专利名称：在焊膏印刷时使基板和印刷模板对准的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将焊膏印刷到基板时使基板和印刷模板相互对准的方法，以及一种将焊膏印刷到基板时使基板和印刷模板相互对准的装置。
背景技术：
众所周知，在将焊膏印刷到基板特别是印制电路板上时，要将印制电路板插入到印刷设备的印刷台(Drucknest)中。在插入时要使其与印刷设备的印刷模板之间相隔一定距离。接着将一个光学检测装置插入到基板和印刷模板之间的区域，以便借助基板和印刷模板的结构来使这两个零件相互对准。由摄像机构成的光学检测装置优选地具有两个镜头，这样就可以同时检测基板的印刷面和印刷模板上面对基板印刷面的一面。所述的结构通常指印制导线结构和/或基板的边或印刷模板的印刷开口或模板边。焊膏应在印刷过程中被涂敷到印制导线特别是衬底上，在被涂敷的区域，基板上具有相应的、可被扫描的印制导线结构，在印刷模板中则有相应的开口。要实现无缺陷的印刷，基板和印刷模板必须在印刷前相互精确对准，以保证焊膏按准确的位置分布在印制导线上。在高度集成的电子电路上，各印制导线间的距离是非常小的，这样就要求印刷时的高度精确性。在每个未经印刷的基板上进行印刷时，必须重复这里所说的通过光学检测装置所进行的对准工序，也就是说，光学检测装置不断地进入到基板和印刷模板之间，然后将基板和印刷模板对准，之后才能进行印刷。在进行印刷工序前，摄像机又必须从基板和印刷模板之间退出来。这样，印刷模板和基板才能相互接近，然后再开始印刷工序。很明显，按照这一程序，由于每次摄像机都要进入和退出，印刷过程所需的时间就相对较长，也就是说，每个单位时间内未经印刷的基板的印刷数量相对较少。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种方法和一种装置，从而减少每个基板涂敷焊膏所用的循环时间，这样，在每个单位时间内就可以印刷大量的未经印刷的基板。同时还可以保证印刷的高精确度，也就是说，焊膏十分准确地与各印制导线结构或类似结构相对应。
这一目的是这样实现的将第一个基板放置到印刷模板对面，并相隔一定距离。该“第一个”基板通常指多个，例如数百个待印刷的基板中的第一个基板。接着第一光学检测装置如摄像机进入到第一个基板的印刷面和印刷模板之间。通过第一光学检测装置对第一个基板和印刷模板上用于定位的第一组结构进行测量。也就是说，对第一个基板和印刷模板上将被引入的结构进行测量，其中，必须对至少两个相隔一定距离且相对的位置进行测量，以避免出现扭转—对准误差。接着，借助在测量结构时所获得的数据使第一个基板和印刷模板相互对准。为此，基板定位夹具(Aufnahme)和/或印刷模板支架应既可在X-方向也可在Y-方向上移动，并且还可在这个平面内转动。一旦完成对准，则接着通过位于印刷台即基板定位夹具下面的第二光学检测装置，来获取已被对准的第一个基板上位于印刷面对面的另一面之上的、用于定位的第二组结构的基准数据。为此通过第二光学检测装置(第二个摄像机)对第一个基板的位于非印刷面上的第二组结构进行测量。由于之前第一个基板和印刷模板之间已进行对准，所以这个基板处于正确的印刷位置，这样，就可以通过第二光学检测装置测量第二组结构的位置、大小和/或形状，并将测量结果作为基准数据予以储存。由于每个未经印刷的基板，即未经印刷的同类印制电路板的上面和下面具有相对布置、高度精确的结构，那么基板在印刷台中的对准后的位置则被位于印刷面对面的、被测量过的结构所“记住”。一旦获取了基准数据，第一光学检测装置就退出，并且印刷第一个基板上的印刷面。随后，将已印刷的第一个基板取下，将未经印刷的第二个基板放置到印刷台中，使它处在印刷模板对面的位置。