CN113543895A - 分配器中的ir非接触式温度感测 - Google Patents
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Abstract
一种分配系统(10)，包括：可选的预加热站(Pre‑Heat Station)，该可选的预加热站被配置为接收电子基板(22)；分配站(Dispense Station)(14，18)，该分配站被配置为在从该可选的预加热站接收的该电子基板上分配材料；可选的后加热站(Post‑Heat Station)，该可选的后加热站被配置为从该分配站接收该电子基板；以及非接触式传感器(212)，该非接触式传感器位于该可选的预加热站、该分配站和该可选的后加热站中的至少一者上的该电子基板上方。
Description
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2019年1月14日提交的标题为“分配器中的IR非接触式温度感测”的美国临时申请序列号62/792,087的优先权，该美国临时申请通过援引以其全文并入本文；并且要求于2017年12月5日提交的标题为“用于模板印刷机的材料温度传感器”的美国申请序列号15/831,800的优先权，该美国申请通过援引以其全文并入本文。
发明背景
1.技术领域
本公开涉及一种用于分配材料的装置和方法，并且更具体地涉及一种用于在分配器中分配焊膏的装置和方法。
2.背景技术
存在用于为多种应用分配精确量的液体或糊膏的若干种类型的分配系统。一种这样的应用是将集成电路芯片和其他电子部件组装到电路板基板上。在此应用中，使用自动分配系统将点状液体环氧树脂或焊膏或其他一些相关材料分配到电路板上。自动分配系统还用于分配线状底部填充材料和包封剂，底部填充材料和包封剂可以用于将部件机械地紧固到电路板。上述示例性分配系统包括由美国伊利诺斯州格伦维尤市的ITW EAE以品牌名
制造并分销的分配系统。
在典型的分配系统中，将泵和/或分配器组件安装到移动组件或机架上，以使用由计算机系统或控制器控制的伺服电机使泵与分配器组件沿三条相互正交的轴线(X轴、Y轴、Z轴)移动。为了将点状液体分配在电路板或其他基板上的期望位置处，使泵与分配器组件沿着共面的水平X轴和Y轴移动，直到它位于期望地点上方。在一个实施例中，然后沿着垂直定向的竖直Z轴方向降低泵和/或分配器组件，直到泵与分配器组件的喷嘴/针头处于电子基板上方适当的分配高度。泵和/或分配器组件分配点状液体，然后沿Z轴方向升高，沿X轴方向和Y轴方向移动到新的地点，并且沿Z轴方向降低以分配下一点状液体。在另一个实施例中，从泵与分配器组件喷射材料，而无需降低和升高泵与分配器组件的喷嘴/针头。对于诸如如上所述的包封或底部填充等应用，当泵与分配器组件沿着线状材料的期望路径在X轴方向和Y轴方向上移动时，泵与分配器组件通常受控制以分配线状材料。
使用IR温度传感器来监测模板印刷机中的焊膏供应盒的温度是已知的，这是由于需要确保糊膏达到适当温度以进行印刷沉积而激发的。类似地，材料温度感测在分配系统的泵与分配器组件中的应用是已知的，这是由于需要确保以低于适当应用温度的温度储存的材料确实已经升温至适当的温度以进行沉积而激发的。
发明内容
本公开的一个方面涉及一种分配系统，该分配系统包括：可选的预加热站，该可选的预加热站被配置为接收电子基板；分配站，该分配站被配置为在从该可选的预加热站接收的该电子基板上分配材料；可选的后加热站，该可选的后加热站被配置为从该分配站接收该电子基板；以及非接触式传感器，该非接触式传感器位于该可选的预加热站、该分配站和该可选的后加热站中的至少一者上的该电子基板上方。
该分配系统的实施例可以进一步包括该非接触式传感器位于该可选的预加热站上的该电子基板上方，以确保在将该电子基板移动到该分配站之前该电子基板处于适当温度。该非接触式传感器可以安装在可调机构上，该可调机构朝向和远离温度测量的目标移动。该非接触式传感器可以位于该分配站上方，以确保该电子基板在该分配站处处于适当温度。该非接触式传感器可以安装在与该分配站相关联的可调机构上。该非接触式传感器可以位于该可选的后加热站上的该电子基板上方，以确保该电子基板在该可选的后加热站处处于适当温度。该非接触式传感器可以安装在可调机构上，该可调机构朝向和远离温度测量的目标移动。该非接触式传感器可以是红外温度传感器。
