DE102019202245A1 - Printing facility and procedure - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Druckeinrichtung (1) zum Bedrucken flächiger Substrate (2), insbesondere Leiterplatten, Wafer oder Solarzellen, und mit einem Druckkopf (6), der dazu ausgebildet ist, zumindest ein Substrat (2) mit einer Druckmasse zu bedrucken, mit einem Drucktisch (3), der dazu ausgebildet ist, das zumindest eine Substrat (2) während des Bedruckens zu halten und insbesondere zu dem Druckkopf (6) auszurichten. Es ist eine Bestückungsvorrichtung (12) für Identifikationschips (15) vorgesehen, insbesondere RFID-Chips, die dazu ausgebildet ist, jeweils einen Identifikationschip (15) auf ein insbesondere durch die Druckeinrichtung bereits bedrucktes Substrat (2) aufzubringen.The invention relates to a printing device (1) for printing flat substrates (2), in particular printed circuit boards, wafers or solar cells, and having a print head (6) which is designed to print at least one substrate (2) with a printing compound, with a Printing table (3) which is designed to hold the at least one substrate (2) during printing and, in particular, to align it with the print head (6). An assembly device (12) for identification chips (15) is provided, in particular RFID chips, which is designed to apply an identification chip (15) to a substrate (2), in particular already printed by the printing device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckeinrichtung zum Bedrucken flächiger Substrate, insbesondere Leiterplatten, Wafer oder Solarzellen, mit einem Druckkopf, der dazu ausgebildet ist, zumindest ein Substrat mit einer Druckmasse zu bedrucken, mit einem Drucktisch, der dazu ausgebildet ist, das zumindest eine Substrat während des Bedruckens zu halten und insbesondere zu dem Druckkopf auszurichten.The invention relates to a printing device for printing flat substrates, in particular circuit boards, wafers or solar cells, with a print head which is designed to print at least one substrate with a printing compound, with a printing table which is designed to print the at least one substrate during the To keep printing and in particular to align with the print head.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Druckeinrichtung.The invention also relates to a method for operating such a printing device.
Druckeinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Zum Bedrucken von flächigen Substraten, wie beispielsweise Leiterplatten, Wafern, Solarzellen, oder dergleichen, ist es bekannt, diese einem Druckkopf zuzuführen, welche die Substrate mit einer Druckmasse, beispielsweise mithilfe einer Druckmaske und eines Rakels, bedruckt. Auch zur Herstellung elektrisch leifähiger Strukturen auf Substraten werden derartige Druckeinrichtungen genutzt, wobei dann als Druckmasse eine elektrisch leitfähige Druckmasse, insbesondere Druckpaste, verwendet wird. Dadurch ist es möglich, in kurzer Zeit eine Vielzahl von Leiterplatten herzustellen. Üblicherweise wird dabei ein zu bedruckendes Substrat einem Drucktisch zugeführt, der dem Druckkopf zugeordnet ist. Auf dem Drucktisch wird das zu bedruckende Substrat ausgerichtet und während des Druckvorgangs gehalten. Mittels einer Transporteinrichtung wird dabei das Substrat auf den Drucktisch und von dem Drucktisch weg gefördert. Dabei handelt es sich bei der Transporteinrichtung beispielsweise um Förderbänder, welche das Substrat zu und von dem Drucktisch fördern.Printing devices of the type mentioned are already known from the prior art. For printing flat substrates, such as circuit boards, wafers, solar cells, or the like, it is known to feed them to a print head which prints the substrates with a printing compound, for example using a printing mask and a squeegee. Such printing devices are also used to produce electrically conductive structures on substrates, in which case an electrically conductive printing compound, in particular printing paste, is used as the printing compound. This makes it possible to produce a large number of printed circuit boards in a short time. Usually, a substrate to be printed is fed to a printing table that is assigned to the print head. The substrate to be printed is aligned on the printing table and held during the printing process. The substrate is conveyed onto the printing table and away from the printing table by means of a transport device. The transport device is, for example, conveyor belts which convey the substrate to and from the printing table.