从现在起，不再需要将第一光学检测装置放入到基板和印刷模板之间，进行印刷模板和基板之间的对准工序，而只需借助第二光学检测装置来测量第二个基板上位于印刷面对面的另一面上的结构，通过这样的方式就可以获得足够的实测数据。如果基板和印刷模板之间没有精确对准，那么所测得的数据与之前在第一个模板上所获得的基准数据之间就会出现偏差。这样，就根据实测数据和基准数据之间比较所获得的信息，使第二个模板与印刷模板相互对准。在完成对准后再进行印刷工序。如前所述，由于不需要在印刷每个基板时将第一光学检测装置放入到模板和印刷模板之间，并从第二个基板起只需借助第二光学检测装置来测量基板上位于印刷面对面的另一面来获取数据，因而可以大大加快循环周期，这样，在每个单位时间内就可以将焊膏高度精确地印刷到数量更多的未经印刷的基板上。
也可以采用与前面所述不同的方法在通过第一光学检测装置对印刷模板和第一个基板上用于定位的第一组结构进行测量后，第一个基板和印刷模板之间不相互对准，只要用第一光学检测装置测量这两个部件之间的位置偏差并“虚拟”(Virtuell)地得出校正数据就行了。印刷第二个基板时则如前所述，在这一过程中，第二个基板和印刷模板在考虑到校正数据的情况下，通过基准数据和实测数据的比较相互对准，也就是说，校正数据只是使第一个基板与印刷模板之间“虚拟地”对准，而在测量第一个基板上位于印刷面对面的另一面上的第二组结构时，即获取基准数据时，必须将校正数据考虑进去。
另外，本发明还涉及一种将焊膏印刷到基板上时使基板和印刷模板相互对准的装置，它特别适用于前面所述的方法。这种装置具有一个可进入到基板印刷面和印刷模板之间并可从中退出的第一光学检测装置，还具有一个对基板上位于印刷面对面的另一面进行检测的第二光学检测装置。另外，它上面还设有一个校正装置，它对第一光学检测装置的测量数据和第二光学检测装置的检测数据进行处理并对基板和印刷模板之间进行相对的位置校正。
权利要求提供了本发明的其它优选实施形式。
下面通过图1到4中的流程图对本发明进行详细说明。
具体实施例方式
图1展示的是一个图中未示的印刷机上的一个印刷模板1，它用来将焊膏涂覆到一个未经印刷的基板2之上。图中未示的印刷机是一台丝网印刷机。未经印刷的基板2被一个传送装置送入，在印刷工序开始时，第一个基板2’被如箭头3所示送入到印刷机的印刷台4中。在图1中，第一个基板2’送入后的位置用虚线画出。
在图2中，第一个基板2’被送入到印刷模板1对面的位置，并与之相隔一定距离，随后第一光学检测装置6进入(箭头5)到第一个基板2’和印刷模板1之间。第一光学检测装置6由带有两个镜头8和9的摄像机7构成，这样第一个基板2的印刷面10和印刷模板1上位于印刷面10对面的一面11就可被同时检测。在检测时，印刷模板1上的一面11和第一个基板2’上的印刷面10上的第一组结构12和12’被测量。在这里，测量涉及位置信息(坐标)和/或几何信息(形状、尺寸)。该结构可以由印刷模板1上的开口和/或边和/或印刷模板1上另外的标记以及第一个基板2’上的边和/或印制导线的布置及另外的标记构成。前面所列举的结构并不是全部，但清楚地表明，它必须是光学检测装置6所能探测到的、具有单一明确位置的元件。
在如图2所示对印刷模板1和第一个基板2’上的结构进行光学测量后，就按照所获得的信息使这两个部件之间相互对准，这样就保证在之后的印刷中，印刷模板1上的开口非常精确地到达位于对面的第一个基板2’上的相应结构，因而使焊膏在印刷时涂覆到基板上的准确位置并形成精确高度的焊膏层。