本公开的另一方面涉及一种被配置为在电子基板上分配粘性装配材料的分配系统。在一个实施例中，该分配系统包括：传送机，该传送机被配置为使电子基板移动通过该分配系统；分配站，该分配站包括被配置为在电子基板上分配粘性装配材料的分配单元；以及联接至该分配单元的传感器，该传感器被配置为测量该电子基板的温度。
该分配系统的实施例可以进一步包括：该传感器是非接触式传感器。该非接触式传感器可以是红外传感器。该非接触式传感器可以通过可调支架紧固到该分配单元。该可调支架可以被配置为使该非接触式传感器相对于该电子基板的取向成一定角度地定向。
本公开的又一方面涉及一种在电子基板上印刷装配材料的方法。在一个实施例中，该方法包括：将电子基板递送到分配系统；将该电子基板定位在印刷位置；在该电子基板上分配粘性装配材料；以及测量该电子基板的温度。
该方法的实施例可以进一步包括：提供该电子基板的温度反馈作为温度调节系统的一部分。提供温度反馈可以包括：当电子基板已经达到期望的目标温度时，温度控制系统关闭对该电子基板的加热，以及当温度下降到低温极限以下时，该温度控制系统开启加热。可以通过传感器来实现对该电子基板的温度的测量。该传感器可以是非接触式传感器。该非接触式传感器可以是红外传感器。该方法可以进一步包括：通过可调支架相对于该电子基板定位该非接触式传感器。
附图说明
下面参照附图讨论至少一个实施例的各个方面，这些附图并非旨在按比例绘制。包括附图以提供对各个方面和实施例的说明和进一步的理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，但并不旨在限定对任何特定实施例的限制。附图以及说明书的其余部分用于解释所描述和要求保护的方面和实施例的原理和操作。在附图中，在各个附图中展示的每个相同或几乎相同的部件由相同的附图标记表示。出于清楚的目的，在每个附图中并非每个部件都可能加以标记。在附图中：
图1是分配系统的示意图；
图2是分配系统的透视图，其中包装被移除以露出预加热站、分配站和后加热站；
图3是与预加热站和后加热站相关联的红外(“IR”)感测配置图形的图形用户界面(“GUI”)；
图4是与分配站相关联的IR感测(IR Sense)配置图形的GUI；
图5和图6是工艺编程图形的GUI；
图7和图8是工艺监测图形的GUI；
图9是IR感测命令的操作的流程图；
图10是IR感测命令图形的GUI；
图11是加热选项图形的GUI；以及
图12是上电加热控制器图形的GUI。
具体实施方式
仅出于说明的目的而不是限制通用性，现在将参照附图详细描述本公开。本公开不将其应用限于在以下描述中阐述的或在附图中展示的构造细节和部件布置。本公开中阐述的原理能够用于其他实施例并且能够以各种方式来实践或执行。同样，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，并且不应被视为限制。对本文中以单数形式提及的系统和方法的示例、实施例、部件、元件或动作的任何提及也可以包含包括多个的实施例，并且对本文中任何实施例、部件、元件或动作的复数形式的任何提及也可以包含仅包括单个的实施例。单数或复数形式的提及并不旨在限制当前公开的系统或方法、它们的部件、动作或元件。本文中“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其他项目。对“或”的提及可以被解释为包括性的，从而使用“或”描述的任何术语可以指示所描述术语中的单个术语、多个术语以及所有术语中的任一者。另外，在本文件与通过引用并入本文的文件之间的术语用法不一致的情况下，并入的引用文件中的术语用法是对本文件的术语用法的补充；对于矛盾的不一致性，以本文件中的术语用法为准。
本公开不仅涉及感测要沉积的材料的温度，而且还涉及感测材料要在其上沉积的电子基板的温度。例如，在SMT装配工业中众所周知的是，分配器中的电子基板通常在底部填充材料沉积之前被预加热(Preheat)。在电子基板被输送到分配(Dispense)区以接收要分配的材料之前，典型的应用利用所谓的预加热“卡盘(Chuck)”(用于将电子基板加热到预定温度的区域或区)。预加热区的问题是通常只有一个反馈传感器测量整个预加热卡盘(通常为330mm×250mm)的温度。来自单个传感器的这种反馈通常会感测一个位置的温度，并且假定结果代表整个预加热区的温度，并且不一定反映特定感兴趣位置的实际温度，例如关键部件的温度。此外，在没有电子基板的特定位置的实际温度的反馈的情况下，经常将被分配用于对电子基板进行预加热的时间选择为确保至少经过了足够的时间使电子基板的温度稳定。这可能意味着宝贵的时间被浪费在等待过长的“充足”时间段上。
