TWI740286B - 工件支撐組件、印刷機、單片化工件的對準方法及其印刷方法 - Google Patents

工件支撐組件、印刷機、單片化工件的對準方法及其印刷方法 Download PDF

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Abstract

一種用於支撐和對準多個單片化工件的工件支撐元件，包括元件主體和安裝在該元件主體上的多個支撐構件，在使用中每個支撐構件支撐工件，每個支撐構件包括：安裝在所述組件主體上的基底，用於將工件支撐在其上的頭部單元，以及用於使所述頭部單元相對於所述基底運動的致動機構，其中，所述致動機構包括並聯運動學系統，所述並聯運動學系統具有至少三個驅動單元，每個驅動單元直接作用於所述頭部單元上，使得所述致動機構能夠選擇性地操作以使所述頭部單元相對於所述基底運動，從而使得所述頭部單元平行於一平面平移，使得所述頭部單元圍繞正交於所述平面的軸線旋轉，或者同時進行所述平移和所述旋轉。

Description

工件支撐組件、印刷機、單片化工件的對準方法及其印刷方 法
本發明涉及工件支撐元件、印刷機、對準多個單片化工件的方法以及在多個單片化工件上印刷的方法。
工業絲網印刷機通常通過使用斜口刮刀或刮板經絲網(有時稱為箔片或模版)上的開口圖案施加導電印刷介質(例如焊膏或導電油墨)來將導電印刷介質施加到平面工件(例如電路板)上。在所述圖案的面積相對於絲網的面積相對較小的情況下，絲網內可以包括多個圖案，從而使得能夠使用同一絲網同時印刷電路板的多個區域，或者印刷多個電路板。可選地，可以在同一台印刷機內使用多個相對較小的絲網，使得能夠使用各個絲網同時印刷電路板的多個區域，或者印刷多個電路板。儘管這種同時印刷顯然會比順序印刷更有效，但是仍然存在著許多與這些技術相關的問題。
i)印刷電路板的多個區域
如上所述，可以在單次印刷操作中將多個圖案或圖案陣列印刷到單個電路板或面板的相應區域上，從而生產出多個印刷電路板(PCB)，隨後可以將這些印刷電路板物理地分離。這種技術從概念上和技術上都很簡單，將具有多個電路板的面板裝載到印刷機中，正確對準，然後同時印刷面板的所有電路板。然 而，對於任何電路板而言，該電路板的至少一部分可能存在有缺陷的風險，這進而會形成有缺陷的PCB。圖1示意性地示出了這種情況，其中示出了三個面板1、2、3，每個面板具有4×1陣列的電路板A-D。雖然最左邊的面板1完全沒有缺陷，但是相鄰的面板2具有有缺陷的電路板2A，而最右邊的面板3具有有缺陷的電路板3B。預先檢查電路板是否有缺陷並且如果發現一塊電路板有缺陷捨棄整個面板是低效的。將圖案印刷到已識別的缺陷電路板上並且在印刷過程之後捨棄分離出來的有缺陷的電路板同樣是低效的並且存在問題。這個問題的一種目前的解決方案是在印刷操作開始之前識別出有缺陷的電路板，並且將面板分類為具有類似缺陷的單獨的批次，例如沒有缺陷的第一批次、其中最左邊的電路板是有缺陷的第二批次，其中左邊第二塊電路板是有缺陷的第三批次，以此類推。然後，可以針對每個批次使用專用的相應絲網。例如，對於第一批次使用總共具有四個開口圖案的絲網，而對於每個其餘的批次使用僅具有三個開口圖案的絲網。對於這裡描述的4×1陣列，這將導致每個面板使用五個不同的絲網以在面板的一側進行印刷。由於通常將在每個面板的兩側都進行印刷，因此這可能導致針對單個面板類型使用十種不同的設置，而不是理想的兩種(即每一側一種)。另外，第二批次至第五批次將僅以75%的效率進行印刷。此外，如果兩個或更多個電路板有缺陷，則必須採取其他措施。
ii)印刷多個電路板
上述問題的解決方案是在印刷過程之前預先分離或“分割”各個電路板。這裡，可以在印刷之前識別出任何有缺陷的電路板，然後立即將其捨棄，從而僅印刷沒有缺陷的電路板。儘管這一過程相對有效，但會帶來複雜性。特別地，對於同時(或 順序)印刷，難以支撐和對準各個相對較小的電路板。
為了克服這些問題已經開發出多種方法。例如，GB 2484373 A描述了一種方法，其中分別定位各個電路板，但是這僅允許一次順序印刷一個基板。JP-2009-248551描述了一種方法，其中分別檢查每個電路板的位置，並且使用重定位臂順序地重新定位每個電路板。這一技術確實使得可以同時印刷面板的所有電路板，但是順序的重新定位很費時間，並且定位臂設備佔用了印刷機內的有用空間。WO2014/166956描述了一種可選的設備，其中可以使用參考腹板同時對準所有電路板，然後同時進行印刷。這種解決方案效果很好，但是如果進來的未印刷的電路板被定位成離其正確位置太遠，則這種解決方案將不適用。
