拾取和印刷的制作方法

本申请是2012年12月28日提出的、申请号为201280071043.8、名称为“用于印刷印刷电路板的喷墨系统”的发明申请的分案申请。

本发明通常涉及用于制造包括墨水图案的基底的设备、方法和用途。尤其是，本发明涉及用于通过在基底上印刷墨水图案来制造印刷电路板的方法和喷墨系统的几个方面。

背景技术：

us2007/0154081公开了用于检查和核验电路的系统。该系统具有包含具有自动光学检验(aoi)设备的第一站的底盘(chassis)，所述自动光学检验设备执行电路的aoi来识别该电路上的候选对象的缺陷。进一步的，底板包含具有核验设备的第二站，所述核验设备执行对aoi设备所识别出的候选对象的缺陷的核验。该系统包含第一和第二可运输台用于在第一和第二站之间分别支撑和输送第一和第二电路。在制造电路之后，基底被聚集成一批并且被转送到该系统来进行检查和核验。顺次地将一批基底中的每个基底提供给集成的检查、核验和校正系统。集成的检查意为对被检查的基底上的可疑缺陷进行的核验和修正一般与对新的基底的检查同时进行。在执行检查、核验和修正之后，可以执行例如应用焊接掩模的额外的印刷电路板处理步骤，来最终完成印刷电路板。

同时执行检查、核验和修正来提高生产率。所公开的系统缺点在于尽管这样同时工作，但是每个基底的全部生产时间仍然需要太长的时间间隔。对成批基底的检查和处理是耗时的并且占用着印刷电路板的生产。

技术实现要素：

本发明涉及喷墨系统，尤其是用于工业应用的按需滴墨喷墨系统。

按需滴墨喷墨系统是众所周知的，特别是用于纸张应用的墨喷式印刷机的消费市场中，在过去数年里被证明是很成功的。喷墨系统与例如击打式印字的其他印刷技术相比的优点是在喷墨系统和基底之间不必需直接接触来向基底提供想要的图案。消费墨喷式印刷机的一部分成就还在于制造商找到了开发小的并且相对便宜的喷墨印刷机的方法。

最近的发展被引导向除了传统的纸张应用以外，还在其他应用中使用喷墨系统。然而，这些发展并没有非常成功，特别是当需要高的准确度和可靠性时没有非常成功。

由于喷墨系统的简单和快速，而将其认为是有希望的制造工具的应用例子是：

-在印刷电路板(pcb)上提供耐蚀刻掩模；

-为pcb制造提供焊剂掩膜；

-为太阳能电池提供形成电极图案的掩模；或者

-在包括柔性基底的基底上制造有源的或者无源的电路元件、显示元件、天线和/或电子元件。

喷墨系统能被用于以想要的图案沉积所需的掩膜层或者结构，例如对应于pcb上电子线路的图案。取决于想要的电子线路的线宽和所用墨滴的大小，遗漏或者误置墨滴可能在电子线路的工作方面产生巨大的影响，并且因此影响pcb。例如，遗漏墨滴可能导致电线具有不希望有的高的局部电阻，这可能甚至导致电迁移。结果可能是失灵的pcb。

由于当前喷墨系统的小的墨滴尺寸(典型的墨滴大小是5-50pl)，为了制造通常的图案需要许多墨滴。例如，施加于例如典型的21x24英寸的pcb板的基底的墨滴量，将通常约为109。当例如99％的合理的产量是想要的，在1011个墨滴中只有一个错误是允许。这种高可靠性的喷墨系统尚不能实现。

因此，在开发工业可应用的喷墨系统中的两个主要的挑战是改善墨滴的放置准确度和提高可靠性，以便能够确保图案的每个所需的墨滴都已经被真正地生成过并且被放置在基底上。

因此，本发明的第二方面的目的是提供具有改善的准确度和/或改善的可靠性的喷墨系统。

为了实现这个目的，提供了根据权利要求1所述的喷墨系统。

这个喷墨系统的优点在于每个喷嘴都已经备用喷嘴，这提高了可靠性，因为在喷嘴故障的情况下，另一个喷嘴能够接管故障喷嘴的印刷作业。进一步的，通过以备用印刷头的形式提供备用喷嘴，影响整个印刷头的故障不太可能影响另一个印刷头，从而进一步增加了可靠性。这与以相同的印刷头的方式提供备用喷嘴的情况相反。

在一个实施例中，每个印刷头包含一排(row)喷嘴，所述排被放置得不垂直于印刷方向，例如相对于印刷方向成45和65度之间的角度。由于喷嘴的这种方向，喷嘴不必必须放置得非常接近于彼此，以便在垂直于印刷方向的方向上得到足够的分辨率。喷嘴然后被放置得在垂直于印刷方向的方向上彼此间隔相对小并且在印刷方向上彼此距离相对大。结果是，喷嘴之间的总体距离是足够大的，以防止或者至少最小化相邻喷嘴之间的串扰。优点在于，可以通过单个印刷头而不通过组合多个印刷头获得所要求的分辨率，将多个印刷头进行组合之后必须适当地对准彼此。

在替选实施例中，垂直于印刷方向的水平方向上的喷嘴之间的间距不足以在基底的单次经过中获得所要求的分辨率，但是通过经过多次来获得该分辨率，即使用多行(swath)，其中在垂直于印刷方向的所述方向上，每一次都将基底放置得不同。虽然这种实施例可能根据将要印刷的图案而需要多行，但是优点在于需要较少的喷嘴和/或较少的印刷头。

