PT1511629E - Dispositivo e processo para o posicionamento de um substrato a ser impresso - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO E PROCESSO PARA O POSICIONAMENTO DE UM SUBSTRATO A SER IMPRESSO" A invenção refere-se a um dispositivo e a um processo para o posicionamento de um substrato colocado sobre uma mesa de impressão, que deve ser impresso de acordo com o processo de impressão por serigrafia, relativamente ao padrão de impressão do crivo do dispositivo de impressão por serigrafia. 0 processo de impressão por serigrafia pertence aos processos de impressão clássicos, por meio do qual podem ser conseguidos padrões de impressão muito precisos e também delicados. Este tipo de padrão é necessário por exemplo para a disposição de condutores no caso de células solares. Por isso, estes são na prática aplicados com o processo de impressão por serigrafia. De modo a conseguir a pretendida impressão precisa em termos de posição dos condutores sobre o substrato, é necessário um posicionamento muito preciso, que não deve ultrapassar um desvio de posição de ± 15 pm. Para além disso, deve poder ser também alcançada uma elevada produtividade, ou seja reduzidos periodos de ciclo em funcionamento consideravelmente automático.

Habitualmente, o substrato transportado a ser impresso é colocado sobre a mesa de impressão do dispositivo de impressão por serigrafia e fixado através de sucção por meio de um dispositivo de vácuo. 0 crivo que suporta a placa de molde de impressão, ou o padrão de impressão, é então colocado sobre a 1 mesa de impressão e afundado sobre o substrato para a realização da impressão por serigrafia. Condicionado pelas diferentes circunstâncias, em particular pela imprecisão do dispositivo de transporte e colocação aquando da fixação do substrato, ocorrem porém desvios da posição relativa entre o crivo e o substrato a ser impresso que ultrapassam a necessária precisão. É por conseguinte necessário recolher o respectivo desvio e, em função do desvio recolhido, alterar de forma correspondente a posição relativa do substrato e do crivo. De forma apropriada isto é de uma forma geral, alcançado através de rotação e/ou deslocação do crivo relativamente ao substrato já fixado sobre a mesa de impressão. Também pode ser deslocada e rodada a mesa de impressão. Finalmente também pode ser utilizada uma forma combinada.

Essencial é deste modo uma determinação muito precisa da posição actual do substrato sobre a mesa de impressão. Depois de a forma do substrato, tal como este deixa o processo de fabrico, ser conhecida de forma muito precisa, é suficiente recolher de forma precisa determinadas secções de margem previamente definidas do substrato, na sua posição relativamente à mesa de impressão, sendo que uma tal secção de margem é caracterizada por uma aresta, ou seja uma transição abrupta do substrato para a mesa de impressão.

Uma máquina de impressão por serigrafia do tipo conhecido é publicada no documento DE 4037678 Al. No caso deste dispositivo uma banda de material a ser impresso é conduzida por meio de um conhecido dispositivo de condução e transporte de banda para o dispositivo de impressão por serigrafia, o qual inclui pelo menos um crivo apoiado de forma que pode ser deslocado e um dispositivo para a leitura de marcas de referência ou 2 semelhantes, para uma impressão de várias cores. 0 crivo apoiado de forma que pode ser deslocado encontra-se unido com actuadores, os quais são controlados por pelo menos uma câmara de monitorização que lê as marcas de referência ou desvios de cor, sendo que o seu gerador de impulsos controla os actuadores através de um computador, ou semelhante.

Desvantajoso neste dispositivo é o o deslocamento do crivo decorre de forma correspondente à posição relativa de duas ou mais camadas de impressão a cores dispostas umas sobre as outras, facto pelo qual uma correcção da posição do crivo apenas é possivel depois de ter sido realizada a impressão. Isto é condicionado pelo facto de o material a ser impresso consistir numa banda de material continua, facto pelo qual não pode ter lugar qualquer posicionamento do crivo em relação a um ponto definido sobre o próprio material a ser impresso.