Außerdem ist es bekannt, das Substrat zu identifizieren oder identifizierbar zu machen. Dazu ist es beispielsweise bekannt, dass das Substrat mit einem optisch lesbaren eindimensionalen oder zweidimensionalen Code beziehungsweise Kennzeichen zu bedrucken. Dieser wird beispielsweise von der Druckeinrichtung gelesen und dient zur Freigabe des Bedruckens, zur Vorgabe eines Druckbildes, und/oder auch zur Nachverfolgbarkeit des Druckguts. Vorteilhaft ist es, wenn der Code beziehungsweise das durch den Code identifizierte Produkt mit den während der Bearbeitung anfallenden Daten, wie beispielsweise Zeitpunkt der Verarbeitung, Prozessparameter oder dergleichen, verknüpft wird. Dies erfolgt üblicherweise mit Hilfe des Codes in einer zentralen Datenbank, welche die gewünschten Daten sammelt. Dies erfordert jedoch einen hohen signaltechnischen Aufwand, um zu gewährleisten, dass die gewünschten Daten oder Parameter dem jeweiligen Code und damit dem jeweiligen Produkt sicher zugeordnet werden und zeitnah ausgelesen werden können.It is also known to identify the substrate or to make it identifiable. For this purpose, it is known, for example, that the substrate can be printed with an optically readable one-dimensional or two-dimensional code or identifier. This is read, for example, by the printing device and is used to enable printing, to specify a print image, and / or also for the traceability of the printed matter. It is advantageous if the code or the product identified by the code is linked to the data arising during processing, such as the time of processing, process parameters or the like. This is usually done with the help of the code in a central database, which collects the desired data. However, this requires a high level of signaling effort in order to ensure that the desired data or parameters are reliably assigned to the respective code and thus to the respective product and can be read out promptly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Druckeinrichtung zu schaffen, mittels welcher die Identifizierung des Substrats verbessert und eine Verknüpfung mit auf das Substrat bezogenen Daten vereinfacht wird.The invention is based on the object of creating an improved printing device, by means of which the identification of the substrate is improved and a link with data relating to the substrate is simplified.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Druckeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese hat den Vorteil, dass die das Substrat betreffenden Daten direkt auf dem Substrat gespeichert werden, sodass die Daten mit dem Substrat mitgeführt und damit jederzeit ausgelesen werden können. Dadurch ist eine datentechnische Verbindung zu einer zentralen Datenbank nicht mehr notwendig und ein schnelles Erfassen der individuellen Identität des Substrats sowie weitere das Substrat betreffende Daten gewährleistet. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Druckeinrichtung eine Bestückungsvorrichtung für Identifikationschips, insbesondere RFID-Chips, aufweist, die dazu ausgebildet ist, jeweils einen Identifikationschip auf ein bedrucktes oder zu bedruckendes Substrat aufzubringen. Die Druckeinrichtung zeichnet sich also durch eine Bestückungsvorrichtung aus, welche insbesondere nach einem erfolgten Druckvorgang einen Identifikationschip auf dem Substrat platziert. Dadurch, dass ein Chip für die Identifikation des Substrats verwendet wird, ist gewährleistet, dass dieser auch für das Speichern noch weiterer Daten nutzbar ist. Der Identifikationschip zeichnet sich dadurch aus, dass er zumindest einen nicht-flüchtigen Speicher zur Aufnahme der gewünschten Daten, zumindest zur Aufnahme von Identifikationsdaten, aufweist. Die Druckeinrichtung gewährleistet somit, dass zum einen das Substrat identifiziert und zum anderen weitere das Substrat betreffende Daten mit dem Substrat mitgeführt werden können. Dies gewährleistet sowohl ein schnelles und einfaches Speichern der Daten oder Parameter sowie ein zeitnahes Auslesen, wobei auf eine aufwendige signaltechnische Verbindung mit einer zentralen Datenbank verzichtet werden kann und bevorzugt verzichtet wird.The object on which the invention is based is achieved by a printing device having the features of
Insbesondere weist die Bestückungsvorrichtung zumindest einen Greifer zum Greifen, Transportieren und Positionieren des Identifikationschips auf dem jeweiligen Substrat auf. Mittels des Greifers ist es möglich, den Identifikationschip präzise an die gewünschte Stelle auf dem Substrat zu führen. Insbesondere ist der Greifer dazu als mehrgliedriger Arm ausgebildet, der das Substrat im Raum dreidimensional bewegen kann.In particular, the assembly device has at least one gripper for gripping, transporting and positioning the identification chip on the respective substrate. By means of the gripper it is possible to guide the identification chip precisely to the desired location on the substrate. In particular, the gripper is designed as a multi-link arm that can move the substrate in three dimensions.
Bevorzugt weist die Bestückungsvorrichtung außerdem ein Magazin zur Aufbewahrung und Bereitstellung einer Vielzahl von Identifikationschips auf. So ist der Greifer beispielsweise dazu ausgebildet, einen Identifikationschip aus dem Magazin zu entnehmen und dem Substrat zuzuführen. Insbesondere ist die Bestückungsvorrichtung, insbesondere der Greifer, dazu ausgebildet, den Identifikationschip auf der Druckmasse auf dem Substrat abzulegen, sodass eine elektrische Verbindung des Identifikationschips zu einer durch die Druckmasse erzeugten Leiterstruktur auf dem Substrat hergestellt ist.The equipping device preferably also has a magazine for storing and providing a large number of identification chips. The gripper is part of this, for example designed to remove an identification chip from the magazine and feed it to the substrate. In particular, the assembly device, in particular the gripper, is designed to place the identification chip on the printing compound on the substrate, so that an electrical connection of the identification chip to a conductor structure generated by the printing compound is established on the substrate.
Besonders bevorzugt weist die Bestückungsvorrichtung eine Einrichtung zum Erfassen einer Position eines von dem Greifer gegriffenen Substrats an dem Greifer auf. Durch die Einrichtung wird also die Position des Identifikationschips an dem Greifer erfasst. Hierdurch ist es möglich, den Greifer gezielt derart zu führen und zu justieren, dass das Substrat auf der gewünschten Stelle auf dem Substrat abgesetzt wird. Vorzugsweise weist die Druckeinrichtung außerdem Mittel zum Erfassen der Position des Substrats auf dem Drucktisch auf, sodass durch Kombination der erfassten Positionen vom Identifikationschip am Greifer und Substrat der Identifikationschip optimal auf dem Substrat aufbringbar ist.Particularly preferably, the equipping device has a device for detecting a position of a substrate on the gripper that is gripped by the gripper. The position of the identification chip on the gripper is therefore detected by the device. This makes it possible to specifically guide and adjust the gripper in such a way that the substrate is deposited on the desired location on the substrate. The printing device preferably also has means for detecting the position of the substrate on the printing table, so that the identification chip can be optimally applied to the substrate by combining the detected positions of the identification chip on the gripper and substrate.
Insbesondere weist die Einrichtung dazu zumindest einen Kamerasensor auf. Damit wird mittels Bildauswertung die Position des Identifikationschips an dem Greifer sicher und präzise erfasst.In particular, the device has at least one camera sensor for this purpose. This means that the position of the identification chip on the gripper is recorded reliably and precisely by means of image analysis.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Druckeinrichtung zumindest eine Vorrichtung zum Beschreiben des Identifikationschips mit Daten auf. Damit wird der Identifikationschip durch die Druckeinrichtung selbst beschrieben, sodass eine Identität des Substrats beispielsweise durch die Druckeinrichtung vorgebbar ist. Die Vorrichtung ist insofern insbesondere dazu ausgebildet, Identifikationsdaten in den Identifikationschip, insbesondere RFID-Chip, zu schreiben. Optional ist die Vorrichtung außerdem dazu ausgebildet, weitere Daten in den Identifikationschip zu schreiben, die insbesondere die Bearbeitung des Substrats durch die Druckeinrichtung betreffen. So ist die Vorrichtung beispielsweise dazu ausgebildet, nach erfolgtem Druckvorgang einen Druckplan oder einen Hinweis auf den Druckplan, eine Druckzeit, Prozessparameter des Druckvorgangs, Betriebsdaten der Druckeinrichtung, Umweltdaten und/oder dergleichen in den Speicher des Identifikationschips, zu schreiben. According to a preferred development of the invention, the printing device has at least one device for writing data to the identification chip. The identification chip is thus written to by the printing device itself, so that an identity of the substrate can be predetermined, for example, by the printing device. The device is designed in particular to write identification data into the identification chip, in particular the RFID chip. Optionally, the device is also designed to write further data in the identification chip, which in particular relate to the processing of the substrate by the printing device. For example, the device is designed to write a print plan or a reference to the print plan, a print time, process parameters of the print process, operating data of the printing device, environmental data and / or the like into the memory of the identification chip after the printing process has taken place.