本發明試圖克服這些問題，並且提供用於在單次印刷操作中印刷多個單片化工件(例如電路板)的設備和方法。有利地，本發明使得能夠同時對準多個工件，並且在印刷過程中保持較高程度的靈活性。通過本發明實現的同時視覺對準將保持或提高對準精度，同時提高產量。此外，所提出的設備是緊湊的，特別是具有相對較低的高度，並且可以根據現有的印刷機進行改型。其他優點包括易於提供真空供應以將工件夾持在其上，以及活動零件數量少。
根據本發明，該目的通過為各個工件提供支撐塔架來實現，每個支撐塔架分別能夠調節支撐在其上的工件的位置和取向，從而使得每個工件可以具有唯一的對準位置。
根據本發明的第一方面，提供了一種用於支撐和對準多個單片化工件的工件支撐組件，所述工件支撐元件包括元件主體和安裝在該元件主體上的多個支撐構件，在使用中每個支撐 構件支撐工件，每個支撐構件包括：安裝在所述組件主體上的基底，用於將工件支撐在支撐構件上的頭部單元，以及用於使所述頭部單元相對於所述基底運動的致動機構，其中，所述致動機構包括並聯運動學系統，所述並聯運動學系統具有至少三個驅動單元，每個驅動單元直接作用於所述頭部單元上，使得所述致動機構能夠選擇性地操作以使所述頭部單元相對於所述基底運動，從而使得所述頭部單元平行於一平面平移、使得所述頭部單元圍繞正交於所述平面的軸線旋轉，或者同時進行所述平移和所述旋轉。
根據本發明的第二方面，提供了一種包括第一方面所述的工件支撐元件的印刷機。
根據本發明的協力廠商面，提供了一種對準多個單片化工件的方法，該方法包括以下步驟：a)將所述工件定位在第一方面所述的工件支撐元件上方，使得每個工件覆蓋在相應的支撐構件上；b)提升所述工件支撐元件，使得所述支撐構件接觸並且提升相應的覆蓋在上面的工件；以及c)通過各個致動機構的操作分別對準每個工件。
根據本發明的第四方面，提供了一種印刷多個單片化工件的方法，該方法包括以下步驟：提供第二方面所述的印刷機，使用協力廠商面所述的方法對準所述多個單片化工件，以及在對準的工件上執行印刷操作。
在所附權利要求書中闡述了本發明的其他具體方面和特徵。
1:面板
1A:電路板
2:面板
3:面板
3D:電路板
10:支撐構件
11:頭部單元
12:基底
13:定子
14:轉子
15:線性電動機線圈
16:控制電路板
17:外殼
18:空氣軸承
19:空氣軸承
20:工具介面板
21:柱銷
22:開口
23:編碼器
30:工具模組
31:工具卡盤
32:真空接合開口
33:真空通道
35:單片化工件
35A:單片化工件
40:致動機構
41:致動器
42:轉子
43:表面
50:支撐設備
51:升降台
52:參考板
53:附接點
54:托架結構
55:活絡杆
56:導軌
57:圍板
58:配電箱
58A:配電箱
59:提升機構
60:活塞機構
61:支架
62:邊緣夾具
63:氣動和電氣連接器
64:物理止擋件
65:攝像機
66:支撐構件基準點
67:工件基準點
68:模版
69:模版框架
70:刮板
77:圍板
80:工件支撐組件
81:支撐構件
82:元件單元
83:複合控制電路板
84:電路系統
90:六足式致動機構
91:定子
92:轉子
93:活塞
95A-D:線圈
96:基底
97:控制電路板
圖1示意性地示出了三個面板，每個面板容納四個電路板。
圖2A以分解透視圖示意性地示出了根據本發明的一種實施例的用於工件支撐元件的支撐構件。
圖2B以分解透視圖示意性地示出了用於裝配至圖2A的工件支撐元件的工具模組和工件。
圖2C以截面透視圖示意性地示出了圖2A和圖2B的裝配的工件支撐元件和工具模組。
圖3從上方示意性地示出了根據本發明的第二實施例的一種致動機構。
圖4以透視圖示意性地示出了裝配有根據本發明的實施例的工件支撐元件的印刷機的升降台，該升降台具有4×1陣列的工件支撐模組。
圖5示意性地示出了圖4的升降台，其中為了清楚起見，省略了圍板。
圖6示意性地示出了圖5的升降台，其中為了清楚起見，省略了支架。
圖7A至圖7F從上方示意性地示出了使用圖4的設備的根據本發明的印刷過程的各個階段。
圖8以透視圖示意性地示出了根據本發明的可選實施例的裝配有工件支撐元件的圖4的升降台，該升降台具有4×2陣列的工件支撐模組。
圖9以透視圖示意性地示出了根據本發明的可選實施例的工件支撐組件。
圖10以透視圖示意性地示出了與圖9的工件支撐元件一起 使用的複合控制電路板。
圖11示意性地示出了六足式致動機構。
圖12從上方示意性地示出了根據另一個實施例的一種致動機構。
圖2A以分解透視圖示意性地示出了根據本發明的第一實施例的支撐構件10。圖2B以分解透視圖示意性地示出了與支撐構件10一起使用的工具模組30。圖2C以透視圖示意性地示出了附接有工具模組30的支撐構件10。如從這些圖中可以看出的，支撐構件10具有中心軸線，在使用中該中心軸線平行於垂直線，在本領域中通常將其稱為Z軸線。支撐構件10包括兩個主要的子結構，頭部單元11和基底12。在使用中位於支撐構件10的頂部的頭部單元11被設置成經由工具模組(例如圖2B所示的工具模組30)在垂直於Z軸線的X-Y平面內將工件支撐於支撐構件上，所述工具模組可以連接至在頭部單元11的頂部處的工具介面板20。基底12包括較佳地安裝在升降台上的外殼17(例如參見圖4)，以容納到印刷機(未示出)中，所述升降台承載多個平行且間隔配置的這種支撐構件，使得支撐構件在操作期間彼此不接觸。在使用中多個支撐構件中的每個支撐構件10可以支撐相應的單片化工件，如隨後將更詳細描述的。支撐構件10還包括具有定子13和轉子14的致動機構，該致動機構能夠選擇性地操作以平行於X-Y平面平移頭部單元11和/或使頭部單元11圍繞正交於所述平面的軸線(即在所謂的θ方向上平行於Z軸線)旋轉。固定到基底12上並且在基底12內的定子13包括印刷電路板(PCB)，在該印刷電路板上設置有多個線圈形式的驅動單元。這裡，各自包括可獨立操作的線性電動機線圈15的三個 驅動單元安裝在PCB上，其中它們的線圈軸線定位為平行於X-Y平面並且各軸線間不平行，這裡三個驅動單元圍繞Z軸線均勻分佈，即彼此成60°。
線圈15經由位於基底12底部的控制電路板16控制，所述控制電路板16包括處理器(未示出)，該處理器被連接為以外部源(未示出)進行供電和通信。轉子14包括磁體元件，在使用中該磁體元件由線圈15驅動。如本領域通常已知的，線性電動機線圈15的佈置使得能夠通過選擇性地操作線圈15來使轉子14沿X軸線或Y軸線或沿X軸線和Y軸線平移，使得由此產生的電動勢適當地疊加。類似地，如果所有線圈15均以相等的功率操作，則將使轉子14沿θ方向(即平行於Z軸線)旋轉。轉子也可以通過對線圈15適當控制而同時平移和旋轉。應當注意，在其他實施例(未示出)中，這種控制也可以通過使用三個以上的線圈來實現。通過這裡在頭部單元11上在線圈15的上表面上設置至少一個適當的編碼器23來控制任何這種運動的精度，這與轉子14下側的標線板(未示出)相關聯。在其他實施例中，可以在基底12上設置至少一個編碼器。
為了促進轉子14和定子13的相對運動，在基底12與頭部單元11之間定位有軸承，例如空氣軸承18(在圖2A中最清楚可見)。轉子14接合在工具介面板20的下側，使得工具介面板20與轉子14一起運動。在轉子14與工具介面板20之間定位有第二軸承，例如空氣軸承19，並且該第二軸承由基底12支撐，並且用於以低摩擦的方式支撐工具介面板20。更詳細地，並且如圖2C更清楚示出的，空氣軸承19的凸耳由從基底12向上突出的相應的柱銷21支撐。從圖2C可以更清楚地看出，支撐構件10設置有基本上沿支撐構件10的軸線延伸的通孔。工具 介面板20中的開口22的一端與通孔連接，而在遠端有另一個開口。該通孔提供了穿過支撐構件10的真空路徑，如將在下文更詳細描述的。
支撐構件10是“智慧的”，因為它還設置有其自己的處理器(未示出)，使得在支撐構件10內管理經由編碼器對致動機構的控制。
工具介面板20適於與工具模組30接合，在圖2B中最清楚地示出，使得工具模組30與工具介面板20一起運動。有利地，工具模組30是定制設備，其特別適合於待由工具模組承載的特定形式的工件。可以用可選模組代替工具模組，以允許承載其他工件。在可選的實施例(未示出)中，工具模組30可以與支撐構件一體地形成，在這種情況下，可以省略工具介面板20。
工具模組30包括升高的工具卡盤31，在使用中工件(例如單片化工件35)支撐在該升高的工具卡盤31上。較佳地，工具卡盤31是模組化的，使得可以將其從工具模組30拆卸下來或者以簡單的方式進行更換。在較佳的實施例中，工具卡盤31與工具模組30磁耦合，該佈置消除了對物理附接裝置(例如螺釘)的需要。在工具卡盤31的上表面具有真空接合開口32，該真空接合開口32與從工具模組30向下延伸的真空通道33連通。在使用中，並且如圖2C所示，真空通道30延伸穿過支撐構件10的真空路徑。真空通道33的遠端用作用於連接到外部真空源的埠。當連接並且施加至少部分真空時，工件35由此被固定到工具卡盤31上。應該注意，如果穿過支撐構件10的路徑的尺寸足夠大，則真空通道33可以形成為剛性管，例如金屬或剛性塑膠材料，所述剛性管在頭部單元11的運動期間不會變形。在可選 的實施例中，真空通道33可以形成為撓性管，例如包括塑膠材料，所述撓性管在頭部單元11的運動期間可能會變形但不會損壞。在又一個實施例中，支撐構件10可以設置有永久地位於所述路徑內的真空通道，並且工具模組適於與開口22附近的真空通道接合。
