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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Substratträgeranordnungen
zum Tragen und Stabilisieren eines Substrats in einer Maschine,
welche einen Arbeitsvorgang an dem Substrat ausführt, und insbesondere
eine Substrateinspannanordnung eines Schablonendruckers, die insbesondere
ausgelegt ist, um Kanten des Substrats während eines Druckvorganges
einzuspannen.
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2. Erörterung des
verwandten Standes der Technik
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Bei
einem typischen Oberflächenmontage-Leiterplattenherstellungsvorgang
wird ein Schablonendrucker verwendet, um Lötpaste auf eine
gedruckte Leiterplatte zu drucken. Eine Leiterplatte, allgemein
als elektronisches Substrat bezeichnet, welche ein Muster aus Arealen
(engl. pads) oder irgendwelchen anderen leitfähigen Oberflächen
aufweist, auf welche Lötpaste abgeschieden wird, wird automatisch
in den Schablonendrucker zugeführt. Ein oder mehrere kleine
Löcher oder Markierungen auf der Leiterplatte, Bezugszeichen
(engl. fiducials) genannt, werden verwendet, um die Leiterplatte
mit der Schablone oder dem Sieb des Schablonendruckers vor dem Drucken
der Lötpaste auf die Leiterplatte richtig auszurichten.
Sobald eine Leiterplatte mit der Schablone in dem Drucker ausgerichtet
ist, wird die Leiterplatte durch einen Substratträger,
beispielsweise ein Tisch mit Stiften, zur Schablone hochgehoben, und
mit Bezug auf die Schablone fixiert. Dann wird Lötpaste
auf die Schablone abgegeben und ein Wischerblatt oder ein Gummiwischer
fährt quer über die Schablone, um die Lötpaste
durch in der Schablone gebildete Öffnungen und auf die
Platte zu drängen. Wenn der Gummiwischer über
die Schablone bewegt wird, neigt die Lötpaste dazu, vor
dem Wischerblatt herzurollen, was wünschenswerterweise
ein Mischen und Scheren der Lötpaste bewirkt, um so eine
gewünschte Viskosität zu erreichen, um das Füllen
der Öffnungen im Sieb oder der Schablone zu erleichtern.
Die Lötpaste wird typischerweise von einer Standardkartusche
auf die Schablone abgegeben. Nach dem Druckvorgang wird die Platte
dann freigegeben, von der Schablone weg abgesenkt und zu einer anderen
Station in der Leiterplatten-Herstellungslinie transportiert.
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Es
gibt eine Anzahl von allgemein bekannten Verfahren zum Einspannen
der Leiterplatte, so dass sie während des Druckvorganges
stabilisiert ist. Ein solches Verfahren ist im
US-Patent Nr. 5,157,438 von Beale
offenbart, welches einen Einspannmechansimus offenbart, welcher
sehr dünne Folien aufweist, welche über entgegen
gesetzte Kanten der Leiterplatte hinausragen, um die Leiterplatte
an der Trägeranordnung zu sichern. Ein Nachteil im Zusammenhang
mit dieser Annäherung ist, dass die Folien an ihren jeweiligen
Schienen durch ein Klebemittel angebracht sind. Die Anordnung ist
dergestalt, dass, wenn bei einer Folie ein Fehlverhalten auftritt,
die Folie und die Schiene insgesamt ersetzt werden müssen.
Es ist teuer, die gesamte Schienenanordnung zu ersetzen, wenn lediglich
die Folie beschädigt ist.
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UMRISS DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
von der Erfindung liefern Verbesserungen von Schablonen-Trägeranordnungen,
wie die oben beschriebenen.
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Ein
erster Aspekt von der Erfindung ist auf einen Schablonendrucker
zum Drucken von viskosem Material auf ein Substrat gerichtet. In
einer Ausführungsform enthält der Schablonendrucker
einen Rahmen, eine an den Rahmen gekoppelte Schablone und einen
an den Rahmen gekoppelten Druckkopf, um viskoses Material über
der Schablone abzuscheiden und zu drucken. Der Schablonendrucker
enthält ferner einen Substratträger, um ein Substrat
in einer Druckposition zu tragen, und eine Substrateinspannanordnung,
um das Substrat in der Druckposition einzuspannen. In einer bestimmten
Ausführungsform enthält die Substrateinspannanordnung
ein Paar von Schienenelementen, die mit dem Rahmen gekoppelt sind.
Die Schienenelemente sind dazu angepasst, um mit entgegen gesetzten
Kanten des Substrats in Eingriff zu gelangen. Die Substrateinspannanordnung
enthält ferner ein Paar von Folien, eine für jedes Schienenelement,
wobei jede Folie in einer Position, bei welcher die Folie oberhalb
des Substrats liegt, an dem Schienenelement entnehmbar gesichert
ist. Die Substrateinspannanordnung enthält ebenfalls ein Paar
von Einspannelementen, eines für jedes Schienenelement
und Folie, um die Folie an Ort und Stelle auf dem Schienenelement
entnehmbar zu sichern.
