CN1642739A - 用于定位待印刷基片的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于定位待印刷基片(4)的装置和方法，根据丝网印刷方法相对于丝网印刷装置的丝网(3)的模板来进行定位，其中基片(4)放置在印刷台(2)上。将基片(4)放置且固定在印刷台(2)上之后，丝网(3)设置成接近印刷位置，从印刷台(2)照射丝网(3)朝向印刷台(2)的一侧，并且从印刷台(2)而光电检测到基片(4)的至少一个预定边缘部分(6)。在评估了所检测到的信号后，相对于基片(4)的实际位置而将丝网(3)调节为目标位置，然后进行印刷。

Description

用于定位待印刷基片的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于定位基片的装置和方法，该基片放置在印刷台上且根据丝网印刷方法相对于丝网印刷装置的印刷模板而被印刷。

背景技术

丝网印刷方法属于典型的透印方法，通过该方法能获得十分精确且良好的印刷图案。这些图案，例如，对于太阳能电池的导体排列是必需的。因而，在实践中，这些图案通常运用在丝网印刷方法中。为了在基片上对导体进行期望的精确定位印刷，十分准确的定位是必需的，其定位不会超过±15μm的定位偏差。除此以外，也能获得较高的生产率；即，在短的循环时间内尽可能进行自动操作。

常规地，将被传送的待印刷基片放置在丝网印刷装置的印刷台上，且使用真空装置通过吸力来固定。然后，将这种承载有印刷模板或印刷图案的丝网放置在印刷台上方，下降以使其位于基片上，以用来进行丝网印刷。然而，由于各种不同情况，特别是由于装置的传送和放置的不精确，使得一将基片固定就会出现丝网和待印刷基片之间的相对位置的偏差，这种偏差超过了所需的精确度。因此，必须检测相应的偏差且根据所检测到的偏差来相应地改变基片和丝网的相对位置。方便地，这通常通过相对于已固定在印刷台上的基片来旋转和/或移动丝网而实现。也可以移动和旋转印刷台。最后，也可以采用上述两种方式的混合方式。

因此，非常准确地确定基片在印刷台上的实际位置是重要的。由于能非常准确地知道基片在离开其生产过程时的形式，因此足以准确地检测出在相对于印刷台的位置中基片的特定的预定边缘部分，从而这种边缘部分的特征在于边缘；即，从基片到印刷台的突变。

在DE 40 37 678 A1中公开了一种已知类型的丝网印刷机器。对于这种装置，通过已知的纸幅导向件和传送装置将待印刷的纸幅材料导入丝网印刷装置中，该丝网印刷装置包括：至少一个可移动安装的丝网；和一用来读取对准标记或用于多色印刷的类似标记的装置。该可移动安装的丝网与伺服电机连接，该伺服电机通过至少一个能读取对准标记或颜色位移的监测摄像机来控制，其中该该监测摄像机的脉冲产生器通过计算机等来控制伺服电机。

这种装置的缺点是丝网的移动相应地受到两个或多个相互叠置的颜色印刷层的位置的影响，因此仅在已经印刷之后才能修正丝网的位置。这是因为待印刷的材料是连续的纸幅材料，因此，丝网相对于待印刷材料上的固定点的定位不会受到影响。

根据DE 692 30 099 T2，待印刷基片固定在印刷台上。基片和待使用的丝网都具有基准标记。观察装置被这样安装在印刷台的上方，以使得其能观察印刷台，特别地，能观察到安装在印刷台上的基片上的基准标记，该观察装置也能存储基准标记的位置。如果现在丝网或印刷模板在待印刷基片之上移动，那么该观察单元就能相应地确定丝网的基准标记的位置，并且基于此可确定丝网相对于印刷台上的基片的相对位置。通过适当地校正丝网的位置，可使基片和丝网的基准标记对齐。

其缺点是：为了读取基片的基准标记，在每种情况下，都必须从观察单元可观察到的区域移走丝网。这大大地降低了印刷过程的速度。

常规地，充分照射基片和印刷台的周围区域，并且通过光电检测器(例如特别是CCD照相机)来检测基片的实际位置或基片的预定边缘部分的实际位置。处理表示边缘部分的实际位置的电信号，并通过处理程序中产生的信号可相对于固定在印刷台上的基片来进行丝网的相应调节。

