DE3904863C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachbett-Siebdruckmaschine zum Bedrucken von elektrischen Leiterplatten mit einem ersten und mit einem zweiten Druckbild, mit einem die Leiterplatte aufnehmenden Drucktisch, der unter eine Druckvorrichtung verfahrbar ist, wobei der Drucktisch einen Fahrschemel und eine Drucktischplatte aufweist, die auf dem Fahrschemel durch Schrittmotoren verstellbar ist, und mit einer Steuereinrichtung die eine elektronische Kamera aufweist, durch die der Abgleich des auf die Leiterplatte aufzubringenden zweiten Druckbildes auf zwei Referenzmarken festlegende erste Druckbild derart erfolgt, daß die elektronische Kamera die IST-Lage der Referenzmarke auf der Leiterplatte erfaßt, und daß die Steuereinrichtung diese IST-Lage mit einer zuvor erfaßten und gespeicherten SOLL-Lage der Referenzmarken vergleicht, und daß aus diesem Vergleich Steuersignale zur Ansteuerung der Schrittmotoren abgeleitet werden.

Eine derartige Flachbett-Siebdruckmaschine ist aus der EP 02 59 776 A2 bekannt. Nach dem Auflegen einer mit Referenzmarken versehenen Leiterplatte auf die Drucktischplatte der bekannten Flachbett-Siebdruckmaschine wird eine elektronische Kamera der Steuereinrichtung durch eine quer zur Verschieberichtung des Drucktisches verfahrbare Kamera-Transporteinrichtung und durch ein Verschieben des Drucktisches über der ersten Referenzmarke positioniert. Die elektronische Kamera erfaßt dann die IST-Lage der ersten Referenzmarke und leitet diese Informationen zur Steuereinrichtung weiter. Die Steuereinrichtung berechnet aus der Abweichung der IST-Lage von der gespeicherten SOLL-Lage ein erstes Steuersignal. Danach wird die elektronische Kamera durch eine erneute Verschiebung der Kamera-Transporteinrichtung und durch eine nochmalige Bewegung der Drucktischplatte über die zweite Referenzmarke positioniert. Durch den Vergleich der IST-Lage und der zuvor gespeicherten SOLL-Lage der zweiten Referenzmarke wird ein zweites Steuersignal abgeleitet. Mit einem aus dem ersten und dem zweiten Steuersignal gebildeten resultierenden Steuersignal werden dann die an der Drucktischplatte angreifenden Schrittmotoren angesteuert. Diese verschieben dann die Drucktischplatte so lange bis der Abgleich zwischen IST-Lage und SOLL-Lage der Drucktischplatte erreicht ist.

Die hohen Qualitätsanforderungen beim Bedrucken von Leiterplatten zur Herstellung von gedruckten Schaltungen erfordern eine äußerst hohe Präzision bei der Ausrichtung der Leiterplatte. Die exakte Abstimmung des ersten und des zweiten Druckbildes ist für die Qualität der mit der Flachbett-Siebdruckmaschine herzustellenden bedruckten Schaltung von ausschlaggebender Bedeutung: In einem ersten Arbeitsvorgang wird die Leiterplatte mit einem ersten Druckbild versehen und anschließend in einem Ätzbad bearbeitet. Die dadurch entstandenen Leiterbahnen müssen nun teilweise - d. h. mit dem zweiten Druckbild - mit einer Schicht aus Lötstopp-Lack abgedeckt werden, damit nach dem Bestücken der Leiterplatte mit den elektronischen Bauelementen im darauffolgenden Lötbad nur die nicht mit Lötstopp-Lack bedruckten Lötkontaktstellen der Leiterbahnen verzinnt werden. Ansonsten ist es möglich, daß - z. B. bei der geforderten hohen Leitungsdichte der Leiterbahnen - im Lötbad zwei benachbart liegende Kontaktbahnen kurzgeschlossen werden.

Die bekannte Flachbett-Siebdruckmaschine erfüllt in nachteiliger Art und Weise nicht oder nur unter Verwendung einer äußerst aufwendigen Kamera-Transporteinrichtung diese hohen Qualitätsanforderungen. Um die erforderliche hohe Präzision beim Abgleich der Drucktischplatte auch nur annähernd zu erreichen, ist es bei der bekannten Flachbett-Siebdruckmaschine erforderlich, die elektronische Kamera mittels der Kamera-Transportvorrichtung bei jeder Leiterplatte und bei jedem einzelnen Positionierungsvorgang in reproduzierbarer Art und Weise auf Bruchteile von Millimetern genau über der entsprechenden Referenzmarke zu positionieren. Dies bedeutet aber, daß die Kamera-Transporteinrichtung äußerst exakt arbeiten muß, da ansonsten etwaig auftretende Positionierungsfehler der elektronischen Kamera einen exakten Abgleich von vornherein verhindern würden. Daraus resultiert eine besonders teure und aufwendige Ausführung dieser Kamera-Transportvorrichtung.

Außerdem arbeitet die bekannte Flachbett-Siebdruckmaschine nur äußerst langsam und damit unrationell. Der zwischen der Erfassung der ersten und der zweiten Referenzmarke nötige Transportvorgang der elektronischen Kamera und die zu ihrer Positionierung benötigte Verschiebung des Drucktisches bewirken, daß der Abgleich einer Leiterplatte nur äußerst zeitaufwendig durchzuführen ist. Dies vermindert in besonders nachteiliger Art und Weise die Produktionsrate der bekannten Flachbett-Siebdruckmaschine.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Flachbett-Siebdruckmaschine besteht darin, daß eine aufwendig ausgeführte Steuereinrichtung benötigt wird. Es ist vorgesehen, daß die Ablage der ersten und der zweiten Referenzmarke erfaßt und abgespeichert wird, bevor aus den abgespeicherten Daten ein erstes und ein zweites Steuersignal abgeleitet wird. Dies erfordert einen großen - und somit teuren - Bildspeicher der Steuereinrichtung. Die Berechnung des aus dem ersten und dem zweiten Steuersignal abgeleiteten resultierenden Steuersignal zur Ansteuerung der Schrittmotoren ist außerdem hardwaremäßig aufwendig und rechenzeitintensiv.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Flachbett-Siebdruckmaschine ist darin zu sehen, daß eine Kontrolle des Abgleichvorganges mittels der vorgesehenen Steuereinrichtung nicht möglich ist. Die eigentliche Verschiebung des Drucktisches zum Abgleich der Leiterplatte findet erst dann statt, wenn der Drucktisch aus dem Arbeitsbereich der elektronischen Kamera wegbewegt wurde. Diese Maßnahme - die aufgrund der langen Berechnungszeit des resultierenden Steuersignals notwendig ist, damit die Produktionsrate der bekannten Flachbett-Siebdruckmaschine einen noch akzeptablen Umfang erreicht - verhindert es aber in nachteiliger Art und Weise, die durch den mechanischen Positionierungsvorgang erreichte Übereinstimmung von IST- und SOLL-Lage zu überprüfen.

Aus der DE-OS 30 15 159 ist eine Flachbett-Siebdruckmaschine bekannt, bei der der Abgleich der Drucktischplatte mit Hilfe von vier Fototransistoren und einer Leuchtdiode durchgeführt wird. Jede der Fototransistoren wird gegen eine reflektierende Stelle der Leiterplatte gerichtet. Die Drucktischplatte wird dann solange verschoben, bis in jedem der vier Fototransistoren der gleiche Reflexionsgrad und die gleiche Lichtmenge registriert wird. Diese bekannte Flachbett-Siebdruckmaschine besitzt den Nachteil, daß eine den hohen Qualitätsanforderungen beim Bedrucken von Leiterplatten genügende Abgleichgenauigkeit nicht erreicht werden kann. Es ist nicht möglich, die Abweichung der IST-Lage der Drucktischplatte von ihrer SOLL-Lage derart hochauflösend festzustellen, daß diese Flachbett-Siebdruckmaschine zum Bedrucken von Leiterplatten eingesetzt werden kann. Die in der o. g. Druckschrift beschriebene Abgleichmethode ist außerdem äußerst empfindlich auf Streulichteinflüsse der Umgebung.