但在进行印刷工序前，则要通过一个由带有一个镜头16的摄像机15所构成的第二光学检测装置14，对第一个基板2’上位于印刷面10对面的另一面18上的第二组结构17进行测量。这一工序如图3所示。但这一工序也可以在印刷后进行。因为第一个基板2’的印刷面10上的第一组结构12’和第一个基板2’的另一面18上的第二组结构17之间存在着固定的对应关系，并且在以后的基板上都是同样的情况，那么就可以通过第二光学检测装置14对第二组结构17的测量来确定第一个基板2’的准确位置，这样，如果通过第二光学检测装置对每个基板的第二组结构进行测量并与在第一个基板2’上所获得的基准数据相比较，那么在随后的同类基板2上可以就对基板进行相应的准确对位。只要将以后的基板按基准数据进行相应的校正并达到所要求的、第一个基板2’已经所处的位置，那么这些基板就被准确对位。这是因为在这一个实施例中，特别是印刷模板1的X-Y-位置不会变化，那么，对于所有未经印刷的基板2而言，印刷模板1上的开口将准确地对准基板2的印刷面10上待印制的区域。
在可以对后来的基板进行印刷之前，还应完成图3中所示的流程。在已被对位的第一个基板2’上的第二组结构17被测量后，第一光学检测装置6按箭头13所示从印刷模板1和第一个基板2’之间退出。然后，印刷模板1和第一个基板2’按箭头19、20所示相互靠近，在这里优选的方式是，印刷模板1保持在原来位置上，印刷台与第一个基板2’朝着印刷模板的方向移动。然后进行印刷工序。之后，印刷模板1和第一个已被印刷的基板2’按照箭头21所示方向分开，在这里同样优选的是，印刷模板1保持在原来位置上，只有第一个基板2’移动。接着第一个基板2’按照图4中箭头22所示从印刷台4中退出。然后，后面的基板即第二个基板2”按照箭头23所示进入到印刷台4中，第二光学检测装置14则对它的一面18进行检测。在那里，第二组结构17被测量，并与第一个基板2’的基准数据比较。如果出现偏差，则对第二个基板2”进行位置校正，使第二个基板2”和印刷模板1正确对位。然后才可以开始印刷工序。与第一个基板2’相比，第二个基板2”的工序缩短，而所有后来的基板2也一样，就是说，从第二个基板2”起，第一光学检测装置不再需要进入到基板2和印刷模板1之间然后在印制之前又从其中退出。更确切地说，从第二个基板2”起就不再使用第一光学检测装置6，因为对准只需要通过第二光学检测装置14进行。在图4中可以看到一个校正装置24，通过它可以进行前面所述的方法步骤，即对第一光学检测装置6和第二光学检测装置14的数据进行分析并进行位置校正。
通过这种方式保证了在一个单位时间内可以用焊膏精确地印刷大批量未经印刷的基板2。
前面所述清楚地表明，通过基准-实测数据的比较，即将基板下面的结构和/或基板边的位置(坐标)和/或几何(形状、尺寸)数据与之前测得的基板上面的结构和/或基板边的位置(坐标)和/或几何(形状、尺寸)数据相比较，并用于基板与印刷模板或网板之间的对准，同时，也可以同样通过测量结构和/或模板边的位置(坐标)和几何(形状、尺寸)数据获得印刷模板或网板的准确位置。根据本发明，从第二个未经印刷的基板开始，不再需要将一个摄像装置放入到基板和印刷模板之间来进行对准。这样就从整个循环周期中减掉了摄像机来回进出所需的时间。对结构的精确定位可以优选地借助所谓的玻璃尺(Glasmaβstbe)进行。另外，根据本发明可以用一个或多个光学检测装置测定基板上的一个明确的基准点或多个基准点(例如边)，这样，也可在没有特殊标记—例如基板下面的基准标记的情况下，在具有相应的精确性和可重复性的条件下对基板进行多次印刷。
在基板2下面(面18)的区域，也可以设置至少两个第二光学检测装置来取代一个第二光学检测装置14，这样，这些装置不必再为了准确测定基板2的位置而移动(Verfahren)。由于有两个光学检测装置，那就可以发现扭转误差。
权利要求
