CN102248752A - 印刷丝网以及用于调节印刷模型和基层的相对位置的方法 - Google Patents

印刷丝网以及用于调节印刷模型和基层的相对位置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及印刷丝网以及用于调节印刷模型和基层的相对位置的方法，具体而言，在用于调节印刷模型和基层(22，43)或基层(22，43)的结构的相对位置的方法中，在与基层(22，43)或基层(22，43)的结构的实际位置相关的参考结构(36)的区域中，探测由载有印刷模型的丝网(1)的发光的参考标记(5至7)发出的光，并且基于参考结构(36)的实际位置评估该探测的光，并且从中推导出用于调整印刷丝网(1)的调整信号。

Description

印刷丝网以及用于调节印刷模型和基层的相对位置的方法
技术领域
本发明涉及一种带有参考标记(Referenzmark)的用于丝网印刷法(Siebdruckverfahren)的印刷丝网(Drucksieb)。
背景技术
例如，在制造太阳能电池时应用丝网印刷法，以用于将电极压印(aufdrucken)到基层(Substrat)上。在此，待印刷(drucken)的结构必须相对于已经引入的结构或已经施加的结构对准(ausrichten)。通过使基层相对于位置固定的丝网(Sieb)定位或使可移位的丝网相对于静止地固定的基层定向，可实现这种对准。然而，仅仅当结构的位置(Lage)已知时，才可实现定向。
从文件DE 102 22 119 B4中已知用于调节在待印制(bedrucken)的基层和印刷模型(Druckmuster)之间的相对位置的装置以及方法。在此提出，如此布置照明组件，即，该照明组件可在丝网的提升(abheben)的位置(position)中以相对于已放置的基层很小的间距从印刷台(Drucktisch)侧对丝网进行照明，并且光电的组件如此设计和布置在印刷台的侧边上，即，其可在已放置的基层的预定的边缘区段的区域中探测由丝网以散射的方式反射的光，然而，不探测由基层反射的光。可基于基层的边缘的实际位置评估该探测的光。可推导出调整信号并且将其输送到调整装置处。
该做法与丝网的反射特性相关。此外，必须防止探测由基层反射的光。此外，在基层加工期间基层的棱边可变化。不同的基层之间边缘/棱边也可变化，从而通过探测基层的边缘区域，基层的位置识别给出不精确的结果。
发明内容
因此本发明的目的为，提供这样的可能性，即，更精确地且更可靠地探测基层的位置。
根据本发明的第一方面，该目的通过带有参考标记的用于丝网印刷方法的印刷丝网实现，其中，参考标记具有发光的(lumineszierend)材料。可探测由发光的参考标记发出的光。尤其地，可根据所探测的光可靠地探测参考棱边的位置，该参考棱边与基层的结构(Structure)的位置相关。如果结构的位置已知，则可相应地使丝网对准。尤其地，可针对性地探测发光的材料的光，从而不通过反射的光(尤其地由太阳能电池或基层反射的光)使测量结果失真
Figure BSA00000483794600021
传统的印刷丝网具有织物。在织物的这样的部位(即，在其处不应相应于印刷图像进行印制)处，通过作为型板(Schablone)作用的以丝网填充物或乳剂形式的覆层使织物的网孔
Figure BSA00000483794600022
不透明。因此也可设象的是，取消织物，并且仅仅使用型板，该型板具有开口，通过该开口印刷颜料或膏(Paste)。在本发明的思想中，这也应理解为印刷丝网。