Zur Vermeidung dieser Nachteile stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Flachbett-Siebdruckmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein individueller Abgleich einer Leiterplatte besonders rasch und mit hoher Präzision erreicht wird. Außerdem soll gewährleistet sein, daß die erfindungsgemäße Flachbett-Siebdruckmaschine einfach aufgebaut ist. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Flachbett-Siebdruckmaschine keine aufwendige und teure Kamera-Transportvorrichtung zur Positionierung einer elektronischen Kamera über der entsprechenden Referenzmarke erfordern. Desweiteren soll eine Kontrollmöglichkeit des erreichten Abgleichs gegeben sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung für jede der beiden Referenzmarken eine elektronische Kamera aufweist, und daß aus diesem Vergleich ein zweites Steuersignal abgeleitet wird, und daß der Abgleich zwischen IST- und SOLL-Lage der Drucktischplatte iterativ durch eine alternierende Ansteuerung der Schrittmotoren mit den Steuersignalen erfolgt, derart, daß nach dem Erfassen der Abweichung zwischen IST- und SOLL-Lage der einen Referenzmarke mittels der einen Kamera die Betätigung eines äußeren Schrittmotors und des mittleren Schrittmotors erfolgt, und daß danach nach dem Erfassen der Abweichung von SOLL- und IST-Lage der zweiten Referenzmarke mittels der zweiten Kamera eine Betätigung zumindest des anderen äußeren Schrittmotors bei Feststellen des erstgenannten äußeren Schrittmotors erfolgt, und daß diese Schritte solange abwechselnd wiederholt werden, bis die IST-Lage der beiden Referenzmarken mit ihrer zuvor erfaßten SOLL-Lage übereinstimmt.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen erlauben es in besonders vorteilhafter Art und Weise, eine Flachbett-Siebdruckmaschine zu realisieren, bei der ein individueller Abgleich einer Leiterplatte mit äußerst hoher Präzision besonders einfach und rasch durchzuführen ist. Die alternierende optoelektronische Erfassung jeweils einer Referenzmarke bewirkt in Verbindung mit dem durch die abwechselnde Ansteuerung der ein mechanisches Abgleichsystem bildenden Schrittmotoren eine iterative Annäherung der IST-Lage der Drucktischplatte an ihre zuvor erfaßte und gespeicherte SOLL-Lage. Die beiden elektronischen Kameras der optoelektronischen Steuereinrichtung sind jeweils starr über der Drucktischplatte montiert, so daß bei der Erfassung der beiden Referenzmarken keine Kamera-Positionierungsfehler auftreten. Dies bewirkt in besonders vorteilhafter Art und Weise eine hohe Präzision des Abgleichvorganges. Es ist kein zeitaufwendiger Transport einer Kamera von der einen zur anderen Referenzmarke nötig, wodurch die für die Erfassung der Fehllage der Drucktischplatte erforderliche Zeit drastisch reduziert wird. In besonders vorteilhafter Art und Weise ist vorgesehen, daß immer nur jeweils eine Referenzmarke erfaßt und sofort daran anschließend die Verschiebung der Drucktischplatte anhand des aus der einen Referenzmarke berechneten Steuersignals durchgeführt wird. Es ist also keine aufwendige Zwischenspeicherung von zwei Referenzmarken nötig. Die optoelektronische Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Flachbett-Siebdruckmaschine kann deshalb einfacher ausgeführt sein.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen erlauben besonders vorteilhaft, daß eine Endkontrolle des Abgleichvorganges der Drucktischplatte durch eine optoelektronische Steuereinrichtung möglich wird. Damit ist gewährleistet, daß auch bei besonders schwierig zu korrigierenden Fehllagen der Leiterplatte stets ein rascher und exakter Abgleich gewährleistet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus der Richtung II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel aus der Richtung III-III der Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Drucktisch der Flachbett-Siebdruckmaschine aus der Richtung IV-IV der Fig. 2, wobei die Drucktischplatte durchsichtig dargestellt ist,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Drucktisch der Flachbett-Siebdruckmaschine entlang der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 ein Blockschaltbild des optischen Kontrollsystems.

Die Flachbett-Siebdruckmaschine weist einen Drucktisch 1 und eine Druckvorrichtung 2 auf. Die Druckvorrichtung 2 besteht aus einem in Führungsholmen 4 geführten Rakelwerk 3 und einer (nicht gezeigten) Druckfolie (Drucksieb). Die Höhen- und Absprungregulierung des Rakelwerks 3 wird durch ein Handrad 6 durchgeführt. Der Drucktisch 1 besteht aus einer Drucktischplatte 23 und einem Fahrschemel 24. Auf der Drucktischplatte 23 ist ein Maskenblech 21 angeordnet, welches eine Leiterplatte 20 aufnimmt. Der Drucktisch 1 wird über Kugelhülsenführungen 7 des Fahrschemels 24 und am Rahmen 9 der Flachbett-Siebdruckmaschine angebrachte Rundwellen 8 von einem Tischantrieb 5 aus seiner Aufnahmeposition 22 in seine Druckposition 22′ unter die Druckvorrichtung 2 gefahren. An zwei seitlichen am Rahmen 9 angeordneten Trägerplatten 10 ist je ein Galgen 11a und 11b vorgesehen. Jeder der Galgen 11a und 11b weist je einen Ausleger 12a und 12b auf, welcher um die Achse 14 schwenkbar sowie in der Richtung 15 horizontal verschiebbar ist. An den Enden der Ausleger 12a und 12b ist je eine elektronische Kamera 13a und 13b schwenkbar angebracht. Dies ermöglicht es besonders einfach, die Kameras 13a und 13b über beliebigen Teilbereichen des Drucktisches 1 zu positionieren und dann durch Feststellen der Stellhebel 16a bis 16d zu fixieren. An der Leiterplatte 20 sind zwei Referenzmarken 41 und 51 angebracht. Die beiden Kameras 13a und 13b werden - wie später noch eingehend erläutert wird - derart über dem Drucktisch 1 positioniert, daß jeweils eine der Referenzmarken 41 und 51 in einem durch das Sucherfeld der Kamera 13a oder 13b auf der Leiterplatte 20 definierten Ausschnitt 41′ oder 51′ liegt. Anstelle eines Galgens kann auch ein Portal oder eine Traverse verwendet werden.