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Ausführungsformen
von dem Schablonendrucker können ferner einen Einspannmechanismus enthalten,
welcher an den Rahmen gekoppelt ist, um zumindest eines der Schienenelemente
gegen das Substrat zu bewegen, um das Substrat einzuspannen. In
einer Ausführungsform enthält der Einspannmechanismus
zumindest einen Kolben, um zumindest eines der Schienenelemente
zwischen einer ersten Position, in welcher das Schienenelement von einer
der entgegen gesetzten Kanten des Substrats entfernt ist, und einer
zweiten Position, in welcher das Schienenelement mit einer der entgegen
gesetzten Kanten des Substrats in Eingriff ist, zu bewegen, um das
Substrat zwischen den Schienenelementen während eines Druckvorganges
einzuspannen. Der Einspannmechanismus kann ferner einen Druckregler
enthalten, um eine Einspannkraft zu steuern, welche durch den Kolben
an das Schienenelement gegen die Kante des Substrats angelegt wird.
Der Substratträger kann ein flexibles Trägerelement
enthalten. In einer weiteren Ausführungsform kann der Substratträger
eine Mehrzahl von Stiften enthalten, die dazu ausgelegt sind, um
mit der Bodenfläche des Substrats in Eingriff zu gelangen.
Jedes Folienelement ist dazu konfiguriert, um eine Bewegung des Substrats
in Z-Richtung zu verhindern. Die Substrateinspannanordnung enthält
ferner eine Befestigungseinrichtung, um das Einspannelement an dem Schienenelement
entnehmbar zu sichern, wobei das Folienelement zwischen dem Einspannelement
und dem Schienenelement angeordnet ist. Jedes Schienenelement kann
mit einem Foliensitz ausgebildet sein, welcher dazu konfiguriert
ist, um die Folie darin aufzunehmen. Der Foliensitz kann eine geneigte Oberfläche
enthalten, wobei die Folie gebogen ist, um die geneigte Oberfläche
in Eingriff zu nehmen.
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Ein
weiterer Aspekt von der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Tragen
und Einspannen eines Substrats in einer Druckposition während
eines Druckvorganges eines Schablonendruckers gerichtet. In einer
Ausführungsform enthält das Verfahren ein Tragen
des Substrats an der Druckposition, ein Einspannen von entgegen
gesetzten Kanten des Substrats, und ein Verhindern von einer Bewegung
in Z-Richtung des Substrats mit einer Folie, welche entnehmbar an
einer Schiene von dem Schablonendrucker gesichert ist.
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Ausführungsformen
des Verfahrens können ferner ein Steuern von einer Einspannkraft,
bei welcher das Substrat eingespannt wird, und/oder ein Anheben
des Substrats an die Druckposition enthalten.
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Ein
weiterer Aspekt von der Erfindung ist auf eine Vorrichtung zur Durchführung
eines Arbeitsvorganges an einem elektronischen Substrat gerichtet. Die
Vorrichtung enthält einen Rahmen und ein an den Rahmen
gekoppeltes Modul, um einen Vorgang an dem elektronischen Substrat
auszuführen. Der Schablonendrucker enthält ferner
einen Substratträger, um ein Substrat in einer Druckposition
zu tragen, und eine Substrateinspannanordnung, um das Substrat in
der Druckposition einzuspannen. In einer bestimmten Ausführungsform
enthält die Substrateinspannanordnung ein Paar von Schienenelementen, welche an
den Rahmen gekoppelt sind. Die Schienenelemente sind dazu ausgelegt,
um entgegen gesetzte Kanten von dem Substrat in Eingriff zu nehmen.
Die Substrateinspannanordnung enthält ferner ein Paar von
Folien, eine für jedes Schienenelement, wobei jede Folie
in einer Position, bei welcher die Folie oberhalb des Substrats
liegt, entnehmbar an dem Schienenelement gesichert ist. Die Substrateinspannanordnung
enthält ebenfalls ein Paar von Einspannelementen, eines
für jedes Schienenelement und Folie, um die Folie an Ort
und Stelle an dem Schienenelement entnehmbar zu sichern.
