EP2140744A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbringen von medien auf flächige substrate - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufbringen von medien auf flächige substrate

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EP2140744A1
EP2140744A1 EP08735352A EP08735352A EP2140744A1 EP 2140744 A1 EP2140744 A1 EP 2140744A1 EP 08735352 A EP08735352 A EP 08735352A EP 08735352 A EP08735352 A EP 08735352A EP 2140744 A1 EP2140744 A1 EP 2140744A1
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dispenser
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camera
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Franz Plachy
Oliver Stetter
Jacob Szekeresch
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Ekra Automatisierungssysteme GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for applying media to flat substrates, in particular to printed circuit boards.
  • the media to be applied may be, for example, glue or a solder paste.
  • the screen printing process thus represents a cost-effective and effective solution for applying media to substrates.
  • the present invention is based on the idea that in addition to a conventional printing of the substrate media should also be applied with the help of a dispenser complementary.
  • the facilities that are already required for printing on the substrate should be used as effectively as possible in order to allow the complementary application of the media with the help of the dispenser.
  • the dispenser is attached to a camera, with the help of which markings are monitored in the context of the printing process, with the help of the correct arrangement and orientation of the substrate is detected. It can now be used already existing camera axis, for example, with the help of the dispenser to put glue or solder deposits on the circuit board. In this case, the dispenser can fully utilize the travel range of the camera axis in order to achieve all additional points to be dispensed.
  • the total expense is significantly reduced by the solution according to the invention, since no separate means for applying the media by means of the dispenser is required.
  • the camera can also be used to ensure that the dispenser is properly positioned. In this way, ultimately, the quality or accuracy when applying media can be increased overall.
  • Figure 1 shows a generally provided with the reference numeral 1 device by means of which media such.
  • media such as adhesive or solder paste can be applied to a sheet substrate.
  • substrate 2 is a circuit board, which is to be provided in particular with conductor tracks.
  • a majority of the medium to be applied is first applied as part of a screen printing process.
  • a screen printing stencil 3 is shown schematically, which is then to be arranged for the subsequent printing process on the upper side of the printed circuit board 2. It is essential here that the template 3 is arranged and aligned with respect to the substrate 2 in the correct manner.
  • the arrangement and alignment of the template 3 is monitored with respect to the substrate 2 by means of an optical monitoring device whose main component is a camera 5.
  • a camera window 7 is provided on the upper side of the housing 6 of the camera 5, with the aid of which the printing template 3 located above the camera can be viewed.
  • a second camera window on the underside of the housing 6, which serves to optically scan the printed circuit board 2 located below the camera 5.
  • marks applied to the template 3 and to the printed circuit board 2 can then be detected, by means of which it can be recognized whether the printed circuit board 2 is correctly arranged and aligned, or if a corresponding correction is still required.
  • the printing stencil 3 is then lowered onto the printed circuit board 2 in order to initiate the printing process.
  • a dispenser 10 is furthermore arranged on the camera housing 6 with the aid of a clamp 8, with the aid of which media can be applied to the printed circuit board 2 punctually and in addition to the screen printing method described above in a further method step.
  • a dispenser 10 it is a known so-called screw dispenser 10, at the front end of a downwardly directed needle 11 is arranged, via which the in a cartridge 12 located medium by means of a motor 13 is applied to the circuit board 2.
  • adhesive or solder paste may be accommodated in the cartridge 12.
  • the peculiarity of the solution according to the invention is that the dispenser 10 is fixedly arranged on the camera 5.
  • a first advantage results from the fact that the movability of the camera 5, which is made possible by the various components of the device 1 shown in FIG. 1 and known per se, can also be used for the corresponding arrangement of the dispenser 10.
  • the dispenser 10 can thus in the plane of the circuit board 2 within the
  • Movement range of the camera 5 are moved without requiring additional mechanisms would be required.
  • the effort to realize a combined device for applying media by means of the screen printing process and with the help of a dispenser is significantly reduced in this way.
  • the dispenser 10 is arranged in a known arrangement with respect to the camera 5, strictly speaking with respect to the camera windows. This means that in the later supplementary application of media with the aid of the dispenser 10, the camera 5 can also be used to ensure that the dispenser 10 is correctly positioned. In this way, the accuracy of the application of the media is further improved.
