СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ ДОРОЖЕК И КОМПОНОВОЧНЫХ СТРУКТУР ДОРОЖЕК Российский патент 2008 года по МПК H05K3/14 

Это изобретение относится к формированию дорожек печатных плат (и других дорожек, которые должны обладать определенными электрическими или механическими свойствами) путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке.

Струйная печать является хорошо известным методом печати изображения путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке. Также известно предложение использовать для печатных плат метод струйной печати проводящими красками.

На печатные платы накладывается требование точного установления параметров токопроводящих дорожек в некотором диапазоне значений ширины и в некотором диапазоне направлений. Одним критическим фактором является минимальный промежуток, который может быть определен между смежно расположенными дорожками без риска короткого замыкания. Еще одним критическим фактором является минимальная ширина дорожки. В случае «обычных» фотолитографических методов изготовления печатных плат формирование этих дорожек, расположенных близко друг к другу, с четко ограниченными прямыми краями в общем случае не доставляет трудностей. Вместе с тем, обычные методы дороги и занимают много времени, как правило, из-за многочисленных технологических этапов, которые необходимы для получения каждого слоя платы. Струйная печать позволяет реализовать более быстрые и менее дорогие технологические методы. Однако струйная печать обуславливает фундаментальное ограничение, заключающееся в том, что все дорожки должны быть сформированы из круглых точек при некотором характеристическом размере сопел. (Понятно, что при «многопроходной» струйной печати точки можно формировать таким образом, что расстояние между ними окажется меньше характеристического размера сопел во столько раз, сколько проходов делается). Учитывая простейший случай дорожки, проходящей вертикально (под прямыми углами к матрице сопел), можно ясно увидеть, что точность, с которой можно достичь желательного местонахождения краев дорожек, ограничена характеристическим промежутком s между соплами. Точно так же существуют фундаментальные ограничения на гладкость края, который можно сформировать, и на минимальный промежуток, который можно установить между смежно расположенными дорожками без риска короткого замыкания. Конечно, технология печатных плат должна обеспечивать формирование дорожек в широком диапазоне углов или направлений, а не просто вертикальных. Это создает реальные затруднения при воплощении методов струйной печати в случаях, когда параметры, такие как гладкость края дорожки, могут изменяться в широких пределах в зависимости от того, параллелен ли край сетке (определяемой матрицей сопел и направлением сканирования подложки), или расположен под произвольным углом к этой сетке.

Для улучшения качества краев печатаемых символов и т.п. в струйной печати изображений были приняты некоторые допущения. В настоящее время существует обоснованное толкование того, как человеческий глаз видит «прямые» края, которые фактически состоят из линий точек, расположенных близко друг к другу. Однако это толкование нельзя перенести на технологию печатных плат, поскольку вопросы, возникающие в связи с печатными платами, заключаются не в том, как прямой край может восприниматься человеческим глазом, а в том, какова проводимость в намеченном направлении дорожки, и в том, какова изоляция между соседними дорожками, необходимая для защиты от короткого замыкания. В качестве одного краткого примера отметим, что один метод струйной печати изображений заключается в том, что формируют точки, которые значительно меньше, чем характеристический промежуток s между соплами, чтобы увеличить прямолинейность воспринимаемого края. Конечно, при печати изображений неважно, касаются ли малые точки друг друга физически или перекрываются. При осуществлении струйной печати печатных плат «воспринимаемое» увеличение прямолинейности дорожки окажется бесполезным, если точки краски перекрываются в дорожке, которая является электропроводной, и поддерживаются как можно дальше от точек, которые образуют смежно расположенную, изолированную дорожку.

В некоторых аспектах этого изобретения задача состоит в том, чтобы разработать усовершенствованные способы и компоновочные структуры для формирования дорожек, обладающих определенными электрическими или механическими свойствами, путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке, которые гарантируют формирование дорожек при заданном промежутке между соплами с повышенной точностью размещения дорожек.

Соответственно, настоящее изобретение в одном аспекте представляет собой способ формирования компоновочной структуры дорожек, обладающих определенными электрическими или механическими свойствами, путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке из сопел, отстоящих друг от друга на расстояние s, причем способ включает в себя этапы, на которых определяют совокупность, содержащую n диаметров точек, подчиняющихся зависимости D_i=2s(1/2 + i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1); осаждают жидкость для формирования линейных дорожек в одном или нескольких направлениях относительно оси Х, при этом каждая дорожка имеет минимальную ширину дорожки, подчиняющуюся зависимости T_w=s(3n-2)/n, а минимальный промежуток между дорожками вдоль оси Х составляет T_s=s/n. В предпочтительном примере используются следующие диаметры точек: s, 1,5, 2s и 2,5s.

За счет выбора диаметров точек, подчиняющихся зависимости D_i=2s(1/2 + i/n), можно расположить край дорожки в пределах отклонения s/n от любого желательного места.