在一个实施例中，每个初级印刷头(primaryprinthead)都具有相关的第三级印刷头(tertiaryprinthead)，其被布置得在印刷方向上与初级和次级印刷头(secondaryprinthead)隔开一定距离，其中初级印刷头的每个喷嘴在相关的第三级印刷头处都具有对应的喷嘴，并且其中初级印头和它的相关第三级印刷头被彼此相对得布置，以至于对应喷嘴的虚拟印刷线实质上位于相同的位置上。这进一步提高了可靠性，因为每个喷嘴现在具有两个冗余喷嘴，它们能够在故障的情况下接管印刷作业。三个冗余喷嘴还允许一个喷嘴是不可用的，例如用于或者用于测量或者分析原因或者用于修复原因，同时其他的两个喷嘴能够继续印刷而不损失任何可靠性，因为两个喷嘴中的一个仍然能够接管两个喷嘴中另一个的印刷。

在一个实施例中，印刷头组件包含印刷头支持物用于支持多个印刷头。优选地在三个不同的地点支撑印刷头支持物，例如通过框架，以至于稳定地并且静态地坚定地支撑印刷头支持物，这提高了印刷头的位置准确度并且因此提高了通过印刷头放置墨滴的准确度。

在一个实施例中，印刷头支持物被保持稳定并且使基片座可以相对于印刷头支持物移动。结果是，不会由于印刷头支持物的移动和致动而将干扰引入印刷头支持物，这使得印刷头可以相对彼此精确地定位。另外，一旦建立了精确定位还可以更易于维护，因为不可能出现动态变型。

在一个实施例中，在垂直于印刷方向的方向上，印刷平面的尺寸为至少大到能够由基底支持物把持住的、在所述方向上所允许的最大的基底尺寸。结果是，为了完成印刷图案需要更少的基底运动，这相对于印刷平面的所述尺寸较小的情况来说，提高了可达的精确度。

从在先技术的喷墨系统中众所周知，在多个印刷头的情况下，相对彼此对准印刷头是一种挑战，尤其是当还要考虑例如印刷头支持物热膨胀的热效应时。

在一个实施例中，每个印刷头具有被布置在所述印刷头和印刷头支持物之间的相关的印刷头定位设备，用于将所述印刷头相对于印刷头支持物进行定位，从而允许将初级印刷头对准它们的相关次级印刷头，以便对准对应喷嘴的虚拟印刷线，并且允许将初级印刷头互相对准。在还有第三级印刷头或者甚至具有与初级印刷头有关的更多的印刷头的情况下，将会恰当地对准它们。

和印刷头支持物分离地提供印刷头定位设备的优点可以是印刷头支持物可以被装配得不那么精确并且能够从机械学的(强度和刚度)和热量的(稳定性)角度被最佳化而不必担心印刷头的定位。能够通过印刷头定位设备补偿印刷头支持物中的不精确。

优选地，每个印刷头定位设备包含可拆卸地安装在印刷头支持物上的基底构件，和用于支持印刷头的、连接到基底构件的主体，所述主体通过基本上平行于印刷平面的平面上的至少一个致动器可以相对于该基底构件移动。基底构件的可拆卸具有下列优点，包括印刷头定位设备的印刷头能够作为单个单元被组合并且被引入印刷头支持物。在故障情况下，还可以易于移去这种单元并且用另一个包括印刷头和印刷头定位设备的单元替换它。

定位印刷头定位设备的主体的致动器被优选地布置在基底构件和将要与单元一起被替换的主体之间，但是可以替选地被布置在印刷头支持物和主体之间。结果是，无须与单元一起替换致动器，这从电气连接的角度来说可以是有益的，因为现在可以将动力和数据都经由印刷头支持物提供给致动器。

在一个实施例中，主体在平移方向和旋转方向上相对于基底构件是可移动的，其中，该平移方向优选地具有在垂直于印刷方向的方向上的成分。当印刷头包含一排喷嘴，并且所述排不垂直于印刷时，平移方向优选地垂直于所述排。如果不允许其他的移动，这两个自由度能够设置垂直于印刷方向的方向上、相邻喷嘴之间的所需距离(即间距或者分辨率)并且能够在所述方向上将印刷头对准另一个印刷头。换句话说，旋转方向能够设置分辨率，同时平移方向能够在垂直于印刷方向的方向上对准各个印刷头。

在一个实施例中，可以不能同时在印刷方向上对准印刷头。然而，可以以不同的方式解决在那个方向上的对准问题，例如通过测量印刷头之间的距离并且为每个喷嘴调整计时。

在一个实施例中，主体被经由弹性的铰链连接到基底以至于在平行于印刷平面的平面中，主体仅仅相对于基底构件可移动。优点是这种连接不引入运动(play)，这导致印刷头的更好的精确定位。进一步的，能够获得印刷头的滞后自由定位。优选地，弹性铰链是由局部的去除材料制成的，来允许剩余材料的弹性形变。

当由印刷头和印刷头定位设备形成的单元将被放置进印刷头支持物和/或从印刷头移出时，印刷头和印刷头支持物之间的任何连接都优选地便于制造并且便于断开。然而，由于印刷头相对于印刷头支持物的可移动性，这可能不是径直的。

为了解决这一点，经由印刷头定位设备的基底构件形成印刷头和印刷头支持物之间的一个或多个电气连接，即每个印刷头都经由相关的印刷头定位设备的基底构件被电气连接到印刷头支持物。这样能够容易地实现为基底构件总是或多或少地以同样的方式连接到印刷头支持物。从基底构件到印刷头的连接能够随后被合并到单元中，并且优选地是柔性的，以便应对印刷头的可移动性。

除了电气连接以外，印刷头还可能需要到压力供应的连接。也可以经由相关印刷头定位设备的基底构件将这种压力从印刷头支持物提供给每个印刷头。

典型的，印刷头需要两种类型的压力供应。一种压力供应向印刷头提供负压，这种负压可用于防止墨水液体由于重力而从喷嘴中‘下落’(即泄漏)出来。超压供给向印刷头提供超压，这种超压可用于在通过将墨水液体挤压通过喷嘴而进行维护的过程中清洗喷嘴，而不必使用在正常运行过程中用来喷射墨滴的致动器。

在一个实施例中，印刷头支持物包含至少一个用于将负压施加给一个或多个印刷头的腔，所述腔经由相关印刷头定位设备的基底构件被连接到所述印刷头。

在一个实施例中，印刷头支持物包含至少一个用于将超压施加给一个或多个印刷头的腔，所述腔经由相关印刷头定位设备的基底构件被连接到所述印刷头。

在优选实施例中，该至少一个负压腔和/或该至少一个超压腔被合并到印刷头支持物中。

使用经由相关的印刷头定位设备的基底构件运转印刷头和印刷头支持物之间的连接的一个或多个上面提及的特征，印刷头支持物能够有利地被用于支持例如压力供应和控制电子设备的必要的供给，其中控制电子设备可以被提供在将由印刷头支持物支撑的pcb板上。

在一个实施例中，印刷头支持物还可以包含冷却单元，来向例如控制电子设备和/或印刷头的印刷头支持物的预定部分提供冷却。例如，冷却单元可以在控制电子设备和印刷头支持物之间和/或在控制电子设备和印刷头之间提供冷空气，以减少从印刷头支持物和/或印刷头向控制电子设备的热传递。

在一个实施例中，印刷头支持物包含复合材料，例如碳纤维增强塑料，以便最小化热膨胀并且提高热稳定性。进一步的，可以应用复合材料，以使得在平行于印刷平面的平面中的印刷头支持物的刚度足够高到获得印刷头的精确定位。进一步的，印刷头支持物的刚度可以是使得印刷头支持物能稳定地支持印刷头的重量，这种重量在六十个印刷头的情况下可以高达45公斤。

在一个实施例中，由印刷头和印刷头定位设备所形成的单元包含可视指示器，来指示该单元的状态，从而允许至少在正常运行的印刷头和需要维护或替换的不正常运行的单元之间进行区分。在那种情况下，提供给可视指示器的信息优选地是从能够探测印刷头状态的适当的检测系统产生的。维修人员可以受益于这种可视指示器，因为它能够容易地看见哪个单元是否需要被替换/维修。

为了最小化印刷头的定位方面的热效应，印刷头定位设备优选地具有对称配置。

在一些喷墨系统中，可能产生热量。这是例如当使用热致动器产生墨滴的情况，例如当用在可以商业上购买到的气泡喷墨印刷机时。另一个可能性是墨水液体需要高的工作温度，例如为了得到合适的粘度和/或将要变成液相，例如热熔墨水。

然而，热量可能影响其他元件的工作并且可能在喷墨系统的准确度方面具有严重的影响。为了最小化热量的影响，可以进行一个或多个以下测量。

-每个印刷头包含驱动电子设备，其中印刷头和印刷头支持物被配置得使得驱动电子设备被布置在延伸到印刷头支持物外部的印刷头的一部分上，并且其中，印刷头支持物在面对驱动电子设备的印刷头支持物的表面上包含热屏蔽，优选地为热量隔离层的形式，以便最小化向驱动电子设备的热传递，

-印刷头支持物包含在印刷方法中面对基底的印刷头支持物的表面上包含热屏蔽，优选地为热量隔离层的形式，来最小化向基底的热传递，以及

-例如通过使用适当的材料(例如碳纤维增强塑料)将印刷头支持物配置为喷墨系统的温度工作范围(例如40-120摄氏温度)内具有最小的热膨胀。

为了最小化热量影响的上述测量可以与例如从冷却设备向控制电子设备或印刷头提供冷空气的有源的冷却部分相结合。

为了能够将印刷头相对于彼此进行定位，喷墨系统优选地包括墨滴探测单元，其被配置为探测在垂直于印刷方向的方向上的喷射到基底上的墨滴的位置。

可以提供校准单元，该校准单元通过驱动各个印刷头定位设备的致动器而基于墨滴探测单元的输出来调整印刷头的位置。换句话说，校准单元驱动各个印刷头定位设备，以便将多个初级印刷头互相对准并且将次级印刷头在垂直于印刷方向的方向上对准它们的相关的初级印刷头。对各个印刷头定位设备的驱动是依靠墨滴探测单元的输出而完成的。

探测并且调整印刷头的位置的序列可以进行若干次，直到获得喷射墨滴的所需的位置准确度。

当需要时，墨滴探测设备还可以被配置为探测在印刷方向上喷射到基底上的墨滴。校准单元随后被优选地配置为为每个喷嘴确定使喷嘴能够在精确的时间喷射的定时信息，以便得到被放置在基底上所需地点处的各个墨滴。

为了改善墨滴探测单元的准确度，墨滴探测单元可以发射具有容易被墨水液体吸收并且不被基底吸收(或者相反)的频率的光，和/或对于这样的光敏感。这具有获得最大对比度的优点。

在一个实施例中，墨滴探测单元被布置得在印刷方向上紧挨着印刷头组件。墨滴探测单元优选地是行扫描器(linescanner)，其在基底相对墨滴探测单元移动(例如向下移动)的同时扫描基底表面。可以以完全的通过速度进行扫描，以便能够飞快得获得基底的全部图像。

在一个实施例中，墨滴探测单元包含多个光学单元，其中的每个都能够扫描基底表面的一部分，其中多个光学单元中的每个具有至少部分重叠相邻光学单元的探测范围的探测范围，并且其中探测范围是通过电子组合的或通过使用软件来充当单个光学单元来组合的。光学单元可以包含与图像捕捉电子设备硬件相结合的镜头成像系统和线形cmos传感器。探测范围至少部分重叠的时间能够有益地被用来提高重叠范围中的探测准确度，因为在该重叠区域中获得了两倍数据。

在一个实施例中，通过坚固的并且刚性的支承构件支撑墨滴探测单元，所述支承构件优选地由具有高热稳定性的复合材料(例如碳纤维增强塑料)制成。

墨滴探测单元优选地具有比较大的聚焦深度，例如大约50微米，以便使基底的厚的或高度能够变化而不必须调整墨滴探测单元或调整基底的位置。

在一个实施例中，可以通过扫描精确的预制图案来校准墨滴探测单元，所述图案可用于在存在多个光学单元的情况下组合不同的光学单元充当单个光学单元，但是例如还能够被用来在一个或多个光学单元中补偿透镜畸变。

在一个实施例中，墨滴探测单元还可以被用来检查印刷图案来核对对于具体印刷作业的印刷性能，即获得的图案与想要的图案进行比较，例如核对喷墨系统制造的设备的质量。

本发明还涉及用于在多个印刷头之间相互精确定位的方法，该方法至少包含以下步骤：

-在测试基底上使用全部印刷头印刷测试图案；

-通过墨滴探测单元获得经过印刷的测试基底的图像；

-通过获得的图像为每个印刷的墨滴确定质心；

-将确定的质心与每个墨滴的想要的质心进行比较；

-通过比较为每个印刷头确定位置调整；并且

-基于位置调整信息调整印刷头的位置。

可以根据需要重复多次该方法，以便获得印刷头所需的位置准确度。

测试基底可以包含预制的校准图案，首先通过墨滴探测单元测量该预制的校准图案，并且该预制的校准图案能够有益地被用来校准墨滴探测单元本身，或者可以被用作用于比较印刷的测试图案和想要的测试图案的参照。

获得用于每个印刷头的关于位置调整的信息以外，该方法还可以被用来获得用于印刷头的定时信息，其有益地被用来正确地计时喷嘴的喷射，以便将墨滴放置在基底上正确的位置。在这种情况下，计时决定了在印刷方向上的基底上墨滴的地点，并且喷嘴的位置(即印刷头对准)决定了在垂直于印刷方向的方向上的基底上墨滴的地点。

本发明进一步涉及使用上面描述的具有初级、次级和第三级印刷头的喷墨系统的、用于将图案印刷在基底上的方法，其中该方法包含以下步骤：

-用至少一个初级印刷头和它的相关的次级印刷头交替地印刷；

-在用初级或相关的次级印刷头印刷的同时，测量该初级或相关的次级印刷头在另一个(即没有进行印刷的初级或相关的次级印刷头)的每个喷嘴的印刷性能；

-根据测量的印刷性能预计每个喷嘴的将来的印刷性能；

-如果喷嘴的预计将来印刷性能不令人满意，则停止用所述喷嘴印刷并且用第三级印刷头的对应喷嘴继续印刷，直到所述喷嘴的印刷性能和预计的将来印刷性能已经改善到想要的水平。

在一个实施例中，该方法取决于基底相对于印刷头组件移动的方向。因为基底在印刷方向上相对于印刷头组件是可移动的，因此两个移动方向都是可能的，即，将正向印刷方向替选地称为前行并且负向印刷方向替选地称为后行。在一行过程中基底通过的最初的两个印刷头优选地交替印刷，并且如果有必要，将要通过的最后一个印刷头被优选地用来替换最初两个印刷头的喷嘴。这具有一直都可以实现替换喷嘴的优点，因为将要印刷的基底仍然必须经过最后一个印刷头。

在一个实施例中，提供了控制电子设备来确定为了获得想要的图案，哪个喷嘴必须喷射墨滴。从控制电子设备的角度来说，初级印刷头和它的相关次级及第三级印刷头被优选地看作为一个印刷头。控制电子设备随后向印刷头组控制器发送关于必须印刷的喷嘴的信息。组控制器收到关于喷嘴的印刷性能的信息，并且如果必要的话，知晓是否执行了前行或后行。基于这个信息，独立于其他组控制器和控制电子设备的组控制器决定哪个印刷头，即哪个初级、次级或第三级印刷头将被用来印刷从控制电子设备接收到的图案。相对于控制电子设备必须独立地驱动全部印刷头(初级、次级和第三级)的情况相比，以这种方法，必须被运送通过系统的数据的量被减少了。结果是，可以更快地进行喷嘴之间的切换。

在一个实施例中，当第三级印刷头接管至少一个初级或次级印刷头的喷嘴的印刷作业时，可以出现仍然进行印刷的初级或次级印刷头或第三级印刷头的对应喷嘴也显示出不令人满意的性能的情况。在这种情况下，剩余的喷嘴将被用来继续印刷而不在两个印刷头之间交替轮换。优选地，该方法包括：如果一组对应喷嘴中的最多一个喷嘴可用于如上所述的印刷，则提供警报信号，因为遗漏墨滴的风险可能变得不理想的高。

基于警报信号，可能临时的停止印刷并且/或可能执行维护，例如通过使用诸如擦拭器的维护单元执行自动维护过程，或者可能警告维修人员来手动核对系统。

本发明进一步涉及使用根据本发明第二方面的喷墨系统的、用于将图案印刷在基底上的方法，其中该方法包含以下步骤：

-测量喷嘴的印刷性能；

-比较测量的初级印刷头对应喷嘴和它的次级以及(如果存在的话)第三级印刷头的印刷性能，并且确定具有最好印刷性能的喷嘴；

-用具有最好印刷性能的喷嘴印刷。

可以定期地或者甚至连续不断地执行该方法以便最小化印刷性能下降到不理想水平的风险。甚至可以定期的临时中止印刷以便能够执行该方法，以此使得随后可以延续用具有最好印刷性能的喷嘴印刷。

