CN102037800B

CN102037800B - 用于将材料分配到基板上的方法和装置

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Publication number: CN102037800B
Application number: CN200980118859.XA
Authority: CN
Inventors: 休·R.·理德
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-09
Also published as: GB2471615A; KR101560322B1; WO2009120411A1; DE112009000667T5; KR20100130204A; GB201017719D0; CN102037800A; US20080296311A1; US8230805B2; US7923056B2; GB2471615B; DE112009000667B4; US20110163120A1

Abstract

一种分配装置，包括框架，与该框架连接的支座，与该框架连接的门架，与该门架连接的第一分配单元，与该门架连接的第二分配单元，以及与该框架和该门架之一连接的成像系统。该成像系统可以设置为捕获第一图案和第二图案的至少一个图像，其中该第二图案与该第一图案相同。该分配装置进一步包括控制器，其设置为基于所述至少一个捕获的图像来检验该第一图案和该第二图案是否相对于彼此适当地定位在支座上，以允许第一分配单元在第一图案上以及第二分配单元在第二图案上同时进行分配操作。其他分配的实施例和方法进一步被公开。

Description

用于将材料分配到基板上的方法和装置

相关申请

本申请是2007年6月1日提交的，名称为用于将粘性材料分配到基板上的方法和装置，申请号为11/809,590的美国专利申请的部分继续申请，该美国专利申请正在审查中并且为了所有目的通过引用被并入本申请。

技术领域

本发明通常涉及用于将粘性材料分配到如印刷电路板的基板上的方法和装置，并且更具体地涉及以提高的效率将材料分配到基板上的方法和装置。

背景技术

在现有技术中，存在各种类型的用于为各种应用分配精确量的液体或浆的分配系统。一种这样的应用是将集成电路芯片和其他电子元件组装到电路板基板上。在这种应用中，自动化的分配系统用于将液体环氧树脂或焊膏或一些其他相关材料的点分配到电路板上。自动化的分配系统还用于分配底部填充材料线和封装材料线，这些材料可以用来将元件机械地固定至电路板。上面描述的示例性分配系统包括由位于马萨诸塞州的富兰克林的Speedline Technologies，Inc.公司制造和配销的分配系统。

在典型的分配系统中，泵和分配器组件被安装到移动组件或者门架，用于通过由计算机系统或控制器控制的伺服电动机沿着三个相互正交的轴(X、Y、Z)移动泵和分配器组件。为了在电路板或其他基板上的预期区域分配液体点，泵和分配器组件沿着共平面的水平X和Y轴移动直到其位于预期区域的上方。然后，泵和分配器组件沿着竖直取向的垂直的Z轴下降，直到泵和分配器组件的喷嘴/针处于基板上方适当的分配高度。泵和分配器组件分配液体点，然后沿着Z轴上升，沿着X和Y轴移动到新的位置，并且沿着Z轴下降来分配下一个液体点。为了应用如上面所述的如底部填充材料和封装材料，泵和分配器组件通常被控制以当泵和分配器在X和Y轴沿着预期的线路径移动时分配材料线。

在某些情况下，这种分配器系统的生产速度可能受到特定分配泵组件能够精确地并且受控制地分配材料的点或线的速度的限制。在其他情况下，这种系统的生产速度可能受到部件能被装载入和卸载出机器的速度的限制。在其他情况下，这种系统的生产速度可能受到工艺需求的限制，如在底部填充材料的应用中加热基板至特定温度所需的时间，或者分配的材料流动所需的时间。在所有的情况和应用中，单个分配系统的生产能力存在某些限制。

在集成电路的制造过程中，产量需求常常超出单个分配系统的产生能力。为了克服单个分配系统生产能力的限制，应用各种策略来改善生产工艺。

发明内容

本发明的一个方面涉及用于在电子基板上分配各种粘性材料的分配装置。在某个实施例中，该分配装置包括：框架；与框架连接的支座，该支座用以接收电子基板；第一分配单元，其设置为分配粘性材料；第二分配单元，其设置为分配粘性材料；与所述框架连接的门架，所述门架包括第一Z驱动机构，其设置为支撑第一分配单元，并设置为当执行分配操作时朝向第一电子基板图案降低第一分配单元，还包括第二Z驱动机构，其设置为支撑第二分配单元，所述第二Z驱动机构设置为当执行分配操作时朝向第二电子基板图案降低第二分配单元，其中，第二Z驱动机构能够被相对第一Z驱动机构调整一预定距离；以及，控制器，其设置为控制第一分配单元在第一电子基板图案上的分配操作和第二分配单元在第二电子基板图案上的分配操作。

分配装置的实施例可以包括与门架连接的视觉系统以将第一分配单元与第一电子基板对准以及将第二分配单元与第二电子基板对准。在一个实施例中，第一和第二分配单元中的每一个包括非接触式分配单元。在某个实施例中，非接触式分配单元设置为流注粘性材料到电子基板上。在另一个实施例中，非接触式分配单元设置为将粘性材料投射在电子基板上的区域处。

本发明的另一个方面涉及一种在电子基板上分配粘性材料的方法，包括：将第一电子基板图案运送至分配位置；将第二电子基板图案运送至分配位置；将第一电子基板图案与第一分配单元对准；将第二分配单元定位在离开第一分配单元预定距离的位置；从第一分配单元向第一电子基板图案上预期区域处分配材料；并且从第二分配单元向第二电子基板图案上预期区域处分配材料。

本发明的实施例可以包括通过朝向第一电子基板图案降低第一分配单元来从第一分配单位分配材料和/或通过朝向第二电子基板图案降低第二分配单元来从第二分配单元分配材料。

仍是本发明的另一个方面涉及一种在电子基板上分配粘性材料的方法，包括：将第一和第二电子基板图案运送至各自的分配位置；在第一电子基板图案上方定位第一分配单元；将第二分配单元定位在离开第一分配单元一预定距离处；从第一分配单元向第一电子基板图案上的预期区域分配材料，其中，从第一分配单元分配材料包括朝向第一电子基板图案降低第一分配单元；从第二分配单元向第二电子基板图案上的预期区域分配材料，其中从第二分配单元分配材料包括朝向第二电子基板图案降低第二分配单元。