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Ausführungsformen
von dem Schablonendrucker können ferner einen Einspannmechanismus, welcher
an dem Rahmen gekoppelt ist, enthalten, um zumindest eines der Schienenelemente
gegen das Substrat zu bewegen, um das Substrat einzuspannen. In
einer Ausführungsform enthält der Einspannmechanismus
zumindest einen Kolben, um das zumindest eine Schienenelement zwischen
einer ersten Position, an welcher das Schienenelement von einer
von den entgegen gesetzten Kanten von dem Substrat beabstandet ist,
und einer zweiten Position, an welcher das Schienenelement eines
der entgegen gesetzten Kanten von dem Substrat in Eingriff nimmt, zu
bewegen, um das Substrat zwischen den Schienenelementen während
eines Druckvorganges einzuspannen. Der Einspannmechanismus kann
ferner einen Druckregler enthalten, um eine Einspannkraft zu steuern,
welche durch den Kolben an das Schienenelement gegen die Kante von
dem Substrat angelegt wird. Der Substratträger kann ein
flexibles Trägerelement enthalten. In einer weiteren Ausführungsform
kann der Substratträger eine Mehrzahl von Stiften enthalten, welche
dazu ausgelegt sind, die Bodenfläche von dem Substrat in
Eingriff zu nehmen und zu tragen. Jedes Folienelement ist dazu konfiguriert,
um eine Bewegung in Z-Richtung des Substrats zu verhindern. Die
Substrateinspannanordnung enthält ferner zumindest eine
Befestigungseinrichtung, um das Einspannelement an das Schienenelement entnehmbar
zu sichern, wobei das Folienelement zwischen dem Einspannelement
und dem Schienenelement angeordnet ist. Jedes Schienenelement kann
mit einem Foliensitz ausgebildet sein, welcher dazu konfiguriert
ist, um die Folie darin aufzunehmen. Der Foliensitz kann eine geneigte
Oberfläche enthalten, wobei die Folie gebogen ist, um die
geneigte Oberfläche in Eingriff zu nehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
beiliegenden Zeichnungen sollen nicht maßstabsgetreu gezeichnet
sein. In den Zeichnungen ist jede identische oder nahezu identische
Komponente, die in verschiedenen Figuren dargestellt ist, durch
eine gleiche Bezugszahl bezeichnet. Aus Gründen der Klarheit
kann nicht jede Komponente in jeder Zeichnung bezeichnet werden.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Vorderansicht eines Schablonendruckers in einer
Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische, schematische Draufsicht eines Abschnittes von einer
Einspannanordnung in einer Ausführungsform von der Erfindung, mit
einem Substrat, beispielsweise eine gedruckte Leiterplatte, welche
in einer abgesenkten Vor-Druckposition dargestellt ist;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht der Einspannanordnung
längs der Linie 3-3 in 2;
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4 eine
Anordnung in Explosionsdarstellung von einer ersetzbaren Folie und
einem Einspannelement von der in 3 gezeigten
Einspannanordnung;
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5 eine
vergrößerte Querschnittsansicht von einer Einspannanordnung
von einer weiteren Ausführungsform von der Erfindung; und
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6 eine
vergrößerte Querschnittsansicht von einer Einspannanordnung, ähnlich
der in 5 gezeigten Einspannanordnung, von einer weiteren Ausführungsform
von der Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Diese
Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails
und die Anordnung von Komponenten beschränkt, die in der
folgenden Beschreibung dargelegt sind oder in den Zeichnungen dargestellt
sind. Die Erfindung ist zu anderen Ausführungsformen in
der Lage, und dazu in der Lage, auf verschiedene Arten ausgeübt
oder ausgeführt zu werden. Auch dient die hier verwendete
Ausdrucksweise und Terminologie dem Zwecke der Beschreibung und
sollte nicht als einschränkend betrachtet werden. Die Verwendung
von „einschließlich", „aufweisend", „mit", „enthaltend", „umfassend"
und Variationen davon bedeuten, dass die danach aufgeführten
Gegenstände und Äquivalente davon sowie zusätzliche
Gegenstände umfasst werden sollen.
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Zum
Zwecke der Darstellung werden nun Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf einen Schablonendrucker beschrieben, der
dazu verwendet wird, um Lötpaste auf eine gedruckte Leiterplatte
zu drucken. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nicht auf Schablonendrucker beschränkt
sind, die Lötpaste auf Leiterplatten drucken, sondern vielmehr
bei anderen Anwendungen verwendet werden können, die eine
Abgabe anderer viskoser Materialien erfordern, wie beispielsweise
Klebestoffe und Verkapselungs- bzw. Vergussmaterialien. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können zum Beispiel auch bei
Spendern, Schmelzöfen, Wellenlötmaschinen und
Bestückungsautomaten (engl. pick and place machines) oder
irgendwelchen anderen Vorrichtungen verwendet werden, die dazu benutzt
werden, eine Komponente an einem elektronischen Substrat (beispielsweise
eine gedruckte Leiterplatte) während eines Arbeitsvorganges
zu befestigen. Ferner sind Schablonendrucker gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nicht auf solche beschränkt,
die Lötpaste auf Leiterplatten drucken, sondern schließen
vielmehr solche ein, die dazu verwendet werden, weitere Materialien
auf eine Vielzahl von Substraten zu drucken. Die Begriffe Sieb und
Schablone können hier ebenfalls austauschbar verwendet
werden, um eine Vorrichtung in einem Drucker zu beschreiben, die
ein auf ein Substrat zu druckendes Muster definiert.
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Bezug
nehmend nun auf die Zeichnungen, und insbesondere auf 1,
ist ein Schablonendrucker von einer Ausführungsform von
der Erfindung im Allgemeinen mit 10 angezeigt. Es ist ebenfalls
angezeigt, dass der Schablonendrucker 10 einen Rahmen 12 enthält,
welcher Komponenten des Schablonendruckers trägt. Die Komponenten
können zum Teil eine Steuereinrichtung 14, eine
Schablone 16 und einen Druckkopf 18 enthalten,
welcher einen Spender hat, aus welchem Lötpaste gespendet
werden kann. Jede dieser Komponenten kann in geeigneter Weise mit
dem Rahmen 12 gekoppelt sein. In einer Ausführungsform
ist der Druckkopf 18 an einem Gestell 20, welches
es dem Druckkopf ermöglicht, in X-, Y- und Z-Richtung unter
der Steuerung der Steuereinrichtung 14 bewegt zu werden.
