丝网印刷头、丝网印刷方法和印刷刀片技术

一种通过印刷丝网中的孔将印刷介质的沉积物印刷到工件上的丝网印刷头和方法，所述印刷头包括振动单元，所述振动单元用于振动印刷刀片以调整处于印刷刀片前方的印刷介质，其中所述印刷刀片被以在从约20kHz到约200kHz的范围内的至少一个频率且以至少约0.4μm的位移振动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于经由用于印刷印刷介质的沉积物的印刷丝网(经常可替代地称为模板)将印刷介质印刷到工件上的丝网印刷头和方法。典型地，印刷介质可以是诸如电子元件制造中的焊膏或诸如在例如太阳能电池中的导线制造中的银膏。
技术介绍
随着电子元件和构造的持续小型化，它们中的很多利用丝网印刷工艺，需要能够印刷具有更小面积比的更精细间距沉积物且具有可接受的转移效率和区域覆盖。面积比是印刷孔的开放面积与印刷孔的壁的面积之间的比例，从而，在面积比减少时，印刷介质与印刷孔的壁的静摩擦力将增加，印刷介质与印刷介质被印刷于其上的基底的静摩擦力将减少。面积比目前支配着模板设计，这是因为面积比有一个下限，目前约为 O.6，其能够用于实现可接受的转移效率，典型地约为75%。在需要从标准尺寸结构到超精细间距结构的尺寸范围的沉积物的情况下，获得可接受的转移效率是特别成问题的，这是因为标准尺寸结构要求使用相对厚的印刷丝网，典型地为ΙΟΟμπι厚度，以便提供必需的印刷介质量，但是使用相对厚的印刷丝网的后果是用于更精细间距结构的印刷孔必然具有低的面积比，这减少了由这些印刷孔印刷的沉积物的转移效率。通过减少印刷丝网的厚度能够改善更精细间距孔的转移效率，但是这有减少能够从标准尺寸孔沉积的印刷介质的量的后果。因而本专利技术的一个目的是提供一种改进的丝网印刷头和方法，其允许在较低的面积比时以增加的转移效率来印刷沉积物。已经开发了利用丝网印刷头的振动的丝网印刷技术，例如在US-A-5522929中公开的，并且这些技术明显地提供了改善的转移效率。然而，本申请的专利技术人具有与现有丝网印刷技术相比提供了显著改善的转移效率的丝网印刷头和方法。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供一种丝网印刷头，其用于通过印刷丝网中的孔将印刷介质的沉积物印刷到工件上，所述丝网印刷头包括主支撑体，其用于附接到丝网印刷机；支撑元件，其中印刷刀片在使用中被附接到该支撑元件；以及振动单元，其将所述支撑元件联结到所述支撑体，以提供所述支撑元件的振动，以及当所述印刷刀片被附接到所述支撑元件时因此提供所述印刷刀片的振动。在另一方面中，本专利技术提供一种通过印刷丝网中的孔将印刷介质的沉积物印刷到工件上的方法，所述方法包括以下步骤将主支撑体附接到丝网印刷机；提供支撑元件，其中，印刷刀片被附接到该支撑元件；通过振动单元将所述支撑元件联结到所述支撑体；以及操作所述振动单元以提供所述支撑元件的振动，以及因此提供被附接到所述支撑元件的所述印刷刀片的振动，以调整处于所述印刷刀片前方的所述印刷介质。在进一步的方面中，本专利技术提供一种通过印刷丝网中的孔将印刷介质的沉积物印刷到工件上的方法，所述方法包括振动印刷刀片以调整处于所述印刷刀片前方的印刷介质的步骤，其中所述印刷刀片被以在从约20kHz到约200kHz的范围内的至少一个频率且以至少约O. 4 μ m的位移振动。在又另一方面中，本专利技术提供一种印刷刀片，所述印刷刀片包括刀片元件，所述刀片元件包括多个沿着该刀片元件处于间隔位置处的中断，其作用是将施加的振动能量隔离于刀片元件的相应分段内。附图说明现在将在下面参考附图仅通过示例方式描述本专利技术的优选实施例，在附图中图I示出了根据本专利技术第一实施例的丝网印刷头的分解透视图；图2示出了贯穿图I的丝网印刷头的分解竖向剖面图； 图3示出了在图I的印刷头的一端处的压电致动器的放大透视图，其示出了在母线组件一端的折叠连接；图4示出了在图I的印刷头的另一端处的压电致动器的放大透视图，其示出了在母线组件另一端的连接终端；图5示出了在有(动态)和没有(标准)振动机制的情况下，对于示例#1中印刷的沉积物，作为面积比的函数的转移效率的图表；图6示出了在有(动态)和没有(标准)振动机制的情况下，对于示例#1中印刷的沉积物，作为面积比的函数的区域覆盖的图表；图7 (a)和(b)示出了在有(动态)和没有(标准)振动机制的情况下，在示例#2中印刷的沉积物的显微图；图8 (a)和(b)示出了在有(动态)和没有(标准)振动机制的情况下，在示例#3中印刷的沉积物的显微图；图9示出了根据本专利技术第二实施例的丝网印刷头的透视图；图10示出了图9的丝网印刷头的分解透视图；图11示出了作为图9的丝网印刷头的变型的丝网印刷头的分解透视图；以及图12示出了根据本专利技术优选实施例的印刷刀片。