  • the combination according to the invention accordingly supports the accurate and correct application of media to substrates. At the same time the effort to implement a corresponding device is reduced.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) zum Aufbringen von Medien auf flächige Substrate (2), insbesondere auf Leiterplatten, mit einer Bedruckungseinrichtung zum Aufbringen von Medien auf das Substrat (2) im Rahmen eines Druckverfahrens, einer optischen Überwachungseinrichtung zur Überprüfung der Anordnung und/oder Ausrichtung des Substrats (2) bezüglich der Bedruckungseinrichtung sowie einem Dispenser (10) zum ergänzenden Aufbringen von Medien auf das Substrat (2) ist vorgesehen, dass der Dispenser (10) bezüglich der optischen Überwachungseinrichtung in einer festen Relation angeordnet ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von Medien auf flächige Substrate
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, sowie eine Vorrichtung zum Aufbringen von Medien auf flächige Substrate, insbesondere auf Leiterplatten. Bei den aufzubringenden Medien kann es sich beispielsweise um Kleber oder eine Lotpaste handeln.
Um flächige Substrate, insbesondere Leiterplatten effektiv mit Medien, wie z. B. Lotpaste oder Kleber versehen zu können, wurden in der Vergangenheit unterschiedliche Verfahren entwickelt, welche ein im wesentliches gleichzeitiges Aufbringen dieser Medien auf die nahezu vollständige Oberfläche der Leitplatte ermöglichen. Hierbei haben sich insbesondere sog. Siebdruckverfahren durchgesetzt, bei denen mit Hilfe entsprechender Druckschablonen Leiterbahnen in dem jeweils gewünschten Muster in einfacher Weise auf das Substrat aufgebracht werden können.
Das Siebdruckverfahren stellt also eine kostengünstige und effektive Lösung dar, Medien auf Substrate aufzubringen. Es hat sich allerdings gezeigt, dass oftmals an zumindest einigen Stellen das Aufbringen des Mediums mit Hilfe des Siebdruckverfahren nicht in ausreichend zufriedenstellender Weise erfolgen kann. Es handelt sich hierbei insbesondere um derartige Stellen, die mehr oder weniger Bedarf an dem entsprechenden Medium haben, als dies mit einer Druckschablone realisiert werden kann.
In derartigen Fällen muss das Aufbringen des Medium individuell bzw. punktuell erfolgen, wobei hierfür in der Regel sogenannte und bereits bekannte Dispenser eingesetzt werden. Mit Hilfe derartiger Vorrichtungen besteht zwar die Möglichkeit, an einzelnen Stellen einer Leiterplatte Medien in gewünschter Menge aufzubringen, allerdings ist dieses Verfahren weniger effektiv als das vorgenannte Siebdruckverfahren, weshalb es sich weniger gut zum generellen Aufbringen von Medien auf Leiterplatten eignet. Ist vorgesehen, dass in Ergänzung zum
Siebdruckverfahren lediglich an einigen bestimmten Stellen Medien mit Hilfe eines Dispensers aufgebracht werden sollen, so stellt sich das Problem, dass die entsprechende Vorrichtung zum Bearbeiten des Substrats sehr komplex ausgestaltet ist. Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit anzugeben, Medien auf Substrate aufzubringen. Hierbei soll insbesondere die Möglichkeit eröffnet werden, auch das ergänzende Aufbringen von Medien mit Hilfe eines Dispensers in einfacher und effektiver Weise vornehmen zu können.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Grundsätzlich beruht die vorliegende Erfindung auf dem Gedanken, dass zusätzlich zu einem üblichen Bedrucken des Substrats Medien auch mit Hilfe eines Dispensers ergänzend aufgebracht werden sollen. Hierbei sollen die Einrichtungen, welche bereits zum Bedrucken des Substrats erforderlich sind, möglichst effektiv genutzt werden, um auch das ergänzende Aufbringen der Medien mit Hilfe des Dispensers zu ermöglichen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, eine zum Bedrucken des Substrats ohnehin erforderliche optische Überwachungseinrichtung, mit deren Hilfe das Anordnen und richtige Ausrichten des Substrats bezüglich der