Der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Flachbett-Siebdruckmaschine wird anhand eines typischen Arbeitsablaufes beschrieben: Eine Leiterplatte 20 wird aus einem Magaziniergerät (nicht gezeigt) entnommen, manuell oder mittels einer Transporteinrichtung (nicht gezeigt), z.B. Vakuumgreifern, in ein am Drucktisch 1 befestigtes Maskenblech 21 eingesetzt. Bei diesem Vorgang befindet sich der Drucktisch 1 in seiner Aufnahmeposition 22, die in Fig. 3 strichpunktiert eingezeichnet ist. Das Arretieren der Leiterplatte 20 am Drucktisch 1 erfolgt in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise durch eine Vakuumsaugeinrichtung (nicht gezeigt), welche die Leiterplatte 20 durch Unterdruck am Drucktisch 1 fixiert. Dies bewirkt eine gute Planlage der Leiterplatte 20 auf der Drucktischplatte 23, so daß auch leicht verformte Leiterplatten eben aufliegen. Das Maskenblech 21 erlaubt es, die Leiterplatte 20 am Drucktisch 1 besonders einfach vorzupositionieren. Dabei treten Ablagefehler bis zu 1 mm auf. Die hohen Anforderungen beim Flachbett-Siebdruck und insbesondere bei Druck elektronischer Schaltungen erfordern es nun, die Leiterplatte bis auf Toleranzen kleiner als 0,01 mm zu positionieren. Zu diesem Zweck ist nun vorgesehen, daß die Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1 samt der auf ihr arretierten Leiterplatte 20 bewegt wird und nicht - wie bei bekannten Geräten - die Leiterplatte 20 auf der Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1 hin- und herverschoben wird. Die Drucktischplatte 23 ist auf dem Fahrschemel 24 des Drucktisches 1 auf Kugellagern 31 (siehe Fig. 4) freischwimmend gelagert, so daß sie besonders leicht durch drei Schrittmotoren 25a, 25b und 25c bewegt werden kann. Die Schrittmotoren 25a, 25b und 25c können, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, am Außenrand des Drucktisches 1 angebracht sein. Es ist aber auch möglich, diese Schrittmotoren 25a bis 25c unter dem Drucktisch 1 zu befestigen, so daß sie direkt an drei Verschiebeschlitten 26a, 26b und 26c angreifen. Diese zweite Alternative ist nun in dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel verwirklicht. Die Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den Drucktisch 1, wobei die Leiterplatte 20, das Maskenblech 21 und die Drucktischplatte 23 transparent dargestellt werden. Die drei Schrittmotoren 25a bis 25c und die Verschiebeschlitten 26a bis 26c sind an einem sich quer zur Fahrrichtung 28 des Drucktisches 1 erstreckenden, am Fahrschemel 24 befestigten Träger 29 angebracht. Die Bewegungsrichtungen der Verschiebeschlitten 26a bis 26c sind z.B. so festgelegt, daß der Verschiebeschlitten 26a und der Verschiebeschlitten 26c in der Richtung 28 verschiebbar und der Verschiebeschlitten 26b in einer Richtung 28′ normal zur Bewegungsrichtung 28 beweglich ist. Es ist aber durchaus möglich, die Bewegungsrichtung eines jeden der Verschiebeschlitten 26a bis 26c anders festzulegen. Jeder der Verschiebeschlitten 26a, 26b und 26c trägt je einen Ausgleichsschlitten 30a, 30b und 30c, dessen Verschiebungsrichtung jeweils zu der Bewegungsrichtung des Verschiebeschlittens 26a bis 26c orthogonal ist. Die Ausgleichsschlitten 30a bis 30c dienen dazu, die bei der Verstellung der Drucktischplatte 23 entstehenden Winkelfehler auszugleichen. An jedem der Ausgleichsschlitten 30a bis 30c ist je ein Mitnahmezapfen 32a bis 32c angebracht. Dieser greift in eine zugeordnete, an der Unterseite der Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1 befindliche Ausnehmungen (nicht gezeigt) ein und übertragen derart die Bewegungen der Verschiebeschlitten 26a bis 26c auf die Drucktischplatte 23. Die durch die Verschiebeschlitten 26a bis 26c und den Schrittmotoren 25a bis 25c gebildete Abgleichvorrichtung erlaubt es in besonders einfacher Art und Weise, die auf den Kugellagern 31 gelagerte Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1 leicht und besonders präzise zu verstellen. Bei der Verschiebung des Drucktisches 1 aus seiner Normalposition in die korrigierte Position 1′, die in Fig. 4 strichliert dargestellt ist, kann eine mechanische Auflösung von besser als einem Tausendstel mm erreicht werden.