具体实施例方式图I至4示出了根据本专利技术第一实施例的丝网印刷头。该丝网印刷头包括主支撑体3、支撑元件5和振动单元9，该主支撑体3在该实施例中是细长块，由不锈钢形成，被用于联结到丝网印刷机的印刷头传输机构(未示出)，该印刷头传输机构可操作以使印刷头在位于工件W之上的印刷丝网S上移动，并且经由印刷丝网中的孔的图案将印刷介质的沉积物印刷到工件W上；在该实施例中支撑元件5是细长元件，印刷刀片7附接于该支撑元件5 ;振动单元9将支撑元件5联结到主体3以提供支撑元件5以及因此印刷刀片7的振动。如将在下文中更详细讨论的，印刷刀片7的振动对该印刷刀片7前方的印刷介质施加能量，这起到了调整印刷介质的作用。该调整改善印刷丝网S中的孔的填充和当将工件W与印刷丝网S分离时印刷介质从填充的孔到工件W的转移。主体3包括向前面对的安装表面15，振动单元9被安装到该安装表面15，在该实施例中，以与印刷刀片7垂下的角度对应的角度朝竖直倾斜。在该实施例中，主体3包括在其安装表面15的边缘外周的O形圈密封件16，靠着该密封件16支撑元件5被密封，以便包围振动单元9。支撑元件5包括至少一个(在该实施例中为多个)附接元件17，在该实施例中是沿支撑元件5的长度布置的多个螺纹联结(在此是螺纹盲孔)，用于使得印刷刀片7能够可移除地配合到支撑元件，而不需要振动单元9的拆卸。在该实施例中印刷刀片7是刮刀，在此是由不锈钢或铝形成的金属刀片。其它可能的刀片材料包括橡胶、塑料和合成材料。另外，印刷刀片7能够是混合结构，例如带有金属丝网接触末端元件的塑料刀片或带有塑料丝网接触末端元件的金属刀片。印刷刀片7通过至少一个(在本实施例中为多个)附接元件18被附接到支撑元件5，在本实例中附接元件18是多个螺纹联结(在此是多个螺纹螺钉)，该附接元件18被联结到支撑元件5的附接元件17中的相应一些附接元件17以及被夹紧抵靠于印刷刀片7的保持板19。在本实施例中,振动单元9是用于超声振动该支撑元件5的超声单元,在此是在从约20kHz至约200kHz的频率范围中，在一个实施例中，以至少约30kHz的频率，在一个实施例中，以至多约IOOkHz的频率,优选地至多约80kHz,更优选地至多约60kHz,更进一步优选地至多约50kHz，并且在此具有至少约O. 4 μ m的位移，在一个实施例中具有至少约I μ m的位移，优选地至少约2 μ m,更优选地至少约5 μ m,并且在一个实施例中具有至多约100 μ m的位移，优选地至多约25 μ m的位移。在该实施例中，振动单元9包括至少一个振动器21，在此是沿主体3的长度间隔开的多个振动器21。在该实施例中，该振动器21或每个振动器21包括压电致动器。在该实施例中，每个压电致动器21包括多个堆叠的压电构件(在此是两个堆叠的压电构件23、25)和绝缘元件27、28，该压电构件23、25被电连接到母线组件26，该绝缘元件27本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.09 GB 0919580.11.一种丝网印刷头，其用于通过印刷丝网中的孔将印刷介质的沉积物印刷到工件上，所述丝网印刷头包括 主支撑体，其用于附接到丝网印刷机； 支撑构件，其中，印刷刀片在使用中被附接到该支撑构件；以及 振动单元，其将所述支撑构件联结到所述支撑体，以提供所述支撑构件的振动，以及当所述印刷刀片被附接到所述支撑构件时因此提供所述印刷刀片的振动。2.根据权利要求I所述的印刷头，其中所述支撑体包括细长体，优选是板。3.根据权利要求I或2所述的印刷头，其中所述支撑构件包括细长构件。4.根据权利要求3所述的印刷头，其中所述支撑构件包括多个块元件，每个块元件在与所述振动单元交界处彼此间隔开并且在所述印刷刀片在使用中被装配于其的单一、公共的附接表面处终止，从而提供单一、公共的块。5.根据权利要求3所述的印刷头，其中所述支撑构件包括多个分离的块元件，从而提供多个分离的块。6.根据权利要求4或5所述的印刷头，其中所述块元件向外张开以在其前端具有更大的尺寸。7.根据权利要求6所述的印刷头，其中所述块元件包括向外张开的喇叭状部，优选是平面喇叭状部。8.根据权利要求I至7中任一项所述的印刷头，其中所述支撑构件包括至少一个附接元件，所述附接元件用于使得印刷刀片能够被可移除地装配到所述支撑构件，而不需要拆卸所述振动单元。9.根据权利要求I至8中任一项所述的印刷头，还包括 附接到所述支撑构件的印刷刀片。10.根据权利要求9所述的印刷头，其中所述印刷刀片是刮刀，优选是金属刀片。11.根据权利要求I至10中任一项所述的印刷头，其中所述振动单元是用于超声振动所述支撑构件的超声单元。12.根据权利要求11所述的印刷头，其中所述振动单元以在从约20kHz至约200kHz的范围内的至少一个频率且以至少约O. 4 μ m的位移来振动所述支撑构件。13.根据权利要求12所述的印刷头，其中所述振动单元以至少约30kHz的频率来振动所述支撑构件。14.根据权利要求12或13所述的印刷头，其中所述振动单元以至多约IOOkHz的频率，优选地以至多约80kHz的频率，优选地以至多约60kHz的频率，优选地以至多约50kHz的频率，来振动所述支撑构件。15.根据权利要求12至14中任一项所述的印刷头，其中所述振动单元以至少约Iμ m、优选地至少约2 μ m、优选地至少约5 μ m的位移来振动所述支撑构件。16.根据权利要求12至15中任一项所述的印刷头，其中所述振动单元以至多约100 μ m、优选地至多约25 μ m的位移来振动所述支撑构件。17.根据权利要求I至16中任一项所述的印刷头，其中所述振动单元包括多个压电致动器，该多个压电致动器优选地沿所述支撑体的长度间隔开。18.根据权利要求17所述的印刷头，其中每个压电致动器包括母线组件和多个压电构件，所述母线组件将所述压电构件电连接到电源。19.根据权利要求18所述的印刷头，其中所述压电构件是环形的。20.根据权利要求18或19所述的印刷头，其中所述压电构件被堆叠在所述支撑体的表面和所述支撑构件之间。21.根据权利要求18或19所述的印刷头，其中每个压电构件还包括后块元件，并且所述压电构件被布置到所述支撑体的相对侧，一个压电构件在所述支撑体的表面和所述支撑构件之间，另一个压电构件在所述支撑体的表面和所述后块元件之间。22.根据权利要求21所述的印刷头，其中所述后块元件在与所述支撑体交界处每一个彼此间隔开，并且在单一、公共的后表面处终止，从而提供单一、公共的块。23.根据权利要求21所述的印刷头，其中所述后块元件是分离的块元件，从而提供多个分离的块。24.根据权利要求22或23所述的印刷头，其中所述后块元件向外张开以在其后端具有更大的尺寸。25.根据权利要求24所述的印刷头，其中所述后块元件包括向外张开的喇叭状部，优选是平面喇叭状部。26.根据权利要求18至25中任一项所述的印刷头，其中所述压电致动器的相应的压电构件是分离的构件。27.根据权利要求18至25中任一项所述的印刷头，其中所述压电致动器中的一些或所有压电致动器的所述压电构件被形成为公共元件。28.根据权利要求17至27中任一项所述的印刷头，其中所述压电致动器具有与所述支撑构件的面对表面接合的接合表面，并且所述压电致动器的所述接合表面的面积与所述支撑构件的所述面对表面的面积的百分比是至少约40%，优选地所述压电致动器的所述接合表面的面积与所述支撑构件的所述面对表面的面积的百分比是至少约50%。29.根据权利要求17至28中任一项所述的印刷头，其中所述压电致动器具有与附接的印刷刀片的面对表面接合的接合表面，并且所述压电致动器的所述接合表面的面积与所述印刷刀片的所述面对表面的面积的百分比是至少约30%，优选地一个或多个压电致动器的所述接合表面的面积与所述印刷刀片的所述面对表面的面积的百分比是至少约40%。30.根据权利要求17至29中任一项所述的印刷头，其中所述压电致动器被调谐到预定频率。31.根据权利要求17至30中任一项所述的印刷头，还包括 电源，其用于提供驱动信号以驱动所述压电致动器以使之振动。32.