1.将焊膏印刷到基板上时使基板和印刷模板相互对准的方法，包括以下步骤a)将第一个基板放置到印刷模板的对面，并相隔一定距离；b)将第一光学检测装置引入第一个基板的印刷面和印刷模板之间；c)通过第一光学检测装置对第一个基板和印刷模板上用于定位的第一组结构进行测量；d)借助在测量结构时所获得的信息使第一个基板和印刷模板相互对准；e)通过第二光学检测装置来测得已被对准的第一个基板上位于印刷面对面的另一面之上的、用于定位的第二组结构的基准数据；f)使第一光学检测装置退出，取下第一个基板，将第二个基板放置到印刷模板对面的位置；g)借助第二光学检测装置来测量第二个基板上位于印刷面对面的另一面上的、用于定位的第二组结构并获得实测数据；h)通过比较基准数据和实测数据，使第二个模板与印刷模板相互对准。
2.将焊膏印刷到基板上时使基板和印刷模板相互对准的方法，包括以下步骤a)将第一个基板放置到印刷模板的对面，并相隔一定距离；b)将第一光学检测装置引入第一个基板的印刷面和印刷模板之间；c)通过第一光学检测装置对第一个基板印刷模板上用于定位的第一组结构进行测量；d)基于结构测量，获得表明第一个基板和印刷模板之间相对位置的校正数据；e)通过第二光学检测装置来测得第一个基板上位于印刷面对面的另一面之上的、用于定位的第二组结构的基准数据；f)使第一光学检测装置退出，取下第一个基板，将第二个基板放置到印刷模板对面的位置；g)借助第二光学检测装置来测量第二个基板上位于印刷面对面的另一面上的、用于定位的第二组结构并获得实测数据；h)在考虑到校正数据的情况下，通过比较基准数据和实测数据，使第二个模板与印刷模板相互对准。
3.将焊膏印刷到基板(2)上时使基板(2)和印刷模板(1)相互对准的装置，特别用于实施前述权利要求中之一所述的方法，具有一个可以在基板(2)的印刷面(10)和印刷模板(1)之间进出的第一光学检测装置(6)、一个对基板(2)上位于印刷面(10)对面的一面(18)进行检测的第二光学检测装置(14)和一个校正装置(24)，该校正装置(24)对第一光学检测装置(6)的测量数据和第二光学检测装置(14)的检测数据进行处理从而对基板(2)和印刷模板(1)之间进行相对的位置校正。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该印刷在一台丝网印刷机上进行。
5.如前面的权利要求中之一所述的装置，其特征在于，第一光学检测装置是一台摄像机(7)，它带有两个正好相反的镜头(8)和(9)。
6.如前面的权利要求中之一所述的装置，其特征在于，第一光学检测装置(6)设置为可在印刷模板(1)和基板(2)之间进出。
7.如前面的权利要求中之一所述的装置，其特征在于，第一光学检测装置(6)设置为可以沿X-和Y-方向移动。
8.如前面的权利要求中之一所述的装置，其特征在于，第二光学检测装置(14)设置为可以沿X-和Y-方向移动。
9.如前面的权利要求中之一所述的装置，其特征在于，设有两个第二光学检测装置(14)对基板(2)的一面(18)上的不同区域进行检测。
全文摘要
本发明涉及一种在将焊膏印刷到基板上时使基板和印刷模板相互对准的方法及装置，其步骤如下将第一个基板放置到印刷模板的对面，并相隔一定距离；使第一光学检测装置进入到第一个基板的印刷面和印刷模板之间；通过第一光学检测装置对第一个基板和印刷模板上用于定位的第一组结构进行测量；借助在测量结构时所获得的信息使第一个基板和印刷模板相互对准；通过第二光学检测装置来测得已被对准的第一个基板上位于印刷面对面的另一面之上的、用于定位的第二组结构的基准数据；使第一光学检测装置退出，取下第一个基板，将第二个基板放置到印刷模板对面的位置；借助第二光学检测装置来测量第二个基板上位于印刷面对面的另一面上的、用于定位的第二组结构并获得实测数据；通过比较基准数据和实测数据，使第二个模板与印刷模板相互对准。
文档编号H05K3/00GK1788529SQ200480012702
公开日2006年6月14日 申请日期2004年3月12日 优先权日2003年3月13日
发明者罗兰·海嫩 申请人:艾科拉自动化系统公司