CN107570365A - 用于分配系统的自动的多头清洁器及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种用于自动地清洁材料沉积系统的喷嘴的方法，该材料沉积系统配置成将材料沉积在电子基板上，该方法包括：通过材料沉积系统实施沉积操作，该材料沉积系统配置成将电子基板定位在通过吊架可移动的两个沉积头下面；以及通过针清洁器组件同时清洁两个沉积头的针。

Description

用于分配系统的自动的多头清洁器及相关方法

本申请为申请日为2013年10月8日、国际申请号为PCT/US2013/063880、国家申请号为201380056129.8、发明名称为“用于分配系统的自动的多头清洁器及相关方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开内容总体上涉及用于将材料沉积在基板(例如印刷电路板)上的系统和方法，并且更具体地涉及用于将黏性材料(例如焊膏、环氧树脂、底部填充材料、密封剂)和其它组件材料沉积在电子基板上的设备和方法。

背景技术

现有技术中存在若干类型的分配系统，用于在各种应用中分配精确量的液体或膏。一种这样的应用是将集成电路芯片及其它电子部件装配在电路板基板上。在这种应用中，使用自动化的分配系统来将非常少量的黏性材料或黏性材料点分配在电路板上。黏性材料可包括液体环氧树脂或焊膏或一些其它相关材料。

上述分配系统的操作者所面临的一个挑战是能够充分地清洁材料从其离开的分配头的喷嘴或针。该挑战通过包含多个喷嘴并且连续驱动以减少用于电路板组件工艺的循环时间而变得更加困难。

发明内容

本公开内容提供了一种有效的且可重复的清洁系统以及方法，该系统和方法消除了操作者干预，用户友好并且改进了工艺循环时间。当前的和未来的分配器操作者可使用多头系统(使用两个或更多个分配头的系统)，该多头系统与多针清洁器组件结合，以改进循环时间和产量并且同时避免人为干预和调节，以相对于分配头定位针清洁器。

本公开内容的一个方面涉及一种用于将材料沉积在电子基板上的材料沉积系统。在一个实施例中，材料沉积系统包括框架；支承件，该支承件连接到框架并且配置成在沉积操作期间支承电子基板；连接到框架的吊架；以及连接到吊架的两个沉积头。每个沉积头均包括针，其中沉积头可通过吊架的移动在支承件上方移动。材料沉积系统还包括在针清洁器吊架上移动的针清洁器组件，其中针清洁器组件配置成清洁沉积头的针。材料沉积系统还包括配置成控制针清洁器组件的操作以实施针清洁操作的控制器。

材料沉积系统的实施例还可包括配置成获取沉积头和针清洁器的图像的视觉系统。针清洁器组件可包括固定到针清洁器吊架的底板。针清洁器组件还可包括固定到底板的两个清洁器，每个清洁器用于一个沉积头。每个针清洁器均可包括位于其各自的针清洁器内的帽。每个帽均可包括配置成容纳沉积头的针的多个孔口。所述多个孔口的尺寸可适于容纳具有不同直径的针。材料沉积系统还可包括转动分度器，以转动帽从而选择正确尺寸的针孔口。针清洁器还可包括提供与控制器通信的连接器。控制器可配置成确定各个沉积头之间的距离和各个针清洁器之间的距离。

本公开的另一方面涉及一种用于自动地清洁材料沉积系统的喷嘴的方法，该材料沉积系统配置成将材料沉积在电子基板上。在一实施例中，该方法包括：通过材料沉积系统实施沉积操作，该材料沉积系统配置成将电子基板定位在通过吊架可移动的两个沉积头下面；以及通过针清洁器组件同时清洁两个沉积头的针。

该方法的实施例还可包括核实针孔口的尺寸，和/或操作转动分度器以选择正确尺寸的针孔口并且将适合的针孔口移动到恰当的位置。清洁两个沉积头的针可包括设置针对两个沉积头偏移的视觉系统。清洁两个沉积头的针还可包括通过将一个针的位置固定并将另一个针的位置调节到期望的位置来调节针的间隔。调节针的间隔可通过分配器的控制器来实施。针的间隔可显示在分配器的显示器上。如果针的间隔不在预定的容差内，则可移动可调节的针，并且重复清洁步骤。针清洁器组件可安装到X轴线和Y轴线吊架。