根据权利要求31所述的印刷头，其中所述电源是多频率电源，该多频率电源提供驱动信号，该驱动信号扫描包含所述压电致动器的一个或多个谐振频率的预定频率范围。33.根据权利要求32所述的印刷头，其中所述驱动信号扫描从约20kHz至约200kHz的频率范围且具有产生所述支撑构件的至少约O. 4 μ m的位移的振幅。34.根据权利要求33所述的印刷头，其中所述驱动信号扫描具有约30kHz的下限的频率范围。35.根据权利要求33或34所述的印刷头，其中所述驱动信号扫描具有约IOOkHz的上限的频率范围，优选是约80kHz的上限，优选是约60kHz的上限，优选是约50kHz的上限。36.根据权利要求33至35中任一项所述的印刷头，其中所述驱动信号具有产生所述支撑构件的至少约I μ m的位移的振幅，优选是至少约2 μ m，优选是至少约5 μ m。37.根据权利要求33至36中任一项所述的印刷头，其中所述驱动信号具有产生所述支撑构件的至多约100 μ m的位移的振幅，优选是至多约25 μ m。38.根据权利要求31所述的印刷头，其中所述电源是多频率电源，该多频率电源提供驱动信号，该驱动信号具有在从约20kHz至约200kHz的频率范围内的多个离散频率和产生所述支撑构件的至少约O. 4 μ m的位移的振幅。39.根据权利要求38所述的印刷头，其中所述频率范围具有约30kHz的下限。40.根据权利要求38或39所述的印刷头，其中所述频率范围具有约IOOkHz的上限，优选是约80kHz的上限，优选是约60kHz的上限，优选是约50kHz的上限。41.根据权利要求38至40中任一项所述的印刷头，其中所述驱动信号具有产生所述支撑构件的至少约I μ m的位移的振幅，优选是至少约2 μ m，优选是至少约5 μ m。42.根据权利要求38至41中任一项所述的印刷头，其中所述驱动信号具有产生所述支撑构件的至多约100 μ m的位移的振幅，优选是至多约25 μ m。43.根据权利要求31所述的印刷头，其中所述电源提供驱动信号，该驱动信号具有在从约20kHz至约200kHz的频率范围内的单个频率和产生所述支撑构件的至少约O. 4 μ m的位移的振幅。44.根据权利要求43所述的印刷头，所述频率范围具有约30kHz的下限。45.根据权利要求43或44所述的印刷头，其中所述频率范围具有约IOOkHz的上限，优选是约80kHz的上限，优选是约60kHz的上限，优选是约50kHz的上限。46.根据权利要求43至45中任一项所述的印刷头，其中所述驱动信号具有产生所述支撑构件的至少约I μ m的位移的振幅，优选是至少约2 μ m，优选是至少约5 μ m。47.根据权利要求43至46中任一项所述的印刷头，其中所述驱动信号具有产生所述支撑构件的至多约100 μ m的位移的振幅，优选是至多约25 μ m。48.一种通过印刷丝网中的孔将印刷介质的沉积物印刷到工件上的方法，所述方法包括以下步骤 将主支撑体附接到丝网印刷机； 提供支撑构件，其中，印刷刀片被附接到该支撑构件； 通过振动单元将所述支撑构件联结到所述支撑体；以及 操作所述振动单元以提供所述支撑构件的振动，以及因此提供被附接到所述支撑构件的所述印刷刀片的振动，以调整处于所述印刷刀片前方的所述印刷介质。49.根据权利要求48所述的方法，其中所述支撑体包括细长体，优选是板。50.根据权利要求48或49所述的方法，其中所述支撑构件包括细长构件。51.根据权利要求50所述的方法，其中所述支撑构件包括多个块元件，每个块元件在与所述振动单元交界处彼此间隔开并且在所述印刷刀片在使用中被装配于其的单一、公共的附接表面处终止，从而提供单一、公共的块。52.根据权利要求50所述的方法，其中所述支撑构件包括多个分离的块元件，从而提供多个分离的块。53.根据权利要求51或52所述的方法，其中所述块元件向外张开以在其前端具有更大的尺寸。54.根据权利要求53所述的方法，其中所述块元件包括向外张开的喇叭状部，优选是平面喇叭状部。55.根据权利要求48至54中任一项所述的方法，其中所述支撑构件包括至少一个附接元件，所述附接...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·惠特莫尔，C·阿什莫，G·考克斯，
申请(专利权)人：DTG国际有限公司，
类型：
国别省市：