De acordo com o documento DE 69230099 T2, um substrato a ser impresso encontra-se fixado sobre uma mesa de impressão. Tanto o substrato como também o crivo a ser utilizado possuem marcas de referência. Por cima da mesa de impressão encontra-se montado um dispositivo de observação de tal forma que ele pode ver a mesa de impressão, em particular as marcas de referência do substrato colocado sobre a mesa de impressão e pode armazenar em memória a posição das marcas de referência. No caso de o crivo, ou o molde, ser agora conduzido sobre o substrato a ser impresso, então a unidade de observação pode determinar de forma correspondente a posição das marcas de referência do crivo e determinar a partir dai a posição relativa do crivo relativamente ao substrato sobre a mesa de impressão. Através de uma correspondente correcção da posição do crivo, as marcas de 3 referência do substrato e do crivo podem assim ser colocadas em sobreposição. É neste caso desvantajoso que para a leitura das marcas de referência do substrato, o crivo tenha que ser em cada caso afastado da zona que pode ser vista pela unidade de observação. Isto significa uma redução da velocidade do processo de produção. É ainda conhecido um dispositivo a partir do documento de 4233455 AI com as características do conceito genérico da reivindicação 1.

Habitualmente, o substrato e a zona da mesa de impressão que o circunda são bem iluminados, e a posição actual do substrato, ou a posição actual das zonas de margem previamente definidas do substrato, é recolhida por meio de um detector foto-eléctrico, como em particular uma câmara CCD. 0 sinal eléctrico que caracteriza a posição actual da secção de margem é processado, e por meio dos sinais gerados aquando do processamento, pode ser alcançado o deslocamento relativo do crivo relativamente ao substrato fixado sobre a mesa de impressão.

No caso de um sistema de posicionamento corrente no mercado, na área das células solares, por meio de uma câmara CCD que pode ser deslocada, a posição do substrato colocado e fixado sobre a mesa de impressão, fora da zona de impressão propriamente dita, é alcançada através de deslocação sucessiva para as zonas de margem previamente definidas. Depois da recolha das diferentes zonas de margem, é calculada a posição através de cálculo de coordenadas. Conjuntamente com o cálculo e o deslocamento que se segue do crivo, a mesa de impressão é conduzida para a posição 4 de impressão. Esta forma de procedimento é muito dispendiosa em termos de tempo e requer numerosas peças móveis. Para além disso, têm que ser deslocadas massas significativas. Para além disso, é necessária uma complexa calibração, em particular através de realização de provas de impressão. No caso de serem utilizadas duas mesas de impressão que podem ser deslocadas, sobre as quais se imprime de forma intermitente, podem então ocorrer diferentes resultados de impressão.

Para ultrapassar determinados problemas, numa optimização no caso do sistema de posicionamento conhecido, a câmara CCD é utilizada também para a recolha da posição do crivo, de modo que o posicionamento do crivo relativamente ao substrato é de algum modo simplificado, em particular é simplificada a inicialização e a calibração. No entanto, os períodos de ciclo são ainda maiores e o dispositivo é no seu conjunto mais complexo e inclui ainda mais peças móveis.

No caso de uma outra forma de procedimento habitual com duas mesas de impressão, que podem ser deslocadas de forma horizontal, são proporcionadas câmaras associadas em cada caso a cada zona de margem previamente definida, para a recolha da posição actual do substrato. De uma forma geral são suficientes três posições de câmara no entanto, os problemas já anteriormente referidos ocorrem em maior dimensão, facto pelo qual resultam diferentes resultados de impressão, sendo que ocorrem igualmente as referidas desvantagens das numerosas peças móveis. 0 objectivo da presente invenção é por isso, disponibilizar um dispositivo e um processo para o posicionamento de um substrato colocado sobre uma mesa de impressão, em que para o 5 controlo de posição da posição relativa do substrato sobre a mesa de impressão relativamente ao crivo, é necessário um deslocamento tão reduzido quanto possivel do crivo, facto pelo qual o processo é simplificado e acelerado. 0 objectivo é resolvido no caso de um dispositivo do tipo referido através das caracteristicas da reivindicação 1 e no caso de um processo através das caracteristicas da reivindicação 7. A invenção é optimizada através das caracteristicas das reivindicações dependentes. 0 pensamento de base da presente invenção reside em dispor tanto a disposição de iluminação como também o detector foto-eléctrico no interior, ou por debaixo da mesa de impressão e em utilizar o crivo muito fortemente aproximado enquanto refletor difuso, facto pelo qual a mesa de impressão pode permanecer num local fixo e o crivo apenas tem que ser deslocado numa reduzida extensão em função dos valores determinados para a posição actual, aquando da recolha. A invenção será explicada em maior detalhe com base no exemplo de realização representado no desenho. Mostram

