説明

プリント基板製造のためのジェット印刷装置および方法

産業用製造PCB生産ラインにおけるPCBのプラットフォームの表面上にパターンとして液体または粘性の射出可能な物質を分配するためのジェット分配印刷システム。本システムは、印刷ブリッジシステムを有する印刷システムを備える。ここで、印刷ブリッジシステムは、静的で剛性の印刷ブリッジを備え、それぞれに多数のジェットノズルが取り付けられる複数のジェットプリントヘッドを正確に収容する。このプリントヘッドを使用して、使用可能なノズルの総量の一部がバックアップノズルとして使用される複数の冗長性を達成する。

【発明の詳細な説明】
【0001】
[技術分野]
本発明はプリント基板製造に係わり、特にジェット計量配分技術を使用してプリント基板上に多様なパターンを付着するための装置および方法に係わる。
【0002】
[参考資料]
以下の説明で参照される参考資料のリストを示す。
1.Sematech辞書
(http://www.sematech.org/public/publications/dict/cont_to_cz.htm)
2.回路基板専門用語集(http://www.sdcbs.com/term.htm)
3.Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits (IPC)、イリノイ州リンカーンウッド(Lincolnwood, Illinois)
4.SMEMA 7 流体計量配分用語および定義
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5.SMEMA 3.1 Fiducial Mark基準
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8.米国特許第4,668,553号 Miller 1987年5月
9.公開特許公報(公開)平9−18115号、Niijima、1997年1月、日本
10.米国特許第4,767,489号 Lindner 1988年8月
11.米国特許第5,270,368号 Lentら、1993年12月
12.公開特許公報(公開)平11−87883号、Takadaら、1999年3月、日本
13.米国特許第4,748,453号 Linら、1988年5月
14.米国特許第4,963,882号 Hickman、1990年10月
15.米国特許第4,999,646号 Trask、1991年3月
16.米国特許第5,239,312号 Mernaら、1993年8月
17.米国特許第5,790,150号 Lidkeら、1998年8月
18.米国特許第5,587,730号 Karz、1996年12月
19.米国特許第5,984,455号 Anderson、1999年11月
20.米国特許第6,030,072号 Silverbrook、2000年2月
【0003】
用語解説
以下の説明で使用される用語の用語集をつぎに示す。用語の定義は説明の便宜のために示されるのであり、拘束力があると見なされてはならない。
【0004】
【表1】






【0005】
[発明の背景]
エレクトロニクスの小型化および高度化の現在の傾向および進行中の傾向、ならびに現代技術のほぼすべての態様における電子素子の増加が、電子装置の製造に対する厳しい要求につながってきた。着実に増加するコンポーネント密度を競合する環境の中で取り込む複雑なシステムの大量生産は、電子装置の自動化された大量の生産手順を必要とした。
【0006】
大部分の電子部品どうし、または、とりわけコンピュータ、通信装置、家庭用電化製品、自動製造検査装置の中の他の要素を固定し、連結し、接続するプラットホームは、プリント基板またはプリント配線版である。これらの回路基板が製造される方法、および多様性に富んだ複数のコンポーネント(とりわけ、抵抗器、コンデンサ、および集積回路)を挿入、連結する手順は大量生産環境に適用され、多大な自動化を達成し、費用削減、高信頼性、および高いコンポーネント実装密度を生じさせる。(プリント基板、パネルまたは集積回路パッケージを、その中に、またはその上に差し込むことができるか、または取り付けることができる相互接続基板)バックプレーンおよびパネルも同様に製造される。
【0007】
PCBの使用の初期には、PCBはコンポーネントおよび比較的簡略な連結経路構造を実質的にはほとんど実現しなかったが、現代の高密度の基板は、正確な位置合わせ能力を持つ精密かつ高解像度の製造技法を必要とする。
【0008】
本発明の技術を理解するために、従来技術のPCBの一般的な製造工程、特にはんだマスクおよびレジェンド工程を以下に簡略に説明する。
【0009】
手短に言えば、製造ラインの最初でのPCBは、裸銅メッキ基板として知られている、薄い銅の層が上に積層またはメッキされている絶縁材の基部を構成している。化学エッチング工程は、電気伝導性である経路を形成するために銅の領域を選択的に除去する。この選択的な除去や、以下のエッチング工程で銅層を保護するパターン化したマスク(エッチレジスト)でカバーすることによって達成される。一般的には、ローエンドのPCBでパターン化マスクを形成するためには、スクリーン印刷技法が活用される。ハイエンドでは、(さらに詳しく後述される)一般的に複雑化した多層伝導性経路を有するより高密度のPCB、液体フォトイメージ可能なエッチ、および、はんだレジストマスク手順が一般的に活用されている。紫外線硬化およびその後の現像により、規定のパターンを持ったレジストマスクが生産される。エッチング工程の後に基板上に残るパターンは、一般的に一次画像コンダクタパターンとして知られている。
【0010】
エッチレジストマスクは、前述されたエッチング工程のあいだに伝導性経路の領域を保護するが、はんだレジストマスクは、はんだ付け工程のあいだに伝導性経路がはんだで被覆されるのを防ぐ。一般的に、はんだ付け工程は、リード線および伝導性経路を固定し、凝固後に恒久的な電気伝導性結合を達成する溶融金属合金を使用することによって、コンポーネントリード線を伝導性経路(一般にランドまたはパッドと呼ばれる)内の所定の位置に連結する。大量生産では、一般的にウェーブソルダリング方法が活用される。ウェーブソルダリングでは、PCBは、パッドとリード線を被覆する溶融ソルダウェーブを通過し、必要とされるはんだ接合部を形成する。はんだレジストマスクは、溶融はんだによりカバーされる必要があるパッドだけを、カバーされていない状態のままにするが、やはり伝導性経路ははんだでカバーされ、とりわけ架橋するはんだによるショートカットなどの複数の問題を引き起こす。
【0011】
ここでは、SMTやHASLなどの現代の製造方法では、前述されたはんだマスクがその保護機能を保持することが言及される必要がある。
【0012】
はんだレジストは、さらに、一般的には、前述されたパッドを除きPCB全体がはんだレジストによってカバーされるため、基板の耐用年数のあいだ環境から(特に湿度から)の保護としても機能する。多数の追加機能がはんだマスクにより実行されることが期待され、あるいは好まれ、プリント回路ハンドブック第16章[6]にさらに詳細に説明されていることが言及されなければならない。プリント回路ハンドブックは、ANSI/IPC−SM−840仕様に従った分類にも言及し、はんだマスク性能を以下の3つのクラスに分ける。
クラス1:消費者――重要ではない産業用および消費者用の制御素子および娯楽電子機器
クラス2:汎用産業――コンピュータ、電気通信装置、事務機械、計器、および一定の重要ではない軍事用途
クラス3:高信頼性――連続性能が重要である装置、軍事電子装置
【0013】
したがって、当業者は、はんだマスクの特性が、最終製品の特性と性能に重大な関係があることを認識している。
【0014】
コンポーネントの作成およびその後のはんだ付けの前に、とりわけ使い物にならない基板の識別、修理、検証およびフィールドサービスをサポートするために、PCBレジェンドが基板に印刷される。PCBレジェンドには、コンポーネントID、極性マーク、基板上でのコンポーネントの物理的な位置を示すフレーム、ときには社名、PCBバージョン、およびジャンパ機能、コネクタの説明等の機能指示が含まれる。
【0015】
簡単に製造における基本的な工程を説明してきたが、以下に、従来技術のコーティング技法、およびレジスト、特にはんだレジストに関連する問題を説明する。エッチレジスト、および、はんだレジストの使用の相違点は、両方ともエッチャント、はんだ、化学的還元剤、または他の外部影響との一定の相互作用から選択された領域を保護する必要がある機能的にマスクであるため、相対的に小さいことに言及しておかなければならない。
【0016】
恒久的な種類と一時的な種類のはんだレジストがある。一時的なはんだレジストは、通常、選択された領域に塗布され、一般的にはラテックスゴム材料または種々の接着テープのいずれかから成り立っている。一般的には、一時的なはんだレジストは、手によって塗布されるか、あるいは典型的には前もって形成される「パッチ」つまりストリップを使用する自動計量配分方法によって塗布される。選択された穴の中からはんだを遠ざけることによって、一時的なレジストは、温度やプロセスに敏感なコンポーネントを後から加えることができるようにする。一時的なはんだマスクの除去は、一時的なはんだマスクの性質に基づく。剥がすことができる一時的なはんだマスクもあるが、他は、このような一時的なはんだマスクをも除去する洗浄剤が使用される、以降の洗浄工程で溶けやすいものである。
【0017】
恒久的なはんだマスクは、塗布された後に除去されないため、PCB組成物の一部となり、PCB全体のかなりの領域をカバーする。前もって作られる乾燥したはんだマスクフィルムおよびスクリーン印刷技法は、一般的に要求の少ないローエンド製品で活用されるが、ハイエンドは、通常、図1に関して説明される(一般的にLPISMと略される)液体フォトイメージ可能なはんだマスク方法を使用して製造される。
1.製造ライン100の前の工程での積層またはメッキの後に、PCBは、はんだマスクステーション102に搬送される101。
2.洗浄工程103では、表面準備は、通常、軽石処理、溶剤脱脂、化学品洗浄、および最後にオーブン乾燥が後に続く機械ブラシによるスクラビングから構成される。
3.LPISM材104によるPCBのコーティングは、被覆段階105で実行される。該コーティングは、とりわけブランク(パターンなし)スクリーン印刷、ローラコーティング、カーテンコーティング、または静電塗装によって基板に塗布される。
4.タックフリー(べたつきなし)コーティングを達成するための部分的なコーティングの硬化は、乾燥段階106で実行される。
5.以前に作成され、以下にさらに詳細に説明される写真ツール107による紫外線露光は、露光段階108で実行される。
6.露光され、部分的に硬化したマスクの現像は、未露光領域または現像段階109での過去の露光により硬化されなかった露光領域を溶解し、除去する。
7.別のはんだマスキング方法が使用される場合には、境界110内のいくつかの、またはすべての工程および段階が置換または改良される。
8.最終硬化段階111は、前述されたすべての機能を実行するためにマスクを硬化し、PCBは製造ライン100上の続くステーションに搬送される112。
【0018】
LPISMプロセスは、以下の必要とされる装置の一覧から分かるように、主要で、かつ労働集約的である。
a.被覆装置(段階105に関して)
b.事前露光硬化装置(段階106に関して)
c.露光機械(段階108に関して)
d.現像機械(段階109に関して)
e.PCBを設備の各部からつぎの部分(113)に搬送するためのコンベヤおよび自動ハンドリング装置
【0019】
前記の一覧表示された設備には、前述の露光段階108で使用される光マスクを製造するために必須である写真ツール107に必要な設備も追加されなければならない。不透明な領域と透明な領域とが、写真設備ステーション114に概略して示される、写真プロセスおよび材料を活用して形成される。
f.光電性フィルム材115は、CAD(コンピュータ援用設計)ワークステーションまたは他のソースからの出力をフィルム材115上に映すプロッタ116で露光される。
g.適切なGA(グラフィックアート)を使用して、化学品フィルム材115は、加工段階118で加工される(とりわけ、現像、固定および乾燥)。
【0020】
前述の課題より容易に明らかなように、はんだマスク製造過程を完成させるには、多くの機械、材料、手順が必要とされている。
【0021】
前述されたように、多様なコンポーネントがPCBに固着される前に、最終段階として、レジェンド印刷ステーションが基板製造ラインにある。
【0022】
ここで、図3に、従来のレジェンド印刷プロセスを概略して示す。スクリーン印刷法に必要とされる写真ツール製造プロセスは、図1の写真設備ステーション114に関して前述された写真ツール製造プロセスと同一であるため、写真設備ステーション300については、これ以上説明しない。
【0023】
スクリーン印刷設備ステーション301では、既知の本来の(シルク)スクリーン印刷の技法を使用する印刷ツールが製造される。スクリーン印刷は、多種多様な印刷インクの使用を可能とし、とりわけ多種多様な基板の上に印刷できるため幅広く使用されている。この理由から、好ましくはレジェンド印刷には、スクリーン印刷技法が使用される。一般的にはウェブまたはメッシュとも呼ばれている精巧な構造のネットが、コーティング段階303において、一般的にはフォトレジスト乳剤と呼ばれるフォトイメージ可能なマスキング物質302で含浸または被覆される。前述されたように、多種多様なインク、または、このケースではコーティング物質を活用できるため、スクリーン印刷技法が、ときには、コーティング技法としても活用されることが言及されなければならない。したがって、スクリーン印刷コーティングプロセスでは、被覆される表面の総領域を実質的に画定する「ブランク」タイプのマスク304が使用される。短い乾燥工程305は、フォトレジスト乳剤がタックフリー(べたつかない)であることを保証する。前述された写真設備ステーション300で準備される写真ツールマスクは、現在実質的に乾燥したフォトレジスト乳剤で含浸され、一般的に使用されるコンタクト紫外線露光装置306内で露光されるウェブと密接に接触させられる。現像段階307は、紫外線光に対する露光により、硬化されていないフォトレジスト乳剤の領域を効率的に除去する。このようにして、ウェブの多数の穴は、現在、現像プロセスで溶解していないフォトマスクによって閉じられる、あるいは塞がれる。したがって作成されたウェブは、とりわけ続く印刷プロセス中の摩滅に対する物理的な抵抗を達成するために硬化段階308で硬化される(硬くなる)前に、適切な寸法のフレームの中に置かれ、引き伸ばされる。代わりに、ウェブはフォトレジスト乳剤による含浸および後の露光の前に、前述されたフレームの上で引き伸ばすことができる。続くスクリーン印刷工程の簡略な説明から明らかになるように、かなりの物理的な抵抗が、所望され、必要とされる。硬化は、一般的にはオーブン内で所定時間、高められた温度にさらすことによって達成される。必要であれば、硬化は紫外線露光でも達成できるが、紫外線硬化可能なレジェンドインクの性能の制限のために、めったに活用されない。
【0024】
スクリーン印刷工程309では、引き伸ばされたメッシュまたはウェブを張力をかけて保持する、スクリーンステンシルとしても知られている前述されたフレームが、好ましい正確な位置合わせ方法でPCBと密着して接触させられる。適切なレジェンドインク310がフレームの中に注ぎ込まれ、「ドクターブレード」と呼ばれる可撓ワイパーがフレームの一方の側面から他方の側面に移動する。「ドクターブレード」は、硬くなったフォトレジスト乳剤で充填されなかったウェブの穴または迷路を通して効果的にインクを押し込み、インクは所定のパターンでこれらの穴を通ってPCBの表面に移される。オーブン311内の加熱プロセスが、レジェンドインクを硬化し、環境の影響に対する耐久力と抵抗力を持たせる。
【0025】
最後に、PCBは、製造ライン313の次のステーションに搬送される312。
【0026】
a.フレームの位置合わせ、および、PCB上へのパターン化されたインクの転送、
b.写真ツールおよびステンシルスクリーンの蓄積された寸法の歪み、および
c.積層、熱処理、洗浄等の現代的な製造工程により生じるPCB(「ポテト−チッピング(potato−chipping)」)の蓄積された寸法の歪み
に関係する位置合わせの問題は、所望される位置合わせの精度を満足の行かないレベルにまで大幅に制限したが、さらに高密度の回路基板に向かう現行の傾向は、より高い位置合わせの精度レベルに、より緊急に対応することを要求している。特に多層基板(MLB)および両面基板(DSB)の場合、所望される位置合わせを維持しながら、連続的に複数のイメージング工程、とりわけスクリーン印刷プロセスとリソグラフィックプロセスを実行する必要があるため、位置合わせはかなり重要である。
【0027】
試作品製造中であるが、多くの改変が回路に生じ、ありとあらゆる改変に新しい写真ツールの作成を必要とするため、前述された製造方法は特に扱いづらく、多大な時間を要する。前述されたすべての製造工程が、改変ごとに必要とされるため、少量のPCBの製造および試作品製造段階中のいくつかの改変でさえ、労働力、材料および時間という点で多大な投資を必要とする。
【0028】
回路基板生産時間を短縮するため、多数の刊行物が写真設備および/またはスクリーン印刷法の使用に関連する問題に取り組んできた。米国特許第5,637,426号ウチカワ、6/1997[7]は、透明なマスク基板上にじかにマスクパターンを形成し、写真設備工程を回避するためにインクジェッタを使用することを提案しているが、依然として前述の扱いにくいLPISMプロセスを必要としている。
【0029】
ここで、以下に、既知の本来のインクジェット、すなわち通常の射出技術およびこれらの特有の欠点のいくつかを説明する。
【0030】
液体または粘性の物質のジェット計量配分の方法は周知であり、多くの技術分野で応用されており、今日では低価格高品質のテキスト、グラフィックスおよび写真画像印刷装置が、幅広く、特に家庭やオフィスで使用されている。多くの改良により、この方法は、幅広い用途および液体または粘性物質に大幅に適応可能となった。PCB製造に関係する多くの刊行物の中の1つが、インクが活性剤または感光剤のどちらかとして利用される、2工程プロセスでのインクジェット技術による回路基板などの基板上へのインクのイメージ推論付着を開示する米国特許第4,668,533号、Miller 5/1987[8]である。
【0031】
日本の公開特許公報(公開)平9−18115号、1997年1月において、Niijima[9]は、インクジェットプリンタを使用する基板上への直接的なレジストパターン(エッチレジスト、または、はんだレジスト用)形成方法を開示し、写真設備を回避している。