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Druckeinrichtung eine Prüfeinrichtung zum Prüfen des korrekten Verbaus des Identifikationschips auf dem Substrat auf. Bei der Prüfeinrichtung handelt es sich insbesondere um eine optische Prüfeinrichtung, die beispielsweise mittels eines oder mehrerer Kamerasensoren das Substrat und den darauf befindlichen Identifikationschip erfasst und mittels Bildauswertung die korrekte Position des Identifikationschips auf dem Substrat ermittelt. Weicht die erfasste Position des Identifikationschips von einer vorgegebenen Position über einen vorgebbaren Grenzwert ab, so wird beispielsweise die tatsächliche Position des Chips auf dem Substrat in dem Chip gespeichert oder das Substrat wird beispielsweise als Ausschuss oder als fehlerhaft gekennzeichnet, beispielsweise indem dies mittels der Vorrichtung in den Speicher des Identifikationschips geschrieben wird. Insbesondere wird durch die Prüfeinrichtung die Anordnung oder der Abstand der Seitenkanten des Identifikationschips zu den Seitenkanten des Substrats ermittelt und mit vorgebbaren Werten verglichen.According to a preferred development of the invention, the printing device has a testing device for testing the correct installation of the identification chip on the substrate. The testing device is in particular an optical testing device which, for example, detects the substrate and the identification chip located on it by means of one or more camera sensors and determines the correct position of the identification chip on the substrate by means of image analysis. If the detected position of the identification chip deviates from a predefined position beyond a predefinable limit value, for example the actual position of the chip on the substrate is stored in the chip or the substrate is flagged as reject or faulty, for example by using the device in the memory of the identification chip is written. In particular, the test device determines the arrangement or the distance between the side edges of the identification chip and the side edges of the substrate and compares it with values that can be specified.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Druckeinrichtung außerdem eine Dispensereinheit zum Aufbringen von Druckmasse auf den Identifikationschip an den Greifer auf. Mittels der Dispensereinheit kann somit Druckmasse direkt auf den Identifikationschip aufgebracht werden, was beispielsweise dann von Vorteil ist, wenn das Substrat noch nicht oder nicht ausreichend mit Druckmasse versehen ist.According to a preferred development of the invention, the printing device also has a dispenser unit for applying printing material to the identification chip on the gripper. Using the dispenser unit, printing compound can thus be applied directly to the identification chip, which is advantageous, for example, when the substrate is not yet or not sufficiently provided with printing compound.
Weiterhin sind der Druckkopf und/oder die Dispensereinheit, soweit vorhanden, insbesondere dazu ausgebildet, eine Antenne für den Identifikationschip auf dem Substrat zu drucken. Die Antenne, insbesondere in Form einer Antennenstruktur von elektrischen Leiterbahnen, dient dazu, die Empfangs- oder Sendereichweite des Identifikationschips zu vergrößern, sodass ein sicheres berührungsloses Auslesen oder Beschreiben des Speichers des Identifikationschips gewährleistet ist. Insbesondere wird bei dem initialen Druckvorgang eine Antennenstruktur auf das Substrat aufgedruckt und anschließend der Identifikationschip auf die Antennenstruktur, insbesondere auf ein Ende der Antennenstruktur, aufgesetzt und dadurch elektrisch mit dieser verbunden.Furthermore, the print head and / or the dispenser unit, if present, are designed in particular to print an antenna for the identification chip on the substrate. The antenna, in particular in the form of an antenna structure of electrical conductor tracks, is used to increase the reception or transmission range of the identification chip, so that reliable, contactless reading or writing of the memory of the identification chip is guaranteed. In particular, during the initial printing process, an antenna structure is printed on the substrate and then the identification chip is placed on the antenna structure, in particular on one end of the antenna structure, and is thereby electrically connected to it.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass in einem ersten Schritt a) das Substrat zu dem Druckkopf ausgerichtet und in einem darauffolgenden Schritt b) mit Druckmasse bedruckt wird. Insbesondere wird das Susbtrat mit einer elektrisch leitfähigen Druckmasse, insbesondere Druckpaste, bedruckt, sodass Leiterbahnstrukturen beziehungsweise Leiterstrukturen auf der Substratoberfläche hergestellt werden. In einem Schritt c) wird insbesondere anschließend ein oder der Identifikationschip auf dem Substrat, insbesondere im Bereich der Druckmasse, mittels der Bestückungsvorrichtung aufgebracht, insbesondere derart, dass eine elektrische Verbindung von dem Identifikationschip zu der Druckmasse beziehungsweise der Leiterstruktur hergestellt ist. Alternativ wird der Identifikationschip in dem Schritt c) vor der Durchführung des Druckvorgangs in Schritt b) auf das Substrat aufgebracht, wobei dann vorzugsweise optionale elektrische Verbindungen zu dem Identifikationschip durch den anschließenden Druckvorgang oder durch einen separaten Kontaktierungsvorgang hergestellt werden.The method according to the invention with the features of
Vorzugsweise wird der Identifikationschip auf der aufgedruckten Druckmasse auf dem Substrat angeordnet, sodass die elektrische Verbindung automatisch durch das Aufsetzen des Identifikationschips auf der Druckmasse erreicht wird.The identification chip is preferably arranged on the printed printing compound on the substrate, so that the electrical connection is automatically achieved by placing the identification chip on the printing compound.