根据优选的实施形式可设置成，印刷丝网具有参考标记凹入部，利用发光的材料填充该凹入部。在此，参考标记凹入部可仅仅为在印刷丝网的掩模(Maske)(型板)中或在印刷丝网本身中(如果不存在织物的话)的凹口(Vertiefung)，利用发光的材料填充该凹口。然而，凹入部也可为在掩模(型板)中或在丝网中(如果不存在织物)的开口，与印刷掩模的结构同时地施加或引入该开口，并且随后利用发光的材料填充该开口。参考标记凹入部可为矩形的，并且布置在印刷丝网的实际的印刷结构旁边。在此，需提及的是，可设置多个参考标记以及参考标记凹入部。尤其地，可设置三个参考标记，从而可精确地探测基层或基层的结构的位置。
当参考标记或参考标记结构、尤其地参考标记的棱边相对于丝网的结构具有预定的间距，获得其它优点。在此，参考标记可由两个或多个参考标记结构组成，其几何形状是已知的。丝网的结构可为参考标记结构或参考标记的一部分。根据在两个参考标记结构或一个参考标记和一个结构之间的已知的间距，校准探测系统是可行的。如果探测装置包括摄影机，则可探测第一参考标记结构和邻接第一参考标记结构的第二参考标记结构的图像。如果在第一参考标记结构和第二参考标记结构之间的间距是已知的，则可确定μm/像素(Pixel)的比例
Figure BSA00000483794600031
为了可平衡例如在工作期间可出现的热效应，该校准是重要的。由此，可在工作中随时确定该值。
在另一方面中，本发明涉及一种用于调节印刷模型和基层或基层的结构的相对位置的方法，在该方法中，在与基层或基层的结构的实际位置相关的参考结构的区域中，探测由载有印刷模型的丝网的发光的参考标记发出的光，并且基于参考结构的实际位置评估该探测的光，并且从中推导出用于调整印刷丝网的调整信号。在此，参考结构可位于基层上。然而，也可使用基层的侧向的棱边作为参考结构。此外，可设想的是，使用其它参考结构，该参考结构相对于基层的结构或相对于基层的棱边具有限定的间距或已知的间距。
尤其有利的是，探测传输基层的传输系统的参考棱边的实际位置。如果基层或基层的结构的位置相对于参考棱边是已知的，则通过探测参考棱边的实际位置也可推导出基层或基层的结构的位置。继而如果结构或基层的实际位置是已知的，则可如此调整印刷丝网，即，在正确的位置中将印刷结构压印到基层上。
当探测传输系统的参考棱边时，不必探测基层本身。通过该措施可避免基层本身的干扰的反射。也可排除由于基层的棱边/边缘的不同的设计引起的不精确性。
有利地，获得基层或基层的结构相对于传输系统的参考棱边的相对位置。有利地，这发生在使用丝网的发光的参考标记探测传输系统的参考棱边的位置之前。也就是说，当在之前的步骤中获得基层或基层的结构相对于传输系统的参考棱边的相对位置时，可紧接着在获得传输系统的参考棱边的实际位置后简单地推断出基层或基层的结构的位置。
在此，可以透光方法(Durchlichtverfahren)获得基层或基层的结构相对于传输系统的参考棱边的相对位置。例如，传输系统可构造成传输带，该传输带具有开口。这种开口的棱边或边缘可用作参考结构。当光辐射穿过该开口时，可借助于布置在传输带和基层之上的摄影机获得开口的参考棱边相对于基层的结构的间距。此外，如果基层位置固定在传输带上，则基层的结构相对于传输带以及由此相对于参考棱边的位置是已知的。稍后可使用该信息，以在探测传输带的参考棱边的位置后推断出基层的结构的位置。
此外有利的是，由照明装置在丝网的发光的参考标记的方向上辐射光，并且过滤由参考标记发射的光。由此，参考棱边的位置探测不受通过照明装置产生的散射光的影响。此外，照明装置以及探测装置都可布置在丝网之下，优选地布置在传输系统之下。在该做法中可变换波长。例如，可从下方利用UV-光或蓝光照射丝网，并且在由丝网的发光的面发出的光的光学路径中可设置过滤器，例如黄光过滤器(Gelbfilter)。由此可保证，仅仅探测这样的光，即，该光由发光的参考标记发出。由此，可过滤掉由丝网或基层反射的光。由此防止了，参考结构的位置探测失真。由此，可以透光方法在没有其它测量误差影响的情况下在丝网下探测参考结构的位置。
由此，尤其有利的是，使用与用于探测参考结构不同的波长区域的光以用于照射参考标记。
此外，带有印刷丝网和光探测组件的丝网印刷工位也在本发明的范围中，其中，应用根据本发明的印刷丝网作为印刷丝网。
有利地，可设置照明装置以利用第一波长区域来照射印刷丝网的参考标记，并且设置光学的过滤器以用于过滤由参考标记放射的在第二波长区域中的光。由此可避免散射光和反射的光的影响。利用根据本发明的丝网印刷工位，传输系统的μm精度的位置测量是可行的。这允许在传输系统的传输矢量中高精度的误差修正，并且允许与此相关的位置固定在传输系统上的基层的移位。
尤其有利的是，照明装置构造成环形的，并且包围光学的过滤器。由此，得到照明装置和光学的过滤器的尤其节省空间的布置。此外，不必设置转向装置，以使由发光的参考标记发出的光朝向过滤器转向。以上提及的光探测组件可包括照明装置、光学的过滤器、转向镜以及摄影机。可以嵌入摄影机的方式或在摄影机的下游设置图像识别和/或图像处理，从而可根据拍摄的图像获得传输系统的参考结构的位置。
根据本发明的设计方案，可设置有传输系统以用于传输待印制的基层，其中，传输系统具有参考结构，并且设置有光探测组件，在与基层的结构的实际位置相关的参考结构的区域中，该光探测组件探测由印刷丝网的发光的参考标记放出的光。通过探测传输系统的位置，可推断出基层的结构的位置。由此，直接地探测基层或基层的结构的位置是不必要的。在不必探测结构本身的情况下，印刷丝网相对于基层的结构的尤其精确的且可靠的定位也是可行的。
传输系统可包括传输带，并且参考结构可构造成在传输带中的开口的棱边。在此，传输带可构造成金属带。通过该措施，在传输系统中得到传输系统和参考结构的尤其简单的设计方案。
此外可设置成，传输带布置在印刷台之上，基层可位置固定在传输带上，并且印刷台具有开口，照明装置布置在该开口之内或之下。由此得到紧凑的节省空间的布置方案。此外，不必直接在印刷过程之前重新使基层位置固定。足够的是，一次性地将基层固定在传输带上。之后，可通过传输带将基层运送到丝网印刷工位处，而不必使基层重新对准和固定。在此，可使用传输带以用于在丝网印刷工位中获得基层或基层的结构的位置。
从以下借助于显示了本发明重要的细节的图纸的附图对本发明的实施例进行的描述中、以及从权利要求中得到本发明的其它特征和优点。不同的特征可各自单独地或多个地以任意组合在本发明的方案中实现。
附图说明
在图纸中示出了本发明的优选的实施例，并且以下参考图纸的图详细解释本发明的实施例。
其中：
图1显示了印刷丝网的俯视图；
图2显示了图1的印刷丝网的放大的截段；
图3显示了穿过丝网印刷设备的一部分的截面视图；
图4显示了图3的放大的截段；
图5显示了丝网印刷设备的示意性的透视的部分视图。
具体实施方式
在图1中示出了印刷丝网1，其具有以用于汇流条(Stromschiene)(所谓的母线(Busbar))的结构3和用于太阳能电池的指状部(Finger)的结构4的形式的待压印的结构2。结构2，3，4基本上为在掩模或型板中的开口，可借助于刮刀(Rakel)通过这些开口将印刷膏(Druckpaste)施加到基层上。在开口中可布置有在此未示出的织物。该织物可用作型板的载体。结构2，3，4代表印刷模型。
除了待印刷的结构之外，还设置有参考标记5，6，7，其中，沿着结构2的一侧设置有参考标记5，6，并且沿着结构2的与此成直角的侧边设置有参考标记7。参考标记5至7具有基本上矩形的形状，并且具有发光的材料。在此，对于参考标记5至7，将开口引入到掩模(在其中也实现了结构2)中并且紧接着以发光的材料填充由此产生的凹入部。
图2显示了在参考标记5的区域中的图1的放大的区域。参考标记包括第一参考标记结构5.1和第二参考标记结构11，第二参考标记11设置成与参考标记结构5.1的棱边18具有限定的间距。通过在棱边18和结构11之间的已知且预定的间距，可进行探测系统(尤其地摄影机)的校准。即，如果利用摄影机拍摄参考标记结构5，则由于在棱边18和结构11之间已知的间距可获得μm/像素的尺寸。备选地，代替结构11可使用结构4，当在棱边18和结构4之间的间距已知时，借助于结构4可以精确定位的方式压印图案(Motiv)。
图3以非常示意性的图示显示了丝网印刷设备20的部分的截面图示。印刷丝网1夹紧到丝网框架21中，并且位于基层22之上。基层22继而位于传输带23上。在所显示的图示中，基层22部分地覆盖在传输带23中的开口24(在图4的放大的截段中可更好地看出)。传输带23位于塑料带支撑部25上。塑料带支撑部25继而具有开口26。开口26具有两个带有不同直径的区段。传输带23和塑料带支撑部25为传输系统27的组成部分，其中，传输带23可相对于静止的塑料带支撑部25运动。传输系统27位于静止的印刷台28之上，该印刷台28同样具有开口29。在开口29中布置有照明装置30。照明装置30设计成环形的，并且优选地在丝网1的方向上发出蓝光。
由照明装置30放射的蓝光通过开口26，24到达丝网1的参考标记5至7中的一个上。由参考标记5至7中的一个的发光的材料沿着光学的路径31发射光。
通过光学的过滤器32(其可构造成黄光过滤器，并且其优选地布置成与照明装置30同心)过滤由参考标记5至7中的一个发射的光。过滤的光由反光镜(Spiegel)33转向，并且通过镜头34到达摄影机35。在摄影机35或下游的评估组件(例如图像处理单元)中，基于参考结构36(图4)的位置分析如此发射的光。在该实施例中，参考结构36为传输带23的开口24的一个或多个棱边。光学的过滤器32、反光镜33、镜头34以及摄影机35为光探测组件的组成部分。为了可探测传输带23的以及由此基层22的或在基层22上的结构的精确的方位(Position)和位置(Lage)，优选地，对于每个丝网1设置有三个光探测组件。尤其地，丝网1的每个参考标记5至7与一个光探测组件相关联。
在图4中放大地示出了图3的利用圆形标记的截段。在图4中可由其地看出参考标记结构5.1和结构11以及待压印的结构4。在该实施例中，丝网1包括型板37，其布置在网形的载体38(尤其地塑料或金属织物)上。利用发光的材料填充结构5.1，11。因此，结构5.1，11封闭，从而印刷膏不可被压印穿过结构5.1，11。印刷膏通过结构4到达基层22上，从而在该处相应于结构4产生电极。
可看出的是，参考标记5布置成与传输带23的开口24重叠，并且如此布置参考标记5，即，参考标记5可由照明装置30的光照射。
图5非常示意性地显示了丝网印刷设备20的透视图。丝网印刷设备20具有两个印刷工位40，41。印刷工位40，41串联地相继布置。然而，在每个印刷工位40，41中仅仅印制两个毗邻安置(nebeneinander)在传输系统27上的基层22，43中的一个。印刷工位40，41中的每一个具有三个光探测组件44。光探测组件44布置在基层或传输系统27之下。然而，由于分析由参考标记辐射的光，还进行透光测量(Durchlichtmessung)。
两个位置探测组件45，46位于印刷工位40，41之前。通过位置探测组件45，46(其分别具有三个构造成摄影机的探测器件47至49)，一方面，探测在之前的工艺步骤中在基层22，43上引入或施加的结构(例如蚀刻的凹口)，另一方面，探测在传输带23中的参考结构36。同样以透光方法探测传输系统27的参考结构36。为了该目的，在传输系统27之下设置有照明装置(未示出)。通过探测在基层22，43上的结构以及传输系统27的参考结构36，可获得在基层22，43上的结构相对于参考结构36的位置。由此，在后续的印刷工位40，41中仅仅探测传输系统27的参考结构36已足够。由于基层22，43固定在传输系统27上，因此单独基于探测参考结构36，可推断出在基层22，43上的结构的位置，并且接着相应地使印刷丝网1对准。通过未示出的调整组件机械地进行印刷丝网1的对准或调整，该调整组件可接收光探测组件44或下游的评估装置或控制器的调整信号。

Claims (15)

1.一种带有参考标记(5至7)的用于丝网印刷法的印刷丝网(1)，其中，所述参考标记(5至7)具有发光的材料。
2.根据权利要求1所述的印刷丝网，其特征在于，所述印刷丝网(1)具有参考标记凹入部，利用所述发光的材料填充所述参考标记凹入部。
3.根据前述权利要求中任一项所述的印刷丝网，其特征在于，所述参考标记(5至7)或参考标记结构(5.1)、尤其地所述参考标记(5至7)的棱边(18)相对于所述丝网(1)的结构(11，4)具有预定的间距。
4.一种用于调节印刷模型和基层(22，43)或基层(22，43)的结构的相对位置的方法，在所述方法中，在与所述基层(22，43)或所述基层(22，43)的结构的实际位置相关的参考结构(36)的区域中，探测由具有所述印刷模型的丝网(1)的发光的参考标记(5至7)发出的光，并且基于所述参考结构(36)的实际位置评估所述探测的光，并且从中推导出用于调整所述印刷丝网(1)的调整信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，探测传输所述基层(22，43)的传输系统(27)的参考棱边的实际位置。
6.根据前述权利要求4或5中任一项所述的方法，其特征在于，获得所述基层(22，43)或所述基层(22，43)的结构相对于所述传输系统(27)的参考棱边的相对位置。
7.根据前述权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，以透光方法获得所述基层(22，43)或所述基层(22，43)的结构相对于所述传输系统(27)的参考棱边的相对位置。
8.根据前述权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，由照明装置(30)在所述丝网(1)的发光的参考标记(5至7)的方向上辐射光，并且过滤由所述参考标记(5至7)发射的光。
9.根据前述权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征在于，使用与用于探测所述参考结构(36)不同的波长区域的光以用于照射所述参考标记(5至7)。
10.一种带有印刷丝网(1)和光探测组件(44)的丝网印刷工位(40，41)，其特征在于，设置有根据前述权利要求1至3中任一项所述的印刷丝网(1)。
11.根据权利要求10所述的丝网印刷工位，其特征在于，设置有照明装置(30)以用于利用第一波长区域来照射所述印刷丝网(1)的参考标记(5至7)，并且设置有光学的过滤器(32)以用于过滤由所述参考标记(5至7)放射的在第二波长区域中的光。
12.根据权利要求10或11所述的丝网印刷工位，其特征在于，所述照明装置(30)构造成环形的并且围绕所述光学的过滤器(32)。
13.根据前述权利要求10至12中任一项所述的丝网印刷工位，其特征在于，设置有传输系统(27)以用于传输待印刷的基层(22，43)，其中，所述传输系统(27)具有参考结构(36)，并且设置有光探测组件，在与所述基层(22，43)的结构的实际位置相关的参考结构(36)的区域中，所述光探测组件探测由所述印刷丝网(1)的发光的参考标记(5至7)放出的光。
14.根据前述权利要求10至13中任一项所述的丝网印刷工位，其特征在于，所述传输系统(27)包括传输带(23)，并且所述参考结构(36)构造成在所述传输带(23)中的开口(24)的棱边。
15.根据前述权利要求10至14中任一项所述的丝网印刷工位，其特征在于，所述传输带(23)布置在印刷台(28)之上，所述基层(22，43)可位置固定在所述传输带(23)上，并且所述印刷台(28)具有开口(29)，所述照明装置(30)布置在所述开口(29)之内或之下。
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