用于導電元件沉積及形成的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】
[0001 ] 優(yōu)先權(quán)及相關(guān)申請案
[0002] 本申請案主張2014年6月27日申請的標題為"用于導電元件沉積及形成的方法 和設(shè)備（METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION) " 的第62/018,410號美國臨時專利申請案，以及2014年7月18日申請的標題為"用于導 電元件沉積及形成的方法和設(shè)備（METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION) "的第62/026, 560號美國臨時專利申請案的優(yōu)先權(quán)，上述申請 案每一者的完整內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
[0003] 本申請案與共同擁有且共同待決的2013年3月1日申請的標題為"用于導電元件 沉積及形成的方法和設(shè)備（METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENTDEP0SITI0N AND FORMATION) "的第13/782, 993號美國專利申請案相關(guān)，所述美國專利申請案主張2012 年3月2日申請的相同標題的第61/606, 320號美國臨時專利申請案、2012年3月12日申 請的相同標題的第61/609, 868號美國臨時專利申請案及2013年1月8日申請的相同標題 的第61/750, 207號美國臨時專利申請案的優(yōu)先權(quán)，上述申請案每一者的完整內(nèi)容以引用 的方式并入本文中。
[0004] 本申請案還與2015年2月15日申請且標題為"用于導電元件沉積及形成的方法 和設(shè)備（METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENT DEPOSITION AND FORMATION) " 的第14/620, 108號美國專利申請案相關(guān)，所述美國專利申請案主張2014年2月12日 申請的標題為"用于導電元件沉積及形成的方法和設(shè)備（METHODS AND APPARATUS FOR CONDUCTIVE ELEMENTDEP0SITI0N AND FORMATION) " 的第 61/939, 197 號美國臨時專利申請 案的優(yōu)先權(quán)，每個申請案的完整內(nèi)容也以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005] 本發(fā)明大致涉及一種制品及其制作方法，在一個示例性變型中，包含尤其用在移 動電子裝置（例如蜂窩式電話、智能電話、個人數(shù)字助理（PDA)、膝上型計算機和無線電子 裝置）中的導電元件。在一個示例性方面中，本發(fā)明涉及使用導電流體的沉積形成的導電 元件（例如，天線）以及其形成方法和設(shè)備，其中所述設(shè)備利用一種以上類型的打印系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0006] 天線及其它導電元件常見于電子裝置中，包含最現(xiàn)代的無線電裝置（例如移動計 算機、移動電話、平板計算機、智能電話、個人數(shù)字助理（PDA)或其它個人通信裝置（PCD))。 通常，天線包括平坦輻射平面及平行于它的接地平面，其通常通過短路導體連接至彼此以 實現(xiàn)天線的匹配。所述結(jié)構(gòu)被配置，使得其在期望操作頻率下充當諧振器。通常，這些內(nèi) 部天線位于裝置內(nèi)部（例如外塑料外殼內(nèi)），無論是獨立、安置在無線電裝置的印刷電路板 (PCB)上還是另一個裝置組件上，以允許射頻波來往于天線的傳播。
[0007] 除高制造成本外，這些現(xiàn)有技術(shù)天線和天線制造方法通常還消耗主機裝置內(nèi)的大 量空間。隨著個人電子裝置（例如智能電話及平板計算機）持續(xù)縮小，從性能角度及從空間 消耗角度看，更大需求在于其中利用的天線。后者特別急切，因為天線必須能夠在期望頻帶 內(nèi)有效操作，但仍消耗可能的絕對最小空間。結(jié)合例如上文描述的大致平坦天線解決方案， 可能浪費大量空間，因為天線平面必須整個包含在外殼內(nèi)，且通常不能變形或彎曲，例如以 適應(yīng)蜂窩式電話外部外殼的曲率。這些外殼還具有內(nèi)部模制特征或附接其上的其它組件， 其導致人們更難以試圖使特定電磁配置的天線適于外殼，同時僅使用最小內(nèi)部體積。
[0008] 作為解決一些上述問題的嘗試，制造工藝的最新進步已實現(xiàn)導電元件（例如天 線）直接構(gòu)造至專門材料（例如，摻雜金屬添加劑的熱塑性材料）的表面上。在被稱作激 光直接成型（LDS)的工藝中通過激光活化所摻雜金屬添加劑，其實現(xiàn)天線至更復(fù)雜的3維 幾何形狀上的構(gòu)造。在各種典型智能電話及其它應(yīng)用中，下置智能電話外殼及/或其它組 件（天線可在其上安置在裝置內(nèi)）可使用這種專門材料制造，例如，使用標準注射模制工 藝。隨后用激光活化后續(xù)將電鍍的（熱塑性）材料的區(qū)域。通常，無電鍍銅浴之后添加連 續(xù)添加劑層（例如鎳或金）來完成天線的構(gòu)造。
[0009] 雖然是非常有用的技術(shù)，但是LDS也具有一些缺點；專門的熱塑性材料性質(zhì)不滿 足傳統(tǒng)聚合物材料的性質(zhì)，而是通常更易碎或更脆。另一個缺點在于總成本；專門的熱塑性 樹脂成本大于傳統(tǒng)樹脂，且激光處理及電鍍工藝是昂貴的。LDS能力的資本成本也為技術(shù)進 入造成大的障礙。
[0010] 高資本成本的一個后果是需具有用于制造具有天線的物件的專門LDS廠。這可能 要求產(chǎn)品的天線部分在一個廠制造，而產(chǎn)品在另一個廠集成。這種方法增加裝載及運輸天 線部分的庫存的成本。
[0011] 因此，極其需要一種針對例如便攜式無線電裝置的天線的改進的導電元件解決方 案，其提供與現(xiàn)有技術(shù)方法相當?shù)碾娦阅埽瑫r以較低成本及使用更靈活的制造工藝制造。 這種解決方案的特定實施方案還將理想地提供更高的空間經(jīng)濟性及復(fù)雜的幾何呈現(xiàn)能力， 且此外將減小資本投資成本及減小進入障礙。此外，優(yōu)選地使天線制造能與最終產(chǎn)品裝配 集成。
[0012] 對在金屬密度上具有大變化及在廣泛變化的表面幾何形狀內(nèi)具有最少幾何形狀 的天線設(shè)計的另一個要求形成額外挑戰(zhàn)。需要的是一種靈活的制造系統(tǒng)及工藝，其實現(xiàn)低 成本及高效制造，同時解決這些需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 在本發(fā)明的一個方面中，揭示一種制造方法。在一個實施例中，所述方法用于制造 其上具有導電跡線圖案的制品，且所述方法包含：接收界定導電跡線圖案的信息；分析信 息以界定至少第一域及第二域；產(chǎn)生關(guān)于第一域的第一輸出及關(guān)于第二域的第二輸出；將 第一輸出發(fā)送至第一打印設(shè)備；及將第二輸出發(fā)送至第二設(shè)備。
[0014] 在一個實施方案中，所述制造方法包含：接收界定將形成在制品的表面上的導電 跡線圖案的至少一部分的文件；分析所述文件來至少部分基于表面的幾何形狀界定至少兩 個域，包含第一域及第二域；分別產(chǎn)生對應(yīng)于第一域及第二域的第一打印文件及第二打印 文件；及分別將第一打印文件及第二打印文件發(fā)送至第一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)以借此 使用。
[0015] 在另一個實施方案中，所述方法包含：接收界定將形成在制品的表面上的導電跡 線圖案的至少一部分的文件；分析所述文件來至少部分基于包含跡線寬度和跡線厚度中的 一或多者的跡線幾何形狀界定至少兩個域，包含第一域及第二域；分別產(chǎn)生對應(yīng)于第一域 及第二域的第一打印文件及第二打印文件；及分別將第一打印文件及第二打印文件發(fā)送至 第一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)以借此使用。
[0016] 在進一步實施方案中，所述方法包含：接收界定將形成在制品的表面上的導電跡 線圖案的至少一部分的文件；分析所述文件來界定至少兩個域，包含第一域及第二域，所述 至少兩個域具有其間的至少一個邊界；分別產(chǎn)生對應(yīng)于第一域及第二域的第一打印文件及 第二打印文件；使第一打印文件中的跡線延伸以與第二打印文件的連接跡線重疊達至少超 過兩個打印系統(tǒng)之間的失準容差的距離；及分別將第一打印文件及第二打印文件發(fā)送至第 一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)以借此使用。