應當注意，所示的工具模組30僅是示例性的，並且可以採用各種形狀、輪廓和尺寸。另外，卡盤可以包括歧管，該歧管連接或可連接至真空通道，用以將真空分配至其上的工件的各個部分。此外，如本領域通常已知的，可以設置真空感測系統，以檢測工件的次佳真空夾持。
圖3從上方示意性地示出了根據本發明的第二實施例的致動機構40。與圖2A的致動機構類似，使用了致動器41形式的三個可單獨操作的驅動單元，所述驅動單元可沿著各自的軸線線性驅動，各自的軸線圍繞Z軸線均勻分佈，即彼此成60°。致動器41作用在大致三角形的轉子42上，每個致動器都作用在轉子的與相應致動器41的驅動軸線正交的表面43上。每個致動器在X-Y平面內相對於相應表面43自由地運動。與圖2A的實施例一樣，三個致動器41的適當操作可以使轉子42平移、旋轉或同時平移和旋轉。
圖4以透視圖示意性地示出了裝配有根據本發明的實施例的工件支撐元件的印刷機的支撐設備50，該支撐設備50具有4×1陣列的工件支撐構件10，每個工件支撐構件10與圖2A所示的類似。為了清楚起見，省略了印刷機的周圍部件。每個支撐構件10被示出為支撐單片化工件35。僅出於說明的目的，在圖4至圖6中示出了最靠前的單片化工件35A處於升高位置，如將在下文更詳細描述的，通常所有工件35將一起升高和降低。 為了方便起見，圖4還示出了常規坐標系。
每個工件支撐構件10安裝在元件主體上，如圖所示，元件主體包括升降台51和參考板52，支撐構件10支撐在升降台51上並且任選地附接在升降台51上，參考板52例如通過螺釘附接在升降台51的頂部上。參考板52包括中心開口，該中心開口被構造成接收支撐構件10的陣列，使得支撐構件10延伸穿過參考板52的開口。支撐構件10例如通過螺釘在附接點53處附接至參考板52。這樣，升降台51確保每個支撐構件10位於正確的高度(即正確的Z軸線位置)，而參考板52確保支撐構件10正確地定位在X-Y平面中。為了實現這種X-Y定位，將理解的是，當處於期望位置時，參考板52的開口應當與支撐構件陣列的外表面緊密配合。在可選的實施例中，參考板52可以例如包括多個開口，例如每個支撐構件10一個開口。升降台51由兩部分托架結構54支撐。托架結構54的兩個部分可以例如通過蝸輪的適當的手動旋轉而在Y方向上相對於彼此運動，從而可以調節托架結構54的寬度，例如以容納不同尺寸的升降台51。
在印刷機中設置有一對平行於X軸延伸的輸送導軌56。每個導軌56包括用於沿正X方向在其間輸送工件35的傳送帶等，如本領域通常已知的。如將在圖5中更清楚示出的，工件35位於由導軌56直接輸送的支架61中。更詳細地，工件35被安裝在位於支架61內的銷釘(在圖中不可見)上。導軌56由一對細長的“活絡杆”55承載，所述一對細長的活絡杆55通過活塞機構60平行於Y軸線延伸，當被下面的托架結構54接合時，這允許導軌56相對於活絡杆55在Z方向上升高，如將在下文更詳細描述的。
在印刷機中平行於所示的X-Y平面的平面中設置有圍板57，該圍板57用於消除或至少減少模版上側的印刷介質汙跡，並且防止模版在工件之間“壓印”。圍板在Z方向上是機械可調節的(為了清楚起見，未示出調節機構)，以使得能夠優化多個工件35相對於圍板57的高度的相對高度。圍板57包括在尺寸和位置上與支撐構件10的陣列相對應的多個開口，並且位於所述陣列上方並與其對準。在較佳實施例中，圍板57的上表面位於工件35的印刷高度處，使得在將工件35提升到它們的印刷位置(在下文更詳細地描述)之後，工件35和圍板57的上表面幾乎是共面的(通常，圍板57可以稍微低於工件35的上表面)以便於印刷過程。
在升降台51上設置有氣動和電氣配電箱58，用於經由相關的線路(為清楚起見未示出)將氣動力和電力以及通信信號(例如電氣控制信號)分配給支撐構件10。特別地，氣動連接用於將至少部分真空選擇性地施加至真空通道33，從而將相應的工件35保持在支撐構件10上，而電氣線路可操作地用於將電力供應至每個支撐構件10的致動機構。電氣和氣動供應由處理器(未示出)控制，所述處理器例如是位於印刷機內的處理器，或者例如筆記型電腦、PC等的外部處理裝置。
在印刷機內設置有提升機構59，以將單片化工件35升高到印刷位置。提升機構59包括可以例如電氣驅動或氣動驅動的致動器，並且用於提升托架結構54，並因此還提升覆蓋在托架結構54上的導軌56、升降台51、配電箱58、參考板52、支架61、支撐構件10和任何覆蓋在上面的工件35。
圖5示意性地示出了圖4的升降台，其中為了清楚起見，省略了圍板57。這裡，可以看出，工件35位於與導軌56 接合的支架61內。在印刷位置，即在升降台51上方，支架61被邊緣夾具或“收攏器”62夾持。如現有技術中已知的，這用於將支架61固定在Y方向的正確位置處。支架61包括開口圖案，所述開口的尺寸被設計成使得將相應的工件35支撐在其週邊附近，而且允許工件35相對於支架平行於X-Y平面運動，特別是當相應的支撐構件的致動機構被驅動時。
