DE102023118705A1

DE102023118705A1 - PRINTING DEVICE, PRINTING METHOD AND METHOD FOR PRODUCING A PRINTING DEVICE

Info

Publication number: DE102023118705A1
Application number: DE102023118705.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Michael Marko; Thomas Schwarz
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2023-07-14
Filing date: 2023-07-14
Publication date: 2025-01-16
Also published as: WO2025016733A1

Abstract

Eine Druckvorrichtung umfasst einen Träger mit einer Druckseite. An der Druckseite ist eine Mehrzahl von Kavitäten ausgebildet. Außerdem ist an der Druckseite eine elektrisch leitende Heizschicht angeordnet. Die Heizschicht umfasst im Bereich jeder Kavität jeweils einen Wandungsabschnitt, der an einer Wandung der jeweiligen Kavität angeordnet ist. An die Heizschicht kann eine elektrische Spannung angelegt werden, die einen durch die Wandungsabschnitte verlaufenden Stromfluss bewirkt.

A printing device comprises a carrier with a printing side. A plurality of cavities are formed on the printing side. In addition, an electrically conductive heating layer is arranged on the printing side. The heating layer comprises a wall section in the area of each cavity, which is arranged on a wall of the respective cavity. An electrical voltage can be applied to the heating layer, which causes a current flow through the wall sections.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung, ein Verfahren zum Drucken sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Druckvorrichtung.The present invention relates to a printing device, a method for printing and a method for producing a printing device.

Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Drucken elektrisch leitender Pasten bekannt. Beispiele für solche Verfahren sind Sieb- und Schablonendruck und verschiedene Nadeldosierverfahren.Various methods for printing electrically conductive pastes are known in the prior art. Examples of such methods are screen and stencil printing and various needle dispensing methods.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Druckvorrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Drucken mittels einer derartigen Druckvorrichtung anzugeben. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Druckvorrichtung anzugeben. Diese Aufgaben werden durch eine Druckvorrichtung, durch ein Verfahren zum Drucken und durch ein Verfahren zum Herstellen einer Druckvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.One object of the present invention is to provide a printing device. Another object of the present invention is to specify a method for printing using such a printing device. Another object of the present invention is to specify a method for producing such a printing device. These objects are achieved by a printing device, by a method for printing and by a method for producing a printing device having the features of the independent claims. Various further developments are specified in the dependent claims.

Eine Druckvorrichtung umfasst einen Träger mit einer Druckseite. An der Druckseite ist eine Mehrzahl von Kavitäten ausgebildet. Außerdem ist an der Druckseite eine elektrisch leitende Heizschicht angeordnet. Die Heizschicht umfasst im Bereich jeder Kavität jeweils einen Wandungsabschnitt, der an einer Wandung der jeweiligen Kavität angeordnet ist. An die Heizschicht kann eine elektrische Spannung angelegt werden, die einen durch die Wandungsabschnitte verlaufenden Stromfluss bewirkt.A printing device comprises a carrier with a printing side. A plurality of cavities are formed on the printing side. In addition, an electrically conductive heating layer is arranged on the printing side. The heating layer comprises a wall section in the area of each cavity, which is arranged on a wall of the respective cavity. An electrical voltage can be applied to the heating layer, which causes a current flow through the wall sections.

Diese Druckvorrichtung erlaubt einen gleichzeitigen Druck einer Mehrzahl von aus einem Druckmaterial ausgebildeten Strukturen. Hierzu kann das Druckmaterial in den Kavitäten an der Druckseite des Trägers der Druckvorrichtung angeordnet und dann durch Aufheizen auf ein Zielsubstrat übertragen werden. Das Aufheizen erfolgt dabei mittels eines Stromflusses durch die Heizschicht. Damit ermöglicht die Druckvorrichtung einen schnellen und kostengünstigen Druck.This printing device allows simultaneous printing of a plurality of structures made from a printing material. For this purpose, the printing material can be arranged in the cavities on the printing side of the carrier of the printing device and then transferred to a target substrate by heating. Heating is carried out by means of a current flow through the heating layer. The printing device thus enables fast and cost-effective printing.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung sind an der Druckseite mehrere in Stromflussrichtung parallele Kavitäten und/oder mehrere Kavitäten in Stromflussrichtung hintereinander ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht die Druckvorrichtung dadurch eine flexible Gestaltung des durch die Druckvorrichtung zu druckenden Musters.In one embodiment of the printing device, several cavities parallel to one another in the direction of current flow and/or several cavities one behind the other in the direction of current flow are formed on the printing side. The printing device thus advantageously enables a flexible design of the pattern to be printed by the printing device.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung ist ein Abstand zwischen zwei benachbarten Kavitäten kleiner als 100 µm. Der Abstand kann sogar kleiner als 50 µm oder kleiner als 20 µm sein. Vorteilhafterweise ermöglicht die Druckvorrichtung dadurch einen Druck von Strukturen mit sehr feinen Abständen.In one embodiment of the printing device, a distance between two adjacent cavities is less than 100 µm. The distance can even be less than 50 µm or less than 20 µm. The printing device therefore advantageously enables printing of structures with very fine distances.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung weist die Heizschicht eine mindestens einen der Wandungsabschnitte umfassende Verjüngung auf. Dabei ist eine senkrecht zu der Stromflussrichtung orientierte Querschnittsfläche der Heizschicht im Bereich der Verjüngung gegenüber anderen Abschnitten der Heizschicht reduziert. Dies bewirkt, dass ein Stromfluss durch die Heizschicht im Bereich der Verjüngung eine gegenüber anderen Abschnitten der Heizschicht erhöhte Stromflussdichte aufweist. Dadurch bewirkt der Stromfluss im Bereich der Verjüngung eine erhöhte Erwärmung der Heizschicht, wodurch es auch im Wandungsabschnitt der Heizschicht zu einer erhöhten Erwärmung kommt. Dies unterstützt ein Herauslösen des in der zugehörigen Kavität angeordneten Druckmaterials aus der Kavität.In one embodiment of the printing device, the heating layer has a taper that encompasses at least one of the wall sections. A cross-sectional area of the heating layer oriented perpendicular to the direction of current flow is reduced in the area of the taper compared to other sections of the heating layer. This means that a current flow through the heating layer in the area of the taper has a higher current flow density compared to other sections of the heating layer. The current flow in the area of the taper therefore causes increased heating of the heating layer, which also leads to increased heating in the wall section of the heating layer. This supports the release of the printing material arranged in the associated cavity from the cavity.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung ist die Verjüngung durch eine zwischen zwei benachbarten Kavitäten angeordnete Aussparung in der Heizschicht gebildet. Vorteilhafterweise stellt dies eine besonders einfache Möglichkeit zur Bildung der Verjüngung dar.In one embodiment of the printing device, the taper is formed by a recess in the heating layer arranged between two adjacent cavities. Advantageously, this represents a particularly simple possibility for forming the taper.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung sind bei mindestens einer Kavität Hohlräume zwischen dem Wandungsabschnitt der Heizschicht und der Wandung der Kavität ausgebildet. Diese Hohlräume können eine thermische Kopplung zwischen der Heizschicht und der Wandung der Kavität reduzieren, wodurch ein Abfluss von Wärme aus der Heizschicht in den Träger reduziert wird. Dies kann eine besonders schnelle und wirkungsvolle Aufheizung der Heizschicht im Bereich des Wandungsabschnitts ermöglichen.In one embodiment of the printing device, cavities are formed between the wall section of the heating layer and the wall of the cavity in at least one cavity. These cavities can reduce thermal coupling between the heating layer and the wall of the cavity, thereby reducing the outflow of heat from the heating layer into the carrier. This can enable particularly rapid and effective heating of the heating layer in the region of the wall section.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung weist mindestens eine Kavität in eine zu der Druckseite parallele Richtung einen Durchmesser von weniger als 100 µm auf. Der Durchmesser kann sogar weniger als 50 µm oder weniger als 20 µm betragen. Vorteilhafterweise ermöglicht die Druckvorrichtung in diesem Fall einen Druck besonders feiner Strukturen.In one embodiment of the printing device, at least one cavity has a diameter of less than 100 µm in a direction parallel to the printing side. The diameter can even be less than 50 µm or less than 20 µm. In this case, the printing device advantageously enables printing of particularly fine structures.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung weisen zwei der Kavitäten unterschiedliche Formen oder unterschiedliche Tiefen auf. Dadurch ermöglicht die Druckvorrichtung einen Druck unterschiedlich geformter Strukturen.In one embodiment of the printing device, two of the cavities have different shapes or different depths. This enables the printing device to print differently shaped structures.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung weist der Träger ein Sichtfenster auf, das einen Durchblick zwischen einer der Druckseite gegenüberliegenden Seite des Trägers und der Druckseite ermöglicht. Dieses Sichtfenster kann es ermöglichen, die Druckvorrichtung an einer an einem Zielsubstrat ausgebildeten Marke auszurichten, wodurch vorteilhafterweise eine besonders einfache und präzise Positionierung der Druckvorrichtung ermöglicht wird.In one embodiment of the printing device, the carrier has a viewing window that allows a view between one of the printing sides opposite side of the carrier and the printing side. This viewing window can make it possible to align the printing device with a mark formed on a target substrate, thereby advantageously enabling particularly simple and precise positioning of the printing device.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung ist auf der Heizschicht eine Schutzschicht angeordnet. Dabei weist die Schutzschicht Mo, Wo, ein Siliziumoxid, ein Siliziumnitrid, Wolframcarbid, Al2O3 oder Diamant auf. Vorteilhafterweise kann diese Schutzschicht einen Schutz der Heizschicht vor einer Beschädigung bewirken. Insbesondere kann die Schutzschicht ein beschädigungsfreies Einbringen eines Druckmaterials in die an der Druckseite ausgebildeten Kavitäten erleichtern.In one embodiment of the printing device, a protective layer is arranged on the heating layer. The protective layer comprises Mo, Wo, a silicon oxide, a silicon nitride, tungsten carbide, Al2O3 or diamond. This protective layer can advantageously protect the heating layer from damage. In particular, the protective layer can facilitate the damage-free introduction of a printing material into the cavities formed on the printing side.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung ist in mindestens einer Kavität eine Antihaftschicht auf der Heizschicht angeordnet. Vorteilhafterweise kann die Antihaftschicht ein Herauslösen eines in der Kavität angeordneten Druckmaterials erleichtern.In one embodiment of the printing device, a non-stick layer is arranged on the heating layer in at least one cavity. The non-stick layer can advantageously facilitate the removal of a printing material arranged in the cavity.

