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Stand der Technik und Gebiet
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Diese Erfindung betrifft eine Reinigungsbaugruppe und ein Reinigungsverfahren für einen Siebdrucker, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für den Pasten- oder Lotpastendruck.
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Bei der Oberflächenmontagetechnik (”SMT”) umfasst ein Siebdrucker eine Schablone, die für gewöhnlich über einer Leiterplatte (”PCB”) angeordnet wird, welche Lötpads aufweist, an denen entsprechende Anschlüsse eines oberflächenmontierbaren Bauteils angeordnet werden. Die Schablone umfasst Öffnungen, welche jeweiligen Lötpads entsprechen, und ein Lotpastendruckverfahren wird verwendet, um Lotpaste auf die Lötpads zu drucken.
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Mit zunehmender Miniaturisierung von oberflächenmontierbaren Bauteilen und der Größe von Leiterplatten sowie der Einführung von diskreten Bauelementen wie von 0201- und 01005-Kondensatoren und -Widerständen bedeutet die Reduktion des Pitch von CSP-Bauelementen von 0,5 mm auf 0,4 mm, 0,35 mm oder 0,3 mm, insbesondere für Smartphone-Anwendungen, dass die Größen der Öffnungen der Schablone entsprechend reduziert werden müssen. Eine empfohlene Verfahrenspraxis ist, eine Kontaktfläche für die Lotpaste an dem Lötpad und ein Schablonenverhältnis von über 0,6 vorzusehen, und mit abnehmenden Öffnungsgrößen kann das empfohlene Verhältnis von 0,6 durch Reduzieren der Schablonendicke erreicht werden. Allerdings kann die Reduktion der Schablonendicke zu Lötproblemen an größeren Bauteilen wie HF-Abschirmungen und -Verbindern führen.
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Ferner kann die Reduktion der Öffnungsgrößen zu Lötbarkeitsproblemen und Brückenbildung führen. Um diese Probleme zu beheben, wurde vorgeschlagen, standardmäßige Schablonenunterseitenwischer zu verwenden, um die Lotpaste von unterhalb der Schablone zu reinigen, wobei dies jedoch nicht produktiv ist, da das Druckverfahren anhalten muss, damit das Reinigen stattfinden kann. Darüber hinaus kann dies einen höheren Verbrauch an Wischtüchern und Lösemittel, die von dem Wischer verwendet werden, zur Folge haben.
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Anstatt die Schablonendicke zu reduzieren, wurde vorgeschlagen, Lotpaste mit kleineren Partikelgrößen vorzusehen, durch Verwendung von Lotpaste von höherem Gütegrad als die herkömmliche Lotpaste. Allerdings ist eine derartige hochwertigere Lotpaste teurer und anfälliger für Oxidations- und Lötbarkeitsprobleme.
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Ein anderes Problem ist das Abdichten der Öffnungen von Schablonen gegenüber der Leiterplattenoberfläche auf SMD-Siebdruckern. In der Praxis kommt es häufig vor, dass Lotpaste durch die Öffnungen einer Schablone zu der Unterseite der Schablone gedrückt und an der Unterseite auf die Oberfläche geschmiert wird. Nach mehreren Drucken ist zuviel überschüssige Lotpaste an der Unterseite einer Schablone vorhanden. Dies führt zur Beeinträchtigung der Qualität des Druckprozesses.
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Um dieses Problem zu beheben, sind Siebdrucker mit herkömmlichen Schablonenunterseiten-Reinigungsvorrichtungen bekannt. Diese herkömmlichen Schablonenunterseiten-Reinigungsvorrichtungen bestehen aus Zelltüchern auf Rollen, die verwendet werden, um die Unterseite der Schablone zu reinigen. Die Zelltücher werden von einer Rolle abgewickelt und auf eine andere Rolle aufgewickelt, wodurch sie die Unterseite der Schablone abbürsten. Mitunter wird zusätzlich ein Lösemittel verwendet, um die oft bereits eingetrocknete Lotpaste zu lösen. Dies bedeutet, dass der Einsatz von Lösemittel in Einzelfällen gewählt werden kann.