Der Abgleichvorgang bei der Positionierung einer Leiterplatte 20 wird anhand der Fig. 6 beschrieben. Ferner wird dazu auf die Fig. 3 verwiesen. Der Drucktisch 1 befindet sich in seiner Aufnahmestellung 22 (Drucktisch 1 strichpunktiert eingezeichnet), die Leiterplatte 20 liegt plan, durch Unterdruck fixiert auf der Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1 auf. Über die Drucktischplatte 23 und über die auf ihr fixierte Leiterplatte 20 wird nun eine Druckfolie gespannt, die am Fahrschemel 24 des Drucktisches 1 unverrückbar befestigt wird. Der Drucktisch 1 mit Leiterplatte 20 und Druckfolie wird nun vom Tischantrieb 5 in seine Druckposition 22′ unter die Druckvorrichtung 2 verfahren. Auf die Druckfolie wird das zweite Druckbild aufgetragen. Der Drucktisch 1 wird dann wieder zusammen mit Leiterplatte 20 und Druckfolie in seine Aufnahmeposition 22 zurückbewegt. Die Drucktischplatte 23 wird nun mittels der in dieser "Lernphase" vom Bedienungspersonal manuell gesteuerten Schrittmotoren 25a bis 25c solange unter der Druckfolie verstellt, bis das zweite Druckbild innerhalb vorgegebener Toleranzen über dem ersten Druckbild liegt. Dann wird die Druckfolie entfernt. Die Kamera 13a wird nun dermaßen über der Drucktischplatte 23 positioniert, daß im Zentrum ihres Sucherfeldes eine vorgewählte, an der Leiterplatte 20 vorhandene Referenzmarke 41 liegt. Diese Referenzmarke 41 kann eine auf der Leiterplatte vorgesehene Bohrung oder eine extra aufgetragene Markierung sein. Es ist aber auch möglich, daß auf bestimmte Details des ersten Druckbildes eingestellt wird. Um das Positionieren der Kamera 13a zu erleichtern, weist das Sucherfeld ein Fadenkreuz auf. Der vom Sucher der Kamera 13a erfaßte Ausschnitt 41′ auf der Leiterplatte 20 ist so festgelegt, daß die Referenzmarke 41 unter Berücksichtigung von Verformungen, Fertigungstoleranzen und der durch den externen Beschickungsvorgang hervorgerufenen Ablagefehler immer von der Kamera 13a erfaßt wird. Diese Abweichungen liegen bei einer Flachbett-Siebdruckmaschine im allgemeinen innerhalb weniger Millimeter, so daß z.B. ein Ausschnitt 41′ von 8×8 mm für den beschriebenen Anwendungsfall ausreichend groß ist. Die Größe des Ausschnittes 41′ bestimmt entscheidend die erreichbare Präzision des Abgleichvorganges. Zur räumlichen Auflösung des Ausschnittes 41′ auf der Leiterplatte 20 steht nur eine begrenzte, von der Leistungsfähigkeit der elektronischen Kamera 13a bestimmte Anzahl von Bildpunkten zur Verfügung. Der abgetastete Ausschnitt 41′ wird in ein Raster von Bildpunkten zerlegt. Dessen einzelne Bestandteile und damit die erzielbare Auflösung sind um so gröber, je größer die räumliche Ausdehnung des Ausschnittes 41′ ist. Die Ausrichtung der Kamera 13a auf einen flächenmäßig kleinen Ausschnitt 41′ bewirkt somit eine hohe räumliche Auflösung und damit eine hohe Präzision des Abgleichvorgangs. Das von der Kamera 13a gelieferte Bild wird über eine Leitung 42a zum Bildverarbeitungssystem 43 geführt. Derartige Bildverarbeitungssysteme sind an sich bekannt, so daß eine detaillierte Beschreibung im vorliegenden Zusammenhang nicht erforderlich ist. Das Bildverarbeitungssystem 43 löst das Kamerabild Bildpunkt für Bildpunkt - pixelweise - auf und ordnet jedem Bildpunkt einen Grauwert zu. Dazu kann das Bildverarbeitungssystem 43 bis zu 64 verschiedene Grauwerte unterscheiden. Das digital arbeitende Bildverarbeitungssystem 43 besitzt gegenüber analogen Verfahren den Vorteil, daß evtl. auftretende, z.B. von der Umgebung bewirkte Störeinflüsse leicht unterdrückt werden können. Die derart aufgelöste Bildinformation wird sequentiell über eine weitere Leitung 44 zu einer Steuer- und Recheneinheit 45 transferiert und in deren Speicher eingeschrieben. Die zweite Kamera 13b wird nun derart eingerichtet, daß die Referenzmarke 51 im Mittelpunkt eines durch das Sucherfeld der Kamera 13b auf der Leiterplatte 20 festgelegten Ausschnittes 51′ liegt. Die von der Kamera 13b gelieferte Bildinformation wird ebenfalls über eine weitere Leitung 42b zum Bildverarbeitungssystem 43 geleitet, analog zu dem von der Kamera 13a gelieferten Bild verarbeitet und ebenfalls im Speicher der Steuer- und Recheneinheit 45 abgelegt. Die beiden gespeicherten Bilder stellen Referenzeinstellungen für den Abgleich der weiteren Leiterplatten 20 einer Produktionsserie dar. Die freie Beweglichkeit der Kameras 13a und 13b über der Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1 erlaubt es, beliebige Ausschnitte 41′ und 51′ der Leiterplatte 20 zur Bildung der Referenzwerte heranzuziehen. Die bildpunktweise Auflösung der von den Kameras 13a und 13b gelieferten Bildern bewirkt eine hohe Präzision des Abgleichvorganges. Nachdem die Referenzwerte in der Steuer- und Recheneinheit 45 aufgenommen wurden, wird der Drucktisch 1 samt der auf ihm fixierten Leiterplatte 20 vom Tischantrieb 5 in seine Druckposition 22′ unter die Druckvorrichtung 2 verfahren und die Leiterplatte 20 wird mit dem zweiten Druckbild versehen. Nach Beendigung des Druckvorganges wird die Leiterplatte 20 durch bekannte Entnahmesysteme der Flachbett-Siebdruckmaschine entnommen und z.B. in einem Magazin gelagert.

Jede folgende Leiterplatte 20 einer Produktionsserie wird nun wie folgt behandelt: Eine Leiterplatte 20 wird aus einem Magazin zum Drucktisch 1, der sich in Aufnahmestellung 22 befindet, transportiert und auf diesen durch Unterdruck fixiert. Dann tastet die Kamera 13a den Ausschnitt 41′ ab. Das von der Kamera 13a gelieferte Bild wird wie oben beschrieben verarbeitet und die daraus gewonnene Information gelangt zur Steuer- und Recheneinheit 45. Diese vergleicht nun das von der Kamera 13a gelieferte Bild pixelweise mit der abgespeicherten Referenzeinstellung und berechnet aus der festgestellten Abweichung der Referenzmarke 41 von der Referenzeinstellung die nötige Verschiebung der Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1. Dabei ist vorgesehen, daß beim Vergleich der beiden Bilder extern eingebbare Parameter wie z.B. ein Kontrastfaktor oder ein Formfaktor berücksichtigt werden.

Die aus dem Vergleich des Ist-Zustandes mit der Referenzeinstellung gewonnene Korrekturwerte gelangen über eine Leitung 46 zu einer Schrittmotorsteuerung 47, welche die Korrekturwerte in Bewegungsschritte der Schrittmotoren 25a bis 25c umrechnet. Die entsprechenden Steuerbefehle werden über die Leitungen 48a bis 48c an die Schrittmotoren 25a bis 25c weitergeleitet, die ihrerseits die Verschiebeschlitten 26a bis 26c entsprechend bewegen. Die Durchführung dieses ersten Justierungsschrittes bewirkt, daß die Abweichung der Referenzmarke 41 von ihrer Soll-Lage deutlich verringert wird oder bereits innerhalb der gerade noch erlaubten Toleranzen liegt. Um nun die Lage der Leiterplatte 20 weiter dem gewünschten Soll-Zustand anzunähern, wird auf die Kamera 13b umgeschaltet. Der von ihr erfaßte Ausschnitt 51′ auf der Leiterplatte 20 wird wie oben beschrieben verarbeitet und in der Steuer- und Recheneinheit 45 mit der entsprechenden Referenzeinstellung verglichen. Aus der Ist-Lage der Referenzmarke 51 werden, wie bereits ausgeführt, die entsprechenden Schrittzahlen der einzelnen Schrittmotoren 25a bis 25c abgeleitet. Nach der Ausführung der Schlittenbewegungen wird wieder auf die Kamera 13a umgeschaltet. Die Lage der Referenzmarke 41 hat sich in Folge des von der Kamera 13b bewirkten Justiervorganges leicht verändert. Um diese Veränderung zu minimieren, ist vorgesehen, daß die Ansteuerung der einzelnen Schrittmotoren 25a bis 25c derart festgelegt wird, daß immer nur zwei der drei Schrittmotoren 25a bis 25c gleichzeitig zum Einsatz kommen. Dies bewirkt, daß der Mitnahmezapfen des nicht bewegten Verschiebeschlittens als fester Drehpunkt für die Bewegung der Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1 dient. Wird z.B. die Referenzmarke 51 durch die Bewegung der Verschiebeschlitten 26b und 26c ihrer Soll-Position angenähert, dreht sich die Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1 um den Mitnahmezapfen 32a. Die Lage der Referenzmarke 41 wird dabei nur wenig verändert. Es ist aber auch möglich, den Abgleich der Leiterplatte 20 durch gleichzeitigen Einsatz aller drei Schrittmotoren 25a bis 25c durchzuführen.

Es erfolgt dann ein erneuter Abgleich mit der Kamera 13a. Dem schließt sich wieder ein erneuter Justiervorgang mit Hilfe der Kamera 13b an. Dieses Verfahren wird iterativ solange fortgesetzt, bis sowohl die von der Kamera 13a festgestellten Abweichungen als auch die von der Kamera 13b festgestellten Abweichungen innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen liegen. Ist dieser Zustand erreicht, so wird der Drucktisch 1 samt der auf ihm fixierten Leiterplatte 20 in seine Druckstellung 22′ verfahren.

Das aus den elektronischen Kameras 13a und 13b, dem Bildverarbeitungssystem 43, der Steuer- und Recheneinheit 45, und gebildete optoelektronische Steuer- und Kontrollsystem erlaubt in Verbindung mit der Schrittmotorsteuerung 47 und der die Schrittmotoren 25a bis 25c und die Verschiebeschlitten 26a bis 26c enthaltende Abgleichvorrichtung in besonders einfacher Art und Weise eine genaue Feststellung der Fehllage jeder einzelnen Leiterplatte 20 einer Serie gegenüber einer voreinstellbaren und voreingestellten Sollposition und eine besonders rasche und präzise entsprechende Ausrichtung. Die Verwendung eines optischen Systems zur Lagekontrolle jeder Leiterplatte 20 einer Produktionsserie ermöglicht die berührungslose Kontrolle der Referenzmarken 41 und 51 und eine schonende Behandlung der Leiterplatten 20. Der Einsatz elektronischer Kameras 13a und 13b bringt eine große Flexibilität bei der Auswahl der Referenzmarken 41 und 51, da auf vorhandene Bohrungen oder Kanten, auf aufgetragene Passermarken oder auf Details des ersten Druckbildes eingestellt werden kann. Die alternierende Verwendung der elektronischen Kameras 13a und 13b bewirkt eine rapide Konvergenz des iterativen Abgleichvorganges. Der Einsatz einer Steuer- und Recheneinheit 45 erlaubt es ferner, die Abweichungen der Referenzmarken von ihrer Soll-Lage gewichtet zu bewerten. Das Kontrollsystem besitzt aufgrund seiner digitalen Bildverarbeitung gegenüber analogen Systemen den Vorteil, daß aus der von einer Kamera 13a oder 13b gelieferten Bildinformation und der gespeicherten Referenzeinstellung direkt ein der Abweichung der Leiterplatte 20 proportionales Korrektursignal gewonnen werden kann.

Zur Überwachung des zweiten Druckvorganges kann vorgesehen sein, daß zwei weitere Kameras (nicht gezeigt) über der Drucktischplatte 23 des Drucktisches 1 montiert werden. Diese Kameras dienen dazu, die Lage des zweiten Druckbildes über dem ersten Druckbild zu kontrollieren. Aus einer einwandfrei mit dem ersten und dem zweiten Druckbild versehenen Leiterplatte 20 werden wieder zwei Referenzeinstellung gewonnen, die die Soll-Lage des zweiten Druckbildes über dem ersten Druckbild repräsentieren. Die Funktionsweise dieser Überwachung ist dem Fachmann aufgrund der oben gemachten Ausführungen leicht ersichtlich und wird deshalb nicht weiters beschrieben. Der Einsatz zweier weiterer Kameras bewirkt es besonders einfach, die Druckqualität ständig zu überwachen. Dadurch können eventuell auftretende Abweichungen sofort festgestellt und korrigiert werden.

Die Erfindung ist selbstverständlich auch anwendbar, wenn z.B. bei sog. "Multilagen", mehr als zwei Drucke erfolgen, wenn z.B. die Rückseite mit Bestückungssymbolen bedruckt wird.