Figura 1 a construção fundamental, de forma esquemática, do dispositivo de acordo com a invenção,

Figura 2 uma vista de pormenor da Figura 1. 6 A figura 1 mostra um dispositivo 1 de impressão por serigrafia constituído, no essencial, por uma mesa 2 de impressão e um crivo 3.

Por meio de uma disposição não representada, em que se pode tratar de um dispositivo de transporte de parafuso sem-fim, um substrato 4 a ser impresso é colocado sobre a superfície 5 de mesa da mesa 2 de impressão, numa posição que corresponde tanto quanto possível à posição de impressão, e fixado na posição por meio de dispositivos de sucção de vácuo em princípio conhecidos não representados em maior pormenor. A posição efectiva ou actual do substrato 4 colocado é recolhida de forma precisa em determinadas secções 6 de margem previamente definidas. De uma forma geral, são suficientes três secções de margem deste tipo, no caso particular podem contudo também ser necessárias ou também suficientes mais ou menos secções de margem, em função do tipo do substrato e da precisão da impressão a ser aplicada.

De acordo com a presente invenção, é por um lado prevista uma disposição 7 de iluminação que a partir de lados da mesa 2 de impressão ilumina o lado que se encontra oposto do crivo 3, e isto na zona da secção 6 de margem previamente definida considerada, sendo que a luz é difractada de forma difusa no crivo 3. É deste modo conseguida uma iluminação muito boa do substrato 4 na secção 6 de margem previamente definida, e isto com elevado contraste.

Por meio de uma disposição foto-eléctrica associada a cada secção 6 de margem previamente definida, em particular por meio de uma câmara 8 CCD, este forte contraste é recolhido, ou seja é recolhida de forma extraordinariamente precisa a posição actual da secção 6 de margem previamente definida relativamente à mesa 7 2 de impressão. Alternativamente, a disposição eléctrica de luz também pode ser configurada através de um dispositivo de laser adequado ou de uma câmara com único sensor fotossensível. Esta recolha precisa permite a derivação de sinais de deslocamento para o deslocamento do crivo 3 relativamente ao substrato 4 sobre a mesa 2 de impressão, de acordo com movimentos de deslocamento do crivo 3 representados através de setas 9, 10 e 11, através de deslocamento no plano horizontal e rotação neste plano horizontal. As disposições de deslocamento necessárias para este efeito não se encontram representadas em maior detalhe, visto que elas são usuais no mercado. Também o circuito de análise dos sinais de recolha das câmaras 8 CCD não se encontra representado, visto que também este é usual no mercado. A câmara 8 CCD observa neste caso a secção 6 de margem previamente definida através da mesa 2 de impressão, através de uma janela 12 de visualização que se encontra fechada na zona da superfície 5 de mesa através de uma aplicação transparente, por exemplo uma aplicação 13 de acrilico ou vidro, cuja lado virado para o crivo 3 se encontra encostado em superfície com a superfície 5 de mesa. A disposição 7 de iluminação encontra-se de igual modo associada à respectiva secção 6 de margem previamente definida e, no caso do exemplo de realização, integrada nesta zona na mesa 2 de impressão. Em particular, na mesa 2 de impressão encontra-se integrado pelo menos um elemento emissor de luz, como um LED 14, e ilumina o lado virado de frente do crivo 3 através de igual modo de uma aplicação transparente, por exemplo uma aplicação 15 de acrílico ou vidro, sendo que o seu lado virado para o crivo 3, se encontra de igual modo encostado em superfície com a superfície 5 de mesa da mesa 2 de impressão. No caso do exemplo de realização encontram-se proporcionados dois LED 14 deste tipo com correspondentes aplicações 15 de vidro. Os cabos de alimentação eléctrica não se encontram representadas. Podem ser previstos mais do que dois LED 14 deste tipo, sendo que estes se encontram dispostos no essencial de forma concêntrica relativamente à janela 12 de visualização. A aplicação 13 de vidro da janela 12 de visualização da câmara 8 CCD e a aplicação 15 de vidro de cada LED 14, deve ser neste caso de forma apropriada, separada uma da outra através de uma alma 16 opaca à luz. É desta forma assegurado que nenhuma luz difractada pode chegar a partir do LED 14 e da sua aplicação 15 de vidro à janela 12 de visualização e à aplicação 13 de vidro e, deste modo, à câmara 8 CCD, mas antes apenas luz difractada pelo crivo 3. Mostra-se para além disso que quaisquer impressões, marcações ou semelhantes, sobre a superfície do substrato 4, que se encontra colocada directamente sobre a superfície 5 de mesa da mesa 2 de impressão, são de tal forma de pouco contraste relativamente ao próprio substrato 4 que não podem ser recolhidas pela câmara 8 CCD. Também reflexos, como podem ocorrer em particular no caso de materiais multi-cristalinos, são em qualquer caso substancialmente, quando não completamente, dispersados ou eliminados. A câmara 8 CCD recolhe deste modo exclusivamente e apenas a secção 6 de margem previamente definida. É vantajoso quando na aplicação 15 de vidro para o LED 14, é integrado um reflector ou espelho 17 numa posição tal que a luz emitida pelo LED 14 é no essencial orientada ou focalizada sobre uma zona do crivo 3 que corresponde aproximadamente ao centro da peça de recolha da câmara 8 CCD, como aproximadamente o eixo de simetria da janela 12 de visualização. É desta forma aumentada a 9 precisão da recolha da respectiva zona 6 de margem. Para além disso, é também evitada de forma fiável uma perturbação ou prejuizo da recolha em caso de uma outra secção de margem previamente definida, quando esta se encontra muito próxima quando vista em termos espaciais. Alternativamente ao espelho 17, a luz também pode ser formada através de um outro dispositivo adequado, como por exemplo uma fibra óptica, também o crivo 3. A Figura 1 mostra, para além da disposição descrita a partir da disposição 7 de iluminação e da câmara 8 CCD, uma outra disposição correspondente a partir de uma segunda disposição 18 de iluminação e de uma segunda câmara 19 CCD, sendo que ambas estas disposições têm no essencial a mesma construção e a mesma associação relativa entre si. Esta segunda disposição a partir da disposição 18 de iluminação e da câmara 19 CCD, serve para a recolha de uma outra secção de margem previamente definida, aqui não representada. Esta outra secção de margem pode referir-se ao mesmo substrato 4.

De modo a tornar o dispositivo de impressão por serigrafia também adequado e rapidamente configurável para a impressão de substratos de outros formatos, a segunda disposição 18 de iluminação e a segunda câmara 19 de CCD podem encontrar-se numa posição, a qual corresponde a uma secção de margem previamente definida de um substrato de outro formato. 0 LED desta segunda disposição 18 de iluminação pode ser neste caso proporcionado já integrado na mesa 2 de impressão, sendo que ele apenas é colocado em funcionamento quando tem que ser recolhida uma secção de margem associada ou previamente definida de forma correspondente. Por outro lado, a câmara 19 CCD também pode ser desmontada se for necessário. Finalmente, uma câmara CCD também 10 pode encontrar-se associada a diversas janelas de visualização e, consoante o formato do substrato a ser impresso, ser deslocada entre estas, eventualmente também de forma automática.

De vantagem no caso do dispositivo de acordo com a invenção é ainda que, após a recolha da secção 6 de margem previamente definida, nem a mesa 2 de impressão nem o substrato 4 são movimentados, facto pelo qual é assegurada a mais elevada precisão possível aquando da recolha e aquando da impressão, visto que depois do deslocamento do crivo 3, enquanto resultado da recolha da posição da pelo menos uma secção 6 de margem previamente definida do substrato 4 a ser impresso, agora apenas tem ser rebaixado de um percurso muito reduzido (correspondente à seta 20) sobre o substrato 4, para a realização da impressão por serigrafia, também aqui é alcançada a mais elevada precisão possível, visto que é evitado cada prejuízo que poderia ter lugar no caso de grandes percursos de movimento.

