专利名称：柔性衬底张紧装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及柔性衬底的物理处理，特别是，本发明涉及一种更易于精确控制 柔性衬底的固定、张紧以及附属过程，用于表面装配产品和处理步骤之间的制造和装配。
背景技术：
柔性衬底有许多不同的应用。如何处理柔性衬底的物理控制经常是必要的。一个 通用的处理方法包括将一个柔性衬底安转到一个拼合架并且接着依靠该拼合架的拉伸张 紧该衬底。为了减少柔性衬底被拼合架张紧时可能的扭曲变形，对于框架来说，包括用于平 整安装在框架上的前述柔性衬底的装置经常是必不可少的。然而，平整前述安装的衬底通 常是不容易的，因为平整包括额外的操作步骤，这增加了操作的复杂性。此外，因为张紧力 是由框架的已经扭曲的平整装置产生的，所以对于被应用到平整或者变形的张紧力而破裂 或者变形的脆弱的衬底来说，平整前述的安装经常是不适合的。没有平整装置的框架不能 依靠平整前述安装的柔性衬底而校正衬底的变形。另一个通用的衬底处理方法包括设置材 料到框架上来提供一个与所述衬底材料平等的或者更高的热膨胀(CTE)系数。这样，加热 时，框架材料比衬底膨胀得快，这样柔性衬底就张紧了。然而，这个与衬底相关得热操作方 式经常需要昂贵的外来的框架材料。另外，衬底材料的热膨胀系数与框架材料的热膨胀系 数的不匹配可以导致柔性衬底的破裂和变形。另一个众所周知的柔性衬底的处理方法是将 柔性衬底碾压到一个刚性衬底上。然而这个更永久的处理方法因为挤压而限制了后操作的 选择。因此，存在一种需求，即需要一种用于可靠张紧柔性衬底的装置或者方法来消除 由于制作、安装或者其他操作的结果可能引起的如起皱或者不平状态的不良缺点。目前公 开的改进允许柔性衬底的准确、可控以及可复写的记录用于图形，印刷，布置，回流、沉积或 者任何其他的标准装配技术所需要的精确记录和/或显示系统的使用。
发明内容
本发明提供一种装置和方法用于可再生和可消除地张紧柔性衬底并且保证衬底 在安装张紧装置的过程前，过程中以及过程后的平整性。本发明的第一个方面提供一种用于张紧安装在框架上的柔性衬底的装置，该装置 包括一支撑该框架的棘爪；一结合该棘爪的夹具，使该框架和柔性衬底配置在该棘爪和 该夹具之间；其中，当该夹具与该棘爪结合并向该棘爪方向前进时，该柔性衬底处于张紧状 态。本发明的另一方面提供一种安装在一框架上的柔性衬底的张紧方法，该方法包 括提供一夹具，该夹具包括多个刀口以及多个从所述夹具延伸的多个底脚；提供 一棘爪，该棘爪包括一顶部部件和一导环；以及熟练操作该夹具和该棘爪，以便在所述夹 具通过相对于所述棘爪的顶部部件旋转的导环向下拉动时，该柔性衬底依靠所述棘爪而处于拉伸状态。
参照下列附图，对本发明的实施例进行详细描述，其中，相同的的名称对应相同的 部件。图IA是柔性衬底的一个实施例的顶视IB是根据本发明的实施例的金属框架的实施例的顶视IC是根据本发明的实施例，安装在金属框架实施例上的柔性衬底的实施例的 顶视ID是根据本发明的实施例，装有柔性衬底的框架实施例的侧视2A是根据本发明的实施例，夹具的实施例的顶视2B是根据本发明的实施例，夹具实施例的仰视2C是根据本发明的实施例，夹具实施例的侧视3A是根据本发明的实施例，棘爪实施例的顶部部件的顶视3B是根据本发明的实施例，棘爪实施例的顶部部件的仰视3C是根据本发明的实施例，导环实施例的顶视3D是根据本发明的实施例，设置有导环的棘爪的侧视4A是根据本发明的实施例，托架实施例的基部的仰视4B是根据本发明的实施例，托架实施例的基部的仰视4C是根据本发明的实施例，托架实施例的插件的顶视4D是根据本发明的实施例，托架实施例的插件的仰视4E是根据本发明的实施例，托架实施例的侧视5A是根据本发明的实施例，各种单元装配在托架上而形成的柔性衬底张紧装 置实施例的侧视5B是根据本发明的实施例，各种单元装配在托架上而形成的柔性衬底张紧装 置实施例的顶视图最佳实施例虽然将示出并详细描述本发明确切的实施例，但是，应当理解的是，各种变形和修 改是在附加的权利要求的保护范围内的。