Bedruckungseinrichtung sichergestellt wird, für die Halterung des Dispensers zu nutzen, derart, dass dieser bezüglich der optischen Überwachungseinrichtung in einer festen Relation angeordnet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Dispenser an einer Kamera befestigt ist, mit deren Hilfe im Rahmen des Bedruckungsverfahrens Markierungen überwacht werden, mit deren Hilfe die korrekte Anordnung und Ausrichtung des Substrats festgestellt wird. Es kann nunmehr die ohnehin bereits vorhandene Kameraachse genutzt werden, um mit Hilfe des Dispensers beispielsweise Kleber oder Lotdepots auf die Leiterplatte zu setzen. Der Dispenser kann hierbei den Verfahrbereich der Kameraachse vollständig nutzen, um sämtliche ergänzend zu dispensierende Stellen, zu erreichen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird dementsprechend der Gesamtaufwand deutlich reduziert, da keine separate Einrichtung zum Aufbringen der Medien mit Hilfe des Dispensers erforderlich ist. Ferner kann die Kamera auch genutzt werden, um sicherzustellen, dass der Dispenser in richtiger Weise angeordnet ist. Auf diesem Wege kann letztendlich die Qualität bzw. Genauigkeit beim Aufbringen von Medien insgesamt erhöht werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 die Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbringen von
Medien auf ein flächiges Substrat;
Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Ansicht von Figur 1.
Figur 1 zeigt eine allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene Vorrichtung, mit deren Hilfe Medien, wie z. B. Kleber oder Lotpaste auf ein flächiges Substrat aufgebracht werden können. Bei dem schematisch dargestellten Substrat 2 handelt es sich um eine Leiterplatte, welche insbesondere mit Leiterbahnen versehen werden soll.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt ein Großteil des aufzubringenden Mediums zunächst im Rahmen eines Siebdruckverfahrens aufgebracht wird. Hierzu ist schematisch eine Siebdruckschablone 3 dargestellt, welche dann für das spätere Druckverfahren an der Oberseite der Leiterplatte 2 anzuordnen ist. Wesentlich hierbei ist, dass die Schablone 3 bezüglich des Substrats 2 in korrekter Weise angeordnet und ausgerichtet ist.
In bekannter Weise wird die Anordnung und Ausrichtung der Schablone 3 bezüglich des Substrats 2 mit Hilfe einer optische Überwachungseinrichtung überwacht, deren Hauptbestandteil eine Kamera 5 ist. Wie die vergrößerte Darstellung in Figur 2 zeigt, ist an der Oberseite des Gehäuses 6 der Kamera 5 ein Kamerafenster 7 vorgesehen, mit deren Hilfe die oberhalb der Kamera befindliche Druckschablone 3 betrachtet werden kann. In gleicher Weise befindet sich auch an der Unterseite des Gehäuses 6 ein zweites Kamerafenster, welches dazu dient, die unterhalb der Kamera 5 befindliche Leiterplatte 2 optisch abzutasten. Mit Hilfe der beiden Kamerafenster können dann an der Schablone 3 sowie an der Leiterplatte 2 angebrachte Marken erfasst werden, über die zu erkennen ist, ob die Leiterplatte 2 richtig angeordnet und ausgerichtet ist, oder ob gegebenenfalls noch eine entsprechende Korrektur erforderlich ist. Nach Bestätigung der richtigen Anordnung mit Hilfe der Überwachungseinrichtung wird dann die Druckschablone 3 auf die Leiterplatte 2 abgesenkt, um den Druckvorgang zu initiieren.
Erfindungsgemäß ist ferner an dem Kameragehäuse 6 mit Hilfe einer Klammer 8 ein Dispenser 10 angeordnet, mit dessen Hilfe in einem weiteren Verfahrensschritt punktuell und ergänzend zu dem zuvor beschriebenen Siebdruckverfahren Medien auf die Leiterplatte 2 aufgebracht werden können. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich um einen an sich bekannten sogenannten Schraubendispenser 10, an dessen vorderen Ende eine nach unten gerichtete Nadel 11 angeordnet ist, über die das in einer Kartusche 12 befindliche Medium mit Hilfe eines Motors 13 auf die Leiterplatte 2 aufgebracht wird. Beispielsweise kann in der Kartusche 12 Kleber oder Lotpaste aufgenommen sein.