圖6示意性地示出了圖5的升降台，其中為了清楚起見，省略了支架61。這裡，可以看到氣動和電氣連接器63，它們從配電箱58向相應的支撐構件10提供動力。為清楚起見，未示出全部的連接器63。在圖6中還可見到的是物理止擋件64，如本領域已知的，該物理止擋件64是可豎直驅動的柱銷，當處於升高構造時，所述柱銷限制支架61在由導軌56驅動時沿X方向的運動。印刷之後，降低物理止擋件64，使得可以將支架61從印刷位置中移出。
圖7A至圖7F從上方示意性地示出了使用圖4的設備進行的根據本發明的印刷過程的各個階段。應該注意，為了清楚起見，省略了許多部件，包括特別是圍板57(參見圖4)。
圖7A示出了初始產品設置階段。攝像機65，較佳地為移動攝像機，用於通過對設置在支撐構件上的基準點66進行成像來掃描支撐構件10在其“原始”位置或中間位置處的位置，其中箭頭示出了通用的掃描方向。通常，在該掃描階段之後，將工具模組30(參見圖2C)裝配至每個支撐構件10。可選地，支撐構件可以在掃描之前裝配工具模組，在這種情況下，基準點66可以位於工具模組上。同樣將通過相同的攝像機65或通過專用攝像機(未示出)在待使用的模版(未示出)上掃描同樣的基準點，在後面一種情況下，支撐構件和模版的掃描可以同時進行或接近 同時進行。一旦確定了支撐構件和模版的相對位置，則通常通過移動模版來進行模版與支撐構件10的大致對準，如本領域已知的。可選地或另外，可以調節支撐元件或升降台51的位置。
圖7B示出了由導軌56(參見圖4)驅動的支架61(為清楚起見，其被透明地示出)上的進入印刷機的工件35。工件35均設置有工件基準點67。
在圖7C中，一旦支架61處於印刷位置中，如由物理止擋件64(參見圖6)控制的，則通過升高提升機構59(參見圖4)從支架61上提升工件35，使得升降台51和支撐構件10與工件35的底面接觸。向支撐構件10施加真空或部分真空，以將工件35夾持到支撐構件10的工件各自的卡盤31(例如，參見圖2C)上。在將工件35提升到“視線高度”(根據攝像機設置，該高度可以等於、高於或低於其印刷高度)的情況下，攝像機65掃描所有工件基準點67。箭頭示出了適當的掃描方向。
在圖7D中，通過對各個支撐構件致動機構的適當操作，基於在先前步驟中確定的基準點67的位置，將支撐構件10對準。僅僅作為示例，最左邊的工件被示出為在Y方向上重新定位，下一個工件被示出為在X方向上重新定位，第三個工件被示出為圍繞平行於Z軸線的軸線以θ重新定位，第四個工件被示出為以X、Y和θ運動的疊加形式重新定位。使用設置在每個支撐構件10的頭部單元或基底上的編碼器通過處理器來控制對準。可以順序或同時對準支撐構件10。假設可以精確地控制支撐構件的運動，則無需進一步掃描。然而，在可選的實施例中，如果需要，可以執行進一步的掃描，即後對準，以確認正確的對準並發起對準校正過程。對準之後，將工件移到其印刷高度，並與圍板57對齊(見圖4)。
圖7E示意性地示出了印刷過程，在該印刷工程中支撐在模版框架69內的模版68被刮板70接合，以將印刷介質(例如焊膏)推過模版開口圖案並且推到工件上。箭頭示出了刮板運動的方向。
在印刷之後，可以將工件35返回到其輸送高度，在所述輸送高度處工件35與支架61接合，而支撐構件10下降離開支架61的路徑。可以在該下降之前或期間將工件35返回到其原始位置或中間位置。真空將一直保持，直到工件返回其原始位置並逐漸返回到支架61內的銷釘為止。換言之，當達到“輸送高度”時，真空夾持將被斷開。
圖7F示意性地示出了離開印刷機的支架61和工件35。
關於圖4至圖7描述的實施例全部使用4×1陣列的支撐構件。然而，本發明同樣適用於其他尺寸陣列的兩個或更多個支撐構件，例如2×1或1×2、2×2、3×2、2×3、3×3等。例如，圖8以透視圖示意性地示出了根據本發明的可選實施例的裝配有工件支撐元件的圖4的升降台，該升降台具有4×2陣列的工件支撐模組。該實施例與圖4所示的實施例非常類似，因此不必再詳細描述。為了清楚起見，應當注意，圖8中省略了活絡杆。
在該實施例中，工件支撐組件包括兩排每排各四個的支撐構件10。理所當然，圍板77現在包括八個開口，這八個開口覆蓋在相應的支撐構件10上。支架(在圖8中不可見)也將適於承載兩排每排各四個共八個工件。可以看出，與圖4所示相比，導軌56相距更遠。為了向支撐構件提供所需的氣動和電氣動力，設置兩個配電箱58、58A，每排支撐構件10對應一個配電箱。方便的是，通過這種佈置，當需要將印刷機設置從4×1 陣列(如圖4所示)改變成4×2陣列時，僅需要添加另外一個配電箱58A即可。當然，配電箱58A可以任選地永久地設置在升降台51上，從而可以以最小的工作量來實現不同的支撐元件構造。