【0032】
単一の試作品または実験基板については、米国特許第4,767,489号、Lindner、1988年8月[10]が、とりわけ融解可能なワックスまたは熱可塑性材料をジェット計量配分方法で適用する、小型でコンパクトなコンピュータ援用プリンタ−エッチャを開示している。
【0033】
エッチレジストのための適切な紫外線硬化可能インク組成物は、米国特許第5,270,368号、Lentら、1993年12月[11]に開示されている。
【0034】
日本の公開特許公報(公開)平11−87883号、タカダら、1999年3月は、紫外線硬化可能インクを使用する、小型ロットおよび試用段階(試作品製造)用途でのはんだレジストおよびレジェンドパターンのためのインクジェット印刷方法を開示している。
【0035】
インクジェット印刷の別の態様は、インク領域カバレージの問題である。多くの刊行物が、この問題、特にオーバヘッド映写透明フィルム型の媒体に画像を形成するための問題に取り組んできた。Linら[13]は、映写の目的のためには強烈な色飽和が望ましく、総インク領域カバレージおよびスポット(インクジェットプリンタによって媒体上に生じさせられるインクドット)の重複によって達成できると述べていた。Linらは、この高品質印刷が、スポットのあいだで「白い」空間を避けることによって達成できることを教示している。これは、印刷ラインごとのプリントヘッドの2パス、および実質的にはピクセル中心から中心までの距離の√2倍に等しいスポットサイズ直径を選択することで達成される。対角線上に隣接するスポットは、水平におよび垂直に隣接するスポットが重複するあいだだけ接触し、100%のピクセル領域カバレージを生じさせる。
【0036】
米国特許第4,963,882号では、Hickman[14]が、インクジェットプリントヘッドを長く使用することによる印刷品質の劣化という既知の本来の問題を軽減するための方法を開示している。印刷品質を改善するための異なる戦略が開示され、プリントヘッドの長い使用による印刷品質の劣化に抵抗力がある方法が説明されている。本質的には、二重ドット方法(単一ピクセル列への単一の色の2つのドットの配置は、異なるノズルからの液滴を使用して形成され、その結果、故障したノズルのための画像品質の劣化は大幅に削減される。印刷解像度が低減されていることを意味する優位点は、低減された品質レベルで得られる。
【0037】
米国特許第4,999,646号[15]において、Traskは、ドット形成の均一性と一貫性の改善の直接的な結果として、印刷品質および色均一性の改善を開示している。Traskは、とりわけノズル方向エラー、インクドロップ量変動、用紙動作エラー、およびキャリッジ動作エラーが、印刷品質、インク領域カバレージに関係する問題、および用紙および他の媒体上でのイメージングに関係する他の問題を生じさせることを認識している。これらの問題を軽減するために、Traskは以下の組み合わせの使用を提案している。
a.ドットネクストツードット(DND)印刷画像を生成するための過剰な印刷領域内でのの過剰なスーパーピクセリング(super pixelling)
b.インクジェット印刷のパターンの補足的かつ過剰な列(印刷済みストリップまたは線)の提供
【0038】
米国特許第5,239,312号のMernaら[16]は、独特の列交互配置印刷方法とシステムを導入し、ソリッドパターンでの不均一性を最小限に抑えることによって、望ましくない「バンディング」と「シーミング」に取り組んでいる。
【0039】
Lidkeら[17]は、マルチパス印刷モードで印刷ドットの一部だけを選択的に印刷するための方法を開示している。該方法は、複数の印刷サイクルそれぞれのためのプリントヘッドを構成する複数のプリントノズルのための所定の発射シーケンスにしたがって、プリントヘッドにピクセルデータを提供することに関係する。
【0040】
Karz[18]は、二次プリントヘッドを活用することにより、冗長な印刷能力を有するサーマルインクジェットプリンタを開示している。あるモードでは、両方のプリントヘッドが互いを補足するが、別のモードでは、第2プリントヘッドが、誤動作が発生した場合に第1プリントヘッドをバックアップする。
【0041】
さらに高い印刷速度に対する現行の要望は、重要なノズル位置合わせおよびノズルの量の増加のために、プリントヘッドのノズル列長の増加によるノズルの誤動作などが追加されるという厳しい状況を生じさせてきた。これらの問題を最小限に抑えるために、米国特許5,94,455号のAnderson[19]は、一次ノズルと二次ノズルを有するインクジェット印刷装置を活用することを提案する。該二次ノズルはノズル誤作動に対処する冗長なノズルを定め、非冗長ノズル印刷モードでのさらなる印刷速度の加速を可能にする。冗長な(通常の)印刷速度モードでは、誤作動するノズルの印刷タスクは、同じ水平線上にあるその関連ノズルにより引き継がれる。さらに、Andersonは、機能性に関してそれぞれの個々のノズルを試験するノズル試験ステーションを提供することも熟慮する。
【0042】
最近、デジタル印刷機に対する要望が、大量であると同時に高品質のインクジェットプリンタに対する厳しい要望を満足させるための、インクジェット技術の改善に関係する多くの公開につながってきた。Silverbrook[20]は、少なくとも1つのスペア印刷モジュールを含むことによって、印刷行の「ダウンタイム」を削減する方法を開示している。Silverbrookは、数千のノズルを含むページ幅の静的プリントヘッドが、冗長ノズルによるフォルトトレランスからかなり恩恵を受けることも述べている。HickmanおよびAndersonと同じように、Silverbookも多数のノズルを使用することによる印刷速度の加速に言及している。さらに、Silverbrookは、高品質印刷について、より低い解像度では、付着されるインク量が印刷されるドット数に正比例すると教示している。
【0043】
PCB製造に関係する前述されたすべての刊行物が、紫外線硬化可能インク組成物に焦点を当てるか、あるいは実質的には、主要な、単一のあるいは小ロットの試作品製造または実験的な回路基板製造の用途でのインクジェット印刷の方法だけを開示しているかのどちらかであることに注意しなければならない。しかしながら、従来の技術により必要条件がまだ満たされていないため、高速で信頼性があり、高品質の大量製造用のジェット計量配分レジストマスクまたはレジェンド印刷技術の優位点を活用できるPCBの大量生産製造手順は依然として開示されていない。このような必要条件は、とりわけ、ゼロフォルトトレランスの高解像度、誤差が非常に低い位置反復性、およびレジストマスクに適切な射出可能物質である。
【0044】
したがって、技術には、これまでに知られていた解決策の制限を大幅に削減または排除し、様々な物質の決定されたパターンを計量配分する工業的規模のPCB製造ラインにおける解決策を提供し、大型基板およびバックプレーンにも適用可能であるジェット計量配分システムおよび方法を提供するニーズがある。
【0045】
[発明の概要]
工業的なPCB製造のためのインク射出方法は、必然的ではないが、好ましくは以下の問題点に取り組まなければならない。
1.印刷品質
(a)解像度:
(i)レジェンドイメージングの場合、少なくとも300×300dpi
(ii)多様なエッチ、および、はんだマスクの場合、少なくとも600×600dpi
(b)特にエッチ、および、はんだマスクに限定されないインク領域カバレージ
(i)ピンホールおよび/またはカバーされていない領域の可能性の大幅な削減
(ii)マスキングの目的で付着させた画像を活用するために充分なインク沈着
(iii)ソリッド領域(1番先のマスク)の均一性(「バンディング」および/または「シーミング」なし)の最適化
(c)歪み
(i)印刷面との接触時の移動の相対的なx速度成分のためのインク液滴歪みの低減
(ii)PCBの前記製造工程のためのPCB(「ポテト−チッピング(potato−chipping)」)の寸法歪みの補正
2.スループット
(a)以下を目的として、大幅に充分なノズルでPCBプリンタを装備すること。
(i)複数の印刷パスを回避するために固有の冗長性で必要とされる解像度を達成する。
(ii)好ましくは最小数の印刷パス(列)においての所望量のインクにより所望の印刷領域カバレージを達成する。
(b)印刷パターンを「オン−ザ−フライ(on−the−fly)」のPCBと位置合わせし、印刷の前にPCBの取り扱いと位置決めを最小限に抑えること。
3.特定のPCB製造要件:
(a)PCB寸法歪み、すなわち「ポテト−チッピング(potato−chipping)」を補正し、印刷されたパターンの正確な場所合わせを可能にすること。
(b)充分な真空吸引力により印刷中に規定誤差の範囲内でPCBの平面度を維持し、PCBとプリントヘッド間の最適作業距離の持続を可能にすること。
(c)好ましくは1つの実質的に連続した印刷工程での大型PCB(たとえば、最大24×30”)の印刷を可能にすること。
(d)とりわけ、
(i)エッチレジストマスク
(ii)はんだレジストマスク
(iii)メッキレジストマスク
(iv)レジェンド印刷
(v)はがすことのできる一時的なマスク
(vi)絶縁保護コーティング
(vii)はんだペースト印刷
(viii)積層板および導体
(ix)PCB穴およびヴァイア−プラッギング(via−plugging)
(x)抵抗器および/またはコンデンサコンポーネントの直接印刷
(xi)エッジング不均一補正制御
(xii)欠肉
(xiii)裸金型およびチップオンボードカプセル化
(xiv)CSPカプセル化、および
(xv)接着剤付着
などのPCB上の様々なイメージングを可能にすること。
【0046】
多様な実施形態における本発明は、レジェンド(マーキングおよび/または名称集)およびはんだレジスト(はんだマスク)を、バックプレーンとパネルを含むプリント基板(PCB)上に、射出可能なインク構成物を活用して印刷するための工業用インクジェットシステムおよび方法を提供する。適切なインク組成物は、とりわけ、それぞれが紫外線露光、熱処理または/および複数の硬化機構の組み合わせのいずれかにより硬化可能である、メラミンインク、エポキシ樹脂インク、およびアクリルインクである。ここでは、本発明が前述されたインク組成物および/または任意の特定の硬化手順の使用に拘束されないことが注意される。
【0047】
本発明が、任意の特定の硬化技法により拘束されないことが注意される必要がある。代わりに、あるいは加えて、インクの高速固定のための加熱システムが提供される。限定されない例により、加熱システムは、熱風を吹き付けることによって媒体の高速乾燥を可能とするブロワ(図7では710として概略して示される)を含む。
【0048】
ある実施形態により、システムは、実質的なインクジェットノズル数(好ましくは数千)を構成する複数の工業用プリントヘッドを含む水平に静的で硬い印刷ブリッジを活用する。水平に静的で硬い印刷ブリッジを活用することにより、移動する印刷ブリッジの加速および加速解除により生じる信頼性の問題は大幅に回避される。
【0049】
特定の例は水平に向けられたブリッジに焦点を当てていたが、通常、テーブルとブリッジの相対的な位置が、ノズルの平面とテーブルの平面が実質的に並行になるほどであることが注意しなければならない。後者の例は水平に向けられた面を指しているが、他の向き、たとえば、垂直に向けられた平面なども適用できる。
【0050】
システムは、加えて、目詰まりや誤射などのノズル誤作動の既知の本来の問題に対処できる複数の冗長性を提供するために豊富な量のノズルを活用する。偶数番号ノズルと奇数番号ノズルのあいだの発射遅延は、プリントヘッドとターゲット表面間の所定の相対的な速度のための製造メーカの推奨値から修正される。したがって、たとえば、所定のノズル隙間値と所定の相対プリントヘッドターゲット表面速度については、既知の本来所望されるドットパターンカバレージを達成するためには、50μsecの発射遅延が示される。発射遅延を減少させることにより、固有の冗長性を生じさせる隣接ドットを実質的な重複により特徴付けられるドットパターンが達成され、さらにマスキング品質を満足させるための所望インク量を提供する。冗長性の係数により達成可能な印刷解像度が引き下げられるため、システムが同じ冗長性係数によりさらに高い印刷解像度能力を備え、フォルトトレランスを維持しながら好ましい印刷解像度を効果的に達成することに注意するべきである。
【0051】
好ましい実施形態におけるシステムは、高速および高精度でx方向とy方向両方で移動可能な真空テーブルを活用して、バックプレーンおよびパネルサイズの(たとえば、24×30インチ)の基板を含む任意のサイズのPCBを受け入れ、その上に印刷することができる。さらに、プリントヘッドのノズルオフィリスを印刷ターゲットからの最適作業距離に保つために、水平に静的で硬い印刷ブリッジは、多様な厚さ寸法を有するPCBに対処するために(ターゲット表面に垂直な)z方向で垂直に移動できる。最適射出距離は0.8mmと1mmのあいだで保持されなければならないため、印刷ジョブを開始する前に、硬い印刷ブリッジは、多様なパネル/基板厚さに対処するために所定の位置にセットされる。
【0052】
さらに、好ましい実施形態による本発明の真空テーブルには、それぞれの入り口が吸引ゾーンに結合される多数の真空入り口が備えられる。したがって、以下の理由で、領域アドレス指定可能な吸引力が達成される。
1.連続製造工程のあいだの機械的処理および熱処理のために、PCBに必要な平面度が欠如する場合に、所定の所望の誤差内で必要なPCB平面度を達成する。したがって、総真空テーブル領域をカバーしないPCBについては、充分な吸引力をPCBがカバーする領域だけに適用することができる。
2.現在インクが付着している領域に対応して、所定の低減された吸引システムに一時的に切り替えること。したがって、はんだマスクまたは/およびレジェンド印刷が付着されているPCBに存在する多数の穴による既知の本来の吸引の問題は大幅に軽減される。
【0053】
好ましい実施形態による本発明のシステムには、ビジョンプロセッサ装置およびビジョン場所合わせおよび歪み補正装置から構成されるビジョンシステムが備えられ、以下の共通の問題に対処する。
a)印刷されたパターンとのPCBの位置合わせを達成すること、および
b)PCB寸法歪みを補正すること。
【0054】
印刷画像を調整(回転)することによって、PCBを正確に定められた方法で配置することを必要とせずに、所望の精度での大局的な位置合わせが達成される。好ましい実施形態による本発明のソフトウェアは、さらに、とりわけ実質的にすべてのIPC(Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits)規格に従った基準マークとの完全な整合を達成するための斜行アルゴリズムとともに形成される。さらに、ビジョンシステムは、レジェンドパターン、および、はんだレジストパターン両方のPCB寸法特徴への高精度の大局的な位置合わせを実現し、印刷工程がPCBをかなり正確な所定の位置に設置しなくても開始できるようにする。
【0055】
さらに、ビジョンシステムは、好ましくはすべてのノズルによって印刷された適切な試験印刷パターンを活用することにより、誤作動するノズルの自律的な識別に備える。したがって、それぞれの誤作動ノズルは特定され、その結果システムによって停止される。システムは残りの冗長性を計算し、所定の冗長性レベルが達成されていない場合には、適切な警告信号が発生する。
【0056】
本発明のある実施形態において、一定の印刷解像度のために必要とされる数の2倍の数のノズルを提供することによって、結果的に停止された目詰まりしたノズルは、印刷品質に影響を及ぼさないであろう(これに関して、実質的にはエッジの真直度、さらに低い印刷解像度からの共通した結果での劣化はない)。印刷品質は、2つのノズルから生じる少なくとも2個のドットによってそれぞれのターゲット領域をカバーすることによって影響を及ぼされず、あらゆるノズルは少なくとも1つの他のノズルによりバックアップされることを達成する。本発明の1つの実施形態では、修正された発射タイミングが活用され、このようにして同じジェットプリントヘッドの奇数の列オリフィスが、偶数列オリフィスの「バックアップ」として機能し、逆もまた同様である。別の実施形態では、ジェットプリントヘッドの列の各ジェットプリントヘッドは、ジェットプリントヘッドの並行した列の中で対向して配置される別のジェットプリントヘッドによりバックアップされる。まだ別の実施形態では、複数の色を同時に射出できるカラーインクジェットプリントヘッドが活用される。それぞれの色導管に同じインクを活用することによって、前述されたような複数の冗長性が相応して達成される。
【0057】
それぞれが紫外線露光、熱処理、または/および複数の硬化機構の組み合わせのどれかにより硬化可能であるとりわけメラミンインク、エポキシインクおよびアクリルインクなどの射出可能な組成物が、好ましくは本発明のシステムで活用される。
【0058】
本発明のある実施形態によるシステムは、ケーブル線によりプリンタコンソールに結合されるプリンタコンソールとオペレータコンソールから構成される。
【0059】
印刷速度の改善にも関わらず、まだ所望のレベルに達しておらず、したがって印刷速度は依然として大量製造ラインのボトルネックを構成している。したがって、本発明の別の実施態様にしたがって、1つの中央オペレータコンソールが多数のプリンタコンソールに命令を出し、印刷工程を複数のプリンタに同時に分散することによりボトルネックを回避する。
【0060】
別の実施形態では、本発明のシステムはスタンドアロンシステムであるため、プリンタコンソールは実質的にすべてのシステムを含む。
【0061】
当業者は、本発明が、以下の説明から明らかになるように、前述した、また図1および図3に関して説明された一般的な従来の手順より大幅に簡略で、かつ扱いにくくないレジストマスクおよびレジェンド印刷の手順を可能にすることを容易に認識するだろう。
【0062】
したがって、本発明の1つの態様により、以下が提供される。すなわち、
産業用製造生産ラインのプラットフォームの表面上にパターンとして液体または粘性の射出可能な物質を分配するためのジェット分配印刷システムであって、
(A)(I)それぞれに多数のジェットノズルが取り付けられる複数のジェットプリントヘッドを正確に収容するために静的で剛性の印刷ブリッジを備え、該ジェットプリントヘッドが該静的な剛性の印刷ブリッジ上の多様な配置にグループ化され、該ジェットプリントヘッドが活用され、使用可能なノズルの総量の一部がバックアップノズルとして活用される複数の冗長性を達成する印刷ブリッジシステム;および
