ES2243804T3 - Sistema para formar una capa de material electronicamente interactivo. - Google Patents
Sistema para formar una capa de material electronicamente interactivo.Info
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Abstract
Sistema o método para la formación de una capa de material licuado electrónicamente interactivo, que es solidificado/polimerizado sobre una superficie de soporte formada por un hoja/placa (S), caracterizado por el hecho de que: - se utiliza una máquina controlada por ordenador, con un lecho de soporte móvil que se mueve hacia adelante y hacia atrás (2, 20, Y) con un puente transversal que pasa sobre el mismo y que tiene medios de guía transversales para el movimiento transversal alternativo, por encima de dicho lecho de soporte móvil, de una unidad de distribución del material (3), en la que hay unos medios de distribución para la pulverización por puntos (31) con una presión diferencial programada, equipada con una serie de boquillas puntiformes para distribuir puntos respectivos del material licuado, que se corresponden con píxeles, de un modo controlado y programado; - dicha hoja/placa (S) está fijada a la superficie de dicho lecho de soporte móvil (2), y (i) dicho lecho de soporte móvil(2), sobre el cual se encuentra dicha hoja/placa (S), se mueve hacia adelante (Y) según el programa por debajo de dicho puente y por debajo de dicha unidad de distribución (3); (ii) dicha unidad de distribución (3) se mueve transversalmente por encima de dicha hoja/placa (S), y dicho medio de distribución deposita, mediante puntos (31) y según un diseño programado, al menos una capa de dicho material electrónicamente interactivo, con una diferenciación de la presión de distribución de dicho material licuado en dos valores diferentes p1 y p2, siendo: ¿p1¿ la presión al inicio de la fase de distribución y depósito, y ¿p2¿ la presión continua durante la distribución del depósito, siendo p1>p2; - las fases (i) y (ii) se repiten hasta que toda la superficie requerida del área de interés de dicha hoja/placa de soporte (S) está cubierta, y estando previstos además otros medios que, durante la fase no operacional, pueden aplicar una presión de suministro ¿p3¿ > ¿p1¿ con el fin de limpiar un sistema de filtración correspondiente en el sistema de suministro de dicho material licuado de distribución y depósito.
Description
Sistema para formar una capa de material
electrónicamente interactivo.
El objeto de esta patente es un sistema para la
formación de una capa de material electrónicamente interactivo,
según las características de la reivindicación principal.
Mediante el término "material electrónicamente
interactivo" se indica cualquier tipo de material capaz de
interactuar electrónicamente tanto en un sentido activo, por
ejemplo por conductividad, como en un sentido negativo, por ejemplo
por aislamiento, y sin excluir otros parámetros como la típica
función de encendido/apagado que caracteriza a los
microprocesadores.
La invención se usa preferiblemente, aunque no
exclusivamente, para la formación de una capa de material
electrónicamente interactivo, por ejemplo en: la producción de
placas de circuito electrónicas; la creación de pantallas con una
capa de material electrónicamente interactivo para proyectar
imágenes desde una pantalla plana para crear presentaciones, que
también pueden ser flexibles, incorporando directamente un sistema
informático que no excluye la función de un microprocesador con
material tanto orgánico como inorgánico, incluyendo la función de
inteligencia que puede ser o no ser artificial, similar a las
funciones cerebrales, y también la visualización o no visualización
con diferentes calidades de materiales de luminosidad variable
mediante fenómenos inducidos electrónicamente que abarcan la gama
completa del espectro.
De acuerdo con el estado actual de la técnica, la
formación de una capa, ya sea compuesta por una única capa o por
varias capas, se realiza por métodos mecánicos, químicos o
foto-químicos. Las técnicas de formación de capas
con sistemas mecánicos son lentas y no muy adecuadas para la
miniaturización y precisión que deben adquirir las modernas técnicas
electrónicas.
Por ejemplo, con el objetivo de crear placas de
circuito electrónicas, que es uno de los principales usos de esta
invención, aunque no el exclusivo, se emplean técnicas fotográficas
o de fotograbado que son muy superiores a los sistemas
mecánicos.
