ES2228902T3 - Aparato y metodo para la impresion por chorros, para la fabricacion de circuitos impresos. - Google Patents
Aparato y metodo para la impresion por chorros, para la fabricacion de circuitos impresos.Info
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Abstract
Sistema de impresión de descarga por chorros para el suministro de una substancia inyectable líquida o viscosa como un dibujo en la superficie de una plataforma en una línea de producción de fabricación industrial, compuesto por: (A) un sistema de impresión, que incluye: (a) un sistema de puente de impresión, que comprende un puente de impresión estático y rígido para alojar de una manera precisa numerosos cabezales de impresión por chorros, cada uno de ellos equipado con una serie de inyectores de chorros, dichos cabezales de impresión por chorros agrupados en varios disposiciones en dicho puente de impresión estático y rígido, siendo utilizados dichos cabezales de impresión por chorros para lograr una redundancia múltiple en la que parte de la cantidad total de los inyectores disponibles son utilizados como inyectores de refuerzo; y (b) un sistema de plataforma, que comprende: (i) una mesa de impresión que tiene una superficie plana que es substancialmente paralela al plano de los inyectores de chorro de dicho puente de impresión estático y rígido, para alojar dicha plataforma al mismo mientras que el mencionado dibujo es aplicado con forma de chorro en dicha plataforma; y (ii)un sistema motorizado, para llevar a cabo el desplazamiento de dicha mesa de impresión como mínimo en dos direcciones perpendiculares de forma simultánea.
Description
Aparato y método para la impresión por chorros,
para la fabricación de circuitos impresos.
La presente invención se refiere a la fabricación
de placas de circuito impreso y de manera particular a un aparato y
un método para depositar diferentes dibujos en placas de circuito
impreso utilizando tecnología de descarga por chorros.
A continuación se muestra una lista de
referencias que son utilizadas en la siguiente descripción.
1. Sematech Dictionary
(http://www.sematech.org/public/publications/dict/con_to_cz.htm)
2. Circuit Board Terminology
(http://www.sdcbs.com/term.htm)
3. Institute for Interconnecting and Packaging
Electronic Circuits (IPC), Lincolnwood, Illinois
4. SMEMA 7 Fluid Dispensing Terms and
Definitions
(http://ipc.org/html/smemastandards.htm)
5. SMEMA 3.1 Fiducial Mark Standard
(http://ipc.org/html/smemastandards.htm)
6. Printed circuits handbook, /Clyde F. Coombs,
Jr., editor en jefe - 3º ed.
ISBN
0-07-012609-7
7. Patente USA 5.637.426 Uchikawa
6/1997
8. Patente USA 4.668.533 Miller 5/1987
9. Patente a inspección pública (Kokai) Nº Hei
9-18115, Niijima 1/1997, Japón
10. Patente USA 4.767.489 Lindner
8/1988
11. Patente USA 5.270.368 Lent y otros,
12/1993
12. Patente a inspección pública (Kokai) Nº Hei
11-87883, Takada y otros, 3/1999, Japón
13. Patente USA 4.748.453 Lin y otros,
5/1988
14. Patente USA 4.963.882 Hickman,
10/1990
15. Patente USA 4.999.646, Trask,
3/1991
16. Patente USA 5.239.312, Merna y otros,
8/1993
17. Patente USA 5.790.150 Lidke y otros,
8/1998
18. Patente USA 5.587.730, Karz,
12/1996
19. Patente USA 5.984.455, Anderson,
11/1999
20. Patente USA 6.030.072, Silverbrook,
2/2000
A continuación se muestra un glosario de términos
utilizados en la siguiente descripción. Las definiciones de los
términos se dan para mayor conveniencia de la explicación y no
deben ser consideradas como vinculantes.
La presente tendencia en curso de miniaturización
y sofisticación dentro de la electrónica y la proliferación de
dispositivos electrónicos en casi todos los aspectos de la
tecnología moderna han conducido a exigencias rigurosas en la
fabricación de equipo electrónico. La producción en masa de sistemas
complejos, incorporando una densidad de componentes creciente a
ritmo constante dentro de un ambiente competitivo, ha requerido
gran cantidad de procedimientos de fabricación automatizada de
equipo electrónico.
La plataforma que fija, conecta y relaciona la
mayoría de los componentes electrónicos entre si y con otros
elementos, entre otros ordenadores, dispositivos de comunicación,
electrónica de consumo, equipo de fabricación e inspección
automatizada, es la placa de circuito impreso (PCB) o placa de
circuito impreso (PWB). La manera en la que estas placas de circuito
son fabricadas y el proceso de inserción y conexión de múltiples
componentes de gran variedad (entre otros, resistencias,
condensadores; y circuitos integrados), puede ser aplicada en
ambientes de producción en masa, logrando una automatización
substancial que resulta en la reducción de costos, alta
confiabilidad y altas densidades de empaquetamiento de componentes.
Los planos posteriores y paneles (placas de interconexión, en las
que los circuitos impresos, paneles o paquetes de circuitos
integrados pueden ser enchufados o montados en o sobre los mismos)
también son fabricados de forma similar.
Si bien en los comienzos de la utilización de
PCB, los mismos incorporaban sustancialmente pocos componentes y
estructuras de trayectorias de conexión moderadamente simples, las
placas modernas dotadas de una alta densidad requieren técnicas de
fabricación sofisticadas y de alta resolución con capacidades de
registro precisas.
Para comprender la tecnología de la presente
invención, a continuación se presenta una breve descripción de la
técnica anterior utilizada en un proceso de fabricación común de
PCB y en particular máscaras de soldadura y proceso de aplicación
de leyendas.
Brevemente, una PCB en el inicio de una línea de
producción constituye una base de material aislante en la que es
laminada una capa delgada de cobre, conocida como una placa
cobreada desnuda. Un proceso de ataque químico elimina zonas de
forma selectiva del cobre produciendo trayectorias, que son
conductoras eléctricamente. Esta eliminación selectiva es lograda
cubriendo la capa de cobre con una máscara dotada de un patrón o
dibujo (resistente al ataque químico) que protege dicha capa de
cobre en la etapa de ataque químico siguiente. De forma general,
las técnicas de serigrafía son utilizadas para formar la máscara
dotada de un dibujo en las PCB con exigencias técnicas más
reducidas ("extremo bajo"). En las PCB con mayores exigencias
técnicas ("extremo alto"), dotadas con más densidad, que
presentan de forma general trayectorias conductoras complicadas de
capas múltiples, se utilizan de forma común procedimientos de
formación de imágenes fotográficas por vía líquida ("Liquid Photo
Imageable") y de máscara de protección de soldadura (explicados
con mayor detalle a continuación). El curado por rayos UV y el
subsiguiente revelado produce máscaras protectoras con patrones o
dibujos predeterminados. El dibujo que permanece en la placa después
de la etapa de ataque químico se conoce de forma común como el
patrón o dibujo conductor de imagen primaria.
Mientras que las máscaras protectoras contra
ataque químico protegen las zonas de las trayectorias conductoras
durante la anteriormente mencionada etapa de ataque químico, la
máscara protectora de soldadura impide que las trayectorias
conductoras sean cubiertas con soldadura durante la etapa de
soldadura. Dicha etapa de soldadura conecta de forma común los
cables de conducción de los componentes en determinadas posiciones
de las trayectorias conductoras (llamadas de forma común toma de
tierra o terminal) mediante la fijación de los cables de conducción
y las trayectorias conductoras, utilizando una aleación de metal
fundido, que después de solidificar produce una unión de conducción
eléctrica permanente. En la producción en masa se utilizan de forma
común métodos de soldadura por ondas. En dicho proceso de soldadura
por ondas la PCB pasa a través de una onda de soldadura fundida que
recubre las terminales y los cables de conducción y forma en
consecuencia las uniones o juntas de soldadura necesarias. Las
máscaras de protección de soldadura dejan al descubierto únicamente
las terminales que deben ser cubiertas con soldadura fundida, por
otra parte, también las trayectorias conductoras quedarían
cubiertas con soldadura, produciendo numerosos problemas tales como
cortocircuitos debidos a puentes de soldadura, entre otros.
Debe ser mencionado que en los método de
fabricación modernos, tales como por ejemplo SMT y HASL, la máscara
de soldadura anteriormente mencionada conserva su función
protectora.
La capa protectora de soldadura cumple también
funciones de protección del ambiente (especialmente de la humedad)
durante la vida de servicio de la placa dado que de forma común la
PCB completa está recubierta con la capa protectora de soldadura,
excepto en las terminales antes mencionadas. Debe ser mencionado
que se espera o prefiere que la máscara de soldadura cumpla una
multitud de funciones adicionales; y dichas funciones son descritas
con mayor detalle en el Manual de Circuitos Impresos ("Printed
Circuits Handbook"), capítulo 16 [6]. El Manual de Circuitos
Impresos menciona también la clasificación de acuerdo con la
especificación ANSI/IPC-SM-840, que
divide el rendimiento de las máscaras de soldadura en tres
clases:
Clase 1: De consumo - Dispositivos de control
industriales no críticos y de consumo, y electrónica de
entretenimiento.
Clase 2: Industrial general - Ordenadores, equipo
de telecomunicaciones, máquinas comerciales, instrumentos; y
ciertas aplicaciones militares no críticas.
Clase 3: Alta fiabilidad - Equipo en el que el
rendimiento continuado resulta crítico; equipo electrónico
militar.
Una persona especializada en la técnica es
consciente de que las propiedades de la máscara de soldadura tienen
una relevancia importante en las propiedades y rendimiento del
producto final.
Antes de la colocación de los componentes y
posterior soldadura, la leyenda de PCB es impresa en la placa para
facilitar, entre otros, la identificación, reparación, verificación
y servicio de campo de placas inservibles. La leyenda PCB incluye
la ID (identificación) del componente, marcas de polaridad,
estructuras que indican la localización física de los componentes en
la placa; y algunas veces, información adicional tal como el nombre
de la compañía, la versión de PCB; e instrucciones funcionales
tales como una función de puente de conexión, descripción de
conectores, etc.
Habiendo descrito de forma breve las etapas
básicas de la fabricación, se presenta a continuación una
descripción de la técnica anterior de recubrimiento anteriores y
los problemas relacionados de las capas protectores y en
particular, capas protectoras de soldadura. Debe ser mencionado que
la diferencia de utilización entre capas de protección contra
ataque químico y capas de protección de soldadura es relativamente
escasa, dado que ambas son funcionalmente máscaras que deben
proteger zonas seleccionadas de ciertas interacciones con agentes de
ataque químico, soldadura, agentes de reducción química, u otras
influencias externas.
Existen capas de protección de soldadura de tipo
permanente y temporal. Las capas de protección de soldadura
temporales son aplicadas de forma usual a zonas seleccionadas y
están constituidas de forma común por un material de goma látex o
cualquier variedad cintas adhesivas. De forma común, las capas
protectoras de soldadura temporales son aplicadas mediante métodos
de suministro manual o automático utilizando de forma típica
"parches" o tiras preformados. Manteniendo la soldadura fuera
de los orificios seleccionados, la capa protectora temporal permite
que la temperatura o los componentes sensibles al proceso sean
aplicados posteriormente. La eliminación de la máscara de soldadura
temporal está basada en las propiedades de la misma. Algunas de
dichas máscaras protectoras de soldadura temporales pueden ser
desprendibles, mientras que otras son solubles en etapas de
limpieza subsiguientes, en las que se utilizan agentes de limpieza
que también eliminan las mencionadas máscaras de soldadura
temporales.
Las máscaras de soldadura permanentes no son
eliminadas después de haber sido aplicadas; y en consecuencia son
parte de la composición de la PCB y cubren zonas substanciales de
toda la PCB. Mientras que las películas de enmascarado de soldadura
seca prefabricadas y las técnicas de serigrafía son utilizadas en
productos del "extremo bajo" comúnmente menos exigentes, el
"extremo alto" es fabricado de forma general utilizando el
método de Máscara de Soldadura Líquida Fotográfica (abreviado de
forma común como LPISM), tratado con referencia a la figura 1.
1. Después de la laminación o recubrimiento en
una etapa previa de la línea de fabricación (100), una PCB es
transportada (101) hacia la estación de máscara de soldadura
(102).
2. En la etapa de limpieza (103), la preparación
de superficie consiste en general de una limpieza con escobilla
mecánica seguida de un tratamiento con piedra pómez, desengrasado
con disolvente, limpieza química y finalmente secado en horno.
3. El recubrimiento de la PCB con material LPISM
(104) es llevado a cabo en la etapa de recubrimiento (105). El
recubrimiento puede ser aplicado a la placa mediante serigrafía en
blanco (sin dibujo), recubrimiento por rodillo, recubrimiento de
cortina, o pulverización electrostática, entre otros
procedimientos.
4. En la etapa de secado (106) se lleva a cabo un
curado parcial del recubrimiento para lograr un recubrimiento libre
de adherencias (no pegajoso).
5. La exposición a luz UV mediante una
herramienta fotográfica (107), que ha sido preparada anteriormente,
y descrita con mayor detalle a continuación, es llevada a cabo en
la etapa de exposición (108).
6. El revelado de las máscaras expuestas y en
consecuencia parcialmente endurecidas disuelve y elimina las zonas
no expuestas o las zonas expuestas no endurecidas por la exposición
previa en la etapa de revelado (109).
7. En el caso que se utilice otro método de
enmascarado de soldadura, entonces algunas o todas las fases y
etapas dentro de los límites (110) son reemplazadas o
modificadas.
8. La etapa de curado final (111) endurece la
máscara para llevar a cabo todas las funciones mencionadas
anteriormente y la PCB es transportada (112) hacia la estación
siguiente en la línea de fabricación (100).
El proceso LPISM resulta costoso desde el punto
de vista económico y del trabajo como puede observarse a partir de
la lista del equipo necesario:
a. Unidad de recubrimiento (con referencia a la
etapa (105))
b. Unidad de curado previo a la exposición (con
referencia a la etapa (106))
c. Máquina de exposición (con referencia a la
etapa (108))
d. Máquina de revelado (con referencia a la etapa
(109))
e. Transportadores y equipo de manipulación
automática para el transporte de la PCB desde cada equipo hasta el
siguiente (113).
A la lista de equipo anterior debe también
añadirse el equipo necesario para la herramienta fotográfica (107),
obligatorio para producir la máscara óptica utilizada en la etapa
de exposición (108) antes mencionada. Se forman zonas opacas y
transparentes utilizando procesos y materiales fotográficos,
mostrados de forma esquemática en la estación de utillaje
fotográfico (114).
f. El material de película sensible a la luz
(115) es expuesto en el trazador (116) que produce la imagen de una
estación de trabajo de CAD (Diseño Asistido por Ordenador) u otra
fuente en un material de película (115).
g. Utilizando química de procesamiento GA (Artes
Gráficas) apropiados, el material de película (115) es procesado
(entre otros, revelado, fijado y secado) en la etapa de
procedimiento (118).
Como surge rápidamente a partir de la exposición
anterior, existe una multitud de máquinas, materiales y
procedimientos necesarios para completar la etapa de fabricación de
la máscara de soldadura.
Tal como se ha mencionado antes en el presente
documento, antes de que los numerosos componentes sean fijados a la
PCB, como una última etapa de la línea de fabricación de la placa
está la estación de impresión de leyendas.
Se hace referencia ahora a la figura 3, que
muestra de forma esquemática un proceso de impresión de leyendas de
la técnica anterior. El proceso de fabricación de máquina
fotográfica para serigrafía es substancialmente idéntico al proceso
de fabricación de máquina fotográfica descrito antes con referencia
a la estación de utillaje fotográfico (114) en la figura 1, y por
lo tanto la estación de utillaje fotográfico (300) no es descrita
de forma adicional.
En la estación de utillaje de serigrafía (301) se
dispone una herramienta de impresión que utiliza la técnica conocida
como serigráfica. La serigrafía es utilizada ampliamente debido a
que permite el uso de una gran variedad de tintes de impresión y
por lo tanto es también capaz de llevar a cabo impresiones en una
gran variedad de substratos. Por dicha razón las técnicas
serigráficas son utilizadas de forma preferente para la impresión
de leyendas. Una red de estructura fina, también llamada comúnmente
membrana o malla, es impregnada o recubierta con una substancia de
enmascarado fotográfico (302), comúnmente denominado emulsión
fotorresistente, en una etapa de recubrimiento (303). Se debe
mencionar que las técnicas de serigrafía algunas veces son también
utilizas como técnicas de recubrimiento, porque, como se ha
mencionado anteriormente, pueden ser utilizadas una gran variedad
de tintes o, en este caso, substancias de recubrimiento. Por lo
tanto, en un proceso de recubrimiento por serigrafía, se utiliza un
tipo de máscara "en bruto" (304), que define de forma
substancial el área total de la superficie que será recubierta. Una
corta etapa de secado (305) asegura que la emulsión de protección
fotográfica esté libre de adherencias (no pegajosa). La máscara de
herramienta fotográfica, preparada en la estación de utillaje
fotográfico (300) anteriormente mencionado es puesta en contacto
con el elemento laminar, impregnada con la emulsión de protección
fotográfica ahora substancialmente seca y es expuesta en un
dispositivo comúnmente utilizado de exposición UV por contacto
(306). La etapa de revelado (307) eliminará de forma efectiva las
zonas de la emulsión de protección fotográfica, no endurecidas por
la exposición a la luz UV. En consecuencia, los numerosos orificios
de la malla se encuentran entonces cerrados u obstruidos por la
máscara fotográfica no disuelta en el proceso de revelado. La malla
preparada de este modo es posicionada y estirada en un bastidor de
dimensiones apropiadas, antes de ser curada (endurecida) en una
etapa de curado (308) para lograr resistencia física contra, entre
otras, la abrasión durante el siguiente proceso de impresión. De
forma alternativa, la malla puede ser estirada en el bastidor
anteriormente mencionado antes de ser impregnada con emulsión de
protección fotográfica y su consiguiente exposición. Como resultará
evidente a partir del breve análisis de la siguiente etapa de
serigrafía, se desea y requiere una resistencia física
significativa. El curado es llevado a cabo de forma común mediante
la exposición a temperaturas elevadas durante un determinado
período de tiempo en un horno. De forma opcional, el curado puede
ser llevado a cabo también mediante exposición a luz UV, pero es
raramente utilizado debido a limitaciones de rendimiento de las
tintas de leyenda que pueden ser curadas con luz UV.
En la etapa de serigrafía (309), el bastidor
anteriormente descrito, también conocido como matriz de pantalla,
que sostiene la red o malla bajo tensión, es puesta en contacto con
la PCB de una manera precisa preferente de registro. Una tinta para
leyenda (310) apropiada es vertida en el bastidor y una escobilla
flexible, llamada "cuchilla tangente de trabajo", es desplazada
de un lado al otro del bastidor. La "cuchilla tangente de
trabajo" presiona de forma efectiva a través de los orificios o
laberintos de la malla que no fueron llenados con emulsión de
protección fotográfica endurecida; y por lo tanto, la tinta es
transferida a la superficie de la PCB a través de dichos orificios
con un dibujo determinado. Un proceso de calentamiento en un horno
(311) cura la tinta de leyenda y la hace duradero y resistente
contra las influencias ambientales.
Finalmente, la PCB es transportada (312) a la
siguiente estación en la línea de fabricación (313).
Problemas de registro, referidos a:
a. posicionamiento del bastidor y en consecuencia
la transferencia de la tinta dotada del dibujo en la PCB;
b. distorsiones de dimensión acumuladas de
herramientas fotográficas y pantallas de dibujo; y
c. distorsiones de dimensión acumuladas de la PCB
(efecto "patata chip") inducidas por etapas de fabricación
modernas, tal como laminado, tratamientos por calor, limpieza,
etc.
presentan precisión de registro
deseada significativamente limitada hasta niveles no
satisfactorios, mientras que la tendencia actual hacia placas de
circuito de mayor densidad, requieren de forma más urgente niveles
de precisión de registro mayores correspondientes. De manera
especial para las placas de capas múltiples (MLB) y placas de dos
caras (DSB), el registro resulta crítico de forma significativa,
dado que deben ser llevados a cabo de forma secuencial numerosas
etapas de formación de imágenes múltiples, entre otras procesos de
serigrafía y litografía, al mismo tiempo que se mantiene el
registro
deseado.
Durante la creación de prototipos, el método
anteriormente mencionado de fabricación resulta engorroso y
demandante de tiempo, dado que numerosas alteraciones son aplicadas
a los circuitos, requiriendo la preparación de nuevas herramientas
fotográficas para cada una de las alteraciones. Dado que todas las
etapas de fabricación anteriormente mencionadas son necesarias para
cada alteración, la fabricación de una cantidad aún menor de placas
PCB y la aplicación de algunas alteraciones durante la etapa de
creación del prototipo requieren inversiones substanciales de
trabajo, material y tiempo.
