CN112638545A - 使用三维扫描器的粘性溶液分配方法 - Google Patents

使用三维扫描器的粘性溶液分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，更具体地，涉及一种使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，通过使用三维扫描器来识别其上将要分配粘性溶液的材料的三维形状，并利用其结果将粘性溶液分配到该材料上。本发明的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，使得粘性溶液能够被分配在材料的精确位置，从而提高了粘性溶液分配过程的质量。本发明的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，通过能够补偿材料的形状和尺寸中的一些误差的方法分配粘性溶液，因此，可以间接地降低材料的生产成本。

Description

使用三维扫描器的粘性溶液分配方法
技术领域
本发明涉及一种使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，更详细而言涉及一种使用三维扫描器掌握将分配粘性溶液的材料的三维形状并使用此结果用于对材料分配粘性溶液的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法。
背景技术
在半导体工艺或电子产品制造工艺中，将粘合剂等粘性溶液以准确的用量分配到准确位置的工艺非常重要。粘性溶液的分配位置与用量存在误差的情况将导致产品不良。
特别是在对合成树脂材质的材料分配粘性溶液的情况下，调节分配位置与用量尤为重要。随着产品规格的增加而要求准确度，分配粘性溶液的位置与粘性溶液的分配宽度必须在数十至数百微米左右的误差内进行处理。然而，在合成树脂材质的材料的情况下，由于通过注射成型制造的工艺的特性，每种材料容易产生数十微米以上的尺寸误差。为了防止如上所述的误差，当通过非常精细的方法来生产注射成型材料时，存在工艺成本会变高的问题。
考虑到如合成树脂材质的材料般因材料特性可能产生的形状或尺寸误差，如果可利用与如上所述误差对应的同时调节粘性溶液分配路径或位置等的方法来执行粘性溶液分配工艺，则可具有大幅降低不良率并提高生产率的优点。特别是，由于不必为分配工艺以高品质精细地制造合成树脂材料，因此具有可大幅降低材料本身的生产成本的优点。
因而需要一种使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，可如上所述般有效地考虑将分配粘性溶液的材料的各别的形状与尺寸的误差，来匹配各材料的形状并准确地分配粘性溶液。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是为了满足如上所述的必要性而提出的，其目的在于提供一种使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，所述使用三维扫描器的粘性溶液分配方法可对将分配粘性溶液的材料的形状与尺寸进行各别地测量并使用此测量结果以准确的用量在准确的位置分配粘性溶液。
解决问题的技术手段
用于实现所述目的，根据本发明的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法是使用利用泵对材料分配粘性溶液的三维扫描器的粘性溶液分配方法，其特征在于包括以下步骤：(a)由三维扫描器对所述材料的至少一部分进行扫描，从而得到将分配粘性溶液的区域与其周围的三维形状数据；(b)使用在所述步骤(a)中得到的材料的三维形状数据，在控制部中计算将分配粘性溶液的分配路径；以及(c)沿在所述步骤(b)中由所述控制部计算的所述分配路径，通过泵移送单元移动所述泵并由所述泵对所述材料分配粘性溶液。
发明的效果
根据本发明的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法具有以下效果：通过可使粘性溶液分配到材料的准确位置上来提高粘性溶液分配工艺的品质。
根据本发明的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法具有以下效果：通过使用不管材料的形状与尺寸存在何种误差均可对其进行补偿的方法分配粘性溶液，从而间接降低材料的生产成本。
附图说明
图1是用于实施根据本发明的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法的一例的分配器的构成图。