本发明的实施例可以包括通过识别与第一电子基板图案相关联的第一参考点和与第二电子基板图案相关联的第二参考点来确定预定距离。

本发明另一个方面涉及一种在电子基板上分配粘性材料的方法，包括下列步骤：(1)识别第一和第二电子基板上的基准区域的位置；(2)基于基准区域将第二分配单元定位在离开第一分配单元一预定距离的位置；(3)将第一分配单元移动至第一电子基板上的第一分配区域；(4)在第一电子基板上的第一分配区域处进行分配；(5)将第二分配单元移动至第二电子基板的第一分配区域；(6)在第二电子基板上的第一分配区域处进行分配；以及(7)对第一和第二电子基板上的每一个剩余的分配区域重复步骤(3)和(6)。

本发明的实施例可以进一步包括校准第一和第二分配单元与照相机之间的距离。在一个实施例中，步骤(4)和(6)的发生不需要接触电子基板。在某个实施例中，步骤(4)和(6)通过使用设置为流注粘性材料到电子基板上的非接触式分配单元实现。在另一个实施例中，步骤(4)和(6)通过使用设置为在电子基板上的一区域处投射粘性材料的非接触式分配单元实现。步骤(3)和(5)可以通过能在X轴和Y轴方向上移动分配单元的门架实现，其中该门架不能在Z轴方向上移动分配单元。

本发明的一个方面涉及一种分配装置，包括框架，与框架连接的支座，所述支座设置成支撑至少一个电子基板，与框架连接的门架，与门架连接的第一分配单元，所述第一分配单元设置为分配材料，与门架连接的第二分配单元，所述第二分配单元设置为分配材料，与所述框架和所述门架之一连接的成像系统，所述成像系统设置为捕获第一图案和第二图案的至少一个图像，所述第二图案与第一图案相同，以及控制器，其设置为基于至少一个捕获的图像来检验第一图案和第二图案是否相对于彼此适当地定位在支座上，以允许第一分配单元在第一图案上以及第二分配单元在第二图案上同时进行分配操作。

本发明的分配装置的实施例可以包括门架，其包括至少一个Z驱动机构，该Z驱动机构设置为当由第一分配单元和第二分配单元中的至少一个执行分配操作时支撑和降低第一分配单元和第二分配单元。在一个实施例中，所述至少一个Z驱动机构包括第一Z驱动机构，其设置为支撑第一分配单元，所述第一Z驱动机构设置为在执行分配操作时朝向第一图案降低第一分配单元，还包括第二Z驱动机构，其设置为支撑第二分配单元，所述第二Z驱动机构设置为在执行分配操作时朝向第二图案降低第二分配单元。基于至少一个捕获的图像，能将第二分配单元调整至离开第一分配单元一预定距离。在某个实施例中，第一和第二分配单元中的每一个可以包括非接触式分配单元。在另一个实施例中，非接触式分配单元设置为流注或投射材料到电子基板上。

本发明的另一个方面涉及一种分配装置，包括门架，与门架连接的至少两个分配单元，至少两个分配单元中的每一个包括设置为分配材料的非接触式分配单元，与门架连接的成像系统，该成像系统设置为捕获第一图案和第二图案的至少一个图像，第二图案与第一图案相同，和控制器，其设置为基于至少一个捕获的图像来检验第一图案和第二图案是否相对于彼此适当地定位在支座上，以允许第一分配单元在第一图案上以及第二分配单元在第二图案上同时进行分配操作。

分配装置的实施例可以包括设置非接触式分配单元来流注材料到电子基板上。在另一个实施例中，非接触式分配单元设置为在电子基板上的一区域处投射材料。

本发明进一步的方面涉及一种分配材料的方法，包括：将电子基板运送至分配位置，所述电子基板具有至少两个相同的图案；捕获至少两个图案的至少一个图像；以及基于捕获的图像来确定至少两个图案是否适当地定位，以在至少两个图案上同时执行分配操作。

这种方法的实施例可以包括：当至少两个图案未适当定位时，在至少两个图案中的第一图案上执行第一分配操作，并且在至少两个图案中的第二图案上执行第二分配操作。在一个实施例中，第二分配操作在第一分配操作之后执行。如果至少两个图案是适当定位的，可以在至少两个图案上同时执行分配操作。第一分配单元可以在第一图案的第一区域上方定位，并且第二分配单元可以在第二图案的第一区域上方定位。分配操作可以由第一和第二分配单元执行。在某个实施例中，第二分配单元与第一分配单元间隔一预定距离。在另一个实施例中，材料可以从第一和第二分配单元分配在第一和第二图案各自的第一区域上。这种设置使得第一分配单元可以在第一图案的第二区域上方移动，并且第二分配单元可以在电子基板的第二图案的第二区域上方移动。材料可以从第一和第二分配单元分配在第一和第二图案各自的第二区域上。当从第一分配单元分配材料时，可以朝向第一图案降低第一分配单元。类似地，当从第二分配单元分配材料时，可以朝向第二图案降低第二分配单元。

在本发明的另个一方面中，一种分配材料的方法包括下列步骤：(1)识别在电子基板上的超过一个区域的位置；(2)基于识别的位置来确定第一图案的分配区域和第二图案的分配区域是否适当地定位以在第一和第二图案上同时执行分配操作；(3)如果适当地定位，将第一分配单元移动至第一图案上的分配区域并且将第二分配单元移动至第二图案上的分配区域，第一图案的分配区域与第二图案上的分配区域相对应；(4)由第一分配单元在第一图案上的分配区域和由第二分配单元在第二图案上的分配区域同时进行分配；以及(5)对在电子基板的第一和第二图案上的每一个剩余的分配区域重复步骤(3)和(4)。

这种方法的实施例可以包括：校准第一和第二分配单元与照相机之间的距离；不接触电子基板而执行步骤(4)；通过使用非接触式分配单元执行步骤(4)，该非接触式分配单元设置为通过流注和投射中的至少一种将材料分配至电子基板上；以及通过能在X轴和Y轴方向移动分配单元的门架执行步骤(3)。

本发明可通过查看下面的图、详细的说明书和权利要求之后被充分理解。

附图说明

附图不意味着按照比例绘制。在附图中，各个图中所示的每一个同样的或者几乎同样的元件由相同的标号表示。为了清楚的目的，并非每一个元件在每一幅图中都被标记。在附图中：

图1是分配器的侧视示意图；以及

图2-4是分配器的示意图；以及

图5和6是用于实施本发明方法的本发明实施例的另一个分配器的示意图。

具体实施方式

仅为说明的目的，而不是限定普遍性，下面将参照附图详细描述本发明。本发明在其应用中并不限于下面的描述和附图所示的部件的结构和设置。本发明的教导能够有其他的实施方式或以各种方式实施和实现。同样，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当视为限制。这里使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”以及由它们变异来的词，意思是包括在它们之后列出的项目和它们的等同物以及其他项目。

如上所述，在一些情况下，有时候使用多个独立的分配系统来提高分配操作的产量。这种方案常常是昂贵的，需要多个机器，额外的生产空间，并且在一些情况下需要多个机器操作者。在典型的实施中，生产场地空间是受限制的且昂贵的。因此需要减少每一个生产系统在生产场地上的占地(footprint)，并减少需要运转和维持的单个机器的数量。

对于某些应用，相同电路图案的多个例图制作在共同的基板上。一个普通的例子是手机电路图案，其中四个或更多图案可能设置在单个基板上。在这种情况下，在电路图案的多个例图之间常常存在固定的且均一的偏移量，该电路图案的多个例图可以设置在共同的基板上且在沿着钻孔完成之后被互相分开。此外，在工业中已知的是可以利用具有多个分配单元或泵的分配系统来提高生产能力。在这种系统中，多个分配泵之间的偏移量距离可以调整为与多个电路距离之间的偏移距离基本相同，而且如果这种偏移调整的精确度在最终的分配图案的精确度要求内，那么多个分配泵能通过单个X、Y、Z门架同时定位且同时运作。

当分配系统和将要分配在上面的基板或者元件一起呈现，典型的是使用自动可视系统定位和校准部件和/或部件中的关键零件的实际位置。这种定位和校准允许该系统补偿基板或元件自身的变化或者相对于分配单元定位系统的坐标系固定基板或元件时的变化。

当并行利用多个分配单元或头来实现高的集体生产能力时，举例来说，同时在两个基板上分配，典型的是多个分配单元被编程以在基本相同的元件上执行基本相同的任务。然而，由于元件自身的微小变化或是相对于定位系统固定元件时微小的变化，可能需要独立地修正多个分配单元中的每一个分配单元。因为这些修正对多个分配单元中的每一个是唯一的，必须单独将每个分配单元相对它的基板定位。因此，设置多个分配单元的分配器更适合于粗糙的分配应用，其中精确的分配是不重要的。

通过利用多个独立的分配单元来实现高的生产能力的一个现有技术系统在1998年3月2日提交的美国专利申请号为09/033,022，现为美国专利号6,007,631中描述，该专利通过引用结合在本申请中。这个分配系统利用多个独立的分配单元或头。多个分配单元中的每一个安装在单独的定位系统上并且在独立工作区域上方操作。

通过利用多个单元和部件的多个托盘实现高生产能力的一个其他现有技术的系统记载在2002年12月11日提交的申请号60/432,483(现已放弃)的美国临时专利申请和2003年9月12日提交的申请号10/661,830(现已放弃)的美国专利申请中描述，这两个专利申请都通过引用结合在本申请中。

理想的是在实现多个分配单元或头的至少一些生产能力优势的同时仍具有单个分配系统尺寸和成本的优势。下面描述的本发明的实施例实现了上述现有技术的分配器的生产能力的优势，并同时进一步减少了将多个分配单元定位在具有共同门架的基板的表面上方所产生的占地和成本。具体地，本发明的实施例涉及分配单元、分配方法和包含本发明方法和装置的分配系统。本发明的实施例能用在由位于马萨诸塞州的富兰克林的Speedline Technologies，Inc.公司提供的CAMALOT品牌的分配系统平台。

图1示意性地示出了总体由10标示的分配器，其用于将粘性材料(例如，粘结剂、密封剂、环氧树脂、焊膏、底部填充材料等)或半粘性材料(例如，助焊剂等)或者基本上是非粘性的材料(例如，墨水)分配到电子基板12上，如印刷电路板或半导体晶片。基板12可以包括任何类型的需要在上面分配的表面或者材料。分配器10包括主要由14和16分别标示的第一和第二分配单元或头，和控制分配器运作的控制器18。虽然示出两个分配单元，应当理解可以设有超过两个的分配单元。

分配器10还包括框架20，该框架20具有用于支撑基板12的底座22和用于支撑和移动分配单元14、16的可移动地连接至框架20的门架24。如印刷电路板的制造领域中公知的，运送系统(未显示)可以使用在分配器10中以控制将电路板运载至分配器以及将电路板从分配器卸载。门架24能够使用在控制器18控制下的电动机在X轴和Y轴方向上移动，以将分配单元定位在电路板上方的预定位置。

现参考图2-4，且更具体地参考图2，门架24可以设置为包括左侧轨道26、右侧轨道28和在两侧轨道之间延伸的横梁30。横梁30设置为沿着侧轨道26、28在Y轴方向上移动以实现分配单元14、16的Y轴移动。分配单元14、16的X轴向移动通过安装在横梁30上的运送装置32实现。具体地说，运送装置32内存放分配单元14、16，且设置为沿着横梁30的长度在X轴方向上移动，以将分配单元移动至位于底座22上的基板12上方的预期位置。在某个实施例中，门架24在X-Y平面中的移动(也就是，横梁30和运送装置32的移动)可以通过如本领域内公知的采用由各自的电动机驱动的滚珠丝杠副实现。

在一个实施例中，在这里描述的平台分配器10可以具体为由位于马萨诸塞州的富兰克林的Speedline Technologies，Inc.公司销售的FX-D牌分配系统。在另一个实施例中，平台分配器可以具体为也由Speedline Technologies，Inc.公司销售的SMARTSTREAM^TM牌分配系统。

如上所述及的，分配单元14、16能通过在图2-4中分别由34、36标示的独立的Z驱动机构实现Z轴移动。Z轴移动的量通过测量分配单元14和/或16之一的喷嘴(未显示)尖端与基板12之间的距离确定。当移动时，分配单元14、16中的一个或者全部可以定位在基座12上方的额定间隙高度的位置。当从一个分配位置移动到另一个分配位置时，该间隙高度可以保持在基座12上方相对一致的高度。一旦到达预定的分配位置，Z驱动机构34、36将它们各自的分配单元14、16降低至基板，以实现在基板12上分配材料。

在某一实施例中，移动全部分配单元的共同门架可以控制分配单元。因此，可以设有单独的Z驱动机构。这种结构特别适合分配单元将粘性材料流注或投射到电路板上。在一个实施例中，分配单元可以是在2007年2月16日提交的申请号为11/707,620、名称为在基板上分配粘性材料的方法和装置的美国专利申请中公开的类型，该申请要求2006年11月3日提交的申请号为60/856,508、名称为在基板上分配粘性材料的方法和装置的美国临时专利申请的优先权，上述两个申请通过引用结合在本申请中并转让给本发明的受让人，马萨诸塞州富兰克林的Speedline Technologies，Inc.公司。通过所述非临时和临时申请中公开的分配单元，粘性材料流注到基板上预定的起始和终止点之间。在另一个实施例中，分配单元可以是1998年5月5日授权的专利号为5,747,102、名称为分配微量液体材料的方法和装置的美国专利中公开的类型，该申请通过引用结合在这里。通过在该专利中公开的分配单元，粘性材料被投射在基板上的预定区域。流注或投射粘性材料的分配单元可以被称为非接触分配单元，其中不需要Z轴向移动，但可提供。

在一个实施例中，为测量电路板上方预期高度处的分配单元的喷嘴的高度，提供了一种用于在Z轴方向上测量电路板上方的分配器喷嘴的高度系统。在一些高度(或距离)测量系统中，在测量系统和表面之间产生物理接触。一种这样的高度测量系统在专利号为6,093,251、名称为用于测量分配系统中基板高度的装置的美国专利中揭示，该专利转让给本发明的受让人并且通过引用结合在本发明中。具体地说，专利号为6,093,251的美国专利公开了一种在参照点和电路板上的区域之间可伸缩的测量探针，来测量基板的高度。

在其他的高度测量系统中，激光源和光感系统被结合来测量目标物的位置，而不需要物理接触。非接触测量系统的一个实例由位于德国奥腾堡的Micro-Epsilon Messtechnik GmbH公司制造和配销。在其他实施例中，能合并高度测量系统以便于电路板顶面的垂直位置上变化的测量和补偿。

仍具体参照图2，分配单元14、16以由一个或全部分配单元来执行分配操作的方式在基板12上方移动。然而，在分配之前，确定基板12相对于分配单元14、16的位置以便精确分配能发生。具体地说，运送装置32包括设置为获得基板12的图像的光学元件或照相机38。照相机38在这里可以是指“视觉系统”或者“成像系统”。为使基板12与分配单元14、16和门架24对准，通过照相机38获得至少两个基准(44、46)的图像。如果基板12不在适当位置，可以操纵门架24以计算基板的实际位置。在一个实施例中，可以校准照相机38来确定分配单元14、16中的每一个的照相机到喷嘴的偏移距离。可选择地，分配器50的操作者可基于先前存在的信息编写照相机与喷嘴的偏移距离。

图3示出了位于扩大的歪斜位置的基板12。如图所示，基板12的底部边缘40相对X轴成一角度42。门架24在基板12上方移动照相机38到达第一位置，在第一位置，照相机获得第一基准44的图像，该第一基准位于基板12的左下角位置，如图3中所示。在获得第一基准44的图像之后，门架24在基板12上方移动照相机38到达第二位置，在第二位置，照相机获得第二基准46，该第二基准位于基板的右上角位置。基于第一和第二基准44、46的图像，控制器18能操纵门架24以由任一个分配单元执行分配操作。例如，如图3中所示，在区域A₁、B₁和C₁处实施分配操作。然而，如能够预期的，可以由分配单元14、16中的一个或者全部实施任何次数的分配操作。例如，可以在基板12上分配材料线，而不是在某一个位置分配材料。

转向图4，分配器10可以设置成在两个基板12A、12B上实施分配操作，两个基板例如可以相互连接(如具有上面所述的手机配置)或可以独立地定位在托盘中的底座22上。对于图4所示的基板12A、12B，基板中的每一个均在对准的或已知的位置。因此，可以开始由任一分配单元14或16或两者在位于第一基板12A上的A₁、B₁和C₁处实施分配。一旦在第一基板12A上完成分配，可以沿着横梁30在X轴方向上移动运送装置，以便由任一分配单元14或16或两者在第二基板12B上的区域A₂、B₂和C₂处实施分配操作。明显地，如上所述，通过在Y轴方向上移动横梁30以及在X轴方向上移动运送装置32得以实现分配单元14、16的移动。

参照图5，本发明实施例的分配器总体标示为50。如图所示，分配器50与图2-4中示出的分配器10相似。因此，图2-4中示出的分配器10和图5中示出的分配器50中相应的部分由相应的标号标示。