圖9以透視圖示意性地示出了根據本發明的可選實施例的工件支撐組件80，而圖10以透視圖示意性地示出了與圖9的工件支撐元件一起使用的複合控制電路板。在前述實施例中，每個支撐構件設置有其自己的相應的單個控制電路板，用於控制該支撐構件的致動機構。這種佈置的優點在於，例如，如果控制電路板發生故障，則可以容易地進行更換。然而，對於一些應用，可能較佳的是使用彼此靠得更近的支撐構件，即，支撐構件具有更高的整裝密度。工件支撐組件80包括相對緊密整裝的多個支撐構件81，這裡是八個。每個支撐構件被保持在公共的元件單元82上。在該實施例中，不是給每個支撐構件提供其自己的控制電路板，而是在位於支撐構件81正下方的公共的元件單元82中提供單個公共的或複合控制電路板83(參見圖10)。複合控制電路板83包括用於每個相應的支撐構件81的單獨的處理器電路系統84，並且該單獨的處理器電路系統84可操作以控制每個支撐構件81內的致動機構。可以看出，由於支撐構件81不再包括專用的控制電路板，因此它們比先前實施例中所示的那些短一些。另外，工件支撐元件80的操作與參考前述實施例描述的類似。
在每個支撐構件內可以使用其他形式的並聯運動學致動機構。例如，圖11示意性地示出了六足式致動機構90(也稱為Stewart或Stewart-Gough平臺)。這裡，定子91被示出為經由可線性驅動的活塞93形式的多個離散的驅動單元連接到轉子 92，如本領域通常已知的。通過分別控制每個活塞93的延伸，可以相對於定子91充分控制轉子92的X、Y和θ位置。
圖12從上方示意性地示出了根據另一個實施例的致動機構。這裡，在基底96上設置有四個驅動單元的陣列，每個驅動單元包括線圈95A-D。每個驅動單元的線圈95A-D圍繞相應的捲繞軸線捲繞，所述捲繞軸線彼此平行，並且正交於在使用中頭部單元(未示出)運動所在的平面。通過這樣的佈置，至少兩個驅動單元(這裡為線圈95A和95C)可以在平行於所述平面的第一方向上間隔開，並且至少兩個驅動單元(這裡為線圈95B和95C)在平行於所述平面的第二方向上間隔開，所述第一方向和第二方向正交。在這種構造中，可以充分控制頭部單元的平移和旋轉。示出了位於驅動單元陣列的中央的控制電路板97，其與每個線圈95A-D相連並且可操作以控制線圈。
上述實施例僅是示例性的，並且在本發明範圍內的其他可能性和可選方案對於本領域技術人員將是顯而易見的。例如，致動機構可以包括可選形式的並聯運動學系統。
儘管上述實施例利用一種特殊的升降台機構來使用活絡杆作為機械止擋件將工件移動到印刷位置中，但是例如使用一個或多個電動機(例如線性電動機)來實現完全可控的提升動作的其他裝置也同樣是可行的。
14:轉子
15:線圈
16:控制電路板
17:外殼
19:空氣軸承
20:工具介面板
21:柱銷
31:工具卡盤
33:真空通道
35:單片化工件

Claims (18)

  1. 一種用於支撐和對準多個單片化工件的工件支撐組件，工件支撐元件包括元件主體和安裝在該元件主體上的多個支撐構件，在使用中每個支撐構件支撐工件，每個支撐構件包括：安裝在組件主體上的基底，用於將工件支撐在其上的頭部單元，以及用於使所述頭部單元相對於基底運動的致動機構，其中，所述致動機構包括並聯運動學系統，所述並聯運動學系統具有至少三個驅動單元，每個驅動單元直接作用於所述頭部單元上，使得所述致動機構能夠選擇性地操作以使所述頭部單元相對於所述基底運動，從而使得所述頭部單元平行於一平面平移、使得所述頭部單元圍繞正交於所述平面的軸線旋轉，或者同時進行所述平移和所述旋轉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之工件支撐元件，其中，每個驅動單元包括線圈。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之工件支撐元件，其中，每個驅動單元包括線性電動機線圈；任選地，所述致動機構包括三個驅動單元，所述三個驅動單元的線性電動機線圈的軸線不平行。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之工件支撐元件，其中，每個驅動單元的線圈圍繞著相應的捲繞軸線捲繞，所述捲繞軸線彼此平行並且正交於所述平面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之工件支撐元件，其中，所述致動機構包括四個驅動單元，其中至少兩個所述驅動單元在平行於所述平面的第一方向上間隔開，並且至少兩個所述驅動單元在平行於所述平面的第二方向上間隔開，所述第一方向和所述第二方向正交。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之工件支撐元件，其中，所述驅動單元安裝到所述基底上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之工件支撐元件，其中，所述支撐構件包括位於所述基底與所述頭部單元之間的軸承，任選地為空氣軸承。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之工件支撐元件，其中，所述致動機構包括六足設備。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之工件支撐元件，包括用於控制所述致動機構的處理器。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之工件支撐元件，其中，所述頭部單元和所述基底中的至少一個包括至少一個編碼器，所述編碼器可操作用於確定所述頭部單元的位置。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之工件支撐元件，其中，所述頭部單元包括用於容納工具模組的工具介面，在使用中所述工具模組將工件支撐在其上；任選地，在使用中將所述工件支撐為平行於所述平面。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之工件支撐元件，其中，所述基底包括用於連接至真空源的埠，所述頭部單元包括開口，以及所述支撐構件包括在所述埠與所述開口之間延伸的真空路徑；任選地，所述真空路徑包括撓性管。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之工件支撐元件，其適於與印刷機可拆卸地接合。
  14. 一種印刷機，其包括如申請專利範圍第13項所述之工件支撐元件。
  15. 一種對準多個單片化工件的方法，包括以下步驟：a)將工件定位在如申請專利範圍第1至13項中的任一項所述 之工件支撐元件上方，使得每個工件覆蓋在相應的支撐構件上；b)提升所述工件支撐元件，使得所述支撐構件接觸並且提升相應的覆蓋在上面的工件；以及c)通過各個致動機構的操作分別對準每個工件。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中，每個工件包括基準點標記，步驟a)包括光學地檢測每個基準點以確定所述工件的取向和位置，並且步驟c)包括根據所確定的取向和位置通過各個致動機構的操作將每個工件分別對準到預定位置。
  17. 一種印刷多個單片化工件的方法，包括以下步驟：提供如申請專利範圍第14項所述之印刷機，使用如申請專利範圍第15項所述之方法對準多個單片化工件，以及在對準的工件上執行印刷操作。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之方法，包括將多個工件放置到支架中的初始步驟，所述支架支撐每個工件的外周區域(並且靠近每個工件的中心部分具有開口)，並且其中步驟a)包括將所述支架定位在所述工件支撐元件上方，使得每個工件覆蓋在相應的支撐構件上，其中步驟b)包括提升所述工件支撐元件，使得所述支撐構件接觸並且提升相應的覆蓋在上面的工件遠離所述支架，並且完成所述印刷操作之後，將所述工件降低以與所述支架接合，然後將所述支架從所述印刷機中移出。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2613575A (en) 2021-12-06 2023-06-14 Asm Assembly Systems Singapore Pte Ltd Offset printing of singulated workpieces
GB2619961A (en) 2022-06-23 2023-12-27 Asm Assembly Systems Singapore Pte Ltd Alignment of singulated substrates
GB2623976A (en) * 2022-11-01 2024-05-08 Asmpt Smt Singapore Pte Ltd Referencing system for singulated workpieces