Para reducir el tiempo de producción de placas de
circuito, una multitud de publicaciones han tratado los problemas
relacionados con la utilización del utillaje fotográfico y/o
serigrafía. El documento U.S.A. 5.637.426 Uchikawa 6/1997 [7] da a
conocer la utilización de un inyector de tinta para la formación de
un dibujo de máscara directamente en un substrato de máscara
transparente, evitando de este modo las etapas de mecanización
fotográfica, pero requiriendo aún el complicado proceso LPISM
anteriormente mencionado.
A continuación se tratan las tecnologías de
chorro de tinta conocidas, o de forma general de inyección de
chorro y algunos de sus defectos específicos.
El método de descarga por chorros de líquido o
substancias viscosas es bien conocido y ha sido aplicado en
numerosos sectores tecnológicos y en la actualidad el equipo de
bajo costo de impresión de imágenes fotográficas, gráficos y texto
de alta calidad es ampliamente utilizado, de manera particular en
hogares y oficinas. Numerosas mejoras han hecho que este método
pueda ser adaptado de forma significativa para un amplio rango de
aplicaciones y substancias líquidas o viscosas. Una de tantas
publicaciones relacionadas con la fabricación de placas PCB es la
patente U.S.A. 4.668.533 Miller 5/1987 [8], que da a conocer la
deposición corolario de imagen de tinta en un substrato tal como
una placa de circuito mediante tecnología de chorro de tinta en un
proceso de dos etapas en el que la tinta es empleada como un
activador o un sensibilizador.
En la patente japonesa a inspección pública
(Kokai) Nº Hei 9-18115 1 /1997, Niijima [9] da a
conocer un método de formación de un patrón o dibujo de capa
protectora (para protección contra ataque químico o protección de
soldadura) directamente en una placa utilizando una impresora por
chorros de tinta, eliminando también de este modo el utillaje
fotográfico.
Para un único prototipo o placas experimentales
la patente U.S.A. 4.767.489 Lindner 8/1988 [10] da a conocer una
impresora-grabadora compacta asistida por ordenador
de tamaño pequeño que, entre otros, aplica un dibujo de capa
protectora de cera fundible o material termoplástico mediante
descarga por chorros.
Las composiciones apropiadas de tinta que pueden
ser curadas con luz UV para capas de protección contra el ataque
químico son dadas a conocer en la patente U.S.A. 5.270.368 Lent y
otros, 12/1993 [11].
En la patente japonesa a inspección pública
(Kokai) Nº Hei 11-87883, 3/1999, Takada y otros [12]
se da a conocer un método de impresión por chorros de tinta para
capas de protección contra soldadura y patrones de leyenda en
pequeñas cantidades y aplicaciones de etapa de prueba (realización
de prototipos), utilizando tintas que pueden ser curadas con luz
UV.
Otro aspecto de la impresión por chorros de tinta
es la cuestión de la cobertura de superficie de tinta. Numerosas
publicaciones han tratado esta cuestión y en particular para la
formación de imágenes en medios del tipo de película transparente
para retroproyectores. Lin y otros [13] dan a conocer que para el
uso en proyección la intensa saturación del color resulta deseable y
realizable mediante la cobertura total de la superficie de tinta y
la superposición de manchas (los puntos de tinta producidos en el
medio por la impresora por chorros de tinta). Lin y otros dan a
conocer que este tipo de impresión de alta calidad puede ser
llevada a cabo evitando espacios "en blanco" entre las
manchas. Esto es logrado mediante dos pasadas del cabezal de
impresión por línea de impresión y seleccionando un diámetro de
mancha que es substancialmente igual a \surd2 veces la distancia
entre píxeles centro a centro. En consecuencia, las manchas
adyacentes diagonalmente se tocarán, mientras que las manchas
adyacentes de forma horizontal y vertical se superpondrán,
resultando en una cobertura de superficie de píxel del 100%.
En la patente U.S.A. 4.963.882 Hickman [14] se
dan a conocer métodos para aliviar los problemas conocidos de la
degradación de la calidad de impresión con la utilización
prolongada de cabezales de impresión por chorros de tinta. Se dan a
conocer diferentes estrategias para mejorar la calidad de impresión
y se describen métodos que son resistentes a la degradación de la
calidad de impresión producto de la utilización prolongada de los
cabezales de impresión. De manera esencial, un método de punto doble
(aplicación de dos puntos de un mismo color en una misma hilera de
píxeles que son formados utilizando gotitas de distintos
inyectores, de modo que la degradación de la calidad de la imagen
debido a un inyector defectuoso queda reducida de forma
substancial. Las ventajas son obtenidas en un nivel de calidad
reducido, es decir que se reduce la resolución de la impresión.
En la patente U.S.A. 4.999.646 [15] de Trask se
dan a conocer mejoras en la calidad de impresión y uniformidad del
color como resultado directo de las mejoras en la uniformidad y
consistencia de la formación de puntos. Trask reconoce que entre
otros aspectos, los errores de la dirección de los inyectores, las
variaciones del volumen de la gota de tinta, los errores de
desplazamiento del papel, y los errores de desplazamiento del carro
inducen problemas relacionados con la calidad de impresión,
cobertura de superficie de tinta y otros problemas relacionados con
la formación de imágenes en papel y otros medios. Para aligerar
dichos problemas Trask da a conocer el uso de la combinación
de:
de:
a. superpixelado en las zonas impresas
superpuestas para generar imágenes impresas
punto-junto-a-punto
(DND), y
b. disposición de patrones de franjas (banda o
línea impresa) complementarias y superpuestas de impresión por
chorros de tinta.
En la patente U.S.A. 5.239.312 [16] de Merna y
otros, se trata la formación del efecto no deseado de "bandas"
y "costuras" mediante la introducción de un único método y
sistema de impresión de hileras intercaladas, minimizando la falta
de uniformidad en patrones sólidos.
Lidke y otros [17] dan a conocer un método para
la impresión selectiva de sólo una parte de los puntos de impresión
de un modo de impresión de pasos múltiples. El método se refiere al
suministro de la información de los píxeles al cabezal de impresión
de acuerdo con una secuencia de descarga predeterminada para una
serie de inyectores de impresión que conforman el cabezal de
impresión para cada uno de la serie de ciclos de impresión.
Karz [18] da a conocer una impresora por chorros
de tinta térmica que posee capacidades de impresión redundantes en
virtud de la utilización de un cabezal de impresión secundario. En
un modo ambos cabezales de impresión se complementan uno al otro,
mientras que en otro modo el segundo cabezal de impresión refuerza
o respalda al primer cabezal de impresión en caso de mal
funcionamiento.
La demanda continuada de mayores velocidades de
impresión ha inducido a problemas adicionales tales como el
alineamiento crítico de inyectores y el malfuncionamiento de
inyectores debido a la gran cantidad de dichos inyectores y la gran
longitud de columna de inyectores de los cabezales de impresión.
Para minimizar dichos problemas, en la patente U.S.A. 5.94.455 [19]
Anderson da a conocer la utilización de un aparato de impresión por
chorros de tinta que incluye inyectores primarios y secundarios.
Los inyectores secundarios definen inyectores redundantes que
solucionan los mal funcionamientos de inyectores y además permiten
mayor velocidad de impresión en un modo de impresión con inyectores
no redundantes. En el modo de velocidad de impresión redundante
(normal), la tarea de impresión de un inyector que ha fallado es
llevada a cabo por su inyector asociado en la misma línea
horizontal. Además, Anderson da a conocer la disposición de una
estación de prueba de inyectores que prueba la funcionalidad de
cada inyector individual.
Recientemente, la demanda de prensas de impresión
digital ha conducido a numerosas publicaciones relacionadas con
mejoras en la tecnología de impresión por chorros de tinta, a
satisfacer las exigencias de impresoras por chorros de tinta de
gran volumen y al mismo tiempo de alta calidad. Silverbrook [20] da
a conocer métodos para la reducción del "tiempo de
inactividad" de las líneas de impresión en virtud de la
inclusión de un módulo de impresión adicional como mínimo.
Silverbrook menciona también que los cabezales de impresión
estáticos con la anchura de una página que contienen miles de
inyectores se benefician de forma significativa de la tolerancia de
fallos mediante los inyectores redundantes. De acuerdo con Hickman y
Aderson, Silverbrook también menciona el incremento de la velocidad
de impresión mediante la utilización de numerosos inyectores.
Además, Silverbrook da a conocer que para la impresión de alta
calidad a menor resolución la cantidad de tinta depositada es
directamente proporcional a la cantidad de puntos impresos.
El documento
DE-A-198 42 379, considerado como la
técnica anterior más cercana a la presenta invención, da a
conocer:
un sistema de impresión para el suministro de una
substancia líquida o viscosa que puede ser inyectada con forma de
chorro como un dibujo en la superficie de una plataforma,
comprendiendo:
(A) un sistema de impresión que incluye:
- (a)
- un sistema de puente de impresión, que comprende un puente de impresión rígido que aloja de forma precisa numerosos cabezales de impresión por chorro, cada uno de ellos dotado de una multitud de inyectores de chorro, estando agrupados dichos cabezales de impresión en numerosas disposiciones en dicho puente y que puede ser desplazado a lo largo de dicho puente en una dirección y siendo dicho puente móvil en una dirección perpendicular al movimiento del grupo de cabezales de impresión; y
- (b)
- un sistema de plataforma que comprende:
- (i)
- una mesa de impresión para alojar dicha plataforma; y
- (ii)
- un sistema motorizado para llevar a cabo el desplazamiento de dicho grupo de cabezales de impresión y dicho puente; y
(B) un sistema de suministro para realizar el
suministro de dicha substancia líquida o viscosa; y
(C) un sistema de control sensible al dibujo y al
puente para controlar dicho sistema de puente de impresión; y
(D) una interfase con el usuario.
Debe hacerse notar que todas las publicaciones
mencionadas anteriormente relacionadas con la fabricación de placas
PCB, se centran en composiciones de tinta que pueden ser curadas
con luz UV o dan a conocer substancialmente sólo el método de
impresión por chorros de tinta, principalmente, aplicaciones de
fabricación de una única o pequeñas cantidades de placas de circuito
experimentales o de carácter prototípico. Sin embargo, los
procedimientos de fabricación de placas PCB de producción en masa
aún no han sido dados a conocer, capaces de utilizar ventajas de la
tecnología de descarga por chorros de máscaras de protección o
impresión de leyendas para una fabricación en masa rápida,
confiable y de alta calidad, debido a que los requisitos previos no
han sido alcanzados aún por la técnica anterior. Dichos requisitos
previos son, entre otros, la alta resolución con tolerancia de
defectos cero, capacidad de repetición de la posición con
tolerancias muy bajas, y substancias que puedan ser inyectadas en
forma de chorro apropiadas para máscaras de protección.
En consecuencia existe la necesidad en la técnica
de proporcionar un sistema y un método de descarga por chorros que
reduzca o elimine de forma substancial las limitaciones de las
soluciones conocidas hasta la fecha y proporciona soluciones en
líneas de fabricación de placas PCB a escala industrial para el
suministro de un determinado dibujo de numerosas substancias y que
también pueda ser aplicado a placas de gran tamaño y planos
posteriores.
Debe indicarse que los métodos de inyección de
chorros de tinta para fabricación industrial de placas PCB debe
encarar de forma preferente, aunque no necesaria, las cuestiones
siguientes:
(a) resolución:
- (i)
- como mínimo 300 x 300 dpi la formación de imágenes de leyendas;
- (ii)
- como mínimo 600 x 600 dpi para numerosas máscaras contra ataque químico y soldadura;
(b) cobertura de superficie de tinta,
especialmente pero no limitada a máscaras contra ataque químico y
soldadura:
- (i)
- reduciendo de forma substancial la posibilidad de orificios para pasador y/o zonas no cubiertas;
- (ii)
- aplicación suficiente de tinta para utilizar la imagen depositada con fines de enmascarado;
- (iii)
- optimizando la uniformidad (ausencia de efecto de "bandas" y/o "costuras") de superficies sólidas (principalmente máscaras);
(c) distorsiones:
- (i)
- reduciendo las distorsiones de gotitas de tinta debidas a su componente x de la velocidad de desplazamiento, en el momento del contacto con la superficie de impresión;
- (ii)
- compensando las distorsiones dimensionales de la placa PCB (efecto "patata chip") debidas a etapas anteriores de fabricación de dicha placa PCB;
(a) equipando la impresora PCB con suficientes
inyectores para:
- (i)
- lograr la resolución requerida con una redundancia inherente para evitar múltiples pases de impresión;
- (ii)
- cumplir la cobertura de área de impresión deseada con la cantidad deseada de tinta, de forma preferente con una cantidad mínima de pases de impresión (franjas);
(b) alineando el patrón o dibujo de impresión con
una placa PCB "al vuelo", minimizando de este modo la
manipulación y posicionamiento de la placa PCB antes de la
impresión;
(a) compensando las distorsiones dimensionales o
efectos "patata chip" de la placa PCB, permitiendo el registro
preciso de los patrones impresos;
(b) manteniendo la característica plana de la
placa PCB dentro de tolerancias predeterminadas durante la impresión
mediante una fuerza de succión de vacío apropiada, permitiendo la
conservación de la distancia de trabajo óptima entre la placa PCB y
el cabezal de impresión;
(c) permitiendo la impresión de placas PCB de
gran tamaño (por ejemplo hasta 24'' x 30'') de forma preferente en
una etapa de impresión substancialmente continua;
(d) permitiendo una variedad de imágenes en la
placa PCB, entre otras:
- (i)
- máscaras de protección contra ataque químico,
- (ii)
- máscaras de protección contra la soldadura,
- (iii)
- máscaras de protección contra el recubrimiento,
- (iv)
- impresión de leyendas,
- (v)
- máscaras temporales que puedan ser desprendidas por pelado,
- (vi)
- recubrimientos conformes,
- (vii)
- impresión con pasta de soldadura,
- (viii)
- laminados y conductores,
- (ix)
- orificios de PCB y taponamiento de vías,
- (x)
- impresión directa de resistencias y/o componentes de condensadores,
- (xi)
- control de compensación de falta de uniformidad de bordes,
- (xii)
- relleno inferior,
- (xiii)
- chip desnudo y encapsulado de chip integrado en placa
- (xiv)
- encapsulado CSP, y
- (xv)
- aplicación de adhesivo.
La presente invención en numerosas realizaciones
da a conocer un sistema y métodos industriales de chorros de tinta
para la impresión de leyendas (marcado y/o nomenclatura) y capas de
protección contra la soldadura (máscara de soldadura) en placas de
circuito impreso (PCB), incluyendo planos posteriores y paneles,
utilizando composiciones de tinta que pueden ser inyectadas por
chorros. Las composiciones de tinta apropiadas son, entre otras, la
melamina, la resina epoxi, y las tintas de acrilato, que pueden ser
curadas mediante exposición a luz UV, por tratamiento térmico y/o
mediante una combinación de numerosos mecanismos de curado. Debe
indicarse que la presente invención no se encuentra limitada a la
utilización de las composiciones de tinta anteriormente mencionadas
y/o ningún procedimiento de curado particular.
Debe indicarse que la presente invención no se
encuentra limitada por ninguna técnica de curado específica. De
forma alternativa o adicional, se proporciona un sistema de
tratamiento térmico para la fijación rápida de la tinta. Dado a
modo de ejemplo no limitativo, el sistema de tratamiento térmico
contiene un dispositivo de soplado (designado de forma esquemática
por (710) en la figura 7), capaz de llevar a cabo el secado rápido
del medio a través del soplado de aire caliente.
En una realización, el sistema utiliza un puente
de impresión rígido y horizontalmente estático, que contiene
múltiples cabezales de impresión industriales, constituyendo una
cantidad substancial (preferentemente varios miles) de inyectores
de chorros de tinta. Mediante la utilización de dicho puente de
impresión rígido y horizontalmente estático, son eliminados de forma
substancial los problemas de confiabilidad inducidos por la
aceleración y desaceleración de los puentes de impresión
móviles.
Mientras que el ejemplo especificado que está
basado en un puente orientado de forma horizontal, debe indicarse
que de forma general, la posición relativa de la mesa y el puente
es tal que el plano de los inyectores y de la mesa son paralelos de
forma substancial. Este último ejemplo está referido a planos
orientados de forma horizontal, pero pueden ser aplicadas otras
orientaciones, por ejemplo, planos orientados de forma vertical.
Además, el sistema utiliza una cantidad abundante
de inyectores para proporcionar una redundancia múltiple que sea
capaz de tratar el problema del mal funcionamiento de los
inyectores, tales como las obstrucciones y fallos de descarga. El
intervalo de descarga entre los inyectores pares e impares es
modificado respecto a los valores recomendados por el fabricante
para obtener una determinada velocidad relativa entre el cabezal de
impresión y la superficie objetivo. De este modo, por ejemplo, para
un valor de separación entre inyectores determinado y una velocidad
relativa entre superficie objetivo y cabezal de impresión, se
indica una demora de descarga de 50 \mu seg para lograr una
cobertura con un dibujo de puntos deseado. Disminuyendo la demora de
descarga se logra un dibujo de puntos que está caracterizado por la
superposición substancial de los puntos adyacentes, induciendo una
redundancia inherente y proporciona además la cantidad de tinta
deseada que satisface la calidad de enmascarado. Dado que este hecho
disminuiría la resolución de impresión alcanzable por el factor de
redundancia, se hace notar que el sistema está dotado de una
capacidad de resolución de impresión mayor en el mismo factor que el
de redundancia, logrando de forma efectiva la resolución de
impresión deseada, al mismo tiempo que manteniendo la tolerancia de
defecto.
En una realización preferente el sistema es capaz
de aceptar e imprimir cualquier tamaño de PCB hasta un plano
posterior y placas con tamaño de panel (por ejemplo 24 x 30
pulgadas) utilizando una mesa de vacío que puede ser desplazada en
ambas direcciones "x" e "y" a gran velocidad y precisión.
Además, para mantener los orificios de los inyectores de los
cabezales de impresión a una distancia de trabajo óptima desde el
objetivo de impresión, el puente de impresión rígido y
horizontalmente estático es capaz de desplazarse de forma vertical
en la dirección "z" (perpendicular a la superficie objetivo)
para alojar placas PCB que presenten distintos espesores. Antes de
comenzar un trabajo de impresión, el puente de impresión rígido es
fijado en una posición determinada para admitir varios espesores de
panel/placa, mientras que la distancia óptima de inyección del
chorro debe mantenerse entre 0,8 y 1 mm.
Además, la mesa de vacío de la presente
invención, de acuerdo con una realización preferente, está equipada
con una multitud de orificios de admisión de vacío, cada uno de
ellos conectado a una zona de succión. Entonces, la fuerza de
succión direccionable a un área es conseguida para:
1. lograr la característica plana necesaria de la
PCB dentro de las tolerancias deseadas definidas previamente, en
caso de que, debido a tratamientos mecánicos y térmicos durante las
etapas de fabricación consecutivas, dicha PCB pierda su
característica plana necesaria. De este modo, para placas PCB que no
cubran el área completa de la mesa de vacío, puede aplicarse una
fuerza de succión suficiente únicamente al área que cubre dicha
PCB.
2. conmutación temporal a un sistema de fuerza de
succión reducida determinado de forma previa en correspondencia con
el área en que está siendo depositada la tinta. De este modo, se
reduce de forma substancial el problema conocido de succión por los
numerosos orificios existente en las placas PCB en los cuales se
están depositando máscaras de soldadura y/o impresión de
leyendas.
El sistema de la presente invención, de acuerdo
con realizaciones preferentes, está equipado con un sistema de
visión que comprende una unidad de procesamiento de visión y una
unidad de compensación de registro y distorsión, que tratan los
problemas comunes de:
a) lograr el alineamiento de la PCB con el dibujo
impreso y
b) compensar las distorsiones dimensionales de la
PCB.
Mediante el ajuste (rotación) de la imagen de
impresión, se logra el registro global con la precisión deseada sin
la necesidad de que la PCB sea posicionada de un modo determinado y
preciso. El software de la presente invención, de acuerdo con la
realización preferente, además está configurado con algoritmos de
deformación o sesgo para lograr un alineamiento total con las marcas
de referencia y otros elementos, de acuerdo con todas las normas
IPC (Institute for Interconnecting ang Packaging Electronic
Circuits). Además, el sistema de visión proporciona alineamiento
global de gran precisión de las leyendas y patrones de protección
de soldadura para las características de dimensión de la PCB,
permitiendo que la etapa de impresión comience sin colocar dicha PCB
en una posición significativamente precisa y predeterminada.
Además, el sistema de visión permite la
identificación autónoma de los inyectores que no funcionan
correctamente mediante la utilización de un patrón o dibujo de
impresión de prueba apropiado que ha sido impreso de forma
preferente por todos los inyectores. De este modo, los respectivos
inyectores que no funcionan correctamente son identificados y, en
consecuencia, eliminados por el sistema. Dicho sistema calcula la
redundancia restante y en caso que no se alcance un determinado
nivel de redundancia, se genera una señal de alerta apropiada.
Disponiendo en una realización de la presente
invención el doble de inyectores necesarios para una cierta
resolución de impresión, los inyectores obstruidos, y en
consecuencia eliminados, no afectarán la calidad de impresión (en el
presente contexto, substancialmente ausencia de degradación en la
rectitud de bordes, un resultado común producido por la menor
resolución de impresión). La calidad de impresión no resulta
afectada dado que se cubre cada zona de objetivo con dos puntos como
mínimo, que provienen de dos inyectores, logrando que cada inyector
esté respaldado como mínimo por otro inyector. En una realización
de la presente invención se utiliza una sincronía de descarga
modificada y en consecuencia los orificios de las hileras impares
del mismo cabezal de impresión por chorros funcionan como
"refuerzo" para los orificios de las hileras pares o a la
inversa. En otra realización, cada uno de los cabezales de
impresión por chorros de una hilera de cabezales de impresión por
chorros es respaldado por otro cabezal de impresión por chorros,
posicionado en frente en una hilera paralela de cabezales de
impresión por chorros. Aún en otra realización de la presente
invención, se utiliza un cabezal de impresión por chorros de tinta
de color capaz de inyectar múltiples colores de forma simultánea.
Mediante la utilización de la misma tinta para cada conducto de
color, se logra de forma correspondiente la múltiple redundancia
como ha sido descrita anteriormente en el presente documento.
Las composiciones que pueden ser inyectadas por
chorros tal como la melamina, la resina epoxi, y las tintas de
acrilato entre otras, que pueden ser curadas mediante exposición a
la luz UV, tratamiento térmico, y/o mediante una combinación de
numerosos mecanismos de curado, son utilizadas de forma preferente
en el sistema de la presente invención.
El sistema de acuerdo con una realización de la
presente invención constituye una consola de impresión y una
consola de operario, acoplada a la consola de impresión mediante
cables.
A pesar de las mejoras en la velocidad de
impresión, aún no ha sido alcanzado el nivel deseado, y en
consecuencia, la velocidad de impresión aún produce atascos en las
líneas de fabricación de gran volumen. En consecuencia, de acuerdo
con otra realización de la presente invención, una consola de
operario central dirige una multitud de consolas de impresión,
impidiendo los atascos mediante la distribución en paralelo de la
etapa de impresión en más de una impresora.
En otra realización, el sistema de la presente
invención es un sistema autónomo y de este modo la consola de
impresión contiene de forma substancial todos los sistemas.
Las personas especializadas en la técnica
apreciarán fácilmente que la presente invención permite
procedimientos de impresión de máscaras de protección y leyendas
significativamente más simples y menos engorrosos que los
procedimientos comunes de la técnica anterior, descritos antes en el
presente documento y haciendo referencia a las figuras 1 y 3, como
resultará evidente a partir de la descripción dada a
continuación.
En consecuencia, mediante un aspecto de la
presente invención se da a conocer:
un sistema de impresión por suministro por
chorros para la aplicación de una substancia líquida o viscosa, que
puede ser inyectada por chorros, con forma de patrón o dibujo en la
superficie de una plataforma en una línea de producción de
fabricación industrial, que comprende:
(A) un sistema de impresión, que incluye:
- (I)
- un sistema de puente de impresión, compuesto por un puente de impresión estático y rígido para alojar de una forma precisa numerosos cabezales de impresión por chorros, cada uno dispuesto con una multitud de inyectores de chorro, estando agrupados dichos cabezales de impresión por chorros en varias disposiciones en dicho puente de impresión estático y rígido, siendo utilizados dichos cabezales de impresión por chorros para lograr una redundancia múltiple, mientras que una parte de la cantidad total de los inyectores disponibles son utilizados como inyectores de repuesto; y
- (II)
- un sistema de plataforma, que comprende:
- (a)
- una mesa de impresión que tiene una superficie plana substancialmente paralela al plano de los inyectores por chorros de dicho puente de impresión estático y rígido, para alojar dicha plataforma mientras que el mencionado dibujo es suministrado en forma de chorro en dicha plataforma; y
- (b)
- un sistema motorizado para el desplazamiento de dicha mesa de impresión de forma simultánea como mínimo en dos direcciones perpendiculares; y
(B) un sistema de suministro para el suministro
de los mencionados cabezales de impresión por chorros con dicha
substancia líquida o viscosa; y
(C) un sistema de control sensible como mínimo a
la información de dibujo y plataforma para llevar a cabo el control
de dicho sistema de plataforma para lograr el mencionado suministro
de dicha substancia líquida o viscosa, que puede ser inyectada en
forma de chorro, como dicho dibujo en dicha superficie de dicha
plataforma; y
(D) una interfase con el usuario para
proporcionar como mínimo un informe de estado de dicho sistema de
impresión.
En consecuencia, en virtud de otro aspecto de la
presente invención se da a conocer:
un método de impresión por chorros para el
suministro de una substancia líquida o viscosa, que puede ser
inyectada con forma de chorro, como un dibujo en la superficie de
una plataforma en una línea de producción de fabricación
industrial, que comprende las etapas de utilización:
(A) de un sistema de impresión que incluye:
- (I)
- un sistema de puente de impresión, compuesto por un puente de impresión estático y rígido que aloja de forma precisa numerosos cabezales de impresión por chorro, cada uno de ellos dotado de una multitud de inyectores de chorro, estando agrupados dichos cabezales de impresión por chorros en numerosas disposiciones en el mencionado puente de impresión estático y rígido, siendo utilizados dichos cabezales de impresión por chorros para lograr una redundancia múltiple mediante la cual una parte de la cantidad total de los inyectores disponibles son utilizados como inyectores de repuesto; y
- (II)
- un sistema de plataforma que comprende:
- (a)
- una mesa de impresión que presenta una superficie plana substancialmente paralela al plano de los inyectores de chorro de dicho puente de impresión estático y rígido, para alojar dicha plataforma mientras que el mencionado dibujo es suministrado con forma de chorro en dicha plataforma;
- (b)
- una mesa de vacío con fuerza de succión direccionable a un área;
- (c)
- un sistema motorizado para llevar a cabo el desplazamiento de dicha mesa de impresión de forma simultánea como mínimo en dos direcciones perpendiculares; y
(B) un sistema de suministro para el suministro
los mencionados cabezales de impresión por chorros con dicha
substancia líquida o viscosa; y
(C) un sistema de control sensible como mínimo a
la información del dibujo y de la plataforma y que controla dicho
sistema de plataforma para llevar a cabo el suministro de dicha
substancia líquida o viscosa que puede ser inyectada con forma de
chorro como dicho dibujo en la mencionada superficie de dicha
plataforma; y
(D) una interfase con el usuario para
proporcionar como mínimo un informe de estado de dicho sistema de
impresión.
Para comprender la presente invención y entender
cómo puede ser llevada a cabo en la práctica, será descrita una
realización preferente mediante un ejemplo no limitativo haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es un diagrama de flujo del proceso
de máscara de soldadura de la técnica anterior.
La figura 2 es un diagrama de flujo generalizado
de un proceso de máscara de soldadura de acuerdo con una realización
de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de flujo del proceso
de impresión de leyendas de la técnica anterior.
La figura 4 es un diagrama de flujo generalizado
de un proceso de impresión de leyendas de acuerdo con una
realización de la presente invención.
La figura 5A es una vista descendente superior
esquemática del sistema de impresión de descarga por chorros de
acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 5B es una vista esquemática de la mesa
de vacío con fuerza de succión direccionable a un área de acuerdo
con una realización de la presente invención.
La figura 5C es una vista esquemática de uno de
la serie de solenoides de conmutación de válvula de succión
utilizados en el aparato de acuerdo con una realización de la
presente invención.
La figura 5D es una vista esquemática de uno de
la serie de solenoides de puente de válvula de succión utilizados
en el aparato de acuerdo con una realización de la presente
invención.
La figura 5E es una vista esquemática de uno de
la serie de solenoides de inhibición/conmutación de válvula de
succión utilizados en el aparato de acuerdo con otra realización de
la presente invención.
La figura 6A es una vista esquemática lateral del
aparato de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 6B es una vista esquemática lateral del
aparato de acuerdo con otra realización de la presente
invención.
La figura 6C es una vista esquemática lateral del
aparato de acuerdo con otra realización de la presente
invención.
La figura 6D es una vista esquemática lateral del
aparato de acuerdo con otra realización de la presente
invención.
La figura 7 es un diagrama de bloques esquemático
que muestra los numerosos componentes y representación topográfica
del flujo de datos del aparato de acuerdo con una realización
preferente de la presente invención.
La figura 8A muestra de forma esquemática un
cabezal de impresión industrial de 4 colores.
La figura 8B muestra de forma esquemática dos
conjuntos de cabezal de impresión que constituyen cada uno de ellos
una serie de cabezales de impresión de 4 colores de la figura
8A.
La figura 8C muestra de forma esquemática un
conjunto de cabezal de impresión compuesto por una serie de
cabezales de impresión de color único por chorros, del tipo de
tinta monocromática.
La figura 9A es un dibujo esquemático que muestra
una técnica anterior de inyección intercalada de chorros.
La figura 9B muestra diagramas de sincronía de
descarga para hileras pares e impares de un cabezal de impresión de
la técnica anterior.
La figura 9C es un dibujo esquemático que muestra
la secuencia de descarga modificada entre las hileras pares e
impares de acuerdo con una realización preferente de la presente
invención.
La figura 9D muestra diagramas de sincronía de
descarga de hileras pares e impares de un cabezal de impresión de
acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 9E es un dibujo esquemático que muestra
la técnica de redundancia y refuerzo de acuerdo con una realización
de la presente invención.
La figura 9F es un dibujo esquemático que muestra
el dibujo de puntos de tinta de dos puntos substancialmente
superpuestos y el borde resultante del dibujo de puntos impresos
combinados de acuerdo con una realización de la presente
invención.
La figura 9G es un dibujo esquemático que muestra
una sección transversal de puntos substancialmente superpuestos de
acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 10A es una vista esquemática de la
disposición de los cabezales por chorros de tinta en el puente de
impresión horizontalmente estático.
La figura 10B es un dibujo esquemático que
muestra el posicionado relativo de dos cabezales por chorros de
tinta adyacentes de acuerdo con las especificaciones dimensionales
de diseño tal como son suministradas por el fabricante de cabezales
por chorros de tinta de calidad industrial apropiados.
La figura 10C es un dibujo esquemático que
muestra la trayectoria completa de impresión para lograr la
cobertura del área de impresión utilizando cabezales de impresión
por chorros del fabricante específico mostrado en la figura 10B.
La figura 11A es un dibujo esquemático que
muestra la forma y posición de dos elementos de leyenda de una
disposición de PCB.
La figura 11B es un dibujo esquemático que
muestra una distorsión dimensional ordinaria de una PCB después de
los procedimientos de laminación de tipo común, tratamiento térmico
y limpieza.
La figura 11C es un dibujo esquemático que
muestra la técnica de deformación o sesgo de una realización de la
presente invención para lograr el alineamiento preciso de la imagen
de impresión, de acuerdo con el dibujo de la figura 11A, en una
placa de circuito deformado tal como el mostrado en la figura
11B.
La figura 12A es un dibujo esquemático que
muestra el alineamiento de PCB en la mesa de vacío utilizando el
sistema de visión y las marcas presentes en la PCB tales como las
marcas de referencia y terminales.
Por conveniencia de explicación, la invención es
descrita a continuación haciendo referencia a realizaciones
preferentes, que constituyen un sistema de impresión de leyendas e
impresión de máscaras de soldadura. Las personas especializadas en
la técnica apreciarán fácilmente que la presente invención no se
encuentra limitada de ninguna forma a las presentes realizaciones y
numerosos métodos de suministro o descarga, entre otros:
a. patrones de conductores de imagen
primaria,
b. patrones de máscara de protección contra
ataque químico,
c. máscaras temporales,
d. máscaras de control de compensación de falta
de uniformidad de bordes,
e. recubrimientos conformes selectivos,
f. encapsulado de chip integrado en placa,
g. encapsulados líquidos,
h. códigos de barras, y
i. tecnología de montaje de adhesivos en
superficie (SMT)
se encuentran dentro del alcance de
la presente invención. Además, aplicando ciertas modificaciones
menores, la presente invención resulta igualmente apropiada para
aplicaciones de impresión de pasta de soldadura SMT. Ejemplos
adicionales serán explicados a
continuación.
Debe indicarse que las realizaciones preferentes
que serán explicadas a continuación están basadas en la utilización
de cabezales de impresión industrial DPC Gen3 (en la actualidad
Hitachi Kokai Imaging Inc.). Otros cabezales pueden ser utilizados
de forma equivalente, tal como los cabezales de impresión de Spectra
Inc. Nova 256/80 JA, a pesar de que deben corregirse ciertos
parámetros correlacionados con el funcionamiento para alojar dichos
cabezales de impresión diferentes en las realizaciones descritas en
el presente documento.
Haciendo referencia a la figura 5A se muestra un
sistema de impresión de descarga por chorros de la presente
invención. El puente de impresión (500) es una plataforma rígida,
horizontalmente estática, que soporta los conjuntos de cabezales de
impresión por chorros (501) y (502), cada uno compuesto por
numerosos y de forma preferente una multitud de cabezales de
impresión por chorros. Una de las tantas disposiciones posibles de
posicionado de una multitud de cabezales de impresión por chorros en
los conjuntos (501) y (502) es mostrada de forma esquemática como
una hilera, intercalada con una hilera en el otro conjunto. Dos de
los cabezales están representados en el dibujo esquemático por los
elementos (503) y (504). Cada uno de los cabezales se encuentra
acoplado a un tubo (505), que es parte del sistema de suministro de
tinta (506) que lleva a cabo el suministro de tinta desde los
depósitos (en este caso no mostrados). Debido a los requisitos
específicos, descritos posteriormente en mayor detalle, la
plataforma rígida y estática (puente de impresión) (500) permite el
posicionamiento y alineamiento de cada uno de los cabezales de
impresión por chorros con un grado de precisión significativamente
alto. Para indicar que la abundancia y disposición respectiva de los
cabezales de impresión por chorros se encuentra indicada únicamente
de forma esquemática, se adopta un símbolo de "discontinuidad"
(507) y (508) para el puente de impresión, conjuntos de cabezal y
sistema de suministro de tinta.
Cada cabezal de impresión individual está
compuesto por una serie de inyectores de chorros, parte de la placa
de orificios del cabezal de impresión y es capaz en virtud del
diseño del fabricante de lograr un nivel de resolución de impresión
determinado previamente, por ejemplo 300 ó 600 dpi (puntos por
pulgada). A efectos de impedir los problemas de mal funcionamiento
de inyectores conocidos, la presente invención utiliza una cantidad
abundante de inyectores para proporcionar una redundancia múltiple
descrita en mayor detalle a continuación en el presente documento.
Debe indicarse que la redundancia múltiple produce un dibujo de
puntos que está caracterizado por la cobertura de cada área
objetivo con dos o más puntos de tinta desde dos o más inyectores
individuales. En una realización preferente, los puntos se
superponen hasta una extensión significativa, pero no
necesariamente de forma completa. En el caso de que un inyector
funcione mal, el área será cubierta por uno o más puntos de tinta
de uno o más inyectores adicionales. Para superar la disminución de
la resolución que es inherente si parte de los inyectores
disponibles son destinados a propósitos de refuerzo o repuesto,
deben ser utilizados mayor cantidad de inyectores que los
necesarios para lograr una determinada resolución. En general, una
abundancia de inyectores es utilizada para lograr redundancia
múltiple.
múltiple.
En una realización de la presente invención, un
cabezal de impresión industrial por chorros de tinta de color es
utilizado de forma modificada. Los cabezales de impresión de tinta
de color son capaces de inyectar por chorros múltiples colores, de
forma simultánea y de forma común se utilizan 4 colores (amarillo,
magenta, ciánico y negro) para formar una imagen con colores. Debe
indicarse que en el equipo de impresión por chorros para
oficina/uso doméstico se utiliza de forma común un cabezal de tinta
negra independiente. En una realización de la presente invención,
para lograr la cantidad abundante de inyectores, los cabezales de
impresión por chorros de tinta de 4 colores son suministrados con
la misma tinta para todos los conductos de color (zonas de flujo),
logrado de este modo hasta 3 veces o 200% de redundancia si se
utiliza 1 inyector para la imagen principal y los otros 3
inyectores como refuerzo. Sin embargo, en una realización
preferente se utilizan 2 inyectores para la imagen principal y 2
inyectores actúan como refuerzos, logrando de este modo una
redundancia o tolerancia de defectos del 100%. Este modo de
funcionamiento es descrito en mayor detalle a continuación en el
presente documento haciendo referencia a las figuras 8A, 8B, 9C,
9D, 9E, 9F y 9G.
En otra realización de la presente invención se
utiliza una multitud de conjuntos de cabezal de impresión de color
único por chorros del tipo de tinta monocromática, combinando más
de 1500 inyectores que proporcionan la redundancia múltiple
deseada.
A efectos de tratar los problemas de mal
funcionamiento de inyectores anteriormente mencionados, el sistema
de la presente invención está diseñado para operar con un mínimo de
100% de redundancia, representando el doble de inyectores
requeridos para lograr una determinada resolución de impresión.
Por razones de claridad, la unidad electrónica de
accionamiento del cabezal de impresión múltiple, el sistema de
desplazamiento vertical del puente de impresión motorizado y el
sistema de control motorizado electrónico del movimiento plano son
omitidos en la figura 5A y serán descritos con mayor detalle
posteriormente en el presente documento haciendo referencia a la
figura 7.
Una mesa de impresión (509) es mostrada en una
posición de inicio o de detención para facilitar la carga o
colocación de una PCB (510) antes de la impresión. La PCB (510) es
asegurada a la mesa de impresión (509) de forma fija utilizando la
mesa de vacío (511) de acuerdo con una realización preferente
(descrita con mayor detalle haciendo referencia a la figura 5B a
continuación) que asegura la fijación de forma inamovible de dicha
PCB a la mesa de impresión (509) durante la etapa de impresión
consecutiva. La mesa de impresión (509) y la mesa de vacío (511)
están dimensionadas para facilitar la aceptación de todos los
tamaños utilizados de forma común de placas PCB, incluyendo planos
y paneles posteriores, de hasta por ejemplo 24 x 30 pulgadas. De
forma común, durante la fabricación las PCB no son idealmente
planas, sino que debido a las múltiples capas de numerosos
materiales, que han sido sometidos a tratamientos mecánicos y
térmicos en etapas consecutivas de fabricación, dichas PCB
presentan una falta significativa de la característica plana
(efecto "patata chip"). Es sabido que existe una distancia de
trabajo óptima entre la placa de orificios de un cabezal de
impresión por chorros y la superficie que es impresa. Se
experimenta una disminución significativa de la calidad de
impresión cuando la distancia de trabajo se desvía de dicha
distancia óptima de trabajo. Para aliviar este problema común, la
mesa de vacío de acuerdo con una realización preferente de la
presente invención está diseñada para superar las distorsiones de
altura de las PCB encontradas de forma común y logra impartir de
forma substancial la característica plana mientras que la PCB está
fijada a la mesa de vacío. Debe indicarse que debe ser aplicada una
fuerza de succión considerable a la PCB para lograr un determinado
grado de característica plana. La aplicación de una fuerza de
succión máxima únicamente a la PCB fijada a la mesa de vacío induce
los siguientes problemas ya conocidos.
La inyección por chorros de un líquido en una
superficie que presenta numerosos orificios induce la succión de la
tinta inyectada aún líquida inmediatamente después de la
aplicación, a través de dichos orificios por la fuerza de succión
de la mesa de vacío. Se debe observar que las máscaras de soldadura
y las leyendas se aplican a las PCB, que presentan generalmente
numerosos orificios en dicha etapa del proceso de fabricación
cuando estos dibujos se aplican a las PCB. A efectos de solucionar
este problema la presente invención incluye una mesa de vacío con
fuerza de succión direccionable a un área. De este modo, la succión
aplicada a la PCB produciría de forma evidente la succión de la
tinta depositada y aún substancialmente líquida o viscosa a través
de dichos numerosos orificios. Para solucionar este inconveniente,
la fuerza de succión es reducida de forma temporal o eliminada en
las zonas específicas en las que en ese momento está siendo
depositada la tinta. En una realización preferente ciertas entradas
de vacío de la mesa de vacío de la presente invención son
interrumpidos de forma temporal por el sistema en correspondencia
con la zona en la que la tinta está siendo depositada en ese momento
logrando un sistema predeterminado de fuerza de succión reducida,
descrito en mayor detalle en el presente documento haciendo
referencia a las figuras 5A y 5C.
Como será descrito en mayor detalle en el
presente documento, el sistema de impresión de la presente invención
es además capaz de ajustar la distancia óptima de trabajo.
A continuación se da una descripción detallada de
la mesa de vacío utilizada de acuerdo con una realización preferente
de la presente invención para la fijación y aplanamiento de la PCB
durante la etapa de impresión por chorros.
Haciendo referencia a la figura 5B, la mesa de
vacío (511) de acuerdo con una realización preferente de la presente
invención constituye dos áreas de fuerza de succión direccionables,
el área A (512) y el área B (513). Cada área está dividida en una
serie de zonas de succión (514), (515), (516), (517), (518), (519),
(520), (521), (522) y (523) dentro del área A (512) y una multitud
de zonas de succión (524), (525), (526), (527), (528), (529),
(530), (531), (532) y (533) dentro del área B (513). Cada zona de
succión dentro de un área se dispone paralela una a la otra y
paralela al conjunto de cabezal de impresión, como se describe con
mayor detalle posteriormente en el presente documento. La zona de
succión (514) dentro del área A (512) y la zona de succión (524) en
el área B (513) están posicionadas en sentido longitudinal una
respecto a la otra para quedar alineadas de forma substancial con
la franja de impresión. Debe indicarse que la presente invención no
se encuentra limitada de ninguna forma por la descripción particular
de la mesa de vacío (511) y se encuentran dentro del alcance de la
presente invención, entre otros aspectos, las variaciones de
disposición, cantidad de zonas de succión, y cantidad de áreas
direccionables. Además, para facilitar la explicación sólo la zona
de succión (514) es descrita con mayor detalle y una persona
especializada en la técnica apreciará fácilmente que las zonas de
succión tienen un funcionamiento idéntico de forma substancial.
La zona de succión (514) está acoplada a un
primer orificio de admisión de vacío (534) mediante un conducto
(535), mientras que la zona de succión (524) está acoplada a un
segundo orificio de admisión de vacío (536) mediante un conducto
(537). Existe una multitud de orificios de succión dentro del
sector de succión (538), (539) y (540) dentro de la zona de succión
(514), suministrando la fuerza de succión a la PCB dispuesta en la
mesa de vacío (511).
Volviendo a la figura 5A, se da una descripción
detallada de los subsistemas de vacío que aplican la fuerza de
succión direccionable a áreas desde la bomba de vacío (541) hasta
las zonas de succión (514) y (524). Para facilitar la explicación,
sólo los subsistemas de vacío acoplados a la zona de succión (514)
y (524) son explicados con mayor detalle a continuación y del mismo
modo que ha sido dicho anteriormente, la multitud de subsistemas de
vacío acoplados a cada zona de succión son idénticos en su
funcionamiento de forma substancial.
La fuerza de succión es suministrada por un bomba
de vacío (541). Dicha bomba de vacío (541) está conectada a un
distribuidor (542), acoplando una multitud de solenoides de
conmutación de válvulas de succión (543-544)
(descritos con mayor detalle a continuación en el presente
documento con referencia a la figura 5C) directamente con la bomba
de vacío (541). De este modo, se encuentra disponible una fuerza de
succión máxima predeterminada, suministrada por la bomba de vacío
(541), en la entrada (545) del solenoide de conmutación de válvula
de succión (543) mediante un conducto (546), acoplado al
distribuidor (542). Además, dicha bomba de vacío (541) está acoplada
al distribuidor (547) mediante una válvula reductora (548), capaz
de reducir la fuerza de succión máxima anteriormente mencionada
hasta un determinado nivel reducido y de forma opcional, la fuerza
de succión en el distribuidor (547) es reducida hasta eliminar
substancialmente dicha fuerza. En consecuencia, se dispone una
fuerza de succión reducida definida de forma previa en la entrada
(549) del solenoide de conmutación de válvula de succión (543)
mediante el conducto (550) acoplado al distribuidor (547).
Haciendo referencia a la figura 5C, el solenoide
de conmutación de válvula de succión (543) es mostrado de forma
esquemática y es representativo para todos los solenoides de
conmutación de válvula de succión 1n (543-544)
(figura 5A). El tubo (546) de fuerza de succión máxima (figura 5A)
está acoplado a la entrada (545) y el tubo de fuerza de succión
reducida (550) (figura 5A) está acoplado a la entrada (549). El
tubo (546) y el tubo (550) son para facilitar la identificación
llamados tubos gemelos del distribuidor. Mientras los cabezales de
impresión están inyectando una franja de impresión sobre las zonas
de succión (514) y (524) (figura 5A), la fuerza de succión máxima es
aplicada a todas las otras zonas de succión que no están en ese
momento debajo de dicha franja de impresión. De este modo, las
señales eléctricas de control del sistema (551), descritas en mayor
detalle más adelante haciendo referencia a la figura 7, accionarán
el cilindro (552) para inhibir la fuerza de succión máxima para ser
conectado a la salida de base (553) (conectada a los conductos y en
consecuencia a las áreas de succión debajo de la franja de
succión), mediante la activación u opcionalmente desactivación del
solenoide (554). Al mismo tiempo la fuerza de succión reducida es
inhibida para conectar la salida de base (553), dado de que el
cilindro (552) cierra la entrada (549). La figura 5C muestra de
forma esquemática una situación momentánea en la que la fuerza de
succión máxima está siendo impedida de alcanzar la salida de base
(553). De este modo puede indicarse que la presente invención ha
logrado aplicar una fuerza de succión máxima o una fuerza de
succión reducida (reducida de forma opcional hasta cero de manera
substancial, o sin fuerza de succión) bajo el control del sistema
de impresión a las zonas de succión direccionables (conteniendo
múltiples áreas de succión) de la mesa de vacío, aliviando de
manera substancial el problema de la succión del fluido inyectado,
aún líquido, a través de los orificios mediante la fuerza de succión
de la mesa de vacío.
Como se explicará con mayor detalle más adelante
en el presente documento, la mesa de vacío (511) (figura 5A) de
acuerdo con una realización preferente de la presente invención
requiere el aplanamiento de la PCB hasta un nivel de llanura dentro
de las tolerancias deseadas definidas de forma previa, necesitando
una fuerza de succión considerable para lograr dicho objetivo. Sin
embargo, en instancias en las que placas PCB de menor tamaño son
fijadas a la mesa de vacío (511), no pueden esperarse resultados
tangibles de la aplicación de la fuerza de succión a áreas no
cubiertas cuando la fuerza de succión utilizable para la llevar a
cabo la fijación y aplanamiento es reducida desde un nivel
predeterminado hasta un nivel menos óptimo. La persona especializada
en la técnica debe apreciar en consecuencia que dividiendo la mesa
de vacío de forma preferente en dos áreas de succión direccionable,
la fuerza de succión es consumida en primer lugar en las áreas de
la mesa de vacío (511) en las que existe una PCB, incrementando de
este modo la fuerza de succión disponible. De este modo, para
placas PCB de menor tamaño, el control de sistema es capaz de
limitar la fuerza de succión únicamente al área A (512), al mismo
tiempo que deshabilita la succión en el área B (513).
A continuación se expone una descripción del
subsistema de vacío que produce este logro, en virtud de las zonas
de succión por fuerza de succión direccionable anteriormente
mencionadas.
A efectos de inhibir la fuerza de succión en el
área B (513), se utiliza una multitud de solenoides de conexión de
válvulas de succión 1 a n (555-556).
Haciendo referencia ahora a la figura 5D, el
solenoide de conexión de válvulas de succión (555) es mostrado de
forma esquemática y es representativo de todos los solenoides de
conexión de válvulas de succión 1 a n (555-556)
(figura 5A). La fuerza de succión (máxima o reducida) penetra en el
solenoide de conexión de válvula de succión (555) en la entrada de
base (558) por medio de un conducto (559) (figura 5A) y sale por la
salida (560). En caso de que el área B (513) (figura 5A) debe ser
inhibida de la aplicación de la fuerza de succión (máxima o
reducida), entonces las señales eléctricas de control del sistema
(561), descritas posteriormente en mayor detalle haciendo referencia
a la figura 7, accionarán el cilindro (562) para cerrar la conexión
entre la entrada de base (558) y la segunda salida (563) mediante
la activación o de forma opcional la desactivación del solenoide
(564). En dicha situación, la fuerza de succión está dirigida
únicamente hacia la salida (560). En el otro caso, la fuerza de
succión es dirigida de forma equilibrada a ambas salidas (560) y
(563). Como ha sido mencionado en el presente documento con
referencia a la figura 5A, existen dos aberturas de admisión de
vacío (534) y (536) conectando de forma respectiva la fuerza de
succión a la zona de succión (514) y a la zona de succión (524). De
este modo por medio de los conductos (573) y (565), las zonas de
succión (514) y (524) respectivamente son conectadas a la fuerza de
succión, mientras que el solenoide de conexión de válvula de
succión (555) sometido al control del sistema dirige la fuerza de
succión únicamente a la zona de succión (514) o a ambas zonas de
succión (514) y (524). Los tubos (573) y (565) son denominados
conductos gemelos de admisión para facilitar la identificación.
En la figura 5E el solenoide de conmutación de
válvula de succión (543), que ha sido descrito con referencia a la
figura 5C, es mejorado (566) por una válvula solenoide (567)
adicional, permitiendo el confinamiento adicional de la fuerza de
succión únicamente a las mencionadas zonas de succión cubiertas por
la PCB (510) en la mesa de vacío (511). En caso de que la PCB cubra
por ejemplo sólo las zonas de succión (514), (515), (516), (517) y
(518) (figura 5B), entonces las señales eléctricas de control del
sistema (568), que serán descritas con mayor detalle haciendo
referencia a la figura 7, accionarán el cilindro (569) cerrando la
salida de base (553) mediante la activación o de forma opcional la
desactivación del solenoide (567) del solenoide de
conmutación/inhibición de válvula de succión (557) que inhibe la
fuerza de succión. De este modo, si la zona de succión a la que se
encuentra conectado el solenoide de conmutación/inhibición de
válvula de succión particular, no está cubierta por la PCB, no se
consume fuerza de succión de forma substancial, aumentando en
consecuencia la fuerza de succión entre la PCB (510) y la mesa de
vacío (511) (figura 5A).
Debe indicarse que substancialmente no existe un
límite máximo para el tamaño de impresión que puede ser logrado
utilizando el sistema y método de la presente invención. Debe
apreciarse entonces que la limitación mencionada en el presente
documento del tamaño máximo de impresión de 24 x 30 pulgadas ha sido
elegido sólo por ser el mayor tamaño de placas utilizadas de forma
común en la industria de las PCB. Podría existir en el futuro la
necesidad de placas de mayor tamaño y debe apreciarse en
consecuencia que pueden aplicarse técnicas de aumento de escala
relativamente simples y conocidas a efectos de satisfacer las
necesidades futuras.
Volviendo a la figura 5A, la zona de
mantenimiento de impresión (571) puede estar constituida de forma
opcional por unidades de mantenimiento de cabezales de impresión
tales como:
a. un mecanismo de cubrición del cabezal de
impresión que protege los cabezales de impresión contra el secado de
la tinta, obstrucción de orificios que se producen a consecuencia
de períodos significativos de inactividad de impresión o estado de
espera (el mecanismo de cubrición es activado mediante la solicitud
del usuario o de forma automática después de un determinado período
de inactividad);
b. un sistema de imprimación y purgamiento para
el acondicionamiento (limpieza) de las placas de orificios de los
cabezales de impresión a intervalos determinados de forma previa o
después de cada trabajo de impresión;
c. un conjunto de elementos o escobillas para la
limpieza de los cabezales de impresión, para la eliminación
(purgamiento) y limpieza del exceso de tinta de las placas de
orificios de los cabezales de impresión;
d. un sistema de lavado con solvente para la
limpieza de las placas de orificios de los cabezales de impresión
con una solución disolvente de la tinta;
e. una abertura de drenaje para la recolección de
la tinta suministrada a un área sobre la abertura de drenaje (de
forma periódica la tinta es suministrada desde los orificios para
mantener los inyectores en condiciones de servicio) y además, para
la recolección de los fluidos de limpieza utilizados durante el
purgamiento e imprimación;
f. un sistema de succión por vacío para una
mejorar la operación de purgamiento e imprimación.
Una zona reservada de la mesa de impresión (509)
es la zona de mantenimiento de impresión de prueba (571) en la que
se prueba la funcionalidad de los cabezales de impresión, que será
descrita con mayor detalle en el presente documento.
La mesa de impresión (509) está acoplada a un
sistema motorizado de alta precisión (572) para llevar a cabo el
movimiento de dicha mesa de impresión (509) de forma simultánea
como mínimo en dos direcciones perpendiculares.
Las personas especializadas en la técnica
apreciarán fácilmente que para aplicar un dibujo en una superficie,
los movimientos relativos entre los inyectores del cabezal de
impresión y la superficie objetivo son relevantes.
Las realizaciones preferentes de la presente
invención utilizan un sistema de mesa de impresión motorizada
x-y horizontal y además un sistema electrónico
motorizado para el desplazamiento del puente de impresión para
realizar los movimientos verticales, que será descrito con mayor
detalle más adelante. Para facilitar la explicación, los detalles
del dibujo esquemático del sistema plano motorizado (572) han sido
omitidos en la figura 5ª, dado que dichos sistemas de
desplazamiento son conocidos en si mismos, entre otros, en
trazadores o equipos similares. Debe indicarse que sin embargo en
las líneas de fabricación de PCB esta técnica de desplazamiento es
una novedad.
Volviendo ahora a la figura 6A, se muestra una
vista lateral esquemática del sistema de acuerdo con una
realización preferente de la presente invención. Una consola
central (600) contiene varios sistemas eléctricos y mecánicos, que
serán descritos a continuación con mayor detalle. Un espacio
adicional se encuentra disponible en dos compartimientos (601) y
(602), adyacentes a la consola central (600). Además de
proporcionar soporte mecánico a la mesa de impresión (603), descrito
más adelante con mayor detalle, los compartimientos (601) y (602)
contienen, entre otros elementos, un sistema de bomba de vacío y un
sistema de suministro de tinta, incluyendo depósitos, bombas,
conductos, filtros y otros sistemas opcionales que serán descritos
posteriormente con mayor detalle.
La consola central (600) constituye además un
sistema de desplazamiento vertical para el puente de impresión
motorizado (604), compuesto por dos motores (sólo un motor (605)
puede ser visto en la vista lateral de la figura 6A) para lograr el
desplazamiento del puente de impresión estático y rígido (606) en un
plano vertical (607), substancialmente perpendicular a la
superficie de la PCB. A efectos de lograr las propiedades óptimas
de suministro, las placas de orificios de los cabezales de impresión
durante la inyección deben estar dentro de un estrecho rango de
distancias desde la superficie objetivo, necesitando de este modo
el sistema de desplazamiento vertical del puente de impresión (604)
anteriormente descrito para permitir el funcionamiento de los
cabezales de impresión por chorros de tinta a una determinada
distancia óptima de trabajo. De este modo, el sistema de
desplazamiento vertical de puente de impresión motorizado (604) ha
sido diseñado para llevar a cabo el desplazamiento del puente de
impresión en un rango vertical de 15 mm hacia arriba y abajo para
ajustar la distancia de trabajo de los cabezales de impresión por
chorros de tinta. Para el mantenimiento y el acceso cómodo, tal como
para la limpieza, barrido, etc., el sistema de desplazamiento
vertical de puente de impresión motorizado (604) permite que dicho
puente de impresión sea elevado como mínimo 400 mm. Debe indicarse
que las consideraciones de diseño futuras determinarían otros
valores para las distancias de trabajo y mantenimiento anteriormente
mencionadas. Para los cabezales DPC Gen3, la distancia óptima de
trabajo ha sido determinada como 1,0 mm \pm 10% de forma
aproximada.
Como ha sido mencionada anteriormente, los
movimientos relativos entre los cabezales de impresión por chorros y
la zona objetivo son relevantes y, en consecuencia, de forma
correspondiente, la distancia óptima de trabajo determinada de
forma previa entre las placas de orificios y la superficie objetivo
es lograda mediante el movimiento del puente de impresión estático
y rígido (606) en un plano vertical o el movimiento de la
superficie objetivo en un plano vertical. Sin embargo, de acuerdo
con las realizaciones preferentes de la presente invención, los
desplazamientos deseables de alta precisión de la mesa de impresión
han sido logrados limitando el sistema motorizado (572) a
movimientos planos de forma exclusiva y alcanzando la distancia
óptima de trabajo mediante el desplazamiento del puente de
impresión (500) en un plano perpendicular.
Las personas especializas en la técnica
apreciarán fácilmente que los siguientes métodos y aparatos son
utilizados para mantener dichos requerimientos significativamente
rigurosos. En consecuencia, además de la construcción rígida del
mencionado puente de impresión estático, la disposición precisa de
los múltiples cabezales de impresión en el conjunto de cabezales de
impresión, y la solidez general de la superestructura de la unidad
de impresión, la presente invención además ha dirigido su atención
de forma significativa hacia:
1. el mantenimiento de la llanura de la PCB
dentro de las tolerancias definidas de forma previa durante la
impresión mediante la aplicación de una fuerza de succión por vacío
suficiente, incluso en situaciones en las que se lleva a cabo la
impresión en una PCB que presenta las distorsiones dimensionales
significativas (efecto "patata chip") mencionadas
anteriormente, utilizando los subsistemas de zonas de succión
mediante fuerza de succión direccionable, y
2. la disposición de medios precisos (sistema de
desplazamiento vertical del puente de impresión motorizado) de
ajuste del paralelismo entre la mesa de impresión y el puente de
impresión.
La mesa de impresión (603) está compuesta por la
mesa de vacío ((511) en la figura 5A) para la fijación de forma
inamovible de la PCB durante la impresión del dibujo en la
superficie de dicha PCB. La mesa de impresión (603) está acoplada a
un brazo (608), parte del sistema plano motorizado (609) que es
responsable del posicionamiento de la mesa de impresión y en
consecuencia la PCB, horizontalmente bajo el puente de impresión
estático y rígido de un modo tal que todas las secciones de la PCB
resultan zonas objetivo consecutivas para los cabezales de
impresión por chorros de tinta que están destinados a cubrir dichas
partes. Los sistemas planos motorizados, que comprenden motores
lineales, codificadores, y sistemas de realimentación en circuito
cerrado son conocidos, por ejemplo, en herramientas CNC. Las
máquinas CNC (control numérico computarizado) son utilizadas en
tareas de fabricación, tales como el molido, torneado, troquelado y
perforación. El sistema plano motorizado (609) está diseñado en la
realización preferente para permitir el movimiento de la mesa de
impresión (603) con alta precisión y de forma simultánea a grandes
velocidades. Para tratar los efectos indeseados resultantes de la
velocidad relativa entre la PCB y los cabezales de impresión, se
utilizan algoritmos de compensación, que serán explicados con mayor
detalle posterior-
mente.
mente.
En una realización de la presente invención, una
consola de operario (610) es una unidad separada, acoplada a la
consola (600) mediante cables (611) de forma preferente. Otros
medios de comunicación inalámbrica o a través de una red existente
resultan igualmente concebibles. La consola (610) contiene un
ordenador (612) con memoria con una funcionalidad conocida. El
ordenador (612) está conectado a una serie de dispositivos de
entrada periféricos tales como un teclado (613) y otros dispositivos
tales como un ratón (615) para suministrar la entrada de datos del
operario. Además, el ordenador (612) está compuesto por
dispositivos conocidos tales como una unidad lectora de disquetes y
medios de almacenamiento tales como uno o más unidades de disco
duro. El dispositivo de visualización (614) proporciona:
1. interactividad visual con el operario con
numerosos sistemas, dispositivos y unidades de dicho sistema de
impresión;
2. representación gráfica visual de la entrada de
datos desde los múltiples dispositivos de entrada periféricos, que
serán descritos posteriormente con mayor detalle;
3. inspección de dicho dibujo y capacidad de
aplicar modificaciones al dibujo previas a la impresión en caso que
fuera necesario.
Dado que de forma común los ordenadores
personales no tienen suficiente espacio dentro de su carcasa para
alojar una serie de tarjetas adicionales, la consola de operario
(610) proporciona entonces el espacio apropiado para todas las
tarjetas necesarias adicionales. La caja de tarjetas (616) contiene
entonces un plano posterior pasivo para alojar numerosas tarjetas
de componentes, descrito posteriormente con mayor detalle. Además,
el ordenador (612) está compuesto por numerosos dispositivos de
entrada periféricos, tales como un dispositivo desmontable de
entrada/salida de almacenamiento de datos (617). De forma común los
cartuchos de datos (618) son utilizados, conteniendo ficheros de
datos, entre otros, en formato "Gerber", para la introducción
de la información de los patrones que serán aplicados en la
superficie de la PCB. Otros dispositivos de entrada periféricos,
tales como, entre otros, Intranet y/o Internet (619) están
acoplados al sistema mediante tarjetas de interfaz de red (NIC)
conocidas, también parte del ordenador (612).
La figura 6B muestra otra realización de la
presente invención, en la que una consola de operario centralizada
(620) está acoplada mediante cableado múltiple (621), (622) y (623)
a las consolas de impresión respectivas (624), (625) y (626). Para
facilitar la explicación, sólo se muestran tres consolas de
impresión, pero la presente invención no se encuentra de ningún
modo limitada a la cantidad específica de consolas de impresión y
cualquier cantidad de dichas consolas de impresión puede ser
utilizada para evitar los atascos en las líneas de fabricación de
PCB a gran escala. Debe indicarse que a pesar del incremento
significativo de la velocidad de impresión, la velocidad de
impresión relativamente moderada de la presente invención puede
inducir a atascos que son evitados de forma efectiva mediante la
utilización de múltiples consolas de impresión y la distribución en
paralelo de la etapa de impresión a más de una impresora. Mediante
la utilización de un sistema informático singular (627) y una caja
de tarjetas singular (628) ((616) en la figura 6A) dotada de los
componentes anteriormente mencionados, pueden lograrse ahorros
significativos en equipo y superficie de suelo. Además, un único
operario puede controlar de este modo las múltiples consolas de
impresión desde la consola de operario centralizada (620).
Volviendo ahora a la figura 6C, que muestra otra
realización de la presente invención, en la que la consola (629)
contiene todos los componentes necesarios para hacer funcionar el
sistema de una forma más o menos autónoma, dependiendo de varias
consideraciones del diseño de la línea de fabricación. De este modo,
todos los componentes antes mencionados pueden ser dispuestos en la
consola (629) de la impresora por chorros para ahorrar superficie
de suelo y consolidar el sistema de impresión por chorros. En
consecuencia, el dispositivo de visualización (630), el teclado
(631) y la unidad de cartucho de datos (632) anteriormente descritos
con todas las partes de la consola (629). La caja de tarjetas
integral (633) incluye en la presente realización el mencionado
ordenador ((627) en la figura 6B o (612) en la figura 6A) como un
ordenador de placa única.
Haciendo referencia a la figura 6D, la consola de
operario (634) puede ser dispuesta de forma opcional en una unidad
en una mesa giratoria (635) acoplada a un brazo móvil (636).
Volviendo ahora a la figura 7, se da a
continuación una descripción más detallada del diagrama de bloques
del sistema que muestra los numerosos componentes y la
representación topográfica del flujo de datos del aparato de
acuerdo con una realización preferente de la presente invención,
como ha sido descrito anteriormente haciendo referencia a las
figuras 5 y 6A.
El P.C. u ordenador personal del sistema (700)
contiene caja de tarjetas (701) ((616) en la figura 6A) para alojar
las mencionadas tarjetas electrónicas y proporcionar voltajes de
suministro y trayectorias de datos hacia y desde dichas tarjetas.
Debe indicarse que el I.S.P. (sistema de proceso de imágenes) (702)
en la presente invención es un módulo de software dedicado que
funciona significativamente de forma similar al conocido hardware
R.I.P. (procesador de imágenes por trama). El I.S.P. (702) convierte
los formatos de archivo de imágenes soportados de forma común tales
como PDL (Lenguaje de descripción por páginas), postcript u otros
tipos de archivos gráficos de tipo vectorial en una imagen de
página mapeada por píxeles, que es en efecto la información de
impresión que es transmitida a la impresora para imprimir un dibujo,
que representa la imagen del archivo de datos. Un formato de
archivos utilizado ampliamente es, por ejemplo, el formato Gerber o
el formato Gerber extendido.
El sistema utiliza algoritmos de proceso de
imágenes que toma en consideración la interacción entre la tinta y
el substrato y la interacción entre gotitas de tinta
adyacentes.
La información de impresión convertida es
transferida a través de la trayectoria de datos (703) y la placa de
sincronización (704) a los controladores de los cabezales de
impresión (705) y de forma consecutiva, a los cabezales de
impresión múltiple (706), situados en el puente de impresión
estático y rígido (707) ((500) en la figura 5A). La placa de
sincronía (704) proporciona los medios para la sincronización de los
datos con el movimiento de la mesa de vacío (708).
De forma opcional, el sistema es mejorado con un
sistema de visión, que comprende una unidad de procesamiento de
visión (709) y una unidad de compensación de registro y distorsión
de visión (710), que es utilizada para numerosas tareas, en
particular para impresión de máscaras de soldadura, que será
descrita más adelante con mayor detalle. Debe indicarse que, para
la impresión de leyendas, la precisión de impresión y la capacidad
de repetición del sistema de la presente invención es suficiente de
forma general y, de este modo, el mencionado sistema de visión
puede ser omitido para la impresión de leyendas sin experimentar
resultados perjudiciales de forma significativa.
A partir de la unidad de comunicación en serie
(711), la información es introducida en la unidad de control de
movimiento y accionadores (712), que transforma las señales de
posición eléctricas, representativas de la información de posición,
en señales eléctricas de control, de forma común impulsos que
accionan el servomotor lineal (713) y el motor sin escobillas (714)
del sistema plano motorizado que mueve la mesa de vacío (708). La
unidad de control de movimiento y accionadores (712) suministra
además las señales de control de posición vertical que son
introducidas en dos motores (715) y (716) que llevan a cabo el
desplazamiento del puente de impresión horizontalmente estático y
rígido (707) en un plano vertical, substancialmente perpendicular a
la superficie de la PCB. Los solicitantes de la presente patente
han encontrado que un rango de desplazamiento vertical de 15 mm de
forma aproximada es suficiente para ajustar una determinada
distancia óptima de trabajo entre la placa de orificios de un
cabezal de impresión por chorros y la superficie objetivo de una
PCB que presenta diferencias de espesor distintivas. Antes del
comienzo del trabajo de impresión, el operario introduce el espesor
de la placa PCB en el sistema, que ajusta de este modo la altura
del puente de impresión mediante los motores (715) y (716) hasta la
mencionada distancia óptima de trabajo. Cuando el sistema necesita
llevar a cabo un mantenimiento, se generan señales de control de
posición vertical mediante dicho sistema para elevar el puente de
impresión 400 mm de forma aproximada, facilitando numerosas tareas
de mantenimiento.
La unidad de entrada/salida (717) lleva a cabo la
comunicación con los numerosos sistemas del aparato de impresión,
tales como, entre otros, los sensores de puente y calentadores y
calentadores de sistema (719) y el cargador/descargador (720).
La unidad de entrada/salida (717) comunica
((551), (561) y (568) en las figuras 5C, 5D y 5E) además con las
mencionadas válvulas ((543), (555) ó (557) en las figuras 5A, 5C,
5D y 5E) para lograr la fuerza de succión direccionable a un área
en la mesa de vacío (708), que forman parte del sistema de válvulas
de fuerza de succión direccionable a un área (718).
A continuación se presenta una breve descripción
del sistema de suministro de tinta de la presente invención.
La tecnología de impresión por chorros de tinta,
como ha sido mencionado anteriormente en el presente documento, es
conocida pero debe mencionarse que el suministro de numerosas
substancias líquidas o viscosas que son utilizadas para llevar a
cabo una tarea, por ejemplo máscaras contra ataque químico, máscaras
de soldadura, impresión de leyendas, y/o adhesivos y además cumplir
normas estrictas, tales como la mencionada especificación
IPC-SM-840, es significativamente
complejo. Sin embargo, el procedimiento de inyección por chorros
simplificado de enmascarado de protección, como se describe a
continuación, hace que el esfuerzo valga la pena. Mediante la
utilización de los mencionados sistemas y métodos descritos, junto
con los sistemas y métodos adicionales que serán descritos a
continuación, el aparato de la presente invención ha logrado salvar
de forma substancial los problemas y desventajas conocidos. La
substancia que será suministrada para dicha impresión de máscaras y
leyendas ha sido elegida por los solicitantes de la presente
patente en una realización preferente como una substancia o tinta
inyectable por chorros a base de resina epoxi monocomponente que
puede ser curada por calor, junto con aditivos apropiados. De este
modo, la composición de tintas apropiadas contiene, entre otros, un
agente aglutinante curable, opcionalmente solventes, pigmentos,
tintes, rellenos y otros materiales funcionales. El agente
aglutinante es una resina combinada con otros componentes que
permiten curar la tinta después del contacto con el substrato. La
resina puede ser curada, o curada por calor o curada mediante una
combinación de varios mecanismos de curado. Dichas resinas pueden
ser a base de: melamina, resina epoxi, o acrilato. Debe indicarse
que el término "agente aglutinante" es utilizado como un
componente que tiene la capacidad para adherirse a un substrato, y
de forma opcional, para adherir numerosos componentes a dicho
substrato.
Para la impresión de leyendas se utiliza un
pigmento blanco o amarillo, mientras que para la impresión de
máscaras de soldadura se utiliza un tinte verde.
Debe indicarse que de forma substancial todas las
tintas o adhesivos utilizados son suministrados a los cabezales de
impresión mediante un sistema común de suministro de tinta por
chorros industrial, compuesto por:
1. un sistema de almacenamiento, compuesto
por:
\hskip3mmmúltiples contenedores principales (721), (722) y (723);
2. un contenedor secundario (724); que funciona
como un sistema de control de nivel mediante la aplicación del
principio físico y de gravedad de los vasos comunicantes, controlado
de este modo la presión de menisco
negativa;
negativa;
3. un sistema de regulación de presión, que
utiliza el mencionado principio de los vasos comunicantes;
4. un sistema de bomba de suministro, controlado
por el P.C. del sistema (700);
5. una unidad de filtro de etapas múltiples
(725), que controla el tamaño máximo de partículas de la substancia
que conforma la tinta (en una realización preferente el límite
superior de 5 \mu ha demostrado ser suficiente);
6. múltiples válvulas de tinta (726), controladas
por el P.C. del sistema (700);
7. un sistema de control de nivel y purgamiento
(727) con una serie de dispositivos sensores de nivel;
8. una unidad de limpieza, lavado con solvente,
purgamiento e imprimación (no mostrado y mencionado anteriormente
con referencia a la zona de mantenimiento de impresión (571) en la
figura 5A); y
9. un recipiente de recogida de fluido, que
recoge la tinta y los fluidos de limpieza (no mostrados); y
10. un sistema de drenaje de burbujas de aire (no
mostrado); y
11. un sistema de control de temperatura (no
mostrado), compuesto por:
- (A)
- una unidad de calentamiento; y
- (B)
- una unidad sensora de temperatura; y
- (C)
- una unidad de control de temperatura.
Cada cabezal de impresión individual está
acoplado al mencionado sistema de suministro de tinta utilizando una
serie de conjunto de tubos (728) apropiados.
El curado inicial subsiguiente (que hace que la
imagen aplicada esté libre de adherencias de forma substancial), o
de forma opcional, el curado completo, es llevado a cabo en el
sistema de curado (729), en el que de acuerdo con el tipo de tinta
utilizada se aplica curado térmico, horno IR (infrarrojo) o curado
mediante exposición a luz UV (ultravioleta).
Numerosas interacciones del operario con el
sistema son llevadas a cabo utilizando una unidad de visualización
y teclado (730).
A continuación se explica la mencionada
redundancia de impresión inherente de la presente invención, que
impide o minimiza de forma significativa los problemas de impresión
por chorros de tinta conocidos.
Como ha sido mencionado anteriormente, la
capacidad de impresión redundante ha sido mencionada y utilizada en
la técnica anterior. La presente invención, sin embrago, utiliza la
redundancia de una forma nueva proporcionando una abundancia de
inyectores y, de este modo, se logra la redundancia múltiple,
resolviendo el mal funcionamiento de los inyectores, capacidad de
impresión de alta resolución y suficiente velocidad de impresión de
forma simultánea. Las personas especializadas en la técnica
apreciarán fácilmente que la alta resolución (600 dpi) y la
tolerancia de defectos de la tecnología de suministro de tinta de
acuerdo con la presente invención mejoran la resolución de los
bordes de las máscaras y además permiten el suministro de la
substancia de enmascarado de soldadura entre terminales
posicionados de forma densa funcionando como una presa de
soldadura, aliviando los problemas de puentes de soldadura que son
comunes en las PCB dotadas de densidad.
Volviendo a la figura 8A, se muestra un cabezal
de impresión de 4 colores industrial (800). Cada color es
descargado mediante una hilera distinta de inyectores. De este
modo, la hilera (801) descarga tinta amarilla, la hilera (802)
descarga tinta magenta, la hilera (803) descarga tinta ciánica y la
hilera (804) descarga tinta negra. Utilizando los métodos de
descarga DOD y/o DND, se logra una determinada resolución de
impresión mediante múltiples pases y/o variando la velocidad
relativa entre el medio y el cabezal de impresión.
En una realización preferente todos los
inyectores en las hileras (801), (802), (803) y (804) son
suministrados con la misma tinta y se logra una redundancia del
100% combinando las hileras adyacentes (801) y (802) en una unidad
(805) para la descarga de imagen principal o primera. De este modo,
la resolución de impresión puede ser mantenida a un valor
predeterminado al mismo tiempo que se incrementa la velocidad de
impresión. De forma alternativa, la resolución de impresión, como ha
sido especificada por el fabricante, puede ser doblada manteniendo
la velocidad de impresión estándar (recomendaciones del fabricante
del cabezal de impresión).
Las hileras adyacentes (803) y (804) son
combinadas en una unidad de refuerzo (806). En consecuencia cada
inyector de la unidad (805) se encuentra reforzado por otro
inyector de la unidad (806).
De forma opcional, las hileras (801) y (803) son
combinadas en una unidad para la descarga de la imagen principal o
primera y las hileras (802) y (804) son combinadas en una unidad de
refuerzo, actuando las hileras adyacentes como refuerzo.
En la figura 8B se muestran dos conjuntos de
cabezal de impresión (807) y (808), compuestos cada uno de ellos por
una multitud de los mencionados cabezales de impresión de 4 colores
(figura 8A). En la realización preferente cada conjunto de cabezal
de impresión contiene 10 cabezales. Por razones de claridad, sólo se
muestran dos cabezales de impresión. De este modo, los cabezales de
impresión (809) y (810), que son parte del conjunto de cabezal de
impresión (807) son posicionados de forma precisa de forma
intercalada con los cabezales de impresión (811) y (812) del
conjunto (808). Debido a la utilización de un puente de impresión
rígido y estático, debe indicarse que se logra una determinada
precisión de posicionamiento relativo de cabezal y además,
mantenida durante la etapa de impresión, dado que sólo la PCB es
desplazada en las direcciones x e y por el sistema plano motorizado
de alta precisión ((572) en la figura 5A).
La figura 8C muestra de forma esquemática el
conjunto de cabezal de impresión (813), compuesto por una multitud
de cabezales de impresión de color único por chorros de tinta
monocromática (814), (815), (816), (817), (818) y (819), tales como
por ejemplo, los cabezales de impresión Spectra Inc. Nova 256/80
JA. Debe indicarse que los presentes inventores han descubierto que
una disposición inclinada de los cabezales (814), (815), (816),
(817), (818) y (819) del modo mostrado en la presente descripción
resulta preferente, pero las personas especializadas en la técnica
reconocerán fácilmente que otras numerosas disposiciones puede
probar ser ventajosas. Dichas personas especializadas reconocerán
fácilmente que los cabezales (814), (815), (816) y (817) funcionan
de forma substancialmente similar a la del cabezal de impresión de 4
colores (800) descrito anteriormente con referencia a la figura 8A,
al mismo tiempo que permiten añadir más hileras de inyectores, dado
que cada hilera de inyectores representa un cabezal de impresión
independiente (818 y 819). De forma similar a la mencionada
combinación de hileras en dos unidades, una para la imagen primaria
y una unidad como refuerzo (figura 8A), los cabezales de impresión
por chorros de tinta monocromáticos (814), (815), (816), (817),
(818) y (819) pueden ser dispuestos de numerosas maneras para
dividir los cabezales en unidades de imagen primaria y unidades de
refuerzo. Por lo tanto, los cabezales (814), (816) y (818) son
combinados en una unidad para la descarga de la imagen primaria o
principal y los cabezales (815), (817) y (819) son combinados en una
unidad de refuerzo, actuando los cabezales adyacentes como
refuerzo.
Debe indicarse que en la figura 8C sólo se
muestran 6 cabezales, pero la presente invención no se encuentra
limitada de ningún modo a dicha cantidad y si así se deseara
podrían ser utilizados más cabezales, mejorando la resolución,
velocidad de impresión y/o nivel de redundancia.
Aunque la impresión de leyendas de PCB debe
satisfacer exigencias tales como:
1. buena capacidad de lectura (suficiente
resolución y contraste de la tinta de leyenda);
2. precisión de la posición, el enmascarado de
soldadura exige además:
3. buenas propiedades de enmascarado (suficiente
espesor de tinta para impedir la penetración de la soldadura fundida
a las capas de cobre inferiores);
4. propiedades de bordes rectos (que puede ser
logradas mediante una resolución de impresión suficientemente
alta);
5. ausencia de zonas no cubiertas, orificios para
pasador, etc. (que puede lograrse mediante la mencionada tolerancia
de faltas o redundancia de impresión).
Debe indicarse que la utilización de múltiples
cabezales de impresión en general y de forma especial para sistemas
de impresión de PCB industriales, ha mejorado el rendimiento de
forma substancial y en consecuencia, el C.O.P. debido a la
reducción de la cantidad de franjas de impresión requeridas para
lograr una determinada calidad de impresión deseada.
En la figura 9A se muestra la técnica anterior de
inyección intercalada. Mediante el método de múltiples pasadas o
utilizando la temporización de descarga recomendada por el
fabricante se logra un dibujo de puntos (900). Como es bien sabido,
los inyectores de las filas pares e impares de forma común no son
disparados de forma simultánea. La siguiente fórmula es utilizada
para calcular la demora de descarga recomendada por el fabricante
\DeltaT:
(1)\DeltaT =
\frac{Gap}{V_{medio}}
en la
que:
Gap (901) es la separación entre las hileras
pares e impares de un determinado cabezal de impresión,
V_{medio} es la velocidad relativa entre el
cabezal de impresión y la superficie objetivo.
Por lo tanto, para una separación Gap de, por
ejemplo, 25 \mum, y una velocidad relativa entre el cabezal de
impresión y la superficie objetivo de 0,5 m/s, la demora de
descarga \DeltaT es igual a 50 \mus.
En la figura 9B los diagramas de temporización de
descarga son mostrados para hileras pares e impares de acuerdo con
las recomendaciones del fabricante. De este modo la frecuencia de
descarga t_{1} (902) para las hileras impares (903) resulta en
dos puntos (904) y (905) dispuestos como se muestra en la figura 9A.
Utilizando la fórmula (1), la demora de descarga \DeltaT (906)
entre las hileras impares (903) y las hileras pares (907) resulta
en una hilera de puntos (908) dispuesta como se muestra en la figura
9A. Debe indicarse que la frecuencia de descarga t_{1} (902)
(figura 9B) para las hileras pares e impares es igual de forma
substancial.
En la figura 9C se muestra una realización
preferente de la presente invención, en la que la frecuencia de
descarga es modificada (t_{2} < t_{1}) para lograr un dibujo
de puntos (909). Debe indicarse que la hilera de puntos (910) y la
hilera de puntos (911) son ahora substancialmente adyacentes con una
determinada dispersión deseada, dependiente de la V_{medio} y
t_{2}.
En la figura 9D se muestran los diagramas de
temporización de descarga para las hileras pares e impares de
acuerdo con una realización preferente de la presente invención.
Utilizando la fórmula (1), la demora de descarga \DeltaT_{m}
(912) (t_{2} < t_{1}) entre hileras pares (913) e hileras
impares (914) resulta en una hilera de puntos (915) dispuesta como
se muestra en la figura 9C, logrando la superposición de las hileras
de puntos (910) y (915) hasta una determinada cantidad deseada. Tal
como se ha mencionado anteriormente en el presente documento, la
frecuencia de descarga t_{2} (912) (figura 9D) para las hileras
pares e impares es substancialmente igual.
Las personas especializadas en la técnica
apreciarán fácilmente que un inyector puede servir como inyector de
refuerzo únicamente o, si así se desea, además de su función normal
de descarga. Adicionalmente, la redundancia o refuerzo no está
limitada de forma necesaria a la superposición completa, sino que
también puede aplicarse una superposición parcial de uno o más
inyectores. Otras variantes de refuerzo y redundancia también
pueden ser aplicadas, de la forma requerida y apropiada,
dependiendo de la aplicación particular.
Volviendo ahora a la figura 9E, se muestra una
realización de la técnica de redundancia y refuerzo de la presente
invención, es decir, configuración de redundancia del 100%. Cada
inyector par de una cierta hilera de orificios (922), (924), (926)
y (928) está siendo reforzada por los respectivos inyectores
impares (923), (925), (927) y (929) de la misma hilera. Si la unidad
de mantenimiento ha deshabilitado por ejemplo el inyector (924), el
inyector de "refuerzo" (925) cubrirá entonces el área del
substrato no cubierta por dicho inyector (924) deshabilitado.
La figura 9F muestra el dibujo de puntos de tinta
(930) resultante ((909) en la figura 9C), de dos puntos
superpuestos (931) de forma substancial, un punto siendo descargado
por un inyector, parte de la unidad de impresión de imagen
principal ((805) en la figura 8A), mientras que el punto de
"refuerzo" superpuesto es descargado por la unidad de refuerzo
((806) en la figura 8A). El punto de tinta (930) es en las
realizaciones preferentes un punto extendido, debido a que los
puntos no se superponen unos con los otros de forma completa. El
grado de superposición es logrado modificando la demora de
descarga, que puede ser variable y definido de forma previa mediante
consideraciones de diseño del sistema preferentes. Debe indicarse
que la substancia de tinte inyectada en el momento de choque con la
superficie objetivo se extenderá o dispersará una cierta distancia
y combinará con los puntos adyacentes para formar una capa o máscara
sin interrupciones antes de solidificarse. Aún en caso de mal
funcionamiento de un inyector, el punto de tinta individual (932)
se encuentra suficientemente cerca para combinarse con puntos
adyacentes y conformar una capa sin interrupciones. Como máximo, el
punto de tinta individual (932) da como resultado un borde (la
línea (933) representa de forma aproximada el borde resultante del
dibujo de puntos impresos combinados) con menores propiedades
rectilíneas poco significativas en comparación con el borde (934)
representativo de un dibujo de puntos impresos combinados en el que
todos los inyectores fueron funcionales.
La sección transversal AA' mostrada en la figura
9G representa la superposición y en consecuencia la técnica de
descarga punto-sobre-punto de
acuerdo con la presente invención. De este modo, es depositada una
cantidad suficiente de substancia de enmascaramiento para funcionar
como una máscara, al mismo tiempo que se reduce de forma
substancial la posibilidad de orificios para pasador y/o zonas sin
cobertura. Una parte de sistema de temporización del mencionado P.C.
del sistema ((700) en la figura 7) es utilizada para llevar a cabo
la presente técnica.
Haciendo referencia ahora a la figura 10A el
puente de impresión (1000) horizontalmente estático ((707) en la
figura 7) es mostrado en una realización preferente compuesta por
una disposición de 20 cabezales en dos conjuntos de cabezales de
impresión (1001) y (1002) ((807) y (808) en la figura 8), cada uno
de ellos compuesto por 10 cabezales. De este modo la anchura de la
franja de impresión (1003) es lograda mientras que la cola de
cabezales de impresión son accionados para llevar a cabo la
descarga de tinta con forma de banda continua.
En la figura 10B se muestra el posicionamiento
relativo de dos cabezales por chorros de tinta adyacentes (1006) y
(1007), de acuerdo con especificaciones dimensionales de diseño de
la forma suministrada por el fabricante de cabezales por chorros de
tinta de calidad industrial apropiados. De este modo, el cabezal de
chorros de tinta ((1006) tiene una placa de orificios (1008) que
presenta una anchura de 16 mm (1009). En consecuencia, el cabezal
de chorros de tinta adyacente (1007) está situado respecto al
mencionado cabezal de chorros de tinta (1006) de una forma tal, que
la distancia (1010) entre las dos placas de orificios adyacentes
(1008) y (1011) es de 48 mm exactamente. De este modo, dos bordes
izquierdos de placas de orificios (1012) y (1013) se encuentran
separados por 48 + 16 = 64 mm uno del otro, siendo necesarios 64/16
= 4 pasadass de impresión para cubrir de forma completa la
distancia de 64 mm.
En la figura 10C las 4 pasadas (1014), (1015),
(1016) y (1017) requieren entonces un movimiento (1018), (1019),
(1020) y (1021) del la PCB de 16 mm después de cada pasada en la
dirección perpendicular, respecto a las direcciones de trayectorias
de impresión (1022) (en el caso del modo de impresión
bidireccional). El tránsito de una PCB desde un lado al otro
constituye entonces 4 pasadas.
El P.C. del sistema antes mencionado de forma
breve (700 en la figura 7) compuesto por la unidad de trayectoria
de datos (703), placa de sincronización (704) y la unidad de
control de movimiento (712) junto con el software de la presente
invención, están diseñados para llevar a cabo el mencionado método
de trayectoria de descarga.
Mientras que en el ejemplo anterior por razones
de claridad se describen sólo dos momentos arbitrarios durante dos
pasadas de un cabezal de impresión por chorros individual,
descargando gotitas de tinta en la misma zona objetivo, la persona
especializada en la técnica apreciará que si dispone de una
abundancia de cabezales de impresión por chorros, más de un cabezal
de impresión puede ser utilizado para cubrir un área particular con
la substancia de impresión por chorros a efectos de lograr la
redundancia múltiple. En caso de que uno o más inyectores sufrieran
un mal funcionamiento, existe para cada uno de dichos inyectores
defectuosos como mínimo un inyector de "refuerzo" y de forma
preferente más de uno de dichos inyectores de "refuerzo". La
unidad de mantenimiento lleva a cabo el recubrimiento, limpieza y
operaciones de purgamiento antes del comienzo de un nuevo trabajo
de impresión de PCB. La etapa de prueba del dibujo de impresión,
ejecutado de forma subsiguiente a la mencionada etapa de
recubrimiento, limpieza y purgamiento, induce la operación de todos
los inyectores de una forma distinta y de este modo un dibujo que
falta indica el mal funcionamiento de un inyector específico. De
forma similar, un cambio apreciable en el dibujo de impresión de
prueba indica que uno o más inyectores presentan un mal
funcionamiento tal como por, ejemplo, fallos de descarga, descarga
intermitente, etc.
En una realización, el operario inspecciona de
forma manual el dibujo de impresión de prueba y si concluye que el
dibujo cumple con el criterio definido de forma previa, dicho
operario inicia el trabajo de impresión. Si, en cambio, ha sido
detectado un problema, el operario iniciará un segundo ciclo de
recubrimiento, limpieza y purgamiento, consecuentemente la impresión
de un segundo dibujo de impresión de prueba, o deshabilita uno o
más inyectores que presentan un mal funcionamiento, siempre que se
mantenga la redundancia preferente definida de forma previa,
calculada por el sistema después de deshabilitar de forma manual
uno o más inyectores.
De forma opcional, el sistema deshabilitará de
forma efectiva un inyector que presenta un mal funcionamiento
mediante la identificación de los inyectores defectuosos mientras
que se imprime un dibujo de impresión de prueba en la mencionada
zona de impresión de mantenimiento (571) (figura 5A).
De forma consecutiva a la desactivación, de forma
manual o automática, el sistema calcula la redundancia de los
inyectores restantes que funcionan de forma apropiada y notifica al
sistema el estado de redundancia previo a la impresión. De acuerdo
con la naturaleza del trabajo de impresión que será ejecutado, el
sistema advierte al operario y/o sistema operativo que la
redundancia ha disminuido o ha excedido los niveles tolerables.
Debe indicarse que los trabajos de impresión de leyendas no
requieren una redundancia del 100%, sino que permiten al operario o
al sistema operativo continuar con el trabajo de impresión si así
se desea. Si bien los trabajos de máscara de soldadura, máscara de
protección contra ataque químico e impresión de dibujo conductor de
imagen primaria requieren de forma substancial la capacidad de
operación de inyectores al 100%, necesitando en consecuencia una
redundancia del 100% como mínimo. De este modo, el sistema es
detenido de forma efectiva para permitir al operario y/o al sistema
operativo solucionar los problemas detectados antes de continuar
con el trabajo de impresión.
Debe apreciarse que a efectos de utilizar una
parte de la cantidad total de inyectores con propósitos de
refuerzo, el posicionamiento de cada cabezal con relación al resto
de los cabezales resulta significativamente crítico, en particular
los cabezales que proporcionan el refuerzo. La utilización del
novedoso puente de impresión rígido es un aspecto de la presente
invención, que permite de forma significativa este requisito. Por
lo tanto, se hace necesario el desplazamiento de la PCB en lugar de
la técnica de práctica común de realizar el desplazamiento del
cabezal de impresión. Como ha sido mencionado anteriormente en el
presente documento, han sido utilizados cabezales de impresión de
anchura de página completa en, entre otros elementos, prensas de
impresión de gran capacidad, sin embargo la presente invención
utiliza múltiples cabezales de impresión de la técnica anterior con
una precisión posicional relativa y absoluta no lograda hasta la
actualidad, para utilización en líneas de fabricación de gran
capacidad de placas PCB, significativamente en virtud del puente de
impresión estático y rígido.
Como se ha descrito anteriormente en el presente
documento, la cantidad de cabezales de chorros de tinta depende de
la redundancia y rendimiento deseados. Debe indicarse que las
especificaciones de diseño dimensional de la forma determinada por
el fabricante específico de los cabezales de impresión por chorros
utilizados son significativas para determinar la forma en que el
área objetivo debe ser barrida para lograr el recubrimiento
completo.
Haciendo referencia a las mencionadas
publicaciones que tratan los numerosos problemas de la formación de
bandas y otros inconvenientes relacionados con la formación de
imágenes por chorros de tinta en substratos de papel, se hace notar
aquí que los substratos de PCB no contribuyen de forma significativa
al sangrado, por lo tanto las gotitas de la substancia descargada
no cambiarán su forma de modo significativo después de haber sido
descargadas en el substrato. De este modo, en la siguiente
descripción en la que una PCB es el medio receptor, la forma
geométrica de las gotitas retiene de forma significativa su forma
inicial después de impactar con la superficie de la PCB. Debe
indicarse que las propiedades de secado de las substancias
inyectadas son de importancia significativa para lograr las
calidades de cobertura final deseadas. Como se explicará
posteriormente en el presente documento, es necesario aplicar
procedimientos adicionales junto con ciertas composiciones de tinta
para lograr la cobertura total de la substancia descargada que se
desempeñará como una máscara.
En una realización la impresora por chorros de la
presente invención descarga o suministra un dibujo de
enmascarado-protector de soldadura y de este modo,
una PCB de material laminar/cobre desnudo actúa como substrato.
Esta importante tecnología de aplicación de protectores de
soldadura es llamada de forma común SMOBC. En otra realización, en
la que la impresora por chorros de la presente invención suministra
un dibujo de enmascarado de protección contra ataque químico, el
substrato es una capa plana de cobre desnudo.
En otra realización, en la que la impresora por
chorros de la presente invención aplica una impresión de leyenda, el
substrato es la anteriormente descrita máscara de soldadura.
Debe indicarse que mediante la utilización de la
técnica de redundancia múltiple anteriormente descrita, la
resolución de impresión efectiva que puede lograrse decrece en un
factor igual al factor de redundancia. Si se elige una redundancia
doble o del 100%, entonces el dibujo que será aplicado en el
substrato debe ser impreso con el doble de la resolución deseada.
Por lo tanto, el sistema de impresión por chorros de la presente
invención utiliza una abundancia de cabezales de impresión por
chorros para lograr la resolución de impresión deseada con una
determinada redundancia. De acuerdo con una realización de la
presente invención, la leyenda es impresa con una resolución de 300
dpi (puntos por pulgada). De acuerdo con otra realización
preferente de la presente invención, la capa protectora de máscara
de soldadura es impresa con una resolución de 600 dpi u
opcionalmente 1200 dpi. Debe mencionarse que la presente invención
no se encuentra limitada de ningún modo a estas cifras de
resolución y mediante la elección de uno entre varios cabezales de
impresión adecuados puede lograrse una abundancia apropiada de
cabezales de impresión por chorros, y por lo tanto, puede lograrse
cualquier resolución de impresión deseada.
A continuación se presenta la descripción del
sistema de visión, mencionado anteriormente de forma breve ((710) en
la figura 7), que es utilizado de forma opcional para la impresión
de leyendas, pero es un requisito previo para los procedimientos de
aplicación de máscaras de protección, en los que la distorsión
dimensional encontrada en las PCB requiere la precisión posicional
y la técnica de deformación o sesgo de la presente invención
descrita a continuación.
El sistema de visión tiene 3 funciones
principales, utilizadas de forma previa al inicio del trabajo de
impresión de la PCB:
1. Alineamiento global de alta precisión de
leyendas y capas protectoras de soldadura con las características
dimensionales de la PCB, permitiendo que la etapa de impresión
comience sin la necesidad de disponer dicha PCB en una determinada
posición significativamente precisa;
2. Compensación de las PCB deformadas,
permitiendo una precisión de registro significativamente alta,
mediante la aplicación de los procedimientos de deformación o
sesgado, adaptando la imagen impresa para que sea conforme al
substrato de PCB deformado.
3. De forma opcional, la identificación de los
inyectores que presentan un mal funcionamiento de forma autónoma,
permitiendo el funcionamiento substancialmente autónomo.
El sistema de visión puede ser utilizado para la
formación de una imagen de un dibujo de prueba apropiado impreso en
una zona determinada de la zona de mantenimiento (571) en la figura
5A anteriormente mencionada y, de este modo, los algoritmos de
reconocimiento de patrones pueden determinar el correcto
funcionamiento de cada inyector de chorros de tinta individual. El
dibujo de impresión de prueba está diseñado de forma preferente
para inducir el funcionamiento de todos los inyectores y, en
consecuencia, un dibujo con puntos que faltan en una ubicación
particular de la impresión de prueba es indicativo de un inyector
específico que presenta un mal funcionamiento. De forma similar, un
dibujo de impresión de prueba alterado es indicativo de un fallo en
la descarga o descarga intermitente.
De forma consecuente, como ha sido explicado
anteriormente con referencia a la zona de mantenimiento (571) en la
figura 5A, el operario interrumpe el sistema para llevar a cabo el
mantenimiento necesario o el sistema es interrumpido de forma
automática y se genera una señal de alerta apropiada si se utiliza
el sistema de visión opcional.
A continuación se presenta una descripción corta
de la compensación de la distorsión y el alineamiento global de
acuerdo con una realización preferente, utilizando el sistema de
visión anteriormente mencionado.
En la figura 11A se muestra de forma esquemática
una PCB común (1100), indicando además la posición de dos marcas de
leyenda (1101) y (1102) que serán impresas en la PCB. Como ha sido
mencionado anteriormente en el presente documento, numerosas etapas
de fabricación tales como el ataque químico, laminado,
procedimientos de curado, etc. producen de forma común una
distorsión dimensional de la PCB, también conocida como efecto
"patata chip". En la figura 11B se muestra la PCB (1103) que
presenta una distorsión indicada de forma esquemática producida por
las etapas de fabricación previas. Debería resultar evidente para
las personas especializadas en la técnica que las marcas de
leyenda (1101) y (1102) no pueden ser impresas en la PCB deformada
(1103) del mismo modo que se indica en la figura 11A. Para
compensar dicha distorsión, la imagen de las marcas de leyenda
deben ser sesgadas (deformadas) de una manera similar a la PCB para
lograr el posicionado preciso a pesar de las dimensiones de PCB
deformadas. Para las máscaras de protección, preferentemente marcas
de referencia y/o las zonas terminales son utilizadas para lograr
la información de referencia de posicionamiento precisa. En la
figura 11C las marcas de leyenda (1104) y (1105) son entonces
deformadas de acuerdo con la deformación de la PCB (1106). De este
modo se ha mantenido el posicionamiento relativo preciso con la
misma precisión mostrada en la figura 11A.
Una función adicional del sistema de visión
favorece la precisión posicional de la PCB en la mesa de vacío
antes de la etapa de impresión. En la figura 12 se muestran de
forma esquemática la mesa de vacío (1200) y el dispositivo de
detección óptica (1201). Las personas especializadas en la técnica
apreciarán fácilmente la precisión de posición necesaria para la
disposición de la PCB en posición de impresión. De acuerdo con la
presente invención, el dispositivo de detección óptica estacionario
(1201) escanea la PCB (1202) colocada en la mesa de vacío (1200)
desplazada en las direcciones x e y (1203) mediante el sistema de
movimiento plano e identifica las posiciones efectivas de las
marcas de referencia (1204) y (1205). De este modo una disposición
de la PCB (1202) no perpendicular es reconocida y medida (1206) de
forma inmediata. Las marcas de referencia adicionales tales como
por ejemplo (1207) y (1208), ayudan de forma adicional a establecer
el ángulo preciso con el que la PCB (1202) es colocada en la mesa de
vacío (1200). Debe indicarse que las marcas de referencia son
utilizadas de forma común para lograr información de referencia de
posición precisa de los numerosos patrones conductores, componentes
y otras características de una PCB. De forma opcional, las zonas
terminales (1209) pueden ser utilizadas con este fin, dado que su
posición es conocida igualmente con precisión suficiente. Por lo
tanto, para errores de posicionamiento significativamente pequeños
(ángulos pequeños) puede realizarse una medición más precisa
mediante la utilización de las marcas de referencia (1204) y (1207),
que presentan una base de tamaño significativamente mayor, que
resulta en un desplazamiento mayor (1210). El P.C. del sistema del
aparato de impresión (700 en la figura 7), equipado con algoritmos
de transformación angular que utilizan la información de los ángulos
de rotación obtenidos, gira la imagen de impresión en consecuencia
para compensar el error de colocación medido. Este método
simplifica de forma significativa la manipulación automática y la
precisión robótica requerida del equipo de manipulación y
transporte de la PCB. Además, la velocidad de manipulación es
mejorada de forma significativa obviando ajustes de posicionamiento
adicionales en la medida que la etapa de impresión es entonces
iniciada sin alineamientos adicionales.
Habiendo descrito hasta este momento el sistema
de impresión de descarga por chorros, a continuación se presenta una
breve descripción de la utilización de las tintas a base de resina
epoxi como substancia de inyección para la aplicación de un dibujo
en una PCB, plano posterior y/o panel.
Las tintas a base de resina epoxi o melamina
poseen una mayor resistencia de forma significativa contra los
agentes químicos y las altas temperaturas a las que el dibujo
aplicado queda expuesto, que las tintas comunes curables con luz
UV. Además, las tintas a base de resina epoxi o melamina presentan
mejores propiedades de adhesión de forma significativa a los
substratos de PCB comunes y no presentan decoloración amarillenta
significativa, que es un resultado común con las tintas curables con
luz UV. Además de las composiciones de las tintas inyectables a
base de resina epoxi, utilizadas para máscaras de soldadura,
alcanzan la conformidad con todas las especificaciones IPC
relevantes de forma substancial debido a su similitud en
composición con los materiales de máscara de soldadura utilizados
comúnmente en los procesos de fabricación conocidos, que han sido
descritos anteriormente en el presente documento.
Habiendo descrito el aparato y métodos de la
presente invención, las personas especializadas en la técnica
apreciarán fácilmente la mejora que puede lograrse en los
procedimientos de aplicación de máscaras de protección y de
impresión de leyendas requeridos mediante la utilización del
aparato y los métodos de la presente invención y utilizando
composiciones de polímeros de tinta inyectable, tales como, entre
otros: melamina, resina epoxi o tintas de acrilato, cada una de
ellas curable mediante luz UV, tratamiento térmico (preferentemente
IR) o una combinación de numerosos mecanismos de curado. Por lo
tanto las aplicaciones siguientes han sido consideradas como
apropiadas para la utilización del aparato y métodos de la presente
invención logrando mejoras significativas como ha sido descrito
anteriormente en el presente documento:
(a) impresión de leyendas,
(b) máscara de soldadura,
(c) capa de protección contra ataque químico para
formación de imágenes primarias (conductores),
(d) capa de protección contra ataque químico para
lograr uniformidad de ataque químico (en combinación con una unidad
de visión que selecciona la anchura de línea),
(e) capa de protección de recubrimiento para
formación de imágenes primarias (conductores),
(f) capa de protección de recubrimiento para
lograr uniformidad de recubrimiento (con o sin unidad de
visión),
(g) máscara temporal (que puede ser desprendidas
por pelado) para recubrimiento selectivo (tal como el recubrimiento
electrolítico con oro o dorado para conectores de borde,
enmascarando todas las otras zonas terminales),
(h) aplicación de laminados y/o conductores en la
construcción secuencial de la PCB,
(i) orificios de PCB y taponamiento de vías,
(j) impresión directa de conductores (utilizando
tintas conductoras inyectables por chorros), y
(k) equipado con una unidad de espolvoreado,
impresión directa de resistencias y/o condensadores en la PCB (en
capas interiores - embutido) o en capas exteriores (utilizando
tinta inyectable por chorros a base de carbono, presentando
propiedades de conducción eléctrica dependientes de la concentración
de carbono según las partículas de carbono).
(a) impresión de patrones adhesivos durante el
montaje de la PCB,
(b) equipado con una unidad de espolvoreado,
impresión de pasta de soldadura durante el montaje de la PCB,
(c) encapsulado de chip desnudo (después del
montaje en una PCB - realizado hasta la actualidad de una forma
pegajosa mediante equipos de descarga especializados no
adecuados),
(d) encapsulado de chip desnudo/CSP,
(e) chip desnudo/relleno inferior,
(f) recubrimiento conforme selectivo de un
conjunto de PCB terminado, y
(g) administración del flujo de soldadura.
Debe indicarse que la lista anterior no se
encuentra limitada a las aplicaciones específicas mencionadas.
Las personas especializadas en la técnica
reconocerán fácilmente que significativamente los mismos aparato y
métodos pueden ser aplicados a aparatos de impresión
substancialmente más pequeños y más simples utilizados para
fabricación de PCB a pequeña escala y fabricación de prototipos, y
por lo tanto dichas modificaciones se encuentran dentro del alcance
de la presente invención.
Por lo tanto, son preferentes las modificaciones
que logran un aparato pequeño de tamaño de sobremesa, pero no están
limitadas de forma necesaria a:
(a) utilización de cabezales de impresión de
oficina/uso doméstico comunes ampliamente disponibles,
significativamente menos costosos y generalmente de tamaño más
pequeño,
(b) utilización de una mesa de impresión simple,
de forma opcional sin vacío,
(c) utilización de un sistema plano motorizado
significativamente más pequeño y menos preciso,
(d) restringir el tamaño de PCB a una determinada
dimensión máxima deseada,
(e) depósitos de tinta con menor capacidad de
sujeción,
(f) utilización de un sistema de suministro de
tinta más simple,
(g) disposición del máximo de 100% de redundancia
al mismo tiempo que se restringe la resolución de impresión a 300 ó
600 dpi,
(h) ausencia de sistema de visión,
(i) sistema de control completo dimensionado para
estar contenido en unas pocas tarjetas de tamaño de placa de PC,
permitiendo que el sistema completo sea accionado por un PC de
sobremesa ordinario,
(j) ausencia de sistema de registro y
deformación, y
(k) especificaciones de precisión de impresión
menos rigurosas, menos importantes para los propósitos antes
mencionados.
El sistema antes descrito que ofrece de forma
substancial todas las características y capacidades anteriormente
mencionadas en el presente documento, puede ser realizado sin
problemas en una envolvente del tamaño de sobremesa, accionado y
controlado por un PC de sobremesa ordinario al mismo tiempo que los
costos de adquisición pueden reducirse de forma significativa.
Para demostrar de forma adicional el
procedimiento de inyección por chorros simplificado de enmascarado
de protección de soldadura, se describirá a continuación la figura
2 y las ventajas resultarán evidentes mediante la comparación con
la descripción del enmascarado de protección de soldadura de la
técnica anterior expuesta anteriormente en el presente documento con
referencia a la figura 1.
En la figura 2 se muestra un diagrama de flujo
del método de máscara de soldadura de acuerdo con una realización
preferente de la presente invención:
1. una PCB es transportada (200) desde una línea
de fabricación (201) hasta la etapa de limpieza (203) y debe
mencionarse que hasta ese momento el procedimiento es idéntico a
los procedimientos de la técnica anterior.
2. La PCB es cargada en la impresora por chorros
(204) y en una etapa la tinta de máscara de soldadura curable (205)
preferentemente es aplicada de una manera deseada y precisa en la
superficie de la PCB.
3. Una etapa de curado final (206) (de acuerdo
con procedimientos conocidos) mediante tratamiento térmico en un
horno completa el procedimiento de máscara de soldadura completa y
la PCB es transportada (207) a la siguiente estación de la línea de
fabricación (201).
Debido a las pocas etapas de la estación de
máscara de soldadura (208), adicionalmente al método de máscara de
soldadura más rápido, más preciso, menos costoso y
significativamente más simple, tiempo, equipo y manipulaciones
adicionales son evitados por las pocas cintas transportadoras y
equipo de manipulación automático necesarios para transportar la
PCB desde cada parte del equipo al siguiente (209). Además, en
virtud del sistema de visión que es capaz de alinear la imagen de
impresión con la posición efectiva de la PCB, anteriormente
explicado en el presente documento, la velocidad y manipulación
resultan mejoradas de forma adicional.
Volviendo ahora a la impresión de leyendas, será
explicada la figura 4 y las ventajas resultarán evidentes mediante
la comparación con la mencionada descripción de la técnica anterior
con referencia a la figura 3.
1. Una PCB es transportada (400) desde una línea
de fabricación (401) directamente a la impresora por chorros (402) y
en una etapa se aplica de forma preferente tinta de impresión de
leyendas curable térmicamente (403) de una manera deseada y precisa
en la superficie de la PCB.
2. Una etapa de curado final (404) mediante
tratamiento térmico en un horno completa todo el procedimiento de
impresión de leyendas y la PCB es transportada (405) hasta la
siguiente estación en la línea de fabricación (401).
La presente invención ha sido descrita con cierto
grado de particularidad. Las personas especializadas en la técnica
apreciarán fácilmente que numerosas modificaciones y alteraciones
pueden ser llevadas a cabo sin salir del alcance de las siguientes
reivindicaciones.
Claims (58)
1. Sistema de impresión de descarga por chorros
para el suministro de una substancia inyectable líquida o viscosa
como un dibujo en la superficie de una plataforma en una línea de
producción de fabricación industrial, compuesto por:
(A) un sistema de impresión, que incluye:
- (a)
- un sistema de puente de impresión, que comprende un puente de impresión estático y rígido para alojar de una manera precisa numerosos cabezales de impresión por chorros, cada uno de ellos equipado con una serie de inyectores de chorros, dichos cabezales de impresión por chorros agrupados en varios disposiciones en dicho puente de impresión estático y rígido, siendo utilizados dichos cabezales de impresión por chorros para lograr una redundancia múltiple en la que parte de la cantidad total de los inyectores disponibles son utilizados como inyectores de refuerzo; y
- (b)
- un sistema de plataforma, que comprende:
- (i)
- una mesa de impresión que tiene una superficie plana que es substancialmente paralela al plano de los inyectores de chorro de dicho puente de impresión estático y rígido, para alojar dicha plataforma al mismo mientras que el mencionado dibujo es aplicado con forma de chorro en dicha plataforma; y
- (ii)
- un sistema motorizado, para llevar a cabo el desplazamiento de dicha mesa de impresión como mínimo en dos direcciones perpendiculares de forma simultánea; y
(B) un sistema de suministro para el suministro
de dicha serie de cabezales de impresión por chorros con dicha
substancia líquida o viscosa; y
(C) un sistema de control sensible como mínimo a
información de dibujo y plataforma para llevar a cabo el control de
dicho sistema de plataforma a efectos de lograr dicha descarga de
la mencionada substancia inyectable con forma de chorro, líquida o
viscosa, como dicho dibujo en dicha superficie de plataforma; y
(D) una interfase con el usuario para
proporcionar como mínimo un informe de estado de dicho sistema de
impresión.
2. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho sistema de puente de impresión es un puente de impresión
horizontalmente estático y rígido, y en el que el mencionado
sistema motorizado es un sistema plano, para llevar a cabo el
desplazamiento de dicha mesa de impresión de forma simultánea en dos
direcciones planas perpendiculares.
3. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho sistema motorizado es un sistema plano motorizado, para llevar
a cabo el desplazamiento de dicha mesa de impresión de forma
simultánea en dos direcciones horizontales planas, perpendiculares,
y además, en una dirección vertical.
4. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho sistema de impresión comprende una consola central compuesta
de forma adicional por:
(A) un sistema de soporte de impresión
electrónica, posicionado substancialmente en el mencionado puente
de impresión estático y rígido, que comprende:
- (a)
- una unidad electrónica de accionamiento de múltiples cabezales de impresión, constituida por una multitud de amplificadores de potencia, para llevar a cabo la amplificación de las señales eléctricas para dicha multitud de cabezales de impresión por chorros, siendo dicha unidad electrónica de accionamiento de múltiples cabezales de impresión sensible a las señales representativas de la información de imagen desde dicho sistema de control y para ser descargada como dicho dibujo en dicha plataforma mediante la mencionada serie de cabezales de impresión por chorros, estando situada dicha unidad electrónica de accionamiento de múltiples cabezales de impresión significativamente cerca de dicha serie de cabezales de impresión por chorros; y
(B) una estructura apareada, constituyendo las
dos columnas de dicho puente de impresión estático y rígido, estando
asegurado dicho puente de impresión estático y rígido de una manera
inmóvil, estando situada dicha estructura apareada entre los
extremo periféricos del mencionado puente de impresión estático y
rígido y el exterior superior de dicha consola central.
5. Sistema, según la reivindicación 2, en el que
dicho puente de impresión horizontalmente estático y rígido es
también capaz de desplazarse de forma controlada en un plano
substancialmente vertical.
6. Sistema, según la reivindicación 4, en el que
dicho sistema de soporte de impresión electrónico incluye de forma
adicional:
un sistema de desplazamiento vertical del puente
de impresión electrónico motorizado, dispuesto entre dicha
estructura apareada y dicho puente de impresión horizontalmente
estático y rígido, que comprende dos motores para llevar a cabo el
desplazamiento de dicho puente de impresión horizontalmente
estático y rígido en un plano vertical, substancialmente
perpendicular a la mencionada superficie de dicha plataforma, para
lograr y mantener la distancia de funcionamiento del chorro deseada
entre las placas de orificios de dicha serie de cabezales de
impresión por chorros y la mencionada superficie de dicha
plataforma, estando posicionados los dos motores entre cada una de
dichas dos columnas y dicho puente de impresión horizontalmente
estático y rígido y sensible a la introducción de los datos de
espesor de dicha plataforma por parte del operario.
7. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicha mesa de impresión comprende de forma adicional una zona de
impresión de mantenimiento, en la que un determinado dibujo de
impresión de prueba es producido mediante dichos cabezales de
impresión por chorros; siendo dicho determinado dibujo de impresión
indicativo de una serie de mal funcionamientos del cabezal de
impresión o respectivamente, de la ausencia de los mismos.
8. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicha mesa de impresión comprende de forma adicional un sistema de
válvulas de fuerza de succión direccionable a un área, que
comprende:
(A) un sistema de bomba de vacío para
proporcionar fuerza de succión,
(B) un distribuidor acoplado a dicha bomba de
vacío para proporcionar fuerza de succión máxima,
(C) una válvula de reducción acoplada a dicha
bomba de vacío, para reducir dicha fuerza de succión máxima hasta un
determinado valor reducido o, de forma opcional, la reducción de la
fuerza de succión hasta hacerla desaparecer de forma
substancial,
(D) un distribuidor acoplado a dicha válvula de
reducción para proporcionar dicha fuerza reducida o ausencia de
fuerza,
(E) un multitud de tubos gemelos de distribuidor,
acoplando dichos distribuidores a una multitud de solenoides de
conmutación de válvulas de succión,
(F) comprendiendo cada uno de dicha serie de
solenoides de conmutación de válvulas de succión:
- (a)
- dos entradas, cada una acoplada mediante dichos tubos gemelos de distribuidor respectivamente a dicha fuerza de succión máxima y dicha fuerza de succión reducida (u opcionalmente ausencia de fuerza de succión),
- (b)
- un cilindro sensible a un solenoide para acoplar dicha fuerza de succión máxima o dicha fuerza reducida (opcionalmente ausencia de fuerza de succión) a la salida de base,
- (c)
- dicho solenoide sensible a las señales eléctricas de control de sistema para inhibir la fuerza de succión máxima en las zonas de succión debajo de la franja de impresión,
- (d)
- proporcionando dicha salida de base dicha fuerza de succión máxima o dicha fuerza de succión reducida (de forma opcional, dicha ausencia de fuerza de succión) en respuesta a dichas señales eléctricas de control de sistema,
(G) una serie de tubos, acoplando dicha salida de
base de cada solenoide de conmutación de válvula de succión a la
entrada de base de una serie de solenoides de conexión de válvulas
de succión;
(H) comprendiendo cada uno de dicha serie de
solenoides de conexión de válvulas de succión:
- (a)
- dicha entrada de base,
- (b)
- dicha entrada de base acoplada a una salida,
- (c)
- un cilindro sensible a un solenoide, para llevar a cabo el acoplamiento de dicha entrada de base a una segunda salida de forma adicional,
- (d)
- dicho solenoide sensible las señales eléctricas de control del sistema para limitar la mencionada fuerza de succión máxima o dicha fuerza de succión reducida (de forma opcional, dicha ausencia de fuerza de succión) a las áreas de fuerza de succión de dicha mesa de vacío en la que existe dicha plata- forma,
(I) una serie tubos gemelos de admisión acoplando
dicha salida y dicha segunda salida a una serie de,
respectivamente, primera y segunda aberturas de admisión de
válvula, que constituyen una mesa de vacío,
(J) dicha mesa de vacío para la fijación de dicha
plataforma de forma inmóvil y el aplanamiento de dicha plataforma
mientras que dicho dibujo está siendo descargado en la mencionada
superficie de dicha plataforma, comprendiendo dicha mesa de
vacío:
- (a)
- una serie de dichas áreas de fuerza de succión direccionables,
- (b)
- dichas áreas de fuerza de succión direccionable divididas en una serie de zonas de succión, substancialmente paralelas a dicha franja de impresión,
- (c)
- dichas zonas de succión divididas en una serie de sectores de succión,
- (d)
- una serie de orificios de succión, que constituyen dichos sectores de succión, y
- (e)
- dichas zonas de succión acopladas de forma respectiva a dichas primera y segunda aberturas de admisión de vacío por medio de conductos.
9. Sistema, según la reivindicación 8, en el que
cada uno de dicha serie desolenoides de conexión de válvulas de
succión comprenden de forma adicional:
(A) un cilindro sensible a un solenoide, acoplado
a dicha salida de base, y
(B) dicho solenoide sensible a las señales
eléctricas de control del sistema para inhibir la fuerza de succión
en las mencionadas respectivas zonas de succión que no se
encuentran bajo dicha plataforma.
10. Sistema, según la reivindicación 8, en el que
dicha mesa de impresión comprende de forma adicional:
(A) un sistema de aplicación de recubrimiento de
cabezal de impresión para inhibir la obstrucción de dichos
cabezales de impresión de calidad industrial durante el período de
inactividad; y
(B) un sistema de limpieza de cabezal de
impresión para la eliminación del exceso de dicha substancia
inyectable por chorros, viscosa o líquida, desde las mencionadas
placas de orificios de dichos cabezales de impresión de calidad
industrial; y
(C) un sistema de lavado con solvente para la
limpieza de dichos cabezales de impresión de calidad industrial
lavando dichas placas de orificios con una solución disolvente de
la substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa.
11. Sistema, según la reivindicación 2, en el que
dicho sistema de suministro comprende:
(A) como mínimo una unidad de almacenamiento,
conteniendo dicha substancia inyectable por chorros, líquida o
viscosa; y
(B) tubos para el transporte de dicha substancia
inyectable por chorros, líquida o viscosa, desde dicha unidad de
almacenamiento hasta la mencionada serie de cabezales de impresión
por chorros; y
(C) un sistema de bomba para llevar a cabo el
movimiento de dicha substancia inyectable por chorros líquida o
viscosa desde dicha unidad de almacenamiento hasta la mencionada
serie de cabezales de impresión por chorros de tinta.
12. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
un sistema autónomo de suministro es utilizado para llevar a cabo el
suministro de dichos cabezales de impresión por chorros con dicha
substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa.
13. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dichos cabezales de impresión por chorros son seleccionados entre
cabezales de impresión de único color, por chorros de
monocromáticos y cabezales de impresión por chorros de una sola
pasada multicolores.
14. Sistema, según la reivindicación 11, en el
que dicha unidad de almacenamiento, que contiene dicha substancia
inyectable por chorros, líquida o viscosa, comprende:
(A) como mínimo una unidad de depósito principal;
y
(B) una unidad de depósito secundaria para
contener de forma intermedia dicha substancia inyectable por
chorros, líquida o viscosa, que es transportada desde dicha unidad
de depósito principal hasta dicha serie de cabezales de impresión
por chorros.
15. Sistema, según la reivindicación 11, en el
que dicho sistema de suministro comprende de forma adicional:
(D) un sistema de bomba; y
(E) un sistema de control de detección de nivel,
para la detección de los niveles de dicha substancia inyectable por
chorros, líquida o viscosa, en varias posiciones, enviando señales
eléctricas representativas de dichos niveles hacia dicho sistema de
bomba; y
(F) una serie de dispositivos de detección de
nivel, para mantener los niveles deseados en dicho sistema de
suministro de substancia inyectable por chorros, líquida o
viscosa; y
(G) un sistema de regulación de presión para
regular la presión de dicha substancia inyectable por chorros,
líquida o viscosa, para que esté de acuerdo con las condiciones
óptimas de inyección por chorros; y
(H) una unidad de filtro de etapas múltiples para
la eliminación de los numerosos materiales no deseados de dicha
substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa, antes de ser
descargada con forma de chorro por dicha serie de cabezales de
impresión por chorros en dicha plataforma; y
(I) una unidad de aplicación de recubrimiento,
purgamiento, imprimación, limpieza y lavado para el
acondicionamiento de dicha serie de cabezales de impresión por
chorros; y
(J) un sistema de drenaje de burbujas de aire
para la eliminación de las burbujas de aire no deseadas de dicha
substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa; y
(K) un sistema de control de temperatura, que
comprende:
- (a)
- una unidad de calentamiento para ajustar la temperatura de dicha substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa; y
- (b)
- una unidad de detección de temperatura, capaz de detectar la temperatura de dicha substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa, antes de ser descargada con forma de chorro mediante la mencionada serie de cabezales de impresión por chorros en dicha plataforma; y transportar la información eléctrica representativa de dicha temperatura a dicho sistema electrónico; y
- (c)
- una unidad de control de temperatura, sensible a dicha unidad de detección de temperatura y capaz de modificar la temperatura de dicha substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa, hasta un determinado nivel de temperatura y además, capaz de mantener dicho determinado y deseado nivel de temperatura dentro de límites estrechos preferentes deseados.
16. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicha plataforma es una placa de circuito impreso (PCB).
17. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicha plataforma es un plano posterior.
18. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicha plataforma es un panel.
19. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es una máscara de protección contra ataque químico y en
el que dicha substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa,
es una substancia líquida o viscosa de enmascarado de protección
contra ataque químico, capaz de cubrir dicha plataforma de una
determinada manera parcial, a efectos de proteger el material
recubierto contra los agentes químicos.
20. Sistema, según la reivindicación 19, en el
que dicha máscara de protección contra ataque químico es una máscara
de protección contra ataque químico temporal que puede ser
desprendida por pelado o arrancada.
21. Sistema, según la reivindicación 19, en el
que dicha substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa, de
enmascarado de protección contra ataque químico es una substancia
de enmascarado de:
(A) melamina, o
(B) resina epoxi, o
(C) acrilato,
que puede ser curada por calor,
exposición a luz UV, o mediante una combinación de numerosos
mecanismos de
curado.
22. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es una máscara de protección de soldadura y en el que
dicha substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa, es una
substancia líquida o viscosa de enmascarado de protección de
soldadura, capaz de cubrir dicha plataforma de una determinada
forma parcial, a efectos de proteger el material recubierto contra
el material de soldadura fundido.
23. Sistema, según la reivindicación 22, en el
que la máscara de protección de soldadura es una máscara de
protección de soldadura temporal que puede ser desprendida por
pelado, a efectos de utilizar dicha máscara de protección de
soldadura de un modo temporal.
24. Sistema, según la reivindicación 22, en el
que dicha substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa, de
enmascarado de protección de soldadura es una substancia de
enmascarado de:
(A) melamina, o
(B) resina epoxi, o
(C) acrilato,
que puede ser curada por calor,
exposición a luz UV, o mediante una combinación de numerosos
mecanismos de
curado.
25. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es un recubrimiento conforme o adaptable y en el que
dicha substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa, es una
substancia inyectable por chorros líquida o viscosa de
recubrimiento para llevar a cabo el recubrimiento de dicha
plataforma de una determinada forma total o parcial.
26. Sistema de acuerdo con al reivindicación 24,
en el que dicha substancia inyectable por chorros, líquida o
viscosa, de recubrimiento es una substancia de recubrimiento de:
(A) melamina, o
(B) resina epoxi, o
(C) acrilato,
que puede ser curada por calor,
exposición a luz UV, o mediante una combinación de numerosos
mecanismos de
curado.
27. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es una máscara de protección de recubrimiento
electrolítico y dicha substancia inyectable por chorros, líquida o
viscosa, es una substancia líquida o viscosa de control de
recubrimiento, capaz de recubrir dicha plataforma de una determinada
manera parcial para regular una etapa de recubrimiento.
28. Sistema, según la reivindicación 27, que
comprende de forma adicional una unidad de visión capaz de detectar
la uniformidad del recubrimiento.
29. Sistema, según la reivindicación 27, en el
que dicha máscara de protección de recubrimiento es una máscara de
protección de recubrimiento temporal que puede ser desprendida por
pelado o eliminada, para la utilización de dicha máscara de
protección de recubrimiento de forma temporal.
30. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es una leyenda y en el que dicha substancia inyectable
por chorros, líquida o viscosa, es tinta de leyenda para ser
descargada en dicha plataforma.
31. Sistema, según la reivindicación 30, en el
que dicho dibujo constituye un componente de contenido de
información variable.
32. Sistema, según la reivindicación 30, en el
que dicha tinta de leyenda es una tinta inyectable en forma de
chorro de:
(A) melamina, o
(B) resina epoxi, o
(C) acrilato,
que puede ser curada por calor,
exposición a luz UV, o mediante una combinación de numerosos
mecanismos de
curado.
33. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es un dibujo de control de compensación de falta de
uniformidad de bordes y en el que dicha substancia inyectable por
chorros líquida o viscosa es una substancia de enmascarado de
control de compensación de falta de uniformidad de bordes para el
control de la formación de los bordes de dicho dibujo conductor en
dicha plataforma mientras que la misma está siendo sometida a los
mencionados agentes de ataque químico.
\newpage
34. Sistema, según la reivindicación 33, que
comprende de forma adicional una unidad de visión capaz de
seleccionar la anchura de dicho borde.
35. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho patrón o dibujo en un dibujo adhesivo y en el que dicha
substancia inyectable por chorros, líquida o viscosa, es un
adhesivo para proporcionar la fijación temporal de componentes
antes de la soldadura en los procedimientos SMT.
36. Sistema, según la reivindicación 1, que
comprende de forma adicional una unidad de espolvoreado, y en el que
dicho dibujo es un dibujo de componente de resistencia y en el que
dicha substancia inyectable por chorros líquida o viscosa tiene
propiedades de conducción eléctrica dependientes de la
concentración de carbono en virtud de las partículas de carbono que
son parte de dicha substancia inyectable.
37. Sistema, según la reivindicación 1, que
comprende de forma adicional una unidad de espolvoreado, y en el que
dicho dibujo es un dibujo de componente de condensador y en el que
dicha substancia inyectable por chorros líquida o viscosa tiene
propiedades de conducción eléctrica dependientes de la
concentración de carbono en virtud de las partículas de carbono que
forman parte de dicha substancia inyectable.
38. Sistema, según la reivindicación 1, que
comprende de forma adicional una unidad de espolvoreado, y en el que
dicho dibujo es un dibujo de pasta de soldadura y en el que dicha
substancia inyectable por chorros líquida o viscosa es una
substancia de pasta de soldadura.
39. Método de impresión de descarga por chorros
para la descarga de una substancia inyectable por chorros líquida o
viscosa como un dibujo en la superficie de una plataforma en una
línea de producción de fabricación industrial, que comprende las
etapas de utilización de:
(A) un sistema de impresión, que incluye:
- (a)
- un sistema de puente de impresión, que comprende un puente de impresión estático y rígido para alojar de una forma precisa numerosos cabezales de impresión por chorros, cada uno de ellos estando dotado de una serie de inyectores de chorro, estando agrupados dichos cabezales de impresión por chorros en numerosas disposiciones en dicho puente de impresión estático y rígido, siendo utilizados los mencionados cabezales de impresión por chorros para lograr una redundancia múltiple por el cual parte de la cantidad total de los inyectores disponibles son utilizados como inyectores de refuerzo; y
- (b)
- un sistema de plataforma, que comprende:
- (i)
- una mesa de impresión que tiene una superficie plana que es substancialmente paralela al plano de los inyectores de chorros de dicho puente de impresión estático y rígido, para el alojamiento de dicha plataforma mientras que el mencionado dibujo es descargado con forma de chorro en dicha plataforma,
- (ii)
- una mesa de vacío con fuerza de succión direccionable a un área; y
- (iii)
- un sistema motorizado, para el desplazamiento de dicha mesa de impresión de forma simultánea en dos direcciones perpendiculares como mínimo; y
(B) un sistema de suministro para el suministro
de dichos numerosos cabezales de impresión por chorros con dicha
substancia líquida o viscosa; y
(C) un sistema de control sensible como mínimo a
información del dibujo y la plataforma y que controla dicho sistema
de plataforma para lograr la descarga de dicha substancia
inyectable por chorros líquida o viscosa como dicho dibujo en la
superficie de la mencionada plataforma; y
(D) una interfase con el usuario para
proporcionar como mínimo un informe de estado de dicho sistema de
impresión.
40. Método, según la reivindicación 39, que
comprende de forma adicional la etapa de utilización de un puente de
impresión horizontalmente estático y rígido y en el que dicho
sistema motorizado es un sistema plano motorizado, para llevar a
cabo el desplazamiento de dicha mesa de impresión de forma
simultánea en dos direcciones planas perpendiculares.
41. Método, según la reivindicación 40, que
comprende de forma adicional las etapas de utilización de:
(A) un sistema de soporte de impresión
electrónico;
(B) una unidad electrónica de accionamiento de
múltiples cabezales de impresión, constituida por una serie de
amplificadores de potencia, para la amplificación de las señales
eléctricas para dicha serie de cabezales de impresión por chorros,
siendo sensible dicha unidad electrónica de accionamiento de
múltiples cabezales de impresión a las señales representativas de
la información de imagen entregada por el sistema de control y para
ser aplicada como dicho dibujo en la mencionada plataforma por los
numerosos cabezales de impresión por chorros, estando situada dicha
unidad electrónica de accionamiento de múltiples cabezales de
impresión significativamente cerca de los numerosos cabezales de
impresión por chorros; y
(C) una estructura apareada, que constituye las
dos columnas de dicho puente de impresión estático y rígido que se
encuentra asegurado de forma inmóvil, estando posicionada dicha
estructura apareada entre los extremos periféricos de dicho puente
de impresión horizontalmente estático y rígido y el exterior
superior de dicha consola central.
42. Método, según la reivindicación 41, que
comprende de forma adicional la etapa de utilización de un sistema
de movimiento vertical electrónico motorizado del puente de
impresión, para lograr y mantener una distancia de operación de
chorro deseada entre las placas de orificios de la mencionada serie
de cabezales de impresión por chorros y la mencionada superficie de
la plataforma, y sensible a la introducción por parte del operario
de la información del espesor de dicha plataforma.
43. Método, según la reivindicación 39, que
comprende de forma adicional las etapas de utilización de un
ordenador, componente de dicho sistema de control, que hace uso
de:
(A) un teclado para proporcionar los medios para
la entrada de información por parte del operario; y
(B) múltiples dispositivos de entrada
periféricos, para proporcionar medios de introducción de datos;
y
(C) una memoria; y
(D) una o más unidades de disco duro; y
(E) un dispositivo de visualización, para
proporcionar:
- (a)
- interacción visual del operario con numerosos sistemas, dispositivos y unidades de dicho sistema de impresión; y
- (b)
- representación gráfica visual de la entrada de datos desde los mencionados múltiples dispositivos de entrada periféricos, dicha información siendo representativa de dicho dibujo que será impreso en dicha plataforma; y
- (c)
- verificación de dicho dibujo y permitir modificaciones al mismo antes de la impresión; y
(F) un sistema de interfase para conectar dicha
consola de operario con numerosos componentes de dicho sistema de
impresión, comprendiendo cableado y varias tarjetas de interfase;
y
(G) una unidad de suministro de energía para el
suministro de corriente eléctrica a:
- (a)
- dicho sistema electrónico de control de movimiento plano motorizado; y
- (b)
- dicha unidad electrónica de accionamiento de múltiples cabezales de impresión; y
- (c)
- dicho sistema motorizado electrónico de movimiento vertical del puente de impresión; y
(H) un sistema de válvulas de fuerza de succión
direccionable a un área, controlando:
- (a)
- una serie de solenoides de conmutación de válvulas de succión; y
- (b)
- una serie de solenoides de conexión de válvulas de succión; para limitar dicha fuerza de succión máxima o dicha fuerza de succión reducida (de forma opcional, dicha ausencia de fuerza de succión) a dichas áreas de fuerza de succión de la mencionada mesa de vacío en la que se encuentra la plataforma y para inhibir la fuerza de succión máxima en las áreas de succión que se encuentran bajo dicha franja de impresión; y
(I) una unidad de control de mantenimiento,
controlando:
- (a)
- dicho sistema de aplicación de recubrimiento de cabezal de impresión;
- (b)
- dicho sistema de limpieza de cabezal de impresión;
- (c)
- dicho sistema de lavado con solvente; y
(J) un sistema de interfase de entrada de datos,
para la entrada de dicha información desde los mencionados
múltiples dispositivos periféricos de entrada, estando dicha
información en un formato de archivo admitido; y
(K) un sistema de procesamiento de imágenes, para
llevar a cabo la transformación de la información en un formato de
archivo admitido en información de trama; y
(L) un sistema de división para llevar a cabo la
división de dicha información por tramas en archivos de datos de
menos tamaño, siendo representativos dichos archivos de datos de
menor tamaño de bandas adyacentes de dicho dibujo variable,
representando dichas bandas adyacentes los componentes de dicho
dibujo que el cabezal de impresión es capaz de imprimir en una
dirección de dicho sistema plano motorizado; y
(M) una memoria intermedia de impresión para el
almacenamiento temporal de dicha información de trama que es
introducida en la unidad electrónica de accionamiento de los
múltiples cabezales de impresión de una forma secuencial
constituyendo la información de una línea de impresión que será
impresa durante una pasada de dicho cabezal de impresión; y
(N) un procesador de algoritmos de compensación
de velocidades relativas para:
- (a)
- llevar a cabo la compensación de los efectos no deseados derivados de la velocidad relativa entre dicha plataforma y dichos cabezales de impresión por chorros; y
- (b)
- la optimización de la entrada de la información para lograr resultados óptimos cuando dicho dibujo es descargado en la mencionada superficie de la plataforma con forma de chorro; y
(O) un sistema de visión sensible a:
- (a)
- las características dimensionales de la plataforma, permitiendo el alineamiento de dicho dibujo descargado en dicha plataforma; y
- (b)
- distorsiones de dicha plataforma; permitiendo la aplicación de procedimientos de inclinación, adaptando de este modo el mencionado dibujo para que sea conforme a dicha plataforma deformada; y
- (c)
- identificación de la información posicional de una o más marcas de referencia y/o zonas terminales para obtener la información de referencia de posicionamiento preciso que será utilizada para la mencionada inclinación o sesgado y alineamiento de dicho dibujo que será aplicado en dicha plataforma.
44. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
el mencionado control del sistema es implementado en un ordenador
que comprende:
(A) un teclado para proporcionar los medios para
la entrada de información por parte del operario; y
(B) múltiples dispositivos de entrada
periféricos, para proporcionar medios de introducción de datos;
y
(C) una memoria; y
(D) una o más unidades de disco duro; y
(E) un dispositivo de visualización, para
proporcionar:
- (a)
- interacción visual del operario con numerosos sistemas, dispositivos y unidades de dicho sistema de impresión; y
- (b)
- representación gráfica visual de la entrada de datos desde los mencionados múltiples dispositivos de entrada periféricos, dicha información siendo representativa de dicho dibujo que será impreso en dicha plataforma; y
- (c)
- verificación de dicho dibujo y permitir modificaciones al mismo antes de la impresión; y
(F) un sistema de interfase para conectar dicha
consola de operario con numerosos componentes de dicho sistema de
impresión, comprendiendo cableado y varias tarjetas de interfase;
y
(G) una unidad de suministro de energía para el
suministro de corriente eléctrica a:
- (a)
- dicho sistema electrónico de control de movimiento plano motorizado; y
- (b)
- dicha unidad electrónica de accionamiento de múltiples cabezales de impresión; y
- (c)
- dicho sistema motorizado electrónico de movimiento vertical del puente de impresión; y
(H) una unidad de control de mantenimiento,
controlando:
- (a)
- dicho sistema de aplicación de recubrimiento de cabezal de impresión;
- (b)
- dicho sistema de limpieza de cabezal de impresión;
- (c)
- dicho sistema de lavado con solvente; y
(I) un sistema de interfase de entrada de datos,
para la entrada de dicha información desde los mencionados
múltiples dispositivos periféricos de entrada, estando dicha
información en un formato de archivo admitido; y
(J) un sistema de procesamiento de imágenes, para
llevar a cabo la transformación de la información en un formato de
archivo admitido en información de trama; y
(K) un sistema de división para llevar a cabo la
división de dicha información por tramas en archivos de datos de
menos tamaño, siendo representativos dichos archivos de datos de
menor tamaño de bandas adyacentes de dicho dibujo variable,
representando dichas bandas adyacentes los componentes de dicho
dibujo que el cabezal de impresión es capaz de imprimir en una
dirección de dicho sistema plano motorizado; y
(L) una memoria intermedia de impresión para el
almacenamiento temporal de dicha información de trama que es
introducida en la unidad electrónica de accionamiento de los
múltiples cabezales de impresión de una forma secuencial
constituyendo la información de una línea de impresión que será
impresa durante una pasada de dicho cabezal de impresión; y
(M) un procesador de algoritmos de compensación
de velocidades relativas para:
- (a)
- llevar a cabo la compensación de los efectos no deseados derivados de la velocidad relativa entre dicha plataforma y dichos cabezales de impresión por chorros; y
- (b)
- la optimización de la entrada de la información para lograr resultados óptimos cuando dicho dibujo es descargado en la mencionada superficie de la plataforma con forma de chorro.
45. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho sistema de control comprende de forma adicional:
(A) un ordenador que comprende:
- (a)
- un teclado para proporcionar los medios para la entrada de información por parte del operario; y
- (b)
- múltiples dispositivos de entrada periféricos, para proporcionar medios de introducción de datos; y
- (c)
- una memoria; y
- (d)
- una o más unidades de disco duro; y
- (e)
- un dispositivo de visualización, para proporcionar:
- (i)
- interacción visual del operario con numerosos sistemas, dispositivos y unidades de dicho sistema de impresión; y
- (ii)
- representación gráfica visual de la entrada de datos desde los mencionados múltiples dispositivos de entrada periféricos, siendo representativa dicha información de dicho dibujo que será impreso en dicha plataforma; y
- (iii)
- verificación de dicho dibujo y permitir modificaciones al mismo antes de la impresión; y
- (f)
- un sistema de interfase para conectar dicha consola de operario con numerosos componentes de dicho sistema de impresión, comprendiendo cableado y varias tarjetas de interfase; y
- (g)
- una unidad de suministro de energía para el suministro de corriente eléctrica a:
- (i)
- dicho sistema electrónico de control de movimiento plano motorizado; y
- (ii)
- dicha unidad electrónica de accionamiento de múltiples cabezales de impresión; y
- (iii)
- dicho sistema motorizado electrónico de movimiento vertical del puente de impresión; y
- (h)
- una unidad de control de mantenimiento, controlando:
- (i)
- dicho sistema de aplicación de recubrimiento de cabezal de impresión;
- (ii)
- dicho sistema de limpieza de cabezal de impresión;
- (iii)
- dicho sistema de lavado con solvente; y
- (i)
- un sistema de interfase de entrada de datos, para la entrada de dicha información desde los mencionados múltiples dispositivos periféricos de entrada, estando dicha información en un formato de archivo admitido;
- (j)
- un procesador de algoritmos de compensación de velocidades relativas para:
- (i)
- llevar a cabo la compensación de los efectos no deseados derivados de la velocidad relativa entre dicha plataforma y dichos cabezales de impresión por chorros; y
- (ii)
- la optimización de la entrada de la información para lograr resultados óptimos cuando dicho dibujo es descargado en la mencionada superficie de la plataforma con forma de chorro; y
(B) un sistema de visión sensible a:
- (a)
- las características dimensionales de la plataforma, permitiendo el alineamiento de dicho dibujo descargado en dicha plataforma; y
- (b)
- distorsiones de dicha plataforma; permitiendo la aplicación de procedimientos de inclinación, adaptando de este modo el mencionado dibujo para que sea conforme a dicha plataforma deformada; y
- (c)
- identificación de la información posicional de una o más marcas de referencia y/o zonas terminales para obtener la información de referencia de posicionamiento preciso que será utilizada para la mencionada inclinación o sesgado y alineamiento de dicho dibujo que será aplicado en dicha plataforma.
46. Sistema, según la reivindicación 45, en el
que dicho sistema de visión determina las características
dimensionales de la plataforma, permitiendo el alineamiento de
dicho dibujo aplicado en la misma para lograr procedimientos de
aplicación del dibujo menos críticos.
47. Sistema, según la reivindicación 45, en el
que el mencionado sistema de visión además es sensible a dicho
dibujo de impresión de prueba, impreso en la mencionada zona de
impresión de mantenimiento, que es una parte de la mesa de
impresión, para generar señales eléctricas de control indicativas
del rendimiento de los mencionados cabezales de impresión por
chorros.
48. Sistema, según la reivindicación 44, en el
que dicho formato de archivo admitido es un formato de archivo
Gerber o un formato de archivo Gerber extendido.
49. Sistema, según la reivindicación 44, que
comprende de forma adicional un sistema de curado que utiliza una
unidad de exposición a luz UV para el curado inicial o completo o
secado para eliminación de adherencias de una substancia inyectable
por chorros curable con luz UV después de ser descargada.
50. Sistema de la reivindicación 1, en el que
dichos planos están orientados de forma horizontal o vertical.
51. Sistema, según la reivindicación 1, que
comprende de forma adicional un sistema de curado que utiliza una
unidad de exposición a luz UV para el curado inicial o completo, o
secado para eliminación de adherencias de una substancia inyectable
por chorros curable con luz UV después de ser descargada.
52. Sistema, según la reivindicación 1, que
comprende de forma adicional un sistema de curado que utiliza un
horno de calentamiento para el curado inicial o completo o secado
para eliminación de adherencias de una substancia inyectable por
chorros curable con luz UV después de ser descargada.
53. Sistema, según la reivindicación 1, que
comprende de forma adicional un sistema de calentamiento para la
fijación rápida de una substancia inyectable por chorros.
54. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es un material destinado a orificios de PCB y
taponado.
55. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
el mencionado dibujo es una substancia conductora inyectable por
chorros utilizada para la impresión directa de conductores.
56. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es un encapsulado CSP de chip desnudo.
57. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es un relleno inferior de chip desnudo.
58. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
dicho dibujo es un material laminado o un material conductor
utilizado en la construcción secuencial de placas PCB.
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