特表2023-513893半田ペースト及び他の粘性材料を高解像度で印刷するためのシステム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-04
(54)【発明の名称】半田ペースト及び他の粘性材料を高解像度で印刷するためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
B41F 15/08 20060101AFI20230328BHJP
B41M 1/12 20060101ALI20230328BHJP
B41M 3/00 20060101ALI20230328BHJP
B41F 3/20 20060101ALI20230328BHJP
B41M 1/42 20060101ALI20230328BHJP
B41J 2/01 20060101ALI20230328BHJP
H05K 3/34 20060101ALI20230328BHJP
B05C 1/06 20060101ALI20230328BHJP
B05C 1/08 20060101ALI20230328BHJP
B05C 5/00 20060101ALI20230328BHJP
B05C 5/02 20060101ALI20230328BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20230328BHJP
B05C 11/02 20060101ALI20230328BHJP
B05C 13/02 20060101ALI20230328BHJP
B05C 11/00 20060101ALI20230328BHJP
B05D 1/30 20060101ALI20230328BHJP
B05D 3/06 20060101ALI20230328BHJP
【ＦＩ】
B41F15/08 303E
B41M1/12
B41M3/00 Z
B41F3/20 D
B41M1/42
B41J2/01 501
H05K3/34 505B
B05C1/06
B05C1/08
B05C5/00 101
B05C5/02
B05C11/10
B05C11/02
B05C13/02
B05C11/00
B05D1/30
B05D3/06 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2022547142
(86)(22)【出願日】2021-01-05
(85)【翻訳文提出日】2022-08-02
(86)【国際出願番号】 IB2021050025
(87)【国際公開番号】W WO2021156682
(87)【国際公開日】2021-08-12
(31)【優先権主張番号】62/969,233
(32)【優先日】2020-02-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/807,489
(32)【優先日】2020-03-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519016549
【氏名又は名称】アイオー テック グループ リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(74)【代理人】
【識別番号】100224672
【弁理士】
【氏名又は名称】深田 孝徳
(72)【発明者】
【氏名】ゼノウ マイケル
(72)【発明者】
【氏名】ジラン ジブ
(72)【発明者】
【氏名】ネシェル ガイ
【テーマコード（参考）】
2C035
2C056
2H113
4D075
4F040
4F041
4F042
5E319
【Ｆターム（参考）】
2C035AA06
2C035FD01
2C056FA02
2C056FB05
2C056FC01
2C056FD10
2H113AA01
2H113AA05
2H113BA03
2H113BA09
2H113BB22
2H113BC12
2H113CA17
2H113CA46
2H113FA29
2H113FA43
4D075AC02
4D075AC06
4D075AC11
4D075AC23
4D075AC25
4D075AC44
4D075AC45
4D075BB42Z
4D075BB46Z
4D075BB48X
4D075BB48Y
4D075BB91Y
4D075CA22
4D075DA06
4D075DC22
4D075EA14
4D075EB01
4F040AA22
4F040AB04
4F040AB20
4F040AC01
4F040BA06
4F040BA12
4F040BA24
4F040BA25
4F040BA26
4F040BA28
4F040BA29
4F040CA15
4F040CB05
4F040CB12
4F040CB14
4F040CB19
4F040CB26
4F040CB27
4F040CB28
4F040CB31
4F040DA12
4F040DA13
4F040DA14
4F040DB12
4F040DB16
4F041AA12
4F041AB01
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4F041BA13
4F041BA22
4F041BA34
4F041BA46
4F041CA02
4F042AA22
4F042AB00
4F042BA08
4F042BA25
4F042CB11
4F042DB01
4F042DB41
4F042DF23
4F042DH09
5E319BB05
5E319CD26
5E319GG20
(57)【要約】
【課題】スクリーン印刷プロセスに起因する問題を回避しながら噴射不良に対処するシステム及び方法を提供する。
【解決手段】材料（例えば、半田ペーストなどの粘性材料）のドット状部分を第１印刷ユニットにおいて中間基材の上に印刷又は別の方法で転写し、材料のドット状部分が印刷された中間基材を第２印刷ユニットに移動させ、次いで、材料のドット状部分を第２印刷ユニットで中間基材から最終基材に転写する、システム及び方法。任意選択的に、第１印刷ユニットは、ドナー基材上に材料の均一層を生成するコーティングシステムを含み、材料は、第１印刷ユニットにおいて、ドナー基材から中間基材の上に個別的ドット状部分で転写される。第１及び第２の印刷ユニットの各々は、様々な印刷技術又は他の転写技術を使用することができる。また、本システムは、プロセス全体を支援するために、材料の硬化ユニット及び撮像ユニットを含むことができる。
【選択図】図３ａ
【解決手段】材料（例えば、半田ペーストなどの粘性材料）のドット状部分を第１印刷ユニットにおいて中間基材の上に印刷又は別の方法で転写し、材料のドット状部分が印刷された中間基材を第２印刷ユニットに移動させ、次いで、材料のドット状部分を第２印刷ユニットで中間基材から最終基材に転写する、システム及び方法。任意選択的に、第１印刷ユニットは、ドナー基材上に材料の均一層を生成するコーティングシステムを含み、材料は、第１印刷ユニットにおいて、ドナー基材から中間基材の上に個別的ドット状部分で転写される。第１及び第２の印刷ユニットの各々は、様々な印刷技術又は他の転写技術を使用することができる。また、本システムは、プロセス全体を支援するために、材料の硬化ユニット及び撮像ユニットを含むことができる。
【選択図】図３ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
システム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）であって、中間基材（３６）上に材料（６２）の個別的ドット状部分（４０）を印刷するように構成された第１印刷ユニット（３２）と、
前記材料（６２）のドット状部分（４０）を印刷させた前記中間基材（３６）を受け入れて、前記材料（６２）のドット状部分（４０）を前記中間基材（３６）から最終基材（３８）へ転写するように構成された第２印刷ユニット（４４）と、
を備え、
前記第１印刷ユニット（３２）は、ドナー基材（２８）上に前記材料（６２）の均一層（２６）を生成するように構成されたコーティングシステム（２２）を含み、
前記コーティングシステム（２２）は、
（ａ）前記材料（６２）のシリンジ（６４）、及び前記材料を前記ドナー基材（２８）の上に駆動するように配置された空気又は機械ポンプであって、前記コーティングシステム（２２）が更に、前記材料（６２）を備えたドナー基材（２８）をローラ又はナイフ（７２）間の第１のギャップ（７０）の方へ搬送して通過させ、第１のギャップ（７０）により定められる厚みを有する材料（６２）の均一層（２６）をドナー基材（２８）上に生成するように構成される、シリンジ（６４）及び空気又は機械ポンプ、
（ｂ）明確に定められた孔（１４０）を有するフィルムのスクリーン（１３０）又はステンシルを前記材料（６２）で被覆するように構成されたスクリーン印刷モジュールであって、前記コーティングシステム（２２）が更に、ブレード（１３６）又はスキージを用いて前記フィルムのスクリーン（１３０）又はステンシルから前記中間基材（３６）へ前記材料（６２）を転写するように構成される、スクリーン印刷モジュール、
（ｃ）前記材料（６２）を前記ドナー基材（２８）の上に印刷するように構成されたディスペンサ又はインクジェットヘッド、
（ｄ）前記材料（６２）の均一層（２６）で前記ドナー基材（２８）を被覆するように構成されたグラビア又はマイクログラビアシステム、
（ｅ）前記ドナー基材（２８）を前記材料（６２）の均一層（２６）で被覆するように構成されたスロットダイシステム、
又は、
（ｆ）前記ドナー基材（２８）を前記材料（６２）の均一層（２６）で被覆するように構成されたローラコーティングシステム、
を含み、
前記第１印刷ユニット（３２）は、前記個別的ドット状部分（４０）の前記材料（６２）を前記ドナー基材（２８）から前記中間基材（３６）の上に転写するように更に構成され、
前記第１印刷ユニット（３２）及び／又は前記第２印刷ユニット（４４）の何れか又は両方は、前記第１印刷ユニット（３２）及び／又は前記第２印刷ユニット（４４）が位置する重力場の主軸から０～９０度又は９０～１８０度だけ回転させたレーザアシスト堆積／レーザ分注システムである、
ことを特徴とする、システム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項2】
前記コーティングシステム（２２）は、制御された環境（３４）に閉じ込められる、請求項１に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項3】