Claims (6)

1. Flachbett-Siebdruckmaschine zum Bedrucken von elektrischen Leiterplatten mit einem ersten und mit einem zweiten Druckbild, mit einem die Leiterplatten (20) aufnehmenden Drucktisch (1), der unter eine Druckvorrichtung (2) verfahrbar ist, wobei der Drucktisch (1) einen Fahrschemel (24) und eine Drucktischplatte (23) aufweist, die auf dem Fahrschemel (24) durch Schrittmotoren (25a, 25b, 25c) verstellbar ist, und mit einer Steuereinrichtung (43, 45, 47), die eine elektronische Kamera (13a) aufweist, durch die der Abgleich des auf die Leiterplatte (20) aufzubringenden zweiten Druckbildes auf zwei Referenzmarken (41, 51) festlegende erste Druckbild derart erfolgt, daß die elektronische Kamera (13a) die IST-Lage der Referenzmarke (41) auf der Leiterplatte (20) erfaßt, und daß die Steuereinrichtung (43, 45, 47) diese IST-Lage mit einer zuvor erfaßten und gespeicherten SOLL-Lage der Referenzmarken (41) vergleicht, und daß aus diesem Vergleich Steuersignale zur Ansteuerung der Schrittmotoren (25a, 25b, 25c) abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (43, 45, 47) für jede der beiden Referenzmarken (41, 51) eine elektronische Kamera (13a, b) aufweist, und daß aus diesem Vergleich ein zweites Steuersignal abgeleitet wird, und daß der Abgleich zwischen IST- und SOLL-Lage der Drucktischplatte (23) iterativ durch eine alternierende Ansteuerung der Schrittmotoren (23a, 23b, 23c) mit den Steuersignalen erfolgt, derart, daß nach dem Erfassen der Abweichung zwischen IST- und SOLL-Lage der einen Referenzmarke (41) mittels der einen Kamera (13a) die Betätigung eines äußeren Schrittmotors (25c) und des mittleren Schrittmotors (25a) erfolgt, und daß danach nach dem Erfassen der Abweichung von SOLL- und IST-Lage der zweiten Referenzmarke (51) mittels der zweiten Kamara (13b) eine Betätigung zumindest des anderen äußeren Schrittmotors (25a) bei Feststellen des erstgenannten äußeren Schrittmotors (25c) erfolgt, und daß diese Schritte solange abwechselnd wiederholt werden, bis die IST-Lage der beiden Referenzmarken (41, 51) mit ihrer zuvor erfaßten SOLL-Lage übereinstimmt.

2. Flachbett-Siebdruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kamera (13a, 13b) erfaßte Ausschnitt (41′, 51′) auf der Leiterplatte (20) soviel größer als die zu erfassende Referenzmarke (41, 51) ist, daß diese unter Berücksichtigung von Verformungen, Fertigungstoleranzen und durch den Beschickungsvorgang hervorgerufener Ablagefehler bereits vor der Verstellung der Schrittmotoren durch die Steuervorrichtung (43, 45, 47) stets innerhalb des Ausschnittes (41′, 51′) liegt.

3. Flachbett-Siebdruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktischplatte (23) auf dem Fahrschemel (24) frei schwimmend gelagert ist, und daß die Verstellung der Drucktischplatte (23) durch drei im wesentlichen entlang einer sich senkrecht zu der Verfahrrichtung (28) erstreckenden Richtung (28′) angeordnete und verdrehbar in der Drucktischplatte (23) eingreifende, auf Ausgleichsschlitten (30a, 30b, 30c) angeordnete Mitnehmerzapfen (32a, 32b, 32c) erfolgt, und daß die Ausgleichsschlitten durch die Schrittmotoren (25a, 25b, 25c) verstellbar sind, und daß ferner die an den äußeren Ausgleichsschlitten (30a, 30c) angreifenden Schrittmotoren (25a, 25c) die ihnen zugeordneten Ausgleichsschlitten (30a, 30c) im wesentlichen parallel zu der Verfahrrichtung (28) verschieben und der mittlere Schrittmotor (25b) den ihm zugeordneten Ausgleichsschlitten (30b) quer (28′) zu der Verfahrrichtung (28) des Druckschemels (24) verschiebt, und daß die Schrittmotoren wahlweise ansteuerbar sind, derart, daß bei Ansteuerung eines äußeren Schrittmotors (25a, 25c) und Festsetzen des anderen äußeren Schrittmotors eine Drehung der Drucktischplatte (23) um den einen der äußeren Mitnehmerzapfen (32a, 32c) erfolgt.

4. Flachbett-Siebdruckmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Kameras (13a, 13b) an Auslegern (12a, 12b) von Galgen (11a, 11b) schwenkbar und feststellbar befestigt sind, wobei jeder Ausleger (12a, 12b) um eine Achse (14) des Galgens (11a, 11b) drehbar und in einer Richtung (15) verschiebbar ist.

5. Flachbett-Siebdruckmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Galgens (11a, 11b) ein Portal oder eine Traverse verwendet wird.

6. Flachbett-Siebdruckmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der elektronischen Kamera (13a, 13b) gelieferte Bildinformation von einem Bildverarbeitungssystem (43) in Bildpunkte zerlegt wird, und daß jedem Bildpunkt ein Grauwert zugeordnet wird, der in der Steuereinrichtung (43, 45, 47) gespeichert wird.