DE102018120865A1 - Dispensing a solder paste - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Ausgeben einer Paste während eines Druckverfahrens, wobei die Paste in einer Menge ausgegeben wird, die von der Anzahl der Werkstücke, die in dem aktuellen Produktionslauf zu drucken verbleiben, abhängig ist.A method of dispensing a paste during a printing process, the paste being dispensed in an amount that is dependent on the number of workpieces remaining to be printed in the current production run.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausgeben einer leitenden Paste während eines Druckverfahrens, auf ein Steuerungssystem, auf ein Computerprogrammprodukt und auf eine Druckmaschine.The invention relates to a method for dispensing a conductive paste during a printing process, to a control system, to a computer program product and to a printing machine.
Hintergrund und Stand der TechnikBackground and state of the art
So wie das in
Der Pastenausgeber ist betriebsfähig, um eine Menge Paste auf die Schablone auszugeben, um einen länglichen „Fleck“ oder ein „Würstchen“ oder eine Paste, der/das/die sich parallel zu der Druckklinge entlang einer Linie, die aus der Startposition des Druckhubs und der Größe des Werkstücks berechnet wird, erstreckt, und der/das/die von ausreichender Länge ist, um sicherzustellen, dass alle Öffnungen innerhalb des Siebmusters während des Druckens Paste erhalten. Die Menge der Paste, die in einem Ausgabevorgang ausgegeben wird, ist ausreichend, um eine Mehrzahl von Werkstücken sequenziell zu drucken, so dass Ausgabevorgänge in der Zeit beabstandet sein können, um eine minimale Unterbrechung des Druckvorgangs zu bewirken. Das Volumen der Paste auf der Schablone beeinflusst erheblich die Qualität und Effizienz des Druckverfahrens, und daher ist es wichtig, dass dieses Volumen in einen vorbestimmten optimalen Bereich fällt - wenn beispielsweise die Fleckgröße zu klein ist, dann ist der Druck, den die Paste an den Öffnungen ausübt, verringert, was zu einem nicht ausreichenden Füllen der Öffnungen und letztendlich zu nicht ausreichenden leitenden Verbindungen führen kann. Wenn die Fleckgröße zu groß ist, ist der Druck, den die Paste an den Öffnungen ausübt, erhöht, was zu einem Aussschwitzen (oder Bleeding) von Paste unter der Schablone, übermäßig Paste auf der Unterlage und sogar einem Kurzschließen auf dem Werkstück führen kann.The paste dispenser is operable to dispense a lot of paste onto the stencil, around an elongated "stain" or "sausage" or paste that is parallel to the pressure blade along a line from the start position of the print stroke and the size of the workpiece is calculated, and which is of sufficient length to ensure that all openings within the screen pattern receive paste during printing. The amount of paste dispensed in one dispense is sufficient to print a plurality of workpieces sequentially so that dispenses can be spaced in time to cause minimal interruption in the printing. The volume of the paste on the stencil significantly affects the quality and efficiency of the printing process, and it is therefore important that this volume falls within a predetermined optimal range - for example, if the spot size is too small, then the pressure the paste will apply to the Exerts openings, reduced, which can lead to insufficient filling of the openings and ultimately to insufficient conductive connections. If the spot size is too large, the pressure that the paste will exert on the openings will increase, which may cause paste to bleed out (or bleed) under the stencil, excessive paste on the pad, and even short circuit on the workpiece.
