CN105210459B - 用于喷射小滴的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于将粘性介质的小滴(22)喷射在基底(23)上的喷射器(1)。该喷射器包括喷射喷嘴(2)和冲击装置(6)，喷射喷嘴具有喷嘴空间(3)和喷嘴出口(4)，冲击装置用于冲击所述喷嘴空间中的一定体积的粘性介质，从而将粘性介质小滴从喷嘴空间经由喷嘴出口朝向基底喷射出。该喷射器还包括在喷射方向上布置在喷射喷嘴之后的传感器布置(5)，其中，传感器布置适于引导经过所述传感器布置的喷射的粘性介质小滴。

Description

用于喷射小滴的方法和装置
技术领域
本文公开的发明涉及将粘性介质喷射在基底上。更确切地，其涉及一种用于将粘性介质的小滴喷射在基底上的喷射器以及一种用于喷射这种小滴的方法。
背景技术
喷射器和方法在本领域中已知用于将流体的粘性介质(例如焊膏或粘合剂)的小滴喷射在比如印刷线路板(PWB)的基底上，从而在将部件安装在基底上之前在基底上形成沉积物。这种喷射器通常包括用于在喷射之前容纳一定体积的粘性介质的喷嘴空间、与喷嘴空间连通的喷射喷嘴、用于冲击并从喷嘴空间经由喷射喷嘴喷射出小滴形式的粘性介质的冲击装置、以及用于将介质供给到喷嘴空间的供给器。
在基底的不同位置沉积的粘性介质的量或体积可以通过在彼此顶部上施加若干滴剂从而形成更大沉积物而变化，或者通过例如供给更大或更小体积的粘性介质到喷嘴空间中来改变喷射小滴的体积而变化。
高生产速度和可靠性是制造例如印刷电路板(PCB)组件时所关注的因素。为了增加生产速度(例如可在吞吐时间或每小时安装部件(cph)方面测量)，可在“联机时(on thefly)”执行粘性介质的施加，即不用针对基底上的沉积粘性介质的每个位置处停止。可靠性，比如喷射过程的精度和可重复性是所关注的，因为它对最终产物(比如PCB组件)的性能和质量有影响。过小体积的沉积介质可例如导致干接头或松散部件，而过大体积的沉积介质可导致由例如焊球引起的短路或由粘合剂的污染引起的缺陷触头。
为了增加工艺可靠性，在将粘性介质喷射在基底上之后，执行比如手动检查或自动光学检查(AOI)的光学或视觉检查。然而，检测小的体积变化和时间消耗的比较有限的能力及这种检查的复杂性是与这种技术相关的缺点。
尽管这种检查可提供增加的工艺可靠性，但是仍需要提供一种喷射器和方法，其会解决至少一些上面提及的问题。
发明内容
公开的技术的目的是提供一种用于将粘性介质小滴喷射在基底上的改进的和更可靠且有效的喷射器和方法。
公开的技术的该目的和其它目的通过一种具有独立权利要求中限定的特征的喷射器和方法来实现。公开的技术的不同的实施方式在从属权利要求中限定。
因此，根据公开的技术的第一方面，提供了一种用于将粘性介质小滴喷射在基底上的喷射器。该喷射器包括具有喷嘴空间和喷嘴出口的喷嘴以及用于冲击喷嘴空间中的一定体积的粘性介质使得该一定体积的粘性介质被迫通过喷嘴出口的冲击装置。从而，粘性介质小滴从喷射喷嘴朝向基底喷射。该喷射器还包括传感器布置，其沿喷射的粘性介质小滴的路径布置，并适于检查喷射的粘性介质小滴朝向基底的通道。
根据公开的技术的第二方面，提供了一种用于将粘性介质小滴喷射在基底上的方法，其中，提供了包括喷嘴空间和喷嘴出口的喷射喷嘴。传感器布置在喷射方向上或者沿喷射的粘性介质小滴的路径设置在喷射喷嘴之后。粘性介质供给进喷嘴空间中，并被冲击，使得粘性介质从喷嘴空间以小滴形式经由喷嘴出口朝向基底喷射出。该方法还包括监控反映粘性介质在传感器装置处的存在的传感器参数。
公开的技术基于这样的认识，通过将在喷射喷嘴和基底(喷射的粘性介质小滴沉积在该基底上)之间布置小滴传感器布置，喷射特性和喷射的小滴可在喷射过程期间得以监控。可以获得包括例如与由于冲击装置的冲击小滴是否喷射有关的信息在内的信息。从而，可以检测到丢失的滴剂，而不用检查基底表面。如果没有校验由于冲击装置的冲击而喷射的小滴，则该信息可例如通过添加补充介质到基底而用于校正沉积的体积。在当前印刷过程期间，或在额外的补充印刷过程中，该校正可同时或在联机时执行。从而，减少了在检查沉积物下游、之后的时间消耗。
公开的技术的优点还在于，其提供了对沉积的粘性介质体积的相对完全的实时、或瞬时监控。更确切地，可通过计数喷射滴剂(合起来形成沉积物体积)的数量或通过单独小滴的体积来估计施加到基底上的一定位置的体积。因此，公开的技术能够以单个喷射滴剂的体积的精度来估计沉积的介质的体积，而不会使用任何额外的、下游的光学检查装备。
在本申请的上下文中，应注意，术语“粘性介质”应理解为焊膏、焊接熔剂、粘合剂、导电粘合剂或用于将部件紧固到基底、导电油墨、电阻膏等的任何其它种类的流体介质，术语“喷射小滴”或“发射物”应理解为响应于冲击装置的冲击而被迫通过喷射喷嘴并朝向基底移动的粘性介质的体积。喷射小滴还可包括由于冲击装置的冲击而喷射的一群小滴。还应注意，术语“沉积物”或“沉积介质的体积”指的是由于一个或多个喷射小滴而施加到基底上一位置的连接的粘性介质量，术语“基底”应理解为印刷线路板(PWD)、印刷电路板(PCB)、用于球栅阵列(BGA)的基底、芯片级封装(CSP)、四方扁平封装(QFP)、晶片、倒装芯片等。
还应注意，术语“喷射”应理解为非接触分配工艺，与接触分配工艺(比如“流体润湿”)相比，其利用流体射流从喷射喷嘴形成和发射粘性介质小滴至基底。
通常，喷射器是软件控制的。该软件需要如何将粘性介质施加到特定基底或根据预定喷射计划或喷射工艺的指令。这些指令称为“喷射程序”。因此，喷射程序支持将粘性介质小滴喷射在基底上的工艺，该工艺还称为“喷射工艺”或“印刷工艺”。喷射程序可由在喷射工艺之前离线执行的预处理步骤产生。
