用在制造跨层图案的方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示一种在层状物件中制造跨层图案的方法。所述方法是通过一积层式制造系统所执行且包括：分配一图案材料到一接收媒介上以形成一第一图案元件；分配一造型材料的一第一层到所述第一图案元件上，同时形成一第一开放孔穴，以暴露在所述第一层下方的所述第一图案元件的至少一部分；及分配图案材料到所述第一图案元件的所述暴露部分及所述第一层上以形成接触所述第一图案元件的一第二图案元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关联申请案本申请要求于2014年3月25日递交的美国专利临时申请案第61/969,900号的优先权的利益。本申请与Yudovin-Farber等人的代理人案卷号为62119的标题为“导电油墨的现场烧结的方法和系统(METHODANDSYSTEMFORINSITUSINTERINGOFCONDUCTIVEINK)”的美国专利临时申请案共同提交。上述文件的内容通过引用合并于此，就好像在本文中完整地阐述一样。
本专利技术在一些实施例中是涉及一种自由型式制造及，更特别但不排除的，是涉及一种用在跨层图案的自由型式制造的方法及系统。
技术介绍
固体自由型式制造(SolidFreeformFabrication；SFF)是一种能够直接从计算机数据通过积层式形成步骤而制造任意形状的结构的技术。任何SFF系统的所述基本操作是由下列所组成：裁切一三维计算机模型成多个薄截面；将所述结果转换成二维位置数据；及将所述数据馈送到以分层方式制造三维结构的控制设备。积层式制造(additivemanufacturing；AM)包含数个制造技术，其中材料被逐层的分配以形成一最终产品。已被熟知的一种三维(3D)喷墨打印的AM技术。在此技术中，从具有一组喷嘴的一分配头分配一建造材料以在一支撑结构上沉积多个层。取决于建造材料，随后可利用一适合的装置来使多个层固化或凝固。所述建造材料可以包含形成所述物件的造型材料以及在所述物件被建造时支撑所述物件的支撑材料。各种三维印刷技术存在且公开于例如美国专利案第6,259,962、6,569,373、6,658,314、6,850,334、7,183,335、7,209,797、7,300,619、7,225,045、7,500,846号以及公开的美国申请案第20050104241及20060054039号中，所有这些专利和专利申请具有共同的受让人，其内容通过引用合并于此。用于在一平坦基材上打印二维(2D)导电元件的沉积和打印方法也是已知的。例如美国专利案第8,534,787号揭示一种容纳在一物体上方移动的喷墨打印头的打印桥。所述喷墨打印头包含：多个第一喷嘴，用于将一第一类型物质喷射到所述物体的表面上；及多个第二喷嘴，用于将一第二类型物质喷射到所述物体的表面上。所述第一类型物质是用于打印一焊料掩模图案，及所述第二类物质是用于打印图例图案(legendpattern)。
技术实现思路
根据本专利技术一些实施例的一样态，有提供一种在层状物件中制造跨层图案的方法。所述方法是通过一积层式制造系统所执行且包括：分配一图案材料到一接收媒介上以形成一第一图案元件；分配一造型材料的一第一层到所述第一图案元件上，同时形成一第一开放孔穴，以暴露在所述第一层下方的所述第一图案元件的至少一部分；及分配图案材料到所述第一图案元件的所述暴露部分及所述第一层上以形成接触所述第一图案元件的一第二图案元件，从而形成所述图案材料的一跨层图案。根据本专利技术一些实施例，所述第一开放孔穴包括一非垂直壁，且其中所述分配所述图案材料到所述第一图案元件的所述暴露部分的步骤包括：也分配所述图案材料到所述非垂直壁上。根据本专利技术一些实施例，所述方法包括：分配所述造型材料的一第二层到所述第一层上。根据本专利技术一些实施例，所述分配所述第二层的步骤包括：留下在所述第二层下面的所述第二图案元件的至少一部分被暴露。根据本专利技术一些实施例，所述分配所述第二层的步骤包括：形成一第二开放孔穴在所述第二层中，从而暴露在所述第二层下方的所述第二图案元件的所述部分。根据本专利技术一些实施例，所述分配所述第二层的步骤是在所述分配所述图案材料以形成所述第二图案元件的步骤之前被执行。根据本专利技术一些实施例，所述分配所述第二层的步骤被执行，以加深与加宽所述第一孔穴。根据本专利技术一些实施例，所述分配所述第二层的步骤被执行，以形成在所述第一孔穴中的一阶梯状壁。根据本专利技术一些实施例，所述分配所述图案材料以形成所述第二图案元件的步骤被执行，以使所述第二图案元件整体的位在所述第二层的一顶表面下方。根据本专利技术一些实施例，所述分配所述图案材料以形成所述第二图案元件的步骤被执行，以使所述第二图案元件整体的位在所述第二层的一顶表面下方。根据本专利技术一些实施例，所述方法更包括：在所述分配所述图案材料以形成所述第二图案的步骤后平整化所述第二层。根据本专利技术一些实施例，所述方法更包括：所述分配所述第二层的步骤包括：通过所述造型材料填充所述第一孔穴。根据本专利技术一些实施例，所述方法更包括：所述分配所述第一层的步骤及所述分配所述第二层的步骤是通过所述积层式制造系统的不同分配头进行，每个头分配一不同的造型材料。根据本专利技术一些实施例，所述方法更包括：交替的重复进行所述分配所述图案材料和所述造型材料的所述层的步骤多次，以形成所述造型材料的多个层；及多个图案元件，其中所述多个图案元件互连以形成跨越所述多个层的一连续图案。根据本专利技术一些实施例，所述多个层的至少二个是被所述积层式制造系统的不同分配头所分配，每个头分配一不同的造型材料。根据本专利技术一些实施例，所述图案材料是具导电性的。根据本专利技术一些实施例，所述图案材料包括一导电性油墨。根据本专利技术一些实施例，所述图案元件的每一个的一厚度是小于所述层的一厚度的至少二倍。根据本专利技术一些实施例，所述方法更包括：放置一电子或电气设备在所述孔穴中，其中所述图案元件是具导电性的且其中所述图案元件接触所述设备的一电气端子。根据本专利技术一些实施例，所述方法更包括：烧结(sintering)所述图案元件。根据本专利技术一些实施例，所述烧结是通过选自热烧结(thermalsintering)、光子烧结(photonicsintering)、等离子体烧结(plasmasintering)和微波烧结(microwavesintering)所组成的一族群的一技术而达成。根据本专利技术一些实施例，所述造型材料包括一烧结诱导剂，且其中所述分配所述造型材料及/或所述图案材料的步骤被执行，以使所述烧结诱导剂与所述图案材料反应而烧结所述图案元件。根据本专利技术一些实施例，所述烧结诱导剂包括一化合物，所述化合物选自于自由基可聚合化合物、阳离子可聚合化合物和阴离子可聚合化合物所组成的一族群。根据本专利技术一些实施例，所述烧结诱导剂包括一离子基团及一抗衡离子(counterion)，所述离子基团是一丙烯酸类单体或衍生物。根据本专利技术一些实施例，所述烧结诱导剂是一盐类。根据本专利技术一些实施例，所述抗衡离子是阴离子，及所述离子基团是阳离子。根据本专利技术一些实施例，所述抗衡阴离子是选自卤素阴离子、硫酸根阴离子、高氯酸根阴离子、氯酸根阴离子、硝酸根阴离子、羧酸根阴离子、对甲苯磺酸根阴离子(p-toluenesulfonateanion)和烷基磺酸根阴离子(alkanesulfonateanion)所组成的一族群。根据本专利技术一些实施例，所述抗衡阴离子是选自氯化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、羧酸盐和卤素所组成的一族群。根据本专利技术一些实施例，所述抗衡阴离子是氯化物。根据本专利技术一些实施例，所述离子基团选自丙烯酸酯(acrylate)、甲基丙烯酸酯(methacrylate)、丙烯酰胺(acrylamide)、甲基丙烯酰胺(methacrylamide)、低聚物(oligome本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在层状物件中制造跨层图案的方法，其特征在于：所述方法是由一积层式制造系统所执行且包含：分配一图案材料到一接收媒介上以形成一第一图案元件；分配一造型材料的一第一层到所述第一图案元件上，同时形成一第一开放孔穴，以暴露在所述第一层下方的所述第一图案元件的至少一部分；及分配所述图案材料到所述第一图案元件的所述暴露部分及所述第一层上，以形成接触所述第一图案元件的一第二图案元件，从而形成所述图案材料的一跨层图案。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.25 US 61/969,9001.一种在层状物件中制造跨层图案的方法，其特征在于：所述方法是由一积层式制造系统所执行且包含：分配一图案材料到一接收媒介上以形成一第一图案元件；分配一造型材料的一第一层到所述第一图案元件上，同时形成一第一开放孔穴，以暴露在所述第一层下方的所述第一图案元件的至少一部分；及分配所述图案材料到所述第一图案元件的所述暴露部分及所述第一层上，以形成接触所述第一图案元件的一第二图案元件，从而形成所述图案材料的一跨层图案。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一开放孔穴包括一非垂直壁，且其中所述分配所述图案材料到所述第一图案元件的所述暴露部分的步骤包括：也分配所述图案材料到所述非垂直壁上。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述非垂直壁是平面的。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述非垂直壁是弯曲的。5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：所述方法更包括：分配所述造型材料的一第二层到所述第一层上。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述分配所述第二层的步骤包括：留下在所述第二层下面的所述第二图案元件的至少一部分被暴露。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述分配所述第二层的步骤包括：形成一第二开放孔穴在所述第二层中，从而暴露在所述第二层下方的所述第二图案元件的所述部分。8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述分配所述第二层的步骤是在所述分配所述图案材料以形成所述第二图案元件的步骤之前被执行。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述分配所述第二层的步骤被执行，以加深与加宽所述第一孔穴。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述分配所述第二层的步骤被执行，以形成在所述第一孔穴中的一阶梯状壁。11.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述分配所述图案材料以形成所述第二图案元件的步骤被执行，以使所述第二图案元件整体的位在所述第二层的一顶表面下方。12.如权利要求8及9任一项所述的方法，其特征在于：所述分配所述图案材料以形成所述第二图案元件的步骤被执行，以使所述第二图案元件整体的位在所述第二层的一顶表面下方。13.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述方法更包括：在所述分配所述图案材料以形成所述第二图案的步骤后平整化所述第二层。14.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述分配所述第二层的步骤包括：通过所述造型材料填充所述第一孔穴。15.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第二孔穴是相对于所述第一孔穴横向移位。16.如权利要求5至14任一项所述的方法，其特征在于：所述分配所述第一层的步骤及所述分配所述第二层的步骤是通过所述积层式制造系统的不同分配头进行，每个头分配一不同的造型材料。17.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：所述方法更包括：交替的重复进行所述分配所述图案材料和所述造型材料的所述层的步骤多次，以形成所述造型材料的多个层；及多个图案元件，其中所述多个图案元件互连以形成跨越所述多个层的一连续图案。18.如权利要求5至14任一项所述的方法，其特征在于：所述方法包括：交替的重复进行所述分配所述图案材料和所述造型材料的所述层的步骤多次，以形成所述造型材料的多个层；及多个图案元件，其中所述多个图案元件互连以形成跨越所述多个层的一连续图案。19.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于：所述多个层的至少二个是被所述积层式制造系统的不同分配头所分配，每个头分配一不同的造型材料。20.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：所述图案材料是具导电性的。21.如权利要求5至17任一项所述的方法，其特征在于：所述图案材料是具导电性的。22.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：所述图案材料包括一导电性油墨。23.如权利要求5至17任一项所述的方法，其特征在于：所述图案材料包括一导电性油墨。24.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于：所述图案元件的每一个的一厚度是小于所述层的一厚度的至少二倍。25.如权利要求5至23任一项所述的方法，其特征在于：所述图案元件的每一个的一厚度是小于所述层的一厚度的至少二倍。26.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：所述方法更包括：放置一电子或电气设备在所述孔穴中，其中所述图案元件是具导电性的且其中所述图案元件接触所述设备的一电气端子。27.如权利要求5至24任一项所述的方法，其特征在于：所述方法更包括：放置一电子或电气设备在所述孔穴中，其中所述图案元件是具导电性的且其中所述图案元件接触所述设备的一电气端子。28.如权利要求1至26任一项所述的方法，其特征在于：所述方法更包括：烧结所述图案元件。29.如权利要求28所述的方法，其特征在于：所述烧结是通过选自热烧结、光子烧结、等离子体烧结和微波烧结所组成的一族群的一技术而达成。30.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：所述造型材料包括一烧结诱导剂，且其中所述分配所述造型材料及/或所述图案材料的步骤被执行，以使所述烧结诱导剂与所述图案材料反应而烧结所述图案元件。31.如权利要求5至26任一项所述的方法，其特征在于：所述造型材料包括一烧结诱导剂，且其中所述分配所述造型材料及/或所述图案材料的步骤被执行，以使所述烧结诱导剂与所述图案材料反应而烧结所述图案元件。32.如权利要求1至30任一项所述的方法，其特征在于：所述烧结诱导剂包括一化合物，所述化合物选自于自由基可聚合化合物、阳离子可聚合化合物和阴离子可聚合化合物所组成的一族群。33.如权利要求30所述的方法，其特征在于：所述烧结诱导剂包括一离子基团及一抗衡离子，所述离子基团是一丙烯酸类单体或衍生物。34.如权利要求32所述的方法，其特征在于：所述烧结诱导剂包括一离子基团及一抗衡离子，所述离子基团是一丙烯酸类单体或衍生物。35.如权利要求34所述的方法，其特征在于：所述烧结诱导剂是一盐类。36.如权利要求34及35任一项所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·季科夫斯基，以拉·优道夫因法伯，伊法来姆·迪凡许，
申请(专利权)人：斯特拉塔西斯公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL