用于选择膏模版以借助所选择的膏模版进行膏印刷并将膏施加到基板上的方法和设备与流程

本发明涉及用于选择膏模版以借助所选择的膏模版进行膏印刷并且将膏施加到基板上的方法和设备。

背景技术：

为了在例如印刷电路板之类的基板上形成焊接，而在膏印刷尤其是焊膏印刷期间在基板上生成焊剂沉积物。这里，包括球形焊接粉末和助焊剂的焊膏例如借助刮板在模版印刷方法中被挤压通过已相对于基板被预先取向的焊膏模版的开口。由于印刷过程的结果对诸如人和回流焊接操作之类的所有下列过程都有影响，因此所述生产步骤被赋予重要意义。由于多数质量影响因素和参数在这里起作用，因此同时在smd生产中的印刷过程代表对于熟练的操作者来说也最困难的生产步骤之一。例如，诸如接触压力或者刮板的前进以及台的释放速度之类的机器参数能够是确定与焊膏的流变特性和触变行为一样的质量。

在smd印刷电路板的生产期间估计到：所有生产故障超过一半是由焊膏印刷操作造成的，例如由于焊膏模版的不合适设计、焊膏模版的不合适材料和/或不合适的印刷参数。

在利用膏材料印刷期间例如在焊膏印刷期间尤其是当不同尺寸的部件必须被布置在基板上时产生问题。如果诸如小螺距部件之类的小部件待被布置在基板上，则膏模版的优选模版厚度例如是80µm。如果诸如插头或线圈之类的大部件也待被布置在基板上（这些大的部件需要较大的焊膏沉积物），则需要近似120µm的模版厚度。如果然后选择120µm的模版厚度来用于整个基板，则存在不能施加用于小部件的足够焊膏的风险，这是因为面积比（也就是说焊膏模版中的贯穿开口的开口截面的面积与贯穿开口的壁区域的面积之比）可导致印刷过程不稳定。该问题在图1中示出。该面积比在图1中的贯穿开口11a和11b中太小，因此由于壁粘附和毛细管效应而在通孔11a和11b中形成焊膏残留。

为了避免在使用不同尺寸的部件期间出现图1中所示的问题，在现有技术中使用具有不同模版厚度的区域的台阶式模版。然而，该方法的应用的可行性很大程度上取决于印刷电路板设计，尤其是取决于具有不同焊膏要求的不同尺寸的部件的最小间隔。

us2015/0163969a1已公开了一种用于以不同的层厚度将焊膏施加在基板上的方法。这里，在模版印刷机中，相应地，小的焊接沉积物借助焊膏模版被施加用于小部件，焊膏模版在针对大部件的焊接沉积物的位置处被闭合或者不具有任何通孔。也就是说，在第一步骤中，首先仅针对小部件的焊接沉积物借助焊膏模版被施加在基板上。在随后的处理站中，基板上的用于大部件的位置借助分配器被涂覆有焊膏。然而，借助分配器进行的膏材料的施加比借助膏模版施加膏材料更复杂。

de102007019073a1已公开了一种用于膏材料施加到平坦基板上的印刷装置，在该印刷装置中，首先借助模版将膏材料施加在基板上并且随后膏材料通过分配器被补充。然而，在这里产生下列问题：根据什么样原则来选择待附加涂覆的膏材料，或者该以怎样的厚度随后涂覆所述膏材料。

技术实现要素：

本发明的目的是至少部分地消除上述缺点。具体地，本发明的目的是提供这样的设备和方法，通过这样的设备和方法，能够提供以取决于用于基板的部件的方式在基板上进行膏印刷的合适膏模版。而且，本发明的目的是提供这样的设备和方法，通过这样的设备和方法，能够将针对不同尺寸的部件的足够膏材料廉价地、快速地并且可靠地施加在基板上。

本发明通过专利权利要求来实现以上目的，另外的特征和细节从说明书和附图中得出。这里，不言而喻：结合方法被描述的特征和细节也结合根据本发明的设备，并且反之亦然，结果是，相对于本发明的各个方面关于公开内容始终进行相互参照或者能够进行相互参照。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于选择以在基板上进行膏印刷的膏模版的方法，所述膏模版具有至少一个小贯穿开口和至少一个大贯穿开口，所述至少一个小贯穿开口用于针对所述基板上的至少一个相关联的小部件的膏材料，所述至少一个大贯穿开口用于针对所述基板上的至少一个相关联的大部件的膏材料，并且所述至少一个小贯穿开口的开口截面小于所述至少一个大贯穿开口的开口截面。这里，所述至少一个小贯穿开口具有第一面积比，所述至少一个大贯穿开口具有比所述第一面积比大的第二面积比。根据本发明，所述膏模版基于模版厚度被选择，在该情况下，所述第一面积比大于或者等于设定点面积比。

通过根据本发明的方法，来选择具有不同尺寸的贯穿开口的膏模版，不同尺寸的贯穿开口用于针对不同尺寸的部件的膏材料，借助该膏模版，能够针对不同尺寸的每个部件将膏材料施加在基板上，可以避免其中一个贯穿开口的阻塞或者残留。这里，设定点面积比通过gerber数据而被固定并且能够基于不同部件的类型和尺寸（也就是说至少一个小部件和至少一个大部件）以及膏材料的类型而能够设定为不同的值。

为了选择膏模版，在不同模版厚度的情况下在至少一个小贯穿开口的开口截面固定时，第一面积比优选地借助具有设定点面积比的对比设备进行对比，直到模版厚度与大于或等于设定点面积比的面积比对应为止。接着，选择具有所述模版厚度的膏模版。

通过根据本发明的方法，具体地，选择具有均匀或者连续模版厚度的无台阶膏模版，也就说，在一个或多个通孔处无台阶部分的膏模版。

根据本发明，选择具有至少一个小贯穿开口和至少一个大贯穿开口的膏模版，所述至少一个小贯穿开口用于针对至少一个相关联的小部件的膏材料，所述至少一个大贯穿开口用于针对至少一个相关联的大部件的膏材料。也就是说，根据本发明，能够选择具有小贯穿开口和大贯穿开口的膏模版，所述小贯穿开口用于针对至少一个相关联的小部件的膏材料，所述大贯穿开口用于针对至少一个相关联的大部件的膏材料。而且，在本发明的情形下，能够选择具有用于针对不同尺寸的相关联的小部件的膏材料的不同小尺寸的贯穿开口和用于针对不同尺寸的相关联的大部件的膏材料的不同尺寸的贯穿开口的膏模版。也就是说，具有用于针对至少一个相关联的小部件的膏材料的至少一个小贯穿开口和用于针对至少一个相关联的大部件的膏材料的至少一个大贯穿开口的膏模版的选择被理解为选择具有不同尺寸的至少两个贯穿开口的膏模版。大部件优选地大于小部件和/或大部件的与基板表面平行的截面比小部件的截面大。

在当前情况下，膏材料具体地待被理解为是指焊膏。然而，本发明不局限于此。因此，根据本发明还能想到其它膏状材料或粘合剂。膏材料优选地借助焊膏印刷设备（诸如丝网印刷机）被施加在基板上，可以借助用于印刷膏材料的每种类型的设备将膏材料固有地施加到基板上。基板待被理解为具体地是指印刷电路板，该印刷电路板在这里可以被理解为用于能够被占据的每种类型的部件载体。基板能够或多或少是刚性的或柔性的。此外，基板能够具有刚性区域和柔性区域。

在本发明的情形下，小部件和大部件待被理解为是指能够占据基板或者能够被放置在基板上的所有元件。小部件或大部件具体地能够是双极或多极smd部件或者诸如球栅阵列、裸模或者倒装芯片的另外高度集成的平坦部件。此外，小部件或大部件能够被理解为是指诸如连接器插脚、插塞、插座之类的机械元件或者诸如发光二极管或者光电二极管之类的光电部件。