(II)(a)該パターンが該プラットフォーム上に射出分配されるあいだ、該プラットフォームを収容するために、該静的な剛性の印刷ブリッジのジェットノズルの平面に実質的に平行であるテーブル平面を有する印刷テーブル;および
(b)少なくとも2つの垂直方向で同時に該印刷テーブルを移動するための電動システム、
を備えるプラットフォームシステム、
を含む印刷システム;および
(B)該液体または粘性物質を、該複数のジェットプリントヘッドに供給するための供給システム;および
(C)該プラットフォームの表面上にパターンとして、該液体または粘性の射出可能な物質の分配を達成するために、該プラットフォームシステムを制御するためのパターンデータおよびプラットフォームデータに少なくとも応答する制御システム;および
(D)該印刷システムのステータスレポートを少なくとも提供するためのユーザインタフェース、
を備える、ジェット分配印刷システムである。
【0063】
したがって、本発明の別の態様により、以下が提供される。すなわち、
産業用製造生産ラインのプラットフォームの表面上にパターンとして、液体または粘性の射出可能な物質を分配するためのジェット分配印刷方法であって、以下のシステム、
(A)(I)および(II)を備える印刷システム、
(I)印刷ブリッジシステムであって、複数のジェットプリントヘッドを正確に収容するために静的で剛性の印刷ブリッジを備え、該ジェットプリントヘッドのそれぞれに多数のジェットノズルが取り付けられ、該ジェットプリントヘッドは該静的な剛性の印刷ブリッジ上で多様な配置にグループ化され、該ジェットプリントヘッドを使用して、複数の冗長性を達成し、使用可能なノズル総量の一部がバックアップノズルとして使用される、印刷ブリッジシステム
(II)(a)前記パターンが射出分配される前記プラットフォームを収容するために、該静的な剛性の印刷ブリッジのジェットノズルの平面に実質的に水平であるテーブル平面を有する印刷テーブル、
(b)領域アドレス指定可能な吸引力真空テーブル、および
(c)少なくとも2つの垂直方向で該印刷テーブルを同時に動かすための電動システム、
を備えるプラットフォームシステム、
(B)該複数のジェットプリントヘッドに該液体または粘性の物質を供給するための供給システム、
(C)少なくともパターンおよびプラットフォームデータに応答する制御システムであって、該プラットフォームの表面上へ該パターンとして、該液体または粘性の射出可能な物質の分配を達成するための該プラットフォームシステムを制御する、制御システム、および
(D)少なくとも該印刷システムのステータスレポートを提供するためのユーザインタフェース、
を使用する工程を包含する方法である。
【0064】
本発明を理解しそれが実際面ではどのように実施できるのかを理解するために、ここで好ましい実施態様が、添付図面に関して非限定例のみによって説明されるだろう。
【0065】
[好ましい実施態様の詳細な説明]
説明の便宜のために、本発明は、以下に、レジェンド印刷、および、はんだマスク印刷システムを構成する好ましい実施形態に関して説明される。当業者は、本発明が、実施形態に決して拘束されず、とりわけ
a.一次画像伝導性パターン、
b.エッチレジストマスクパターン、
c.一時的なマスク、
d.エッジング不均一補正制御マスク、
e.選択的絶縁保護コーティング、
f.チップオンボードカプセル化、
g.液体カプセル化、
h.バーコード、および
i.表面実装技術(SMT)における接着剤
のための多様な計量配分方法が、本発明の範囲内にあることを容易に認識するであろう。さらに一定のマイナーな修正を適用し、本発明は、SMTソルダペースト印刷用途にも等しく適切である。追加例は、以下に描かれる。
【0066】
後述される好ましい実施形態は、DPC(現在のHitachi Kokai Imaging Inc.)Gen3工業用プリントヘッドの活用に基づいていることが注意される。Spectra Inc. Nova 256/80JAプリントヘッドなどの他のヘッドを同等に使用することができる。後述の実施形態において、他の印刷ヘッドに適用するためには、いくつかの操作パラメータを修正する必要はある。
【0067】
図5Aに関して、本発明のジェット計量配分印刷システムの逆様図が図示されている。印刷ブリッジ500は、それぞれが複数の、好ましくは多数の射出印刷ヘッドを構成する射出印刷ヘッドアセンブリ501と502を保持する水平に静的で硬いプラットホームである。多数の射出印刷ヘッドをアセンブリ501および502に位置する多くの考えられる配置の中の1つが、他方のアセンブリ上の列と交互に配置される1列として概略して図示されている。ヘッドの内の2つは、アイテム503および504により概略図に描かれている。各ヘッドは、インクタンク(ここでは図示されていない)からインクを供給するためのインク供給システム506の一部である管505に結合される。さらに詳しく後述される特定の要件のため、静的で硬いプラットホーム(印刷ブリッジ)500は、かなり高い精度まで各ジェット印刷ヘッドの位置決めおよび位置合わせを可能にする。射出印刷ヘッドの豊富さおよびそれぞれの配置ヘが単に概略で示されていることを示すため、「ブレーク」記号507と508が印刷ブリッジ、ヘッドアセンブリおよびインク供給システムのために採用されている。
【0068】
各個別プリントヘッドは、プリントヘッドオリフィスプレートの一部である多数のジェットノズルを構成し、製造メーカの設計により、たとえば、300dpiまたは600dpi(インチあたりドット)などのある所定のレベルの印刷解像度を達成できる。ノズル誤作動という既知の本来の固有の問題を妨げるために、本発明は、さらに詳細に後述される複数の冗長性を提供するために豊富な量のノズルを活用する。複数の冗長性が、2または3以上の個々のノズルからの2または3以上のインクドットにより各ターゲット領域をカバーすることによって特徴付けられるドットパターンを生じさせることが注意される。好ましい実施形態では、ドットはかなりの範囲まで重複するが、必ずしも完全に重複する必要はない。1つのノズルが誤作動しても、領域は依然として1つまたは複数の他のノズルからの1つまたは複数のインクドットによりカバーされる。使用可能なノズルの一部がバックアップの目的のために割り当てられている場合に固有である解像度の低下を克服するために、一定の解像度に必要とされるより多くのノズルを活用する必要がある。一般的には、豊富なノズルは、複数の冗長性のために活用される。
【0069】
本発明のある実施態様では、工業用カラーインクジェットプリントヘッドが変更された方法で活用される。カラーインクヘッドは、同時に複数の色を射出することができ、一般的には4色(黄色、赤紫色、青緑色および黒)がカラー画像を形成するために活用される。オフィス/家庭用のジェット印刷装置では、一般的に別個の黒インクヘッドが使用されることが注意される。ある実施形態で豊富な量のノズルを達成するために、4色インクジェットプリントヘッドには、すべての色導管(流域)のための同じインクが供給され、このようにして最高3倍、または主要な画像用の1つのノズルおよびバックアップとして他の3つのノズルを使用する場合には200%の冗長性を達成する。しかしながら、好ましい実施形態では、主要な画像のために2つのノズルが使用され、2つのノズルがバックアップとして機能し、このようにして100%の冗長性またはフォルトトレランスが達成される。この運転モードは、図8A、図8B、図9C、図9D、図9E、図9Fおよび図9Gに関してさらに詳しく後述される。
【0070】
本発明の別の実施形態では、多数の単色白黒インクタイプジェットプリントヘッドアセンブリが使用され、所望の複数の冗長性を提供する1500個を超えるノズルを関連させる。
【0071】
ノズル誤作動という前述の既知の問題に対処するために、本発明のシステムは、最低でも、一定の印刷解像度を達成するために必要とされるノズル数の2倍を表す100%の冗長性で作動するように設計される。
【0072】
明確にする理由から、電子複数プリントヘッドドライバ装置、電動印刷ブリッジ垂直作動システムおよび電子電動平面運動制御システムは図5Aから省略し、図7に関してさらに詳しく後述する。
【0073】
印刷テーブル509は、印刷の前のPCB510の装填または設置を促進するための初期開始またはパーキング位置で図示されている。PCB510は、連続印刷工程中におけるPCBの印刷テーブル509への不動固定を保証する(図5Bに関してさらに詳しく後述される)好ましい実施形態による真空テーブル511を使用することによる固定方法で印刷テーブル509に固定される。印刷テーブル509および真空テーブル511は、たとえば最高24×30インチのバックプレーンやパネルを含む、一般的に使用されるすべてのサイズのPCB許容を助長するような寸法で作られる。一般的に、PCBは、製造中、理想的に平らではないが、連続製造工程のあいだに機械的処理および熱処理にさらされた多様な材料の多層であるため、PCBは平面度のかなりの欠如(「ポテト−チッピング(potato−chipping)」)を示す。ジェット印刷ヘッドのオリフィスプレートと印刷される表面のあいだに最適作業距離が存在することは、本来、既知である。印刷品質のかなりの低下は、該作業距離が最適作業距離から逸脱するときに経験される。この一般的な問題を軽減するために、本発明の好ましい実施形態による真空テーブルが、一般的に遭遇されるPCBの最大高さ歪みを克服するように設計され、PCBが真空テーブルに固着されているあいだにかなりの平面度を達成する。ここでは、所定の所望の平面化を達成するために、かなりの吸引力がPCBに適用される必要があることが注意されるべきである。真空テーブルに固着するPCBだけに最大吸引力を提供すると、以下の既知の本来の厳しい状況が生じる。
【0074】
多数の穴のある表面の上に流体液体を射出すると、真空テーブルの吸引力により、これらの穴を通して、射出された、計量配分直後の依然として流体のインクの吸引が生じる。これらのパターンがPCBに適用される製造工程のこの段階で、一般的に多数の穴を有するPCBにはんだマスクおよびレジェンドが適用されることに注意するべきである。この既知の本来の問題に対処するため、本発明は領域指定可能吸引力真空テーブルを含む。このようにして、PCBにかけられる吸引は、これらの多数の穴を通る、付着された、依然として実質的に液体または粘性のインクの吸引を引き起こす。この問題を軽減するために、吸引力は、現在インクが付着されている特定の領域において、一時的に削減または抑制される。好ましい実施形態では、本発明の真空テーブルの一定の真空入り口は、現在インクが付着されている領域に対応するシステムによって、図5Aおよび図5Cに関してさらに詳しく後述される所定吸引力低減システムに一時的に切り替えられる。
【0075】
さらに詳しく後述されるように、本発明の印刷システムは、さらに、最適作業距離を設定することができる。
【0076】
以下に、射出印刷工程中のPCBの固定化および平面化のために、本発明の好ましい実施形態にしたがって活用される真空テーブルを詳細に説明する。
【0077】
図5Bを参照すると、本発明の好ましい実施形態による真空テーブル511は、2つのアドレス指定可能な吸引力領域A512および領域B513を構成する。それぞれの領域は、領域A512内の多数の吸引ゾーン、514、515、516、517、518、519、520、521、522および523、ならびに領域B513内の多数の吸引ゾーン524、525、526、527、528、529、530、531、532および533に分割される。領域内のそれぞれの吸引ゾーンは、互いに平行して、およびさらに詳しく後述されるプリントヘッドアセンブリに平行して配置される。領域A512内の吸引ゾーン514と領域B513内の吸引ゾーン524とは、実質的に印刷区画と位置合わせされるために互いに縦方向に配置される。本発明が、真空テーブル511の特定の記述、およびとりわけレイアウトの変動に決して制限されず、吸引ゾーンの数およびアドレス指定可能領域の数は本発明の範囲内にあることに注意しなければならない。さらに、説明を容易にするために、吸引ゾーン514のみが以下にさらに詳しく説明され、当業者は、すべての吸引ゾーンが性能において実質的に同一であることを容易に認識するだろう。
【0078】
吸引ゾーン514は、導管535を介して第1真空入り口534に結合されるが、吸引ゾーン524は導管537を介して第2真空入り口536に結合される。多数の吸引穴は、吸引ゾーン514内の吸引セクタ538、539および540の内側に配備され、真空テーブル511上に配置されるPCBに吸引力を提供する。
【0079】
図5Aに戻り、ここで、以下に、吸引ゾーン514および524に真空ポンプ541からの領域アドレス指定可能吸引力を適用する真空サブシステムを詳細に説明する。説明を容易にするために、吸引ゾーン514および524に結合される真空のみがさらに詳しく後述され、前述されたのと同様に、各吸引ゾーンに結合される多数の真空サブシステムは、性能において実質的に同一である。
【0080】
吸引力は真空ポンプ541により供給される。真空ポンプ541は、マニホルド524に結合され、多数の吸引弁切り替えソレノイド543−544(図5Cに関してさらに詳しく後述される)を、直接的に真空ポンプ541に結合する。このようにして、真空ポンプ541により提供される所定の最大吸引力は、マニホルド542に結合される管546を介して吸引弁切り替えソレノイド543の入り口545で使用できる。加えて、真空ポンプ541は、前述された最大吸引力を所定の低減されたレベルに低減することができる減圧弁548を介してマニホルド547に結合される。マニホルド547内の吸引力は、実質的に吸引力のないところまで低減される。このようにして、所定の低減された吸引力を、マニホルド547に結合される管550を介して吸引弁切り替えソレノイド543の入り口549で使用することができる。
【0081】
図5Cを参照すると、吸引弁切り替えソレノイド543は、概略して図示され、543−544(図5A)のすべての吸引弁切り替えソレノイドについて代表的なものである。最大吸引力管546(図5A)は、入り口545に結合され、低減された吸引力管550(図5A)が入り口549に結合されている。管546および管550は、識別を容易にするために、マニホルド双子管として示される。印刷ヘッドは吸引ゾーン514と524(図5A)上で印刷区画(swatch)を射出しているが、最大吸引力は、現在印刷区画の下にないすべての他の吸引ゾーンにかけられている。したがって、図7に関してさらに詳しく後述されるシステム制御電気信号551は、ソレノイド554を付勢する、あるいは、必要であれば、ソレノイド544の動力源を断つことによって(導管に、結果的に、印刷区画の下にある吸引領域に連結される)唯一の出口553に連結される最大吸引力を抑制するために、シリンダ552を動かす。同時に、低減された吸引力は、入り口549を閉じるシリンダ552によって唯一の出口553に連結するために抑制される。図5Cは、最大吸引力が唯一の出口553に達するのを妨げられている一時的な状況を概略で示す。本発明により、印刷システムの制御下にある最大吸引力または低減された吸引力(必要であれば、実質的にゼロ、つまり吸引力のないところまで低減される)のどちらかを、真空テーブルの(複数の吸引領域を含む)アドレス指定可能吸引ゾーンに適用することができ、真空テーブルの吸引力によって穴を通る依然として液体の射出された流体の吸引の問題が実質的に軽減されることが注意される。
【0082】
さらに詳しく後述されるように、本発明の好ましい実施形態による真空テーブル511(図5A)は、PCBの平面化を所定の所望の誤差内の平面化までにすることを必要とし、この目的を達成するためにかなりの吸引力を必要とする。しかしながら、さらに小さなPCBが真空テーブル511に固着される例では、カバーされていない領域に吸引力をかけることから目に見える結果は期待できないが、固着および平面化のために活用可能な吸引力が所定のレベルからより最適なレベルより低いレベルにまで低減される。それゆえ、当業者は、真空テーブルを好ましくは2つのアドレス指定可能な吸引領域に分割することにより、PCBが存在している真空テーブル511の領域内で、吸引力が1番先に消費され、使用可能な吸引力が増加することを認識するはずである。したがって、さらに小さなPCBについては、システム制御は、領域A512に対してのみに吸引力を制限できる。一方、領域B513内の吸引に対しては、制限することはできない。
【0083】
ここで、以下に、前述されたアドレス指定可能吸引力吸引ゾーンによってこの達成を引き起こす真空サブシステムを説明する。
【0084】
領域B513内の吸引力を抑制するために、多数の吸気弁架橋ソレノイド1…n 555−556が使用される。
【0085】
ここで図5Dを参照すると、吸引弁架橋ソレノイド555は、概略して示され、すべての吸引弁架橋ソレノイド1…n 555−556(図5A)を代表する。吸引力(最大または低減されているかのどちらか)は管559(図5A)によって唯一の入り口558にある吸気弁架橋ソレノイド555に入り、出口560で出る。領域B513(図5A)が吸引力(最大または低減されているかのどちらか)をかけることを抑制されなければならない場合には、図7に関してさらに詳しく説明されるシステム制御電気信号561が、ソレノイド564を付勢する、あるいは、必要であれば、ソレノイド564の動力源を断つことによって、シリンダ562に、唯一の入り口558と第2出口563のあいだの連結を閉じさせる。この状況では、吸引力は、出口560にのみ向けられている。他のケースでは、吸引力は出口560および563の両方に均等に向けられる。図5Aに関して前述されたように、それぞれ吸引力を吸引ゾーン514および吸引ゾーン524に結合する2つの真空入り口534および536がある。このようにして、管573および565によって、それぞれ吸引ゾーン514および524は、吸引力に結合されるが、システム制御下の吸引弁架橋ソレノイド555は、吸引ゾーン514のみ、あるいは吸引ゾーン514および524の両方への吸引力に対処する。管573および管565は、識別を容易にするために、入り口双子管として示されている。
【0086】
図5Eでは、前述された図5Cに関する吸引弁切り替えソレノイド543が、追加のソレノイド567によってさらに拡張され566、真空テーブル511上のPCB510によってカバーされている吸引ゾーンのみへの吸引力のさらなる制限を可能にする。PCBがたとえば、吸引ゾーン514、515、516、517および518(図5B)だけをカバーする場合には、図7に関してさらに詳しく後述されるシステム制御電気信号568が、シリンダ569に、吸引力を抑制する吸気弁切り替え/抑制ソレノイド557を付勢する、あるいは、必要であれば、ソレノイド557の動力源を断つことによって唯一の出口553を閉じさせる。このようにして、特定の吸引弁切り替え/抑制ソレノイドが結合されている吸気ゾーンがPCBによってカバーされていない場合、実質的に吸引力は消費されず、したがって、PCB510および真空テーブル511(図5A)のあいだの吸引力がさらに増加する。