因此，生成喷射程序涉及将与独特或预定基底有关的基底数据或者独特或预定的相同基底组有关的基底数据输入到生成程序；以及基于基底数据，限定出将小滴喷射到基底上的哪个位置。换言之，粘性介质布置成根据预定喷射程序喷射到基底上。
作为示例，计算机程序用于输入和处理与基底有关的CAD数据等。CAD数据可例如包括表示接触垫的位置和范围的数据以及表示要安装在基底上的每个单独部件的位置、名称和线索的数据。该程序可用于确定将小滴喷射在基底上的哪个位置，使得每个部件具有带所需体积、横向范围和/或高度的沉积物。这是要求知道单个小滴的尺寸和体积、有多少小滴足以覆盖特定部件的需求及每个小滴应当放置在基底上的哪个位置的工艺。
当对于所有部件的所有小滴构造都已编程时，喷射路径模板可生成，其描述了喷射喷嘴如何移动(例如，通过操作一个或多个喷射器的喷射机器)以将粘性介质小滴喷射在基底上。应理解，喷射器可并存地或连续地操作。喷射路径模板相应地转移至用于运行喷射机器的喷射程序及由此的喷射器。喷射程序还可包括喷射参数(例如，用于控制粘性介质到喷嘴空间中的供给)，并用于控制冲击装置的冲击，以提供具有所需沉积物的基底。
生成喷射程序的预处理步骤可涉及一些由操作者执行的手动步骤。这可例如涉及输入CAD数据，以及涉及对于特定部件确定小滴应当定位在衬垫上的哪个位置。然而，应认识到，预处理可由例如计算机自动地执行。
传感器布置可包括传感器装置，其构造成使用传感器控制场的扰动，例如由光传感器控制的电磁场、由电容传感器控制的电场和由例如磁阻或霍尔传感器控制的磁场。传感器布置还可通过将麦克风或压力传感器放置在气刀或现存气流中来实现。应认识到，喷射器可包括其它传感器布置或传感器装置，比如温度或压力传感器，其可改进对喷射过程的监控和控制。
单个丢失或不存在的发射物或多个随后丢失的发射物可由例如包围在粘性介质中的空气孔隙导致，空气孔隙由将介质供给到喷嘴室的不连续性或缺陷喷射器而引起。在现有技术中，在沉积粘性介质之后，例如在下游检查步骤或在最终测试产物期间，检测具有缺陷印刷结果(即，具有错误体积或不恰当体积的丢失的沉积物)的基底。因此，在检测出误差之前，有若干基底具有缺陷印刷结果的风险，并由此必须重做或抛弃掉。
因此，本发明的优点在于，其提供了在喷射过程或喷射程序期间监控小滴的喷射的可能性，使得可以在喷射过程期间实时地或至少较早地检测到喷射过程的中断或扰动。从而可以在将基底运送至下游处理线之前，检测到印刷结果的潜在的缺陷，这可提高产量，降低废品率，并减少基底的重做。
公开的技术的优点还在于，其提供了节省额外的下游检查步骤，比如手动检查或自动光学检查(AOI)的可能性。减少生产线的工具数量和/或操作者数量可有利地降低生产成本。
对喷射滴剂的过程中检测使得可在将粘性介质施加到基底表面之前检测最小施加量，即形成沉积物的单个喷射滴剂。这使得可改进工艺控制，并改进对沉积的粘性介质体积的监控。
公开的技术的优点还在于，其提供了通过将粘性介质小滴补充喷射到基底上而不用执行分离的检查来校正印刷误差的可能性。
气流可设置经过喷射喷嘴的出口，气流的幅度和速度足以利用气流将粘性介质传输远离喷嘴出口的区域。而且，喷射器可具有与喷嘴出口间隔开的壁或真空洗涤器，在喷射方向上观看时，其位于喷嘴出口之后或下游。在真空洗涤器和喷嘴出口之间形成在喷嘴出口处及经由喷嘴出口充当气流的通道或引导件的空间。真空洗涤器具有与喷嘴出口同心的开口或孔，其允许喷射的小滴经由该孔穿过真空室。优选地，真空洗涤器的孔还提供了用于气流朝向和经过喷嘴出口的入口。
根据公开的技术的实施方式，检测器结合真空洗涤器。通过例如将检测器布置在抽吸洞或孔的(风刮)壁中，气流可保持喷射器充分干净而免受粘性介质的污染。这可有利地增强喷射过程的可靠性，并减少喷射过程中由于堵塞检测器的任何表面而引起的中断或扰动的风险。
从喷射器生产的角度看，将检测器结合在喷射器的现有部分(比如真空洗涤器)中是有利的。
根据公开的技术的不同实施方式，检测器包括光学检测器。该检测器还可包括多个光学检测器，它们可在布置在垂直于喷射小滴的路径的平面中和/或沿喷射小滴的路径连续地布置。光学检测器可包括光源，例如发射光或其它电磁能的发光元件(LED)，还包括检测发射光的光传感器。
垂直于喷射小滴的路径(例如围绕真空洗涤器的孔)布置多个检测器可有利地增强检测穿过的小滴的可靠性和冗余。
而且，沿喷射小滴的路径连续布置多个检测器提供了在沿它们朝向基底的路径的若干位置处检测喷射小滴的可能性。这可增强可靠性和冗余，并能够修正其它参数，比如发射物的长度和速度。
根据公开的技术的实施方式，喷射器可包括指向基底的另一检测器，以检测基底表面上的粘性介质滴剂，并测量滴剂和/或沉积物的形状和/或宽度。这有利地允许喷射过程和检测潜在误差的增强的可靠性和冗余。
根据公开的技术的实施方式，监控步骤包括通过比较传感器参数的至少一个传感器值(SV)与至少一个参考传感器值(SV参考)来计算至少一个存在值(PV)。传感器值可表明对传感器控制场的扰动和阻挡，传感器控制场由喷射小滴的路径交叉。通过比较从传感器装置接收的传感器值(SV)与参考传感器值(SV参考)或阈值，可因此确认粘性介质在传感器布置处的存在或不存在，并用存在值(PV)表示。
根据公开的技术的实施方式，该方法还包括计算小滴值(DV)的步骤。该计算包括在不同时间测量的至少两个存在值(PV)之间的比较。通过相互比较两个存在值，确认经过传感器布置的粘性介质小滴。该确认可以例如通过确定至少两个存在值之差来执行。例如，小滴的通过可以确认为第一存在值(表明在传感器布置处存在粘性介质)和第二存在值(表明在传感器布置处不存在粘性介质)。因此，可通过确认和分析存在值之差来确定表示经过传感器布置的小滴的小滴值。