前記コーティングシステム（２２）は、複数の印刷手順で２以上の材料を前記ドナー基材（２８）に塗布するように構成される、請求項１又は２に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項4】
前記材料（６２）は、プリンテッドエレクトロニクスに使用される半田ペースト又は他の金属ペースト、金属ペースト、セラミックペースト、高粘性材料、ワックス材料、ポリマー材料又はポリマーとモノマー材料との混合物、敏感な低粘性材料、紫外線（ＵＶ）光又は加熱により硬化可能な材料、又は乾燥可能な材料を含む、請求項１～３の何れか一項に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項5】
前記第１印刷ユニット（３２）及び／又は前記第２印刷ユニット（４４）の何れか又は両方は、１つの基材から別の基材へ前記材料（６２）のドット状部分（４０）を噴射するように構成された高周波レーザを含むレーザベースのシステムを備える、請求項１～４の何れか一項に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項6】
前記第１印刷ユニット（３２）は、前記材料（６２）のドット状部分（４０）を前記中間基材（３６）に直接噴射するように構成されたインクジェットヘッドシステム；前記材料（６２）のドット状部分（４０）を前記中間基材（３６）に直接印刷するように構成されたディスペンサヘッドシステム；又は前記材料（６２）のドット状部分（４０）を前記中間基材（３６）に直接印刷するように構成されたオフセット印刷モジュール、グラビア印刷モジュール又は他の印刷モジュールのうちの１つを備える、請求項１に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項7】
前記第１印刷ユニット（３２）は、前記ドナー基材（２８）と前記中間基材（３６）との間に第２ギャップ（１１２）を維持するように構成される、請求項１～６の何れか一項に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項8】
前記中間基材（３６）は連続フィルム基材であり、前記システム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）は、前記第１印刷ユニット（３２）にて前記中間基材（３６）上に印刷された前記材料（６２）のドット状部分（４０）を前記第２印刷ユニット（４４）に送達するローラを含む、請求項１～７の何れか一項に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項9】
前記中間基材（３６）は透明な固体基材（１２４）であり、前記システム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）は、前記第１印刷ユニット（３２）にて前記中間基材（３６）上に印刷された前記材料（６２）のドット状部分（４０）を前記第２印刷ユニット（４４）に送達するためのロボットアームを含む、請求項１～７の何れか一項に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項10】
前記システム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）は、（ｉ）前記第１印刷ユニット（３２）から前記第２印刷ユニット（４４）への前記中間基材（３６）の移動中に前記中間基材（３６）上に印刷された前記材料（６２）のドット状部分（４０）を硬化させる、（ｉｉ）前記材料（６２）のドット状部分（４０）を前記最終基材（３８）へ転写させた後で前記最終基材（３８）を硬化させる、又は（ｉｉｉ）この両方を行う、ように配置された紫外線（ＵＶ）光（１１６）及び／又はヒータ（１１６）を更に備える、請求項１～９の何れか一項に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項11】
前記システム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）は、（ｉ）前記第１印刷ユニット（３２）から前記第２印刷ユニット（４４）への前記中間基材（３６）の移動中に前記中間基材（３６）上に印刷された前記材料（６２）のドット状部分（４０）、（ｉｉ）前記材料（６２）のドット状部分（４０）が前記最終基材（３８）に転写された後の前記材料（６２）のドット状部分（４０）、又は（ｉｉｉ）この両方、を撮像するように配置された１又は２以上の撮像システム（５０）を更に備える、請求項１～１０の何れか一項に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項12】
前記撮像システム（５０）の少なくとも１つは、（ｉ）前記中間基材（３６）が前記第１印刷ユニット（３２）から前記第２印刷ユニット（４４）へ移動する間に、前記中間基材（３６）上に印刷された前記材料（６２）のドット状部分（４０）を２次元又は３次元で測定し、（ｉｉ）前記材料（６２）のドット状部分（４０）を前記最終基材（３８）の上に転写する際に用いるため、前記測定により収集されたデータを前記第２印刷ユニット（４４）へ転送するように構成される、請求項１１に記載のシステム（２０ａ、２０ｂ、６０、９２、１１０、１２０）。
【請求項13】
第１印刷ユニット（３２）によって材料（６２）の個別的ドット状部分（４０）を中間基材（３６）上に印刷するステップと、前記材料（６２）のドット状部分（４０）が印刷された前記中間基材（３６）を受け取るように構成された第２印刷ユニット（４４）によって前記材料（６２）のドット状部分（４０）を最終基材（３８）へ転写するステップと、
を含む、方法であって、
前記第１印刷ユニット（３２）は、ドナー基材（２８）上に前記材料（６２）の均一層（２６）を生成するコーティングシステム（２２）を含み、
前記コーティングシステム（２２）は、
（ａ）前記材料（６２）のシリンジ（６４）、及び前記材料を前記ドナー基材（２８）の上に駆動するように配置された空気又は機械ポンプであって、前記コーティングシステム（２２）が更に、前記材料（６２）を備えたドナー基材（２８）をローラ又はナイフ（７２）間の第１のギャップ（７０）の方へ搬送して通過させ、第１のギャップ（７０）により定められる厚みを有する材料（６２）の均一層（２６）をドナー基材（２８）上に生成するように構成される、シリンジ（６４）及び空気又は機械ポンプ、
（ｂ）明確に定められた孔（１４０）を有するフィルムのスクリーン（１３０）又はステンシルを前記材料（６２）で被覆するように構成されたスクリーン印刷モジュールであって、前記コーティングシステム（２２）が更に、ブレード（１３６）又はスキージを用いて前記フィルムのスクリーン（１３０）又はステンシルから前記中間基材（３６）へ前記材料（６２）を転写するように構成される、スクリーン印刷モジュール、
（ｃ）前記材料（６２）を前記ドナー基材（２８）の上に印刷するように構成されたディスペンサ又はインクジェットヘッド、
（ｄ）前記材料（６２）の均一層（２６）で前記ドナー基材（２８）を被覆するように構成されたグラビア又はマイクログラビアシステム、
（ｅ）前記ドナー基材（２８）を前記材料（６２）の均一層（２６）で被覆するように構成されたスロットダイシステム、
又は、
（ｆ）前記ドナー基材（２８）を前記材料（６２）の均一層（２６）で被覆するように構成されたローラコーティングシステム、
を含み、
前記第１印刷ユニット（３２）は、前記個別的ドット状部分（４０）の前記材料（６２）を前記ドナー基材（２８）から前記中間基材（３６）の上に転写し、
前記第１印刷ユニット（３２）及び／又は前記第２印刷ユニット（４４）の何れか又は両方は、前記第１印刷ユニット（３２）及び／又は前記第２印刷ユニット（４４）が位置する重力場の主軸から０～９０度又は９０～１８０度回転させたレーザアシスト堆積／レーザ分注システムである、方法。
【請求項14】
前記コーティングシステム（２２）は、複数の印刷手順で２以上の材料を前記ドナー基材（２８）の上に塗布する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記中間基材（３６）上に印刷された材料（６２）のドット状部分（４０）、前記材料（６２）のドット状部分（４０）を転写した後の前記最終基材（３８）、又はこれらの両方を、（ｉ）紫外線（ＵＶ）及び／又は熱を用いて硬化する、（ｉｉ）１又は２以上の撮像システム（５０）を用いて撮像する、又は（ｉｉｉ）この両方を行う、請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年２月３日出願の米国特許仮出願第６２／９６９２３３号、及び２０２０年３月３日出願の米国特許出願第１６／８０７４８９号に対する優先権を主張するものである。
本出願は、２０２０年２月３日出願の米国特許仮出願第６２／９６９２３３号、及び２０２０年３月３日出願の米国特許出願第１６／８０７４８９号に対する優先権を主張するものである。
【0002】
（技術分野）
本発明は、半田ペーストなどの粘性材料を印刷するシステム及び方法に関し、フィルムに対する粘性材料の初期印刷を適度な印刷品質で行い、引き続き、フィルムから基材への印刷済み粘性材料の転写をレーザアシスト堆積／レーザ分注システムにより高解像度且つ高速で行うものである。
本発明は、半田ペーストなどの粘性材料を印刷するシステム及び方法に関し、フィルムに対する粘性材料の初期印刷を適度な印刷品質で行い、引き続き、フィルムから基材への印刷済み粘性材料の転写をレーザアシスト堆積／レーザ分注システムにより高解像度且つ高速で行うものである。
【背景技術】
【0003】
表面実装技術（ＳＭＴ）とは、従来の組み立てのように電子部品をＰＣＢ内の孔に挿入するのとは対照的に、プリント回路基板（ＰＣＢ）の表面に構成部品を実装するために使用される電子組立の分野である。ＳＭＴは、製造コストを削減し、ＰＣＢスペースを効率的に使用できるように開発された。表面実装技術の導入と絶え間なく向上する自動化レベルの結果として、今では、非常に複雑な電子回路を、再現性よく、ますます小さな組立体に仕上げることが可能となっている。
【0004】