【0087】
本発明のシステムおよび方法を使用して達成可能な最大印刷サイズには実質的に制限がないことが注意されなければならない。したがって、ここに言及されている24×30インチという最大プリントサイズの制限は、今日PCB業界で一般的に活用されている基板の最大サイズとして選択されるにすぎないことが理解されなければならない。将来さらに大きなサイズの基板に対するニーズが出てくる場合には、比較的簡略かつそれ自体は既知のスケールアップ技法が将来のニーズに対処するために適用できることが理解される。
【0088】
図5Aに戻ると、保守印刷領域571が、要すれば、以下のプリントヘッド保守装置を構成してよい。
a.印刷無活動または休止があるていどの期間つづいた後に発生するインクの乾燥、オリフィスの目詰まりからプリントヘッドを保護するプリントヘッドキャッピング機構(キャッピング機構は、ユーザの要求によって、または所定の不活動期間後に自動的に、のどちらかで活性化される)
b.所定の間隔で、あるいは各印刷ジョブの後に、プリントヘッドオリフィスプレートを調整する(清掃する)ためのパージおよびプライミングシステム
c.プリントヘッドオリフィスプレートから過剰なインクを除去(パージ)し、清掃するためのプリントヘッドワイパー群
d.インク溶解性の溶液を用いてプリントヘッドオリフィスプレートを清掃するための溶剤洗浄システム
e.水抜き開口部の上にある領域に計量配分されたインクを収集する(定期的に、ノズルを使いやすい状態に維持するために、インクがオリフィスから計量配分されている)ため、およびさらにパージとプライミング中に使用される洗浄流体を回収するための水抜き開口部
f.より優れたパージとプライミング動作のための真空吸気システム
【0089】
印刷テーブル509の確保された領域は、印刷ヘッドの機能性が試験される保守試験印刷領域571であり、さらに詳しく後述される。
【0090】
印刷テーブル509は、少なくとも2つの直交する方向に同時に印刷テーブル509を移動するための高精度電動システム572に結合される。
【0091】
技術の精通者は、表面上にパターンを計量配分するためには、プリントヘッドノズルとターゲット面のあいだの相対的な移動が関連していることを容易に理解するだろう。
【0092】
本発明の好ましい実施形態は、さらに詳しく後述される水平x−y電動印刷テーブルシステムおよび垂直移動のための追加の電動電子印刷ブリッジ運動システムを活用する。説明を容易にするために、電動平面システム572の詳しい概略図の詳細は、このような運動システム自体がとりわけプロッタおよび他の類似する装置で既知であるため、図5Aから省略されている。しかしながら、PCB製造ラインでは、この運動技法は新規であることが注意される。
【0093】
ここで図6Aを参照すると、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略側面図が図示されている。中央コンソール600は、さらに詳細に後述される多様な電気システムおよび機械システムを含む。中央コンソール600に隣接する2つのコンパートメント601と602で、追加の空間が使用できる。さらに詳しく後述される印刷テーブル603に機械的なサポートを供給することに加え、コンパートメント601と602は、とりわけ、さらに詳しく後述されるタンク、ポンプ、管系、フィルタリングシステムおよび他のオプションのシステムを含む、真空ポンプシステムおよびインク供給システムを保持する。
【0094】
中央コンソール600は、さらに、静的で剛性の印刷ブリッジ606を、実質的にPCBの表面に垂直な垂直面607で移動するための2つのモータ(図6Aの側面図では1つのモータ605だけが見える)を構成する電動印刷ブリッジ垂直運動システム604を構成する。最適計量配分特性を達成するために、現在射出しているプリントヘッドのオリフィスプレートは、ターゲット面から大幅に狭い範囲の距離内にある必要があり、このため、最適所定作業距離でインクジェットプリントヘッドを動作させることができるために、前述の印刷ブリッジ垂直運動システム604が必要とされる。したがって、電動印刷ブリッジ垂直運動システム604は、ジェットプリントヘッドの作業距離を調整するために、15mmの垂直ウィンドウ内で印刷ブリッジを上下に移動するように設計されている。保守および清掃、拭い取り等の快適な接近のために、電動印刷ブリッジ垂直運動システム604は、印刷ブリッジを少なくとも400mm、上昇できるようにする。将来の設計考慮が、前述された作業距離および保守距離の他の値を決定する可能性があることが注意されなければならない。前述されたDPC Gen3ヘッドの場合、最適作業距離は、約1.0mm±10%として求められている。
【0095】
前述されたように、ジェットプリントヘッドとターゲット領域間の相対的な移動は関連性があり、したがって相応して、オリフィスプレートとターゲット面間の最適の所定作業距離は、垂直面で静的で剛性の印刷ブリッジ606を移動することによって、あるいは垂直面でターゲット面を移動することによって、のどちらかで達成される。しかしながら、本発明の好ましい実施形態にしたがって、望ましい高精度印刷テーブル移動は、電動システム572を平面移動に独占的に制限し、印刷ブリッジ500を垂直面で移動することによって最適作業距離を達成することによって達成される。
【0096】
技術の精通者は、これらのかなり厳しい要件を維持するために活用される以下の方法および装置を容易に理解するだろう。したがって、前述された静的な印刷ブリッジのかなり剛性の構造、プリントヘッドアセンブリ内での複数のプリントヘッドの正確な設置および印刷装置の上部構造の全体的な頑丈さに加えて、本発明は、さらに重大な関心を以下に向けた。
1.たとえ前述されたかなりの寸法歪み(「potato chipping」)を示すPCB上へ印刷するときでも、前述されたアドレス指定可能吸引力吸引ゾーンサブシステムを活用して、充分な真空吸引力により、印刷中所定公差内にPCB平坦度を維持すること。および、
2.真空テーブルと印刷ブリッジ間の平行度を調節する正確な手段(電動印刷ブリッジ垂直運動システム)を提供すること。
【0097】
印刷テーブル603は、パターンがPCBの表面上に印刷されているあいだにPCBを不動で固定するための真空テーブル(図5Aの511)を構成する。印刷テーブル603は、印刷テーブルつまりはPCBを、PCBの全セクションがこれらのセクションをカバーするために運命付けられるそれらのインクジェットプリントヘッドのためのターゲット領域に連続的になるように、水平方向に静的かつ剛性の印刷ブリッジの下に位置決めすることを担当する電動平面システム609の一部であるアーム608に結合される。リニアモータ、エンコーダおよび閉回路フィードバックシステムを備える電動平面システムは、本来、たとえばCNCツール内で既知である。CNC(コンピュータ数値制御)機械は、フライス削り、回転、押し抜き、および穿孔などの製造タスクで使用される。電動平面システム609は、好ましい実施形態では、高精度、かつ同時に高速度での印刷テーブル603の移動を可能とするように設計される。PCBとプリントヘッド間の相対速度の、結果的に生じる望ましくない影響に対処するために、さらに詳しく後述される補償アルゴリズムが活用される。
【0098】
本発明のある実施形態では、オペレータコンソール610は、好ましくはケーブル611によってコンソール600に結合される別個の装置である。無線あるいは既存のネットワークを介する他の通信の手段が等しく考えられる。コンソール610は、それ自体は既知の機能を備えたメモリ付きのコンピュータ612を含む。コンピュータ612は、オペレータに入力を提供するために、キーボード613およびマウス615などの他のそれ自体は既知のデバイスなどの複数の周辺入力装置に結合される。コンピュータ612は、ディスクドライブおよび1つまたは複数のハードディスクドライブのような記憶媒体などのそれ自体は既知のデバイスを備える。ディスプレイ装置614は以下を提供する。
1.前記印刷システムの多様なシステム、デバイスおよび装置との視覚的なオペレータ対話性
2.さらに詳しく後述される複数の周辺入力装置からのデータ入力の視覚的なグラフィック表現
3.前記パターンの検査およびそのように要求される場合は、印刷前にパターンに対する改良を可能にすること。
【0099】
一般的には、パーソナルコンピュータは、複数の追加カードを収容するのに充分な空間をそのケーシングの内側に有していないので、オペレータコンソール610は、すべての必要な追加カードに適切な空間を提供する。カードケージ616は、このようにして、さらに詳しく後述される多様なコンポーネントカードを収容するためにパッシブバックプレーンを保持する。さらに、コンピュータ612は、とりわけ取り外し可能データ記憶入出力装置617などの複数の周辺入力装置を構成する。一般的には、データカートリッジ618が活用され、PCBの表面上に計量配分されるパターンのデータを入力するために、データファイルをとりわけ「ガーバー(Gerber)」フォーマットで保持する。とりわけイントラネットまたは/およびインターネット619などの他の周辺入力装置は、やはりコンピュータ612の一部である、それ自体は既知のネットワークインタフェースカード(NIC)によってシステムに結合される。
【0100】
図6Bは、1台の中央オペレータコンソール620が複数のケーブル布線621、622、および623によってそれぞれ印刷コンソール624、625、および626に結合される、本発明の別の実施形態を示している。説明を容易にするために、3つの印刷コンソールだけが図示されているが、本発明は、決して複数の印刷コンソールのこの特定的な数に拘束されず、大量PCB製造ラインでのボトルネックを避けるために任意の数の印刷コンソールを利用できる。大幅に加速された印刷速度にも関わらず、それにも関わらず本発明の相対的に控えめの印刷速度が固有のボトルネックを生じさせるかもしれないが、それが複数の印刷コンソールの利用および複数台のプリンタに印刷工程を平行して分散することによって効果的に避けられることが注意されなければならない。1台の唯一のコンピュータシステム627および後述されるコンポーネントを据える1つの唯一のカードケージ628(図6Aでは616)を活用して、設備および据え付け面積のかなりの節約が達成される。加えて、一人のオペレータが、このようにして中央オペレータコンソール620から複数台の印刷コンソールを制御することができる。
【0101】
ここで本発明の別の実施形態を示す図6Cを参照すると、コンソール629は、多様な製造ライン設計考慮事項に依存して多かれ少なかれ独立した方法でシステムを動作するためにすべての必要なコンポーネントを含む。したがって、すべての前述されたコンポーネントは、据え付け面積を節約し、ジェットプリンタシステムを集約するために、ジェットプリンタのコンソール629の中に取り付けることができる。このようにして、前述されたディスプレイ630、キーボード631、およびデータカートリッジ装置632は、すべてコンソール629の一部である。一体化したカードケージ633は、この実施形態では、前述されたコンピュータ(図6Bの627または図6Aの612)を単一基板コンピュータとして含む。
【0102】
図6Dを参照すると、オペレータコンソール634は、要すれば、可動アーム636に取り付けられるターンテーブル635上の装置の中に取り付けることができる。
【0103】
ここで図7を参照すると、ここでは、以下に、図5および図6Aに関して前述されたような本発明の好ましい実施形態にしたがって多様なコンポーネントおよび装置のデータの流れの局所的な表現を示すシステムブロック図をさらに詳細に説明する。
【0104】
システムP.C.700は、前述された電子カードを収容し、供給電圧およびこれらのカードとのあいだのデータ経路を提供するために、前記カードケージ701(図6Aでは616)を含む。ここでは、I.S.P.(画像処理システム)702が、本発明では、それ自体は既知のハードウェアR.I.P.(ラスタ画像プロセッサ)と著しく類似して機能する専用ソフトウェアモジュールであることが注意される。I.S.P.702は、PDL(ページ記述言語)、ポストスクリプト、または他のベクトルタイプのグラフィックファイルなどの一般的にサポートされている画像ファイルフォーマットを、事実上、データファイルの画像を表現するパターンを印刷するためにプリンタに転送される実際の印刷データであるピクセルマッピングページ画像に変換する。幅広く使用されているファイルフォーマットは、たとえば、ガーバーまたは拡張ガーバーフォーマットである。
【0105】
システムは、インク−基板の相互作用および隣接するインク溶滴間の相互作用を考慮に入れる画像処理アルゴリズムを活用する。
【0106】
変換された印刷データは、データ経路703および同期基板704を介して、プリントヘッドドライバ705、および連続して静的で剛性の印刷ブリッジ707(図5Aでは500)上に位置する複数のプリントヘッド706に転送される。同期ボード704は、データタイミングを真空テーブル708の移動と同期させる手段となる。
【0107】
要すれば、システムは、ビジョンプロセッサ装置709、および多様なタスク、特に、さらに詳しく後述されるソルダマスク印刷に利用される、ビジョン見当合わせおよび歪み補償装置710から構成されるビジョンシステムでアップグレードされる。ここでは、レジェンド印刷のためには、本発明のシステムの固有の印刷確度および反復性で通常充分であり、したがって前述されたビジョンシステムは、大幅に不利な結果をもたらさずにレジェンド印刷のために省略できることが注意されなければならない。
【0108】
シリアル通信装置711から、データは、位置データを表す電気位置信号を、一般的には、真空テーブル708を移動する、電動平面システムのリニアサーボモータ713およびブラシレスモータ714を動作するパルスである、電気制御信号に変換する運動コントローラとドライバ装置712に入力される。運動コントローラおよびドライバ装置712は、さらに、水平に静的で剛性の印刷ブリッジ707を実質的にPCBの表面に垂直な垂直平面で移動する2台のモータ715と716に入力される垂直位置制御信号を出力する。出願人は、射出プリントヘッドのオリフィスプレートと、明確な厚さの差異を有するPCBのターゲット表面のあいだの最適な所望可動距離を設定するには、約15mmの垂直移動ウィンドウで充分であることに気付いた。印刷ジョブを開始する前に、オペレータは、その後モータ715と716によって印刷ブリッジ高さを前述された最適作業距離に調整するシステムにPCB基板の厚さを入力する。システムが保守を実行する必要があるときは、印刷ブリッジを約400mm上昇させ多様な保守タスクを容易にするために、システムによって垂直位置制御信号が発生する。
【0109】
入出力装置717は、とりわけブリッジセンサおよび加熱器およびシステム加熱器719ならびにローダ/アンローダ720などの印刷装置の多様なシステムと通信する。
【0110】
入出力装置717は、領域アドレス指定可能吸引力弁システム718の一部である、真空テーブル708内で領域アドレス指定可能な吸引力を達成するために、さらに前述された弁(図5A、図5C、図5Dおよび図5Eの543、555、または557)と通信する(図5C、図5Dおよび図5Eの551、561、および568)。
【0111】
ここで、以下に、本発明のインク供給システムの簡略な説明を行う。
【0112】
前述されたように、インクジェット印刷技術は、本来既知であるが、エッチマスク、ソルダマスク、レジェンド印刷および/または接着剤などの、タスクを実行し、好ましくは前述されたIPC−SM−840仕様などの厳しい仕様に準拠することを目的とする多様な液体または粘性物質を計量配分することは、かなり複雑であることが言及されなければならない。しかしながら、後述されるようなレジストマスキングの簡略化された射出手順は、そのような試みを、やる価値があるようにする。前述されたシステムおよび方法を、本発明のさらに後述されるシステムおよび方法とともに活用すると、実質的にすべての既知の本来の問題および欠点は対処される。前述されたマスクおよびレジェンド印刷のために計量配分される物質は、好ましい実施形態において、適切な添加物を含む、1パックのエポキシ樹脂をベースにした熱硬化可能な射出可能物質、またはインクとして出願人によって選ばれた。したがって、適切なインクの構成物は、とりわけ硬化可能結合剤、要すれば溶剤、顔料、染料、充填剤および他の機能材料を含む。結合剤は、基板との接触後にインクの硬化を可能にする他のコンポーネントと結合された樹脂である。樹脂は、複数の硬化機構の組み合わせにより硬化、または熱硬化、または硬化できる。このような樹脂は、メラミン、エポキシ樹脂、またはアクリル樹脂の化学反応に基づくことができるが、それらに制限されない。ここでは、用語 結合剤 が、ここで、基板上に付着し、要すれば複数のコンポーネントを基板に結合する能力を有するコンポーネントとして使用されることが注意されなければならない。
【0113】
レジェンド印刷の場合、白または黄色の顔料が活用されるが、ソルダマスク印刷の場合緑の染料が活用される。
【0114】
実質的にすべての活用されるインクまたは接着剤は、
1.複数のメインコンテナ721、722、および723と、
を備える貯蔵システムと、
2.重力および連通路の物理学の原理(principal)を適用し、このようにして負のメニスカス圧力を制御することによってレベル制御システムとして機能する二次コンテナ724と、
3.連通路の前述された原理を活用する圧力調整システムと、
4.システムP.C.700によって制御される供給ポンプシステムと、
5.(好ましい実施形態では、5μ上限が充分であることが示された)インク物質の最大粒子サイズを制御する多段フィル装置725と、
6.システムP.C.700によって制御される複数のインク弁726と、
7.多数のレベル感知デバイス付きのレベルパージ制御システム727と、
8.(図示されておらず、図5Aの保守印刷領域571に関して前述された)拭い取り、溶剤洗浄、パージおよびプライミング装置と、
9.インクおよび清掃流体(図示されていない)を回収する流体回収導管と、
10.気泡排出システム(図示されていない)、および
11.(A)加熱装置と、
(B)温度感知装置と、
(C)温度制御装置、
とを備える温度制御システム(図示されていない)