Mostra-se em particular que a distância do crivo 3 relativamente à superfície 5 de mesa é apenas determinada pela espessura do substrato 4 e pelas particularidades que são necessárias para conduzir o substrato 4 a partir de fora da mesa 2 de impressão para a mesma e o colocar sobre a superfície 5 de mesa. Isto permite colocar já a posição do substrato 4 e do crivo 3 tão cedo quanto possível em sobreposição preliminar ou grosseira, e induzir o deslocamento definitivo apenas para o alinhamento do crivo 3 relativamente ao substrato 4 enquanto resultado dos sinais da câmara 8 CCD. Também a calibração do sistema pode ser realizada sem outros meios.

Visto que as células solares possuem tipicamente uma espessura de aproximadamente 0,3 mm e a distância (intervalo) 11 entre o crivo a o produto a ser impresso no processo de impressão por serigrafia tem um valor (tipicamente) de aproximadamente até 1, ... 1,5 mm, a invenção é muito tolerante no caso de variações de espessura, sobretudo quando a distância entre o crivo 3 e a superfície 5 de mesa tem um valor de aproximadamente 5 mm no caso da realização da recolha eléctrica de luz.

Mostra-se que, visto que apenas é utilizada uma mesa 2 de impressão e esta não é movimentada, é possível uma construção muito simples e pouco complexa, sendo que podem ser conseguidos resultados de impressão constantes. Um ajustamento a outras configurações, ou seja, outros padrões de impressão, pode ser de igual modo realizado sem problemas.

Mostrou-se em particular que a impressão de células solares por meio da presente invenção, pode ser realizada com ciclos de apenas 3 segundos, ou menos, por procedimento de impressão.

Evidentemente, a invenção não se encontra limitada à impressão de células solares. A invenção adequa-se também para a impressão de híbridos de camada espessa, de disposições de LCD, em particular ecrãs planos, de LTCCs e semelhantes.

Lisboa, 28 de Dezembro de 2010 12

Claims (2)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo para o posicionamento de um substrato (4) a ser impresso, apoiado sobre uma mesa (2) de impressão e a ser ai fixado, que deve ser impresso de acordo com o processo de impressão por serigrafia, relativamente ao padrão de impressão do crivo (3) do dispositivo de impressão por serigrafia, com uma disposição de transporte e colocação que é configurada de forma a aduzir um substrato (4) a ser impresso, colocar e fixar este sobre a mesa (2) de impressão e a remover o substrato (4) impresso após a impressão, com uma disposição (7) de iluminação que se encontra disposta de tal forma que ela ilumina o crivo (3) e com uma disposição (8) foto-eléctrica disposta por debaixo do substrato (4) a ser impresso, que é configurada de tal forma que ela recolhe, mediante a utilização do crivo (3) iluminado, a posição actual do substrato (4) a ser impresso, colocado e fixado sobre a mesa (2) de impressão, e gera sinais de deslocamento correspondentes a um desvio entre a posição actual e uma posição de referência, e com um dispositivo de deslocamento que é configurado de tal forma que, com base nos sinais de deslocamento, altera a posição relativa do crivo (3) e, deste modo, do padrão de impressão, relativamente à mesa (2) de impressão, e deste modo do substrato (4) a ser impresso fixado sobre ela, correspondentemente à posição de referência prevista para a impressão, do substrato (4) a ser impresso, fixado sobre a mesa (2) de impressão, relativamente ao padrão de impressão do crivo (3), caracterizado por a disposição (7) de iluminação se encontrar disposta de tal forma que ilumina o crivo (3) numa posição sobrelevada com reduzida distância ao substrato (4) fixado a ser impresso, a partir do lado da mesa 1 (2) de impressão, e por a disposição (8) eléctrica de luz ser configurada e disposta de tal forma que recolhe a luz reflectida de forma difusa pelo crivo (3) na zona de secções (6) marginais previamente definidas do substrato (4) colocado, analisa esta luz reflectida de forma difusa em relação à posição actual da margem do substrato (4), e deriva sinais de deslocamento a partir dai e os fornece ao dispositivo de deslocamento, sendo que a mesa (2) de impressão é configurada de forma transparente à luz na zona da disposição (7) de iluminação e na zona da disposição (8) eléctrica de luz, sendo que a disposição (7) de iluminação e a disposição (8) eléctrica de luz se encontram dispostas na respectiva zona dentro ou por debaixo da mesa (2) de impressão, e a zona transparente à luz da disposição (7) de iluminação e a zona transparente à luz da disposição (8) eléctrica de luz se encontram separadas entre si através de meios (16) opacos à luz.

   2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a configuração transparente à luz ser em cada caso formada por uma aplicação (13, 15) de acrilico-vidro ou de vidro.

   3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a disposição (7) de iluminação transparente à luz circundar no essencial de forma concêntrica a zona transparente à luz da disposição (8) eléctrica de luz.

   4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a disposição de iluminação ser formada por LEDs (14). 2

   5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a zona transparente à luz da disposição de iluminação incluir superfícies (17) de espelho que deflectem a luz emitida para uma zona do crivo (3) que se encontra oposta à disposição (8) eléctrica de luz associada.

   6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a disposição eléctrica de luz ser formada por um aparelho (8) de recolha de imagem CCD.

   7. Processo para o posicionamento de um substrato (4), colocado sobre uma mesa (2) de impressão e a ser impresso de acordo com o processo de impressão por serigrafia, relativamente ao padrão de impressão do crivo (3) de um dispositivo de impressão por serigrafia, com passos para o deslocamento da posição relativa do crivo (3) e do substrato (4) com respeito à posição de referência pretendida para a impressão, em função da recolha da posição actual, - a colocação e fixação prévia do substrato (4) sobre a mesa de impressão numa posição que corresponde aproximadamente à posição de impressão pretendida, - a recolha da posição actual do substrato (4) colocado sobre a mesa (2) de impressão, em pelo menos uma secção (6) de margem previamente definida do substrato (4) por via foto-eléctrica através de recolha de luz reflectida de uma disposição de iluminação, caracterizado por - colocação do crivo (3) na sua posição de impressão relativamente à mesa (2) de impressão, com distância ainda reduzida relativamente ao substrato (4), 3 - iluminação do lado do crivo (3) virado para a mesa (2) de impressão, a partir da zona da mesa (2) de impressão em que a secção (6) de margem previamente definida do substrato (4) foi colocada, outros passos para - a recolha da posição actual da secção (6) de margem previamente definida considerada do substrato (4), por meio de um detector (8) foto-eléctrico disposto num local fixo, de tal forma que este recebe luz reflectida de forma difusa pelo crivo (3), na zona da secção (6) de margem previamente definida considerada, e - o deslocamento da mesa (2) de impressão e do crivo (3) de tal forma um relativamente ao outro, que o padrão de impressão do crivo (3) é posicionado na sua posição de referência relativamente ao substrato (4) na posição actual deste, sendo que a mesa (2) de impressão é configurada de forma transparente à luz na zona de disposição (7) de iluminação na zona de disposição (8) foto-eléctrica, sendo que a disposição (7) de iluminação e a disposição (8) eléctrica de luz se encontram dispostas na respectiva zona dentro ou por debaixo da mesa (2) de impressão, e a zona transparente à luz da disposição (7) de iluminação e a zona transparente à luz da disposição (8) eléctrica de luz, se encontram separadas entre si através de meios (16) opacos à luz .

   8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela determinação da posição relativa do substrato (4) sobre a mesa (2) de impressão, relativamente ao padrão de impressão do crivo (3), por meio de três secções (6) de margem previamente definidas distribuídas sobre a margem do substrato (4). 4

   9. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado por com a manutenção da reduzida distância do crivo (3) relativamente ao substrato (4), o crivo (3) no plano adjacente marginalmente paralelo que corresponde à posição de impressão efectiva, na posição de referência de impressão relativamente ao substrato (4) ser deslocado (9, 10, 11) para a sua posição actual e apenas depois ser conduzido (20) para a posição de impressão para a impressão do substrato (4). Lisboa, 28 de Dezembro de 2010 5 1/2
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