对于在太阳能电池领域中商业上可获得的定位系统，通过可移动CCD照相机不断地向预定边缘部分移动，可在实际印刷区域外部获得放置在印刷台上且被固定的基片的位置。在检测到各个边缘部分之后，通过坐标计算来计算出这种位置。通过计算和接下来对丝网的调节，将印刷台向印刷位置移动。这种处理方式十分耗时且需要多种可移动部件。除此以外，还需要移动相当大的质量。此外，需要十分复杂的校准，特别是要进行试验印刷。如果使用两个可移动印刷台，其中在该两印刷台上间歇地进行印刷，那么会产生不同的印刷结果。

为了克服已知定位系统中的特定问题，在进一步的改进中，CCD照相机也用来检测丝网的位置，从而，稍微简化了丝网相对于基片的位置，特别地，简化了初始化或校准。但是，循环时间甚至更长，且装置整体上更加复杂，甚至包括更多的可移动部件。

对于通过两个可水平移动的印刷台来处理的常规方式，在每种情况下都设置有与每一预定边缘部分相对应的照相机，以用来检测基片的实际位置。通常，三个照相机位置是足够的，但是这更大程度地出现了上述的坐标问题，从而出现了不同的印刷结果，由此也出现了上述需移动多种部件的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于对放置在印刷台上的基片进行定位的装置和方法，通过这种装置和方法，印刷台上的基片相对于丝网的、相应位置的定位控制，需要尽可能小的丝网的位移，从而简化并加快了处理过程。

通过权利要求1的特征所述的这种类型的装置和权利要求9的特征所述的方法能完成上述目的。

通过从属权利要求中的特征，使得本发明进一步扩展。

本发明的基本原理在于：在印刷台中或印刷台之下设有照射装置和光电检测器，并将非常靠近的丝网用作漫反射器，因此印刷台能在合适位置保持固定，并且只需根据由检测器确定的实际位置的值来稍微地调节丝网。

附图说明

将参见附图所示的示例性实施例来更详细地描述本发明。附图如下：

图1是根据本发明的装置的基本结构的示意图；以及

图2是图1的一局部的视图。

具体实施方式

图1示出了丝网印刷装置1，其主要包括印刷台2和丝网3。

通过非照射装置(其可以是带传送装置)将待印刷基片4放置在印刷台2的台表面5上，使基片位置尽可能接近印刷位置，并通过未详细示出且公知的真空吸气装置使印刷基片4固定。被放置的基片4的实际位置或当前位置在特定的预定边缘部分6处被精确检测到。通常，三个边缘部分是足够的；但是，在个别情况下，多于或少于三个边缘部分也是必须或足够的，这取决于基片的类型和所要求的印刷精确度。

根据本发明，一方面设置有照射装置7，其从印刷台2侧照射丝网3的对立放置侧，该侧位于所观察的预定边缘部分6的区域中，从而在丝网3上光线被广泛地分散。因此，基片4的预定边缘部分6被充分照射，也获得了高的亮度反差。

通过与每一预定边缘部分6相对应的光电装置，特别是CCD照相机8，可检测到该强烈的亮度反差；即，特别精确地检测到预定边缘部分6相对于印刷台2的实际位置。可替换地，光电装置可以由合适的激光装置或行扫描照相机构成。这种精确检测允许调节信号偏差，该信号用来对应于箭头9、10和11所示的丝网3的调节运动，即通过在水平面上移动和在该水平面上旋转，而相对于印刷台2上的基片4来调节丝网3。没有详细示出这种必需的调节装置，这是因为它们可在商业上得到。也没有示出用来检测CCD照相机8的信号的求值电路，这是因为其也可在商业上得到。

因此，CCD照相机8通过观察窗12透过印刷台2来观察预定边缘部分6，观察窗12在台表面5区域被透明插入件关闭，例如，该插入件是丙烯酸或玻璃插入件13，其朝向丝网3的一侧与台表面5平齐。