根据公开的技术的另一实施方式，该方法还包括通过计数等于或超过表示在传感器布置处存在粘性介质的参考存在值(PV参考)的至少两个存在值(PV)，来计算小滴值(DV)。在不同时间测量至少两个存在值(PV)，从而确认经过传感器布置的粘性介质小滴。表示经过传感器布置的小滴的小滴值可因此通过确认和计数表示在传感器布置处存在粘性介质的存在值而获得。计数存在值(PV)的数量有利地使得例如附属品与主小滴区分开。
根据公开的技术的实施方式，该方法包括监控反映从冲击喷嘴空间中的粘性介质到确认经过传感器布置的粘性介质小滴所消逝的时间的消逝时间参数(LTP)，其中，消逝时间参数(LTP)包括时间值(TV)。通过比较时间值(TV)与参考时间值(TV参考)来计算冲击小滴值(IDV)。通过比较时间值与参考时间值，可确定检测的经过传感器布置的小滴是否位于从冲击区间的冲击的合理时间区间内。过长的时间区间可表明，小滴没有因冲击而喷射，因此，可当作例如丢失的发射物。分析时间值可有利地计算出小滴的速度。该速度可例如通过分割小滴的行进距离(即喷嘴出口和传感器装置之间的距离)来确定。时间值还可用于监控连续喷射小滴之间的相对速度的改变和变化。逐渐增加的小滴速度可例如通过在喷射过程期间对应地减少时间值来检测。类似地，逐渐减小的速度可通过逐渐增加的时间值来表明。
替代地或额外地，表示小滴因冲击装置的冲击而经过的冲击小滴值(IDV)可通过比较小滴区间时间参数(DTP)的小滴区间时间值(DIV)(反映经过传感器的粘性介质的第一和第二小滴之间的消逝时间)与参考小滴区间值(DIV参考)来获得。DIV参考可例如从先前所述喷射程序中获得，可包括用于控制例如冲击装置的冲击的喷射参数。通过获得第一和第二发射物之间的消逝时间及由此的参考小滴区间值(DIV参考)，可确定经过的小滴是否如所期望那样因冲击而喷射。如果小滴区间时间值及其对应参考值之差位于参考区间内，则可例如得出结论，第二小滴响应于所述冲击而喷射。
根据公开的技术的实施方式，传感器布置包括连续地布置在喷射方向上的至少两个传感器装置。根据该实施方式，通过来自至少第一传感器装置的至少第一存在值(PV)与来自至少第二传感器装置的至少第二存在值(PV)之间的比较来计算小滴速度值(DVV)，其中，至少第一和第二存在值(PV)在不同时间测量。表示小滴在经过传感器布置时的速度的小滴速度值可有利地用于指示印刷结果和喷射过程的质量的测量值。相对高的小滴速度可例如在基底上的附属物和扩展方面影响印刷结果，而相对低的小滴速度可导致在冲击基底时不规则形状的小滴，并因此导致不规则形状的沉积物。小滴速度还可用作指示粘性介质质量的测量值，例如由于速度取决于粘性介质的粘性和密度。通过监控喷射小滴的速度，可以获得对例如印刷结果的质量、喷射器的性能和粘性介质的质量的瞬时监控。
使用包括连续地布置在喷射方向上的至少两个传感器装置的传感器布置能够计算小滴长度值(DLV)，其中，小滴长度值表示喷射小滴关于喷射方向的长度。该计算包括比较来自至少第一传感器装置的至少第一存在值(PV)与来自至少第二传感器装置的至少第二存在值(PV)，其中，至少第一和第二存在值(PV)在不同时间测量。
根据公开的技术的实施方式，传感器布置还包括布置在垂直于喷射方向的平面中的至少两个传感器。这种布置可用于确定表示喷射小滴体积的小滴体积值(DVOLV)。该计算包括通过比较来自至少第一和第二传感器装置的至少两个存在值(PV)来计算小滴直径值(DDIAV)，其中，至少两个存在值在相同时间测量；以及通过比较来自至少第一传感器装置的至少第一存在值(PV)与来自至少第二传感器装置的至少第二存在值(PV)来计算小滴长度值(DLV)，其中，至少第一和第二存在值(PV)在不同时间测量。然后，基于小滴长度值(DLV)和小滴直径值(DDIAV)确定小滴体积值(DVOLV)。
根据公开的技术的实施方式，如果没有证实小滴因冲击而喷射，如果小滴速度值(DVV)低于小滴速度参考值(DVV参考)和/或如果小滴体积值(DVOLV)低于小滴体积参考值(DVOLV参考)，则将粘性介质小滴补充喷射到基底上。
补充喷射可例如在当前印刷过程期间执行。在这种情况下，喷射模块可通过在检测一个或若干丢失的发射物或具有体积低于参考体积的小滴时添加一个或若干额外发射物来动态地修改控制印刷过程的喷射程序。因此，可在没有额外的随后处理，没有操作者干预的情况下自动地修复潜在误差。
替代地或额外地，喷射模块可基于与丢失的发射物和/或喷射发射物的体积有关的信息准备修复喷射程序。修复喷射程序可以与喷射程序类似，即控制相关喷射过程，以将所需量的粘性介质喷射至基底上的所需位置。然而，在修复喷射程序中，所需量和位置可以基于表示丢失的发射物或具有低体积的发射物的接收的信息。
修复喷射程序可以与喷射程序的预处理类似的方式产生，如上所述。该产生可以由例如计算机自动地执行，或者涉及一些由操作者执行的手动步骤。机器可例如显示所检测的丢失发射物或具有不期望体积的沉积物的位置和/或数量，并允许操作者选择通过额外喷射修复检测误差中的哪些。那么，计算机可基于来自操作者的输入准备修复喷射程序，在当前喷射过程完成之后，修复喷射程序可由喷射器或另一并存或相继操作的喷射器执行。
校正检测的误差可增加喷射技术的坚固性，并由此增强最终产物的质量。其还可减少对沉积物的下游检查和测试的需求，并减少基底的重做。
