CN100441317C - 非接触式粘性物质喷射系统及其投放粘性物质的方法 - Google Patents

Abstract

一种非接触式粘性物质喷射系统，具有一安装成可对一表面作相对运动的喷射式投放器。控制器能使喷射式投放器射出粘性物质液滴，该粘性物质液滴作为粘性物质小点涂在所述表面上。诸如摄象机或天平那样的仪器连接控制器，且提供代表涂到表面上的小点与尺寸相关物理特性的反馈信号。后续涂的小点的与尺寸相关物理性，是根据与尺寸相关物理特性的反馈信号，通过加热和冷却或调节喷射式投放器中活塞行程来控制的。还提供投放物质的体积控制和速度偏差补偿。

Description

非接触式粘性物质喷射系统及其投放粘性物质的方法

技术领域

本发明一般地涉及投放粘性物质的设备，更具体地说，涉及计算机控制的非接触式喷射系统，用于把粘性物质的小点涂到表面上。

背景技术

在制造诸如印刷电路(PC)板这样的基片的过程中，经常有必要涂上少量粘性物质，即粘度大于50厘泊的物质。作为例子，这种物质包括普通粘合剂、焊膏、助焊剂、阻焊漆、油脂、油、密封剂、注封化合物、环氧树脂、芯片粘接膏、硅酮、RTV及氰基丙烯酸酯，但不限于这些例子。

在寻求电路越来越微型的过程中，已经开发出叫做叩焊芯片技术的制造工艺，它有多个加工工序需要投放粘性流体。例如，半导体电路小片或叩焊芯片首先通过焊球或焊盘附着到PC板上，在此工序中粘性的助焊剂涂在叩焊芯片与PC板之间。然后，使粘性的液态环氧树脂流动，并整个覆盖芯片的内面。这一底层充填作业要求，以一种或多或少连续的方式，沿所述半导体芯片的至少一个侧边涂覆准确量的液态环氧树脂。液态环氧树脂由于毛细作用在芯片下流动，这样因为芯片内面与PC板顶面之间小的间隙。一旦底层充填作业完成，就希望沉积足够的液态环氧树脂来封装全部电接线，以便沿芯片的侧边形成填角焊缝。正确成形的填角焊缝确保沉积足够的环氧树脂，从而在芯片与PC板之间有最大的粘接机械强度。因此，用环氧树脂作底层充填首先形成机械接头，以利于热循环和/或机械加载时在互连的焊接点上减少应力和限制应变，其次可保护焊接点免水汽与其它环境因素的影响。在正合适位置上沉积正确数量的环氧树脂，对于底层充填工艺的质量而言至关重要。环氧树脂太少可能导致腐浊及热应力过大。环氧树脂太多则可能流到芯片底面以外，妨碍其它半导体器件及连接线。

在另一应用场合，芯片粘到PC板上。在这个申请中，粘合剂以一种图案涂到PC板上，而芯片通过向下的压力放在粘合剂上。粘合剂分布图案的设计要使粘合剂均匀地流在芯片底面与PC板之间而不会从芯片下面流出。此外在这个申请中，精确数量的粘合剂涂在PC板的准确位置上是重要的。

PC板时常由传送携带通过粘性物质投放器，投放器安装成可在PC板上方作两轴运动。运动的投放器能将粘性物质的小点投放到PC板上要求的位置。为了提供优质的粘性物质投放，经常要控制几个变量。首先，控制每滴小点的重量和尺寸。已知的粘性物质投放器具有闭环控制系统，用来使物质投放过程中保持小点尺寸不变。控制投放的重量和小点尺寸的已知办法有，通过改变粘性物质供应压力、投放器中分配阀的持续工作时间及分配阀中冲击锤的行程。这些控制回路都会有各自的优点和缺点，取决于具体投放器的设计和该投放器所投放的粘性物质。但这些方法常需要附加的部件和机械装置，从而带来附加的费用和可靠性问题。此外，随着小点投放速率的增加，这些方法的相应度也不大满意。因此不断需求提供更好更简单的闭环控制系统来控制小点尺寸或重量。

在投放过程中可能控制的第二重要变量是，在一具体循环中所要投放的粘性物质的总量或总体积。芯片设计人员常规定粘性物质的总量或总体积，如分别在底层充填和粘接工序中使用的底层充填中的环氧树脂、粘接时的粘合剂。对于给定的小点尺寸与投放速度，就可以对投放器的控制器进行编程，以便投放器适当数量的小点，从而将规定量的粘性物质沿要求的线路或图案投放到PC板上要求的位置上。这样的系统在影响粘性物质投放的参数保持常数的场合相当有效。但这些参数是在不断变化的，虽然在短期内经常只有少量的变化，可是这种变化累加效应能导致投放器所投放的流体的体积有可以觉察得到的改变。因此，要求控制系统能检测投放重量的变化并自动调节投放速度，以使所需要的粘性物质总体积在整个投放周期内均匀地投放。

第三个重要变量涉及飞行中的粘性物质小点投放时间的选择。当投放在空中时，粘性物质的小点在落到PC板之前通过空气作水平飞行。为使小点精确地定位在PC板上，已知的办法是进行校准循环操作，确定以时间为基准的补偿值，并将其应用于投放器的提前触发。此外还需要不断改进飞行投放器能够投放粘性物质小点的步骤，以使其更精确地定位在PC板上。

因此，需要一种改进的计算机来控制粘性物质投放系统以满足上述要求。

发明内容

本发明提供一种改进的非接触式喷射系统，它能较精确的将空中飞行的粘性物质小点涂到基片上。首先，本发明的改进的非接触式喷射系统可通过改进喷嘴温度或改变喷射阀活塞的行程来调节投放的重量或小点尺寸。这提供了一种更简单和更便宜的系统，其有较快的响应时间来校准投放的重量或小点尺寸。此外，本发明改进的非接触式喷射系统，允许喷嘴和基片之间的相对速度能够作为现用物质投放特性及应用于基片上的物料的具体总体积的变化的函数而得到自动优化。其结果是较精确均匀地将投放的粘性物质涂到基片上。此外，本发明改进的非接触式喷射系统根据喷嘴和基片间的相对速度的函数，来优化待投放的各个小点位置，从而使喷射在空中的粘性物质准确地定位在基片上。本发明改进的非接触式喷射系统特别适用于粘性物质小点的重量与体积及其在基片上的位置需要准确控制的场合。