本公开的实施例包括非接触式传感器，该非接触式传感器位于预加热卡盘上的电子基板上方，以确认在进行分配操作之前电子基板确实处于适当温度，而不需要等待比确保电子基板达到温度所需的时间更长的时间。通过将非接触式温度传感器安装在电子基板上的特定位置上方，可以测量关键位置的实际温度。此外，通过将传感器安装到可以在电子基板上方沿X轴方向和Y轴方向移动的分配单元(或其他机构，诸如印刷机中的视觉探针)，可以测量任何特定部位的温度。传感器还可以安装在朝向和远离温度测量的目标移动的机构上，或者该目标可以相对于传感器在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动。这种配置允许根据应用的需要调节或调整传感器的有效部位尺寸。例如，传感器可以安装在竖直平台上，并且被定向成俯视电子基板。通过将竖直平台和传感器移到较低位置并且因此更靠近电子基板，可以测量更小的局部部位的温度。通过向上移动竖直平台和传感器并且因此更远离电子基板，可以有效地在更大区域上对要测量的温度求平均。这也可以通过将目标相对于传感器移动到特定位置并获得特定部位尺寸来实现。这种布置允许感测在可控尺寸区域上平均的温度，在该可控尺寸区域中，感测区域的尺寸可以针对应用需求进行优化。因此，通过将传感器安装到Z轴平台上(该Z轴平台进而例如从泵安装支架上安装到X-Y定位系统)，可以控制部位的位置和尺寸两者。
通过实施本公开的原理，沉积系统可以监测要由设备分配的材料的温度、以及材料要在其上分配的电子基板上的关键位置的温度，从而确保沉积工艺中的所有参与者都处于期望温度。这些测量的温度中的每一个都可以用于确认在进行沉积工艺之前工艺变量在预设范围内。附加地(或可能可替代地)，可以共享或存储这些测量结果以用于数据收集目的(诸如统计过程控制(SPC))，其中，可以将工艺的质量或良品率与工艺中的测量变量相关以用于工艺优化目的。
为了说明的目的，现在将参考根据本公开的一个实施例的分配系统(总体上以10表示)来描述本公开的实施例。参考图1，分配系统10用于将粘性材料(例如，粘合剂、包封剂、环氧树脂、焊膏、底部填充材料等)或半粘性材料(例如，焊剂等)分配到电子基板12(诸如印刷电路板(“PCB”)或半导体晶片)上。分配系统10可以替代性地用于其他应用中，诸如用于施加汽车衬垫材料或在某些医疗应用中或用于施加导电油墨。应当理解，如本文所使用的对粘性材料或半粘性材料的提及是示例性的，并且旨在是非限制性的。分配系统10包括：若干分配单元，例如第一分配单元和第二分配单元，总体上分别以14和16表示；以及控制器18，用于控制分配系统的操作。应当理解，分配单元在本文中也可以被称为分配泵和/或分配头。尽管示出了两个分配单元，但是应当理解，可以采用两个以上的分配单元。
分配系统10还可以包括：框架20，具有用于支撑电子基板12的基座或支撑件22；分配单元机架24，可移动地联接至框架20以便支撑和移动分配单元14、16；以及重量测量装置或称重秤26，例如用于作为校准程序的一部分的称量所分配的粘性材料的量，并将重量数据提供给控制器18。可以在分配系统10中使用传送机系统(未示出)或其他输送机构(诸如步进梁)以控制电子基板到分配系统的装载和从分配系统的卸载。可以在控制器18的控制下使用马达来移动机架24，以将分配单元14、16定位在电子基板上方的预定地点。分配系统10可以包括连接到控制器18以用于向操作者显示各种信息的显示单元28。可以存在用于控制分配单元的可选的第二控制器。而且，每个分配单元14、16可以配置有Z轴传感器，以检测分配单元设置在电子基板12上方或设置在安装于电子基板上的特征上方的高度。Z轴传感器耦合至控制器18以将由传感器获得的信息中继到控制器。
在执行如上所述的分配操作之前，必须将电子基板(例如印刷电路板)与分配系统的分配单元对准或以其他方式配准。分配系统进一步包括视觉系统30，在一个实施例中，该视觉系统联接至视觉系统机架32，该视觉系统机架可移动地联接至框架20以便支撑和移动视觉系统。在另一个实施例中，视觉系统30可以设置在分配单元机架24上。如所描述的，采用视觉系统30来验证电子基板上的界标(称为基准)或部件的位置。一旦已定位，控制器可以被编程为操纵分配单元14、16中的一个或多个分配单元的运动以在电子基板上分配材料。