を構成する、一般的な産業用ジェットインク供給システムによってプリントヘッドに供給されることが注意されなければならない。それぞれの個々のプリントヘッドは、複数の適切な管系728を活用する前述されたインク供給システムに結合される。(計量配分された画像を実質的に不粘着にする)それ以後の初期硬化または要すれば完全な硬化は、活用されるインク種類にしたがって、熱、IR(赤外線)オーブンまたはUV(紫外線)露光による硬化のどちらかが適用される硬化システム729内で達成される。システムとの多様なオペレータ関連対話は、ディスプレイおよびキーボード装置730を活用して実行される。
【0115】
ここでは、以下に、既知の本来のインクジェット印刷問題を大幅に避けるまたは最小限に抑える、本発明の前述された固有の印刷冗長性について説明する。
【0116】
前述されたように、冗長な印刷能力は従来の技術の開示で活用されていた。しかしながら、本発明は、ノズルの豊富さを実現することによって新規の方法で冗長性を活用し、このようにして複数の冗長性が達成され、ノズル不調、高解像度印刷能力および充分な印刷速度に同時に対処する。技術の精通者は、本発明による高解像度(600dpi)およびフォルトトレランスインク計量配分技術がマスクのエッジ解像度を改善し、さらに、計量配分ソルダマスキング物質が、加えて密に配置されているパッドのあいだではんだダムとしての機能を果たすことができるようにし、高密度PCBに共通のはんだ架橋問題を軽減することを容易に理解するだろう。
【0117】
図8Aを参照すると、産業用4色プリントヘッド800が図示されている。各色は、ノズルの別々の列によって計量配分される。たとえば、列801は黄色を計量配分し、列802は赤紫色を計量配分し、列803は青緑色を計量配分し、列804は黒インクを計量配分する。DOD計量配分方法または/およびDND計量配分方法のどちらかを活用し、所定の印刷解像度が複数のパスにより、および/またはメディアとプリントヘッド間の相対速度を変化させることによって達成される。
【0118】
好ましい実施形態では、列801、802、803および804内のすべてのノズルには同じインクが供給され、隣接する列801と802を主要なつまり第1画像を計量配分するための1つの装置805に結合することによって100%の冗長性が達成される。したがって、印刷解像度は、印刷速度を加速しながら所定値で維持できる。あるいは、製造メーカによって指定される印刷解像度を、標準(プリントヘッド製造メーカの推奨)印刷速度を維持することによって倍増できる。
【0119】
隣接する列803と804は、バックアップ装置806に結合される。したがって、装置805の各ノズルは装置806の別のノズルによってバックアップされる。
【0120】
要すれば、列801と803は、主要な、つまり第1画像を計量配分するための1つの装置に結合され、列802と804は、1つのバックアップ装置に結合されるため、隣接する列はバックアプとして機能する。
【0121】
図8Bでは、それぞれ多数の前述された(図8A)4色プリントヘッドを構成する2つのプリントヘッドアセンブリ807と808が図示されている。好ましい実施形態では、各プリントヘッドアセンブリは10個のヘッドを含む。明快さの理由から、2つのプリントヘッドだけが図示されている。したがって、プリントヘッドアセンブリ807の一部であるプリントヘッド809と810は、アセンブリ808のプリントヘッド811と812と交互配置される様式で正確に配置される。剛性の静的な印刷ブリッジを活用することによって、所定の相対的なヘッド位置きめ確度が達成され、さらに、PCBは高精度電動平面システム(図5Aの572)によってx方向とy方向だけで移動するため、印刷工程中維持されることが注意される。
【0122】
図8Cは、たとえば、Spectra Inc. Nova 256/80JAプリントヘッドなどの多数の単色白黒インクタイプのジェットプリントヘッド814、815、816、817、818および819を構成するプリントヘッドアセンブリ813を概略して示す。ここでは、発明者が、ヘッド814、815、816、817、818、および819の斜めの配列がここでは好ましいことを見つけたことが注意されなければならないが、技術の精通者は、多くの配置が有利であると判明することを容易に理解するだろう。技術の精通者は、ヘッド814、815、816および817が、ノズルの各列が1つの別個のプリントヘッド(818と819)を表すのでさらに多くのノズル列の追加を可能とする一方で、図8Aと関連して前述された4色プリントヘッド800の機能に実質的に類似して機能することを容易に認識するだろう。前述された列を、一次画像用の装置とバックアップとしての1つの装置(図8A)の2つの装置に結合することに類似して、単色白黒インクタイプジェットプリントヘッド814、815、816、817、818および819は、ヘッドを一次画像装置とバックアップ装置に分割するためにいくつかの方法で配列できる。したがって、ヘッド814、816、および818は、主要なつまり第1画像を計量配分するための1つの装置に結合され、ヘッド815、817および819は1つのバックアップ装置に結合され、このようにして隣接するヘッドはバックアップとして機能する。
【0123】
ここでは、図8Cでは、6つのヘッドだけが示されているが、本発明は決してこの特定の数に制限されず、そのように所望される場合には、さらに多くのヘッドが活用でき、解像度、印刷速度および/または冗長性レベルが改善されることが注意されなければならない。
【0124】
PCBレジェンド印刷は、
1.優れた読みやすさ(レジェンドインクの充分な解像度およびコントラスト)2.位置の確度
といった要望を満たさなければならない一方、ソルダマスキングはさらに以下を要求する。
3.優れたマスキング特性(溶融はんだの下にある銅層までの貫通を禁止するほど充分なインク厚さ)
4.(充分な高い印刷解像度によって達成される)直線的なエッジ特性
5.(前述されたフォルトトレランスまたは印刷冗長性によって達成される)カバーされていない領域、ピンホール等の実質的な不在
【0125】
一般的な、および産業用PCB印刷システム用の複数のプリントヘッドの活用が、所定の所望の印刷品質に必要とされる印刷特定区域数を削減することによって、性能、したがってC.O.P.を大幅に改善したことが注意されなければならない。
【0126】
図9Aでは、従来の技術の交互配置射出が図示されている。多数のパス方法によって、または製造メーカの推奨された発射タイミングを活用するかのどちらかによって、ドットパターン900が達成される。周知であるように、一般的に偶数列のノズルと奇数列のノズルは同時に発射されない。以下の公式は、製造メーカの推奨発射遅延△Tを計算するために使用される。
【0127】
【数1】



【0128】
ここでは、
隙間901は、指定されたプリントヘッドの偶数行と奇数行のあいだの間隔であり、
mediumは、プリントヘッドとターゲット面のあいだの相対速度である。
【0129】
このようにして、たとえば25μmの隙間間隔および毎秒0.5mというプリントヘッドとターゲット面のあいだの相対速度の場合、発射遅延△Tは50μsに等しい。
【0130】
図9Bでは、発射タイミング図は、製造メーカの推奨策にしたがって偶数列と奇数列について示される。このようにして、奇数列903の発射周波数t 902は、図9Aに図示されるように配列される2つのドット904と905を生じさせる。公式(1)を使用すると、奇数列903と偶数列907のあいだの発射遅延△T 906は、図9Aに図示されるように配列されたドット列908を生じさせる。ここでは、偶数列および奇数列の発射周波数t 902(図9B)が実質的に等しいことが注意されなければならない。
【0131】
図9Cでは、発射周波数がドットパターン909を達成するために修正される(t<t)本発明の好ましい実施形態が図示されている。ドット列910とドット列911が、Vmediumおよびtに応じて、所定の所望のひろがりで、ここでは実質的に隣接していることが注意されなければならない。
【0132】
図9Dでは、発射タイミング図は、本発明の好ましい実施形態にしたがって偶数列と奇数列にについて図示される。式(1)を使用すると、偶数列913と奇数列914のあいだの発射遅延△T 912(t<t)は、図9Cに図示されるように配列されるドット列915を生じさせ、ドット列910と915のあいだの重複を所定の所望量にしたがって達成する。前述されたように、偶数列と奇数列の発射周波数t 912(図9D)は、実質的に等しい。
【0133】
技術の精通者は、ノズルが、区別して、つまり所望される場合、その通常の計量配分機能に加えてバックアップノズルとしての役割を果たすことができることを容易に理解するだろう。さらに、冗長性およびバックアップは必ずしも完全重複に限られず、1つまたは複数の他のノズル(複数の場合がある)に対する部分的な重複も適用可能である。特定の用途に応じて、すべて必要とされるように、および適宜に、バックアップと冗長性の他の変型も適用可能である。
【0134】
ここで図9Eを参照すると、本発明の冗長性およびバックアップ技法の実施形態、つまり100%冗長性セットアップが図示されている。あるオリフィス列922、924、926および928のそれぞれの偶数番号付きのノズルが、それぞれの奇数番号付きのノズル923、925、927および929によりバックアップされている。保守装置がたとえばノズル924を停止した場合、「バックアップ」ノズル925は、このようにして停止したノズル924によってカバーされていない基板領域をカバーするだろう。
【0135】
図9Fは、重複するドット「バックアップ」ドットが図8Aのバックアップ装置806により計量配分される一方、1つのドットが図8Aの主要画像印刷装置805の一部であるノズルにより計量配分される、2つの実質的に重複するドット931の結果として生じるインクドットパターン930(図9Cでは909)を示している。ドットは互いに完全に重複しないため、インクドット930は好ましい実施形態では、広げられたドットである。重複の量は、可変かつ好ましいシステム設計考慮事項により前もって定められる、発射遅延を修正することによる。ここでは、射出されたインク物質が、ターゲット表面に当たると、一定の距離広がり、隣接するドットと結合し、凝固する前に途切れない層またはマスクを形成することが言及されなければならない。ノズルが不調の場合であっても、単一インクドット932は依然として、隣接するドットと結合し、途切れない層を形成するほど充分に近い。多くとも、単一インクドット932がエッジ(線933は、ほぼ結合された印刷済みドットパターンの結果として生じるエッジを表す)を生じさせ、すべてのノズルが機能していた結合された印刷済みドットパターンを表すエッジ934と比較して直線特性の低下が問題にならないほど少ない。
【0136】
図9Gに図示されている断面AA’は、このようにして重複する、本発明によるドットオンドット計量配分技法を描いている。したがって、ピンホールおよび/またはカバーされていない領域の可能性を大幅に削減しながら、マスクとして機能するために充分な量のマスキング物質が付着される。前述されたシステムP.C.(図7の700)のタイミングシステム部分は、この技法を達成するために活用される。
【0137】
ここで図10Aを参照すると、水平に静的な剛性の印刷ブリッジ1000(図7の707)が、それぞれ10個のヘッドを構成する2つのプリントヘッドアセンブリ1001と1002(図8の807と808)で20個のヘッドの配列を構成する好ましい実施形態で図示されている。このようにして、プリントヘッドの待ち行列が連続リボン方法でのインクの計量配分を達成するために動作される一方、印刷特定区域幅1003が達成される。
【0138】
図10Bでは、適切な産業用グレードのインクジェットヘッドの製造メーカにより供給されるような設計寸法仕様にしたがって、2つの隣接するインクジェットヘッド1006と1007の相対的な位置決めが示されている。このようにして、インクジェットヘッド1006は、16mmの幅1009であるオリフィスプレート1008を有する。したがって、隣接するインクジェットヘッド1007は、2つの隣接するオリフィスプレート1008と1011間の距離1010が正確に48mmとなるような方法でインクジェットヘッド1006に関して配置される。したがって、2つのオリフィスプレート左端縁1002と1003は48+16=64mm互いから離れており、64mmの距離を完全にカバーするには64/16=4印刷パスを必要とする。
【0139】
図10Cでは、4つのパス1014、1015、1016および1017が、このようにして、(双方印刷モードのケースでは)印刷経路方向1022を基準にして垂直方向での各パスの後に、PCB16mmの移動1018、1019、1020および1021を必要とする。PCBの一方の側から他方の側への遷移は、このようにして4つのパスを構成する。
【0140】
本発明のソフトウェアとともに、データ経路装置703、同期基板704、および運動コントローラ装置712を構成する前記に簡略に言及されたシステムP.C.(図7の700)は、前述された計量配分経路方法を実行するように設計される。
【0141】
前記例では、明快さの理由から、同じターゲット領域でインク溶滴を計量配分している1つの個別ジェットプリントヘッドの2つのパスのあいだの2つの任意の瞬間だけが説明されているが、豊富なジェットプリントヘッドが使用可能である場合には、複数のヘッドが、複数の冗長性を達成するための射出印刷物質で在る特定の領域をカバーするために活用できることは、技術の精通者によって理解されるはずである。したがって、1つまたは複数のノズルが不調になると、このような不調のノズルごとに、少なくとも1つであるが、好ましくは複数の「バックアップ」ノズルがある。保守装置は、新しいPCB印刷ジョブを開始する前に、キャッピング、拭い取り、およびパージの動作を実行する。前述されたキャッピング、拭い取りおよびパージに続いて実行される試験印刷パターン工程は、弁別的な方法ですべてのノズルの動作を生じさせ、したがって欠けたパターンは特定のノズルの不調を示す。同様に、試験印刷パターンの顕著な変化は、1つまたは複数のノズルが、誤射、間欠発射等の不調を示すことを示している。
【0142】
ある実施形態では、オペレータは試験印刷パターンを手作業で検査し、パターンが所定の基準に準じていると結論する場合には、オペレータは印刷ジョブを開始する。しかしながら、問題が検出された場合には、オペレータは、第2のキャッピング、拭い取り、およびパージサイクルを開始し、つづいて第2の試験印刷パターンを印刷するか、あるいは1つまたは複数のノズルの手動停止後にシステムによって計算される所定の好ましい冗長性が維持される限りにおいて、特定された不調の1つまたは複数のノズルを停止するかのどちらかである。
【0143】
要すれば、システムは、試験印刷パターンが前述された保守印刷領域571(図5A)内で印刷されているあいだに、誤動作ノズルを特定することにより誤動作ノズルを効果的に停止するだろう。
【0144】
手動でまたは自動的にのどちらかで誤動作ノズルを停止するのに続き、システムは残りの適切な機能中のノズルの冗長性を計算し、印刷冗長性ステータスの前にシステムに通知する。実行された印刷ジョブの性質にしたがって、システムはオペレータまたは/およびオペレーティングシステムに、冗長性が減少していることを警告するか、または公差レベルを超えたかのどちらかである。ここでは、レジェンド印刷ジョブが100%の冗長性を要望していないが、オペレータまたはオペレーティングシステムが、そのように所望される場合は印刷ジョブを続行できるようにすることが注意される。ところがソルダマスク、エッチレジストマスクおよび一次画像導体パターン印刷ジョブは実質的に100%のノズルオペラビリティを要望するため、少なくとも100%の冗長性を必要とする。このようにして、システムはオペレータまたは/および尾ペレーてぃぬシステムが印刷ジョブを続行する前に検出された問題を軽減できるようにするために効果的に制止されている。
【0145】
バックアップの目的のためにノズル総数の一部を活用するために、他のヘッドに関してそれぞれのヘッド、特にバックアップを提供するそれらのヘッドを位置決めすることはかなり重大であることが理解される。新規の剛性の印刷ブリッジの活用は、この要件を大幅に可能とする本発明の1つの態様である。したがって、プリントヘッドを移動する一般的に実践された技法の代わりに、PCBを移動することが必要になった。前述されたように、完全幅ページ印刷ヘッドは、とりわけ大量印刷機で活用されてきたが、本発明は、かなり静的で剛性の印刷ブリッジによって、PCB大量製造ラインで使用するために、これまで達成可能な相対的かつ絶対的な位置確度で複数の従来の技術のプリントヘッドを活用する。
【0146】
前述されたように、インクジェットヘッド数は所望される冗長性と所望されるスループットに依存している。活用される射出印刷ヘッドの特定の製造メーカによって決定されるような寸法設計仕様も、ターゲット領域が完全カバレージを達成するために走査される必要があるように意味を持つことが注意される必要がある。
【0147】
バンディングおよび紙基板上へのインクジェットイメージングに関係する他の苦しい状況という多様な問題に取り組む前述された公開を参照すると、ここで、PCB基板が裁ち切れに大きく貢献していないため、計量配分される物質の溶敵が、基板上に計量配分された後にその形状を大幅に変化しないことが注意される。したがって、PCBが受け取り側媒体である以下の説明では、溶滴の幾何学的な形状はPCBの表面に当たった後のその初期形状を大きく保持する。ここでは、射出された物質の乾燥特性が所望される最終的なカバレージの質を達成するために大幅に重要であることが注意される。さらに後述されるように、マスクとして実行するために必要とされる計量配分される物質の完全なカバレージを達成するためには、一定のインク構成物に関連する追加手順を適用する必要がある。
【0148】
ある実施形態では、本発明のジェットプリンタは、ソルダレジストマスキングパターンを計量配分し、このようにして裸積層製品/PCB銅は基板である。この主要なソルダレジスト応用技術は、一般的にSMOBCと呼ばれている。本発明のジェットプリンタがエッチレジストマスキングパターンを計量配分する別の実施形態では、基板は平面裸銅層である。
【0149】
本発明のジェットプリンタがレジェンド印刷を計量配分する別の実施形態では、基板は前述されたソルダマスクである。
【0150】
