EP4059715A1 - Verfahren und rakelanordnung zur ortsaufgelösten rakeldruck-überwachung für das verarbeiten von rakelfähigen stoffen - Google Patents

Verfahren und rakelanordnung zur ortsaufgelösten rakeldruck-überwachung für das verarbeiten von rakelfähigen stoffen Download PDF

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EP4059715A1
EP4059715A1 EP21162627.0A EP21162627A EP4059715A1 EP 4059715 A1 EP4059715 A1 EP 4059715A1 EP 21162627 A EP21162627 A EP 21162627A EP 4059715 A1 EP4059715 A1 EP 4059715A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
squeegee
baf
processing
rkb
width
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21162627.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rene Blank
Peter Frühauf
Matthias Heimann
Stefan Nerreter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP21162627.0A priority Critical patent/EP4059715A1/de
Publication of EP4059715A1 publication Critical patent/EP4059715A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/44—Squeegees or doctors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/40—Inking units
    • B41F15/42—Inking units comprising squeegees or doctors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41L—APPARATUS OR DEVICES FOR MANIFOLDING, DUPLICATING OR PRINTING FOR OFFICE OR OTHER COMMERCIAL PURPOSES; ADDRESSING MACHINES OR LIKE SERIES-PRINTING MACHINES
    • B41L13/00—Stencilling apparatus for office or other commercial use
    • B41L13/02—Stencilling apparatus for office or other commercial use with flat stencil carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41L—APPARATUS OR DEVICES FOR MANIFOLDING, DUPLICATING OR PRINTING FOR OFFICE OR OTHER COMMERCIAL PURPOSES; ADDRESSING MACHINES OR LIKE SERIES-PRINTING MACHINES
    • B41L13/00—Stencilling apparatus for office or other commercial use
    • B41L13/18—Inking units

Definitions

  • the invention relates to a method for the spatially resolved squeegee pressure monitoring for the processing of substances suitable for squeegeeing according to the preamble of patent claim 1 and a squeegee arrangement for the spatially resolved monitoring of squeegee pressure for the processing of substances suitable for squeegeeing according to the preamble of patent claim 8.
  • Squeegee printing is a key parameter for the successful processing of squeegeable materials, e.g. in printing technology using screen/stencil printing processes for the transfer of a print medium to a substrate.
  • Possible printing mediums are, for example, paints or pastes, which are processed in the printing process, e.g. the stencil/screen printing process, to produce circuit boards on a circuit board substrate.
  • the stencil does not lie evenly due to unevenness or warping of the substrate, which can lead to inhomogeneous layer thicknesses if the squeegee pressure is insufficient. Excessively high squeegee pressure, on the other hand, not only wears out the squeegee and the stencil/screen more quickly, it also leads to squeegeeing out of larger apertures, which also leads to fluctuations in layer thickness.
  • the squeegee pressure has so far been measured in the squeegee holder in the machine using a load cell and can then be adjusted.
  • this central measuring point means that no spatially resolved fluctuations that can arise from an inclination of the substrate can be measured.
  • FIGURE 1 shows such a scenario for processing a squeegee in front or rear view (upper representation) as well as in profile view (side view, lower representation).
  • Substance SF such as the paints or pastes already mentioned, and for measuring a squeegee pressure RKD.
  • the material SF with a doctor blade RK, RK 'and a on the Squeegees RK, RK′ exerted via a squeegee holder RKAF and measured by a load cell KMD arranged in the squeegee holder RKAF on a processing surface BAF.
  • the squeegee RK, RK' is bent by the squeegee pressure RKD with a bend BG. Due to this bend BG, the squeegee RK, RK' forms a wedge-shaped reservoir VR for the material SF to be processed with the processing surface BAF on the template SB for a given squeegee width RKB.
  • the stored substance SF is on the Processing surface BAF with a material layer thickness evenly distributed according to the squeegee width RKB.
  • the object on which the invention is based is to specify a method and a squeegee arrangement for locally resolved squeegee pressure monitoring for the processing of substances that can be doctored, with which the processing of the substances that can be doctored is improved.
  • squeegee controls can level the squeegee using the squeegee pressure data collected during a fabric processing process or cycle, without having to do this in a separate leveling step.
  • severely warped workpieces or substrates can be rejected with a qualified message.
  • the number of detection locations can in principle be greater than two, but is particularly advantageous it has been proven according to claims 2 and 9 in the case of non-linear inhomogeneities in the surface quality or structure of the processing surface that the non-uniform deformations of the squeegee, which are caused by non-linear inhomogeneities, at three detection locations over the squeegee width of the squeegee by the tactile strain measurement or the contactless Distance measurement are recorded.
  • three strain gauges are preferably placed on the squeegee, e.g. in the squeegee positions "LEFT, CENTER and RIGHT".
  • the squeegee which is e.g. made of sheet metal or rubber, bends under the applied squeegee pressure, resulting in a bending or stretching which is caused by the three Strain gauges is detected spatially resolved at the three locations.
  • strain measurement can preferably be carried out in a tactile manner according to claims 5 and 12, so in addition to the above-mentioned "strain gauges ⁇ DMS>"-based strain gauge sensors alternatively also with “Fiber Bragg Grating ⁇ FBG>”-based strain gauge sensors.
  • this can also be recorded with optical sensors as a contactless distance measurement.
  • optical sensors preferably three optical sensors, but at least two optical sensors, are preferably connected mechanically to the squeegee holder and "ride along" with the squeegee during the squeegee's movement when the substance capable of being squeegeed is processed.
  • the detection of the deformation by means of pattern or fringe projection methods offers itself (cf. claims 6 and 13).
  • the substrate for the squeegee e.g. the processing surface of the workpiece to be processed or the substrate with the stencil
  • the bending caused by the squeegee pressure not (any longer) constant across the width of the squeegee, as would be the case with an even substrate.
  • This uneven deformation of the squeegee can be quantified via the strain gauges (DMS) or optical sensors installed at the three detection points by making the measurement results supplied by the sensors available and evaluating them in the form of squeegee pressure data.
  • DMS strain gauges
  • the squeegee pressure data generated by the strain measurement or distance measurement of the squeegee deformations can be based either on a one-dimensional measurement at the detection locations along the squeegee width of the squeegee or on a two-dimensional measurement along the squeegee width of the squeegee and a squeegee path of the movable squeegee.
  • FIGURE 2 shows starting from the FIGURE 1 - as shown there in frontal or rear view (upper representation) and in profile view (side view, lower representation) - a squeegee arrangement RKA for spatially resolved monitoring of a squeegee pressure RKD for processing a squeegeable substance SF, e.g. a paint or a paste, by means of tactile strain measurement DM t .
  • the squeegee arrangement RKA contains a squeegee RK with a device for tactile strain measurement EDM t and a squeegee drive/control unit RASE, which last but not least form a common functional unit for monitoring the squeegee pressure RKD.
  • the squeegee drive/control unit RASE contains, on the one hand, for moving the squeegee RK, as shown in the side view in FIG FIGURE 2 shown along a squeegee path RKW, a conventionally designed and therefore not explicitly shown and further considered drive device and on the other hand a control device, also not shown and described in detail.
  • the control device is responsible for all control tasks of the squeegee arrangement RKA and is connected to the device for tactile strain measurement EDM t , among other things in connection with monitoring the squeegee pressure RKD, as will be explained later, although not explicitly shown.
  • One of these control tasks is the provision of the squeegee pressure RKD via a squeegee mount RKAF on the squeegee RK.