Die Besonderheit der erfindungs gemäßen Lösung besteht darin, dass der Dispenser 10 fest an der Kamera 5 angeordnet ist. Ein erster Vorteil ergibt sich hierbei daraus, dass die Verfahrbarkeit der Kamera 5, welche durch die verschiedenen, in Figur 1 dargestellten und an sich bekannten Komponenten der Vorrichtung 1 ermöglicht wird, auch zum entsprechenden Anordnen des Dispensers 10 genutzt werden kann. Der Dispenser 10 kann somit in der Ebene der Leiterplatte 2 innerhalb des
Bewegungsbereichs der Kamera 5 verfahren werden, ohne dass hierzu zusätzliche Mechanismen erforderlich wären. Der Aufwand zur Realisierung einer kombinierten Vorrichtung zum Aufbringen von Medien mit Hilfe des Siebdruckverfahrens sowie mit Hilfe eines Dispensers wird auf diesem Wege deutlich reduziert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Dispenser 10 in einer bekannten Anordnung bezüglich der Kamera 5, genaugenommen bezüglich der Kamerafenster, angeordnet ist. Dies bedeutet, dass beim späteren ergänzenden Aufbringen von Medien mit Hilfe des Dispensers 10 die Kamera 5 auch dazu genützt werden kann, sicherzustellen, dass der Dispenser 10 in richtiger Weise positioniert ist. Auf diesem Wege wird die Genauigkeit beim Aufbringen der Medien weiter verbessert.
Durch die erfindungsgemäße Kombination wird dementsprechend das genaue und richtige Aufbringen von Medien auf Substrate unterstützt. Gleichzeitig wird der Aufwand zum Realisieren einer entsprechenden Vorrichtung reduziert.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Aufbringen von Medien auf flächige Substrate (2), insbesondere auf Leiterplatten, aufweisend folgende Schritte: a) Anordnen eines Substrats (2) in einer Bedruckungseinrichtung, b) Ausrichten des Substrats (2) bezüglich der Bedruckungseinrichtung mit Hilfe einer optischen Überwachungseinrichtung, c) Aufbringen von Medien auf das Substrat (2) mit Hilfe eines Druckverfahrens, sowie d) ergänzendes Aufbringen von Medien auf das Substrat (2) mit Hilfe eines Dispensers (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Dispenser (10) bezüglich der optischen Überwachungseinrichtung in einer festen Relation angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen von Medien in Schritt c) im Rahmen eines Siebdruckverfahrens erfolgt, wobei mit Hilfe der optischen Überwachungseinrichtung die Anordnung und/oder Ausrichtung des Substrats (2) bezüglich einer Druckschablone (3) der Bedruckungseinrichtung überprüft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Überwachungseinrichtung eine Kamera (5) umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dispenser (10) an einem Gehäuse (6) der Kamera (5) befestigt ist.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim ergänzenden Aufbringen von Medien mit Hilfe des Dispensers (10) die optische Überwachungseinrichtung zur Überprüfung der Position des Dispensers (10) genutzt wird.
6. Vorrichtung (1) zum Aufbringen von Medien auf flächige Substrate (2), insbesondere auf Leiterplatten, aufweisend: i) eine Bedruckungseinrichtung zum Aufbringen von Medien auf das Substrat (2) im Rahmen eines Druckverfahrens, ii) eine optische Überwachungseinrichtung zur Überprüfung der Anordnung und/oder Ausrichtung des Substrats (2) bezüglich der Bedruckungseinrichtung, sowie iii) einen Dispenser (10) zum ergänzenden Aufbringen von Medien auf das Substrat (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Dispenser (10) bezüglich der optischen Überwachungseinrichtung in einer festen Relation angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedruckungseinrichtung zum Aufbringen von Medien im Rahmen eines Siebdruckverfahrens ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Überwachungseinrichtung eine Kamera (5) umfasst.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dispenser (10) an einem Gehäuse (6) der Kamera (5) befestigt ist.
EP08735352A 2007-04-23 2008-04-22 Verfahren und vorrichtung zum aufbringen von medien auf flächige substrate Withdrawn EP2140744A1 (de)

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