利用激光切割的膜片對準(zhǔn)層壓方法

專利名稱：利用激光切割的膜片對準(zhǔn)層壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及將層添加到柔性膜片上的制造過程和方法，更具體地說涉及膜片和層的對準(zhǔn)及其切割。
背景技術(shù)：
在過去的幾年里，觸摸屏的普及程度已經(jīng)大大地提高。為了制造出可靠而節(jié)省成本的高質(zhì)量觸摸傳感器，已經(jīng)開發(fā)出很多不同的技術(shù)。觸摸傳感器技術(shù)的例子包括電容式、電阻式、近場成像(NFI)式、聲波式、紅外式以及力式傳感器技術(shù)。觸摸傳感器的常用場合包括計(jì)算機(jī)監(jiān)視器以及移動(dòng)式手持裝置，例如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和平板計(jì)算機(jī)等。
觸摸傳感器通常具有特定技術(shù)所特有的特征和質(zhì)量。各類觸摸傳感器技術(shù)都提出了特殊的要求，這些要求涉及例如觸摸輸入的識(shí)別、傳感器的觸敏結(jié)構(gòu)的觸摸輸入位置的確定、可靠性、尺寸、重量以及成本等。
大多數(shù)觸摸傳感器都嵌入在將要在監(jiān)視器或手持裝置中使用的電薄膜面板中。本發(fā)明所涉及的這種電薄膜面板包括在柔性聚合物膜、膜片或絕緣層壓層的分離層上形成的第一導(dǎo)電電路和第二導(dǎo)電電路。制造這種面板的一種常用方法是在各塑料薄膜片材上形成電路，然后在兩個(gè)電路完全形成之后將兩個(gè)薄膜片材結(jié)合在一起。可以利用例如層壓方法將片材結(jié)合在一起。這一技術(shù)成本較高，并且需要難度大且耗時(shí)的手鋪及對準(zhǔn)操作，特別是當(dāng)塑料薄膜非常薄(例如厚度在約1密耳至5密耳的范圍內(nèi))時(shí)尤其如此。通常將分離的薄膜以堆疊方式手動(dòng)對準(zhǔn)，然后在熱和壓力下采用輥或在壓力機(jī)或高壓處理器中進(jìn)行層壓。
另一種技術(shù)包括將膜片卷與膜片或?qū)訅褐破返钠渌鼘舆M(jìn)行層壓?？梢詫⒊善肪砬懈畛扇魏嗡栝L度。這一技術(shù)也存在一些缺陷。為了與電路板或硬線連接件相連接，置于層壓膜片的連續(xù)卷中的電路可能難以接近。如美國專利5,062,016中所述，可以將電路元件設(shè)置為這樣，即使得元件的尾部區(qū)域沿著膜片的側(cè)邊露出以便于進(jìn)行連接。如果將該技術(shù)用于導(dǎo)電跡線沿垂直的X和Y方向排列的格柵型電路中，則為了使導(dǎo)電跡線露出以便于隨后進(jìn)行連接，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電跡線必須延伸到膜片的側(cè)邊。這種對于導(dǎo)電跡線的布線和接入點(diǎn)的限制會(huì)導(dǎo)致涉及如下方面的局限性制造效率、制造元件的成本、以及電路元件和使用這些元件的電子器件的設(shè)計(jì)選擇性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總的來說涉及用于制造多層式電路組件的系統(tǒng)和方法。多層式電路組件通常形成為膜片、層壓層和置于膜片與層壓層之間的元件或圖案的各層的連續(xù)卷。多層式電路可以包括單層元件或具有插入的膜片層或?qū)訅翰牧蠈拥亩鄬釉?。本發(fā)明在某些方面提供能夠更有效地利用膜片上的膜片面積的技術(shù)。舉例來說，元件可以設(shè)置為這樣，即使得元件的尾部區(qū)域可以位于膜片的中間區(qū)域而非沿著膜片的邊緣，但是這些區(qū)域仍然露出以便于將來進(jìn)行連接。
本發(fā)明有效地消除了對于在各層接合之前以及接合過程中手工處理膜片或?qū)訅簩拥男枰?，在很多公知的方法中都需要這種處理以確保元件相對于各層適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。因?yàn)槟軌驅(qū)崿F(xiàn)各層的自動(dòng)對準(zhǔn)和咬合，本發(fā)明還消除了對于如下設(shè)備的需要，例如高壓處理機(jī)、壓力機(jī)或拉伸機(jī)等。
本發(fā)明的一方面涉及一種制造多層式電路組件的方法。所述電路組件包括膜片部件、元件和層壓層。所述方法包括提供其上設(shè)置有元件的膜片部件的卷，提供層壓層的單獨(dú)卷；以及采用位置檢測裝置監(jiān)視所述膜片部件上的元件的位置。所述方法還包括在根據(jù)所述膜片部件上元件的監(jiān)視位置而確定的位置處改變所述層壓層的一部分；以及將所述層壓層與所述膜片部件連接，以便提供多層式電路的連續(xù)片材。在這樣的情況下形成所述多層式電路，即所述元件置于所述膜片部件與所述層壓層之間并與所述層壓層中的改變區(qū)域(改變部分)對準(zhǔn)。
本發(fā)明的另一方面涉及一種利用膜片層壓機(jī)制造多層式產(chǎn)品的方法。所述膜片層壓機(jī)包括位置檢測裝置、第一咬合輥和第二咬合輥以及改變裝置。所述方法包括將第一層的連續(xù)片材供給到所述第一咬合輥，所述第一層包括至少一個(gè)設(shè)置于其上的元件；以及檢測所述元件的位置以確定所述元件相對于所述第一咬合輥的位置。所述方法還包括將第二層的連續(xù)片材供給到所述第二咬合輥，所述第一咬合輥和所述第二咬合輥引導(dǎo)所述第一層和所述第二層彼此接合，以便形成多層式產(chǎn)品的連續(xù)片材。所述方法還包括根據(jù)所述元件的確定位置在所述第二層中形成開口，從而使得所述元件在所述多層式產(chǎn)品的開口中露出。