这具有一直用最好表现的喷嘴印刷，以便提高准确度和可靠性。

根据本发明第二方面的实施例可以通过以下971作为前缀的款项来限定：

971_1.喷墨系统包括：

-具有多个印刷头的印刷头组件，其中每个印刷头包含至少一个可以朝向处于喷射方向上的基底喷射墨水液体滴的喷嘴，并且其中多个印刷头共同定义了垂直于喷射方向的印刷平面，

-用于支持基底的基底支持物，

其中基底支持物在平行于印刷平面的印刷方向上可以相对于印刷头组件移动，

并且其中每个喷嘴具有这样的基底上的虚拟印刷线，在所述基底上，当基底仅仅在印刷方向上相对于印刷头组件移动时，可以沉积墨水液体滴，

其特征在于

多个印刷头包含至少一个初级印刷头，每个初级印刷头具有在印刷方向上与初级印刷头隔开一定距离布置的相关的次级印刷头，其中初级印刷头的每个喷嘴在相关的次级印刷头上具有对应的喷嘴，并且其中初级印刷头和它的相关的次级印刷头相对彼此布置，使得对应喷嘴的虚拟印刷线基本上位于相同的位置上。

971_2.根据款项971_1的喷墨系统，其中每个印刷头包含一排喷嘴，所述排被放置得不与印刷方向垂直，优选地为相对于印刷方向成45度角。

971_3.根据款项971_1或者971_2的喷墨系统，其中每个初级印刷头具有在印刷方向上与初级和次级印刷头隔开一定距离布置的相关的第三级印刷头，其中初级印刷头的每个喷嘴在该相关的第三级印刷头上具有对应的喷嘴，并且其中初级印刷头和它的相关第三级印刷头被相对于彼此布置，以此使得对应喷嘴的虚拟印刷线基本上位于相同的位置。

971_4.根据在前971_款项的喷墨系统，其中印刷头组件包含用于支持多个印刷头的印刷头支持物。

971_5.根据款项971_4的喷墨系统，其中仅仅在三个不同地点支撑印刷头支持物。

971_6.根据一个或多个在前971_款项的喷墨系统，其中保持印刷头组件稳定并且基底支持物可移动。

971_7.根据款项971_6的喷墨系统，其中在垂直于印刷方向的方向上，印刷平面的尺寸至少大到可以通过基底支持物把持住的在所述方向上所容许的最大尺寸。

971_8.根据款项971_4的喷墨系统，其中每个印刷头具有用于相对于印刷头支持物而定位所述印刷头的布置在所述印刷头和印刷头支持物之间的相关的印刷头定位设备，从而能够将初级印刷头对准它们的相关次级印刷头，以此使得对应喷嘴的虚拟印刷线位于相同的位置。

971_9.根据款项971_8的喷墨系统，其中每个印刷头定位设备包含可拆卸地安装到印刷头支持物上的基底构件，并且连接至该基底构件，支持印刷头的主体，其中，所述主体可以通过基本上平行于印刷平面的平面中的致动器而相对于基底构件移动。

971_10.根据款项971_9的喷墨系统，其中主体在平移方向和旋转方向上，可以相对基底构件移动。

971_11.根据款项971_2和971_10的喷墨系统，其中平移方向垂直于排所延伸的方向。

971_12.根据款项971_9的喷墨系统，其中主体经由弹性的铰链被连接到基底构件，以此使得主体仅仅可以在平行于印刷平面的所述平面上相对于基底构件移动。

971_13.根据款项971_9的喷墨系统，其中经由相关印刷头定位设备的基底构件将每个印刷头电气连接到印刷头支持物。

971_14.根据款项971_9的喷墨系统，其中将压力从印刷头支持物经由相关印刷头定位设备的基底构件提供给每个印刷头。

971_15.根据款项971_14的喷墨系统，其中印刷头支持物包含用于向一个或多个印刷头施加负压的腔，所述腔经由相关印刷头定位设备的基底构件被连接到所述印刷头。

971_16.根据款项971_14的喷墨系统，其中印刷头支持物包含用于向一个或多个印刷头施加超压的腔，所述腔经由相关印刷头定位设备的基底构件被连接到所述印刷头。

971_17.根据一个或多个在前971_款项的喷墨系统，其中印刷头支持物包含向印刷头支持物和/或印刷头的预定部分提供冷却的冷却单元。

971_18.根据款项971_8的喷墨系统，其中由印刷头和印刷头定位设备所形成的单元包含指示单元状态的可视指示器，从而允许至少在正常运行的印刷头和需要被替换的不正常运行的单元之间进行区分。

971_19.根据款项971_8的喷墨系统，其中印刷头定位设备具有对称构造，以最小化热变型。

971_20.根据款项971_4的喷墨系统，其中每个印刷头包含驱动电子设备，其中印刷头和印刷头支持物被配置得使得驱动电子设备被布置在从印刷头支持物延伸出的印刷头的一部分上，并且其中，印刷头支持物在面对驱动电子设备的表面上包含热屏蔽，优选地为热量隔离层的形式，以便最小化向驱动电子设备的热传递。

971_21.根据款项971_4的喷墨系统，其中印刷头支持物在面对印刷方法中的基底的表面上包含热屏蔽，优选地为热量隔离层的形式，以最小化向基底的热量传递。

971_22.根据款项971_4的喷墨系统，其中印刷头支持物包含例如碳纤维增强塑料的复合材料，以便最小化热膨胀。

971_23.根据款项971_8的喷墨系统，其中提供墨滴探测设备来探测在垂直于印刷方向的方向上喷射在基底上的墨滴的位置。

971_24.根据款项971_23的喷墨系统，其中提供有校准单元，其基于墨滴探测设备的输出而驱动各个印刷头定位设备，以便将初级印刷头互相对准并且将次级印刷头对准它们的相关初级印刷头。