A pesar de esto, la tecnología moderna requiere
técnicas más rápidas y eficientes, y que también tengan capacidades
de miniaturización y de precisión superiores a las conseguidas
hasta ahora, en la medida de lo posible.
Se sabe muy bien que, incluso con las técnicas de
fotograbado, dado que debe grabarse una capa
foto-sensible, no es posible crear diseños y
circuitos miniaturizados por debajo de unas ciertas dimensiones. Es
decir, no es posible bajar de ciertos valores, que están
determinados por la distancia mínima entre dos gravados, de lo
contrario la capa fina entre los mismos sería inestable ya que, si
es demasiado fina, podría fácilmente separarse o estropearse. Por
regla general, un valor aceptable para la proporción de la
distancia entre un gravado y otro y el espesor de la capa es >1.
De hecho, si dicha proporción fuera inferior a 1, la altura de la
sección de la capa sería superior a la anchura, por lo que el
riesgo de rotura y de un cortocircuito resultante entre dos
circuitos adyacentes sería alto. La patente
DE-19817530A expone un proceso y un dispositivo
para la producción de una estructura fina de múltiples capas. La
patente US-3661304 expone un aparato de impulsos de
presión para iniciar la formación de gotas de un fluido, por ejemplo
tinta, en una impresión de alta velocidad, las gotas siendo
selectivamente colocadas sobre una banda de papel, proporcionando
un suministro de líquido primario a una presión constante, y unos
medios de inicio para aplicar un impulso de mayor presión, dichos
medios de inicio incluyendo un suministro de líquido auxiliar.
El objetivo de esta invención es superar los
inconvenientes mencionados y permitir la formación de una capa de
material electrónicamente interactivo, rápida y fácilmente sobre
una superficie, la cual tiene la máxima precisión incluso con los
diseños más pequeños y un coste extremadamente bajo.
El problema se supera según las características
descritas en la reivindicación principal.
Las ventajas obtenidas con esta solución son las
siguientes:
- -
- Velocidad del proceso.
- -
- Máxima simplicidad.
- -
- Máxima precisión.
- -
- Máxima miniaturización de las estructuras diseñadas e integradas en la capa.
- -
- Máxima fiabilidad, seguridad, robustez y duración de la capa.
- -
- Reducción global de los costes de producción.
- -
- Respeto por el medio ambiente con la eliminación de todos los materiales residuales o contaminantes.
Estas y otras ventajas se mostrarán en la
siguiente descripción y en los dibujos anexos de una aplicación
preferida de la solución, cuyos detalles pretenden ser un ejemplo y
no una limitación.
La Figura 1 es una vista esquemática de la
solución mecánica de la máquina de la aplicación para la formación
de una capa de material electrónicamente interactivo sobre una
subcapa de soporte, por ejemplo para la producción de una placa de
circuito electrónica.
La Figura 2 es una vista esquemática
tridimensional del sistema de suministro de la unidad de
distribución del material usado en la formación de dicha capa de
material electrónicamente interactivo.
La Figura 3 es una vista de la unidad de
distribución del material usado para la formación de dicha capa de
material electrónicamente interactivo.
La Figura 4 es una vista frontal esquemática de
los distintos componentes de la unidad de distribución del sistema
según las reivindicaciones anexas.
La Figura 5 es una vista esquemática
tridimensional de una máquina que aplica el sistema para la
formación de una capa de material electrónicamente interactivo,
según esta invención.
En referencia a la Figura 1, resulta evidente
según las características de las reivindicaciones, que la formación
de la capa de material electrónicamente interactivo se realiza
según una técnica novedosa en comparación con la tecnología
precedente, en lo siguiente:
- -
- un soporte (un placa de material plástico S, por ejemplo) está situado sobre un lecho móvil 2, el movimiento del lecho móvil 2 estando controlado y programado por un microprocesador según una coordenada dada (Y).
- -
- encima, se encuentra una unidad de distribución para depositar chorros puntiformes del material licuado (3) con el objetivo de formar dicha capa sobre dicho soporte (S). La unidad de distribución está programada para moverse transversalmente de una manera controlada por un microprocesador, de manera similar a una impresora de chorro de tinta tradicional, dicho distribuidor incluyendo varias boquillas para la distribución de puntos, equivalentes a los píxeles, que pueden cubrir un área determinada igual a n x d, donde "n" es el número de boquillas que son pulverizadas en línea, y "d" es la distancia a lo largo de la línea de una boquilla a otra, con una disposición, por ejemplo, a lo largo de tres líneas dispuestas alternativamente, 1, 2, 3, en una longitud de 70 mm.
- -
- el progreso hacia adelante del soporte subyacente es en fases de 70 mm, hasta el depósito completo sobre la superficie del soporte en cuestión (S).
La Figura 2 ilustra el sistema de suministro del
material licuado (que puede ser coloreado, por ejemplo, con un polvo
conductor en suspensión en los diversos recipientes con un
correspondiente mezclador de vibración
electro-inducido), que viene desde un recipiente
principal 4 con una cubierta para la carga 40.
Este recipiente tiene dos tubos para el material
licuado: uno es el conducto de suministro 41 a través de una
válvula solenoide de control 410 hacia un igualador y regulador de
presión 5, que se describirá con detalle en la función siguiente, y
un conducto de retorno 71 desde un recipiente de recuperación y de
reciclaje del mismo material licuado 7, cuya función se describirá
más adelante.
En esta descripción, el material licuado se
refiere a dicho material usado para la formación de dicha capa de
material electrónicamente interactivo usado para cubrir dicho
soporte o placa de material plástico "S".
Desde el fondo de dicho igualador y regulador de
presión 5, hay un tubo 53 que conduce hacia el fondo de un tampón 6
con una cámara de aire superior "A". El líquido que debe ser
depositado, se asienta en la parte inferior "L", donde hay
unas tuberías que lo recogen, la cámara de boquillas formando el
medio de distribución para la pulverización por puntos (31) que
forma dicho distribuidor. Dicho tampón 6 es adecuado, en
consecuencia, para contener dicho material electrónicamente
interactivo licuado "L", mientras que la cámara de aire
superior "A" actúa como un compensador de presión, es decir
como un amortiguador, pudiendo aumentar o disminuir dependiendo de
la emisión y/o consumo del material licuado y, en consecuencia,
aumentar o reducir la necesidad de material del recipiente
intermedio del igualador y regulador de presión (5).
Dicho tampón 6 está situado arriba y está unido
al medio de distribución para la pulverización por puntos (31). En
consecuencia, dicho igualador y regulador de presión 5 puede
moverse hacia arriba y hacia abajo, en paralelo al movimiento hacia
arriba y hacia abajo de dicho medio de distribución para la
pulverización por puntos (31) y dicho tampón 6, sobre unos carriles
de guía 52, y también puede ser ajustado en altura con precisión con
respecto a la altura de dicho tampón (6) y dicho medio de
distribución para la pulverización por puntos (31), de modo que
puede regular la presión más alta o más baja para la diferencia de
nivel según el principio de los vasos comunicantes, con la
variación de presión inducida para impedir el principio de los
vasos comunicantes mediante la presencia de dicha cámara de aire
"A" en dicho tampón 6. De esta manera, al ser capaz de regular
la presión más alta o más baja según el valor programado mediante
el control informático con un microprocesador, se consigue la
máxima la funcionalidad. Por lo tanto es posible adecuarse a las
siguientes condiciones según el programa:
- i,
- se inicia la distribución con el inicio del movimiento transversal según "X" con una presión de distribución p1;
- ii,
- inmediatamente después se varía dicha presión al valor p2, siendo p2 < p1, con una repetición del ciclo para cada movimiento transversal de distribución-depósito "X";
- iii,
- se varía la distribución de nuevo a un valor p3, siendo p3 > p1, para una operación de limpieza de los filtros por los que pasa dicho material, para llevar a cabo un ciclo de mantenimiento durante una fase no operacional, es decir, el material no es depositado según "i" o "ii".
Según la Figura 4, que ilustra esquemáticamente
la unidad de distribución 3, podemos observar que, junto a dicho
medio de distribución para la pulverización por puntos (31), en un
lado se encuentra un transmisor de luz
ultra-violeta 34 que tiene la función de polimerizar
el fluido distribuido sobre la superficie del material de soporte
(S), el líquido siendo distribuido de forma que pueda ser
polimerizado por la acción de los rayos
ultra-violeta, y en el lado opuesto se encuentra un
sensor de distancia ultrasónico 32 que detecta la distancia del
soporte subyacente (S) del lecho de depósito y transmite los datos
correspondientes al procesador de modo que, según el programa, este
se acerca, se aleja o se mantiene a la misma distancia.
También hay una cámara de televisión 33 al lado,
para ver la superficie de la zona de soporte sometida al depósito
en cuestión, tanto para un ajuste preciso mediante puntos de
referencia según una técnica conocida, como para controlar la
correcta distribución, depósito, regularidad del recubrimiento,
etc.
Según la Figura 5, podemos observar una vista
esquemática tridimensional de una máquina que incluye todo este
equipamiento con el objetivo de usar el sistema según las
características de las reivindicaciones. La máquina tiene una base
1 que incluye el sistema eléctrico y electrónico informatizado, por
lo tanto con un ordenador de control, y que también tiene la
función de soporte del lecho móvil 2, el cual se pude mover
longitudinalmente mediante unos tornillos sin fin 20, cuya rotación
es controlada por dicho ordenador. El panel de soporte "S",
por ejemplo una placa de circuito electrónica (de material
plástico, por ejemplo), sobre el cual se va a formar la capa de
material electrónicamente interactivo, está colocado sobre dicho
lecho.
Otro tornillo sin fin transversal 30, cuya
rotación es controlada por dicho ordenador, está situado por encima
de dicho lecho móvil (2). Este tornillo transversal 30 soporta
dicha unidad de distribución tal y como se describe en 3. El sistema
para suministrar el material licuado está conectado lateralmente a
dicha unidad de distribución (3).
El sistema de suministro se lleva a cabo, como ya
se ha comentado, de una forma controlada, mediante dichos tres
recipientes 4, 5 y 6 con sus respectivas canalizaciones.
En la parte posterior, el bloque 340 forma el
generador de rayos ultra-violeta que alimenta dicho
transmisor de rayos ultra-violeta 34.
Volviendo a dicha cámara de suministro principal
4 y cubierta 40, debe aclararse que también contiene el tubo de
retorno 71, que viene desde un tanque lateral 7 fijado al lado del
lecho móvil 2, para ser cubierto durante la fase de lavado de dicho
medio de distribución para la pulverización por puntos (31) durante
la fase no operacional de lavado del filtro con una presión
superior p2.
En este caso, el fluido que es suministrado para
la fase de lavado, el cual no es contaminado ni dañado, es
recuperado por dicho tanque desde la parte inferior de las
boquillas en dicho medio de distribución para la pulverización por
puntos (31), y recogido mediante dicho tubo 71 hacia dicho
recipiente principal 4.
Los tres recipientes 4, 5 y 6 tienen una unidad
de vibración en el interior para mantener el líquido constantemente
en movimiento durante la operación de suministro, con el objetivo
de mantener la sustancia suspendida, que es más pesada que el
líquido, uniformemente distribuida (por ejemplo, polvo de cobre
para la conductividad del material, pigmentos para el material de
aislamiento, etc.)
El dispositivo de rayos
ultra-violeta (UV) 34 ventajosamente funciona a
temperatura ambiente y, dado que se calienta, es enfriado al mismo
tiempo de acuerdo con una temperatura controlada mediante un
equipamiento adecuado que forma parte de la máquina. De esta
manera, la polimerización del material depositado se realiza a
temperatura ambiente sin dañar el material o el soporte, y sin
comprometer la funcionalidad de la unidad de depósito completa
(3).
Las boquillas de distribución para el material
que va a ser polimerizado mediante la unidad de distribución para
la pulverización por puntos (31) están formadas ventajosamente para
suministrar pulverizaciones puntiformes
(píxel-por-píxel) igual a 1 píxel
cada vez en una sucesión lógica.
Existen una o más filas de boquillas de
distribución. Pueden preverse más filas de boquillas o
distribuidores, con el objetivo de depositar materiales
diferentes.
Un ejemplo de materiales diferentes podrían ser
los siguientes, por ejemplo:
- material conductor;
- material aislante;
- material de recubrimiento o protector.
Otra ventaja es el hecho de que el sistema
incluye la activación o desactivación de dicho dispositivo de
polimerización de rayos ultra-violeta (34) de un
modo controlado, para hacer posible lo siguiente:
- la polimerización directa inmediatamente
después del depósito, o
- la fijación.
Claims (11)
1. Sistema o método para la formación de una capa
de material licuado electrónicamente interactivo, que es
solidificado/polimerizado sobre una superficie de soporte formada
por un hoja/placa (S), caracterizado por el hecho de
que:
- se utiliza una máquina controlada por
ordenador, con un lecho de soporte móvil que se mueve hacia
adelante y hacia atrás (2, 20, Y) con un puente transversal que
pasa sobre el mismo y que tiene medios de guía transversales para
el movimiento transversal alternativo, por encima de dicho lecho de
soporte móvil, de una unidad de distribución del material (3), en
la que hay unos medios de distribución para la pulverización por
puntos (31) con una presión diferencial programada, equipada con
una serie de boquillas puntiformes para distribuir puntos
respectivos del material licuado, que se corresponden con píxeles,
de un modo controlado y programado;
- dicha hoja/placa (S) está fijada a la
superficie de dicho lecho de soporte móvil (2), y
- (i)
- dicho lecho de soporte móvil (2), sobre el cual se encuentra dicha hoja/placa (S), se mueve hacia adelante (Y) según el programa por debajo de dicho puente y por debajo de dicha unidad de distribución (3);
- (ii)
- dicha unidad de distribución (3) se mueve transversalmente por encima de dicha hoja/placa (S), y dicho medio de distribución deposita, mediante puntos (31) y según un diseño programado, al menos una capa de dicho material electrónicamente interactivo, con una diferenciación de la presión de distribución de dicho material licuado en dos valores diferentes p1 y p2, siendo:
- "p1" la presión al inicio de la fase de distribución y depósito, y
- "p2" la presión continua durante la distribución del depósito,
- siendo
\hskip0.7cm
p1>p2;
- las fases (i) y (ii) se repiten hasta que toda
la superficie requerida del área de interés de dicha hoja/placa de
soporte (S) está cubierta, y estando previstos además otros medios
que, durante la fase no operacional, pueden aplicar una presión de
suministro "p3" > "p1" con el fin de limpiar un sistema
de filtración correspondiente en el sistema de suministro de dicho
material licuado de distribución y depósito.
2. Sistema o método según la reivindicación
precedente caracterizado por el hecho de que, al lado de
dicho medio de distribución para la pulverización por puntos (31),
se encuentra un cabezal de rayos ultra-violeta que
es adecuado para polimerizar dicho material licuado
electrónicamente interactivo de distribución y depósito.
3. Sistema o método según la reivindicación 2
precedente caracterizado por el hecho de que dicho cabezal
de polimerización ultra-violeta puede ser
electrónicamente controlado para suministrar la energía necesaria
para fijar dicho material a dicho soporte (S).
4. Sistema o método según las reivindicaciones
precedentes caracterizado por el hecho de que, al lado de
dicho medio de distribución para la pulverización por puntos (31),
se encuentra un sensor de distancia ultrasónico (32) que detecta la
distancia de dicho medio de distribución (3) con la superficie de
depósito en dicha hoja/placa (S), y que transmite los datos
correspondientes a los medios informatizados que controlan el
movimiento de dicho medio de distribución (3).
5. Sistema o método según las reivindicaciones
precedentes caracterizado por el hecho de que, al lado de
dicho medio de distribución para la pulverización por puntos (31),
está instalada una cámara de televisión (33), que tiene la función
de controlar y ajustar con precisión el inicio, y comprobar la
regularidad y la conclusión de la operación de distribución y
depósito.
6. Máquina controlada por ordenador para el
depósito de un material licuado electrónicamente interactivo sobre
una hoja/placa (S), para la aplicación del sistema según las
reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de
que incluye:
- una base (1) para soportar el lecho móvil (2)
que se puede mover longitudinalmente (Y) por medio de un tornillo
sin fin (20), cuyo movimiento es controlable por un ordenador, y
para el soporte y fijación de dicha hoja/placa "S" sobre la
cual se va a formar la capa de material electrónicamente
interactivo;
- un puente por encima de dicha base con un eje
transversal (30) que también contiene un tornillo sin fin, para
mover una unidad de distribución para que el material
electrónicamente interactivo sea depositado (3) en una dirección
ortogonal (X) controlada por dicho ordenador;
- dicha unidad de distribución (3), con un medio
de distribución presurizado con una serie de boquillas para la
pulverización puntiforme de píxeles, alimentada por un recipiente
tampón (6), y por encima con el material líquido suministrado en la
parte inferior "L" y la cámara de aire "A", mientras que
al lado hay una cámara de equilibrio y regulación de la presión (5)
con su conducto de suministro (51) en el fondo (L) de dicho tampón,
y el suministro de dicho material líquido desde un recipiente-
tanque de suministro (4), todos estos recipientes (4, 5 y 6)
incluyendo unos medios de agitación, y en los cuales dicha cámara
de equilibrio y regulación de la presión (5) tiene un indicador del
nivel (51) y es guiada en paralelo a dicho medio de distribución
para la pulverización por puntos (31) durante la elevación y el
descenso, y en la cual existen medios para variar y regular la
altura de dicho recipiente de equilibrio y regulación de la presión
(51) con el fin de aumentar o reducir la presión en dicho
recipiente tampón positiva o negativamente, debido a la diferencia
en el nivel, de un modo regulado.
7. Máquina controlada por ordenador según la
reivindicación 6 precedente, caracterizada por el hecho de
que dicho recipiente-tanque de suministro (4)
incluye una conexión a un tanque (7) situado al lado y que está
cubierto por dicho medio de distribución para la pulverización por
puntos (31), de modo que dicho material líquido puede ser recuperado
y reciclado a una presión de reciclaje "p3", que es superior a
dichas presiones de distribución y depósito "p1" y "p2",
para llevar a cabo un ciclo de limpieza de los respectivos medios
de filtración situados corriente arriba de las boquillas en dicho
medio de distribución.
8. Máquina controlada por ordenador según las
reivindicaciones 6 y/o 7, caracterizada por el hecho de que
dichas boquillas de pulverización puntiforme están situadas en una
dirección longitudinal (Y) con respecto a la dirección de
movimiento de dicho lecho (2) en al menos una fila.
9. Máquina controlada por ordenador según las
reivindicaciones 6 a 8, caracterizada por el hecho de que
dichas boquillas de pulverización puntiforme están situadas en una
dirección longitudinal (Y) con respecto a la dirección de
movimiento de dicho lecho (2) en varias filas.
10. Máquina controlada por ordenador según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes 6-9,
caracterizada por el hecho de que al lado de dicho medio de
distribución hay:
- medios refrigerados para transmitir rayos
ultra-violeta para polimerizar dicho material que
ha sido depositado (34);
- medios para controlar la distancia con la
superficie sobre la cual va a ser depositado (32), y
- una cámara de televisión (33), estando todos
conectados interactivamente para enviar los datos correspondientes
al microprocesador de la máquina, con el objetivo de llevar a cabo
las correspondientes operaciones de control según el programa.
11. Máquina controlada por ordenador según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes
6-10, caracterizada por el hecho de que
tiene más de un dispositivo de distribución (3) en la unidad de
distribución para materiales con diferentes características
electrónicamente interactivas, entre los cuales al menos uno es
electrónicamente interactivo activamente, y uno es electrónicamente
interactivo no activamente, o un aislante.
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