In einer Ausführungsform der Druckvorrichtung weist die Druckseite einen ebenen Mittenabschnitt auf. Dabei sind die Kavitäten an dem Mittenabschnitt angeordnet. An zwei einander gegenüberliegenden Außenkanten des Mittenabschnitts sind eine erste Abstufung und eine zweite Abstufung ausgebildet. An der ersten Abstufung ist ein erster elektrischer Kontakt zu der Heizschicht ausgebildet. An der zweiten Abstufung ist ein zweiter elektrischer Kontakt zu der Heizschicht ausgebildet. Die elektrische Spannung kann mittels des ersten elektrischen Kontakts und des zweiten elektrischen Kontakts an die Heizschicht angelegt werden. Vorteilhafterweise stellt dies eine besonders einfache Gestaltung der Druckvorrichtung dar. Die an den Außenkanten des Mittenabschnitts ausgebildeten Abstufungen ermöglichen es dabei, die Druckseite der Druckvorrichtung nahe an ein Zielsubstrat anzunähern.In one embodiment of the printing device, the printing side has a flat central section. The cavities are arranged on the central section. A first step and a second step are formed on two opposite outer edges of the central section. A first electrical contact to the heating layer is formed on the first step. A second electrical contact to the heating layer is formed on the second step. The electrical voltage can be applied to the heating layer by means of the first electrical contact and the second electrical contact. This advantageously represents a particularly simple design of the printing device. The steps formed on the outer edges of the central section make it possible to bring the printing side of the printing device close to a target substrate.

In einer anderen Ausführungsform der Druckvorrichtung ist der Träger als Walze ausgebildet. Dabei wird die Druckseite durch eine Mantelfläche der Walze gebildet. Diese Variante der Druckvorrichtung kann vorteilhafterweise ein kontinuierliches Drucken ermöglichen.In another embodiment of the printing device, the carrier is designed as a roller. The printing side is formed by a lateral surface of the roller. This variant of the printing device can advantageously enable continuous printing.

Ein Verfahren zum Drucken mittels einer Druckvorrichtung der vorgenannten Art umfasst Schritte zum Anordnen eines Druckmaterials in mindestens einer der Kavitäten, zum Anordnen der Druckseite über einem Zielsubstrat und zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die Heizschicht, um einen durch die Wandungsabschnitte verlaufenden Stromfluss zu bewirken, wobei das Druckmaterial erhitzt und aus der Kavität gelöst wird. Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren einen schnellen und kostengünstigen Druck von aus dem Druckmaterial gebildeten Strukturen. Die Form und Anordnung der Strukturen ist dabei durch die Form und Anordnung der Kavitäten der Druckvorrichtung vorgebbar. Das Verfahren kann es ermöglichen, Strukturen mit sehr feiner Auflösung zu drucken.A method for printing using a printing device of the aforementioned type comprises steps for arranging a printing material in at least one of the cavities, for arranging the printing side over a target substrate and for applying an electrical voltage to the heating layer in order to cause a current flow through the wall sections, whereby the printing material is heated and released from the cavity. Advantageously, this method enables rapid and cost-effective printing of structures formed from the printing material. The shape and arrangement of the structures can be specified by the shape and arrangement of the cavities of the printing device. The method can make it possible to print structures with very fine resolution.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Druckseite so über dem Zielsubstrat angeordnet, dass ein Abstand zwischen der Druckseite und dem Zielsubstrat zwischen 50 µm und 500 µm beträgt. Vorteilhafterweise ermöglicht ein derartiger Abstand zwischen der Druckseite und dem Zielsubstrat eine hohe Präzision bei der Übertragung des Druckmaterials von der Druckvorrichtung auf das Zielsubstrat.In one embodiment of the method, the printing side is arranged above the target substrate such that a distance between the printing side and the target substrate is between 50 µm and 500 µm. Advantageously, such a distance between the printing side and the target substrate enables high precision in the transfer of the printing material from the printing device to the target substrate.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Druckvorrichtung ein Sichtfenster der vorgenannten Art auf. Dabei umfasst das Verfahren ein Anordnen des Sichtfensters über einer auf dem Zielsubstrat befindlichen Marke. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine besonders präzise Positionierung der Druckvorrichtung über dem Zielsubstrat.In one embodiment of the method, the printing device has a viewing window of the aforementioned type. The method comprises arranging the viewing window over a mark located on the target substrate. The method advantageously enables particularly precise positioning of the printing device over the target substrate.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Träger auf die oben beschriebene Weise als Walze ausgebildet. Dabei umfasst das Anordnen der Druckseite über dem Zielsubstrat ein Abrollen der Mantelfläche der Walze über dem Zielsubstrat. Vorteilhafterweise kann das Verfahren in diesem Fall einen kontinuierlichen Betrieb der Druckvorrichtung und ein serielles Drucken auf einer Vielzahl von Zielsubstraten ermöglichen.In one embodiment of the method, the carrier is designed as a roller in the manner described above. In this case, arranging the printing side over the target substrate comprises rolling the outer surface of the roller over the target substrate. In this case, the method can advantageously enable continuous operation of the printing device and serial printing on a large number of target substrates.