  • the squeegee pressure RKD intended for the squeegee RK measured with a load cell KMD arranged in the doctor blade holder RKAF.
  • the squeegeable substance SF can now be applied, as with the description of FIGURE 1 set out, on a processing surface BAF of a workpiece WST to be processed, which can be designed, for example, as a substrate SBS with a template SBL arranged above it, using screen/stencil printing.
  • Such a uniform distribution of the substance SF can be easily achieved in particular if, with a given squeegee movement RKW and constant bending BG of the squeegee RK over the squeegee width RKB, the squeegee pressure RKD is constant and the processing area BAF has a homogeneous surface finish or surface structure.
  • the processing surface BAF has an inhomogeneous surface condition or structure, i.e. the processing surface BAF has inhomogeneities IHG in relation to its surface condition or structure, then with a constant squeegee pressure RKD over the squeegee width RKB of the squeegee RK, non-uniform deformations VF occur, which the substance distribution on the processing area BAF are the cause of undesired fluctuations in the substance layer thickness.
  • inhomogeneities IHG can be “linear” or “non-linear", with a “linear” inhomogeneity IHG of the processing surface BAF being, for example, that the workpiece WST, SBS, SBL with the processing surface BAF is only tilted in relation to the squeegee RK and this tilting can be corrected with respect to the squeegee RK, for example by realigning the squeegee RK.
  • a “nonlinear” inhomogeneity IHG such a correction is no longer easily possible.
  • the device for tactile strain measurement EDM t In order to be able to record such deformations VF in the sense of a spatially resolved squeegee pressure monitoring and thus to be able to avoid the undesired material layer thickness fluctuations, there is - as already mentioned above - the device for tactile strain measurement EDM t .
  • the device for tactile strain measurement EDM t In order to be able to record such deformations VF in the sense of a spatially resolved squeegee pressure monitoring and thus to be able to avoid the undesired material layer thickness fluctuations, there is - as already mentioned above - the device for tactile strain measurement EDM t .
  • EDM t the device for tactile strain measurement
  • the device for tactile strain measurement EDM t contains three strain gauge sensors DMS based on a "strain gauge ⁇ DMS>" principle, which are arranged at three detection locations EFO across the squeegee width RKB of the squeegee RK and which measure the deformations VF across the squeegee width RKB capture tactile and spatially resolved.
  • the sensors are preferably arranged in such a way that the three strain measurement sensors DMS are evenly distributed over the squeegee width RKB, for example left, right and in the middle of the squeegee RK.
  • the number of detection locations EFO and strain gauge sensors DMS is not limited to three, but it can also be more than three, only it should include at least two detection locations EFO and two strain gauge sensors DMS for the stated purpose.
  • strain gauge sensors DMS based on the DMS principle
  • sensors based on a "Fiber Bragg Grating ⁇ FBG>" principle can also be used.
  • a device for tactile strain measurement EDM t with three or more strain measurement sensors DMS is particularly useful when unevenly occurring deformations VF of the doctor blade RK are to be detected, which are caused by "nonlinear" inhomogeneities IHG in the surface quality or structure of the processing area BAF.
  • the device for tactile strain measurement EDM t has the two strain measurement sensors DMS mentioned.
  • the strain measurement sensors DMS in the device EDM t With the tactile detection of the deformations VF at the detection locations EFO, the strain measurement sensors DMS in the device EDM t generate squeegee pressure data RKDD representing the deformations VF as measurement results.
  • This squeegee print data RKDD is transmitted via the connection between the device EDM t and the squeegee drive/control unit RASE to the control device contained there (in the FIGURE 1 not explicitly shown).
  • the squeegee print data RKDD are based either on a one-dimensional measurement at the detection locations EFO along the squeegee width RKB of the squeegee RK or on a two-dimensional measurement along the squeegee width of the squeegee RK and the squeegee path RKW of the movable squeegee RK.
  • FIGURE 3 also shows starting from the FIGURE 1 - as there in frontal or rear view (upper representation) as well as in profile view (side view, lower representation) - an alternative squeegee arrangement RKA' for spatially resolved monitoring of the squeegee pressure RKD for processing the squeegeable substance SF, e.g. a paint or a paste, by means of contactless Distance measurement AM k .
  • the squeegee arrangement RKA contains a squeegee RK', a device for contactless distance measurement EAM k and the squeegee drive/control unit RASE, which form a common functional unit not least for monitoring the squeegee pressure RKD.
  • the squeegee drive/control unit RASE contains again, on the one hand, for moving the squeegee RK' and the device for contactless distance measurement EAM k , as shown in the side view in FIG FIGURE 3 shown along the squeegee path RKW, the conventionally designed and therefore not explicitly shown and further considered drive device and on the other hand the control device, also not shown and described in detail.
  • the control device is responsible for all control tasks of the squeegee arrangement RKA′ and is connected to the device for contactless distance measurement EAM k in connection with monitoring the squeegee pressure RKD, as will be explained later and although not explicitly shown.
  • One of these control tasks is the provision of the squeegee pressure RKD via the squeegee mount RKAF on the squeegee RK.
  • the squeegee pressure RKD determined for the squeegee RK' is again applied, as already mentioned in connection with the description of the FIGURE 1 explained, measured with the load cell KMD arranged in the doctor blade holder RKAF.
  • the squeegeable substance SF can now also be used again, as with the description of FIG FIGURE 1 set out, on the processing surface BAF of the workpiece to be processed WST, which, for example, can again be designed as the substrate SBS with the template SBL arranged above it, process it in screen/stencil printing.
  • the squeegeable substance SF stored in the wedge-shaped reservoir VR which is formed by the curved squeegee RK' with the processing surface BAF and which has the constant bend BG over the squeegee width RKB as a result of the measured squeegee pressure RKD, is again stored with a Material layer thickness evenly distributed on the processing surface BAF of the workpiece WST, SBS, SBL according to the squeegee width RKB.
  • Such a uniform distribution of the substance SF can again be achieved without any problems, in particular if, with a given squeegee movement RKW and constant bending BG of the squeegee RK' over the squeegee width RKB, the squeegee pressure RKD is constant and the processing area BAF has a homogeneous surface quality or surface structure.
  • the processing surface BAF has an inhomogeneous surface condition or structure, i.e. the processing surface BAF has the inhomogeneities IHG in relation to its surface condition or structure, then with a constant squeegee pressure RKD over the squeegee width RKB of the squeegee RK' the non-uniformly occurring deformations occur again VF, which are the cause of undesired fluctuations in the thickness of the material layer when the material is distributed on the processing area BAF.
  • the device for contactless distance measurement EAM k In order to be able to record such deformations VF again in the sense of a spatially resolved squeegee pressure monitoring and thus to be able to avoid the undesired material layer thickness fluctuations, there are - as already mentioned above and in contrast to the FIGURE 2 -
  • the device for contactless distance measurement EAM k is attached to the squeegee drive/control unit RASE, assigned to it or integrated into it.
  • the device for contactless distance measurement EAM k is designed for the spatially resolved, contactless detection of the deformations VF at the detection locations EFO in such a way that the contactless distance measurement AM k is either optical and triangulation TRG angle-based or is carried out confocally using the KFT confocal technique.
  • the contactless detection based on distance measurement is preferably designed in such a way that the three contactless sensor devices SE k performing the triangulation TRG or the confocal technique KFT are distributed evenly over the squeegee width RKB such that, for example, the contactless distance measurement is left, right and in the middle in relation to the doctor blade RK'.