本發(fā)明的另一方面涉及一種利用膜片層壓機(jī)制造多層式產(chǎn)品的方法。所述膜片層壓機(jī)包括位置檢測裝置、第一咬合輥和第二咬合輥以及變動(dòng)裝置。所述方法包括將第一層的連續(xù)片材供給到所述第一咬合輥，所述第一層包括預(yù)定圖案；以及采用所述位置檢測裝置檢測所述預(yù)定圖案的至少一部分的位置，以確定所述預(yù)定圖案的所述一部分的特征。所述方法還包括將第二層的連續(xù)片材供給到所述第二咬合輥，所述第一咬合輥和所述第二咬合輥引導(dǎo)所述第一層和所述第二層彼此接合，以便形成多層式產(chǎn)品的連續(xù)片材；以及在所述第二層供給到所述第二咬合輥之前，根據(jù)所述預(yù)定圖案的所述一部分的確定特征，采用所述變動(dòng)裝置變動(dòng)所述第二層。
本發(fā)明的另一方面涉及一種制造多層式電路組件的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一輥支撐件，其構(gòu)造成支撐膜片的連續(xù)卷，所述膜片具有至少一個(gè)設(shè)置于其上的電路元件；以及第二輥支撐件，其構(gòu)造成支撐層壓層的連續(xù)卷。所述系統(tǒng)還包括第一咬合輥和第二咬合輥，其構(gòu)造成分別引導(dǎo)所述膜片和所述層壓層彼此接合，以便形成多層式產(chǎn)品的連續(xù)片材。在所述第一輥支撐件和所述第一咬合輥之間設(shè)置所述系統(tǒng)的位置檢測裝置。所述位置檢測裝置布置并構(gòu)造成監(jiān)視至少一個(gè)電路元件相對于所述第一咬合輥的位置。在所述第二輥支撐件和所述第二咬合輥之間設(shè)置所述系統(tǒng)的改變裝置。所述改變裝置布置并構(gòu)造成根據(jù)所述電路元件的監(jiān)視位置改變所述層壓層。


圖1是用于根據(jù)本發(fā)明的原理形成多層式電路的一個(gè)系統(tǒng)實(shí)例的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理形成的連續(xù)多層式電路組件的一部分的頂視圖。
圖3是圖2所示電路組件的兩個(gè)尾部的局部放大圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的原理制造多層式電路的方法實(shí)例的流程圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的原理制造多層式產(chǎn)品的方法實(shí)例的流程圖。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的原理制造多層式產(chǎn)品的另一方法實(shí)例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供這樣的新穎方法和裝置，其能夠在膜片上形成多層式電路，從而使得與多層式電路的各層連接的電連接部分可以露出，以便于隨后彼此連接或者與外部電路連接。在一方面，本發(fā)明提供一種層壓過程中的機(jī)器視覺對準(zhǔn)切割方法，從而露出電路的關(guān)鍵區(qū)域，如果不進(jìn)行切割這些區(qū)域?qū)⒈粚訅簩铀采w。
本發(fā)明還提供一種有效的解決方案，其用于解決在試圖制造膜片形式的多層式電路時(shí)產(chǎn)生的偏移問題。如果在兩個(gè)各具有一系列圖像的單獨(dú)膜片上形成兩個(gè)電路層，那么當(dāng)將兩個(gè)膜片對準(zhǔn)地層壓在一起時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖像偏移問題。這是由于如下事實(shí)不能準(zhǔn)確地保持圖像之間的間距，任何微小的誤差在經(jīng)過多個(gè)圖像累積之后都將導(dǎo)致對準(zhǔn)偏離。有一些方法可以解決該問題，例如在層壓圖像之前拉伸一個(gè)膜片，或者在層壓各圖像之后切割一個(gè)膜片的圖像，但是這些方法通常慢并且成本較高。此外，很多膜片材料不能以任何有效的方式進(jìn)行拉伸。本發(fā)明使得能夠形成電路層；能夠?qū)訅褐破犯街谠撾娐飞希€能夠露出第一電路的一些部分；并且能夠使第二電路或其它后面的電路與第一電路的各圖像對準(zhǔn)而形成。這些電路可以通過絲網(wǎng)印刷、光刻或其它成像技術(shù)形成。
本發(fā)明的方法和裝置能夠在更有效地利用膜片面積的情況下在連續(xù)膜片部件上形成多層式電路。舉例來說，電路的元件可以設(shè)置為這樣，即使得元件的連接點(diǎn)可以位于膜片的中間區(qū)域而非靠近膜片的邊緣，但是這些連接點(diǎn)仍然露出。當(dāng)處理小型元件時(shí)，本發(fā)明的這一優(yōu)點(diǎn)尤其有用。當(dāng)使用小型元件構(gòu)造多層式電路并且只有膜片部件的邊緣可以用于露出電路元件時(shí)，沿著膜片的各側(cè)邊緣只能設(shè)置一行元件，從而使得元件的連接點(diǎn)沿著膜片的側(cè)邊緣露出。本發(fā)明允許在膜片上設(shè)置相對于膜片的側(cè)邊緣沿任何希望的方向排列的多行元件。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于降低制造成本，特別是與用于多層式電路組件的多層式產(chǎn)品的處理相關(guān)的成本。通過利用軟件和機(jī)器視覺來對準(zhǔn)切割圖案與電路元件，可以獲得這一優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)例中，不管所采用的元件構(gòu)造如何，都可以使用標(biāo)準(zhǔn)的層壓寬度，并且只需要與元件構(gòu)造相關(guān)的特定軟件文件來運(yùn)行系統(tǒng)/機(jī)器。此外，在多卷預(yù)切層壓層必須與元件布置對準(zhǔn)的系統(tǒng)中，切口具有確定的寬度和路線布置以與其上固定層壓層的膜片上的元件圖案對應(yīng)，與這種系統(tǒng)相比，本發(fā)明可以大大減少設(shè)置時(shí)間。