В другом аспекте настоящее изобретение представляет собой компоновочную структуру дорожек, обладающих определенными электрическими или механическими свойствами и сформированных путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке в виде регулярной матрицы мест осаждения, отстоящих друг от друга на расстояние s, причем точки представляют собой совокупность, состоящую из n диаметров точек, подчиняющихся зависимости D_i=2s(1/2 + i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1), а компоновочная структура содержит линейные дорожки, ориентированные с обеспечением надлежащих ориентаций относительно оси Х, при этом, по меньшей мере, одна дорожка имеет ширину дорожки, подчиняющуюся зависимости T_w=s(3n-2)/n, а, по меньшей мере, две дорожки имеют между собой промежуток T_s вдоль оси Х, причем T_s=s/n. В предпочтительном примере используются следующие диаметры точек: s, 1,5, 2s и 2,5s.

В еще одном аспекте настоящее изобретение представляет собой способ формирования линейной дорожки, обладающей определенными электрическими или механическими свойствами, путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке из сопел, отстоящих друг от друга на расстояние s, причем дорожка наклонена к оси Х, а способ включает в себя этапы, на которых определяют совокупность, состоящую, по меньшей мере, из трех диаметров D_i точек, где наименьший диаметр точки составляет D_min ≥ s, а наибольший диаметр точки составляет D_max ≤ 3s; и осуществляют повторяющееся формирование точечной структуры, содержащей, по меньшей мере, три точки на линии, параллельной оси Х, причем первая и третья из этих точек имеют диаметры, которые равны и которые меньше, чем диаметр второй точки, при этом каждое последующее повторение точечной структуры оказывается смещенным от предыдущей структуры на расстояние s в направлении, перпендикулярном направлению Х, и на расстояние, которое равно или больше s, в направлении Х.

Упомянутая совокупность предпочтительно содержит n диаметров точек, подчиняющихся зависимости D_i=2s(1/2 + i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1).

Точечная структура преимущественно принимает при одном из углов следующую форму:

D₀, D₁, D₂, ... D_i, ... D_n-1, ... D_i, ... D₂, D₁, D₀,

с постепенным удалением точек из структуры при увеличении углов и постепенным повторением точек в структуре при уменьшении углов.

В еще одном аспекте настоящее изобретение представляет собой линейную дорожку, обладающую определенными электрическими или механическими свойствами и сформированную путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке в виде регулярной матрицы мест осаждения, отстоящих друг от друга на расстояние s, причем дорожка наклонена к оси Х, при этом дорожка содержит повторяющуюся точечную структуру, содержащую, по меньшей мере, три точки на линии, параллельной оси Х, причем первая и третья из этих точек имеют диаметры, которые равны и которые меньше, чем диаметр второй точки, при этом каждое последующее повторение точечной структуры оказывается смещенным от предыдущей структуры на расстояние s в направлении, перпендикулярном направлению Х, и на расстояние, которое равно или больше s, в направлении Х.

Упомянутая совокупность предпочтительно содержит n диаметров точек, подчиняющихся зависимости D_i=2s(1/2 + i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1).

Точечная структура преимущественно принимает при одном из углов следующую форму:

D₀, D₁, D₂, ... D_i, ... D_n-1, ... D_i, ... D₂, D₁, D₀,

с постепенным удалением точек из структуры при увеличении углов и постепенным повторением точек в структуре при уменьшении углов.

В еще одном аспекте настоящее изобретение представляет собой подложку, имеющую сформированную на ней линейную дорожку, обладающую определенными электрическими или механическими свойствами и сформированную путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке в виде регулярной матрицы мест осаждения, отстоящих друг от друга на расстояние s, причем дорожка имеет край, наклоненный к оси Х, при этом край дорожки содержит повторяющуюся точечную структуру, содержащую, по меньшей мере, три точки на линии, параллельной оси Х, а диаметры точек увеличиваются вдоль упомянутой линии, при этом каждое последующее повторение точечной структуры оказывается смещенным от предыдущей структуры на расстояние s в направлении, перпендикулярном направлению Х, и на расстояние, которое равно или больше s, в направлении Х.

В еще одном аспекте изобретение представляет собой способ определения зазора между двумя планарными структурами, обладающими определенными электрическими или механическими свойствами, путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке в виде регулярной матрицы мест осаждения, отстоящих друг от друга на расстояние s, параллельно оси Х, причем способ включает в себя этапы, на которых определяют совокупность, содержащую n диаметров точек, подчиняющихся зависимости D_i = 2s(1/2 + i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1); формируют пары точек на соответствующих сторонах зазора в местах, отстоящих друг от друга на 2s, при этом сумма диаметров пары точек равна 2s(2n-1)/n.

