薄片被連續(xù)地移動(dòng)，并且重復(fù)的油墨圖案通過諸如苯胺印刷、膠版印刷和凹版印刷等各種輥傳送過程被涂覆到所選區(qū)域上。傳送輥直徑設(shè)定了沿薄片流動(dòng)方向的圖案最大重復(fù)間距。近年來，隨著對(duì)低成本的柔性電子裝置的增長(zhǎng)的需求，已經(jīng)開發(fā)出使用具有電子功能的油墨的苯胺印刷和膠版印刷的連續(xù)的筒對(duì)筒加工過程。這些薄片連續(xù)移動(dòng)且展開筒和重繞筒連續(xù)操作的“飛快(onthe fly) ”的印刷過程是非?？斓牟⑶铱稍诒∑铀俚矫糠昼妿装倜椎那闆r下涂覆油墨圖案。然而，由于在改變能可靠印刷的產(chǎn)品材料和設(shè)計(jì)以及最小線寬方面存在有限的靈活性并具有相對(duì)較差的與基片上的已有圖案對(duì)準(zhǔn)的精度，因此這些印刷過程不適于形成現(xiàn)在所需要的最先進(jìn)的多層柔性微電子裝置的圖案。在這種情況下，需要幾十微米的最小線寬以及比這更好的對(duì)準(zhǔn)精度。這些類型的連續(xù)印刷過程的另一缺點(diǎn)在于由于需要形成結(jié)構(gòu)化的板或輥以確定油墨圖案，因此它們僅適用于非常長(zhǎng)的運(yùn)行過程。微電子工業(yè)和醫(yī)療工業(yè)也使用筒對(duì)筒加工方法制造諸如太陽能板和傳感器等柔性電子裝置。在這種情況下，通常需要較高的對(duì)準(zhǔn)精度，并且絲網(wǎng)印刷技術(shù)是為達(dá)到此目的而經(jīng)常使用的一種方法。在這種情況下，確定長(zhǎng)度的柔性基片被從鼓拉出并被支撐在加工卡盤上。適當(dāng)?shù)难谀Ｆ僚c基片對(duì)準(zhǔn)，隨后通過刀片越過卡盤長(zhǎng)度的一維運(yùn)動(dòng)通過支配并迫使通常具有一些電子功能的過量的油墨通過絲網(wǎng)掩模以確定所需的圖案。由于需要使絲網(wǎng)與基片接觸，絲網(wǎng)與基片在印刷循環(huán)期間保持靜止，同時(shí)刀片橫跨網(wǎng)屏移動(dòng)。因此，絲網(wǎng)印刷不是連續(xù)的過程，而是在分離的基片區(qū)域上操作，展開筒和重繞筒通常間歇地操作，或者薄片累加器單元被設(shè)置在絲網(wǎng)印刷機(jī)的每一側(cè)以允許剩下的生產(chǎn)線和展開筒和重繞筒連續(xù)操作。絲網(wǎng)印刷被限制在最小約lOOym的線寬，因此不能用于要求線寬下降到幾十微米的先進(jìn)的柔性微電子裝置。此外，由于需要形成絲網(wǎng)以確定圖案，絲網(wǎng)印刷更適于長(zhǎng)的重復(fù)的運(yùn)行過程。對(duì)于短的運(yùn)行過程，每次改變圖案設(shè)計(jì)都需要形成絲網(wǎng)或帶圖案的輥或板是嚴(yán)重的障礙。該局限性已經(jīng)通過引入基于應(yīng)用于有電子功能且裝飾性油墨的按需噴墨的噴墨印刷的無掩膜印刷過程而被克服。在該過程中，具有一行或多行噴嘴的印刷頭在基片上方沿二維光柵軌跡反復(fù)移動(dòng)以覆蓋確定區(qū)域。來自噴嘴的墨滴的噴射(firing)在適當(dāng)時(shí)間通過電脈沖啟動(dòng)，使得所需的圖案被確定在沉積的油墨中。這種類型的印刷通常稱為“數(shù)字印刷”。這種印刷比之前描述的經(jīng)典印刷方法慢得多，但由于墨滴放置控制因此能夠獲得更高的對(duì)準(zhǔn)精度。也能獲得低于50 的線寬。因此，這種類型的印刷已經(jīng)成為用于功能油墨印刷以制造精密的柔性微電子裝置的常用方法。當(dāng)這種類型的噴墨印刷過程應(yīng)用到薄板型基片(sheet substrate)時(shí),通常將這些薄板型基片放置在卡盤上，卡盤沿一個(gè)軸移動(dòng)基片，同時(shí)噴墨頭設(shè)置成正交于另一方向且沿該另一方向移動(dòng)。這種“交叉軸”系統(tǒng)可設(shè)計(jì)成快速、精確且高度可重復(fù)的。然而，當(dāng)噴墨印刷應(yīng)用于連續(xù)的柔性材料薄片時(shí)，噴墨印刷通常以這種模式操作基片保持靜止，噴墨頭借助電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙臺(tái)架系統(tǒng)在整個(gè)加工區(qū)域上方沿兩個(gè)維度移動(dòng)。與“交叉軸”架構(gòu)相比，這種布置導(dǎo)致速度、精度和可重復(fù)性的損失。
討論的所有印刷方法都是增加圖案形成過程，但是對(duì)于基片具有貼在表面的薄膜的情況，包括脈沖激光燒蝕或激光照射的減少過程經(jīng)常用于微電子裝置的形成。在這些情況下，為了形成所需的圖案，每一脈沖激光用于通過直接激光燒蝕選擇性地移除薄膜涂層的區(qū)域或薄膜涂層中的線，或者可替代地，CW UV激光器或準(zhǔn)CW UV激光器用于使抗蝕層展示出所需的圖案，所需的圖案之后通過隨后的顯影和蝕刻過程被傳送到底層膜中。當(dāng)這些激光加工用于形成薄板型基片的圖案時(shí)，各種不同的方法被用于實(shí)現(xiàn)激光器與基片之間所需的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于較小的基片，激光束靜止而基片在卡盤上沿兩個(gè)軸移動(dòng)是最常見的。這在將來自靜止的激光器的光束傳遞到加工頭方面是最理想的布置，這是由于激光器與頭之間的距離固定。對(duì)于較大的薄板來說，為了使占用的空間最小化，通常在靜止的基片上方沿兩個(gè)軸移動(dòng)激光頭。由于路徑長(zhǎng)度可顯著改變，這在將來自靜止的激光器的光束傳遞到加工頭方面是最不理想的布置，加工頭在此情形下沿兩個(gè)軸移動(dòng)通過一定距離。在實(shí)現(xiàn)最快的頭和基片速度以及最高的精度和可重復(fù)性方面，以及在使靜止的激光器和移動(dòng)的加工頭之間的路徑長(zhǎng)度的一維改變具有可接受的光學(xué)方案方面，激光頭沿一個(gè)軸移動(dòng)而基片沿另一個(gè)軸移動(dòng)的交叉軸方式通常是最常見的。然而，當(dāng)激光加工應(yīng)用于連續(xù)的柔性材料薄片時(shí)，由于相關(guān)的展開鼓和重繞鼓導(dǎo)致的局限性，其通常以這種模式操作基片保持靜止，加工頭借助電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙臺(tái)架系統(tǒng)在整個(gè)加工區(qū)域上方沿兩個(gè)軸移動(dòng)。與“交叉軸”架構(gòu)相比，這種布置導(dǎo)致速度、精度和可重復(fù)性的損失，并且經(jīng)受與沿兩個(gè)軸的變化的光學(xué)路徑長(zhǎng)度相關(guān)聯(lián)的光束傳遞問題。因此，為了通過增加過程和減少過程在用于柔性微電子裝置制造所需的薄膜內(nèi)形成高分辨率、準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)的圖案，需要一種裝置，該裝置能相對(duì)于從筒展開并重繞到筒上的連續(xù)的薄片柔性基片的分離的多段精確定位段的表面移動(dòng)噴墨頭或激光頭或者移動(dòng)噴墨頭和激光頭二者。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用于在分離的確定長(zhǎng)度的內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性基片以通過直接寫入在所述基片上形成具有高水平位置精度的高分辨率、二維圖案的裝置，所述裝置包括a.分配單元，所述分配單元用于沿第一方向周期性地分配來自展開鼓的確定長(zhǎng)度的所述柔性基片，同時(shí)保持所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；b.卡盤，分離的確定長(zhǎng)度的所述基片周期性地夾緊在所述卡盤上以進(jìn)行加工；
