DE112006002943T5

DE112006002943T5 - Abbildungssystem und Verfahren für einen Schablonendrucker

Info

Publication number: DE112006002943T5
Application number: DE112006002943T
Authority: DE
Inventors: David P. Prince
Original assignee: Speedline Technologies Inc
Current assignee: Speedline Technologies Inc
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2008-10-02
Also published as: GB2445520A; CN101322446A; KR20080090384A; US20070102477A1; GB0808194D0; WO2007056268A1

Abstract

Schablonendrucker zum Aufbringen von Lötpaste auf eine Vielzahl von Kontaktstellen bzw. Pads eines elektronischen Substrats, aufweisend:
einen Rahmen;
eine an den Rahmen gekoppelte Schablone, wobei eine Vielzahl von Öffnungen in der Schablone gebildet sind;
eine Trägeranordnung, die mit dem Rahmen gekoppelt ist, wobei die Trägeranordnung das elektronische Substrat in einer Druckposition trägt;
ein Abbildungssystem, welches eingerichtet und angeordnet ist, um Bilder von mehreren Bereichen des elektronischen Substrats oder der Schablone zu erfassen, und
eine Steuereinrichtung, welche mit dem Abbildungssystem gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet und angeordnet ist, um die Bewegung des Abbildungssystems zu steuern, um ein Bild eines Bereichs zu erfassen, während eine minimale Geschwindigkeit über Null beibehalten wird, wenn das Bild des Bereichs erfasst wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Abgabe von Material, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgabe von Lötpaste durch einen Sieb- oder Schablonendrucker auf ein elektronisches Substrat, wie z. B. eine gedruckte Leiterplatte.
Hintergrund der Erfindung
Bei typischen oberflächenmontierten Leiterplatten-Produktionsvorgängen wird ein Schablonendrucker verwendet, um Lötpaste auf eine Leiterplatte zu drucken. Typischerweise wird eine Leiterplatte, welche ein Muster von Kontaktstellen bzw. Pads oder eine andere leitfähige Oberfläche hat, auf welche Lötpaste abgegeben wird, automatisch in den Schablonendrucker eingeführt und ein oder mehrere kleine Löcher oder Markierungen auf der Leiterplatte, Passmarken oder Bezugsmarken genannt, werden dazu verwendet, die Leiterplatte mit einer Schablone oder einem Sieb des Druckers vor dem Drucken von Lötpaste auf die Leiterplatte richtig auszurichten. Nachdem die Leiterplatte ausgerichtet ist, wird die Platte zur Schablone hochgehoben (bei einigen Konfigurationen wird die Schablone zur Leiterplatte abgesenkt), Lötpaste wird auf die Schablone abgegeben und ein Wischerblatt (oder ein Rakel) überquert die Schablone, um die Lötpaste durch in der Schablone gebildete Öffnungen und auf die Platte zu drängen.
Bei einigen früheren Schablonendruckern führt ein Abgabekopf Lötpaste zwischen erste und zweite Wischerblätter zu, wobei während eines Drucktaktes eines der Wischerblätter dazu verwendet wird, Lötpaste über die Schablone zu bewegen oder zu rollen. Das erste und das zweite Wischerblatt werden auf abwechselnden Platten dazu verwendet, die Lötpastenrolle kontinuierlich über die Öffnungen einer Schablone zu leiten, um jede aufeinander folgende Leiterplatte zu bedrucken. Die Wischerblätter sind typischerweise unter einem vorbestimmten Winkel zur Schablone, um einen nach unten gerichteten Druck auf die Lötpaste auszuüben, um die Lötpaste durch die Öffnungen der Schablone zu drängen.
Nachdem die Lötpaste auf die Leiterplatte abgegeben wurde, wird ein Abbildungssystem angewendet, um unter gewissen Umständen Bilder von Bereichen der Leiterplatte und/oder der Schablone aufzunehmen, zum Zweck der Inspektion der Genauigkeit der Abgabe der Lötpaste auf die Pads der Leiterplatte. Eine andere Anwendung des Abbildungssystems schließt das zuvor genannte Ausrichten der Schablone und der Leiterplatte vor dem Drucken ein, um die Öffnungen der Schablone mit den elektronischen Pads der Leiterplatte auszurichten. Solche Abbildungssysteme sind in den US-Patenten Nr. RE34 615 und 5 060 063 , beide von Freeman, welche dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung gehören, offenbart. 1 zeigt ein Abbildungssystem des Standes der Technik, allgemein mit 10 bezeichnet, welches zum Drucknest (nicht dargestellt) benachbart oder an einem Gestell (nicht dargestellt) befestigt sein kann, um das Abbildungssystem in die Lage zu versetzen, sich über das Drucknest zwischen einer Leiterplatte 12 und einer Schablone 14 zu bewegen. Unabhängig von seiner speziellen Konfiguration ist das Abbildungssystem 10 so ausgelegt, dass es Bilder vordefinierter Bereiche der Leiterplatte 12 und/oder der Schablone aufnimmt, um entweder die Leiterplatte und/oder die Schablone zu überprüfen oder um die Schablone mit der Leiterplatte auszurichten.
Wie in 1 dargestellt, weist das Abbildungssystem 10 eine elektronische Kamera 16 auf, welche eine Linsenanordnung 18 hat, zwei Beleuchtungsvorrichtungen 20, 22, zwei Strahlteiler 24, 26 und einen weiteren Strahlteiler 28, welcher eine zusätzliche verspiegelte Fläche aufweist, um Licht zur Linsenanordnung 18 der Kamera 16 zurückzuleiten. Um ein Bild eines vordefinierten Bereichs der Leiterplatte 12 zu erfassen, wird die Beleuchtungsvorrichtung 20 betätigt, um einen Lichtstrahl zu erzeugen, welcher vom Strahlteiler 24 weg zur Leiterplatte hin reflektiert wird. Das Licht wird dann von der Leiterplatte 12 weg reflektiert zurück durch den Strahlteiler 24 zum Strahlteiler 28, welcher wiederum das Licht zu der Linsenanordnung 18 hin reflektiert und schließlich zur Kamera 16. Das Bild der Leiterplatte 12 wird dann durch die Kamera 16 eingefangen bzw. erfasst. In ähnlicher Weise wird, um einen vordefinierten Bereich der Schablone 14 abzubilden, die Beleuchtungsvorrichtung 22 angewendet, um einen Lichtstrahl zu erzeugen, welcher vom anderen Strahlteiler 26 weg zur Schablone hin reflektiert wird. Das von der Schablone 14 weg reflektierte Licht wird durch den Strahlteiler 26 zurück geleitet zum mittleren Strahlteiler 28 und dann zur Linsenanordnung 18 und zur Kamera 16, um das Bild zu erfassen.