照射装置7同样与相应的预定边缘部分6相对应，在该示例性实施例中，照射装置7一体形成在印刷台2的某一区域中。特别地，在印刷台2中安装有至少一个发光件，例如发光二极管(LED)14，其同样透过透明插入件(例如，丙烯酸或玻璃插入件15)照射丝网的面对侧，从而其朝向丝网3的一侧同样与印刷台2的台表面5平齐。在该示例性实施例中，设置有两个具有相应玻璃插入件15的发光二极管14。未示出电输送线。可设置有两个以上这种发光二极管14，从而它们基本上相对于观察窗12同中心地设置。

因而，有利地，通过不渗光的腹板16而将CCD照相机8的观察窗12的玻璃插入件13和每一发光二极管14的玻璃插入件15分开。因此确保了从发光二极管14和其插入件15分散的光线不能到达观察窗12和玻璃插入件13，从而不能到达CCD照相机8，而仅从丝网3分散的光线能到达照相机8。除此之外，已经表明，基片4表面上的可能的压印、标记等相对于基片4自身的对比度如此差以至于它们不能被CCD照相机8检测到，其中基片4直接位于印刷台2的台表面5上。并且，如果不完全变弱或抑制反射(例如，特别是多晶格物质产生的反射)，那么它们同样是较强的。因此CCD照相机8专门且仅仅检测预定边缘部分6。

有利地，在用于发光二极管14的玻璃插入件15中设置有反射器或镜子17，其位置为使得从发光二极管14发射出的光被导向或基本上集中在丝网3的一区域上，该区域大约对应于照相机8的检测部分的中部，大约位于观察窗12的对称轴线上。因此，提高了各个边缘部分6的检测精确度。除此之外，即使从空间考虑非常接近，也可以可靠地避免另一预定边缘部分的检测受到破坏或干扰。可替换地，镜子17，通过另一种合适装置(例如，光导管)能在丝网3上形成光。

根据所述照射装置7和CCD照相机8的设置，图1示出了第二照射装置18和第二CCD照相机19的另一相应设置，这两种设置基本上具有相同的结构，且相同地相互配合。第二照射装置18和第二CCD照相机19的该第二相应设置用于检测另一预定边缘部分，在此不描述。该另一边缘部分可涉及相同的基片4。

为了使丝网印刷装置适于其他形式的基片的印刷且可迅速定位，可相对于不同形式的基片的预定边缘部分来位置第二照射装置18和第二CCD照相机19。因此，该第二照射装置18的发光二极管可一体设置在印刷台2中，从而，它仅在检测相应的预定边缘部分时才进行操作。另一方面，CCD照相机19也能在合适情况下被移走。最后，CCD照相机也可以与多个观察窗相对应且能在这些观察窗之间移动，如果合适，也可以根据待印刷基片的形式进行自动操作。

本发明的这种装置的进一步优点是：在检测了预定边缘部分6之后，不需移动印刷台2和基片4，因此保证了检测和印刷的最高精确度。因为，在检测了待印刷的基片4的至少一个预定边缘部分6的位置而导致对丝网3进行调节之后，现在仅需经过十分短的路径来降低丝网(对应于箭头20)而使其位于基片4上，用来进行丝网印刷，所以这里也确保了最高准确度，因为避免了在更长的运动路径情况下出现的任何影响。

特别表明，丝网3相对于台表面5的间距仅根据基片4的厚度和一些条件来确定，为了从印刷台2的外侧向印刷台2传送基片4且将基片4放置在台表面5上，这些条件是必需的。这允许在自动操作程序中，在尽可能早的阶段对基片4和丝网3进行初步或粗略的对齐位置，并且通过CCD照相机8的信号专门地对丝网3相对于基片4进行最终的对齐调节。而且不需要附加的装置来进行系统的校准。

由于太阳能电池典型地具有大约0.3mm的厚度，且在丝网印刷过程中丝网和待印刷品之间的间距(跳跃)大约最高达到1.1，5mm(典型地)，因此本发明允许厚度变化，特别是在进行光电检测时丝网3和台表面5之间的空间是大约5mm。

已经表明，由于仅使用一个印刷台2且其不可移动，因此可以获得非常简单的整体结构，从而能获得一致的印刷结果。同样地，也毫无疑问可适于其他结构(例如，印刷图案)。

特别地，已经表明，通过本发明，在仅3秒或更少的每一印刷程序时间的循环时间内能对太阳能电池进行印刷。

当然，本发明并不局限于太阳能电池印刷。本发明也适于薄层混合物、LCD设置印刷，特别是平丝网，LTCC等方式印刷。

Claims (11)

1、一种用于定位待印刷基片(4)的装置，该装置根据丝网印刷处理过程相对于丝网印刷装置的丝网(3)的印刷模板来进行定位，该基片(4)放置在印刷台(2)上，该装置具有：

传送和放置装置，用于传送待印刷基片(4)并将其放置并固定在印刷台(2)上，且将已印刷的基片(4)传送走；

光电装置(8)，用于检测放置在印刷台(2)上的基片(4)的实际位置且用于产生相应的调节信号；以及

调节装置，其根据调节信号来调节丝网(3)的相对位置，随之调节所述印刷模板相对于所述印刷台(2)和基片(4)的位置，该调节信号与所述印刷台(2)上的基片(4)相对于所述丝网(3)的印刷模板的目标位置相对应，该目标位置用于印刷，

其特征在于：

一照射装置(7)设置成这样，即，其在升高位置从印刷台(2)侧照射丝网(3)，其中丝网(3)与所放置的基片(4)稍微隔开，

其中，所述光电装置(8)构造并设置成这样，即，其检测从丝网(3)漫反射在所放置的基片(4)的预定边缘部分(6)的区域上的光线，根据所述基片(4)边缘的实际位置来评估所检测的光线，且根据该评估得到调节信号，将该调节信号传送给所述调节装置。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述印刷台(2)构造成在所述照射装置(7)的区域和所述光电装置(8)的区域中可透光，所述照射装置(7)和光电装置(8)在所述的各自相关区域设置在所述印刷台(2)中或之下。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于：

在每种情况下，通过嵌入的丙烯酸插入件或玻璃插入件(13，15)而形成所述透光结构。

4、根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于：

所述照射装置(7)的透光区域和光电装置(8)的透光区域相互分开。

5、根据权利要求2至4中的任一项所述的装置，其特征在于：

所述照射装置(7)的透光区域基本上同心地环绕所述光电装置(8)的透光区域。

6、根据权利要求1至5中的任一项所述的装置，其特征在于：

所述照射装置由发光二极管(14)形成。

7、根据权利要求2至6中的任一项所述的装置，其特征在于：

所述照射装置的透光区域包括镜面(17)，其将发出的光线转向丝网(3)的、位于相应光电装置(8)对面的区域上。

8、根据权利要求1至7中的任一项所述的装置，其特征在于：

所述光电装置由CCD显像装置(8)形成。

9、一种用于定位待印刷基片(4)的方法，该方法根据丝网印刷方法相对于丝网印刷装置的丝网(3)的印刷模板来进行定位，该基片(4)放置在印刷台(2)上，包括以下步骤：

根据检测的实际位置来调节丝网(3)的相对位置以及基片(4)相对于用于印刷的目标位置的位置，

预先将基片(4)放置且固定在印刷台的在某一位置上，该位置大致对应于目标印刷位置，

通过光电方法，在基片(4)的至少一个预定边缘部分(6)处检测放置在印刷台(2)上的基片(4)的实际位置，

其特征在于：

进一步包括以下步骤：

将所述丝网(3)相对于印刷台(2)带入其印刷位置，该丝网(3)与基片(4)之间具有一较小的间距，

从所述印刷台(2)的区域照射所述丝网(3)朝向印刷台(2)的一侧，其中基片(4)的预定边缘部分(6)放置在该印刷台(2)上，

通过固定设置的光电检测器(8)检测所观察的、基片(4)的预定边缘部分(6)的实际位置，从而所述光电检测器(8)接收从丝网(3)反射在所观察的预定边缘部分(6)的区域上的光线，以及

彼此相对地调节印刷台(2)和丝网(3)，从而丝网(3)的印刷模板相对于处于实际位置的基片(4)被定位在目标位置上。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

通过三个分布在所述基片(4)的整个边缘上的预定边缘部分(6)，来检测印刷台(2)上的基片(4)相对于丝网(3)的印刷模板的相对位置。

11、根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于：

当所述丝网(3)相对于基片(4)保持微小间距时，在平行于实际印刷位置的相应邻近平面上，相对于处于实际位置的基片(4)而将丝网(3)调节为目标印刷位置，然后仅将丝网(3)带入用于基片(4)印刷的印刷位置中。

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