Ein Verfahren zum Herstellen einer Druckvorrichtung der oben beschriebenen Art umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers mit einer Druckseite, zum Ausbilden der Kavitäten an der Druckseite und zum Anordnen der Heizschicht an der Druckseite. Das Ausbilden der Kavitäten kann dabei beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens erfolgen. Das Anordnen der Heizschicht an der Druckseite kann beispielsweise durch Aufdampfen oder durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren erfolgen. Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren eine kostengünstige Herstellung der Druckvorrichtung.A method for producing a printing device of the type described above comprises steps for providing a carrier with a printing side, for forming the cavities on the printing side and for arranging the heating layer on the printing side. The cavities can be formed, for example, by means of an etching process. The heating layer can be arranged on the printing side, for example, by vapor deposition or by a cathode sputtering process. This method advantageously enables the printing device to be manufactured cost-effectively.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Druckvorrichtung in der oben beschriebenen Weise mit einer Druckseite mit einem ebenen Mittenabschnitt hergestellt. Dabei umfasst das Verfahren weitere Schritte zum Ausbilden der ersten Abstufung und der zweiten Abstufung und zum Ausbilden des ersten elektrischen Kontakts und des zweiten elektrischen Kontakts. Das Ausbilden der ersten Abstufung und der zweiten Abstufung kann beispielsweise gemeinsam mit dem Ausbilden der Kavitäten erfolgen. Das Ausbilden des ersten elektrischen Kontakts und des zweiten elektrischen Kontakts kann beispielsweise ein Aufbringen einer Kupferschicht und ein Anlöten von Stromzuführungen umfassen.In one embodiment of the method, the printing device is manufactured in the manner described above with a printing side with a flat central section. The method comprises further steps for forming the first step and the second step and for forming the first electrical contact and the second electrical electrical contact. The formation of the first step and the second step can, for example, take place together with the formation of the cavities. The formation of the first electrical contact and the second electrical contact can, for example, comprise applying a copper layer and soldering on power leads.

In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Ausbilden von Hohlräumen zwischen dem Wandungsabschnitt der Heizschicht und der Wandung der Kavität bei mindestens einer Kavität. Dabei werden die Hohlräume mittels einer Opferschicht ausgebildet. Vorteilhafterweise erfordert das Ausbilden der Hohlräume dadurch nur einen geringen Mehraufwand.In one embodiment of the method, this comprises a further step for forming cavities between the wall section of the heating layer and the wall of the cavity in at least one cavity. The cavities are formed by means of a sacrificial layer. Advantageously, forming the cavities therefore requires only a small amount of additional effort.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung

1 eine geschnittene Seitenansicht eines ersten Bearbeitungsstands während einer Herstellung einer Druckvorrichtung;
2 einen zweiten Bearbeitungsstand während der Herstellung der Druckvorrichtung;
3 einen dritten Bearbeitungsstand während der Herstellung der Druckvorrichtung;
4 eine geschnittene Seitenansicht einer Variante einer Druckvorrichtung;
5 eine Ansicht einer Druckseite der Druckvorrichtung;
6 eine geschnittene Seitenansicht eines ersten Verfahrensschritts während eines Druckens mittels der Druckvorrichtung;
7 einen zweiten Schritt des Druckverfahrens;
8 einen dritten Schritt des Druckverfahrens;
9 eine Ansicht der Druckseite einer weiteren Variante der Druckvorrichtung;
10 eine Ansicht der Druckseite einer weiteren Variante der Druckvorrichtung;
11 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante der Druckvorrichtung;
12 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante der Druckvorrichtung;
13 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante der Druckvorrichtung;
14 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante der Druckvorrichtung; und
15 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante der Druckvorrichtung.

The above-described properties, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understandable in connection with the following description of the embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings. In each case, in a schematic representation,

1 a sectional side view of a first processing stage during manufacture of a printing device;
2 a second processing stage during the manufacture of the printing device;
3 a third processing stage during the manufacture of the printing device;
4 a sectional side view of a variant of a printing device;
5 a view of a printing side of the printing device;
6 a sectional side view of a first method step during printing by means of the printing device;
7 a second step of the printing process;
8 a third step of the printing process;
9 a view of the printing side of another variant of the printing device;
10 a view of the printing side of another variant of the printing device;
11 a sectional side view of another variant of the printing device;
12 a sectional side view of another variant of the printing device;
13 a sectional side view of another variant of the printing device;
14 a sectional side view of another variant of the printing device; and
15 a sectioned side view of another variant of the printing device.

1 zeigt in schematisierter Darstellung eine geschnittene Seitenansicht eines Teils eines Trägers 100 in einem unfertigen Bearbeitungsstand während einer Herstellung einer Druckvorrichtung. Der Träger 100 kann beispielsweise aus einem Glas gebildet sein. Der Träger 100 weist eine Druckseite 101 und eine der Druckseite 101 gegenüberliegende Seite 102 auf. Die Druckseite 101 weist einen ebenen Mittenabschnitt 110 auf. Der Mittenabschnitt 110 kann beispielsweise eine rechteckige Form aufweisen. 1 shows a schematic representation of a sectional side view of a part of a carrier 100 in an unfinished processing stage during the manufacture of a printing device. The carrier 100 can be made of glass, for example. The carrier 100 has a printing side 101 and a side 102 opposite the printing side 101. The printing side 101 has a flat central section 110. The central section 110 can have a rectangular shape, for example.

An dem Mittenabschnitt 110 der Druckseite 101 ist eine Mehrzahl von Kavitäten 200 ausgebildet. Die Kavitäten 200 können an dem Mittenabschnitt 110 beispielsweise eine regelmäßige Matrixanordnung oder ein unregelmäßiges zweidimensional Muster aufweisen. Die Kavitäten 200 bilden sich in das Material des Trägers 100 erstreckende Vertiefungen und können beispielsweise jeweils eine konische Form aufweisen. Es ist möglich, dass unterschiedliche Kavitäten 200 unterschiedliche Formen aufweisen.A plurality of cavities 200 are formed on the central section 110 of the printing side 101. The cavities 200 can have, for example, a regular matrix arrangement or an irregular two-dimensional pattern on the central section 110. The cavities 200 form depressions extending into the material of the carrier 100 and can, for example, each have a conical shape. It is possible for different cavities 200 to have different shapes.

Ein Abstand 240 zwischen zwei benachbarten Kavitäten 200 kann kleiner als 100 µm sein, in einigen Varianten sogar kleiner als 50 µm oder sogar kleiner als 20 µm. Es ist möglich, dass die Abstände zwischen benachbarten Kavitäten 200 bei unterschiedlichen Kavitäten 200 unterschiedlich ausgebildet sind. Bei einer, mehreren oder allen der Kavitäten 200 kann ein in eine zu der Druckseite 101 parallele Richtung 105 bemessener Durchmesser 220 kleiner als 100 µm sein, in einigen Varianten sogar kleiner als 50 µm oder kleiner als 20 µm. Es ist möglich, dass unterschiedliche Kavitäten 200 unterschiedliche Durchmesser 220 aufweisen. Eine in eine zu der Druckseite 101 senkrechte Richtung 106 bemessene Tiefe 230 kann bei den Kavitäten 200 beispielsweise eine ähnliche Größe wie der Durchmesser 220 aufweisen. Die Tiefe 230 kann sich bei unterschiedlichen Kavitäten 200 voneinander unterscheiden.A distance 240 between two adjacent cavities 200 can be less than 100 µm, in some variants even less than 50 µm or even less than 20 µm. It is possible that the distances between adjacent cavities 200 are designed differently for different cavities 200. For one, several or all of the cavities 200, a diameter 220 measured in a direction 105 parallel to the pressure side 101 can be less than 100 µm, in some variants even less than 50 µm or less than 20 µm. It is possible that different cavities 200 have different diameters 220. A depth 230 measured in a direction 106 perpendicular to the pressure side 101 can, for example, have a similar size to the diameter 220 in the cavities 200. The depth 230 can vary between different cavities 200.

Die Kavitäten 200 können beispielsweise durch ein Ätzverfahren an der Druckseite 101 des Trägers 100 ausgebildet worden sein. Anschließend kann ein Schleifverfahren zur Erhöhung der Ebenheit der Druckseite 101 durchgeführt worden sein.The cavities 200 can, for example, have been formed by an etching process on the printing side 101 of the carrier 100. A grinding process can then be carried out to increase the flatness of the printing side 101.

An einer ersten Außenkante 120 des Mittenabschnitts 110 ist eine erste Abstufung 123 ausgebildet. An einer der ersten Außenkante 120 gegenüberliegenden zweiten Außenkante 130 des Mittenabschnitts 110 ist eine zweite Abstufung 133 ausgebildet. Im Bereich der ersten Abstufung 123 und der zweiten Abstufung 133 ist die Oberfläche des Trägers 100 in die zu der Druckseite 101 senkrechte Richtung 106 gegenüber dem Mittenabschnitt 110 zurückversetzt. Die erste Abstufung 123 und die zweite Abstufung 133 können beispielsweise durch ein Ätzverfahren ausgebildet worden sein, beispielsweise gemeinsam mit den Kavitäten 200.A first step 123 is formed on a first outer edge 120 of the central section 110. A second step 133 is formed on a second outer edge 130 of the central section 110 opposite the first outer edge 120. formed. In the area of the first step 123 and the second step 133, the surface of the carrier 100 is set back in the direction 106 perpendicular to the printing side 101 relative to the central section 110. The first step 123 and the second step 133 can have been formed, for example, by an etching process, for example together with the cavities 200.

2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. An der Druckseite 101 des Trägers 100 ist eine elektrisch leitende Heizschicht 300 angeordnet worden. Die Heizschicht 300 weist ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein Metall. Es ist zweckmäßig, dass das Material der Heizschicht 300 einen hohen elektrischen Widerstand aufweist, sodass ein Stromfluss durch die Heizschicht 300 eine starke Erwärmung der Heizschicht 300 bewirkt. Die Heizschicht 300 kann beispielsweise Platin aufweisen. Das Aufbringen der Heizschicht 300 kann beispielsweise durch Aufdampfen oder durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren (Sputtern) erfolgt sein. Die Heizschicht 300 kann beispielsweise eine Dicke von 100 nm aufweisen. 2 shows a schematic sectional side view of the carrier 100 in one of the representations of the 1 subsequent processing stage. An electrically conductive heating layer 300 has been arranged on the print side 101 of the carrier 100. The heating layer 300 comprises an electrically conductive material, for example a metal. It is expedient for the material of the heating layer 300 to have a high electrical resistance, so that a current flow through the heating layer 300 causes the heating layer 300 to heat up considerably. The heating layer 300 can comprise platinum, for example. The heating layer 300 can be applied, for example, by vapor deposition or by a cathode sputtering process. The heating layer 300 can, for example, have a thickness of 100 nm.

Im dargestellten Beispiel bedeckt die Heizschicht 300 die Druckseite 101 des Trägers 100 vollständig. Das bedeutet, dass die Heizschicht 300 sowohl den Mittenabschnitt 110 der Druckseite 101 als auch die erste Abstufung 123 und die zweite Abstufung 133 bedeckt. Die Heizschicht 300 umfasst außerdem im Bereich jeder Kavität 200 jeweils einen Wandungsabschnitt 310, der an einer Wandung 210 der jeweiligen Kavität 200 angeordnet ist.In the example shown, the heating layer 300 completely covers the printing side 101 of the carrier 100. This means that the heating layer 300 covers both the central section 110 of the printing side 101 and the first step 123 and the second step 133. The heating layer 300 also comprises a wall section 310 in the area of each cavity 200, which is arranged on a wall 210 of the respective cavity 200.

3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 in einem der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. An der ersten Abstufung 123 und an der zweiten Abstufung 133 ist jeweils eine Metallisierung 140 ausgebildet worden. Die Metallisierung 140 kann beispielsweise Kupfer aufweisen. Das Aufbringen und Strukturieren der Metallisierung 140 kann beispielsweise ein galvanisches Verfahren, ein Aufdampfen, ein Kathodenzerstäubungsverfahren, ein lithographisches Verfahren und eine Verwendung einer Schattenmaske umfassen. Die Metallisierungen 140 sind elektrisch leitend mit der Heizschicht 300 verbunden. 3 shows a schematic sectional side view of the carrier 100 in one of the representations of the 2 subsequent processing stage. A metallization 140 has been formed on the first step 123 and on the second step 133. The metallization 140 can comprise copper, for example. The application and structuring of the metallization 140 can include, for example, a galvanic process, a vapor deposition, a cathode sputtering process, a lithographic process and the use of a shadow mask. The metallizations 140 are electrically conductively connected to the heating layer 300.

4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 in einem der Darstellung der 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Durch Anlöten von elektrischen Leitern 145 an den Metallisierungen 140 sind an der ersten Abstufung 123 ein erster elektrischer Kontakt 127 zu der Heizschicht 300 und an der zweiten Abstufung 133 ein zweiter elektrischer Kontakt 137 zu der Heizschicht 300 ausgebildet worden. 4 shows a schematic sectional side view of the carrier 100 in one of the representations of the 3 subsequent processing stage. By soldering electrical conductors 145 to the metallizations 140, a first electrical contact 127 to the heating layer 300 is formed at the first step 123 and a second electrical contact 137 to the heating layer 300 is formed at the second step 133.

Mittels des ersten elektrischen Kontakts 127 und des zweiten elektrischen Kontakts 137 kann eine elektrische Spannung an die Heizschicht 300 angelegt werden. Eine über die elektrischen Kontakte 127, 137 angelegte elektrische Spannung bewirkt einen Stromfluss durch die Heizschicht 300, der durch die Wandungsabschnitte 310 der Heizschicht 300 verläuft. Ein derartiger Stromfluss kann eine Erwärmung der Heizschicht 300 bewirken, insbesondere eine Erwärmung der Wandungsabschnitte 310 der Heizschicht 300.An electrical voltage can be applied to the heating layer 300 by means of the first electrical contact 127 and the second electrical contact 137. An electrical voltage applied via the electrical contacts 127, 137 causes a current flow through the heating layer 300, which runs through the wall sections 310 of the heating layer 300. Such a current flow can cause heating of the heating layer 300, in particular heating of the wall sections 310 of the heating layer 300.

Der erste elektrische Kontakt 127 und der zweite elektrische Kontakt 137 können auch anders als im in 4 gezeigten Beispiel ausgebildet sein. Wesentlich ist lediglich, dass es der erste elektrische Kontakt 127 und der zweite elektrische Kontakt 137 ermöglichen, eine elektrische Spannung derart an die Heizschicht 300 anzulegen, dass ein durch die Wandungsabschnitte 310 verlaufender Stromfluss bewirkt wird.The first electrical contact 127 and the second electrical contact 137 can also be arranged differently than in 4 shown example. It is only important that the first electrical contact 127 and the second electrical contact 137 make it possible to apply an electrical voltage to the heating layer 300 in such a way that a current flow is caused through the wall sections 310.

Im in 4 dargestellten Bearbeitungsstand ist die Herstellung einer Variante einer Druckvorrichtung 10 abgeschlossen. 5 zeigt in schematischer Darstellung eine Ansicht eines Teils der Druckseite 101 des Trägers 100 der Druckvorrichtung 10. Weiter unten wird anhand der 6 bis 8 ein mit der Druckvorrichtung 10 durchführbares Druckverfahren beschrieben.In in 4 The production of a variant of a printing device 10 is completed in the processing stage shown. 5 shows a schematic view of a part of the printing side 101 of the carrier 100 of the printing device 10. Further below, the 6 to 8 a printing method that can be carried out with the printing device 10 is described.

Im in 5 gezeigten Beispiel sind an der Druckseite 101 des Trägers 100 mehrere Kavitäten 200 ausgebildet. Eine über die elektrischen Kontakte 127, 137 an die Heizschicht 300 angelegte elektrische Spannung bewirkt einen Stromfluss in eine Stromflussrichtung 305. Im in 5 gezeigten Beispiel sind mehrere Kavitäten 200 in Stromflussrichtung 305 parallel zueinander angeordnet. Außerdem sind auch mehrere Kavitäten 200 in Stromflussrichtung 305 hintereinander (in Serie) angeordnet. In anderen Varianten der Druckvorrichtung 10 können allerdings alle Kavitäten 200 in Stromflussrichtung 305 parallel oder seriell angeordnet sein.In in 5 In the example shown, several cavities 200 are formed on the pressure side 101 of the carrier 100. An electrical voltage applied to the heating layer 300 via the electrical contacts 127, 137 causes a current to flow in a current flow direction 305. In the 5 In the example shown, several cavities 200 are arranged parallel to one another in the current flow direction 305. In addition, several cavities 200 are also arranged one behind the other (in series) in the current flow direction 305. In other variants of the printing device 10, however, all cavities 200 can be arranged parallel or in series in the current flow direction 305.

6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Teils der Druckvorrichtung 10 während der Durchführung eines ersten Verfahrensschritts eines Druckverfahrens. Beim dargestellten Verfahrensschritt wird ein Druckmaterial 500 in mindestens einer der Kavitäten 200 angeordnet. In den meisten Varianten des Verfahrens ist es zweckmäßig, das Druckmaterial 500 in allen Kavitäten 200 der Druckvorrichtung 10 anzuordnen. 6 shows a schematic sectional side view of a part of the printing device 10 during the implementation of a first method step of a printing method. In the method step shown, a printing material 500 is arranged in at least one of the cavities 200. In most variants of the method, it is expedient to arrange the printing material 500 in all cavities 200 of the printing device 10.

Das Druckmaterial 500 kann beispielsweise als Paste ausgebildet sein. Das Druckmaterial 500 kann elektrisch leitend oder elektrisch nichtleitend sein. Das Druckmaterial 500 kann beispielsweise ein Lösungsmittel oder eine andere durch Erwärmung verdampfbare Komponente aufweisen.The printing material 500 can be designed as a paste, for example. The printing material 500 can be electrically conductive or electrically non-conductive. The printing material 500 can be, for example a solvent or other component that can be evaporated by heating.

Das Druckmaterial 500 kann beispielsweise mittels einer Rakel 510 in die Kavitäten 200 eingebracht werden. Es ist zweckmäßig, wenn die Kavitäten 200 durch das Druckmaterial 500 vollständig ausgefüllt werden.The printing material 500 can be introduced into the cavities 200, for example, by means of a doctor blade 510. It is expedient if the cavities 200 are completely filled by the printing material 500.

7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines der Darstellung der 6 zeitlich nachfolgenden Verfahrensschritts. Dabei wird die Druckseite 101 der Druckvorrichtung 10 über einer Oberseite 601 eines Zielsubstrats 600 angeordnet und in einer gewünschten Weise ausgerichtet. Es ist zweckmäßig, die Druckseite 101 des Trägers 100 möglichst parallel zu der Oberseite 601 des Zielsubstrats 600 anzuordnen. Ein Abstand 610 zwischen der Druckseite 101 und dem Zielsubstrat 600 kann beispielsweise zwischen 50 µm und 500 µm betragen. 7 shows a schematic sectional side view of one of the representations of the 6 temporally subsequent method step. The printing side 101 of the printing device 10 is arranged above a top side 601 of a target substrate 600 and aligned in a desired manner. It is expedient to arrange the printing side 101 of the carrier 100 as parallel as possible to the top side 601 of the target substrate 600. A distance 610 between the printing side 101 and the target substrate 600 can be, for example, between 50 µm and 500 µm.

8 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines der Darstellung der 7 zeitlich nachfolgenden Verfahrensstands. Nach dem Anordnen und Ausrichten der Druckseite 101 der Druckvorrichtung 10 über der Oberseite 601 des Zielsubstrats 600 ist eine elektrische Spannung über den ersten elektrischen Kontakt 127 und den zweiten elektrischen Kontakt 137 an die Heizschicht 300 der Druckvorrichtung 10 angelegt worden. Diese elektrische Spannung hat einen in Stromflussrichtung 305 durch die Wandungsabschnitte 310 der Heizschicht 300 verlaufenden Stromfluss bewirkt, der die Heizschicht 300 insbesondere im Bereich ihrer Wandungsabschnitte 310 erwärmt hat. Dadurch wurde das in den Kavitäten 200 angeordnete Druckmaterial 500 erhitzt, aus den Kavitäten 200 gelöst und an die Oberseite 601 des Zielsubstrats 600 transferiert, wo es nun gedruckte Strukturen 520 bildet. 8 shows a schematic sectional side view of one of the representations of the 7 chronologically subsequent process stage. After arranging and aligning the print side 101 of the printing device 10 over the top side 601 of the target substrate 600, an electrical voltage was applied to the heating layer 300 of the printing device 10 via the first electrical contact 127 and the second electrical contact 137. This electrical voltage caused a current flow in the current flow direction 305 through the wall sections 310 of the heating layer 300, which heated the heating layer 300 in particular in the region of its wall sections 310. As a result, the printing material 500 arranged in the cavities 200 was heated, released from the cavities 200 and transferred to the top side 601 of the target substrate 600, where it now forms printed structures 520.

Es ist zweckmäßig, wenn das Erwärmen der Heizschicht 300 und des in den Kavitäten 200 angeordneten Druckmaterials 500 sehr schnell erfolgt. Zu diesem Zweck kann die an die Heizschicht 300 angelegte elektrische Spannung beispielsweise einen oder mehrere kurze Pulse mit großer Amplitude aufweisen. Die Pulsdauer kann hierzu beispielsweise im Bereich von Nanosekunden liegen. Es ist möglich, die Temperatur der Heizschicht 300 dabei mittels eines Regelkreises zu regeln, wozu eine Temperaturmessung beispielsweise über eine Widerstandsmessung erfolgen kann.It is expedient if the heating layer 300 and the printing material 500 arranged in the cavities 200 are heated very quickly. For this purpose, the electrical voltage applied to the heating layer 300 can, for example, have one or more short pulses with a large amplitude. The pulse duration can, for example, be in the range of nanoseconds. It is possible to regulate the temperature of the heating layer 300 using a control loop, for which a temperature measurement can be carried out, for example, via a resistance measurement.

Das Erhitzen des in den Kavitäten 200 angeordneten Druckmaterials 500 kann beispielsweise ein Verdampfen von Teilen des Druckmaterials 500 bewirken, durch das das in den Kavitäten 200 angeordnete Druckmaterial 500 aus den Kavitäten 200 herausgeschleudert und zur Oberseite 601 des Zielsubstrats 600 geschossen wird. Das Druckmaterial 500 kann hierbei beispielsweise zumindest abschnittsweise auf eine Temperatur von mehr als 200 °C erhitzt werden.Heating the printing material 500 arranged in the cavities 200 can, for example, cause parts of the printing material 500 to evaporate, as a result of which the printing material 500 arranged in the cavities 200 is ejected from the cavities 200 and shot towards the top side 601 of the target substrate 600. The printing material 500 can, for example, be heated at least in sections to a temperature of more than 200 °C.

Die Druckvorrichtung 10 kann nachfolgend wiederverwendet und das Verfahren beginnend mit einer erneuten Befüllung der Kavitäten 200 mit Druckmaterial 500 wiederholt werden. Unter Umständen kann zuvor eine Reinigung der Druckseite 101 der Druckvorrichtung 10 erforderlich sein.The printing device 10 can subsequently be reused and the process repeated, starting with a new filling of the cavities 200 with printing material 500. Under certain circumstances, cleaning of the printing side 101 of the printing device 10 may be necessary beforehand.

Anhand der 9 bis 14 werden nachfolgend weitere Varianten der Druckvorrichtung 10 beschrieben. Diese weisen jeweils gegenüber der vorstehend beschriebenen Variante der Druckvorrichtung 10 zusätzliche Merkmale auf. Diese zusätzlichen Merkmale können einzeln oder in Kombination miteinander in die vorstehend beschriebene Variante der Druckvorrichtung 10 übernommen werden.Based on the 9 to 14 Further variants of the printing device 10 are described below. These each have additional features compared to the variant of the printing device 10 described above. These additional features can be adopted individually or in combination with one another in the variant of the printing device 10 described above.

9 zeigt eine Aufsicht auf die Druckseite 101 einer Variante der Druckvorrichtung 10, bei der die Heizschicht 300 mehrere Verjüngungen 320 aufweist, die jeweils einen oder mehrere Wandungsabschnitte 310 der Heizschicht 300 umfassen. 9 shows a plan view of the printing side 101 of a variant of the printing device 10, in which the heating layer 300 has several tapers 320, each of which comprises one or more wall sections 310 of the heating layer 300.

Im Bereich der Verjüngungen 320 ist eine senkrecht zu der Stromflussrichtung 305 orientierte Querschnittsfläche 340 der Heizschicht 300 gegenüber anderen Abschnitten der Heizschicht 300 reduziert. Das bedeutet, dass die Querschnittsfläche 340 im Bereich der Wandungsabschnitte 310 so reduziert ist, dass ein in Stromflussrichtung 305 durch die Heizschicht 300 fließender elektrischer Strom in diesen Bereichen eine erhöhte Stromflussdichte aufweist. Dadurch kommt es bei der in 9 gezeigten Variante der Druckvorrichtung 10 zu einer besonders starken Erwärmung der Heizschicht 300 in den Bereichen der Wandungsabschnitte 310.In the area of the tapers 320, a cross-sectional area 340 of the heating layer 300 oriented perpendicular to the current flow direction 305 is reduced compared to other sections of the heating layer 300. This means that the cross-sectional area 340 in the area of the wall sections 310 is reduced so that an electric current flowing through the heating layer 300 in the current flow direction 305 has an increased current flow density in these areas. This results in 9 shown variant of the printing device 10 leads to a particularly strong heating of the heating layer 300 in the areas of the wall sections 310.

Die Verjüngungen 320 werden in der in 9 gezeigten Variante durch zwischen benachbarten Kavitäten 200 angeordnete Aussparungen 330 in der Heizschicht 300 gebildet. Die Heizschicht 300 bedeckt bei der in 9 gezeigten Variante der Druckvorrichtung 10 die Druckseite 101 des Trägers 100 somit nicht vollständig, sondern ist strukturiert.The tapers 320 are in the 9 The heating layer 300 is formed by recesses 330 arranged between adjacent cavities 200. The heating layer 300 covers the 9 In the variant of the printing device 10 shown, the printing side 101 of the carrier 100 is therefore not complete, but is structured.

10 zeigt eine Aufsicht auf die Druckseite 101 einer weiteren Variante der Druckvorrichtung 10. In dieser Variante weist der Träger 100 ein Sichtfenster 150 auf, das einen Durchblick zwischen der der Druckseite 101 gegenüberliegenden Seite 102 und der Druckseite 101 ermöglicht. Dadurch erlaubt das Sichtfenster 150 während des Anordnens der Druckseite 101 der Druckvorrichtung 10 über der Oberseite 601 des Zielsubstrats 600 einen Blick auf einen Abschnitt der Oberseite 601 des Zielsubstrats 600. Dies ermöglicht es, das Sichtfenster 150 beispielsweise über einer auf dem Zielsubstrat 600 befindlichen Marke anzuordnen, um die Druckvorrichtung 10 in einer gewünschten Weise an dem Zielsubstrat 600 auszurichten. Selbstverständlich ist es möglich, mehrere Sichtfenster 150 vorzusehen. 10 shows a top view of the printing side 101 of a further variant of the printing device 10. In this variant, the carrier 100 has a viewing window 150 which allows a view between the side 102 opposite the printing side 101 and the printing side 101. As a result, the viewing window 150 allows a view of a section of the top side 601 of the target substrate 600 during the arrangement of the printing side 101 of the printing device 10 over the top side 601 of the target substrate 600. This makes it possible to use the viewing window 150, for example eg over a mark located on the target substrate 600 in order to align the printing device 10 in a desired manner with the target substrate 600. Of course, it is possible to provide several viewing windows 150.

11 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer Variante der Druckvorrichtung 10, bei der der Träger 100 einen ersten Abschnitt 160 und einen zweiten Abschnitt 170 umfasst. Dabei sind der erste Abschnitt 160 und der zweite Abschnitt 170 derart flächig aufeinander angeordnet, dass der zweite Abschnitt 170 die Druckseite 101 des Trägers 100 und der erste Abschnitt 160 die der Druckseite 101 gegenüberliegende Seite 102 bildet. 11 shows a schematic sectional side view of a variant of the printing device 10, in which the carrier 100 comprises a first section 160 and a second section 170. The first section 160 and the second section 170 are arranged flat on one another in such a way that the second section 170 forms the printing side 101 of the carrier 100 and the first section 160 forms the side 102 opposite the printing side 101.

Der erste Abschnitt 160 und der zweite Abschnitt 170 können aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 160 des Trägers 100 aus einem Glas gebildet sein. Der zweite Abschnitt 170 kann beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet und beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren oder durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt sein. Der erste Abschnitt 160 kann dabei beispielsweise zur Stabilisierung dienen und kann zweckmäßigerweise eine hohe Ebenheit und eine geringe thermische Ausdehnung aufweisen. Der zweite Abschnitt 170 kann eine kostengünstige Herstellung ermöglichen und eine gute thermische Isolierung der Heizschicht 300 bewirken.The first section 160 and the second section 170 can be made of different materials. For example, the first section 160 of the carrier 100 can be made of glass. The second section 170 can be made of plastic, for example, and can be produced, for example, by an injection molding process or by a 3D printing process. The first section 160 can serve, for example, for stabilization and can expediently have a high level of flatness and low thermal expansion. The second section 170 can enable cost-effective production and provide good thermal insulation of the heating layer 300.

12 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer Variante der Druckvorrichtung 10, bei der unterschiedliche Kavitäten 200 unterschiedliche Formen aufweisen. Beispielsweise kann sich bei unterschiedlichen Kavitäten 200 der Durchmesser 220, die Tiefe 230, der Abstand 240 zwischen den Kavitäten 200 oder die Gesamtform der jeweiligen Kavität 200 unterscheiden. Möglich ist auch, dass eine Kavität 200 mehrere Abschnitte unterschiedlicher Tiefe 230 oder unterschiedlichen Durchmessers 220 umfasst. 12 shows a schematic sectional side view of a variant of the printing device 10, in which different cavities 200 have different shapes. For example, in different cavities 200, the diameter 220, the depth 230, the distance 240 between the cavities 200 or the overall shape of the respective cavity 200 can differ. It is also possible for a cavity 200 to comprise several sections of different depth 230 or different diameter 220.

13 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer Variante der Druckvorrichtung 10, bei der auf der Heizschicht 300 eine Schutzschicht 350 angeordnet ist. Die Schutzschicht 350 deckt die Heizschicht 300 damit teilweise oder vollständig ab. Die Schutzschicht 350 kann beispielsweise Mo, Wo, ein Siliziumoxid, ein Siliziumnitrid, Wolframcarbid, Al2O3 oder Diamant aufweisen. Die Schutzschicht 350 dient zum Schutz der Heizschicht 300 vor einer Beschädigung durch mechanische Einwirkungen. Beispielsweise kann die Schutzschicht 350 der Heizschicht 300 vor einer Beschädigung durch die zum Einbringen des Druckmaterials 500 in die Kavitäten 200 verwendeten Rakel 510 dienen. 13 shows a schematic sectional side view of a variant of the printing device 10, in which a protective layer 350 is arranged on the heating layer 300. The protective layer 350 thus partially or completely covers the heating layer 300. The protective layer 350 can, for example, comprise Mo, Wo, a silicon oxide, a silicon nitride, tungsten carbide, Al2O3 or diamond. The protective layer 350 serves to protect the heating layer 300 from damage caused by mechanical influences. For example, the protective layer 350 can serve to protect the heating layer 300 from damage caused by the doctor blade 510 used to introduce the printing material 500 into the cavities 200.

In der in 13 gezeigten Variante ist außerdem eine Antihaftschicht 360 auf der Heizschicht 300 angeordnet. Im dargestellten Beispiel ist die Antihaftschicht 360 auf der Schutzschicht 350 angeordnet, die wiederum auf der Heizschicht 300 angeordnet ist. Falls die Schutzschicht 350 entfällt, kann die Antihaftschicht 360 aber auch direkt auf der Heizschicht 300 angeordnet sein. Die Antihaftschicht 360 kann allerdings auch entfallen.In the 13 In the variant shown, a non-stick layer 360 is also arranged on the heating layer 300. In the example shown, the non-stick layer 360 is arranged on the protective layer 350, which in turn is arranged on the heating layer 300. If the protective layer 350 is omitted, the non-stick layer 360 can also be arranged directly on the heating layer 300. The non-stick layer 360 can also be omitted, however.

Die Antihaftschicht 360 kann die Heizschicht 300 oder die Schutzschicht 350 vollständig bedecken. Die Antihaftschicht 360 kann aber auch auf Abschnitte der Heizschicht 300 beschränkt sein, insbesondere beispielsweise auf die an den Wandungen 210 der Kavitäten 200 angeordneten Wandungsabschnitte 310 der Heizschicht 300.The non-stick layer 360 can completely cover the heating layer 300 or the protective layer 350. However, the non-stick layer 360 can also be limited to sections of the heating layer 300, in particular, for example, to the wall sections 310 of the heating layer 300 arranged on the walls 210 of the cavities 200.

Die Antihaftschicht 360 kann dazu dienen, das Herauslösen des Druckmaterials 500 aus den Kavitäten 200 zu erleichtern.The non-stick layer 360 can serve to facilitate the removal of the printing material 500 from the cavities 200.

14 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer Variante der Druckvorrichtung 10, bei der bei mindestens einer Kavität 200 Hohlräume 250 zwischen dem Wandungsabschnitt 310 der Heizschicht 300 und der Wandung 210 der Kavität 200 ausgebildet sind. Es ist zweckmäßig, wenn derartige Hohlräume 250 bei allen Kavitäten 200 vorhanden sind. Die Hohlräume 250 können beispielsweise mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt sein. Die Hohlräume 250 können eine thermische Kopplung zwischen dem Wandungsabschnitt 310 der Heizschicht 300 und der Wandung 210 der Kavität 200 reduzieren, sodass ein Wärmeabfluss aus der Heizschicht 300 in den Träger 100 reduziert ist. Dies kann ein noch wirksameres und schnelleres Aufheizen der Wandungsabschnitte 310 der Heizschicht 300 ermöglichen. 14 shows a schematic sectional side view of a variant of the printing device 10, in which cavities 250 are formed between the wall section 310 of the heating layer 300 and the wall 210 of the cavity 200 in at least one cavity 200. It is expedient if such cavities 250 are present in all cavities 200. The cavities 250 can be filled with air or another gas, for example. The cavities 250 can reduce a thermal coupling between the wall section 310 of the heating layer 300 and the wall 210 of the cavity 200, so that heat flow from the heating layer 300 into the carrier 100 is reduced. This can enable an even more effective and faster heating of the wall sections 310 of the heating layer 300.

Zur Herstellung der Hohlräume 250 kann beispielsweise eine Opferschicht verwendet werden, die vor dem Aufbringen der Heizschicht 300 an den Wandungen 210 der Kavitäten 200 angeordnet und strukturiert wird. Nach dem anschließenden Aufbringen der Heizschicht 300 wird die Opferschicht entfernt, beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens. Hierzu können in der Heizschicht 300 Öffnungen vorgesehen werden, durch die ein Ätzmedium zu der Opferschicht vordringen kann. Durch das Entfernen der Opferschicht werden die Hohlräume 250 gebildet.To produce the cavities 250, for example, a sacrificial layer can be used, which is arranged and structured on the walls 210 of the cavities 200 before the heating layer 300 is applied. After the heating layer 300 has been applied, the sacrificial layer is removed, for example by means of an etching process. For this purpose, openings can be provided in the heating layer 300 through which an etching medium can penetrate to the sacrificial layer. The cavities 250 are formed by removing the sacrificial layer.

15 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante der Druckvorrichtung 10. Bei dieser Variante ist der Träger 100 als Walze 400 ausgebildet. Die Druckseite 101 des Trägers 100 wird durch eine Mantelfläche 410 der Walze 400 gebildet. 15 shows a schematic sectional side view of another variant of the printing device 10. In this variant, the carrier 100 is designed as a roller 400. The printing side 101 of the carrier 100 is formed by a jacket surface 410 of the roller 400.

Die an der Druckseite 101 des Trägers 100 angeordnete Heizschicht 300 ist bei der in 15 gezeigten Variante der Druckvorrichtung 10 in Umfangsrichtung der Walze 400 in mehrere Abschnitte 370 unterteilt. Jeder Abschnitt 370 der Heizschicht 300 umfasst einen oder mehrere Wandungsabschnitte 310, die Wandungen 210 einer oder mehrerer an der Druckseite 101 ausgebildeter Kavitäten 200 bedecken.The heating layer 300 arranged on the pressure side 101 of the carrier 100 is in the 15 shown variant of the printing device 10 is divided into several sections 370 in the circumferential direction of the roller 400. Each section 370 of the heating layer 300 comprises one or more wall sections 310, which cover walls 210 of one or more cavities 200 formed on the printing side 101.

Die einzelnen Abschnitte 370 der Heizschicht 300 können getrennt voneinander mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden, um einen durch den jeweiligen Abschnitt 370 der Heizschicht 300 und durch die Wandungsabschnitte 310 des jeweiligen Abschnitts 370 der Heizschicht 300 verlaufenden Stromfluss zu bewirken. Hierzu sind die elektrischen Kontakte 127, 137 im in 15 gezeigten Beispiel als Kontaktnadeln ausgebildet, die jeweils einen Abschnitt 370 der Heizschicht 300 kontaktieren.The individual sections 370 of the heating layer 300 can be supplied with electrical voltage separately from one another in order to cause a current flow through the respective section 370 of the heating layer 300 and through the wall sections 310 of the respective section 370 of the heating layer 300. For this purpose, the electrical contacts 127, 137 in 15 shown example as contact needles, each of which contacts a section 370 of the heating layer 300.

Ein Druckverfahren unter Verwendung der in 15 Variante der Druckvorrichtung 10 umfasst ebenfalls ein Anordnen des Druckmaterials 500 in mindestens einer der Kavitäten 200, ein Anordnen der Druckseite 101 über dem Zielsubstrat 600 und ein Anlegen einer elektrischen Spannung an einen Abschnitt 370 der Heizschicht 300, um einen durch die Wandungsabschnitte 310 dieses Abschnitts 370 verlaufenden Stromfluss zu bewirken, durch den das Druckmaterial 500 erhitzt und aus der mindestens einen Kavität 200 gelöst wird. Das Anordnen der Druckseite 101 über dem Zielsubstrat 600 umfasst dabei jedoch ein Abrollen der Mantelfläche 410 der Walze 400 über dem Zielsubstrat 600. Beispielsweise kann das Druckverfahren so durchgeführt werden, dass die Walze 400 ortsfest um ihre Längsachse rotiert. Gleichzeitig wird eine Mehrzahl von Zielsubstraten 600 an der Walze 400 vorbeigeführt und jeweils bedruckt. An einem Ort in Umfangsrichtung der Walze 400 werden die Kavitäten 200 mittels der Rakel 510 mit Druckmaterial 500 befüllt. An einem anderen Ort in Umfangsrichtung der Walze 400 kontaktieren die elektrischen Kontakte 127, 137 einen jeweils gerade über der Oberseite 601 eines der Zielsubstrate 600 angeordneten Abschnitt 370 der Heizschicht 300, wodurch das Druckmaterial 500 aus den diesem Abschnitt 370 der Heizschicht 300 zugeordneten Kavitäten 200 auf die Oberseite 601 des Zielsubstrats 600 transferiert wird. An einem weiteren Ort in Umfangsrichtung der Walze 400 kann eine Reinigung der Druckseite 101 erfolgen, beispielsweise durch Aufsprühen eines Reinigungsmaterials 430. Mittels einer Justagekamera 420 kann eine korrekte Ausrichtung von Druckvorrichtung 10 und Zielsubstraten 600 sichergestellt werden.A printing process using the 15 A variant of the printing device 10 also includes arranging the printing material 500 in at least one of the cavities 200, arranging the printing side 101 over the target substrate 600 and applying an electrical voltage to a section 370 of the heating layer 300 in order to cause a current flow through the wall sections 310 of this section 370, by which the printing material 500 is heated and released from the at least one cavity 200. Arranging the printing side 101 over the target substrate 600, however, includes rolling the outer surface 410 of the roller 400 over the target substrate 600. For example, the printing method can be carried out such that the roller 400 rotates in a stationary manner about its longitudinal axis. At the same time, a plurality of target substrates 600 are guided past the roller 400 and each printed on. At one location in the circumferential direction of the roller 400, the cavities 200 are filled with printing material 500 by means of the doctor blade 510. At another location in the circumferential direction of the roller 400, the electrical contacts 127, 137 contact a section 370 of the heating layer 300 arranged just above the upper side 601 of one of the target substrates 600, whereby the printing material 500 is transferred from the cavities 200 assigned to this section 370 of the heating layer 300 to the upper side 601 of the target substrate 600. At another location in the circumferential direction of the roller 400, the printing side 101 can be cleaned, for example by spraying on a cleaning material 430. Correct alignment of the printing device 10 and the target substrates 600 can be ensured by means of an adjustment camera 420.

Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann abgeleitet werden.The invention has been illustrated and described in more detail using the preferred embodiments. However, the invention is not limited to the disclosed examples. Other variations can be derived by the person skilled in the art.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

1010: Druckvorrichtungprinting device
100100: Trägercarrier
101101: Druckseiteprint page
102102: gegenüberliegende Seiteopposite side
105105: zu der Druckseite parallele Richtungdirection parallel to the pressure side
106106: zu der Druckseite senkrechte Richtungdirection perpendicular to the pressure side
110110: Mittenabschnittmiddle section
120120: erste Außenkantefirst outer edge
123123: erste Abstufungfirst gradation
127127: erster elektrischer Kontaktfirst electrical contact
130130: zweite Außenkantesecond outer edge
133133: zweite Abstufungsecond gradation
137137: zweiter elektrischer Kontaktsecond electrical contact
140140: Metallisierungmetallization
145145: elektrischer Leiterelectrical conductor
150150: Sichtfensterviewing window
160160: erster Abschnittfirst section
170170: zweiter Abschnittsecond section
200200: Kavitätcavity
210210: Wandungwall
220220: Durchmesserdiameter
230230: Tiefedepth
240240: AbstandDistance
250250: Hohlraumcavity
300300: Heizschichtheating layer
305305: Stromflussrichtungdirection of current flow
310310: Wandungsabschnittwall section
320320: Verjüngungrejuvenation
330330: Aussparungrecess
340340: Querschnittsflächecross-sectional area
350350: Schutzschichtprotective layer
360360: Antihaftschichtnon-stick coating
370370: AbschnittSection
400400: Walzeroller
410410: Mantelflächelateral surface
420420: Justagekameraadjustment camera
430430: Reinigungsmaterialcleaning materials
500500: Druckmaterialprinting material
510510: Rakelsqueegee
520520: gedruckte Strukturprinted structure
600600: Zielsubstrattarget substrate
601601: Oberseitetop
610610: AbstandDistance

Claims

Printing device (10) with a carrier (100) with a printing side (101), wherein a plurality of cavities (200) are formed on the printing side (101), wherein an electrically conductive heating layer (300) is arranged on the printing side (101), wherein the heating layer (300) in the region of each cavity (200) comprises a wall section (310) which is arranged on a wall (210) of the respective cavity (200), wherein an electrical voltage can be applied to the heating layer (300), which causes a current flow through the wall sections (310).

Pressure device (10) according to claim 1 , wherein a plurality of cavities (200) parallel in the current flow direction (305) are formed on the pressure side (101) and/or a plurality of cavities (200) are formed one behind the other in the current flow direction (305) on the pressure side (101).

Printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein a distance (240) between two adjacent cavities (200) is less than 100 µm, in particular less than 50 µm, in particular less than 20 µm.

Printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein the heating layer (300) has a taper (320) comprising at least one of the wall sections (310), wherein a cross-sectional area (340) of the heating layer (300) oriented perpendicular to the current flow direction (305) is reduced in the region of the taper (320) compared to other sections of the heating layer (300).

Pressure device (10) according to claim 4 , wherein the taper (320) is formed by a recess (330) in the heating layer (300) arranged between two adjacent cavities (200).

Printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein in at least one cavity (200) cavities (250) are formed between the wall section (310) of the heating layer (300) and the wall (210) of the cavity (200).

Printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein at least one cavity (200) has a diameter (220) of less than 100 µm, in particular less than 50 µm, in particular less than 20 µm, in a direction (105) parallel to the printing side (101).

Printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein two of the cavities (200) have different shapes or different depths (230).

Printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein the carrier (100) has a viewing window (150) which allows a view between a side (102) of the carrier (100) opposite the printing side (101) and the printing side (101).

Printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein a protective layer (350) is arranged on the heating layer (300), wherein the protective layer (350) comprises Mo, Wo, a silicon oxide, a silicon nitride, tungsten carbide, Al2O3 or diamond.

Printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein in at least one cavity (200) an anti-adhesive layer (360) is arranged on the heating layer (300).

Printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein the printing side (101) has a flat central section (110), wherein the cavities (200) are arranged on the central section (110), wherein a first step (123) and a second step (133) are formed on two mutually opposite outer edges (120, 130) of the central section (110), wherein a first electrical contact (127) to the heating layer (300) is formed on the first step (123) and a second electrical contact (137) to the heating layer (300) is formed on the second step (133), wherein the electrical voltage can be applied to the heating layer (300) by means of the first electrical contact (127) and the second electrical contact (137).

Printing device (10) according to one of the Claims 1 until 11 , wherein the carrier (100) is designed as a roller (400), wherein the pressure side (101) is formed by a jacket surface (410) of the roller (400).

Method for printing using a printing device (10) according to one of the preceding claims, wherein the method comprises the following steps: - arranging a printing material (500) in at least one of the cavities (200); - arranging the printing page (101) over a target substrate (600); - applying an electrical voltage to the heating layer (300) in order to cause a current flow through the wall sections (310), wherein the printing material (500) is heated and released from the cavity (200).

procedure according to claim 14 , wherein the printing side (101) is arranged above the target substrate (600) such that a distance (610) between the printing side (101) and the target substrate (600) is between 50 µm and 500 µm.

Procedure according to one of the Claims 14 and 15 , wherein the printing device (10) according to claim 9 is formed, wherein the viewing window (150) is arranged over a mark located on the target substrate (600).

Procedure according to one of the Claims 14 until 16 , wherein the printing device (10) according to claim 13 is formed, wherein arranging the printing side (101) over the target substrate (600) comprises rolling the outer surface (410) of the roller (400) over the target substrate (600).

Method for producing a printing device (10), wherein the printing device (10) is constructed according to one of the Claims 1 until 13 is formed, the method comprising the following steps: - providing a carrier (100) with a printing side (101); - forming the cavities (200) on the printing side (101); - arranging the heating layer (300) on the printing side (101).

procedure according to claim 18 , wherein the printing device (10) according to claim 12 is formed, the method comprising the following further steps: - forming the first step (123) and the second step (133); - forming the first electrical contact (127) and the second electrical contact (137).

procedure according to claim 18 , wherein the printing device (10) according to claim 6 is formed, wherein the method comprises the following further step: - forming the cavities (250) by means of a sacrificial layer.