ES2945566T3 - Procedimiento y dispositivo para la extrusión en paralelo de un medio de impresión sobre un sustrato - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo para la extrusión paralela de medios de impresión sobre un sustrato, en particular para la producción de pistas conductoras paralelas, con un cabezal de impresión que tiene una entrada de medio de impresión para el medio de impresión, que está conectada de manera conductora de fluidos. a una pluralidad de aberturas de salida del cabezal de impresión, para la salida simultánea del medio de impresión desde las aberturas de salida en varios hilos de medios de impresión paralelos. La invención se caracteriza porque el dispositivo de impresión tiene un elemento de electrodo, un elemento de contraelectrodo y un fuente de voltaje, estando diseñada la fuente de voltaje para interactuar con el elemento de electrodo y el elemento de contraelectrodo,para generar una diferencia de potencial eléctrico entre el elemento de electrodo y el elemento de contraelectrodo y el campo electrostático asociado y que el elemento de electrodo esté dispuesto y diseñado de tal manera que suministre o elimine carga eléctrica al medio de impresión, de modo que la impresión hebras medianas pueden cargarse con una carga eléctrica de la misma polaridad y que el El dispositivo está diseñado de tal manera que el sustrato puede disponerse entre el cabezal de impresión y el elemento de contraelectrodo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para la extrusión en paralelo de un medio de impresión sobre un sustrato

La invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la extrusión en paralelo de un medio de impresión sobre un sustrato de acuerdo con los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 9.

En operaciones de impresión industrial, particularmente en la fabricación de estructuras semiconductoras tales como, por ejemplo, células solares fotovoltaicas, a menudo es deseable aplicar un medio de impresión a un sustrato en múltiples franjas paralelas. Tal medio de impresión puede ser una pasta de impresión que contiene en particular un dopante para dopar una o varias regiones de la estructura semiconductora, que se usa para formar una máscara para los pasos de proceso posteriores y/o que contiene partículas metálicas para formar una estructura de contacto metálica.

Por el documento DE 102013223250 A1 se conoce un cabezal de impresión para aplicar múltiples líneas paralelas de medios de impresión a un sustrato.

A menudo es deseable aplicar líneas con el menor ancho posible, por ejemplo, para reducir las pérdidas por recombinación en una superficie de contacto metal-semiconductor y/o para reducir las pérdidas por sombreado a través de una estructura metálica de contacto de una célula solar fotovoltaica.

La aplicación de líneas delgadas y paralelas de medios de impresión a un sustrato requiere que las aberturas de descarga del cabezal de impresión estén a una distancia reducida de la superficie del sustrato para evitar líneas curvas debido a hebras de medio de impresión que discurren oblicuamente que salen de las aberturas de descarga. Se conocen aplicaciones en las que las aberturas de descarga del cabezal de impresión se mueven a una distancia de sólo 50 μm con respecto al sustrato.

Una distancia pequeña de este tipo requiere un alto nivel de precisión al guiar el movimiento entre el cabezal de impresión y el sustrato. Además, surgen problemas cuando el sustrato presenta irregularidades. El seguimiento del cabezal de impresión para compensar tales irregularidades requiere un gran esfuerzo y no es económicamente factible. Además, las irregularidades solo pueden ocurrir en el área de una o un subgrupo de las aberturas de descarga, de modo que una compensación de la distancia daría lugar a que las restantes aberturas de descarga estuvieran demasiado separadas.

Por el documento CN 103456835 B se conoce un dispositivo de impresión con el que se imprime un sustrato con pasta de plata. La pasta de plata se aplica sobre la superficie del sustrato, que se dispone sobre una base plana, mediante un gran número de boquillas. Las boquillas y la base están conectadas a una fuente de tensión y sirven como electrodo y contraelectrodo para crear un campo eléctrico.

El objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo y un procedimiento que permitan una mayor distancia entre la abertura de descarga del cabezal de impresión y el sustrato y, sin embargo, un alto nivel de precisión al aplicar líneas paralelas y rectas de medio de impresión.

Este objeto se consigue mediante un dispositivo según la reivindicación 1 y un procedimiento según la reivindicación 9. Se pueden encontrar configuraciones ventajosas en las reivindicaciones subordinadas.

El dispositivo según la invención está diseñado preferentemente para llevar a cabo el procedimiento según la invención, en particular una configuración ventajosa del mismo. El procedimiento según la invención está diseñado preferiblemente para ser realizado utilizando el dispositivo según la invención, en particular una forma de realización preferida del mismo.

El dispositivo según la invención para la extrusión en paralelo de un medio de impresión sobre un sustrato, en particular para la producción de pistas conductoras paralelas, tiene un cabezal de impresión con una entrada de medio de impresión para el medio de impresión, que está conectada de forma fluida con múltiples aberturas de descarga del cabezal de impresión, para la descarga simultánea del medio de impresión desde las aberturas de descarga en varias hebras paralelas del medio de impresión.

Por tanto, en uso, la pluralidad de hebras paralelas del medio de impresión inciden sobre la superficie del sustrato, preferiblemente perpendiculares a la superficie del sustrato. Varias líneas paralelas de medio de impresión se aplican al sustrato mediante un movimiento relativo entre el cabezal de impresión y el sustrato.