有利地，修复过程可先于喷射器响应于检测误差的自动或手动确认，其中，喷射的质量可通过例如印刷测试图案或喷射小滴于除基底表面之外的位置处来证实。
应明白，补充喷射可响应于例如对丢失发射物的检测、对具有位于预定参考体积范围之外的体积的小滴的检测和/或对具有位于预定参考速度区间之外的速度的小滴的检测来执行。
根据公开的技术的实施方式，如果小滴速度值(DVV)等于或低于小滴速度参考值(DVV参考)，则喷嘴空间中的粘性介质的冲击强度可以增加。此外，如果小滴速度值(DVV)超过小滴速度参考值(DVV参考)，则冲击强度可以降低。
喷射小滴的速度可尤其在体积分布或小滴在基底上的扩展方面影响印刷结果的质量。喷射小滴的高速度可例如导致比较平坦和宽广的沉积物，而低速度可导致具有比较小直径的尖滴剂。结果，体积分布可影响最终产物的质量，其中，对于包括焊膏的粘性介质，例如可发生短路或干接头，在包括例如粘合剂的粘性介质中，松散部件或非导电衬垫是固有的。
因此，本实施方式的优点在于，其提供了在喷射过程期间调节喷射小滴的速度的可能性，从而使最终产物，比如PCB组件具有高质量和性能。
根据公开的技术的实施方式，如果小滴体积值(DVOL)等于或低于小滴体积参考值(DVOL参考)，则粘性介质到喷嘴空间中的供给率增加。类似地，响应于小滴体积值(DVOL)超过小滴体积参考值(DVOL参考)，供给率减小。
如先前所讨论的，具有过高体积的例如焊膏的沉积物可导致短路，而例如过高体积的粘合剂可导致非导电衬垫。而且，过低体积的例如焊膏或粘合剂可分别导致干接头或松散部件。因此，本实施方式的优点在于其提供了调节沉积在基底上的粘性介质体积的可能性，从而使得例如PCB组件具有改进的质量和性能。
根据公开的技术的实施方式，该方法包括提供指向基底的基底传感器布置。监控反映粘性介质在基底上的存在的基底传感器参数(SSP)，其中，基底传感器参数(SSP)包括基底传感器值(SSV)。该方法还包括计算至少一个基底存在值(SPV)，所述计算包括所述基底传感器参数(SSP)的至少一个基底存在值(SPV)与至少一个参考基底存在值(SPV参考)之间的比较。从而确认粘性介质在基底上的存在。
该实施方式有利地提供了证实喷射小滴因冲击装置的冲击而喷射并因此能够在检测印刷误差时额外地校正印刷结果的可能性。使用基底传感器布置与沿喷射滴剂路径布置的传感器布置结合可改进对于监控的可靠性和冗余，并在确定例如存在、速度、直径和体积方面控制喷射小滴。
公开的技术可实现为计算机可读指令，用于控制可编程计算机，使得其执行上述方法。这种指令可按计算机程序产品(包括存储指令的计算机可读介质)的形式分布。
应明白，根据本发明的第一方面的喷射器的上述实施例中的任何特征可以与根据本发明的第二方面的方法组合。
当研究下列详细公开、附图和所附权利要求时，本发明的其它目的、特征和优点会变得明显。本领域技术人员会认识到，本发明的不同特征可以组合起来以产生除了下面所述实施例之外的实施例。
附图说明
通过下面对本发明实施例的说明性和非限制性详细描述，本发明的上述以及额外目的、特征和优点会更好地理解。参考附图，附图中：
图1a-c示意性地示出根据公开的技术的不同实施方式的喷射器的一部分的横截面侧视图；
图2和3示出用于检测经过的小滴的两个可能传感器布置；
图4是包括硅片和传感器布置的真空洗涤器的透视图；
图5是应用公开的技术的喷射机器和计算机的示意图；
图6是产生喷射程序的方法的概要；以及
图7-10概述了根据公开的技术的实施方式将粘性介质小滴喷射在基底上的方法。
所有附图是示意性的，未必按照比例绘制，通常仅示出必要的零件，以阐明本发明，其中，可以省略或仅提及其它零件。
具体实施方式
参考图1a，示出根据公开的技术的实施方式的喷射器的示意图。
喷射器1包括冲击装置，在该实施方式中，冲击装置包括压电致动器7和柱塞6，柱塞连接到压电致动器7。柱塞6可沿轴向移动，同时可滑动地延伸通过衬套8中的孔。提供杯状弹簧9以抵抗组件壳体10弹性地平衡柱塞6，并给压电致动器7提供预载。喷射控制单元(未示出)对压电致动器7间歇地施加驱动电压，从而导致其间歇延伸，并因此使柱塞6根据焊接图案印刷数据相对于组件壳体10往复移动。
而且，喷射器1包括可操作性地指向基底23的大致板状喷射喷嘴2，粘性介质小滴22要喷射在基底23上。在喷射喷嘴23中，设置了喷嘴空间3和喷嘴出口4，经由喷嘴出口，小滴22朝向基底23喷射出。喷嘴出口4位于喷嘴2的一端、下部。喷嘴空间3布置用于接收粘性介质，在由冲击装置的柱塞6冲击时，粘性介质被迫通过喷嘴空间3，离开喷嘴出口4。
柱塞6形式的冲击装置包括活塞部分，其可滑动地并轴向可移动地延伸通过活塞孔，柱塞6的所述活塞部分的冲击端表面11布置成靠近所述喷嘴2。
在公开的技术的其它实施方式中，使用不同类型的喷射器，包括活塞的柱塞可由另一类型的冲击装置替代，比如膜片或隔膜，其可以或不会包括适于根据上面提及的内容对压电致动器间歇地施加驱动电压的喷射器控制单元。
所有这些冲击装置共同具有的是，它们构造成提供非接触喷射工艺以通过冲击装置(例如柱塞、膜片或隔膜)的往复移动或振动移动而快速产生压力脉冲来从喷射喷嘴形成和发射粘性介质小滴至基底。
与公开的技术一起使用的一个或多个喷射器的冲击装置可在约1-50微秒的时间周期期间从开始位置朝向终止位置(可以或不会接近喷射器的喷嘴)移动，以发射具有约100pL和约30nL之间(例如约10nL)的沉积物体积，或位于5-15nL尺寸范围内的单独小滴。用于以压力脉冲冲击喷射喷嘴的冲击装置的速度可介于约5m/s和约50m/s之间。
因此，与公开的技术一起使用的一个或多个喷射器可构造发射具有一定尺寸或尺寸范围(例如5-15nL、1-5nL或10-20nL)的沉积物体积的小滴。如上所提及的，要喷射在工件上的每个单独小滴的体积可介于约100pL和约30nL之间，每个单独小滴的点直径可介于约0.1mm和约1.0mm之间。
喷嘴2的上表面定位成与冲击端表面相对。柱塞6朝向喷嘴2的轴向移动(所述移动由压电致动器7的间歇延伸导致)会导致容纳在喷嘴空间中的任何粘性介质经由喷嘴出口4的快速加压和喷射。
经由供给器12将粘性介质供给到喷嘴空间3(供给容器)。供给器12包括电机(未示出)，电机具有电机轴13，电机轴部分地设置在管状孔中，管状孔延伸通过喷射器壳体10到达与喷嘴空间连通的出口端口。可旋转电机轴或进给螺钉13的主要部分由管道14围绕，管道由弹性体等制成，布置成与管状孔共轴，可旋转进给螺钉13的螺纹与管道的最内表面滑动接触。由供给控制单元(未示出)提供到电机的电子控制信号导致进给螺钉13旋转期望角度或以期望旋转速度旋转。在可旋转进给螺钉13的螺纹和内表面管道之间捕获的粘性介质则根据进给螺钉13的旋转移动从入口端口行进到喷嘴空间3，从而将粘性介质供给到喷嘴空间3中。
传感器布置5布置在喷射喷嘴2之后，如在喷射小滴22的方向观看时，使得喷射小滴22的路径与由传感器布置5控制的传感器场17相交。因此，经过传感器布置5的小滴22可导致传感器控制场17扰动，使得可检测到粘性介质的存在。
参见图1b，示出与参考图1a所述的喷射器类似的喷射器1。根据图1b，喷射器还可包括壁或真空洗涤器24，其布置在喷嘴出口4下方或后方，如在喷射方向上观看时。真空洗涤器24具有通孔或孔口，喷射小滴22可穿过通孔或孔口，而不受到真空洗涤器24的妨碍或不利影响。结果，孔与喷嘴出口4同心。真空洗涤器24与喷嘴出口4间隔开，使得气流室16形成在真空洗涤器24和喷嘴出口4之间，充当使气流朝向并经过喷嘴出口4的通道或引导件。
图1c示出与先前参考图1a和b所述的喷射器类似的另一喷射器1。如图1c所示，传感器布置5可与真空洗涤器24成为一体。
参见图2，根据公开的技术的实施方式示出喷射喷嘴2、活塞6和传感器布置5。喷射喷嘴2包括具有一定体积粘性介质的喷嘴空间3，在受到冲击装置的冲击时，一定体积的粘性介质被迫通过喷嘴出口4。从而，粘性介质的喷射小滴22从喷射喷嘴2排出，并穿过由包括例如光学传感器的传感器布置控制的光场17。经过传感器布置5的小滴22可导致传感器控制场17的扰动，从而可检测到粘性介质的存在。
参见图2所述的类似布置在图3中示出，其中，第一和第二传感器布置5a、5b在喷射方向上连续地布置。喷射小滴的路径因此与两个传感器控制场17a、17b相交，使得在小滴22经过时可产生至少两个不同的且时间分离的传感器信号。基底传感器布置5c指向基底23，从而可检测基底23上的粘性介质。
然而，应明白，传感器布置5可包括在喷射方向上连续布置的多个传感器装置，它们可与真空洗涤器24成为一体或不与真空洗涤器成为一体。
现在转向图4，真空洗涤器24可包括具有抽吸孔15的硅片21和跨过抽吸孔15布置的传感器装置5，其中，传感器5装置包括发光二极管(LED)17和相对布置的光传感器18。LED17和光传感器18连接到电线19，以经由电接触垫20将电能和传感器信号传输到周围并从周围传输电能和传感器信号。真空洗涤器24和成为一体的传感器布置可与参考图1-3所述的实施例的任一组合。
参见图5，示出喷射机器51，其中，基底57具有粘性介质小滴。软件程序在计算机53上运行，计算机与机器51通信。软件程序具有数据库，数据库保持与基底(例如PCB)相关的主要制造数据，用于机器(在其中处理基底)的机器数据。与基底相关的基底数据55输入至数据库，优选地以包含在CAD文件中的CAD数据的形式。该程序适于产生控制喷射工艺的喷射程序。软件程序是离线可用的，以使操作者能够在不干预机器控制软件(具有喷射程序)的任何同时运行的情况下与喷射程序生成一起工作。软件程序可设置在计算机可读介质上，计算机可读介质在图5中由CD ROM 59示出。
用于特定机器或使用相同喷射程序的多个机器的喷射程序可如下产生。首先，在基于用于基底的CAD数据加载了软件程序的计算机53上工作的操作者通过软件程序将要放置在基底上的部件分配给机器。与部件相关的部件数据(比如它们的延伸，如果有的话，关于壳体以及线索，以及它们在基底上的位置)包含在基底数据中。通过为计算机上的当前机器打开机器界面，操作者可基于基底数据开始产生用于喷射程序的数据的过程。
图6是示出预处理步骤的示例的流程图，预处理步骤产生控制喷射工艺的喷射程序。在第一步骤601中，用于基底的CAD数据输入软件程序中，以用于离线预处理，其中，在下一步骤602中，CAD数据转换为组件数据，组件数据例如可描述要组装的每个单独部件的位置和延伸范围。在下一步骤中，限定所需沉积物603，并分配给它们在基底上的各自的衬垫或位置。当限定了所需沉积物603时，将信息汇编为喷射程序604，喷射程序发送给喷射机器605，其中，喷射程序可执行以控制喷射工艺。喷射程序可包括用于控制例如喷射器的行进路径的数据以及控制冲击装置的冲击和粘性介质到喷嘴空间中的供给的喷射参数。从而，粘性介质小滴的喷射可以受到控制，从而提供所需沉积物。
修复喷射程序(其中，比如丢失的发射物和具有低于预定值的体积的小滴的印刷误差)可以与参考图6描述的喷射程序类似地产生。在例如通过使用上面指代的传感器布置检测印刷误差时，修复喷射程序可通过基于检测的误差限定所需沉积物603而产生。然后，修复喷射程序可以汇编604，并发送至喷射机器605，其中，丢失的小滴或错误的沉积物通过额外的喷射互补。应认识到，修复喷射程序的预处理可自动地执行，例如通过软件程序，包括由操作者执行的一些手动步骤。
参见图7，示出根据公开的技术的实施方式将小滴喷射在基底23上的方法的概述。
根据该实施例，在102提供包括喷嘴空间3和喷嘴出口4的喷射喷嘴2。在喷射喷嘴2之后，在喷射方向上，在103提供传感器布置5，传感器布置例如包括光学传感器装置17、18。在106将比如焊膏的粘性介质供给到喷嘴空间3中，并在108用冲击装置冲击粘性介质，使得粘性介质从喷嘴空间3以小滴22的形式经由喷嘴出口4朝向基底23喷射出。该方法还包括监控反映粘性介质在传感器布置5处的存在的传感器参数的步骤110。
如图8所示，监控的传感器参数可包括传感器值(SV)，其表明粘性介质在传感器装置处的存在。因此，参考图7所述方法包括计算存在值(PV)的步骤112，存在值表明粘性介质在传感器布置处的存在。计算存在值可包括传感器参数的传感器值和参考传感器值(SV参考)之间的比较。SV参考可以是例如表明传感器值表示是否存在粘性介质的阈值。存在值(PV)可以是例如二进制指示器，其中“1”可定义为存在粘性介质，“0”定义为不存在粘性介质。
在下一步骤中，在114，通过例如比较在不同时间测量的至少两个存在值(PV)来计算出确认粘性介质小滴经过传感器布置的小滴值(DV)。这可例如通过比较由相同传感器装置连续记录的两个存在值来实现。表示存在粘性介质的第一PV(其后是表示不存在粘性介质的第二PV)可例如表明小滴经过传感器装置。该计算还可包括比较若干存在值，以改进确认的可靠性，并减少测量值的噪音。
还应认识到，小滴的经过可以本领域技术人员易于理解的若干其它方式加以确认。例如，在114，可计数等于或超过参考存在值的至少两个存在值(PV)来计算出小滴值，参考存在值表示粘性介质在传感器布置处的存在。
此外，经过的小滴可证实为喷射小滴，即由于冲击装置的冲击而经过传感器布置的意图小滴。这可通过在116监控消逝时间参数(LTP)和在118计算冲击小滴值(IDV)来实现。消逝时间参数反映了从冲击装置的冲击108到经由传感器布置的小滴的确认114消逝的时间，冲击小滴值可通过比较消逝时间参数(LTP)的时间值(TV)与参考时间值(TV参考)来计算出118。比较低的时间值可例如表明经过的小滴由于最近冲击而经过传感器布置，而比较高的时间值可表明小滴没有由于冲击而经过传感器布置。
如图9所示，该方法还可包括借助由小滴在沿喷射方向连续布置的至少两个传感器装置之间经过而限定的时间区间来计算小滴速度值(DVV)的步骤120。该计算120包括来自第一传感器装置的第一存在值(PV)和来自第二传感器装置的第二存在值(PV)之间的比较，从而提供表示小滴行进第一和第二传感器装置之间的距离所需时间的时间区间。通过用传感器之间在喷射方向上的距离除以时间区间，可获得平均小滴速度。
通过使用在喷射方向上连续布置的至少两个传感器装置，可在120、122计算出小滴速度值(DVV)和小滴长度值(DLV)两者。通过比较来自第一传感器装置的第一存在值(PV)与来自第二传感器装置的第二存在值(PV)而获得的小滴速度值(DVV)可与来自传感器装置之一的第三存在值一起使用，以确定小滴长度值(DLV)。第一存在值可例如表示小滴前部，例如从第一传感器装置获得的第三存在值可表示小滴端部。基于以小滴速度值(DVV)经过小滴的前部和端部之间的时间区间，可以计算出小滴的长度(即，前部和端部之间的距离)112。
传感器布置还包括在垂直于喷射方向的平面中布置的至少两个传感器装置。通过比较来自在垂直于喷射方向的平面中布置的第一和第二传感器装置的两个存在值(PV)，其中，两个存在值，小滴直径可计算为小滴直径值(DDIAV)。那么，基于小滴直径值(DDIAV)和小滴长度值(DLV)，可计算出小滴体积值(DVOLV)126。
如果在118没有确认小滴由于冲击而喷射，如果喷射小滴具有过低速度，或者如果喷射小滴具有过低体积，则执行粘性介质小滴到基底上的补充喷射128。额外喷射128可例如在分离的校正印刷过程中执行，或者在喷射过程期间动态地执行。
如果在120计算的小滴速度低于参考小滴速度值，则可执行增加粘性介质的冲击强度的步骤130，以增加小滴速度。相应地，响应于在120计算的小滴速度等于或超过参考小滴速度值，可执行增加冲击强度的步骤132。对冲击强度的调节130、132可例如通过修改施加到连接到活塞的压电致动器的电压来实现。
响应于小滴体积值过低或过高(与参考小滴体积值相比)，该方法可包括分别增加134或减小136粘性介质到喷嘴空间的供给率的步骤。这可例如通过调节操作进给螺杆的电机的速度来执行。
最后，图10示出与参考图7所述方法类似的方法，还包括提供指向基底的基底传感器布置的步骤105、监控反映粘性介质在基底上的存在的基底传感器参数(SSP)111、计算出基底存在值(SPV)113。该计算包括比较基底传感器参数(SPV)的基底存在值(SPV)与参考基底存在值(SPV参考)，从而确认粘性介质在基底上的存在。
应明白，上面参考图1-4描述的实施例的任一可与参考图7-10描述的方法实施例的任一组合，并可应用于参考图7-10描述的方法实施例的任一。
如上所述，图7-10所示方法可以实现为计算机可执行指令，其以计算机程序产品的形式分布和使用，包括存储这种指令的计算机可读介质。举例来说，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。如本领域技术人员所熟知的，计算机存储介质包括以任何方法或技术实施的非永久性和永久性、可移除和不可移除介质，用于存储比如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息。计算机存储介质包括但并不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字多功能磁盘(DVD)或其它光盘存储、磁带、磁条、磁盘存储或其它磁存储装置。此外，本领域技术人员已知，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号(比如载波或其它传输机构)中的其它数据，并包括任何信息输送介质。
尽管描述了特定实施例，但是本领域技术人员应理解，各种修改和替代在所附权利要求限定的范围内是可想到的。

Claims (25)

1.一种用于将粘性介质的小滴(22)喷射在基底(23)上的喷射器(1)，所述喷射器包括：
喷射喷嘴(2)，包括喷嘴空间(3)和喷嘴出口(4)；
冲击装置(6)，用于冲击所述喷嘴空间中的一定体积的粘性介质，从而将粘性介质从所述喷嘴空间以小滴的形式经由所述喷嘴出口朝向所述基底喷射出；以及
传感器布置(5)，在喷射方向上布置在所述喷射喷嘴之后；其中，
所述传感器布置适于引导经过所述传感器布置的喷射的粘性介质小滴；还包括：
喷射模块，喷射模块构造成在喷射印刷过程中自动地准备修复喷射程序，其中所述修复喷射程序在所述喷射印刷过程中基于由所述传感器布置检测到的信息，其中，所述修复喷射程序构造成控制相关或补充喷射印刷过程，以将所需量的粘性介质喷射在所述基底上的所需位置上，并且其中，所述修复喷射程序还构造成由进行所述喷射印刷过程的同一喷射器执行，其中所述同一喷射器还被构造成响应于对丢失发射物的检测、对体积位于预定参考体积范围之外的小滴的检测和/或对速度位于预定参考速度区间之外的小滴的检测中的至少一个而执行所述补充喷射。
2.如权利要求1所述的喷射器，还包括在喷射方向上布置在所述喷射喷嘴之后的真空洗涤器(24)，其中，所述传感器布置与所述真空洗涤器成为一体，其中所述真空洗涤器包括用于气流朝向和经过喷射喷嘴的入口，以保持喷射器充分干净而免受粘性介质的污染，从而减少喷射过程中由于堵塞传感器布置的任何表面而引起的中断或扰动的风险。
3.如权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述传感器布置包括光学传感器装置。
4.如权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述传感器布置包括多个光学传感器装置。
5.如权利要求4所述的喷射器，其中，所述光学传感器装置布置在与喷射小滴的路径垂直的平面中。
6.如权利要求4所述的喷射器，其中，所述光学传感器装置沿喷射小滴的路径连续地布置。
7.如权利要求1或2所述的喷射器，包括基底传感器(5c)布置，其指向所述基底，并适于检测基底上的喷射的粘性介质小滴。
8.如权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述冲击装置包括压电致动器(7)。
9.一种用于将粘性介质的小滴喷射在基底上的方法，所述方法包括以下步骤：
提供包括喷嘴空间和喷嘴出口的喷射喷嘴(102)；
提供在喷射方向上位于所述喷射喷嘴之后的传感器布置(104)；
将所述粘性介质供给到所述喷嘴空间中(106)；
冲击所述喷嘴空间中的所述粘性介质，从而将粘性介质从所述喷嘴空间以小滴的形式经由所述喷嘴出口朝向所述基底喷射出(108)；
监控反映粘性介质在所述传感器布置处的存在的传感器参数(110)；以及
在第一喷射印刷过程中，基于由所述传感器布置检测到的信息产生修复喷射程序，其中所述修复喷射程序适于控制相关或补充喷射过程，以将所需量的粘性介质喷射在所述基底上的所需位置上；并且
通过进行第一喷射印刷过程的同一喷射器，所述补充喷射过程的控制由所述修复喷射程序执行，其中所述产生修复喷射程序和补充喷射过程响应于对丢失发射物的检测、对体积位于预定参考体积范围之外的小滴的检测和/或对速度位于预定参考速度区间之外的小滴的检测中的至少一个而执行。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述监控步骤还包括下列步骤中的至少一个：
计算至少一个存在值(PV)(112)，所述计算包括所述传感器参数的至少一个传感器值(SV)与至少一个参考传感器值(SV参考)之间的比较，从而确认粘性介质在所述传感器布置处的存在，
计算小滴值(DV)(114)，所述计算包括在不同时间测量的至少两个存在值(PV)之间的比较，从而确认粘性介质小滴经过所述传感器布置，
计算小滴值(DV)，所述计算包括计数等于或超过表示粘性介质在所述传感器布置处的存在的参考存在值(PV参考)的至少两个存在值(PV)，所述至少两个存在值(PV)在不同时间测量，从而确认粘性介质小滴经过所述传感器布置。
11.如权利要求10所述的方法，还包括：
监控消逝时间参数(LTP)(116)，所述消逝时间参数反映从对喷嘴空间中的所述粘性介质的冲击到确认粘性介质小滴经过所述传感器布置消逝的时间，所述消逝时间参数(LTP)包括时间值(TV)；
计算冲击小滴值(IDV)(118)，所述计算包括比较所述时间值(TV)与参考时间值(TV参考)，从而证实因所述冲击而喷射出小滴。
12.如权利要求10所述的方法，还包括：
监控小滴区间时间参数(DTP)(116)，所述小滴区间时间参数反映第一粘性介质小滴经过所述传感器布置和第二粘性介质小滴经过所述传感器布置之间消逝的时间，所述小滴区间时间参数(DTP)包括小滴区间值(DIV)；
计算冲击小滴值(IDV)(118)，所述计算包括比较所述小滴区间值(DIV)与参考小滴区间值(DIV参考)，从而证实因所述冲击装置的冲击而喷射出小滴。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述传感器布置包括在喷射方向上连续布置的至少两个传感器装置，所述方法还包括以下步骤：
计算小滴速度值(DVV)(120)，所述计算包括来自至少第一传感器装置的至少第一存在值(PV)和来自至少第二传感器装置的至少第二存在值(PV)之间的比较，其中，至少第一和第二存在值(PV)在不同时间测量。
14.如权利要求11所述的方法，其中，所述传感器布置包括在喷射方向上连续布置的至少两个传感器装置，所述方法还包括以下步骤：
计算小滴长度值(DLV)(122)，所述计算包括来自至少第一传感器装置的至少第一存在值(PV)和来自至少第二传感器装置的至少第二存在值(PV)之间的比较，其中，至少第一和第二存在值(PV)在不同时间测量。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述传感器布置还包括布置在垂直于喷射方向的平面中的至少两个传感器装置，所述方法还包括以下步骤：
计算小滴直径值(DDIAV)(124)，所述计算包括来自至少第一和第二传感器装置的至少两个存在值(PV)之间的比较，其中，至少两个存在值在相同时间测量；
计算小滴长度值(DLV)(122)，所述计算包括来自至少第一传感器装置的至少第一存在值(PV)和来自至少第二传感器装置的至少第二存在值(PV)之间的比较，其中，第一和第二存在值(PV)在不同时间测量；以及
基于所述小滴长度值(DLV)和所述小滴直径值(DDIAV)计算小滴体积值(DVOLV)(126)。
16.如权利要求9-15任一项所述的方法，其中，所述补充喷射在第一喷射过程期间执行。
17.如权利要求9-15任一项所述的方法，其中，所述补充喷射在第一喷射过程之后执行。
18.如权利要求9-15任一项所述的方法，还包括：
如果所述小滴速度值(DVV)等于或低于小滴速度参考值(DVV参考)，则增加对喷射空间中的所述粘性介质的冲击强度(130)。
19.如权利要求9-15任一项所述的方法，还包括：
如果所述小滴速度值(DVV)超过小滴速度参考值(DVV参考)，则减小对喷射空间中的所述粘性介质的冲击强度(132)。
20.如权利要求15所述的方法，还包括：
如果所述小滴体积值(DVOL)等于或低于小滴体积参考值(DVOL参考)，则增加粘性介质到所述喷嘴空间中的供给率(134)。
21.如权利要求15所述的方法，还包括：
如果所述小滴体积值(DVOL)超过小滴体积参考值(DVOL参考)，则减小粘性介质到所述喷嘴空间中的供给率(136)。
22.如权利要求9至15任一项所述的方法，还包括：
提供指向所述基底的基底传感器布置(105)；
监控反映粘性介质在所述基底上的存在的基底传感器参数(SSP)(111)，所述基底传感器参数(SSP)包括基底传感器值(SSV)；
计算至少一个基底存在值(SPV)(113)，所述计算包括所述基底传感器参数(SSP)的至少一个基底存在值(SPV)与至少一个参考基底存在值(SPV参考)之间的比较，从而确认粘性介质在所述基底上的存在。
23.如权利要求9-15任一项所述的方法，其中，所产生的修复喷射程序是自动产生的。
24.一种用于将粘性介质的小滴(22)喷射在基底(23)上的喷射器(1)，所述喷射器包括：
喷射喷嘴(2)，包括喷嘴空间(3)和喷嘴出口(4)；
冲击装置(6)，用于冲击所述喷嘴空间中的一定体积的粘性介质，从而将粘性介质从所述喷嘴空间以小滴的形式经由所述喷嘴出口朝向所述基底喷射出；以及
传感器布置(5)，在喷射方向上布置在所述喷射喷嘴之后；其中，
所述传感器布置适于引导经过所述传感器布置的喷射的粘性介质小滴；还包括：
喷射模块，适于运态地修改用于控制喷射印刷过程的喷射程序，其中，所述模块适于在通过所述传感器布置对丢失发射物、体积位于预定参考体积范围之外的小滴和/或速度位于预定参考速度区间之外的小滴中的至少一个检测时将一个或若干额外发射物添加到所述喷射程序而在所述喷射印刷过程期间修改所述程序，其中所述喷射器还被构造成根据所述修改的喷射程序执行所述额外发射物的所述印刷。
25.一种用于将粘性介质的小滴喷射在基底上的喷射过程的方法，所述方法包括以下步骤：
提供包括喷嘴空间和喷嘴出口的喷射喷嘴(102)；
提供在喷射方向上位于所述喷射喷嘴之后的传感器布置(104)；
将所述粘性介质供给到所述喷嘴空间中(106)；
冲击所述喷嘴空间中的所述粘性介质，从而将粘性介质从所述喷嘴空间以小滴的形式经由所述喷嘴出口朝向所述基底喷射出(108)；
监控反映粘性介质在所述传感器布置处的存在的传感器参数(110)；以及
修改控制印刷过程的喷射程序，其中，对所述喷射程序的所述修改在所述喷射印刷过程期间响应于通过对丢失发射物、体积位于预定参考体积范围之外的小滴和/或速度位于预定参考速度区间之外的小滴中的至少一个的检测而进行的所述传感器参数的监控，通过将一个或若干额外发射物添加到所述喷射程序来执行，
通过执行印刷过程的同一喷射器并且在不需要操作者进行的任何随后处理或干预的情况下，所述喷射过程的控制由所述修改的喷射程序执行，其中响应于对丢失发射物的检测、对体积位于预定参考体积范围之外的小滴的检测和/或对速度位于预定参考速度区间之外的小滴的检测中的至少一个而执行所述喷射过程。
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