图2是示出通过根据本发明一实施例的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法将分配粘性溶液的材料的一例。
图3及图4分别是关于图2所示材料的一部分的III-III线剖面图与IV-IV线剖面图。
具体实施方式
以下，将参照附图对根据本发明的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法的一例进行说明。
图1是用于实施根据本发明的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法的一例的分配器的构成图，图2是示出通过根据本发明一实施例的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法将分配粘性溶液的材料的一例。
首先，参照图1对用于实施根据本发明的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法的一例的分配器的构成进行说明。
如图2所示形态的材料(10)被布置在材料移送单元(600)进行供应。材料移送单元(600)在水平方向上移送材料(10)。
在材料移送单元(600)的上侧布置三维扫描器(100)与泵(300)。
通过扫描器移送单元(200)在水平方向与垂直方向上移送三维扫描器(100)。在扫描器移送单元(200)将三维扫描器(100)移送到靠近材料(10)的主要部分的位置时，三维扫描器(100)扫描材料(10)并获取材料(10)的三维形状数据。三维扫描器(100)可使用已知的各种构成。在本实施例中，举例说明以下方式的使用三维扫描器(100)的情况：所述方式通过使用数字光处理DLP(Digital Light Processing)技术的数字微镜装置DMD(DigitalMicromirror Device)高速拍摄材料(10)来获取相应区域的三维形状。
在扫描器移送单元(200)将三维扫描器(100)移送到需要获取三维形状数据的位置时，三维扫描器(100)对材料(10)进行三维扫描以得到三维形状数据。
当完成材料(10)的三维扫描时，材料移送单元(600)将材料(10)移送到泵(300)的下侧。
泵移送单元(400)基于三维形状数据相对于材料(10)在水平方向及垂直方向移动泵(300)，且泵(300)通过喷嘴分配粘性溶液。本实施例的情况，泵移送单元(400)通过使泵(300)倾斜来调节泵(300)相对于材料(10)的角度。
控制部(500)对三维扫描器(100)、泵(300)、扫描器移送单元(200)、泵移送单元(400)、材料移送单元(600)等的作动进行控制。
以下，将对使用如上所述构成的分配器通过本实施例的使用三维扫描器(100)的粘性溶液分配方法对材料(10)分配粘性溶液的过程进行说明。
在本实施例中，对将环氧树脂粘合剂作为粘性溶液分配到如图2所示的四边形框架形状的合成树脂注射物的过程进行说明。
合成树脂注射物形态的材料(10)的情况，由于合成树脂的特性与注射成型工艺的特性，容易产生数十微米以上的尺寸误差与形状误差。另外，在同一模具中通过相同的工艺生产的注射物也根据每种材料(10)而出现很多大小与形状存有微细不同的情况。
对在如上所述形态的材料(10)分配粘性溶液的过程进行说明。
首先，由三维扫描器(100)扫描材料(10)的至少一部分，以得到将分配粘性溶液的区域与其周围的三维形状数据(步骤(a))。
通过材料移送单元(600)将材料(10)布置在三维扫描器(100)的下侧。在通过扫描器移送单元(200)移动三维扫描器(100)的同时，利用三维扫描器(100)对将分配粘性溶液的区域与其周围的区域进行三维扫描。可对将分配粘性溶液的所有区域进行三维扫描，且也可仅扫描一部分区域。若使用DMD技术，则可在一秒钟内拍摄数百张以上的图像来得到三维形状数据，因此可进行非常快速的作业。为了进一步提高作业速度，仅针对材料(10)的一部分区域实施得到三维形状数据的过程。本实施例的情况，举例说明仅针对如图2中以虚线示出的部分的四角框架形态材料(10)的四处隅角(corner)部分(13)进行三维扫描的情况。
由于注射成型工艺，材料(10)的四角隅角部分(13)的形状变化比较大。由于此部分的粘性溶液分配结果对整个工艺的品质带来大的影响，因此对四角隅角点实施三维扫描。
在三维扫描器(100)中获取的三维形状数据被传递到控制部(500)。控制部(500)使用在步骤(a)中得到的材料(10)的三维形状数据来计算将分配粘性溶液的分配路径(步骤(b))。
控制部(500)计算分配路径的方法可使用各种方法。根据材料(10)的结构与特性对各种分配路径计算方法进行编程，并由控制部(500)执行。