[0017] 在另一個實施方案中，所述方法包含：接收界定導電跡線圖案的至少部分的文件； 分析所述文件來界定至少兩個域，其包含至少部分基于幾何形狀閾值而不同的第一域及第 二域，所述至少兩個域界定整個導電跡線圖案且具有其間的邊界；基于第一域產(chǎn)生第一打 印文件及基于第二域產(chǎn)生第二打印文件；使第一打印文件中的跡線延伸以與第二打印文件 的連接跡線重疊達至少超過兩個打印系統(tǒng)之間的失準容差的距離；及將第一打印文件發(fā)送 至第一打印系統(tǒng)；及將第二打印文件發(fā)送至第二打印系統(tǒng)以借此使用。
[0018] 在本發(fā)明的另一個方面中，揭示一種制品。在一個實施例中，所述物件包括安置在 襯底或其它組件上以形成電操作元件（例如，天線）的一或多條導電跡線。在一個變型中， 所述一或多條跡線包含使用不同沉積技術(shù)沉積的區(qū)域。
[0019] 在一個實施方案中，所述制品界定具有形成于其上的導電跡線圖案的表面。導電 跡線圖案包含多個域，其包含至少第一域及第二域。所述多個域共同界定整個導電跡線圖 案。第一域及第二域已分別利用不同的第一打印技術(shù)及第二打印技術(shù)形成，且具有其間的 邊界區(qū)域。來自第一域及第二域的跡線在邊界區(qū)域中重疊以確保第一域及第二域的跡線之 間的電連續(xù)性。
[0020] 在另一個實施方案中，所述制品界定具有形成于其上的導電跡線圖案的表面。導 電跡線圖案包含多個域，其包含至少第一域及第二域。第一域至少部分由相對較細及/或 較薄的跡線界定，其主要由具有介于1納米與100納米之間的平均直徑的大體球體導電顆 粒形成。第二域至少部分由相對較寬及/或較厚跡線界定，其主要由具有范圍從2微米至 20微米的平均主尺寸的導電薄片形成。
[0021] 在進一步實施方案中，所述制品界定具有形成于其上的導電跡線圖案的表面。導 電跡線圖案包含多個域，其包含至少第一域及第二域。第一域至少部分由從各自噴射液滴 的噴嘴的壓電陣列沉積的跡線界定，例如形成在1皮升至100皮升范圍中的干燥體積的液 滴。第二域至少部分由從沉積液滴的流體施配噴嘴沉積的跡線界定，例如形成在500皮升 至10, 000皮升范圍中的干燥體積的液滴。
[0022] 在另一個實施方案中，所述制品界定具有形成于其上的導電跡線圖案的表面。導 電跡線圖案包含多個域，其包含至少第一域及第二域。第一域至少部分由基于夾帶液滴的 氣溶膠流沉積的跡線界定，例如各自形成體積小于1皮升的干燥體積的液滴。第二域至少 部分由從沉積液滴的流體施配噴嘴沉積的跡線界定，例如各自形成在500皮升至5000皮升 范圍中的干燥體積的液滴。
[0023] 在又一實施方案中，所述制品界定具有形成于其上的導電跡線圖案的表面。導電 跡線圖案包含多個域，其包含至少第一域及第二域。第一域至少部分由從各自噴射液滴的 噴嘴的壓電陣列沉積的跡線界定，例如各自形成在1皮升至100皮升范圍中的干燥體積的 液滴。第二域至少部分由基于夾帶液滴的氣溶膠流沉積的跡線界定，所述液滴各自形成體 積小于1皮升的干燥體積。
[0024] 在另一個實施方案中，所述制品界定具有形成于其上的導電跡線圖案的表面。導 電跡線圖案包含多個域，其包含至少第一域、第二域及第三域。第一域至少部分由從各自噴 射液滴的噴嘴的壓電陣列沉積的跡線界定，例如各自形成在1皮升至100皮升范圍中的干 燥體積的液滴。第二域至少部分由基于夾帶液滴的氣溶膠流沉積的跡線界定，例如各自形 成體積小于1皮升的干燥體積的液滴。第三域至少部分由從沉積液滴的流體施配噴嘴沉積 的跡線界定，例如各自形成在500皮升至5000皮升范圍中的干燥體積的液滴。
[0025] 在又一個實施方案中，所述制品界定具有形成于其上的導電跡線圖案的表面。導 電跡線圖案包含多個域，其包含至少第一域及第二域。第一域至少部分由從壓電打印頭沉 積的跡線界定，所述壓電打印頭在利用壓電打印頭的至少線性掃描的柵格區(qū)域填充打印模 式中操作。第二域至少部分由從第二打印頭沉積的跡線界定，所述第二打印頭在非線性移 動以界定跡線的向量模式中操作。第二打印頭可為例如壓電打印頭、氣溶膠打印頭及/或 流體施配打印頭中的一或多者。
[0026] 在進一步實施方案中，所述制品界定具有形成于其上的絕緣圖案及導電跡線圖案 的表面。絕緣圖案將導電跡線圖案的部分分離來提供電容結(jié)構(gòu)。導電及絕緣圖案根據(jù)一種 方法形成，所述方法包含：（1)使用第一打印頭來打印導電跡線圖案的第一部分，（2)使用 第二打印頭來在導電跡線圖案的第一部分的第一區(qū)域上方打印絕緣圖案，及（3)使用第三 打印頭來打印導電跡線圖案的第二部分，其部分覆蓋絕緣圖案及在導電跡線圖案的第一部 分的第二區(qū)域上方。第一打印頭及第三打印頭可為相同的打印頭或單獨的打印頭。
[0027] 在另一實施方案中，所述制品包含天線跡線（其具有至少部分依據(jù)跡線厚度諧振 或輻射的能力）、傳感器跡線（檢測電容變化的能力）及/或連接跡線（導電對絕緣的能 力）。跡線的性質(zhì)可確定在物件制造期間哪些打印頭已被選擇。
[0028] 在另一個方面中，揭示一種沉積設(shè)備。在一個實施例中，所述設(shè)備包含至少兩個打 印設(shè)備，每個經(jīng)配置以在襯底或表面上沉積導電跡線或組件的至少部分。在一個實施方案 中，所述兩個或兩個以上設(shè)備在技術(shù)上是異質(zhì)的；即使用不同沉積技術(shù)。
[0029] 在一個實施方案中，沉積設(shè)備包含第一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)，其用于在制品 表面上打印。第一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)與一或多個文件處理器進行數(shù)據(jù)通信。文件處 理器接收界定導電跡線圖案的一或多個輸入文件。文件處理器基于輸入文件產(chǎn)生第一打印 文件及第二打印文件。文件處理器將第一打印文件發(fā)送至第一打印系統(tǒng)，第一打印系統(tǒng)隨 后打印導電跡線圖案的第一部分。文件處理器將第二打印文件發(fā)送至第二打印系統(tǒng)，第二 打印系統(tǒng)隨后打印導電跡線圖案的第二部分。文件處理器的行動可完全自動或可基于至用 戶接口的人類輸入。此外，第一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)的操作依據(jù)各自的設(shè)計及實施可 為循序的（即，一個接著另一個），時間上重疊但偏移，或完全同時的。
[0030] 在另一個實施方案中，沉積設(shè)備包含第一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)，其用于在制 品表面上打印。第一打印系統(tǒng)經(jīng)配置以打印至少細跡線，且包含產(chǎn)生較小液滴的打印頭，例 如具有小于100皮升的干燥體積的液滴。較小液滴含有球形導電顆粒，例如具有1至100 納米的平均直徑的顆粒。第二打印系統(tǒng)經(jīng)配置以打印天線跡線，且包含產(chǎn)生較大液滴的打 印頭，例如具有大于500皮升的干燥體積的液滴。較大液滴含有導電薄片，其具有例如2至 20微米的平均主尺寸。
[0031] 在進一步實施方案中，沉積設(shè)備包含第一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)，其用于在制 品表面上打印。第一打印系統(tǒng)包含壓電打印頭，其包含液滴產(chǎn)生器的柱形布置或陣列，其至 少一部分產(chǎn)生具有例如在1皮升至100皮升的范圍中的平均液滴體積的液滴。第二打印系 統(tǒng)包含流體施配打印頭，其產(chǎn)生具有在500皮升至5000皮升的范圍中的平均液滴體積的液 滴。
[0032] 在又一個實施方案中，沉積設(shè)備包含第一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)，其用于在制 品表面上打印。第一打印系統(tǒng)包含基于氣溶膠的打印頭并且可產(chǎn)生具有小于1皮升的平均 液滴體積的液滴。第二打印系統(tǒng)包含流體施配打印頭，其產(chǎn)生具有在500皮升至5000皮升 的范圍中的平均液滴體積的液滴。
[0033] 在進一步實施方案中，沉積設(shè)備包含第一打印系統(tǒng)及第二打印系統(tǒng)，其用于在制 品表面上打印。第一打印系統(tǒng)包含壓電打印頭，其包含液滴產(chǎn)生器陣列，其至少一部分產(chǎn)生 具有在例如1皮升至1〇〇皮升的范圍中的平均液滴體積的液滴。第二打印系統(tǒng)包含基于氣 溶膠的打印頭并且可產(chǎn)生具有小于1皮升的平均液滴體積的液滴。
[0034] 在另一個實施方案中，沉積設(shè)備包括第一打印系統(tǒng)、第二打印系統(tǒng)及第三打印系 統(tǒng)，其用于在制品表面上打印。第一打印系統(tǒng)包含壓電打印頭，其包含液滴產(chǎn)生器陣列，其 至少一些產(chǎn)生具有在例如1皮升至1〇〇皮升的范圍中的平均液滴體積的液滴。第二打印系 統(tǒng)包含基于氣溶膠的打印頭并且可產(chǎn)生具有例如小于1皮升的平均液滴體積的液滴。第三 打印系統(tǒng)包含流體施配打印頭，其產(chǎn)生具有在例如500皮升至5000皮升的范圍中的平均液 滴體積的液滴。
[0035] 在進一步方面中，揭示方法及設(shè)備，其預(yù)期針對兩個或兩個以上異質(zhì)打印或其它 沉積工藝使用共同輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（例如，文件），例如其中舉例來說共同數(shù)據(jù)文件含有可用 于多個不同系統(tǒng)的每一個的數(shù)據(jù)或信息，或其中多個系統(tǒng)大體上包含在相同主機系統(tǒng)或設(shè) 備內(nèi)。
[0036] 在另一個方面中，揭示一種計算機可讀存儲設(shè)備。在一個實施例中，所述設(shè)備包括 具有安置其上的至少一個計算機程序的媒體，所述至少一個程序具有多個指令，所述指令 當在處理設(shè)備（例如與上述沉積設(shè)備相關(guān)聯(lián)的計算機）上執(zhí)行時，導致在規(guī)定的導電跡線 圖案（例如，3D跡線文件）內(nèi)劃定兩個或兩個以上域。
[0037] 在一個實施方案中，揭示一種計算機可讀存儲設(shè)備。在一個實施例中，所述設(shè)備包 括具有安置其上的至少一個計算機程序的媒體，所述至少一個程序具有多個指令，所述指 令當在處理設(shè)備（例如與上述沉積設(shè)備相關(guān)聯(lián)的計算機）上執(zhí)行時，導致至少下列處理步 驟發(fā)生：（1)獲得或訪問輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（例如，文件），其界定物件及將打印在其上的天線跡 線圖案的至少部分的表面幾何形狀，（2)處理輸入文件來界定多個打印數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（例如，文 件），及（3)將多個打印文件的每一個發(fā)送至多個不同打印機之一（或相同主機系統(tǒng)/設(shè)備 內(nèi)的打印處理或功能），不同打印機/處理/功能中的每一者利用不同的打印技術(shù)。在一些 特定實施例中，所述步驟可包含分析來優(yōu)化確定例如哪些打印機/處理器/功能被利用及 何時被利用等因素的操作序列。
[0038] 下文進一步討論的這些和其它方面將易于被獲得本發(fā)明的一般技術(shù)人員所了解。
【附圖說明】
[0039] 圖1A是包含打印導體圖案6的制品2的示例性實施例的第一視圖。
[0040] 圖1B是包含打印導體圖案6的制品2的示例性實施例的第二視圖。
[0041] 圖1C是包含打印導電圖案6的制品2的一部分的放大圖，所述打印導電圖案6包 含相對較窄寬度跡線14及相對較寬跡線15。
[0042] 圖2是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造系統(tǒng)20的框圖，其利用兩個不同的打 印系統(tǒng)24及26。雖然參考圖2描述特定類型的打印系統(tǒng)，但是將了解，圖2可應(yīng)用于任意 兩個不同的打印系統(tǒng)。
[0043] 圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造系統(tǒng)30的框圖，其利用三個或三個以 上打印系統(tǒng)。雖然參考圖3描述特定類型的打印系統(tǒng)，但是將了解，圖3可應(yīng)用于任意三個 或三個以上不同的打印系統(tǒng)。
[0044] 圖4是形成導電跡線圖案6的制造方法的流程圖表示。圖4的方法可應(yīng)用于圖2 的框圖或圖3的框圖。
[0045] 圖5是打印系統(tǒng)60的框圖，其可表示用作圖2中的打印系統(tǒng)24或26的任一者或 圖3的打印系統(tǒng)34至36的任一者的打印系統(tǒng)。
[0046] 圖6A是用于相對于制品定位打印頭的運動控制系統(tǒng)的第一實施例的示意表示。
[0047] 圖6B是用于相對于制品定位打印頭的運動控制系統(tǒng)的第二實施例的示意表示。
[0048] 圖6C是用于相對于制品定位打印頭的運動控制系統(tǒng)的第三實施例的示意表示。
[0049] 圖7是經(jīng)配置以發(fā)射氣溶膠流82的氣溶膠打印頭80的示意橫截面表示。
[0050] 圖8是細導電跡線1