現(xiàn)在參照圖1，圖中示出用于制造多層式電路的示意性系統(tǒng)實(shí)例。系統(tǒng)10包括第一輥支撐件12、第二輥支撐件14、第三輥支撐件16和第四輥支撐件18，這些輥支撐件構(gòu)造成支撐如下相應(yīng)連續(xù)材料卷連續(xù)層21的第一卷20、連續(xù)層23的第二卷22、連續(xù)多層式電路25的卷24和離型襯片27的連續(xù)卷26。支撐件12、14、16、18可以具有任何需要的結(jié)構(gòu)，只要該結(jié)構(gòu)允許或確保其所支撐的連續(xù)卷能夠卷收和展開即可。方向箭頭A、B、C、D表示各層在經(jīng)過系統(tǒng)10時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向。
系統(tǒng)10還包括第一咬合輥28、第二咬合輥30、第一編碼器32、第二編碼器34、位置檢測裝置36、改變裝置38以及輥40、42、44、46。第一編碼器32和位置檢測裝置36位于第一卷20和第一咬合輥28之間。第二編碼器34、改變裝置38以及輥40、42位于第二卷22和第二咬合輥30之間。第三輥44位于第一咬合輥28、第二咬合輥30與卷24之間。輥46位于編碼器34與離型襯片的卷26之間。
在一個(gè)實(shí)例中，連續(xù)層21的第一卷上面包括圖案，當(dāng)連續(xù)層21沿著朝向第一咬合輥28以及第一咬合輥28與第二咬合輥30之間的咬合點(diǎn)或接合點(diǎn)29的方向A運(yùn)動(dòng)時(shí)，由位置檢測裝置36監(jiān)視該圖案。該圖案可以以很多不同的方式限定而成。在一個(gè)實(shí)例中，圖案可以由導(dǎo)電跡線限定而成，而在另一個(gè)實(shí)例中，圖案可以由包括至少一個(gè)安裝在層21表面上的元件的電路元件的布置來限定。圖案布置并構(gòu)造成由位置檢測裝置36進(jìn)行檢測。
優(yōu)選的是，位置檢測裝置36保持在固定位置或者沿著已知的路徑移動(dòng)，從而可以確定檢測到圖案時(shí)所在的位置與咬合點(diǎn)之間的距離，在該咬合點(diǎn)處，第一連續(xù)層21和第二連續(xù)層23在第一咬合輥28和第二咬合輥30之間彼此接觸。位置檢測裝置36可以是例如任何機(jī)器視覺裝置諸如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等，或者是與膜片中用于各圖像的標(biāo)記或孔一起使用的簡單光學(xué)傳感器。
編碼器32、34可以用于跟蹤相關(guān)膜片移動(dòng)的絕對距離，從而使得可以預(yù)測當(dāng)膜片到達(dá)咬合點(diǎn)時(shí)所檢測圖案的準(zhǔn)確位置。這種確定性使得能夠準(zhǔn)確地確定對層壓層進(jìn)行改變操作的位置(后面進(jìn)一步討論)，從而導(dǎo)致元件與改變區(qū)域之間的精確對準(zhǔn)。這樣，位置檢測裝置36和編碼器32、34可以用于確定相對于第一層21設(shè)置的圖案與咬合點(diǎn)29之間的準(zhǔn)確距離。
改變裝置38可以在第二卷22與第二咬合輥30之間位于沿著第二層23的長度的任何位置。在圖1所示的實(shí)施例中，改變裝置38位于編碼器34與輥42之間，但是該改變裝置可以位于離型襯片27與第二層23分離之前的任何位置。改變裝置3 8也可以保持在固定位置，或者至少沿著某一路徑保持在改變裝置38與咬合點(diǎn)29之間的距離始終已知的位置。如果改變裝置3 8與咬合點(diǎn)29之間的距離已知，并且第一層21上的特征與咬合點(diǎn)之間的距離已知，則可以在如下位置改變第二層23，該位置確保當(dāng)?shù)谝粚?1和第二層23在咬合點(diǎn)29處彼此接合時(shí)改變區(qū)域與第一層21上的特征對準(zhǔn)。這種方法實(shí)時(shí)監(jiān)視一個(gè)到達(dá)層，并且恰好在第一到達(dá)層與第二到達(dá)層彼此接合以形成多層式產(chǎn)品之前，利用在監(jiān)視過程中收集的信息改變第二到達(dá)層，這種方法是所屬領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)進(jìn)步。
改變裝置38可以是能夠利用如下技術(shù)改變或變動(dòng)第二層23的特征的任何類型的裝置，這些技術(shù)為諸如切割、成形、重新定位、整形、沉積或以某種方式改變第二層的任何其它所需手段等。在整篇說明書中，術(shù)語“切割”可以與術(shù)語“改變”互換地使用，但是這種使用并非旨在將術(shù)語“改變”的范圍限制在唯一的定義中。
現(xiàn)在參照圖2和圖3，圖中示出連續(xù)層50的一部分的局部放大圖，在該部分上面已經(jīng)安裝了沿第一行51和第二行53排列的多個(gè)電路元件，這些電路元件由第一行51中的52A和第二行53中的52B表示。第一行51和第二行53沿方向X間隔開，該方向表示沿著連續(xù)層50的長度的方向。分隔線60將第一行51和第二行53分隔開。如圖3所示，元件52A和52B分別包括尾部54A和54B以及多個(gè)跡線56A和56B。多個(gè)元件52A和52B在連續(xù)層50的寬度W上延伸。第一行51和第二行53分別需要占據(jù)層50的長度L1和L2。
在圖2和圖3所示的實(shí)施例中，最好使尾部54A和/或54B的端部露出以便于進(jìn)行連接。覆蓋電路的第二連續(xù)層或?qū)訅褐破?未示出)可以包括一個(gè)或多個(gè)開口62，這些開口具有適當(dāng)?shù)某叽缡沟梦膊?4A和54B的端部露出。開口62示出為關(guān)于各對元件52A、52B的分隔線60對中。各開口62限定穿透位于元件52A、52B上方的層壓制品而形成的開口的希望位置。這種開口62可以根據(jù)本發(fā)明的原理形成，例如通過系統(tǒng)10的上述改變功能。在一個(gè)方法實(shí)例中，采用改變裝置形成開口62，其中開口62的位置是根據(jù)觀測連續(xù)層50上的元件的位置檢測裝置所確定的電路元件52A、52B的監(jiān)視位置得到的。監(jiān)視元件52A和52B以及形成開口62都發(fā)生在連續(xù)層50與其中已經(jīng)形成開口62的第二層接合之前。以這種方式，可以使開口62與尾部54A、54B的希望露出以便于將來進(jìn)行連接的那部分準(zhǔn)確地對準(zhǔn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，開口62具有約2.5cm×2.5cm(1平方英寸)的尺寸，但是在不同的應(yīng)用場合可以具有更大或更小的尺寸。更大的開口尺寸會(huì)導(dǎo)致層減弱，直到在層經(jīng)過系統(tǒng)到達(dá)咬合點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力作用下層發(fā)生變形的程度。開口62的尺寸越小，對于在與相對層上的特征(例如，元件或圖案)適當(dāng)對準(zhǔn)的位置上形成開口的準(zhǔn)確度和精度要求就越高。在一個(gè)實(shí)例中，邊長尺寸在1至5mm范圍內(nèi)的開口也在本發(fā)明的能力范圍內(nèi)。
當(dāng)使用上述系統(tǒng)和方法實(shí)例時(shí)，可以在連續(xù)膜片50的寬度上并且沿其長度的任何位置接近尾部54A、54B的端部。相比之下，很多已知的方法要求元件這樣排列，即使得元件的希望露出的部分必須沿著連續(xù)層的側(cè)邊緣排列。如果將這種要求施加于圖2所示的實(shí)施例上，則對于可以在長度L1+L2內(nèi)安裝在膜片50上的總共約6至8個(gè)電路元件，只有約3至4個(gè)元件可以在長度L1+L2內(nèi)沿著各側(cè)邊緣排列。對于給定面積((L1+L2)×W)的這一電路元件總數(shù)顯著小于根據(jù)圖2所示的實(shí)例可以安裝在連續(xù)層50上的20個(gè)電路元件52A、52B。
圖4示出在用于制造連續(xù)多層式產(chǎn)品的本發(fā)明的方法實(shí)例中所涉及的步驟。由圖4至圖6所描述的方法獲得的多層式產(chǎn)品可以是電路或其它產(chǎn)品，稍后沿著連續(xù)多層式產(chǎn)品的長度并且在其寬度上將該產(chǎn)品切割或分割成為單獨(dú)部件。在一些實(shí)施例中，所獲得的單獨(dú)的多層式產(chǎn)品是諸如觸摸屏或觸摸墊等觸摸式產(chǎn)品。這種觸摸屏或觸摸墊可以用于例如顯示器上，以控制諸如電話、個(gè)人數(shù)字助理、數(shù)碼相機(jī)或便攜式媒體播放器等小型電裝置的功能。更大的尺寸可以用于游戲、信息亭或銷售終端的輸入裝置。另外，它們可以用作平板計(jì)算機(jī)的輸入數(shù)字化裝置。(例如，參見美國公布文獻(xiàn)2003/0197688和美國專利No.6,587,097)圖4所示方法的第一步驟涉及提供其上設(shè)置有元件的膜片部件的卷，并且提供層壓層的單獨(dú)卷。這些元件僅僅是將要獲得的多層式產(chǎn)品中露出以便于稍后進(jìn)行連接的任何元件或特征的例子。這些元件可以位于沿著膜片部件的長度并且在其寬度上的任何位置上。優(yōu)選的是，沒有對于膜片部件上元件的位置或者元件上必須露出以便于稍后進(jìn)行連接的那部分必須設(shè)置的位置的任何限制。膜片部件的卷和層壓層的卷彼此分隔開，從而使得在膜片部件和層壓層彼此接合以形成多層式產(chǎn)品之前可以接近這兩層。
如果將要獲得的多層式產(chǎn)品是透明的，那么膜片應(yīng)該是透明的或者至少半透明的塑料膜。適合于薄膜開關(guān)和觸摸屏的任何塑料膜都可以用于膜片部件和層壓層，其中例如杜邦公司銷售的Mylar等聚酯膜是優(yōu)選的。也可以使用其它膜，包括尼龍、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜、乙烯樹脂、聚酰亞胺、聚丙烯、紙等。膜片部件和層壓層可以是厚度在例如約1密耳至約10密耳左右的薄膜?？梢詾槟て考褂酶竦哪樱员銥樵陌惭b提供另外的支撐。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它可以用于相對較薄的膜片和層壓層，以制造相對較薄的多層式產(chǎn)品。
膜片部件和層壓層可以各自是諸如塑料膜等單層膜，或者可以各自是多層膜。層壓層可以在該層壓層的一側(cè)包括施加在粘合劑的露出表面上的分離的離型襯片。該離型襯片可以在膜片部件和層壓層彼此接合之前從層壓層上剝離，從而提供這樣一種手段，其在元件位于膜片部件和層壓層之間的情況下將膜片部件和層壓層固定在一起。
膜片部件和層壓層通常作為塑料膜卷提供。這種膜卷通常有幾百英尺至幾千英尺長，從而可以形成具有所需長度的連續(xù)多層式產(chǎn)品。首先，膜片部件必須具有足以容納至少一個(gè)元件的長度。另外可以想到，膜片部件可以長至足以包括沿著膜片部件的長度設(shè)置的多行和多列元件。
圖4所示方法的下一步驟包括采用成像裝置監(jiān)視膜片部件上元件的位置。該系統(tǒng)包括監(jiān)視裝置，例如在膜片部件從膜片部件卷朝向咬合點(diǎn)或接合點(diǎn)移動(dòng)時(shí)監(jiān)視膜片部件的照相機(jī)或視頻裝置。監(jiān)視裝置監(jiān)視膜片部件時(shí)所處的位置相距膜片部件與層壓層之間的接合點(diǎn)的距離必須是已知的，以便于適當(dāng)?shù)貓?zhí)行本方法的下述其它步驟。在一些實(shí)施例中，可以使用編碼器實(shí)現(xiàn)該距離的確定。監(jiān)視裝置所提供的信息可以用于確定元件相對于膜片部件本身以及相對于接合點(diǎn)的位置?？梢杂糜诒疚墓_的該方法實(shí)例以及其它方法實(shí)例的監(jiān)視裝置的實(shí)例是諸如DVT 700系列或Cognex Checkpoint 800系列等機(jī)器視覺系統(tǒng)(Machine Vision System)。其它更簡單的監(jiān)視裝置可以包括例如監(jiān)視膜片中用于各圖像的標(biāo)記或孔的光學(xué)傳感器。作為選擇，可以沿著膜片部件的長度并且在其寬度上使用多個(gè)監(jiān)視裝置。優(yōu)選的是，在膜片部件朝向接合點(diǎn)移動(dòng)的同時(shí)執(zhí)行元件位置的監(jiān)視。
圖4所示方法的下一步驟包括在根據(jù)膜片部件上元件的監(jiān)視位置而確定的位置處改變層壓層的一部分?？梢酝ㄟ^諸如激光切割裝置等改變裝置來執(zhí)行這一改變功能。激光切割裝置的例子包括CO2激光器、可變位旋轉(zhuǎn)式模切機(jī)以及其它計(jì)算機(jī)數(shù)字控制刀片切割系統(tǒng)。優(yōu)選的是，切割裝置可以以一定的精度進(jìn)行切割，該精度使得能夠切透層壓層到達(dá)襯片(稱為“輕觸切割”)，從而使得襯片保持其完整性。這種不切穿襯片的切割使得在移走襯片時(shí)襯片可以移走層壓層的廢棄切割部分。該構(gòu)造的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，不需要在單獨(dú)的步驟中移走層壓層的廢棄切割部分。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在層壓層與膜片部件接合之前移走廢棄切割部分之后，不需要清潔層壓層。
諸如基于電流計(jì)的光束傳輸系統(tǒng)等精密切割裝置的使用使得能夠在層壓層以相對較高的速度移動(dòng)時(shí)切割層壓層。在一個(gè)實(shí)例中，層壓層以至少10英尺每分鐘的速度移動(dòng)，并且優(yōu)選的是以約20至50英尺每分鐘的速度移動(dòng)。對于約幾百英尺每分鐘的更高速度可以使用旋轉(zhuǎn)式模切，但是每個(gè)零件號(hào)都需要硬模，并且需要大量時(shí)間進(jìn)行調(diào)整和安裝。間歇運(yùn)動(dòng)式平模切可導(dǎo)致膜片控制和張力問題，并且在膜片停止于咬合區(qū)域內(nèi)的位置處可能將基準(zhǔn)標(biāo)記留在組件上，除非將蓄能系統(tǒng)增加到機(jī)器中，以便使得在膜片的一部分因?yàn)檫M(jìn)行平模切而靜止時(shí)層壓輥能夠連續(xù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)切割系統(tǒng)的功率和速度以及待切割圖案的復(fù)雜性，可以采用比50英尺每分鐘更大的速度。作為選擇，可以使膜片停下來進(jìn)行模切，然后再次啟動(dòng)。
切割裝置在層壓層上進(jìn)行切割的位置部分地根據(jù)監(jiān)視裝置所提供的信息確定。與監(jiān)視裝置的位置一樣，切割裝置相對于膜片部件與層壓層之間的接合點(diǎn)的位置必須始終是已知的。在這些距離已知的情況下，可以在與元件上將要在連續(xù)多層式產(chǎn)品中露出的那部分對應(yīng)的位置切割層壓層。這一實(shí)時(shí)監(jiān)視元件位置并且根據(jù)所監(jiān)視的位置執(zhí)行實(shí)時(shí)切割功能的方法具有某些優(yōu)點(diǎn)。其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可以為切割位置提供較高的精度，從而使得切割區(qū)域與元件的希望露出的部分適當(dāng)對準(zhǔn)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，消除了在執(zhí)行切割之后相對于膜片部件處理和定位層壓層的步驟。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，各個(gè)元件與層壓層中的切割區(qū)域單獨(dú)對準(zhǔn)，從而使得可以解決在將元件置于膜片部件上或者為膜片部件上的元件的各種圖案和布置設(shè)置系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的微小誤差。最好在連續(xù)圖像已經(jīng)形成于第一膜片上的情況下，切割裝置所切割的圖案與位置檢測裝置正在監(jiān)視的特定圖像結(jié)合。這將確保各圖像之間間距的任何微小變化都不會(huì)影響對準(zhǔn)。
圖4所示方法的下一步驟包括將層壓層與膜片部件連接，以便提供其中元件與層壓層中的切割區(qū)域?qū)?zhǔn)的多層式產(chǎn)品的連續(xù)片材。連接功能可以以很多不同的方式進(jìn)行，這些方式包括例如采用咬合輥將膜片部件與層壓層接合在一起。咬合輥壓方法在所屬領(lǐng)域眾所周知，并且特別適用于處理多層或多襯片的連續(xù)卷。咬合輥壓還實(shí)現(xiàn)兩個(gè)層首先在恒定的咬合點(diǎn)或接合點(diǎn)處彼此接觸。由于這種已知的接合點(diǎn)為上述監(jiān)視和切割功能提供基準(zhǔn)點(diǎn)，所以特別適用于本發(fā)明。當(dāng)根據(jù)元件的監(jiān)視位置對切割功能進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置和協(xié)調(diào)時(shí)，層壓層中的切割區(qū)域應(yīng)該會(huì)與元件上希望透過層壓層露出的那部分充分地對準(zhǔn)。與上述連接步驟同時(shí)進(jìn)行的是另一個(gè)步驟將元件置于膜片部件和層壓層之間并且與層壓層中的切割區(qū)域?qū)?zhǔn)。該最終步驟可以是完成上述方法的其它步驟的結(jié)果。
圖4所示方法的另外步驟(未示出)可以包括基本上重復(fù)該方法的步驟，以便將另外的元件和另外的層增加到連續(xù)多層式產(chǎn)品中。這些步驟可以包括首先將一個(gè)或多個(gè)元件增加到多層式產(chǎn)品的露出表面上(例如，膜片部件或?qū)訅簩拥氖Ｓ嗦冻霰砻嫔?；然后使用具有新增元件的多層式產(chǎn)品來代替上面參照圖4所述的步驟中的膜片部件。結(jié)果，采用成像裝置監(jiān)視新增元件的位置，在根據(jù)多層式產(chǎn)品上的新元件的監(jiān)視位置而確定的位置處改變第二層壓層的一部分，并且將該層壓層連接到多層式產(chǎn)品上，以便為多層式產(chǎn)品提供第二層，其中新元件與第二層壓層中的切割區(qū)域?qū)?zhǔn)。在某些實(shí)施例中，可以另外對第二層壓層進(jìn)行改變，從而除了露出第二元件之外，還能夠露出第一元件。這些步驟可以重復(fù)多次，以便提供任何所需數(shù)量的元件層和層壓層，從而制造連續(xù)多層式產(chǎn)品。
現(xiàn)在參照圖5，圖中示出根據(jù)本發(fā)明原理的另一種方法。圖5所示的方法包括首先將第一層的連續(xù)片材供給到第一咬合輥，其中第一層上面包括至少一個(gè)元件。該供給步驟可以包括從第一層的卷展開第一層的連續(xù)片材，并且使第一層的連續(xù)片材經(jīng)過第一咬合輥。第一層上的元件包括諸如半導(dǎo)體芯片、導(dǎo)電跡線、觸敏器件、或者任何其它安裝于第一層上的所需元件等。
圖5所示方法的下一個(gè)步驟包括檢測元件的位置，以便確定元件相對于第一咬合輥的位置。可以利用諸如機(jī)器成像裝置或光學(xué)傳感器等位置檢測裝置進(jìn)行元件的檢測。該位置檢測裝置可以用于確定元件相對于咬合輥的特征或相對于第一層的特征(例如側(cè)邊緣、中心線或沿著第一層的長度的基準(zhǔn)點(diǎn)等)的位置。第一咬合輥為確定成像裝置和安裝在第一層上的元件的位置提供恒定的基準(zhǔn)點(diǎn)。
圖5所示的方法還包括將第二層的連續(xù)片材供給到第二咬合輥。第一咬合輥和第二咬合輥構(gòu)造成引導(dǎo)第一層和第二層彼此接合，以便形成多層式產(chǎn)品的連續(xù)片材。利用咬合輥供給為彼此結(jié)合的兩個(gè)層之間的接合點(diǎn)即為接合點(diǎn)或咬合點(diǎn)。
圖5所示方法的下一步驟包括根據(jù)第一層上元件的確定位置在第二層中形成開口，從而使得元件在開口中露出。該步驟優(yōu)選在上述供給步驟之前進(jìn)行，以便提高改變第二層的簡易性。在一個(gè)方法實(shí)例中，改變步驟包括切割第二層以便產(chǎn)生第二層的廢棄切割部分?？梢允褂貌煌难b置和方法來去除廢棄切除部分。在一個(gè)實(shí)例中，在第二層與第一層進(jìn)入接合之前，第二層的離型襯片可以將廢棄切割部分帶離第二層。
在圖4至圖6所示的方法中，可以利用例如相對于彼此接合的各層設(shè)置的編碼器等裝置獲得如下額外的位置信息，該信息涉及安裝在第一層上的元件和第二層中的改變。編碼器特別適用于跟蹤相關(guān)膜片移動(dòng)的絕對距離，從而使得可以預(yù)測當(dāng)膜片到達(dá)咬合點(diǎn)時(shí)所檢測圖案的準(zhǔn)確位置。這種確定性使得能夠準(zhǔn)確地定位待切割的特征，從而能夠精確對準(zhǔn)。如果沒有編碼器或類似裝置，則驅(qū)動(dòng)中的微小速度變化以及微小的張力波動(dòng)都可能導(dǎo)致所跟蹤的膜片上的圖案處于與預(yù)期位置不同的位置處。
現(xiàn)在參照圖6，圖中描述另一種方法作為參照圖5所述方法的變化形式。圖6所示方法包括將第一層的連續(xù)片材供給到第一咬合輥，其中第一層包括預(yù)定圖案。該預(yù)定圖案可以以不同的方式限定而成，這些方法包括例如將元件相對于第一層的其它特征(例如，側(cè)邊緣或沿著第一層的長度的位置)進(jìn)行定位。預(yù)定圖案還可以包括以任何所需圖案布置的多個(gè)元件。預(yù)定圖案還可以通過如下物體限定而成，例如用于將安裝在第一層上的元件電連接的電路跡線或者沉積物，諸如提供例如遮蔽、邊界或美學(xué)設(shè)計(jì)的油墨沉積等。
圖6所示方法的另一個(gè)步驟包括采用位置檢測裝置檢測預(yù)定圖案的至少一部分，以便確定預(yù)定圖案的該部分的特征?？梢岳美鐚?shí)時(shí)視頻成像、光學(xué)傳感器檢測、激光器或其它類型的成像方法進(jìn)行檢測，優(yōu)選地可以在第一層朝向第一咬合輥移動(dòng)的同時(shí)執(zhí)行這些成像方法。預(yù)定圖案的特征可以包括例如預(yù)定圖案的一部分相對于例如第一咬合輥或第一層的其它特征的位置。另一種特征可以是預(yù)定圖案中的缺陷或者圖案的首端或末端。如果重復(fù)膜片上的連續(xù)圖像，則可以采用光學(xué)傳感器或激光器檢測與各圖像對準(zhǔn)設(shè)置的基準(zhǔn)標(biāo)記或孔。該位置信息然后可以用于確定圖像相對于咬合點(diǎn)或其它基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。標(biāo)記或孔可以是在第一層上形成圖像或圖案時(shí)使用的對準(zhǔn)標(biāo)記。
圖6所示的方法還包括將第二層的連續(xù)片材供給到第二咬合輥，其中第一咬合輥和第二咬合輥引導(dǎo)第一層和第二層彼此接合，以便形成多層式產(chǎn)品的連續(xù)片材。第一層和第二層的接合點(diǎn)通常限定可以用作改變步驟(下面描述)中的基準(zhǔn)的咬合點(diǎn)或接合點(diǎn)。
圖6所示方法的下一步驟包括在將第二層供給到第二咬合輥之前采用改變裝置改變第二層，其中根據(jù)預(yù)定圖案的該部分的確定特征進(jìn)行改變。第二層的改變可以包括例如切割、重新定位、成型、沉積或以某種方式改變第二層的任何其它所需手段。根據(jù)預(yù)定圖案的該部分的確定特征進(jìn)行改變。在一個(gè)實(shí)例中，第二層的改變包括切割第二層并且所確定的特征是第一層上元件的位置。在該實(shí)例中，第二層中的切割區(qū)域與第一層中元件的位置對應(yīng)，從而使得當(dāng)?shù)谝粚雍偷诙颖舜私雍蠒r(shí)元件和切割區(qū)域彼此對準(zhǔn)。
上面已經(jīng)描述了用于制造連續(xù)多層式產(chǎn)品的幾種新方法，其中根據(jù)多層式產(chǎn)品的一個(gè)層的監(jiān)視特征以某種方式改變多層式產(chǎn)品的另一層。新方法的一方面涉及實(shí)時(shí)監(jiān)視步驟和改變步驟，這些步驟提供參照幾幅附圖所述的一些優(yōu)點(diǎn)。該方法和系統(tǒng)提供用于制造連續(xù)多層式產(chǎn)品的有效方法，并且特別適用于制造包含有多個(gè)薄膜層的多層式產(chǎn)品。
上述說明、實(shí)例和數(shù)據(jù)提供了對于本發(fā)明的構(gòu)成物的制造和使用的完整描述。由于可以在不脫離本發(fā)明的要旨和范圍的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的很多實(shí)施例，因此本發(fā)明由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種制造多層式電路組件的方法，所述電路組件包括膜片部件、元件和層壓層，所述方法包括如下步驟提供其上設(shè)置有所述元件的所述膜片部件的卷，并且提供所述層壓層的單獨(dú)卷；監(jiān)視步驟，即在所述元件沒有與所述層壓層接觸時(shí)，采用位置檢測裝置監(jiān)視所述膜片部件上的所述元件的位置；改變步驟，即在所述層壓層沒有與所述元件接觸時(shí)，在根據(jù)所述膜片部件上的所述元件的監(jiān)視位置而確定的位置處改變所述層壓層的一部分；以及連接步驟，即將所述層壓層與所述膜片部件連接，以便提供多層式電路的連續(xù)片材，其中，所述元件置于所述膜片部件與所述層壓層之間并與所述層壓層中的所述改變部分對準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括移走所述層壓層的所述改變部分，以便所述元件透過所述層壓層露出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述位置檢測裝置是光學(xué)檢測系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述位置檢測裝置是機(jī)器視覺攝像機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述層壓層包括離型襯片，所述改變步驟之后的移走所述離型襯片的步驟移走所述層壓層的所述改變部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述連接步驟包括使改變后的所述層壓層和所述膜片部件從咬合輥之間經(jīng)過。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述膜片部件和所述層壓層各自朝向彼此運(yùn)動(dòng)以準(zhǔn)備所述連接步驟時(shí)，進(jìn)行所述監(jiān)視步驟和所述改變步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述膜片部件包括多個(gè)安裝于其上的元件，所述監(jiān)視步驟包括采用所述位置檢測裝置監(jiān)視所述膜片部件上所述元件的至少一個(gè)的位置，所述改變步驟包括在多個(gè)位置改變所述層壓層的一部分，各改變位置是根據(jù)所述膜片部件上所述多個(gè)元件之一的監(jiān)視位置而確定的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將所述層壓層與所述膜片部件連接的步驟導(dǎo)致所述多個(gè)元件中的每一個(gè)置于所述膜片部件與所述層壓層之間并與所述層壓層中的改變部分對準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述多層式電路的連續(xù)片材的露出表面上安裝另一元件；提供另一層壓層的單獨(dú)卷；采用所述位置檢測裝置監(jiān)視所述多層式電路的連續(xù)片材上的所述另一元件的位置；在根據(jù)所述多層式電路的連續(xù)片材上的所述另一元件的監(jiān)視位置而確定的位置處改變所述另一層壓層的一部分；以及將所述另一層壓層與所述多層式電路的連續(xù)片材的所述露出表面連接，其中，所述另一元件置于所述多層式電路的連續(xù)片材的所述露出表面與所述另一層壓層之間并與所述另一層壓層中的改變部分對準(zhǔn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在所述多層式電路的連續(xù)片材和所述另一層壓層各自朝向彼此運(yùn)動(dòng)以準(zhǔn)備所述另一層壓層與所述多層式電路的連續(xù)片材的連接步驟時(shí)，監(jiān)視所述另一元件并且改變所述另一層壓層。
12.一種利用膜片層壓機(jī)制造多層式產(chǎn)品的方法，所述膜片層壓機(jī)包括位置檢測裝置、第一咬合輥和第二咬合輥以及改變裝置，所述方法包括將第一層的連續(xù)片材供給到所述第一咬合輥，所述第一層包括至少一個(gè)設(shè)置于其上的元件；檢測步驟，即檢測所述元件的位置以確定所述元件相對于所述第一咬合輥的位置；將第二層的連續(xù)片材供給到所述第二咬合輥，所述第一咬合輥和所述第二咬合輥引導(dǎo)所述第一層和所述第二層彼此接合，以便形成多層式產(chǎn)品的連續(xù)片材；以及形成開口步驟，即根據(jù)所述元件的確定位置在所述第二層中形成開口，從而使得所述元件在所述多層式產(chǎn)品的所述開口中露出。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，利用激光器形成所述開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，利用光學(xué)檢測系統(tǒng)來檢測所述元件的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，利用攝像機(jī)來檢測所述元件的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第二層包括離型襯片，所述方法還包括在引導(dǎo)所述第一層和所述第二層彼此接合之前移走所述離型襯片。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，移走所述離型襯片的步驟移走由于在所述第二層形成所述開口而引起的廢棄部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在所述第一層和所述第二層各自朝向所述第一咬合輥和所述第二咬合輥運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)行所述檢測步驟和所述形成開口步驟。
19.一種利用膜片層壓機(jī)制造多層式產(chǎn)品的方法，所述膜片層壓機(jī)包括位置檢測裝置、第一咬合輥和第二咬合輥以及變動(dòng)裝置，所述方法包括將第一層的連續(xù)片材供給到所述第一咬合輥，所述第一層包括預(yù)定圖案；采用所述位置檢測裝置檢測所述預(yù)定圖案的至少一部分的位置，以確定所述預(yù)定圖案的所述一部分的特征；將第二層的連續(xù)片材供給到所述第二咬合輥，所述第一咬合輥和所述第二咬合輥引導(dǎo)所述第一層和所述第二層彼此接合，以便形成多層式產(chǎn)品的連續(xù)片材；以及在所述第二層供給到所述第二咬合輥之前，根據(jù)所述預(yù)定圖案的所述一部分的確定特征，采用所述變動(dòng)裝置變動(dòng)所述第二層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，利用光學(xué)傳感器來檢測所述位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，利用機(jī)器視覺攝像機(jī)來檢測所述位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，由安裝在所述第一層上的至少一個(gè)電路元件限定所述預(yù)定圖案。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述預(yù)定圖案的所述特征是所述圖案的一部分相對于所述第一咬合輥的位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，在所述第一層供給到所述第一咬合輥時(shí)確定所述特征。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述變動(dòng)裝置是切割裝置，變動(dòng)所述第二層的步驟包括切割所述第二層的一部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，變動(dòng)所述第二層的步驟包括變動(dòng)所述第二層的結(jié)構(gòu)以及所述第二層相對于所述第一層的位置中的至少之一。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，變動(dòng)所述第二層的步驟包括移走所述第二層的一部分以形成開口，從而使得所述預(yù)定圖案的所述一部分在所述多層式產(chǎn)品的所述開口中露出。
28.一種制造多層式電路組件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一輥支撐件，其構(gòu)造成支撐膜片的連續(xù)卷，所述膜片具有至少一個(gè)設(shè)置于其上的電路元件；第二輥支撐件，其構(gòu)造成支撐層壓層的連續(xù)卷；第一咬合輥和第二咬合輥，其構(gòu)造成分別引導(dǎo)所述膜片和所述層壓層彼此接合，以便形成多層式產(chǎn)品的連續(xù)片材；位置檢測裝置，其設(shè)置在所述第一輥支撐件和所述第一咬合輥之間，所述位置檢測裝置布置并構(gòu)造成監(jiān)視所述至少一個(gè)電路元件相對于所述第一咬合輥的位置；以及改變裝置，其設(shè)置在所述第二輥支撐件和所述第二咬合輥之間，所述改變裝置布置并構(gòu)造成根據(jù)所述電路元件的監(jiān)視位置改變所述層壓層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制造多層式電路組件的系統(tǒng)和方法。所述電路組件包括膜片部件、元件和層壓層。所述方法包括提供其上設(shè)置有元件的膜片部件的卷，提供層壓層的單獨(dú)卷；以及采用成像裝置監(jiān)視所述膜片部件上元件的位置。所述方法還包括在根據(jù)所述膜片部件上元件的監(jiān)視位置而確定的位置處改變所述層壓層的一部分；以及將所述層壓層與所述膜片部件連接，以便提供多層式電路的連續(xù)片材。在這樣的情況下形成所述多層式電路，即所述元件置于所述膜片部件與所述層壓層之間并與所述層壓層中的改變區(qū)域?qū)?zhǔn)。
文檔編號(hào)G06F3/041GK101095099SQ200580045516
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者邁克爾·J·羅布瑞特, 喬治·F·揚(yáng)博爾 申請人:3M創(chuàng)新有限公司