用于焊接掩模检验的系统和方法转让专利

申请号 : CN201210264331.7

文献号 : CN102991164B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : Y·切比斯N·罗赞斯坦T·塞格夫A·莱维

申请人 : 卡姆特有限公司

摘要 :

公开了用于焊接掩模检验的系统和方法。一种用于检验辅助印刷的系统和方法,该方法可以包括:在印刷工艺期间,由系统的印刷单元在衬底的区域上印刷图案;由系统的检验单元检验所述区域以提供检验结果;由所述系统的处理器基于所述检验结果来搜索缺陷;以及其中,如果发现缺陷,则响应于所述缺陷确定是(a)修复所述衬底,还是(b)执行用于改善所述印刷工艺的校正措施,还是(c)不执行校正措施。

权利要求 :

1.一种用于检验辅助印刷的方法,所述方法包括:

对于包括多个印刷电路板的面板的每个印刷电路板,执行以下步骤:在印刷工艺期间,由系统的印刷单元在印刷电路板的衬底的区域上印刷图案;

由所述系统的检验单元检验所述区域以提供检验结果;

由所述系统的处理器基于所述检验结果来搜索缺陷;

评估印刷电路板的质量等级;以及

其中,如果发现缺陷,则响应于所述缺陷确定是(a)修复所述衬底,还是(b)执行用于改善所述印刷工艺的校正措施,还是(c)不执行校正措施;以及响应于所述多个印刷电路板的质量等级来由系统计算面板的质量。

2.根据权利要求1所述的方法,包括:如果确定要执行所述校正措施,则执行所述校正措施。

3.根据权利要求1所述的方法,包括:在完成所述印刷工艺之前执行所述检验和所述响应;其中,所述响应包括:如果确定缺陷是不可恢复的,则在完成所述印刷工艺之前停止所述印刷工艺。

4.根据权利要求1所述的方法,还包括:在开始所述印刷工艺之前执行所述衬底的初始检验,以及基于所述初始检验的结果来确定是否开始所述印刷工艺。

5.根据权利要求1所述的方法,包括:当预定数量的印刷电路板被定义为是有缺陷的时,将面板定义为是有缺陷的。

6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述确定是响应于所述缺陷的严重性的。

7.根据权利要求1所述的方法,其中,执行校正措施包括:修改至少一个印刷参数。

8.根据权利要求1所述的方法,包括:在系统的检验单元与位于系统的机械台之上的桥之间引入移动时,由检验单元捕获各印刷电路板的多个区域的图像;以及在系统的印刷单元与该桥之间引入移动时,由印刷单元在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。

9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述校正措施包括:修复所述印刷单元。

10.根据权利要求1所述的方法,包括:在开始所述印刷工艺之前执行清洗工艺,以移除能够有助于所述缺陷的生成的潜在外部元素。

11.根据权利要求1所述的方法,包括:如果确定要执行所述校正措施,则帮助执行所述校正措施,其中,所述校正措施用于防止在未来印刷操作期间再次出现所述缺陷。

12.根据权利要求1所述的方法,还包括:如果确定要修复所述衬底,则通过由所述系统的修复单元修复所述衬底来对所述确定进行响应。

13.一种用于检验辅助印刷的系统,所述系统包括:

印刷单元,其被布置成在印刷工艺期间在面板的多个印刷电路板中的每个印刷电路板的衬底的区域上印刷图案;

检验单元,其被布置成检验所述多个印刷电路板中的每个印刷电路板的所述衬底的所述区域以提供检验结果;以及处理器,其被布置成基于所述检验结果搜索缺陷;评估印刷电路板的质量等级;响应于所述多个印刷电路板的质量等级来计算面板的质量;并且如果发现缺陷则响应于所述缺陷来确定是(a)修复所述衬底,还是(b)执行用于改善所述印刷工艺的校正措施,还是(c)不执行校正措施。

14.根据权利要求13所述的系统,包括:印刷系统调整单元,其被布置成如果确定要执行所述校正措施则执行所述校正措施。

15.根据权利要求14所述的系统,其中,所述印刷系统调整单元被布置成修改至少一个印刷参数。

16.根据权利要求13所述的系统,所述系统被布置成执行所述检验,并确定是否在完成所述印刷工艺之前应用所述校正措施。

17.根据权利要求13所述的系统,所述系统被布置成如果确定缺陷是不可修复的,则在完成所述印刷工艺之前停止所述印刷工艺。

18.根据权利要求13所述的系统,其中,所述检验单元被布置成在开始所述印刷工艺之前执行所述衬底的所述区域的初始检验,其中,所述处理器被布置成基于所述初始检验的结果来确定是否开始所述印刷工艺。

19.根据权利要求13所述的系统,其中,所述处理器被布置成确定所述缺陷的严重性。

20.根据权利要求13所述的系统,包括:移动单元;其中,检验单元被配置成当系统在检验单元与系统的桥之间引入移动时,捕获各印刷电路板的多个区域的图像,该桥位于系统的机械台之上;并且其中,印刷单元被配置成当系统在印刷单元与该桥之间引入移动时,在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。

21.根据权利要求13所述的系统,包括:清洗单元,其被布置成在开始所述印刷工艺之前清洗所述衬底,以移除能够有助于所述缺陷的生成的潜在外部元素。

22.根据权利要求13所述的系统,还包括:修复单元,其被布置成如果确定要修复所述衬底,则通过修复所述衬底来对所述确定进行响应。

说明书 :

用于焊接掩模检验的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及焊接掩模检验。

背景技术

[0002] 在单个面板中可以包括一个或多个印刷板(PCB)。现有技术的PCB生产系统具有与印刷系统分离的专用自动光学检验(AOI)系统。现有技术的PCB制造工艺可以包括:(i)AOI系统对PCB的检验,(ii)PCB清洗和表面处理;(iii)专用印刷机器进行的焊接掩模涂覆(其可由丝网印刷(能够实现或不能够实现光图像)、幕式涂覆或喷涂(能够实现光图像)来实现)(,iv)表干固化(tack free curing);(v)UV曝光;(vi)焊接掩模显影;(vii)焊接掩模检验(由专用系统进行);以及(viii)最终固化。
[0003] 该工艺需要各种不同系统(例如,AOI、清洗设备、焊接掩模沉积设备等)的许多面板处理,从而显著地增加了与处理有关的缺陷,这些缺陷降低了生产线的产量。

发明内容

[0004] 可以提供在说明书和权利要求书中所示的系统和方法。
[0005] 可以提供一种用于检验辅助印刷的方法,所述方法可以包括:在印刷工艺期间由系统的印刷单元在衬底的区域上印刷图案;由所述系统的检验单元检验所述区域,以提供检验结果;由所述系统的处理器基于所述检验结果搜索缺陷;并且其中,如果发现缺陷,则响应于所述缺陷来确定是(a)修复所述衬底,还是(b)执行用于改善所述印刷工艺的校正措施,还是(c)不执行校正措施。
[0006] 可以提供一种系统,其可以包括:印刷单元,其被布置为在印刷工艺期间在衬底的区域上印刷图案;检验单元,其被布置为检验所述衬底的所述区域,以提供检验结果;以及处理器,其被布置为基于所述检验结果搜索缺陷,并且如果发现缺陷,则响应于所述缺陷确定是(a)修复所述衬底,还是(b)执行用于改善所述印刷工艺的校正措施,还是(c)不执行校正措施。