前述された複数の冗長性技法を活用することにより、有効達成可能印刷解像度は冗長性係数に等しい係数減少されることが注意される。二重つまり100%の冗長性が選ばれる場合には、基板上に計量配分されるパターンは二重に、つまり所望される解像度の2倍で印刷されなければならない。したがって、本発明のジェットプリントシステムは所定の冗長性を備えた所望される印刷解像度を達成するため人豊富なジェットプリントヘッドを活用する。本発明のある実施形態にしたがって、レジェンド印刷は300dpi(インチあたりドット)で印刷される。本発明の別の好ましい実施形態にしたがって、ソルダマスクレジストは600dpiで、あるいは要すれば1200dpiで印刷される。本発明が決してこれらの解像度の数字に拘束されず、多様な適切なプリントヘッドの選択肢から選ぶことにより、適切な豊富なジェットプリントヘッドが達成可能であるため、実質的には任意の所望される印刷解像度が達成できることが言及されなければならない。
【0151】
ここで、以下に、要すればレジェンド印刷のために活用されるが、PCBで遭遇される寸法歪みが位置確度を必要とし、後述される本発明の斜行技法を要求するレジストマスク計量配分手順には前提条件である、簡略に前述されたビジョンシステム(図7の710)について説明する。
【0152】
ビジョンシステムは、PCB印刷ジョブの開始前に活用される以下の3つの主要な機能を有する。
1.印刷工程が実質的に正確な所定の位置にPCBを配置しなくても開始できるようにする、レジェンドとソルダレジスト両方のPCB寸法特徴に対する高精度大局位置合わせ
2.斜行手順を適用し、歪んだPCB基板を適合するために印刷画像を適応させる手段によってかなりの高見当合わせ確度を可能にする歪んだPCBの補償
3.要すれば、実質的に自律的な動作をかのうにする自律的に誤動作するノズルを特定すること。
【0153】
ビジョンシステムは、図5Aの前述された保守領域571の所定領域に印刷される適切な試験パターンを画像化するために活用できるため、パターン認識アルゴリズムはそれぞれ個々のインクジェットノズルの適切な機能を決定できる。試験印刷パターンは、好ましくはすべてのノズルの動作を生じさせるように設計されるため、試験印刷のある特定の場所での紛失中のドットパターンは特定的な誤動作ノズルを示す。同様に改変された試験印刷パターンは、誤射または間欠発射を示す。
【0154】
結果的に、図5Aの保守領域571に関して前述されたように、必要な保守を実行するためにオペレータがシステムを休止させるか、あるいはシステムが自動的に休止され、オプションのビジョンシステムが活用される場合には、適切な警報信号が発生するかのどちらかである。
【0155】
ここで、以下に、前述されたビジョンシステムを活用する、好ましい実施形態による歪み補償および大局位置合わせの短い説明を行う。
【0156】
図11Aでは、共通PCB1100が概略して図示され、PCB上に印刷される2つのレジェンドマーク1101と1102の位置をさらに示している。前述されたように、エッチング、積層、硬化t順等の多様な製造工程が、一般的に「potato chipping」としても知られているPCBの寸法の歪みを生じさせる。図11Bでは、PCB1103が図示され、過去の製造工程によって生じる概略して示される歪みを有する。技術の精通者にとって、レジェンドマーク1101と1102が、図11Aに示されるのと同様に歪んだPCB1103の上に印刷できないことは明らかなはずである。該歪みを補償するために、レジェンドマークの画像は、歪んだPCBの寸法にも関わらず正確な位置決めを達成するために、PCBと類似する方法で曲げられる(歪められる)必要がある。レジストマスクの場合、好ましくは基準マークまたは/およびパッドが、正確な位置決めデータを取得するために活用される。図11Cでは、両方のレジェンドマーク1104と1105がこのようにしてPCB1106の歪みにしたがって歪められる。したがって、正確な相対位置決めは、図11Aに図示されるのと同じ確度まで維持されている。
【0157】
ビジョンシステムの追加機能は、印刷工程の前に真空テーブル上でのPCBの位置確度を軽減することである。図12では、真空テーブル1200および光検出装置1201が概略して図示されている。技術の精通者は、PCBを印刷位置に設置するために必要とされる位置確度を容易に理解するだろう。本発明にしたがって、静止光検出装置1201が、平面運動システムによりx方向とy方向1203で移動される真空テーブル1200の上に配置されるPCB1202を走査し、基準マーク1204と1205の実際の位置を特定する。このようにしてPCB1202の垂直ではない配置は、ただちに認識され、測定される1206。たとえば、1207、1208のような追加の基準マークは、さらに、PCB1202が真空テーブル1200上に配置される正確な角度を確立する上で役立つ。ここでは、多様な伝導性パターン、コンポーネント、およびPCBの他の機能部分の正確な位置基準データを取得するために基準マークが一般的に活用されることが注意される。要すれば、パッド1209は、それらの位置が等しく充分な精度で既知であるため、この目的に活用できる。したがって、かなり小さな設置誤差(小角度)のために、かなり大きな基部を有し、より大きな変位1210を生じさせる基準マーク1204と1207を活用することによってより正確な測定値が確立できる。このようにして取得された回転角度情報を活用する角度変換アルゴリズムを備えた印刷装置(図7の700)のシステムPCは、測定された設置誤差を補償するために、相応して印刷画像データを回転する。この方法は、自動ハンドリングおよびPCBハンドリング輸送設備の必要とされるロボット確度を大幅に簡略化する。さらにハンドリング速度は、印刷工程が追加の位置合わせなしに現在開始されているため、追加の設置調整を未然に防ぐことによって大幅に改善される。
【0158】
ここまで説明されたジェット計量配分印刷システムを有し、ここでは、以下にPCB、バックプレーンまたは/およびパネル上にパターンを計量配分するための射出可能物質としてのエポキシ樹脂ベースのインクの使用について簡略に説明する。
【0159】
エポキシ樹脂またはメラミンをベースにしたインクは、一般的な紫外線硬化可能インクに比べ、計量配分されるパターンがさらされる化学品と高温に対する著しく優れた抵抗を有する。さらに、エポキシ樹脂またはメラミンをベースにしたインクは、一般的なPCB基板に対して大幅に優れた不チャック特性を示し、紫外線硬化可能インクで共通のかなりの黄色の汚染を示さない。加えて、ソルダマスクに活用されるエポキシ樹脂ベースの射出可能インクの構成物は、前述された既知の本来の製造工程で一般的に使用されるソルダマスク材料との、構成物でのその類似性のために、実質的にすべての関連するIPC仕様との準拠を達成する。
【0160】
本発明の装置および方法を説明してきたので、技術の精通者は、本発明の装置および方法を活用し、とりわけそれぞれが紫外線露光により、熱(好ましくは赤外線)処理により、あるいは複数の硬化機構の組み合わせのどちらかにより硬化可能なメラミン、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂インクなどの射出可能なインク重合体構成物を活用する必要とされるレジストマスクおよびレジェンド印刷手順での達成可能な軽減を容易に理解するだろう。したがって、以下の用途は、前述されてきたように、かなりの改善を伴なう本発明の装置および方法を活用するために適切であると見なされている。
1.PCB製造:
(a)レジェンド印刷
(b)ソルダマスク
(c)一次イメージング(導体)用エッチレジスト
(d)(線幅をサンプリングするビジョン装置と組み合わせて)エッチング均一性用のエッチレジスト
(e)一次イメージング(導体)用メッキレジスト
(f)(ビジョン装置を使用する、あるいは使用しない)メッキ均一性用のメッキレジスト
(g)(すべての他のパッドをマスキングしながら、エッジコネクタ用の金メッキなどの)選択的なメッキ用の一時的な(剥がすことができる)マスク
(h)PCBの連続蓄積での積層物および/または導体の適用
(i)PCB穴およびプラギングによる(via−plugging)
(j)(伝導性射出可能インクを活用する)導体の直接印刷、および
(k)ダスティング装置と連結される、(炭素粒子によって炭素濃度に依存する電気伝導性特性を有する炭素ベースの射出可能インクを活用する)PCB上の(内側層上――埋め込まれた)あるいは外側層上での抵抗器および/またはコンデンサコンポーネントの直接印刷
2.PCBアセンブリ:
(a)PCB組み立て中の印刷付着パターン
(b)ダスティング装置と連結される、PCB組み立て中のソルダプレート印刷(c)(PCB上での取り付け後――これまでは、不充分な特殊計量配分設備によって粘着して行われていた)裸金型カプセル化
(d)裸金型/CSPカプセル
(e)化裸金型/欠肉
(f)完成PCBアセンブリの選択的絶縁保護コーティング、および
(g)ソルダリングフラックスの投与
【0161】
前記一覧は、決して言及された特定的な用途に制限されないことが注意されなければならない。
【0162】
技術の精通者は、実質的には同じ装置および方法を、少量のPCB製造および試作品製造に活用される実質的にさらに小型でさらに簡略な印刷装置に応用でき、したがってこのような修正は本発明の範囲内にあることを容易に認識するだろう。
【0163】
したがって、小型デスクトップサイズの装置を達成する改良は、好ましくは以下であるが、必ずしも以下に限定されない。
(a)幅広く市販されている一般的な家庭用/小規模オフィス用プリントヘッドをはるかに安価に、かつ通常さらに小さなサイズで活用すること。
(b)要すれば、真空なしの簡略な印刷テーブルを活用すること。
(c)大幅に小さな寸法で、より精度が低い電動平面システムを活用すること。
(d)PCBサイズを所定の所望される最大寸法まで制限すること。
(e)保持容量がさらに低いインクコンテナ。
(f)さらに簡略なインク供給システムを活用すること。
(g)印刷解像度を300dpiまたは600dpiに制限する一方で、たとえば最大100%の冗長性を提供すること。
(h)ビジョンシステムなし。
(i)完全なシステムを1台の共通デスクトップPCで操作できるようにする数枚のPC基板サイズのカード内に備えられる寸法で作られた制御システム全体。
(j)斜行のない見当合わせシステム、および
(k)あまり厳しくない、前述の目的にあまり重要ではない印刷確度仕様。
【0164】
実質的にすべて前述された特徴および能力を提供する前述されたシステムは、ですックトップサイズのエンクロージャの中で快適に実現され、所有コストを大幅に削減できる一方で、1台の共通したデスクトップPCにより操作、制御できる。
【0165】
さらにソルダレジストマスキングの簡略化された射出手順を立証するために、図2が、ここでは、以下の説明を、図1に関する前述された従来の技術のレジストマスキング説明に比較することによって説明され、以下の優位点は容易に明らかになるだろう。
【0166】
図2では、本発明の1つの好ましい実施形態によるソルダマスク方法のフローチャートが示されている。
1.PCBは製造ライン201から清掃段階203に搬送され、この時点まで、手順は共通した従来の技術の手順と同一であると言及しなければならない。
2.PCBはジェットプリンタ204の上に装填され、1つの工程では、好ましくは熱硬化可能なソルダマスタインク205が所望される正確な方法でPCBの表面に計量配分される。
3.オーブン内での熱処理によって(既知の本来の手順に従った)最終的な硬化段階206で、ソルダマスク手順全体が完了し、PCBは製造ライン201上の続くステーションに搬送される207。
【0167】
大幅により簡略で、より安価で、より正確でより高速のソルダマスク方法に加えて、ソルダマスクステーション208でのいくつかの段階のため、追加の時間、装置およびハンドリングが、PCBを設備の各部からつぎの部分に搬送する209ために必要な相応して少ないコンベヤおよび自動化されたハンドリング装置によって避けられる。さらに、前述された実際のPCB位置決めにより印刷画像を位置合わせできるビジョンシステムによって、速度およびハンドリングがさらに改善される。
【0168】
ここでレジェンド印刷を参照すると、図4は、ここに、以下の説明を図3に関して前述された従来の技術による説明に比較することにより説明され、以下の優位点は容易に明らかになるだろう。
1.PCBは製造ライン401からジェットプリンタ402に直接搬送され400、1つの工程で、好ましくは熱硬化可能レジェンドインク403がPCBの表面上に所望される正確な方法で計量配分される。
2.オーブン内での熱処理による最終的な硬化段階404で、レジェンド印刷手順全体が完了し、PCBは製造ライン401での続くステーションに搬送される405。
【0169】
本発明は、一定の度合いの特殊性をもって説明されてきた。技術の精通者は、多様な変型および改変が以下の請求項の範囲から逸脱することなく実施されてよいことを容易に理解するだろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
従来の技術のソルダマスクプロセスのフローチャートである。
【図2】
本発明のある実施形態によるソルダマスクプロセスの一般化されたフローチャートである。
【図3】
従来の技術によるレジェンド印刷プロセスのフローチャートである。
【図4】
本発明のある実施形態によるレジェンド印刷プロセスの一般化されたフローチャートである。
【図5A】
本発明のある実施形態によるジェット計量配分印刷システムの概略逆様図である。
【図5B】
本発明のある実施形態による領域アドレス指定可能な吸引力真空テーブルの概略表現である。
【図5C】
本発明のある実施態様による装置内で活用される複数の吸気弁交換ソレノイドの1つの概略表現である。
【図5D】
本発明のある実施形態による装置内で活用される複数の吸気弁ブリッジソレノイドの1つの概略表現である。
【図5E】
本発明の別の実施形態による装置内で活用される複数の吸気弁交換/抑制ソレノイドの1つの概略表現である。
【図6A】
本発明のある実施形態による装置の概略側面図表現である。
【図6B】
本発明の別の実施形態による装置の概略側面図表現である。
【図6C】
本発明の別の実施形態による装置の概略側面図表現である。
【図6D】
本発明の別の実施形態による装置の概略側面図表現である。
【図7】
本発明の好ましい実施形態による装置のデータフローの多様なコンポーネントおよび局所的な表現を示す概略ブロック図である。
【図8A】
産業用4色プリントヘッドを概略して示す。
【図8B】
それぞれが図8Aに関して、多数の4色プリントヘッドを構成する2つのプリントヘッドアセンブリを概略して示す。
【図8C】
多数の単色白黒インクタイプジェットプリントヘッドを構成する1つのプリントヘッドアセンブリを概略して示す。
【図9A】
従来の技術の交互配置射出を示す概略図面である。
【図9B】
プリントヘッドの従来の技術の偶数列と奇数列の発射タイミング図を示す。
【図9C】
本発明の好ましい実施形態による偶数列と奇数列間の修正された発射順序を示す概略図である。
【図9D】
本発明のある実施形態によるプリントヘッドの偶数列と奇数列の発射タイミング図である。
【図9E】
本発明のある実施形態による冗長性およびバックアップ技法を示す概略図である。
【図9F】
本発明のある実施形態による、2つの実質的に重複するドットのインクドットパターンおよび結合された印刷ドットパターンの結果として生じるエッジを示す概略図である。
【図9G】
本発明のある実施形態による実質的に重複するドットの断面を示す概略図である。
【図10A】
水平に静的な印刷ブリッジ上のインクジェットヘッドの配列の概略図である。
【図10B】
適切な産業用グレードのインクジェットヘッドの製造メーカにより供給されるような設計寸法仕様に従った2つの隣接するインクジェットヘッドの相対的な位置決めを示す概略図である。
【図10C】
図10Bに図示される特定の製造メーカのジェットプリントヘッドを活用して印刷領域のカバレージを達成するための完全な印刷経路を示す概略図である。
【図11A】
PCBレイアウトの2つのレジェンド要素の形状および位置を示す概略図である。
【図11B】
共通の積層、熱処理、および清掃の手順の後のPCBのありのままの寸法歪みを示す概略図である。
【図11C】
図11Bに図示されるような歪んだ回路基板上の、図11Aの図面に従った印刷画像の正確な位置合わせを達成するための本発明のある実施形態の斜行技法を示す概略図である。
【図12A】
基準マークおよびパッドなどのPCB上に存在するビジョンシステムおよびマークを活用する真空テーブル上でのPCB位置合わせを示す概略図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
産業用製造生産ラインのプラットフォームの表面上にパターンとして液体または粘性の射出可能な物質を分配するためのジェット分配印刷システムであって、
(A)(a)それぞれに多数のジェットノズルが取り付けられる複数のジェットプリントヘッドを正確に収容するために静的で剛性の印刷ブリッジを備え、該ジェットプリントヘッドが該静的な剛性の印刷ブリッジ上の多様な配置にグループ化され、該ジェットプリントヘッドが活用され、使用可能なノズルの総量の一部がバックアップノズルとして活用される複数の冗長性を達成する印刷ブリッジシステム;および
(b)(i)該パターンが該プラットフォーム上に射出分配されるあいだ、該プラットフォームを収容するために、該静的な剛性の印刷ブリッジのジェットノズル平面に実質的に平行であるテーブル平面を有する印刷テーブル;および
(ii)少なくとも2つの垂直方向で同時に該印刷テーブルを移動するための電動システム、
を備えるプラットフォームシステム、
を含む印刷システム;および
(B)該液体または粘性物質を、該複数のジェットプリントヘッドに供給するための供給システム;および
(C)該プラットフォームの表面上にパターンとして、該液体または粘性の射出可能な物質の分配を達成するために、該プラットフォームシステムを制御するためのパターンデータおよびプラットフォームデータに少なくとも応答する制御システム;および
(D)該印刷システムのステータスレポートを少なくとも提供するためのユーザインタフェース、
を備えるジェット分配印刷システム。
【請求項2】
前記印刷ブリッジシステムが水平に静的で剛性の印刷ブリッジであり、前記電動システムが、2つの垂直な平面方向で前記印刷テーブルを同時に移動するための電動平面システムである請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項3】
前記電動システムが、2つの垂直な平面の水平方向で、さらに、垂直方向で同時に前記印刷テーブルを移動するための電動平面システムである請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項4】