表面実装の半田付けプロセスは、電子部品又は基板の電気接点、少量の半田ペースト及び半田濡れ性パッドを互いに近接させて配置するステップを伴う。次いで、半田がリフローするまで材料を加熱して、半田濡れ性パッドと電子部品の電気接点の間に電気接続を形成する。ひとたび半田がリフローすると、電子部品とプリント回路基板との間に電気的及び機械的な接続が形成される。このプロセスは、構成部品を同時に相互接続することができ、再現性があり、低コストであり、そして大量生産に適合させやすいため、他の相互接続方法に勝る多くの利点を有する。
【0005】
表面実装組立プロセスの最も重要な部分の１つは、プリント回路基板に半田ペーストを塗布することである。このプロセスの目的は、半田付けされる各パッドの上に正しい量の半田を正確に堆積させることである。これは一般的に、ステンシル又は箔を通して半田ペーストをスクリーン印刷することで行われるが、ジェット印刷によって行われる場合もある。プロセスのこの部分は、正しく制御されなければ大部分の組立不良の原因になると広く考えられている。
【0006】
半田ペースト自体は、フラックス組成物と粉末状半田金属合金の混合物であり、電子産業で広く使用されている。室温では、半田ペーストは十分に順応性があるので、事実上あらゆる形状に適合させることができる。同時に、半田ペーストは十分に「粘着性」であるため、接触するどのような表面にも粘着する傾向がある。これらの特質により、半田ペーストは、表面実装の半田付けにも、ボールグリッドアレイパッケージなどの電子部品上又はプリント回路基板上の半田バンプ形成にも有用である。
【0007】
半田ペーストの印刷は、現行の表面実装組立プロセスにおいて非常に重要な段階である。印刷にステンシル又はフィルムを使用する場合、その手順に悪影響を与えて最終製品に不良をもたらす可能性のある項目がいくつか存在する。例えば、ステンシル自体は、非常に精密である必要がある：厚すぎるステンシルは半田のブリッジ短絡を引き起こすことになり、一方で薄すぎるステンシルは、不十分な半田の塗布をもたらすことになる。同様に、ステンシルの開口サイズが大きすぎると半田のブリッジ短絡が発生するが、小さすぎると半田ペーストが十分に塗布されない。一般に、ＰＣＢのパッドサイズより僅かに小さい円形状のステンシル開口を使用して、リフロー時のブリッジング不良を防止することが最良と考えられている。それでもなお、ステンシルの製作で不良が発生する場合がある。
【0008】
スクリーン印刷に使用するブレードも最適化する必要がある：ブレード角は、半田ペーストに加わる鉛直方向力に影響を与える。その角度が小さすぎると、半田ペーストは、ステンシルの開口内に押し込まれることになる。ブレード圧が小さすぎると、半田ペーストのステンシルへのきれいな塗布が妨げられ、高すぎると、ペーストの漏出をもたらすことになる。
【0009】
もう１つの重要なポイントは、印刷速度が高いほど、ステンシル開口面を介した半田ペーストの塗布に費やされる時間が短くなるため、印刷速度が高いと半田の塗布が不十分となる可能性があることである。現行のプロセスでは、印刷速度をおよそ２０～４０ｍｍ／ｓに制御する必要があり、従って、最大速度は、印刷プロセスによって制限されているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許仮出願第６２／９６９２３３号明細書
【特許文献2】米国特許出願第１６／８０７４８９号明細書
【特許文献3】国際公開第２００７／０８４８８８（Ａ２）号
【特許文献4】米国公開特許公報第２０１１／００１７８４１（Ａ１）号明細書
【特許文献5】米国特許第９８０８８２２（Ｂ２）号明細書
【特許文献6】米国特許第８７４００４０（Ｂ２）号明細書
【特許文献7】米国公開特許公報第２００５／１０９７３４（Ａ１）号明細書
【特許文献8】米国特許第６１２２０３６（Ａ）号明細書
【特許文献9】国際公開第２０１６／１９８２９１号
【特許文献10】欧州特許第３２１９４１２（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
半田ペーストが高粘度のチクソトロピー性材料であり、ひいては噴射が非常に複雑なものとなるため、印刷プロセスへのジェット印刷の使用は制限されているが、それは、ほとんどの噴射ヘッドが低粘度材料用に設計され、非常に目詰まりしやすいからである。しかしながら、噴射及び分注は、この分野における広範な研究から分かるように、非常に有望な手法である。例えば、国際公開第２００７／０８４８８８（Ａ２）号、米国公開特許公報第２０１１／００１７８４１（Ａ１）号、米国特許第９８０８８２２（Ｂ２）号、及び米国特許第８７４００４０（Ｂ２）号を参照されたい。有望ではあるが、粘性材料の噴射は、或る程度の望まれないデブリと共に、最終組立品内の欠陥を生み出す。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者らは、半田ペースト材料（又は何れか他の粘性材料）をジェット印刷することが望ましいが、最終組立品に欠陥を生じさせない方法でそれを行うことが望ましいと認識している。そのために、本発明者らは、噴射プロセスと塗布プロセスを分離し、それによってスクリーン印刷プロセスに起因する問題を回避しながら噴射不良に対処するシステム及び方法を開発した。本発明の一実施形態では、半田ペースト印刷システムは、中間基材への初期印刷と、最終基材への二次的な高精度、デブリの少ない～無い印刷とを含む。このシステムは、様々なプロセスの監視及び制御のために１又は２以上の撮像装置を含むことができる。また、最終製品と共に中間材料に対する硬化装置も、含むことができる。
【0013】
本発明の一部の実施形態では、印刷システムは、基材上に印刷材料の均一層を生成するコーティングシステムを含む。存在する場合に、コーティングシステムは、印刷材料のシリンジと、材料をドナー又はキャリア基材の上に駆動する空気又は機械式ポンプとを含むことができる。次にドナー基材を、ローラ間又はナイフ間に明確に定められたギャップの方へ移動させて通過させ、ギャップによって定められる厚さを備えた印刷材料の均一層を生成する。代わりに、コーティングシステムはスクリーン印刷モジュールを含むことができ、その場合、明確に定められた孔を備えたフィルムのスクリーン又はステンシル上に材料を被覆させ、ブレード又はスキージを用いて、材料をソフト又はハードな係合でドナー基材に転写する。 本発明の更に別の実施形態では、コーティングシステムは、材料を基材の上に印刷するディスペンサ又はインクジェットヘッド、グラビア又はマイクログラビアシステム、スロットダイシステム、又は印刷すべき材料の高均一層で基材を被覆するローラコーティングシステムを含むことができる。制御された環境（低温又は高温）を備えた閉鎖区画内にコーティングシステムを収容して、印刷材料からの溶剤の蒸発を防ぎ又は材料の酸化を防ぎ、それによって材料のポットライフを延ばすことができる。また、コーティングシステムは２つ以上の材料を含むことができ、それによって、制御された順序で中間基材の上に複数の材料を印刷する可能性が生み出され、最終基材に２つ以上の材料を印刷することが可能となる。コーティングシステム内で、ドナー基材は、制御された方法で、例えばコータローラ間のギャップを広げながら、両方向に又は別様に並進可能であり、ローラの汚染なしにドナー基材の同じ領域を印刷材料で再被覆する可能性を生み出し、初期印刷プロセス中に消費される基材の量を低減又は排除し、それによって浪費を防止することができる。
【0014】
本発明の様々な実施形態では、印刷材料は、プリンテッドエレクトロニクスに使用される半田ペースト又は他の金属ペースト（複数可）、金属ペースト又はセラミックペースト、高粘性材料、ワックス材料、ポリマー材料又はポリマー材料とモノマー材料の混合物、敏感な低粘性材料、紫外（ＵＶ）光又は可視光で或いは加熱で硬化可能な材料、又は乾燥可能な材料である。
【0015】
第１及び／又は第２の印刷プロセス（複数可）の何れか又は両方は、１つの基材から別の基材への材料噴射を可能にするために、高周波レーザを収容するレーザベースのシステムを用いることができる。印刷プロセスのどちらでも、それが位置する重力場の主軸から０～９０度又は９０～１８０度だけ回転させて、印刷品質を低下させることなく、より簡単な機構を可能にしたレーザアシスト堆積／レーザ分注システムを用いることができる。
【0016】
場合により、第１印刷プロセスは、中間基材に直接材料を噴射することを可能にするインクジェットヘッドシステム、中間基材に直接材料を印刷することを可能にするディスペンサヘッドシステム、又は中間基材に直接材料を印刷することを可能にするオフセット印刷機モジュール、グラビア印刷モジュール、又は別の印刷機モジュールを用いることができる。代わりに、第１印刷プロセスは、スクリーン印刷モジュールを用いることができ、その場合、明確に定められた孔を備えたフィルムのスクリーン又はステンシル上に材料を被覆させ、ブレード又はスキージを使用して、その材料をソフト又はハードな係合で基材に転写し、基材上にドットを作り出す。本発明の一部の実施形態では、第１印刷ユニットにて中間基材へ印刷した後、印刷された中間基材を更にＵＶ光で硬化させて又はヒータで乾燥させて、第２の（又は付加的な）層印刷のために第１印刷ユニットに戻す。
【0017】
本発明の一部の実施形態では、第１印刷ユニットは、ドナー基材と中間基材の間に極めて明確に定められるギャップを維持するように構成されたギャップ制御ユニットを含む。例えば、被覆された基材と中間基材の間に極めて明確に定められるギャップは、米国公開特許公報第２００５／１０９７３４（Ａ１）号、米国特許第６１２２０３６（Ａ）号、国際公開第２０１６／１９８２９１号、及び欧州特許第３２１９４１２（Ａ１）号に記載されるように、並進と回転の両方を可能にする制御ユニットの角部にある３つのアクチュエータから成る平面で維持することができる。このようなアクチュエータを被覆基材と中間基材の両方に対する制御ユニットの角部で用いて、２つの平面における並進と回転の両方を可能にすることができ、その場合、２つの平面は互いに独立している又は重なり合っている。
【0018】
本発明の別の実施形態では、ドナー基材と中間基材の間に極めて明確に定められるギャップは、コーティングシステム構成の一部である中間基材の下方に固定支持体を設けることによって達成される。或いは、中間基材としてフィルムの代わりに透明な固体基材を用いることによって、被覆基材と中間基材の間に極めて明確に定められるギャップを達成することができる。
【0019】
本発明の一部の実施形態では、中間基材は、連続した透明フィルム基材、金属層によって又は金属層及び誘電体層によって被覆された透明フィルム基材、或いは透明固体基材とすることができる。
【0020】
本発明の一部の実施形態では、第１印刷の後、中間基材をモータで、第１印刷ユニットから第２印刷ユニットに向かって移動させる。従って、中間基板は、転動によって、第１印刷ユニットで印刷された材料を第２印刷ユニットに送達することのできる連続フィルム基材とすることができる。或いは、中間基材は、ロボットアームにより任意の方向転換（複数可）を伴って、第１印刷ユニットにて印刷された材料を第２印刷ユニットへ送達することのできる透明な固体基材とすることができる。
【0021】
本発明の一部の実施形態では、第１印刷ユニットから第２印刷ユニットへの中間基材の移動中、印刷された材料をＵＶ光で硬化させる、又はヒータで乾燥させる。更に、印刷された画像を撮像システムで処理することができる。このような撮像システムは、中間基材上に印刷された材料ドットの写真を撮影し、そのドットを２次元で測定する顕微鏡又は電荷結合素子（ＣＣＤ）とすることができ、測定データはその後、最終基板上への正確な堆積のために第２印刷ユニットに転送される。代わりに、撮像システムは、中間基材上に印刷された材料ドットの写真を撮影し、そのドットを３次元で測定する３次元（３Ｄ）顕微鏡とすることができ、測定データはその後、最終基板上への正確な堆積のために第２印刷ユニットに転送される。本発明の更に別の実施形態では、撮像システムは、一方が中間基材上の印刷された材料ドットを撮像し、そのドットを２次元（例えば、長さと幅）で測定するのに対し、他方がドットを第３の次元（例えば、高さ）で測定するように配置された２つの顕微鏡又はＣＣＤであり、測定データの全てはその後、最終基材上への正確な堆積のために第２印刷ユニットに転送される。何れにしても、撮像システムは、第２印刷ユニットの前方及び／又は後方に含まれるとすることができ、中間基材、最終基材、又はこの両方から画像を取り込むことができる。本発明の一実施形態では、第２印刷ユニットにある撮像システムは、中間基材の表面から画像を得るためのミラー、及び／又は第２印刷ユニットの主レーザチャネルを用いて、ドットの寸法と最終基材の標的領域の両方を同時に撮像することができる。
【0022】
本発明の一部の実施形態では、第２印刷ユニットは、レーザジェット放出によって中間基材から最終基材へのドット噴射を可能にする高周波レーザを収容するレーザベースのシステム、１次元又は２次元（２Ｄ）配列走査レーザを備えたレーザジェット放出システムとすることができる。代わりに、場合によっては、第２印刷ユニットは、中間基材が最終基材と直接係合する堆積位置だけを含むとすることができる。何れにしても、第２印刷ユニットで（又は別の方法で）最終基材へ印刷した後で、印刷された最終基材を更にＵＶ光で硬化させる、又はヒータで乾燥させることができる。
【0023】
以下、本発明のこれら及び更なる実施形態について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
本発明は、限定ではなく例示として、添付図面の図に示される。
【図1】半田ペーストなどの粘性材料に関する高解像度且つ高速の印刷を提供するために、狭ギャップ又はコンタクトギャップ印刷システム（又は非デジタル印刷システムさえも）、印刷前の処理及び／又は検査、並びにデジタルの高ギャップ印刷を使用する、本発明の実施形態に従って構成されるシステムを概念的に示す図である。
【図4a】本発明の一部の実施形態に従って、フィルム基材上にシリンジで材料を載せることによる均一フィルムの作製を示す図である。
【図4b】本発明の一部の実施形態に従って、明確に定められたギャップに材料を通して均一層を生成することによる均一フィルムの作製を示す図である。
【図5a】本発明の一部の実施形態に従って、フィルム基材に直接スクリーン印刷する例を示す図である。
【図5b】本発明の一部の実施形態に従って、フィルム基材に直接スクリーン印刷する例を示す図である。
【図6】本発明の一部の実施形態に従って、レーザアシスト堆積／レーザ分注システムを用いて格子基材から材料を印刷する例を示す図である。
【図7】本発明の一部の実施形態に従って、レーザジェット放出システムを用いてフィルム基材からドット状の材料を印刷する例を示す
【図8】本発明の一部の実施形態に従って、主レーザチャネル又はミラーを用いて固体又はフィルム基材上のドットを撮像する態様を示す図である。
【図10】本発明の一部の実施形態に従って、ＵＶ硬化システム又は乾燥機を追加した場合に、同じ層内に複数の材料を印刷する態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明を詳しく説明する前に、本発明の実施形態に従って、半田ペーストなどの粘性材料に関する高解像度且つ高速の印刷を提供するために、狭ギャップ又はコンタクトギャップ印刷システム（又は非デジタル印刷システムさえも）１２、印刷前の処理及び／又は検査１４ａ，１４ｂ、並びにデジタルの高ギャップ印刷１６を使用するシステム１０の概念的全体像を与える図１を参照することが役に立つ。以下で更に説明するように、狭ギャップ又はコンタクトギャップ印刷システム１２は、中間基材への粘性材料の初期印刷を実行する。印刷前の処理及び／又は検査１４ａ，１４ｂの一部として、中間基材を１又は２以上の撮像装置で観察して、初期及び後続の印刷プロセスを監視及び制御することができる。次に、粘性材料の、最終基材に対する第２の高ギャップ印刷１６の一部として、中間基材を使用することができる。この第２の印刷手順もまた、１又は２以上の撮像装置で観察されるとすることができ、高精度であり、もしあるとしてもデブリをほとんど形成しない。この２段階印刷手順の一実施態様では、粘性材料は、第１の印刷プロセスによって中間基材上にドット（例えば、小さな、概ね丸いスポット又は液滴）として分配され、次に撮像システムを通って第２の印刷プロセスに移動し、ドット（又は少なくともその一部）が最終基材上に堆積する。
【0026】
第１印刷プロセスは、レーザアシスト堆積又は他のレーザ分注印刷とすることができ、その場合、粘性材料のドットは、被覆された基材（例えば、ドナー基材）上のその均一層から、高周波レーザを用いて中間基材の上に（又はその中に）射出される。材料の噴射は、ドットサイズのばらつきを最小限に抑えるために、明確に定められた堅牢な方法で行われることが好ましい。ドナー基材上への粘性材料の均一な被覆を確実にするために、任意のコーティングシステム１８を用いてドナー基材を被覆した後で、それをレーザアシスト堆積又は他のレーザ分注印刷が実行される第１の印刷ユニットに供給することができる。このコーティングシステムは、マイクログラビア又はスロットダイコータ又はローラコーティングシステムに基づくコーティングシステムなど、従来のコーティングシステムとすることができる。代わりに、コーティングシステムは、スクリーン印刷に基づくコーティングシステム、ディスペンサ、又はインクジェットシステムとすることができる。更に別の実施形態では、コーティングシステムは、シリンジ及びギャップシステムに基づくことができ、その場合、粘性材料がシリンジからドナー基材に分注され、次いでその基材が、例えば他種障壁のブレード、或いは１対のローラ又はシリンダによって形成される、明確に定められたギャップを通過する。ギャップを通過した後には、粘性材料の均一層がドナー基材上に存在することになり、レーザアシスト堆積／レーザ分注システムは、被覆されたドナー基材から中間基材に材料のドットを噴射することができる。第１印刷プロセスでの印刷用に粘性材料の均一層を供給した後、ドナー基材を（コーティングシステムに戻し（例えば、ループを成して又は直線的並進移動によって）、第１印刷プロセスによる次の印刷のためにドナー基材上に新たな均一被覆層を作り出すことができる。ドナー基材は、金属（又は他の）皮膜の有無を問わず、透明フィルム又は他の基材とすることができる。
【0027】
本発明の実施形態に従って構成されたシステムを用いて、多種多様な液体及び／又はペースト材料を印刷することができる。しかしながら、本発明は、他の方法では高解像度にうまく印刷できない高粘性材料の印刷に対して特に利点を提供する。 例えば、本発明の実施形態に従って構成されたシステムは、半田ペースト及び他の金属ペーストと共に、アクリル、エポキシ、及びウレタンベースの接着剤、ペースト又はワックスなどの高粘性ポリマーの印刷に特定の用途を見出す。本発明はまた、印刷する材料の溶媒蒸発又は酸化を回避するために、第１印刷プロセスに先立って、被覆されたドナー基材を制御された環境に維持することができるので、敏感な材料の印刷に関して使用することができる。このような空間は、温度感受性材料のために制御された領域を提供することもできる。
【0028】
第１印刷プロセスは、必ずしもレーザアシスト堆積／レーザ分注システムを使用する必要はない。一部の実施形態では、第１印刷プロセスは、ディスペンサ又はインクジェットヘッドを使用することができ、或いはオフセット印刷、グラビア印刷、又は他の印刷技法など、従来の２Ｄ印刷技法を使用することができる。第１印刷プロセスはまた、スクリーン印刷又はこれらの技法の組み合わせを用いて実行することができる。
【0029】
粘性材料を中間基材から最終基材に転写する第２の印刷プロセスは、レーザジェット放出システムを利用することができる。例えば、粘性材料が中間基材上にドットの形態で存在する場合、レーザジェット放出システム形態の印刷ヘッドを用いて、粘性材料のドットの一部又は全部を中間基材から最終基材に選択的に転写することができる。レーザジェット放出システムは、中間基材を２次元で走査して中間基材から最終基材にドットを噴射するように配置された高周波レーザを含むことができる。代わりに、中間基材が最終基材と直接係合してその間で粘性材料のドットを転写する、直接転写システムを用いることができる。最終基材への印刷後、粘性材料を紫外線又は赤外線で硬化させる、或いはヒータで乾燥させることができる。
【0030】
図２ａ及び図２ｂは、図１に提示した概念的全体像に従って構成されたシステム２０ａ，２０ｂの態様を概略的に示す。これらのシステムの各々は、粘性材料の噴射プロセスを塗布プロセスから分離し、それによって、従来の印刷プロセスに起因する問題を回避しつつ、噴射不良に対処する。それぞれのシステムは、噴射及び塗布プロセスを監視し制御するために１又は２以上の撮像装置を含む。図２ｂにおいて、印刷システム２０ｂは、ドナー基材２８上に、印刷すべき材料（例えば、印刷電子機器に用いられる半田ペースト又は他の金属ペースト（複数可）などの高粘性材料、セラミックペースト、ワックス材料、ポリマー材料又はポリマー材料とモノマー材料との混合物、或いは敏感な低粘性材料）の均一層２６を形成するコーティングシステム２２を含む。
【0031】
本発明の一実施形態では、コーティングシステム２２は、印刷すべき材料のシリンジと、その材料をドナー基材２８の上に駆動する空気又は機械式ポンプとを含む。次に、モータを用いて、ローラ間又はナイフ間の明確に定められたギャップの方へドナー基材２８を移動させ、ギャップによって定められる厚さを備えた印刷すべき材料の均一層２６を作り出す。本発明の一部の実施形態では、ドナー基材２８は、制御された方法で両方向に並進移動する一方で、コータローラ間のギャップを広げ、ローラへの汚染なしにドナー基材の同じ領域を印刷すべき材料で再被覆する可能性を生み出し、初期印刷プロセス中に消費される基材の量を低減又は排除し、それによって浪費を防止することができる。
【0032】
別の実施形態では、コーティングシステム２２はスクリーン印刷モジュールを含むことができ、その場合、明確に定められた孔を備えたスクリーン又はステンシルを用いてドナー基材２８が被覆され、ブレード又はスキージを用いて粘性材料がそこに塗布され、後でソフト又はハードな係合で粘性材料がドナー基材２８に転写される。代わりに、コーティングシステム２２は、粘性材料をドナー基材２８に印刷するためのディスペンサ又はインクジェットヘッドを含むことができる。或いは、コーティングシステム２２は、印刷すべき材料の高度に均一な層２６でドナー基材２８を被覆するグラビア又はマイクログラビアシステムとすることができる。本発明の一実施形態では、コーティングシステム２２は、印刷すべき材料の高度に均一な層２６でドナー基材２８を被覆するスロットダイシステムである。本発明の別の実施形態では、コーティングシステム２２は、印刷すべき材料の高度に均一な層２６でドナー基材２８を被覆するローラコーティングシステムである。詳細には示さないが、図２ａの印刷システム２０ａはまた、上述の第１印刷プロセスを形成する狭ギャップ／コンタクト印刷プロセス３０の一部として、コーティングシステムを含むこともできる。
【0033】
図２ａに示すように、本発明の一実施形態では、第１印刷ユニット３２と、任意選択的にコーティングシステム２２とを含むことのできる狭ギャップ／コンタクト印刷プロセス３０は、印刷すべき材料からの溶剤の蒸発を防ぐため、又は材料の酸化を防ぐために、制御された環境３４（低温又は高温）を備えた閉鎖区画内に収容され、それによって材料のポットライフが延びる。本発明の一部の実施形態では、コーティングシステム２２は２つ以上の材料を収容し、それによって、制御された順序で中間基材３６の上に複数の材料を印刷する可能性が生み出され、最終基材３８に２つ以上の材料を印刷することが可能となる。
【0034】
第１印刷ユニット３２は、印刷すべき材料の領域２４を中間基材３６上に作り出す。本発明の一実施形態では、システムの中間基材３６として、連続した透明フィルム基材を使用する。代わりに、金属層で、又は金属層と誘電体層で被覆された透明フィルム基材を本システム用の中間基材３６として使用することができる。
【0035】
狭ギャップ／コンタクト印刷プロセス３０で使用される第１印刷ユニット３２は、レーザアシスト堆積／レーザ分注システムによってドナー基材２８から中間基材３６に被覆材料２６の層の一部を噴射するように構成された高周波レーザを収容する、レーザベースのシステムを含むことができる。レーザアシスト堆積／レーザ分注システムは、それが位置する重力場の主軸から０～９０度又は９０～１８０度だけ回転させることができ、印刷品質を低下させることなく、より簡単な機構が可能となる。
【0036】
代わりに、コーティングシステムを使用しない場合には、第１の（例えば、狭ギャップ／コンタクト）印刷プロセス３０は、印刷すべき材料を中間基材３６に直接噴射できるようにするインクジェットヘッドシステムを用いることができる。代わりに、第１印刷プロセスは、材料を中間基材３６に直接材料を印刷できるようにするディスペンサヘッドシステムを使用することができる。或いは、第１印刷プロセスは、オフセット印刷機モジュール、グラビア印刷モジュール、又は何れかの従来型印刷技法を使用して、中間基材３６に直接材料を印刷することができる。例えば、第１印刷プロセスは、スクリーン印刷モジュールを使用することができ、その場合、明確に定められた孔を備えたフィルムのスクリーン又はステンシル上に印刷すべき材料を被覆させ、ブレード又はスキージを使用して、その材料を中間基材３６にソフト又はハードな係合で転写させ、中間基材３６上に印刷すべき材料のドット配列４０を作り出す。
【0037】
本発明の一部の実施形態では、狭ギャップ印刷プロセス３０で使用される第１印刷ユニット３２は、ドナー基材２８と中間基材３６の間に極めて明確に定められるギャップ制御ユニットを含む。一例では、ドナー基材２８と中間基材３６の間に極めて明確に定められるギャップは、参照により本明細書に組み込まれる米国公開特許公報第２００５／１０９７３４（Ａ１）号、米国特許第６１２２０３６（Ａ）号、国際公開第２０１６／１９８２９１号、及び欧州特許第３２１９４１２（Ａ１）号に記載されるように、並進と回転の両方を可能にする制御ユニットの角部にある３つのアクチュエータの組を用いて維持される。３つのアクチュエータユニットの組をドナー基材と中間基材の両方に対する制御ユニットの角部で用いて、両平面における並進と回転の両方を可能にすることができ、その場合、２つの平面は互いに独立している又は重なり合っている。代わりに、ドナー基材２８と中間基材３６の間に極めて明確に定められるギャップは、ドナー基材及び／又は中間基材の下方に固定支持体を設けることで維持することができる。或いは、中間基材３６としてフィルムの代わりに透明な固体基材を用いることによって、ドナー基材２８と中間基材３６の間に極めて明確に定められるギャップを維持することができる。
【0038】
本発明の一部の実施形態では、第１印刷ユニット３２で中間基材３６に印刷した後、印刷された中間基材は、粘性材料の第２の（又は付加的な）層印刷のために第１印刷ユニット３２に戻される。何れにしても、粘性材料を用いて（ドット４０又は他の領域２４の形で）印刷された後、中間基材３６は、第１印刷ユニット３２から第２印刷ユニット４４に向かって移動する。場合により、第２印刷ユニットは、インライン検査ユニット４８を備えた選択的放出システム４６（例えば、レーザベースのシステム）とすることができる。中間基材は、例えば中間システムがフィルム又は類似の基材である場合、モータで移動させることができ、或いは、中間基材が連続フィルム基材である場合には、第１印刷ユニットにて印刷された材料を第２印刷ユニットに送達する転動で移動させることができる。本発明の一実施形態では、中間基材３６は、ロボットアームを用いて、第１印刷ユニットにて印刷された材料を第２印刷ユニットへ、その間に任意の方向転換（複数可）を伴って送達することのできる透明な固体基材である。
【0039】
本発明の一部の実施形態では、第１印刷ユニット３２から第２印刷ユニット４４への中間基材３６の移動中、中間基材上に印刷された材料（紫外（ＵＶ）光で又は加熱によって硬化させられる材料とすることができる）を紫外線で硬化させる、又はヒータで乾燥させることができる。更に、中間基材３６が第１印刷ユニット３２から第２印刷ユニット４４へ移動する間に、中間基材に印刷された材料を撮像システム５０で処理することができる。
【0040】
このような撮像システム５０は、中間基材３６上に印刷された材料のドット４０の写真（複数可）を撮影してドットを２次元又は３次元で測定する、１又は２以上の顕微鏡、電荷結合素子（ＣＣＤ）、及び／又は他の撮像部品とすることができる。例えば、撮像システム５０は、一方が中間基材上に印刷されたドットを撮像し、ドットを２次元（例えば、長さ及び幅）で測定するのに対して、他方がドットを第３の次元（例えば、高さ）で測定するように配置された２つの顕微鏡又はＣＣＤを含むことができる。この測定データを引き続き第２印刷ユニット４４に転送して、最終基材３８上への粘性材料の正確な堆積を確保するようにすることができる。例えば、そしてまた図２Ａに示すように、光学的な又は他の撮像検査により、ドット４０の多くは最終基材３８への転写に適している（例えば、図中にチェックマークで示す）が、ドット４０の一部が形状不良である、又は最終基材３８への転写にはその他の点で適さない（例えば、図中に「Ｘ」で示す）ということが明らかになる可能性がある。その場合、このデータにアクセスできるコントローラ（図示せず）は、第２印刷ユニットを操作して、ドット４０の内、適さないものの最終基材への転写を省略するようにすることができる。撮像システムは、第２印刷ユニット４４の材料転写領域の前方及び／又は後方に含まれるとすることができて、中間基材３６、最終基材３８、又はこの両方から画像を取り込むことができる。本発明の一実施形態では、撮像システムは第２印刷ユニット４４に位置決めされ、中間基材３６の表面から画像を得るために使用されるミラー又は他の光学要素及び／又は第２印刷ユニット４４のレーザチャネル５２を用いて、同時にインライン検査システム４８を使用しながらドットの寸法と最終基材の印刷領域との両方を撮像することができる。
【0041】
上述したように、第２印刷ユニット４４は、例えば、レーザジェット放出によって材料のドット４０の適したものを中間基材３６から最終基材３８に（コントローラの制御下で）噴射するように構成された高周波レーザを収容する、レーザベースのシステムとすることができる。本発明の一部の実施形態では、第２印刷ユニットは、標的領域を通過する際に中間基材３６の上方でレーザビームをラスタ状パターンで走査して、材料のドット４０の適したものを最終基材３８の上に放出するように構成された２次元（２Ｄ）配列走査レーザを備えたレーザジェット放出システムとすることができる。このようなレーザジェット放出システムは、それが位置する重力場の主軸から０～９０度又は９０～１８０度だけ回転させることができ、印刷品質を低下させることなく、より簡単な機構が可能となる。
【0042】
本発明の一部の実施形態では、第２印刷ユニット自体は存在しないが、中間基材３６が最終基材３８と直接係合し、そのような接触を通して材料のドット４０が中間基材３６と最終基材３８の間で転写される堆積位置だけが存在する。何れの例（レーザ転写又は直接的接触転写）でも、最終基材への印刷後、印刷された材料を更に、ＵＶ光で硬化させる、又はヒータで乾燥させることができる。
【0043】