在本实施例中，控制部(500)使用材料(10)的边缘(edge)形状来计算分配路径。控制部(500)使用三维扫描器(100)所获取的形状数据，从材料(10)的形状中提取表面与表面相交的边缘(edge，11、12)部分。可沿如上所述的边缘路径计算分配路径。例如，可将在图2至图4所示的材料(10)的边缘(11、12)中以外侧边缘(12)为基准向内侧保持基准距离的路径设定为分配路径。例如，控制部(500)可以使在相对于外侧边缘(12)向内侧1mm的点成为分配路径的方式进行设定。作为其他方法，控制部(500)提取图2至图4所示的材料(10)的内侧边缘(11)与外侧边缘(12)，且可利用在两个边缘(11、12)之间的点计算分配路径。本实施例的情况，举例说明控制部(500)将等于内侧边缘(11)与外侧边缘(12)之间的宽度(W)的1/2的中间点设定为分配路径的情况。除了如上所述的方法之外，控制部(500)可根据材料(10)的特性与工艺需要利用各种方法计算分配路径。
如上所述，在控制部(500)完成四角框架形状材料(10)的四个隅角(corner)部分(13)的分配路径计算时，还可计算出针对材料(10)的其余部分的分配路径。与四角框架的四个隅角部分(13)不同，在与四个边(sides)对应的部分的形状误差不大的情况下，控制部(500)可使用预先存储的材料(10)的形状数据设定与四个边对应的分配路径。控制部(500)也可利用前文中将对四个隅角(corner)部分(13)的分配路径连接的方法，数值设定与四个边对应的分配路径。在此情况下，可以直线连接四个隅角部分(13)的分配路径的末端部分，且也可以反映一定曲率的曲线连接，且也可使用四个隅角部分(13)的形状数据利用内插(interpolation)间隔区间的方法设定分配路径。如上所述，控制部(500)可通过各种方法使用计算经三维扫描器(100)扫描的区域之间的区间的分配路径的方法。
另一方面，控制部(500)三维计算分配路径。即，控制部(500)以如下方式计算分配路径：不仅考虑在平面上移动的路径，而且考虑材料(10)的与分配路径对应的高度来连接泵(300)的喷嘴将经过的三维坐标。
如上所述，在控制部(500)完成分配路径的计算时，泵移送单元(400)根据控制部(500)的命令沿分配路径移动泵(300)，并由泵(300)对材料(10)分配粘性溶液(步骤(c))。此时，控制部(500)以固定地保持泵(300)的喷嘴与材料(10)之间的间隔的方式，通过泵移送单元(400)三维地移动泵(300)并对材料(10)分配粘性溶液。通过利用如上所述的方法，固定地保持材料(10)的粘性溶液分配表面与喷嘴之间的间隔，从而可提高分配工艺的品质。
如上所述，在执行对材料(10)分配粘性溶液的工艺中，如果通过泵移送单元(400)将泵(300)的喷嘴与材料(10)的表面的角度保持为垂直，则可进一步提高分配工艺的品质。
为此，需要获取沿分配路径的关于材料(10)表面的角度的信息的过程。当在步骤(b)中计算出分配路径时，控制部(500)使用在步骤(a)中获取的材料(10)的形状数据，计算与分配路径对应的位置处的材料(10)的表面角度(步骤(d))。如上所述，在仅对材料(10)的一部分进行三维扫描的情况下，针对扫描区域之间的分配路径，通过内插(interpolation)等方法使用预先存储的材料(10)的基准形状数据或在扫描区域中计算出的材料(10)表面角度进行数值计算。
如上所述，在控制部(500)通过步骤(d)计算出材料(10)表面的角度的情况下，在步骤(c)中分配粘性溶液时，以使泵(300)的喷嘴与材料(10)表面之间的角度保持垂直的方式通过泵移送单元(400)调节泵(300)的角度并进行分配。优选为在泵(300)的喷嘴与材料(10)的表面为彼此垂直的状态下分配粘性溶液，但是视情况而定，也可以固定地保持其他角度而非90度的方式分配粘性溶液。
如上所述，本发明具有以下优点：由于可根据材料(10)的表面角度调节泵(300)的角度并进行分配，因此即使对于以三维曲面形成的材料(10)也可在准确的位置分配准确用量的粘性溶液，且即使在材料(10)的分配表面上存在尺寸误差、形状误差、加工误差等也可考虑到这些因素执行精确的粘性溶液分配工艺。另外，即使在放置有材料(10)的材料移送单元(600)或布置在材料(10)与材料移送单元(600)之间的材料放置用托盘倾斜的情况下，也可如上所述般考虑到材料(10)的角度分配粘性溶液，则可具有提高分配工艺品质的优点。
如上所述，当在步骤(a)中通过三维扫描器(100)获取材料(10)的形状数据时，考虑到材料(10)的形状，也可沿分配路径改变粘性溶液的分配用量并通过泵(300)进行分配。
为此，在执行步骤(c)之前，控制部(500)计算沿步骤(b)中计算出的分配路径将对材料(10)分配的粘性溶液的分配量(步骤(e))。