根据本发明的一个有利改进，所述膏模版基于模版厚度被选择，在该情况下，所述第一面积比介于0.3至0.7之间，尤其是0.5。在当前测试中通过传统的焊膏已证明：介于0.3至0.7之间的面积比使得在焊膏印刷中具有满意结果。面积比还能够以取决于所使用的膏材料的方式而被选择得甚至更小。根据本发明，膏模版优选地基于模版厚度来选择，使得面积比尽可能等于或接近于设定点面积比。因此，借助该膏模版能够针对至少一个大部件将尽可能多的膏材料施加在基板上。被选择的面积比越大和/或对应地面积比和设定点面积比之差越大，越能够简单地使膏材料流过贯穿开口，然而，借助基于针对相应部件的低模版厚度的膏模版，能够总体上提供较少的膏材料。

此外，在根据本发明的方法的情形下，可以使所述膏模版具有至少一个最小贯穿开口，该至少一个最小贯穿开口用于针对所述基板上的至少一个相关联的最小部件的膏材料，并且所述至少一个最小贯穿开口的开口截面小于至少一个小贯穿开口的开口截面，所述至少一个最小贯穿开口具有第三面积比，该第三面积比小于所述第一面积比，所述膏模版基于模版厚度被选择，在该情况下，所述第三面积比大于或者等于设定点面积比。如果膏模版基于模版厚度被选择，在该情况下，第三面积比（也就是说最小贯穿开口的面积比）大于或等于设定点面积比，则能够确保膏材料能够流过最小贯穿开口并因此还流过任何其它贯穿开口，则不会阻塞贯穿开口或者不会发生在贯穿开口中相应地形成残留。而且，能够确保针对所有部件也就是说至少一个小部件或者最小部件以及至少一个大部件借助膏模版能够将膏材料施加在基板上。在至少一个最小贯穿开口的情况下，小贯穿开口还能够被当作大贯穿开口。相同的情况适用于最小部件和小部件之比。不言而喻：小贯穿开口还能够被当作至少一个最小贯穿开口，并且小部件还能够被当作至少一个最小部件。也就是说，小贯穿开口还能够是膏模版的最小贯穿开口，并且小部件对应地能够是基板上的或用于基板的最小部件。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于针对至少一个小部件和大于所述至少一个小部件的至少一个大部件在基板上施加膏材料的方法。此外，该具有以下步骤：

-借助由上述方法选择的膏模版施加针对所述至少一个小部件和所述至少一个大部件的膏材料，以及

-在针对所述至少一个小部件和所述至少一个大部件已借助所选择的膏模版施加了膏材料之后，针对所述至少一个大部件在所述膏材料上施加附加膏材料。

结果，可以针对至少一个小部件和针对至少一个大部件将足够的膏材料廉价地、快速地并且可靠地施加在基板上。在第一步骤中，能够首先将至少局部足够的膏沉积物或者至少某种膏沉积物基体借助所选择的膏模版针对每个部件施加在基板上。其能够在第二步骤中基于根据本发明选择的膏模版被确定，在膏沉积物基体上，还选择性地施加有附加膏材料。如果已基于模版厚度选择了膏模版，在该情况下，例如第三面积比等于设定点面积比，则能够想到，无需将附加膏材料施加在针对最小部件的膏材料或对应的膏沉积物上，而是相反地，仍必需将附加膏材料施加用于针对相应较大部件的膏材料或者对应的膏沉积物。因此，在第二步骤中，能够发生以目标方式将膏材料选择性地附加施加到已存在的膏材料上。例如，如果已基于模版厚度选择了膏模版，在该情况下，例如第二最小部件的面积比等于设定点面积比，则能够想到，无需将附加膏材料施加在针对第二最小部件的膏材料或对应的膏沉积物上，而是相反地，仍必需将附加膏材料施加用于针对相应较大部件的膏材料或者对应的膏沉积物。而且，能够想到或者至少存在某种可行性：附加的膏材料仍必需被施加在针对最小部件的膏材料上或对应的膏沉积物上，这是因为在最小贯穿开口的情况下，存在小于最小贯穿开口的实际可允许面积比的面积比，结果是能够发生最小贯穿开口中的阻塞或者在最小贯穿开口中对应地形成残留，结果是继而不足的膏材料可能穿到基板上。

在一个改进中可行的是：所述附加膏材料借助分配器尤其是借助喷射式分配器被施加。分配器并且尤其是喷射式分配器以特别有利的方式适于膏材料的根据本发明的选择性附加施加或添加施加。结果，可以仅借助单个膏模版和分配器或者对应喷射器在基板上快速地、可靠地并且有效地施加针对至少一个小部件和至少一个大部件的足够的膏材料。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于选择以在基板上进行膏印刷的膏模版的选择设备，所述膏模版具有至少一个小贯穿开口和至少一个大贯穿开口，所述至少一个小贯穿开口用于针对所述基板上的至少一个相关联的小部件的膏材料，所述至少一个大贯穿开口用于针对所述基板上的至少一个相关联的大部件的膏材料，并且所述至少一个小贯穿开口的开口截面小于所述至少一个大贯穿开口的开口截面，所述至少一个小贯穿开口具有第一面积比，所述至少一个大贯穿开口具有比所述第一面积比大的第二面积比。这里，所述选择设备被设计并配置成基于模版厚度选择所述膏模版，在该情况下，所述第一面积比大于或者等于设定点面积比。

因此，根据本发明的设备提供了与已参照根据本发明的方法详细地描述的相同的优点。该选择设备优选地具有对比设备，该对比设备被配置并设计成为了选择膏模版，而在不同模版厚度的情况下小贯穿开口的开口截面固定时，将第一面积比与设定点面积比进行比较，直到模版厚度与大于或等于设定点面积比的面积比对应为止。接着，能够借助所述选择设备来选择具有所述模版厚度的膏模版。

根据一个改进，所述膏模版能够基于模版厚度被选择，在该情况下，所述第一面积比介于0.3至0.7之间，尤其是0.5。而且，可行的是：所述膏模版具有用于针对基板上的至少一个相关联的最小部件的膏材料的至少一个最小贯穿开口，并且所述至少一个最小贯穿开口的开口截面比至少一个小贯穿开口的开口截面小，所述至少一个最小贯穿开口具有第三面积比，该第三面积比小于第一面积比，所述选择设备被设计并配置成使得所述膏模版基于模版厚度被选择，在该情况下，所述第三面积比大于或等于设定点面积比。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将膏材料施加到基板的部件的系统，所述基板具有至少一个小部件和大于所述至少一个小部件的至少一个大部件。所述系统具有如上所述的选择设备。而且，所述设备具有膏印刷设备，所述膏印刷设备用于借助由所述选择设备选择的膏模版将针对所述至少一个小部件和所述至少一个大部件的膏材料印刷在所述基板上。而且，所述系统具有分配器，所述分配器用于：在借助所选择的膏模版针对所述至少一个小部件和所述至少一个大部件施加了膏材料之后，将附加膏材料施加到针对所述至少一个大部件的所述膏材料上。

因此，根据本发明的系统还提供了与参照根据本发明的方法被详细描述的相同的优点。所述膏印刷设备被优选地配置成丝网印刷设备。

根据一个改进可行的是：所述选择设备、所述膏印刷设备以及所述分配器优选地被连接到控制器，借助该控制器，能够自动地施加所述膏材料。也就是说，所述系统具有控制器，借助该控制器，所述选择设备能够被致动成使得根据本发明能够选择或者选择合适的膏模版。此外，所述膏印刷设备能够借助控制器被致动，以使得针对所述至少一个小部件和所述至少一个大部件的膏材料能够借助由选择设备选择的膏模版被施加到基板上。而且，所述分配器还能够借助控制器被致动，以使得在膏材料已由所选择的膏模版针对所述至少一个小部件和所述至少一个大部件被施加之后，所述分配器能够将附加膏材料施加到针对所述至少一个大部件的所述膏材料上。通过系统的自动性能够节省时间以及因此能够节省成本。