  • the number of detection locations EFO and sensor devices SE k is again not limited to three, but it can also be greater than three, but it should again include at least two detection locations EFO and two sensor devices SE k for the specified purpose.
  • sensor devices SE k based on the triangulation or confocal principle
  • sensor devices SE k based on principles for pattern projection PMP or principles for stripe projection PSP can also be used.
  • a device for contactless distance measurement EAM k with three or sensor devices SE k is particularly useful when unevenly occurring deformations VF of the squeegee RK' are to be detected, which are caused by "nonlinear" inhomogeneities IHG in the surface quality or structure of the processing area BAF be evoked.
  • the device for contactless distance measurement EAM k has the two sensor devices SE k mentioned.
  • the sensor devices SE k in the device EAM k also generate the squeegee pressure data RKDD representing the deformations VF as measurement results.
  • This Squeegee print data RKDD' are transmitted via the connection between the device EAM k and the squeegee drive/control unit RASE to the control device contained there (in the FIGURE 1 not explicitly shown).
  • the squeegee print data RKDD' are again based either on a one-dimensional measurement at the detection locations EFO along the squeegee width RKB of the squeegee RK' or on a two-dimensional measurement along the squeegee width of the squeegee RK' and the squeegee path RKW of the movable squeegee RK'.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Screen Printers (AREA)

Abstract

Um das Verarbeiten eines rakelfähigen Stoffes (SF) auf einer Bearbeitungsfläche (BAF) eines Werkstücks (WST, SBS, SBL) mit einer Rakel (RK, RK') zu verbessern, wird es vorgeschlagen, einen Rakeldruck (RKD) hierfür ortsaufgelöst zu überwachen. Dabei werden an mindestens zwei Erfassungsorten (EFO) über die Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK'), aufgrund von Inhomogenitäten (IHG) der Bearbeitungsfläche (BAF) in Bezug auf deren Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur über die Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK') ungleichmäßig auftretende Verformungen (VF), die bei einer durch das Rakeln vorgenommenen Verteilung des Stoffes (SF) auf der Bearbeitungsfläche (BAF) die Ursache für unerwünschte Stoffschichtdickenschwankungen sind, durch taktile Dehnungsmessung (DM<sub>t</sub>) oder durch kontaktlose Abstandmessung (AM<sub>k</sub>) erfasst.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ortsaufgelösten Rakeldruck-Überwachung für das Verarbeiten von rakelfähigen Stoffen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Rakelanordnung zur ortsaufgelösten Rakeldruck-Überwachung für das Verarbeiten von rakelfähigen Stoffen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 8.
  • Der Rakeldruck ist ein Schlüsselparameter für das erfolgreiche Verarbeiten von rakelfähigen Stoffen, so z.B. in der Drucktechnologie mittels Sieb-/Schablonendruckverfahren für die Übertragung eines Druckmediums auf ein Substrat. Als Druckmedium kommen dabei z.B. Lacke oder Pasten in Frage, die im Druckverfahren, z.B. dem Schablonen-/Siebdruckverfahren, zur Leiterplattenherstellung auf einem Leiterplattensubstrat verarbeitet werden.
  • Durch Unebenheiten oder Verwölbungen des Substrates liegt die Schablone nicht gleichmäßig auf, was bei unzureichendem Rakeldruck zu inhomogenen Schichtdicken führen kann. Zu hoher Rakeldruck hingegen verschleißt nicht nur die Rakel und die Schablone/das Sieb schneller, es führt auch zum Ausrakeln größerer Aperturen, was ebenso zu Schichtdickenschwankungen führt.
  • Der Rakeldruck wird bisher in der Rakelaufnahme in der Maschine per Kraftmessdose gemessen und kann daraufhin eingestellt werden. Durch diese zentrale Messstelle sind jedoch keine ortsaufgelösten Schwankungen, die durch eine Neigung des Substrates entstehen können, messbar.
  • FIGUR 1 zeigt in Frontal- oder Rückansicht (obere Darstellung) sowie in Profilansicht (Seitenansicht, untere Darstellung) ein derartiges Szenario zur Verarbeitung eines rakelfähigen Stoffes SF, wie die bereits erwähnten Lacke oder Pasten, und zur Messung eines Rakeldrucks RKD. Gemäß diesem Szenario wird im Sieb-/Schablonendruck auf einem Werkstück WST, bestehend aus einem Substrat SBS mit einer darüber zur Verarbeitung des rakelfähigen Stoffes SF auf dem Substrat SBS angeordneten Schablone SBL, der Stoff SF mit einer Rakel RK, RK' und einem auf die Rakel RK, RK' über eine Rakelaufnahme RKAF ausgeübten und von einer in der Rakelaufnahme RKAF angeordneten Kraftmessdose KMD gemessenen Rakeldruck RKD auf einer Bearbeitungsfläche BAF verarbeitet. Dabei wird die Rakel RK, RK' durch den Rakeldruck RKD mit einer Biegung BG gebogen. Durch diese Biegung BG bildet die Rakel RK, RK' mit der Bearbeitungsfläche BAF auf der Schablone SB für eine gegebene Rakelbreite RKB einen keilförmigen Vorratsraum VR für den zu verarbeitenden Stoff SF. Der bevorratete Stoff SF wird bei gegebener Rakelbewegung in Richtung eines Rakelweges RKW sowie bei konstanter Biegung BG der Rakel RK, RK' über die Rakelbreite RKB, was bei einem konstanten Rakeldruck RKD und homogener Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche BAF der Fall ist, auf der Bearbeitungsfläche BAF mit einer Stoffschichtdicke nach Maßgabe der Rakelbreite RKB gleichmäßig verteilt.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Rakelanordnung zur ortsaufgelösten Rakeldruck-Überwachung für das Verarbeiten von rakelfähigen Stoffen anzugeben, mit dem bzw. mit der das Verarbeiten der rakelfähigen Stoffe verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Verfahren durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Darüber hinaus wird die Aufgabe ausgehend von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 definierten Rakelanordnung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 8 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die der Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 8 zugrundeliegenden Idee besteht darin, einen Rakeldruck einer Rakel für das Verarbeiten, insbesondere im Druckverfahren, z.B. Schablonen-/Siebdruckverfahren, zur Leiterplattenherstellung auf einem Leiterplattensubstrat (vgl. Ansprüche 7 und 14), eines rakelfähigen Stoffes, der beispielsweise als Druckmedium, ein Lacken oder eine Paste sein kann (vgl. Ansprüche 7 und 14), auf einer Bearbeitungsfläche eines Werkstückes, z.B. ein Substrat mit einer Schablone oder einem Sieb, aufgebracht wird, ortsaufgelöst zu überwachen. Dabei werden an mindestens zwei Erfassungsorten über eine Rakelbreite der Rakel, aufgrund von Inhomogenitäten der Bearbeitungsfläche in Bezug auf deren Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur über die Rakelbreite der Rakel ungleichmäßig auftretende Verformungen, die bei einer durch das Rakeln vorgenommenen Verteilung des Stoffes auf der Bearbeitungsfläche die Ursache für unerwünschte Stoffschichtdickenschwankungen sind, durch taktile Dehnungsmessung oder durch kontaktlose Abstandmessung erfasst.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lehre können insbesondere für die zahlreichen, auf Druckverfahren basierenden Anwendungsmöglichkeiten für die Verarbeitung von rakelfähigen Stoffen Fehldrucke bzw. als solche klassifizierte Pseudofehler eines Stoff-Inspektionssystems oder Lot/Pasten-Inspektionssystems vermieden werden. Weiterhin bietet die Lehre eine viel detaillierte Bewertung der Eingangsqualität von Drucksubstraten (z.B. Leiterplatten), die vielfältig genutzt werden kann.
  • Darauf aufbauende Rakelsteuerungen können durch die Rakeldruckdaten, die während eines Stoffverarbeitungsprozess oder -zyklus erhoben werden, eine Rakelnivellierung vornehmen, ohne dies in einem separaten Nivellierungsschritt tun zu müssen. Zudem können stark verwölbte Werkstücke oder Substrate mit einer qualifizierten Meldung verworfen werden.
  • Die Anzahl der Erfassungsorte kann zu diesem Zweck grundsätzlich größer als zwei sein, aber als besonders vorteilhaft hat es sich gemäß den Ansprüchen 2 und 9 bei nichtlinearen Inhomogenitäten in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche erwiesen, dass die ungleichmäßigen Verformungen der Rakel, die durch nichtlineare Inhomogenitäten hervorgerufen werden, an drei Erfassungsorten über die Rakelbreite der Rakel durch die taktile Dehnungsmessung oder die kontaktlose Abstandmessung erfasst werden.
  • Im Fall der Dehnungsmessung werden dabei vorzugsweise drei Dehnungsmessstreifen auf der Rakel platziert, so z.B. in Rakel-Positionen "LINKS, MITTE und RECHTS". Da die Rakel in einem Winkel über die Bearbeitungsfläche des Werkstücks mit der Schablone/dem Sieb streicht, biegt sich die Rakel, die z.B. als Blech oder Gummi ausgebildet ist, durch den aufgebrachten Rakeldruck, was in einer Biegung oder Dehnung resultiert, die von den drei Dehnungsmessstreifen an den drei Orten ortsaufgelöst erfasst wird.
  • Die Dehnungsmessung kann dabei bevorzugt gemäß den Ansprüchen 5 und 12 auf taktile Art und Weise, so neben den bereits vorstehend erwähnten "Dehnungsmessstreifen <DMS>"-basierten Dehnungsmesssensoren alternativ auch mit "Fiber Bragg Grating <FBG>"- basierte Dehnungsmesssensoren, durchgeführt werden.
  • Als Alternative zur taktilen Dehnungsmessung der Rakelverformung kann diese auch mit optischen Sensoren als kontaktlose Abstandsmessung erfasst werden. Dabei werden vorzugsweise wieder drei optische Sensoren, aber mindestens zwei optische Sensoren, z.B. bevorzugt mit der Rakelaufnahme mechanisch fest verbunden sein und beim Verarbeiten des rakelfähigen Stoffes mit der Rakel bei deren Rakelbewegung "mitfahren". Als weiteres kontaktloses Verfahren neben der Abstandsmessung, die z.B. mittels Triangulation oder konfokal durchgeführt werden kann, bietet sich die Erfassung der Verformung mittels Muster- oder Streifenprojektionsverfahren an (vgl. Ansprüche 6 und 13).
  • Ist der Untergrund für das Rakeln, z.B. die Bearbeitungsfläche des zu bearbeitenden Werkstücks oder des Substrats mit der Schablone, uneben oder weist andere lineare Inhomogenitäten, wie z.B. Verkippungen, auf oder ist die Rakel aus anderen Gründen schief, so ist die durch den Rakeldruck hervorgerufene Biegung über die Rakelbreite nicht (mehr) konstant, wie es bei einem ebenen Untergrund der Fall wäre. Über die an den drei Erfassungsorten installierten Dehnungsmesssensoren (DMS) oder optischen Sensoren kann diese ungleichmäßige Verformung der Rakel quantifiziert werden, indem die von den Sensoren gelieferten Messergebnisse in Form von Rakeldruckdaten zur Verfügung gestellt und ausgewertet werden.
  • Die Auswertung der Rakeldruckdaten bzw. Messwerte kann folgendermaßen aussehen: Übersteigt die Differenz von Daten bzw. Messwerten zwischen den Erfassungsorten einen Grenzwert oder unterschreitet ein Datum der Daten bzw. ein Messwert der Messwerte gesetzte Grenzen, so werden die Rakeldruckdaten zur Regelung des Rakeldrucks, zur Steuerung eines Verarbeitungsprozesses für die Verarbeitung der rakelfähigen Stoffe benutzt. Die Nutzung der Rakeldruckdaten kann z.B. gemäß der Ansprüche 4 und 11 darin bestehen, dass
    • ein Steuerungskommando (z.B. ein Stopp- und/oder Verwurfsbefehl) zum Beenden der Stoff-Verarbeitung und/oder zum Verwerfen des Werkstücks mit der Bearbeitungsfläche generiert und ausgegeben wird,
    • diese zur Datenerhebung und Gewinnung von Informationen über das Werkstück mit der zu bearbeitenden Bearbeitungsfläche ausgegeben werden,
    • diese zum Eingreifen in den Verarbeitungsprozess derart genutzt werden, dass bei kleinen unmittelbar während des Verarbeitungsprozesses korrigierbaren Inhomogenitäten, z.B. Unebenheiten, in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche - insbesondere dann, wenn diese durch "linearen" Verkippungen des Werkstücks hervorgerufen werden - die Rakel zum Ausgleich dieser korrigierbaren Inhomogenitäten neu ausgerichtet und/oder - wie bei einem Spurhalteassistenten - kontinuierlich nachgestellt wird.
  • Weiterhin können gemäß der Ansprüche 3 und 10 die durch die Dehnungsmessung oder Abstandmessung der Rakelverformungen generierten Rakeldruckdaten entweder auf einer eindimensionalen Messung an den Erfassungsorten entlang der Rakelbreite der Rakel oder auf eine zweidimensionale Messung entlang der Rakelbreite der Rakel und eines Rakelweges der bewegbaren Rakel basieren.
  • Durch die "oder"-Option wird insbesondere ein 2-dimensionales Höhenbild des zu bearbeitenden Werkstoffes bzw. des Substrates bezogen auf die Rakelkante gewonnen werden, was wiederum Rückschlüsse auf die Substratqualität bietet. Letzteres kann zum Beispiel dazu genutzt werden, einem nachfolgenden "Solder Paste Inspection <SPI>"-System Korrekturfaktoren zur Verfügung zu stellen, um unkritische, verwölbungsbedingte Abweichungen einer Sollvolumina der Stoffdepots zu akzeptieren, die ansonsten einen SPI-Fehler mit nachfolgendem Verwurf des Druckes bewirkt hätten.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich ausgehend von der Darstellung in der FIGUR 1 aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der FIGUREN 2 und 3 erläutert. Es zeigen:
    • FIGUR 2 in Frontal- oder Rückansicht (obere Darstellung) sowie in Profilansicht (Seitenansicht, untere Darstellung) eine Rakelanordnung zur ortsaufgelösten Rakeldruck-Überwachung für das Verarbeiten von rakelfähigen Stoffen mittels taktiler Dehnungsmessung,
    • FIGUR 3 in Frontal- oder Rückansicht (obere Darstellung) sowie in Profilansicht (Seitenansicht, untere Darstellung) eine Rakelanordnung zur ortsaufgelösten Rakeldruck-Überwachung für das Verarbeiten von rakelfähigen Stoffen mittels kontaktloser Abstandmessung.
  • FIGUR 2 zeigt ausgehend von der FIGUR 1 - wie dort in Frontal- oder Rückansicht (obere Darstellung) sowie in Profilansicht (Seitenansicht, untere Darstellung) - eine Rakelanordnung RKA zur ortsaufgelösten Überwachung eines Rakeldrucks RKD für das Verarbeiten eines rakelfähigen Stoffes SF, z.B. eines Lacks oder einer Paste, mittels taktiler Dehnungsmessung DMt. Die Rakelanordnung RKA enthält hierfür eine Rakel RK mit einer Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung EDMt und eine Rakel-Antriebs-/Steuerungseinheit RASE, die nicht zuletzt für die Überwachung des Rakeldrucks RKD eine gemeinsame Funktionseinheit bilden. Hierfür enthält die Rakel-Antriebs-/Steuerungseinheit RASE zum einen zur Bewegung der Rakel RK, wie in der Seitenansicht der FIGUR 2 dargestellt entlang eines Rakelweges RKW, eine herkömmlich ausgebildete und deshalb nicht explizit dargestellte und weiter betrachtete Antriebsvorrichtung und zum anderen eine ebenfalls nicht im Detail dargestellte und beschriebene Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung ist für sämtliche Steuerungsaufgaben der Rakelanordnung RKA zuständig und ist unter anderem im Zusammenhang mit der Überwachung des Rakeldrucks RKD, wie später erläutert werden wird und wenngleich auch nicht explizit dargestellt, mit der Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung EDMt verbunden. Eine dieser Steuerungsaufgaben ist die Bereitstellung des Rakeldrucks RKD über eine Rakelaufnahme RKAF auf die Rakel RK. Im Zuge dieser Bereitstellung wird der für die Rakel RK bestimmte Rakeldruck RKD, wie bereits eingangs im Zusammenhang mit der Beschreibung der FIGUR 1 erläutert, mit einer in der Rakelaufnahme RKAF angeordneten Kraftmessdose KMD gemessen.
  • Mit der derartig aufgebauten, den Rakeldruck RKD bereitstellenden Rakelanordnung RKA lässt sich nun der rakelfähige Stoff SF, wie mit der Beschreibung der FIGUR 1 dargelegt, auf eine Bearbeitungsfläche BAF eines zu bearbeitenden Werkstücks WST, das z.B. als ein Substrat SBS mit einer darüber angeordneten Schablone SBL ausgebildet sein kann, im Sieb-/Schablonendruck verarbeiten. Dabei wird der in einem keilförmigen, durch die infolge des gemessenen Rakeldrucks RKD eine konstante Biegung BG über eine Rakelbreite RKB aufweisende, gebogene Rakel RK mit der Bearbeitungsfläche BAF gebildeten Vorratsraum VR bevorratete, rakelfähige Stoff SF aufgrund der Rakelbewegung entlang des Rakelweges RKW mit einer Stoffschichtdicke gleichmäßig auf der Bearbeitungsfläche BAF des Werkstücks WST, SBS, SBL nach Maßgabe der Rakelbreite RKB verteilt. Eine solche gleichmäßige Verteilung des Stoffes SF lässt sich problemlos insbesondere dann erreichen, wenn bei gegebener Rakelbewegung RKW und konstanter Biegung BG der Rakel RK über die Rakelbreite RKB, der Rakeldruck RKD konstant ist und die Bearbeitungsfläche BAF eine homogene Oberflächenbeschaffenheit oder Oberflächenstruktur aufweist.
  • Weist die Bearbeitungsfläche BAF hingegen eine inhomogene Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur auf, die Bearbeitungsfläche BAF besitzt also Inhomogenitäten IHG in Bezug auf deren Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur, so treten bei einem konstanten Rakeldruck RKD über die Rakelbreite RKB der Rakel RK ungleichmäßig auftretende Verformungen VF, die bei der Stoffverteilung auf der Bearbeitungsfläche BAF die Ursache für unerwünschte Stoffschichtdickenschwankungen sind.
  • Diese Inhomogenitäten IHG können dabei "linear" oder "nichtlinear" sein, wobei eine "lineare" Inhomogenität IHG der Bearbeitungsfläche BAF beispielsweise darin besteht, dass das Werkstück WST, SBS, SBL mit der Bearbeitungsfläche BAF gegenüber der Rakel RK lediglich verkippt ist und diese Verkippung gegenüber der Rakel RK beispielsweise durch eine Neuausrichtung der Rakel RK korrigierbar ist. Wohingegen bei einer "nichtlinearen" Inhomogenität IHG eine solche Korrektur nicht mehr so ohne weiteres möglich ist.
  • Um nun derartig auftretende Verformungen VF im Sinne einer ortsaufgelösten Rakeldruck-Überwachung erfassen und damit die unerwünschten Stoffschichtdickenschwankungen vermeiden zu können, gibt es - wie bereits vorstehend erwähnt - die Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung EDMt. Sie ist zu diesem Zweck an die Rakel RK angebracht oder in diese integriert.
  • Die Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung EDMt enthält in der dargestellten Ausprägung drei auf einem "Dehnungsmessstreifen <DMS>"-Prinzip beruhende Dehnungsmesssensoren DMS, die an drei Erfassungsorten EFO über die Rakelbreite RKB der Rakel RK angeordnet sind und die die Verformungen VF über die Rakelbreite RKB taktil und ortsaufgelöst erfassen. Die Anordnung der Sensoren ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die drei Dehnungsmesssensoren DMS über die Rakelbreite RKB gleichmäßig verteilt sind, so z.B. links, rechts und in der Mitte der Rakel RK. Die Anzahl der Erfassungsorte EFO und Dehnungsmesssensoren DMS ist nicht auf drei beschränkt, sondern sie kann auch größer als drei sein, nur sie sollte wenigstens zwei Erfassungsorte EFO und zwei Dehnungsmesssensoren DMS für den angegebenen Zweck umfassen.
  • Alternativ zu den auf dem DMS-Prinzip beruhenden Dehnungsmesssensoren DMS können auch auf einem "Fiber Bragg Grating <FBG>"-Prinzip beruhende Sensoren eingesetzt werden.
  • Eine Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung EDMt mit drei oder mehr Dehnungsmesssensoren DMS bietet sich insbesondere dann an, wenn ungleichmäßig auftretende Verformungen VF der Rakel RK zu erfassen sind, die durch "nichtlineare" Inhomogenitäten IHG in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche BAF hervorgerufen werden. Demgegenüber ist es für das Erfassen von Verformungen VF, die durch "lineare" Inhomogenitäten IHG, z.B. durch die besagten Verkippungen, hervorgerufen werden, schon ausreichend, dass die Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung EDMt die angesprochenen zwei Dehnungsmesssensoren DMS aufweist.
  • Mit der taktilen Erfassung der Verformungen VF an den Erfassungsorten EFO generieren die Dehnungsmesssensoren DMS in der Einrichtung EDMt als Messergebnisse jeweils die Verformungen VF repräsentierende Rakeldruckdaten RKDD. Diese Rakeldruckdaten RKDD werden über die Verbindung zwischen der Einrichtung EDMt und der Rakel-Antriebs-/Steuerungseinheit RASE an die dort enthaltene Steuereinrichtung (in der FIGUR 1 nicht explizit dargestellt) übertragen. Die Rakeldruckdaten RKDD basieren entweder auf einer eindimensionalen Messung an den Erfassungsorten EFO entlang der Rakelbreite RKB der Rakel RK oder auf eine zweidimensionale Messung entlang der Rakelbreite der Rakel RK und des Rakelweges RKW der bewegbaren Rakel RK.