Bei typischen Abbildungssystemen muss das System 10 über einen Bereich bewegt werden, gestoppt werden, um es der Kamera 16 zu ermöglichen, ein Bild ohne Unschärfe aufzunehmen, und zum nächsten Bereich bewegt werden, welcher abgebildet werden muss. 2 stellt die Bewegung des Abbildungssystems 10 dar, welche schematisch die Geschwindigkeit des Abbildungssystems gegen die Zeit darstellt. Wie angezeigt, kommen typische Abbildungssysteme zu einem vollständigen Halt (d. h. die Geschwindigkeit ist Null), um ein Bild aufzunehmen. Wenn dass Abbildungssystem angehalten wird, wird weitere Zeit benötigt um sicherzustellen, dass nicht irgendeine Vibration oder Oszillation des Abbildungssystemgestells, welche durch den Anhaltevorgang verursacht wird, die Qualität des durch die Kamera 16 aufgenommenen Bildes ungünstig beeinflusst. Daher kann die Überprüfung der Leiterplatte zum Beispiel ein relativ langwieriger Prozess sein, indem eine große Zahl von Bereichen der Leiterplatte abgebildet werden müssen, wobei das Abbildungssystem mehrfach angehalten und bewegt wird. Die aufgenommenen Bilder werden als nächstes mit entsprechenden Bereichen der Schablone oder mit durch die Steuereinrichtung des Schablonendruckes gespeicherten Bereichen verglichen, um die Genauigkeit des Drucks festzustellen. Als Ergebnis kann das aufeinander folgende Abbilden der Bereiche der Leiterplatte eine übermäßige Menge an Zeit erfordern, da das Abbildungssystem über den Bereich, der abgebildet werden muss, bewegt werden muss, angehalten werden muss, um den Bereich abzubilden, und dann zum nächsten Bereich bewegt werden muss, der abgebildet werden muss.
Wenn zum Beispiel die Zeit, die erforderlich ist, um ein Bild richtig zu belichten, ungefähr 30 Millisekunden beträgt, und die Zeit, die erforderlich ist, um das Abbildungssystem 10 zu einem benachbarten Bereich zu bewegen, ungefähr 100 Millisekunden beträgt, dann ist die Gesamtzeit zwischen den Erfassungen ungefähr 130 Millisekunden. Zum Teil ist die Bilderfassungsrate des Abbildungssystems 10 durch die Zeit begrenzt, welche benötigt wird, um die lichtempfindliche Elektronik an der Fokussierebene der Kamera 16 richtig zu belichten. Die Belichtungszeit steht im direkten Verhältnis zur Lichtmenge, welche durch die Beleuchtungsvorrichtungen erzeugt wird, die relative Helligkeit der Merkmale von Interesse, und das Linsenöffnungsverhältnis oder die „Blende" der Linsenanordnung 18. Die meisten Beleuchtungsvorrichtungen, welche aufgrund von Raumbeschränkungen relativ klein sind, können nur ein relativ geringes Lichtniveau erzeugen und erfordern daher eine längere Integrationszeit, um eine richtige Belichtung zu erzielen. Um die Geschwindigkeit der Abbildung zu erhöhen, ist es bei einigen Abbildungssystemen bekannt, zwei Kameras anzuwenden, eine Kamera, um die Schablone abzubilden und eine andere Kamera, um die Leiterplatte abzubilden, um so die Zeit zwischen Abbildungen zu verringern, um die Schablone und die Leiterplatte auszurichten oder zu überprüfen. Mit andauernden Bemühungen, die Verarbeitungszeiten in allen Stadien der Leiterplattenmontage zu verringern, ist jedoch selbst das Vorsehen von zwei Kameras für Montagebänder oft zu langsam, welche schnellere Produktionsraten benötigen. Es gibt gegenwärtig einen Bedarf, die Zeit weiter zu verringern, die benötigt wird, Leiterplatten und Schablonen zu Überprüfungs- und/oder Ausrichtungszwecken abzubilden.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf einen Schablonendrucker zum Aufbringen von Lötpaste auf eine Vielzahl von Kontaktstellen bzw. Pads eines elektronischen Substrats gerichtet. Der Schablonendrucker weist einen Rahmen und eine an den Rahmen gekoppelte Schablone auf. Die Schablone hat eine Vielzahl von Öffnungen, die in ihr gebildet sind. Der Schablonendrucker weist ferner eine Trägeranordnung auf, die mit dem Rahmen gekoppelt ist, wobei die Trägeranordnung das elektronische Substrat in einer Druckposition trägt. Ein Abbildungssystem ist eingerichtet und angeordnet, um Bilder von mehreren Bereichen des elektronischen Substrats oder der Schablone einzufangen bzw. zu erfassen. Eine Steuereinrichtung, welche mit dem Abbildungssystem gekoppelt ist, ist eingerichtet und angeordnet, um die Bewegung des Abbildungssystems zu steuern, um ein Bild eines Bereichs zu erfassen, während eine minimale Geschwindigkeit über Null beibehalten wird, wenn das Bild des Bereichs eingefangen wird.
Ausführungsformen des Schablonendruckers können das Konfigurieren des Abbildungssystems einschließen, um ein Bild von Lötpaste auf einer Kontaktstelle bzw. eines Pads des elektronischen Substrats in dem Bereich zu erfassen. Das Abbildungssystem weist mindestens eine Kamera auf, mindestens eine Linsenanordnung, mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung und mindestens einen Strahlengang, der angepasst ist, um Licht zwischen der mindestens einen Beleuchtungsvorrichtung, der Schablone oder dem elektronischen Substrat, der mindestens einen Linsenanordnung und der mindestens einen Kamera zu reflektieren. Die mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung weist mindestens eine Licht emittierende Diode auf. Der Strahlengang weist mindestens einen Strahlteiler und einen Spiegel auf. Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Abbildungssystem eine erste Kamera, eine erste Linsenanordnung, eine erste Beleuchtungsvorrichtung und einen ersten Strahlengang auf, der angepasst ist, um Licht zwischen der ersten Beleuchtungsvorrichtung, dem elektronischen Substrat, der ersten Linsenanordnung und der ersten Kamera zu reflektieren, und eine zweite Kamera, eine zweite Linsenanordnung, eine zweite Beleuchtungsvorrichtung und einen zweiten Strahlengang, der angepasst ist, um Licht zwischen der zweiten Beleuchtungsvorrichtung, der Schablone, der zweiten Linsenanordnung und der zweiten Kamera zu reflektieren. Die Zeit, um ein Bild zu erfassen, beträgt weniger als fünf Millisekunden. Die Steuereinrichtung weist einen Prozessor auf, der programmiert ist, eine Texturerkennung des elektronischen Substrats durchzuführen, um die Genauigkeit der Lötpastenaufbringungen an den Pads des elektronischen Substrats zu bestimmen. Der Schablonendrucker weist ferner eine Abgabevorrichtung auf, die an den Rahmen gekoppelt ist, wobei die Abgabevorrichtung eingerichtet und angeordnet ist, um Lötpaste auf das elektronische Substrat abzugeben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf ein Verfahren zur Abgabe von Lötpaste auf elektronische Kontaktstellen bzw. Pads eines elektronischen Substrats gerichtet. Das Verfahren weist das Zuführen eines elektronischen Substrats zu einem Schablonendrucker, das Positionieren des elektronischen Substrats in einer Druckposition, das Positionieren einer Schablone auf dem elektronischen Substrat, das Durchführen eines Druckvorganges, um Lötpaste auf die Pads des elektronischen Substrats zu drucken, und das Erfassen eines Bildes von mindestens einem Bereich des elektronischen Substrats oder der Schablone auf, während eine minimale Geschwindigkeit über Null über dem elektronischen Substrat aufrechterhalten wird, wenn das mindestens eine Bild erfasst bzw. eingefangen wird.