从涉及在图中示意性所示的本发明的不同示例性实施方式的下列说明中得出改进本发明的其它措施。通过权利要求、说明书或者附图，包括结构细节和空间布置，能够清楚地了解所有特征和/或优点，并且这些特征和/或优点本身及其各种结合对于本发明来说都是能够实现的。

附图说明

图1展示了根据现有技术的方法借助膏模版进行的膏印刷。

图2展示了借助已根据本发明的一个方法选择的印刷模版进行的膏印刷。

图3展示了借助根据本发明选择的膏模版进行的膏印刷的第一工作步骤。

图4展示了通过根据本发明致动的分配器进行膏印刷的第二工作步骤。

图5展示了在根据本发明的系统中具有布置在膏材料上的部件的基板。

附图标记

10膏模版

11a最小贯穿开口

11b小贯穿开口

12大贯穿开口

20基板

21a最小部件

21b小部件

22大部件

30膏材料

40分配器

50选择设备

60膏印刷设备

61刮板

70控制器

100系统。

具体实施方式

在图1至图5中，具有相同功能和操作方法的元件被设置有相同的附图标记。

图1中所示的膏印刷已在本说明书的背景技术中被介绍，因此在这里不再进行解释。

图2展示了基板20，膏材料30已借助过根据本发明所选择的膏模版10被施加在该基板上。膏模版10具有最小贯穿开口11a、小贯穿开口11b和两个大贯穿开口12。最小贯穿开口11a和小贯穿开口11b均能被当作根据本发明的至少一个小贯穿开口11a、11b。如图2中能够看到的，最小贯穿开口11a和小贯穿开口11b的开口截面均比相应的大贯穿开口12的开口截面小。在膏模版10的模版厚度h均匀的情况下，最小贯穿开口11a和小贯穿开口11b的面积比（分别为第一面积比和第三面积比）因此均小于相应的大贯穿开口的面积比（第二面积比）。

图3中所示的膏模版10已基于模版厚度h被选择，在该情况下，最小贯穿开口11a的面积比比定设点面积比大，因此，膏材料30能够流过所有贯穿开口11a、11b、12，而不在贯穿开口11a、11b、12中形成残留。

参照图3、图4和图5，将在下文中描述用于将针对两个小部件21a、21b和比小部件21a、21b大的两个大部件22的膏材料30施加在基板20上的方法。

在第一步骤中，将针对两个小部件21a、21b和两个大部件22的膏材料30首先如图3所示为此通过如上所述被选择的膏模版10施加到基板20上。为此，膏材料30借助沿箭头方向在膏模版10上方移动的刮板61在丝网印刷方法中通过通孔11a、11b、12而被挤压在基板20上。这里，刮板61是膏印刷设备60的组成部分。

在第二步骤中，如图4所示，然后将选择性的附加膏材料30借助分配器40施加在针对小部件21b和两个大部件22的膏材料30上。

图3和图4同样地展示了根据本发明的系统100，该系统具有选择单元50、膏印刷设备60和控制器70。为了更完整地示意，选择设备50、膏印刷设备60和分配器40在不同图中被示出。然而，根据本发明的系统100应被理解为使得选择设备50、膏印刷设备60和分配器40被布置成属于系统100。因此，系统100能够例如被配置成具有选择设备50的焊膏印刷机，该焊膏印刷机还具有膏印刷设备60和位于附加处理区域中的分配器布置，膏印刷设备60被配置成丝印刷设备，分配器布置具有从1至n个带相应分配器40的台架，分配器40均能够沿x轴、y轴和/或z轴偏转。

在由图3和图4所示的系统100中，选择设备50、膏印刷设备60和分配器40利用线或者以无线的方式连接到控制器70，控制器70被设计和配置成能够自动施加膏材料30。

图5展示了均经由膏材料30连接到基板20的最小部件21a、小部件21b和两个大部件22。