Es esencial que el dispositivo de impresión tenga un elemento de electrodo, un elemento de contraelectrodo y una fuente de tensión, estando diseñada la fuente de tensión para interactuar con el elemento de electrodo y el elemento de contraelectrodo para generar una diferencia de potencial eléctrico entre el elemento de electrodo y el elemento de contraelectrodo y un campo eléctrico asociado con él, que el elemento de electrodo está dispuesto y diseñado de tal manera que suministre o elimine carga eléctrica al medio de impresión, de modo que las hebras del medio de impresión puedan cargarse con una carga eléctrica de la misma polaridad y que el dispositivo está diseñado de tal manera que el sustrato se puede colocar entre el cabezal de impresión y el elemento de contraelectrodo.

El dispositivo se basa en el conocimiento de que las trayectorias del medio de impresión sobre el sustrato que no son rectas se originan en particular por que las hebras del medio de impresión entre las aberturas de descarga del cabezal de impresión y el sustrato no discurren paralelas. Sin embargo, cargar las hebras del medio de impresión con la misma polaridad conduce a una fuerza de repulsión entre las hebras del medio de impresión que, según las investigaciones del solicitante, promueve significativamente una marcha paralela de las hebras del medio de impresión.

Por lo tanto, el dispositivo según la invención está diseñado para sacar múltiples hebras de medio de impresión paralelas desde las aberturas de descarga del cabezal de impresión, que están cargadas eléctricamente con la misma polaridad, es decir, todas están cargadas eléctricamente positiva o negativamente.

Como resultado, la distancia entre las aberturas de descarga del cabezal de impresión y la superficie del sustrato se puede aumentar durante el proceso de impresión y todavía se garantiza un curso paralelo de las hebras del medio de impresión, de modo que se aplican sobre el sustrato líneas paralelas y rectas del medio de impresión.

El procedimiento de acuerdo con la invención se usa para la extrusión en paralelo de un medio de impresión sobre un sustrato, en particular para la producción de pistas conductoras paralelas. En el procedimiento según la invención, múltiples hebras paralelas de medio de impresión se distribuyen desde las aberturas de distribución de un cabezal de impresión sobre un sustrato y el cabezal de impresión y el sustrato se mueven entre sí. Es esencial que las hebras del medio de impresión estén cargadas eléctricamente antes de que se apliquen al sustrato, teniendo todas las hebras del medio de impresión la misma polaridad de carga.

Esto da como resultado las ventajas mencionadas anteriormente en la descripción del dispositivo según la invención.

Es ventajoso que el medio de impresión penetre en el elemento de electrodo sin aplicar una carga eléctrica al medio de impresión antes de que se descargue una hebra de medio de impresión desde una abertura de descarga. El elemento de electrodo presenta ventajosamente varios encaminamientos para el medio de impresión. Esto permite un intercambio de carga efectivo entre el elemento de electrodo y el medio de impresión. En particular, es ventajoso que el elemento de electrodo tenga las aberturas de descarga. En esta configuración ventajosa, el medio de impresión sale de las aberturas de descarga en forma de varias hebras paralelas de medio de impresión después de penetrar en el elemento de electrodo. Esto evita que el medio de impresión se libere de nuevo debido al contacto del medio de impresión con elementos del cabezal de impresión después de que se haya cargado el medio de impresión y, en particular, que el medio de impresión se neutralice de nuevo.

Ventajosamente, el elemento de electrodo está dispuesto en el cabezal de impresión. En otra forma de realización ventajosa, el cabezal de impresión está configurado como elemento de electrodo. En muchas aplicaciones es ventajoso formar el cabezal de impresión de material eléctricamente conductor, en particular de metal. De este modo, el cabezal de impresión se puede conectar a la fuente de tensión de forma estructuralmente sencilla, de modo que el cabezal de impresión sirve exclusivamente como elemento de electrodo. Debido al extenso contacto entre el medio de impresión y el cabezal de impresión, se garantiza un intercambio eficiente de portadores de carga.

Las líneas paralelas del medio de impresión se forman preferentemente a partir del sustrato de una manera en sí conocida, en la medida en que existe un movimiento relativo entre el cabezal de impresión y el sustrato. Está dentro del alcance de la invención que el cabezal de impresión se mueva sobre un sustrato estacionario, preferiblemente en un movimiento en línea recta. También está dentro del alcance de la invención que el sustrato se mueva con respecto al cabezal de impresión, de manera particularmente preferida por medio de un dispositivo transportador como, por ejemplo, una cinta transportadora.

Por lo tanto, el dispositivo tiene preferiblemente una unidad de transporte que está diseñada para mover el sustrato en relación con el cabezal de impresión, el elemento de electrodo y el elemento de contraelectrodo, en particular para moverlo en línea recta. Esto da como resultado una configuración estructuralmente simple, ya que solo se tiene que mover el sustrato.

También está dentro del alcance de la invención que el cabezal de impresión y el elemento de electrodo se muevan con respecto al sustrato y el elemento de contraelectrodo o que el cabezal de impresión, el elemento de electrodo y el elemento de contraelectrodo se muevan con respecto al sustrato.