在一个实施例中，分配操作由控制器18加以控制，该控制器可以包括被配置为控制材料分配单元的计算机系统。在另一个实施例中，控制器18可以由操作者加以操纵。控制器18被配置为操纵视觉系统机架32的运动以移动视觉系统，以便获得电子基板12的一个或多个图像。控制器18被进一步配置为操纵分配单元机架24的运动以移动分配单元14、16来执行分配操作。
参考图2，分配系统总体上以200表示。如图所示，分配系统200包括：分配站(总体上以202表示)；预加热站(总体上以204表示)，该预加热站设置在分配站之前的上游；以及后加热站(总体上以206表示)，该后加热站设置在分配站之后的下游。预加热站204限定预加热区，分配站202限定分配区，并且后加热站206限定分配系统200的后加热(Postheat)区。传送机208被设置为将诸如基板12等电子基板从预加热站204移动到分配站202并且移动到后加热站206(图2中从左到右)。如图所示，传送机208包括两个通道208A、208B，以使基板能够更高效地并且以更大的速率进入分配站。预加热站204被配置为将电子基板加热到可接受的温度以在分配站处进行分配。预加热站204可以被配置为将电子基板的温度升高到在20℃到200℃的范围内。后加热站206被配置为在电子基板被传递到分配系统200下游的另一加工站之前降低该电子基板的温度。与预加热站204一样，后加热站可以被配置为将电子基板的温度降低到在20℃到200℃的范围内。
在一个实施例中，预加热站204和后加热站206可以是包括分配站202的分配系统200的一部分。在另一个实施例中，分配系统200可以被配置为仅包括分配站202，并且预加热站204和/或后加热站206可以是与分配系统组装在一起的单独的单元，其中传送机208延伸通过所有三个站。
预加热站204包括可调支架(总体上以210表示)，该可调支架安装在传送机208上的位于传送机的通道208A、208B上方的升高位置处。如图所示，当电子基板沿传送机208的通道208A、208B行进通过预加热站204时，可调支架210被定位在电子基板上方。对于每个通道208A、208B，红外传感器212被安装在可调支架210上，并且被定位成当电子基板在传送机的通道上的可调支架和红外传感器下方行进时指向电子基板。预加热站204的可调支架210可以被配置为在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动每个红外传感器212。
在一个实施例中，可调支架210包括在通道208A上方延伸的第一导轨构件214和在通道208B上方延伸的第二导轨构件216。第一导轨构件214包括第一支撑构件218，该第一支撑构件被配置为沿着在第一导轨构件中形成的轨道行进。第一翼形螺钉220被设置成将第一支撑构件218紧固到第一导轨构件214，以将第一支撑构件锁定就位。红外传感器212安装在第一支撑构件218的自由端上。类似地，第二导轨构件216包括第二支撑构件222，该第二支撑构件被配置成沿着在第二导轨构件中形成的轨道或狭槽行进。第二翼形螺钉224被设置成将第二支撑构件222紧固到第二导轨构件216，以将第二支撑构件锁定就位。红外传感器212安装在第二支撑构件222的自由端上。可以通过解锁翼形螺钉220、224并将相应的第一支撑构件218和第二支撑构件222移动到期望位置来调节红外传感器212的位置。
对于每个通道208A、208B，通过在电子基板沿着通道行进时将红外传感器212安装到电子基板的特定位置上方，可以测量电子基板的关键位置的实际温度。可调支架210被配置为在Z轴方向上朝向和远离温度测量的目标移动每个红外传感器212，并且在X轴方向和Y轴方向上定位红外传感器。这种配置允许根据应用的需要调节或调整红外传感器的有效部位尺寸。如上所提及的，红外传感器212可以被定向成俯视电子基板。通过操纵可调支架210以降低红外传感器212使其更靠近电子基板，可以测量更小的局部部位的温度。相反，通过操纵可调支架210以升高红外传感器212使其远离电子基板，可以测量更大部位的温度，从而有效地在较大区域上对温度求平均。这种配置使得能够感测在可控尺寸区域上平均的温度，在该可控尺寸区域中，感测区域的尺寸可以针对应用需求进行优化。
类似地，后加热站206包括可调支架(总体上以230表示)，该可调支架与预加热站204的可调支架210相同，并且当电子基板沿着传送机的通道208A、208B行进通过后加热站时，该可调支架安装在传送机208上电子基板(诸如电子基板212)上方的升高位置处。对于每个通道208A、208B，红外传感器212(其与预加热站204中使用的红外传感器相同)安装在可调支架230上，并且被定位成当电子基板在可调支架和红外传感器下方行进时指向电子基板。后加热站206的可调支架230可以被配置为在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动每个红外传感器212。