附图说明

附图不旨在按比例绘制。在附图中，各图中示出的每个相同或几乎相同的部件由同样的标号来表示。为清楚起见，不是每个部件都能够在每个附图中被标记。在附图中：

图1是材料沉积或施加系统的侧面示意图；

图2是体现本公开内容的实施例的吊架系统和两个材料沉积头的示例性材料沉积系统的局部立体图；

图3是本公开内容的实施例的示例性针清洁器组件的立体图；

图4是针清洁器组件的另一立体图；

图5至图8是用于实施本公开内容的方法的图形用户界面的屏幕截图；以及

图9是针清洁器组件的分解立体图。

具体实施方式

仅为说明而非一般性限制的目的，将参考附图对本公开内容进行详细描述。本公开内容并不将其应用限制于以下说明书中给出或附图中示出的部件构造及布置的细节。本公开内容中阐述的原理能够有其它的实施例，并且能够以各种方式予以实践或实施。另外本文所用的措辞和术语是为了描述的目的而不应被视为具有限制意义。本文中“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变化形式的使用意指涵盖其后列出的项目及其等同项目以及附加项目。

本公开内容的各实施例涉及材料沉积或施加系统、包括上述材料沉积系统的装置以及沉积材料的方法。具体地，本公开内容的实施例涉及用于在电子基板(例如印刷电路板)上分配材料(例如半黏性和黏性材料)的分配器。上述材料包括但不限于焊膏、环氧树脂、底部填充材料以及密封剂，所有这些材料都用于印刷电路板的制造。也可使用其它黏性较小的材料(例如传导墨水)。

图1示意性地示出根据本公开内容的一个实施例的分配器，总体上标示为10。分配器10用于将黏性材料(例如，黏合剂、密封剂、环氧树脂、焊膏、底部填充材料等)或半黏性材料(例如，焊剂等)分配在电子基板12(如印刷电路板或半导体晶片)上。分配器10或者可用在其它应用中，如用于施加汽车衬垫材料或用在某些医疗应用中。应当理解的是，如本文所用，提到黏性或半黏性材料是示意性的，并且意指具有非限制性的含义。分配器10包括第一和第二分配单元或头(通常分别标示为14和16)和用以控制分配器的操作的控制器18。虽然示出的是两个分配单元，但是应当理解的是，可以设置一个或多个分配单元。

分配器10还可以包括：框架20，其具有用于支承基板12的基座或支承件22；分配单元吊架24，其可移动地连接于框架20，用于支承和移动分配单元14,16；以及重量测量装置或重量秤26，用于对分配的黏性材料量进行称重(例如，作为校准程序的一部分)，并对控制器18提供重量数据。在分配器10中可使用传送系统(未显示)或其它传递机构(如活动梁)来控制将基板装载到分配器上以及从分配器上卸载基板。在控制器18的控制下使用马达移动吊架24，以将分配单元14,16定位在基板上方的预定位置处。分配器10可包括连接于控制器18的显示单元28，用于向操作员显示各种信息。可以有可选的第二控制器，用于控制分配单元。

在实施分配操作之前，如上所述，必须将基板(例如，印刷电路板)与分配系统的分配器对准或以其它方式对齐。分配器还包括视觉系统30，其连接于视觉系统吊架32，该视觉系统吊架可移动地连接于用来支承和移动视觉系统的框架20。虽然示出的与分配单元吊架24分开，但是视觉系统吊架32可利用与分配单元14、16相同的吊架系统。如所描述的那样，视觉系统30被用来确认基板上被称为基准点的标记的位置。一旦定位，则控制器可以被编程来操纵分配单元14,16之一或两者的移动，以将材料分配在电子基板上。

本公开内容的系统和方法涉及分配单元14、16的清洁喷嘴。在这里提供的该系统和方法的描述参照示例性电子基板(例如，印刷电路板)，该电子基板支承在分配器10的支承件22上。在一个实施例中，分配操作由控制器18控制，该控制器可包括配置成控制材料分配器的计算机系统。在另一实施例中，控制器18可由操作者操纵。

参照图2，总体上由200指示的示例性材料沉积系统可通过由马萨诸塞州的富兰克林的Speedline Technologies公司提供的分配器平台来配置。在一实施例中，材料沉积系统200包括：支承材料分配系统的部件的框架202，该部件包括但不限于控制器，例如位于材料沉积系统的机壳中的控制器18；以及总体上以206和207指示的两个沉积或分配头，用于沉积低黏性材料(例如，小于50厘泊)、半黏性材料(例如，50至100厘泊)、黏性材料(例如，100至1000厘泊)和/或高黏性材料(例如，大于1000厘泊)。沉积头206、207可在控制器18的控制下通过总体上以208指示的吊架系统沿正交轴线移动，以允许将材料分配在电路板(例如基板12)上，如上所述，该电路板有时可指的是电子基板或电路板。可提供盖(未示出)但是该盖未示出以便于暴露材料沉积系统200的内部部件，这些部件包括沉积头206、207和吊架系统208。虽然示出并描述了两个沉积头206、207，但是可提供任意数量的沉积头并且落入本公开内容的范围内。

馈送到材料沉积系统200中的电路板(例如基板12)典型地具有将材料将沉积在其上的衬垫或其它表面区域的图案。材料沉积系统200还包括传送系统210，该传送系统210可穿过沿材料沉积系统的每一侧设置的开口212接近，以在X轴线方向将电路板运输到材料沉积系统中的沉积位置。当通过材料沉积系统200的控制器引导时，传送系统210将电路板供应到沉积头206、207下面的分配位置。一旦到达沉积头206、207下面的位置，则电路板处于用于制造操作(例如沉积操作)的位置中。

材料沉积系统200还包括视觉检查系统，例如图1中示出的视觉系统30，该视觉检查系统配置成对准电路板并且检查沉积在电路板上的材料。在一实施例中，视觉检查系统固定到沉积头206、207中的一个或固定到吊架系统208。为了成功地将材料沉积在电路板上，经由控制器18将电路板和沉积头206、207对准。对准基于从视觉检查系统的读数通过移动沉积头206、207和/或电路板完成。当沉积头206、207和电路板正确地对准时，操纵沉积头以实施沉积操作。在沉积操作之后，可通过视觉检查系统实施对电路板的任选检查，以确保已沉积了正确量的材料以及确保材料已沉积在电路板上的正确位置处。视觉检查系统可使用基准点、芯片、板孔眼、芯片边缘或电路板上的其它可识别的图案来确定正确的对准。在检查电路板之后，控制器使用传送系统控制电路板向下一位置的移动，在那里可实施在板组装工艺中的下一操作，例如可将电子部件放置在电路板上或者可将沉积在板上的材料固化。

在一些实施例中，材料沉积系统200可按下面进行操作。可使用传送系统将电路板载入沉积位置中的材料沉积系统200中。通过使用视觉检查系统将电路板与沉积头206、207对准。然后可通过控制器18启动沉积头206、207，以实施沉积操作，在该沉积操作中，将材料沉积在电路板上的精确位置处。一旦沉积头206、207已实现沉积操作，则可通过传送系统将电路板从材料沉积系统200运输出去，使得可将第二后续的电路板载入材料沉积系统中。

为了提高材料沉积系统200的性能，沉积头206、207需要频繁的清洁。材料具有粘结且潜在地阻塞沉积头的针的孔口的倾向，因此期望清洁头的更有效的方式。本公开内容涉及以218指示的多针清洁器组件，该多针清洁器组件可被手动或自动调节以与多头分配器(具有两个或更多个分配头的分配器)一起工作。本公开内容的系统和方法使材料沉积系统200的操作者能够自动地证实和选择正确的孔口以匹配针的尺寸。目的是为了降低用于电路板组装工艺的循环时间。在这里所描述的系统和方法提供了一种准确的且可重复的清洁系统，该清洁系统消除了人为干预并提供了一种用户友好的方法连同改进的工艺循环时间。

如上所述，多头分配器的操作者面临的一个问题是操作者必须每次一个地手动地清洁每个头或者自动地清洁每个沉积头。本公开内容的系统和方法(包括清洁器组件218)同时自动地清洁多个沉积头，由此改进循环时间和产量而不必手动调节沉积头的位置和选择沉积头。先前在建立中不花费大量的时间是不可能实现该结果的。在程序执行期间，立刻清洁针，因此减少整个的循环时间。这发生在当电路板通过传送器输送时，由此将电路板的整个工艺时间减至最少。下面将示出和描述针清洁器组件218的操作。