В еще одном аспекте настоящее изобретение представляет собой способ формирования дорожки, включающий в себя этапы, на которых присваивают сетку адресуемых пикселей подложке, причем упомянутая сетка имеет предварительно определенный шаг s, где s - это расстояние; выбирают для каждого пикселя точку одного из n предварительно определенных размеров, причем n - целое число, которое больше 2; формируют точки на подложке и тем самым формируют дорожку, при этом, по меньшей мере, одна из точек предварительно определенных размеров имеет диаметр, который больше, чем s.

В предпочтительном варианте диаметр не меньше, чем 2s, а предварительно определенный размер точки для каждого пикселя выбирают так, что упомянутые точки аппроксимируют прямолинейный край дорожки с точностью в пределах s/n.

В еще одном аспекте настоящее изобретение представляет собой способ аппроксимации прямого края дорожки на подложке, причем упомянутую дорожку аппроксимируют множеством точек, при этом каждая точка имеет один из n диаметров, где n больше 2, а упомянутый способ включает в себя этапы, на которых присваивают сетку адресуемых пикселей подложке, причем упомянутая сетка имеет предварительно определенный шаг s; вычисляют положение упомянутого профиля относительно упомянутых адресуемых пикселей; для каждого адресуемого пикселя определяют, будет ли часть профиля, расположенная смежно с пикселем или в его пределах, лучше аппроксимирована точкой в упомянутом пикселе, или точкой в соседнем пикселе; и отображают точку в упомянутом определенном пикселе.

В предпочтительном варианте, по меньшей мере, один из упомянутых n диаметров точек больше, чем s, а в более предпочтительном варианте - не меньше, чем 2s.

В преимущественном варианте отображают, по меньшей мере, одну точку в соседнем пикселе, который не является смежно расположенным пикселем.

В еще одном аспекте настоящее изобретение представляет собой компоновочную структуру дорожек, содержащую две группы точек, причем упомянутые точки расположены во множестве адресуемых пикселей, а адресуемые пиксели имеют промежуток между точками, измеряемый от центра пикселя до центра смежно расположенного пикселя и равный s, при этом точки каждой группы перекрываются, а каждая точка имеет один из n диаметров, где n целое число больше 2, причем каждая группа имеет край, аппроксимируемый упомянутыми точками, при этом расстояние между двумя краями имеет порядок s/n.

Теперь, лишь в качестве примера, будет приведено описание настоящего изобретения со ссылками на нижеследующие чертежи, при этом

на фиг.1 изображена расположенная под углом дорожка, отпечатанная с помощью обычной бинарной печатающей головки;

на фиг.2 изображена дорожка, отпечатанная обычным способом полутоновой печати;

на фиг.3 изображена дорожка, отпечатанная в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.4 изображена еще одна дорожка, отпечатанная в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.5 изображены дорожки, расположенные под четырьмя разными углами, полученные с помощью первой совокупности капель;

на фиг.6 изображены дорожки, расположенные под тремя разными углами, полученные с помощью второй совокупности капель;

на фиг.7 изображена дополнительная дорожка, отпечатанная в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.8А-D изображен угол, отпечатанный в соответствии с бинарным алгоритмом;

на фиг.9-11 изображены края, которые можно получить, достигаемые в соответствии с алгоритмом печати, соответствующим настоящему изобретению;

на фиг.12А-12С показано, как можно минимизировать погрешность;

на фиг.13 изображен диапазон точек, который можно получить с помощью 16-ти уровней серого;

на фиг.14 изображена дорожка шириной два пикселя в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.15 представлено изображение дорожки, отпечатанной в бинарном алгоритме;

на фиг.16 и 17 представлены изображения дорожек, отпечатанных в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.18 изображено формирование зазора минимальной ширины и произвольной формы в соответствии с настоящим изобретением.

Обращаясь сначала к фиг.1, увидим, что здесь иллюстрируется обычный метод струйной печати применительно к формированию дорожек с помощью «бинарной» печати, то есть с единственным диаметром точек. Из сопел 10 по обычной технологии струйной печати осаждают капли жидкости. Эти сопла 10 разнесены на расстояние s, а точки, формируемые выбрасываемыми каплями чернил, лежат на прямоугольной сетке, имеющей шаг s в направлении вдоль матрицы сопел и некоторый размер в перпендикулярном направлении, который определяется скоростью сканирования подложки, проходящей мимо матрицы сопел, и частотой выброса капель. Этот размер в типичном случае также может быть равен s. Следует понимать, что посредством многочисленных проходов матрицы сопел над подложкой можно формировать точки с промежутком, который меньше, чем промежуток s между соплами в направлении матрицы сопел.

В этой компоновочной структуре каждая точка имеет один и тот же размер, равный s. Каждая точка перекрывается с краем смежно расположенного пикселя на расстояние, которое равно (s-s). Намеченные края дорожек показаны на фиг.1 линиями 2. Можно заметить, что в некоторых местах (например, тех, которые обозначены позициями 4 и 6), аппроксимация на линии 2 плоха. Однако достижение большей точности во время однопроходной операции при заданном значении s невозможно. Если поискать другой путь, то ширина дорожки значительно меняется от некоторых мест, где эта ширина составляет две точки, до других мест, где эта ширина составляет три точки. Поскольку в производстве электронных схем настоятельно требуются очень узкие дорожки, это изменение ширины дорожки приводит к неприемлемому увеличению сопротивления и высокочастотным выбросам. Также очевидно, что минимальный промежуток между дорожками равен (s-2(s-s)). Однако в большинстве мест вдоль дорожек этот промежуток между дорожками значительно больше. В общем случае, это не дает возможности достичь требуемой эффективности использования печатных плат.

На фиг.2 изображена дорожка, отпечатанная обычным способом «полутоновой» печати. В типичной компоновочной структуре наибольший диаметр точек соответствует диметру s точек в бинарной системе, изображенной на фиг.1, но предусматривается некоторое количество меньших диаметров точек, причем в рассматриваемом случае имеются два таких меньших диаметра точек. Что касается отпечатанного изображения, то от полутонового подхода можно ожидать получения края, воспринимаемого как значительно более прямолинейный. Однако в данной ситуации будет видно, что наименьший размер точек, располагаемых вдоль края дорожки для усиления впечатления воспринимаемой гладкости, фактически оказывает очень малое влияние на проводимость дорожки, поскольку точка каждого из этих наименьших размеров в типичном случае соприкасается лишь с одной из соседних точек.

Теперь, со ссылками на фиг.3, будет описана компоновочная структура в соответствии с настоящим изобретением. Как и на предыдущих чертежах, сопла 10 схематически изображены с промежутком s между соплами, а этот промежуток определяет сетку 32 с привязкой к подложке. Эта сетка изображена с квадратными ячейками, хотя понятно, что размер в направлении, перпендикулярном матрице сопел (то есть в вертикальном направлении на чертеже), необязательно должен быть равен s. В компоновочной структуре, показанной на фиг.3, используются четыре диаметра D точек. Каждая точка имеет центр в квадратной ячейке сетки, при этом наименьший диаметр D точек задан равным s. Диаметр точки следующего размера выбирают так, чтобы окружность точки перекрывалась со смежно расположенными квадратными ячейками сетки на величину до четверти ширины этой квадратной ячейки сетки. То есть диаметр следующей точки выбирают так, чтобы соблюдалось соотношение D₂=1,5s. Аналогичным образом, остальные выбирают точки так, чтобы они перекрывались со смежно расположенными квадратными ячейками сетки на 50% и 75%, соответственно, принимая значения D₃=2s и D₄=2,5s. Обобщая эти рассуждения для значений n диаметров точек, можно заметить, что эти диаметры D_i точек подчиняются зависимости:

D_i = 2s(1/2 + i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1).

Точечные структуры, которые используются для формирования узких дорожек, расположенных близко друг к другу, характеризуются сильным упорядочением. Можно заметить, что точечные структуры, полученные с помощью капель из единственного сопла (то есть вертикальный столбец на фиг.3), образуют возрастающую последовательность D₁, D₂, D₃, D₄ и убывающую последовательность D₄, D₃, D₂, D₁. Эта возрастающая и убывающая последовательность от наименьшего диаметра точек к наибольшему диаметру точек и обратно к наименьшему диаметру точек отличается тем, что обеспечивает возможность формировать узкие дорожки, расположенные близко друг к другу, в некотором диапазоне углов (относительно оси сетки).

Поскольку основной целью является получение дорожек большей ширины, в этом пояснении основное внимание уделяется минимальной ширине дорожки. Такие дорожки большей ширины можно формировать, повторяя характеристические точечные структуры, показанные на фиг.3. В некоторых случаях, как правило, при увеличенных площадях дорожек, будет выгодно использовать характеристические точечные структуры, показанные на фиг.3, на краях широкой дорожки, возможно, с другими точечными структурами в центре области дорожки. Эти другие точечные структуры можно выбрать с обеспечением оптимизации эффективности охвата площади. Минимальная ширина дорожки, достижимая с помощью компоновочной структуры, показанной на фиг.3, под некоторым произвольным углом составляет:

T_w=s(3n-2)/n

Предпочтительная компоновочная структура под произвольным углом гарантирует минимальный промежуток s/n между дорожками, параллельными оси сетки (причем s можно заменить другим размером сетки, если применяется сетка с неквадратными ячейками).

Сетка, изображенная на чертежах, имеет шаг, соответствующий разрешению 360 точек на дюйм, т.е. центр каждой точки отстоит от каждой оси приблизительно на 70 мкм. Этот параметр соответствует расстоянию s. Вместе с тем изображенная сетка может соответствовать разрешению 720, 1440 или 2880 точек на дюйм или какому-нибудь другому разрешению. Точки осаждают с помощью печатной головки струйной печати в центр каждого из адресуемых пикселей.

Компоновочная структура, изображенная на фиг.4, дает увеличенную ширину дорожки. В этом случае будет видно, что возрастающая и убывающая последовательности диаметров D₁, D₂, D₃, D₄ точек по-прежнему определяют край дорожки, но вместо введения увеличенного диаметра D₅ в последовательность, «центральным» диаметром в последовательности сделан D₄, при этом ширина дорожки возрастает из-за появления в той же строке сетки диаметра D₁ точки с «конца» последовательности в левом соседнем столбце и диаметра D₁ точки в «начале» последовательности в правом столбце сетки. Этот подход можно расширить, заменяя точку в центре возрастающей и убывающей последовательности точкой диаметра D₂, и тогда эта точка взаимодействует с точками равных размеров в левом и правом соседних столбцах сетки, способствуя формированию дорожки, ширина которой претерпевает ступенчатое приращение.

На фиг.5 изображены дорожки, сформированные под четырьмя разными углами. В каждом случае n=4, а диаметры капель составляют:

D₀ = 1,0s;

D₁ = 1,5s;

D₃ = 2,0s;

D₄ = 2,5s.

На фиг.5 (в той части, которая обозначена буквой А) показаны параллельные дорожки, имеющие ширину 2,5s и проходящие под углом arctg 2. Можно заметить, что эти дорожки сформированы из повторяющейся точечной структуры D₁, D₂, D₃, причем каждое повторение этой структуры смещено по горизонтали (на чертеже) на расстояние s и по вертикали на расстояние 2s (что и дает arctg 2).

В той части чертежа, которая обозначена буквой В, показана компоновочная структура с повторяющейся структурой D₀, D₁, D₃, D₁, D₀, смещаемой на расстояние s по горизонтали (на чертеже) и на расстояние 3s по вертикали, что дает угол дорожки, равный arctg 3. Важно отметить, что этот отличающийся угол достигнут без изменения ширины дорожки.

В той части чертежа, которая обозначена буквой С, показана компоновочная структура с повторяющейся структурой D₀, D₁, D₂, D₃, D₂, D₁, D₀, смещаемой на расстояние s по горизонтали (на чертеже) и на расстояние 4s по вертикали, что дает угол дорожки, равный arctg 4. И опять, - этот отличающийся угол достигнут без изменения ширины дорожки.

Диаграммы (А), (В) и (С) иллюстрируют примеры структуры

D₀, D₁, D₂, ... D_i, ... D_n-1, ... D_i, ... D₂, D₁, D₀,

с постепенным удалением точек из структуры при увеличении углов от (С) к (А). Чтобы уменьшить угол от того, который имел место на диаграмме (С), можно повторять точки в структуре. Так, в той части фиг.5, которая обозначена буквой D, показана повторяющаяся структура D₀, D₀, D₁, D₂, D₃, D₂, D₁, D₀, D₀, обеспечивающая угол, равный arctg 5.

В частях (А), (В) и (С) на фиг.6 показаны дорожки минимальной ширины 2,6s с пятью размерами точек:

D₀ = 1,0s;

D₁ = 1,4s;

D₂ = 1,8s;

D₃ = 2,2s;

D₄ = 2,6s.

В той части чертежа, которая обозначена буквой А, показаны дорожки, сформированные из повторяющейся структуры капель, принимающей вид D₁, D₄, D₁, причем каждое повторение структуры смещено на расстояние s по горизонтали и на расстояние 2s по вертикали.

В той части чертежа, которая обозначена буквой В, показана компоновочная структура с повторяющейся структурой D₀, D₁, D₃, D₄, D₃, D₁, D₀, смещаемой на расстояние 4s по вертикали, что обеспечивает угол дорожки, равный arctg 4.

В той части чертежа, которая обозначена буквой С, показана компоновочная структура с повторяющейся структурой D₀, D₁, D₂, D₃, D₄, D₃, D₂, D₁, D₀, смещаемой на расстояние 5s по вертикали, что обеспечивает угол дорожки, равный arctg 5. И вновь отметим, что отличающиеся углы достигаются без измерения ширины дорожки. Точно также можно увеличивать или уменьшать углы, пропуская или повторяя капли в повторяющейся структуре.

На фиг.7 изображен дополнительный вариант осуществления изобретения. Дорожки можно формировать за один проход печатающей головки, и при этом в каждом адресуемом пикселе отображается единственная точка. В соответствующем пикселе может быть отображена одна из некоторого количества точек предварительно определенных размеров. В отличие от обычного полутонового метода, по меньшей мере, одна, а в предпочтительном варианте - две или более предварительно определенных точек имеют диаметр, который превышает s. Показанные точки имеют диаметры на подложке, которые увеличиваются, по существу, на одну и ту же величину, т.е. принимают значения s, 1,5s, 2s и 2,5s.

Использование вышеупомянутых размеров точек обеспечивает адресуемость края с точностью в пределах s/n, и значит, и аппроксимацию желательного местонахождения края дорожки с точностью в пределах s/n. Как можно заметить из фиг.7, эта возможность адресации края гарантирует разнесение дорожек с меньшим промежутком между дорожками, чем при бинарном или обычном полутоновом отображении, когда s/n является наименьшим значением параметра такого разнесения.

Когда создают дорожку, которая имеет два параллельных края, в этом варианте осуществления предпочтительно иметь края, отстоящие друг от друга, по меньшей мере, на 3s. Это гарантирует, что оба края можно аппроксимировать соответствующими точками с одинаковыми степенями точности.

Адресуемость строки точек для края будет описана более подробно со ссылками на фиг.8-11. На этих чертежах показан угол, во-первых, отпечатанный бинарным методом - см. фиг.8, а во-вторых, с многочисленными размерами точек в соответствии с изобретением. Все чертежи отображены при одной и той же адресуемости сетки пикселей.

В случае бинарной печати (известный уровень техники) согласно фиг.8A-D, очевидно, что край 10, 12 можно адресовать к единственному месту в пикселе. Так, например, если край нужно адресовать в месте, соответствующем х% поперек пикселя, как показано пунктирной линией 16, погрешность равна -((x/100·s)-(s-s )) или +(s-x/100·s)). Очевидно, что при некоторых значениях Х, например 80 %, погрешность будет довольно большой, составляя либо -0,38s, либо +0,61s. Это накладывает важные ограничения на качество изображения и местонахождение края.

Для обычного полутонового изображения, когда используется множество точек, размер которых меньше шага s сетки, а точки отображаются в центре каждого из адресуемых пикселей, максимальную погрешность задает уравнение

±0,5((1/2s + rsd/100·s)-(rid/100·s-s)),

где rsd - радиус наименьшей капли, а rid - радиус наибольшей капли в процентах от s.

Для ситуации, в которой радиус наибольшей капли равен 1,4s, т.е. rid = 140% от s, а радиус наименьшей капли равен 0,2s, т.е. 20% от s, отображаемая максимальная погрешность равна ±0,15s, т.е 15% от s. Эта максимальная погрешность должна быть одинаковой независимо от количества уровней серого, используемых между наибольшей и наименьшей каплями.

Следует понимать, что существует естественное ограничение, накладываемое на минимальный объем капли, которая может быть выброшена, потому что, когда этот объем уменьшается, относительное запаздывание в воздухе увеличивается до того момента, когда от печатающей головки потребуется недостижимая скорость, чтобы гарантировать, что капля достигнет подложки. Установленный в настоящее время предел наименьшего объема капли считается составляющим около 2 пиколитров (пл), что дает размер точки порядка 23 мкм. При шаге сетки, составляющем 70 мкм, это чуть больше 30% упомянутого шага сетки.

Важно помнить, что для отображаемого изображения, в котором касание точек не требуется, может оказаться приемлемым использование меньших размеров точек. Если точки проводят электричество, то должно быть ясно, что наименьшая точка в вышеуказанном примере будет лишь касаться соседней точки на одной оси, что приводит к повышенному сопротивлению в изображении, как описано со ссылками на фиг.2.

Дополнительное пояснение одного аспекта настоящего изобретения будет приведено ниже со ссылками на фиг.9-11. На фиг. 9A-D изображен край дорожки, имеющий линию 10, аппроксимируемую точками, и вторую линию 12, аналогично аппроксимируемую точками. Первый профиль 10 фиксирован относительно сетки пикселей, а второй профиль 12 изменятся в соответствии с желаемой адресуемостью края. Как можно заметить, если каждая точка имеет регулярное увеличение размера по сравнению с наименьшей точкой, и если наименьшая точка имеет диаметр, равный s, а наибольший диаметр равен 2,6s, то профиль 12 может быть адресован с точностью в пределах s/n, где n в этом случае равно 3. Следовательно, максимальная погрешность составляет 0,5s/n.

Адресуемость профиля 10 можно аналогичным образом определить в пределах расстояния s/n, как показано самоочевидным образом на фиг.10 и 11.

За счет прибавления в размерах дополнительных предварительно определенных точек при регулярном увеличении размера создается возможность дополнительного улучшения адресуемости края. Основополагающим здесь является то, что это не накладывает неустранимого ограничения на ту адресуемость края, которой можно достичь.

Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в возможности компенсировать «приземление» капель или другие погрешности позиционирования точек. На фиг.12А изображена дорожка, имеющая наклонный край 2 дорожки. Каждая точка идеально отцентрирована на сетке и может точно аппроксимировать сглаженный профиль 2 с помощью 3-х разных размеров капель. На фиг.12B показано, что одна из точек, сформированных печатной головкой, имеет погрешность в направлении Y или направлении сканирования. Если для получения изображения использовать тот же алгоритм, который использован для получения изображения согласно фиг.12B, то линия 2 не даст наилучшего соответствия.

При печати за один проход, когда каждый столбец получают с помощью одного элемента, генерирующего точку, можно модифицировать алгоритм таким образом, что размер точки, получаемый с помощью одного элемента, генерирующего точку, изменяется, в результате чего происходит либо уменьшение, либо увеличение размера точки таким образом, что аппроксимация профиля оказывается лучше, как показано на фиг.12С.

Такое изменение может быть долговременным в том, что оно накладывается на каждое будущее изображение или может изменяться по изображению на основе изображения.

Оно оказывается возможным также благодаря компоновочным структурам в соответствии с настоящим изобретением, служащим для смещения «центра тяжести» дорожки за счет изменения «весомости» точек, используемых для формирования дорожки. С помощью печатной головки от фирмы Xaar под торговым названием «LEOPARD» можно печатать каплями пятнадцати разных размеров, как показано на фиг.13, а типичные диаметры точек приведены в нижеследующей таблице.

Количество субкапель на точку (ск/т)Типичный диаметр (мкм)139255368478587696710381109117101241113012135131411414615151

На фиг.14 показано, что размеры точек можно использовать для придания дорожке очень малых углов. Эти углы можно изменять последовательно, тем самым достигая точности и получая гладкие кривые, которые могут максимизировать эффективность дорожки и минимизировать высокочастотные выбросы.

На фиг.15-17 показаны реальные изображения, отпечатанные печатающей головкой для струйной печати, осаждающей точки 4-х размеров на подложке. На фиг.15 представлен результат печати в бинарном алгоритме, а дорожки при этом имеют ширину в диапазоне между 150 микрон и 280 микрон. В отличие от этого, на фиг.16 представлена соответствующая дорожка, отпечатанная посредством подпрограммы в соответствии с настоящим изобретением. Эта дорожка имеет более равномерную ширину, чем ширина дорожки, отпечатанной в бинарном алгоритме. На фиг.17 изображено множество дорожек, отпечатанных бок о бок. Верхние дорожки имеют шаг 371 мкм, тогда как нижние дорожки имеют промежуток между дорожками, составляющий 389 мкм.

В еще одном аспекте этого изобретения можно сосредоточить внимание не на самих дорожках, а на зазорах между ними. В некоторых приложениях возникнет потребность в установлении минимального зазора между двумя дорожками, причем края этих дорожек не являются прямыми линиями. В соответствии с этим изобретением, имея совокупность n точек, диаметры которых подчиняются зависимости D_i = 2s(1/2 + i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1), формируют пары точек на соответствующих сторонах зазора в местах, отстоящих друг от друга на 2s. Тогда гарантируется, что сумма диаметров пары точек равна 2s(2n-1)/n. Это проиллюстрировано на фиг.18, где показана компоновочная структура дорожек, сформированных из совокупности, состоящей из пяти точек, имеющих следующие диаметры точек:

D₀ = 1,0s;

D₁ = 1,4s;

D₂ = 1,8s;

D₃ = 2,2s;

D₄ = 2,6s.

В результате, на любой стороне каждого зазора будут сформированы пары точек, центры которых отстоят друг от друга на 2s. Используются только пары D₀/D₄,_{D1/D3 и D2/D2. Эти пары отличаются тем, что сумма их диаметров равна s+D4. В обобщенном виде это можно выразить как 2s(2n-1)/n.}

Фиг.18 также иллюстрирует признак, в соответствии с которым путем формирования двух зазоров одинаковой формы ближе друг к другу можно получить дорожку меньшей ширины и произвольной формы.

Следует понимать, что описание этого изобретения приведено лишь в качестве примеров, и что в рамках изобретения возможны дальнейшие его разработки и модификации.

Так, если площади дорожек станут больше, то может оказаться предпочтительным использование вышеописанных методов определения краев дорожек с использованием чередующихся точечных структур в объеме дорожки. Можно формировать многослойные печатные платы также с использованием вышеописанных методов для создания переходных отверстий между слоями или изолирующих структур.

В качестве дополнительного примера отметим, что можно формировать проводящие дорожки не только методами непосредственной печати, которые подробно описаны выше, но и косвенными методами. Так, вышеописанные методы можно применить для формирования маскировочного покрытия, используемого при травлении, с целью последующего формирования проводящих дорожек.

Хотя настоящее изобретение описано выше применительно к точкам, печатаемым на подложке, в частности - точкам, печатаемым на подложке за один проход печатающей головки струйной печати, можно предусмотреть и другие способы формирования точек. Термин «дорожка» не следует считать ограничиваемым электропроводной дорожкой. К другим приложениям, в которых можно получить выгоду от данной заявки, относятся те, в которых текстуру или профиль поверхности требуется получать за один проход печатающей головки. Такие текстуры или профили могут потребоваться в декоративных целях, например, при создании контактных столбиков для припоя, впадин для заключения в них другого материала, зажимов, сепараторов или линз. Это изобретение можно использовать также при создании оптических дисплеев или изображений, проецируемых на поверхность. В случае оптических дисплеев эти дисплеи могут быть статическими или могут отображать данные изменяющихся изображений. Изображения могут отображать органические светоизлучающие диоды (OLED) или светоизлучающие диоды (LED).

Формируя одинаковые или разные компоновочные структуры дорожек в повторяющихся слоях, можно создавать трехмерные структуры.

Дорожки печатных плат или другие дорожки формируют путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке из сопел, отстоящих друг от друга на расстояние s. Для получения дорожек в одном или нескольких направлениях относительно оси Х используют совокупность, содержащую п диаметров точек, подчиняющихся зависимости D_i=2s(1/2+i/n), при этом каждая дорожка имеет минимальную ширину дорожки, подчиняющуюся зависимости T_w=s(3n-2)/n, а минимальный промежуток между дорожками вдоль оси Х составляет T_s=s/n. 9 н. и 14 з.п. ф-лы, 31 ил.

1. Способ формирования компоновочной структуры дорожек, обладающих определенными электрическими или механическими свойствами, путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке из сопел, отстоящих друг от друга на расстояние s, включающий в себя этапы, на которых определяют совокупность, содержащую n диаметров точек, подчиняющихся зависимости D_i=2s(l/2+i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1), осаждают жидкость для формирования линейных дорожек в одном или нескольких направлениях относительно оси X, при этом каждая дорожка имеет минимальную ширину дорожки, подчиняющуюся зависимости T_w=s(3n-2)/n, а минимальный промежуток между дорожками вдоль оси Х составляет T_s=s/n.2. Способ по п.1, в котором используются следующие диаметры точек: s, 1,5, 2s и 2,5s.3. Компоновочная структура дорожек, обладающих определенными электрическими или механическими свойствами и сформированных путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке в виде регулярной матрицы мест осаждения, отстоящих друг от друга на расстояние s, причем точки представляют собой совокупность, состоящую из n диаметров точек, подчиняющихся зависимости D_i=2s(l/2+i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1), а компоновочная структура содержит линейные дорожки, ориентированные с обеспечением надлежащих ориентаций относительно оси X, при этом, по меньшей мере, одна дорожка имеет ширину дорожки, подчиняющуюся зависимости T_w=s(3n-2)/n, а, по меньшей мере, две дорожки имеют между собой промежуток T_s вдоль оси X, причем T_s=s/n.4. Компоновочная структура по п.3, в которой используются следующие диаметры точек: s, 1,5, 2s и 2,5s.5. Способ формирования линейной дорожки, обладающей определенными электрическими или механическими свойствами, путем осаждения жидкости для формирования точек на подложке из сопел, отстоящих друг от друга на расстояние s, причем дорожка наклонена к оси X, а способ включает в себя этапы, на которых определяют совокупность, состоящую, по меньшей мере, из трех диаметров D_i точек, где наименьший диаметр точки составляет D_min≥s, a наибольший диаметр точки составляет D_max≤3s, и осуществляют повторяющееся формирование точечной структуры, содержащей, по меньшей мере, три точки на линии, параллельной оси X, причем первая и третья из этих точек имеют диаметры, которые равны и которые меньше, чем диаметр второй точки, при этом каждое последующее повторение точечной структуры оказывается смещенным от предыдущей структуры на расстояние s в направлении, перпендикулярном направлению X, и на расстояние, которое равно или больше s, в направлении X.6. Способ по п.5, в котором упомянутая совокупность предпочтительно содержит n диаметров точек, подчиняющихся зависимости Di=2s(l/2+i/n), где i принимает целые значения от 0 до (n-1).7. Способ по п.6, в котором точечная структура принимает при одном из углов следующую форму:

D₀, D₁, D₂, ...D_i, ...D_n-1, ...D_i, ...D₂, D₁, D₀, с постепенным удалением точек из структуры при увеличении углов и постепенным повторением точек в структуре при уменьшении углов.

D₀, D₁, D₂, ...D_i, ...D_n-1, ...D_i, ...D₂, D₁, D₀,

с постепенным удалением точек из структуры при увеличении углов и постепенным повторением точек в структуре при уменьшении углов.

13. Способ формирования дорожки, включающий в себя этапы, на которых присваивают сетку адресуемых пикселей подложке, причем упомянутая сетка имеет предварительно определенный шаг s, где s - это расстояние, выбирают для каждого пикселя точку одного из n предварительно определенных размеров, причем n - целое число, которое больше 2, формируют точки на подложке и тем самым формируют дорожку, при этом, по меньшей мере, одна из точек предварительно определенных размеров имеет диаметр, который больше, чем .

19. Способ по п.18, в котором, по меньшей мере, один из упомянутых n диаметров точек больше, чем .