如所提及的，在一个实施例中，可调支架230与可调支架210相同，并且包括在通道208A上方延伸的第三导轨构件234和在通道208B上方延伸的第四导轨构件236。第三导轨构件234包括第三支撑构件238，该第三支撑构件被配置成沿着在第三导轨构件中形成的轨道或狭槽行进。第三翼形螺钉240被设置成将第三支撑构件238紧固到第三导轨构件234，以将第三支撑构件锁定就位。红外传感器212安装在第三支撑构件238的自由端上。类似地，第四导轨构件236包括第四支撑构件242，该第四支撑构件被配置成沿着在第四导轨构件中形成的轨道行进。第四翼形螺钉244被设置成将第四支撑构件242紧固到第四导轨构件236，以将第四支撑构件锁定就位。红外传感器212安装在第四支撑构件242的自由端上。可以通过解锁第三翼形螺钉240和第四翼形螺钉244并将第三支撑构件238和第四支撑构件242移动到期望位置来调节红外传感器212的位置。
在一个实施例中，分配站202进一步包括红外传感器212，该红外传感器安装在支撑分配单元252的托架250上或直接安装在分配单元上。因此，红外传感器212通过机架在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动。红外传感器212可以被操作以确保当电子基板位于传送机208的通道208A或208B上、处于分配站202内时该电子基板处于合适温度，以用于分配。如以上关于预加热站204和后加热站206所描述的，分配站可以被配置为提高、维持和/或降低电子基板的温度到20℃到200℃之间。
可替代地，在另一个实施例中，红外传感器212可以安装在视觉系统机架上(诸如分配系统10的视觉系统机架32)，以在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动红外传感器。与分配系统10一样，分配系统200可以包括多于一个的分配单元，其中红外传感器212安装在这些分配单元之一上。
因此，红外感测用于对传送机传送的电子基板上的部件进行非接触式温度跟踪。温度感测使得操作者能够监测并记录机器内每个加工区(多达六个)中的基板的温度。预加热分配区和后加热分配区使用安装到可调支架上的红外传感器，在这些可调支架中，红外传感器被定位和锁定就位。(多个)分配区使用安装到托架和/或分配单元上的红外传感器，因此该配置就工艺程序中所设置的位置而言是灵活的。
对于每个加工区，操作者都会选择产品需要达到的目标温度和公差范围，以便被视为“准备就绪”。“准备就绪”可以表示产品可以移动到下一个传送机区，或者如果是分配区中“准备就绪”，则意味着可以开始分配工艺。另一个目标是将基板保持在“准备就绪”状态，因此，当处于一定温度时，机器会自动地调整加热设置，以将产品保持在期望公差范围内。
参考图3，其示出了图形用户界面或GUI 300，可以通过专用软件为所有三个区(即预加热区、分配区和后加热区)配置针对电子基板温度的红外或IR感测。在这些区内，IR感测通过非接触式热传感器和电子基板夹持来实现，并且可以通过执行软件针对单通道机器和双通道机器两者进行配置。
参考图4，其示出了GUI 400，预加热感测和后加热感测都可以配置有非接触式热感测。分配站配置(Dispense Station Configuration)包括启用(Enable)IR感测的选项。
在创建新的工艺程序(New Process Programs)时，操作者可以在温度选项卡下单独针对每个程序的温度设置进行编程。操作者在温度选项卡下选中选项“使用工艺程序中的温度设置(Use Temperature settings from Process Program)”以覆盖机器配置中的温度设置。警报状态从“使用机器配置参数”更改为“使用工艺程序参数”。如果工艺需要加热，则可以选中“需要加热(Heat Required)”选项，以确保没有适当加热就不会运行工艺程序。软件可以被配置为在这种情况下发出警报。