図３Ａは、本発明に従って構成されたシステム６０の一例を示している。システム６０は、上述したシステム２０ａ及び２０ｂの態様を例示したものである。特に、システム６０は、リザーバ、例えばシリンジ６４からドナー基材２８の上に材料６２を駆動するために、空気又は機械式ポンプ（図示せず）を用いてドナー基材２８上に印刷すべき材料の均一層２６を作り出すコーティングシステム２２を含む。次いで、ローラ又はギヤ６６を用いて、ローラ又はナイフ７２間に明確に定められたギャップ７０に向かってドナー基材２８を移動させ、ドナー基材２８上にギャップ７０で規定される厚さで、印刷すべき材料の均一層２６を作り出す
【0044】
システム６０はまた、中間基材３６上に材料６２のドット４０を生成するように構成された第１印刷ユニット３２を含む。この例では、ドナー基材２８は透明フィルムとすることができ、第１印刷ユニット３２は、ドナー基材２８から被覆材料の層２６の一部を噴射して、材料の層２６と中間基材３６との界面にレーザビームを集束させることによって中間基材３６の上にドット４０を形成するように配置された高周波レーザを収容する第１レーザモジュール７４を含んでいる。入射レーザビームは、相変化と高い局所圧力とを伴う局所加熱を引き起こし、これにより、中間基材３６上への印刷材料の噴射が駆動される。第１印刷ユニット３２における中間基材３６への印刷後、印刷された中間基材は、ローラ又はギヤ６６の方向を反転させるか、又はループ状プロセスでコーティングシステム２２を通り抜ける中間基材３６の移動を継続することによって、材料６２の第２の（又は付加的な）層印刷のために戻されるとすることができる。
【0045】
代わりに、ドナー基材２６は、コータ７２によって材料６２がスクリーンの孔に導入されるスクリーン又は格子とすることができ、コータ７２はローラ又はブレードでもよい。このような場合、レーザモジュール７４からの入射レーザビームは、印刷材料をスクリーンの孔から中間基材３６の上に移す。
【0046】
ひとたびドット４０が中間基材３６上に印刷されると、ドットは、例えば、ローラ又はギヤ７８を用いて中間基材３６を動かすことにより、第２印刷ユニット４４に向かって移動する。この図面には示さないが、中間基材は、連続ループ状方式で移動するフィルム基材とすることができるので、材料のドットを第１印刷ユニット３２でその上に印刷し、続いて第２印刷ユニット４４で最終基材３８に転写し、今やむき出しの中間基材を第１印刷ユニット３２の転写領域に戻して材料の新しいドット４０を受け取ることができる。
【0047】
第１印刷ユニット３２から第２印刷ユニット４４への中間基材３６の移動中、材料のドット４０をＵＶ光で硬化させる、又はヒータで乾燥させることができる。 更に、中間基材３６が第１印刷ユニット３２から第２印刷ユニット４４へ移動する間に、中間基材に印刷された材料のドットを撮像システム５０で処理することができる。それは、材料の印刷されたドット４０の写真を撮影してドットを２次元又は３次元で測定する、１又は２以上の３Ｄ（８０）及び／又は２Ｄ（８２）の撮像部品を含む。この測定データを第２印刷ユニット４４で用いて、最終基材３８上への粘性材料の正確な堆積を確保するようにすることができる。
【0048】
第２印刷ユニット４４は、インライン検査ユニット４８を備えたレーザモジュール８４を含むことができる。中間基材３６を第２印刷ユニット４４の標的領域８６に移動させると、第１印刷ユニットにて印刷された材料を最終基材３８に送達するために、レーザモジュール８４を作動させて、中間基材３６に入射するレーザビームを放射する。第２印刷ユニット４４に位置決めされたインライン検査ユニット４８は、中間基材３６の表面から画像を取得して、２次元又は３次元で移動する構成されたステージ９０を介して標的領域８６の下方にある最終基材の位置合わせを助けると共に、中間基材３６上の材料のドット４０が標的領域８６にある時にレーザモジュール８４のパルス動作をｔ回同期させる助けとなるように使用される、ミラー８８又は他の光学素子を含む。本発明の一部の実施形態では、第２印刷ユニット４４のレーザモジュール８４は、中間基材が標的領域８６を通過する際にラスタ状パターンで中間基材３６の上方へレーザビームを走査し、材料のドット４０の適したものを最終基材３８の上に放出するように構成することができる。材料は、第２印刷ユニット４４へ向かう途中でＵＶ硬化システム及び／又は乾燥システムを通過することができ、及び／又は、材料が最終基材３８に印刷された後でＵＶ硬化及び／又は乾燥を用いることができる。
【0049】
第１印刷ユニット３２の代替配置を図３ｂに示す。この例では、本発明に従って構成されたシステム９２はコーティングシステム２２を含み、ここでは、空気又は機械式ポンプ（図示せず）を用いてリザーバ、例えばシリンジ６４からローラ９４の上に材料６２が駆動される。ローラ９４を窪ませて又は別の方法で凹部を備えて形成して、印刷すべき材料の規定量を収容することができ、この量が、材料転写領域１００で２つのローラが互いに接触する時に印刷ローラ９６に転写される。代わりに、ローラ９４は、材料６２が導入される孔を備えたスクリーン又は格子状表面を有することができる。ローラ９６はスクリーンと接触して、それへの材料転写を達成することができる。ローラ９６は、印刷領域１０２を通過する回転を完了すると、中間基材３６の上にドット４０の形態で材料を転写する。材料がローラ９４から転写された後、そのローラは検査領域１０４を通過し、新たな材料層を塗布する前に、ナイフ１０６又は他の器具を用いて残りの材料を除去することができる。システム９２の残りの要素は、図３ａに示すシステム６０に関して上述したとおりである。
【0050】
図３ｃは、本発明の更に別の実施形態を示している。このシステム１１０では、コーティングシステム２２が、例えば上述した技法の内の１つを用いて、印刷すべき材料の均一層をドナー基材２８上に作り出す。次いで第１印刷ユニット３２が、ドナー基材２８上の均一層から中間基材３６の上に材料を印刷する。この例では、第１印刷ユニット３２の近傍で中間基材３６の下にある固定支持体１１４を用いることで、被覆されたドナー基材２８と中間基材３６の間に極めて明確に定められたギャップ１１２を維持することができる。システム１１０の残りの要素は前述のとおりであり、この例では、第２印刷ユニット４４に向かう途中で中間基材上の材料を硬化させるための紫外線硬化システム及び／又は乾燥システム１１６の位置決めを示している。更にまた示すのは、中間基材３６のための第２印刷後撮像システム１１８であり、これを用いて、第２印刷ユニット４４による中間基材から最終基材３８への材料の適切な転写を確実にすることができる。
【0051】
図３ｄは、この構成では第１印刷ユニットが位置する重力場に対して９０度（又は何れか他の向き）で印刷ユニット３２による第１印刷がなされることを除いて、図３ｃに示すシステム１１０と実質的に同様に構成されたシステム１２０を示す。例として、この説明図では、重力場をページの上から下へと仮定し、第１印刷ユニットは、その重力場に直交する角度でドナー基材２８から中間基材３６へ材料を印刷するように構成される。この配置は、レーザアシスト堆積／レーザ分注システムの印刷ヘッドと共に、上述した他の印刷システムの一部を用いて可能な構成よりも、小型で簡単な構成を提供する。
【0052】
前述したとおり、中間基材３６はフィルムとすることができるが、他の実施例では、第１及び第２の印刷ユニット間でより良い位置合わせ及び同期を確保するために、透明固体基材１２４とすることができる。図３ｅは、被覆されたドナー基材２８から透明固体基材１２４の上へ印刷し（左側の図）、次にそれを裏返して、最終基材上への印刷に使用される第２印刷ユニット４４の標的を作り出す（右側の図）様子を示している。
【0053】
図４ａ及び４ｂは更に、本発明の一部の実施形態に従って、フィルム基材２８上にシリンジ６４で或る量の材料６２を載せ（図４ａ）、明確に定められたギャップに材料を通して材料の均一層２６を作り出す（図４ｂ）ことによる、ドナー基材２８上への材料の均一層２６の生成を示す。明確に定められたギャップ１２６は、適切な制御ユニット（例えば、ステッパモータ又はピエゾトランスデューサ）を用いて１対のローラ１２８ａ、１２８ｂ又はナイフを互いに近づけることによって作り出される。
【0054】
図５ａ及び５ｂは、本発明の一部の実施形態に従って、フィルム基材（中間基材３６など）に直接スクリーン印刷する例を示す。この技法では、高粘度材料の液滴１３２をスクリーン又は格子１３０から印刷して、フィルム１３４などの受け基材上に２Ｄ及び／又は３Ｄ構造を形成する。初めに、粘性材料の実質的に均一な層をメッシュ状の搬送スクリーン１３０上に被覆させ、メッシュ表面への密着力及び表面張力によってその空所１４０内に保持する。次に、材料を被覆させたメッシュ１３０を作業領域に持ってきて、メッシュの孔の上方を通されるブレード１３６と接触させ、小ギャップ１４２を横切ってフィルム基材１３４の上に液滴１３２を射出させる。代わりに、液滴１４０をメッシュ状の搬送スクリーン１３０と接触させることによって、基材１３４の上に直接印刷することができる。どちらの印刷技法でも、印刷は一度に１つの液滴、又は一度に１つの層で行われることすることができる。
【0055】
スクリーン１３０の開口部１４０は、好ましくは均一なサイズ（又はほぼ均一）であり、規則的な（例えば、円形、正方形、長方形、長円形、三角形など）又は不規則な形状とすることができる。スクリーン１３０は、一般的に金属（例えば、金属箔）でできているが、プラスチック、ナイロン、ガラス、石英などを非限定的に含む、他の材料から製作することもできる。一部の実施形態では、スクリーンは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はポリイミド（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（商標）などのプラスチック箔で作製することができる。スクリーンのメッシュ構造をレーザ穿孔で形づくることができ、この方法で、スクリーンの厚さ及びスクリーンの開口部寸法を互いに独立して制御することができる。好ましくは、スクリーン１３０は、ループ状コンベアの上に収容できるように可撓性材料でできているが、他の実施形態では、より剛性のあるスクリーンを用いることができ、そのスクリーンを収容する搬送機構を使用することができる（例えば、スクリーン全体を一度に平面内の１次元又は２次元で移動させるアクチュエータ）。従って、スクリーン１３０は、２つの平面次元の各々における開口部１４０の規則的配列であり、開口部の形状及び容積と共に、開口部を満たす材料の粘度及び組成に従って粘性材料の放出を助けるために、適切なアクチュエータ１３８を介して引張状態に維持される。