在一个实施例中，清洁沉积头的两个针的方法按如下方式实现。在针或清洁器的任何调节之前，必须设置针对两个沉积头偏移的视觉系统。该步骤可通过利用视觉系统(例如，视觉系统30)获取沉积头的一个或多个图像而实现。其次，基于所获取的图像，通过将一个针的位置固定并将第二个针的位置调节到期望的位置以匹配面板的间隔，来调节针的间隔(如果需要的话)。这能够在控制器的控制下手动和自动地进行。两个针之间的距离显示在显示器上。如果距离在预定的容差内，则调节完成。如果距离不在预定的容差内，则移动固定的沉积头并且重复该过程。该方法可包括“最小X，Y”或次阶段命令。如果这样安装，则“最小X，Y”阶段命令将自动地调节针之间的偏移。

分配系统包括两个针清洁器：固定的针清洁器和可动的针清洁器。应当理解的是，虽然在这里描述的分配系统和清洁沉积头的方法专门适于清洁具有两个沉积头的分配器，但是该系统可配置成提供两个以上的针清洁器，以同时清洁两个以上的沉积头。为了调节针清洁器，清洁器中的一个设置在固定位置。可动清洁器停靠在距离固定清洁器已知距离的“Park”或“Home”命令位置。可动清洁器安装到X轴线和Y轴线吊架。其次，将视觉系统移动到固定清洁器并找到孔口的中心。视觉系统获取固定清洁器的一个或多个图像。然后通过X、Y吊架将可动清洁器移动到距离固定清洁器的期望的距离。然后，视觉系统通过获取固定和可动清洁器的一个或多个图像来核实位置是正确的。该程序将与标准的多头模式或与最小X、Y调节模式一起工作。

作为操作的一部分，视觉系统能够核实孔口的尺寸。如果孔口的尺寸不是系统所选择的那个，则控制器可操作转动分度器以选择正确尺寸的孔口并将适合的孔口移动到恰当的位置。该系统还允许左孔口和右孔口设置为不同的尺寸。

如上所述，在这里所公开的自动清洁两个或更多个沉积头的方法具有优于目前的多针清洁器的下列优点：准确的且可重复的性能；消除了手动调节，从而导致容易操作的工艺设置；来自用户界面角度的潜在地无漏洞的实施；以及改进了工艺循环时间。

参考图3，在一个实施例中，总体上以300指示的多针清洁器组件是将材料从多头构造的分配针的末端同时移除的真空装置。在示出的实施例中，多针清洁器组件300包含安装到有狭槽的底板304的两个针清洁器(每个针清洁器以302指示)。有狭槽的底板304允许在系统的建立和校正期间左和右针清洁器302a、302b两者的容易定位。在针清洁程序期间，多针清洁组件300按照下列操作：分配头将分配单元的针定位在针清洁器302a、302b上面；分配头将针落至针清洁器302a、302b的孔口内；以及针清洁器302施加真空，从而从针的末端移除材料。针清洁器组件300的刻度盘设置成与正在被清洁的针相匹配的孔口。

在针清洁器组件300的两个针清洁器302之间的间隔与分配单元(例如图2中示出的分配单元206、207)的两个针之间的间隔相同。调节图3中看到的右针清洁器302b使得其大部分位于安装支架的右侧。这将留下空间以便在校正期间将左针清洁器302a手动调节到适当的位置。

在一个实施例中，参照图4，为了建立多针清洁器组件300，而调节右侧针清洁器302b。在一个实施例中，为了调节针清洁器302b，而松开将右针清洁器固定到横档(rai l)404的两个螺钉(分别以402指示)。其次，将右针清洁器302b向右滑动，使得将存在足够的空间以便在针清洁器位置校正期间手动调节左针清洁器302a。拧紧螺钉402以将针清洁器302b固定到横档404。针清洁器302a、302b两者都安装到有狭槽的底板304上。