参考图5，其示出了GUI 500，对于所有三个区(即预加热区、分配区和后加热区)，IR感测的最大温度极限为100℃。操作者具有为工艺程序中的每个区启动IR感测开/关的选项。针对每个区显示了“最低温度(Min Temperature)”、“最高温度(Max Temperature)”、“浸泡时间(Soak Time)”、“超时(Timeout)”和“轮询速率(Polling Rate)”的默认值，这些默认值在表1中表示。
表1
参考图6，其示出了GUI 600，如果对预加热区和/或后加热区禁用了IR感测，则应当通过定时器来加热与这些区相关联的加热卡盘。启动预加热持续时间(Pre HeatDuration)定时器和/或后加热持续时间(Post Heat Duration)定时器以加热卡盘。一旦定时器到期(Timer Expired)，应当基于输入的值来回开/关循环(Cycle)站空气(StationAir)。
IR传感器的实际读数通过数据显示面板实时显示在GUI上，并且如下所解释的也是每个区中的电子基板加工的可跟踪MES功能所需的行为。
在预加热区和/或后加热区中，工艺包括接收电子基板并且开始加热。一旦处于最低温度，就开始浸泡时间。在浸泡或等待移动的同时，当温度达到最低或最高预先指定的温度时，循环开/关加热。一旦浸泡时间到期并且下一个区空闲出来，移动电子基板，并且如果电子基板在超时时间到期之前未进入范围内，则会触发警报。为了恢复，步骤是重试、中止或释放到下一个区。在错误状态期间，如果操作者未执行任何错误恢复，则电子基板可能会加热并达到最高温度值。为避免这种影响，软件被配置为发布警报、暂停机器、循环站空气并保持测量电子基板温度，直到操作者执行错误恢复为止。
在分配区中，工艺包括接收电子基板并测量电子基板的温度。如果不在范围内，则开始加热，直到在超时到期之前在范围内为止。继续测量温度直到在范围内为止。如果在范围内，则立即开始加工。在分配循环结束时，尽快将电子基板移动到下一个站。在错误状态期间，如果操作者未执行任何错误恢复，则电子基板可能会加热并达到最高温度值。为避免这种影响，软件被配置为关闭站空气、发布警报、暂停机器、并保持测量电子基板温度，直到操作者执行错误恢复为止。工艺程序可以具有多个IR感测命令，并且IR感测与分配行程(dispense pass)一起进行批处理。在分配行程内多次感测电子基板温度的能力。将仅具有最低温度(没有最高温度)。当致动IR感测命令时，分配被暂停，直到达到最低温度为止。与预加热感测和后加热感测一样，警报时间也适用于每个IR感测命令。
可以在电子基板上的同一工艺程序内在期望的电子基板位置处对红外温度感测命令进行多次编程。数据显示器上列出了卡盘温度、IR感测状态定时器、电子基板温度、IR感测状态(渐变、浸泡、维持)、站空气开/关，以便于工艺监测。数据显示屏上的站空气灯在打开时变为绿色，并且在关闭时变为红色。仅在运行工艺程序时显示状态。
参考图7，其示出了GUI 700，当启用IR感测时，定时器会告知IR感测状态的持续时间(即，温度升高、浸泡或维持多长时间)(Time to tell duration of the IR sensingstate(i.e.Ramping,Soaking,Maintaining))。当状态改变时，定时器重置(The timer getresets when the state changes)。
表2中示出了IR感测的不同状态
表2
参考图8，其示出了GUI 800，当操作者选择“维持温度”时，IR传感器继续读取温度，并且通过循环空气将温度维持在最小值与最大值之间。其作用与目前的预加热站/后加热站相同。
通常，当电子基板进入预加热区时，IR感测状态会发生如下变化：渐变→浸泡→完成→维持。
参考图9，过程900包括确保温度被维持，直到下一个站空闲出来以接受电子基板为止。如图所示，在902处确定下游站是否空闲出来以接受电子基板。如果是，则在904处IR感测命令完成，并且操作结束。如果否，则在906处通过非接触式传感器检测温度，并且在906处确定温度是否在预定范围内。如果是，则过程返回到确定下游站是否空闲出来以接受电子基板。如果否，则在910处循环开/关空气，直到过程返回到确定下游站点是否空闲出来以接受电子基板为止。
参考图10，其示出了GUI 1000，如果需要“维持温度”，则操作者应该将IR感测命令放置在主工艺程序中。如果IR感测命令位于调用内部，则可以忽略此特征。当使用“行程”时，操作者应该将上一个通过分配给IR感测命令。
参考图11，其示出了GUI 1100，当空闲时，关断所有加热。操作者可以选择基于以分钟为单位的编程的时间来关断包括卡盘加热和针头加热的所有加热。此功能位于机器配置中的温度选项卡下，并且仅在分配自动模式下工作。操作者还可以选中选项以在生产运行期间禁用关断加热功能。
参考图12，其示出了GUI 1200，在启动时，加热控制器被上电。如果操作者选中此选项，则在启动后将对包括多达六个卡盘加热器和两个针头加热器的加热控制器上电。仅在服务器启动后，所有加热器才将按照在上一次机器关闭期间操作者启用的方式开始升温。如果由于某种原因服务器启动不是自动进行的，则加热控制器将无法上电。在这种情况下，操作者必须手动启动服务器以对热量控制器上电。此功能位于机器配置中的温度选项卡下，并且在所有分配模式下都工作。
在一个实施例中，非接触式传感器与电子基板所间隔的距离取决于所选择的非接触式传感器的类型。例如，对于一种类型的传感器，传感器可以与电子基板间隔1毫米(mm)到100mm的距离。在一个实施例中，由非接触式传感器生成的感测部位尺寸对应于非接触式传感器与电子基板的间隔。因此，通过增大非接触式传感器与电子基板的间隔的距离，增大了感测部位尺寸。因此，本公开的实施例的印刷头组件内使用的范围是1mm到100mm的距离。在一个实施例中，选择25mm的距离。
非接触式传感器被配置为检测电子基板的温度，以使用由用户设置过程预先确定的标准来确认该温度对于特定应用是否正确，在该用户设置过程中，分配系统的操作者在分配操作之前输入分配系统的设置。非接触式传感器连接到控制器，并且被配置为如果电子基板尚未准备好进行沉积，则立即通知操作者。另外，控制器可以收集一个或多个电子基板的温度数据。可以将收集的数据反馈到分配系统以执行其他动作，或者可以将该数据发送到数据收集系统，诸如下游机器或者内部或远程统计处理。
在某些实施例中，非接触式传感器是用于检测电子基板的温度的红外传感器。红外传感器是电子传感器，该电子传感器被配置为测量从位于传感器视场中的物体辐射的红外光。温度高于绝对零值的物体以辐射形式发出热量。在某个实施例中，红外传感器是由明尼苏达州明尼阿波利斯市的邦纳工程公司提供的T-GAGETM M18T系列红外温度传感器。T-GAGETM传感器是一种基于温度的无源非接触式传感器，该传感器用于检测感测窗内的物体的温度并且取决于传感器的配置输出成比例的电压或电流。
位于预加热卡盘上的电子基板上方的非接触式传感器(诸如非接触式传感器)可以用于确认在进行分配操作之前电子基板确实处于适当温度，而不需要等待比确保系统的组件处于足够温度所需的时间更长的时间。通过将非接触式传感器安装在电子基板上的特定位置上方，可以测量关键位置的实际温度。此外，通过将传感器安装到可以在电子基板上沿X轴方向和Y轴方向移动的分配单元(或其他机构，诸如印刷机中的视觉探针)，可以测量在分配站内测量任何特定部位的温度。非接触式传感器还可以安装在朝向和远离温度测量的目标移动的机构上，或者该目标可以相对于传感器在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动。这种配置允许根据应用的需要调节或调整传感器的有效部位尺寸。例如，非接触式传感器可以安装在竖直平台上，并且被定向成俯视电子基板。通过将竖直平台和传感器移到较低位置并且因此更靠近电子基板，可以测量更小的局部部位的温度。通过向上移动竖直平台和传感器并且因此更远离电子基板，可以有效地在更大区域上对要测量的温度求平均。这也可以通过将目标相对于传感器移动到特定位置并获得特定部位尺寸来实现。这种布置允许感测在可控尺寸区域上平均的温度，在该可控尺寸区域中，感测区域的尺寸可以针对应用需求进行优化。因此，通过将传感器安装到Z平台上(该Z平台进而安装到X-Y定位系统)，可以控制部位的位置和尺寸两者。
附加地(或可能可替代地)，可以共享或存储测量结果以用于数据收集目的(诸如统计过程控制(SPC))，其中，可以将工艺的质量或良品率与工艺中的测量变量相关以用于工艺优化目的。
在本公开的另一个实施例中，红外非接触式温度传感器用于提供电子基板温度的温度反馈作为温度调节系统的一部分。特别地，当电子基板已经达到期望的目标温度(通常称为设定点温度)时，温度控制系统关闭对电子基板的加热。随后，当温度下降到低温极限以下时，温度控制系统开启加热。在一些实施例中，开启或关闭加热的操作可能需要启用或禁用加热器的电源。在其他实施例中，此操作可能需要启用或禁用传热机制。例如，在本发明的一个实施例中，使空气循环经过加热的表面然后到达基板。当启用气流时，从加热器到基板的热量传递被增强。当禁用气流时，从加热器到基板的热量传递被抑制。这种简单的极限循环方法可以为许多应用提供足够的温度控制精度。