关于分配器50，第二分配单元16通过可调节的支架52与运送装置连接。因此，第二分配单元16可从第一分配单元14偏移预定距离Dx。在特定实施例中，可以通过许多机构如伸缩臂或者滑动支架来操纵支架52以变化或者改变距离Dx。特别是，如上所述，门架24在基板12上方移动照相机38至第一位置，在第一位置，照相机获得第一基准44的图像。在获得第一基准44的图像后，门架24在基板12上方移动照相机38至第二位置，在第二位置，照相机获得第二基准46的图像。基于第一和第二基准44、46的图像，控制器18能操纵门架24由任一个分配单元实施精确分配操作。

对于在图5中所示的基板12A、12B，该基板被示为在对准的或已知位置，以在第一基板12A上的区域A₁、B₁和C₁处开始分配操作，例如，此次是由第一分配单元14实施。一旦由第一分配单元14完成在第一基板12A上分配，代替如图2-4所示的分配器10中沿着横梁30在X轴向上移动运送装置32，除了在需要材料的位置之间移动第二分配单元16，运送装置32不需要任何移动。

具体地说，第二分配单元16位于第二基板12B上方的适当位置以实施在区域A₂、B₂和C₂处的分配操作。如示出的，支架52以预定距离Dx与第二分配单元16连接，该预定距离可以被操纵从而其可以达到与第一和第二基板之间的距离Lx相等的距离。在这个具体的实例中，第二基板12B上的区域A₂、B₂和C₂与第一基板12A上的区域A₁、B₁和C₁对应。再次，如上所述，通过在X轴方向上移动运送装置32并且在Y轴方向上移动横梁30以实现分配单元14、16在X-Y平面内的移动。通过分别与第一和第二分配单元14、16相关联的独立的Z驱动机构34、36实现Z轴方向上的移动。

图6示出了图5中所示的基板12A、12B和分配器50，其中基板位于扩大的歪斜位置。如图所示，基板12A、12B的底部边缘40A、40B分别相对于X轴成一角度42。为确定基板12A、12B两者的位置或者定位，门架24在第一基板12A上方移动照相机38至第一位置，在第一位置，照相机获得第一基板12A的第一基准44A的图像，如图6所示，该第一基准44A位于第一基板12A的左下角。在获得第一基准44A的图像后，门架24在第一基板12A的上方移动照相机38至第二位置，在第二位置，照相机获得第二基准46A的图像，该第二基准46A位于第一基板的右上角。

关于第二基板12B，门架24在第二基板上方移动照相机38至第三位置，在第三位置，照相机获得第三基准44B的图像，该第三基准44B位于第二基板的左下角。在获得第三基准44B的图像后，门架24在第二基板12B的上方移动照相机38至第四位置，在第四位置，照相机获得第四基准46B的图像，该第四基准46B位于第二基板的右上角。分别基于第一、第二、第三和第四基准44A、46A、44B、46B的图像，第二分配单元16的距离Dx可根据第一和第二基板12A、12B之间的距离Lx操纵。具体地说，可以操纵支架52以设定第二分配单元16离开第一分配单元14的预定距离。

如图6中示出的，由第一分配单元14在区域A₁、B₁和C₁处实施分配操作，并且由第二分配单元16在区域A₂、B₂和C₂处实施分配操作。在一个实施例中，可以通过首先操纵第一分配单元14在区域A₁、B₁和C₁处分配材料，然后操纵第二分配单元16在区域A₂、B₂和C₂处分配材料来实现分配。在另一个实施例中，可以操纵第一分配单元14在区域A₁处分配材料，然后可以操纵第二分配单元16在A₂处分配材料。接着，可以操纵第一分配单元14在区域B₁处分配材料，然后可以操纵第二分配单元16在B₂处分配材料。最后，可以操纵第一分配单元14在区域C₁处分配材料，然后操纵第二分配单元16在C₂处分配材料。基于第一和第二分配单元14、16的最理想的移动，还可以实施一些其他的分配顺序。

因此，对于如图5和6中示出的具有两个分配单元14、16的分配器，基于第一、第二、第三和第四基准44A、46A、44B、46B的各自位置的确定，第一和第二基板12A、12B相对于X轴的角度可以确定。如图6中示出的，可以确定偏移距离L_X1和L_Y1以便产生精确的分配操作。因此，对于具有多个分配单元的分配器，多个分配单元中的每一个的距离和相对位置可以设置为与多个基板或元件中的每一个之间的距离和相对间距匹配。在收集和分析来自自动视觉对准系统的对准信息之后，多个分配单元中的第一个分配单元定位在第一基板或元件上的第一分配区域的上方。在实施分配操作后，可以操纵门架作出任何所需的X-Y平面位置的调整，该调整对于使多个分配单元中的第二个分配单元对准在多个基板或元件中的第二个的相应第一分配区域上方来说，可能是必须的。因为多个分配单元中的每一个之间的距离和相对位置与多个基板或元件中的每一个之间的距离和相对位置基本上是相同的，虽然不必须相同，门架的任何这种调整将是非常小的，从而快速执行。在需要任何大的X和Y门架移动之前，同样地利用剩下的多个分配单元中的每一个在剩下的基板或元件中的每一个上相应的第一分配区域处分配材料。然而，如果基板或元件的数量大于分配单元的数量，可能需要重新定位门架以完成在所有基板上的分配操作。重复这个方法来分配第二个和后来的分配区域中的每一个。应当理解，步骤可以互换，如可能由生产能力或步骤的改善规定。

如上所述，在一个实施例中，分配单元14、16可以安装在分开的Z驱动机构上。这种配置允许适当时候的独立操作的执行，包括但不限于分配、清洗(例如通过自动喷嘴清洗器)、净化和校准(X/Y轴位置或者Z轴位置)。然而，应当注意的是，分配器50特别适合非接触分配，如从喷嘴流注材料。当设置为非接触分配，由安装在单个Z驱动机构上的两个(或更多)分配单元执行分配操作。

由于这种特别的构造，两个分配单元都定位于它们各自的两个(或更多)基板的区域的上方。具体地说，当将第一分配单元14定位在第一基板12A上给定分配位置的几乎正上方时，第二分配单元16位于第二基板12B上方近似正确的位置。接着，第一分配单元14在第一基板12A上执行第一分配操作。一旦完成，第二分配单元16被移动较小的量来修正它在第二基板12B上方的位置，以使得能在第二基板上执行第二分配操作。由于非接触分配不需要Z轴方向的移动，将第一和第二分配单元14、16安装在共同Z驱动机构上的不会阻止每一个分配单元进行独立分配。

如上所述，在确定多个基板之间或单个基板内多个图案之间的偏移距离时，操作照相机38以获得已知参考点的图像，如基准，其用于确定偏移距离。然而，偏移距离可以由分配器10的操作者基于已知的配置在分配器设定过程中确定。此外，如上所述，不需要精确的偏移距离。更加粗略的距离也是适合的。具体地，即使更精确的偏移距离将用作使第二分配单元(或第一分配单元，如果第二分配单元首先使用)所需的任何修正的移动最小化，不精确的偏移距离不会阻止或另外消极地影响精确的第二分配操作。两个或者多个分配单元之间的实际相对的距离可以被测量并由此为了偏移距离设定中的不精确而被修正。

在某个实施例中，当为单个基板上的多个图案上进行分配时，每个图案可以具有它自己的相应的局部对准基准组。可选择地，基板可能具有一组全局的基准，用来对准整个基板，并由此一次对准多个图案。在典型的工艺编程中，许多分配点的位置是已知的，它们通常相对于对准基准的位置被确定。因此，一旦使用照相机38测量了基准的实际位置，则可以计算许多分配位置的实际位置，包括与重复图案的多个例图相关的那些位置。由于安装在门架上的多个分配单元中的每一个具有它自己的照相机到喷嘴的偏移距离，如上所述，该距离可以单独获知或校准，并且由于多个分配单元中的每一个可以在分开的时间操作，用于所有及每一个分配区域的适当位置修正可以单独地并精确地应用于多个分配单元的每一个分配单元。

应当观察到，可以通过相互独立运作的多个分配单元来操作分配器50以执行分配操作。照相机到喷嘴的偏移距离可通过分配器校准，或者由分配器的操作者选择。在分配之前，可以确定照相机到喷嘴的偏移距离。另外，可以校准第一和第二分配单元的位置从而在分配之前确定它们各自的位置。最后，每一个分配单元之间相对的偏移距离可以被标示地(不精确地)计算以与重复的基板图案的多个例图之间的相对间距匹配。

因此，用于两个基板或两个基板图案的示例性分配操作可以由下列步骤组成：将第一电子基板图案运送至分配位置；将第二电子基板图案运送至分配位置；将所述第一电子基板图案与第一分配单元对准；将所述第二分配单元定位在离开第一分配单元预定距离的位置；由第一分配单元在第一电子基板图案上预期区域处分配材料；且由第二分配单元在第二电子基板图案的预期区域处分配材料。在某个实施例中，从第一分配单元分配材料的步骤可以包括朝向第一电子基板图案降低第一分配单元。相似地，从第二分配单元分配材料的步骤包括朝向第二电子基板图案降低第二分配单元。

另一个示例性的分配操作可以由下列步骤组成：将第一和第二电子基板图案运送至各自的分配位置；在第一电子基板图案的上方定位第一分配单元；将第二分配单元定位在离开第一分配单元预定距离处；由第一分配单元在第一电子基板图案上的预期区域分配材料，其中从第一分配单元分配材料包括朝向第一电子基板图案降低第一分配单元；并且由第二分配单元在第二电子基板图案上的预期区域分配材料，其中从第二分配单元分配材料包括朝向第二电子基板图案降低第二分配单元。在某个实施例中，所述预定距离通过识别与第一电子基板图案相关的第一参考点以及与第二电子基板图案相关的第二参考点来确定。

用于两个基板的另一个示例性分配操作可以由下列步骤组成：(1)校准分配单元中的每一个分配单元与照相机之间的实际距离；(2)识别在一个基板或多个基板上的基准位置的实际位置；(3)将第一分配单元移动至第一基板上的第一分配区域；(4)在第一基板上的第一分配区域处分配；(5)将第二分配单元移动至第二基板上的第一分配区域，该移动是小的并且由此快速地执行的运动；(6)在第二基板上的第一分配区域处分配；以及(7)对基板上的每一个剩余的分配区域重复步骤(3)至(6)。当在具有多个图案的单个基板上分配时，可以在基板上实施前述操作。

在本发明的其他实施例中，在系统中引入双车道传送器以搬运工件。在这样的系统中，当部件被卸载并载入另一个运输车道上时，分配单元继续在固定于一个运输车道上的部件上进行分配。

在本发明的其他实施中，双车道传送器的各方面被引入多个托盘装载设备中。在这样的系统中，当部件被卸载并被载入另一个托盘上时，分配单元继续在固定于一个托盘上的部件上进行分配。

在另一个实例中，可以参照图5。具体地，当基板12A、12B被对齐，或者以多个相同图案的形式在基板上互相对齐时，如具有手机图案，不同于使第一分配单元在第一基板12A上进行分配然后第二分配单元16在第二基板12B上进行分配，第一和第二分配单元14、16可以同时操作。因此，对于图5中示出的两个基板12A、12B，第一和第二分配单元14、16可以通过横梁30和运送装置32分别在区域A₁和A₂的上方移动，以在各自的基板12A和12B的这些区域上进行分配。在材料被分配之后，可以操作横梁30和运送装置32以在区域B₂和B₂上方分别移动第一和第二分配单元14、16，从而在这些区域上同时执行分配操作。对于每一个区域可以重复这个过程直到基板12A和12B上需要材料的所有区域都被分配。

如上所述，支架52以预定距离D_X与第二分配单元16连接，该距离可以延伸和收缩使得它能达到与第一和第二基板之间的距离L_X相等的长度。在某个实施例中，第二分配单元16可以人工地预置在预期位置。在其他实施例中，第二分配单元16可以通过设置在支架52上的适当机构自动地调整。如先前的实例，在这个特别的实例中，由于第一和第二基板12A、12B上的图案是相同的，在第二基板12B上的区域A₂、B₂和C₂与第一基板12A上的区域A₁、B₁和C₁相对应，从而分配单元14、16的移动将分配单元置于基板上的相应区域上方。Z轴方向上的移动可以通过分别与第一和第二分配单元14、16相关联的独立的Z驱动机构34、36实现。

在一个实施例中，照相机38设置为捕获第一图案的图像(例如，基板12A上的基准或者图案标志点)并捕获第二图案的图像(例如，基板12B上的基准或者标志点)。照相机38可以捕获基板的一个或者多个图像以获得足够的关于第一和第二图案是否相互对齐的信息。在获得一个图像或多个图像之后，控制器18设置为基于图像检验第一图案和第二图案是否相对于彼此适当地定位在支撑物上。如果适当地定位，分配单元14、16可以通过控制器18控制来同时执行由第一分配单元在第一图案上和由第二分配单元在第二图案上的分配操作。如上所述，分配单元可以是非接触式分配单元，其能将材料流注或投射到基板上。

在两个图案未被适当地定位的情况下，可以以上述方式操作分配器。例如，第一分配单元14可以执行第一图案上所有的分配操作。在完成第一图案后，第一分配单元14或第二分配单元16可以执行第二图案上所有的分配操作。在另一个实例中，第一分配单元14可以执行第一图案的第一区域上的一些分配操作。接着，第二分配单元16可以执行第二图案的第一区域上的一些分配操作。在完成第一和第二图案的第一区域之后，第一和第二分配单元可以继续以上述方式在第一和第二图案后来的区域上分配材料。

在进一步的实例中，可以具有包括三个或者更多的图案的基板，或者具有三个或者更多的单独的基板。对于任一个实例，照相机38可以设置为如上所述捕获每一个图案的图像。在获得图像之后，控制器18可以设置为确定图案是否充分对齐来进行同时分配。在一个实施例中，分配器可以设置有许多分配单元以在图案上分配。在其他实施例中，分配器可以如上所公开的设置有两个分配单元，有一个分配单元(例如，分配单元14)在第一图案上分配，以及另一个分配单元(例如，分配单元16)同时在第三图案上分配。当邻近的图案位置相互太靠近时，这种方法可能是特别需要的，由此，由于分配单元具有相对大的尺寸从而阻止分配单元在邻近图案的上方进行操作。一旦在第一和第三图案上完成分配，分配器可以设置为移动分配单元使得第一分配单元14定位在第二图案上方，并且第二分配单元16定位在第四图案上方，如果有第二和第四图案的话。这种操作顺序可以继续直到在所有图案上执行分配操作。对于奇数个图案，第一分配单元14可以设置为在最后一个图案上分配材料，而第二分配单元16保持不变。

进一步可预期的是当使用超过两个的分配单元时，可以采用同时在所有其他图案上分配的这个方法。例如，当使用三个分配单元时，可以由第一、第二和第三分配单元同时分别在第一、第三和第五图案上面进行分配。在这些图案上进行分配之后，可以移动分配单元使得由第一、第二和第三分配单元分别在在第二、第四和第六图案上进行分配。

在一个示例性的实施例中，分配材料的方法可以包括将电子基板运送至分配位置，电子基板具有至少两个相同的图案，捕获至少两个图案的至少一个图像，基于捕获的图像来确定至少两个图案是否适当地定位以在至少两个图案上同时执行分配操作，并且如果两个图案定位适当，在至少两个图案上同时执行分配操作。

分配材料可以包括在第一图案的第一区域上方定位第一分配单元，并且在第二图案的第一区域上方定位第二分配单元。如上所述，第二分配单元可以与第一分配单元间隔一预定距离。具体地说，材料可以在第一和第二图案各自的第一区域上从第一和第二分配单元被分配。一旦发生分配，第一分配单元在第一图案的第二区域的上方移动，并且第二分配单元同时在电子基板的第二图案的第二区域上方移动。一旦移动，材料可以在第一和第二图案各自的第二区域上从第一和第二分配单元被分配。

在另一个示例性的实施例中，分配材料的方法可以包括：(1)识别电子基板上超过一个区域的位置，(2)基于识别的位置来确定第一图案的分配区域和第二图案的分配区域是否被适当地定位以在第一和第二图案上同时执行分配操作，(3)将第一分配单元移动到第一图案上的分配区域和将第二分配单元移动至第二图案的分配区域，第一图案的分配区域与第二图案的分配区域相对应，(4)由第一分配单元在第一图案的第一分配区域处分配并且由第二分配单元在第二图案的第一分配区域处分配，以及(5)对电子基板的第一和第二图案上每一个剩下的分配区域重复步骤(3)和(4)。如上所述，在实施该方法前，应校准第一分配单元14和照相机38之间的距离、以及第二分配单元16和照相机38之间的距离。

具有本发明至少一个实施例的这样描述的许多方面，可以预期本领域技术人员容易产生各种改造、变形和改进。这种改造、变形和改进意味着是本发明的部分，并且意味着是在本发明的精神和范围内。因此，前面的说明和附图只作为示例。

权利要求如下：

Claims

1.一种分配装置，包括：

框架；

支座，其与所述框架连接并设置成支撑至少一个电子基板；

门架，其与所述框架连接；

第一分配单元，其与所述门架连接，所述第一分配单元设置为分配材料；

第二分配单元，其与所述门架连接，所述第二分配单元设置为分配材料；

成像系统，其与所述框架和所述门架之一连接，所述成像系统设置为捕获第一图案和第二图案的至少一个图像，所述第二图案与所述第一图案相同；以及

控制器，其设置为基于所述至少一个捕获的图像来检验所述第一图案和所述第二图案是否相对于彼此适当地定位在所述支座上，并设置为使所述第一分配单元在所述第一图案上以及所述第二分配单元在所述第二图案上同时进行分配操作。

2.根据权利要求1所述的分配装置，其中，所述门架包括至少一个Z驱动机构，所述Z驱动机构设置为当使用所述第一分配单元和第二分配单元中的至少一个执行分配操作时支撑和降低所述第一分配单元和第二分配单元。

3.根据权利要求2所述的分配装置，其中，所述至少一个Z驱动机构包括第一Z驱动机构，其设置为支撑所述第一分配单元，所述第一Z驱动机构设置为在执行分配操作时朝向所述第一图案降低所述第一分配单元，所述至少一个Z驱动机构还包括第二Z驱动机构，其设置为支撑所述第二分配单元，所述第二Z驱动机构设置为在执行分配操作时朝向所述第二图案降低所述第二分配单元。

4.根据权利要求1所述的分配装置，其中，基于所述至少一个捕获的图像，所述第二分配单元能被调整为离开所述第一分配单元一预定距离。

5.根据权利要求1所述的分配装置，其中，所述第一和第二分配单元中的每一个包括非接触式分配单元。

6.根据权利要求5所述的分配装置，其中，所述非接触式分配单元设置为将材料流注至所述电子基板上。

7.根据权利要求5所述的分配装置，其中，所述非接触式分配单元设置为在所述电子基板的区域上投射材料。

8.一种分配装置，包括：

门架；

至少两个分配单元，所述至少两个分配单元与所述门架连接，所述至少两个分配单元中的每一个包括设置为分配材料的非接触式分配单元；

成像系统，其与所述门架连接，所述成像系统设置为捕获第一图案和第二图案的至少一个图像，所述第二图案与所述第一图案相同；以及

控制器，其设置为基于所述至少一个捕获的图像来检验所述第一图案和第二图案是否相对于彼此适当地定位在支座上，并设置为使第一分配单元在所述第一图案上以及第二分配单元在所述第二图案上同时进行分配操作。

9.根据权利要求8所述的分配装置，其中，所述非接触式分配单元设置为将材料流注至电子基板上。

10.根据权利要求8所述的分配装置，其中，所述非接触式分配单元设置为在电子基板上的区域处投射材料。

11.一种分配材料的方法，包括：

将电子基板运送至分配位置，所述电子基板具有至少两个相同的图案；

捕获所述至少两个图案的至少一个图像；以及

基于所述捕获的图像来确定所述至少两个图案是否被适当地定位，以在所述至少两个图案上同时执行分配操作。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，如果所述至少两个图案未被适当地定位，则在所述至少两个图案的第一图案上执行第一分配操作，并且在所述至少两个图案的第二图案上执行第二分配操作。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二分配操作在所述第一分配操作之后执行。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，如果所述至少两个图案被适当地定位，则在所述至少两个图案上同时执行分配操作。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：在第一图案的第一区域上方定位第一分配单元，并且在第二图案的第一区域上方定位第二分配单元，并且由所述第一和第二分配单元执行分配操作。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二分配单元与所述第一分配单元间隔一预定距离。

17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括从所述第一和第二分配单元向所述第一和第二图案各自的第一区域上分配材料。

18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括同时在电子基板的所述第一图案的第二区域上方移动所述第一分配单元和在电子基板的所述第二图案的第二区域上方移动所述第二分配单元，并且从所述第一和第二分配单元向所述第一和第二图案各自的第二区域上分配材料。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，从所述第一分配单元分配材料包括朝向所述第一图案降低所述第一分配单元。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，从所述第二分配单位分配材料包括朝向所述第二图案降低所述第二分配单元。

21.一种分配材料的方法，包括下列步骤：

(1)识别在电子基板上的超过一个区域的位置；

(2)基于所述识别的位置来确定第一图案的分配区域和第二图案的分配区域是否被适当地定位以在所述第一和第二图案上同时执行分配操作；

(3)如果被适当地定位，则将第一分配单元移动至所述第一图案的分配区域，并且将第二分配单元移动至所述第二图案的分配区域，所述第一图案的分配区域与所述第二图案上的分配区域相对应；

(4)同时由所述第一分配单元在所述第一图案上的分配区域和由所述第二分配单元在所述第二图案上的分配区域进行分配；以及

(5)对在所述电子基板的所述第一和第二图案上的每一个剩余的分配区域重复所述步骤(3)和(4)。

22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括校准所述第一和第二分配单元与照相机之间的距离。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述步骤(4)的执行不接触所述电子基板。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，通过使用非接触式分配单元实现所述步骤(4)，所述非接触式分配单元设置为通过流注和投射中的至少一种将材料分配至电子基板上。

25.根据权利要求21所述的方法，其中，通过能在X轴和Y轴方向上移动分配单元的门架实现所述步骤(3)。

26.一种分配材料的方法，包括：

捕获所述至少两个图案的至少一个图像；以及

基于所述捕获的图像来确定所述至少两个图案是否被适当地定位，以在所述至少两个图案上同时执行分配操作；

其中，如果所述至少两个图案未被适当地定位，则在所述至少两个图案的第一图案上执行第一分配操作，并且在所述至少两个图案的第二图案上执行第二分配操作，所述第二分配操作在所述第一分配操作之后执行，以及

其中，如果所述至少两个图案被适当地定位，则在所述至少两个图案上同时执行分配操作。

27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：在第一图案的第一区域上方定位第一分配单元，并且在第二图案的第一区域上方定位第二分配单元，并且由所述第一和第二分配单元执行分配操作。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第二分配单元与所述第一分配单元间隔一预定距离。

29.根据权利要求27所述的方法，进一步包括从所述第一和第二分配单元向所述第一和第二图案各自的第一区域上分配材料。

30.根据权利要求27所述的方法，进一步包括同时在电子基板的所述第一图案的第二区域上方移动所述第一分配单元和在电子基板的所述第二图案的第二区域上方移动所述第二分配单元，并且从所述第一和第二分配单元向所述第一和第二图案各自的第二区域上分配材料。

31.根据权利要求27所述的方法，其中，从所述第一分配单元分配材料包括朝向所述第一图案降低所述第一分配单元。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，从所述第二分配单位分配材料包括朝向所述第二图案降低所述第二分配单元。