CN101022911A - 用于模板印刷器的锡膏分发器 - Google Patents

Abstract

一种用于将锡膏印刷到基片上的模板印刷器，该印刷器包括支架、与支架相连的模板，该模板具有形成在其上的孔，印刷器还包括与支架相连的支撑组件用以支撑基片在模板下面的印刷位置，还包括分发头(28)，所述的分发头以这样的一种方式被连接到支架上，即，该分发头被配置以在第一和第二印刷周期中穿过模板。分发头包括支架组件和与支架组件相连的刮片组件(64)，该刮片组件具有第一和第二刮片(66，68)，所述的第一和第二刮片与模板相接触以在印刷周期中将锡膏印刷到模板上。第一和第二刮片(66，68)被构建并被安排以迫使锡膏穿过模板中的孔。分发头(28)进一步包括分发单元(50)，该分发单元被连接到支架组件上并具有适于分发锡膏的容器，分发单元(50)被放置在第一和第二刮片(66，68)之间以在其间沉积锡膏。进一步公开了一种将锡膏印刷到基片上的方法。

Description

用于模板印刷器的锡膏分发器

技术领域

本发明所涉及的是用于分发材料的装置和方法，更具体地说，本发明涉及的是用于在丝网或模板印刷器中分发锡膏的装置和方法。

背景技术

在典型的表面安装的电路板制造操作中，模板印刷器被用来将锡膏印刷到电路板上。典型地，具有衬垫图样或者一些其它的传导表面(锡膏将会被沉积到表面上)的电路板被自动地递送给模板印刷器，电路板上的一个或多个小的洞或者标记(被称为基准的)被用来在将锡膏印刷到电路板上之前适当地将电路板与印刷器的模板或丝网对准。在电路板被对准之后，所述的板朝向模板升起，锡膏被分发到模板上，并且刮片(或者涂刷器)横越模板以迫使锡膏通过形成在模板中的孔并到达板上。

在一些现有技术的模板印刷器中，分发头在第一和第二刮片之间释放锡膏，其中刮片中的一个被用来以与其它刮片方向相对的方向移动或滚动锡膏以越过模板。第一和第二刮片在板上交替使用以持续地使锡膏的滚动穿过模板的孔，用以印刷每一个连续的电路板。刮片典型地与模板成预先确定的角度以将向下的压力应用到锡膏上，从而迫使锡膏穿过模板的孔。

这种类型的分发系统在附图1-4中被示出。具体地，分发头10将锡膏的珠状物12沉积在模板14上。这种类型在附图1中以示意性的形式被示出。接下来，刮片16，18以这样的一种方式被定位在锡膏的珠状物12上，即，引导叶片18被提高离开模板14并且拖拉叶片16与模板接合(见附图2)。在印刷周期期间，拖拉叶片16滚动锡膏以迫使锡膏进入模板14的孔(未被示出)。通过刮片16所施加的外力迫使锡膏进入由模板14提供的孔。一旦完成印刷周期，在附图2和3中所示的引导叶片18被降低以接合模板14，以及拖拉叶片16(如在附图2和3中所示)被提高离开模板。参考附图4，叶片16变成引导叶片，叶片18成为拖拉叶片用以在接下来的印刷操纵中滚动锡膏越过模板14。

附图1-4中所示的系统的一个缺点在于刮片必须被巧妙地操纵，例如，通过提高一个叶片使锡膏能够在刮片之间被分发或者如附图1所示的移动整个刮片进行补充锡膏。

印刷锡膏的另外一种方法被记载在1999年9月7日授权给Freeman等的美国专利第5,947,022号。在这个专利中所描述的一种系统中，具有两个刮片的分发头通过向正在分发的锡膏上施加空气压力而被加压。具体地，当分发头处于较低的印刷位置上时，随着分发头移动越过模板，通过使用空气压力使锡膏从分发头中被受迫到模板上。对于分发头移动越过模板的每一个方向，刮片中的一个将成为拖拉叶片并将刮掉模板剩余的锡膏。在美国专利第5,947,022号中所描述的系统中，是由分发头所提供的压力，而不是它的刮片，迫使锡膏穿过模板。当印刷结束时，当需要提起分发头使其离开模板时，加压的空气在提起分发头离开模板之前就被关掉。应该可以理解的是，锡膏的压力被小心地保留在分发头的分发容器中以完成有效的印刷操作。

发明内容

本发明的一个方面是关于用于将锡膏印刷到基片上的模板印刷器。该模板印刷器包括支架、与支架相连的模板，模板具有形成在其中的孔，与支架相连的支撑组件，用以支撑基片在模板的下面的印刷位置上，还包括与支架以这样的一种方式相连的分发头，即，该分发头被配置以在第一和第二印刷周期期间横越模板。所述的分发头包括支架组件和与支架组件相连的刮片，该刮片具有与模板相接触用以在印刷周期中将锡膏印刷到模板上的第一和第二刮片。该第一和第二刮片被构建并被安排以迫使锡膏穿过模板的孔。分发头进一步包括与支架组件相连的分发单元，其具有适于分发锡膏的容器，该分发单元被放置在第一和第二刮片之间以在其中沉积锡膏。

第一刮片适于在第一印刷周期中印刷锡膏，第二刮片适于在第二印刷周期中印刷锡膏。分发单元具有限定容器的外壳。分发头进一步包括被构建并被安排用于容纳锡膏的可移动的管头，该管头具有与外壳相连的可移动的喷嘴用以分发来自外壳的锡膏，该管头还具有入口，用以接收加压的空气以向锡膏施加压力从而导致锡膏被分发。

分发头进一步包括与支架组件和分发单元相连的直移运动组件，以在第一和第二印刷周期中用于与分发头的运动方向横向的方向移动分发单元。该直移运动组件具有用以支撑分发单元的支撑托架，与支架组件相连的轨道部件，以及发动机用以沿着轨道部件移动分发单元。

本发明的第二个方面在于，一种用于将锡膏印刷到基片上的方法包括(a)将基片递送给模板印刷器，(b)将基片定位于印刷位置，(c)将具有孔的模板与基片接合，(d)通过第一和第二刮片中的一个迫使锡膏穿过模板中的孔到达基片上来执行印刷周期，以及(e)在印刷周期期间在第一和第二刮片之间沉积锡膏。

所述的方法进一步包括将随后的基片递送给模板印刷器，将随后的基片定位在印刷位置，以及通过第一和第二刮片中的另一个将锡膏印刷到随后的基片上来执行随后的印刷周期。在第一和第二刮片之间沉积锡膏的步骤进一步包括在第一和第二刮片之间沿着第一和第二刮片的长度沉积锡膏。

本发明的第三个方面在于，用于将锡膏沉积在模板印刷器的模板上的分发头进一步包括支架组件以及与支架组件相连的刮片组件，该刮片组件具有第一和第二刮片，所述的第一和第二刮片与模板相接触以在印刷周期中将锡膏印刷到模板上。第一和第二刮片被构建并被安排以迫使锡膏穿过模板的孔。与支架组件相连的分发单元具有适于分发锡膏的容器。该分发单元被放置在第一和第二刮片之间以在其中沉积锡膏。

本发明的第四个方面在于，用于将锡膏印刷到基片上的模板印刷器包括支架，与支架相连的模板，该模板具有形成在其中的孔，还包括与支架相连的支撑组件，用以支撑基片在模板下面的印刷位置，以及与支架相连的刮片组件，具有第一和第二刮片，所述的第一和第二刮片与模板相接触以在印刷周期中将锡膏印刷到模板上。第一和第二刮片被构建并被安排以迫使锡膏穿过模板的孔。模板印刷器进一步包括用于在印刷周期的任何时间，在第一和第二刮片之间沉积锡膏的装置。

附图说明

在附图中，相同的参考数字在全部附图中是指相同的或相似的部件。附图并不是按照比例绘制的，其重点在于说明下面所描述的具体的原理。

附图1是模板印刷器中现有技术的分发系统的透视示意表示；

附图2-4是在附图1中所示的现有技术的分发系统的侧面示意图，其示出在印刷操作期间分发系统的刮片；

附图5是根据本发明的一个实施方案的模板印刷器的正面透视图；

附图6是根据本发明至少一个实施方案的分发头的透视图；

附图7是在附图6中所示的分发头的顶部平面图；

附图8是在附图6和7中所示的分发头的侧视图。

具体实施方式

出于说明的目的，将结合用于将锡膏印刷到电路板上的模板印刷器对本发明的实施方案作以描述。本领域技术人员将会理解的是本发明的实施方案并不是限制到将锡膏印刷到电路板上的模板印刷器，而是可以用于需要分发各种不同材料(例如，胶水、胶囊状物(encapsulatents)、底层填料以及其它适当的组件装备材料)的其它的应用中。因此，本文中的任何关于锡膏的参考都考虑类似材料的应用。进一步，根据本发明的实施方案的模板印刷器并不限制到将锡膏印刷到电路板上的那些模板印刷器，而是包括用于将其它的材料印刷到多种基片上的那些印刷器。同样的，术语“丝网”和“模板”在此可以交换地使用以描述在印刷器中的设备，该设备限定将被印刷到基片上的图样。

附图5示出根据本发明的一个实施方案，由20表示的模板印刷器的前面透视图。模板印刷器20包括支架22，用以支撑模板印刷器的部件，包括位于模板印刷器的框箱内的控制器24，模板26，以及用于分发锡膏的分发头(由28表示)。正如接下来将会更加详细描述的，分发头28在控制器24的控制下沿着x，y，和z轴是可移动的，用以允许将锡膏印刷到电路板30上。

模板印刷器20同样包括运输系统，该运输系统包括轨道32和34，用于将电路板30传送到模板印刷器20中的印刷位置。模板印刷器20具有支撑组件36(例如，钉，凝胶体隔膜等)，该支撑组件在电路板处于分发位置时被定位在电路板30的下面。支撑组件36被用于抬高电路板30使其离开轨道32，34，以便当发生印刷的时候使电路板处位于与模板26相接触的位置，或者与其及其靠近。

正如下面所描述的，分发头28被配置用以容纳至少一个锡膏管头38，该管头在印刷周期中向分发头提供锡膏。在一个实施方案中，锡膏管头38以一种非常通常的方式与充满空气的空气软管的一端相连。充满空气的空气软管的另一端被附着到含在模板印刷器20的支架22内的压缩机上，该压缩机在控制器24的控制下向管头38提供加压的空气以迫使锡膏进入分发头28并到达模板26上。

在另一个实施方案中，诸如活塞的机械设备可能除了空气压力之外而被附加使用，或者替代空气压力而使用，用以迫使来自管头38的锡膏进入分发头38。仍然是另一个实施方案，控制器24通过使用具有应用具体软件的合适的操作系统的(例如，Microsoft^DOS或者Windows^NT)个人计算机而被执行以控制模板印刷器的操作，如在此所描述的。

模板印刷器20的操作如下。通过使用运输轨道32，34，电路板被装载进入模板印刷器20中。然后，分发头28沿着Z方向被降低直到它接触到模板26。分发头28在第一印刷周期中完全地横越模板26以迫使锡膏穿过模板26的孔并到达电路板30。一旦分发头28已经完全地横越模板26，电路板30被降低回到运输轨道32和34上并从印刷器20中被运输，以致第二个、随后的电路板被装载进入印刷器。为了在第二个电路板上印刷，分发头28在第二印刷周期中以与用于第一个电路板30的相对的方向移动越过模板26。分发头28的操作和结构的进一步描述将结合附图6-8被提供。

附图6示出根据本发明的至少一个实施方案的分发头28，该分发头28能够沿着相互垂直的X，Y，以及Z轴方向移动。如图所示，分发头28包括与模板印刷器20的支架相配连接的分发头支架40。具体地，分发头支架40具有板42，所述的板42被可滑动地安装在成对轨道(32，34)上，该成对轨道32和34是以图5中所描绘的方式由印刷器20的支架22所提供的，还具有固定到板上的垂直的支撑托架44。板42适于放在模板印刷器支架的轨道32和34上，并提供发动机用以移动分发头28来完成在模板26上第一和第二印刷周期。具体地，至少一个安装块48被提供用于实现分发头28沿着轨道32和34的滑动运动。

分发头进一步包括锡膏分发单元(由50表示)，其安装在支撑托架44上，随后被安装在形成于或安装在支撑托架上的轨道52上。发动机54为分发头沿着轨道52的运动供能，用以提供分发单元以与第一和第二印刷周期方向横向的方向进行直移运动。所提供的支撑托架44、轨道52和发动机54的作用在此作为直移运动组件。分发单元50被配置用以通过由气动马达(未示出)所供能的滑动机械装置56的装置沿着Z方向上下移动。

锡膏分发单元50包括限定圆柱形容器的圆柱壳体58。壳体58适于接收被设计用于容纳锡膏的圆柱形状的管头38。管头以一种已知的方式被可释放地固定在壳体上。在本发明的另一个方面，锡膏可以被手动安置在壳体58中。正如上面所讨论的，管头38被连接到充满空气的软管的一端，以及软管的另一端附着到压缩机上。来自管头和壳体的锡膏的分发由控制器24控制用以将锡膏分发到模板26上。具体地，锡膏穿过由壳体58的低端提供的端口或喷嘴60被分发。传感器62被可移动地安装到分发单元50的壳体58上，以检测管头38是否耗尽或者基本上耗尽锡膏。

参考附图8，分发头28进一步包括刮片组件，由64表示，用于在第一和第二印刷周期中迫使锡膏进入模板26的孔。如图所示，刮片组件64具有左和右刮片66和68，其分别通过左和右连接部件70，72被连接到分发头支架上。参考附图6，其示出的是只有一个刮片66，刮片66和68通过夹紧机械装置被固定到支撑托架44或板42上。这样的安排适于当分发头在第一印刷周期中行进时，左刮片66适于印刷锡膏。在第一印刷周期期间，右刮片68被轻微地抬高离开模板26的表面。一旦完成第一印刷周期，右刮片68降低与模板接合，左刮片66被轻微地抬高。同时地，基片(例如，电路板30)被逐出模板印刷器20并且随后的基片被递送到模板印刷器中并在此定位用于印刷。接下来，在分发头28在第二印刷周期中行进的时候，右刮片68迫使锡膏进入模板26的孔。

在操纵中，在第一和第二刮片66和68之间被分发的锡膏的量由控制器24控制，或者在本发明的另一个方面，由模板印刷器操纵员所控制。如附图6-8所示，更具体的是在附图8中所示的，分发单元50的喷嘴60被置于第一和第二刮片66和68之间。通过滑动机械装置56和气动马达使分发单元沿着Z轴降低，从而使分发单元的喷嘴60被置于刮片66和68之间，锡膏可以被分发在由刮片66和68所限定的分发区域中的任何位置。分发单元的直移运动通过开动马达54引发，以使分发沿着刮片66和68的长度。

本发明的一个优点在于，由第一和第二刮片66和68限定的分发区域不必要如同在美国专利第5,947,022中所公开的现有技术的分发器那样被加压。另外，由于分发头28已经被置于第一和第二刮片66和68之间，因此锡膏可以按照要求被分发，而不需要停止印刷操纵的运行或者在印刷操纵和必须移动刮片，移动分发单元和分发锡膏之间进行的等待。分发头28根据本发明至少一个方面被配置用以直接分发锡膏而不需要分别移动这些部件。本发明的另一个方面在于直移运动组件和滑动机械装置56可以使锡膏在沿着第一和第二刮片66和68的长度的任何位置上被分发。具体地，分发单元50能够被降低并且能够沿着轨道52的长度移动从而直接地将锡膏的珠状物沉积在刮片66和68之间，甚至是在印刷操纵期间。分发单元50的运动由控制器24控制，该控制器激发发动机54以实现该运动。在本发明的另一个实施方案中，模板印刷器操作员可以轻易地操纵模板印刷器20以沉积锡膏。

虽然本发明在此是结合具体的实施方案被示出和描述，但是本领域技术人员能够理解的是在形式上和细节上的各种不同的变化都将落入本发明所要求保护的范围，本发明的保护范围只是由随后的权利要求所限定。

Claims (27)

1.一种用于将锡膏印刷到基片上的模板印刷器，该模板印刷器包括：

支架；

与支架相连的模板，该模板具有形成在其中的孔；

与支架相连的支撑组件，用以支撑基片在模板下面的印刷位置；以及

与支架相连的分发头，该分发头以一种被配置在第一和第二印刷周期期间横越模板的方式被连接到支架上，所述的分发头包括：

支架组件；

与支架组件相连的刮片组件，刮片组件具有第一和第二刮片，所述的第一和第二刮片与模板相接触以在印刷周期中将锡膏印刷到模板上，所述的第一和第二刮片被构建和安排以迫使锡膏穿过模板中的孔，以及

与支架组件相连的分发单元，该分发单元具有适于分发锡膏的容器，该分发单元被放置在第一和第二刮片之间以在其中沉积锡膏。

2.根据权利要求1的模板印刷器，第一刮片适于在第一印刷周期期间印刷锡膏，第二刮片适于在第二印刷周期期间印刷锡膏。

3.根据权利要求1的模板印刷器，分发单元具有限定容器的外壳。

4.根据权利要求3的模板印刷器，分发头进一步包括可移动的管头，该管头被构建和安排用于容纳锡膏。

5.根据权利要求4的模板印刷器，管头具有可移动的喷嘴，该喷嘴与外壳相连以分发来自外壳的锡膏，管头具有用以接收加压的空气以将压力施加到锡膏上从而导致锡膏被分发的入口。

6.根据权利要求1的模板印刷器，分发头进一步包括与支架组件和分发单元相连的直移运动组件，该直移运动组件在第一和第二印刷周期以与分发头的运动方向横向的方向移动分发单元。