Wie unten detaillierter beschrieben, kann der Druckkopf 18 über
der Schablone 16 angeordnet werden und über die
Schablone bewegt werden, um das Drucken von Lötpaste auf
einer Leiterplatte zu ermöglichen.
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Der
Schablonendrucker 10 kann ebenfalls ein Fördersystem
mit Schienen 22, 24 enthalten, um eine Leiterplatte 26 an
eine Druckposition im Schablonendrucker zu transportieren. Der Schablonendrucker 10 hat
eine Anordnung, welche allgemein mit 28 bezeichnet ist,
um die gedruckte Leiterplatte 26 (oder das „Substrat")
zu tragen und einzuspannen, welche, wie unten detaillierter beschrieben
wird, die gedruckte Leiterplatte anhebt und einspannt, so dass sie während
eines Druckvorganges stabil ist. Die Substrattrag- und Einspannanordnung 28 kann
ferner ein Substratträgersystem 30 enthalten,
beispielsweise eine Mehrzahl von Stiften oder flexibler Werkzeugbestückung,
die unterhalb der Leiterplatte 26 angeordnet sind, wenn
die Leiterplatte sich in der Druckposition befindet. Das Substratträgersystem 30 kann
zum Teil dazu verwendet werden, um die inneren Bereiche der Leiterplatte 26 zu
tragen, um ein Durchbiegen oder Verwinden der Leiterplatte während
des Druckvorganges zu verhindern.
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Der
Druckkopf 18 kann dazu konfiguriert sein, um zumindest
eine Lötpastenkartusche 32 aufzunehmen, welche
dem Druckkopf während des Druckvorganges Lötpaste
liefert. Obwohl in 1 nicht dargestellt, kann die
Lötpastenkartusche 32 mit einem Ende eines pneumatischen
Luftschlauches gekoppelt sein, während das andere Ende
des pneumatischen Luftschlauches an einem Kompressor befestigt sein
kann, welcher unter der Steuerung der Steuereinrichtung 14 Druckluft
an die Kartusche liefert, um Lötpaste aus der Kartusche
in den Druckkopf 18 und auf die Schablone 16 zu
drängen. Mechanische Vorrichtungen, wie beispielsweise
ein Kolben, können zusätzlich verwendet werden
oder anstelle von Luftdruck, um die Lötpaste aus der Kartusche 32 in
dem Druckkopf 18 zu drängen. Die Steuereinrichtung 14 kann
dazu konfiguriert sein, einen Personal Computer mit einem Microsoft
DOS oder Windows XP Betriebssystem mit anwendungsspezifischer Software
zu verwenden, um den Betrieb des Schablonendruckers 10 zu
steuern.
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In
einer Konfiguration arbeitet der Schablonendrucker 10 wie
folgt. Eine Leiterplatte 26 wird in den Schablonendrucker 10 unter
Verwendung der Förderschienen 22, 24 geladen.
Die Trag- und Einspannanordnung 28 hebt die Leiterplatte 26 an
eine Druckposition an und spannt sie ein. Der Druckkopf 18 wird
dann in der Z-Richtung abgesenkt, bis Rakel des Druckkopfes die
Schablone 16 kontaktieren. Der Druckkopf 18 wird
dann in der Y-Richtung über die Schablone 16 bewegt.
Der Druckkopf 18 scheidet Lötpaste aus dem Spender
von dem Druckkopf durch Öffnungen in der Schablone 16 und
auf die Leiterplatte 26 ab. Sobald der Druckkopf 18 die
Schablone 16 vollständig überquert hat,
wird die Leiterplatte 26 losgelassen, zurück auf
die Förderschienen 22, 24 abgesenkt und
aus dem Drucker 10 transportiert, so dass eine zweite Leiterplatte
in den Drucker geladen werden kann. Um auf der zweiten Leiterplatte
zu drucken, wird der Druckkopf 18 über die Schablone 16 in der
Richtung bewegt, welche zu der für die erste Leiterplatte
verwendeten entgegen gesetzt ist. Alternativ könnte in
einer weiteren Ausführungsform ein Gummiwischerarm (nicht
dargestellt) einwärts geschwenkt werden, um die Lötpaste
im Druckkopf 18 zu halten, und kann der Druckkopf dann
in der Z-Richtung angehoben werden und in seine Ausgangsposition
zurückbewegt werden, um einen Druckvorgang an der zweiten
Leiterplatte unter Verwendung eines ähnlichen Richtungsweges
durchzuführen.
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Bezug
nehmend auf 2 wird die Konstruktion der
Trag- und Einspannanordnung 28 gemäß einer
Ausführungsform detaillierter dargestellt. Wie angezeigt,
hat die gedruckte Leiterplatte 26 einen dünnen
rechteckigen Körper mit vier Kanten 34, 36, 38 und 40,
von welchen zwei (34, 38) während eines
Druckvorganges eingespannt werden können. Die Leiterplatte 26 enthält
eine Oberfläche 42 mit einer Mehrzahl von Arealen 44,
welche dazu ausgelegt sind, dass während des Druckvorganges
Lötpaste auf ihnen abgeschieden wird. Die Unterseiten-
oder Bodenfläche 46 der gedruckten Leiterplatte 26 wird zum
Teil vom Substratträgersystem 30 getragen, welches
verhindert, dass die gedruckte Leiterplatte sich während
des Druckvorganges durchbiegt oder verwindet. Nur zu Darstellungszwecken
sind lediglich zwei Trägersysteme 30 in der 2 angezeigt.