附图说明

[0007] 在说明书的结尾部分特别指出并明确要求保护被视为本发明的主题。然而,就操作的组织和方法以及本发明的目的、特征和优点而言,当与附图一起阅读时通过参考以下详细描述可以更好地理解本发明。
[0008] 图1和5示出了根据本发明各个实施例的系统;
[0009] 图2、3、4、7和9示出了根据各个实施例的系统的多个部分;以及
[0010] 图6、8和10示出了根据本发明各个实施例的方法。

具体实施方式

[0011] 将清楚的是,为了解释的简化和清楚,不必按比例绘制附图中所示的元件。例如,为了清楚起见,一些元件的大小可以相对于其它元件进行放大。此外,在认为适当的地方,可以在附图当中重复参考数字以指示相应或类似的元件。
[0012] 在以下详细描述中,给出了大量的具体细节,以便提供对本发明的全面理解。然而,本领域技术人员将理解,可以在不具有这些具体细节的情况下实施本发明。在其它实例中,为了不使本发明模糊,没有详细描述公知的方法、过程和组件。
[0013] 可以提供一种方法。根据本发明的一个实施例,该方法可以包括:在PCB由机械台支撑时,由检验单元捕获该PCB的多个区域的图像;基于这些图像确定PCB模型与PCB之间的空间差;基于(i)这些空间差以及(ii)PCB模型中的应当用焊接掩模油墨进行涂覆的位置来确定焊接掩模油墨沉积位置;以及在PCB由机械台支撑时,由印刷单元在这些焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0014] 该方法可以包括:基于这些图像中的至少一些,来确定PCB或PCB的一部分是否至少具有期望的质量;以及只有在PCB至少具有期望的质量时才印刷焊接掩模油墨。
[0015] 该方法可以包括:在PCB由机械台支撑时,在完成印刷焊接掩模油墨后,检验PCB,以检测本应当被焊接掩模油墨涂覆但却未被焊接掩模油墨涂覆的错过的焊接掩模油墨位置;以及在PCB由机械台支撑时,在错过的焊接掩模油墨位置处印刷上焊接掩模油墨。
[0016] 该方法可以包括:在PCB由机械台支撑时,在多个焊接掩模油墨沉积位置处沉积焊接掩模油墨之后,检验实际的PCB,以检测本应当被焊接掩模油墨涂覆但却未被焊接掩模油墨涂覆的错过的焊接掩模油墨位置;以及在PCB由机械台支撑时,在错过的焊接掩模油墨位置处印刷上焊接掩模油墨。
[0017] 该方法可以包括:在多个焊接掩模沉积位置处沉积焊接掩模油墨之后,检验PCB,以检测过多的焊接掩模油墨;以及由修复单元移除过多的焊接掩模油墨。
[0018] 该方法可以包括:在多个焊接掩模沉积位置处沉积焊接掩模油墨之后,检验PCB,以检测焊接掩模区域中的污染;以及同时由修复单元移除污染。可以在PCB由机械台支撑时执行该移除。
[0019] 该方法可以包括:在检验单元与位于机械台之上的桥之间引入移动时,由检验单元捕获PCB的多个区域的图像;以及在印刷单元与该桥之间引入移动时,由印刷单元在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0020] 该方法可以包括:在检验单元与位于机械台之上的第一桥之间引入移动时,由检验单元捕获PCB的多个区域的图像;以及在印刷单元与第二桥之间引入移动时,由印刷单元在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0021] 该方法可以包括:在沿着第一方向移动机械台并且沿着第二方向移动检验单元时,由检验单元捕获PCB的多个区域的图像;以及在沿着第一方向移动机械台并且沿着第二方向移动印刷单元时,在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0022] 该方法可以包括:由印刷单元来固化焊接掩模油墨。
[0023] 确定空间差可以包括:执行全局对齐和局部对齐。
[0024] 提供了一种用于印刷电路板(PCB)上的焊接掩模印刷的系统。根据本发明的一个实施例,该系统可以包括:机械台,用于支撑PCB;检验单元,用于在PCB由机械台支撑时捕获PCB的多个区域的图像;处理器,用于基于这些图像来确定PCB模型与PCB之间的空间差,并且用于基于(i)这些空间差以及(ii)PCB模型中应当用焊接掩模油墨进行涂覆的位置来确定焊接掩模油墨沉积位置;以及印刷单元,用于在PCB由机械台支撑时,在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0025] 处理器可以被配置为:基于这些图像中的至少一些,来确定PCB是否至少具有期望的质量,并且其中,所述印刷单元可以被布置为只有在PCB至少具有期望的质量时才印刷焊接掩模油墨。
[0026] 检验单元可以被布置为:在PCB由机械台支撑时,在完成印刷焊接掩模油墨之后,检验PCB,以检测本应当被焊接掩模油墨涂覆但却未被焊接掩模油墨涂覆的错过的焊接掩模油墨位置;并且其中,印刷单元可以被布置为在PCB由机械台支撑时,在错过的焊接掩模油墨位置处印刷上焊接掩模油墨。
[0027] 检验单元可以被布置为:在PCB由机械台支撑时,在多个焊接掩模油墨沉积位置处沉积焊接掩模油墨之后,检验实际的PCB,以检测本应当被焊接掩模油墨涂覆但却为被焊接掩模油墨涂覆的错过的焊接掩模油墨位置;并且其中,印刷单元可以被布置为:在PCB由机械台支撑时,在错过的焊接掩模油墨位置处印刷上焊接掩模油墨。
[0028] 检验单元可以被布置为:在多个焊接掩模沉积位置处沉积焊接掩模油墨之后,检验PCB,以检测过多的焊接掩模油墨;并且其中,该系统还包括:修复单元,用于在PCB由机械台支撑时移除过多的焊接掩模油墨。
[0029] PCB模型可以是PCB的计算机辅助设计模型。
[0030] 检验单元可以被布置为:在检验单元与位于机械台之上的桥之间引入移动时,由检验单元捕获PCB的多个区域的图像;并且其中,印刷单元可以被布置为:在印刷单元与该桥之间引入移动时,由印刷单元在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0031] 检验单元可以被布置为:在检验单元与位于机械台之上的第一桥之间引入移动时,由检验单元捕获PCB的多个区域的图像;并且其中,印刷单元可以被布置为:在印刷单元与第二桥之间引入移动时,由印刷单元在焊接油墨沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0032] 检验单元可以被布置为:在沿着第一方向移动机械台并且沿着第二方向移动检验单元时,由检验单元捕获PCB的多个区域的图像;并且其中,印刷单元可以被布置为:在沿着第一方向移动机械台并且沿着第二方向移动印刷单元时,在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0033] 印刷单元可以被布置为:由印刷单元来固化焊接掩模油墨。
[0034] 处理器可以被布置为:确定空间差,包括执行全局对齐和局部对齐。
[0035] 本文公开的系统和方法包括:数字印刷焊接掩模油墨,其中,只有在PCB上需要焊接掩模油墨的地方,才应用焊接掩模油墨。这有助于在焊接掩模油墨沉积工艺之后立即检验焊接掩模印刷质量。
[0036] 根据本发明的实施例,系统包括诸如但不限于线传感器之类的传感器(可以使用诸如区域传感器之类的其它传感器),用以捕获面板和焊接掩模油墨位置。使用本文公开的系统和方法,在面板仍然能够固定的阶段,或者在焊接掩模油墨沉积之前的针对面板批准的印刷阶段或者刚好在印刷工艺之后检验面板。
[0037] 根据本发明的实施例,该系统能够在焊接掩模沉积之前检验PCB,以验证在其外层不存在缺陷,在PCB上印刷焊接掩模,并检验焊接掩模沉积以验证良好的覆盖和精确的沉积。
[0038] 便利地,在PCB由相同的机械台支撑时,可以由相同的系统来执行印刷工艺的各个阶段。这可以允许提供印刷工艺和系统,其特征在于有序的并实时的(或几乎实时的)反馈、更快的循环时间、与处理有关的缺陷的减少、产量损失的减少以及印刷工艺时间和成本的减少。
[0039] 根据本发明的实施例,公开了一种系统,其便利地是焊接掩模直接数字材料沉积系统,其使得所需的“涂覆”能够数字沉积在PCB上,以在非金属板的表面上保护金属布线。
[0040] 根据本发明的实施例,可以使用计算机辅助设计(CAD)数据,例如,用以根据所捕获的面板图像来调整下降沉积位置。因而,所公开的系统和方法可以有助于高的精确性、生产的灵活性以及环境友好的并且干净的工艺,而不消耗有问题的化工产品。
[0041] 根据本发明的实施例,可以使用当前可用的标准板(golden board)数据,例如,用以根据所捕获的面板图像来调整下降沉积位置。因而,所公开的系统和方法可以有助于高的精确性、生产的灵活性以及环境友好的并且干净的工艺,而不消耗有问题的化工产品。
[0042] 根据本发明的一个方面,所公开的系统和方法包括将对焊接掩模进行印刷和对所印刷的产品(不必是焊接掩模)进行检验组合起来。
[0043] 图1示出了根据本发明实施例的系统10。
[0044] 系统10包括基座11,基座11可以包括机械组件和电组件。
[0045] 图1将系统10示为包括桥20、检验单元130、印刷单元30和对象处理子系统70。
[0046] 对象处理子系统70支撑PCB 9(或者多个PCB面板)。在图5中提供了基座11中所包括的各种组件的例子。
[0047] 图2示出了根据本发明实施例的系统10的第一部分200。
[0048] 第一部分200包括桥20、框架80、印刷单元30、检验单元130、第一电机40、桥电机50、第二电机140和PCB处理子系统70。
[0049] 多个电机有助于沿着各个方向的移动。为了便于解释,没有示出与电机相连接的或与电机有接触的各个结构元件(例如,轨道、链等)。
[0050] PCB处理子系统(也称为机械台)70包括对象支架71,其支撑PCB 9并可以在PCB 9在期望的位置和方向上被对齐和定位之后牢固地固定住PCB 9。PCB处理子系统70还包括机动化的系统72,其可以沿着第一方向410(例如,x轴)移动对象支架71(以及PCB9)。
[0051] 第一电机40沿着第二方向420(例如,z轴)移动印刷单元30。第二电机140沿着第二方向420移动检验单元130。桥电机50沿着桥20的纵轴430(例如,y轴)移动印刷单元30以及附加地或可替换地移动检验单元130。PCB 9放置在对象支架71上。注意到,机动化系统72可以由框架80的一部分(未示出)固定(或由框架80的一部分)支撑。
[0052] 图2示出了第一方向410、第二方向420和纵轴430彼此垂直。注意到,这些方向(和轴)可以彼此小于(或大于)90度地被定向。
[0053] 桥20固定于框架80,并且是刚性的。框架80位于水平面,并具有矩形形状。注意到,框架80可以具有其它的形状,并且可以相对于水平线被定向。
[0054] 桥20提供在印刷工艺期间以及在检验工艺期间不移动的高度精确并稳定的结构,并且简化了成像印刷工艺的控制方案。固定的并且刚性的桥20不包括延伸的移动部分,并且其维护是简单的并廉价的。桥20包括水平结构元件(其定义了桥20的纵轴430)以及两个垂直元件,这两个垂直元件限定了PCB 9可以移动的空间。
[0055] 桥20被配置为以精确的方式容纳印刷单元30。印刷单元30可以包括用于喷射焊接掩模油墨以在对象的表面上形成焊接掩模的喷嘴。
[0056] 可以以各种方式来布置印刷单元30的喷嘴。例如,喷嘴(图3中由31表示)可以布置成彼此平行的行,并且与彼此间隔开,以形成喷嘴阵列。
[0057] 图3还示出了(i)连接在喷嘴31与第一电机40之间的支撑元件33,以及(ii)位于喷嘴31阵列两侧的一对固化单元32。这些固化单元32可以使用基于UV辐射、热或任何其它辐射的固化技术。固化单元32的数量及其位置可以与图3中所示的不同。例如,多个固化单元中的一个可以与印刷单元分离,并且例如可以耦合到桥20。
[0058] 该阵列可以具有如图3中所示的矩形、类菱形形状、矩形形状、圆形形状等。
[0059] 可以彼此独立地来控制印刷单元30和检验单元130。可以与彼此并行地激活这两个单元。例如,如果正在处理的对象是多PCB面板,那么印刷单元30可以在该面板的一个PCB上印刷焊接掩模图案,而检验单元可以对该面板的另一个PCB进行成像。同样应用于足够大以至于同时包括在两头30和130的视野内的PCB的不同区域。
[0060] 注意到,检验头130和印刷头30可以位于桥20的相对侧上(一个在桥20的前面,如图2中所示,另一个单元在桥20的后侧),每个单元连接到不同的桥电机。而对于另一例子,印刷单元30和检验单元130可以被设置在不同的高度处。
[0061] 注意到,上面提到的检验单元130可以包括照明光学部件、一个或多个光源、收集光学部件以及诸如线传感器、区域传感器等的一个或多个传感器。
[0062] 图4示出了根据本发明实施例的系统10的第一部分400。
[0063] 图4的第一部分通过包括两个桥(20和120)而不是单个桥(20)而与图2的第一部分200不同。印刷单元30(经由电机40和50和/或诸如轨道之类的额外结构元件)耦合到第一桥
20,而检验单元130(经由电机140和150和/或诸如轨道之类的额外结构元件)耦合到第二桥
120。
[0064] 根据本发明的实施例,固化元件(未示出)可以包括在印刷单元30中,耦合到一个桥(如图7中所示)或者位于桥20和120之间。
[0065] 图4示出了两个桥20和120,它们彼此平行,但是这不是必须这样的。
[0066] 图5示出了根据本发明另一实施例的系统10。
[0067] 系统10包括控制系统700、移动控制器712、视觉配准和失真补偿单元710、PCB处理子系统70、桥传感器和加热器719、照明单元777(其可以属于检验单元130)、成像光学部件和传感器778(其属于检验单元130)、固化单元729、对固化工艺进行控制的固化控制727、喷嘴驱动器715、喷嘴31以及焊接掩模油墨供应单元702。
[0068] 注意到,系统10可以包括第一部分200和400中的任何第一部分。
[0069] 控制系统700可以包括一个或多个控制器、处理器、微控制器等。其可以包括用于接收命令、提供状态、显示对象的图像等的人机接口。
[0070] 控制系统700可以被配置为执行以下操作中的至少一个:
[0071] A.将焊接掩模油墨图案信息转换成激活喷嘴的命令,其中,焊接掩模图案信息指示基于空间差以及PCB模型中的应当用焊接掩模油墨进行涂覆的位置所确定的焊接油墨沉积位置。
[0072] B.在印刷工艺之前、期间和/或之后对所获得的图像执行图像处理。
[0073] C.在印刷工艺期间接收图像和状态信息。
[0074] D.通过激活后备喷嘴、改变油墨喷射操作的定时(修改喷嘴的点火时间)来管理故障。
[0075] E.控制诸如电极40、50、140和150之类的移动电机、对象处理子系统70,以及[0076] F.控制向喷嘴31供应可喷射底物。
[0077] 控制系统700可以包括用于容纳各种电子卡的一个或多个卡架,并提供到达以及来自这些插卡的供应电压和数据路径。其可以包括图像处理系统,图像处理系统可以包括软件模块、硬件模块或其组合。其可以将通常所支持的图像文件格式(例如,PDL(页面描述语言)、postscript或其它的向量类型的图形文件)转换成像素映射的页面图像,其实际上是传输到印刷机以印刷图案的实际印刷数据,表示数据文件的图像。广泛使用的文件格式是例如Gerber或扩展Gerber格式。转换后的印刷数据可以经由控制系统的数据路径和同步板来提供,并且可以被传输到喷射印刷头驱动器705。可以从驱动器向位于静态并刚性的印刷桥20(或桥20和120)上的多个喷嘴提供这种转换后的印刷数据。同步板704提供将数据定时与真空平台708的移动同步的单元。
[0078] 可选地,控制系统700包括视觉系统,其包括处理器90,处理器90可以包括视觉处理器单元709和视觉配准和失真补偿单元710,处理器90用于各种任务,尤其用于焊接掩模印刷,这将在下面进一步更详细地描述。
[0079] 可选地,控制系统700包括用于将数据提供到移动控制器和驱动器单元712中的通信单元711,其将表示位置数据的电位置信号转换成电控制信号,电控制信号通常是操作对象处理子系统70、第一印刷喷头电机40和第二印刷喷头电机50的脉冲。对象处理子系统70可以包括电机以及在图8中表示为708的真空平台。
[0080] 可选地,系统700包括可以改变真空平台700与印刷桥20之间的垂直距离的一个或多个额外的电机(未示出)。这些额外的电机还可以由来自移动控制器和驱动器单元712的垂直位置控制信号来控制。这种垂直移动可以有助于对不同对象之间的厚度差进行补偿。
[0081] 控制系统700的I/O单元717与系统10的各个组件进行通信,例如桥传感器及加热器及系统加热器719和装载器/卸载器720等。
[0082] I/O单元717还可以与系统的各种组件进行通信,例如对真空平台的不同位置处的真空度进行控制的阀门(未示出)。这允许降低与可喷射底物邻近的区域中的真空度,其中所述可喷射底物被喷射到了对象上并且未被固化。在真空平台708中,这些阀门可以实现区域可寻址的抽吸力,如Zohar的美国专利6754551中所示的,该专利通过引用并入本文。这些阀门形成了区域可寻址的抽吸力阀门系统718的一部分,其中,抽吸力阀门系统718向真空平台708的不同部分提供不同的真空度。
[0083] 喷嘴31可以从焊接掩模油墨供应单元702接收第一可喷射底物。
[0084] 焊接掩模油墨供应单元702可以包括:(i)第一存储系统720,其可以包括一个或多个容器,所述一个或多个容器包括主容器和辅容器,其通过应用重力和连通器的物理原理从而控制负的弯液面压力来用作液面控制系统;(ii)第一压力调节系统721,其使用上面提到的连通器原理;(iii)第一供给泵系统722,其由控制系统700控制,(iv)第一多级过滤器单元725,其控制油墨物质的最大颗粒大小,(v)多个第一油墨阀门726;(vi)具有多个液面感测设备的第一液面和净化控制系统727;(vii)第一擦拭、溶剂清洗、净化和涂底漆单元(未示出)(;viii)第一流体收集器皿(未示出),其收集油墨和清洗液(;ix)第一气泡排放系统(未示出);(x)第一温度控制系统(未示出),其可以包括第一加热单元、第一温度感测单元和第一温度控制单元(,xi)用于向第一喷射印刷头30供应第一可喷射底物的管子、导管或管道。
[0085] 在固化单元32中实现后续的初始固化(使得所涂图像基本上表干)或者可选地完全固化,其中,与所使用的油墨类型相对应地,应用热、IR(红外)干燥炉或者应用由UV(紫外线)曝光进行的固化。
[0086] 使用控制系统700的显示器和键盘单元730来执行与系统的和操作员有关的各种交互。
[0087] 图7示出了根据本发明实施例的系统10的第一部分700。
[0088] 第一部分700由于具有与移除单元电机240连接的修复单元230而与第一部分200不同,其中移除单元电机240引入关于桥20的z轴移动。修复单元230可以通过激光或机械的方式移除过多的焊接掩模。
[0089] 根据本发明另一实施例,修复单元230是与系统10分离的,并且可以在PCB上应用例如化学蚀刻工艺。可替换地,在PCB由机械台支撑时可以不执行移除工艺,而是由属于系统的修复单元执行。可替换地,可以提供包括基于化学的移除单元、基于机械的移除单元以及基于辐射的移除单元的多个修复单元。
[0090] 图6示出了根据本发明实施例的方法600。
[0091] 方法600开始于将PCB放置在系统的机械台上的阶段610。该阶段可以称为将PCB装载到系统。PCB可以包括在面板中,该面板包括多个PCB,并且在该情况中,将整个面板装载到系统,并且可以通过方法600的以下阶段来处理面板的不同PCB。
[0092] 阶段610可以包括将PCB固定于真空和加紧平台,或者以其它方式牢固地固定PCB,使得在执行方法600期间阻止PCB的不想要的移动。
[0093] 阶段610之后是清洗PCB的阶段620。
[0094] 阶段620之后是在PCB由机械台支撑时由检验单元捕获PCB的多个区域的图像的阶段630。这些区域可以重叠,可以部分地重叠,可以与彼此间隔开,可以覆盖整个PCB或者只覆盖PCB的一个或多个部分。可以对每个区域成像一次或多次。
[0095] 阶段630之后是评估PCB的质量的阶段640。PCB的质量可以反映PCB是可使用的(“好的”)还是有缺陷的(“坏的”)。注意到,可以提供多于两类的PCB(以及多于一对的相应质量等级)。例如,一些PCB可能具有有问题的质量但是它们的缺陷可以被修好,而其它PCB的缺陷不能被修复(或者修复的成本太高)。为了简化说明,以下的描述涉及两类PCB—好的PCB和坏的PCB。
[0096] 如果例如将阶段640应用于包括多个PCB的面板,那么可以响应于这些不同PCB的质量的等级(缺陷等级)来计算面板的质量。可以通过应用考虑不同PCB的质量的一个或多个函数来确定面板的质量等级。例如,如果一个PCB是有缺陷的,那么可以进一步处理面板,但是这个单个PCB可以不经历诸如焊接掩模印刷之类的额外工艺。根据本发明一个实施例,预定数量的有缺陷的PCB可以使得整个面板被当作有缺陷的面板。
[0097] 阶段640可以包括对在阶段630期间获得的图像(或一些图像)应用缺陷检测算法。阶段640可以包括将PCB的区域的图像与PCB的设计数据进行比较,将这些图像与参考PCB(例如标准参考)进行比较等。
[0098] 如果PCB被分类为坏的PCB,则在阶段640之后是停止该工艺并且不在坏的PCB上应用焊接掩模的阶段650。阶段650可以包括修复PCB(或面板)或者扔掉它。
[0099] 如果PCB被分类为好的PCB,则在阶段640之后是确定PCB模型与PCB之间的空间差的阶段660。
[0100] 阶段660可以至少部分地基于在阶段630期间捕获的图像,并且附加地或可替换地基于可以在阶段660期间获得的图像。
[0101] 阶段660可以包括:执行全局对齐和局部对齐。全局对齐可以包括:例如通过计算位于PCB边缘附近的目标与其期望的(无偏差的)位置的偏差,来确定PCB与PCB模型的总偏差。局部对齐可以包括:确定PCB的多个部分与其期望的位置的局部偏差。偏差可能是在制造工艺期间由PCB的变形引起的,并且可以包括旋转偏差、收缩、伸展等。
[0102] 可以通过定位对齐目标、测量对齐目标的位置中的偏差以及基于所测量的偏差来计算PCB的其它部分的空间偏差来确定空间差。可以使用线性函数,并且附加地或可替换地可以使用非线性函数来提供PCB的各个部分的空间偏差。
[0103] 阶段660之后是基于(i)PCB模型与PCB之间的空间差,以及(ii)PCB模型中应当用焊接掩模油墨进行涂覆的位置来确定焊接掩模油墨沉积位置的阶段670。模型的位置可以形成期望的图像,期望的图像包括期望的目标像素,期望的目标像素是应当用焊接掩模油墨进行涂覆的期望像素。
[0104] 对焊接掩模油墨位置进行调整,以适合于要用焊接掩模油墨进行涂覆的PCB。
[0105] 例如,可以由对PCB的不同部分的评估(或测量)的移位进行指示的移位函数(F(x,y))或空间移位向量的阵列来表示空间差。该阵列或函数用于将期望的目标像素(Pdesired_traget(x,y))变换成实际的目标像素(Pactual_target(x,y))。Pactual_target(x,y)=F[Pactual_target(x,y)]。实际的目标像素也被称为焊接掩模沉积位置。
[0106] 阶段670可以包括:调整与焊接掩模有关的计算机辅助设计数据,以对PCB的空间不稳定性进行补偿。
[0107] 阶段670之后是在PCB由机械台支撑时由印刷单元在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨的阶段680。阶段680可以包括由喷嘴印刷焊接掩模油墨以及由固化单元来固化焊接掩模油墨。在固化之后,焊接掩模油墨可以是干的或半干的。
[0108] 阶段680之后是评估焊接掩模印刷工艺的阶段690。阶段690可以包括对PCB进行成像的阶段692以及检测焊接掩模缺陷的阶段694。
[0109] 阶段694可以包括检测错过的焊接掩模油墨位置的阶段696,错过的焊接掩模位置是PCB中的应当已经被焊接掩模油墨涂覆但是却未被焊接掩模油墨涂覆的位置。
[0110] 阶段696之后可以是在错过的焊接掩模油墨位置处印刷上焊接掩模油墨的阶段700。阶段700之后可以是阶段690,或者之后可以是从系统中移除PCB的阶段710,即,从在阶段620-690期间支撑PCB的机械台卸载PCB。
[0111] 附加地或可替换地,阶段694可以包括检测过多的焊接掩模油墨印刷的阶段698,过多的焊接掩模油墨印刷是假定不被焊接掩模油墨涂覆但是实际上却被焊接掩模油墨涂覆的位置。阶段698之后可以是移除过多的焊接掩模的阶段702。阶段702之后可以是阶段690,或者之后可以是从系统中移除PCB的阶段710,即,从在阶段620-690期间支撑PCB的机械台卸载PCB。
[0112] 阶段690可以包括:将实际印刷的焊接掩模(或焊接掩模图案)与在阶段670期间确定的焊接掩模油墨沉积位置进行比较。
[0113] 方法600可以由上面所示的系统中的任何一个来执行。例如,阶段630可以包括:在检验单元与位于机械台之上的桥之间引入移动时由检验单元捕获PCB的多个区域的图像。同样可以应用在阶段690期间。阶段680可以包括在印刷单元与桥之间引入移动时由印刷单元在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0114] 对于另一例子,阶段630可以包括:在检验单元与位于机械台之上的第一桥之间引入移动时由检验单元捕获PCB的多个区域的图像。在阶段690期间可以引入同样的移动。阶段680可以包括在印刷单元与第二桥之间引入移动时由印刷单元在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0115] 对于又一例子,阶段630可以包括:在沿着第一方向移动机械台并沿着第二方向移动检验单元时由检验单元捕获PCB的多个区域的图像。阶段680可以包括:在沿着第一方向移动机械台并沿着第二方向移动印刷单元时在焊接掩模沉积位置上印刷焊接掩模油墨。
[0116] 可以提供一种系统,其可以包括一个或多个印刷单元以及一个或多个检验单元的组合。
[0117] 检验单元可以包括照相机,例如线扫描照相机或阵列照相机。检验单元可以使用可见光、红外(IR)感测、紫外(UV)反馈、电测试、磁场测量等来捕获图像。
[0118] 该系统可以在各种类型的喷墨材料沉积工艺(下文称为“喷墨印刷”)期间执行印刷和检验,在下面仅是作为非限制性的例子示出了一些。
[0119] 电子导电迹线
[0120] 可以在衬底上印刷导电材料以产生电路,其中衬底可以具有某些介电特性。结果可以用作射频识别(RFID)电路、太阳能板或通用电子电路。印刷迹线的几何结构、其对于所设计的图案的符合应当服从预定的设计,以便所产生的电路正常工作。
[0121] 在印刷工艺期间可能不一定实现导电材料的恰当沉积。如果印刷比期望量少的量,那么这可能导致不具有期望电特性的迹线。这些迹线可能比指定的细,并且甚至可能变得断开,从而破坏了电信号的连续性。
[0122] 如果印刷比期望量多的量或者在错误的位置印刷,则被设计为分离的迹线可能变得连接在一起,从而产生“短路”,再次破坏了电信号的预期路径。
[0123] 比设计的细或粗的迹线将具有不想要的电特性,并且将潜在地使电信号失真。
[0124] 该系统可以检验衬底,以发现可能导致上面提到的错误中的任何错误的缺陷,并且可以修复这样的缺陷。
[0125] 修复可以包括移除任何不想要的部分和/或恰当地重新印刷迹线。
[0126] 检验和印刷的集成可以确保工艺质量。这可以使得能够根据检验结果修改印刷参数,从而立即对与预期性能的偏差进行校正。这可以使得能够尽早检测并修补或替代可能已经失败或接近失败的印刷机组件。这可以确保衬底和印刷材料都符合需求,使得产生的产品将具有预期的性能。
[0127] 电子焊接掩模
[0128] 用称为“焊接掩模”(SM)的涂层来覆盖PCB。SM覆盖PCB的表面的大部分,而使某些部分未被覆盖,使得可以在暴露的导电区域上焊接组件。这些区域被称为焊盘(pad)。这些焊盘不被任何杂散材料(包括SM的剩余部分)污染使得可以成功地以机械方式和电方式附接组件,这是必要的。在制造工艺期间以及所完成的电路的整个使用期期间,SM向其覆盖的所有区域提供完全保护,这也是必要的。这样,必须将SM精确地放置在PCB上,并且在沉积之后SM必须具有恰当的几何质量和厚度。
[0129] 喷墨印刷机可以用于在PCB上印刷SM。虽然存在喷墨印刷机能够进行非常精确的印刷这一事实,但是产品缺陷确实出现,并且对所完成的产品可能具有非常不利的影响。
[0130] 焊盘上的不想要的SM滴最终可能破坏组件的恰当焊接。
[0131] 在制造步骤期间,未被SM恰当覆盖的导电迹线可能变得彼此连接,并且产生短路,这可能导致不恰当的电路。
[0132] 为了避免这样的缺陷,印刷和检验能力的集成(用于提供所谓的集成检验)可以在制造工艺的较早阶段检测到这些损伤,并使得能够通过移除过多沉积或通过在错过的地方增加材料来进行校正动作。
[0133] 集成检验还可以提供关于系统的印刷单元的性能的立即反馈,从而允许修改印刷工艺。可以处理恶化的组件、单元,可以进行校正动作。校正动作可以是机器参数调整、部件维护活动、组件替代、材料分析等形式。
[0134] 电子抗蚀剂
[0135] 在传统的PCB制造工艺中,用钢箔覆盖一侧或两侧的衬底被选择性蚀刻,移除钢的部分并留下钢迹线,其中钢迹线最终组成电路。选择性蚀刻是通过使用用作“抗蚀剂”的材料覆盖需要留在电路上的区域来实现的。未被抗蚀剂覆盖的区域由蚀刻剂移除。喷墨印刷是用于沉积抗蚀剂以覆盖钢并保护钢的多种方法中的一种。
[0136] 作为任何其它制造工艺,抗蚀剂的喷墨印刷也易发缺陷。处于本应当未被覆盖的区域中的材料不利地保护了钢的底部,并且在本不应当留有导体的地方留下了潜在有危害的导体。这甚至可能导致短路。
[0137] 错过的材料可能不能恰当地保护底部的钢,底部的钢最终被蚀刻掉,从而变成开路或具有不恰当电特性的迹线。
[0138] 集成检验可以检测这些杂质,并且将允许在出现不可逆的危害之前进行迅速校正。
[0139] 机械快速3D原型设计
[0140] 使用喷墨印刷来根据来自计算机辅助设计程序的指令来沉积聚合材料层。结果是预期产品的3D原型。原型可以具有移动部分以及隐藏空间。
[0141] 原型允许对设计进行测试,并且有时甚至本身就可以变成最后产品。
[0142] 在这些层的一个层期间的任何沉积缺陷很快变成嵌入的以及不可检测的,只有在整个工艺完成之后才能够被发现。到这个时候,整个原型可能变成无用的。
[0143] 集成检验使得能够在每个层期间发现缺陷。然后可以立即处理这些缺陷,即可以修复这些缺陷。可以废弃并重新沉积有缺陷的层,或者在最坏的情况中,可以中止原型设计,从而节省时间和材料。
[0144] 与任何其它产品工艺一样,数字印刷可能引发可能导致所制造的产品的最终缺陷的缺陷。在印刷工艺期间为了进行工艺控制和/或在该工艺末尾为了确保无缺陷的最后产品,可以在印刷之前执行检验以在它们被覆盖之前校正缺陷。
[0145] 由于数字印刷正变成一种生产诸如太阳能电池、RFID天线、瓷砖以及其它印刷电子产品之类的产品的方法,所以将检验并入到印刷系统中以在这些系统中实现在线检验也是有意义的。
[0146] 将检验系统并入到印刷系统中,提供了额外的益处,例如使处理最小化、改善精确性并且因此保证优秀的最终产品。
[0147] 在线检验在印刷机器上使用数字印刷技术或其它方法而具有以下潜力:提供印刷工艺的反馈,使能其迅速修改,并允许立即修复检测到的缺陷。
[0148] 通过将检验能力和/或修复能力添加到印刷系统,可以在印刷机上完成检验和修复,从而进一步减少缺陷处理,由于更少的步骤以及快速的响应等而改善了产品成本。
[0149] 在以下段落中,详细说明一些例子:
[0150] 印刷后检验:在制造PCB时使用导电油墨沉积的导体的检验。印刷时任何未检测到的失败将立即在导体线路中以及导体线路之间导致缺陷,例如短路或开路。在印刷机上并入检验系统将向印刷机提供立即反馈,使得印刷机既能够校正导致该缺陷的原因又能够修复最后结果。校正动作可以由工具自动地执行,或者通过工具操作员的干预来执行。
[0151] 印刷后检验:在制造PCB时,可以由喷墨系统印刷抗蚀剂。印刷时的任何失败最终都将在导体线路中以及导体线路之间导致缺陷,例如短路或开路。在印刷机上并入检验系统将向印刷机提供立即的反馈,使得其能够进行校正动作。
[0152] 印刷后检验,在制造具有直埋电容或电阻层的PCB时,印刷头的故障将导致电容或电阻的错误值。
[0153] 印刷前检验。可能在有缺陷的衬底上执行印刷。如果这样,那么进行昂贵的印刷操作是没用的。在印刷之前执行检验将验证衬底不具有缺陷。
[0154] 印刷前检验。在制造PCB时,可以使用数字印刷来印刷图例(legend)。在图例印刷之前检验PCB将验证PCB不具有缺陷并且可以进行印刷。这在产品工艺中将节省不必要的步骤,并提供更好的成本降低。
[0155] 工艺中检验。在使用喷墨印刷机制造3D原型时,印刷头的故障可能导致变形的原型。在这种情况中,检验只有在印刷工艺期间在每个印刷层之后进行时才是有效的。
[0156] 工艺中检验。在使用喷墨印刷机在瓷砖上印刷图案的工艺中,印刷头的故障可能导致图案中的缺陷。如果在瓷砖的最终烘焙之前检测到这样的缺陷,那么可以用较小的成本来校正这样的缺陷。在这种情况中,可以在印刷机器上使用检验来实现有效的工艺中反馈。印刷前检验还将提供与已经存在于瓷砖中的缺陷有关的有效反馈,向之前的工艺提供反馈,以及避免在有缺陷的瓷砖上进行印刷。
[0157] 工艺中检验。在使用喷墨印刷机印刷RFID天线的工艺中,对在线反馈存在关键需要。针对每个印刷层进行在线检验将提供关于下一印刷层的反馈和立即校正,并且借助于此,最终产品将总是好的。
[0158] 工艺中检验。可以通过导电数字印刷层和隔离层来生产PCB产品。为了实现无缺陷的产品,将需要在每个印刷层之后进行检验,否则将不可能检测到缺陷。
[0159] 印刷系统可以在印刷头上或在不同头/桥上包括检验系统。
[0160] 印刷可以包括:为了各种目的的各种油墨的印刷,例如抗蚀剂印刷;焊接掩模印刷,图例印刷,导电油墨印刷,电容和电阻层印刷、3D部件印刷等。
[0161] 根据本发明实施例,可以提供一种方法。该方法可以包括:在由机械机构支撑的衬底上进行印刷,使用照明和图像捕获单元来捕获图像,使用自动或手动方式来分析该图像,将该图像与参考图像进行比较,确定参考图像和所捕获的图像之间的差异,确定该差异的严重性,建议校正该差异的动作,采取校正该差异的动作,建议避免该差异的再次出现的动作,采取避免该差异的再次出现的动作。
[0162] 该方法可以包括:在印刷之前检验衬底,以确定其是否值得印刷。
[0163] 该方法可以包括:在印刷动作期间进行检验,以可能修改印刷条件或中止印刷,以避免产生差异。
[0164] 该方法可以包括:相对于印刷单元移动衬底。该方法可以包括:相对与衬底移动印刷单元。该方法可以包括:相对于检验单元移动衬底。该方法可以包括:相对于衬底移动检验单元。
[0165] 该方法可以包括:移动衬底以采取校正动作。
[0166] 该方法可以包括:修改印刷条件、参数和其它元素,以校正当前印刷步骤中的差异。该方法可以包括:修改印刷条件、参数和其它元素以阻止将来出现差异。
[0167] 该方法可以包括:进行手动或自动的清洗操作以移除可能在印刷操作期间产生差异的潜在危害。
[0168] 该方法可以包括:对在参考图像与最终印刷结果之间实际产生或将来可能产生差异的元件进行手动或自动调整、可能的移除和可能的替换。
[0169] 可以提供一种包括用于实现上面提到的方法的单元的系统。
[0170] 该系统可以包括:固定衬底的机械单元,印刷单元,印刷支持单元、检验单元,检验支持单元,各种控制、决策进行和计算单元。
[0171] 该系统可以包括:用于使能包括该系统的任意单元的适当操作的液压、气动、电和电子单元。
[0172] 该系统可以包括:用于相对于彼此移动衬底和印刷单元、相对于彼此移动衬底和检验单元、相对于彼此移动检验单元和印刷单元的移动单元、电机、移动台、移动控制系统。
[0173] 该系统可以包括:用于采取校正动作的单元,校正动作例如是但不限于在印刷之前清洗衬底、移除印刷图像的不想要的部分、清洗该系统中的产生不想要的结果所涉及的部件。
[0174] 该系统可以包括诸如但不限于以下元件之类的元件:用于在印刷单元和子单元、检验单元和子单元、移动单元和子单元、衬底固定单元和子单元上进行校准、调整、重定位或执行其它校正动作的电机、调整螺丝、杠杆。
[0175] 图8示出了根据本发明实施例的方法800。
[0176] 方法800的第一阶段是810,通过第一阶段,将要执行印刷的衬底放置在系统的机械台上。基于具体的应用,衬底可以是但不限于导电油墨印刷之前的PCB衬底、抗蚀剂印刷之前被钢箔覆盖的PCB衬底、焊接掩模印刷之前的完成的PCB、在图例印刷之前被焊接掩模覆盖的PCB、3D原型的基础、印刷之前的瓷砖。
[0177] 在下一阶段(820)期间,对衬底进行清洗或准备以接收印刷。
[0178] 接下来,检验衬底,以验证其用于印刷的质量和合格性。
[0179] 阶段830指定由检验系统捕获衬底的图像,以为阶段840中的分析做准备。
[0180] 如果阶段840中的分析产生坏的结果,那么可以替换该衬底(阶段842)。
[0181] 如果发现该衬底是好的,则在阶段848中执行对齐操作来将印刷图像与衬底对齐。对齐操作可以使用包括检验系统的图像捕获和分析部分的元件。
[0182] 在阶段850中,印刷被开始并发生。
[0183] 在阶段860到880期间,对当前或最终印刷结果进行检验,以获得预期印刷结果与实际印刷结果之间的差异,其中阶段860到880可以在完全的印刷周期结束时发生或者与印刷阶段850并发地发生。通过使用相关的图像捕获技术以及相关的图像分析技术来发现这些差异,相关的图像捕获技术例如是但不限于适当的照明源、照明角度、光学过滤器,相关的图像分析技术例如是但不限于像素比较、特征比较、公差测量、人工智能、统计算法等。
[0184] 如果检验结果是负的,指示不想要的印刷结果,那么可以开始多个动作。
[0185] 如果在阶段880中确定可以校正不想要的印刷,那么可以执行校正动作,并且可以恢复印刷。
[0186] 阶段888的校正动作可以包括但不限于对印刷错过或具有不够的厚度的区域进行重新印刷、选择性地移除油墨以及清洗被污染的区域、对不能用的子部分进行标记等。
[0187] 如果在阶段880中确定校正动作是不可能的,那么丢弃所印刷的衬底(阶段882)。
[0188] 基于阶段875的结果,可以确定印刷工艺的多个部分或者机器可能需要校正动作。这样的校正动作可以包括但不限于调整或校准系统或单元的多个部分、清洗系统或单元的多个部分、替换系统或单元的多个部分、调整并校准工艺参数、调整印刷作业定义等。
[0189] 阶段875可以与阶段880到890并发地发生。
[0190] 在工艺结束时,在阶段890,将产生的衬底从系统移除。
[0191] 图9示出了根据本发明实施例的系统900。
[0192] 系统900可以包括移动单元910、印刷单元920、检验单元930、处理器940、修复单元950和诸如底座960之类的框架。
[0193] 参考图5到图7,印刷单元920可以与印刷单元30相同,检验单元930可以与检验单元130相同,修复单元950可以与修复单元230相同,底座960可以包括框架80,控制系统700可以包括处理器940,但不必是这样的,并且可以提供系统900的其它配置。
[0194] 印刷单元920可以被布置成在印刷工艺期间在衬底的区域上印刷图案。
[0195] 检验单元930可以被布置成检验衬底的区域以提供检验结果。
[0196] 处理器940可以被布置成基于检验结果搜索缺陷;以及如果发现缺陷则响应于缺陷确定是(a)修复衬底,还是(b)执行用于改善印刷工艺的校正措施,还是(c)不执行校正措施。
[0197] 修复单元950可以被布置成如果确定要修复衬底则通过修复衬底来对所述确定进行响应。
[0198] 印刷单元920可以包括:印刷系统调整单元922,其被布置成如果确定要执行校正措施则执行校正措施;要印刷的图案的源924,其可以是各种之前工艺的结果,之前工艺例如是但不限于扫描、计算机生成、计算机辅助设计(CAD)输出等;印刷头926,其可以接收来自印刷机构和系统、油墨供应、气动给料以及实际印刷工艺所需要的任何其它模块的图像、同步信号;以及油墨干燥单元928,其可以被布置成在沉积油墨之后对印刷油墨进行干燥,从而将油墨固定于衬底,干燥油墨,固化油墨,或者准备由油墨干燥单元928进行进一步处理,所述处理可以包括但不限于不同波长、热、气流等的辐射。
[0199] 图案可以由图像来表示。图像可以本地地存储在机器上,或者远程地存储在服务器计算机中。可以使用任何适当的方式来进一步对图像进行准备以用于印刷,并将其传输到印刷机构,所述任何适当的方式例如是但不限于计算机软件光栅图像处理、电子光栅图像处理、计算机软件向量图像处理、电子光栅图像处理、无线通信方式、直接电子链路、光链路等。
[0200] 印刷系统调整单元932可以被布置成修改至少一个印刷参数。
[0201] 系统900可以被布置成执行检验并确定是否在完成印刷工艺之前应用校正措施。
[0202] 系统900可以被布置成如果其确定缺陷是不可修复的则在完成印刷工艺之前停止印刷工艺。
[0203] 检验单元930可以被布置成在开始印刷工艺之前执行衬底区域的初始检验;其中,处理器被布置成基于初始检验的结果确定是否开始印刷工艺。
[0204] 检验单元930可以包括:
[0205] a.照明单元932,其可以被布置成在印刷工艺之前、在印刷工艺期间以及附加地或可替换地在印刷完成之后对衬底进行照明,照明单元932可以包括辐射源,例如白炽灯、发光二极管、各种波长的激光。按照对象特性所需,可以单独地或并发地从各个角度对衬底进行照明。
[0206] b.图像捕获单元934,其可以捕获衬底的(或者衬底的区域的)一个或多个图像。图像捕获单元934可以包括数字照相机、模拟照相机、彩色或单色传感器、对照明单元或被检验的照明对象产生的波长敏感的设备等。