根据本发明的原理并按照描述的实施例，本发明提供的非接触式粘性物质喷射系统具有喷射投放器，它安装成可相对于一表面运动。与喷射式投放器相连的控制器有存储器，可储存与粘性物质小点要求的尺寸相关的物理特性。该控制器工作时可使喷射式投放器将粘性物质的小点涂到表面上。与该控制器连接的仪器提供一个反馈信号，该反馈信号表示检测到的涂在表面上的小点的与尺寸相关的物理特性。温控器的第一装置可提高喷嘴温度而第二装置可降低喷嘴温度。控制器工作时可根据测到的与尺寸相关的物理特性与要求的与尺寸相关的物理特性之间的差值而使温控器改变喷嘴的温度。

在本发明的不同方面，与尺寸相关的物理特性由涂在表面上的小点的直径，重量或体积确定。在本发明的另一方面，仪器是摄像机，在本发明又一方面，仪器是天平。本发明的其它方面包括根据测到的涉及尺寸的物理特性与所要求的涉及尺寸的物理特性之间的差值，启动第一装置提高喷嘴温度或启动第二装置来降低喷嘴温度的方法。

在本发明另一实施例中，控制器工作时首先使喷射式投放器中的活塞从滑阀孔后退一个冲程，此后使活塞朝向滑阀孔移动一个冲程，通过喷嘴喷射出粘性物质的液滴。液滴贴到表面上成为粘性物质的小点。控制器进一步工作时可根据表示该小点与尺寸相关的物理特性是小于还是大于要求的小点尺寸值的反馈信号来加大或缩短活塞的行程。在本发明的另一方面，所述仪器是摄像机，在本发明的又一方面所述仪器是天平。在本发明的其它方面，各方法用于根据涂在表面上的小点的与尺寸相关的物理特性是小于还是大于要求值而提高或缩小活塞的行程。

在本发明的再一个实施例中，控制器中存储着表示待投放粘性物质总体积的总体积值和表示所述粘性物质总体积所要喷射长度的长度值。控制器工作时可使喷射式投放器将粘性物质的小点涂到表面上。仪器提供代表涂在表面上的小点所含粘性物质的量的反馈信号给控制器。控制器对反馈信号即体积值及长度值作出响应，以确定使粘性物质总体积均匀投放到上述长度上时喷射式投放器与表面之间的相对运动的最大速度。

在本发明的又一个实施例中，控制器工作时可使喷射式投放器通过第一位置上的喷嘴喷射出粘性物质液滴，从而使粘性物质小点贴在表面上。与控制器相连的摄像机提供小点在表面上的物理特性位置的反馈信号。控制器在确定表面上小点位置后，求出代表第一位置与表面上小点位置的差值的偏差值。该偏差值被储存在控制器中，并被用于在后继的粘性物质喷射时补偿代表第一位置的坐标值。

本发明的这些和其它目的的在阅读以下详细说明和相关附图时变得容易明白。

附图说明

图1是依照本发明原理的计算机控制非接触式粘性物质喷射系统的示意图。

图2是图1所示计算机控制非接触式粘性物质喷射系统的示意框图。

图3是流程图，其概括地示出图1的粘性物质喷射系统的投放操作循环。

图4是流程图，其概括地示出应用图1的粘性物质喷射系统进行的小点尺寸校准操作过程。

图5是流程图，其概括地示出应用图1的粘性物质喷射系统进行的物质体积校准操作过程。

图6是流程图，其概括地示出应用图1的粘性物质喷射系统进行的小点放置位置校准操作过程。

图7是流程图，其概括地示出应用图1的粘性物质喷射系统进行的小点放置位置校准操作过程的另一实施例。

图8是流程图，其概括地示出应用图1的粘性物质喷射系统进行的小点尺寸校准操作过程的另一实施例。

图9是流程图，其概括地示出应用图1的粘性物质喷射系统进行的小点尺寸校准操作过程的又一实施例。

具体实施方式

图1是可从加利福尼亚州的Asymtek of carlsbad买到的计算机控制非接触式粘性物质喷射系统10的示意图。矩形机架11由水平与垂直的钢梁互相连接而成。粘性物质滴液发生器12安装在从X-Y位置控制器14悬挂下来的Z轴传动机构上，该X-Y控制器14安装在机架11的顶梁下面。该X-Y控制器14由一对可单独控制的马达(未示)按已知方法驱动。X-Y位置控制器与Z轴传动机构为液滴发生器12提供三个大致垂直的运动轴。电视摄像机及LED光圈组件16连接到液滴发生器12上，因而可沿X、Y、Z轴运动，以便检查小点并找到参考点的位置。电视摄像机与光圈组件16可以是美国专利5052338中所述的那种，其全部公开内容合并于此以供参考。

计算机18安装在机架11的下部，对系统提供全面控制。计算机18可以是可编程序逻辑控制器PLC或其它采用微处理器的控制器，如所属领域的技术任意理解的那样，也可以是固化个人计算机或其它能执行上述功能的传统控制器。用户通过键盘(未示)和视频监视器20与计算机18交互。市场上可买到的计算机视频桢接收器使十字光标和投放的小点的实时放大图像21显示在监视器20的窗口中，四周环绕控制软件的文本。计算机18可具有标准的RS-Z32及SMEMACIM通信总线50，它与大部分基片生产线中使用的其它自动化设备兼容。

基片，例如PC板，会有粘性物质如粘合剂、环氧树脂、焊料等小点由液滴发生器12迅速涂上，基片用人工装运或由自动化传送带22水平地传送到液滴发生器12正下方。传送带22采用公知设计，其宽度可调节以接纳不同尺寸的PC板。传送带22还包括气动操作的起吊锁定机构。本实施例还包括喷嘴的触发站24和校准站26。控制板28安装在机架11上，其高度正好在传送带22下面，其上有许多按钮，可在调整、校准和粘性物质装载时用于手动产生某些功能。