La distancia entre el cabezal de impresión y el sustrato es ventajosamente constante durante el movimiento relativo entre el cabezal de impresión y el sustrato. Como se ha descrito anteriormente, el procedimiento según la invención permite una mayor distancia entre el cabezal de impresión y el sustrato en comparación con los procedimientos conocidos anteriormente, en particular, la distancia entre las aberturas de descarga del cabezal de impresión y el sustrato es preferiblemente de al menos 0,75 mm, más preferiblemente al menos 1 mm, en particular al menos 1,25 mm. Durante la aplicación del medio de impresión al sustrato, el cabezal de impresión y el elemento del electrodo se colocan en un lado del sustrato, preferiblemente encima del sustrato, y el contraelectrodo se coloca en el lado opuesto del sustrato al cabezal de impresión y el elemento de electrodo, dispuesto de manera particularmente preferida debajo del sustrato.

La disposición del cabezal de impresión por encima del sustrato tiene la ventaja de que la dirección de movimiento de las hebras del medio de impresión hacia el sustrato es asistida por la gravedad.

Las investigaciones realizadas por los solicitantes muestran que con distancias entre las aberturas de descarga del cabezal de impresión y la superficie del sustrato de hasta 3 mm, se puede despreciar la desviación repelente de las respectivas hebras de impresión periféricas. En el caso de distancias mayores, un elemento que sobresale en el cabezal de impresión puede servir como una fuente potencial, que asume la función de otras hebras de medios de impresión teóricas para la conducción paralela de las hebras de medios de impresión.

En una forma de realización ventajosa, el elemento de electrodo presenta, por lo tanto, al menos uno, preferiblemente dos elementos de borde. El elemento de borde está situado junto a una abertura de descarga de borde para evitar o al menos reducir una fuerza que actúa hacia el exterior. Para ello, el elemento de borde tiene una carga de la polaridad que corresponde a la polaridad de la hebra de medio de impresión de borde. Al menos uno, preferiblemente exactamente un elemento de borde, está dispuesto preferiblemente en ambos lados de la pluralidad de aberturas de descarga para evitar o al menos reducir una fuerza que actúa hacia fuera sobre las hebras del medio de impresión de los bordes.

El elemento de contraelectrodo se puede diseñar en varias formas y configuraciones.

En una forma de realización ventajosa, el elemento de contraelectrodo está configurado como electrodo plano.

En otra forma de realización ventajosa se utiliza un electrodo plano que tiene una anchura mayor que la anchura del sustrato a procesar. El ancho aquí corresponde a la extensión del electrodo perpendicular a la dirección de movimiento del movimiento relativo entre el cabezal de impresión y el sustrato y, por lo tanto, también perpendicular a las líneas paralelas generadas del medio de impresión sobre el sustrato.

El mayor ancho del elemento de electrodo en comparación con el sustrato conduce a líneas de campo ventajosas, que favorecen un curso paralelo de las hebras del medio de impresión.

En particular, es ventajoso formar el electrodo plano con una longitud, es decir, una extensión, en la dirección del movimiento relativo entre el cabezal de impresión y el sustrato y, por lo tanto, también en la dirección de las líneas paralelas del medio de impresión aplicadas al sustrato, que corresponde al menos a la longitud del sustrato, preferiblemente mayor que la longitud del sustrato. En esta configuración ventajosa, es especialmente ventajoso que el cabezal de impresión y el elemento de electrodo se muevan con respecto al sustrato y al elemento de contraelectrodo. Como resultado, no es necesario ningún movimiento síncrono entre el cabezal de impresión y el elemento de electrodo por un lado y el elemento de contraelectrodo por otro lado, dando como resultado una configuración que es menos compleja en términos de aparato. De acuerdo con la invención, el elemento de contraelectrodo presenta varios electrodos parciales, estando asignados respectivamente a varias de las aberturas de descarga del cabezal de impresión un electrodo parcial. En particular, es ventajoso que a cada abertura de descarga esté asignado al menos un, preferiblemente con exactitud un electrodo parcial.

De ello resulta la ventaja de que, a partir de cada hebra de medio de presión, las líneas de campo terminan en al menos un electrodo parcial, preferiblemente exactamente uno, asignado a esta hebra de medio de impresión.

Esto también hace posible la alineación, ya que la posición del electrodo parcial influye en el punto de impacto de la hebra de medio de impresión sobre el sustrato. Una disposición de los electrodos parciales a intervalos que corresponden a los intervalos deseados de las líneas paralelas del medio de impresión a aplicar al sustrato aumenta así la precisión de la estructura producida. Es ventajoso, por ejemplo, disponer los electrodos parciales del elemento de contraelectrodo equidistantes entre sí si se desean líneas de impresión paralelas equidistantes sobre el sustrato.

Por lo tanto, los electrodos parciales están dispuestos preferentemente de tal manera que una hebra de medio de impresión que sale de una abertura de descarga se extiende en la dirección del electrodo parcial asignado a esta abertura de descarga.

En una forma de realización ventajosa, los electrodos parciales están configurados como electrodos puntuales. Esto asegura un curso exactamente definido de las líneas de campo al electrodo de punto respectivo.