Das Verfahren kann die Verwendung eines Abbildungssystems einschließen, um ein Bild von mindestens einem Bereich des elektronischen Substrats oder der Schablone zu erfassen. Das Verfahren kann ferner das Bewegen des Abbildungssystems von einer ersten Position, welche ein Bild eines ersten Bereiches erfasst, zu einer zweiten Position, welche ein Bild eines zweiten Bereiches erfasst, aufweisen, wobei die Zeit zum Erfassen eines Bildes weniger als fünf Millisekunden ist. Das Verfahren kann ferner das Durchführen einer Texturerkennungssequenz von dem mindestens einen Bereich einschließen, um die Genauigkeit der Lötpastenaufbringungen auf die Pads des elektronischen Substrats zu bestimmen.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf einen Schablonendrucker zum Aufbringen von Lötpaste auf eine Vielzahl von Kontaktstellen bzw. Pads eines elektronischen Substrats gerichtet. Der Schablonendrucker weist einen Rahmen und eine an den Rahmen gekoppelte Schablone auf. Die Schablone hat eine Vielzahl von darin gebildeten Öffnungen. Der Schablonendrucker weist ferner eine an den Rahmen gekoppelte Trägeranordnung auf, wobei die Trägeranordnung das elektronische Substrat in einer Druckposition trägt. Ein Abbildungssystem ist eingerichtet und angeordnet, um Bilder von mehrfachen Bereichen des elektronischen Substrats oder der Schablone zu erfassen. Der Schablonendrucker weist ferner Mittel zum Steuern der Bewegung des Abbildungssystems auf, um ein Bild eines Bereichs zu erfassen, während eine minimale Geschwindigkeit über Null über dem elektronischen Substrat beibehalten wird, wenn das Bild erfasst wird.
Bei einer Ausführungsform weist das Mittel zum Steuern der Bewegung des Abbildungssystems eine Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung weist einen Prozessor auf, der programmiert ist, um eine Texturerkennung des elektronischen Substrats durchzuführen, um die Genauigkeit der Lötpastenaufbringungen auf den Kontaktstellen bzw. Pads des elektronischen Substrats zu bestimmen. Das Abbildungssystem kann konfiguriert sein, um ein Bild von Lötpaste auf einem Pad des elektronischen Substrats in dem Bereich zu erfassen. Das Abbildungssystem weist mindestens eine Kamera, mindestens eine Linsenanordnung, mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung und mindestens einen Strahlengang auf, der angepasst ist, um Licht zwischen der mindestens einen Beleuchtungsvorrichtung, der Schablone oder dem elektronischen Substrat, der mindestens einen Linsenanordnung und der mindestens einen Kamera zu reflektieren. Die mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung weist mindestens eine Licht emittierende Diode auf. Der Strahlengang weist mindestens einen Strahlteiler und einen Spiegel auf. Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Abbildungssystem eine erste Kamera, eine erste Linsenanordnung, eine erste Beleuchtungsvorrichtung und einen ersten Strahlengang auf, der angepasst ist, um Licht zwischen der ersten Beleuchtungsvorrichtung, dem elektronischen Substrat, der Linsenanordnung und der ersten Kamera zu reflektieren, und eine zweite Kamera, eine zweite Linsenanordnung, eine zweite Beleuchtungsvorrichtung und einen zweiten Strahlengang, der angepasst ist, um Licht zwischen der zweiten Beleuchtungsvorrichtung, der Schablone, der zweiten Linsenanordnung und der zweiten Kamera zu reflektieren. Die Zeit, um ein Bild zu erfassen, beträgt weniger als fünf Millisekunden. Der Schablonendrucker weist ferner eine Abgabevorrichtung auf, die an den Rahmen gekoppelt ist, wobei die Abgabevorrichtung eingerichtet und angeordnet ist, um Lötpaste auf das elektronische Substrat abzugeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszahlen auf die gleichen oder ähnliche Teil in allen unterschiedlichen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, stattdessen wird die Darstellung besonderer Prinzipien hervorgehoben, welche unten erörtert werden.
1 ist eine schematische Ansicht eines Abbildungssystems des Standes der Technik;
2 ist eine Kurve, welche die Geschwindigkeit gegen die Zeit des Abbildungssystems des Standes der Technik darstellt;
3 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Schablonendruckers einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine schematische Ansicht eines Abbildungssystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine vergrößerte schematische Ansicht einer Kamera und einer Linsenanordnung des in 4 dargestellten Abbildungssystems;
6 ist eine Kurve, welche die Geschwindigkeit gegen die Zeit des in 4 dargestellten Abbildungssystems wiedergibt;
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Abgabe von Lötpaste auf elektronische Pads eines elektronischen Substrats einer Ausführungsform der Erfindung;
8 ist eine schematische Ansicht eines Abbildungssystems, das verwendet wird, um ein Texturerkennungsverfahren einer Ausführungsform der Erfindung durchzuführen;
9 ist eine schematische Darstellung eines Substrats; und
10 ist eine schematische Darstellung eines Substrats mit auf dem Substrat aufgebrachter Lötpaste.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Zum Zweck der Erläuterung werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf einen Schablonendrucker beschrieben, der dazu verwendet wird, Lötpaste auf eine Leiterplatte zu drucken. Ein Fachmann wird erkennen, dass Ausführungsformen der Erfindung nicht auf Schablonendrucker, welche Lötpaste auf Leiterplatten drucken, beschränkt sind, sondern vielmehr bei anderen Anwendungen verwendet werden können, welche die Abgabe von anderen viskosen Materialien erfordern, wie z. B. Klebstoffe, Verkapselungsmaterialien, Füllstoffe und andere Montagematerialien, die zur Befestigung elektronischer Bauteile auf einer Leiterplatte geeignet sind. Daher zieht jeder Bezug auf Lötpaste hier die Verwendung solcher anderer Materialien in Erwägung. Ebenso können die Begriffe „Sieb" und „Schablone" hier austauschbar verwendet werden, um eine Vorrichtung in einem Drucker zu beschreiben, welche ein auf ein Substrat zu druckendes Muster definiert.
3 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Schablonendruckers, allgemein mit 30 bezeichnet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Schablonendrucker 30 weist einen Rahmen 32 auf, welcher Komponenten des Schablonendruckers trägt, einschließlich einer Steuereinrichtung 34, welche im Gehäuse des Schablonendruckers angeordnet ist, einer Schablone 36, und eines Abgabekopfes, welcher allgemein mit 38 bezeichnet ist, zur Abgabe von Lötpaste. Der Abgabekopf 38 ist längs senkrechter Achsen durch ein Gestellsystem (nicht bezeichnet) unter Steuerung der Steuereinrichtung 34 beweglich, um das Drucken von Lötpaste auf eine Leiterplatte 40 zu ermöglichen.