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Darüber hinaus können diese Reinigungsvorrichtungen mit Öffnungen an der Oberseite eines Rahmens des Zelltuchreinigungsmechanismus ausgestattet werden, um das Aufbringen eines Unterdrucks auf die Reinigungsvorrichtung zu ermöglichen, um sogar Reste von eingetrockneter Lotpaste von den Innenwänden der Öffnungen einer Schablone zu entfernen, welche mittels Aufbringens des Lösemittels in dem Zelltuch auf die Lotpastenreste an den Innenwänden der Öffnungen der Schablone in einen Zustand höherer Viskosität versetzt wurden. Dieser Reinigungsprozess ist zeitaufwändig und hat infolge der Tatsache, dass das Lösemittel nicht rasch genug verdampfen kann, wenn die Drucktaktzeit sehr niedrig ist, eine negative Auswirkung auf die Druckqualität.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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In einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Reinigungsbaugruppe für einen Siebdrucker bereitgestellt, wobei die Reinigungsbaugruppe eine Bilderfassungsvorrichtung umfasst, die angeordnet ist, um sich zum Durchführen von Passermarkenerkennung an einer Anzahl von Passermarken auf einem Substrat und auf einer Schablone des Siebdruckers zu entsprechenden Passermarkenpositionen zu bewegen; und eine Reinigungsvorrichtung, die angeordnet ist, um die Schablone des Siebdruckers während der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung zu reinigen.
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Ein Vorteil der beschriebenen Ausführungsform ist, dass, da das Reinigen zugleich mit der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung während des Passermarkenerkennungsvorgangs stattfindet, eine Zykluszeit für das Reinigen der Schablone erheblich reduziert werden kann. Dies kann bedeuten, dass die Schablone häufiger gereinigt werden kann, um Brückenbildung, Fehldrucke oder Lötbarkeitsprobleme und -mängel zu verhindern, ohne die Zykluszeit zu erhöhen.
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Vorzugsweise kann die Reinigungsvorrichtung an einem Körper der Bilderfassungsvorrichtung angebracht werden, um zu ermöglichen, dass sich die Reinigungsvorrichtung mit der Bilderfassungsvorrichtung mitbewegen kann. Dies schafft eine zweckmäßige Möglichkeit, um die Schablone gleichzeitig während der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung zu reinigen.
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Die Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe kann ferner einen Aktor zum Betätigen der Reinigungsvorrichtung von einer Ruhe- oder Standby-Position in eine Reinigungsposition zum Reinigen der Schablone umfassen.
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Die Reinigungsvorrichtung kann angeordnet sein, um die Schablone während der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung von einer Standby-Position zu einer ersten Passermarkenposition zum Erfassen von Bildern einer ersten Passermarke sowohl auf dem Substrat als auch auf der Schablone zu reinigen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Reinigungsvorrichtung angeordnet sein, um die Schablone während der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung von einer ersten Passermarkenposition zum Erfassen von Bildern einer ersten Passermarke sowohl auf dem Substrat als auch auf der Schablone zu einer zweiten Passermarkenposition zum Erfassen von Bildern einer zweiten Passermarke sowohl auf dem Substrat als auch auf der Schablone zu reinigen. Ferner kann die Reinigungsvorrichtung angeordnet sein, um die Schablone während der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung von der zweiten Passermarkenposition zu einer Standby-Position zu reinigen.
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Insbesondere kann die Reinigungsvorrichtung einen oder mehrere Reinigungsrakel zum Abstreifen von Pastenmaterialresten von einer Unterseite der Schablone umfassen. Es wird vorgezogen, ist jedoch nicht erforderlich, dass der eine oder die mehreren Reinigungsrakel an einem Körper der Bilderfassungsvorrichtung angebracht sind.
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Der eine oder die mehreren Reinigungsrakel kann/können V-förmige Abstreifrakel sein. Diese Bauform der Rakel ermöglicht eine bessere Reinigung der Rakel. Die V-förmigen Rakel können an einem Körper der Bilderfassungsvorrichtung des Siebdruckers befestigt sein. Der Öffnungswinkel der V-förmigen Abstreifrakel sowie der Neigungswinkel der V-förmigen Abstreifrakel in Bezug auf die senkrechte Richtung können derart gewählt werden, dass sowohl das Reinigen der Unterseite der Schablone als auch das Verhindern durch die V-förmigen Rakel, dass überschüssige Lotpaste, die von der Unterseite der Schablone abgestreift wird, in den Siebdrucker fällt, realisiert werden können.
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Vorgezogen wird eine Reinigungsbaugruppe, welche ein Reinigungsgerät zum Reinigen der Reinigungsvorrichtung umfasst. Das Reinigungsgerät kann an dem Siebdrucker angebracht werden. Vorzugsweise kann das Reinigungsgerät unter der Schablone angebracht werden, insbesondere in einem Kantenbereich unter der Schablone. Die Bauform des Reinigungsgeräts hängt von der Art der Reinigungsvorrichtung der Reinigungsbaugruppe ab. Wenn die Reinigungsvorrichtung einen oder mehrere Reinigungsrakel zum Abstreifen von Pastenmaterialresten von einer Unterseite der Schablone umfasst, ist das Reinigungsgerät vorzugsweise als Rakelreinigungsgerät zum Reinigen des einen oder der mehreren Reinigungsrakel gebaut. Das Reinigen der Reinigungsvorrichtung, insbesondere der Abstreifrakel, kann durch Bewegen der Bilderfassungsvorrichtung mit der Reinigungsvorrichtung, insbesondere mit den Abstreifrakeln, zu dem Reinigungsgerät erfolgen.
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Das Reinigungsgerät ist vorzugsweise gebaut, um die Lotpaste von den Rakeln zu wischen und/oder zu spülen. Gemäß einer stark bevorzugten Entwicklung der Erfindung umfasst das Reinigungsgerät der Reinigungsbaugruppe einen Zelltuchreinigungsmechanismus. Der Zelltuchreinigungsmechanismus kann mindestens zwei Rollen umfassen. Die Rollen sind drehbar, so dass das Zelltuch von einer Rolle abgewickelt werden kann und auf die andere Rolle aufgewickelt werden kann. Mindestens eine Rolle kann durch einen Motor angetrieben werden. Durch Drehen der Rollen des Zelltuchreinigungsmechanismus mit oder ohne Verwendung von Lösemittel sowie Bewegen der Bilderfassungsvorrichtung in eine waagrechte Vor- und Zurück-Bewegung in X-Richtung wird die überschüssige Lotpaste an der Kante des oberen Abstreifrakels entfernt. Dieser Vorgang kann, während der Druckvorgang des Siebdruckers abläuft, durchgeführt werden, ohne den Druckvorgang zu verlangsamen. Vorteilhafterweise kann abgestreifte Lotpaste von der Reinigungsvorrichtung, insbesondere von dem einen oder den mehreren Reinigungsrakel(n), automatisch, ohne den Druckvorgang anzuhalten, entfernt werden. Mit anderen Worten ermöglicht die Verwendung einer derartigen Reinigungsbaugruppe, einen Siebdrucker durchgehend zu betreiben. Gleichzeitig wird aufgrund der Reinheit der Schablonen eine hohe Qualität von bestückten Leiterplatten sichergestellt. Die Reinigungsbaugruppe stellt sicher, dass die Schablonen rein sind und gewährleistet somit einen qualitativ hochwertigen Lotpastendruckvorgang auf den Leiterplatten.
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Das Reinigungsgerät kann beweglich oder feststehend sein. Das heißt, dass das Reinigungsgerät an dem Siebdrucker angebracht werden kann und die Reinigungsvorrichtung der Reinigungsbaugruppe durch Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung das Reinigungsgerät entlang bewegt werden kann. Andererseits kann das Reinigungsgerät selbst beweglich konstruiert sein. Ein derartiges Reinigungsgerät kann die Reinigungsvorrichtung entlang, insbesondere den einen oder die mehreren Reinigungsrakel entlang, bewegt werden. Es ist möglich, die Bewegung des Reinigungsgeräts und die Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung zu kombinieren, um die Reinigungsvorrichtung zu reinigen.
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Der eine oder die mehreren Abstreifrakel können flexibel konstruiert sein, um das Reinigen der Rakel durch das Reinigungsgerät zu vereinfachen.
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In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Reinigungsverfahren für einen Siebdrucker bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte des Bewegens einer Bilderfassungsvorrichtung zu entsprechenden Passermarkenpositionen zum Durchführen von Passermarkenerkennung bezüglich einer Anzahl von Passermarken auf einem Substrat und auf einer Schablone des Siebdruckers; und des Reinigens der Schablone des Siebdruckers während der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung umfasst.
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Vorzugsweise kann die Reinigungsvorrichtung an einem Körper der Bilderfassungsvorrichtung angebracht sein, und das Verfahren kann somit das gemeinsame Bewegen der Reinigungsvorrichtung und der Bilderfassungsvorrichtung umfassen.
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Das Verfahren kann das Betätigen der Reinigungsvorrichtung von einer Ruheposition (oder Standby-Position) zu einer Reinigungsposition zum Reinigen der Schablone umfassen.
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Das Verfahren kann das Bewegen der Bilderfassungsvorrichtung von einer Standby-Position zu einer ersten Passermarkenposition zum Erfassen von Bildern einer ersten Passermarke sowohl auf dem Substrat als auch auf der Schablone; und das Reinigen der Schablone während der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung umfassen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Verfahren das Bewegen der Bilderfassungsvorrichtung von einer ersten Passermarkenposition zum Erfassen von Bildern einer ersten Passermarke sowohl auf dem Substrat als auch auf der Schablone zu einer zweiten Passermarkenposition zum Erfassen von Bildern einer zweiten Passermarke sowohl auf dem Substrat und der Schablone; und das Reinigen der Schablone während der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung umfassen. Das Verfahren kann auch das Bewegen der Bilderfassungsvorrichtung von der zweiten Passermarkenposition zu einer Standby-Position; und das Reinigen der Schablone während der Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung umfassen.
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Vorzugsweise kann das Reinigen der Schablone das Abstreifen von Pastenmaterialresten von einer Unterseite der Schablone umfassen.
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Das Verfahren kann das Reinigen der Reinigungsvorrichtung durch ein Reinigungsgerät der Reinigungsbaugruppe umfassen. Somit ist das Reinigungsverfahren ferner gekennzeichnet durch Bewegen der Reinigungsvorrichtung zu einem Reinigungsgerät zum Reinigen der Reinigungsvorrichtung. Das bedeutet, dass durch Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung die Reinigungsvorrichtung, die an einem Körper der Bilderfassungsvorrichtung angebracht ist, das Reinigungsgerät entlang bewegt werden kann, um die abgestreifte Lotpaste von der Reinigungsvorrichtung zu entfernen. Alternativ oder zusätzlich zu der Bewegung der Reinigungsvorrichtung kann das Reinigungsgerät selbst bewegt werden, um das Reinigen der Reinigungsvorrichtung zu vereinfachen. Vorteilhafterweise kann die Reinigungsvorrichtung durch Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung in eine dreidimensionale Richtung bewegt werden. Wenn das Reinigungsgerät selbst beweglich ist, ist es von Vorteil, dass das Reinigungsgerät in mindestens einer Ebene, beispielsweise in X- und Y-Richtung, bewegt werden kann. Es ist auch möglich, das Reinigungsgerät dreidimensional zu bewegen. Die Bezugnahmen auf ”Pastenmaterial”, welche in dieser Anmeldung verwendet werden, umfassen Lotpaste, Klebstoff und Epoxidmaterialien usw., je nachdem, was auf das Substrat gedruckt werden soll.
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Die Bezugnahmen auf ”Siebdrucker” umfassen jedwede Art von Vorrichtung für den Pastendruck.
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Es sollte einleuchten, dass Merkmale, die sich auf einen Aspekt beziehen, auch für die anderen Aspekte gelten können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein Beispiel für die Erfindung wird nunmehr mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Siebdruckers mit angehobenen Abdeckungen, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine perspektivische Unteransicht des Siebdruckers aus 1, wobei die Abdeckungen und eine Anzahl anderer Teile weggelassen wurden, um einen Satz Montagerahmen, eine Schablone, eine Leiterplatte und eine Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe zu zeigen;
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3 eine Endansicht des Siebdruckers aus 2 in Richtung A aus 2;
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4 eine vereinfachte Draufsicht einer Leiterplatte (ohne Druckmuster und Öffnungen), die in einem Druckzyklus des Siebdruckers aus 1 verwendet wird;
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5 eine vergrößerte Ansicht von Abschnitt B aus 3, um eine Passermarkenkamera und einen Reinigungsrakel der Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe deutlicher darzustellen;
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6 ein vereinfachtes Steuerblockdiagramm des Siebdruckers aus 1;
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7 eine vereinfachte Seitenansicht der Reinigungsbaugruppe mit einem Reinigungsgerät;
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8 eine vereinfachte Seitenansicht einer Reinigungsvorrichtung in Form eines V-förmigen Abstreifrakels; und
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9 eine vereinfachte Seitenansicht einer Reinigungsvorrichtung in Form eines einfachen Abstreifrakels.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Siebdruckers 100 für den Lotpastendruck, wobei der Siebdrucker 100 ein Fördersystem 102 zum Befördern von Substraten, beispielsweise von Leiterplatten (nicht dargestellt) in eine Druckkammer 104 des Siebdruckers 100 umfasst. Der Siebdrucker 100 umfasst ein Paar von schwenkbaren Abdeckungen 106, die in 1 in offenen Positionen dargestellt sind, um Zugang zu der Druckkammer 104 zu ermöglichen, und das Paar von schwenkbaren Abdeckungen 106 ist während des Betriebs des Siebdruckers 100 für gewöhnlich geschlossen. Der Siebdrucker 100 umfasst ferner eine Anzahl von Schutzplatten 108.
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2 ist eine perspektivische Unteransicht des Siebdruckers 100, wobei eine Anzahl von Teilen, unter anderem die Schutzplatten 108, weggelassen wurden, um einen Satz von Montagerahmen 110 zum Tragen einer Schablone 112 und einer Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe 114 zu zeigen.
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3 ist eine Endansicht des Siebdruckers 100 aus 2 in Richtung A auf 2. Die Schablone 112 weist ein Druckmuster 116 auf, welches durch mehrere Öffnungen 118 definiert ist, durch welche Pastenmaterial auf entsprechende Lötpads einer Leiterplatte 200 aufgegeben wird. Bei dieser Ausführungsform ist das Pastenmaterial Lotpaste. Die Schablone 112 ist im Wesentlichen plan und umfasst eine Oberseite 120, auf welche die Lotpaste aufgegeben wird, und eine Unterseite 122, welche mit der Leiterplatte 200 in Kontakt gelangt, und weist Seiten auf, die sich im Allgemeinen in die jeweilige X-Achse und Y-Achse der Leiterplatte 200 erstrecken.
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4 ist eine vereinfachte schematische Darstellung der Leiterplatte 200. Der Einfachheit halber zeigt sie keine Druckvorlagen oder Lötpads, welche für gewöhnlich vorhanden wären. Die Leiterplatte 200 umfasst eine erste Passermarke 202 und eine zweite Passermarke 204, welche Referenzpunkte zum Bestimmen der Ausrichtung und des Abgleichs der Leiterplatte 200 in Bezug auf die Schablone 112 basierend auf entsprechenden Passermarken auf der Schablone 112 sind.
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Die Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe 114 umfasst eine Bilderfassungsvorrichtung und ist bei dieser Ausführungsform eine Passermarkenkamera 124, die an Führungsschienen (nicht dargestellt) auf eine übliche Weise zum Bewegen der Passermarkenkamera 124 zu entsprechenden Passermarkenpositionen zur Erkennung der Passermarken 202, 204 auf der Leiterplatte 200 sowie von entsprechenden Passermarken auf der Schablone 112 angebracht ist, um eine exakte Ausrichtung zwischen der Leiterplatte 200 und der Schablone 112 während des Druckbetriebs sicherzustellen. Insbesondere ist die Passermarkenkamera 124 angeordnet, um sich zwischen der Schablone 112 und der Leiterplatte 200, d. h. unter der Schablone 112 und über der Leiterplatte 200, zu bewegen.
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5 ist eine vergrößerte Darstellung von Abschnitt B aus 3, und es sollte zu erkennen sein, dass die Passermarkenkamera 124 derart angeordnet ist, dass sie nach unten weist, um Bilder der Passermarken 202, 204 der Leiterplatte 200 zu erfassen, und dass sie nach oben weist, um die Bilder der entsprechenden Passermarken auf der Schablone 112 zu erfassen. Außerdem umfasst die Passermarkenkamera 124 einen Kamerakörper 126. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe 114 einen Reinigungsrakel 128, der über einen Tragrahmen 130 (an welchen der Kamerakörper 126 gekoppelt ist) an dem Kamerakörper 126 angebracht ist, so dass Bewegung des Reinigungsrakels 128 mit der Bewegung der Passermarkenkamera 124 synchronisiert ist. Der Reinigungsrakel 128 weist eine Längsachse auf, welche mit der X-Achse der Leiterplatte 200 ausgerichtet ist und im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Y-Achse der Leiterplatte 200 verläuft.
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Die Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe 114 umfasst einen Aktor 132 zum Bewegen des Tragrahmens 130 und dadurch des Reinigungsrakels 128 in Richtung der Schablone 112, um mit der Unterseite 122 der Schablone 112 in Kontakt zu kommen. Auf diese Weise wird der Reinigungsrakel 128 angeordnet, um die Unterseite 122 der Schablone 112 während der Bewegung der Passermarkenkamera 124 zu reinigen oder abzustreifen.
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Nunmehr wird ein Betrieb der Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe 114 mit besonderer Bezugnahme auf 6 beschrieben, bei der es sich um ein vereinfachtes Steuerblockdiagramm des Siebdruckers 100 handelt, welches einen Prozessor 134 darstellt, der die verschiedenen Teile der Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe 114 steuert.
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Ein neuer Druckzyklus beginnt mit dem Eintragen der Leiterplatte 200 in die Druckkammer 104 mittels des Fördersystems 102. Ein Leiterplattenanschlag (nicht dargestellt und durch den Prozessor 134 gesteuert) wird ausgefahren, um die Leiterplatte 200 an einer vorgegebenen Position unter der Schablone 112 zu stoppen. Für die Zwecke dieses Vorgangs wurde die Schablone 112 bereits für einen früheren Druckzyklus verwendet und noch nicht gereinigt. Als nächstes wird der Leiterplattenanschlag eingefahren, und die Leiterplatte 200 wird durch das Fördersystem 102 auf eine Sichterkennungshöhe angehoben. Dann steuert der Prozessor 124 den Aktor 132 an, um den Tragrahmen 130 und dadurch die Passermarkenkamera 124 von einer Ruhe- oder Parkposition zu einer ersten Passermarkenposition zu bewegen, um ein Bild der ersten Passermarke 202 auf der Leiterplatte 200 sowie der entsprechenden ersten Passermarke auf der Schablone 112 zu erfassen. Gleichzeitig berührt der Reinigungsrakel 128 die Unterseite 122 der Schablone 112, während die Passermarkenkamera 124 in der ersten Passermarkenposition, d. h. an einer Reinigungsposition, positioniert wird. Dementsprechend kann das Reinigen der Unterseite 122 der Schablone 112 durch den Reinigungsrakel 128 beginnen, während sich die Passermarkenkamera 124 von ihrer Ruheposition zu der ersten Passermarkenposition bewegt.
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Nachdem die Passermarkenkamera 124 die ersten Passermarken auf der Leiterplatte 200 und der Schablone 112 erfolgreich erfasst hat, steuert der Prozessor 124 den Aktor 132, um die Passermarkenkamera 124 in Richtung des Pfeils C (siehe 4) von der ersten Passermarkenposition zu einer zweiten Passermarkenposition zum Erkennen der zweiten Passermarke 204 auf der Leiterplatte 200 sowie der entsprechenden zweiten Passermarke auf der Schablone 112 zu bewegen. Zugleich mit der Bewegung der Passermarkenkamera 124 streift der Reinigungsrakel 128 jedwede Lotpastenreste, die von dem vorhergehenden Druckzyklus herrühren, von der Unterseite 122 der Schablone 112 ab. Nach Erfassen der Bilder der zweiten Passermarke 204 auf der Leiterplatte 200 und der entsprechenden zweiten Passermarke auf der Schablone 112 bewegt sich die Passermarkenkamera 124 (zusammen mit dem Reinigungsrakel 128) zu ihrer Standby-Position. Es sollte zu erkennen sein, dass das Reinigen der Unterseite 122 der Schablone 112 durch den Reinigungsrakel 128 fortdauert, während sich die Passermarkenkamera 124 zu ihrer Standby-Position bewegt, da der Reinigungsrakel 128 noch mit der Unterseite 122 der Schablone 112 in Kontakt bleibt.
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Basierend auf den erfassten Bildern der Passermarken wird die Leiterplatte 200 erforderlichenfalls neu positioniert, um mit der Schablone 112 ausgerichtet zu sein. Daraufhin wird die Leiterplatte 200 durch das Fördersystem 102 weiter angehoben, um mit der Schablone 112 in Kontakt zu gelangen, um Lotpastendrucken 136 auf übliche Weise zu beginnen. Nach dem Drucken wird die Leiterplatte 200 auf eine Transporthöhe für das Fördersystem 102 abgesenkt, um sie zu einem Austragsabschnitt für einen nächsten Prozess zu befördern. Der Siebdrucker 100 ist nun für das Bedrucken der nächsten Leiterplatte 200 bereit.
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In der Standby-Position und vorzugsweise auch während des Transports der Leiterplatte 200 zu dem Austragsabschnitt kann der Reinigungsrakel 128 durch einen feststehenden Gummiwischer gereinigt oder abgewischt werden, um die abgestreifte Lotpaste zu entfernen und den Reinigungsrakel 128 sauber zu halten.
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Die oben genannten Schritte werden wiederholt, wobei das Reinigen der Schablone 112 gleichzeitig oder zugleich mit der Bewegung der Passermarkenkamera 124, beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Passermarkenposition, durchgeführt wird. Auf diese Weise wird die Zykluszeit verglichen mit herkömmlichem Wischen oder Reinigen erheblich reduziert. Tatsächlich ist es aufgrund der reduzierten Zykluszeit möglich (wenn auch nicht erforderlich), die Schablone 112 durch die Passermarkenerkennungs- und Reinigungsbaugruppe 114 während jedes Druckzyklus (d. h. während der Passermarkenerkennungsphase) zu reinigen, und dies kann Probleme mit Lötbarkeit und Brückenbildung erheblich verringern. Ferner kann das Reinigen Schwankungen der Lotpastenmenge reduzieren, was die Qualität des Pastendrucks verbessert. Ferner wurde festgestellt, dass dieser Reinigungsprozess besonders beim Herstellen von Leiterplatten für Smartphone-Anwendungen von Nutzen sein kann, da dies eine schnellere Zykluszeit, eine bessere Druckqualität und einen verringerten Verbrauch von Verbrauchsmaterialien zum Reinigen der Schablone 112 zur Folge hat.
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Die beschriebene Ausführungsform sollte nicht als einschränkend ausgelegt werden. Beispielsweise können die Begriffe ”Siebdrucker” oder ”Schablonendrucker” austauschbar verwendet werden. Auch die Begriffe ”Schablone” oder ”Sieb” können austauschbar verwendet werden. Alternativ dazu kann die beschriebene Ausführungsform für Schablonendrucker ausgeführt werden und nicht nur für Siebdrucker. Außerdem kann Drucken auf anderen Arten von Substraten (beispielsweise auf einem keramischen Substrat) und nicht nur auf Leiterplatten durchgeführt werden. Gleicherweise können nicht nur Lotpaste sondern auch andere Arten von Pastenmaterial, beispielsweise Epoxidmaterialien, verwendet werden. Außerdem ist der Aktor 132 eventuell nicht erforderlich, wenn die Führungsschienen, welche die Passermarkenkamera 124 tragen, derart ausgestaltet sind, dass sie die Passermarkenkamera 124 nach oben anheben, damit der Reinigungsrakel 128 mit der Unterseite 122 der Schablone 112 in Kontakt gelangt.
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Es wird in Erwägung gezogen, dass der Reinigungsrakel 128 (oder die Reinigungsvorrichtung im Allgemeinen) nicht an dem Kamerakörper 126 angebracht sein muss. Beispielsweise kann der Reinigungsrakel 128 unabhängig getragen werden und von dem Kamerakörper 126 getrennt sein, und das Reinigen der Schablone 112 wird durch den Reinigungsrakel 128 während der Bewegung der Passermarkenkamera 124 durchgeführt, um die Reduktion der Zykluszeit zu erzielen.
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Ferner kann der Reinigungsrakel 128 zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingefahrenen Position angeordnet werden. Beispielsweise kann der Reinigungsrakel 128 von einer eingefahrenen Position ausgefahren werden, um mit der Unterseite 122 der Schablone 112 in Kontakt zu stehen, während die Passermarkenkamera 124 zwischen der ersten und der zweiten Passermarkenposition positioniert wird, während in ihrer Standby-Position der ausgefahrene Reinigungsrakel 128 in die eingefahrene Position eingefahren werden kann.
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An Stelle eines Reinigungsrakels 128 können mehr als ein Reinigungsrakel 128 vorgesehen werden, und es wird vorgezogen, Doppelreinigungsrakel zu verwenden, so dass das Abstreifen von Lotpastenresten von der Unterseite 122 der Schablone 112 effektiver vonstattengehen kann. Das Reinigen der Schablone 112 durch den Reinigungsrakel 128 kann auch während der Bewegung der Passermarkenkamera 124 von ihrer Standby-Position zu der ersten Passermarkenposition und/oder von der zweiten Passermarkenposition zu ihrer Standby-Position durchgeführt werden, und dies kann für eine flächendeckendere Reinigung sorgen. Mit anderen Worten wird im Großen und Ganzen in Erwägung gezogen, dass das Reinigen der Schablone 112 gleichzeitig während der Bewegung der Passermarkenkamera 124 durchgeführt werden kann.
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Zudem können neben der Verwendung des Reinigungsrakels 128 andere Arten von Reinigungsverfahren verwendet werden. Beispielsweise wird in Erwägung gezogen, erforderlichenfalls als Alternative oder zusätzlich Vakuum von einem lokalen Venturisystem zum Reinigen der Öffnungen zu verwenden, oder es kann auch eine herkömmliche Wischvorrichtung verwendet werden, welche die Schablone gleichzeitig mit der Bewegung der Passermarkenkamera 124 wischt/reinigt.
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Die Leiterplatte kann mehr als zwei Passermarken 202, 204 aufweisen, und es wird zu erkennen sein, dass das Reinigen somit während der Bewegung der Passermarkenkamera 124 von einer beliebigen der Passermarken zu einer anderen Passermarke durchgeführt wird.
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7 ist eine vereinfachte Seitenansicht der Reinigungsbaugruppe 114 nach 5, welche zusätzlich ein Reinigungsgerät 140 umfasst. Das Reinigungsgerät 140 ist ein Teil der Reinigungsbaugruppe 114 und kann an dem Körper eines Siebdruckers 100 angebracht werden. Das Reinigungsgerät 140 ist unter der Schablone 112 und neben der Bilderfassungsvorrichtung, welche bei dieser Ausführungsform die Passermarkenkamera 124 ist, angeordnet.
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Die Bauform des Reinigungsgeräts 140 hängt von der Art von Reinigungsvorrichtung der Reinigungsbaugruppe ab. In 7 ist die Reinigungsvorrichtung ein Reinigungsrakel 128 in Form eines einfachen Abstreifrakels. Der einfache Abstreifrakel 128 ist an dem Kamerakörper 126 mittels eines Tragrahmens 130 angebracht, derart, dass Bewegung des einfachen Abstreifrakels 128 mit der Bewegung der Passermarkenkamera 124 synchronisiert ist. Der einfache Abstreifrakel 128 weist eine Längsachse auf, die mit der X-Achse der Leiterplatte 200 ausgerichtet ist und im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Y-Achse der Leiterplatte 200 verläuft, wie in 5 dargestellt ist.
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Das Reinigungsgerät 140 ist als Rakelreinigungsgerät, hier in Form eines Zelltuchreinigungsmechanismus, zum Reinigen des einfachen Abstreifrakels 128 gebaut. 9 zeigt einen derartigen einfachen Abstreifrakel 128, der an einem Tragrahmen 130 eines Kamerakörpers 126 befestigt ist. Das Reinigen des einfachen Abstreifrakels 128 erfolgt durch Bewegen der Passermarkenkamera 124, welche den einfachen Abstreifrakel 128 umfasst, zu und entlang dem Reinigungsgerät 140. Der Zelltuchreinigungsmechanismus 140 wischt die Lotpaste von dem einfachen Abstreifrakel 128 während der Bewegung des einfachen Abstreifrakels 128 entlang dem Reinigungsgerät 140.
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Der Zelltuchreinigungsmechanismus 140 umfasst zwei Rollen 142, 144. Die Rollen 142, 144 sind drehbar, so dass das Zelltuch 146 von einer Rolle 142 abgewickelt und auf die andere Rolle 144 aufgewickelt werden kann. Mindestens eine Rolle 142, 144 kann durch einen Motor angetrieben werden. Durch Drehen der Rollen 142, 144 des Zelltuchreinigungsmechanismus 140 und Bewegen der Passermarkenkamera 124 in einer waagrechten Hin- und Herbewegung in X-Richtung wird die überschüssige Lotpaste mindestens an der Kante des einfachen Abstreifrakels 128 entfernt.
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Der Reinigungsvorgang für den Rakel 128 kann während des Druckvorgangs des Siebdruckers 100 durchgeführt werden, ohne den Druckvorgang zu verlangsamen. Abgestreifte Lotpaste kann von dem einfachen Abstreifrakel 128 automatisch ohne Anhalten des Druckvorgangs entfernt werden. Die Reinigungsbaugruppe 114 ermöglicht einen langen Betrieb des Siebdruckers 100. Eine derartige Reinigungsbaugruppe 114 gewährleistet eine hohe Qualität der bestückten Leiterplatten, da die Unterseite der Schablone 112 frei von Lotpaste ist. Die Reinigungsbaugruppe 114 mit dem Reinigungsgerät 140 gewährleistet, dass die Unterseite der Schablonen 112 stets sauber ist, und gewährleistet somit einen qualitativ hochwertigen Lotpastendruckprozess auf Leiterplatten 200.
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Das Reinigungsgerät 140 kann an dem Körper des Siebdruckers 100 befestigt werden. In diesem Fall kann der einfache Abstreifrakel 128 der Reinigungsbaugruppe 114 durch Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung, hier der Passermarkenkamera 124, das Reinigungsgerät 140 entlangbewegt werden. Wenn das Reinigungsgerät 140 selbst beweglich ist, kann das Reinigungsgerät 140 den einfachen Abstreifrakel 128 entlangbewegt werden. Es ist möglich, die Bewegung des Reinigungsgeräts 140 und die Bewegung der Passermarkenkamera 124 zu kombinieren, um den einfachen Abstreifrakel 128 zu reinigen.
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Als Alternative zu einem einfachen Abstreifrakel kann der Reinigungsrakel 128 als V-förmige Abstreifrakel, siehe 8, konstruiert sein. Diese V-förmigen Abstreifrakel 128 haben den Vorteil, dass sie verhindern, dass überschüssige Lotpaste in den Siebdrucker 100 fällt.
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Nachdem die Erfindung nun vollständig beschrieben wurde, sollte es für Fachkundige klar zu erkennen sein, dass zahlreiche Abänderungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem beanspruchten Umfang der Erfindung abzugehen.