【0056】
図６は、本発明の一部の実施形態に従って、レーザアシスト堆積／レーザ分注システム１５０を用いて格子又はメッシュ状基材１５２から材料を印刷する例を示す。この実施形態では、レーザ１５２を用いて高粘度材料の液滴１５４を作り出し、この液滴は、凝集体に固化すると、受け基材（この図には示されない）の上に２Ｄ及び／又は３Ｄ構造を形成する。この技法では、粘性材料の実質的に均一な層をメッシュ状の搬送スクリーン１５６上に被覆させ、メッシュ表面への密着力及び表面張力によってその空所内に保持する。次に、材料を被覆させたメッシュを作業領域に持ってきて、レーザ１５２を用いてメッシュの孔内の材料を加熱し、液滴を射出させる。より詳細には、集束させたレーザビームを小作業領域で粘性材料の薄層に入射させ、この材料の薄層を、その中に小孔又は他の開口部が周期的に配置されたメッシュ状のスクリーン１５６を用いて、作業領域内に搬送する。上記のように、スクリーンの開口部は、用途に応じて所望のサイズで、規則的な（例えば、円形、正方形、長方形、長円形、三角形など）又は不規則な形状とすることができる。スクリーンは、金属（例えば、金属箔）、又はプラスチック、ナイロン、ガラス、石英などを非限定的に含む、他の材料で作製することができる。好ましくは、スクリーンは可撓性材料でできているが、他の実施形態では、より剛性のあるスクリーンを用いることができ、そのスクリーンを収容する搬送機構を使用することができる（例えば、スクリーン全体を一度に平面内の１次元又は２次元で移動させるアクチュエータ）。レーザが、透明な（少なくとも対象となるレーザ波長（複数可）において）基材１５８を通してスクリーン１５６の開口部（又は開口部に隣接する領域）に集束すると、開口部内の材料が加熱されて、液滴１５４が基材（この図には示されない）に向かって噴射される。液滴１５４は、スクリーン１５６の開口部とほぼ同じサイズであり、開口部内に含まれる材料の体積とほぼ等しい体積を有している。メッシュスクリーン１５６は、１又は２以上のアクチュエータによって作業領域を通って搬送される時、張力（例えば、スクリーンの平面に対して横方向の張り）１６０の下に保持される。一部の実施態様では、スクリーン搬送及び張力付与機構は、順方向と逆方向の両方で動作するように構成することができる。
【0057】
図７は、本発明の一部の実施形態に従って、レーザジェット放出システム１７０を用いてフィルム基材から点状の材料を印刷する例を示す。この実施形態では、レーザ１７２を用いて高粘度材料の液滴１７４を作り出し、この液滴は、凝集体に固化すると、受け基材（この図には示されない）の上に２Ｄ及び／又は３Ｄ構造を形成する。この技術では、粘性材料の実質的に規則的なパターン（例えば、ドット１７６）を透明基材１７８（例えば、上記から中間基材３６）の上に印刷し又は他の方法で塗布し、次いで作業領域に持ってくる。レーザ１７２を用いて透明基板１７８と材料１７６の界面を加熱し、液滴１７４を射出させる。基材１７８は、少なくとも対象となるレーザ波長（複数可）で透明であり、レーザ１７２による加熱で、液滴１７４を受け材（この図には示されない）に向かって噴射させる。基材１７８は、１又は２以上のアクチュエータによって作業領域を通って搬送される時、張力（例えば、スクリーンの平面に対して横方向の張り）１８０の下に保持される。場合により、張力付与機構は、順方向と逆方向の両方で動作するように構成することができる。材料は、ドット１７６又は何れか他の形状又は形態の層として、基材１７８に印刷又は塗布されるとすることができる。
【0058】
図８は、本発明の一部の実施形態に従って、主レーザチャネルを用いて固体又はフィルム基材上のドットを撮像する態様を示す。この例では、材料のドット１９２を固体基材１９４（例えば、プリント基板などの最終基材３８）上に印刷し、カメラ１９６を用いて、主レーザチャネルによりドットを撮像する。代わりに、カメラ１９６を主レーザチャネルからずらして、そこに半透明ミラー１９８を挿入し、ドット１９２の画像をカメラに向かって反射させるようにすることができる。この種の撮像を用いて、最終基材上への材料ドットの最適な配置を確実にすることができる。同じ撮像システムを用いて、最終基材上の材料を上から及び／又は横から監視することができる。
【0059】
上記の議論は主に、高粘度材料を高解像度で基材の上へ高速に印刷するシステム及び方法に関するものであった。しかしながら、同じシステム及び方法をスタンプ生産に、又は同じ層に複数の材料を印刷するために用いることができる。例えば、図９は、このようなシステムによるスタンプ製造の態様を示す。第１段階２００において、ＵＶ硬化性材料の成形層２０２（必ずしもドット状マトリックスではない）を中間基材２０４の上に印刷する。次に、この層をＵＶ光源の光に曝し、硬化させて硬化層２０６を形成する。その後、材料の硬化層を備えた中間基材を第１印刷ユニットに戻し、材料の第２の（又は付加的な）層２０８を被覆された基材上に分注し、第１印刷ユニットにて印刷する。次に、この第２の／付加的な層をＵＶ光源に曝して、材料の第２の／付加的な硬化層２１０を作り出す。このようにして、同じ又は異なる材料の複数層を中間基材の上に印刷することができる。
【0060】
図１０は、複数の材料を同じ層に印刷する態様を示す。第１材料２１２の１又は２以上の区画を上で説明した方法でフィルム基材２１４上に印刷するが、次に、中間基材を第１印刷ユニットに戻し、異なる材料の第２（又は３以上）の区画（複数可）２１６を被覆済み基材の上に分注して均一層を形成する。この手法を用いると、複数の材料を最終基材の上に同時に印刷することができる。
【0061】
中間基材から最終基材へ複数の材料を印刷する例の１つは、接着剤印刷である。このような事例では、２つの材料の混合で材料間の反応を開始することができる（例えば、エポキシ－アミンの場合又はシラノール－白金触媒の場合）。中間基材で材料を混合するのではなく、最終基材で一度だけ印刷する。そうすることで、目詰まり又は他の望まれない副作用が回避され、混合は所望の場所でだけ行われる。
【0062】
このように、半田ペーストなどの粘性材料を印刷するためのシステム及び方法を開発した。様々な実施形態では、これらのシステム及び方法は、粘性材料がドナー基材上に分注され、次に中間基材上に印刷された後で、最終的に第２印刷プロセス又は最終基材への直接塗布プロセスの何れかで転写されるという多段階手順を採用している。材料は、印刷プロセス全体の様々な段階を進むにつれて、硬化システム、乾燥システム、及び／又は撮像システムの内の１又は２以上の段階を通過する可能性がある。中間基材への印刷において非常に狭いドットサイズ分布を達成するために、被覆されたドナー基材と中間基材の間で極めて明確に定められた距離制御を行うことが重要である。そのために、いくつかの機械的な解決策の何れかを使用することができる。例えば、被覆されたドナー基材（フィルム又は箔とすることができる）と中間フィルムの距離は、両方を同じ機械部品上に配置することによって決定論的に規定することができる。代わりに、機械的な、明確に定められた箔又は互いに隣接する２つのローラを用いることで、その距離を制御することができる。更にまた、各基材に対する並進及び回転の両方を可能にする支持ユニットの角部に３つのアクチュエータから成る平面を用いて、両方を１つのユニットに結合させることによって、距離を制御することができる。
【0063】
印刷中の噴射配置及び解像度を高めるために、撮像システムを加えて、中間基材上及び最終基材上に印刷されたドットの寸法及び配置を監視することができる。そのために、１又は２以上の撮像システムを加えて、中間基材を監視すると共に、最終基材を監視することができる。中間基材用の撮像システムは、ＣＣＤ、顕微鏡、又は３Ｄ顕微鏡とコンピュータソフトウェアとを用いて、中間基材平面上のドットサイズ、及び／又は中間基材平面に垂直な角度でのドット高さを監視することができる。この監視は、最終基材へ材料を転写する役割のある第２印刷ユニットの前方及び／又は後方で行うこともできる。同じ撮像システムを用いて、最終基材上の材料を上から及び／又は横から監視することができる。種々の画像処理ソリューションは、配置の成功率を高め、再処理の必要性を低減して、信頼性と再現性の高い結果をもたらすことを目的とする。
【0064】
詳細には図示していないが、本明細書に記載した印刷システムの様々な構成要素は、１又は２以上のコントローラの制御下で動作し、このコントローラは、好ましくは、有形の機械可読媒体に格納された機械実行可能な命令の指示で動作するプロセッサベースのコントローラであることを理解されたい。このようなコントローラは、情報を伝達するためのバス又は他の通信機構によって互いに通信可能に接続されたマイクロプロセッサ及びメモリを含むことができる。メモリは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）又は他の静的記憶デバイスなどのプログラム格納メモリと共に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の動的記憶デバイスなどの動的メモリを含むことができ、各々をバスに繋いで、マイクロプロセッサが実行する情報及び命令を提供し格納することができる。また、動的メモリを用いて、マイクロプロセッサによる命令の実行中に一時的な変数又は他の中間情報を格納することができる。代わりに、又はこれに加えて、固体メモリ、磁気ディスク、又は光ディスクなどの記憶デバイスを設けてバスに繋ぎ、情報及び命令を格納することができる。コントローラはまた、印刷システムに対するユーザインタフェースの一部として、情報をユーザに表示するためのディスプレイと共に、英数字キーボード、マウス及び／又はトラックパッドなどのカーソル制御デバイスを含めて、様々な入力デバイスを含むことができる。更に、印刷システムとの間で両方向データ通信を提供するために、１又は２以上の通信インタフェースを含むことができる。例えば、有線及び／又は無線モデムを含むネットワークインタフェースを用いて、そのような通信を提供することができる。
【0065】
次に、様々な実施形態において、本発明は以下を提供する：
【0066】
１． 高解像度且つ高速で粘性材料の印刷を可能にするシステム及び方法であって、２つの印刷ユニットと、２つの印刷ユニット間で粘性材料を伝達する中間基材とを含むシステム及び方法。
【0067】
２． 任意選択的にコーティングユニットを組み込み、中間基材上に材料を印刷する第１印刷ユニットと、中間基材を受け入れ、そこから最終基材の上に材料を印刷する第２印刷ユニットとを含むシステム又は方法。
【0068】
３． 第１印刷ユニットが、ドナー基材上に材料の均一層を生成するように構成された任意のコーティングシステムを含む、実施形態２に記載のシステム又は方法。
【0069】
４． ドナー基材が可撓性基材である、実施形態２又は３の何れかに記載のシステム又は方法。
【0070】
５． コーティングシステムが、
（ａ）材料のシリンジと、材料をドナー基材の上に駆動する空気又は機械式ポンプであって、その後で、当該材料がローラ又はナイフ間に明確に定められたギャップに向かって搬送され、ギャップによって定められる厚さを備えた材料の均一層を生成する、シリンジ及びポンプ；（ｂ）明確に定められた孔を備えたフィルムのスクリーン又はステンシル上に材料を被覆させ、ブレード又はスキージを用いて、材料をソフト又はハードな係合でドナー基材に転写するスクリーン印刷モジュール；（ｃ）材料をドナー基材の上に印刷するディスペンサ又はインクジェットヘッド；（ｄ）材料の高均一層でドナー基材を被覆するグラビア又はマイクログラビアシステム；（ｅ）高均一層でドナー基材を被覆するスロットダイシステム；又は（ｆ）高均一層でドナー基材を被覆するローラコーティングシステムを含む、実施形態２～４の何れかに記載のシステム又は方法。
（ａ）材料のシリンジと、材料をドナー基材の上に駆動する空気又は機械式ポンプであって、その後で、当該材料がローラ又はナイフ間に明確に定められたギャップに向かって搬送され、ギャップによって定められる厚さを備えた材料の均一層を生成する、シリンジ及びポンプ；（ｂ）明確に定められた孔を備えたフィルムのスクリーン又はステンシル上に材料を被覆させ、ブレード又はスキージを用いて、材料をソフト又はハードな係合でドナー基材に転写するスクリーン印刷モジュール；（ｃ）材料をドナー基材の上に印刷するディスペンサ又はインクジェットヘッド；（ｄ）材料の高均一層でドナー基材を被覆するグラビア又はマイクログラビアシステム；（ｅ）高均一層でドナー基材を被覆するスロットダイシステム；又は（ｆ）高均一層でドナー基材を被覆するローラコーティングシステムを含む、実施形態２～４の何れかに記載のシステム又は方法。
【0071】
６． 材料のポットライフを延ばすために、制御された環境を備えた閉鎖区画内にコーティングシステムを含む、実施形態２～５の何れかに記載のシステム又は方法。
【0072】
７． コーティングシステムが２つ以上の材料を収容して、制御された順序で中間基材の上に複数の材料を印刷する可能性を生み出し、最終基材に２つ以上の材料を印刷することを可能にする、実施形態２～６の何れかに記載のシステム又は方法。
【0073】
８． 中間基材は、例えばコータローラ間のギャップを広げることにより、制御された方法でコーティングシステムを通って両方向に並進可能であり、それによって、ローラへの汚染なしに中間基材の同じ領域を材料で再被覆して、廃棄物を低減することを実現する、実施形態２～７の何れかに記載のシステム又は方法。
【0074】
９． 材料が、（ａ）プリンテッドエレクトロニクスに使用される半田ペースト又は他の金属ペースト、（ｂ）金属ペースト又はセラミックペースト、（ｃ）高粘性材料、（ｄ）ワックス材料、（ｅ）ポリマー材料又はポリマー材料とモノマー材料の混合物、（ｆ）敏感な低粘性材料、（ｇ）ＵＶ光又は加熱により硬化可能、及び／又は（ｈ）乾燥可能なもの、である、実施形態２～８の何れかに記載のシステム又は方法。
【0075】
１０． 第１印刷ユニットが、（ａ）ドナー基材から中間基材への材料の噴射を可能にする高周波レーザを収容するレーザベースシステム、（ｂ）中間基材に直接材料を噴射するように構成されたインクジェットヘッドシステム、（ｃ）中間基板に直接材料を印刷するディスペンサヘッドシステム、（ｄ）中間基材に直接材料を印刷するオフセット印刷機モジュール、グラビア印刷モジュール、又は他の印刷モジュール、である、或いは（ｅ）明確に定められた孔を備えたフィルムのスクリーン又はステンシル上に材料を被覆させて、中間基材に転写するスクリーン印刷モジュールを含む、実施形態２～９の何れかに記載のシステム又は方法。
【0076】
１１． 第１印刷ユニットは、それが位置する重力場の主軸から０～９０度又は９０～１８０度だけ回転させたレーザアシスト堆積／レーザ分注システムである、実施形態２～１０の何れかに記載のシステム又は方法。
【0077】
１２． ブレード又はスキージを用いて、ソフト又はハードな係合で中間基材に材料を転写し、中間基材上に直接ドットの配列を生成する、実施形態２～１１の何れかに記載のシステム又は方法。
【0078】
１３． 第１印刷ユニットが、ドナー基材と中間基材の間に明確に定められたギャップを維持するように構成されたギャップ制御ユニットを含む、実施形態２～１１の何れかに記載のシステム又は方法。
【0079】
１４． ギャップ制御ユニットが、（ａ）並進と回転の両方を可能にする３つのアクチュエータから成る平面、（ｂ）ドナー基材と中間基材両方の角部にあり、ドナー基材と中間基材両方の並進と回転の両方を可能にする３つのアクチュエータから成る平面、（ｃ）中間基材下方の固定支持体、又は（ｄ）中間基材としての透明固体基材を備える、実施形態２～１３の何れかのシステム又は方法。
【0080】
１５． ドナー基材と中間基材の平面が互いに独立している又は重なり合っている、実施形態２～１４の何れかに記載のシステム又は方法。
【0081】
１６． 中間基材が、（ａ）連続した透明フィルム基材、（ｂ）金属層によって、又は金属及び誘電体層によって被覆された透明フィルム基材、（ｃ）透明固体基材、（ｅ）第１印刷ユニットにて印刷された材料を、転動によって第２印刷ユニットに送達することのできる連続フィルム基材、又は（ｆ）第１印刷ユニットにて印刷された材料をロボットアームにより、任意の方向転換（複数可）を伴って第２印刷ユニットに送達することのできる透明固体基材である、実施形態２～１５の何れかのシステム又は方法。
【0082】
１７． 第１印刷ユニットにて印刷した後の中間基材を、モータによって第２印刷ユニットに向かって移動させる、実施形態２～１６の何れかに記載のシステム又は方法。
【0083】
１８． 中間基材が第１印刷ユニットから第２印刷ユニットへ移動する間に、材料をＵＶ光で硬化させ又はヒータで乾燥させ、及び／又は撮像システムで処理する、実施形態２～１７の何れかに記載のシステム又は方法。
【0084】
１８． 撮像システムが、（ａ）中間基材上の材料の印刷ドットを写真撮影し、ドットを２次元で測定する顕微鏡又はＣＣＤ、（ｂ）中間基材上の材料の印刷ドットを写真撮影し、ドットを３次元で測定する３Ｄ顕微鏡、或いは（ｃ）一方が中間基材上の材料の印刷ドットを写真撮影して２次元で測定し、他方がその２次元と直交する方向でドットを測定するように配置された２つの顕微鏡又はＣＣＤである、実施形態２～１７の何れかに記載のシステム又は方法。
【0085】
１９． 撮像システムが収集したデータを第２印刷ユニットに転送して、最終基材の上に材料のドットを正確に堆積させるようにする、実施形態２～１８の何れかに記載のシステム又は方法。
【0086】
２０． 撮像システムが、中間基材上の材料の移動経路に沿って第２の印刷ユニットの前方及び／又は後方に位置決めされた構成要素を含む、実施形態２～１９の何れかに記載のシステム又は方法。
【0087】
２１． 撮像システムが、中間基材、最終基材、又はこの両方を撮像するように構成される、実施形態２～２０の何れかに記載のシステム又は方法。
【0088】
２２． 第２印刷ユニットに位置する撮像システムの少なくとも一部が、中間基材の表面を撮像すること、或いは、第２印刷ユニットの主レーザチャネルを用いることによって材料のドット寸法と最終基材の標的領域とを同時に撮像すること、を可能にするように配置されたミラーを含む、実施形態２～２１の何れかに記載のシステム又は方法。
【0089】
２３． 第２印刷ユニットが、（ａ）中間基材から最終基材への材料ドットの噴射を可能にする高周波レーザを収容するレーザベースのシステム、（ｂ）レーザジェット放出システム、（ｃ）２Ｄ配列走査レーザを備えたレーザジェット放出システム、（ｄ）それが位置する重力場の主軸から０～９０度又は９０～１８０度回転させたレーザジェット放出システム、及び／又は（ｅ）中間基材が最終基材と直接係合する堆積位置である、実施形態２～２２の何れかに記載のシステム又は方法。
【0090】
２４． 第２印刷ユニットで最終基材へ材料を印刷した後、印刷された最終基材をＵＶ光で硬化させる又はヒータで乾燥させる、実施形態２～２３の何れかに記載のシステム又は方法。
【0091】
２５． 第１印刷ユニットにて中間基材へ材料を印刷した後で、印刷された中間基材をＵＶ光で硬化させて又はヒータで乾燥させて第１印刷ユニットに戻し、その材料とは異なる場合のある第２材料の第２の（又は付加的な）層を印刷するようにする、実施形態２～２３の何れかに記載のシステム又は方法。
【符号の説明】
【0092】
２２ コーティングシステム
２６ 印刷すべき材料の均一層
２８ ドナー基材
３２ 第１印刷ユニット
３６ 中間基材
３８ ＰＣＢ基板
４０ 印刷すべき材料のドット配列
４４ 第２印刷ユニット
４８ インライン検査ユニット（検査２）
５０ 撮像システム
６０ 本発明に従って構成されたシステム
６２ 材料
６４ シリンジ
６６ ローラ又はギヤ
７０ 明確に定められたギャップ
７２ コータ（ローラ又はナイフ）
７４ レーザモジュール１
７６ レーザビーム
７８ ローラ又はギヤ
８０ ３Ｄ撮像部品（３Ｄ検査）
８２ ２Ｄ撮像部品（検査１）
８４ レーザモジュール２
８６ 標的領域
８８ ミラー
９０ ２Ｄステージ
２６ 印刷すべき材料の均一層
２８ ドナー基材
３２ 第１印刷ユニット
３６ 中間基材
３８ ＰＣＢ基板
４０ 印刷すべき材料のドット配列
４４ 第２印刷ユニット
４８ インライン検査ユニット（検査２）
５０ 撮像システム
６０ 本発明に従って構成されたシステム
６２ 材料
６４ シリンジ
６６ ローラ又はギヤ
７０ 明確に定められたギャップ
７２ コータ（ローラ又はナイフ）
７４ レーザモジュール１
７６ レーザビーム
７８ ローラ又はギヤ
８０ ３Ｄ撮像部品（３Ｄ検査）
８２ ２Ｄ撮像部品（検査１）
８４ レーザモジュール２
８６ 標的領域
８８ ミラー
９０ ２Ｄステージ
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図3d】
【図3e】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】