(A)および(B)をさらに含む中央コンソールを備える請求項1記載の電子複数プリントヘッドドライバ装置であって、ここで、
(A)は、(a)を備える前記静的で剛性の印刷ブリッジ上に実質的に配置される電子印刷サポートシステムであって、ここで、
(a)は、電気信号を前記多数のジェットプリントヘッドに増幅するための多数の電力増幅器を構成する電子複数プリントヘッドドライバ装置であって、該電子複数プリントヘッドドライバ装置は、前記制御システムからの画像データを表す信号に応答し、前記複数のジェットプリントヘッドにより前記プラットフォーム上に前記パターンとして分配され、前記複数のジェットプリントヘッドのかなり近くに位置している前記電子複数プリントヘッドドライバ装置であって、
(B)は、対にされた構造物であって、該静的な剛性の印刷ブリッジの2つのカラムを構成し、該静的で剛性の印刷ブリッジを動かないように固定し、該構造物は、前記水平に静的で剛性の印刷ブリッジの周囲端部と該中央コンソールの最外層とのあいだに配置される対にされた構造物である
ジェット分配印刷システム。
【請求項5】
前記水平に静的な剛性の印刷ブリッジが、実質的に垂直平面で制御されるようにさらに移動できる請求項2記載のジェット分配印刷システム。
【請求項6】
前記電子印刷サポートシステムが、さらに、
電動電子印刷ブリッジ垂直運動システムが、前記対にされた構造物と前記水平に静的な剛性の印刷ブリッジのあいだに配置され、前記プラットフォームの前記表面に実質的に垂直な垂直平面で前記水平に静的な剛性の印刷ブリッジを移動するための2台のモータを備え、前記多数のジェットプリントヘッドのオリフィスプレートと該プラットフォームの表面とのあいだの所望される射出可動距離を達成、維持し、該2台のモータが、前記2つのカラムと前記水平に静的な剛性の印刷ブリッジとのあいだにそれぞれ配置され、オペレータによる該プラットフォームの厚さの入力に応答する
請求項4記載のジェット分配印刷システム。
【請求項7】
前記印刷テーブルが、さらに、保守印刷領域を備え、該保守印刷領域において、所定の試験印刷パターンが前記ジェットプリントヘッドにより生じ、該所定の試験印刷パターンが、多数のプリントヘッド誤作動、またはそれぞれその不在を示す請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項8】
請求項1記載のジェット分配印刷システムであって、前記印刷テーブルが、さらに(A)〜(J)を備える、領域アドレス指定可能な吸引力弁システムを備え、ここで、該前記印刷テーブルが、
(A)吸引力を提供するための真空ポンプシステム、
(B)最大吸引力を提供するために該真空ポンプに結合されるマニホルド、
(C)該最大吸引力を所定の低減されたレベルまで低減するため、あるいは要すれば実質的に吸引力のなくなるまで吸引力を低減するための該真空ポンプに結合される減圧弁、
(D)低減された吸引力を提供するために、または吸引力をなくすために、該減圧弁に結合されるマニホルド、
(E)多数の吸気弁切り替えソレノイドに該マニホルドを結合する多数のマニホルド双子管系、
(F)それぞれが、
(a)該マニホルド双子管系を介してそれぞれ該最大吸引力と該低減された吸引力(要すれば吸引力なし)に結合される2つの入り口、
(b)該最大吸引力と該低減された吸引力(要すれば吸引力なし)のどちらかを唯一の出口に結合するためのソレノイドに応答するシリンダ、
(c)印刷特定区域の下の吸引領域内での最大吸引力を抑制するためにシステム制御電気信号に応答する該ソレノイド、
(d)該システム制御電気信号に応答して、該最大吸引力または該低減された吸引力(要すれば、該吸引力なし)のいずれかを提供する該唯一の出口、
を備える該多数の吸気弁切り替えソレノイド、
(G)多数の吸気弁架橋ソレノイドの唯一の入り口にそれぞれの該吸気弁切り替えソレノイドの前記唯一の出口を結合する多数の管系、
(H)それぞれが、
(a)該唯一の入り口、
(b)出口に結合される該唯一の入り口、
(c)前記唯一の入り口をさらに第2出口に結合するためにソレノイドに応答するシリンダ、
(d)該最大吸引力または該低減された吸引力(要すれば、該吸引力なし)を、前記プラットフォームが存在する前記真空テーブルの吸引力領域に限定するためのシステム制御電気信号に応答する前記ソレノイド、
を備える該多数の吸気弁架橋ソレノイド、
(I)真空テーブルの構成要素である、前記出口と前記第2出口を多数のそれぞれの前記第1弁入り口と第2弁入り口に結合する多数の入り口双子管系、
(J)該パターンが該プラットフォームの表面上に分配されているあいだに、前記プラットフォームを動かないように固定するため、および該プラットフォームの平坦化のための該真空テーブルであって、該真空テーブルが、
(a)多数の該アドレス指定可能吸引力領域、
(b)実質的に該印刷特別区域に水平に、多数の吸引ゾーンに分割される該アドレス指定可能吸引力領域、
(c)多数の吸引セクタに分割される前記吸引ゾーン、
(d)前記吸引セクタの構成要素である多数の吸引穴、
(e)該第1および該第2真空入り口に導管によってそれぞれ結合される多数の吸引ゾーン、
を備えるジェット分配印刷システム。
【請求項9】
それぞれの前記多数の吸気弁架橋ソレノイドが、さらに、
(A)前記唯一の出口に結合されるソレノイドに応答するシリンダ、
(B)前記プラットフォームに下にない前記それぞれの吸引ゾーン内での吸引力を抑制するためにシステム制御電気信号に応答する前記ソレノイド、
を備える請求項8記載のジェット分配印刷システム。
【請求項10】
前記印刷テーブルがさらに、
(A)印刷休止中に、前記産業用グレードのプリントヘッドの目詰まりを抑制するためのプリントヘッドキャッピングシステム
(B)前記液体または粘性の射出可能物質の過剰分を、外産業用グレードのプリントヘッドの前記オリフィスプレートから除去するためのプリントヘッド拭き取りシステム、および
(C)該オリフィスプレートを、液体または粘性の射出可能物質の可溶性溶液で洗浄することによって該産業用グレードのプリントヘッドを清掃するための溶剤洗浄システム、
を備える請求項8記載のジェット分配印刷システム。
【請求項11】
前記供給システムが、
(A)前記液体または粘性の射出可能物質を保持する少なくとも1つの保管装置、
(B)該液体または粘性の射出可能物質を該保管装置から前記多数のジェットプリントヘッドに運ぶための管系、および
(C)該液体または粘性の射出可能物質を該保管装置から該多数のジェットプリントヘッドに移動するためのポンプシステム、
を備える請求項2記載のジェット分配印刷システム。
【請求項12】
前記供給システムが、前記中央コンソールを取り囲む2つのコンパートメント内に配置され、該中央コンソールおよび該2つのコンパートメントがプリンタコンソールを共同で構成する請求項4記載のジェット分配印刷システム。
【請求項13】
スタンドアロン供給システムが、前記ジェットプリントヘッドに、前記液体または粘性の射出可能物質を供給するために使用される請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項14】
前記ジェットプリントヘッドが単色白黒ジェットプリントヘッドである請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項15】
前記ジェットプリントヘッドが、多色単一パスジェットプリントヘッドである請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項16】
前記多色単一パスジェットプリントヘッドが、4色単一パスジェットプリントヘッドである請求項15記載のジェット分配印刷システム。
【請求項17】
前記ノズルの数が、複数の冗長性を表す所望の解像度での印刷のために必要とされる数の倍数であり、前記白黒ジェットプリントヘッドが、各ノズルが少なくとも1つの他のノズルによりバックアップされ、前記液体または粘性の射出可能物質のドットパターンの実質的な重複により達成されるように配置および操作される、請求項14記載のジェット分配印刷システム。
【請求項18】
前記ノズルの数が、100パーセントの冗長性を表す所望される解像度での印刷に必要とされる数の2倍であり、各ノズルが1つの他のノズルによってバックアップされ、同じ液体または粘性の射出可能な物質を前記4色単一パスジェットプリントヘッドの4つのすべてのカラー導管で使用するように、該4色単一パスジェットプリントヘッドが配置され、操作される、請求項16記載のジェット分配印刷システム。
【請求項19】
前記白黒ジェットプリントヘッドが前記水平に静的な剛性の印刷ブリッジの上に平行な2列で配列され、1列の各ヘッドが、該ヘッドが対向ヘッドにカバーされていない領域をカバーするように配置され、他方の列の隣接するヘッドが、前記液体または粘性の射出可能な物質を連続リボンで分配できるプリントヘッドの行列を生じる請求項14記載のジェット分配印刷システム。
【請求項20】
前記白黒ジェットプリントヘッドが、前記水平に静的な剛性の印刷ブリッジ上に斜め配列で配置される請求項14記載のジェット分配印刷システム。
【請求項21】
ある列の各々の前記ヘッドが、対向列内の対応するヘッドのための前記バックアップとして機能し、複数の冗長性を提供する請求項18記載のジェット分配印刷システム。
【請求項22】
それぞれの前記ヘッドが、その隣接ヘッドのための前記バックアップとして機能し、複数の冗長性を提供する請求項20記載のジェット分配印刷システム。
【請求項23】
少なくとも1つの奇数列ノズルが、その隣接する偶数列ノズルをバックアップし、またはその逆である請求項14記載のジェット分配印刷システム。
【請求項24】
少なくとも1つの奇数行ノズルが、その隣接する偶数行ノズルをバックアップし、またはその逆である請求項15記載のジェット分配印刷システム。
【請求項25】
前記白黒ジェットプリントヘッドが、複数の平行列で前記水平に静的な剛性印刷ブリッジ上に配置され、複数の冗長性のための豊富なノズル数を達成する請求項14記載のジェット分配印刷システム。
【請求項26】
前記印刷システム、前記供給システム、前記制御システムおよび前記ユーザインタフェースが、スタンドアロン用途のために前記プリンタコンソールに完全に保持される請求項12記載のジェット分配印刷システム。
【請求項27】
前記プリンタコンソールおよびオペレータコンソールが、前記制御システムおよび前記ユーザインタフェースを備え、かつ、2つの別の装置であり、遠隔位置から前記ジェット分配印刷システムを操作するために、互いに通信する請求項12記載のジェット分配印刷システム。
【請求項28】
多数のさらなるプリンタコンソールが、単一の共用オペレータコンソールに集中コマンドモードで結合される請求項26記載のジェット分配印刷システム。
【請求項29】
前記供給システムが単一共用供給システムであり、前記液体または粘性の噴出可能物質を前記多数のプリンタコンソールに供給する請求項28記載のジェット分配印刷システム。
【請求項30】
前記液体または粘性の射出可能物質を保持する前記保管装置が、
(A)少なくとも1つのメインタンク装置、および
(B)該メインタンク装置から前記多数のジェットプリントヘッドに搬送される該液体または粘性の射出可能物体を即座に保持するための二次タンク装置、
を備える請求項11記載のジェット分配印刷システム。
【請求項31】
前記供給システムが、さらに(D)〜(K)を備える請求項11記載のジェット分配印刷システムであって、前記供給システムが、
(D)ポンプシステム、
(E)多様な場所で前記液体または粘性の射出可能物質の液位を検出し、該液位を表す電気信号を該ポンプシステムに出力するための液位検出制御システム、
(F)該液体または粘性の射出可能物質供給システムで所望の液位を維持するための多数の液検出装置、
(G)最適射出状態に準拠するために該液体または粘性の射出可能物質の圧力を調整するための圧力調整システム、
(H)前記多数のジェットプリントヘッドによって前記プラットフォーム上に射出分配される前に、該液体または粘性の射出可能な物質から、多様な所望されない物質を除去するための多段フィルタ装置、
(I)該多数のジェットプリントヘッドを調整するためのキャッピング、パージ、プライミング、拭き取り、および洗浄の装置、
(J)該液体または粘性の射出可能物質からの所望されない気泡を除去するための気泡排水システム、および
(K)(a)該液体または粘性の射出可能物質の温度を調整するための加熱装置、
(b)該プラットフォーム上へ該多数のジェットプリントヘッドにより射出分配される前に、該液体または粘性の射出可能物質の実際の温度を検出し、該実際の温度を表す電気的なデータを、該電子システムに伝達できる温度検出装置、および
(c)該温度検出装置に応答して、該液体または粘性の射出可能物質の温度を所望される所定の温度レベルに変更し得、さらに該所望される所定の温度レベルを所望の好ましい狭い境界内に維持し得る温度制御装置、
を備える温度制御システム、
を備えるジェット分配印刷システム。
【請求項32】
前記冗長性を達成するために、前記単色白黒タイプのジェットプリントヘッドの発射タイミングを改良するためのタイミングシステムをさらに備える請求項23記載のジェット分配印刷システム。
【請求項33】
前記冗長性を達成するために、前記4色単一パスジェットプリントヘッドの発射タイミングを修正するためのタイミングシステムをさらに備える請求項24記載のジェット分配印刷システム。
【請求項34】
前記プラットフォームがプリント回路基板(PCB)である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項35】
前記プラットフォームがバックプレーンである請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項36】
前記プラットフォームがパネルである請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項37】
前記パターンがエッチレジストマスクであり、前記液体または粘性の射出可能物質が、カバーされた材料を化学薬品から保護するために、所定の部分的な方法で前記プラットフォームをカバーできるエッチレジストマスキング液体または粘性物質である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項38】
前記化学薬品が、前記プラットフォーム上に伝導性パターンを生成するために、前記プラットフォームからカバーされていない材料を除去し得るエッチャントである請求項37記載のジェット分配印刷システム。
【請求項39】
前記伝導性パターンが前記プラットフォーム上の任意のパターンである請求項38記載のジェット分配印刷システム。
【請求項40】
前記エッチレジストマスクが、剥がすことができる一時的なエッチレジストマスクである請求項37記載のジェット分配印刷システム。
【請求項41】
前記エッチレジストマスキング液体または粘性の射出可能な物質が、熱、紫外線露光または複数の硬化機構の組み合わせによって、硬化可能である
(A)メラミン樹脂、
(B)エポキシ樹脂、または
(C)アクリル樹脂、
のマスキング樹脂である請求項37記載のジェット分配印刷システム。
【請求項42】
前記パターンがソルダレジストマスクであり、前記液体または粘性の射出可能な物質が、カバーされている材料を溶融はんだから保護するために所定の部分的な方法で前記プラットフォームをカバーし得るソルダレジストマスキング液体または粘性の物質である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項43】
前記ソルダレジストマスクが、一時的に該ソルダレジストマスクを使用するための剥がすことができる一時的なソルダレジストマスクである請求項42記載のジェット分配印刷システム。
【請求項44】
前記ソルダレジストマスキング液体または粘性の射出可能な物質が、熱、紫外線露光によって、または複数の硬化機構よって硬化可能である、
(A)メラミン樹脂、
(B)エポキシ樹脂、または
(C)アクリル樹脂
のマスキング樹脂である請求項42記載のジェット分配印刷システム。
【請求項45】
前記パターンが絶縁保護コーティングであり、前記液体または粘性の射出可能な物質が、前記プラットフォームを選択的な所定の部分的あるいは完全な方法で被覆するためのコーティング液体または粘性の射出可能な物質である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項46】
前記コーティング液体または粘性の射出可能な物質が、熱、紫外線露光によって、または複数の硬化機構の組み合わせによって硬化可能である、
(A)メラミン樹脂、
(B)エポキシ樹脂、または
(C)アクリル樹脂、
のコーティング物質である請求項44記載のジェット分配印刷システム。
【請求項47】
前記パターンがメッキレジストマスクであり、前記液体または粘性の射出可能な物質が、メッキ工程を管理するために所定の部分的な方法で前記プラットフォームをカバーできるメッキ制御液体または粘性の物質である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項48】
さらにメッキ不均一性を検出できるビジョン装置を備える請求項47記載のジェット分配印刷システム。
【請求項49】
前記メッキレジストマスクが、前記メッキレジストマスクを一時的に使用するための剥がすことができる一時的なメッキレジストマスクである請求項47記載のジェット分配印刷システム。
【請求項50】
前記パターンがレジェンドであり、前記液体または粘性の射出可能な物質が、前記プットホーム上に分配するためのレジェンドインクである請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項51】
前記パターンが可変情報コンテンツ部分を構成する、請求項50記載のジェット分配印刷システム。
【請求項52】
前記レジェンドインクが、
熱、紫外線露光によって、または複数の硬化機構の組み合わせによって硬化可能である、
(A)メラミン樹脂、
(B)エポキシ樹脂、または
(C)アクリル樹脂、
の射出可能インクである請求項50記載のジェット分配印刷システム。
【請求項53】
前記パターンがエッジング不均一性補正制御パターンであり、前記液体または粘性の射出可能な物質が、前記プラットフォーム上で前記伝導性パターンのエッジ形成を制御するためのエッジング不均一性補正制御マスキング物質であり、該プラットフォームが前記エッチャント剤にさらされている請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項54】
前記エッジの幅をサンプリングできるビジョン装置をさらに備える請求項53記載のジェット分配印刷システム。
【請求項55】