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6048750A (en) * 1997-11-24 2000-04-11 Micron Technology, Inc. Method for aligning and connecting semiconductor components to substrates
TW554827U (en) * 2002-09-30 2003-09-21 Colead Entpr Co Ltd Displacement structure for halftone
CN2900164Y (zh) * 2006-05-22 2007-05-16 云和县乐子文化传播有限公司 多功能丝网印刷机
WO2014083605A1 (ja) * 2012-11-27 2014-06-05 富士機械製造株式会社 基板印刷装置
TW201900428A (zh) * 2017-05-16 2019-01-01 新加坡商先進裝配系統新加坡有限公司 工件轉移和印刷

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02207590A (ja) * 1989-02-07 1990-08-17 Ckd Corp 印刷方法及び印刷機
JP2578035B2 (ja) * 1991-08-28 1997-02-05 日本写真印刷株式会社 基板位置決め方法
JP2000037846A (ja) * 1998-07-21 2000-02-08 Juki Corp ソルダペースト印刷機
JP4942624B2 (ja) * 2007-11-29 2012-05-30 富士機械製造株式会社 スクリーン印刷装置の基板位置決め装置及び基板位置決め方法
JP5053913B2 (ja) 2008-04-11 2012-10-24 ミナミ株式会社 スクリーン印刷機における基板の位置及び角度補正装置
GB2484373A (en) 2009-08-06 2012-04-11 Panasonic Corp Screen printing device and screen printing method
MY187268A (en) 2013-04-08 2021-09-17 Asm Assembly Systems Switzerland Gmbh Workpiece referencing system for and method of referencing workpieces supported by a workpiece carrier
CN104999776A (zh) * 2015-02-13 2015-10-28 厦门大学 一种丝网印刷对准***及方法
GB2559982B (en) * 2017-02-23 2021-11-24 Asm Assembly Systems Singapore Pte Ltd Tooling support and workpiece support assembly
WO2018193773A1 (ja) * 2017-04-19 2018-10-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法
CN207207384U (zh) * 2017-09-08 2018-04-10 华南理工大学 一种光伏电池印刷设备的视觉标定装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6048750A (en) * 1997-11-24 2000-04-11 Micron Technology, Inc. Method for aligning and connecting semiconductor components to substrates
TW554827U (en) * 2002-09-30 2003-09-21 Colead Entpr Co Ltd Displacement structure for halftone
CN2900164Y (zh) * 2006-05-22 2007-05-16 云和县乐子文化传播有限公司 多功能丝网印刷机
WO2014083605A1 (ja) * 2012-11-27 2014-06-05 富士機械製造株式会社 基板印刷装置
TW201900428A (zh) * 2017-05-16 2019-01-01 新加坡商先進裝配系統新加坡有限公司 工件轉移和印刷

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