专利名称：利用激光切割的膜片对准层压方法
技术领域：
本发明总的来说涉及将层添加到柔性膜片上的制造过程和方法，更具体地说涉及膜片和层的对准及其切割。
背景技术：
在过去的几年里，触摸屏的普及程度已经大大地提高。为了制造出可靠而节省成本的高质量触摸传感器，已经开发出很多不同的技术。触摸传感器技术的例子包括电容式、电阻式、近场成像(NFI)式、声波式、红外式以及力式传感器技术。触摸传感器的常用场合包括计算机监视器以及移动式手持装置，例如个人数字助理(PDA)和平板计算机等。
触摸传感器通常具有特定技术所特有的特征和质量。各类触摸传感器技术都提出了特殊的要求，这些要求涉及例如触摸输入的识别、传感器的触敏结构的触摸输入位置的确定、可靠性、尺寸、重量以及成本等。
大多数触摸传感器都嵌入在将要在监视器或手持装置中使用的电薄膜面板中。本发明所涉及的这种电薄膜面板包括在柔性聚合物膜、膜片或绝缘层压层的分离层上形成的第一导电电路和第二导电电路。制造这种面板的一种常用方法是在各塑料薄膜片材上形成电路，然后在两个电路完全形成之后将两个薄膜片材结合在一起。可以利用例如层压方法将片材结合在一起。这一技术成本较高，并且需要难度大且耗时的手铺及对准操作，特别是当塑料薄膜非常薄(例如厚度在约1密耳至5密耳的范围内)时尤其如此。通常将分离的薄膜以堆叠方式手动对准，然后在热和压力下采用辊或在压力机或高压处理器中进行层压。
另一种技术包括将膜片卷与膜片或层压制品的其它层进行层压。可以将成品卷切割成任何所需长度。这一技术也存在一些缺陷。为了与电路板或硬线连接件相连接，置于层压膜片的连续卷中的电路可能难以接近。如美国专利5,062,016中所述，可以将电路元件设置为这样，即使得元件的尾部区域沿着膜片的侧边露出以便于进行连接。如果将该技术用于导电迹线沿垂直的X和Y方向排列的格栅型电路中，则为了使导电迹线露出以便于随后进行连接，就会导致导电迹线必须延伸到膜片的侧边。这种对于导电迹线的布线和接入点的限制会导致涉及如下方面的局限性制造效率、制造元件的成本、以及电路元件和使用这些元件的电子器件的设计选择性。
发明内容
本发明总的来说涉及用于制造多层式电路组件的系统和方法。多层式电路组件通常形成为膜片、层压层和置于膜片与层压层之间的元件或图案的各层的连续卷。多层式电路可以包括单层元件或具有插入的膜片层或层压材料层的多层元件。本发明在某些方面提供能够更有效地利用膜片上的膜片面积的技术。举例来说，元件可以设置为这样，即使得元件的尾部区域可以位于膜片的中间区域而非沿着膜片的边缘，但是这些区域仍然露出以便于将来进行连接。
本发明有效地消除了对于在各层接合之前以及接合过程中手工处理膜片或层压层的需要，在很多公知的方法中都需要这种处理以确保元件相对于各层适当地对准。因为能够实现各层的自动对准和咬合，本发明还消除了对于如下设备的需要，例如高压处理机、压力机或拉伸机等。
本发明的一方面涉及一种制造多层式电路组件的方法。所述电路组件包括膜片部件、元件和层压层。所述方法包括提供其上设置有元件的膜片部件的卷，提供层压层的单独卷；以及采用位置检测装置监视所述膜片部件上的元件的位置。所述方法还包括在根据所述膜片部件上元件的监视位置而确定的位置处改变所述层压层的一部分；以及将所述层压层与所述膜片部件连接，以便提供多层式电路的连续片材。在这样的情况下形成所述多层式电路，即所述元件置于所述膜片部件与所述层压层之间并与所述层压层中的改变区域(改变部分)对准。
本发明的另一方面涉及一种利用膜片层压机制造多层式产品的方法。所述膜片层压机包括位置检测装置、第一咬合辊和第二咬合辊以及改变装置。所述方法包括将第一层的连续片材供给到所述第一咬合辊，所述第一层包括至少一个设置于其上的元件；以及检测所述元件的位置以确定所述元件相对于所述第一咬合辊的位置。所述方法还包括将第二层的连续片材供给到所述第二咬合辊，所述第一咬合辊和所述第二咬合辊引导所述第一层和所述第二层彼此接合，以便形成多层式产品的连续片材。所述方法还包括根据所述元件的确定位置在所述第二层中形成开口，从而使得所述元件在所述多层式产品的开口中露出。
本发明的另一方面涉及一种利用膜片层压机制造多层式产品的方法。所述膜片层压机包括位置检测装置、第一咬合辊和第二咬合辊以及变动装置。所述方法包括将第一层的连续片材供给到所述第一咬合辊，所述第一层包括预定图案；以及采用所述位置检测装置检测所述预定图案的至少一部分的位置，以确定所述预定图案的所述一部分的特征。所述方法还包括将第二层的连续片材供给到所述第二咬合辊，所述第一咬合辊和所述第二咬合辊引导所述第一层和所述第二层彼此接合，以便形成多层式产品的连续片材；以及在所述第二层供给到所述第二咬合辊之前，根据所述预定图案的所述一部分的确定特征，采用所述变动装置变动所述第二层。
本发明的另一方面涉及一种制造多层式电路组件的系统。所述系统包括第一辊支撑件，其构造成支撑膜片的连续卷，所述膜片具有至少一个设置于其上的电路元件；以及第二辊支撑件，其构造成支撑层压层的连续卷。所述系统还包括第一咬合辊和第二咬合辊，其构造成分别引导所述膜片和所述层压层彼此接合，以便形成多层式产品的连续片材。在所述第一辊支撑件和所述第一咬合辊之间设置所述系统的位置检测装置。所述位置检测装置布置并构造成监视至少一个电路元件相对于所述第一咬合辊的位置。在所述第二辊支撑件和所述第二咬合辊之间设置所述系统的改变装置。所述改变装置布置并构造成根据所述电路元件的监视位置改变所述层压层。
图1是用于根据本发明的原理形成多层式电路的一个系统实例的示意图。
图2是根据本发明的原理形成的连续多层式电路组件的一部分的顶视图。
图3是图2所示电路组件的两个尾部的局部放大图。
图4是示出根据本发明的原理制造多层式电路的方法实例的流程图。
图5是示出根据本发明的原理制造多层式产品的方法实例的流程图。
图6是示出根据本发明的原理制造多层式产品的另一方法实例的流程图。
具体实施例方式
本发明提供这样的新颖方法和装置，其能够在膜片上形成多层式电路，从而使得与多层式电路的各层连接的电连接部分可以露出，以便于随后彼此连接或者与外部电路连接。在一方面，本发明提供一种层压过程中的机器视觉对准切割方法，从而露出电路的关键区域，如果不进行切割这些区域将被层压层所覆盖。
本发明还提供一种有效的解决方案，其用于解决在试图制造膜片形式的多层式电路时产生的偏移问题。如果在两个各具有一系列图像的单独膜片上形成两个电路层，那么当将两个膜片对准地层压在一起时会出现图像偏移问题。这是由于如下事实不能准确地保持图像之间的间距，任何微小的误差在经过多个图像累积之后都将导致对准偏离。有一些方法可以解决该问题，例如在层压图像之前拉伸一个膜片，或者在层压各图像之后切割一个膜片的图像，但是这些方法通常慢并且成本较高。此外，很多膜片材料不能以任何有效的方式进行拉伸。本发明使得能够形成电路层；能够将层压制品附着于该电路上，还能够露出第一电路的一些部分；并且能够使第二电路或其它后面的电路与第一电路的各图像对准而形成。这些电路可以通过丝网印刷、光刻或其它成像技术形成。
本发明的方法和装置能够在更有效地利用膜片面积的情况下在连续膜片部件上形成多层式电路。举例来说，电路的元件可以设置为这样，即使得元件的连接点可以位于膜片的中间区域而非靠近膜片的边缘，但是这些连接点仍然露出。当处理小型元件时，本发明的这一优点尤其有用。当使用小型元件构造多层式电路并且只有膜片部件的边缘可以用于露出电路元件时，沿着膜片的各侧边缘只能设置一行元件，从而使得元件的连接点沿着膜片的侧边缘露出。本发明允许在膜片上设置相对于膜片的侧边缘沿任何希望的方向排列的多行元件。
本发明的另一个优点在于降低制造成本，特别是与用于多层式电路组件的多层式产品的处理相关的成本。通过利用软件和机器视觉来对准切割图案与电路元件，可以获得这一优点。在一个实例中，不管所采用的元件构造如何，都可以使用标准的层压宽度，并且只需要与元件构造相关的特定软件文件来运行系统/机器。此外，在多卷预切层压层必须与元件布置对准的系统中，切口具有确定的宽度和路线布置以与其上固定层压层的膜片上的元件图案对应，与这种系统相比，本发明可以大大减少设置时间。
现在参照图1，图中示出用于制造多层式电路的示意性系统实例。系统10包括第一辊支撑件12、第二辊支撑件14、第三辊支撑件16和第四辊支撑件18，这些辊支撑件构造成支撑如下相应连续材料卷连续层21的第一卷20、连续层23的第二卷22、连续多层式电路25的卷24和离型衬片27的连续卷26。支撑件12、14、16、18可以具有任何需要的结构，只要该结构允许或确保其所支撑的连续卷能够卷收和展开即可。方向箭头A、B、C、D表示各层在经过系统10时的运动方向。
