Un sistema (40, 50) de impresión por chorro de tinta para producir sobre un sustrato una figura geométrica (19,

24, 35) de dimensiones deseadas, el cual comprende: - una primera boquilla (41), configurada para dejar caer sobre el sustrato unas gotas sucesivas (43) de un material, de manera que éstas formen un patrón (16, 22, 32) que tenga unas dimensiones suficientes como para alojar dicha figura geométrica dentro de los límites del mismo; y -un láser (47) dispuesto aguas abajo de la primera boquilla (41), configurado para curar o secar una porción (17, 23) formada dentro de los límites de las gotas sucesivas, creando así un área (18) redundante y eliminable del patrón, la cual rodea dicha porción (17, 23) de dicho patrón que define dicha figura geométrica; o -un láser (47) dispuesto aguas abajo de la primera boquilla (41), configurado para extirpar las áreas redundantes (18) del patrón, las cuales rodean dicha porción (17, 23) de dicho patrón que define dicha figura geométrica

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención trata sobre la tecnología de chorro de tinta.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la producción de estructuras electrónicas básicas, tales como tarjetas de circuitos impresos, filtros de color para pantallas de cristal líquido y semiconductores, una de las tecnologías comúnmente usadas comprende el uso de máscaras patrón, cuyo principio es similar al de las impresiones litográficas usadas en la preparación de las placas de impresión.

Se baña un sustrato en un material fotosensible que después será curado por la luz. El baño se lleva a cabo por simple inmersión, o por centrifugado si se desea una capa muy fina. Después se proyecta una luz sobre la capa fotosensible a través de una máscara que ha sido previamente preparada con un patrón deseado. La luz proyectada sobre la capa fotosensible hace que las áreas expuestas se endurezcan o se “curen”. Después se lava la parte no endurecida, y no expuesta a la luz, dejando en la capa endurecida un patrón deseado. Debido a la miniaturización de las tarjetas de circuitos, o a la precisión óptica requerida en los filtros de color, existe una demanda para crear unas líneas que tengan una delgadez de 10 micrómetros

o menos. Esto se lleva a cabo mediante unas máscaras y unas fuentes de luz refinadas, así

como mediante unos materiales curables mejorados. El proceso litográfico resulta costoso por dos razones:

- tras la curación, una gran porción del material fotosensible es lavado; y -cada patrón requiere su propia máscara, que tiene que ser preparada con anticipación.

En la industria de la impresión, se usa la tecnología de impresión por chorro de tinta para eliminar la necesidad de las placas de impresión, ya que pueden depositarse las gotas de tinta directamente sobre un sustrato, bajo control digital y sin la necesidad de una máscara. Por lo tanto, los patrones pueden ser creados, cambiados o remplazados en tiempo real. Por lo tanto, una alternativa atractiva a las máscaras usadas en la industria electrónica, para imprimir el material curable fotosensible, es la de imprimir unos patrones con dichos materiales usando un mecanismo de chorro de tinta, eliminando por lo tanto la necesidad de las máscaras y adicionalmente usando únicamente una pequeña cantidad del material fotosensible, en comparación con la litografía. El motivo del uso de una menor cantidad de material es que éste sólo será utilizado cuando sea necesario, y que se evita la necesidad de bañar la superficie completa del sustrato. Ya que determinados materiales curables pueden resultar bastante costosos, cuando se trata de una producción en masa, puede preverse que el uso de la impresión por chorro de tinta procurará un ahorro sustancial. El documento WO-A-02 03322 describe un ejemplo del uso de la impresión por chorro de tinta para la formación de conductores eléctricos sobre un sustrato.

Sin embargo, imprimir líneas finas mediante la tecnología de chorro de tinta es una tarea complicada. La Fig. 1a muestra una línea creada usando la impresión por chorro de tinta, yuxtaponiendo secuencialmente unas gotas 10 de tinta a lo largo de una línea. Debido a la forma circular que las gotas 10 adoptan sobre el sustrato, al secarse, y tal como se muestra en la Fig. 1b, el resultado será una línea dentada 11 que no es tan fina como se requiere y que tiene unos bordes que no son uniformes.

Existen múltiples razones que explican lo anterior:

1. Crear líneas de menos de 20 µm es muy difícil aún cuando se usen unas gotas minúsculas.

2. Incluso cuando pudieran lograrse dichas líneas usando el chorro de tinta, los efectos de la tensión superficial y la energía superficial del sustrato así como la contaminación local crearán irregularidades en la expansión de las gotas, y aumentarán la falta de uniformidad de las líneas.

3. Cuando las direccionalidades en el emplazamiento de las gotas estén ligeramente desfasadas (un fenómeno común en las impresoras de chorro de tinta, en las cuales la direccionalidad varía al menos en unos pocos milirradianes), las líneas resultantes parecerán torcidas. Esto se muestra en las Figs. 2a y 2b, en las que unas variaciones muy pequeñas en la direccionalidad de las gotas 12, a lo largo de los dos ejes X e Y, contribuyen a la irregularidad del borde de la línea del patrón 13 resultante.

Adicionalmente, el uso de técnicas convencionales de chorro de tinta, particularmente cuando se precisan líneas muy finas, requiere un proceso de corrección costoso, y fuera de línea, de defectos tales como pequeños agujeros que pueden hacer que una línea no sea funcional. Esto, por supuesto, resulta aún más crítico cuando las líneas van a usarse en la formación de unas pistas conductoras de la electricidad en un circuito impreso (PCB), debido a que dichos agujeros pequeños pueden manifestarse como circuitos abiertos.

Debido a la simplicidad de las técnicas de chorro de tinta, a su profusión y su bajo coste, sería significativamente beneficioso si la tecnología de chorro de tinta pudiera usarse para producir las líneas finas requeridas en la fabricación de dispositivos electrónicos, sin estar sujeta a los problemas descritos anteriormente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, uno de los objetivos de la presente invención es el de proporcionar un aparato que produzca las líneas finas requeridas en la fabricación de dispositivos electrónicos y que no esté sujeto a los problemas descritos anteriormente.

Este objetivo se alcanza, de acuerdo con un aspecto de la invención, mediante un sistema de impresión por chorro de tinta que puede producir una figura geométrica de dimensiones deseadas sobre un sustrato, el cual comprende:

- una primera boquilla configurada para dejar caer gotas sucesivas de un material sobre el sustrato, de manera que formen un patrón que tenga unas dimensiones suficientes para alojar dicha figura geométrica dentro de los límites del mismo; y -un láser dispuesto aguas abajo de la primera boquilla, configurado para curar o secar una porción formada dentro de los límites de las gotas sucesivas, creando así un área redundante y eliminable del patrón, la cual rodea dicha porción de dicho patrón que define dicha figura geométrica; o -un láser dispuesto aguas abajo de la primera boquilla, configurado para extirpar las áreas redundantes del patrón, que rodea dicha porción de dicho patrón que define dicha figura geométrica.

En una realización, el sistema de impresión por chorro de tinta puede comprender:

- un detector óptico dispuesto aguas abajo de la primera boquilla, para detectar si la primera boquilla ha depositado una primera gota de un material de chorro de tinta de una manera aceptable; -una boquilla auxiliar dispuesta aguas abajo del detector óptico; y -un controlador acoplado al detector óptico y a la boquilla auxiliar, y que responde a la detección del detector óptico de que la primera boquilla no ha depositado una gota de un material de chorro de tinta de una manera aceptable, para controlar si la segunda boquilla expulsa una segunda gota para remplazar o completar la primera gota.

La figura geométrica puede ser simplemente una línea fina, y la descripción presenta dos

soluciones principales que permiten la creación de unas líneas muy finas, o de cualquier otra figura geométrica, de un material curable fotosensible.

Una primera aproximación emplea un sistema híbrido que contiene un sistema de impresión por chorro de tinta y un sistema láser. El sistema de impresión por chorro de tinta imprime una tinta curable por un tipo de luz que tenga una longitud de onda predeterminada (por ejemplo, una tinta curable por los rayos infrarrojos de un láser IR o una tinta curable por los rayos UV de un láser UV). La invención propone tres modos para lograr una solución para la deposición del chorro de tinta de un material fotosensible curable, a la que sigue la curación por la luz.

De acuerdo con una segunda aproximación, se imprimen unas líneas paralelas de un material reactivo, creándose unas líneas o patrones en las áreas de reacción. Adicionalmente, la descripción también proporciona un medio para comprobar y reparar defectos en las líneas, los cuales puedan deberse a gotas no depositadas o mal dirigidas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para entender la invención y comprender cómo puede llevarse a cabo en la práctica, a continuación se describirá...

1. Un sistema (40, 50) de impresión por chorro de tinta para producir sobre un sustrato una figura geométrica (19, 24, 35) de dimensiones deseadas, el cual comprende:

- una primera boquilla (41), configurada para dejar caer sobre el sustrato unas gotas sucesivas (43) de un material, de manera que éstas formen un patrón (16, 22, 32) que tenga unas dimensiones suficientes como para alojar dicha figura geométrica dentro de los límites del mismo; y -un láser (47) dispuesto aguas abajo de la primera boquilla (41), configurado para curar o secar una porción (17, 23) formada dentro de los límites de las gotas sucesivas, creando así un área (18) redundante y eliminable del patrón, la cual rodea dicha porción (17, 23) de dicho patrón que define dicha figura geométrica; o -un láser (47) dispuesto aguas abajo de la primera boquilla (41), configurado para extirpar las áreas redundantes (18) del patrón, las cuales rodean dicha porción (17, 23) de dicho patrón que define dicha figura geométrica.

2. El sistema de impresión por chorro de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:

- un detector óptico (42) dispuesto aguas abajo de la primera boquilla (41) para detectar si la primera boquilla ha depositado una primera gota (43) de material de chorro de tinta de una manera aceptable; -una boquilla auxiliar (44) dispuesta aguas abajo del detector óptico (42); y -un controlador (45) acoplado al detector óptico (42) y a la boquilla auxiliar (44), y que responde a la detección por parte del detector óptico (42) de que la primera boquilla no ha depositado una gota de material de chorro de tinta de una manera aceptable, para poder controlar la expulsión por parte de la segunda boquilla de una segunda gota (46), para remplazar o completar la primera gota (43).

3. El sistema de impresión por chorro de tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual el detector óptico (42) está configurado para examinar la ruta de la primera boquilla (41), o de una gota (43) formada en la misma, para detectar una gota existente “en

tiempo real”.

4. El sistema de impresión por chorro de tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual el detector óptico (42) está configurado para examinar el sustrato en busca de un punto impreso.