971_25.根据款项971_23的喷墨系统，其中墨滴探测设备还被配置用于探测在印刷方向上喷射到基底上的墨滴的位置。

971_26.根据款项971_24和971_25的喷墨系统，其中校准单元被配置为为每个喷嘴确定能够精确的记时喷嘴的喷射的定时信息，以便在所需地点从所述喷嘴得到排出的墨滴。

971_27.根据款项971_23的喷墨系统，其中墨滴探测设备发射并且探测处于容易被墨水液体吸收并且不被基底吸收的频率的光。

971_28.根据款项971_23的喷墨系统，其中墨滴探测单元被布置得在印刷方向上接近印刷头组件。

971_29.根据款项971_23的喷墨系统，其中墨滴探测单元是行扫描器，其在基底相对于墨滴探测单元移动的同时扫描基底表面。

971_30.根据款项971_23的喷墨系统，其中墨滴探测单元包含多个光学单元，其中的每个都能够扫描基底表面的一部分，其中多个光学单元中的每个具有至少部分重叠相邻光学单元的探测范围的探测范围，并且其中探测范围是通过电子组合的或通过使用软件来充当单个光学单元来组合的。

971_31.根据款项971_23的喷墨系统，其中通过坚固的并且刚性的支承构件支撑墨滴探测单元，所述支承构件优选地由例如碳纤维增强塑料的具有高热稳定性的复合材料制成。

971_32.用于相对于印刷头互相精确定位的方法，该方法至少包含以下步骤：

-使用全部印刷头在测试基底上印刷；

-通过墨滴探测单元获得经过印刷的测试基底的图像；

-通过获得的图像为每个印刷的墨滴确定质心；

-比较确定的质心和想要的质心；

-根据比较为每个印刷头确定位置调整；并且

-基于位置调整信息相对于印刷头支持物调整印刷头的位置。

971_33.用于将图案印刷在基底上的印刷方法，其中使用根据款项971_3的喷墨系统，其特征在于该方法包含以下步骤：

-用至少一个初级印刷头和它的相关次级印刷头交替地印刷；

-在用初级或相关的次级印刷头印刷的同时，测量该初级或相关的次级印刷头中的另一个，即没有进行印刷的初级或相关的次级印刷头的每个喷嘴的印刷性能；

-根据测量的印刷性能预计每个喷嘴的将来的印刷性能；

-在喷嘴的预计将来印刷性能不令人满意的情况下，停止用所述喷嘴印刷并且用第三级印刷头的对应喷嘴继续印刷，直到所述喷嘴的印刷性能和预计的将来印刷性能已经改善到想要的水平。

971_34.用于将图案印刷在基底上的印刷方法，其中使用根据款项971_1的喷墨系统，其特征在于该方法包含以下步骤：

-测量初级印刷头和它的次级印刷头的对应喷嘴的印刷性能，以及，如果存在第三级印刷头的话，测量第三级印刷头的对应喷嘴的印刷性能；

-比较对应喷嘴的印刷性能并且确定具有最好印刷性能的喷嘴；

-用具有最好印刷性能的喷嘴印刷。

因此，本专利申请呈现了本发明的若干个措施、特征和方面，其中它们可以被认为是独立的发明或者方面，但是这些发明和方面页可以被组合在一个实施例中来补偿彼此并且/或者增强可以获得的效果。

附图说明

将参考附图更详细地说明本发明。附图显示了根据本发明的实际实施例，其不可以被解释成限制本发明的范围。也可以脱离所显示的实施例来考虑具体的特征，并且可以在宽泛的背景下将具体的特征不仅看做是所显示的实施例的划界特征，还看作是对落入附加权利要求范围的任何方面的全部实施例的公共特征，其中：

图1描绘了根据本发明的实施例的喷墨系统；

图2描绘了图1的喷墨系统的印刷头组件的示意性的顶视图；

图3描绘了适合于在图1的喷墨系统中定位印刷头的根据本发明的印刷头定位设备的示意性的视图。

具体实施方式

被用来机械支撑并且电连接电子元件的印刷电路板(printedcircuitboard)，其被称作pcb。pcb也被称为印刷线路板(pwb)或者蚀刻线路板。印刷电路板被用于几乎全部最简单的商业制造的电子器件中。pcb包括基底，其包含至少一个从至少一个铜片分层蚀刻到不导电基板上的导电通道。基底具有不导电的基板。基板典型地包括树脂胶合纤维。典型地由与环氧树脂一起分层的隔离层绝缘体形成基板。板典型地被涂覆有焊剂防护掩膜，其大多数为绿色。用至少一个铜片分层不导电的基板，来形成空白的pcb，或者被简单地叫做“空白”。空白形式用于制造pcb的基底产品。

可以以若干方式制造印刷电路板。为了制造大体积的pcb并且用精细线宽度生成轨迹或者信号轨迹，通常实际上通过感光过程制造pcb。在感光过程中，执行利用光掩模并且显影来选择性的消除光刻胶涂层的光刻步骤。剩余的光刻胶保护铜片。随后的蚀刻除去不需要的铜。通常利用通过技师使用cam或者计算机辅助制造软件生成的数据用光敏绘图仪准备好光掩模。

在这个申请中，印刷电路板的制造包括通过喷墨系统而不是使用感光过程，将耐蚀刻墨水印刷到基底上的步骤。耐蚀刻墨水或者简单得叫做“耐蚀剂”被喷墨系统滴落到空白的表面上。耐蚀刻墨水被应用到空白上，来覆盖必须在稍后的蚀刻操作过程中被保持的铜的区域。在应用耐蚀剂之后，对基底进行蚀刻，来除去所覆盖的区域外部的铜片。

图1描绘了根据本发明实施例的喷墨系统，其用于通过将墨水流体的液滴dr在喷射方向jd上喷射向基底s，来以想要的图案沉积墨水流体。喷墨系统优选地是仅仅在需要时喷射墨滴的按需滴墨喷墨系统。这与连续不断的喷墨系统相反的是，在连续不断的喷墨系统中，连续不断的以预定的频率喷射墨滴，并且其中为了形成图案所需要的墨滴被引导向基地而剩余的墨滴被捕捉到，以此防止剩余的墨滴到达基底。

图1的喷墨系统是这样的工业喷墨系统，其例如作为使用光刻技术提供掩膜层的更传统的过程的替选，是用于将耐蚀材料在印刷电路板(pcb)上沉积为掩膜层的喷墨系统。因为可以直接通过喷墨系统沉积掩膜层，所以可以显著地减少处理步骤的量并且因此显著地减少用于pcb制造的时间。然而这种应用需要高的墨滴放置精确度和高可靠性(基本上以每个墨滴计算)。

为了提供高精确度的喷墨系统，该喷墨系统is包括从地面gr支撑计量框架mf的压力框架ff。在压力框架ff和计量框架mf之间，提供有振动隔离系统(vibrationisolationsystem)vis来从压力框架ff支撑计量框架mf的同时，将计量框架mf从压力框架ff中的振动中隔离开。结果是，可以在计量框架mf上生成对精确度有利的相对稳定的和静止的印刷环境。

喷墨系统进一步包括具有一个或多个被印刷头支持物h支持的印刷头ph的印刷头组件和支撑基底s的基底支持物sh。多个印刷头ph的每个印刷头ph包括一个或多个，典型的为许多个喷嘴，从该喷嘴中可以将墨滴dr喷射向基底s。喷嘴被优选地布置为阵列，即一个或多个行。多个印刷头共同限定垂直于喷射方向jd的印刷平面，所述印刷平面指示必须将基底放置在哪里，以便从所述多个印刷头接收喷射的墨滴。

基底支持物sh可以相对于多个印刷头ph在平行于y方向的印刷方向pd并且因此平行于印刷平面移动，以便让基底s在印刷头组件以下通过。在本申请中，在图1中的通过印刷头组件的同时从左至右移动，即在正y方向上移动基底支持物与通过印刷头组件的同时从右至左移动，即在负y方向上移动基底支持物之间形成了区别。从右到左移动将被称为向前行并且从左至右移动将被称为向后行。

为了能覆盖基底s的整个上表面ts，可能存在许多构造。在第一构造中，该方向中的印刷平面为至少大到可以被基底支持物sh支持的基底s的x方向上的最大可能尺寸。在那种情况下，基底支持物sh的单个行可以足以用墨滴覆盖整个上表面。在第二构造中，x方向上的印刷平面为小于可以被基底支持物sh支持的在基底s的x方向上的最大可能尺寸。在那种情况下，需要多个平行的行来覆盖基底s的整个上表面ts。为了允许多个平行的行，印刷头组件和/或基底支持物sh在垂直于印刷方向pd的x方向上可移动。

在x方向上的印刷平面为至少大到可以被基底支持物sh支持的基底s的x方向上的最大可能尺寸的情况下，仍然可能需要多个行，以便获得所需要的印刷分辨率，因为印刷头ph中的喷嘴可以被布置得比彼此的对应间距更大的距离，例如以此防止或者降低邻接喷嘴之间的串话(crosstalk)。基底随后多次通过印刷头组件，其中每一次都对应于分辨率将基底在x方向上移动，以便印刷整个图案。

在该实施例中，印刷头组件具有这样的x方向上的尺寸的印刷平面，所述印刷平面的尺寸至少大到基底支持物sh可以把持的基底的x方向上的最大可能的尺寸。结果是，印刷头组件可以被稳定的相对于计量框架mf安装。

在图1的实施例中，通过基底定位台ps支撑基底支持物sh，其中，通过计量框架mf支撑该基底台ps。通过计量框架支撑基底定位台ps，以此使得它可在印刷方向pd上移动，进而允许定位基底支持物sh并且因此在y方向上定位基底s。使用能够在基底定位台ps和压力框架ff之间施加力的台定位设备sd进行基底定位台ps的定位。结果是，力f不介入干扰计量框架mf，但是经由压力框架ff被传送到地面gr，这导致喷墨系统的更高的可达精度。

在基底定位台ps和基底支持物sh之间，提供支持物定位设备hd以便相对于基底定位台ps在一个或多个自由度上，优选地至少在印刷方向pd上定位基底支持物sh。使用这种构造，台定位设备sd可以被用于嘘印刷方向上粗定位基底支持物sh，同时支持物定位设备hd可以被用于相对于印刷头组件在印刷方向上精定位基底支持物。如果需要的话，支持物定位设备hd也可以被用于在其他方向上(例如x方向和/或z方向上)也精定位基底支持物，并且甚至可以在诸如rx、ry和rz上的旋转方向上也精细定位基底支持物。优选地，支持物定位设备hd能够相对于基底定位台在六自由度上定位基底支持物。

通过测量系统ms测量关于基底支持物sh相对于计量框架mf的位置信息。测量系统至少被配置为测量基底支持物在印刷方向pd上的位置定量，即实际位置、速度或者加速度。在一个实施例中，测量系统根据所施加的/需要的控制程度来测量关于基底支持物在六个自由度上的位置信息。

测量系统ms的输出被提供给控制电子设备ce。控制电子设备在这里被描写为在喷墨系统is中控制全部过程的黑盒子。作为例子，测量系统ms的输出可以被用于控制电子设备驱动台定位设备sd和支持物定位设备hd(如虚线所示)，以便精确得相对于印刷头组件定位基底支持物。控制电子设备可以进一步将驱动信号发送给印刷头ph(见虚线)，以便在基底上印刷想要的图案的同时基底s通过印刷头ph。

喷墨系统is进一步包括墨滴检测设备dd，其例如通过向基底发射光并且探测反射光来测量基底上所放置的墨滴的位置。获得的信息也被发送到控制电子设备，所述控制电子设备可以包含校准单元，以便基于通过墨滴检测设备获得的墨滴位置信息调整印刷头相互之间的位置。墨滴检测设备dd可以进一步被用来校准对喷嘴喷射的计时。

以下参考各个附图可以发现喷墨系统的多个部分的更详细的说明。

图2用示意图描绘了从下面看具有六个印刷头1、3、5、7、9、11的印刷头组件。所显示的印刷头组件可以是部分关于图1所显示的喷墨系统is。

在这个实施例中，全部印刷头都是完全相同的。在这个实施例中，每个印刷头包括布置在两行六喷嘴的十二个喷嘴no(见参考数字印刷头7)。为简单起见，仅仅相对于上印刷头1、7显示喷嘴。印刷头被分组为三个印刷头的组，即印刷头1、3、5和印刷头7、9、11，其中每个组包括初级印刷头1、7，相关的次级印刷头3、9和相关的第三级印刷头5、11。

其中每个喷嘴具有基底上的虚拟的印刷线，在所述基底上，当基底仅仅在印刷方向pd上相对于印刷头组件移动时，可以沉积墨水液体滴。图2中描绘了初级(primary)印刷头1的用于喷嘴no1的印刷线pl1。

次级(secondary)和第三级(tertiary)印刷头被布置在印刷方向上距离相关的初级印刷头隔开一定距离。由于印刷头在喷嘴的数量和喷嘴位置方面是相同的，所以初级印刷头的每个喷嘴都具有在次级印刷头和第三级印刷头处的对应的喷嘴。对于初级印刷头的喷嘴no1，这些对应的喷嘴no2和no3被显示在图2中。

该初级、次级和第三级印刷头被进一步布置得使得喷嘴no2和no3各自的虚拟印刷线pl2和pl3处于与喷嘴no1的印刷线pl1的相同位置上。

每个印刷头的喷嘴no的多个行被放置得不垂直于印刷方向，即这些行与垂直于印刷方向pd的方向具有非零角度α。结果是，其他喷嘴的虚拟印刷线之间的距离δx可以非常小，这意味着分辨率可以是高的，同时喷嘴之间的距离d可以更大来最小化相邻喷嘴之间的串话而不需要如在先技术系统中的额外的印刷头。

因为在这个实施例中，三个喷嘴被放置在相同的虚拟印刷线上，所以它们可以有益地被用来提高系统的可靠性。

在一个实施例中，可以提供印刷性能测量单元来测量喷嘴的印刷性能，例如通过看连接到喷嘴的致动腔的声波，这可以提供关于致动腔中存在气泡、阻塞喷嘴等等的信息。

这种印刷性能测量单元可以定期地测量每个喷嘴的印刷性能。可以随后将喷嘴的印刷性能与该组内的对应喷嘴的印刷性能进行比较。随后，最好印刷性能的喷嘴可以被用来印刷，直到测量出另一个喷嘴具有最好的印刷性能并且被用来印刷。以这种方法，一直使用具有最好特征的喷嘴印刷，这增加了喷墨系统的可靠性和精确度。

印刷性能测量单元可能同样能够预计将来的印刷性能。这允许以下方法：

在基底支持物的向后行bs过程中，基底将首先通过初级印刷头，随后通过次级印刷头并且最终通过第三级印刷头。在一个实施例中，初级印刷头和次级印刷头可以被用于以交替的方式印刷，其中例如每个印刷头印刷10ms。当初级印刷头或者次级中的一个不在印刷时，印刷性能测量单元可以被用来测量印刷性能并且从那里导出将来的印刷性能。如果印刷性能测量单元例如预计喷嘴no1将在一定时间内运转得不令人满意，那么用喷嘴no1的印刷可以被停止并且用第三级印刷头的喷嘴no3继续，以便交替的使用喷嘴no2和no3印刷。

当基底支持物进行向前行fs时，印刷顺序可以被反转，以便在正常情况下，第三级印刷头和次级印刷头交替的印刷并且在即将来临喷嘴故障的情况下初级印刷头被用作背面向上的印刷头。

在两个对应的喷嘴故障或者运转得不令人满意的情况下，第三对应喷嘴仍然可以被用于印刷，虽然增加了错误的风险，但是同样因为这个喷嘴必须连续不断的印刷。随后优选地将警报信号传递给例如维修人员。

图3用示意图描绘了用于在图1的喷墨系统is中相对于印刷头支持物定位印刷头的一部分印刷头定位设备。印刷头定位设备包括基底构件，在这个实施例中，所述基底构件包括被可拆卸得安装到印刷头支持物的两个部分bm1和bm2。

被连接到基底构件的是具有用于接收印刷头的开口op的主体bo，以此使得主体能够支撑印刷头。主体通过利用弹性的铰链h1、h2、h3和h4相对于基底构件部分bm1、bm2在平移方向td和旋转方向rd上可以移动。

印刷头定位设备可以进一步包含致动器，来相对于基底构件定位主体。通过致动器可以施加的力f1和f2用示意图显示了该致动器。所显示的力f1和f2具有相反的方向，这将导致主体的旋转。通过在相同的方向上施加力，可以执行主体的平移。致动器可以例如是步进电动机。

印刷头支持物和印刷头之间的连接优选地被提供在基底构件处，以便可以进行从基底构件到印刷头的动力、数据、压力等等的进一步输送。结果是，由印刷头和印刷头定位设备形成的单元的放置可以以即插即用方式完成，而不必担心定位精确度。