Auf der linken Seite der 2 trägt in einer bestimmten Ausführungsform
ein flexibles Trägersystem, beispielsweise ein Gelwerkzeug 48,
die gedruckte Leiterplatte 26. Ein solches Trägersystem
ist in der US-Patentanmeldung Nr. 10/394,814 mit dem Titel „METHOD
AND APPARATUS FOR SUPPORTING A SUBSTRATE", welche Eigentum der Anmelderin
der vorliegenden Erfindung ist und durch Inbezugnahme aufgenommen
wird, offenbart. Das flexible Trägersystem 48 kann
dazu ausgelegt sein, um der Bodenfläche 46 der
gedruckten Leiterplatte 26 zu entsprechen, um die Leiterplatte
auf eine gleichmäßige Art und Weise zu tragen.
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Auf
der rechten Seite von der 2 enthält das
Trägersystem 30 in einer weiteren Ausführungsform
eine Mehrzahl von Stiften 50 zum Tragen der gedruckten
Leiterplatte 26, welche in der Schablonendruckertechnik
allgemein bekannt sind, und in einem geringeren Ausmaß in
der Spendertechnik. Bei weiteren Ausführungsformen kann
ein Trägersystem verwendet werden, um die gesamte Leiterplatte
von unten zu tragen.
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Nun
Bezug nehmend auf 3, werden in einer Ausführungsform
die Leiterplatten durch eine Bandtransferanordnung, welche dazu
konfiguriert ist, um die Unterseite der Platte im Bereich der Kanten 34, 38 einer
Leiterplatte 26 zu tragen (2), in die Trag-
und Einspannanordnung 28 hinein und aus ihr heraus transportiert.
Die Bandtransferanordnung ist Teil des oben beschriebenen Fördersystems
und wirkt mit den Schienen 22, 24 zusammen, um
die Leiterplatte 26 in den Schablonendrucker hinein und
aus ihn heraus zu überführen. Die Bandtransferanordnung
enthält insbesondere ein Band, welches von mindestens einer
Rolle (nicht angezeigt) angetrieben wird.
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In
einer bestimmten Ausführungsform kann ein Hubmechanismus
bereitgestellt sein, um jedes Plattenträgerelement und
die Leiterplatte von einer Vor-Druckposition in eine angehobene
Druckposition anzuheben. Insbesondere wird ein Tisch, welcher mechanisch
mit dem Rahmen gekoppelt ist, angehoben, um mit einer Bodenkante
jedes Plattenträgerelements in Eingriff zu gelangen, um
die gedruckte Leiterplatte vom Band abzuheben. Obwohl in der 3 nicht
angezeigt, hebt der Hubmechanismus die Leiterplatte in eine Position
an, so dass sie eine Folie in Eingriff nimmt oder in ihrer Nähe
ist. Das Gewicht der Trag- und Einspannanordnung spannt die Trägerelemente
in der Vor-Druck- oder abgesenkten Position vor. Die Steuereinrichtung
kann dazu konfiguriert sein, um die Bewegung der Leiterplatte zwischen
der Vor-Druckposition, in welcher die Leiterplatten in und aus dem
Schablonendrucker durch die Bandtransferanordnung hin- und herbewegt
werden, und den angehobenen Positionen und Druckpositionen, in welchen
der Druckvorgang auf der Leiterplatte ausgeführt werden,
zu steuern.
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Bezug
nehmend auf 3 und 4 kann die
Einspannanordnung in einer bestimmten Ausführungsform derart
konfiguriert sein, so dass eine Folie, welche mit 80 angezeigt ist,
eine ersetzbare Folie ist, welche an einem Schienenelement 82 entnehmbar gesichert
ist. Genauer gesagt kann die Folie 80 in einer Ausführungsform
aus Federstahl hergestellt sein, welches ein haltbarer Aufbau ist.
Weitere geeignete Materialien können ebenfalls verwendet
werden. In einer Ausführungsform kann die Folie 80 aus
kaltgewalztem Edelstahl hergestellt sein, welcher eine Dicke zwischen
0,10 und 0,20 mm hat, und vorzugsweise etwa 0,15 mm dick ist. Weitere
Dicken können in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen
und den Einspannkräften, welche auf das Substrat auferlegt werden,
gewählt werden. Es kann ein Einspannelement 84 oberhalb
der Folie 80 angeordnet werden, um somit die Folie zwischen
dem Schienenelement 82 und dem Einspannelement 84 zu
sichern. Eine Mehrzahl von Befestigungseinrichtungen, wie beispielsweise
Schraub-Befestigungseinrichtungen 86, können bereitgestellt
sein, um das Einspannelement 84 und die Folie 80 an
Ort und Stelle auf dem Schienenelement 82 zu sichern. Wie
angezeigt, sind Öffnungen 88 in dem Einspannelement 84 ausgebildet, welche Öffnungen 90 entsprechen,
welche in dem Schienenelement 82 ausgebildet sind, um die
Folie 80 an Ort und Stelle entnehmbar zu sichern.
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In
einer Ausführungsform ist die Folie 80 derart
gebogen, so dass ein Winkel entlang der Länge von der Folie
ausgebildet ist. Genauer gesagt ist ein erster Schenkel 92 von
der Folie 80 zwischen dem Einspannelement 84 und
dem Schienenelement 82 eingespannt, so dass sich ein zweiter
Schenkel 94 während der Verwendung über
das Substrat hinweg erstreckt. In einer bestimmten Ausführungsform
kann der Winkel zwischen dem ersten Schenkel 92 und dem
zweiten Schenkel 94 ungefähr 135° betragen. Die
Folie 80 ist innerhalb eines Foliensitzes 96 angeordnet,
welcher in einer Oberfläche von dem Schienenelement 82 ausgebildet
ist. Wie angezeigt, kann das Schienenelement 82 ein Teil
von einer Schienenanordnung sein, welche dazu entworfen ist, um
innerhalb eines Schlitzes einzupassen, welcher in dem Schienenelement 62 ausgebildet
ist. Der Foliensitz 96 enthält eine geneigte Oberfläche 98,
welche dazu konfiguriert ist, um den ersten Schenkel 92 von
dem Folienelement 80 aufzunehmen. Das Einspannelement 84 hat
eine passende geneigte Oberfläche 100, welche
die Folie 80 einspannt, wenn das Einspannelement mit den
Befestigungseinrichtungen 86 gesichert wird.
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Wie
angezeigt, stellt 4 eine Anordnung in Explosionsdarstellung
von dem Einspannelement 84, der Folie 80, dem
Schienenelement 82 und den Schraub-Befestigungseinrichtungen 86 dar.
In der gezeigten Ausführungsform hat das Einspannelement 84 drei Öffnungen 88,
welche zu drei angezapften Öffnungen 90 ausgerichtet
sind, welche in dem Schienenelement 82 ausgebildet sind,
um das Einspannelement durch die Befestigungseinrichtungen 86 an
dem Schienenelement zu sichern. Die Anzahl von Schraub-Befestigungseinrichtungen 86 kann
in Abhängigkeit von der Länge von der Folie 80 erhöht oder
verringert werden. Die Anordnung ist derart, dass, wenn die Folie 80 beschädigt
wird oder anderweitig ein Ersetzen erfordert, die Folie einfach
entnommen und ersetzt wird, indem die Schraub-Befestigungseinrichtungen 86 und
das Einspannelement 84 entnommen werden. Sobald das Einspannelement 84 entnommen
ist, kann die verwendete Folie aus dem Foliensitz 96 entnommen
werden und durch eine neue Folie ersetzt werden. Als Nächstes
kann das Einspannelement 84 oberhalb der Folie 80 angelegt
werden und durch die Schraub-Befestigungseinrichtungen 86 an
dem Schienenelement 82 gesichert werden, um die Folie sicher
an Ort und Stelle zu befestigen.
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5 stellt
eine weitere Ausführungsform von der Einspannanordnung
dar. Genauer gesagt ist eine Folie 110, wie angezeigt,
in ihrem Aufbau flach. Durch diese Konfiguration kann ein Einspannelement 112 dazu
konfiguriert sein, eine ausgefräste Aussparung zu enthalten,
welche derart entworfen ist, um die Folie 110 an Ort und
Stelle in Eingriff zu nehmen und zu sichern, wenn das Einspannelement
an einem Schienenelement 114 befestigt wird. Es können Schraub-Befestigungseinrichtungen 86 bereitgestellt sein,
um das Einspannelement 112 und die Folie 110 an
Ort und Stelle entnehmbar zu sichern. Das Ersetzen von der Folie 110 kann
auf die gleiche Art und Weise erzielt werden, wie das Ersetzen von
der Folie 80.
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Mit
Bezug auf 6 kann die Substrattrag- und
Einspannanordnung 28 derart konfiguriert sein, dass sie
ein Paar von Plattenträgerelementen (ein Plattenträgerelement 52 ist
in 3 angezeigt) enthält, welche die Bodenfläche 46 der
gedruckten Leiterplatte 26 entlang der Kanten 34, 38 der
gedruckten Leiterplatte in Eingriff nimmt. Die Plattenträgerelemente (einschließlich
des Plattenträgerelements 52) sind längsgestreckt
und erstrecken sich längs der Länge der Kante
(34 und 38) der gedruckten Leiterplatte 26,
um einen Träger längs der gesamten (oder nahezu
gesamten) Kante der Leiterplatte bereitzustellen. Wie dargestellt,
ist ein Montageblock 54 an dem Plattenträgerelement 52 befestigt
und gleitbar mit dem Rahmen 12 (1) des Schablonendruckers 10 durch
mindestens eine im Rahmen gebildete Führungsbahn 56 gekoppelt.
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Wie
bei den in 3 bis 5 gezeigten Ausführungsformen,
kann ein Hubmechanismus bereitgestellt sein, um jeden Plattenträgermechanismus,
wie in 6 mit 52 angezeigt, und die Leiterplatte 26 von
einer Vor-Druckposition in eine angehobene Druckposition längs
der Führungsbahn 56 anzuheben. Insbesondere kann
ein Tisch 58, welcher mechanisch mit dem Rahmen 12 (1)
gekoppelt ist, angehoben werden, um mit einer Bodenkante von jedem
Plattenträgerelement 52 in Eingriff zu gelangen,
um die gedruckte Leiterplatte 26 vom Band 51 anzuheben.
Der Hubmechanismus hebt die gedruckte Leiterplatte 26 in
eine Position an, so dass sie die Folie 60 in Eingriff
nimmt. Das Gewicht von der Trag- und Einspannanordnung 28 spannt
die Trägerelemente 52 in der Vor-Druck- oder abgesenkten
Position vor. Die Steuereinrichtung 14 kann dazu konfiguriert
sein, um die Bewegung der Leiterplatte 26 zwischen der
Vor-Druckposition, in welcher die Leiterplatten in und aus dem Schablonendrucker 10 durch die
Bandtransferanordnung hin- und herbewegt werden, und der angehobenen
Position und Druckposition, in welchen der Druckvorgang an der Leiterplatte ausgeführt
wird, zu steuern.
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Sobald
die Leiterplatte 26 in den Schablonendrucker 10 geladen,
innerhalb der Trag- und Einspannanordnung 28 positioniert
und in ihre Ausrichtungsposition angehoben ist, kann die Leiterplatte
in einer Ausführungsform eingespannt werden, um jegliche
seitliche Bewegung der Leiterplatte längs der Ebene der
Leiterplatte während des Druckvorgangs zu verhindern. Die
Trag- und Einspannanordnung 28 enthält ein Folienelement 60,
um eine Bewegung der Leiterplatte 26 in der Z-Richtung
zu verhindern. In einer Ausführungsform ist die Folie 60 mit
einem fixierten Schienenelement 62 verbunden, wobei die
Folie derart positioniert ist, dass sie die Kante 34 der
Leiterplatte 26 überlappt. Die Befestigung von
der Folie 60 an das Schienenelement wird im Folgenden detaillierter
beschrieben.
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Die
Trag- und Einspannanordnung 28 kann ferner ein Paar von
Schienenelementen (in 3 ist lediglich ein Schienenelement 64 angezeigt)
enthalten, welche derart positioniert sind, um die entgegen gesetzten
Kanten 34, 38 der Leiterplatte 26 in
Eingriff zu nehmen. Das in 3 dargestellte
Schienenelement 64 kann auf die unten beschriebene Art
und Weise beweglich sein, wobei das Schienenelement, welches in
den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt ist, fixiert sein kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind beide Schienenelemente
beweglich, um die Leiterplatte in einer sicheren Position einzuspannen,
um einen Druckvorgang zu ermöglichen. Wie angezeigt, ist
eine nach innen gerichtete Oberfläche 66 des Schienenelements 64 nahe
der Kante 34 der Leiterplatte 26 positioniert,
wenn die Leiterplatte in den Schablonendrucker 10 geladen
wird. Das weitere (fixierte) Schienenelement hat eine ähnliche,
nach innen weisende Oberfläche, welche der Oberfläche 66 des
beweglichen Schienenelements 64 gegenüberliegt.
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Wie
in 3 gezeigt, kann ein Einspannmechanismus 68 in
einer bestimmten Ausführungsform dazu konfiguriert sein,
das bewegliche Schienenelement 64 gegen die Kante 34 der
Leiterplatte 26 zu bewegen, um die Leiterplatte zwischen
den Schienenelementen zu sichern. Wie angezeigt, kann der Einspannmechanismus 68 zumindest
einen Kolben und vorzugsweise zwei oder mehrere Kolben, welche entlang
der Länge von dem bewegbaren Schienenelement 64 bereitgestellt
sind, enthalten, um das Schienenelement zwischen einer ersten Position,
in welcher das Schienenelement von der Kante 34 von der
Leiterplatte 26 beabstandet ist, und einer zweiten Position,
in welcher das Schienenelement die Kante von dem Substrat in Eingriff
nimmt, zu bewegen, um das Substrat während des Druckvorganges
zwischen den Schienenelementen einzuspannen. Es sollte offensichtlich
sein, dass der Fachmann mithilfe dieser Offenbarung einen unterschiedlichen
Mechanismus anwenden kann, um das Schienenelement 64 gegen die
Kante 34 der gedruckten Leiterplatte 26 zu bewegen,
und dennoch in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen kann.
Beispielsweise kann ein Nockenmechanismus verwendet werden, um die
Bewegung des Schienenelements 64 zwischen seiner ersten
und zweiten Position zu erreichen.
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Es
kann ferner ein Druckregler 70 bereitgestellt sein, um
den vom Einspannmechanismus 68 an das Schienenelement angelegten
Druck zu überwachen und zu regeln. Der Druckregler 70 kommuniziert mit
der Steuereinrichtung 14 sowie mit dem Einspannmechanismus 68,
so dass eine Bedienperson des Schablonendruckers 10 die
Einspannkraft auf eine Leiterplatte 26 steuern kann. In
einer Ausführungsform kann die Einspannkraft, welche durch
das Schienenelement 64 an die Leiterplatte 26 angelegt ist,
zwischen 1 und 35 Pounds und vorzugsweise zwischen 8 und 15 Pounds
betragen, und bevorzugter beträgt die Einspannkraft ungefähr
12 Pounds. Der durch den Einspannmechanismus 68 angelegte Druck
sollte ausreichend sein, um die Leiterplatte 26 fest zwischen
den Schienenelementen zu sichern, aber nicht zu hoch sein, so dass
sich die Leiterplatte aufgrund des übermäßigen
Druckes verwindet. Es sollte beachtet werden, dass die Einspannkraft
für größere Leiterplatten höher
sein kann als der bevorzugte Bereich, und für. kleinere
Leiterplatten niedriger sein kann als der bevorzugte Bereich. Die
durch den Einspannmechanismus 68 beaufschlagte Kraftmenge
steht außerdem in Zusammenhang mit der Dicke der gehaltenen
Leiterplatte. Insbesondere gilt, dass, je dicker die Leiterplatte
ist, desto größer die Einspannkraft ist. Umgekehrt
gilt, dass, je dünner die Leiterplatte ist, desto kleiner
die Einspannkraft ist.
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Es
sollte klar sein, dass der Fachmann mithilfe dieser Offenbarung
einen Mechanismus, welcher sich von dem Druckregler 70 unterscheidet,
anwenden kann, um die vom Einspannmechanismus 68 auf das
Schienenelement angelegte Kraft zu überwachen und zu regeln,
wie beispielsweise ein Sensor. Zusätzlich, wie oben angegeben,
obwohl lediglich ein Schienenelement dazu konfiguriert ist, um die
Leiterplatte einzuspannen, können beide Schienenelemente
betätigt werden, um den Einspannvorgang durchzuführen.
Es sollte auch beachtet werden, dass die Schienenelemente aus jeglichem
geeigneten Material hergestellt werden können, um die Leiterplatte zu
sichern, wie beispielsweise Stahl.
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Es
sollte erwähnt werden, dass die Maßnahme von einem
Einspannmechanismus nicht bereitgestellt zu werden braucht. Insbesondere
können die Schienenelemente 64 an Ort und Stelle
fixiert sein.
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Es
sollte ferner offensichtlich sein, dass die hier offenbarte Trag-
und Einspannanordnung 28 bei einer anderen Herstellausrüstung
für gedruckte Leiterplatten als bei Schablonendruckern
implementiert werden kann. Beispielsweise können, wie oben
angegeben, die hier offenbarten Prinzipien leicht auf Spender, die
zum Spenden von einem viskosen Material bei der Herstellung gedruckter
Leiterplatten verwendet werden, auf Wellenlötmaschinen,
Schmelzöfen und Bestückungsautomaten angewendet
werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform kann das Konzept von einer
ersetzbaren Folie in einem Einspannmechanismus verwendet werden,
welcher einen „Flipper-Typ"-Mechanismus hat, bei welchem die
Folien derart zurückgezogen werden, so dass die Leiterplatte
zwischen den Schienen eingespannt wird und an Ort und Stelle gehalten
wird.
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Mit
der Beschreibung verschiedener Aspekte von zumindest einer Ausführungsform
dieser Erfindung wird man verstehen, dass einem Fachmann verschiedene Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen leicht offenbar werden. Solche Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen sollen Teil von dieser Offenbarung
sein und sollen innerhalb des Geistes und Umfanges von der Erfindung
fallen. Demgemäß sind die vorstehende Beschreibung
und Zeichnungen lediglich Beispiele.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Schablonendrucker zum Drucken von viskosem Material auf ein Substrat
enthält einen Rahmen, eine mit dem Rahmen gekoppelte Schablone und
einen mit dem Rahmen gekoppelten Druckkopf, um viskoses Material über
der Schablone abzugeben und zu drucken. Der Schablonendrucker enthält
ferner einen Substratträger zum Tragen eines Substrats in
einer Druckposition und eine Substrateinspannanordnung zum Einspannen
des Substrats in der Druckposition. In einer bestimmten Ausführungsform enthält
die Substrateinspannanordnung ein Paar von Schienenelementen, welche
an dem Rahmen gekoppelt sind. Die Schienenelemente sind dazu ausgelegt,
mit entgegen gesetzten Kanten von dem Substrat in Eingriff zu gelangen.
Die Substrateinspannanordnung enthält ferner ein Paar von
Folien, eine für jedes Schienenelement, wobei jede Folie
an dem Schienenelement an einer Position, bei welcher die Folie
oberhalb des Substrats liegt, entnehmbar gesichert ist. Die Substrateinspannanordnung
enthält ebenfalls ein Paar von Einspannelementen, eines
für jedes Schienenelement und Folie, um die Folie an Ort
und Stelle an dem Schienenelement entnehmbar zu sichern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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