前記パターンが接着パターンであり、前記液体または粘性の射出可能な材料が、SMT手順でのはんだ付けの前に、コンポーネントの一時的な固定を実現するための接着剤である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項56】
さらにダスティング装置を備え、前記パターンが抵抗器コンポーネントパターンであり、前記液体または粘性の射出可能な物質が、前記射出可能な物質の固有部分である炭素粒子によって、炭素濃度に依存する電気伝導性特性を有する、請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項57】
さらにダスティング装置を備え、前記パターンがコンデンサコンポーネントパターンであり、前記液体または粘性の射出可能な物質が、前記射出可能な物質の固有部分である炭素粒子によって、炭素濃度に依存する電気伝導性特性を有する、請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項58】
さらにダスティング装置を備え、前記パターンがソルダペーストパターンであり、前記液体または粘性の射出可能な物質がソルダペースト物質である、請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項59】
産業用製造生産ラインのプラットフォームの表面上にパターンとして、液体または粘性の射出可能な物質を分配するためのジェット分配印刷方法であって、以下のシステム、
(A)(a)および(b)を備える印刷システム、
(a)印刷ブリッジシステムであって、複数のジェットプリントヘッドを正確に収容するために静的で剛性の印刷ブリッジを備え、該ジェットプリントヘッドのそれぞれに多数のジェットノズルが取り付けられ、該ジェットプリントヘッドは該静的な剛性の印刷ブリッジ上で多様な配置にグループ化され、該ジェットプリントヘッドを使用して、複数の冗長性を達成し、使用可能なノズル総量の一部がバックアップノズルとして使用される、印刷ブリッジシステム
(b)(i)前記パターンが射出分配される前記プラットフォームを収容するために、該静的な剛性の印刷ブリッジのジェットノズルの平面に実質的に水平であるテーブル平面を有する印刷テーブル、
(ii)領域アドレス指定可能な吸引力真空テーブル、および
(iii)少なくとも2つの垂直方向で該印刷テーブルを同時に動かすための電動システム、
を備えるプラットフォームシステム、
(B)該複数のジェットプリントヘッドに該液体または粘性の物質を供給するための供給システム、
(C)少なくともパターンおよびプラットフォームデータに応答する制御システムであって、該プラットフォームの表面上へ該パターンとして、該液体または粘性の射出可能な物質の分配を達成するための該プラットフォームシステムを制御する、制御システム、および
(D)少なくとも該印刷システムのステータスレポートを提供するためのユーザインタフェース、
を使用する工程を包含する方法。
【請求項60】
さらに、水平に静的な剛性の印刷ブリッジを使用する工程を包含し、前記電動システムが、2つの垂直な平面方向で前記印刷テーブルを同時に動かするための電動平面システムである、請求項59記載の方法。
【請求項61】
請求項60記載の方法であって、
(A)電子印刷サポートシステム、
(B)電気信号を前記多数のジェットプリントヘッドに増幅するための多数の電力増幅器を構成する電子複数プリントヘッドドライバ装置であって、該電子複数プリントヘッドドライバ装置は、前記制御システムからの画像データを表す信号に応答し、前記複数のジェットプリントヘッドにより前記プラットフォームの上にパターンとして分配され、該電子複数プリントヘッドドライバ装置は、該複数のジェットプリントヘッドのかなり近くに位置している、電子複数プリントヘッドドライバ装置
(C)前記静的な剛性の印刷ブリッジの2つのカラムを構成する対にされた構造物であって、前記静的で剛性の印刷ブリッジを動かないように固定し、該対にされた構造物は、対にされた構造物であって、前記水平に静的で剛性の印刷ブリッジの周囲端部と前記中央コンソールの最外層とのあいだに配置される、対にされた構造物、
を使用する工程をさらに包含する方法。
【請求項62】
前記多数のジェットプリントヘッドのオリフィスプレートと前記プラットフォームの表面とのあいだの所望される射出稼動距離を達成、維持するための、オペレータによる前記プラットフォームの厚さの入力に応答する電動電子印刷ブリッジ垂直運動システムを使用する工程をさらに備える、請求項61記載の方法。
【請求項63】
コンピュータを使用する工程をさらに備え、前記制御システムの一部が、
(A)オペレータ入力用の手段を提供するためのキーボード、
(B)データを入力するための手段を提供する多数の周辺入力デバイス、
(C)メモリ、
(D)1つまたは複数のハードディスクドライブ、
(E)(a)前記印刷システムの多様なシステム、デバイスおよび装置との視覚的なオペレータ対話性、
(b)前記複数の周辺入力装置からのデータ入力の視覚的なグラフィック表示であり、前記データが前記プラットフォーム上に印刷されるパターンを表す、表示、
(c)前記パターンの検査および印刷前に前記パターンに対する修正を可能にすること、
を提供するディスプレイデバイス、
(F)ケーブル布線および多様なインタフェースカードを備える、前記印刷システムの多様なコンポーネントと前記オペレータコンソールを接続するためのインタフェースシステム、
(G)(a)前記電子電動平面運動制御システム、
(b)前記電子複数プリントヘッドドライバ装置、および
(c)前記電動電子印刷ブリッジ垂直運動システム、
に電流を供給するための電力供給装置、
(H)(a)多数の吸引弁切り替えソレノイド、および
(b)前記最大吸引力または前記低減された吸引力(要すれば、前記吸引力なし)を、前記プラットフォームが存在する前記真空テーブルの前記吸引力領域に制限するための、および前記印刷特定区域の下の吸引領域での該最大吸引力を抑制するための、多数の吸気弁架橋ソレノイド、
を制御する領域アドレス指定可能吸引力弁システム、
(I)(a)前記プリントヘッドキャッピングシステム、
(b)前記プリントヘッド抜き取りシステム、
(c)前記溶剤洗浄システム、
を制御する保守制御装置、
(J)データ入力インタフェースシステムであって、前記複数の周辺入力装置からの前記データ入力を入力し、該データは、ファイルフォーマットにサポートされている、データ入力インタフェースシステム、
(K)サポートされているファイルフォーマットの該データを、ラスタデータに変換するための画像処理システム、
(L)該ラスタデータを、前記可変パターンの隣接ストリップを表すさらに小さいデータファイルに分割するための分割システムであって、該隣接ストリップが、該プリントヘッドが前記電動平面システムの1方向で印刷できる該パターンのコンポーネントを表す、分割システム、
(M)該ラスタデータを一時的に記憶するための印刷バッファであって、該ラスタデータは、連続で該電子複数プリントヘッドドライバ装置に入力され、該プリントヘッドの1つのパスのあいだに印刷される1印刷行のデータを構成する、印刷バッファ、
(N)(a)該プラットフォームと該ジェットプリントヘッドとのあいだの相対速度から生じる望ましくない影響を補正し、
(b)該パターンが該プラットフォームの前記表面上に射出分配されるときに、最適の結果を達成する該データ入力を最適化する
相対速度補正アルゴリズムプロセッサ、
(O)(a)該プラットフォーム上に分配されるパターンの位置合わせを可能にするプラットフォーム寸法特徴、
(b)斜行手順の適用を可能にし、歪んだプラットフォームに合わすために、該パターンを適応させる該プラットフォームの歪み、
(c)該プラットフォームの上に分配されるパターンの前記斜行および位置合わせのために使用される正確な位置決め基準データを取得するために、1つまたは複数の基準マークおよび/またはパッドの位置データを特定すること、
に応答するビジョンシステム、
を使用する請求項59記載の方法。
【請求項64】
前記制御システムが、
(A)オペレータ入力用の手段を提供するためのキーボード、
(B)データを入力するための手段を提供する多数の周辺入力デバイス、
(C)メモリ、
(D)1つまたは複数のハードディスクドライブ、
(E)(a)前記印刷システムの多様なシステム、デバイスおよび装置との視覚的なオペレータ対話性、
(b)前記複数の周辺入力装置からのデータ入力の視覚的なグラフィック表示であって、該データが前記プラットフォーム上に印刷される前記パターンを表す、視覚的なグラフィック表示、
(c)前記パターンの検査、および印刷の前に前記パターンに修正を可能とするこ、
を提供するためのディスプレイデバイス、
(F)ケーブル布線および多様なインタフェースカードを備える、前記印刷システムの多様なコンポーネントと前記オペレータコンソールを接続するためのインタフェースシステム、
(G)(a)前記電子電動平面運動制御システム、
(b)前記電子複数プリントヘッドドライバ装置、
(c)前記電動電子印刷ブリッジ垂直運動システム、
に電流を供給するための電力供給装置、
(H)(a)前記プリントヘッドキャッピングシステム、
(b)前記プリントヘッド拭き取りシステム、
(c)前記溶剤洗浄システム、
を制御する保守制御装置、
(I)該複数の周辺入力装置からのデータ入力を入力するためのデータ入力インタフェースシステムであって、該データがファイルフォーマットにサポートされている、データ入力インタフェースシステム、
(J)サポートされているファイルフォーマットの前記データをラスタデータに変換するための画像処理システム、
(K)該ラスタデータを、前記可変パターンの隣接ストリップを表すさらに小さなデータファイルに分割するための分割システムであって、該隣接ストリップが、前記プリントヘッドが前記電動平面システムの1方向で印刷できるパターンのコンポーネントを表す、分割システム、
(L)連続して前記電子複数プリントヘッドドライバ装置に入力される前記ラスタデータを一時的に記憶するための印刷バッファであって、前記プリントヘッドの1つのパスのあいだに印刷される1印刷行のデータを構成する、印刷バッファ、
(M)(a)前記プラットフォームと前記ジェットプリントヘッドとのあいだの相対速度から生じる望ましくない影響を補正し、
(b)前記パターンが該プラットフォームの表面上に射出分配されるときに、最適な結果を達成するために前記データ入力を最適化するための、
相対速度補正アルゴリズムプロセッサ、
を備えるコンピュータで実現される請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項65】
前記制御システムが、さらに、
(A)(a)オペレータ入力用の手段を提供するためのキーボード、
(b)データを入力するための手段を提供するための多数の周辺入力デバイス、
(c)メモリ、
(d)1つまたは複数のハードディスクドライブ、
(e)(i)前記印刷システムの多様なシステム、デバイスおよび装置との視覚的なオペレータ対話性、
(ii)該複数の周辺入力装置からのデータ入力の視覚的なグラフィック表示であって、該データが前記プラットフォーム上に印刷されるパターンを表す、グラフィック表示、
(iii)前記パターンの検査、および印刷の前に前記パターンへの修正を可能とすること、
を提供するためのディスプレイ装置、
(f)ケーブル布線および多様なインタフェースカードを備える、前記印刷システムの多様なコンポーネントと前記オペレータコンソールを接続するためのインタフェースシステム、
(g)(i)前記電子電動平面運動制御システム、
(ii)前記電子複数プリントヘッドドライバ装置、
(iii)前記電動電子印刷ブリッジ垂直運動システム、
に電流を供給するための電力供給装置、
(h)(i)前記プリントヘッドキャッピングシステム、
(ii)前記プリントヘッド拭き取りシステム、
(iii)前記溶剤洗浄システム、
を制御する保守制御装置、
(i)前記複数の周辺入力装置からの前記データ入力を入力するためのデータ入力インタフェースシステムであって、該データがファイルフォーマットにサポートされている、データ入力インタフェースシステム、
(j)(i)前記プラットフォームと前記ジェットプリントヘッドのあいだの相対速度から生じる望ましくない影響を補正し、
(ii)前記パターンが該プラットフォームの表面上に射出分配されるときに、最適な結果を達成するために前記データ入力を最適化するための、
相対速度補正アルゴリズムプロセッサ、
を備えるコンピュータ、
(B)(a)前記プラットフォームの上に分配される前記パターンの位置合わせを可能にするプラットフォーム寸法特徴、
(b)斜行手順の適用を可能にし、前記パターンを前記歪んだプラットフォームに合わせるために適応させる前記プラットフォームの歪み、
(c)前記プラットフォーム上に分配される前記パターンの前記斜行および位置合わせのために使用される正確な位置決め基準データを取得するための1つまたは複数の基準マークおよび/またはパッドの位置データを特定すること、
に応答するビジョンシステム、
を備えるコンピュータを備える、請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項66】
前記ビジョンシステムが、前記プラットフォーム寸法特徴を決定し、あまり重大ではないパターン分配手順のために、該プラットフォームの上に分配されるパターンの位置合わせを可能にする請求項65記載のジェット分配印刷システム。
【請求項67】
前記ビジョンシステムが、さらに、前記ジェットプリントヘッド性能を示す電気制御信号を発生するために、前記印刷テーブルの一部である前記保守印刷領域に印刷される、前記試験印刷パターンに応答する請求項65記載のジェット分配印刷システム。
【請求項68】
前記サポートされているファイルフォーマットがガーバーファイルフォーマットである請求項64記載のジェット分配印刷システム。
【請求項69】
前記サポートされているファイルフォーマットが拡張ガーバーファイルフォーマットである請求項64記載のジェット分配印刷システム。
【請求項70】
前記サポートされているファイルフォーマットが既知の画像ファイルフォーマットである、請求項64記載のジェット分配印刷システム。
【請求項71】
前記複数の周辺入力装置が、
(A)ディスクドライブ、
(B)前記PCBに転送されるパターンを表すデジタルファイルを含むデジタルデータカセットを受け入れるためのデジタルデータカートリッジ駆動装置、
(C)ネットワークにデータを受信、またはネットワークから伝送するためのネットワークインタフェース、
を備える請求項64記載のジェット分配印刷システム。
【請求項72】
前記ネットワークがイントラネットである請求項71記載のジェット分配印刷システム。
【請求項73】
前記ネットワークがインターネットである請求項71記載のジェット分配印刷システム。
【請求項74】
分配後の紫外線硬化可能な射出可能物質の初期のまたは完全な硬化または不粘着乾燥のために、紫外線露光装置を使用する硬化システムをさらに備える請求項64記載のジェット分配印刷システム。
【請求項75】
分配後の熱硬化可能な射出可能物質の不粘着乾燥の初期のまたは完全な硬化のために、加熱オーブンを使用する硬化システムをさらに備える請求項64記載のジェット分配印刷システム。
【請求項76】
前記平面が水平に向けられている請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項77】
前記平面が垂直に向けられている請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項78】
分配後の紫外線硬化可能な射出可能物質の初期または完全な硬化あるいは不粘着乾燥のために、紫外線露光装置を使用する硬化システムをさらに備える請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項79】
分配後の熱硬化可能な射出可能物質の不粘着乾燥の初期のまたは完全な硬化のために、加熱オーブンを使用する硬化システムをさらに備える請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項80】
射出可能物質の高速固定のために、加熱システムをさらに備える請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項81】
射出可能物質の高速固定のために、加熱システムをさらに備える請求項64記載のジェット分配印刷システム。
【請求項82】
前記パターンがPCB穴およびプラッギング用の材料である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項83】
前記パターンが導体の直接印刷用の伝導性射出可能物質である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項84】
前記パターンが裸金型/CSPカプセル化である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項85】
前記パターンが裸金型/欠肉である請求項1記載のジェット分配印刷システム。
【請求項86】
前記パターンが、PCBの連続蓄積で使用される積層材または導電性材料である請求項1記載のジェット分配印刷システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5A】
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【図5C】
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【図5D】
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【図5E】
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【図7】
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【公表番号】特表2004−509780(P2004−509780A)
【公表日】平成16年4月2日(2004.4.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2002−505567(P2002−505567)
【出願日】平成13年6月28日(2001.6.28)
【国際出願番号】PCT/IL2001/000596
【国際公開番号】WO2002/001929
【国際公開日】平成14年1月3日(2002.1.3)
【出願人】(503012904)プリンター リミテッド (1)
【Fターム(参考)】