Zusätzlich kann eine zu große Fleckgröße zu einem schlechten Rollen (oder einer schlechten Rollenbildung) der Paste und somit zu nicht ausreichender Füllung der Öffnungen führen, ebenso wie zu dem Risiko des Austrocknens von Paste auf den oberen Flächen der Rakelklingen, welche [ausgetrocknete Paste] in den Pastenfleck zurückfallen und Öffnungen blockieren kann. Des Weiteren können sehr große Fleckgrößen und nicht häufige Nachdosierungen (oder nachgeschenkte Mengen) den Flussinhalt (oder Flussgehalt) des Flecks beeinflussen, was die Druckeigenschaften und möglicherweise sogar Rückflusseigenschaften merklich verändern kann. Ein zu großes Pastenvolumen kann auch zu einer Verschwendung von Paste führen. Die Einstellungen für das Profil des Pastenausgabevorgangs sind an der Druckmaschine für das Produkt (d.h. das Werkstück) spezifisch. Dies ermöglicht die Verwendung von für das Produkt und die Lötpaste spezifischen Werten für das Profil. Um sicherzustellen, dass das Volumen der Paste auf der Schablone innerhalb des optimalen Bereichs liegt, wird das Volumen abgeschätzt, und, falls erforderlich, wird eine eingestellte Menge Paste automatisch durch den Ausgeber ausgegeben.In addition, too large a spot size can result in poor curl (or poor curl) of the paste and thus insufficient filling of the openings, as well as the risk of paste drying out on the upper surfaces of the doctor blades which [dried-out paste] in the paste stain can fall back and block openings. Furthermore, very large stain sizes and non-frequent replenishment (or refilled amounts) can influence the flow content (or flow content) of the stain, which can noticeably change the printing properties and possibly even the reflux properties. Too large a paste volume can also cause paste to be wasted. The settings for the profile of the paste dispensing process are specific to the product (i.e. the workpiece) on the press. This enables the use of profile specific values for the product and the solder paste. To ensure that the volume of paste on the stencil is within the optimal range, the volume is estimated and, if necessary, a set amount of paste is automatically dispensed by the dispenser.
Während des Druckens neigt die Aktivität der Druckklinge auf der ausgegebenen Paste dazu, zu bewirken, dass die Paste sich in eine Rolle oder einen Zylinder formt, und das Volumen der Paste auf dem Sieb kann, beispielsweise durch Messen der Abmessungen der Rolle, abgeschätzt werden. Eine besonders einfache Technik ist, anzunehmen, dass die Rolle von näherungsweise kreisförmigem Querschnitt ist, in welchem Fall das Volumen der Paste direkt aus der Höhe der Rolle abgeleitet werden kann, wobei angemerkt wird, dass die laterale Ausdehnung der Rolle durch Pastenleitbleche, die an dem Druckkopf befestigt sind, eingegrenzt sein kann. Die Pastenrolle kann entweder während eines Druckhubs gemessen werden, in welchem Fall die Form der Rolle direkt durch die Rakelklinge beeinflusst wird (so wie das in
Andere Volumenabschätzungstechniken sind im Stand der Technik bekannt. Eine einfache Konfiguration stellt einen mechanisch befestigten Sensor bereit, der „nach unten schaut“, um die Höhe der Pastenrolle an einer Position zu messen. Wenn die bestimmte Höhe der Pastenrolle („
Derartige Systeme sind automatisch, effektiv und zuverlässig. Jedoch wurde ein Problem identifiziert, dahingehend, dass sie unter Effizienzproblemen leiden können. Insbesondere sind derartige Systeme nicht flexibel, weil sie bewirken, dass ein eingestelltes Volumen Paste immer dann ausgegeben wird, wenn das Pastenvolumen auf der Schablone unter einen vorbestimmten Wert fällt. So wie das oben angemerkt worden ist, werden Werkstücke typischerweise in gesonderten Produktionsläufen gedruckt. Nachfolgend auf den Produktionslauf kann ein neuer Produktionslauf zum Drucken einer anderen Art von Werkstück begonnen werden, was eine wesentlich andere Konfiguration der Druckmaschine erfordern kann, einschließlich einer neuen Schablone. Wenn der nächste Produktionslauf dieselbe Paste verwendet wie der vorhergehende Produktionslauf, kann manchmal die Pastenrolle auf die nächste Schablone übertragen werden, um Geld zu sparen und Abfall zu verringern. Wenn jedoch die Klingengröße verändert wird, ist es unmöglich, vorherzusagen, wie viel Paste zusätzlich zu der übertragenden Rolle gebraucht wird. Dies bewirkt Probleme für standardmäßige automatische Ausgabeprofile, und daher sind mehrere Ausgabevorgänge erforderlich, was zu einer Ausfallzeit der Produktionslinie führt.Such systems are automatic, effective and reliable. However, a problem has been identified in that they can suffer from efficiency problems. In particular, such systems are not flexible because they cause a set volume of paste to be dispensed whenever the paste volume on the stencil falls below a predetermined value. As noted above, workpieces are typically printed in separate production runs. Following the production run, a new production run can be started to print a different type of workpiece, which may require a significantly different configuration of the printing press, including a new template. If the next production run uses the same paste as the previous production run, the paste roll can sometimes be transferred to the next stencil to save money and reduce waste. However, if the blade size is changed, it is impossible to predict how much paste will be used in addition to the transfer roller. This creates problems for standard automatic dispensing profiles and therefore multiple dispensing operations are required, resulting in production line downtime.
Es gibt noch weitere Probleme, wenn der neue Produktionslauf die Verwendung einer anderen Pastensorte erfordert. In diesen Fällen wird jegliche Paste, die während des vorhergehenden Produktionslaufs auf die alte Schablone ausgegeben worden ist, ausgesondert. Die Abfallbeseitigung dieser verschwendeten Paste ist nicht nur kostspielig, sondern kann auch nachteiligen Einfluss auf die Umwelt haben.There are other problems if the new production run requires the use of a different type of paste. In these cases, any paste that was dispensed on the old template during the previous production run will be discarded. Waste disposal of this wasted paste is not only expensive, but can also have an adverse impact on the environment.
Die vorliegende Erfindung strebt an, dieses Problem zu überwinden.The present invention seeks to overcome this problem.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel erreicht, indem ein Beeinflussungs- (oder Eingreif-)Mechanismus bereitgestellt wird, so dass die Menge der ausgegebenen Paste von dem Fortschritt des Produktionslaufs abhängig ist.In accordance with the present invention, this goal is achieved by providing an influencing (or intervention) mechanism so that the amount of paste dispensed depends on the progress of the production run.
Dieses Erfindungskonzept wird erweitert, um einen vollständig flexiblen Steuerungsmechanismus für den Pastenausgabevorgang bereitzustellen, insbesondere um das Ausgeben von relativ kleinen Volumen Paste zu ermöglichen, und auch um einen alternativen Mechanismus zum Abschätzen des Pastenvolumens auf der Schablone bereitzustellen, ohne einen feststehenden Sensor oder einen Laser zu verwenden.This concept of the invention is expanded to provide a fully flexible control mechanism for the paste dispensing process, in particular to enable the dispensing of relatively small volumes of paste, and also to provide an alternative mechanism for estimating the paste volume on the stencil without a fixed sensor or laser use.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Ausgeben eines leitenden Druckmediums während eines Druckverfahrens zum sequenziellen Drucken, mit leitender Paste durch eine Druckmaschine, von einer Mehrzahl von Werkstücken innerhalb eines Produktionslaufs von [gleichen] Werkstücken, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- i) Bereitstellen eines Steuerungssystems, das zu der Maschine zugehörig (oder mit ihr verbunden) ist,
- ii) Bereitstellen eines Ausgebers, der betriebsfähig ist, ein leitendes Druckmedium aus einem Vorratsbehälter auszugeben, um einen Flecken (oder Tropfen) von leitendem Druckmedium auf einem innerhalb der Druckmaschine angeordneten Sieb (oder Raster) auszubilden, wobei der Ausgeber mittels des Steuerungssystems gesteuert wird,
- iii) in dem Steuerungssystem, Einstellen der Anzahl von Werkstücken, die innerhalb des Produktionslaufs gedruckt werden sollen,
- iv) während des Druckens, Überwachen der Anzahl von Werkstücken, die in dem Produktionslauf zu drucken verbleiben,
- v) während des Produktionslaufs, Abschätzen des Volumens des leitenden Druckmediums auf dem Sieb, und
- vi) Ausgeben einer Menge des leitenden Druckmediums während des Produktionslaufs, um das Volumen des leitenden Druckmediums auf dem Sieb innerhalb eines vorbestimmten Bereichs für den Produktionslauf aufrechtzuerhalten,
- i) providing a control system which is associated with (or connected to) the machine,
- ii) providing a dispenser operable to dispense conductive media from a reservoir to form a patch (or drop) of conductive media on a screen (or grid) located within the press, the dispenser being controlled by the control system,
- iii) in the control system, setting the number of workpieces to be printed within the production run,
- iv) during printing, monitoring the number of workpieces remaining in the production run to be printed,
- v) during the production run, estimating the volume of the conductive printing medium on the screen, and
- vi) dispensing an amount of the conductive print media during the production run to maintain the volume of the conductive print media on the screen within a predetermined range for the production run,
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerungssystem zur Verwendung mit dem Verfahren gemäß einem vorausgehenden Anspruch bereitgestellt, wobei das Steuerungssystem einen Prozessor aufweist.According to a second aspect of the present invention, there is provided a control system for use with the method according to any preceding claim, the control system having a processor.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Druckmaschine bereitgestellt, die das Steuerungssystem des zweiten Aspekts aufweist.According to a third aspect of the present invention, there is provided a printing press having the control system of the second aspect.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt zum Ermöglichen des Steuerungssystems gemäß einem der ersten drei Aspekte bereitgestellt.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a computer program product for enabling the control system according to one of the first three aspects.
Andere spezifische Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt.Other specific aspects and features of the present invention are set out in the accompanying claims.
Figurenlistelist of figures
Die Erfindung wird nun mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen (nicht maßstabsgetreu) beschrieben, wobei gilt:
-
1 zeigt schematisch eine bekannte Druckanordnung, -
2 zeigt schematisch ein beispielhaftes Drucksystem zum Ausführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, und -
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschreibt.
-
1 schematically shows a known printing arrangement, -
2 Figure 3 schematically shows an exemplary printing system for carrying out the method of the present invention, and -
3 FIG. 10 is a flowchart describing an exemplary method in accordance with the present invention.
Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of preferred embodiments of the invention
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun im Hinblick auf
So wie das oben angemerkt worden ist, kann das Steuerungssystem
In näherer Einzelheit wird das Volumen der Paste, die aus dem Pastenausgeber
Die Anzahl der standardmäßigen Pastenausgabevorgänge, die während eines Drucklaufs ausgeführt werden, kann auch mittels des Steuerungssystems
Des Weiteren kann das Volumen von Paste, die während des Produktionslaufs pro Werkstück verbraucht wird, in einer Vielzahl von Arten und Weisen bestimmt werden. Beispielsweise kann das Volumen der Paste zumindest teilweise experimentell abgeleitet werden. Eine Option, um dies auszuführen, könnte darin bestehen, eine Mehrzahl von Werkstücken zu drucken, bis ein eingestelltes Pastenvolumen verbraucht worden ist, dann kann das mittlere Pastenvolumen, das pro Werkstück verbraucht wird, leicht berechnet werden. Andere Möglichkeiten werden für Fachleute offensichtlich sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Wert für das Volumen des leitenden Druckmediums, das während des Produktionslaufs pro Werkstück verbraucht wird, aus dem kombinierten Volumen von allen Öffnungen, die in dem Sieb bereitgestellt sind, zumindest teilweise abgeleitet werden. Unter den Annahmen, dass es keine Pastenverschwendung gibt (z.B. jegliche Pastenleitbleche, die in der Druckmaschine eingesetzt sind, arbeiten perfekt), dass die Öffnungen während eines Druckverfahrens vollständig mit Paste gefüllt sind, und dass eine Trennung des Siebs und des Werkstücks zu 100% Pastenübertragung von dem Sieb auf das Werkstück führt, dann wird, zumindest als eine anfängliche Annäherung, das pro Werkstück verbrauchte Pastenvolumen dem aufsummierten inneren Volumen von allen Öffnungen innerhalb des Öffnungsmusters des Siebs gleichen. Selbstverständlich werden in der Realität die Füllung, die Übertragung und die Verschwendung nicht perfekt sein. Jedoch ist es möglich, einen empirisch bestimmten Korrekturfaktor anzuwenden, um derartige Ineffizienzen zumindest teilweise auszugleichen.Furthermore, the volume of paste consumed per workpiece during the production run can be determined in a variety of ways. For example, the volume of the paste can be derived at least partially experimentally. One option to do this could be to print a plurality of workpieces until a set paste volume has been consumed, then the average paste volume consumed per workpiece can be easily calculated. Other options will be apparent to those skilled in the art. Alternatively or additionally, a value for the volume of the conductive pressure medium consumed per workpiece during the production run can be at least partially derived from the combined volume from all openings provided in the screen. Assuming that there is no waste of paste (e.g. any paste baffles used in the press work perfectly), that the openings are completely filled with paste during a printing process, and that separation of the screen and the workpiece is 100% paste transfer leads from the sieve to the workpiece, then, at least as an initial approximation, the paste volume consumed per workpiece will equal the total internal volume of all openings within the opening pattern of the sieve. Of course, in reality the filling, the transfer and the waste will not be perfect. However, it is possible to apply an empirically determined correction factor to at least partially compensate for such inefficiencies.
Mit diesen Werten (d.h. das Pastenvolumen, das aus dem Pastenausgeber
- VSieb das Volumen von Paste auf dem Sieb ist,
- C ein empirisch bestimmter Korrekturfaktor ist,
- m die Anzahl von Ausgabevorgängen ist, die bisher in dem aktuellen Produktionslauf ausgeführt worden sind,
- Vd das Volumen der Paste ist, das in einem standardmäßigen Pastenausgabevorgang ausgegeben wird,
- n die Anzahl von Werkstücken ist, die bisher während des Produktionslaufs gedruckt worden sind, und
- Vw das Pastenvolumen ist, das während des Produktionslaufs pro Werkstück verbraucht wird.
- V sieve is the volume of paste on the sieve,
- C is an empirically determined correction factor,
- m is the number of dispensing processes that have been carried out in the current production run,
- V d is the volume of paste that is dispensed in a standard paste dispensing process
- n is the number of workpieces that have been printed during the production run, and
- V w is the paste volume consumed per workpiece during the production run.
Welches Verfahren auch immer verwendet wird, um das Volumen der Paste auf dem Sieb abzuschätzen, diese Abschätzung wird von dem Steuerungssystem
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist das Steuerungssystem
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die verbleibenden Werkstücke, die in dem Produktionslauf zu drucken sind, mit einer ausreichenden Menge von Paste gedruckt werden, und dass dennoch bei Beendigung des Produktionslaufs eine minimale Verschwendung der Paste vorliegt.In this way it can be ensured that the remaining workpieces to be printed in the production run are printed with a sufficient amount of paste, and that there is nevertheless minimal waste of the paste when the production run is ended.
Es wird für Fachleute offensichtlich werden, dass der Fortschritt während des Produktionslaufs überwacht werden muss, so dass die Anzahl der Werkstücke, die zu drucken verbleiben, für das Steuerungssystem
Die Abhängigkeit des Teilbereichs und die Anzahl der verbleibenden Werkstücke, die zu drucken sind, bei der die verringerte Ausgabecharakteristik ausgelöst wird, kann von einer Bedienperson eingestellt werden oder sie kann von dem Steuerungssystem
Eine Methodik gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist als ein Ablaufdiagramm in
In einem Schritt
Wenn abgeschätzt wird, dass das Volumen der Paste innerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Bereichs ist (Schritt
Wenn im Schritt
Wenn der Produktionslauf nicht nahe dem Ende ist, dann bewirkt das Steuerungssystem
Nachfolgend auf den Ausgabevorgang im Schritt
Wenn im Schritt
Nachfolgend auf den Druckvorgang beim Schritt
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft, und andere Möglichkeiten und Alternativen innerhalb des Umfangs der Erfindung werden Fachleuten offensichtlich werden. Beispielsweise kann in Richtung zu dem Ende des Produktionslaufs die Menge ausgegebener Paste graduell verringert oder „heruntergefahren“ werden. Die Menge ausgegebener Paste könnte auch verringert werden, wenn bestimmt wird, dass der Pastenbehälter leer wird.The above-described embodiments are exemplary only, and other possibilities and alternatives within the scope of the invention will become apparent to those skilled in the art. For example, towards the end of the production run, the amount of paste dispensed can be gradually reduced or "shut down". The amount of paste dispensed could also be reduced if it is determined that the paste container is empty.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 -1 -
- leitendes Druckmediumconductive printing medium
- 2 -2 -
- Werkstückworkpiece
- 3 -3 -
- Öffnungopening
- 4 -4 -
- Siebscree
- 5 -5 -
- Rakelklingedoctor blade
- 10 -10 -
- Druckmaschinepress
- 11 -11 -
- Steuerungssystemcontrol system
- 12 -12 -
- ProduktionslaufinformationTracking information
- 13 -13 -
- PastenbehältersensorPaste container sensor
- 14 -14 -
- PastenrollenhöhenüberwachungssensorPaste tip height monitoring sensor
- 15 -15 -
- Pastenausgeberpaste dispenser
- 16 -16 -
- Pastenvorratsbehälter Paste reservoir
- Zmax -Zmax -
- maximale Pastenrollenhöhe, die zum Drucken bestimmt wirdmaximum paste roll height that is determined for printing
- Zmin -Zmin -
- minimale Pastenrollenhöhe, die zum Drucken bestimmt wirdMinimum paste roll height that is determined for printing
- Zroll -Zroll -
- PastenrollenhöhePaste tip height
Claims (14)
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2019
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