本发明的范围没有被其结构组件、材料、形状、相 关配置等所局限，并且以实施例的方式简单公开。本发明的特点和优点将通过结合附图进 行详细说明。其中，附图的参考标记表示相应部件。正如上文所详细描述的，应当指出的是，在说明书和附加的权利要求书中，单数形 式包括多个，除非上下文清楚地指出其他解释。大体上，柔性衬底张紧装置的实施例包括两个基本构件一夹具和一棘爪。一柔 性衬底作为操作过程的基部材料或者将其他材料添加在其上。例如，柔性衬底可以是催化 剂材料，其他各种化学元素可以在其上反应，或者可以作为印刷图象的基材。柔性衬底经常 可以包括一种导体或者半导装置装配其上的和/或电子元件设置其上的材料。因此，该柔 性衬底被认为是带基薄膜、柔性薄片或者柔性印制电路板(柔性PCB)。柔性衬底典型地安 装在框架上或其他支撑结构部件上。柔性衬底张紧装置的棘爪可以包括一个半导体阴极金
4属心，该柔性衬底或者膜层可以在其上拉伸，该棘爪还可以包括凹槽或者导引部件用以帮 助该柔性衬底就位以及该框架在半导体阴极金属心之上，并且在张紧装置处于松弛或张紧 状态时，用半导体阴极金属心导引柔性衬底张紧装置的夹具定位。该夹具可以包括多个刀 刃或者加接的锋利边缘或者该夹具完整地构成一环状结构，用来适合周长并与柔性衬底和 安装的框架在某种程度上交迭。该夹具还可以包括底脚，该底脚在夹具可操作地连接棘爪 时，从夹具的背面延伸穿过棘爪。通过导环与夹具的底脚的操作以及将夹具移动到凹陷处 或者棘爪的导引部分，紧施加到夹具上。该导环可以包括环状设置的凹槽和/或狭槽并且 夹具的底脚可以插入到凹槽和/或狭槽中。该凹槽和/或狭槽时可以倾斜的，并且在导环 转动时，该夹具的底脚可以从夹具处向下移动并且提供一个夹紧力到衬底安装框架，相对 于该半导体阴极金属心拉紧柔性衬底。该导环通过螺钉或者其他扣件的装置与棘爪的背面 连接。一个扭簧，旋管或者其他适合的部件卡在该导环和棘爪之间，用以将力应用到张紧该 导环并且便于夹具在可操作位置与棘爪装配和/或从可操作位置与棘爪卸载，同时，经由 一个有助于保持环处于不变位置的勾爪或者其他有形配合的部件，通过热漂移，包括回流 保持应用压力。此外，为了张紧该柔性衬底在一个可再生状态，该导环可以具有凹槽边缘， 该凹槽边缘可以用来导引导环。底脚可以是锥形的并且长度应满足通过旋转导环到安装或 拆装位置，接着将夹具/棘爪就位在与平的基准面相反的位置并且应用一个向下的力到该 棘爪以便将夹具从棘爪卸下。现在参照附图，图IA至ID是柔性衬底10，框架14以及与框架集合并且设置在框 架14上的柔性衬底的顶视图和侧视图。如图IA所示，实施例柔性衬底10可以由聚酰亚 胺或者其他薄膜物质构成并且可以具有安装其上的电子元件11或者具有在其上成形的电 印13。如虚线圆圈区域12示出的，该电子元件11或者电印13可以设置在柔性衬底10的 中央部位。然而，本领域的应当认识到，电印13和元件11可以设置在该柔性衬底的任何可 操作的部位。在组装过程中，该柔性衬底需要具有从衬底10精选或者设置其上的元件，或 者具有其他分配到其上面的其他材料，例如胶或者焊膏。十分重要的是，该柔性衬底10设 置在非柔性，稍微刚性状态以便组装过程能够成功。因此，如图IB描述的那样，框架14可 以用于向该柔性衬底10提供一些结构变硬的材料。该框架14可以由金属构成，例如不锈 钢，科瓦铁镍钴合金，或其他刚性和不腐蚀金属，或者其他用于电镀或操作的合适属性的金 属。该10柔性衬底可以用各种方式安装到框架14上，例如通过焊接，扣接或者其他方式的 使用。如图IC所示，该柔性衬底10通常通过粘接剂安装到框架14上。这种粘接剂是典型 的横向耦合热硬化性环氧的，适合用于薄粘接线和迭片结构操作。当该10柔性衬底固定在 框架14，两元件形成整体的框架固定的柔性衬底26元件。图IC中的虚线用以展示框架14 的位置，改为止在框架固定的16柔性衬底元件的顶视图中无法看到。图ID示出了框架固 定的柔性衬底的各种元件在侧视图中看到的相关位置。继续参见附图，图2A至2C分别示出了夹具20的实施例的顶视图、仰视图和侧视 图。夹具20可以包括扣口 22。该刀口 22可以很薄的结构，例如从该夹具20的外框结构21 向内延伸或突出的唇缘或者凸缘。该道口 22可以是与夹具20的框结构21的顶部表面25 平齐的。另外该夹具20可以包括底脚24。该底脚24可以从框结构的底面26向下垂直延 伸。而且，该底脚24可以具有底托部件27，并且该底脚24在其末端可以是锥形的以便容易 和或者移动。该框结构21，刀口 22和底脚24可以完整地构成一体，或者可以是分别独立的部件组合在一起构成夹具20。该夹具20和/或该夹具20的单个组成单元可以由刚性且不 腐蚀的不锈钢构成，或者由其他合适的，热稳定材料构成。当夹具和固定的柔性衬底16(见 图IA至1C)组装在40棘爪(见图3A)中时，该刀口 22和底脚24的配置用于拉伸柔性衬 底10。这里有典型的四个刀口 22和四个底脚24，然而，这些数量可以根据柔性衬底10伸 长或者张紧的类型和尺寸增加或者减少。进一步参见附图，图3A至3D至是棘爪40的实施例和棘爪40的各种组装元件的 透视图。棘爪40包括一个顶部部件50，一个导环60，和一个勾爪70。图3A是40棘爪的顶 部部件50的顶视图。该顶部部件50可以包括一半导体阴极金属心52，孔54，边缘56。如 3B所示，该勾爪70可以操作性的连接到底部部件50的下边。勾爪70的齿可以设置成与 导环60的齿64啮合。如图3C所示，该导环60可以包括一个或者多个凹槽62，多个齿64， 交叉杆66和一个可选择的刻度68。该凹槽62可以大致同轴地设置在环60的本体内并且 可以底座开口部分61倾斜。该底座开口部分61被设置成允许该夹具20的底脚24的底座 27插入导环60且与凹槽62配合的结构。凹槽62可以包括通孔63，该凹槽62允许底脚24 插入到底座开口部分61并置于凹槽62后，可以沿导环60的中心轴旋转移动。凹槽62可 以与底脚24相互作用并且导引底脚24沿远离衬底10的方向前进。例如，凹槽62的斜度 或者锥形的结构可以使底脚24在环60转动时，沿着倾斜的凹槽62滑动。这样，当该环60 转动，底脚24沿着凹槽62的斜面行走时，夹具20通常可以朝棘爪40方向前进。当底脚20 沿凹槽62的斜面向下移动，该夹具20可以从棘爪40向下移动并且将一个夹紧力应用到该 衬底安装框架14上，将衬底10向半导体阴极金属心的反方向拉紧。在包括了围绕环60等 距离设置了凹槽62的导环60的地方，衬底10的张紧均勻存在。顶部部件50和导环60由Rochling Durostone CAS761光纤加固塑料构成，但是 可以由各种其他合适的刚性热稳定(大量反流过程)、对化学品有惰性的材料构成，这些材 料可以与顶部部件50和导环60在配置过程中连接。顶部部件50的半导体阴极金属心53 可以是一个棘爪40的凸起部分，尺寸与框架14的中心部分吻合(见图IA至1D)。这样， 当固定的柔性衬底16通过夹具20被向下移动，可操作地与棘爪40固定时，半导体阴极金 属心能够作用在柔性衬底10。照这样，该柔性衬底12可以远离框架14，向上伸拉并且张 紧。为了便于在框架14上提供一个向下的原动力并且移动与可操作地吻合半导体阴极金 属心53的柔性衬底12相关的框架14，顶部部件50的孔54的结构可以允许夹具20的底脚 24依靠底座27穿过设置在导环60上的凹槽62的底座开口部分61从而控制夹具20的底 脚24。这个向下的移动可以通过导环60的转动而实现，而该导环60的转动是依靠凸轮或 弹簧动作的任何一种，或其他可操作装置的。在凸轮动作的情况下，导环60的凹槽62可以 逐渐变窄或者倾斜以便该凹槽在夹具20的底脚穿过环60的地方是较窄的，接着逐渐变宽 或者倾斜，这样当环60转动时，拉着底脚24向下移动。在依靠弹簧动作而向下移动的情况 下，弹簧(未示出)，如扭簧，可以设置在顶部部件50和导环60之间。该弹簧可操作地与设 置在顶部部件50下面的任意凹陷处吻合或者靠近。该弹簧可以用于帮助推动导环60远离 顶部部件50从而促成底脚24设置在凹槽62内而被向下拉。勾爪70可以用来控制导环在 柔性衬底12完全张紧时在适当的位置。该勾爪70可以是弹簧承载制动机构用以帮助导环 60的位置锁闭。该勾爪70的制动机构以及具有附加齿用于啮合该导环60周长上的齿，并 且可以是弹簧承载以便容易解除。例如，设置解除装置是便于人用一只手解除制动机构，而
6另一只手可以用来保持基部50的稳定和导环60的重新配置。当人完成定位操作，制动机 构可以被解除并且通过制动机构的作用，弹簧的承载可以保持导环60固定在理想的位置。 作为导环60上的转向轴和用于勾爪70的枢轴的扣件(如螺栓，螺钉，铆钉，或类似物，未示 出)可以是凹进去的。这样使棘爪40的背面是一个光滑表面。与夹具20上的底脚24和 制动专职共同作用，这个动作可以在导环60通过制动锁闭在卸载位置时，通过允许夹具20 向上移动以及离开工作夹具，促进棘爪的单一装卸工作。薄垫片(未示出)也可以用于提供通过调节一个由凹陷进去的夹具20的操作位 置造成的缝隙，用非常薄的模版或者屏幕的无损害的超小螺距印刷的可能。为了协助柔性衬底12的操作和处理，可以使用托架80。该托架80和它的各种分 组元件在图4A至4E中详细描述。该托架80可以包括基部90 (图4A至4B，4E中示出)和 一插件100(图4C至4D，4E中示出)。基部90由铝或者由保持形状的能力为特点的钢构 成，基部90在其操作温度处是热稳定的，并且可以远离或者朝向该柔性衬底12传递热量。 其他合适的材料也可以用来构成基部90。基部90可以包括一个可选择的风度规92 (图4A 中椭圆形虚线表示的)，齿94，上部凸缘93，96和底部凸缘95，98。插件100的顶面可以包 括凹槽102，其结构与导环60的交叉杆66配合。该插件可以由铝和钢构成，但是其他适合 的材料可以用于构成保持其形状和热稳定的组件。插件100的底面可以包括旋转锁闭装置 104，翼106，可选择的索引标志108并且通常由铝或者其特性保持形状和热稳定的钢构成。 在凹槽102的底部以及旋转锁闭装置104和翼106的顶部之间存在一缝隙用于调节基部90 的上部凸缘93和底部凸缘95之间的厚度。当托架80处于装配状态时，插件100经过凹 槽102端部的底面，置于基部90的上部凸缘93上，并且经过翼106的顶部和旋转锁闭装置 104，置于基部90上，该插件100与基部90的底部凸缘95接口连接。当旋转锁闭装置104 解除时，插件100允许相对于基部90旋转，从而当棘爪10设置在托架上，该插件100的凹 槽连接环60的交叉杆66。如图4D所示的旋转锁闭装置可以包括两个相对的被一弹簧强行 分开的杆。当该杆被挤压在一起时，插件100可以自由地旋转。当杆在杆的一端与基部90 的齿94啮合的齿处被强行分开时，则该杆将插件100锁紧在适当位置。基部90上的上部 凸缘96可以用来支撑棘爪40。基部90上的底部凸缘98可以用于托架80的搬运。该托架 的搬运要经过一个底部凸缘可以依靠或者结合的传送系统或者其他移动装置。