  • In der Steuereinrichtung werden die Rakeldruckdaten RKDD zur Regelung des Rakeldrucks RKD und Steuerung eines Verarbeitungsprozesses für die Verarbeitung der rakelfähigen Stoffe benutzt und weiterverarbeitet, z.B. ausgewertet. Die Rakeldruckdaten RKDD können dabei zu unterschiedlichen Zwecken genutzt werden, so z.B.
    • zur Ausgabe eines Steuerungskommandos zum Beenden der Stoff-Verarbeitung und/oder zum Verwerfen des Werkstücks WST mit der Bearbeitungsfläche BAF, oder
    • zur Datenerhebung und Gewinnung von Informationen über das Werkstück WST mit der zu bearbeitenden Bearbeitungsfläche BAF oder
    • zum Eingreifen in den Verarbeitungsprozess derart, dass die Rakel RK bei kleinen unmittelbar während des Verarbeitungsprozesses korrigierbaren Inhomogenitäten IHG, z.B. Unebenheiten, in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche BAF - insbesondere dann, wenn diese beispielsweise durch "linearen" Verkippungen des Werkstücks WST hervorgerufen werden - zum Ausgleich dieser korrigierbaren Inhomogenitäten neu ausgerichtet und/oder kontinuierlich nachgestellt wird.
  • FIGUR 3 zeigt ebenfalls ausgehend von der FIGUR 1 - wie dort in Frontal- oder Rückansicht (obere Darstellung) sowie in Profilansicht (Seitenansicht, untere Darstellung) - eine alternative Rakelanordnung RKA' zur ortsaufgelösten Überwachung des Rakeldrucks RKD für das Verarbeiten des rakelfähigen Stoffes SF, z.B. eines Lacks oder einer Paste, mittels kontaktloser Abstandsmessung AMk. Die Rakelanordnung RKA enthält hierfür eine Rakel RK', eine Einrichtung zur kontaktlosen Abstandsmessung EAMk und die Rakel-Antriebs-/Steuerungseinheit RASE, die nicht zuletzt für die Überwachung des Rakeldrucks RKD eine gemeinsame Funktionseinheit bilden. Hierfür enthält die Rakel-Antriebs-/Steuerungseinheit RASE wieder zum einen zur Bewegung der Rakel RK' und der Einrichtung zur kontaktlosen Abstandsmessung EAMk, wie in der Seitenansicht der FIGUR 3 dargestellt entlang des Rakelweges RKW, die herkömmlich ausgebildete und deshalb nicht explizit dargestellte und weiter betrachtete Antriebsvorrichtung und zum anderen die ebenfalls nicht im Detail dargestellte und beschriebene Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung ist für sämtliche Steuerungsaufgaben der Rakelanordnung RKA' zuständig und ist unter anderem im Zusammenhang mit der Überwachung des Rakeldrucks RKD, wie später erläutert werden wird und wenngleich auch nicht explizit dargestellt, mit der Einrichtung zur kontaktlosen Abstandsmessung EAMk verbunden. Eine dieser Steuerungsaufgaben ist die Bereitstellung des Rakeldrucks RKD über die Rakelaufnahme RKAF auf die Rakel RK . Im Zuge dieser Bereitstellung wird wieder der für die Rakel RK' bestimmte Rakeldruck RKD, wie bereits eingangs im Zusammenhang mit der Beschreibung der FIGUR 1 erläutert, mit der in der Rakelaufnahme RKAF angeordneten Kraftmessdose KMD gemessen.
  • Mit der derartig aufgebauten, den Rakeldruck RKD bereitstellenden Rakelanordnung RKA' lässt sich nun auch wieder der rakelfähige Stoff SF, wie mit der Beschreibung der FIGUR 1 dargelegt, auf die Bearbeitungsfläche BAF des zu bearbeitenden Werkstücks WST, das z.B. wieder als das Substrat SBS mit der darüber angeordneten Schablone SBL ausgebildet sein kann, im Sieb-/Schablonendruck verarbeiten. Dabei wird wieder der in dem keilförmigen, durch die infolge des gemessenen Rakeldrucks RKD die konstante Biegung BG über die Rakelbreite RKB aufweisende, gebogene Rakel RK' mit der Bearbeitungsfläche BAF gebildeten Vorratsraum VR bevorratete, rakelfähige Stoff SF aufgrund der Rakelbewegung entlang des Rakelweges RKW mit einer Stoffschichtdicke gleichmäßig auf der Bearbeitungsfläche BAF des Werkstücks WST, SBS, SBL nach Maßgabe der Rakelbreite RKB verteilt. Eine solche gleichmäßige Verteilung des Stoffes SF lässt sich wieder problemlos insbesondere dann erreichen, wenn bei gegebener Rakelbewegung RKW und konstanter Biegung BG der Rakel RK' über die Rakelbreite RKB, der Rakeldruck RKD konstant ist und die Bearbeitungsfläche BAF eine homogene Oberflächenbeschaffenheit oder Oberflächenstruktur aufweist.
  • Weist die Bearbeitungsfläche BAF hingegen eine inhomogene Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur auf, die Bearbeitungsfläche BAF besitzt also die Inhomogenitäten IHG in Bezug auf deren Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur, so treten bei einem konstanten Rakeldruck RKD über die Rakelbreite RKB der Rakel RK' wieder die ungleichmäßig auftretenden Verformungen VF, die bei der Stoffverteilung auf der Bearbeitungsfläche BAF die Ursache für unerwünschte Stoffschichtdickenschwankungen sind.
  • Diese Inhomogenitäten IHG können dabei erneut "linear" oder "nichtlinear" sein, wobei die "lineare" Inhomogenität IHG der Bearbeitungsfläche BAF beispielsweise darin besteht, dass das Werkstück WST, SBS, SBL mit der Bearbeitungsfläche BAF gegenüber der Rakel RK' lediglich verkippt ist und diese Verkippung gegenüber der Rakel RK' beispielsweise durch eine Neuausrichtung der Rakel RK' korrigierbar ist. Wohingegen bei einer "nichtlinearen" Inhomogenität IHG eine solche Korrektur nicht mehr so ohne weiteres möglich ist.
  • Um nun auch wieder derartig auftretende Verformungen VF im Sinne einer ortsaufgelösten Rakeldruck-Überwachung erfassen und damit die unerwünschten Stoffschichtdickenschwankungen vermeiden zu können, gibt es - wie bereits vorstehend erwähnt und im Unterschied zu der FIGUR 2 - die Einrichtung zur kontaktlosen Abstandsmessung EAMk. Sie ist zu diesem Zweck an die Rakel-Antriebs-/Steuerungseinheit RASE angebracht, dieser zugeordnet oder in diese integriert. Die Einrichtung zur kontaktlosen Abstandsmessung EAMk ist für die ortsaufgelöste, kontaktlose Erfassung der Verformungen VF an den Erfassungsorten EFO derart ausgebildet ist, dass die kontaktlose Abstandmessung AMk entweder als Triangulation TRG optisch und winkelbasiert oder mittels Konfokaltechnik KFT konfokal durchgeführt wird.
  • Die kontaktlose, auf Abstandsmessung basierende Erfassung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die drei, die Triangulation TRG oder die Konfokaltechnik KFT ausführende kontaktlosen Sensoreinrichtungen SEk über die Rakelbreite RKB gleichmäßig so verteilt angeordnet sind, dass z.B. die kontaktlose Abstandsmessung links, rechts und in der Mitte in Bezug auf die Rakel RK' erfolgen kann. Die Anzahl der Erfassungsorte EFO und der Sensoreinrichtungen SEk ist auch wieder nicht auf drei beschränkt, sondern sie kann auch größer als drei sein, nur sie sollte wieder wenigstens zwei Erfassungsorte EFO und zwei Sensoreinrichtungen SEk für den angegebenen Zweck umfassen.
  • Alternativ zu den auf dem Triangulation- oder Konfokal-Prinzip beruhenden Sensoreinrichtungen SEk können auch auf einem auf Prinzipien zur Musterprojektion PMP oder auf Prinzipien zur Streifenprojektion PSP beruhende Sensoreinrichtungen SEk eingesetzt werden.
  • Auch hier bietet sich eine Einrichtung zur kontaktlosen Abstandsmessung EAMk mit drei oder Sensoreinrichtungen SEk insbesondere dann an, wenn ungleichmäßig auftretende Verformungen VF der Rakel RK' zu erfassen sind, die durch "nichtlineare" Inhomogenitäten IHG in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche BAF hervorgerufen werden. Demgegenüber ist es für das Erfassen von Verformungen VF, die durch "lineare" Inhomogenitäten IHG, z.B. durch die besagten Verkippungen, hervorgerufen werden, schon ausreichend, dass die Einrichtung zur kontaktlosen Abstandsmessung EAMk die angesprochenen zwei Sensoreinrichtungen SEk aufweist.
  • Mit der kontaktlosen Erfassung der Verformungen VF an den Erfassungsorten EFO generieren auch die Sensoreinrichtungen SEk in der Einrichtung EAMk als Messergebnisse jeweils die Verformungen VF repräsentierende Rakeldruckdaten RKDD. Diese Rakeldruckdaten RKDD' werden über die Verbindung zwischen der Einrichtung EAMk und der Rakel-Antriebs-/Steuerungseinheit RASE an die dort enthaltene Steuereinrichtung (in der FIGUR 1 nicht explizit dargestellt) übertragen. Die Rakeldruckdaten RKDD' basieren dabei auch wieder entweder auf einer eindimensionalen Messung an den Erfassungsorten EFO entlang der Rakelbreite RKB der Rakel RK' oder auf eine zweidimensionale Messung entlang der Rakelbreite der Rakel RK' und des Rakelweges RKW der bewegbaren Rakel RK'.
  • In der Steuereinrichtung werden die Rakeldruckdaten RKDD' dann wieder zur Regelung des Rakeldrucks RKD und Steuerung eines Verarbeitungsprozesses für die Verarbeitung der rakelfähigen Stoffe benutzt und weiterverarbeitet, z.B. ausgewertet. Die Rakeldruckdaten RKDD' können dabei zu unterschiedlichen Zwecken genutzt werden, so z.B.
    • zur Ausgabe eines Steuerungskommandos zum Beenden der Stoff-Verarbeitung und/oder zum Verwerfen des Werkstücks WST mit der Bearbeitungsfläche BAF, oder
    • zur Datenerhebung und Gewinnung von Informationen über das Werkstück WST mit der zu bearbeitenden Bearbeitungsfläche BAF oder
    • zum Eingreifen in den Verarbeitungsprozess derart, dass die Rakel RK' bei kleinen unmittelbar während des Verarbeitungsprozesses korrigierbaren Inhomogenitäten IHG, z.B. Unebenheiten, in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche BAF insbesondere dann, wenn diese beispielsweise durch "linearen" Verkippungen des Werkstücks WST hervorgerufen werden - zum Ausgleich dieser korrigierbaren Inhomogenitäten neu ausgerichtet und/oder kontinuierlich nachgestellt wird.

Claims (14)

  1. Verfahren zur ortsaufgelösten Rakeldruck-Überwachung für das Verarbeiten von rakelfähigen Stoffen, bei dem ein Stoff (SF) mit einer Rakel (RK, RK') und einem auf die Rakel (RK, RK') ausgeübten Rakeldruck (RKD) auf einer Bearbeitungsfläche (BAF) eines zu bearbeitenden Werkstücks (WST, SBS, SBL) verarbeitbar ist, indem die durch den Rakeldruck (RKD) gebogene Rakel (RK, RK') mit der Bearbeitungsfläche (BAF) für eine gegebene Rakelbreite (RKB) einen keilförmigen Vorratsraum (VR) für den zu verarbeitenden Stoff (SF) bildend bewegbar (RKW) ist und dabei der bevorratete Stoff (SF) mit einer Stoffschichtdicke bei gegebener Rakelbewegung (RKW) sowie konstanter Biegung (BG) der Rakel (RK, RK') über die Rakelbreite (RKB), was bei einer homogenen Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche (BAF) und konstantem Rakeldruck (RKD) der Fall ist, auf der Bearbeitungsfläche (BAF) nach Maßgabe der Rakelbreite (RKB) gleichmäßig verteilbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Rakeldruck (RKD) ortsaufgelöst überwacht wird, indem an mindestens zwei Erfassungsorten (EFO) über die Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK'), aufgrund von Inhomogenitäten (IHG) der Bearbeitungsfläche (BAF) in Bezug auf deren Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur über die Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK) ungleichmäßig auftretende Verformungen (VF), die bei der Stoffverteilung auf der Bearbeitungsfläche (BAF) die Ursache für unerwünschte Stoffschichtdickenschwankungen sind, durch taktile Dehnungsmessung (DMt) oder durch kontaktlose Abstandmessung (AMk) erfasst werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die ungleichmäßigen Verformungen (VF) der Rakel (RK, RK'), die durch nichtlineare Inhomogenitäten (IHG) in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche (BAF) hervorgerufen werden, an drei Erfassungsorten (EFO) über die Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK') durch die taktile Dehnungsmessung (DMt) oder die kontaktlose Abstandmessung (AMk) erfasst werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    mit der ortsaufgelösten Überwachung des Rakeldrucks (RKD) durch die Dehnungsmessung (DMt) oder Abstandmessung (AMk) Rakeldruckdaten (RKDD, RKDD) generiert werden, die entweder auf einer eindimensionalen Messung an den Erfassungsorten (EFO) entlang der Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK') oder auf eine zweidimensionale Messung entlang der Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK') und eines Rakelweges (RKW) der bewegbaren Rakel (RK, RK') basieren.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rakeldruckdaten (RKDD, RKDD) zur Regelung des Rakeldrucks (RKD), zur Steuerung eines Verarbeitungsprozesses für die Verarbeitung der rakelfähigen Stoffe benutzt werden, insbesondere zur Ausgabe eines Steuerungskommandos zum Beenden der Stoff-Verarbeitung und/oder zum Verwerfen des Werkstücks (WST) mit der Bearbeitungsfläche (BAF), oder zur Datenerhebung und Gewinnung von Informationen über das Werkstück (WST) mit der zu bearbeitenden Bearbeitungsfläche (BAF) oder zum Eingreifen in den Verarbeitungsprozess derart, dass die Rakel (RK, RK') bei kleinen unmittelbar während des Verarbeitungsprozesses korrigierbaren Inhomogenitäten (IHG), z.B. Unebenheiten, in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche (BAF) - insbesondere dann, wenn diese durch "linearen" Verkippungen des Werkstücks (WST, SBS, SBL) hervorgerufen werden - zum Ausgleich dieser korrigierbaren Inhomogenitäten neu ausgerichtet und/oder kontinuierlich nachgestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dehnungsmessung (DMt) mit Dehnungsmesssensoren (DMS) durchgeführt wird, die auf einem "Dehnungsmessstreifen <DMS>"-Prinzip oder einem "Fiber Bragg Grating <FBG>"-Prinzip beruhen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    die kontaktlose Abstandmessung (AMk) entweder als Triangulation (TRG) optisch und winkelbasiert oder mittels Konfokaltechnik (KFT) konfokal oder auf Prinzipien zur Musterprojektion (PMP) oder auf Prinzipien zur Streifenprojektion (PSP) durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    der rakelfähige Stoff (SF) als Druckmedium, z.B. Lacken oder Pasten, im Druckverfahren, z.B. Schablonen-/Siebdruckverfahren, zur Leiterplattenherstellung auf einem Leiterplattensubstrat verarbeitet wird.
  8. Rakelanordnung (RKA, RAK') zur ortsaufgelösten Rakeldruck-Überwachung für das Verarbeiten von rakelfähigen Stoffen mit einer Rakel (RK, RK') und einer Rakel-Antriebs-/Steuerungseinheit (RASE), die derart ausgebildet sind und eine Funktionseinheit bilden, dass ein Stoff (SF) mit der Rakel (RK, RK') und einem auf die Rakel (RK, RK') durch die Rakel-Antriebs-/Steuerungseinheit (RASE) ausgeübten Rakeldruck (RKD) auf einer Bearbeitungsfläche (BAF) eines zu bearbeitenden Werkstücks (WST, SBS, SBL) verarbeitbar ist, indem die durch den Rakeldruck (RKD) gebogene Rakel (RK, RK') mit der Bearbeitungsfläche (BAF) für eine gegebene Rakelbreite (RKB) einen keilförmigen Vorratsraum (VR) für den zu verarbeitenden Stoff (SF) bildend bewegbar (RKW) ist und dabei der bevorratete Stoff (SF) mit einer Stoffschichtdicke bei gegebener Rakelbewegung (RKW) sowie konstanter Biegung (BG) der Rakel (RK, RK') über die Rakelbreite (RKB), was bei einer homogenen Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche (BAF) und konstantem Rakeldruck (RKD) der Fall ist, auf dieser nach Maßgabe der Rakelbreite (RKB) gleichmäßig verteilbar ist,
    gekennzeichnet durch
    eine Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung (EDMt) oder eine Einrichtung zur kontaktlosen Abstandmessung (EAMk) mit der jeweils der Rakeldruck (RKD) ortsaufgelöst überwacht wird, indem an mindestens zwei Erfassungsorten (EFO) über die Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK'), aufgrund von Inhomogenitäten (IHG) der Bearbeitungsfläche (BAF) in Bezug auf deren Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur über die Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK') ungleichmäßig auftretende Verformungen (VF), die bei der Stoffverteilung auf der Bearbeitungsfläche (BAF) die Ursache für unerwünschte Stoffschichtdickenschwankungen sind, taktil (DMt) bzw. kontaktlos (AMk) erfassbar sind.
  9. Rakelanordnung (RKA, RKA') nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung (EDMt) oder die Einrichtung zur kontaktlose Abstandmessung (EAMk) derart ausgebildet ist, dass die ungleichmäßigen Verformungen (VF) der Rakel (RK, RK'), die durch nichtlineare Inhomogenitäten (IHG) in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche (BAF) hervorgerufen werden, an drei Erfassungsorten (EFO) über die Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK') durch die taktile Dehnungsmessung (DMt) oder die kontaktlose Abstandmessung (AMk) erfasst werden.
  10. Rakelanordnung (RKA, RKA') nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung (EDMt) oder die Einrichtung zur kontaktlose Abstandmessung (EAMk) derart ausgebildet ist, dass mit der ortsaufgelösten Überwachung des Rakeldrucks (RKD) durch die Dehnungsmessung (DMt) oder Abstandmessung (AMk) Rakeldruckdaten (RKDD, RKDD) generiert werden, die entweder auf einer eindimensionalen Messung an den Erfassungsorten (EFO) entlang der Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK') oder auf eine zweidimensionale Messung entlang der Rakelbreite (RKB) der Rakel (RK, RK') und eines Rakelweges (RKW) der bewegbaren Rakel (RK, RK') basieren.
  11. Rakelanordnung (RKA, RKA') nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rakeldruckdaten (RKDD, RKDD) zur Regelung des Rakeldrucks (RKD), zur Steuerung eines Verarbeitungsprozesses für die Verarbeitung der rakelfähigen Stoffe benutzbar sind, insbesondere zur Ausgabe eines Steuerungskommandos zum Beenden der Stoff-Verarbeitung und/oder zum Verwerfen des Werkstücks (WST) mit der Bearbeitungsfläche (BAF), oder zur Datenerhebung und Gewinnung von Informationen über das Werkstück (WST) mit der zu bearbeitenden Bearbeitungsfläche (BAF) oder zum Eingreifen in den Verarbeitungsprozess derart, dass die Rakel (RK) bei kleinen unmittelbar während des Verarbeitungsprozesses korrigierbaren Inhomogenitäten (IHG), z.B. Unebenheiten, in der Oberflächenbeschaffenheit oder -struktur der Bearbeitungsfläche (BAF) - insbesondere dann, wenn diese durch "linearen" Verkippungen des Werkstücks (WST) hervorgerufen werden - zum Ausgleich dieser korrigierbaren Inhomogenitäten neu ausgerichtet und/oder kontinuierlich nachgestellt wird.
  12. Rakelanordnung (RKA, RKA') nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung zur taktilen Dehnungsmessung (EDMt) für die Erfassung der Verformungen (VF) an den Erfassungsorten (EFO) Dehnungsmesssensoren (DMS) aufweist, bei dem die taktile Dehnungsmessung (DMt) auf einem "Dehnungsmessstreifen <DMS>"-Prinzip oder einem "Fiber Bragg Grating <FBG>"-Prinzip beruhen.
  13. Rakelanordnung (RKA, RKA') nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung zur kontaktlosen Abstandmessung (EAMk) für die Erfassung der Verformungen VF an den Erfassungsorten EFO derart ausgebildet ist, dass die kontaktlose Abstandmessung (AMk) entweder als Triangulation (TRG) optisch und winkelbasiert oder mittels Konfokaltechnik (KFT) konfokal oder auf Prinzipien zur Musterprojektion (PMP) oder auf Prinzipien zur Streifenprojektion (PSP) durchgeführt wird.
  14. Rakelanordnung (RKA, RKA') nach Anspruch 8 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der rakelfähige Stoff (SF) als Druckmedium, z.B. Lacken oder Pasten, im Druckverfahren, z.B. Schablonen-/Siebdruckverfahren, zur Leiterplattenherstellung auf einem Leiterplattensubstrat verarbeitbar ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2655421C2 (de) * 1976-12-07 1986-04-17 Elmar Dr. 8000 München Messerschmitt Verfahren zur Messung des Rakeldrucks im Siebdruck
DE19953320A1 (de) * 1999-11-05 2001-05-23 Sprimag Spritzmaschb Gmbh & Co Verfahren zum Messen des von einer Rakel ausgeübten Drucks
EP2999595B1 (de) * 2013-05-23 2018-10-10 Exentis Knowledge GmbH Anlage zur herstellung von dreidimensionalen siebdrucken

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