例如，如图3及图4所示，计算出材料(10)的两个边缘(edge；11、12)之间的宽度与深度，并在宽度(W)与深度(D)大于基准值的情况下增加分配量，且在宽度(W)与深度(D)小于基准值的情况下减少分配量，从而控制部(500)可计算粘性溶液的分配量。
如上所述，当控制部(500)在步骤(e)中计算出粘性溶液的分配量的情况下，在执行步骤(c)时以粘性溶液的分配量分配粘性溶液。
通常，调节粘性溶液的分配量的方法是使用固定泵(300)的移动速度(movingvelocity)与通过泵(300)的喷嘴分配的粘性溶液的流速(flowrate)中的任一者而改变另一者的方法。本实施例的情况使用固定泵(300)的移动速度而调节泵(300)的粘性溶液分配流速的方法。在通过泵移送单元(400)以固定的速度移动泵(300)的同时，调节通过喷嘴分配的粘性溶液的流速。在使用压电泵(300)的情况下，可通过控制部(500)调节压电泵(300)的阀杆升降周期来调节粘性溶液的流速。
如上所述，考虑到材料(10)的形状数据，可如通过针对每种材料(10)不同地调节粘性溶液的分配量而得到各种优点。可降低加工或生产材料(10)的工艺的成本。即使材料(10)的尺寸精密度不优异，也要考虑粘性溶液分配步骤中材料(10)的实际形状与尺寸来分配粘性溶液，因此为了制造高精密度的材料(10)，可减少材料(10)生产工艺所需的费用。由于材料(10)的尺寸与形状存在误差，针对将处理的不良材料(10)考虑到如上所述的形状或尺寸误差来分配粘性溶液，因而并不处理为不良而处理为良品。通过如上所述的方法可提高整体的产品生产工艺的产率。
例如，由于材料(10)的形状误差，不可能将其他零件粘合到材料(10)，或者即使进行粘合也在一部分区间中在材料(10)与零件之间未实现粘合而在材料(10)与零件之间产生间隙，但是即使在如上所述的情况下，也可通过考虑到材料(10)的形状误差而附加地充分分配粘合剂进行硬化，从而可利用粘合剂填充材料(10)与零件之间可能产生的间隙，从而防止不良。
如上所述，即使考虑到材料(10)的三维形状来调节泵(300)的位置与方向并调节分配量，但视情况而定也存在难以精确地调节分配的粘性溶液的用量的情况。一般来说，由于粘性溶液的特性随时间的流逝与温度的变化而变化，且泵(300)的作动特性也变化，因此即使以相同的粘性溶液与泵(300)进行分配，分配结果也可能存在误差。
如上所述的情况，也可如下般使用三维扫描器(100)检查分配结果以判断是否存在不良，且在粘性溶液的分配量不足的情况下，通过使用泵(300)补充粘性溶液的分配量的方法来进行校正。
在通过步骤(c)完成将粘性溶液分配到材料(10)的工艺的情况下，材料移送单元(600)再次将材料(10)移送到三维扫描器(100)的下侧。扫描器移送单元(200)将三维扫描器(100)移送到材料(10)的粘性溶液分配区域，且三维扫描器(100)通过步骤(c)扫描分配粘性溶液的结果，从而得到分配有粘性溶液的材料(10)的三维形状数据(步骤(f))。
控制部(500)使用在步骤(f)中得到的三维形状数据来检查步骤(c)的粘性溶液的分配结果(步骤(g))。
在执行步骤(g)时检查粘性溶液的分配结果的结果被判断为分配量不足的情况下，控制部(500)计算粘性溶液的附加分配路径与分配量。
材料移送单元(600)将材料(10)再次移送到泵(300)的下侧，控制部(500)根据步骤(g)的结果通过泵移送单元(400)移动泵(300)，并对材料(10)附加分配粘性溶液(步骤(h))。
通过如上所述的方法，可通过三维扫描器(100)检查粘性溶液的分配结果，也可视情况而定校正粘性溶液的分配量。可通过此种方法进一步提高分配工艺的品质且可降低不良率。
视情况而定，也可在执行步骤(c)并有意分配小于指定用量的粘性溶液后，依次执行步骤(f)、步骤(g)及步骤(h)，以更准确地调节粘性溶液的分配用量的方式实施本发明的使用三维扫描器(100)的粘性溶液分配方法。
以上已针对本发明列举优选示例进行了说明，但是本发明的范围不限于前文中说明并示出的形态。
例如，前文已对利用三维扫描器(100)仅对四角框架形状的材料(10)的四个隅角部分执行步骤(a)并对被扫描区域之间进行数值计算的情况进行了说明，但是视情况而定也可沿分配路径对所有区域执行步骤(a)，以得到三维形状数据。
另外，前文已对通过步骤(d)计算材料(10)表面的角度并考虑到此角度来调节泵(300)的角度同时进行分配的情况进行了说明，但是根据材料(10)的特性，也可不考虑如上所述角度而以固定泵(300)的角度的状态执行步骤(c)。
另外，前文已对使用材料(10)的边缘(edge；11、12)来计算分配路径的情况进行了说明，但是也可使用除了边缘之外的其他基准来计算分配路径。例如，对材料(10)使用激光等以预先显示用作分配路径的基准的线，以使控制部(500)可以此线为基准计算分配路径。除了如上所述的方法之外，控制部(500)可通过其他各种方法考虑材料(10)的特性，并通过步骤(b)计算分配路径。
另外，前文已对通过步骤(f)与步骤(g)三维扫描并检查分配结果的过程与通过步骤(h)进行补充分配的过程进行了说明，但是还可使用不执行步骤(f)至步骤(h)的使用三维扫描器(100)的粘性溶液分配方法。
另一方面，前文已针对与四角框架的边角对应的部分、在四角框架的四边处面与面相交的部分均使用称为隅角的用语来说明，但是为了进行区分，分别附记隅角corner与边缘edge进行说明。

Claims (9)

1.一种使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，是使用利用泵对材料分配粘性溶液的三维扫描器的粘性溶液分配方法，包括：
步骤(a)由所述三维扫描器对所述材料的至少一部分进行扫描，从而得到将分配所述粘性溶液的区域与其周围的三维形状数据；
步骤(b)使用在步骤(a)中得到的所述材料的三维形状数据，在控制部中计算将分配所述粘性溶液的分配路径；以及
步骤(c)沿在步骤(b)中由所述控制部计算的分配路径，通过泵移送单元移动所述泵，并由所述泵对所述材料分配所述粘性溶液。
2.根据权利要求1所述的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，其中，
步骤(a)中，由所述三维扫描器对所述材料的多个区域进行扫描，从而得到三维形状数据，
步骤(b)中，在所述控制部中计算经所述三维扫描器扫描的区域的分配路径与将经所述三维扫描器扫描的区域之间连接的分配路径。
3.根据权利要求1所述的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，其中，
在步骤(b)中，所述控制部使用在步骤(a)中得到的所述材料的三维形状数据，提取与分配路径邻接的位置的所述材料的边缘(edge)，并以此边缘为基准计算分配路径。
4.根据权利要求1所述的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，其中，
在步骤(b)中，所述控制部使用在步骤(a)中得到的所述材料的三维形状数据，提取与分配路径邻接的位置的两个边缘，并通过此两个边缘之间的点计算分配路径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，其中，
在步骤(b)中，所述控制部考虑到将分配所述粘性溶液的区域的所述材料的高度而以三维路径计算分配路径，
在步骤(c)中，以沿在步骤(b)中计算的分配路径固定地保持所述泵的喷嘴与所述材料之间的间隔的方式，由所述泵移送单元三维地移动所述泵并对所述材料分配所述粘性溶液。
6.根据权利要求5所述的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，还包括：
步骤(d)所述控制部沿在步骤(b)中计算的分配路径计算所述材料表面的角度，
在步骤(c)中，以固定地保持步骤(d)中计算的所述材料表面的方向与所述泵的喷嘴的方向之间的角度的方式，由所述泵移送单元调节所述泵的角度并对所述材料分配所述粘性溶液。
7.根据权利要求5所述的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，还包括：
步骤(e)所述控制部计算沿在步骤(b)中计算的分配路径将对所述材料分配的所述粘性溶液的分配量，
在步骤(c)中，以根据步骤(e)中计算的分配量对所述材料分配所述粘性溶液的方式，对所述泵移送单元的所述泵的移动速度与通过所述泵的喷嘴分配的所述粘性溶液的流速(flowrate)中的至少一者，进行调节并分配所述粘性溶液。
8.根据权利要求5所述的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，还包括：
步骤(f)由所述三维扫描器扫描通过步骤(c)分配所述粘性溶液的结果，从而得到分配有所述粘性溶液的所述材料的三维形状数据；以及
步骤(g)使用在步骤(f)中得到的三维形状数据，在所述控制部中检查步骤(c)的所述粘性溶液的分配结果。
9.根据权利要求8所述的使用三维扫描器的粘性溶液分配方法，其中，
在步骤(g)中，在检查所述粘性溶液的分配结果被判断为分配量不足的情况下，计算所述粘性溶液的附加分配路径与分配量，
步骤(h)根据步骤(g)的结果，通过所述泵移送单元移动所述泵并对所述材料附加分配所述粘性溶液。
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