Der Schablonendrucker 30 weist auch ein Fördersystem mit Schienen 42, 44 auf, um die Leiterplatte 40 im Schablonendrucker 30 in eine Druckposition zu transportieren. Der Schablonendrucker 30 hat eine Trägeranordnung 46 (z. B. Stifte, Gelmembranen, etc.), welche unter der Leiterplatte 40 angeordnet ist, wenn die Leiterplatte sich in der Abgabeposition befindet. Die Trägeranordnung 46 wird dazu verwendet, die Leiterplatte 40 von den Schienen 42, 44 abzuheben, um die Leiterplatte in Kontakt mit der Schablone 36 oder in unmittelbarer Nähe zu ihr zu platzieren, wenn das Drucken stattfindet.
Bei einer Ausführungsform ist der Abgabekopf 38 so konfiguriert, dass er mindestens eine Lötpastenkartusche 48 aufnimmt, welche dem Abgabekopf während eines Druckvorgangs Lötpaste bereitstellt. Bei einer Ausführungsform ist die Lötpastenkartusche 48 in allgemein bekannter Weise an ein Ende eines pneumatischen Luftschlauches gekoppelt. Das andere Ende des pneumatischen Luftschlauches ist an einem Kompressor befestigt, welcher im Rahmen 32 des Schablonendruckers 30 enthalten ist, und welcher unter der Steuerung der Steuereinrichtung 34 Druckluft zur Kartusche 48 liefert, um Lötpaste in den Abgabekopf 38 und auf die Schablone 36 zu drängen. Andere Konfigurationen zur Abgabe von Lötpaste auf die Schablone können auch angewendet werden.
Zum Beispiel können bei einer anderen Ausführungsform mechanische Vorrichtungen, wie z. B. ein Kolben zusätzlich oder anstelle von Luftdruck verwendet werden, um die Lötpaste aus der Kartusche 48 in den Abgabekopf 38 zu drängen. Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 34 unter Verwendung eines Personalcomputers implementiert, welcher ein geeignetes Betriebssystem aufweist (z. B. Microsoft^® DOS oder Windows^®NT) mit anwendungsspezifischer Software, um den Betrieb des Schablonendruckers wie hier beschrieben zu steuern.
Der Schablonendrucker 30 funktioniert wie folgt. Eine Leiterplatte 40 wird in den Schablonendrucker 30 unter Verwendung der Förderschienen 42, 44 in eine Druckposition geladen. Der Abgabekopf 38 wird dann in der Z-Richtung abgesenkt, bis er mit der Schablone 36 in Kontakt ist. Der Abgabekopf 38 überquert die Schablone 36 in einem ersten Drucktakt vollständig, um Lötpaste durch Öffnungen der Schablone 36 und auf die Leiterplatte 40 zu drängen. Sobald der Abgabekopf 38 die Schablone 36 vollständig überquert hat, wird die Leiterplatte 40 durch die Förderschienen 42, 44 so aus dem Drucker 30 transportiert, dass eine zweite nachfolgende Leiterplatte in den Drucker geladen werden kann. Um die zweite Leiterplatte zu bedrucken, kann der Abgabekopf 38 in einem zweiten Drucktakt in einer zu der für die erste Leiterplatte verwendeten entgegen gesetzten Richtung über die Schablone 36 bewegt werden.
Mit Bezug auf 3 und 4 wird ein Abbildungssystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung allgemein mit 50 bezeichnet. Wie in 3 dargestellt, ist das Abbildungssystem 50 zwischen der Schablone 36 und der Leiterplatte 40 angeordnet. Das Abbildungssystem 50 ist an ein Gestellsystem 52 gekoppelt, welches ein Teil des Gestells sein kann, welches zur Bewegung des Abgabekopfes 28 verwendet wird, oder kann getrennt innerhalb des Schablonendruckers 30 vorgesehen sein. Die Konstruktion des Gestellsystems 52, welches dazu verwendet wird, das Abbildungssystem 50 zu bewegen, ist in der Technik des Lötpastendrucks allgemein bekannt. Die Anordnung ist so, dass das Abbildungssystem an irgendeiner Position unterhalb der Schablone 36 und oberhalb der Leiterplatte 40 angeordnet werden kann, um ein Bild vordefinierter Bereiche der Platte bzw. der Schablone zu erfassen. Bei anderen Ausführungsformen kann das Abbildungssystem oberhalb oder unter der Schablone und der Leiterplatte angeordnet sein, wenn das Abbildungssystem außerhalb des Drucknests positioniert ist.
Wie in 4 dargestellt weist das Abbildungssystem 50 eine optische Anordnung mit zwei Kameras 54, 56, zwei Linsenanordnungen, allgemein mit 58, 60 angegeben, zwei Beleuchtungsvorrichtungen 62, 64, zwei Strahlteiler 66, 68 und einen Spiegel 70 auf. Die Kameras 54, 56 können im Aufbau zueinander identisch sein, und bei einer Ausführungsform kann jede Kamera eine digitale CCD-Kamera des Typs sein, welcher von Opteon Corporation aus Cambridge, Massachusetts unter der Modell-Nr. CHEAMDPCACELA010100 erworben werden kann. Eine weitere Beschreibung der Kameras 54, 56 wird im folgenden mit Bezug auf 5 geliefert.
Bei einer Ausführungsform können die Beleuchtungsvorrichtungen 62, 64 eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (Weißlichtdioden) sein, die in der Lage sind, eine große Lichtmenge an ihren jeweiligen Strahlteilern 66, 68 zu erzeugen. Die Beleuchtungsvorrichtungen 62, 64 können des von Nichia Corporation von Detroit, Michigan unter der Modell-Nr. NSPW310BSB1B2/ST verkauften Typs sein. Die Strahlteiler 66, 68 und der Spiegel 70, welcher ein Doppelspiegel mit Strahlteilung Null ist, sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Bei anderen Ausführungsformen können Xenon- und Halogenlampen verwendet werden, um das benötigte Licht zu erzeugen. Faseroptik kann ebenfalls verwendet werden, um Licht von der entfernten Quelle zum Gebrauchspunkt bzw. Anwendungsort zu leiten.
Die Strahlteiler 66, 68 sind ausgelegt, um einen Teil des durch ihre jeweiligen Beleuchtungsvorrichtungen 62, 64 erzeugten Lichts zur Leiterplatte 40 bzw. der Schablone 36 hin zu reflektieren, während sie weiterhin einen Teil des durch die Leiterplatte 40 und die Schablone 36 reflektierten Lichts durch den Spiegel 70 passieren lassen. Die zwischen den Beleuchtungsvorrichtungen 62, 64 und ihren jeweiligen Kameras 54, 56 mittels der Strahlteiler 66, 68 und des Spiegels 70 definierten Strahlengänge sind einem Fachmann allgemein bekannt. Bei einer Ausführungsform ist der Aufbau der durch die Strahlteiler 66, 68 und den Spiegel 70 erzeugten Strahlengänge im wesentlichen ähnlich wie die im US-Patent Nr. 5 060 063 offenbarten Strahlengänge mit der Ausnahme, dass der Spiegel 70 ein Vollspiegel (aufgrund der Bereitstellung der zwei Kameras 54, 60) ist und nicht erlaubt, dass ein Teil des Licht durch ihn hindurch geht.