参看图2，液滴发生器12正在将粘性物质的液滴34向下喷射到诸如PC板的基片36的顶面81上。PC板36形式设计成，可利用少数几小点迅速准确地布置在要求位置上的粘性物质35将组件表面安装在其上。PC板由传送带22移动到要求位置，如图2中的水平箭头所示。

坐标轴系传动装置38能在PC板36的表面上迅速地移动液滴发生器12。坐标轴系传动装置38包括X-Y位置控制器14及Z轴传动机构的机电部分，以分别提供X、Y、Z方向的运动77、78、79。滴液发生器12常从固定高度Z喷射出粘性物质的液滴。但液滴发生器12可利用Z轴传动机构升高而在另一高度Z上投放或越过原先装在板上的其它组件。

液滴发生器12可用不同设计，这里所述的具体实施例应被视为本发明的一个例子而不是对本发明的限制。液滴发生器12包括一个开关式喷射式投放器40，这是一种非接触式投放器，专为喷射少量粘性物质而设计。投放器40可具有喷射阀44，其活塞41置于气缸43内。活塞41有一穿过材料室47的下连杆45。下连杆45下方的末端靠回动弹簧46压到滑阀孔49上。活塞41还有伸出的上连杆51，其上方端部位于测微计55的螺旋53端部的止推面附近。调整测微计螺旋53可改变活塞41的行程上限。投放器40可包括喷射器型补给器42，它与粘性物质供应源(未示)以已知方式非流体连通。液滴发生器的控制器70向与液压源连接的电压-压力变换器72，例如气动液压调节器、一个或多个气动电磁阀等提供输出信号，同时将压缩空气引入补给器42。因此，补给器42能供应加压的粘性物质到内腔47。

通过计算机18向液滴发生器的控制器70发控制信号，使控制器70提供输出脉冲给与液压源相连的电压-压力转换器80例如气动液压调节器、多个气动电磁阀之一等，从而启动喷射作业。转换器80的脉冲作业使一脉冲压缩空气进入气缸43，并使活塞41迅速上升。活塞下连杆45从阀座孔49上升，可将内腔47中的粘性物质引导到活塞下连杆45与滑阀孔49之间的位置。输出脉冲结束时，换能器80回到原始状态，因而放出气缸43中的压缩空气，而回动弹簧46迅速使活塞下连杆45下降回到滑阀孔49上。在此操作过程中，粘性物质液滴34迅速被挤压或喷射通过喷嘴48的孔口或投放孔59。如图2中的放大形式所示，粘性物质液滴34由于其自身的向前动量而逸出；其向前动量将其带到基片顶面81，作为粘性物质小点37涂到基片上。喷射阀41迅速连续操作提供相应的喷射液滴34，在基片顶面81上形成一条粘性物质小点的连线35。在此应用的术语“喷射”指上述形成粘性物质液滴34和小点37的操作过程。投放器40能从喷嘴48以极高速率，如高达100滴液滴/秒，射出液滴34。由液滴发生器的控制器70控制的马达61与测微计螺旋53机械联接，从而使活塞41的行程得到自动调节，这改变了每滴射出的液滴中粘性物质的体积。上述喷射式投放器在美国专利6253757和5747102中有更详细说明，其整个公开内容被结合与此以供参考。

运动控制器62控制着液滴发生器12及与之相连的摄像机和光圈组件16的运动。运动控制器62与坐标系轴传动机构38电连接，以已知方式提供控制信号给各X、、Y、Z轴的马达的独立驱动电路。

摄像机与光圈组件16与图像电路64连接。该电路驱动光圈的红色LED，照亮基片顶面81及涂于其上的小点37。组件16中的电视摄像机包括电荷耦合器件CCD，其输出被转换成数字形式并作处理，以确定投放到基片36上选定小点的位置与尺寸。图像电路64与计算机18通信并提供调试与运行模式下的信息。

传送带控制器66连接基片传送带22。传送带控制器66连接在运动控制器62和传动带22之间，以控制传送带22的宽度调整和抬高锁定机构。传送带控制器66还控制基片36输入到系统中，并在完成粘性物质沉积操作后离开系统。在有些应用中，基片加热器68在基片通过系统传送时以已知方式来加热基片并将粘性物质保持在要求的温度曲线。基片加热器68由加热器的控制器69按已知方式运行。

校准站26用于校准目的，以便为准确控制投放的小点37的重量和尺寸提供小点校准，和为准确地使飞行中，这就是说，当液滴发生器12相对于基片36运动时，投放粘性物质小点定位提供小点放置位置校准。此外，校准站26用于提供物质体积校准，以便按照现用粘性物质投放特性、滴液投放速率和以一种小点图样如直线35投放的粘性物质要求的总体积的变化，准确控制滴液发生器12的速度。校准站26包括固定的工作台74及测量仪器52，如天平，它能给计算机18提供表示投放的物质与尺寸相关的物理特性的反馈信号，在本实施例中该信号是天平52称出的物质重量。天平52可有效地连接到计算机18，计算机18将物质重量与先前确定的规定值，如储存在计算机存储器54中的粘性物质重量设定值进行比较。天平52可用其它仪器代替，如包括其它小点尺寸测量仪器，诸如图像装置，包括摄像机、LED、或光敏晶体管，以测量投放的物质的直径、面积和/或体积。

在本实施例中，非接触式喷射系统10还包括温控器86，温控器86包括加热器56，冷却器57及温度传感器58，如热电偶、RTD(电阻电容温度检测器)等，它们均紧邻喷嘴48放置。加热器56可以是电阻加热器，通过辐射或对流向喷嘴48供热。冷却器57可以是任何适用装置，如冷却空气气源，与压缩空气气源相连的漩涡式冷却发生器等。在其它实施例中，可以采用珀尔帖装置。这种特殊的市场上能买到的供热冷却装置，随非接触式喷射系统10的使用环境、使用的粘性物质、加热冷却要求、加热冷却设备费用、系统设计如是否采用了热屏蔽、及其它与应用有关的参数而异。热电偶58向加热器/冷却器的控制器的控制器60提供温度反馈信号，控制器60开动加热器56和冷却器57，使喷嘴48保持在以温度设定值表示的要求温度。控制器60与计算机18电连接。因此喷嘴48及位于其中并从中排出的粘性物质的温度受到准确的控制，从而提供高更质量和更加一致的投放操作过程。