Weiterhin wird in einem darauffolgenden Schritt d) der Identifikationschip mit Daten zur Identifizierung des Substrats beschrieben. Es ergeben sich die zuvor bereits genannten Vorteile.Furthermore, in a subsequent step d), the identification chip is written with data for identifying the substrate. The advantages already mentioned above result.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Identifikationschip bevorzugt mittels eines Greifers auf dem Substrat positioniert wird, wobei die Position des Identifikationschips an dem Greifer vor dem Positionieren auf dem Substrat zur Justierung des Greifers erfasst wird. Sobald der Identifikationschip also von dem Greifer gegriffen ist, wird die Position des Identifikationschips an dem Greifer erfasst. Dadurch ist es ermöglicht, dass die Führung des Greifers derart justiert wird, sodass der Identifikationschip optimal auf dem Substrat ausgerichtet und abgesetzt wird. Vorzugsweise wird die Position des Identifikationschips an dem Greifer durch einen oder mehrere Kamerasensoren sowie eine Bildauswertung des oder der Bilder des oder der Kamerasensoren ermittelt.Furthermore, it is provided that the identification chip is preferably positioned on the substrate by means of a gripper, the position of the identification chip on the gripper being detected before it is positioned on the substrate for adjusting the gripper. As soon as the identification chip is gripped by the gripper, the position of the identification chip on the gripper is detected. This makes it possible for the guide of the gripper to be adjusted in such a way that the identification chip is optimally aligned and placed on the substrate. The position of the identification chip on the gripper is preferably determined by one or more camera sensors and an image evaluation of the image or images from the camera sensor or sensors.
Besonders bevorzugt wird durch den Druckkopf oder eine Dispensereinheit zumindest eine Antenne oder Antennenstruktur auf dem Substrat aufgedruckt, um die Reichweite des berührungsfrei beschreibbaren und auslesbaren Identifikationschips zu erhöhen.Particularly preferably, at least one antenna or antenna structure is printed on the substrate by the print head or a dispenser unit in order to increase the range of the identification chip that can be written and read without contact.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass nach dem Druckvorgang der Identifikationschip mit Daten betreffend den Druckvorgang beschrieben wird. So werden beispielsweise Daten in den Identifikationschip geschrieben, welche die Prozessparameter des Druckvorgangs betreffen, wie beispielsweise die gewählte Druckmasse, die Drucktemperatur, die Druckzeit, den Druckzeitpunkt, die Geometrie der gedruckten Struktur oder dergleichen.Furthermore, it is preferably provided that, after the printing process, the identification chip is written with data relating to the printing process. For example, data are written into the identification chip that relate to the process parameters of the printing process, such as the selected printing material, the printing temperature, the printing time, the printing time, the geometry of the printed structure or the like.
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
-
1 eine vorteilhafte Druckeinrichtung in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung, -
2 eine Draufsicht auf die Unterseite eines an einem Greifer der Druckeinrichtung gehaltenen Identifikationschips, und -
3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens zum Betreiben derDruckeinrichtung aus 1 .
-
1 an advantageous printing device in a simplified perspective illustration, -
2 a plan view of the underside of an identification chip held on a gripper of the printing device, and -
3 a flow chart for explaining an advantageous method for operating theprinting device 1 .
Außerdem weist die Druckeinrichtung
Die Bestückungsvorrichtung
Durch ein Steuergerät
Insbesondere ist dem Greifer
Weiterhin weist die Druckeinrichtung
Optional werden in den Identifikationschip
Dadurch wird gewährleistet, dass eine Dokumentation, die das Substrat
Die Druckeinrichtung
Ist das Substrat
In einem darauffolgenden Schritt
Im Schritt
Anschließend wird das Trägersystem
Abschließend wird das Substrat
Claims (15)
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DE102019202245.6A DE102019202245A1 (en) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Printing facility and procedure |
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- 2019-02-19 DE DE102019202245.6A patent/DE102019202245A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |