專利名稱：在焊膏印刷時(shí)使基板和印刷模板對準(zhǔn)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將焊膏印刷到基板時(shí)使基板和印刷模板相互對準(zhǔn)的方法，以及一種將焊膏印刷到基板時(shí)使基板和印刷模板相互對準(zhǔn)的裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，在將焊膏印刷到基板特別是印制電路板上時(shí)，要將印制電路板插入到印刷設(shè)備的印刷臺(Drucknest)中。在插入時(shí)要使其與印刷設(shè)備的印刷模板之間相隔一定距離。接著將一個(gè)光學(xué)檢測裝置插入到基板和印刷模板之間的區(qū)域，以便借助基板和印刷模板的結(jié)構(gòu)來使這兩個(gè)零件相互對準(zhǔn)。由攝像機(jī)構(gòu)成的光學(xué)檢測裝置優(yōu)選地具有兩個(gè)鏡頭，這樣就可以同時(shí)檢測基板的印刷面和印刷模板上面對基板印刷面的一面。所述的結(jié)構(gòu)通常指印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和/或基板的邊或印刷模板的印刷開口或模板邊。焊膏應(yīng)在印刷過程中被涂敷到印制導(dǎo)線特別是襯底上，在被涂敷的區(qū)域，基板上具有相應(yīng)的、可被掃描的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，在印刷模板中則有相應(yīng)的開口。要實(shí)現(xiàn)無缺陷的印刷，基板和印刷模板必須在印刷前相互精確對準(zhǔn)，以保證焊膏按準(zhǔn)確的位置分布在印制導(dǎo)線上。在高度集成的電子電路上，各印制導(dǎo)線間的距離是非常小的，這樣就要求印刷時(shí)的高度精確性。在每個(gè)未經(jīng)印刷的基板上進(jìn)行印刷時(shí)，必須重復(fù)這里所說的通過光學(xué)檢測裝置所進(jìn)行的對準(zhǔn)工序，也就是說，光學(xué)檢測裝置不斷地進(jìn)入到基板和印刷模板之間，然后將基板和印刷模板對準(zhǔn)，之后才能進(jìn)行印刷。在進(jìn)行印刷工序前，攝像機(jī)又必須從基板和印刷模板之間退出來。這樣，印刷模板和基板才能相互接近，然后再開始印刷工序。很明顯，按照這一程序，由于每次攝像機(jī)都要進(jìn)入和退出，印刷過程所需的時(shí)間就相對較長，也就是說，每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)未經(jīng)印刷的基板的印刷數(shù)量相對較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種方法和一種裝置，從而減少每個(gè)基板涂敷焊膏所用的循環(huán)時(shí)間，這樣，在每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)就可以印刷大量的未經(jīng)印刷的基板。同時(shí)還可以保證印刷的高精確度，也就是說，焊膏十分準(zhǔn)確地與各印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)或類似結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。
這一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將第一個(gè)基板放置到印刷模板對面，并相隔一定距離。該“第一個(gè)”基板通常指多個(gè)，例如數(shù)百個(gè)待印刷的基板中的第一個(gè)基板。接著第一光學(xué)檢測裝置如攝像機(jī)進(jìn)入到第一個(gè)基板的印刷面和印刷模板之間。通過第一光學(xué)檢測裝置對第一個(gè)基板和印刷模板上用于定位的第一組結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量。也就是說，對第一個(gè)基板和印刷模板上將被引入的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，其中，必須對至少兩個(gè)相隔一定距離且相對的位置進(jìn)行測量，以避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)—對準(zhǔn)誤差。接著，借助在測量結(jié)構(gòu)時(shí)所獲得的數(shù)據(jù)使第一個(gè)基板和印刷模板相互對準(zhǔn)。為此，基板定位夾具(Aufnahme)和/或印刷模板支架應(yīng)既可在X-方向也可在Y-方向上移動(dòng)，并且還可在這個(gè)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦完成對準(zhǔn)，則接著通過位于印刷臺即基板定位夾具下面的第二光學(xué)檢測裝置，來獲取已被對準(zhǔn)的第一個(gè)基板上位于印刷面對面的另一面之上的、用于定位的第二組結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。為此通過第二光學(xué)檢測裝置(第二個(gè)攝像機(jī))對第一個(gè)基板的位于非印刷面上的第二組結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量。由于之前第一個(gè)基板和印刷模板之間已進(jìn)行對準(zhǔn)，所以這個(gè)基板處于正確的印刷位置，這樣，就可以通過第二光學(xué)檢測裝置測量第二組結(jié)構(gòu)的位置、大小和/或形狀，并將測量結(jié)果作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)予以儲存。由于每個(gè)未經(jīng)印刷的基板，即未經(jīng)印刷的同類印制電路板的上面和下面具有相對布置、高度精確的結(jié)構(gòu)，那么基板在印刷臺中的對準(zhǔn)后的位置則被位于印刷面對面的、被測量過的結(jié)構(gòu)所“記住”。一旦獲取了基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，第一光學(xué)檢測裝置就退出，并且印刷第一個(gè)基板上的印刷面。隨后，將已印刷的第一個(gè)基板取下，將未經(jīng)印刷的第二個(gè)基板放置到印刷臺中，使它處在印刷模板對面的位置。從現(xiàn)在起，不再需要將第一光學(xué)檢測裝置放入到基板和印刷模板之間，進(jìn)行印刷模板和基板之間的對準(zhǔn)工序，而只需借助第二光學(xué)檢測裝置來測量第二個(gè)基板上位于印刷面對面的另一面上的結(jié)構(gòu)，通過這樣的方式就可以獲得足夠的實(shí)測數(shù)據(jù)。如果基板和印刷模板之間沒有精確對準(zhǔn)，那么所測得的數(shù)據(jù)與之前在第一個(gè)模板上所獲得的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間就會出現(xiàn)偏差。這樣，就根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間比較所獲得的信息，使第二個(gè)模板與印刷模板相互對準(zhǔn)。在完成對準(zhǔn)后再進(jìn)行印刷工序。如前所述，由于不需要在印刷每個(gè)基板時(shí)將第一光學(xué)檢測裝置放入到模板和印刷模板之間，并從第二個(gè)基板起只需借助第二光學(xué)檢測裝置來測量基板上位于印刷面對面的另一面來獲取數(shù)據(jù)，因而可以大大加快循環(huán)周期，這樣，在每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)就可以將焊膏高度精確地印刷到數(shù)量更多的未經(jīng)印刷的基板上。
也可以采用與前面所述不同的方法在通過第一光學(xué)檢測裝置對印刷模板和第一個(gè)基板上用于定位的第一組結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量后，第一個(gè)基板和印刷模板之間不相互對準(zhǔn)，只要用第一光學(xué)檢測裝置測量這兩個(gè)部件之間的位置偏差并“虛擬”(Virtuell)地得出校正數(shù)據(jù)就行了。印刷第二個(gè)基板時(shí)則如前所述，在這一過程中，第二個(gè)基板和印刷模板在考慮到校正數(shù)據(jù)的情況下，通過基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)的比較相互對準(zhǔn)，也就是說，校正數(shù)據(jù)只是使第一個(gè)基板與印刷模板之間“虛擬地”對準(zhǔn)，而在測量第一個(gè)基板上位于印刷面對面的另一面上的第二組結(jié)構(gòu)時(shí)，即獲取基準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí)，必須將校正數(shù)據(jù)考慮進(jìn)去。
另外，本發(fā)明還涉及一種將焊膏印刷到基板上時(shí)使基板和印刷模板相互對準(zhǔn)的裝置，它特別適用于前面所述的方法。這種裝置具有一個(gè)可進(jìn)入到基板印刷面和印刷模板之間并可從中退出的第一光學(xué)檢測裝置，還具有一個(gè)對基板上位于印刷面對面的另一面進(jìn)行檢測的第二光學(xué)檢測裝置。另外，它上面還設(shè)有一個(gè)校正裝置，它對第一光學(xué)檢測裝置的測量數(shù)據(jù)和第二光學(xué)檢測裝置的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并對基板和印刷模板之間進(jìn)行相對的位置校正。
權(quán)利要求提供了本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施形式。


下面通過圖1到4中的流程圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式
圖1展示的是一個(gè)圖中未示的印刷機(jī)上的一個(gè)印刷模板1，它用來將焊膏涂覆到一個(gè)未經(jīng)印刷的基板2之上。圖中未示的印刷機(jī)是一臺絲網(wǎng)印刷機(jī)。未經(jīng)印刷的基板2被一個(gè)傳送裝置送入，在印刷工序開始時(shí)，第一個(gè)基板2’被如箭頭3所示送入到印刷機(jī)的印刷臺4中。在圖1中，第一個(gè)基板2’送入后的位置用虛線畫出。
在圖2中，第一個(gè)基板2’被送入到印刷模板1對面的位置，并與之相隔一定距離，隨后第一光學(xué)檢測裝置6進(jìn)入(箭頭5)到第一個(gè)基板2’和印刷模板1之間。第一光學(xué)檢測裝置6由帶有兩個(gè)鏡頭8和9的攝像機(jī)7構(gòu)成，這樣第一個(gè)基板2的印刷面10和印刷模板1上位于印刷面10對面的一面11就可被同時(shí)檢測。在檢測時(shí)，印刷模板1上的一面11和第一個(gè)基板2’上的印刷面10上的第一組結(jié)構(gòu)12和12’被測量。在這里，測量涉及位置信息(坐標(biāo))和/或幾何信息(形狀、尺寸)。該結(jié)構(gòu)可以由印刷模板1上的開口和/或邊和/或印刷模板1上另外的標(biāo)記以及第一個(gè)基板2’上的邊和/或印制導(dǎo)線的布置及另外的標(biāo)記構(gòu)成。前面所列舉的結(jié)構(gòu)并不是全部，但清楚地表明，它必須是光學(xué)檢測裝置6所能探測到的、具有單一明確位置的元件。
在如圖2所示對印刷模板1和第一個(gè)基板2’上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行光學(xué)測量后，就按照所獲得的信息使這兩個(gè)部件之間相互對準(zhǔn)，這樣就保證在之后的印刷中，印刷模板1上的開口非常精確地到達(dá)位于對面的第一個(gè)基板2’上的相應(yīng)結(jié)構(gòu)，因而使焊膏在印刷時(shí)涂覆到基板上的準(zhǔn)確位置并形成精確高度的焊膏層。
但在進(jìn)行印刷工序前，則要通過一個(gè)由帶有一個(gè)鏡頭16的攝像機(jī)15所構(gòu)成的第二光學(xué)檢測裝置14，對第一個(gè)基板2’上位于印刷面10對面的另一面18上的第二組結(jié)構(gòu)17進(jìn)行測量。這一工序如圖3所示。但這一工序也可以在印刷后進(jìn)行。因?yàn)榈谝粋€(gè)基板2’的印刷面10上的第一組結(jié)構(gòu)12’和第一個(gè)基板2’的另一面18上的第二組結(jié)構(gòu)17之間存在著固定的對應(yīng)關(guān)系，并且在以后的基板上都是同樣的情況，那么就可以通過第二光學(xué)檢測裝置14對第二組結(jié)構(gòu)17的測量來確定第一個(gè)基板2’的準(zhǔn)確位置，這樣，如果通過第二光學(xué)檢測裝置對每個(gè)基板的第二組結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量并與在第一個(gè)基板2’上所獲得的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比較，那么在隨后的同類基板2上可以就對基板進(jìn)行相應(yīng)的準(zhǔn)確對位。只要將以后的基板按基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的校正并達(dá)到所要求的、第一個(gè)基板2’已經(jīng)所處的位置，那么這些基板就被準(zhǔn)確對位。這是因?yàn)樵谶@一個(gè)實(shí)施例中，特別是印刷模板1的X-Y-位置不會變化，那么，對于所有未經(jīng)印刷的基板2而言，印刷模板1上的開口將準(zhǔn)確地對準(zhǔn)基板2的印刷面10上待印制的區(qū)域。
在可以對后來的基板進(jìn)行印刷之前，還應(yīng)完成圖3中所示的流程。在已被對位的第一個(gè)基板2’上的第二組結(jié)構(gòu)17被測量后，第一光學(xué)檢測裝置6按箭頭13所示從印刷模板1和第一個(gè)基板2’之間退出。然后，印刷模板1和第一個(gè)基板2’按箭頭19、20所示相互靠近，在這里優(yōu)選的方式是，印刷模板1保持在原來位置上，印刷臺與第一個(gè)基板2’朝著印刷模板的方向移動(dòng)。然后進(jìn)行印刷工序。之后，印刷模板1和第一個(gè)已被印刷的基板2’按照箭頭21所示方向分開，在這里同樣優(yōu)選的是，印刷模板1保持在原來位置上，只有第一個(gè)基板2’移動(dòng)。接著第一個(gè)基板2’按照圖4中箭頭22所示從印刷臺4中退出。然后，后面的基板即第二個(gè)基板2”按照箭頭23所示進(jìn)入到印刷臺4中，第二光學(xué)檢測裝置14則對它的一面18進(jìn)行檢測。在那里，第二組結(jié)構(gòu)17被測量，并與第一個(gè)基板2’的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較。如果出現(xiàn)偏差，則對第二個(gè)基板2”進(jìn)行位置校正，使第二個(gè)基板2”和印刷模板1正確對位。然后才可以開始印刷工序。與第一個(gè)基板2’相比，第二個(gè)基板2”的工序縮短，而所有后來的基板2也一樣，就是說，從第二個(gè)基板2”起，第一光學(xué)檢測裝置不再需要進(jìn)入到基板2和印刷模板1之間然后在印制之前又從其中退出。更確切地說，從第二個(gè)基板2”起就不再使用第一光學(xué)檢測裝置6，因?yàn)閷?zhǔn)只需要通過第二光學(xué)檢測裝置14進(jìn)行。在圖4中可以看到一個(gè)校正裝置24，通過它可以進(jìn)行前面所述的方法步驟，即對第一光學(xué)檢測裝置6和第二光學(xué)檢測裝置14的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并進(jìn)行位置校正。
通過這種方式保證了在一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)可以用焊膏精確地印刷大批量未經(jīng)印刷的基板2。
前面所述清楚地表明，通過基準(zhǔn)-實(shí)測數(shù)據(jù)的比較，即將基板下面的結(jié)構(gòu)和/或基板邊的位置(坐標(biāo))和/或幾何(形狀、尺寸)數(shù)據(jù)與之前測得的基板上面的結(jié)構(gòu)和/或基板邊的位置(坐標(biāo))和/或幾何(形狀、尺寸)數(shù)據(jù)相比較，并用于基板與印刷模板或網(wǎng)板之間的對準(zhǔn)，同時(shí)，也可以同樣通過測量結(jié)構(gòu)和/或模板邊的位置(坐標(biāo))和幾何(形狀、尺寸)數(shù)據(jù)獲得印刷模板或網(wǎng)板的準(zhǔn)確位置。根據(jù)本發(fā)明，從第二個(gè)未經(jīng)印刷的基板開始，不再需要將一個(gè)攝像裝置放入到基板和印刷模板之間來進(jìn)行對準(zhǔn)。這樣就從整個(gè)循環(huán)周期中減掉了攝像機(jī)來回進(jìn)出所需的時(shí)間。對結(jié)構(gòu)的精確定位可以優(yōu)選地借助所謂的玻璃尺(Glasmaβstbe)進(jìn)行。另外，根據(jù)本發(fā)明可以用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)檢測裝置測定基板上的一個(gè)明確的基準(zhǔn)點(diǎn)或多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)(例如邊)，這樣，也可在沒有特殊標(biāo)記—例如基板下面的基準(zhǔn)標(biāo)記的情況下，在具有相應(yīng)的精確性和可重復(fù)性的條件下對基板進(jìn)行多次印刷。
在基板2下面(面18)的區(qū)域，也可以設(shè)置至少兩個(gè)第二光學(xué)檢測裝置來取代一個(gè)第二光學(xué)檢測裝置14，這樣，這些裝置不必再為了準(zhǔn)確測定基板2的位置而移動(dòng)(Verfahren)。由于有兩個(gè)光學(xué)檢測裝置，那就可以發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)誤差。
權(quán)利要求
1.將焊膏印刷到基板上時(shí)使基板和印刷模板相互對準(zhǔn)的方法，包括以下步驟a)將第一個(gè)基板放置到印刷模板的對面，并相隔一定距離；b)將第一光學(xué)檢測裝置引入第一個(gè)基板的印刷面和印刷模板之間；c)通過第一光學(xué)檢測裝置對第一個(gè)基板和印刷模板上用于定位的第一組結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量；d)借助在測量結(jié)構(gòu)時(shí)所獲得的信息使第一個(gè)基板和印刷模板相互對準(zhǔn)；e)通過第二光學(xué)檢測裝置來測得已被對準(zhǔn)的第一個(gè)基板上位于印刷面對面的另一面之上的、用于定位的第二組結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；f)使第一光學(xué)檢測裝置退出，取下第一個(gè)基板，將第二個(gè)基板放置到印刷模板對面的位置；g)借助第二光學(xué)檢測裝置來測量第二個(gè)基板上位于印刷面對面的另一面上的、用于定位的第二組結(jié)構(gòu)并獲得實(shí)測數(shù)據(jù)；h)通過比較基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)，使第二個(gè)模板與印刷模板相互對準(zhǔn)。
2.將焊膏印刷到基板上時(shí)使基板和印刷模板相互對準(zhǔn)的方法，包括以下步驟a)將第一個(gè)基板放置到印刷模板的對面，并相隔一定距離；b)將第一光學(xué)檢測裝置引入第一個(gè)基板的印刷面和印刷模板之間；c)通過第一光學(xué)檢測裝置對第一個(gè)基板印刷模板上用于定位的第一組結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量；d)基于結(jié)構(gòu)測量，獲得表明第一個(gè)基板和印刷模板之間相對位置的校正數(shù)據(jù)；e)通過第二光學(xué)檢測裝置來測得第一個(gè)基板上位于印刷面對面的另一面之上的、用于定位的第二組結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；f)使第一光學(xué)檢測裝置退出，取下第一個(gè)基板，將第二個(gè)基板放置到印刷模板對面的位置；g)借助第二光學(xué)檢測裝置來測量第二個(gè)基板上位于印刷面對面的另一面上的、用于定位的第二組結(jié)構(gòu)并獲得實(shí)測數(shù)據(jù)；h)在考慮到校正數(shù)據(jù)的情況下，通過比較基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)，使第二個(gè)模板與印刷模板相互對準(zhǔn)。
3.將焊膏印刷到基板(2)上時(shí)使基板(2)和印刷模板(1)相互對準(zhǔn)的裝置，特別用于實(shí)施前述權(quán)利要求中之一所述的方法，具有一個(gè)可以在基板(2)的印刷面(10)和印刷模板(1)之間進(jìn)出的第一光學(xué)檢測裝置(6)、一個(gè)對基板(2)上位于印刷面(10)對面的一面(18)進(jìn)行檢測的第二光學(xué)檢測裝置(14)和一個(gè)校正裝置(24)，該校正裝置(24)對第一光學(xué)檢測裝置(6)的測量數(shù)據(jù)和第二光學(xué)檢測裝置(14)的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而對基板(2)和印刷模板(1)之間進(jìn)行相對的位置校正。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，該印刷在一臺絲網(wǎng)印刷機(jī)上進(jìn)行。
5.如前面的權(quán)利要求中之一所述的裝置，其特征在于，第一光學(xué)檢測裝置是一臺攝像機(jī)(7)，它帶有兩個(gè)正好相反的鏡頭(8)和(9)。
6.如前面的權(quán)利要求中之一所述的裝置，其特征在于，第一光學(xué)檢測裝置(6)設(shè)置為可在印刷模板(1)和基板(2)之間進(jìn)出。
7.如前面的權(quán)利要求中之一所述的裝置，其特征在于，第一光學(xué)檢測裝置(6)設(shè)置為可以沿X-和Y-方向移動(dòng)。
8.如前面的權(quán)利要求中之一所述的裝置，其特征在于，第二光學(xué)檢測裝置(14)設(shè)置為可以沿X-和Y-方向移動(dòng)。
9.如前面的權(quán)利要求中之一所述的裝置，其特征在于，設(shè)有兩個(gè)第二光學(xué)檢測裝置(14)對基板(2)的一面(18)上的不同區(qū)域進(jìn)行檢測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在將焊膏印刷到基板上時(shí)使基板和印刷模板相互對準(zhǔn)的方法及裝置，其步驟如下將第一個(gè)基板放置到印刷模板的對面，并相隔一定距離；使第一光學(xué)檢測裝置進(jìn)入到第一個(gè)基板的印刷面和印刷模板之間；通過第一光學(xué)檢測裝置對第一個(gè)基板和印刷模板上用于定位的第一組結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量；借助在測量結(jié)構(gòu)時(shí)所獲得的信息使第一個(gè)基板和印刷模板相互對準(zhǔn)；通過第二光學(xué)檢測裝置來測得已被對準(zhǔn)的第一個(gè)基板上位于印刷面對面的另一面之上的、用于定位的第二組結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；使第一光學(xué)檢測裝置退出，取下第一個(gè)基板，將第二個(gè)基板放置到印刷模板對面的位置；借助第二光學(xué)檢測裝置來測量第二個(gè)基板上位于印刷面對面的另一面上的、用于定位的第二組結(jié)構(gòu)并獲得實(shí)測數(shù)據(jù)；通過比較基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)，使第二個(gè)模板與印刷模板相互對準(zhǔn)。
文檔編號H05K3/00GK1788529SQ200480012702
公開日2006年6月14日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月13日
發(fā)明者羅蘭·海嫩 申請人:艾科拉自動(dòng)化系統(tǒng)公司