微沉积系统以及在衬底上沉积精确量的流体材料的方法技术方案

微沉积系统（２０）和在衬底上沉积总量精确的流体材料的方法。微沉积头（５０）包括许多相互隔开的用于喷射液滴的喷嘴，这些液滴沉积到所述衬底上时具有某一宽度。定位装置以某一沉积头速度相对衬底移动微沉积头（５０）。控制器（２２）以显著大于所述液滴宽度除沉积头速度的速率产生超频信号，以提高分辨率。控制器（２２）包括产生用于定位装置的定位控制信号的定位模块。控制器（２２）包括根据超频速率产生喷嘴喷射命令以喷射喷嘴形成在衬底上确定特征的液滴的喷嘴喷射模块（１４４）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微沉积系统，更具体地，涉及用于制作印刷电路板、聚合物发光二极管(PLED)显示器和其它需要微沉积流体材料的器件的微沉积系统中的超频(over-clocking)。
技术介绍
生产厂家已开发了各种用于制作衬底上有小特征尺寸的微结构的技术。通常，微结构形成电子电路的一层或多层。这些结构的实施例包括发光二极管(LED)显示器件，聚合物发光二极管(PLED)显示器件，液晶显示(LCD)器件，印刷电路板等。绝大多数这些制造技术实现起来相对较昂贵，并且需要高的产量来分摊制造设备的成本。用于在衬底上形成微结构的一种技术包括丝网印刷。在丝网印刷过程中，在衬底上放置精细网孔。流体材料通过网屏按网屏确定的图形沉积到衬底上。丝网印刷需要网屏和衬底之间的接触。接触还发生在网屏和流体材料之间，这既污染了衬底，也污染了流体材料。虽然丝网印刷适于形成一些微结构，但是很多制造工艺必须是无污染的，以生产可工作的器件。因此，对于某些微结构来说丝网印刷并非可行的选择。例如，聚合物发光二极管(PLED)显示器件就需要无污染的制造工艺。某些多聚物可用于二极管中以产生不同波长的可见光。利用这些材料，可制作具有红、绿和蓝部件组成的像素的显示器件。PLED流体材料使得可以实现全光谱彩色显示，而且只需要很少的能量来发射足够量的光。可以预期，PLED显示器将在将来用于各种应用，包括电视、计算机显示器、PDA、其它手持计算器件、移动电话，等等。还可以预期，PLED技术将用于制造为办公室、储藏室和居住空间提供环境照明的发光板。PLED显示器件广泛使用的一个障碍是制造PLED显示器件所遇到的困难。光刻是用来在衬底上制造微结构的另一种制造技术。光刻与PLED显示器件也是不兼容的。使用光刻的制造工艺通常包括在衬底上沉积光刻胶材料。曝光使光刻胶材料固化。使用图形掩模版向光刻胶材料选择性曝光。曝光的光刻胶被固化，而未曝光的部分没有固化。未固化部分被从衬底上去除。通过去除光刻胶层，下面的衬底表面暴露出来。光刻胶层未固化的部分残留在衬底上。然后通过光刻胶层上的开口图形向衬底上沉积另一种材料，随后去除光刻胶层的固化部分。光刻已成功地用于制造多种微结构，例如印刷电路板上的迹线。然而，光刻污染了衬底和形成在衬底上的材料。光刻与PLED显示器的制造不兼容，因为光刻胶会污染PLED聚合物。另外，光刻包括许多用于施加并处理光刻胶材料的步骤。当要制作的器件数量相对较少时，光刻工艺的成本会变得过于高昂。旋涂也用于形成微结构。旋涂包括在旋转衬底的同时在衬底中心沉积流体材料。衬底的旋转导致流体材料均匀地分布在衬底的表面。旋涂也是一种昂贵的工艺，因为流体材料中大部分流体材料没有留在衬底上。另外，旋涂工艺限制了衬底的尺寸必须小于大约12”，这使得旋涂不适合于像PLED电视这样的大器件。专利技术概述本微沉积系统和方法在衬底上沉积总量准确的流体材料。微沉积头包括许多彼此隔开的喷嘴，喷出的液滴在沉积于衬底上时具有沉积宽度。定位装置以一定沉积头速度相对衬底移动微沉积头。控制器以充分大于液滴宽度除沉积头速度的速率产生超频信号。控制器包括定位模块，为定位装置产生定位控制信号。控制器包括喷嘴喷射模块，根据超频速率产生喷嘴喷射命令，打开喷嘴形成在衬底上确定特征的液滴。在本专利技术的另一方面，超频信号比液滴宽度除沉积头速度大三倍。作为选择，超频信号可以是液滴宽度除沉积头速度的大约10倍。又一方面，微沉积系统形成电器件的一层中的部分。液滴至少形成下列中的一种光发射器、导电体、抗蚀剂、电迹线、绝缘体、电容和电阻。沉积头组件与沉积头项链。沉积头定位模块通过旋转沉积头组件调整沉积头的步距。其它方面，喷嘴喷射模块利用超频信号来调整喷嘴喷射命令的定时以补偿步距的改变。第一相机产生液滴的数字图像。液滴分析模块利用光学特性识别来分析液滴形状、尺寸、位置和速率中至少一种，并调整至少一个喷嘴喷射参数。喷嘴喷射参数包括下列中至少一种定时、幅度、持续时间、上升斜沿和下降斜沿。再一方面，微沉积头选自下列这些热微沉积头、鼓泡(bubble)微沉积头、连续滴落微沉积头、压电转换阀，以及微电机阀。其它方面，波形发生器可对每个喷嘴调整至少一个喷嘴喷射波形。波形发生器包括选择器，根据喷嘴的工作条件对每个喷嘴选择许多喷嘴喷射波形中的一个。从下文给出的详细描述中，可以清楚地看出本专利技术的其它应用领域。应当理解，这些详细描述和特定实施例虽然表明了本专利技术的优选实施方案，但只是作为说明性目的，并非限制本专利技术的领域。附图简述从详细描述和附图中将可更完全地理解本专利技术，其中附图说明图1为根据本专利技术的微沉积系统的原理框图；图2为用于图1的微沉积系统的控制器的原理框图；图3示出衬底上用于定位微沉积头的标记；图4示出使用光学特性识别的沉积头与标记的对准；图5示出示例性微沉积头的喷嘴；图6示出图5的示例性微沉积头喷射时压电转换器的切变；图7和8为单色和彩色聚合物发光二极管(PLED)的示例性剖面图；图9示出沉积在衬底上的流体材料——例如(PPV)聚合物——的受控干燥；图10示出根据现有技术的用于印刷电路板的制造工艺；图11示出对印刷电路板使用微沉积系统在敷铜介电衬底上沉积抗蚀流体材料；图12示出对印刷电路板使用微沉积系统在介电衬底上沉积导电流体材料以形成迹线；图13A和13B示出电阻性流体材料在印刷电路板上的微沉积以形成电阻；图14示出电容的微沉积；图15示出根据本专利技术在微沉积迹线上使用叠层绝缘体的印刷电路板替换；图16示出包括内部微沉积电阻、电容和/或迹线的多层印刷电路板；图17示出一块发光板，包括像素板上的微沉积像素和/或可选的熔丝板上的微沉积熔丝；图18示出波形发生器，能够为每个喷嘴产生不同喷射波形；图19示出示例性喷嘴喷射波形的上升斜沿、持续时间、定时和下降斜沿；图20示出使用图18的波形发生器对几个示例性喷嘴喷射波形的上升斜沿、持续时间、定时和/或下降斜沿进行的调整；图21为根据现有技术的喷嘴驱动电路的原理框图；图22为根据本专利技术的喷嘴驱动电路的原理框图；图23为示例性波形发生器的原理框图；图24示出包括一个或多个配置组(configuration set)的配置存储器(configuration memory)；图25示出使用调整配置组的波形定时的步距定时调整器对波形定时进行的调整；图26示出与示例性配置组相关的波形；图27示出示例性配置组数据结构；图28A-28D示出与多个配置组相关的波形；图29A-29C示出液滴形成分析；图30示出液滴对准；图31A和31B示出微沉积头的步距调整；图32示出示例性使用超频来调整以适应微沉积头的步距改变；图33示出允许快速喷嘴喷射和所施加流体材料的重叠的超频的优选实施方案详述下面优选实施方案的描述实质上仅仅是示例性的，决不是要限制本专利技术、其申请或使用。为清楚起见，在附图中使用相同的标号来标识类似的元素。现在参看图1，示出了微沉积系统20，该系统包括控制器22、沉积头组件24和衬底组件26。使用旋转定位马达30和旋转定位传感器32调整沉积头组件24的旋转定位或步距。类似地，使用高度调整马达34和高度传感器36可调整沉积头组件24相对于衬底组件26的高度。使用侧向定位马达40和侧向定位传感器42调整沉积头组本文档来自技高网...

【技术保护点】
微沉积系统，用于在衬底上沉积精确量的流体材料，包含：　　　　微沉积头，它包括许多间隔开的用于喷射液滴的喷嘴，这些液滴沉积到所述衬底上时具有某一宽度；　　　　定位装置，以某一沉积头速度相对所述衬底移动所述微沉积头；以及　　　　控制器，以基本上大于所述沉积头速度除以所述液滴宽度的速率产生超频信号，控制器包括产生用于定位装置的定位控制信号的定位模块，以及包括根据所述超频速率产生喷嘴喷射命令以喷射喷嘴以便形成在所述衬底上确定各个特征的液滴的喷嘴喷射模块。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯O爱德华兹，戴维阿尔伯塔利，霍华德W比利奇，詹姆斯米德利滕，
申请(专利权)人：利特斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]