参照示出显示在显示屏(例如，分配器10的显示器28)上的图形用户界面500的图5，为了建立针清洁器组件的软件，而识别在分配器软件内的两个针清洁器。为了能够清洁多个针，分配器的操作者在图形用户界面500上选择View(pull-down)>Configuration。然后，操作者选择Needle Clean/Detect标记。然后，操作者选择Enable Dual Sync NeedleCleaning检查框(使得检查标记出现在框中)。然后，操作者选择Apply，然后选择OK。

在使两个针清洁器启用之后的下一步骤是实施针对沉积头的左针和右针两者的视觉系统对针偏移程序。系统使用在该程序期间查找的偏移以建立针清洁器的位置。为了实施该校正，操作者在图形用户界面500上选择Calibrate(下拉选项单)>Camera toNeedle Offset。

参照示出另一图形用户界面600的图6，在完成视觉系统对针偏移之后，校正多针清洁器组件位置。为了校正针清洁器位置，操作者在图形用户界面600上选择Calibrate(下拉选项单)>Needle Cleaner Position。操作者查看图6中示出的界面。如所示出的，(使用视觉系统)教导的第一位置是右针清洁器，所教导的与标准的单个头的针清洁器相同。然后将左针清洁器手动移动到其校正位置。

接下来，参照图7，只有第一次进行该校正时才显示图形用户界面700。如果屏幕不显示则操作者继续进行另一步骤。否则，操作者继续如下。操作者选择Check this box ifyou want to cycle through...checkbox(使得检查标记出现在框中)。然后操作者选择Next。沉积头移动到用于教导右针清洁器的位置中。

接下来，操作者观察图8中示出的图形用户界面800。如所示出的，操作者轻推视觉系统以将十字准线对中在针清洁器的孔口上。然后操作者选择Next。沉积头移动到左针清洁器必须移动到的位置。再参照图3，松开将左针清洁器302a固定到横档的两个螺钉(分别以402指示)。将针清洁器302手动地定位使得针清洁器的孔口对中于十字准线(在图8中示出)中。然后，拧紧螺钉402。操作者然后选择Next以完成校正。

参照图9，示例性针清洁器组件总体上以900指示。如所示出的，针清洁器组件900包括底板902、两个安装支架和两个针清洁器组件。底板902通过安装支架904固定到分配器的针清洁器吊架(未示出)。将针清洁器固定到底板902，每个针清洁器分别以906指示。每个针清洁器906包括位于其各自的针清洁器内的帽908。每个帽908均包括配置成容纳沉积头的分配针的多个孔口。孔口的尺寸适于容纳具有不同直径的针。每个针清洁器906包括提供与控制器通信的连接器910。

本公开内容的教导可应用于任何类型的分配系统，包括具有喷射式分配头的分配系统，以将材料喷射在电子基板上。

至此已描述了本公开内容的至少一个实施例的若干方面，应当理解的是，对于本领域技术人员来讲可以容易地想到各种变化、修改及改进。这类变化、修改及改进旨在作为本公开内容的一部分，并且旨在属于本发明的实质及范围之内。因此，前述说明书及附图仅为示例。

Claims (9)

1.一种用于自动地清洁材料沉积系统的喷嘴的方法，所述材料沉积系统配置成将材料沉积在电子基板上，所述方法包括：

通过所述材料沉积系统实施沉积操作，所述材料沉积系统配置成将所述电子基板定位在两个沉积头下面，所述两个沉积头可通过吊架移动；以及

通过针清洁器组件对所述两个沉积头的针同时进行清洁。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，清洁所述两个沉积头的所述针包括设置针对两个所述沉积头偏移的视觉系统。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，清洁所述两个沉积头的所述针还包括通过将一个所述针的位置固定并将另一个所述针的位置调节到期望的位置来调节所述针的间隔。

4.根据权利要求3所述的方法，其中调节所述针的间隔由分配器的控制器来实施。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述针的所述间隔显示在分配器的显示器上。

6.根据权利要求3所述的方法，其中如果所述针的所述间隔不在预定的容差内，则移动可调节的所述针并重复所述清洁过程。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述针清洁器组件安装到X轴线和Y轴线吊架。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括核实针孔口的尺寸。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括操作转动分度器以选择正确尺寸的针孔口并将适当的针孔口移动到恰当的位置。