该插件100 的可选择的索引标志108可以用来随同导环60的可选择的刻度68将基部90的风度规92 连接在一起，用于单一的调整和记录支撑棘爪40到托架上，并且在下文中详细描述。继续进一步参见附图，附图5A至5B是柔性衬底张紧装置200的各种组件的装配 顺序和柔性衬底张紧装置200的全张紧的柔性衬底操作的实施例的透视图。操作过程中， 安装了框架的柔性衬底16可以设置在棘爪40的顶部部件50内的突出的半导体阴极金属 心52上，从而该半导体阴极金属心配置在框架14的内部并且现对于柔性衬底10的底部。 夹具20接着设置在安装有框架的柔性衬底16的顶部以便底脚24导向地穿过顶部部件50 的孔54并且穿过环60的凹槽62内的底座开口 61。刀口 22与安装有框架的柔性衬底16 的框架14连接。当导环60相对于棘爪40的顶部部件50旋转时，底脚24被凹槽62夹紧 或者与其结合并且向下移动，并且通过弹簧或者凸轮动作的帮助，可操作地连接凹槽62的 可通行的斜面以便该刀口 22向下推动框架14，拉伸和张紧柔性衬底12到半导体阴极金属 心52之上，此时底脚24提前与棘爪40的导环60结合。导环60的多个凹槽62与夹具20的多个底脚24结合并且引导多个底脚24同时前进以便提供给柔性衬底12均衡的张紧力。 此外，多个齿64与勾爪70结合以便阻止夹具20超棘爪40移动并且使安装有框架的柔性 衬底16固定在张紧的状态。这样，一旦安装有框架的柔性衬底16处于张紧位置，勾爪70 即保持导环60在一个固定位置。该插件100可以接着通过导环60的交叉杆66旋转连接 到凹槽102并且该急转40可以装配到托架80上。为了帮助凹槽102连接到交叉杆66，基部90可以提供一个风度规92而导环60 可以具有与风度规组合在一起的带凹槽的边缘以便风度规92与凹槽边缘连接。这样，具有 一分度规的实施例可以让操作者将棘爪40装配到托架80以便通过计算凹槽边缘，测定相 对于棘爪40的顶部部件50导环已经旋转的距离。该操作者可以接着旋转托架80的插件 100以便排列基于凹槽边缘计算的总数的基部90上的风度规92的准确刻度线。因此，该棘 爪40可以接着设置在带有预先与交叉杆66连接的凹槽102的托架80上。例如，齿94可 以在基部90内的开口内部以1°间隔设置并且当插件100在任何一个方向上旋转时，齿94 可以在45°角处断开用以提供与插件100的旋转锁闭装置104最大的啮合。该旋转锁闭装 置104可以是弹簧承载制动机构用以协助该插件100的位置锁闭。该旋转锁闭装置104制 动机构可以提供额外的齿与基部90内部上的齿94啮合，并且可以是弹簧承载用于方便解 除。例如，解除装置的设置使人可以一只手用于解除制动机构，同时另一只手可以用于保持 基部90的稳定以及插件100的重新定位。当人完成定位操作，制动机构可以被解除并且通 过制动机构的作用，弹簧的承载可以保持插件100固定在理想的位置。此外，为了进一步改进凹槽102与交叉杆66的连接，一个刻度68可以包含在导环 60上。例如，操作者将棘爪40装配到托架80上来测定通过读取刻度68，测定相对于棘爪 40的顶部部件50导环已经旋转的距离。该操作者可以接着旋转托架80的插件100以便基 于刻度68指示的旋转总数，将插件100上的可选择的刻度108与基部90上的风度规92的 准确刻度线整合。该棘爪40可以接着设置在带有预先与交叉杆66连接的凹槽102的托架 80上。通过使用柔性衬底张紧装置200的实施例，各种柔性衬底操作的优点都可以具 备。例如，柔性衬底张紧装置200允许更加正确容易地控制安装在刚性框架14上的柔性衬 底10的快速设置的张紧力。该衬底的张紧过程通过导环60的简单旋转而相对简单，对于 张紧，迭片结构，外来的合金框架，可任意选择的组件以及复杂的操作都不再是必需的。此 外，该柔性衬底张紧装置200的实施例可以完全机械化从而不需要气动。已经发现，该技术 应用到柔性衬底张紧装置200有助于柔性衬底10的张紧再生或取消，如聚酰亚胺或者其他 膜层，从而保证在处理过程前、中间或者过后的平整。而且，如介绍过得的制作、安装或者其 他装卸工作所引起的起皱或者其他不平整状况的不受欢迎的缺点以及不是由于过多的材 料的增加或者减少在标准的制造和装配过程中的不受欢迎的缺点可以通过使用柔性衬底 张紧装置200的实施例而消除，从而允许柔性衬底10的准确记录用于图形，印刷，布置，回 流、沉积或者任何其他的标准装配技术所需要的精确记录和/或显示系统的使用。由棘爪40和/或托架80完成的另一个结构和功能的特征是不反射的，除了托架 80的一个或者更多的角落之外。这个不反射设计的实施例的应用可以导致在托架80通过 处理系统运输时，该系统可以通过使用如反射传感器或者红外传感器的装置对托架的出现 和/或通过进行探测。该反射传感器可以包括一个光发射器和一个光敏感元件。当该反射传感器从光发射器发射光并且该托架80通过该反射传感器时，发射的光可以将反射到托 架80的反射角落的光反射回反射传感器的光敏感元件，从而探测到托架80的出现和/或 通过。 虽然本发明通过对上面具体实施例的略述得以描述，但是很显然，许多可选择的 方式，修改和变形对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，如上述的本发明的实施 例是用于说明的，并不是加以限制。各种变化都没有脱离本发明的精神和范围。
权利要求
一种用于张紧安装在一框架上的柔性衬底的装置，包括一支撑该框架的棘爪；一结合该棘爪的夹具，使该框架和柔性衬底配置在该棘爪和该夹具之间；其中，当该夹具与该棘爪结合并向该棘爪方向前进时，该柔性衬底处于张紧状态。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该夹具还包括多个刀口和多个底脚，该刀 口向下挤压至衬底，在该底脚提前与棘爪结合时，张紧该衬底。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于该棘爪还包括一个顶部部件，一导环和一 勾爪，该环相对于该底部部件旋转并且靠该勾爪固定在适当的位置。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述顶部部件还包括一半导体阴极金属 心和多个孔，当所述多个底脚提前通过所述的多个孔与该棘爪结合时，该半导体阴极金属 心沿着与所述刀口相反的方向挤压到所述柔性衬底。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述衬底的张紧力均衡出现。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述导环还包括多个凹槽和多个齿，所述 多个凹槽与多个齿结合且导引多个底脚前进，所述多个齿与所述勾爪结合以便阻止该夹具 向该棘爪移动并保证所述柔性衬底处于张紧状态。
7.一种安装在一框架上的柔性衬底的张紧方法，该方法包括提供一夹具，该夹具包括多个刀口以及多个从所述夹具延伸的多个底脚；提供一棘爪，该棘爪包括一顶部部件和一导环以及熟练操作该夹具和该棘爪，以便在所述夹具通过相对于所述棘爪的顶部部件旋转 的导环向下拉动时，该柔性衬底依靠所述棘爪而处于拉伸状态。
全文摘要
有助于柔性衬底张紧的再生和消除的装置和方法，例如聚酰亚胺或者其他膜层，用以保证张紧装置安装过程前、过程中以及过程后的平整性。
文档编号B41F15/16GK101896346SQ200880120823
公开日2010年11月24日 申请日期2008年11月24日 优先权日2007年12月10日
发明者乔治·R·韦斯特柏, 劳伦斯·A·哈维尔查克 申请人:通用器械有限公司