系统10还包括第一咬合辊28、第二咬合辊30、第一编码器32、第二编码器34、位置检测装置36、改变装置38以及辊40、42、44、46。第一编码器32和位置检测装置36位于第一卷20和第一咬合辊28之间。第二编码器34、改变装置38以及辊40、42位于第二卷22和第二咬合辊30之间。第三辊44位于第一咬合辊28、第二咬合辊30与卷24之间。辊46位于编码器34与离型衬片的卷26之间。
在一个实例中，连续层21的第一卷上面包括图案，当连续层21沿着朝向第一咬合辊28以及第一咬合辊28与第二咬合辊30之间的咬合点或接合点29的方向A运动时，由位置检测装置36监视该图案。该图案可以以很多不同的方式限定而成。在一个实例中，图案可以由导电迹线限定而成，而在另一个实例中，图案可以由包括至少一个安装在层21表面上的元件的电路元件的布置来限定。图案布置并构造成由位置检测装置36进行检测。
优选的是，位置检测装置36保持在固定位置或者沿着已知的路径移动，从而可以确定检测到图案时所在的位置与咬合点之间的距离，在该咬合点处，第一连续层21和第二连续层23在第一咬合辊28和第二咬合辊30之间彼此接触。位置检测装置36可以是例如任何机器视觉装置诸如数字摄像机等，或者是与膜片中用于各图像的标记或孔一起使用的简单光学传感器。
编码器32、34可以用于跟踪相关膜片移动的绝对距离，从而使得可以预测当膜片到达咬合点时所检测图案的准确位置。这种确定性使得能够准确地确定对层压层进行改变操作的位置(后面进一步讨论)，从而导致元件与改变区域之间的精确对准。这样，位置检测装置36和编码器32、34可以用于确定相对于第一层21设置的图案与咬合点29之间的准确距离。
改变装置38可以在第二卷22与第二咬合辊30之间位于沿着第二层23的长度的任何位置。在图1所示的实施例中，改变装置38位于编码器34与辊42之间，但是该改变装置可以位于离型衬片27与第二层23分离之前的任何位置。改变装置3 8也可以保持在固定位置，或者至少沿着某一路径保持在改变装置38与咬合点29之间的距离始终已知的位置。如果改变装置3 8与咬合点29之间的距离已知，并且第一层21上的特征与咬合点之间的距离已知，则可以在如下位置改变第二层23，该位置确保当第一层21和第二层23在咬合点29处彼此接合时改变区域与第一层21上的特征对准。这种方法实时监视一个到达层，并且恰好在第一到达层与第二到达层彼此接合以形成多层式产品之前，利用在监视过程中收集的信息改变第二到达层，这种方法是所属领域的一个技术进步。
改变装置38可以是能够利用如下技术改变或变动第二层23的特征的任何类型的装置，这些技术为诸如切割、成形、重新定位、整形、沉积或以某种方式改变第二层的任何其它所需手段等。在整篇说明书中，术语“切割”可以与术语“改变”互换地使用，但是这种使用并非旨在将术语“改变”的范围限制在唯一的定义中。
现在参照图2和图3，图中示出连续层50的一部分的局部放大图，在该部分上面已经安装了沿第一行51和第二行53排列的多个电路元件，这些电路元件由第一行51中的52A和第二行53中的52B表示。第一行51和第二行53沿方向X间隔开，该方向表示沿着连续层50的长度的方向。分隔线60将第一行51和第二行53分隔开。如图3所示，元件52A和52B分别包括尾部54A和54B以及多个迹线56A和56B。多个元件52A和52B在连续层50的宽度W上延伸。第一行51和第二行53分别需要占据层50的长度L1和L2。
在图2和图3所示的实施例中，最好使尾部54A和/或54B的端部露出以便于进行连接。覆盖电路的第二连续层或层压制品(未示出)可以包括一个或多个开口62，这些开口具有适当的尺寸使得尾部54A和54B的端部露出。开口62示出为关于各对元件52A、52B的分隔线60对中。各开口62限定穿透位于元件52A、52B上方的层压制品而形成的开口的希望位置。这种开口62可以根据本发明的原理形成，例如通过系统10的上述改变功能。在一个方法实例中，采用改变装置形成开口62，其中开口62的位置是根据观测连续层50上的元件的位置检测装置所确定的电路元件52A、52B的监视位置得到的。监视元件52A和52B以及形成开口62都发生在连续层50与其中已经形成开口62的第二层接合之前。以这种方式，可以使开口62与尾部54A、54B的希望露出以便于将来进行连接的那部分准确地对准。