7.根据权利要求6的模板印刷器，直移运动组件具有支撑托架以支撑分发单元，与支架组件相连的轨道部件，以及发动机用以沿着轨道部件移动分发单元。

8.一种用于将锡膏印刷到基片上的方法，该方法包括：

将基片递送给模板印刷器；

将基片定位在印刷位置；

使具有孔的模板与基片相接合；

通过第一或第二刮片中的一个迫使锡膏穿过模板的孔到基片上执行印刷周期；

在印刷周期期间，在第一和第二刮片之间沉积锡膏。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

将随后的基片递送给模板印刷器；

将随后的基片定位在印刷位置上；

通过第一和第二刮片中的另一个将锡膏印刷到随后的基片上执行随后的印刷周期。

10.根据权利要求8所述的方法，其中在第一和第二刮片之间沉积锡膏的步骤进一步包括在第一和第二刮片之间沿着第一和第二刮片的长度沉积锡膏。

11.一种用于将锡膏沉积到模板印刷器的模板上的分发头，该分发头包括：

支架组件；

与支架组件相连的刮片组件，该刮片组件具有第一和第二刮片，所述的第一和第二刮片接触模板以在印刷周期中将锡膏印刷到模板上，该第一和第二刮片被构建和安排以迫使锡膏穿过模板的孔；以及

与支架组件相连的分发头，该分发头具有适于分发锡膏的容器，分发头被放置在第一和第二刮片之间以在其中沉积锡膏。

12.根据权利要求11的分发头，第一刮片适于在第一印刷周期期间印刷锡膏，和第二刮片适于在第二印刷周期期间印刷锡膏。

13.根据权利要求11的分发头，分发单元具有限定容器的外壳。

14.根据权利要求13的分发头，分发头进一步包括可移动的管头，该管头被构建和安排用于容纳锡膏。

15.根据权利要求14的分发头，管头具有与外壳相连的可移动的喷嘴，用以分发来自外壳的锡膏，管头具有用以接收加压的空气以将压力施加到锡膏上从而导致锡膏被沉积的入口。

16.根据权利要求11的分发头，进一步包括与支架组件和分发单元相连的直移运动组件，用以沿着第一和第二刮片的方向上移动分发单元。

17.根据权利要求16的分发头，直移运动组件具有支撑分发单元的支撑托架，与支架组件相连的轨道部件，以及发动机，用以沿着轨道部件移动分发单元。

18.一种用于将锡膏印刷到基片上的模板印刷器，该模板印刷器包括：

支架；

与支架相连的模板，该模板具有形成在其中的孔；

与支架相连的支撑组件，用以支撑基片在模板下面的印刷位置上；

与支架相连的刮片，该刮片具有与模板接触以在印刷周期期间将锡膏印刷到模板上的第一和第二刮片，所述的第一和第二刮片被构建并被安排以迫使锡膏穿过模板的孔；以及用于在印刷周期的任何时间在第一和第二刮片之间沉积锡膏的装置。

19.根据权利要求18的模板印刷器，第一刮片适于在第一印刷周期印刷锡膏，和第二刮片适于在第二印刷周期印刷锡膏。

20.根据权利要求18的模板印刷器，所述的用于沉积锡膏的装置包括与支架相连的分发头。

21.根据权利要求20的模板印刷器，分发头被配置以在第一和第二印刷周期期间横越模板。

22.根据权利要求21的模板印刷器，分发头包括：

支架组件；

与支架组件相连的分发单元，该分发单元具有适于分发锡膏的容器，分发单元被放置在第一和第二刮片之间以在其中沉积锡膏。

23.根据权利要求22的模板印刷器，分发单元具有限定容器的外壳。

24.根据权利要求23的模板印刷器，分发头进一步包括可移动的管头，该可移动的管头被构建和安排用于容纳锡膏。

25.根据权利要求24的模板印刷器，管头具有与外壳相连的可移动的喷嘴，该喷嘴分发来自外壳的锡膏，管头具有用以接收加压的空气以将压力施加到锡膏上从而导致锡膏被分发的入口。

26.根据权利要求22的模板印刷器，分发头进一步包括与支架组件和分发单元相连的直移运动组件，该直移运动组件用以在第一和第二印刷周期期间以与分发头的运动方向横向的方向移动分发单元。

27.根据权利要求26的模板印刷器，直移运动组件具有用以支撑分发单元的支撑托架，与支架组件相连接的轨道部件，以及发动机，用以沿着轨道部件移动分发单元。

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