CN102582297A - 用于制造电子电路的方法、印刷滚筒以及其制造方法 - Google Patents

用于制造电子电路的方法、印刷滚筒以及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于制造电子电路的方法、印刷滚筒以及其制造方法。用于采用印刷滚筒来制造电子电路的方法，其中所述电子电路包含有多个具有预定横截面的电路元件，所述印刷滚筒具有低表面能的涂层，在所述涂层中成形入多个被定界的印刷凹陷，所述印刷凹陷具有根据电路元件的预定横截面而相应精确调节的凹陷体积，其中在印刷过程中在所述印刷凹陷中所容纳的印刷浆被完全转移到电路衬底上。

Description

用于制造电子电路的方法、印刷滚筒以及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于制造电子电路的方法，其中所述电子电路包含有多个具有预定横截面的电路元件。此外本发明还涉及在这种方法中能够被采用的印刷滚筒，以及最后还涉及用于制造这种印刷滚筒的方法。
背景技术
尤其在已证实喷墨印刷技术适合于除最初的实际应用领域之外的制造技术产品、比如在纺织技术中之后，针对这种方法，印刷技术在最近几年中正越来越多地被关注。
以在图形凹版印刷中所要求的印刷质量，把这种印刷方法应用在技术应用中是不现实的。尤其扫描以及定位精度在图形应用中是相对粗糙的（人眼的分辨率在50cm的观察距离上为~100μm的点大小）。现在利用凹版印刷已经实现了非常精确的颜料剂量。这被用于实现彩色模板的精确重现。以典型方式所生成的层厚度为1μm至5μm。关于分辨率目前实现了30μm/30μm的线/间距，但至今几乎不被采用。在凹版印刷的缺点是，所述方法至今几乎没有针对大批量的技术应用而转化，并从而可实现的限度还是未知的。此外，关于到印刷平面上的变化的、精确的材料转移的可能性至今也是有限的。
技术丝网印刷尤其已经被应用在尾气传感器的厚层应用中，其中不仅进行绝缘层的平面敷设，而且进行印制导线的精细结构化印刷。通常的干层厚度在5μm和50μm之间。关于结构分辨率的下限约为50μm/50μm的线/间距。在印刷的电子装置制造时主要由印刷的层的横截面来确定其技术特征（电导率，绝缘性）。如果应所述在最小的平面上实现最大的功能，那么就需要精细的结构以及大的层厚度。
丝网印刷由于印版的几何结构而每个印刷过程仅实现各一个唯一的特定层厚度，其通过所使用的组织的所谓特定颜料体积而定义。如果在所述衬底上对比如电子导电元件具有不同的技术要求，那么层厚度就相应确定为最大的，由此一些元件必须以比必要的更高的材料耗费（特殊贵金属）来制造。
发明内容
利用本发明提供了具有权利要求1所述特征的用于制造电子电路的方法、具有权利要求5所述特征的印刷滚筒以及具有权利要求11所述特征的用于制造这种滚筒的方法。本发明思路的符合目的的扩展相应地为所属从属权利要求的主题。
利用本发明推荐了使用印刷滚筒的方法，其中所述印刷滚筒具有凸版材料（Klischeematerial）或低表面能的表面，并且在其中成形入多个被定界的印刷凹陷，所述印刷凹陷具有根据电路元件的预定横截面而相应精确调节的凹陷体积。在此在印刷过程中在所述印刷凹陷中所容纳的印刷浆被完全转移到电路衬底上。凹版印刷能够在印版内每个几何结构元件制造具有相应特定深度并从而具有特定体积（所谓的颜料体积或舀盛体积）的几乎任意的2D几何结构。
从而能够针对每个元件（比如印制导线、触点等）精确地转移在技术上必要的材料量。进行转移材料（印刷）的元件在此由滚筒表面中的凹部组成。在要显示的几何结构中所述凹部（印刷凹陷）的布置以规则的图样、所谓的网格来进行。网格的布置如此来设计，使得所有的单个元件在印刷过程中结合成一个封闭的层。通过采用具有低表面能（尤其<20mN/m）的一种印版材料或者材料表面的相关变化，实现了颜料体积的完全转移，由此获得了可非常精确定义的层厚度。
在本发明的一个实施方案中，因此规定所述印刷凹陷具有单独调节的深度，所述深度在具有一致横向尺寸的印刷凹陷的网格中确定了特定的凹陷体积。
在本发明的另一实施方案中，在一个唯一的印刷过程中作为具有不同层厚度的区域来实现不同的、尤其功能不同的电路区域。
在具有显著实际意义的一个实施方案中，所推荐的方法作为用于制造有机太阳能电池结构的方法来构造。本发明在印刷有机光伏和电子装置领域的应用从目前的眼光看提供了显著的工艺技术优点，并从而还提供了造价优点。在所推荐的方法中所使用的印刷滚筒的重要特征参见上文对本发明的解释以及其实施方案，并从而在此不再重复。
在所述印刷滚筒的另一实施方案中，所述印刷凹陷具有在10μm和500μm之间范围中、优选在30μm和300μm之间范围中的横向尺寸。由此能够按照目前的知识水平在印刷技术上以其结构元件的充分区分以及足够的精度来生成要生成的电路或电子结构（如比如薄膜太阳能电池）。在另一实施方案中，所述印刷凹陷的横向几何结构借助图形设计软件或构造软件来实现，并且所述印刷凹陷的平面布置通过所谓的网格图像处理器而被实现为所谓的网格。如此生成的数字数据可以在相应的设备中被进一步处理以制造印版。
在另一实施方案中，在这种情况下规定，所述印刷凹陷在所有侧(allseitig)围绕有桥形接片，所述桥形接片具有在2μm和50μm之间、优选在5μm和30μm之间范围中的宽度。但是所述印刷凹陷的所述横向尺寸以及设置在其之间的桥形接片的尺寸不应理解为对本发明的限制。
在另一实施方案中，所述印刷凹陷具有六角形的基本形状。可以理解：其他的多边形和圆形结构也是可以的，并相应可以具有确定的优点。
在另一实施方案中，所述印刷凹陷分别具有从多个预定深度值中所选择的深度，其尤其从数字模板（Vorlage）的二进制灰梯尺中导出。在数字模板中的每个灰度值就此产生特定的模膛深度以及与横向尺寸（单元格大小）相结合而产生特定体积。
在印刷过程中在单个几何结构元件之间雕刻和网格的变化导致不同的舀盛体积。这可以以有利的方式被用于在一个唯一的印刷步骤中以不同的层厚度来生成子几何结构。
这种可能性可以有利地被采用，以
– 实现对昂贵功能材料（比如贵金属）的最佳材料利用
– 实现对衬底不均匀区域的补偿（比如在之前所印刷上的印制导线之间和之上来设置绝缘材料）
– 在印刷步骤中仅利用一个唯一的印刷步骤来产生不同的功能（比如“传导电流”和“加热”）。
在所推荐的用于制造印刷滚筒的方法中，为了雕刻印刷凹陷，激光束以扫描的方式被引导经过滚筒表面，并在此数字模板的灰度梯度分布被用于与位置相关地控制激光功率，并从而用于与位置相关地控制材料去除量，由此与灰度梯度相对应地以单独调节的深度来形成印刷凹陷。也即在此通过所采用的激光能量来控制在雕刻过程中单元格（Zellen）的深度。所述激光能量直接由印刷模板的数字数据库存来控制，其方式是，给印刷模板的单个元件分配灰度值。在雕刻过程中又给每个灰度值分配一个激光功率，所谓的激光等级。由此在数字模板中的每个灰度值都导致一个特定的模膛深度，并与单元格大小相结合导致一个特定的体积。
在另一实施方案中，还根据灰度梯度分布而通过与位置相关地控制激光等级来调节印刷凹陷的横向尺寸。
附图说明
本发明的优点和适用性另外参见下文中借助附图对实施例的说明。其中：
图1以框图的形式示出了说明根据本发明的印刷滚筒的制造的示意图，以及
图2示出了根据本发明的印刷滚筒的一个实施方案表面的片段图。
具体实施方式
图1简要示出了用于制造根据本发明的印刷滚筒3的装置1，其中所述印刷滚筒被用于在印刷技术上实现电子电路（在此为薄膜太阳能电池电路）。数字创建的以预定义的灰度梯度着色的电路模板5在处理单元9中按照预定的处理算法进行后处理。所获得的数据从所述处理单元9到达激光控制单元11，所述控制单元不仅在瞬时的激光束能量方面、而且在激光束的取向方面来控制加工激光器13，所述激光器生成加工激光束13a。这如此来进行，即在以恒定速度旋转的印刷滚筒原型的表面上生成由具有预定横向成型和相应局部预定深度的印刷凹陷组成的配置，所述配置在采用合适的印刷浆以及合适的后处理步骤的条件下根据编程的数字创建的模板5来生成一个电路（薄膜太阳能电池配置）。
图2简要示出了所处理的印刷滚筒3的表面片段，所述印刷滚筒在基体3a上敷设了具有预定义的表面特性（粗糙度，表面张力）的一种凸版材料3b。应认识到，在所述表面中生成了印刷凹陷15的规则布置，其中这些印刷凹陷分别通过桥形接片17相互定界，并分别具有预定的深度，其中所述深度可以凹陷与凹陷之间是不同的。所述深度可分别由电路模板的局部灰色色调来产生，并通过激光能量以及必要时激光束在印刷滚筒表面的相应点上的停留时间来调节。
在专业处理范围内可以由在此仅示例阐述的方法和装置而得到其他的扩展和实施形式。

Claims (12)

1. 用于采用印刷滚筒（3）来制造电子电路的方法，其中所述电子电路包含有多个具有预定横截面的电路元件，所述印刷滚筒具有低表面能的涂层（3b），在所述涂层中成形入多个被定界的印刷凹陷（15），所述印刷凹陷具有根据所述电路元件的预定横截面而相应精确调节的凹陷体积，其中在印刷过程中在所述印刷凹陷中所容纳的印刷浆被完全转移到电路衬底上。
2. 根据权利要求1所述的方法，
其中所述印刷凹陷（15）具有单独调节的深度，所述深度在具有一致的横向尺寸的印刷凹陷的网格中确定了特定的舀盛体积。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，
其中不同的、尤其功能不同的电路区域在一个唯一的印刷过程中作为具有不同层厚度的区域来实现。
4. 根据前述权利要求之一所述的方法，
作为用于制造有机太阳能电池结构（5）的方法来构造。
5. 印刷滚筒（3），其具有低表面能的凸版材料（3b），并在其中成形入多个被定界的印刷凹陷（15），所述印刷凹陷具有根据电路元件的预定横截面而相应精确调节的舀盛体积。
6. 根据权利要求5所述的印刷滚筒，
其中所述印刷凹陷（15）具有单独调节的深度，所述深度在具有一致的横向尺寸的印刷凹陷的网格中确定了特定的舀盛体积。
7. 根据权利要求5或6所述的印刷滚筒，
其中所述印刷凹陷具有在10μm和500μm之间范围、优选在30μm和300μm之间范围中的横向尺寸。
8. 根据权利要求5至7之一所述的印刷滚筒，
其中所述印刷凹陷（15）在所有侧围绕有桥形接片（17），所述桥形接片具有在2μm和50μm之间范围、优选在5μm和30μm之间范围中的宽度。
9. 根据权利要求5至8之一所述的印刷滚筒，
其中所述印刷凹陷（15）具有六角形的基本形状。
10. 根据权利要求5至9之一所述的印刷滚筒，
其中所述印刷凹陷（15）分别具有从多个预定深度值中所选择的深度，所述深度尤其从数字模板（5）的灰梯尺来导出。
11. 用于制造根据权利要求5至10之一所述的印刷滚筒（3）的方法，
其中为了雕刻所述印刷凹陷（15）而把激光束（13a）以扫描的方式引导经过所述滚筒表面（3b），并在此采用数字模板（5）的灰度梯度分布来与位置有关地控制激光功率，由此与灰度梯度相对应地形成具有单独调节的深度的印刷凹陷（15）。
12. 根据权利要求11所述的方法，
其中还根据灰度梯度分布通过激光等级的与位置相关的控制来调节所述印刷凹陷（15）的横向尺寸。
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