[0207] c.图像分析器936(如果处理器940不执行该分析的话),其可以分析图像捕获单元所捕获的任意图像。图像分析单元936可以包括图像捕获器、电子图像分析器、计算机软件、图像处理和理解算法、人工智能等。可以使用分析的结果来评价印刷操作的成功、是否需要校正或修复、所印刷的对象是否具有需要的质量、是否应当废弃它、系统是否需要维护、工艺是否需要修改等。
[0208] 处理器940可以被布置成确定缺陷的严重性。可以将处理器940的功能中的至少一些包括在检验单元中。
[0209] 移动单元910可以被布置成在衬底与从印刷单元、检验单元和修复单元中选择的至少一个单元之间引入相对移动。
[0210] 系统900可以包括清洗单元970,其可以被布置成在开始印刷工艺之前清洗衬底、移除可能有助于缺陷产生的潜在外部元素。
[0211] 系统900可以包括每一个上面提到的单元中的多个单元。单元可以在它们的功能方面相同或不同。
[0212] 移动单元910可以被布置成支撑并移动衬底。注意到,衬底可以位于固定的位置,而印刷单元920和/或检验单元可以被移动。
[0213] 底座960可以封装零个或多个单元,例如但不限于计算单元、材料管理单元、机械移动单元、液压单元、气动单元、电单元、通信单元等。
[0214] 图9中的单元的布置是用于解释的目的,并且在实际生活实现中可以采用各种形式。
[0215] 各种单元可以在独立的方向上独立移动,或者可以静止,在实际物理实现中它们可以占用更多或更少的空间,可以以其它配置被放置,如之前的附图中的任意一个所描述的。
[0216] 图10示出了根据本发明实施例的方法1000。
[0217] 用于检验辅助印刷的方法1000可以开始于在开始印刷工艺之前执行衬底的初始检验并基于初始检验的结果来确定是否开始印刷工艺的阶段1010。如果确定不继续(例如,衬底是有缺陷的并且不适合于印刷),那么该方法结束,虽然在该情况中,该方法可以继续到修复衬底的阶段。假定印刷工艺应当开始,那么(如图10中所示的)阶段1010之后可以是阶段1020。
[0218] 阶段1020包括:在印刷工艺期间,由系统的印刷单元在衬底的区域上印刷图案。
[0219] 方法1000还可以包括:在阶段1020期间、在完成检验工艺之后或者在印刷工艺期间和印刷工艺之后可以执行的各个阶段(1030、1040和1050)。
[0220] 阶段1030包括:由系统的检验单元对区域进行检验以提供检验结果。
[0221] 阶段1030之后是由系统的处理器基于检验结果来搜索缺陷的阶段1040。
[0222] 阶段1040之后可以是确定如何对检验结果进行响应的阶段1050。
[0223] 阶段1050可以包括:响应于缺陷确定(如果发现缺陷的话)是(a)修复衬底,还是(b)执行用于改善印刷工艺的校正措施,还是(c)不执行校正措施。
[0224] 阶段1050之后可以是根据所述确定进行响应的一个或多个阶段。可能的响应由阶段1060-1090示出。
[0225] 阶段1060可以包括:如果确定要修复衬底,则由系统的修复单元对衬底进行修复。阶段1060可以包括停止印刷工艺或允许完成印刷工艺。
[0226] 阶段1070可以包括:如果确定要执行校正措施,则执行校正结果。阶段1070可以包括停止印刷工艺或允许完成印刷工艺。
[0227] 阶段1080可以包括:响应于缺陷不执行校正措施。
[0228] 阶段1090可以包括:如果确定缺陷是不可修复的,则在完成印刷工艺之前停止印刷工艺。
[0229] 阶段1050可以响应于缺陷的严重性。
[0230] 阶段1070可以包括:修复印刷单元或修改至少一个印刷参数。
[0231] 印刷结果的质量取决于各种因素。这些因素有印刷系统的力学、电子学、光学、流体动力学,用于修改发送到印刷头的数据的软件、固件和硬件算法等。
[0232] 印刷受到对齐工艺的影响,对齐工艺涉及图像捕获的质量。图像质量取决于透镜、照相机、照明子系统的校准等。若干移动阶段(X、Y和Z方向上)、照相机朝向以及印刷头位置相对于彼此的机械对齐在印刷结果的质量方面扮演着重要角色。
[0233] 印刷头的性能取决于供应给它们的电信号。这些被校准以优化印刷头的性能。这些信号还取决于印刷头所沉积的流体的特性。
[0234] 印刷头包括大量的紧密并非常精确地放置的打印喷嘴,通过所述打印喷嘴将流体喷射并沉积在衬底上。印刷的质量取决于喷嘴的性能以及喷射的流体在被沉积在衬底上时的轨迹。
[0235] 用软件、固件和硬件实现的算法准备供应到印刷头的信号,以实现流体在衬底上的高质量沉积。算法受到上面提到的几乎所有因素以及衬底特性的影响。
[0236] 在检验工艺期间发现的印刷差异被分析,并可以归因于上面提到的因素中的一个或多个。根据差异的特性和严重性,可以采用校正措施。例如:
[0237] a.由没有喷射流体的喷嘴引起的错过的覆盖可以通过使用不同的一组喷嘴和印刷头对相同的区域进行重新印刷来克服,而不需要中止印刷工艺。
[0238] b.可以禁止在非期望位置处喷射流体的喷嘴,清洗衬底,以及修改印刷算法,以对被禁止的喷嘴进行补偿。
[0239] c.如果发现印刷头过度失效则可以替换它。
[0240] d.可以开始对各种移动单元和阶段的校准,以改善对齐和印刷的精确性。
[0241] e.可以修改馈送给印刷算法的参数,以更好地适合于衬底和流体。
[0242] f.可以响应于衬底上的流体的行为,来修改馈送给操作印刷头的电系统的参数。
[0243] g.可以修改馈送给印刷算法的参数,以更好地适合于衬底和流体:这些参数可以是图像处理参数,例如要应用于原始图像以改变印刷图像的大小和形状以便更好地相对于衬底定位流体的腐蚀或稀释的量,等等。这些参数也可以是供应给算法的以便对衬底上的期望流体流动进行补偿的图像翘曲值。
[0244] h.可以响应于衬底上的流体行为来修改馈送给操作印刷头的电系统的参数。印刷头接收最终导致流体滴的喷射的电信号。这些信号的幅度、它们的形状、它们相对于衬底以及不同头之间的移动的激活定时、驱动各个喷嘴和头的信号的序列是最终影响衬底上的流体的行为的参数中的一些。发送给干燥机构的信号的定时和幅度还决定衬底上的流体的行为,直到其停止流动为止,从而改变最后结果。
[0245] 上面提到的阶段中的任意一个可以包括:在衬底与在印刷单元、检验单元和修复单元中选择的至少一个单元之间引入相对移动。
[0246] 方法1000还可以包括:在开始印刷工艺之前执行清洗工艺以移除可能有助于产生缺陷的潜在外部颗粒的阶段1005。
[0247] 虽然已经在本文示出并描述了本发明的某些特征,但是本领域普通技术人员现将想到许多修改、替换、改变和等价形式。因此,应当理解的是,所附权利要求旨在涵盖落入本发明真实精神内的所有这些修改和改变。
[0248] 相关申请
[0249] 本申请要求申请日为2011年7月28的、序列号为61/512,477的临时专利的优先权。本申请是申请日为2012年2月23日的、序列号为13/391,834的美国专利申请的一部分的延续,该美国专利申请是PCT专利申请PCT/IL 10/00539的国家阶段,该PCT专利申请要求申请日为2009年7月6日、序列号为61/223,074的美国临时专利申请的优先权,所有申请通过引用并入本文。