运行时，来自磁盘或计算机集成制造CIM控制器的CAD数据被计算机18用来控制运动控制器62使液滴发生器12运动。这样确保少量粘性物质小点被准确地投放到基片36的要求位置上。计算机18根据用户使用说明书或储存的组件库将小点尺寸指定给具体组件。在无法获得CAD数据的应用场合，计算机18应用的软件允许将小点位置直接编程。计算机18用已知方法，利用X和Y的位置、组件类型及组件方位求出要在什么位置和将粘性物质的多少小点涂到基片36的顶面81上。将处于一条线上点对准可优化粘性物质小液滴的投放路线。在操作前先安装喷嘴组件，这是一种已知的可用后即丢的型号，设计成可消除液体流道中的气泡。

在所有的调试程序完成后，用户可用控制板28(图1)向计算机18发出一循环起动命令。参看图3，计算机18随即开始执行投放操作循环。当第300步测出循环起动命令时，计算机18即向运动控制器62发出控制信号，使液滴发生器12移到喷嘴装加站(即，喷嘴的触发站)24，喷嘴组件在此与加注箱(未示)以已知方式连接。在加注箱上用气筒(未示)抽真空，将粘性物质从加压喷射器42中经喷嘴组件吸出。

此后，计算机18在304步中判断是否需作小点尺寸校准。在最初开始投放小点操作过程或任何改变粘性物质的时候常进行小点尺寸校准。应明白，进行小点尺寸校准与应用场合相关，且可在设定的时间间隔，部分时间间隔，和各部分自动进行校准。如果要进行小点尺寸校准，则计算机在306步中执行小点尺寸校准子程序。参看图4，计算机18执行小点尺寸校准程序，这时通过改变喷嘴48中的粘性物质的温度，从而改变粘性物质的粘度和流动特性，便能改变投放的材料体积和小点尺寸。在这一校准工序的第一步中，计算机在第400步命令运动控制器62将液滴发生器12移到校准站26，使喷嘴48直接处在工作台74的上方。其次，计算机18在第402步命令运动控制器62使液滴发生器的控制器70在工作台74上投放小点37a、37b、37n(图2)。在这一校准过程中，投放器的进料速度并非关键，但小点37以投放生产过程拟使用的速率涂布。然后在第404步计算机18命令运动控制器62将摄像机16沿小点37a、37b、37n的涂布线路相同的线路运动。计算机18及图像电路64提供表示与所涂小点尺寸有关的物理特性的反馈信号，在本实施例中，它是第一小点的第一边82；计算机18将该第一边82上一点的位置坐标储存在计算机存储器54中，随着摄像机沿该线路不断运动，提供代表第一小点37a直径上相反的第二边84的另一反馈信号；而第一小点37a的第二边84上的一点的位置坐标也被储存在计算机存储器54中。两组位置坐标的间距代表第一点37a的直径或尺寸。上述检测小点边缘并储存各位置坐标的过程对表面74上其它小点37b、37n继续执行。投放足够数量的小点并用计算机测量，以便提供小点直径的统计可靠测量值。但应明白，单一小点的直径可以测量并用来开始做小点尺寸校准。

在所有小点被沉积和测量后，在第406步，计算机18即可在第408步求出小点的平均直径或尺寸，从而确定该平均直径是否小于规定的小点直径。若如此，计算机18在第410步向加热器/冷却器的控制器60发出命令信号，使温度设定值增加一个增量。加热器/冷却器的控制器60随后接通加热器56并通过检测来自热电偶58的温度反馈信号，迅速将喷嘴48和其中的粘性物质的温度增加至新的温度设定值。当达到新增的温度时，计算机18发命令信号给运动控制器62，使液滴发生器70再次执行上述操作步骤402-408。温度增高降低了粘性物质的粘性，导致投放出更多物质，因而放出更大的平均体积和小点直径；然后将这较大的平均小点直径在408步中与规定的小点直径作比较。如果仍太小，计算机18再次在410中发命令信号，以便再次提高温度设定值。重复402-410步直到计算机18确定，当前的平均小点直径等于规定的小点直径，或在允许的误差范围内。

如果计算机18在第408步确定平均小点直径不太小，则计算机在412步中判断该平均小点直径是否太大。若如此，便在414步中发命令信号给加热器/冷却器的控制器60，使温度设定值降低一个增量。随着温度设定值的下降，加热器/冷却器的控制器60接通冷却器56；通过检测来自热电偶58的温度反馈信号，控制器迅速降低喷嘴48及在其中的粘性物质的温度达到新的较低温度设定值。由于粘性物质的温度下降，其粘性值增加。因此在后继的许多小点喷射时，投放的物质较少；而计算机18检测到较小的平均体积或小点直径。此外，重复402-412步直到平均小点直径降至规定的小点直径或在其允差范围内。

在上述尺寸校准操作过程中，计算机18重复喷射并测量相继的小点直到达到规定的小点直径。在另一实施例中，特定粘性物质的温度变化与小点尺寸变化之间的关系可由实验或其它方法求出。将此关系或作为数学算法或作为联系温度变化与小点尺寸变化的表格储存在计算机18中。可对许多不同的粘性物质建立和储存数学算法或表格。因此在求出小点直径太大或太小的数值后，计算机18可不用上述的迭代法，而是在第410、414步应用储存的算法或表格求出提供小点尺寸要求的变化所需要的温度变化。在命令加热器/冷却器的控制器60将温度设定值改变那个数值后，过程便结束，如虚线416所示。在更多的实施例中，上述校准过程执行时采用的各点半径与轴长是从摄像机测得的边缘求出。

再看图3，完成小点尺寸校准后，计算机18在第308步判断是否需要作物质体积校准。物质体积校准常在刚开始的小点投放工序时或投放的重量、小点直径、小点尺寸或粘性物质发生改变的任何时候执行。应明白，物质体积校准的执行与应用场合有关且可按照设定的时间间隔、部分时间间隔、和对各部分自动进行。如前所述就优选过程而言，例如底层装填、粘结、焊接等，要求将准确的物质总体积均匀地涂在精确位置上。总物质体积常由用户规定，且取决于小片尺寸、粘性物质种类、具体比重、所涂线条厚度、小片与基片间距、角焊缝尺寸等，如果有这些因素的话。对于均匀投放的物质总体积而言，需要准确确定投放速度，这是物质体积校准子程序的任务。

如果计算机18确定应进行物质体积校准，计算机18便在第310步执行图5所示的物质体积校准予程序。该程序第一步要求计算机18在第500步发出命令信号使液滴发生器12移动，以使喷咀48处在天平52的称盘76的上方。此后，计算机18在502步求出所需物质总体积。这种计算的进行，要幺可以通过读入用户从存储器54中输入的值，要幺利用上面指出的用户输入的参数，如线条厚度、小片尺寸、角焊缝尺寸等求出总体积。此后计算机18在第504步使许多小点投放到天平52的称盘76上。应明白，投放的小点一般在天平52的灵敏度范围内是检测不到的。因此必须投放大量小点以便用天平52提供投放的物质重量的统计可靠测量值。但应明白，如果天平的灵敏度够高，则可用一小点的粘性物质来提供小点尺寸校准。投放过程结束时，计算机18便在第506步从天平52读取或采样重量反馈信号，该读数代表投放小点的重量。已知投放的小点数目，计算机18即能在第508步确定每小点重量。利用用户提供的并储存在计算机储存器54中的比重，计算机18即能在第510步求出每小点体积。知道了由步骤502中得到的所需物质的总体积以及每一点的体积，计算机18便能在第512步中求出为了投放总体积所需小点数目。

在底层充填作业中，小点是紧靠小片一边的单线投放的。在小片粘结作业中，液滴是沿着粘性物质的线条图案投放的，路线总长度是投放物质总体积的图案中线条累加长度。在任一情况下，总长度值常由用户提供且储存在计算机存储器54中。这样，在第513步，计算机18可通过从存储器读取或通过从选定的投放图案算出而确定总长度。知道了总长度及小点数目后，计算机18便能在第514步求出小点节距，即各小点中心间距。小点节距也是沿线路每单位长度粘性物质体积的度量。小点最大速率通常是投放材料的粘度和其它与应用有关因素的函数，可由用户或实验确定，并储存在计算机存储器54中。为了提高生产率用小点最大速率来确定小点发生器12与基片36之间的最大相对速度是可取的。知道了最大小点速率及小点之间的间距，计算机18即可在第516步中确定运动控制器62控制液滴发生器12相对于基片36移动的最大相对速度并将其储存。

在图5所示物质体积校准过程的另一实施例中，在有些应用场合，液滴发生器12与基片36之间的最大相对速度可由用户或其它因素确定，例如，机电部件38等。在此情况下，知道要求的最大相对速度和小点节距，计算机18即能在516步求出小点投放速率。假设小点速率小于等于最大小点速率，计算机18能命令液滴发生器的控制器70以该速率投放。

再看图3，物质体积校准一完成，计算机18即在第312步中判断是否需作小点放置位置校准。经常在最初开始执行小点投放操作过程和最大速度或粘性物质变更时执行小点放置位置校准。应明白小点放置位置校准的执行与应用场合有关，并能以设定的时间间隔、部分时间间隔、对各部分自动进行。液滴发生器12经常在与基片36作相对运动时射出飞行中的粘性物质液滴34。因此粘性物质液滴34不会垂直掉到基片36上而在落到基片37上之前具有水平运动分量。因此，液滴发生器12投放物质液滴34的位置应偏移，以补偿粘性物质液滴34在落到基本36上之前的水平位移。为了求出此偏移值，计算机在第314步中执行小点放置位置校准子程序，见图6。

计算机18在第600步中命令运动控制器62使液滴发生器12移动，将喷嘴48放置在校准站26的工作面74的上方。计算机18于是在第602步中命令运动控制器62使液滴发生器70以图5中的物质体积补偿子程序求出的最大速度在工作面74上投放一列粘性物质小点。此后计算机在第604步中命令运动控制器62沿投放小点的同一路线移动摄象机16。计算机18及图象电路64以先前描述的方式探测该小点直径方向相对的边沿；计算机18将这些边沿上各点的坐标值储存起来。根据这些储存点，计算机求出所述小点中心的位置坐标。计算机18随后在第606步中求出喷射液滴34时的喷嘴48的位置与工作面74上各小点37位置之间的差值。在二个位置上的差值作为偏移值储存在计算机存储器54中。

参看图3，各校准子程序执行完毕后，计算机在第316步中命令传送带控制器66开动传动带22并将基片36送到非接触式喷射系统10中的固定位置。自动基准识别系统按已知方法将基准点定位在基片上并修正任何误差，以确保基片36准确放在非接触式喷射系统10中。

计算机18在第318步求出所要投放的粘性物质线上第一和最后一个投放点的位置坐标，并应用小点放置位置校准期间求出的偏移值。应明白，该偏差值可按基片上线的方位分解成X和Y分量。计算机18随后求出将液滴发生器12加速到在物质体积校准时求出的最大速度所需的距离。其次，确定提前开始点，这是在第一和最后点连线上离第一点的距离为加速距离的一点。此后，计算机18在第322步中命令运动控制器62使喷咀48移动。

首先命令移动到提前开始点，然后命令移动到按照偏差值修正的第一投放点。这样在到达提前开始点后，喷咀开始沿第一和最后投放点之间的线路运动。运动控制器62于是在第326步中确定在喷咀48已移动到下一个投放点时经偏差值修正的第一投放点。随后在第328步中，运动控制器62发命令给液滴发生器的控制器70打开喷射阀40并投放出第一小点。这样第一小点便以偏离第一投放位置的喷咀位置偏移值射出，但由于液滴发生器12与基片36之间的相对速度，第一小点着落在基片上要求的第一投放位置。

此后，重复322-328步骤的投放程序，以投放其它小点。每次重复时，计算机18发命令给运动控制器62，使液滴发生器12移动大小等于小点节距的位置增量。大小等于小点节距每次后续运动增量代表下一个投放点，且由运动控制器62在第326步中检测。在检测每个移动增量时，运动控制器62在第328步中发命令给液滴发生器的控制器70，使投放一液滴粘性物质。因为第一投放点经偏移值修正，所以其它逐渐增加的投放点也经偏移值修正。因此其它的小点也涂在基片要求位置上。

运动控制器62求出最后一个经偏移值修正的投放点何时到达，并发命令给液滴发生器的控制器70投放最后一小点。计算机18在第320步中确定所有小点何时投放完成。

这样，偏差值的应用，使投放器40投放物质液滴34的位置先于在固定不动的情况下的投放位置。但由于投放器40以最大速度运动且采用了最大速度确定的偏移值，因此通过在由偏移值确定的提前位置处喷射液滴，喷射的液滴34作为小点37落在基片36的要求位置上。

应当注意，在重复326-330步时，运动控制器62在识别连续的投放点时是根据绝对坐标值还是小点节距会有差异。如果运动控制器62沿小点节距运动，则偏移值只用于线路上的第一和最后投放点。但若运动控制器62求出每个投放点的绝对位置值，则要从各投放点的绝对坐标值中减去偏移值。

在使用中，根据用户说明书、使用的粘性物质种类、使用场合要求等，以不同次数进行小点尺寸、材料体积和小点放置位置校准。例如，在最初开始对一组零件进行小点投放处理时进行所有三项校准，例如在这些组件装到机器上或从机器上拆下的时候。此外，在粘性物质变更的任何时间也执行三项校准。另外，校准可在设定的时间间隔，部分时间间隔和每个部件上自动进行。还应注意，如果投放的重量、小点直径或小点尺寸改变，则应重新执行材料体积校准以获得新的最大速度；再有，如果最大速度改变，则应重新执行小点放置位置较准，以获得新的偏移值。

还可以应作小点尺寸校准，以便提供计算机18的存储器54中的校准表83(图2)。校准表83中储存大量小点尺寸，它们对各操作参数例如温度、活塞41的行程及/或变换器器80工作脉冲持续时间等作了校准。这样校准表83把特定的小点尺寸与温度及/或活塞行程及/或工作脉冲宽度联系起来。此外，根据这些储存的校准数据，可通过按需适当调整活塞冲程或工作脉冲宽度，而在小点投放循环时实时地改变小点尺寸，以满足不同应用要求。由于各种物质体积提前就知道，因此在一实施例中，从校准表83选择要求的小点尺寸也可提前编程。

作为上述的一例，基片第一部分可以要求第一种物质体积，又要求投放第一小点尺寸的三小点；基片第二部分可以要求第二种体积，该体积是投放到第一部分的第一小点的3.5倍。因为在第一部分上投放第一小点之后，但在第二部分上投放小点之前，有一半第一小点不能投放，所以计算机18从校准表83中选择了不同的第二小点尺寸。第二小点尺寸可分成第二物质体积整数倍而不带分数。然后计算机18发命令给液滴发生器的控制器70，以调整活塞冲程或改变工作脉冲宽度，以便在将小点投放到基片第二部分时提供第二小点尺寸，从而投放第二物质体积。

虽然一个尺寸的小点经常被投放在基片的一个区域以获得要求的物质体积，但在另一应用场合，可将第一尺寸的小点投放在一个区域上然后将第二尺寸的小点投放在同一区域来较准确地实现要求的体积。因此，与第一和第二尺寸的小点对应的活塞行程或工作脉冲持续时间可从校准表上读出，并在小点投放循环之间作适当调整。

另一方面，在某些场合，可根据从各片基片上测得的变化或在小点投放程序的改变而改变要求的物质体积。在某些场合，当测到要求的物质体积有变化时，计算机18会扫描校准表83，选择投放时能提供改变后的要求物质体积的小点尺寸。应明白，同样的参数不一定要和选择每个小点尺寸同时使用。例如，某些小点尺寸实际上可较准确、较方便用活塞行程的调整达到，而另外的小点尺寸可方便地调整工作脉冲持续时间达到。选择哪个参数来使用取决于喷液枪的性能与特性、投放的材料及其它与应用有关的因素。还应明白，也可用温度调节小点投放工序中的小点尺寸，但由于温度变化引起小点尺寸变化需要较长的时间，因此用温度调节不大现实。

非接触式喷射系统10将在空中的粘性物质小点较准确地涂到基片上。首先，非接触式喷射系统10有一温控器86，它包括二个独立的分别用于提高和降低喷嘴48的温度的部件56、57，使在喷嘴48中的粘性物质的温度得到准确的控制。其次，自动加热或冷却喷嘴的能力，使投放的体积或小点尺寸可通过喷嘴48的温度变化得到调节。此外，如下面所述，通过调节活塞41的行程或变换器80工作脉冲的持续时间可改变投放的体积或小点尺寸。这种简单便宜的系统的优点是校准小点尺寸的响应时间短。此外，非接触式喷射系统10使喷嘴48与基片36之间的相对速度，作为粘性物质投放特性和应用于基片上的物质特定总体积的函数，能自动优化。此外，最大速度可自动定期重新校准，其优点是将粘性物质的总量较准确地投放到基片上。此外非接触式喷射系统10优化了作为喷嘴与基片间相对速度函数的各飞行小点投放位置。这样，进一步的优点就是粘性物质小点在基片上的位置很准确。

尽管本发明已通过对一个实施例作了图示说明，且该实施例得到相当详细的说明，这不是要将权力要求书的范围局限于此。对于所述领域的技术人员而言，附加的优点和作修改是显而易见的。例如在所述实施例中，小点尺寸、物质体积及小点放置位置的校准被描述成是全自动校准循环。应明白，在其它实施例中，这些校准过程可根据应用场合及用户爱好而改变，适合用户的业务。

图6示出小点放置位置校准子程序的一个实施例。应明白，其它的实施例也可提供其它校准程序。例如，图7示出了另一小点放置位置校准子程序。在此校准程序中，计算机首先在第700步中命令运动控制器62移动液滴发生器12，将喷嘴48定位在工作面74的上方。此后计算机在第702步中命令运动控制器62以恒速沿第一方向移动液滴发生器12。同时，计算机在第704步中命令液滴发生器的控制其70打开喷射阀44，将粘性物质小点涂到基准位置。然后，计算机18在第706步中命令运动控制器62将液滴发生器12以恒速沿反方向运动。计算机18同时在第708步中命令液滴发生器的控制器70涂一小点粘性物质在基准位置上。结果工作面74上涂了两小点粘性物质。由于在这两次喷射工序中所有条件基本相同，两小点的中点也位于基准位置。

然后，计算机18在第710步中命令运动控制器使摄像机在这两小点上移动，即沿涂小点的同一路线运动。在运动中，计算机18与图像电路64能监控来自摄像机16的图像，并确定各小点相应边上的直径两端点的坐标值。知道这些点后，计算机18即能确定小点与小点的中央之间的距离。然后，计算机18在第712步中判断中点是否在基准位置的规定公差范围内。若否，计算机18能在第714步中求出偏移值并储存起来。偏移值应等于测得的小点之间距离的一半。为了确认该偏移值的精度，重复702-712步。但在第704和708步，计算机18命令液滴发生器的控制器射出液滴的位置偏移了一个由714步求出的偏移值。如果计算机在第712步中确定该距离仍在允差范围以外，则再重复702-714步直到确定的偏移值具有允许的距离。另一方面，如果小点放置位置校准子程序可靠性较高，则在第714中求出偏移值并储存后，程序直接地返回到图3的工作循环，如虚线716所示。

在另一实施例中，已知液滴发生器12的速度及小点间的距离，计算机18可求出时间提前值。这就是说，粘性物质液滴34在液滴发生器12到达基准位置前应喷射时间的增量。

图4示出小点校准子程序的一个实施例。应明白，其它实施例也可提供别的校准程序，例如，图8示出另一小点放置位置校准子程序。和图4所示校准程序一样，计算机18执行小点尺寸校准，这是通过改变喷嘴48内粘性物质的温度，从而改变粘性物质的粘度与流动特性来改变小点尺寸或体积。但图8的程序以天平52为测量仪器，替代摄像机16。在这校准程序的第一步中，计算机18在第800步中命令运动控制器62将液滴发生器12移动到校准站26，使喷嘴48在天平52的称盘76正上方。然后，计算机18在第802步中命令液滴发生器的控制器70在称盘上投放的小点。应明白，投放的小点在天平52的灵敏度范围内常检测不到。所以为了用天平52提供投放物的重量的统计可靠测量结果，必须投放大量小点。但若天平的灵敏度足够高，则只要涂一小点粘性物质就可用作小点尺寸校准。

投放程序结束，计算机18即在第804步中采用天平52的重量反馈信号，它代表投放小点的重量。计算机18然后在第806步中将投放的重量与储存在计算机存储器54种的规定重量做比较，并判断投放的重量是否小于规定重量。若是，计算机18在第808步中发一命令信号给加热器/冷却器的控制器60，以使温度设定点增加一增量。于是加热器/冷却器控制器60接通加热器56，并通过检测热电偶58的温度反馈信号，迅速提供喷嘴48及其中粘性物质的温度，使温度等于新的温度设定值。当达到了提高后的温度，计算机18发命令信号给运动控制器62和液滴发生器70，再次执行前述的802-806步。温度的增加降低了粘性物质可粘度，从而使每小点有较大体积和重量，及较大小点直径；该较大重量再次在第806步中规定的小点之间进行比较。如果投放的重量仍然太小，控制器18在第808步中再次发命令信号，再次提高温度设定值。重复执行802-808步再次发命令信号，再次提高温度设定值。重复执行802-808步直到计算机18确定现行的投放重量等于规定重量，或在其允差范围内。

如果计算机18在第806步中确定投放的重量不太小，则第810步中确定投放的重量是否太大。若是，计算机18便在第812步中发命令信号给加热器/冷却器的控制器60，使温度设定值减少一个增量。随着温度设定值的下降，加热器/冷却器的控制器60工作，接通冷却器56；并通过监测电热电偶58的温度反馈信号，使喷嘴48及其中的粘性物质的温度迅速降低到新温度设定值的温度。由于粘性物质温度降低，其粘性增加；因此，在后继的投放作业中各小点的体积与重量均较小，直径也较小。再次重复执行802-812步，直到投放的重量降低到规定重量，或处在其允差范围内。

在图8所示小点尺寸校准程序中，计算机18重复执行投放与测量所投重量的程序，直到达到规定重量。在另一实施例中，具体的粘性物质的温度变化与投放重量变化的关系可通过实验或其它方法确定。此关系可作为将温度变化与投放重量变化联系起来的数学算法或表格，储存计算机18中。可对许多不同的粘性物质制作和储存此算法和表格。因此可不用上述迭代程序，而在确定投放重量太大或太小的数值后，计算机18在第808、812步中应用储存的算法或表格找出为提供投放重量必要的变化所需的温度变化。在命令加热器/冷却器的控制器60将温度设定值改变所述值后，程序结束，如虚线814所示。上述小点尺寸校准程序还可以投放的小点重量为基础执行。知道了投放的小点数目后，计算机18可在第804步中求出每小点的平均重量。

图9示出了小点放置位置校准子程序的另一实施例。和图8所示校准程序一样，计算机18执行的小点尺寸校准程序是基于天平52的反馈信号来改变小点的尺寸或体积。但在图9的程序中，调节小点尺寸是通过调节投放器40中喷射阀44的活塞41的行程来实现的。在这校准程序的第一步中，计算机18在第900步中命令运动控制器62将液滴发生器12移动到校准站26，使喷嘴48在天平52的称盘76正上方。然后，计算机18在第902步中命令液滴发生器的控制器70将小点投放到称盘76上。应明白，投放的小点常在天平52的灵敏度范围以外而不能检测到。因此为了用天平52提供投放物质重量的统计可靠测量结果，必须投放大量小点。但若天平灵敏度足够高，则涂一滴小点的粘性物质也可用作小点尺寸校准。

投放程序结束时，计算机18即在第904步中采用天平52的反馈信号，它表示投放小点的重量。计算机18随后在第906步中将投放的重量与计算机存储器54中储存的规定重量作比较，并确定投放重量是否小于规定重量。若是，计算机在第908步中发出增达大活塞行程的命令给液滴发生器的控制器70，使控制器70开动马达61沿图2所示垂直向上方向移动测微计螺杆53。计算机18然后发命令信号给运动控制器62和液滴发生器70，再次执行步骤902-906的上述程序。活塞冲程增加导致投放的每小点有较大体积和重量并有较大小点直径。投放的所有小点的较大累计重量再次在906步中于规定的重量作比较。如果直径还太小，则计算机18在第908步中再次发出增加活塞行程的命令信号，从而使马达61进一步向上移动测微计螺旋53。重复执行902-908步直到计算机18确定现行投放重量等于规定重量，或在其允差范围内。

如果计算机在第906步中确定投放的重量不太小，则在第910步中判断投放重量是否太大。若是，计算机在第912步中发减小活塞行程的命令信号给液滴发生器控制器70，从而使马达61如图2所示使测微计螺旋53沿垂直向下运动。由于活塞行程较小，在后继的投放操作中，投放的每小点有较小的体积和重量和较小直径。再次重复执行902-912直到投放的重量下降到规定重量或在其允差范围内。

在图9的小点尺寸校准程序中，计算机18重复执行投放和测量所投重量的程序直到达到规定重量。在另一实施例中，特定粘性物质的投放重量变化与活塞行程变化之间的关系可用实验或其它方法确定。该关系将投放重量的变化与活塞行程变化联系起来的作为数学算法或表格被储存在计算机18中。算法或表格可按许多不同的粘性物质建立和储存。因此可不用上述的迭代程序，而在确定投放的重量太多或太少的值之后，计算机18可在第908和912步中利用储存的算法或表格求出为提供要求的投放重量变化所需的活塞行程变化。在命令液滴发生器的控制器70按此值改变活塞行程后，程序结束，如虚线914所示。上述小点尺寸校准程序也可基于投放小点的重量执行。知道了投放的小点数目，计算机18即可在第904步中确定投放的小点的平均重量。

应明白，在另一实施例中，在与图9所示类似的程序中，通过调整作用于开动喷射阀44的变换器80的脉冲持续时间也能改变各种物质的投放重量。例如，在第908步中，在测得投放重量太小的情况下，计算机18可命令液滴发生器的控制器70增加允许变换器80的信号持续时间。随着持续时间的加长，更多物质被投放，因而增大了投放重量和小点尺寸。同样，在第912步中，根据测得投放重量太大的情况，计算机18可命令液滴发生器的控制器70减少运行变换器80的信号持续时间。随着持续时间减少，较少物质被投放，因而减少了投放重量和小点尺寸。

虽然已通过对几个实施例的说明示出了本发明且虽然这些实施例说明很详细，但并不是要将权力要求书的范围限定于这些细节。所属技术领域的技术人员很容易发现附加优点及作修改。例如校准子程序被说成是在固定的平面74上投放粘性物质的小点；但应明白，在其它实施例中，可将粘性物质的小点喷射到基片36上来执行校准循环。因此本发明以其最广泛的方面来看不局限于所述的细节。因此，在不背离所附的权利要求书的精神和范围的情况下，可以超出这里所描述的细节。

Claims (5)

1.一种用于将粘性物质小点涂到一表面上的非接触式粘性物质喷射系统，该喷射系统包括：

喷射式投放器，它有喷咀且可连接粘性物质供应源，该喷射式投放器安装成可与所述表面作相对运动；

控制器，其可有效连接喷射式投放器，且其存储器可储存代表要投放的粘性物质总体积的总体积数值和代表该粘性物质总体积的投放长度的长度数值，该控制器通过命令喷射式投放器将许多粘性物质小点涂到所述表面上来执行校准循环；

仪器，其与控制器连接，且向控制器提供代表涂在所述表面上小点中的含粘性物质的量的反馈信号，控制器对反馈信号，即体积值和长度值作出响应，以确定能使所述物质总体积投放在所述长度上的喷射式投放器与表面之间作相对运动的最大速度。

2.权利要求1所述的非接触式喷射系统，其中，仪器是天平。

3.一种利用与控制器有效连接的喷射器将粘性物质喷射到一表面上的方法，该方法包括：

提供代表拟投放粘性物质总体积的总体积值和代表粘性物质总体积投放长度的长度值；

使投放器工作，以便将许多粘性物质小点涂到所述表面上；

向控制器发送反馈信号，该反馈信号代表涂在所述表面上的这些粘性物质小点所含粘性物质量；

确定投放在上述长度上的粘性物质总体积所需的该投放器与该表面之间相对运动的最大速度。

4.如权利要求3所述的方法，其中，确定最大速度还包括：

求出这些粘性物质小点中的每一个中投放的粘性物质体积；

求出所需小点的总数目，该总数目大致相当于由总体积值代表的粘性物质总体积；

求出为把这些粘性物质小点均匀分布由长度值代表的长度上所需的全部小点中各小点之间的距离；及

求出为把这些总数的粘性物质小点充分均匀投放在上述长度上，投放器与所述表面间的最大相对速度。

5.如权利要求3所述的方法，其中，确定最大速度还包括：

求出投放在这些粘性物质小点的每个小点中的粘性物质的体积；

求出为均匀投放由总体积值代表的粘性物质总体积所需的小点总数；

求出为把这此粘性物质小点均匀分布在由长度值代表的长度上所需的全部小点中各小点之间距离；及

求出小点速率值，该速率值代表为把粘性物质总体积以最大相对速度投放在所述长度上，从投放器投放粘性物质小点的速率。

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