Mit Bezug auf 5 sind eine Kamera 54 und eine Linsenanordnung 58 dargestellt. Wie oben erörtert kann die Kamera 56 im Aufbau mit der Kamera 54 identisch sein. Außerdem kann der Aufbau der Linsenanordnung 60 identisch sein mit dem Aufbau der Linsenanordnung 58. Folglich gilt die folgende Erörterung der Kamera 54 und der Linsenanordnung 58 im allgemeinen auch für die Kamera 56 bzw. die Linsenanordnung 60. Wie schematisch dargestellt weist die Linsenanordnung 58 ein Gehäuse 72, ein Paar von Linsen 74, 76, welche in dem Gehäuse angeordnet sind, und eine Öffnung (nicht dargestellt) auf, welche zwischen den Linsen 74, 76 angeordnet ist. Die Linsen 74, 76 liefern zusammen die telezentrische Fähigkeit der Linsenanordnung 58. Die kollektive Linsenanordnung kann auch als eine „Linse" bezeichnet werden, welche hier insbesondere als die telezentrische Linsenanordnung 58 oder 60 bezeichnet wird. Die Anordnung ist so, dass das vom Spiegel 70 reflektierte Licht zur Linsenanordnung 58 gerichtet wird. Sobald es in der Linsenanordnung 58 ist, verläuft das Licht durch die Linse 74, durch die Öffnung (nicht dargestellt), durch die zweite Linse 76 und auf den bildempfindlichen Bereich der Kamera 54. Bei einer Ausführungsform kann das CCD-Lesegerät der Kamera 54 einen elektronischen Blendenverschluss aufweisen. Die Kamera 54 ist, zum Teil aufgrund der telezentrischen Linsenanordnung 58, ausgelegt, um einen gesamten vordefinierten Bereich zu betrachten, ohne eine Verzerrung am oder nahe des Randes des Bildes zu zeigen.
Wie in 5 dargestellt, wird die Kamera 54 von einem Gehäuse 78 gehalten, welches durch eine Schraubverbindung an dem Gehäuse 72 der Linsenanordnung 58 befestigt sein kann. Das Gehäuse 72 der Linsenanordnung 58 und das Gehäuse 78 der Kamera 54 sind axial zueinander ausgerichtet, so dass das Bild, welches in Strahlenform durch Linien 80 dargestellt ist, genau auf die Kamera ausgerichtet ist.
Die Anordnung ist so, dass wenn ein Bild der Leiterplatte 40 aufgenommen wird, die Abbildungsvorrichtung 62 eine große Lichtmenge zu ihrem jeweiligen Strahlteiler 66 hin erzeugt. Das Licht wird durch den Strahlteiler 66 zur Leiterplatte 40 hin reflektiert und wird dann zum Spiegel 70 zurück reflektiert. Der Spiegel 70 leitet das Licht zur Kamera 54, welche das Bild des vordefinierten Bereichs der Leiterplatte 40 erfasst. Das Bild kann elektronisch gespeichert oder in Echtzeit verwendet werden, so dass das Bild durch die Steuereinrichtung 34 manipuliert und analysiert werden kann, um zum Beispiel einen fehlerhaften Lötauftrag festzustellen oder um die Leiterplatte 40 mit der Schablone 36 auszurichten.
In gleicher Weise erzeugt, wenn ein Bild von der Schablone 36 aufgenommen wird, die Beleuchtungsvorrichtung 64 einen Lichtstrahl, der zu ihrem jeweiligen Strahlteiler 68 geleitet wird. Das Licht wird dann zur Schablone 36 hin gerichtet und durch den Strahlteiler 68 zurück zum Spiegel 70 reflektiert. Das Licht wird dann zur telezentrischen Linsenanordnung 60 und auf die Kamera 56 geleitet, um das Bild des vordefinierten Bereichs der Schablone 36 zu erfassen. Sobald er erfasst wurde, kann der Bereich der Schablone 36 durch die Steuereinrichtung 34 zu Untersuchungszwecken analysiert werden (z. B. verstopfte Öffnungen in der Schablone feststellen) oder mit einem Bereich der Leiterplatte 40 zu Ausrichtungszwecken verglichen werden. Die Untersuchungsfähigkeit des Abbildungssystems 50 wird im folgenden detaillierter beschrieben mit Bezug auf die Beschreibung eines Texturerkennungsprogramms.
Mit der in 4 dargestellten Konfiguration ist das Abbildungssystem 50 in der Lage, sich von einem vordefinierten Bereich zu einem anderen vordefinierten Bereich zu bewegen, während ein Bild in ungefähr 105 Millisekunden aufgenommen wird, wobei ungefähr 100 Millisekunden der Bewegung des Abbildungssystem von einem vordefinierten Bereich zu einem anderen vordefinierten Bereich zugerechnet werden, und ungefähr 5 Millisekunden dem Aufnehmen des Bildes zugerechnet werden, während eine minimale Geschwindigkeit aufrechterhalten wird. Es wurde festgestellt, das das Abbildungssystem der Erfindung in der Lage ist, ein Bild ohne wesentliche Verzerrung oder Unschärfe aufzunehmen, während eine minimale Geschwindigkeit von wenigstens 1 Millimeter pro Sekunde aufrecht erhalten wird. Bei einer Ausführungsform ist das Abbildungssystem in der Lage, eine minimale Geschwindigkeit von wenigstens 3 Millimeter pro Sekunde aufrechtzuerhalten. Obwohl eine minimale Geschwindigkeit beibehalten wird, kann sich das Abbildungssystem 50 nicht mehr über die Schablone 36 und/oder die Leiterplatte 40 bewegen als eine Strecke äquivalent zu ¼ Pixelshift an der Bildebene der Kamera 54 und/oder 56. Es wurde festgestellt, dass das Abbildungssystem 50 während des Belichtungsintervalls sich um bis zu ¼ Pixel äquivalente Strecke an der Bildebene bewegen kann und noch ein akzeptables Bild liefert.
Mit Bezug auf 6 verlangsamt sich bei einer Ausführungsform das Abbildungssystem 50, wenn es ein Bild der Schablone 36 oder der Leiterplatte 40 aufnimmt, um das Bild zu erfassen, aber behält immer eine minimale positive Geschwindigkeit bei. Wie dargestellt verlangsamt sich das Abbildungssystem 50, wenn es sich einem vorbestimmten Bereich für ein Bild nähert, nimmt das Bild auf durch öffnen und Schließen des elektronische Äquivaltens einer Blende, und beschleunigt zum nächsten vordefinierten Bereich. Die Kombination von starkem Licht und reduzierter Belichtungszeit ermöglicht es dem Abbildungssystem eine minimale positive Geschwindigkeit während des Erfassens des Bildes beizubehalten. Da das Abbildungssystem 50 eine minimale Geschwindigkeit beibehält und nicht angehalten wird, wird auch weniger Vibration oder Schwingungen eingebracht, und es wird keine zusätzliche Zeit benötigt um sicherzustellen, das das Vibrationsniveau des Abbildungssystems unter einem gewissen Schwellenwert liegt. Bei einer Ausführungsform wird das Bild während einer Zeit erfasst, wenn das Abbildungssystem sich um eine Strecke bewegt, welche äquivalent ist zu weniger als ¼ Pixel an der Bildebene. Folglich ermöglicht das Abbildungssystem der Erfindung den Schablonendrucker 30, schnell vordefinierte Bereiche der Schablone und/oder der Leiterplatte in beträchtlich weniger Zeit als Abbildungssysteme des Standes der Technik abzubilden.
Mit Bezug auf 7 ist ein Verfahren zur Abgabe von Lötpaste auf elektronische Kontaktstellen bzw. Pads einer Leiterplatte allgemein mit 100 bezeichnet. Wie bei 102 dargestellt, wird zum Beispiel eine Leiterplatte über ein Fördersystem einem Schablonendrucker 30 zugeführt. Mit Bezug auf 3 wird eine Leiterplatte 40 über Förderschienen 42, 44 dem Drucknest zugeführt. Sobald sie zugeführt ist, wird die Leiterplatte im Drucknest oben auf dem Träger 46 positioniert und durch den Träger so angehoben, dass sie in einer Druckposition gehalten wird. Dies ist bei 104 in 7 dargestellt. Als nächstes wird der Abgabekopf 38 abgesenkt, um mit der Schablone 36 in Eingriff zu gelangen, um bei 106 Lötpaste auf die Leiterplatte 40 aufzubringen. Sobald das Drucken beendet ist, kann die Überprüfung der Leiterplatte und/oder der Schablone stattfinden.
Bei 108 wird insbesondere ein vordefinierter Bereich der Leiterplatte oder der Schablone abgebildet. Als nächstes wird bei 110 eine nachfolgender vordefinierter Bereich der Leiterplatte oder der Schablone abgebildet. Das Abbilden von mehrfachen vordefinierten Bereichen der Leiterplatte wird ausgeführt, während eine minimale Geschwindigkeit über Null über der Leiterplatte beibehalten wird, während der Bewegung vom ersten vordefinierten Bereich zum zweiten vordefinierten Bereich, wie in 6 dargestellt. Unter Führung der Steuereinrichtung 34 bewegt sich das Abbildungssystem 50 nacheinander zu anderen vordefinierten Bereichen, um Bilder zu Prüf- oder Ausrichtungszwecken zu erfassen.
Bei einer Ausführungsform kann das Abbildungssystem 50 dazu verwendet werden, ein Texturerkennungsverfahren durchzuführen, wie z. B. das Verfahren, welches offenbart ist im US-Patent Nr. 6 738 505 von Prince mit dem Titel "Method and apparatus for detecting solder Paste deposits an substrates" (Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Lötpastenaufbringungen auf Substraten), welches im Besitz der Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Das US-Patent Nr. 6 891 96 von Prince mit dem Titel "Systems and methods for detecting defects in printed solder Paste" (Systeme und Verfahren zum Erfassen von Fehlern in gedruckter Lötpaste), welches ebenfalls im Besitz der Rechtsnachfolgering der vorliegenden Erfindung ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist, unterstützt die Lehren des US-Patents Nr. 6 738 505 . Diese Patente lehren insbesondere Texturerkennungsverfahren zur Bestimmung, ob Lötpaste richtig auf vorbestimmte Bereiche abgeschieden wurde, z. B. Kupfer-Kontaktpads, welche an einer gedruckten Leiterplatte angeordnet sind.
Mit Bezug auf 8 ist bei einer Ausführungsform der Siebdrucker 30 dargestellt, welcher ein Substrat 200 überprüft, welches eine Substanz 202 darauf abgeschieden hat. Das Substrat 200 kann eine Leiterplatte, ein Wafer oder eine ähnliche flache bzw. ebene Oberfläche darstellen, und die Substanz 202 kann Lötpaste oder andere viskose Materialien darstellen, wie z. B. Klebstoffe, Verkapselungsmaterialien, Füllstoffe und andere Montagematerialien, welche zur Befestigung elektronischer Komponenten auf gedruckten Leiterplatten oder Wafern geeignet sind. Wie in 9 dargestellt, hat das Substrat 200 einen Bereich 204 von Interesse, und Kontaktbereiche 206. Das Substrat 200 weist ferner Leiter (traces) 208 und Kontaktlöcher (vias) 210 auf, welche zum Beispiel dazu verwendet werden, auf dem Substrat montierte Komponenten miteinander zu verbinden. 9 zeigt das Substrat 200 ohne auf irgendeinem der Kontaktbereiche 206 aufgetragenen Substanzen. 10 zeigt das Substrat 200 mit Substanzen 202, z. B. Lötpastenaufbringungen, welche auf den Kontaktbereichen 206 verteilt sind. In dem Substrat 200 sind die Kontaktbereiche 206 über einen bezeichneten Bereich 204 von Interesse verteilt.
10 zeigt eine Fehlausrichtung der Lötpastenaufbringungen 202 mit den Kontaktbereichen 206. Wie dargestellt, berührt jede der Lötpastenaufbringungen 202 teilweise einen der Kontaktbereiche 206. Um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen und um eine Überbrückung zwischen benachbarten Kontaktbereichen, z. B. Kupferkontaktpads, zu vermeiden, sollten die Lötpastenaufbringungen auf die jeweiligen Kontaktabereiche innerhalb spezieller Toleranzen ausgerichtet sein. Texturerkennungsverfahren der in den US-Patenten Nr. 6 738 505 und 6 891 967 offenbarten Verfahren erfassen fehlausgerichtete Lötpastenaufbringungen auf Kontaktbereichen und verbessern als Folge im allgemeinen die Produktionsausbeute der Substrate.
Mit Bezug zurück auf 8 weist bei einer Ausführungsform ein Verfahren zur Lötpastentexturerkennung die Verwendung des Abbildungssystems 50 auf, um ein Bild des Substrats 200 zu erfassen, welches eine Substanz 202 auf dem Substrat 200 aufgetragen hat. Das Abbildungssystem 50 kann konfiguriert sein, um ein Echtzeitsignal 212 an einen geeigneten digitalen Kommunikationsport oder einen speziell dafür vorgesehenen Framegrabber 214 zu übertragen. Die digitale Anschlussstelle bzw. der Port kann Ausführungen aufweisen, welche allgemein bekannt sind als USB, Ethernet oder Firewire (IEEE 1394). Das Echtzeitsignal 212 entspricht einem Bild des Substrats 200 mit der darauf abgeschiedenen Substanz. Sobald empfangen, erzeugt der Port oder der Framegrabber 214 Bilddaten 216, welche auf einem Monitor 218 angezeigt werden können. Bei einer Ausführungsform werden die Bilddaten 216 in eine vorbestimmte Anzahl von Pixeln aufgeteilt, wobei jedes einen Helligkeitswert aus 0 bis 255 Graustufen aufweist. Bei einer Ausführungsform stellt das Signal 212 ein Echtzeit-Bildsignal des Substrats 200 und der darauf abgeschiedenen Substanz 202 dar. Bei anderen Ausführungsformen jedoch wird das Bild in einem lokalen Speicher gespeichert und nach Bedarf, wenn erforderlich, zur Steuereinrichtung 34 übertragen.
Der Port oder Framegrabber 214 ist elektrisch mit der Steuereinrichtung 34 verbunden, welche einen Prozessor 220 aufweist. Der Prozessor 220 berechnet statistische Abweichungen in der Textur im Bild 216 der Substanz 202. Die Texturabweichungen im Bild 216 der Substanz 202 werden berechnet unabhängig von der relativen Helligkeit der Nicht-Substanz-Hintergrundmerkmale am Substrat 200, wodurch es dem Prozessor 220 ermöglicht wird, den Ort der Substanz auf dem Substrat festzustellen und den Ort der Substanz mit einem gewünschten Ort zu vergleichen. Bei einer Ausführungsform reagiert der Prozessor 220, wenn der Vergleich zwischen dem gewünschten Ort und dem tatsächlichen Ort der Substanz 202 eine Fehlausrichtung ergibt, welche einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt, mit anpassenden Maßnahmen, um den Fehler zu verringern oder zu beseitigen, und kann das Substrat zurückweisen oder über die Steuereinrichtung 34 einen Alarm auslösen. Die Steuereinrichtung 34 ist elektrisch mit Antriebsmotoren 222 des Schablonendruckers 30 verbunden, um sowohl die Ausrichtung der Schablone 36 und des Substrats 40 zu ermöglichen als auch andere Bewegungen im Zusammenhang mit dem Druckprozess.
Die Steuereinrichtung 34 ist Teil eines Regelkreises 224, welcher die Antriebsmotoren 222 des Schablonendruckers 30, das Abbildungssystem 50, den Framegrabber 214 und den Prozessor 220 aufweist. Die Steuereinrichtung 34 sendet ein Signal, um die Ausrichtung der Schablone 36 einzustellen, sollte die Substanz 202 mit dem Kontaktbereich 206 fehlausgerichtet sein.
Daher sollte beachtet werden, dass das Abbildungssystem 50 der vorliegenden Erfindung insbesondere zur Erfassung von Bildern geeignet ist, welche scharf fokussiert sind und frei von Unschärfe, wie es erforderlich ist, um Texturerkennungsverfahren durchzuführen, während es eine effiziente Echtzeit-Regelschleife liefert, da das Abbildungssystem in der Lage ist, schnell Bereiche von Interesse (vordefinierte Bereiche) abzubilden, so dass Daten schnell analysiert werden können.
Während des Betriebes, wenn eine Substanz auf einem Substrat aufgetragen wird, wird ein Bild des Substanzauftrags erfasst. Bei einer Ausführungsform ist die Substanz Lötpaste und das Substrat ist eine Leiterplatte. Das Bild des Substrats mit der Substanz kann in Echtzeit erfasst oder von einem Speicher der Steuereinrichtung abgerufen werden. Das Bild wird an den Prozessor der Steuereinrichtung gesandt, in welchem Texturvariationen im Bild erfasst werden. Diese Texturvariationen werden dazu verwendet, den Ort der Substanz auf dem Substrat zu bestimmen. Der Prozessor ist programmiert zum Vergleich des speziellen Orts der Substanz mit vorbestimmten Orten des Substrats. Wenn Abweichungen innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen, kann der Prozessor mit anpassenden bzw. einstellenden Maßnahmen reagieren, um den Prozess zu vervollkommnen. Wenn die Abweichungen außerhalb vorbestimmter Grenzen liegen, kann eine geeignete Rettungsmaßnahme durchgeführt werden, bei welcher das Substrat zurückgewiesen wird, der Prozess beendet wird oder ein Alarm ausgelöst wird. Die Steuereinrichtung ist programmiert zur Durchführung irgendeiner oder mehrere dieser Funktionen, wenn ein Fehler festgestellt wird.
Bei einer Ausführungsform können die Schablone und/oder die Leiterplatte sich relativ zur Kamera bewegen, um Bilder der Schablone bzw. der Platte aufzunehmen. Die Schablone kann zum Beispiel vom Drucknest weg verschoben werden und über oder unter die Kamera bewegt werden, welche stationär sein kann. In ähnlicher Weise kann die Leiterplatte vom Drucknest weg bewegt werden und über oder unter die Kamera bewegt werden. Die Kamera kann dann ein Bild der Schablone und/oder der Leiterplatte in der oben beschriebenen Weise aufnehmen, wobei die Leiterplatte und/oder die Schablone eine minimale Geschwindigkeit beibehalten.
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Abbildungssystem mit einer Abgabevorrichtung verwendet werden, welche ausgelegt ist zur Abgabe von viskosen oder halbviskosen Materialien, wie z. B. Lötpaste, Klebstoffen, Verkapselungsmaterialien, Füllstoffen und andere Montagematerialien auf einem Substrat, wie z. B. einer Leiterplatte. Solche Abgabevorrichtungen sind der von Speedline Technologies, Inc. unter dem Markennamen CAMALOT^® verkauften Art.
Die verbesserte optische Effizienz, mechanische Stabilität und der Parallelbetrieb, welche durch diese Erfindung geleistet werden, reduzieren die Zeit, die benötigt wird, um Bilder sowohl des elektronischen Substrats als auch der Schablone zu erfassen, auf weniger als ein Viertel der Zeit, welche benötigt wird, wenn frühere Abbildungssysteme verwendet werden.
Während diese Erfindung dargestellt und beschrieben wurde mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen hiervon, wird ein Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in der Form und in Details davon gemacht werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, welcher nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt wird.
Zusammenfassung
Ein Schablonendrucker zum Aufbringen von Lötpaste auf eine Vielzahl von Kontaktstellen bzw. Pads eines elektronischen Substrats weist einen Rahmen und eine an den Rahmen gekoppelte Schablone auf. Die Schablone hat eine Vielzahl von Öffnungen, welche in ihr gebildet sind. Der Schablonendrucker weist ferner eine Trägeranordnung auf, die mit dem Rahmen gekoppelt ist, wobei die Trägeranordnung das elektronische Substrat in einer Druckposition trägt. Ein Abbildungssystem ist angepasst, um Bilder von mehrfachen Bereichen des elektronischen Substrats oder der Schablone zu erfassen. Eine Steuereinrichtung, welche mit dem Abbildungssystem gekoppelt ist, ist angepasst, um die Bewegung des Abbildungssystems zu steuern, um ein Bild eines Bereichs zu erfassen, während eine minimale Geschwindigkeit über Null beibehalten wird, wenn das Bild des Bereichs erfasst wird. Verfahren zur Abgabe von Lötpaste auf ein Substrat und zur Überprüfung des Substrats sind ferner offenbart.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 34615 [0004]
- US 5060063 [0004, 0034]
- US 6738505 [0043, 0043, 0045]
- US 689196 [0043]
- US 6891967 [0045]

Claims

Schablonendrucker zum Aufbringen von Lötpaste auf eine Vielzahl von Kontaktstellen bzw. Pads eines elektronischen Substrats, aufweisend: einen Rahmen; eine an den Rahmen gekoppelte Schablone, wobei eine Vielzahl von Öffnungen in der Schablone gebildet sind; eine Trägeranordnung, die mit dem Rahmen gekoppelt ist, wobei die Trägeranordnung das elektronische Substrat in einer Druckposition trägt; ein Abbildungssystem, welches eingerichtet und angeordnet ist, um Bilder von mehreren Bereichen des elektronischen Substrats oder der Schablone zu erfassen, und eine Steuereinrichtung, welche mit dem Abbildungssystem gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet und angeordnet ist, um die Bewegung des Abbildungssystems zu steuern, um ein Bild eines Bereichs zu erfassen, während eine minimale Geschwindigkeit über Null beibehalten wird, wenn das Bild des Bereichs erfasst wird.
Schablonendrucker nach Anspruch 1, wobei das Abbildungssystem eingerichtet und angeordnet ist, um ein Bild von Lötpaste auf einem Pad des elektronischen Substrats in dem Bereich zu erfassen.
Schablonendrucker nach Anspruch 1, wobei das Abbildungssystem mindestens eine Kamera, mindestens eine Linsenanordnung, mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung und mindestens einen Strahlengang aufweist, der angepasst ist, um Licht zwischen der mindestens einen Beleuchtungsvorrichtung, der Schablone oder dem elektronischen Substrat, der mindestens einen Linsenanordnung und der mindestens einen Kamera zu reflektieren.
Schablonendrucker nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine Licht emittierende Diode aufweist.
Schablonendrucker nach Anspruch 3, wobei der Strahlengang mindestens einen Strahlteiler und einen Spiegel aufweist.
Schablonendrucker nach Anspruch 1, wobei das Abbildungssystem aufweist: eine erste Kamera, eine erste Linsenanordnung, eine erste Beleuchtungsvorrichtung und einen ersten Strahlengang, der angepasst ist, um Licht zwischen der ersten Beleuchtungsvorrichtung, dem elektronischen Substrat, der ersten Linsenanordnung und der ersten Kamera zu reflektieren, und eine zweite Kamera, eine zweite Linsenanordnung, eine zweite Beleuchtungsvorrichtung und einen zweiten Strahlengang, der angepasst ist, um Licht zwischen der zweiten Beleuchtungsvorrichtung, der Schablone, der zweiten Linsenanordnung und der zweiten Kamera zu reflektieren.
Schablonendrucker nach Anspruch 1, wobei die Zeit zur Erfassung eines Bildes weniger als fünf Millisekunden beträgt.
Schablonendrucker nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung einen Prozessor aufweist, der programmiert ist, eine Texturerkennung des elektronischen Substrats durchzuführen, um die Genauigkeit der Lötpastenaufbringungen auf den Pads des elektronischen Substrats zu bestimmen.
Schablonendrucker nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Abgabevorrichtung, die an den Rahmen gekoppelt ist, wobei die Abgabevorrichtung eingerichtet und angeordnet ist, um Lötpaste auf das elektronische Substrat abzugeben.
Verfahren zur Abgabe von Lötpaste auf elektronische Kontaktstellen bzw. Pads eines elektronischen Substrats, aufweisend: Zuführen eines elektronischen Substrats zu einem Schablonendrucker; Positionieren des elektronischen Substrats in einer Druckposition; Positionieren einer Schablone auf dem elektronischen Substrat; Durchführen eines Druckvorgangs, um Lötpaste auf die Pads des elektronischen Substrats zu drucken; und Erfassen eines Bildes von mindestens einem Bereich des elektronischen Substrats oder der Schablone, während eine minimale Geschwindigkeit über Null über dem elektronischen Substrat aufrechterhalten wird, wenn das mindestens eine Bild erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Erfassen eines Bildes von mindestens einem Bereich des elektronischen Substrats oder der Schablone ein Abbildungssystem verwendet.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend das Bewegen des Abbildungssystems von einer ersten Position, welche ein Bild eines ersten Bereiches erfasst, zu einer zweiten Position, welche ein Bild eines zweiten Bereiches erfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Zeit zum Erfassen eines Bildes weniger als fünf Millisekunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend das Durchführen einer Texturerkennungssequenz des mindestens einen Bereichs, um die Genauigkeit der Lötpastenaufbringungen auf die Pads des elektronischen Substrats zu bestimmen.
Schablonendrucker zum Aufbringen von Lötpaste auf eine Vielzahl von Kontaktstellen bzw. Pads eines elektronischen Substrats, aufweisend: einen Rahmen; eine an den Rahmen gekoppelte Schablone, wobei eine Vielzahl von Öffnungen in der Schablone gebildet sind; eine an den Rahmen gekoppelte Trägeranordnung, wobei die Trägeranordnung das elektronische Substrat in einer Druckposition trägt; ein Abbildungssystem, welches eingerichtet und angeordnet ist, um Bilder von mehrfachen Bereichen des elektronischen Substrats oder der Schablone zu erfassen; und Mittel zum Steuern der Bewegung des Abbildungssystems, um ein Bild eines Bereichs zu erfassen, während eine minimale Geschwindigkeit über Null über dem elektronischen Substrat beibehalten wird, wenn das Bild erfasst wird.
Schablonendrucker nach Anspruch 15, wobei das Mittel zum Steuern der Bewegung des Abbildungssystems eine Steuereinrichtung aufweist.
Schablonendrucker nach Anspruch 16, wobei die Steuereinrichtung einen Prozessor aufweist, der programmiert ist, um eine Texturerkennung des elektronischen Substrats durchzuführen, um die Genauigkeit der Lötpastenaufbringungen auf den Pads des elektronischen Substrats zu bestimmen.
Schablonendrucker nach Anspruch 15, wobei das Abbildungssystem eingerichtet und angeordnet ist, um ein Bild von Lötpaste auf einem Pad des elektronischen Substrats in dem Bereich zu erfassen.
Schablonendrucker nach Anspruch 15, wobei das Abbildungssystem mindestens eine Kamera, mindestens eine Linsenanordnung, mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung und mindestens einen Strahlengang aufweist, der angepasst ist, um Licht zwischen der mindestens einen Beleuchtungsvorrichtung, der Schablone oder dem elektronischen Substrat, der mindestens einen Linsenanordnung und der mindestens einen Kamera zu reflektieren.
Schablonendrucker nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine Licht emittierende Diode aufweist.
Schablonendrucker nach Anspruch 19, wobei der Strahlengang mindestens einen Strahlteiler und einen Spiegel aufweist.
Schablonendrucker nach Anspruch 15, wobei das Abbildungssystem eine erste Kamera, eine erste Linsenanordnung, eine erste Beleuchtungsvorrichtung und einen ersten Strahlengang aufweist, der angepasst ist, um Licht zwischen der ersten Beleuchtungsvorrichtung, dem elektronischen Substrat, der ersten Linsenanordnung und der ersten Kamera zu reflektieren, und eine zweite Kamera, eine zweite Linsenanordnung, eine zweite Beleuchtungsvorrichtung und einen zweiten Strahlengang, der angepasst ist, um Licht zwischen der zweiten Beleuchtungsvorrichtung, der Schablone, der zweiten Linsenanordnung und der zweiten Kamera zu reflektieren.
Schablonendrucker nach Anspruch 15, wobei die Zeit zur Erfassung eines Bildes weniger als fünf Millisekunden beträgt.
Schablonendrucker nach Anspruch 15, ferner aufweisend eine Abgabevorrichtung, welche an den Rahmen gekoppelt ist, wobei die Abgabevorrichtung eingerichtet und angeordnet ist, um Lötpaste auf das elektronische Substrat abzugeben.