将微接触印刷的压模施加至压印辊的方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种用于促进将微接触印刷压模施加至辊的设备。所述设备优先地约束所述压模的六个自由度中的一些，然后将所述压模（或所述压模与形成其所抵靠的所述母板的组件）驱动成与所述印刷辊进行受控接触，以便将所述压模附接至所述辊的外表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
采用微接触印刷以在基板上产生金属化图案是已知的。由微接触印刷所形成的产品的独特特性中的一个为该工艺能够产生的复杂图案。具体而言，可在大的区域上制备具有高光透射（透光膜在用作触摸屏时显得透明）和相对高电导率的优点的线宽小于10微米的连续相交线图案。此小特征尺寸宽度连同线的低整体密度是通过用微接触印刷压模进行的极精细图案化而形成。本专利技术涉及用于微接触印刷的压模至接纳表面上的安装，更具体地讲，涉及压模至辊上的安装。
技术实现思路
微接触印刷是通过印刷抗蚀刻自组装分子单层并且蚀刻在印刷单层外部的区域中的金属来图案化金属迹线的工艺。微接触印刷的元件中的一个为可挠性适型压模，其通常由具有用于印刷单层的微米级图案化线的聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。通常，通过首先制造母板（通常通过光刻工艺）、浇注PDMS于该母板上且固化PDMS来制造微接触印刷压模。然后，必须将微接触印刷压模从母板移除并且施加至印刷工具，印刷工具常常为平面支承表面。然而，可将微接触印刷压模粘附至印刷辊以用于旋转式印刷。举例而言，可将微接触印刷压模从模具移除并且放置成与印刷辊接触。可旋转印刷辊以将微接触印刷压模施加至该辊，同时使用粘合剂层以将其固定。即使当小心地进行时，此步骤仍可在最终的印刷图案中产生失真。这些失真然后通过粘附剂层而锁定至微接触压模中，从而降低从经设计用于母板的图案所复制的图案的保真性。微接触图案的印<br>刷将通过以受控制且可重复的方式将微接触印刷压模施加至印刷辊的途径来推进。现已确定一种设备可用于促进将微接触印刷压模施加至辊。本发明的设备优先地约束压模的六个自由度中的一些，然后将压模（或压模与其被静态地模制所抵靠的母板的组件）驱动成与印刷工具（例如，印刷辊）进行受控接触，以便将压模粘附至该辊。在一实施例中，本专利技术提供一种用于将微接触印刷压模施加至辊的设备，其包括：支承微接触印刷压模的上台板、下支承件和将上台板连接至下支承件的多个弯曲部；穿过上台板的质心的X轴、Y轴和Z轴，其中X轴和Z轴位于上台板的平面内，并且Z轴平行于辊的旋转轴线；提升构件，用于沿着Y轴相对于下支承件来平移上台板，以使微接触印刷压模与辊的外径接触；和至少一个线性运动构件，其位于下支承件与基部之间，从而在从上台板转移微接触印刷压模至辊时，允许下支承件沿着X轴的平移。在另一个实施例中，本专利技术提供一种将微接触印刷压模施加至辊的方法，其包括：将微接触印刷压模支承在上台板上，该上台板具有穿过上台板的质心的X轴、Y轴和Z轴，其中X轴和Z轴位于上台板的平面内，并且Z轴平行于辊的旋转轴线；允许上台板沿着Y轴平移、上台板围绕X轴旋转、和下支承件沿着X轴平移；提供由在上台板与下支承件之间所选择的物理耦合所产生的刚度比，使得kX/kY和kZ/kY均大于3，并且kΦZ/kΦX和kΦY/kΦX均大于3；沿着Y轴提升上台板，以使微接触印刷压模触及辊；和旋转辊，同时沿着X轴平移下支承件，以将微接触印刷压模转移至辊。在另一个实施例中，使用位置或力反馈的主动刚度控制来控制上台板的运动。因此，在一个实施例中，本专利技术涉及一种将微接触印刷压模施加至辊的方法，其包括：将微接触印刷压模支承在上台板上，该上台板具有穿过上台板的质心的X轴、Y轴和Z轴，其中X轴和Z轴位于上台板的平面内，并且Z轴平行于辊的旋转轴线；允许上台板沿着Y轴平移、上台板围绕X轴旋转、和下支承件沿着X轴平移；提供由经选择将上台板连接至下支承件的物理耦合和机械致动器所产生的运动控制；其中上台板受以下组中的至少一个控制：使用位置反馈沿着X轴的平移、使用力反馈沿着Y轴的平移、使用位置反馈沿着Z轴的平移、使用力反馈围绕X轴的旋转、使用位置反馈围绕Y轴的旋转、和使用位置反馈围绕Z轴的旋转组成；沿着Y轴提升上台板，以使微接触印刷压模触及辊；和旋转辊，同时沿着X轴平移下支承件，以将微接触印刷压模转移至辊。如本文所使用，微接触印刷压模为具有能接纳印刷油墨（如硫醇溶液）的隆起结构的构件，其中隆起结构的接触表面的至少一个维度的宽度小于20、10或5微米。在许多实施例中，微接触印刷压模具有用以印刷电路图案的多根隆起的线，并且所述隆起的线和所得印刷迹线的宽度小于20、10或5微米。如本文所使用，上、下、左、右和其他相对方向术语是出于方便读者的目的而使用，并不暗示此特定取向或位置为在使用中的设备所需要。附图说明在本专利技术实施例的描述中参照各种附图，其中所描述实施例的特征结构由附图标记指示，类似的附图标记指示类似的结构，其中：图1为根据本专利技术的设备的部分的透视图，该设备邻近于设定为从设备接纳微接触印刷压模的印刷辊；图2为微接触印刷压模相对于设备的下台板的允许运动和受约束运动的示意图；图3为图1所描绘的设备的部分的端视图；图4为用于将微接触印刷压模施加至印刷辊的设备的透视图；和图5为用于将微接触印刷压模施加至辊的另一设备的透视图。具体实施方式现在参见图1、图3和图4，设备10示出邻近于印刷辊12。印刷辊12设置在安装座12a和12b内，并且围绕辊的旋转轴线18自由旋转。印刷辊可为死轴辊(dead shaft roll)、活轴辊(live shaft roll)或由空气轴承支承的圆形套管，如于2011年6月30日提交的名称为“Apparatus and Method for Micro-contact Printing on Indefinite Length Webs(用于在不定长度的幅材上进行微接触印刷的设备和方法)”的共同待审的专利申请序列号61/503204所公开。辊12随时准备接纳如图2所示的微接触印刷压模14。微接触印刷压模在施加至辊之前由上台板16支承。上台板可具有将微接触印刷压模支承在上台板的表面上所需要的任何形状或尺寸。在许多实施例中，上台板通常将是具有用于微接触印刷压模的基本上平坦的支承表面的正方形或矩形。出于论述的目的，将X、Y、Z笛卡尔（Cartesian）坐标系定位成使得其原点处于上台板16的质心（几何中心），使得X轴和Z轴位于由上台板16界定的平面内，并且Z轴平行于辊的旋转轴线18。设备10进一步包括支承滑架22的基部20，其中滑架22能够沿着X轴（纵向）进行平移运动。滑架22通过设置在用于上台板16的下支承件24与基部20之间的至少一个线性运动构件而连接至基部20。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将微接触印刷压模施加至辊的设备，所述设备包括：支承所述微接触印刷压模的上台板、下支承件和将所述上台板连接至所述下支承件的多个弯曲部，穿过所述上台板的质心的X轴、Y轴和Z轴，其中所述X轴和所述Z轴位于所述上台板的平面内，并且所述Z轴平行于所述辊的旋转轴线；提升构件，用于沿着所述Y轴相对于所述下支承件来平移所述上台板，以使所述微接触印刷压模与所述辊的外径接触；和至少一个线性运动构件，位于所述下支承件与基部之间，从而在从所述上台板将所述微接触印刷压模转移至所述辊时，允许所述下支承件沿着所述X轴平移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.16 US 61/535,4071.一种用于将微接触印刷压模施加至辊的设备，所述设备包括：
支承所述微接触印刷压模的上台板、下支承件和将所述上台板连
接至所述下支承件的多个弯曲部，
穿过所述上台板的质心的X轴、Y轴和Z轴，其中所述X轴和所
述Z轴位于所述上台板的平面内，并且所述Z轴平行于所述辊的旋转
轴线；
提升构件，用于沿着所述Y轴相对于所述下支承件来平移所述上
台板，以使所述微接触印刷压模与所述辊的外径接触；和
至少一个线性运动构件，位于所述下支承件与基部之间，从而在
从所述上台板将所述微接触印刷压模转移至所述辊时，允许所述下支
承件沿着所述X轴平移。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个弯曲部包括形成大
致矩形构造的四个弯曲部，其中两个侧面弯曲部各自具有平行于所述X
轴的附接至所述上台板的一端，并且两个末端弯曲部各自具有平行于
所述Z轴的附接至所述上台板的一端。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述侧面弯曲部中的每一个
长于所述末端弯曲部中的每一个。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个弯曲部包括形成大
致矩形构造的四个弯曲组件；每个弯曲组件包括上弯曲部、下弯曲部
和浮动互连构件；每个上弯曲部的第一末端附接至所述上台板，并且
每个上弯曲部的第二末端附接至所述浮动互连构件中的一个，每个下
弯曲部的第一末端附接至所述下支承件，并且每个下弯曲部的第二末
端附接至所述浮动互连构件中的一个。
5.根据权利要求4所述的设备，其中两个弯曲组件设置成使得平

\t行于所述X轴的每个上弯曲部的所述第一末端形成侧面弯曲组件，并
且两个弯曲组件设置成使得平行于所述Z轴的每个上弯曲部的所述第
一末端形成末端弯曲组件，并且其中所述侧面弯曲组件长于所述末端
弯曲组件。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其中在提升所述上台板之前，
每个上弯曲部大致平行于每个下弯曲部。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其中每个弯曲组件包括在所
述上弯曲部上的至少一个加强板和在所述下弯曲部上的至少一个加强
板，从而留下在所述上台板与所述上弯曲部上的所述加强板之间的第
一间隙和在所述下支承件与所述下弯曲部上的所述加强板之间的第一
间隙；以及在所述浮动互连构件与所述上弯曲部和下弯曲部上的所述
加强板中的每一个之间的第二间隙，并且其中所述侧面弯曲组件的所
述第一间隙和所述第二间隙小于所述末端弯曲组件的所述第一间隙和
所述第二间隙。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述下支承件包
括下台板，并且所述至少一个线性运动构件包括：安装在所述基部上
的两个导轨，其中每个导轨平行于所述X轴；和多个线性轴承，所述
多个线性轴承附接至所述下台板并且设置在所述导轨上。
9.根据权利要求8所述的设备，其中间隔块设置在所述下台板与
所述多个线性轴承之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中线性运动致动
器连接至所述下支承件。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述线性运动致动器包括
线性伺服...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·K·斯腾斯瓦德，乔纳森·J·欧哈雷，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US