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Die Erfindung betrifft ein Messverfahren für Sieb- und Schablonendrucker und eine zugehörige Messeinrichtung. Die Erfindung ist insbesondere für den Einsatz in Sieb- und Schablonendruckern zur Qualitätssicherung vorgesehen. Für die automatisierte Herstellung von bestückten Verdrahtungsträgern ist die Bedruckung der Verdrahtungsträger, wie beispielsweise einer Leiterplatte, mit einem Druckmedium, wie beispielsweise Lotpaste, von großer Bedeutung. Dabei ist es wichtig, dass das Druckmedium präzise an den richtigen Stellen auf den Verdrahtungsträger aufgebracht wird. Der Druck erfolgt mit Hilfe einer Druckform, wie eines Drucksiebes oder einer Druckschablone, und einem darüber bewegten Rakel, der das Druckmedium durch in der Druckform vorgesehenen Öffnungen drückt und so auf den Verdrahtungsträger aufbringt. Die Erfindung sieht vor, dass eine zwischen Druckform und Maschinentisch angeordnete Messeinrichtung mit mindestens einer Kameraeinheit zur Erfassung der Position eines Verdrahtungsträgers beziehungsweise einer anstelle des Verdrahtungsträgers vorgesehenen Messplatte in Bezug zur Druckform angeordnet ist.
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Beim Drucken mit Sieb- oder Schablonendruckern wird ein Druckmedium, vorzugsweise Lotpaste, auf einen als Druckobjekt verwendeten Verdrahtungsträger, wie beispielsweise eine Leiterplatte, aufgetragen. Dazu wird als Druckform eine dünne Metallschablone oder ein Sieb auf dem Verdrahtungsträger positioniert. Auf der Druckform ist das Druckmedium mit bestimmten rheologischen Eigenschaften vorhanden. Mit Hilfe eines Rakels, das über die Druckform bewegt wird, wird Druck auf das Druckmedium ausgeübt. Dies ermöglicht es dem Druckmedium, durch die Aperturen/Öffnungen der Druckform zu fließen und die entsprechenden Flächen auf dem Verdrahtungsträger zu benetzen. Beim Drucken ist es wichtig, dass eine korrekte Menge des Druckmediums an alle dafür vorgesehenen Stellen mit einer hohen Lagegenauigkeit appliziert wird. Fehler beim Drucken führen zu Folgefehlern und unbrauchbaren Verdrahtungsträgern bzw. Produkten. Zur Vermessung der Druckgenauigkeit werden üblicherweise mehrere Verdrahtungsträger bedruckt und jeweils die Position des aufgebrachten Druckmediums in einer Messmaschine erfasst. Durch statistische Auswertung der Ergebnisse der Messmaschine können Maschinenfähigkeitswerte ermittelt werden. Ebenso lassen sich Kalibrier- beziehungsweise Korrekturwerte ermitteln, die der Maschinensteuerung zur Verfügung gestellt werden können und somit zu einer Korrektur des Druckvorgangs nutzbar sind.
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Weiterhin ist eine Kraftmesseinrichtung der Fa. CeTaQ bekannt. Mit dieser Einrichtung kann die auf die Druckform wirkende Rakelkraft während des Druckprozesses ermittelt werden. So kann der Kraft-Zeit-Verlauf über mehrere Drucke aufgezeichnet und analysiert werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Messverfahren und eine Messeinrichtung bereitzustellen, die eine schnelle, einfache und sichere Ermittlung der Abweichungen und letztlich der Maschinenfähigkeitswerte des Druckers zur exakten Ausrichtung des Verdrahtungsträgers in Relation zur Druckform ermöglichen. Parallel dazu soll die Erfassung des Kraft-Zeit-Verlaufes über die gedruckte Fläche und gegebenenfalls eine gemeinsame Auswertung möglich sein.
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Die Erfindungsaufgabe wird mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
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Die Erfindung betrifft ein Messverfahren zur Bestimmung der Genauigkeit von Sieb- und Schablonendruckern, insbesondere Leiterplattendruckern, mittels einer Messeinrichtung. Dazu wird eine Messeinrichtung unterhalb der Druckebene, vorzugsweise zwischen Druckform und Maschinentisch, eingebracht. Die erfinderische Lösung besteht darin, dass die Messeinrichtung mindestens zwei Markierungen auf einer in der Position des Druckobjektes, vorzugsweise in der Verdrahtungsträgeraufnahme angeordneten Messplatte, sowie zu den Markierungen korrespondierende Bezugsmarkierungen auf einer an der Messplatte anliegenden Druckform im Verlauf und/oder zum Ende eines Druckzyklusses erfasst. Zwischen den Markierungen und den korrespondierenden Bezugsmarkierungen werden jeweils die Abweichungen ermittelt.
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Durch die Erfassung der Markierungen sowie der korrespondierenden Bezugsmarkierungen während des Druckzyklusses kann die spätere Lage des Verdrahtungsträgers zur Druckform vor, während und nach dem Drucken bestimmt werden. Damit sind Lageveränderungen während des Druckes erfassbar. Bei herkömmlichen Messverfahren mittels einer Messmaschine konnte bisher nur die finale Lage des Druckes bestimmt werden. Mit dem gefundenen Messverfahren sind somit detailliertere Fehleranalysen in kürzerer Zeit möglich.
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Die optische Messeinrichtung, wie bevorzugt ein Kamerasystem, erfasst die Markierungen einer anstelle des Verdrahtungsträgers angeordneten Messplatte und der zugeordneten korrespondierenden Bezugsmarkierungen auf der Druckform während des Verlaufs des Druckes an verschiedenen Stellen. Der Druck unterscheidet sich vom tatsächlichen Druck lediglich darin, dass die Verwendung des Druckmediums entfällt. Der Druckverlauf umfasst somit alle Abläufe, die beim Druck relevant sind. Das sind insbesondere das Heben des Verdrahtungsträgers beziehungsweise Senken der Druckform und die horizontale Rakelbewegung auf der Druckform in verschiedenen Richtungen sowie das Lösen von Druckform und Verdrahtungsträger. Durch eine telezentrische Optik des Kamerasystems können auch die Bewegungsabläufe des Verdrahtungsträgers erfasst und ausgewertet werden Die Abweichungen zwischen den Markierungen und den korrespondierenden Bezugsmarkierungen werden ermittelt. Diese Abweichungen stehen zur Weiterverarbeitung zur Verfügung, um letztlich Maschinenfähigkeitswerte und/oder Kalibrier- beziehungsweise Korrekturwerte für den Drucker zu ermitteln. Durch die Messung unter den Bedingungen, die auch während der Produktion herrschen, können Abweichungen ermittelt werden, wie sie auch beim Bedrucken von Verdrahtungsträgern auftreten. Damit können mittels der ermittelten Abweichungen letztlich Maschinenfähigkeitswerte beziehungsweise Korrekturwerte unter Produktionsbedingungen ermittelt werden. Alle möglichen Fehlerquellen, die das Druckergebnis beeinflussen, können hierbei erfasst werden.
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Durch das bereitgestellte Verfahren kann das aufwändige mehrfache Bedrucken von Leiterplatten beziehungsweise Messplatten und das Vermessen der Druckergebnisse der Messplatten in einer Messmaschine entfallen.
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Einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens entsprechend, wird während des Druckzyklusses die senkrecht auf die Messplatte wirkende Rakelkraft ermittelt. Die erfasste Rakelkraft übt einen Druck auf die Druckform und damit auf die Messplatte und somit auch auf die Messeinrichtung aus. Ebenso kann die Druckgeschwindigkeit, also die Geschwindigkeit der Rakelbewegung durch geeignete Messmodule, ermittelt werden. Durch die zeitlich dem Druckzyklus zugeordnete Erfassung der Abweichungen und der Rakelkraft sowie der Druckgeschwindigkeit kann deren Einfluss auf das Druckergebnis ermittelt werden. Durch Variation von Rakelkraft und Druckgeschwindigkeit können letztlich die Rakelkraft, beziehungsweise Druckgeschwindigkeitsbereiche mit den qualitativen Anforderungen gerecht werdenden Druckergebnissen ermittelt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Messverfahrens werden die Prozessschritte zur Ermittlung der Abweichungen und gegebenenfalls der Rakelkraft und/oder der Druckgeschwindigkeit mehrfach wiederholt, die ermittelten Abweichungen hinsichtlich ihre Größe und Richtung ausgewertet und entsprechende Maschinenfähigkeitswerte (Cm und Cmk), Kalibrierwerte und/oder entsprechende Korrekturwerte in X-Richtung, Y-Richtung und/oder für den Verdrehungswinkel für den jeweiligen Sieb- bzw. Schablonendrucker ermittelt. Die ermittelten Werte sind für die qualitative Beurteilung des Druckprozesses nutzbar. Ebenso können sie für die Verbesserung der Maschineneinrichtung verwendet werden. So können sie beispielsweise an die Maschinensteuerung des Druckers übertragen werden. Durch die Wiederholung der Vermessung einschließlich der Druckprozessschritte wird jeweils eine Menge von Abweichungen ermittelt, die statistisch ausgewertet werden kann. Das Verfahren wird unter Druckbedingungen durchgeführt. Damit werden Abweichungen produktionsnah gemessen und somit entsprechend für die Bedruckung von Verdrahtungsträgern relevanten Korrekturwerte ermittelt.
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Entsprechend einer Weiterbildung des Verfahrens werden auch die Bedingungen entsprechend der tatsächlichen Druckbedingungen variiert. Beispielsweise wird die Rakelrichtung verändert. Ebenso können Rakelkraft und/oder die Druckgeschwindigkeit zielgerichtet variiert werden.
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Die ermittelten Abweichungen werden gegebenenfalls in Abhängigkeit der variierenden Druckbedingungen erfasst. Die Auswertung der Abweichungen umfasst die Ermittlung von Mittelwerten und Standardabweichungen, gegebenenfalls in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Druckbedingungen. Bei zu großer Standardabweichung kann beispielsweise auf einen Fehler der Druckmaschine geschlossen werden. Die Auswertung der Abweichungen ermöglicht die Erfassung druckmaschinenbedingter systematischer Fehler. Aus den Abweichungen werden entsprechende Maschinenfähigkeitswerte, Kalibrierwerte beziehungsweise Korrekturwerte in X-Richtung und Y-Richtung sowie hinsichtlich des Verdrehungswinkels bestimmt. Die Auswertung der Daten erfolgt beispielsweise von geschulten Fachleuten. Ebenso kann eine Auswertung der Daten mittels Software beziehungsweise softwaregestützt erfolgen.
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Einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung entsprechend werden die ermittelten Korrekturwerte an eine Maschinensteuerung übertragen. Die Korrekturwerte ermöglichen es, über die Maschinensteuerung die Ausgangslage des Verdrahtungsträgers beziehungsweise der Druckform zu korrigieren und somit die Fehler zu eliminieren. Damit wirken sich die Korrekturwerte auf alle zu fertigenden Produkte aus.
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Auf diese Weise lässt sich die Kalibrierung der Anlage vereinfachen und der dazu notwendige Zeitaufwand für die Einrichtung des Druckers verringern. Die Ergebnisse sind reproduzierbar. Insbesondere die Verwendung eines als Glasmessplatte ausgeführten Verdrahtungsträger-Duplikats ermöglicht eine schnelle Ermittlung von Korrekturwerten und somit genaue und reproduzierbare Druckergebnisse.
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Die Erfindungsaufgabe wird weiterhin durch die Bereitstellung einer Messeinrichtung für einen Sieb- oder Schablonendrucker zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gelöst.
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Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für einen Sieb- oder Schablonendrucker, der insbesondere zum Bedrucken von Verdrahtungsträgern, wie z.B. Leiterplatten mit einem Druckmedium, wie beispielsweise Lotpaste, vorgesehen ist. Die Messeinrichtung ist unterhalb der Druckebene, beispielsweise auf einem Maschinentisch angeordnet. Die erfinderische Konzeption besteht darin, dass die Messeinrichtung mindestens ein Kamerasystem umfasst. Das Kamerasystem ist dazu vorgesehen, die Position einer anstelle des Verdrahtungsträgers angeordneten Messplatte über die Markierungen auf der Messplatte in Bezug zu der an die Messplatte anliegenden Druckschablone, die mit zu den Markierungen korrespondierenden Bezugsmarkierungen versehen ist, zu erfassen. Entsprechend ist die Messeinrichtung unterhalb der Position des Verdrahtungsträgers, beispielsweise als Verdrahtungsträgeraufnahme, die zugleich als Verdrahtungsträgerunterstützung dient, angeordnet. Die Messeinrichtung umfasst mindestens eine Kameraeinheit zur Erfassung der Lage der Messplatte und der Druckschablone zueinander. Zur Lageerfassung sind die Messplatte mit Markierungen und die Druckschablone mit jeweils zu den Markierungen korrespondierenden Bezugsmarkierungen versehen.
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Die Lage der Markierungen der Messplatte und der dazu korrespondierenden Bezugsmarkierungen der Druckschablone ermöglichen eine Lagebestimmung von Messplatte und Druckschablone zueinander. Damit können für das Verfahren nutzbare Abweichungen bestimmt werden, die letztlich die Ermittlung von Maschinenfähigkeitswerten, Kalibrierwerten und/oder Korrekturwerten für den Schablonendrucker ermöglichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Messeinrichtung besteht die Messplatte aus transparentem Material. Sie ist vorzugsweise als Glasmessplatte ausgeführt. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Druckform durch eine hochpräzise Messplattenmetallschablone ersetzt ist. Alternativ kann die Druckschablone durch eine entsprechende Druckschablone aus transparentem Material, vorzugsweise aus Glas, ersetzt werden. Mittels transparentem Material können die Markierungen und Bezugsmarkierungen bevorzugt kreisringförmig, ebenso aber auch fadenkreuzartig oder durch Bohrungen aufgebracht bzw. eingebracht werden. Das transparente Material ermöglicht den Lichtdurchgang und vereinfacht somit die optische Erfassung der Markierungen und der aus Sicht der Kameraeinheit(en) dahinterliegenden Bezugsmarkierungen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kameraeinheit eine Prismeneinheit oder einen Spiegel. Die Prismeneinheit bzw. der Spiegel ermöglichen ein Umlenken der Erfassungsebene der Kameraeinheit um 90 Grad. Damit kann die Bauhöhe der Kameraeinheit deutlich verringert und entsprechend das Kamerasystem beispielsweise in eine plattenförmige Messeinrichtung integriert werden.
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Einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entsprechend ist die Kameraeinheit durch eine motorisch angetriebene Verschiebeeinrichtung horizontal verschiebbar ausgebildet. Durch das Kamerasystem beziehungsweise die horizontal verschiebbaren Kamerasysteme können nacheinander mehrere Paare von Markierungen und Bezugsmarkierungen durch eine Kamera erfasst werden. Auf diese Weise können mehrere Markierungspaare in unterschiedlichen Bereichen des späteren Drucks gescannt und somit vermessen werden. Damit werden bei unwesentlichem zusätzlichem Zeitaufwand die Kosten erheblich reduziert. Gleichfalls lassen sich durch die Verwendung mehrerer Markierungspaare gegebenenfalls die Anzahl der Wiederholungen des Messverfahrens zur Kalibrierung des Schablonendruckers reduzieren. Ebenso können damit gegebenenfalls Kamerasysteme eingespart werden.
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Auch bei sehr kleinen Leiterplatten können so einfacher mehrere gering beabstandete Markierungspaare erfasst werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Messeinrichtung ist diese in eine plattenförmige Leiterplattenunterstützung, insbesondere in eine Kraftmessplatte, integriert, wobei die Messplatte auf der Kraftmessplatte aufliegt und in die Kraftmessplatte Kraftsensoren zur Ermittlung der Rakelkraft auf die Druckform und somit auf die Messplatte und letztlich auf die Kraftmessplatte angeordnet sind. Die Integration in eine bekannte Kraftmessplatte realisiert eine kompakte Bauweise der Messeinrichtung mit der parallelen Erfassung unterschiedlicher relevanter Daten. Die Messdaten können mit einer Messeinrichtung erfasst und über eine gemeinsame Schnittstelle ausgelesen werden. Die Kraftmessplatte umfasst dabei auch die Verdrahtungsträgeraufnahme, die hier auch als Messplattenaufnahme dient.
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Zugleich ermöglicht die Kraftmessplatte die Erfassung der Rakelkraft auf die Messplatte während des Druckvorganges. Damit kann die Rakelkraft über den Druckbereich erfasst und in Form eines Weg-Zeit-Diagramms dargestellt werden. Auf Grundlage dessen können gegebenenfalls Korrekturwerte ermittelt und an die Maschinensteuerung übergeben werden. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Auftrag des Druckmediums auf die vorgesehenen Bereiche des Verdrahtungsträgers sichergestellt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein Druckschalter in der Kraftmessplatte angeordnet.
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Die vorzugsweise zueinander in Bewegungsrichtung des Rakels beabstandeten Druckschalter ermöglichen es, die Rakelgeschwindigkeit zu erfassen und bei der Auswertung der Daten zu berücksichtigen sowie gegebenenfalls zu korrigieren.
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Einer Ausgestaltung der Erfindung entsprechend stellt die Messeinrichtung Korrekturwerte für die Maschinensteuerung des Druckers zur Verfügung und realisiert somit automatisch die Kalibrierung der Ausrichtegenauigkeit, der Rakelkraft und der Rakelgeschwindigkeit.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1 die Perspektivdarstellung einer Messeinrichtung als Kraftmessplatte mit integriertem Kamerasystem,
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2 eine perspektivische Innenansicht einer Messeinrichtung mit integriertem Kamerasystem,
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3 eine Glasmessplatte mit dahinter liegender Druckschablone,
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4 eine seitliche Schnittdarstellung einer Kraftmessplatte mit einer optischen Messeinrichtung und aufliegender Glasmessplatte sowie einer dahinterliegenden Druckschablone und
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5 den Ablauf eines Messverfahrens.
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Die 1 zeigt eine Perspektivdarstellung einer in eine Kraftmessplatte 14 integrierten Messeinrichtung 1 mit zwei Kameraeinheiten 2 zur Verwendung in einem Sieb- oder Schablonendrucker, nicht dargestellt.
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Prinzipiell ist es vorteilhaft, die Messeinrichtung 1 in eine plattenförmig ausgebildete Verdrahtungsträgeraufnahme 4b zu integrieren. Um mit einer Baugruppe zugleich auch den Rakeldruck bestimmen zu können, ist die optische Messeinrichtung 2 in eine als Verdrahtungsträgerunterstützung 4b dienende Kraftmessplatte 14 integriert.
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In der Kraftmessplatte 14 sind zwischen der Abdeckplatte 20 und der Grundplatte 21 Kraftsensoren 15, nicht dargestellt in 1, zur Ermittlung der Rakelkraft eingebaut. Die optische Messeinrichtung 2 besteht aus zwei in der Messeinrichtung 1 angeordneten Kameraeinheiten 2. Dazu sind in der Abdeckplatte 20 der Messeinrichtung 1 entsprechende Öffnungen 22 angeordnet, die eine optische Erfassung der Markierungen 3a–c, in 1 nicht dargestellt, der darüberliegenden Glasmessplatte, in 1 nicht dargestellt, und der Bezugsmarkierungen 6a–c, in 1 nicht dargestellt, auf der oberhalb der Glasmessplatte 5 angeordneten Druckschablonen-Messplatte 11, in 1 nicht dargestellt, ermöglichen. Anstelle der Glasmessplatte 5 kann auch eine Leiterplatte 4a, in 1 nicht dargestellt, angeordnet sein. Die Öffnungen 22 in der Abdeckplatte 20 der Messeinrichtung 1 sind schlitzartig ausgebildet, da hier eine Verschiebung der Kameraeinheiten 2 zur Erfassung mehrerer Paare von Markierungen 3a–c und korrespondierenden Bezugsmarkierungen 6a–c vorgesehen ist. In die Messeinrichtung 1 sind weiterhin Kraftsensoren 15 integriert. Diese Kraftsensoren 15 erfassen eine Krafterhöhung und können so als Druckschalter zugleich die durchschnittliche Geschwindigkeit der Bewegung des Rakels 25, der Druckgeschwindigkeit, in 1 nicht dargestellt, ermitteln.
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Die 2 stellt eine perspektivische Innenansicht der aus 1 bekannten Messeinrichtung 1 dar. In die Messeinrichtung 1 sind zwei Kameraeinheiten 2 integriert. Die Messeinrichtung 1 besteht aus einer Grundplatte 21, auf der die Kameraeinheiten 2 angeordnet sind. Zur Messung der Rakelkraft sind jeweils an den Ecken die Kraftsensoren 15 platziert. Vor der Optik der Kamera 2 ist eine Prismeneinheit 12 angeordnet, die es ermöglicht, dass das Sichtfeld der jeweiligen Kamera 2 um 90 Grad umgelenkt wird. Somit ermöglichen die horizontal ausgerichteten Kameras 2 eine optische Erfassung der oberhalb der Kraftmessplatte 14 angeordneten Markierungen 3a–c, in 2 nicht dargestellt, auf der Glasmessplatte 5, nicht dargestellt, und der Bezugsmarkierungen 6a–c, nicht dargestellt, auf der dahinter angeordneten Druckschablone 7, nicht dargestellt, beziehungsweise Druckschablonen-Messplatte 11, nicht dargestellt. Die Kameraeinheiten 2 sind dabei verschiebbar auf der Grundplatte 21 angeordnet. Durch einen Antriebsmotor 24, der über einen Zahnriemen 23 mit den Kameraeinheiten 2 gekoppelt ist, können diese horizontal verschoben werden. Somit kann eine Kamera 2 an unterschiedlichen Messstellen mehrere Paare von Markierungen 3a–c und Bezugsmarkierungen 6a–c erfassen. Damit kann Kameratechnik eingespart und/oder durch mehrere Markierungspaare die Genauigkeit und Sicherheit der Messung erhöht werden. Gegebenenfalls können so auch für unterschiedliche Bereiche der Verdrahtungsträger 4a variierende Korrekturwerte zugeordnet werden.
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In 3 ist eine Glasmessplatte 5 mit dahinterliegender Druckform 7, nicht sichtbar, dargestellt. Auf der durchsichtigen Glasmessplatte 5 sind Markierungen 3a–c ringförmig aufgesputtert. Auf der dahinterliegenden Druckform 7 sind durch die Glasmessplatte 5 durchscheinende Bezugsmarkierungen 6a–c aufgebracht. Hier sind die Bezugsmarkierungen 6a–c als Bohrungen in die Druckschablone eingebracht. Von der Kamera 2, nicht dargestellt, wird hier ein Kamerabild 26 mit der Markierung 3b und der dazu korrespondierenden Bezugsmarkierung 6b erfasst. Durch Auswertung des Kamerabildes 26 können die Abweichungen 8x, 8y der Markierung 3b von der Bezugsmarkierung in vertikaler 8y und horizontaler Richtung 8x erfasst und ausgewertet werden. Hier ist die Abweichung 8x, 8y als ein Maß der Abweichung 8x, 8y der Mittelinien von Markierung 3b und Bezugsmarkierung 6b angegeben. Durch mehrere Kameras 2 oder die Verschiebung einer Kamera 2 können alle Paare von Markierungen 3a–c und korrespondierenden Bezugsmarkierungen 6a–c erfasst und nachfolgend ausgewertet werden.
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Die 4 zeigt in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Messeinrichtung 1 mit einem Kamerasystem 2 und aufliegender Glasmessplatte 5, die mit einer aufgesputterten Markierung 3 versehen ist, sowie eine dahinterliegende als Druckschablone 7, ausgeführte Druckform 7 mit einer mit der Markierung 3 korrespondierenden Bezugsmarkierung 6. Die Kamera 2 erfasst ein Kamerabild von den Markierungen 3 und den dazu korrespondierenden Bezugsmarkierungen 6. Die Bezugsmarkierung 6 ist als eine Bohrung 3 in der Druckschablone 7 realisiert, durch die das Licht fällt. Die Druckschablone 7 kann auch durch eine vorzugsweise transparente Druckschablonen-Messplatte 11 mit aufgesputterter Bezugsmarkierung 6 ersetzt werden. Die Aufgabe der auch als Verdrahtungsträgerunterstützung 4b und Kraftmessplatte 14 dienenden Messeinrichtung 1 besteht darin, die Kamera 2 aufzunehmen, die mit der Grundplatte 22 verbunden ist. Um das Sichtfeld der Kamera 2 um 90 Grad umzulenken, ist vor der Kamera 2 eine Prismeneinheit 12 angeordnet. Damit kann die horizontal ausgerichtete Kamera 2 die Markierung 3 auf der Glasmessplatte 5 und die dahinter liegende Bezugsmarkierung 6 auf der Druckschablone 7 bzw. Druckschablonenmessplatte 11 erfassen. Zur Erfassung des Kamerabildes 26 ist in der Abdeckplatte 20 der Messeinrichtung 1 eine lichtdurchlässige Öffnung 22 vorgesehen. Die Messeinrichtung 1 dient letztlich dazu, die Abweichungen der Lage von Druckschablone 7 bzw. Druckschablonenmessplatte 11 und Glasmessplatte 5 in X-Richtung und Y-Richtung zueinander zu ermitteln. Hier ist die Abweichung 8 als ein Maß der Abweichung 8 der Mittelinien von Markierung 3 und Bezugsmarkierung 6 angegeben. Die Kamera 2 ist während des gesamten Druckverlaufs aktiviert, so dass die Lageabweichung 8 in unterschiedlichen Positionen des Rakels 25 erfasst wird. Bevorzugt wird die Lageabweichung 8 für beide Bewegungsrichtungen des Rakels 25 erfasst. Das Rakel 25 bewirkt durch die Reibung auf der Druckschablone 7 möglicherweise unterschiedliche Abweichungen 8 für beide Bewegungsrichtungen, die somit berücksichtigt werden können, indem während des Drucks eine Lagekorrektur des zu bedruckenden Verdrahtungsträgers 4a, wie beispielsweise einer Leiterplatte 4a, erfolgt.
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In 5 ist der Ablauf eines Messverfahrens dargestellt. Zu Beginn erfolgt das Zusammenführen I von Messplatte 5 und Druckschablone 7 durch Heben der Messplatte 5 bzw. Senken der Druckschablone 7. Nachfolgend werden durch das Kamerasystem die Markierungen 3 und Bezugsmarkierungen 6 parallel zum Druckzyklus erfasst A. Zusätzlich können Rakelkraft und/oder Druckgeschwindigkeit mittels der Messeinrichtung bestimmt C werden. Eine Auswerteeinheit führt die Bestimmung B der Abweichung der Markierungspaare in X- und Y- Richtung durch. Im Anschluss findet eine Wiederholung D des Druckzyklusses, insbesondere der Rakelbewegung, gegebenenfalls mit Variation von Rakelkraft und/oder Druckgeschwindigkeit, statt. Somit werden parallel dazu die Verfahrensschritte A und B sowie ggf. C wiederholt. Dann wird der Rakel 25 in die Gegenrichtung bewegt. Die Erfassung A der Markierungspaare und die Bestimmung der Abweichungen B werden gleichfalls solange wiederholt D, bis eine für eine statistische Auswertung ausreichenden Datenmenge von Abweichungen zur Verfügung steht. Der Messzyklus kann auch ein Trennen und erneutes Zusammenführen I von Messplatte 5 und Druckschablone 7 einschließen. Im Anschluss erfolgt die Auswertung E der Abweichungen beispielsweise durch Ermittlung der Verteilung der Abweichungen für die einzelnen Markierungspaare in X-Richtung und Y-Richtung.
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Daraus kann zum einen geschlossen werden, ob sich die Datenverteilung in einem zulässigen Rahmen bewegt. Die Auswertung ermöglicht zudem die Ermittlung von Maschinenfähigkeitswerten (Cm, Cmk) F zur Beurteilung der Qualität des Druckprozesses.
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Eine Überschreitung des zulässigen Daten-Rahmens kann einen Hinweis auf einen technischen Defekt geben. Wenn sich die Daten im zulässigen Rahmen bewegen, kann zum anderen eine Bestimmung G der Korrekturwerte vorgenommen werden. Die Korrekturwerte werden in Abhängigkeit von der Lage der Markierungspaare in X- Werte, Y-Werte und gegebenenfalls den Drehwinkel umgerechnet. Die Korrekturwerte können als Offsetwerte an die Maschinensteuerung der Druckmaschine übertragen H werden. Durch die Ermittlung der Abweichungen unter Bedingungen, die den Druckbedingungen sehr nahe kommen, werden Korrekturwerte bestimmt, die die Abweichung der Ausrichtung von Druckschablone und Leiterplatte kompensieren können. Die Korrekturwerte werden dazu gegebenenfalls über die Maschinensteuerung an die Justiervorrichtung der Druckmaschine weitergeleitet.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Erfassen der Markierungen und Bezugsmarkierungen parallel zum Druckzyklus (Rakelbewegung)
- B
- Bestimmen der Abweichung der Markierungspaare in X- und Y-Richtung
- C
- Ermittlung von Rakelkraft und/oder Druckgeschwindigkeit (parallel zum Druckzyklus)
- D
- Wiederholung von A, B und/oder C, gegebenenfalls mit Variation von Rakelkraft und/oder Druckgeschwindigkeit
- E
- Auswertung
- F
- Ermittlung von Maschinenfähigkeitswerten (Cm, Cmk)
- G
- Ermittlung von Kalibrierwerten und/oder Korrekturwerten in X- und Y-Richtung
- H
- Übertragung der Korrekturwerte an die Maschinensteuerung
- I
- Zusammenführen von Messplatte und Druckschablone
- 1
- Messeinrichtung
- 2
- Kameraeinheit, Kamera, optische Messeinrichtung
- 3a–c
- Markierung, Bohrung
- 4a
- Druckobjekt, Verdrahtungsträger, Leiterplatte
- 4b
- Druckobjektaufnahme, Verdrahtungsträgeraufnahme, Verdrahtungsträgerunterstützung
- 5
- Messplatte, Glasmessplatte
- 6a–c
- Bezugsmarkierung
- 7
- Druckform, Druckschablone
- 8, 8x, 8y
- Abweichung, Lageabweichung
- 10
- Korrekturwerte
- 11
- Messplattenmetallschablone, Druckschablonen-Messplatte, Glasplattenschablone
- 12
- Prismeneinheit
- 13
- Verschiebeeinrichtung
- 14
- Kraftmessplatte
- 15
- Kraftsensor
- 20
- Abdeckplatte
- 21
- Grundplatte
- 22
- Öffnung
- 23
- Zahnriemen
- 24
- Antriebsmotor
- 25
- Rakel
- 26
- Kamerabild