c.第一調(diào)節(jié)單元，所述第一調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)沿所述第一方向的長(zhǎng)度變化并保持所述卡盤上游的所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；
d.第一機(jī)械裝置，所述第一機(jī)械裝置用于在分離的某一長(zhǎng)度的基片的整個(gè)長(zhǎng)度上一次或多次沿第一方向來回地精確移動(dòng)所述卡盤和所連接的所述分離的某一長(zhǎng)度的基片;e.安裝在所述卡盤上方的加工單元，所述加工單元用于通過直接寫入過程在所述確定長(zhǎng)度的所述基片上形成高分辨率的二維圖案；f.第二機(jī)械裝置，所述第二機(jī)械裝置用于在所述基片的所述整個(gè)寬度上沿垂直于所述第一方向的第二方向一次或多次來回地精確移動(dòng)所述加工單元；g.第二調(diào)節(jié)單元，所述第二調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)長(zhǎng)度變化并保持所述卡盤下游的所述確定長(zhǎng)度的基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；h.重繞單元，所述重繞單元用于在加工之后沿所述第一方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的所述柔性基片周期性地重繞在重繞鼓上，同時(shí)保持所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；以及i.控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控制i.分離的確定長(zhǎng)度的所述基片周期性地夾緊到所述卡盤以進(jìn)行加工以及當(dāng)所述展開鼓和所述重繞鼓靜止時(shí)所述卡盤沿所述第一方向的移動(dòng)；ii.所述卡盤和所述加工單元的移動(dòng)，借助所述卡盤和所述加工單元二者的同步的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，或者借助所述卡盤和所述加工單元中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述卡盤和所述加工單元中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)；iii.所述加工單元的操作；iv.所述分離的確定長(zhǎng)度的基片從所述卡盤的周期性的松開以及所述展開鼓和所述重繞鼓的操作，以將所述確定長(zhǎng)度的基片重繞到所述重繞鼓上并從所述分配鼓展開另一分離的確定長(zhǎng)度的基片。優(yōu)選地，所述裝置具有如下部件a.具有相關(guān)聯(lián)的薄片制動(dòng)器和張力控制系統(tǒng)的薄片展開單元，所述薄片展開單元能夠夾緊薄片基片或周期性地分配來自圓柱形鼓的分離的確定長(zhǎng)度的未加工的柔性薄片基片以用于加工；b.薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償單元，所述薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償單元能調(diào)節(jié)所有的長(zhǎng)度變化并保持分離的某一長(zhǎng)度的被分配且未加工的基片內(nèi)恒定的張力，使得薄片伸長(zhǎng)的程度被限定；c.平板卡盤，所述平板卡盤連接到導(dǎo)致卡盤沿平行于薄片的方向移動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)；d.卡盤上表面內(nèi)的真空通道，所述真空通道用于在加工過程中連接某一長(zhǎng)度的未加工的基片；e.加工單元置，所述加工單元安裝在卡盤上方并連接到致使所述加工單元橫跨薄片的寬度移動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)；f.連接到加工頭的一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)單元，所述照相機(jī)單元能夠觀察基片上表面；g.連接到所述加工單元的一個(gè)或多個(gè)激光頭、噴墨頭或其他頭，被布置成在卡盤上的基片的上表面上操作；
h.第二薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償單元，其能夠補(bǔ)償所有的長(zhǎng)度變化并保持分離的某一長(zhǎng)度的已加工基片內(nèi)的恒定張力，使得薄片伸長(zhǎng)的程度被限定；i.薄片重繞單元以及相關(guān)聯(lián)的薄片制動(dòng)器和張力控制系統(tǒng)，薄片重繞單元能夠夾緊薄片基片或周期性地?fù)纹?take up)確定長(zhǎng)度的柔性基片并在加工后將其纏繞在圓柱形鼓上;j.控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)允許程序化的協(xié)同的加工單元和卡盤的運(yùn)動(dòng)以及薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器與展開單元和重繞單元的操作。操作中，所述裝置優(yōu)選地按如下方式工作a)展開單元和重繞單元上的制動(dòng)器均被釋放，并且兩個(gè)單元被操作，使得分離的某一長(zhǎng)度的薄片基片在張力控制下前進(jìn)(advance)從而使得確定的長(zhǎng)度被定位在卡盤之上；b)通過卡盤表面中的通道、孔或微孔施加真空，使得確定長(zhǎng)度的基片材料牢固地夾緊在卡盤表面上；c)展開鼓和重繞鼓均停止，并且制動(dòng)器被使用；d)兩個(gè)薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器被致動(dòng)以撐起和釋放由于卡盤沿薄片方向運(yùn)動(dòng)而在卡盤的每一側(cè)產(chǎn)生的過量的薄片材料；e)X載物臺(tái)和Y載物臺(tái)移動(dòng)卡盤和加工單元，因此連接到加工單元的照相機(jī)單元能夠確定基準(zhǔn)標(biāo)記或其他圖案參考的位置；f)測(cè)量參考標(biāo)記的準(zhǔn)確位置；g)在載物臺(tái)控制軟件中進(jìn)行校正以補(bǔ)償基片到標(biāo)準(zhǔn)位置的任何測(cè)量角或位置偏移；h)卡盤上的基片通過加工頭和卡盤的適當(dāng)運(yùn)動(dòng)而被加工；i)卡盤真空被釋放；j)展開單元制動(dòng)器和重繞單元制動(dòng)器被釋放并且兩者都在壓力控制下被操作，使得已加工的某一長(zhǎng)度的基片被從卡盤區(qū)域移開；k)重復(fù)上述步驟a至步驟i。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于在分離的確定長(zhǎng)度的內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性基片以通過直接寫入在所述基片上形成具有高水平的位置精度的高分辨率、二維圖案的方法，所述方法包括a)操作分配單元以沿第一方向周期性地分配來自展開鼓的確定長(zhǎng)度的所述柔性基片，同時(shí)保持所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；b)提供卡盤，分離的確定長(zhǎng)度的所述基片周期性地夾緊在所述卡盤上以進(jìn)行加工；c)調(diào)節(jié)沿所述第一方向的長(zhǎng)度變化并保持所述卡盤上游的所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；d)在分離的某一長(zhǎng)度的基片的整個(gè)長(zhǎng)度上一次或多次沿第一方向來回地移動(dòng)所述卡盤和所連接的所述分離的某一長(zhǎng)度的基片；e)提供在所述卡盤上方的加工單元，所述加工單元用于通過直接寫入加工在所述 確定長(zhǎng)度的所述基片上形成高分辨率的二維圖案；
f)在所述基片的所述整個(gè)寬度上沿垂直于所述第一方向的第二方向一次或多次來回地精確移動(dòng)所述加工單元； g)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度變化并保持所述卡盤下游的所述確定長(zhǎng)度的基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；h)在加工之后沿所述第一方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的所述柔性基片周期性地重繞在重繞鼓上，同時(shí)保持所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；以及i)提供控制系統(tǒng)以控制i.分離的確定長(zhǎng)度的所述基片周期性地夾緊到所述卡盤以進(jìn)行加工以及當(dāng)所述展開鼓和所述重繞鼓靜止時(shí)所述卡盤沿所述第一方向的移動(dòng)；ii.所述卡盤和所述加工單元的移動(dòng)，借助于所述卡盤和所述加工單元二者的同步的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，或者借助于所述卡盤和所述加工單元中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述卡盤和所述加工單元中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)；iii 所述加工單元的操作；以及iv.所述分離的確定長(zhǎng)度的基片從所述卡盤的周期性的松開以及所述展開鼓和所述重繞鼓的操作，以將所述確定長(zhǎng)度的基片重繞到所述重繞鼓上并從所述分配鼓展開另一分離的確定長(zhǎng)度的基片。與該裝置一起使用的薄片箔狀材料可由適于支持微電子機(jī)構(gòu)或傳感器機(jī)構(gòu)的任何柔性材料制成。假想所述材料通常是比如聚酯的聚合物，但也可以使用金屬箔或紙箔。箔的厚度通常假想在幾十微米至幾百微米的范圍內(nèi)，但是，如果需要的話較厚的箔也是可能的且能夠被鼓加工，并且較薄的箔也是可能的。薄片的寬度假想在幾百毫米至超過I米的范圍內(nèi)，并且如果需要的話薄片的長(zhǎng)度高達(dá)幾千米，當(dāng)時(shí)較窄的、較寬的和較長(zhǎng)的薄片也可以被所述裝置使用。展開單元和重繞單元僅在基片材料從卡盤中釋放時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，并用來使確定長(zhǎng)度的基片前進(jìn)以進(jìn)行加工。當(dāng)卡盤上的基片被加工時(shí)，展開單元和重繞單元在閉環(huán)張力控制下保持靜止并且薄片制動(dòng)器被應(yīng)用。兩個(gè)單元上的鼓由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并具有來自薄片張力傳感器的反饋以便保持薄片內(nèi)的適當(dāng)張力以控制伸長(zhǎng)。假想對(duì)應(yīng)于分離的加工區(qū)域長(zhǎng)度的典型的薄片前進(jìn)距離將在幾百毫米至高達(dá)一米的范圍內(nèi)，但是其他較短和較長(zhǎng)的前進(jìn)和加工距離也是可能的。關(guān)于本發(fā)明的要點(diǎn)在于所述裝置是非常柔性的并且加工長(zhǎng)度可通過展開單元和重繞單元的運(yùn)動(dòng)的適當(dāng)編程化而被改變。如果這些單元每次它們操作時(shí)展開和重繞相同的長(zhǎng)度，則加工長(zhǎng)度保持相同。如果它們被導(dǎo)致重繞與展開的長(zhǎng)度不同的長(zhǎng)度，則力口工長(zhǎng)度可改變。所述裝置的架構(gòu)是所謂的交叉軸類型的，具有沿橫跨薄片的一個(gè)軸移動(dòng)的加工頭和沿沿著薄片方向的一正交軸移動(dòng)的基片。整個(gè)基片區(qū)域的覆蓋范圍以下列模式之一實(shí)現(xiàn)a)步進(jìn)掃描模式，其中加工單元和卡盤載物臺(tái)均間斷地移動(dòng)；b)橫跨薄片的光柵掃描模式，其中加工單元進(jìn)行橫跨整個(gè)薄片寬度的一系列連續(xù)移動(dòng)，并且卡盤在每當(dāng)加工單元已經(jīng)完成橫跨薄片的轉(zhuǎn)移時(shí)都進(jìn)行小于整個(gè)行程的一系列步進(jìn)移動(dòng)；c)沿著薄片的光柵掃描模式，其中卡盤沿著其行程的整個(gè)長(zhǎng)度進(jìn)行一系列連續(xù)移動(dòng)，并且加工單元在每當(dāng)卡盤已經(jīng)完成整個(gè)轉(zhuǎn)移時(shí)都進(jìn)行小于整個(gè)薄片寬度的一系列步進(jìn)移動(dòng)；d)向量寫入模式，其中加工單元和卡盤載物臺(tái)二者以協(xié)調(diào)的方式同時(shí)操作。
當(dāng)裝置正在以這四種模式中的任何一種操作時(shí)，由于基片連接到移動(dòng)卡盤上，因此需要處理在卡盤組件的每一側(cè)上的過量的基片材料。這通過兩個(gè)特別的高速薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元實(shí)現(xiàn)。一個(gè)單元位于卡盤組件和展開單元之間，另一單元位于卡盤組件和重繞單元之間。這兩個(gè)單元的功能是在卡盤沿薄片方向移動(dòng)越過其整個(gè)行程的一部分或全部時(shí)撐起和釋放過量的基片材料，而不會(huì)妨礙載物臺(tái)(stage)的精度和速度,不會(huì)向薄片傳遞足夠的拉拽以導(dǎo)致真空夾緊在卡盤上的所述某一長(zhǎng)度的基片相對(duì)于卡盤表面移動(dòng)，并且不會(huì)損壞基片或基片上的任何未處理或已處理的薄膜。當(dāng)所述裝置以其中卡盤沿其行程的整個(gè)長(zhǎng)度進(jìn)行一系列連續(xù)移動(dòng)的光柵掃描模式沿著薄片操作時(shí)，長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元需要最強(qiáng)有力地執(zhí)行，在該模式中。在這種情況下，長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元可能需要以高達(dá)lm/s的速度反復(fù)地?fù)纹鸷歪尫潘沙诘谋∑牧?。?shí)際中，長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元將最可能由具有密集地間隔的平行輥的布置構(gòu)成，其中，一個(gè)能移動(dòng)的輥位于兩個(gè)固定輥之間，使得當(dāng)該能移動(dòng)的輥相對(duì)于所述固定輥被移動(dòng)時(shí)一定長(zhǎng)度的薄片被撐起或分配。如果所述輥被間隔成使得在所述能移動(dòng)的輥的每一側(cè)的薄片長(zhǎng)度是相同的，那么釋放或撐起的薄片的長(zhǎng)度等于所述輥的行程距離的兩倍。該輥的被動(dòng)移動(dòng)或主動(dòng)移動(dòng)都是可能的。在被動(dòng)的情形下，輥依靠重力維持薄片張力。在主動(dòng)的情況下，輥通過包含薄片張力傳感器的機(jī)構(gòu)被向上或向下驅(qū)動(dòng)。用于薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元的其他布置也是可能的。具有一個(gè)或多個(gè)水平或豎直安裝的移動(dòng)輥的單元可用于滿足特定的需求。