在一个实施例中，开口62具有约2.5cm×2.5cm(1平方英寸)的尺寸，但是在不同的应用场合可以具有更大或更小的尺寸。更大的开口尺寸会导致层减弱，直到在层经过系统到达咬合点时产生的应力作用下层发生变形的程度。开口62的尺寸越小，对于在与相对层上的特征(例如，元件或图案)适当对准的位置上形成开口的准确度和精度要求就越高。在一个实例中，边长尺寸在1至5mm范围内的开口也在本发明的能力范围内。
当使用上述系统和方法实例时，可以在连续膜片50的宽度上并且沿其长度的任何位置接近尾部54A、54B的端部。相比之下，很多已知的方法要求元件这样排列，即使得元件的希望露出的部分必须沿着连续层的侧边缘排列。如果将这种要求施加于图2所示的实施例上，则对于可以在长度L1+L2内安装在膜片50上的总共约6至8个电路元件，只有约3至4个元件可以在长度L1+L2内沿着各侧边缘排列。对于给定面积((L1+L2)×W)的这一电路元件总数显著小于根据图2所示的实例可以安装在连续层50上的20个电路元件52A、52B。
图4示出在用于制造连续多层式产品的本发明的方法实例中所涉及的步骤。由图4至图6所描述的方法获得的多层式产品可以是电路或其它产品，稍后沿着连续多层式产品的长度并且在其宽度上将该产品切割或分割成为单独部件。在一些实施例中，所获得的单独的多层式产品是诸如触摸屏或触摸垫等触摸式产品。这种触摸屏或触摸垫可以用于例如显示器上，以控制诸如电话、个人数字助理、数码相机或便携式媒体播放器等小型电装置的功能。更大的尺寸可以用于游戏、信息亭或销售终端的输入装置。另外，它们可以用作平板计算机的输入数字化装置。(例如，参见美国公布文献2003/0197688和美国专利No.6,587,097)图4所示方法的第一步骤涉及提供其上设置有元件的膜片部件的卷，并且提供层压层的单独卷。这些元件仅仅是将要获得的多层式产品中露出以便于稍后进行连接的任何元件或特征的例子。这些元件可以位于沿着膜片部件的长度并且在其宽度上的任何位置上。优选的是，没有对于膜片部件上元件的位置或者元件上必须露出以便于稍后进行连接的那部分必须设置的位置的任何限制。膜片部件的卷和层压层的卷彼此分隔开，从而使得在膜片部件和层压层彼此接合以形成多层式产品之前可以接近这两层。
如果将要获得的多层式产品是透明的，那么膜片应该是透明的或者至少半透明的塑料膜。适合于薄膜开关和触摸屏的任何塑料膜都可以用于膜片部件和层压层，其中例如杜邦公司销售的Mylar等聚酯膜是优选的。也可以使用其它膜，包括尼龙、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜、乙烯树脂、聚酰亚胺、聚丙烯、纸等。膜片部件和层压层可以是厚度在例如约1密耳至约10密耳左右的薄膜。可以为膜片部件使用更厚的膜层，以便为元件的安装提供另外的支撑。本发明的一个优点在于它可以用于相对较薄的膜片和层压层，以制造相对较薄的多层式产品。
膜片部件和层压层可以各自是诸如塑料膜等单层膜，或者可以各自是多层膜。层压层可以在该层压层的一侧包括施加在粘合剂的露出表面上的分离的离型衬片。该离型衬片可以在膜片部件和层压层彼此接合之前从层压层上剥离，从而提供这样一种手段，其在元件位于膜片部件和层压层之间的情况下将膜片部件和层压层固定在一起。
膜片部件和层压层通常作为塑料膜卷提供。这种膜卷通常有几百英尺至几千英尺长，从而可以形成具有所需长度的连续多层式产品。首先，膜片部件必须具有足以容纳至少一个元件的长度。另外可以想到，膜片部件可以长至足以包括沿着膜片部件的长度设置的多行和多列元件。
图4所示方法的下一步骤包括采用成像装置监视膜片部件上元件的位置。该系统包括监视装置，例如在膜片部件从膜片部件卷朝向咬合点或接合点移动时监视膜片部件的照相机或视频装置。监视装置监视膜片部件时所处的位置相距膜片部件与层压层之间的接合点的距离必须是已知的，以便于适当地执行本方法的下述其它步骤。在一些实施例中，可以使用编码器实现该距离的确定。监视装置所提供的信息可以用于确定元件相对于膜片部件本身以及相对于接合点的位置。可以用于本文公开的该方法实例以及其它方法实例的监视装置的实例是诸如DVT 700系列或Cognex Checkpoint 800系列等机器视觉系统(Machine Vision System)。其它更简单的监视装置可以包括例如监视膜片中用于各图像的标记或孔的光学传感器。作为选择，可以沿着膜片部件的长度并且在其宽度上使用多个监视装置。优选的是，在膜片部件朝向接合点移动的同时执行元件位置的监视。
图4所示方法的下一步骤包括在根据膜片部件上元件的监视位置而确定的位置处改变层压层的一部分。可以通过诸如激光切割装置等改变装置来执行这一改变功能。激光切割装置的例子包括CO2激光器、可变位旋转式模切机以及其它计算机数字控制刀片切割系统。优选的是，切割装置可以以一定的精度进行切割，该精度使得能够切透层压层到达衬片(称为“轻触切割”)，从而使得衬片保持其完整性。这种不切穿衬片的切割使得在移走衬片时衬片可以移走层压层的废弃切割部分。该构造的一个优点在于，不需要在单独的步骤中移走层压层的废弃切割部分。另一个优点在于，在层压层与膜片部件接合之前移走废弃切割部分之后，不需要清洁层压层。
诸如基于电流计的光束传输系统等精密切割装置的使用使得能够在层压层以相对较高的速度移动时切割层压层。在一个实例中，层压层以至少10英尺每分钟的速度移动，并且优选的是以约20至50英尺每分钟的速度移动。对于约几百英尺每分钟的更高速度可以使用旋转式模切，但是每个零件号都需要硬模，并且需要大量时间进行调整和安装。间歇运动式平模切可导致膜片控制和张力问题，并且在膜片停止于咬合区域内的位置处可能将基准标记留在组件上，除非将蓄能系统增加到机器中，以便使得在膜片的一部分因为进行平模切而静止时层压辊能够连续运动。根据切割系统的功率和速度以及待切割图案的复杂性，可以采用比50英尺每分钟更大的速度。作为选择，可以使膜片停下来进行模切，然后再次启动。
切割装置在层压层上进行切割的位置部分地根据监视装置所提供的信息确定。与监视装置的位置一样，切割装置相对于膜片部件与层压层之间的接合点的位置必须始终是已知的。在这些距离已知的情况下，可以在与元件上将要在连续多层式产品中露出的那部分对应的位置切割层压层。这一实时监视元件位置并且根据所监视的位置执行实时切割功能的方法具有某些优点。其中一个优点在于，可以为切割位置提供较高的精度，从而使得切割区域与元件的希望露出的部分适当对准。另一个优点在于，消除了在执行切割之后相对于膜片部件处理和定位层压层的步骤。另一个优点在于，各个元件与层压层中的切割区域单独对准，从而使得可以解决在将元件置于膜片部件上或者为膜片部件上的元件的各种图案和布置设置系统时产生的微小误差。最好在连续图像已经形成于第一膜片上的情况下，切割装置所切割的图案与位置检测装置正在监视的特定图像结合。这将确保各图像之间间距的任何微小变化都不会影响对准。
图4所示方法的下一步骤包括将层压层与膜片部件连接，以便提供其中元件与层压层中的切割区域对准的多层式产品的连续片材。连接功能可以以很多不同的方式进行，这些方式包括例如采用咬合辊将膜片部件与层压层接合在一起。咬合辊压方法在所属领域众所周知，并且特别适用于处理多层或多衬片的连续卷。咬合辊压还实现两个层首先在恒定的咬合点或接合点处彼此接触。由于这种已知的接合点为上述监视和切割功能提供基准点，所以特别适用于本发明。当根据元件的监视位置对切割功能进行适当的设置和协调时，层压层中的切割区域应该会与元件上希望透过层压层露出的那部分充分地对准。与上述连接步骤同时进行的是另一个步骤将元件置于膜片部件和层压层之间并且与层压层中的切割区域对准。该最终步骤可以是完成上述方法的其它步骤的结果。
图4所示方法的另外步骤(未示出)可以包括基本上重复该方法的步骤，以便将另外的元件和另外的层增加到连续多层式产品中。这些步骤可以包括首先将一个或多个元件增加到多层式产品的露出表面上(例如，膜片部件或层压层的剩余露出表面上)；然后使用具有新增元件的多层式产品来代替上面参照图4所述的步骤中的膜片部件。结果，采用成像装置监视新增元件的位置，在根据多层式产品上的新元件的监视位置而确定的位置处改变第二层压层的一部分，并且将该层压层连接到多层式产品上，以便为多层式产品提供第二层，其中新元件与第二层压层中的切割区域对准。在某些实施例中，可以另外对第二层压层进行改变，从而除了露出第二元件之外，还能够露出第一元件。这些步骤可以重复多次，以便提供任何所需数量的元件层和层压层，从而制造连续多层式产品。
现在参照图5，图中示出根据本发明原理的另一种方法。图5所示的方法包括首先将第一层的连续片材供给到第一咬合辊，其中第一层上面包括至少一个元件。该供给步骤可以包括从第一层的卷展开第一层的连续片材，并且使第一层的连续片材经过第一咬合辊。第一层上的元件包括诸如半导体芯片、导电迹线、触敏器件、或者任何其它安装于第一层上的所需元件等。
图5所示方法的下一个步骤包括检测元件的位置，以便确定元件相对于第一咬合辊的位置。可以利用诸如机器成像装置或光学传感器等位置检测装置进行元件的检测。该位置检测装置可以用于确定元件相对于咬合辊的特征或相对于第一层的特征(例如侧边缘、中心线或沿着第一层的长度的基准点等)的位置。第一咬合辊为确定成像装置和安装在第一层上的元件的位置提供恒定的基准点。
图5所示的方法还包括将第二层的连续片材供给到第二咬合辊。第一咬合辊和第二咬合辊构造成引导第一层和第二层彼此接合，以便形成多层式产品的连续片材。利用咬合辊供给为彼此结合的两个层之间的接合点即为接合点或咬合点。
图5所示方法的下一步骤包括根据第一层上元件的确定位置在第二层中形成开口，从而使得元件在开口中露出。该步骤优选在上述供给步骤之前进行，以便提高改变第二层的简易性。在一个方法实例中，改变步骤包括切割第二层以便产生第二层的废弃切割部分。可以使用不同的装置和方法来去除废弃切除部分。在一个实例中，在第二层与第一层进入接合之前，第二层的离型衬片可以将废弃切割部分带离第二层。
在图4至图6所示的方法中，可以利用例如相对于彼此接合的各层设置的编码器等装置获得如下额外的位置信息，该信息涉及安装在第一层上的元件和第二层中的改变。编码器特别适用于跟踪相关膜片移动的绝对距离，从而使得可以预测当膜片到达咬合点时所检测图案的准确位置。这种确定性使得能够准确地定位待切割的特征，从而能够精确对准。如果没有编码器或类似装置，则驱动中的微小速度变化以及微小的张力波动都可能导致所跟踪的膜片上的图案处于与预期位置不同的位置处。
现在参照图6，图中描述另一种方法作为参照图5所述方法的变化形式。图6所示方法包括将第一层的连续片材供给到第一咬合辊，其中第一层包括预定图案。该预定图案可以以不同的方式限定而成，这些方法包括例如将元件相对于第一层的其它特征(例如，侧边缘或沿着第一层的长度的位置)进行定位。预定图案还可以包括以任何所需图案布置的多个元件。预定图案还可以通过如下物体限定而成，例如用于将安装在第一层上的元件电连接的电路迹线或者沉积物，诸如提供例如遮蔽、边界或美学设计的油墨沉积等。
图6所示方法的另一个步骤包括采用位置检测装置检测预定图案的至少一部分，以便确定预定图案的该部分的特征。可以利用例如实时视频成像、光学传感器检测、激光器或其它类型的成像方法进行检测，优选地可以在第一层朝向第一咬合辊移动的同时执行这些成像方法。预定图案的特征可以包括例如预定图案的一部分相对于例如第一咬合辊或第一层的其它特征的位置。另一种特征可以是预定图案中的缺陷或者图案的首端或末端。如果重复膜片上的连续图像，则可以采用光学传感器或激光器检测与各图像对准设置的基准标记或孔。该位置信息然后可以用于确定图像相对于咬合点或其它基准点的位置。标记或孔可以是在第一层上形成图像或图案时使用的对准标记。
图6所示的方法还包括将第二层的连续片材供给到第二咬合辊，其中第一咬合辊和第二咬合辊引导第一层和第二层彼此接合，以便形成多层式产品的连续片材。第一层和第二层的接合点通常限定可以用作改变步骤(下面描述)中的基准的咬合点或接合点。
图6所示方法的下一步骤包括在将第二层供给到第二咬合辊之前采用改变装置改变第二层，其中根据预定图案的该部分的确定特征进行改变。第二层的改变可以包括例如切割、重新定位、成型、沉积或以某种方式改变第二层的任何其它所需手段。根据预定图案的该部分的确定特征进行改变。在一个实例中，第二层的改变包括切割第二层并且所确定的特征是第一层上元件的位置。在该实例中，第二层中的切割区域与第一层中元件的位置对应，从而使得当第一层和第二层彼此接合时元件和切割区域彼此对准。
上面已经描述了用于制造连续多层式产品的几种新方法，其中根据多层式产品的一个层的监视特征以某种方式改变多层式产品的另一层。新方法的一方面涉及实时监视步骤和改变步骤，这些步骤提供参照几幅附图所述的一些优点。该方法和系统提供用于制造连续多层式产品的有效方法，并且特别适用于制造包含有多个薄膜层的多层式产品。
上述说明、实例和数据提供了对于本发明的构成物的制造和使用的完整描述。由于可以在不脱离本发明的要旨和范围的情况下实现本发明的很多实施例，因此本发明由所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种制造多层式电路组件的方法，所述电路组件包括膜片部件、元件和层压层，所述方法包括如下步骤提供其上设置有所述元件的所述膜片部件的卷，并且提供所述层压层的单独卷；监视步骤，即在所述元件没有与所述层压层接触时，采用位置检测装置监视所述膜片部件上的所述元件的位置；改变步骤，即在所述层压层没有与所述元件接触时，在根据所述膜片部件上的所述元件的监视位置而确定的位置处改变所述层压层的一部分；以及连接步骤，即将所述层压层与所述膜片部件连接，以便提供多层式电路的连续片材，其中，所述元件置于所述膜片部件与所述层压层之间并与所述层压层中的所述改变部分对准。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括移走所述层压层的所述改变部分，以便所述元件透过所述层压层露出。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述位置检测装置是光学检测系统。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述位置检测装置是机器视觉摄像机。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述层压层包括离型衬片，所述改变步骤之后的移走所述离型衬片的步骤移走所述层压层的所述改变部分。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述连接步骤包括使改变后的所述层压层和所述膜片部件从咬合辊之间经过。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述膜片部件和所述层压层各自朝向彼此运动以准备所述连接步骤时，进行所述监视步骤和所述改变步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述膜片部件包括多个安装于其上的元件，所述监视步骤包括采用所述位置检测装置监视所述膜片部件上所述元件的至少一个的位置，所述改变步骤包括在多个位置改变所述层压层的一部分，各改变位置是根据所述膜片部件上所述多个元件之一的监视位置而确定的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，将所述层压层与所述膜片部件连接的步骤导致所述多个元件中的每一个置于所述膜片部件与所述层压层之间并与所述层压层中的改变部分对准。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述多层式电路的连续片材的露出表面上安装另一元件；提供另一层压层的单独卷；采用所述位置检测装置监视所述多层式电路的连续片材上的所述另一元件的位置；在根据所述多层式电路的连续片材上的所述另一元件的监视位置而确定的位置处改变所述另一层压层的一部分；以及将所述另一层压层与所述多层式电路的连续片材的所述露出表面连接，其中，所述另一元件置于所述多层式电路的连续片材的所述露出表面与所述另一层压层之间并与所述另一层压层中的改变部分对准。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述多层式电路的连续片材和所述另一层压层各自朝向彼此运动以准备所述另一层压层与所述多层式电路的连续片材的连接步骤时，监视所述另一元件并且改变所述另一层压层。
12.一种利用膜片层压机制造多层式产品的方法，所述膜片层压机包括位置检测装置、第一咬合辊和第二咬合辊以及改变装置，所述方法包括将第一层的连续片材供给到所述第一咬合辊，所述第一层包括至少一个设置于其上的元件；检测步骤，即检测所述元件的位置以确定所述元件相对于所述第一咬合辊的位置；将第二层的连续片材供给到所述第二咬合辊，所述第一咬合辊和所述第二咬合辊引导所述第一层和所述第二层彼此接合，以便形成多层式产品的连续片材；以及形成开口步骤，即根据所述元件的确定位置在所述第二层中形成开口，从而使得所述元件在所述多层式产品的所述开口中露出。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，利用激光器形成所述开口。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，利用光学检测系统来检测所述元件的位置。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，利用摄像机来检测所述元件的位置。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二层包括离型衬片，所述方法还包括在引导所述第一层和所述第二层彼此接合之前移走所述离型衬片。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，移走所述离型衬片的步骤移走由于在所述第二层形成所述开口而引起的废弃部分。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述第一层和所述第二层各自朝向所述第一咬合辊和所述第二咬合辊运动时，进行所述检测步骤和所述形成开口步骤。
19.一种利用膜片层压机制造多层式产品的方法，所述膜片层压机包括位置检测装置、第一咬合辊和第二咬合辊以及变动装置，所述方法包括将第一层的连续片材供给到所述第一咬合辊，所述第一层包括预定图案；采用所述位置检测装置检测所述预定图案的至少一部分的位置，以确定所述预定图案的所述一部分的特征；将第二层的连续片材供给到所述第二咬合辊，所述第一咬合辊和所述第二咬合辊引导所述第一层和所述第二层彼此接合，以便形成多层式产品的连续片材；以及在所述第二层供给到所述第二咬合辊之前，根据所述预定图案的所述一部分的确定特征，采用所述变动装置变动所述第二层。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，利用光学传感器来检测所述位置。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，利用机器视觉摄像机来检测所述位置。
22.根据权利要求19所述的方法，其中，由安装在所述第一层上的至少一个电路元件限定所述预定图案。
23.根据权利要求19所述的方法，其中，所述预定图案的所述特征是所述图案的一部分相对于所述第一咬合辊的位置。
24.根据权利要求19所述的方法，其中，在所述第一层供给到所述第一咬合辊时确定所述特征。
25.根据权利要求19所述的方法，其中，所述变动装置是切割装置，变动所述第二层的步骤包括切割所述第二层的一部分。
26.根据权利要求19所述的方法，其中，变动所述第二层的步骤包括变动所述第二层的结构以及所述第二层相对于所述第一层的位置中的至少之一。
27.根据权利要求19所述的方法，其中，变动所述第二层的步骤包括移走所述第二层的一部分以形成开口，从而使得所述预定图案的所述一部分在所述多层式产品的所述开口中露出。
28.一种制造多层式电路组件的系统，所述系统包括第一辊支撑件，其构造成支撑膜片的连续卷，所述膜片具有至少一个设置于其上的电路元件；第二辊支撑件，其构造成支撑层压层的连续卷；第一咬合辊和第二咬合辊，其构造成分别引导所述膜片和所述层压层彼此接合，以便形成多层式产品的连续片材；位置检测装置，其设置在所述第一辊支撑件和所述第一咬合辊之间，所述位置检测装置布置并构造成监视所述至少一个电路元件相对于所述第一咬合辊的位置；以及改变装置，其设置在所述第二辊支撑件和所述第二咬合辊之间，所述改变装置布置并构造成根据所述电路元件的监视位置改变所述层压层。
全文摘要
本发明公开一种制造多层式电路组件的系统和方法。所述电路组件包括膜片部件、元件和层压层。所述方法包括提供其上设置有元件的膜片部件的卷，提供层压层的单独卷；以及采用成像装置监视所述膜片部件上元件的位置。所述方法还包括在根据所述膜片部件上元件的监视位置而确定的位置处改变所述层压层的一部分；以及将所述层压层与所述膜片部件连接，以便提供多层式电路的连续片材。在这样的情况下形成所述多层式电路，即所述元件置于所述膜片部件与所述层压层之间并与所述层压层中的改变区域对准。
文档编号G06F3/041GK101095099SQ200580045516
公开日2007年12月26日 申请日期2005年12月12日 优先权日2004年12月29日
发明者迈克尔·J·罗布瑞特, 乔治·F·扬博尔 申请人:3M创新有限公司