Según la invención, los electrodos parciales están configurados como electrodos lineales rectilíneos, en particular como electrodos lineales dispuestos en paralelo. Los electrodos de línea corresponden así al curso deseado y a la separación deseada de las líneas paralelas del medio de impresión a aplicar al sustrato.

Es ventajoso, cuando los electrodos parciales están configurados como electrodos de bomba, mover el cabezal de impresión, el elemento de electrodo y el elemento de contraelectrodo con respecto al sustrato. Por otro lado, cuando los electrodos parciales están diseñados como electrodos de línea, es particularmente ventajoso mover el cabezal de impresión y el elemento de electrodo en relación con el sustrato y el elemento de contraelectrodo.

En el procedimiento según la invención, de manera correspondiente, el dispositivo según la invención realiza preferentemente la carga de los hilos de medio de impresión se de una manera estructuralmente sencilla por medio de un elemento de electrodo y durante el proceso de impresión se dispone un elemento de contraelectrodo en el lado del sustrato alejado del cabezal de impresión.

Se desarrolla ventajosamente una tensión en el rango de 0,05 a 3 kV, en particular 0,3 kV, entre el elemento de electrodo y el elemento de contraelectrodo, en particular preferiblemente con una distancia de 1,5 mm entre las aberturas de descarga del cabezal de impresión y la superficie del sustrato y el uso de pastas de impresión Ag o Al.

Como se ha descrito anteriormente, el procedimiento según la invención y también el dispositivo según la invención permiten un alto nivel de precisión cuando se aplica la pluralidad de líneas paralelas de medio de impresión al sustrato. En un desarrollo ventajoso, el procedimiento y el dispositivo según la invención se pueden utilizar para realizar un procedimiento de impresión en varias etapas en particular, que tiene al menos dos pasadas de impresión:

en esta forma de realización ventajosa, una primera estructura de líneas paralelas del medio de impresión mencionado anteriormente se aplica como primer medio de impresión en una primera pasada de impresión. En una segunda pasada de impresión, se aplica a la primera estructura de líneas paralelas una segunda estructura de líneas paralelas de un segundo medio de impresión, que es preferentemente diferente del primero.

Esto hace posible lograr una alta relación de aspecto, ya que la impresión de al menos dos líneas de medio de impresión una encima de la otra permite una mayor altura sin o con al menos sólo un pequeño aumento en el ancho de la línea.

Alternativa o adicionalmente, el uso preferido de dos medios de impresión diferentes permite implementar diferentes funciones en los pasos de procesamiento posteriores:

en un gran número de aplicaciones y en particular en la producción de estructuras de contacto locales y/o dopajes locales en componentes semiconductores, en particular en células solares fotovoltaicas, la superficie del sustrato al que se aplican las líneas paralelas del medio de impresión suele estar cubierta con una capa eléctricamente aislante. En el caso de las células solares fotovoltaicas basadas en silicio, el sustrato normalmente tiene una capa aislante en forma de una capa de óxido de silicio o capa de nitruro de silicio. Es deseable que el medio de impresión penetre en la capa aislante para crear dopaje en el sustrato semiconductor por medio de un dopante contenido en el medio de impresión y/o para formar un contacto eléctrico con partículas metálicas del medio de presión al sustrato semiconductor.

Por lo tanto, es conocido realizar un paso de temperatura después de la aplicación del medio de impresión, en el que se calienta al menos el medio de impresión, preferiblemente todo el sustrato con el medio de impresión. Los medios de impresión típicos tienen frita de vidrio para lograr la penetración de una capa eléctricamente aislante en un paso de temperatura.

La configuración de al menos dos etapas del procedimiento de impresión descrito anteriormente está diseñada ventajosamente de tal manera que el primer medio de impresión penetra en la capa eléctricamente aislante, pero el segundo medio de impresión no.

En una configuración ventajosa, esto se puede lograr de tal manera que el primer medio de impresión esté diseñado para penetrar la capa eléctricamente aislante, por ejemplo tiene frita de vidrio, pero que el segundo medio de presión no esté diseñado para penetrar la capa eléctricamente aislante en un paso de temperatura subsiguiente, en particular, no tiene frita de vidrio.

Asimismo, en otra forma de realización ventajosa, el primer medio de impresión se puede aplicar primero y la penetración de la capa eléctricamente aislante se puede lograr por efecto de la temperatura y después de este paso, en la segunda pasada de impresión, el segundo medio de impresión es aplicado a las líneas previamente aplicadas del primer medio de impresión, que ya han penetrado la capa eléctricamente aislante. Aquí, también, el procedimiento de acuerdo con la invención y también el dispositivo de acuerdo con la invención ofrecen ventajas considerables, ya que la alineación exacta, es decir, la aplicación una encima de la otra y la evitación de la aplicación una al lado de la otra, de las líneas de impresión aplicadas en el primer y segundo proceso de impresión es posible gracias a la alta precisión del procedimiento según la invención y del dispositivo según la invención.

La pluralidad de aberturas de descarga están preferiblemente dispuestas a lo largo de una línea recta.

Otras características y formas de realización ventajosas se explican a continuación mediante ejemplos de realización y figuras. Muestran:

figura 1, dos ejemplos de realización de un dispositivo según la invención con un electrodo plano como elemento de contraelectrodo;

figura 2, dos ejemplos de realización con un elemento de contraelectrodo que presenta electrodos parciales; y

figura 3, pasos del procedimiento para la producción de una estructura metálica de contacto de una celda solar fotovoltaica.

Las figuras muestran representaciones esquemáticas que no son a escala. Los mismos símbolos de referencia en las figuras indican elementos iguales o equivalentes.

En la figura 1, las imágenes parciales b y c muestran cada una un ejemplo de realización de un dispositivo según la invención en una vista en planta desde arriba en una representación parcial. La vista lateral de los ejemplos de realización que se muestran en la figura 1a y la figura 1c es la misma que se muestra en la figura 1 a:

Ambos ejemplos de realización tienen un cabezal de impresión 1 con una entrada de medio de impresión 1a. La entrada de medio de presión 1a está conectada a través de un conducto con un depósito de medio de impresión 2, que contiene una bomba, de modo que el medio de presión puede ser alimentado desde el depósito de medio de impresión 2 al cabezal de impresión 1 a través de la entrada de medio de impresión 1a.

En la parte inferior del cabezal de impresión 1 en la figura 1 a, este tiene una gran cantidad de aberturas de descarga para el medio de impresión. La representación esquemática de las figuras muestra once aberturas de descarga, de las cuales salen las hebras de medio de impresión 3, identificándose solo la hebra del medio de impresión derecha con el número de referencia 3 en aras de la claridad. Por medio del cabezal de impresión 1, once hebras paralelas 3 del medio de impresiónse guían así sobre un sustrato 4 dispuesto debajo del cabezal de impresión 1, de modo que las hebras de medio de impresión 3 golpean el sustrato 4 perpendicularmente desde arriba. En formas de realización reales, se imprimen en paralelo un mayor número de líneas de impresión, en particular en el rango de 100 a 200 líneas de impresión. Once líneas paralelas se muestran en las figuras para una mejor representación.

El sustrato 4 representa un precursor en la producción de una celda solar fotovoltaica. El sustrato 4 se basa en una oblea de silicio, que ya tiene un dopado de base y un dopado de emisor en la parte frontal y una capa aislante aplicada en la parte frontal superior del sustrato 4 en la figura 1 a, que está diseñada como una capa de óxido de silicio.

En los ejemplos de realización ilustrados en la figura 1, el cabezal de impresión 1 se mueve con respecto al sustrato 4, según la ilustración de la figura 1 a, perpendicular al plano del dibujo. De esta forma, se pueden formar once líneas paralelas de medio de impresión sobre la superficie del sustrato 4.

Los dispositivos de impresión según los ejemplos de realización representados en la figura 1 también tienen una fuente de tensión 5. El cabezal de impresión 1 está hecho de metal y por lo tanto representa un elemento de electrodo 6.

Debajo del sustrato 4 está dispuesto un elemento de contraelectrodo 7a o 7b, que está configurado respectivamente como electrodo plano.

La fuente de tensión 5 está conectada al elemento de electrodo 6, es decir, al cabezal de impresión 1, y al elemento de contraelectrodo 7a, 7b para generar una diferencia de potencial eléctrico (tensión) de hasta 2 kV, aquí 1,5 kV, entre estos elementos.

Como se describió anteriormente, el cabezal de impresión 1 como elemento de electrodo 6 está hecho de metal y, por lo tanto, es eléctricamente conductor, de modo que los electrones se eliminan del medio de impresión por medio de la fuente de tensión 5, de modo que cada uno de los once hebras de medio de impresión 3 tiene una carga eléctrica positiva y por lo tanto una carga de la misma polaridad. Por lo tanto, existe una fuerza repelente entre las hebras de medio de impresión 3, lo que reduce el riesgo de que las hebras de medio de impresión 3 se desvíen del curso paralelo, como se ilustra en la figura 1 a. Una hebra de medio de impresión en la posición i con la carga qi experimenta el efecto de la fuerza de acuerdo con las leyes de la electrostática dependiendo de las cargas circundantes. Un desequilibrio en la cantidad total de carga a la izquierda o a la derecha del ramal del medio de impresión i no conduce a ninguna distorsión del paralelismo, ya que el efecto de la fuerza se reduce correspondientemente con la segunda potencia de la distancia a la carga respectiva. Por lo tanto, las hebras de medio de impresión directamente adyacentes ejercen la parte dominante de la fuerza y aseguran el paralelismo mutuo de las hebras de medio de impresión (propiedad de autoalineación).

En los dos ejemplos de realización mostrados en la figura 1, el elemento de electrodo 6, que está configurado como cabezal de impresión 1, presenta por lo tanto varias aberturas de descarga para el medio de impresión.

Las figuras 1b yc muestran una vista en planta desde arriba del respectivo ejemplo de realización.

En el primer ejemplo de realización representado en la figura 1b, se ilustra el elemento de contraelectrodo 7a como electrodo plano que presenta una superficie mayor que el sustrato 4. En esta ejemplo de realización, el cabezal de impresión 1 según la representación de la figura 1b se mueve de abajo hacia arriba por medio de una unidad de transporte no representada y así, como se explicó anteriormente, en la vista lateral según la figura 1a perpendicular al plano del dibujo, de modo que se formen once líneas paralelas del medio de impresión en el lado superior del sustrato 4, de las cuales, en aras de la claridad, solo la línea derecha del medio de impresión está marcada con el símbolo de referencia 8. En el primer ejemplo de realización mostrado en la figura 1b, el cabezal de impresión 1 y, por lo tanto, también el elemento de electrodo 6 se mueven con respecto al sustrato 4 y al elemento de contraelectrodo 7a.

En el segundo ejemplo de realización representado en la figura 1c, el elemento de contraelectrodo 7b también está realizado como electrodo de superficie. El elemento de contraelectrodo 7b, al igual que el elemento de contraelectrodo 7a, tiene una anchura mayor (extensión horizontal en las figuras 1b y c) que el sustrato 4. Sin embargo, a diferencia del primer ejemplo de realización, el elemento de contraelectrodo 7 del segundo ejemplo de realización representado en la figura 1c no tiene una longitud mayor (extensión perpendicular en las figuras 1b y c) que el sustrato 4.

En el segundo ejemplo de realización, tanto el cabezal de impresión 1 como, por tanto, también el elemento de electrodo 6 y el elemento de contraelectrodo 7b se mueven con respecto al sustrato 4.

Como se describió al principio, los dos ejemplos de realización descritos en la figura 1 en particular también permiten una distancia A de 1,2 mm entre el cabezal de impresión 1 y el sustrato 4 en el presente caso. Debido a la carga de la misma polaridad de las hebras de medio de impresión 3, es posible, sin embargo, la aplicación de delgadas líneas paralelas de medio de impresión 8 (aquí con un ancho en el rango de 15 gm a 80 gm, en el presente caso 30gm) que tienen una alta precisión en términos de exactitud y paralelismo.

Los ejemplos de realización mostrados en la figura 2 ofrecen una precisión aún mayor y la posibilidad adicional de alineación, en particular en el caso de múltiples procedimientos de impresión.

Aquí también se muestra una vista lateral análoga a la figura 1 en la figura 2a, que es la misma para el ejemplo de realización mostrado en la figura 2b y en la figura 2c.

La estructura del tercer y cuarto ejemplo de realización es esencialmente la misma que la estructura del primer y segundo ejemplo de realización, mostrando diferencias los elementos de contraelectrodo.

Por lo tanto, en la figura 2b solo se muestra el elemento de contraelectrodo 7c del tercer ejemplo de realización y, correspondientemente, en la figura 2c el elemento de contraelectrodo 7d del cuarto ejemplo de realización.

Como puede verse en la figura 2a, en el tercer y cuarto ejemplo de realización de un dispositivo según la invención, el cabezal de impresión 1, que está diseñado como un elemento de electrodo 6, se alimenta con medio de impresión desde el depósito de medio de impresión 2 a través de una entrada del medio de impresión 1 a para distribuir sobre el sustrato 4 hebras paralelas de medio de impresión 3 desde las aberturas de descarga del cabezal de impresión 1 , que está dispuesto a una distancia A del cabezal de impresión 1. Mediante la fuente de tensión 5 se genera un potencial entre el elemento de electrodo 6 y el elemento de contraelectrodo 7c, 7d. Sin embargo, los elementos de contraelectrodo 7b y 7c no están diseñados como elementos de electrodo plano, sino que cada uno tiene elementos de electrodos parciales, como puede verse en las figuras 2b y 2c, que muestran una vista en planta de los elementos de contraelectrodo 7b y 7c :

el elemento de contraelectrodo 7b, 7c según la figura 2b tiene varios electrodos puntuales, de los cuales sólo el electrodo puntual está marcado con una P por motivos de claridad. El número corresponde al número de aberturas de descarga del cabezal de impresión 1. En la presente representación simplificada, por lo tanto, hay once electrodos de punto P. Los electrodos de punto P están dispuestos en una placa base no conductora del elemento de contraelectrodo 7c y son conectados entre sí únicamente a través de cables eléctricos y a una conexión dispuesta lateralmente para conectar los electrodos de punto P a la fuente de tensión 5 de manera conductora de electricidad.

El elemento de contraelectrodo 7c del cuarto ejemplo de realización está construido de manera similar, pero tiene electrodos lineales L en lugar de electrodos de punto P. Cada uno de los electrodos lineales L está formado como una línea recta y están dispuestos paralelamente entre sí. Aquí también, el número de electrodos lineales corresponde al número de aberturas de descarga del cabezal de impresión 1, once en el presente caso.

La distancia entre los electrodos de punto P y los electrodos lineales L corresponde también a la distancia entre las aberturas de descarga del cabezal de impresión 1 y, por lo tanto, también a la distancia deseada entre las hebras del medio de impresión 3 que salen del cabezal de impresión 1 y las líneas de medio de impresión paralelas 8 que se forman sobre el sustrato 4.

Las líneas del campo electrostático que se forma terminan cada una perpendicularmente al contraelectrodo. Si el contraelectrodo está diseñado como electrodos parciales separados uno de otro, cada hebra de medio de presión experimenta una acción de fuerza a lo largo de las líneas de campo, lo que dificulta que la hebra de medio de impresión se desvíe perpendicularmente a la dirección de dispensación en relación con la posición del subcontraelectrodo.

En el tercer ejemplo de realización con el elemento de contraelectrodo 7c según la figura 2b, el cabezal de impresión 1 y, por lo tanto, el elemento de electrodo 6 y el elemento de contraelectrodo 7c se mueven con respecto al sustrato 4, como en el segundo ejemplo de realización. En el cuarto ejemplo de realización con elemento de contraelectrodo 7d según la figura 2c, como también en el primer ejemplo de realización, el cabezal de impresión 1 y, por lo tanto, el elemento de electrodo 6 se mueven con respecto al sustrato 4 y el elemento de contraelectrodo 7d.

En la figura 3 se muestran varios pasos del procedimiento para formar una estructura de contacto metálica sobre el sustrato 4 por medio de un procedimiento de impresión en dos etapas.

El sustrato 4 se muestra en las imágenes parciales a y b de la figura 3, respectivamente, en una vista lateral y en una vista parcial c de la figura 3 en una vista en planta desde arriba.

En la superficie, el sustrato 4 tiene una capa de aislamiento eléctricamente aislante 4a formada como capa de dióxido de silicio. Asimismo, la capa aislante puede estar configurada de otra forma en una modificación del ejemplo de realización, por ejemplo como capa de nitruro de silicio. Usando el dispositivo según el tercer ejemplo de realización o alternativamente según el cuarto ejemplo de realización, primero se imprimió un primer medio de impresión en líneas finas con un ancho en el rango de 15 gm a 80 gm, aquí 40 gm, sobre la capa de aislamiento 4a del sustrato 4 en una primera pasada de impresión. Posteriormente, en una segunda pasada de impresión, también se aplicó un segundo medio de impresión, diferente del primer medio de impresión, en líneas de medio de impresión a las líneas de medio de impresión de la primera pasada y por lo tanto al primer medio de impresión. El primer medio de presión tiene una mayor cantidad de frita de vidrio corrosiva, mientras que el segundo medio de impresión no. Ambos medios de impresión, por otro lado, tienen partículas de metal.

En un paso de temperatura que actúa conjuntamente para ambos medios de impresión, el sustrato 4 se calienta (a aproximadamente 700 °C a 850 °C, aquí a aproximadamente 780 °) durante un período de tiempo en el rango de 20 segundos a 40 segundos, aquí 30 segundos, de modo que las líneas del medio de impresión del primer medio de impresión penetren en la capa de aislamiento 4a y formen un contacto eléctricamente conductor con el sustrato 4. Por otro lado, las líneas del medio de impresión del segundo medio de impresión no penetran en la capa de aislamiento 4a.

En el presente ejemplo de realización, las líneas del medio de impresión del primer medio de impresión tienen un ancho menor (en el rango de 15 gm a 70 gm, aquí 20 gm) en comparación con el ancho de las líneas del medio de impresión del segundo medio de impresión (con un ancho en el rango de 20 gm a 80 gm, aquí con un ancho de 60 gm) de modo que las líneas del medio de impresión del segundo medio de impresión que quedan en la capa de aislamiento 4a tienen un ancho suficiente para garantizar una resistencia de línea transversal baja, mientras que las líneas más delgadas del medio de impresión 1 tienen la función esencial de la conexión eléctricamente conductora entre las líneas del medio de impresión del segundo medio de impresión y el sustrato 4.

Por un lado, esto asegura una conductividad transversal suficiente en la superficie de la capa de aislamiento 4a a través de las líneas de medio de presión del segundo medio de impresión y, por otro lado, la recombinación en el contacto metal/semiconductor se reduce debido a la menor anchura de las líneas de medio de impresión del primer medio de impresión. También está dentro del alcance de la invención elegir otras proporciones de ancho, en particular para aplicar ambas líneas de medio de impresión con el mismo ancho.

La figura 1 también muestra un perfeccionamiento del ejemplo de realización descrito anteriormente: en este perfeccionamiento, el elemento de electrodo 6 tiene dos elementos de borde 6a y 6b que se muestran sombreados. Los elementos de borde 6a y 6b también están hechos de metal y están conectados conductivamente con el elemento de electrodo 6 diseñado como cabezal de impresión 1, de modo que los elementos de borde 6a, 6b tienen la misma diferencia de potencial con el contraelectrodo 7a que con el elemento de electrodo 1. Esto compensa o al menos reduce cualquier fuerza que actúe hacia el exterior (es decir, hacia la izquierda en la figura 1 en el caso de la hebra marginal izquierda de medio de impresión 3 y hacia la derecha en el caso de la hebra marginal derecha de medio de presión 3).

Símbolo de referencia

A Distancia

1 cabezal de impresión

1a entrada de medio de impresión

2 depósito de medio de impresión

3 hebra de medio de impresión

4 sustrato

4a capa de aislamiento

5 fuente de tensión

6 elemento de electrodo

6a, 6b elemento de borde

7a, 7b, 7c, 7d elemento de contraelectrodo

P electrodos de punto

L electrodos lineales

8 línea de medio de impresión

Claims (12)

REIVINDICACI0NES

1. Dispositivo para la extrusión en paralelo de un medio de impresión sobre un sustrato (4), en particular para producir pistas conductoras paralelas, con un cabezal de impresión (1) con una entrada de medio de impresión (1a) para el medio de impresión, que está conectado de forma fluida y conductiva a múltiples aberturas de descarga del cabezal de impresión, para la descarga simultánea del medio de impresión desde las aberturas de descarga en múltiples hebras paralelas de medio de impresión, incluyendo el dispositivo de impresión un elemento de electrodo (6), un elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d) y una fuente de tensión, estando la fuente de tensión construida para cooperar con el elemento de electrodo (6) y el elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d) para producir una diferencia de potencial eléctrico y un campo electrostático asociado con ella entre el elemento de electrodo (6) y el elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d), estando el elemento de electrodo (6) dispuesto y construido de tal manera que suministre carga eléctrica al medio de impresión o la descargue, de modo que las hebras de medio de impresión puedan cargarse con una carga eléctrica de la misma polaridad y estando el dispositivo configurado de manera que el sustrato (4) pueda disponerse entre el cabezal de impresión (1) y el elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d), caracterizado por que el elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d) incluye múltiples electrodos parciales, estando múltiples aberturas de descarga del cabezal de impresión asociadas a un electrodo parcial respectivo y estando los electrodos parciales construidos como electrodos lineales rectos (L).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento de electrodo (6) presenta múltiples encaminamientos para el medio de impresión, en particular por que el elemento de electrodo (6) incluye la pluralidad de aberturas de descarga.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de electrodo (6) está dispuesto en el cabezal de impresión (1), en particular por que el cabezal de impresión (1) está configurado como elemento de electrodo (6).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d) está construido como un electrodo plano y el dispositivo incluye una unidad de transporte, que está construida para mover el cabezal de impresión (1) y el elemento de electrodo en relación con el elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d), en particular para moverlo en línea recta, preferiblemente para moverlo a una distancia constante (A) del elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo incluye una unidad de transporte, que está construida para mover el sustrato (4) en relación con el cabezal de impresión (1), el elemento de electrodo (6) y el elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d), particularmente para moverlo en una línea recta, siendo preferentemente constante la distancia (A) entre el sustrato (4) y el cabezal de impresión (1).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que a cada abertura de descarga está asociado al menos uno, de preferencia exactamente un electrodo parcial.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que los electrodos parciales están dispuestos de tal manera que una hebra de medio de impresión (3) que sale de una abertura de descarga se extiende en la dirección del electrodo parcial asociado a esta abertura de descarga.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los electrodos parciales están construidos como electrodos lineales dispuestos en paralelo (L).

9. Procedimiento para la extrusión en paralelo de un medio de impresión sobre un sustrato (4), particularmente para producir pistas conductoras paralelas, descargándose múltiples hebras paralelas de medio de impresión desde las aberturas de descarga de un cabezal de impresión sobre un sustrato (4) y moviéndose el cabezal de impresión (1) y el sustrato (4) uno con relación a otro, cargándose eléctricamente las hebras de medio de impresión antes de su aplicación sobre el sustrato (4) , presentando todas las hebras del medio de impresión la misma polaridad de la carga, caracterizado por que la carga de las hebras de medio de impresión se realiza por medio de un elemento de electrodo y durante el proceso de impresión se dispone un elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d) en el lado del sustrato alejado del cabezal de impresión (1), formándose una diferencia de potencial eléctrico y un campo electrostático asociado con ella entre el elemento de electrodo (6) y el elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d), particularmente en el rango de 0,05 kV a 3 kV, y el elemento de contraelectrodo (7a, 7b, 7c, 7d) incluye múltiples electrodos parciales, estando un respectivo electrodo parcial asociado a múltiples aberturas de descarga del cabezal de impresión y estando los electrodos parciales construidos como electrodos lineales rectos (L).

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que durante el proceso de impresión, la distancia (A) entre el cabezal de impresión (1) y el sustrato (4) es superior a 0,75 mm, en particular superior a 1 mm, preferentemente superior a 1,25 mm.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado por que se lleva a cabo un proceso de impresión en dos etapas, en el que, en una primera pasada de impresión, se aplica una primera estructura de líneas paralelas del medio de impresión como primer medio de impresión, y, en una segunda pasada de impresión, se aplica una segunda estructura de líneas paralelas de un segundo medio de impresión, diferente al primero, a la primera estructura de líneas paralelas.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que el sustrato (4) presenta una capa de aislamiento eléctricamente aislante (4a) en el lado vuelto hacia el cabezal de impresión (1), por que el primer medio de impresión contiene una sustancia, preferiblemente frita de vidrio, que penetra en la capa de aislamiento (4a) bajo el efecto de la temperatura y la penetración de la capa de aislamiento (4a) por parte del primer medio de impresión se consigue mediante la acción de la temperatura.