各種不同的圖案形成單元可連接到加工頭上。這些圖案形成單元包括I.用于將脈沖激光束直接聚集或成像在薄片表面上以燒蝕基片上的薄膜的光學(xué)系統(tǒng)；2.用于將脈沖激光束聚集或成像在薄片表面上以燒蝕薄片上的薄膜的掃描儀和f_ 9透鏡系統(tǒng)；3.用于將CW激光束或準(zhǔn)CW激光束直接聚集或成像在基片表面上以進(jìn)行薄膜固化或光照(photo exposure)的光學(xué)系統(tǒng)；4.用于將CW激光束或準(zhǔn)CW激光束聚集或成像在基片表面上以以進(jìn)行薄膜固化或光照的掃描儀和f- 0透鏡系統(tǒng)；5.通過以連續(xù)區(qū)域或細(xì)線的形式在基片表面上涂覆材料薄層而形成圖案的按需噴墨的噴墨印刷頭；6.通過以細(xì)線的形式在基片表面上涂覆材料薄層而形成圖案的連續(xù)流噴墨印刷頭;7.通過熱固化或UV固化過程在基片上凝固噴墨印刷液滴的干燥頭；8.在基片表面上的薄膜中劃出隔離線的機(jī)械式劃線器頭。相同類型的多個(gè)頭或不同類型的頭的組合可在所述裝置上使用。使用加工單元和卡盤二者的同步且連續(xù)的運(yùn)動(dòng)，或者通過加工頭或卡盤中的一個(gè)沿任一方向(either direction)的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合加工頭或卡盤中的另一個(gè)沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)，或者通過加工頭和卡盤二者的一系列間歇運(yùn)動(dòng)，加工頭可用于以多種不同模式在基片表面上的薄膜中形成圖案。如果加工單元包含一個(gè)或多個(gè)聚集型激光束傳送單元，則確定長(zhǎng)度的薄片的整個(gè)區(qū)域通過加工單元和卡盤二者的同步且連續(xù)的運(yùn)動(dòng)或者通過加工頭或卡盤中的一個(gè)沿任一方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合加工頭或卡盤中的另一個(gè)沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)來加工。如果加工單元包含由二維掃描器和透鏡單元構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)激光束傳送單元，則確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域可通過所述加工單元和所述卡盤二者沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)以步進(jìn)掃描模式被所述激光單元加工。一種具有二維掃描器和透鏡單元的可替換的布置也是可能的。在這種情況下，確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過所述加工頭或所述卡盤中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述加工頭或所述卡盤中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)以光柵模式在帶中被加工。在加工單元包含一個(gè)或多個(gè)按需噴墨的噴墨印刷頭的情況下，可通過兩種方式運(yùn)行。當(dāng)所述頭以來自有限數(shù)量的噴嘴的連續(xù)液滴流的方式操作時(shí)，形成一系列沉積材料的平行線。這些線的間距可通過選擇所使用的噴嘴的間距來進(jìn)行粗略調(diào)節(jié)，并可通過相對(duì)于移動(dòng)方向傾斜噴墨頭被設(shè)定在一精確值以減小所需的有效間距?？商鎿Q地，當(dāng)印刷頭中的所有噴嘴都采用數(shù)字調(diào)制的液滴噴射方式運(yùn)行時(shí)，確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過噴墨頭或卡盤中的一個(gè)沿任一方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合噴墨頭或卡盤中的另一個(gè)沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)在一系列平行帶中以光柵模式運(yùn)行。這種光柵模式的噴墨處理使得將在整個(gè)基片區(qū)域上形成完全對(duì)準(zhǔn)的二維圖案。不同于按需噴墨的印刷頭，加工單元可包含一個(gè)或多個(gè)連續(xù)流噴墨印刷頭。這種頭對(duì)于在沉積的油墨材料中形成線狀圖案是理想的。在這種情況下，確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過噴墨頭或卡盤中的一個(gè)沿任一方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合噴墨頭或卡盤中的另一個(gè)沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)在沉積材料的一系列平行線內(nèi)進(jìn)行處理。新施加的圖案與基片上的任何現(xiàn)有圖案的精確對(duì)準(zhǔn)是本發(fā)明的最重要的方面之一，這是因?yàn)樵撗b置所適用的許多微電子機(jī)構(gòu)制造過程要求在一個(gè)或多個(gè)下面的圖案層頂部的一個(gè)材料層中的圖案精確地重疊。在實(shí)際中，這通過使用連接到加工單元的一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)單元執(zhí)行預(yù)處理對(duì)準(zhǔn)過程而實(shí)現(xiàn)。所述照相機(jī)觀察基片表面并配有適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件和照明光源以觀察基片上的現(xiàn)有圖案或基準(zhǔn)標(biāo)記。通過對(duì)兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)沿X軸和Y軸的運(yùn)動(dòng)編程，照相機(jī)單元可靠近夾緊到卡盤上的基片的區(qū)域上任何點(diǎn)，以確定基準(zhǔn)標(biāo)記或參考標(biāo)記的位置。在每一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置處，在照相機(jī)視野內(nèi)的標(biāo)記的精確位置被記錄，標(biāo)記相對(duì)于參考位置的偏移被計(jì)算。當(dāng)每個(gè)分離的基片區(qū)域上的兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記的精確位置已經(jīng)被確定之后，將被處理的在卡盤上的基片的區(qū)域的角度和空件位移可被計(jì)算，并在控制處理單元和卡盤的移動(dòng)的程序中弓I入校正。由于薄片是柔性的并將經(jīng)受多種處理和加工操作，因此待處理的基本的區(qū)域可能能夠變形。長(zhǎng)度和寬度都會(huì)有小量的變化并且所述區(qū)域甚至?xí)l(fā)生非線性變形。這些基片變形效應(yīng)都可通過利用對(duì)準(zhǔn)照相機(jī)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)照相機(jī)補(bǔ)償，從而確定基片區(qū)域上足夠多的校準(zhǔn)標(biāo)記的精確位置以允許在校準(zhǔn)加工單元和卡盤的運(yùn)動(dòng)之前計(jì)算精確的形狀，以便使新圖案與現(xiàn)有的變形圖案精確匹配。所提出的裝置的關(guān)鍵部件是控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)允許程序化的協(xié)同的加工單元和卡盤的運(yùn)動(dòng)以及薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器與展開單元和重繞單元的操作。該系統(tǒng)還需要能夠獲取來自校準(zhǔn)照相機(jī)的數(shù)據(jù)、確定基準(zhǔn)標(biāo)記的偏移、計(jì)算基片上的現(xiàn)有圖案的形狀和位置，并對(duì)控制卡盤和加工頭伺服電動(dòng)機(jī)的程序進(jìn)行校準(zhǔn)從而使新圖案準(zhǔn)確覆蓋現(xiàn)有圖案。所述控制系統(tǒng)還需要控制來自用于薄膜燒蝕的激光器或多個(gè)激光器的脈沖的觸發(fā)、用于薄膜曝光或 固化的激光束或多個(gè)激光束的選通、光束掃描器單元或多個(gè)光束掃描器單元中的偏轉(zhuǎn)鏡的操作、來自按需噴墨的噴墨頭或多個(gè)按需噴墨的噴墨頭的液滴的噴射、以及來自連續(xù)流噴墨頭或多個(gè)連續(xù)流噴墨頭的液滴的偏轉(zhuǎn)。在加工單元包含某種類型的噴墨頭的情況下，所述裝置可能需要在已加工的一種基片已經(jīng)從卡盤釋放并且朝向重繞鼓前進(jìn)之后通過光固化或熱固化過程對(duì)沉積的油墨材料進(jìn)行某些干燥。如果需要這樣的單元，那么它可位于兩個(gè)不同的位置在卡盤與重繞側(cè)薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器之間或者在重繞薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器與重繞鼓之間。如果所述單元放置在卡盤和薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元之間，并且如果需要在另外的材料在卡盤上被加工時(shí)固化某一長(zhǎng)度的已加工薄片材料，那么固化單元將位于沿薄片方向移動(dòng)的薄片材料之上，并且沿薄片方向的固化單元的長(zhǎng)度需要足以容納所述某一長(zhǎng)度的已加工材料以及加工過程中卡盤的行程長(zhǎng)度。實(shí)際中，這意味著在加工時(shí)間超過固化時(shí)間的情況下，需要長(zhǎng)度至少是加工區(qū)域長(zhǎng)度的兩倍的固化單元。如果固化時(shí)間超過加工時(shí)間，那么需要更長(zhǎng)的固化單元。對(duì)于在基片加工期間位于移動(dòng)的薄片材料之上的情況，固化單元可能具有若干倍于加工長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，最小為加工長(zhǎng)度的兩倍。如果由噴墨頭施加的材料可以未固化的狀態(tài)行進(jìn)通過長(zhǎng)度補(bǔ)償單元，那么在薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元和重繞鼓之間布置熱干燥器單元或UV干燥器單元是可能的。該位置是有利的，這是因?yàn)楫?dāng)卡盤上的其他材料被加工時(shí)它位于靜止的薄片材料之上。這意味著只要固化時(shí)間少于加工時(shí)間，則固化單元沿X方向的長(zhǎng)度僅需要?jiǎng)倓偝^加工區(qū)域的長(zhǎng)度。明顯地，對(duì)于固化時(shí)間超過加工時(shí)間的情況，固化單元的長(zhǎng)度需要更長(zhǎng)。對(duì)于在基片加工過程中位于靜止的薄片材料之上的的情況，固化單元可能具有若干倍于加工長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，最小為加工長(zhǎng)度的一倍。干燥器單元很可能是這樣的類型當(dāng)不使用時(shí)，其移動(dòng)到遠(yuǎn)離薄片的?？课恢靡员苊獠槐匾谋∑訜?。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖對(duì)所述裝置的各方面進(jìn)行描述圖I為所述裝置的側(cè)視圖；圖2為所述裝置的俯視圖；圖3示出了能夠后處理固化的所述裝置的變形；圖4示出了能夠后處理固化的所述裝置的供選擇的版本。
具體實(shí)施方式
圖I圖I示出所提出的裝置的側(cè)視圖，示出了連續(xù)的柔性材料薄片11，該薄片11從所述裝置一側(cè)的展開鼓或展開筒12周期性地展開并周期性地重繞在所述裝置另一側(cè)的重繞鼓或重繞筒13上。在該圖中，展開單元和重繞單元都被示出為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使得薄片從左向右周期性地前進(jìn)。兩個(gè)單元由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并具有來自薄片張力傳感器(未示出)的反饋，以便一直維持薄片內(nèi)的適當(dāng)張力。所述裝置具有連接到伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)15的扁平的卡盤14，使得卡盤14可以精確受控的方式沿平行于薄片移動(dòng)方向的X方向移動(dòng)。所 述裝置具有加工單元16，加工單元16連接到薄片上方的臺(tái)架上的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)上的移動(dòng)托架(carriage)。攜帶加工頭的所述載物臺(tái)的行進(jìn)方向?yàn)閅方向，Y方向正交于X方向并定向?yàn)榇怪庇趫D中的紙。加工單元具有連接到它的照相機(jī)單元17以觀察基片上的已有圖案或基準(zhǔn)標(biāo)記。通過兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)的沿X軸和Y軸的程序化運(yùn)動(dòng)，基片的夾緊到卡盤的區(qū)域上的任何點(diǎn)可被接近以由加工單元加工或由照相機(jī)識(shí)別基準(zhǔn)標(biāo)記位置。薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元18位于展開單元和卡盤組件之間以撐起和釋放由于卡盤和所連接的基片的沿X方向的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的任何松弛的未加工基片材料。第二薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元19位于卡盤組件和重繞單元之間以撐起和釋放由于卡盤和所連接的基片的沿X方向的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的任何松弛的已加工基片材料。圖2圖2示出所提出的裝置的俯視圖，示出了連續(xù)的柔性材料薄片21，該薄片21在所述裝置的一側(cè)從繞軸23旋轉(zhuǎn)的展開鼓或展開筒22展開。該薄片在越過加工卡盤25之前穿過“薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器”單元24，所述加工卡盤25能夠沿平行于薄片行進(jìn)方向的X方向行進(jìn)。確定長(zhǎng)度的基片通過真空夾緊到卡盤上以用于加工。加工單元26連接到薄片上方的臺(tái)架27上的載物臺(tái)上的移動(dòng)托架上。所述載物臺(tái)由伺服電動(dòng)機(jī)控制并致使加工頭沿Y方 向橫跨薄片的整個(gè)寬度移動(dòng)。通過一對(duì)所述載物臺(tái)的協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)，夾緊到卡盤的所述確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域28能夠接近加工單元并被加工。加工完成后，卡盤上的真空被釋放并且薄片借助致使展開單元和重繞單元啟動(dòng)的控制單元前進(jìn)。穿過第二薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元29后，薄片最終重繞在重繞鼓或重繞筒210上。該圖中，展開單元和重繞單元都被示出為旋轉(zhuǎn)的，使得薄片從左向右周期性地前進(jìn)。圖3圖3示出了所述裝置的重繞側(cè)，表示出后處理固化單元可如何被放置。柔性薄片31經(jīng)由圖中未示出的薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元從鼓展開。夾緊到卡盤32后，基片的一個(gè)區(qū)域33通過加工頭和卡盤的沿X軸和Y軸的結(jié)合運(yùn)動(dòng)被加工單元34加工。在卡盤沿X方向移動(dòng)時(shí)被釋放或撐起的松弛的薄片材料被長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元35調(diào)節(jié)。重繞鼓36在基片加工過程中保持靜止，但當(dāng)被加工的區(qū)域從卡盤釋放時(shí)重繞鼓36啟動(dòng)以重繞確定長(zhǎng)度的薄片。用于光固化或熱固化通過噴墨印刷沉積的材料的后處理固化單元37位于卡盤和長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元之間。放置在該位置意味著當(dāng)進(jìn)一步的材料在卡盤上被加工時(shí)，固化單元被設(shè)置在沿X方向移動(dòng)的薄片材料上方，因此固化單元的長(zhǎng)度需要長(zhǎng)于被加工的薄片的長(zhǎng)度。圖4圖4示出了所述裝置的重繞側(cè)的另一視圖，表示出后處理固化單元可被放置的另一方式。柔性薄片41經(jīng)由圖中未示出的薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元從鼓展開。夾緊到卡盤42后，基片的一個(gè)區(qū)域43通過加工頭和卡盤的沿X軸和Y軸的結(jié)合運(yùn)動(dòng)被加工單元44加工。在卡盤沿X方向移動(dòng)時(shí)被釋放或撐起的松弛的薄片材料被長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元45調(diào)節(jié)。重繞鼓46在基片加工的過程中保持靜止，但當(dāng)被加工的區(qū)域從卡盤釋放時(shí)重繞鼓46被啟動(dòng)以重繞確定長(zhǎng)度的薄片。熱固化單元或UV固化單元47位于長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元和重繞鼓之間。放置在該位置是有利的，這是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)一步的材料在卡盤上被加工時(shí)，它處于靜止的薄片材料上方。這意味著只要固化時(shí)間少于加工時(shí)間，固化單元沿X方向的長(zhǎng)度只需要?jiǎng)倓偝^加工區(qū)域的長(zhǎng)度。在上述裝置中，提供兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，例如加工頭正交于卡盤移動(dòng)以將光束定位在橫跨基片的各個(gè)點(diǎn)處和卡盤平行于基片的長(zhǎng)度移動(dòng)。因此所述裝置使得能夠通過向量寫入(vector writing)進(jìn)行加工,從而僅在需要加工的位置進(jìn)行加工。如果僅基片的相對(duì)較小的區(qū)域需要加工，這是更有效的。在所述裝置中，沿兩個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)可為不同的模式(I) 二者一起連續(xù)地；或(2) —個(gè)連續(xù)而另一個(gè)間歇地；或(3) 二者均間歇地。并且，沿至少一個(gè)方向提供往復(fù)運(yùn)動(dòng)，例如通過加工單元橫跨基片寬度的來回的運(yùn)動(dòng)。因此，上述布置提供了用于在分離的確定長(zhǎng)度的內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性箔狀基片以通過無掩模直接寫入法在材料上的薄膜中形成具有高水平位置精度的高分辨率、二維圖案的裝置，其中所述裝置包括 用于沿第一方向周期性地分配來自圓柱形鼓的分離的確定長(zhǎng)度的未加工的柔性基片以進(jìn)行加工，同時(shí)保持基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力的單元；用于調(diào)節(jié)沿第一方向的所有基片長(zhǎng)度變化并保持分離的某一長(zhǎng)度的已分配未加工的基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力的單元，長(zhǎng)度變化是由于與鼓較近的一端被保持靜止而另一端在加工期間被移動(dòng)；平板卡盤，分離的某一長(zhǎng)度的柔性基片通過真空周期性地夾緊在卡盤上以進(jìn)行加工；用于在加工期間沿連續(xù)或間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)的任一方向在分離的某一長(zhǎng)度的基片的整個(gè)長(zhǎng)度上一次或多次沿第一方向精確移動(dòng)卡盤和所連接的分離的某一長(zhǎng)度的基片的機(jī)械裝置；安裝在所述卡盤上方的加工單元；用于加工單元的維護(hù)?？课恢?；用于在基片的整個(gè)寬度上沿垂直于第一方向的第二方向一次或多次準(zhǔn)確移動(dòng)所述加工單元的機(jī)械裝置，在第二方向上，運(yùn)動(dòng)為加工期間沿任一方向的連續(xù)或間歇的反復(fù)運(yùn)動(dòng)；用于調(diào)節(jié)所有長(zhǎng)度變化并保持分離的某一長(zhǎng)度的已加工基片內(nèi)沿第一方向的恒定張力的單元，長(zhǎng)度變化是由于一端被保持靜止而另一端在加工期間被移動(dòng)；用于在加工之后沿第一方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的柔性基片周期性地重繞在圓柱形鼓上，同時(shí)保持基片內(nèi)沿第一方向的恒定張力；控制系統(tǒng)周期性地將分離的確定長(zhǎng)度的基片夾緊到卡盤上以進(jìn)行加工，并且隨后允許卡盤沿第一方向的精確移動(dòng)同時(shí)保持展開鼓和重繞鼓靜止；允許加工單元沿第二方向精確地定位在橫跨薄片的寬度的任何點(diǎn)處；借助加工單元和卡盤二者的同步的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，或者借助加工單元或所述卡盤中的一個(gè)沿任一方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述加工單元或所述卡盤中的另一個(gè)沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)來移動(dòng)卡盤和加工單元；操作加工單元；周期性地從卡盤松開已加工的分離的某一長(zhǎng)度的基片，并同時(shí)操作展開鼓和重繞鼓以重繞包含全部長(zhǎng)度的已加工區(qū)域的某一長(zhǎng)度的基片并展開分離的確定長(zhǎng)度的未加工的基片，被展開的所述確定長(zhǎng)度的未加工的基片與被重繞的基片相同或不同。
權(quán)利要求
1. 一種用于在分離的確定長(zhǎng)度內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性基片以通過直接寫入在所述基片上形成具有高水平位置精度的高分辨率的二維圖案的裝置，所述裝置包括 a.分配單元，所述分配單元用于沿第一方向周期性地分配來自展開鼓的確定長(zhǎng)度的所述柔性基片，同時(shí)保持所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力； b.卡盤，分離的確定長(zhǎng)度的所述基片周期性地夾緊在所述卡盤上以進(jìn)行加工； c.第一調(diào)節(jié)單元，所述第一調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)沿所述第一方向的長(zhǎng)度變化并保持所述卡盤上游的所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力； d.第一機(jī)械裝置，所述第一機(jī)械裝置用于在分離的某一長(zhǎng)度的基片的整個(gè)長(zhǎng)度上一次或多次沿第一方向來回地精確移動(dòng)所述卡盤和所連接的所述分離的某一長(zhǎng)度的基片； e.安裝在所述卡盤上方的加工單元，所述加工單元用于通過直接寫入過程在所述確定長(zhǎng)度的所述基片上形成高分辨率的二維圖案； f.第二機(jī)械裝置，所述第二機(jī)械裝置用于在所述基片的所述整個(gè)寬度上沿垂直于所述第一方向的第二方向一次或多次來回地精確移動(dòng)所述加工單元； g.第二調(diào)節(jié)單元，所述第二調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)長(zhǎng)度變化并保持所述卡盤下游的所述確定長(zhǎng)度的基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力； h.重繞單元，所述重繞單元用于在加工之后沿所述第一方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的所述柔性基片周期性地重繞在重繞鼓上，同時(shí)保持所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；以及 i.控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控制 1.分離的確定長(zhǎng)度的所述基片周期性地夾緊到所述卡盤以進(jìn)行加工以及當(dāng)所述展開鼓和所述重繞鼓靜止時(shí)所述卡盤沿所述第一方向的移動(dòng)； ii.所述卡盤和所述加工單元的移動(dòng)，借助所述卡盤和所述加工單元二者的同步的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，或者借助所述卡盤和所述加工單元中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述卡盤和所述加工單元中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)； iii.所述加工單元的操作； iv.所述分離的確定長(zhǎng)度的基片從所述卡盤的周期性的松開以及所述展開鼓和所述重繞鼓的操作，以將所述確定長(zhǎng)度的基片重繞到所述重繞鼓上并從所述分配鼓展開另一分離的確定長(zhǎng)度的基片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)用于將激光束引導(dǎo)到所述基片的表面上以通過燒蝕過程在所述基片的所述表面中形成細(xì)微的圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)用于將激光束引導(dǎo)到所述基片的表面上以便通過光照或熱固化的方法在所述基片的所述表面中形成細(xì)微的圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)按需噴墨的噴墨印刷頭，所述按需噴墨的噴墨印刷頭用于通過沉積結(jié)合形成連續(xù)區(qū)域或細(xì)線的功能材料或非功能材料的微流包在所述基片的表面上形成圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)連續(xù)流噴墨印刷頭，所述連續(xù)流噴墨印刷頭用于通過沉積結(jié)合形成細(xì)線的功能材料或非功能的材料的微流包在所述基片的表面上形成圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其中，所述噴墨印刷頭被設(shè)置成沉積具有導(dǎo)電的、半導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的功能的微流包，并且所述噴墨印刷頭是有機(jī)的、無機(jī)的、金屬的或有機(jī)金屬的類型。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加工單元包括激光頭、噴墨印刷頭和干燥頭的組合。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)激光束傳送單元，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控制所述卡盤和所述加工單元的組合運(yùn)動(dòng)，使得所述確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過所述加工單元和所述卡盤二者的同步的連續(xù)運(yùn)動(dòng)或者通過所述加工頭或所述卡盤中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述加工頭和所述卡盤中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)被加工。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)激光束傳送單元，所述激光束傳送單元包括二維掃描器和透鏡單元，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控 制所述卡盤和加工頭的組合運(yùn)動(dòng)，使得所述確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過所述加工單元和所述卡盤二者沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)以步進(jìn)掃描模式被所述激光單元加工。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)激光束傳送單元，所述激光束傳送單元包括二維掃描器和透鏡單元，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控制所述卡盤和所述加工頭的組合運(yùn)動(dòng)，使得所述確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過所述加工頭或所述卡盤中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述加工頭或所述卡盤中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)以光柵模式在帶中被加工。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)按需噴墨的噴墨印刷頭，所述按需噴墨的噴墨印刷頭能利用來自有限數(shù)量的噴嘴的連續(xù)液滴流操作，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控制所述卡盤和加工頭的組合運(yùn)動(dòng)，使得所述確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過所述加工頭或所述卡盤中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述加工頭或所述卡盤中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)在由沉積材料的平行線構(gòu)成的一系列平行帶中被加工。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)按需噴墨的噴墨印刷頭，所述按需噴墨的噴墨印刷頭能利用來自所有噴嘴的已調(diào)液滴流操作，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控制所述卡盤和所述加工頭的組合運(yùn)動(dòng)，使得所述確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過所述加工頭或所述卡盤中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述加工頭或所述卡盤中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)以光柵模式在一系列平行帶中被加工。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)連續(xù)流噴墨印刷頭，所述連續(xù)流噴墨印刷頭能利用所述基片上的連續(xù)液滴流操作，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控制所述卡盤和所述加工頭的組合運(yùn)動(dòng)，使得所述確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過所述加工頭或所述卡盤中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述加工頭或所述卡盤中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)在一系列沉積材料的平行線中被加工。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述加工單元包括一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)，所述照相機(jī)用于識(shí)別當(dāng)夾緊到所述卡盤時(shí)所述基片上的所述基準(zhǔn)標(biāo)記的位置，使得所述加工單元能相對(duì)于所述基片被準(zhǔn)確定位。
15.一種用于在分離的確定長(zhǎng)度內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性基片以通過直接寫入在所述基片上形成具有高水平的位置精度的高分辨率的二維圖案的方法，所述方法包括 a)操作分配單元以沿第一方向周期性地分配來自展開鼓的確定長(zhǎng)度的所述柔性基片，同時(shí)保持所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力； b)提供卡盤，分離的確定長(zhǎng)度的所述基片周期性地夾緊在所述卡盤上以進(jìn)行加工； c)調(diào)節(jié)沿所述第一方向的長(zhǎng)度變化并保持所述卡盤上游的所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力； d)在分離的某一長(zhǎng)度的基片的整個(gè)長(zhǎng)度上一次或多次沿第一方向來回地移動(dòng)所述卡盤和所連接的所述分離的某一長(zhǎng)度的基片； e)提供在所述卡盤上方的加工單元，所述加工單元用于通過直接寫入加工在所述確定長(zhǎng)度的所述基片上形成高分辨率的二維圖案； f)在所述基片的所述整個(gè)寬度上沿垂直于所述第一方向的第二方向一次或多次來回地精確移動(dòng)所述加工單元； g)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度變化并保持所述卡盤下游的所述確定長(zhǎng)度的基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力； h)在加工之后沿所述第一方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的所述柔性基片周期性地重繞在重繞鼓上，同時(shí)保持所述基片內(nèi)沿所述第一方向的恒定張力；以及 i)提供控制系統(tǒng)以控制 i.分離的確定長(zhǎng)度的所述基片周期性地夾緊到所述卡盤以進(jìn)行加工以及當(dāng)所述展開鼓和所述重繞鼓靜止時(shí)所述卡盤沿所述第一方向的移動(dòng)； ii.所述卡盤和所述加工單元的移動(dòng)，借助于所述卡盤和所述加工單元二者的同步的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，或者借助于所述卡盤和所述加工單元中的一個(gè)沿一個(gè)方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述卡盤和所述加工單元中的另一個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)； iii.所述加工單元的操作；以及 iv.所述分離的確定長(zhǎng)度的基片從所述卡盤的周期性的松開以及所述展開鼓和所述重繞鼓的操作，以將所述確定長(zhǎng)度的基片重繞到所述重繞鼓上并從所述分配鼓展開另一分離的確定長(zhǎng)度的基片。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述基片包括由激光照射、固化或燒蝕的薄膜，所述薄膜具有導(dǎo)電的、半導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的功能，并且是有機(jī)的、無機(jī)的、金屬的或有機(jī)金屬的類型。
全文摘要
描述了一種裝置和方法，所述裝置和方法使在分離的多段柔性基片材料上的薄膜的精確對(duì)準(zhǔn)且分辨率高的圖案形成，該柔性基片材料從一個(gè)鼓展開并在加工后重繞在另一個(gè)鼓上。分離的多段基片被夾緊到卡盤上，所述卡盤沿平行于所述基片的長(zhǎng)度的方向移動(dòng)。提供了用于調(diào)節(jié)所述卡盤的上游和下游的基片的長(zhǎng)度變化的調(diào)節(jié)單元。當(dāng)夾緊到卡盤時(shí)，加工頭橫跨基片的寬度移動(dòng)，并且通過使用減少過程和增加過程之一或兩者的激光燒蝕、激光照射或噴墨印刷中的一種或其結(jié)合來形成圖案。
文檔編號(hào)B65G21/20GK102648138SQ200980162891
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者P·T·路姆斯比 申請(qǐng)人:萬佳雷射有限公司