在本公开的其他实施例中，红外非接触式温度传感器用于提供电子基板温度的温度反馈作为闭环温度控制系统的一部分。在这样的系统中，控制器将测得的温度和期望的设定点温度用作控制算法的输入。该算法还可以对加热器进行比例控制，该比例控制提供不仅启用或禁用加热、而且还可以以全开或全关之间的多个较小步长启用加热器的能力。在本公开的一个实施例中，数字比例/积分/微分控制器(通常被称为PID控制器)使用PID算法的输出，通过脉宽调制(PWM)手段来改变加热器的开/关占空比。加热器的PID控制器和数字比例控制的这种组合可以实现温度调节，该温度调节可以比利用极限循环调节器实现的温度调节更加精确和严密。
因此，已经描述了本公开的至少一个实施例的若干方面，将理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本公开的精神和范围内。因此，先前的描述和附图仅作为示例。
权利要求书。
Claims (20)
1.一种分配系统，包括：
可选的预加热站，所述可选的预加热站被配置为接收电子基板；
分配站，所述分配站被配置为在从所述可选的预加热站接收的所述电子基板上分配材料；
可选的后加热站，所述可选的后加热站被配置为从所述分配站接收所述电子基板；以及
非接触式传感器，所述非接触式传感器位于所述可选的预加热站、所述分配站和所述可选的后加热站中的至少一者上的所述电子基板上方。
2.如权利要求1所述的分配系统，其中，所述非接触式传感器位于所述可选的预加热站上的所述电子基板上方，以确保在将所述电子基板移动到所述分配站之前所述电子基板处于适当温度。
3.如权利要求2所述的分配系统，其中，所述非接触式传感器安装在可调机构上，所述可调机构朝向和远离温度测量的目标移动。
4.如权利要求1所述的分配系统，其中，所述非接触式传感器位于所述分配站上方，以确保所述电子基板在所述分配站处处于适当温度。
5.如权利要求4所述的分配系统，其中，所述非接触式传感器安装在与所述分配站相关联的可调机构上。
6.如权利要求1所述的分配系统，其中，所述非接触式传感器位于所述可选的后加热站上的所述电子基板上方，以确保所述电子基板在所述可选的后加热站处处于适当温度。
7.如权利要求6所述的分配系统，其中，所述非接触式传感器安装在可调机构上，所述可调机构朝向和远离温度测量的目标移动。
8.如权利要求1所述的分配系统，其中，所述非接触式传感器是红外温度传感器。
9.一种被配置为在电子基板上分配粘性装配材料的分配系统，所述分配系统包括：
传送机，所述传送机被配置为使电子基板移动通过所述分配系统；
分配站，所述分配站包括被配置为在电子基板上分配粘性装配材料的分配单元；以及
联接至所述分配单元的传感器，所述传感器被配置为测量所述电子基板的温度。
10.如权利要求9所述的分配系统，其中，所述传感器是非接触式传感器。
11.如权利要求10所述的分配系统，其中，所述非接触式传感器是红外传感器。
12.如权利要求10所述的分配系统，其中，所述非接触式传感器通过可调支架紧固到所述分配单元。
13.如权利要求12所述的分配系统，其中，所述可调支架被配置为使所述非接触式传感器相对于所述电子基板的取向成一定角度地定向。
14.一种在电子基板上印刷装配材料的方法，所述方法包括：
将电子基板递送到分配系统；
将所述电子基板定位在印刷位置；
在所述电子基板上分配粘性装配材料；以及
测量所述电子基板的温度。
15.如权利要求14所述的方法，其中，通过传感器来实现对所述电子基板的温度的测量。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述传感器是非接触式传感器。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述非接触式传感器是红外传感器。
18.如权利要求16所述的方法，进一步包括通过可调支架相对于所述电子基板定位所述非接触式传感器。
19.如权利要求14所述的方法，进一步包括提供所述电子基板的温度反馈作为温度调节系统的一部分。
20.如权利要求19所述的方法，其中，提供温度反馈包括：当电子基板已经达到期望的目标温度时，所述温度控制系统关闭对所述电子基板的加热，以及当温度下降到低温极限以下时，所述温度控制系统开启加热。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |