JP2002515982A - 制御可能な液体分配デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 材料の定量を分配するための分配システムは、材料を受け取るための注入口と、分配システムから材料が分配される排出口と、調整可能な容積の内部チャンバを有するハウジングと、動作の開モードおよび動作の閉モードの一つで動作可能な第一の弁とを含む。第一の弁は、第一の弁が開モードで動作しているときに、材料が注入口から内部チャンバに流入し得、第一の弁が閉モードで動作しているときに、材料が注入口から内部チャンバに流入するのを阻止されるように、注入口と内部チャンバとの間に配置される。計量分配システムは、動作の開モードおよび動作の閉モードの一つで動作可能な第二の弁も含む。第二の弁は、第二の弁が開モードで動作しているときに、材料が内部チャンバから排出口に流出し得、第二の弁が閉モードで動作しているときに、材料が内部チャンバから排出口へ流出するのを防止するように、排出口と内部チャンバとの間に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】 制御可能な液体分配デバイス 発明の分野 本発明は、種々の液体の分配デバイス、より詳細には、分配される液体量を正 確に制御することを可能にする液体分配デバイスに関する。 発明の背景 先行技術の分配システムのいくつかのタイプが、種々の適用に、計量された量 の液体またはペーストを分配(dispense)するために用いられている。１つのその ような適用は、プリント回路基盤および集積回路チップのアセンブリにおいてで あり、そこでは、分配システムは、カプセル材料で集積回路をカプセル化するプ ロセスにおいて、およびカプセル材料でフリップ集積回路チップを充填する間の プロセスにおいて用いられる。先行技術の分配システムはまた、液体エポキシま たははんだのドットまたはボールを回路基盤および集積回路上に分配するために 用いられる。液体エポキシおよびはんだは、主に、構成部品を回路基盤に結合す るためか、または構成部品を集積回路内に結合するために用いられる。上記の分 配システムは、本発明の譲受人である、Ｈａｖｅｒｈｉｌｌ，ＭＡ，Ｃａｍｅｌ されているものを含む。 代表的な分配システムでは、ポンプおよび分配器(dispenser)アセンブリが、 コンピューターシステムまたはコントローラーにより制御されるサーボモーター により、ポンプおよびディスペンサーアセンブリを３つの互いに直交する軸(ｘ 、ｙ、ｚ)に沿って移動させるための移動アセンブリに取り付けられる。所定容 量の液体を回路基盤または特定の他の基盤上の所望の位置に分配するために、ポ ンプおよびディスペンサーアセンブリは、それが所望の位置の上に位置するまで 、水平ｘおよびｙ軸に沿って移動する。次いで、ポンプおよびディスペンサーア センブリは、ノズルが基盤上の適切な高さになるまで、垂直ｚ軸に沿って下げら れる。ポ ンプおよびディスペンサーアセンブリは、所定容量の液体を分配し、次いでｚ軸 に沿って持ち上げられ、ｘおよびｙ軸に沿って次の所望の位置に移動し、そして 垂直ｚ軸に沿って下げられ次の位置に所定容量の液体を分配する。 上記のような分配適用には、システムにより分配される液体量の正確さがシス テムの重要な特徴である。１つの先行技術分配システムでは、ポンプおよびディ スペンサーアセンブリは、ディスペンサーハウジングにあるオーガリング(augur ing)チャンバー内に収納されるオーガリングネジを備える。オーガリングネジは 、チャンバー内で回転し、制御された量の液体を提供する。ポンプおよびディス ペンサーアセンブリは、基盤上に材料を分配するためのノズルをもつ。ポンプお よびディスペンサーアセンブリにより分配される液体は、ブラケットによりディ スペンサーハウジングに連結される垂直の円筒状のシリンジに収納される。シリ ンジは、シリンジと頂部片(top piece)との間の気密シールを提供するクランプ をもつ頂部片をもつ。頂部片は、加圧空気を受けるための空気ラインに連結する ためのアダプターを備える。加圧空気は、分配材料を、シリンジからポンプおよ びディスペンサーアセンブリに送るために用いられる。 上記の先行技術分配システムは、基盤上に材料を分配することにおいて有効で あるが、分配されるべき材料の量の制御においてより大きな正確さをもつ分配シ ステムをもつことが所望される。 発明の要旨 本発明の実施態様は、基盤上に制御された量の材料を分配する装置および方法 を提供する。 本発明の１つの実施態様によれば、液体分配システムは、標準の分配チャンバ ーに含まれるスイッチングデバイスおよびシーリングデバイスと協動する材料制 御デバイスを備える。材料制御デバイスと連絡する、サーボモーターのような標 準の出力制御システムを用いて材料制御デバイスの位置を選択的に調節し、制御 された量の材料を分配する。シーリングデバイスが第１の位置にあり、そして材 料制御デバイスが所定量圧縮されるとき、材料を分配チャンバー中に引く真空が つくられる。材料は、第１の位置にあるシーリングデバイスが、分配先端に至る 開口をシールするとき、分配チャンバー内に残る。所定量の材料が分配チャンバ ー中に引かれた後、スイッチングデバイスが、シーリングデバイスを第２の位置 に移動する。これは、シールが、分配チャンバー中にさらなる材料が入ることを 防ぐようにする。この第２の位置で、シーリングデバイスは、材料が分配先端の 開口を通じて出ることを可能にする。材料制御デバイスを拡張することにより、 分配チャンバー内の材料は、分配先端の開口から強制的に出される。このように 、基盤上に分配されるべき材料の正確な量が制御され得る。 別の実施態様では、材料制御デバイスは、ネジおよびピストンシステムを備え る。ピストンは、対応する係合歯によってネジに受けられるその１つの部分中に 開口をもつ。ピストンがネジと噛合うとき、それは、分配チャンバーから離れる 。ネジは、ネジ上の逆の回転作用によりピストンから脱係合され得る。 別の実施態様では、スイッチングデバイスは、分配デバイスから突出し得るシ ーリングデバイスのヘッドに連結される、空気力式シリンダーである。 別の実施態様では、分配デバイスは、シーリングデバイスが第１の位置にある とき、シーリングデバイスの第１のシーリング部分で係合かつシールするための テーパー状エッジをもつ保持具を備える。 本発明の別の実施態様では、スイッチングデバイスは、フェールセーフ(fails afe)位置をもち、シーリングデバイスが分配先端上の閉鎖位置に残ることを確実 にすることにより分配デバイスから材料が漏れることを防ぐ。 なお別の実施態様では、調節手段が、分配チャンバーの土台に提供され、これ は、分配先端の開口の長さの調節を可能にする。 本発明の別の実施態様は、所定量の材料を分配するための分配システムに関す る。分配システムは、材料を受けるための入口ポート、出口ポート(ここから分 配システムより材料が分配される)、調節可能な容量をもつ内部チャンバーを備 えるハウジング、および操作の開放モードおよび操作の閉鎖モードの１つで稼動 可能な第１のバルブを備える。第１のバルブは、入口ポートと内部チャンバーと の間に、第１のバルブが開放モードで操作されているとき、材料が入口ポートか ら内部チャンバーに流れ得、そして第１のバルブが閉鎖モードで操作されている とき、材料が入口ポートから内部チャンバーに流れることを防ぐように配置され る。分 配システムは、操作の開放モードおよび操作の閉鎖モードの１つで操作可能な第 ２のバルブをさらに備える。第２のバルブは、出口ポートと内部チャンバーとの 間に、第２のバイブが開放モードで操作されているとき、材料が内部チャンバー から出口ポートに流れ得、そして第２のバルブが閉鎖位置で操作されているとき 、材料が内部チャンバーから出口ポートに流れることを防ぐように、配置される 。 １つの実施態様では、第１のバルブは、第１のバルブの操作のモードが、入口 ポートに受けられている材料の圧力と、内部チャンバー内の材料の圧力における 差異に一部基づいて制御されるように構成および配置され、そして第２のバルブ は、第２のバルブの操作のモードが、内部チャンバー内の材料の圧力と、出口ポ ートの周辺空気圧力における差異に一部基づいて制御されるように構成および配 置される。 なお別の実施態様では、第１のバルブは、入口ポートにある材料の圧力がスプ リング力および内部チャンバー内の材料の圧力により提供される圧力の合計より 大きくなければ、第１のバルブを操作の閉鎖モードで稼動させるスプリング力を 提供する第１のスプリリングを備え、そして第２のバルブは、入口チャンバー内 にある材料の圧力が第２のスプリングのスプリング力および出口ポートの周辺空 気圧力により提供される圧力の合計より大きくなければ、第２のバルブを操作の 閉鎖モードで稼動させるスプリングカを提供する第２のスプリリングを備える。 なお別の実施態様では、分配システムのハウジングは、ピストンおよびピスト ンに連結されたボールネジを備える。ピストンは、内部チャンバー内で移動可能 であり、内部チャンバーの容量を変える。 なお別の実施態様では、分配システムは、カップリングナットを通じてボール ネジに連結するモーターをさらに備えボールネジの位置を制御し、そしてそれに よって内部チャンバー内のピストンの位置を制御する。 別の実施態様では、分配システムは、分配システムにより分配されるべき材料 を含むシリンジ、およびシリンジ中の材料に圧力を提供し、材料をシリンジから 分配システムの入口ポートに流出させるシリンジカバーをさらに備える。 本発明の別の実施態様では、所定量の材料を分配するための分配システムは、 材料を受けるための入口ポート、出口ポート(ここから材料が分配システムより 分 配される)、内部チャンバーを含むハウジング、内部チャンバー内の空気圧力を 減少し入口ポートを通じて材料で内部チャンバーを満たす手段、および内部チャ ンバー内の材料に対する圧力を増加し材料を内部チャンバーから送り出し基盤上 に材料を分配する手段を備える。 本発明の別の実施態様は、分配システム内で材料を分配する方法に関する。分 配システムは、材料を受けるための入口ポート、出口ポート(ここから材料が分 配システムより分配される)、および内部チャンバーを含むハウジングをもつ。 この方法は、内部チャンバー内の空気圧力を減少し、材料を入口ポートを通って 内部チャンバーに流す工程、および内部チャンバー内の材料に対して圧力を増加 し、材料を内部チャンバーから出口ポートを通って流し、分配システムにより分 配させる工程を包含する。 図面の簡単な説明 本発明のより良い理解のため、図面への参照がなされ、これは参考として本明 細書に援用され、そしてここで： 図１は、本発明の第１の実施態様に従う分配システムの図であり； 図２は、本発明の実施態様で用いられる材料制御デバイスの断面図であり； 図３は、本発明の実施態様で用いられる分配デバイスおよびスイッチングデバ イスの断面図であり； 図４Ａは、初期パージ位置にある本発明の実施態様で用いられるシーリングデ バイスを図示し； 図４Ｂは、材料を分配デバイスに引くために第１の位置で協動するシーリング デバイスと材料制御デバイスを図示し； 図４Ｃは、材料を、分配デバイス中の分配開口を通って送り出すために第２の 位置で協動する材料制御デバイスとシーリングデバイスを図示し； 図５は、本発明の第２の実施態様に従う分配システムの斜視図を示す図であり ； 図６は、図５に示される分配デバイスの頂面図であり； 図７は、図５に示される分配システムの横断面図であり； 図８は、図５に示される分配システムの別の横断面図であり；そして 図９Ａおよび９Ｂは、図５の分配システムの動作を図示する。 実例的な実施態様の詳細な記載 説明の目的のために、基盤上に粘性材料を分配するために用いられる分配シス テムに関連して本発明が記載される。しかし、当業者は、本発明の実施態様が基 盤上に粘性材料を分配する分配システムに制限されず、本発明の実施態様による 分配装置および方法が、容器からの材料の制御された量の分配を必要とする他の 用途においても用いられ得ることを理解する。 図１を参照すると、本発明の第一の実施態様による制御可能な液体分配システ ム10が図示されている。液体分配システム10は、材料制御装置14に結合されてい る動力制御システム12を備えており、この材料制御装置はディスペンサ装置16に 結合されている。材料制御装置14はディスペンサ装置16と共同かつ相互作用し、 材料の制御された容積を分配先端22を通って基盤（図示せず）上に送達する。デ ィスペンサ装置16内には、スイッチングデバイス18に結合されているシールデバ イス20が存在する。当該分野で公知の標準タイミングおよび制御システムを用い て、スイッチングデバイスは、材料を分配チャンバに流入させるが、分配先端22 から流出させないことを可能にする第一の位置から、材料が分配チャンバに流入 することは防止されるが、分配先端22を通って流出し得る第二の位置に、シール デバイス20を移動させ得る。材料制御装置により分配チャンバ内で生成された真 空によってシールデバイスが第一の位置にあるとき、材料は分配チャンバ内に引 き込まれる。動力制御システム12は、当該分野において公知であるような標準の 制御システムであり、材料制御装置14に結合されて、材料制御装置を選択された 距離だけ変位させることによってチャンバ内に引き込まれる材料の容積を選択的 に決定する。一旦材料が分配チャンバ内に引きこまれると、スイッチングデバイ ス18はシールデバイス20を第二の位置に移動させる。次いで、材料制御装置14は 元の位置に戻され、材料を分配チャンバから分配先端22を通り基盤上に移動させ る。 次に図２を参照すると、材料制御装置14がさらに詳細に見られ得る。一つの実 施態様において、材料制御装置14は、ねじ30およびピストン32を備えている。好 ましくは、ピストンの動きをさらに制御するために、自滑性材料および細目ねじ が用いられる。ピストン32は、第一の部分34および第二の部分36を備え得る。第 一の部分34は、ねじ30を受容し、ねじと噛合うための係合歯40を含む開口部38を 規定する。第二のピストン部36は、材料制御装置チャンバ58内に延びる（図３を 参照）。好ましい実施態様において、0.250インチの直径を有するピストンが用 いられる。しかし、分配される材料の容積に依存して、より小さいまたはより大 きい直径のピストンも用いられ得る。自滑性および耐磨耗性材料が好ましい。 材料制御装置14をサーボモータなどの標準動力制御システムに結合することに よって、ねじ30の回転が制御され得、その結果、ねじがピストン32と噛合うと、 第二のピストン部36は分配チャンバから離れて材料制御装置チャンバ58を通って 引き戻され、チャンバ内に真空を生成させる。第二のピストン部36の変位距離は 、ねじ30に行われる回転数によって制御され得る。ピストン部36の変位距離を制 御することによって、チャンバ58および分配チャンバ52内で生成された真空の程 度も制御される。これは次いで、本明細書で示されるように、分配装置16内に引 き込まれる材料の量を決定する。 次に図３を参照すると、本発明の分配装置16、スイッチングデバイス18および シールデバイス20がさらに詳細に示される。分配装置16は、第二の開口部60を通 って分配先端22内に分配される材料を、開口部54から受け取るためのチャンバ52 を規定するハウジング50を備える。シールデバイス20は、チャンバ52の長さだけ 延びる。シールデバイス20は、相互結合腕部66によって結合されている第一のシ ール部62および第二のシール部64を含む。シールデバイス20全体が、スイッチン グデバイス18と結合している。スイッチングデバイス18は、当該分野において公 知の標準制御システムを介して制御され得る一般のスイッチ、または好ましくは 、空気圧シリンダを用いて実行され得る。スイッチングデバイス18は、図２に示 される装置と同様の、カム、ウエッジまたはラックとピニオン、またはモータと ねじからも駆動され得る。シールデバイス20は、材料の範囲から製造され得る。 研磨材を分配するためには、シールデバイス装置は、タングステンカーバイド、 セラミック、または他の硬質材料（または上記の組み合わせ）から製造され得る 。 非研磨材については、ステンレス鋼または他の適した材料が用いられ得る。 シールデバイス20の第一のシール部62が、チャンバ52への材料の流入のための 開口部54を、材料制御装置チャンバ58および材料制御装置14から分離する位置に 配置されることが好ましい。このように、第一のシール部62は、材料流入開口部 54と材料制御装置チャンバ58との間にシールを生成し得る。一つの実施態様にお いて、第一のシール部62とのシールを生成する補助となるため、かつ、第一のシ ール部62が材料流入開口部54のレベルに上昇するのを阻止するために、保持デバ イス56がチャンバ52内に配置され得る。保持デバイス56は、シール工程の補助と なるために先細り縁部を有し得る。保持デバイスは、当該分野において公知のい ずれの保持デバイスでもよい。第一のシール部62は、ボールおよび逆止弁または 当該分野において公知の他の同様のシールデバイスの一つであり得る。 シールデバイス20は、相互結合腕部66によって第一のシール部62に結合された 第二のシール部64を有する。この第二のシール部64は、チャンバ52から材料が分 配されるのを阻止するために、分配ヘッドまたは先端22の上方の開口部をシール する。第一のシール部62、第二のシール部64および相互結合腕部66は、スイッチ ングデバイス18がシールデバイス20を第一の位置から第二の位置に移動させると 、第一のシール部62または第二のシール部64のいずれかによって生成されたシー ルの一つが開位置にあり、他方のシールが閉位置にあるように、互いに共同して 作用する。 分配装置16、スイッチングデバイス18および材料制御装置14は全て、クランプ 、ねじ、ボルト、ピンなどの当該分野で公知の様々な締結手段によって組み立て られ、結合される。このように、アセンブリ全体が、容易な構成、修復および清 浄を可能にする。 代替的な実施態様において、調整装置80が分配装置16の底面に配置され得る。 調整装置は、流体流の容積をより大きくするために開口部長さを変化させること を可能にする。調整装置80は、ファスナ上ねじ（screw on fasteners）、ねじり キャップなどの当該分野で公知の様々な装置を備え得る。 次に、図4A、図4Bおよび図4Cを参照すると、本発明の液体分配装置10が動作中 であるところが示され得る。図4Aは、いずれもの材料がチャンバ52内に流入する 前の、分配装置10の初期パージ位置を示す。単純なスペーサ装置（図示せず）が 、スイッチングデバイス18と分配装置16との間に配置される。このようにすると 、シールデバイス20が半開／半閉位置に置かれる。第一のシール部62および第二 のシール部64は、チャンバ52内のどの位置でもシールを完成または形成しない。 このように、分配される材料は、開口部54を通ってチャンバ52内に送られ、チャ ンバ52の全長を通過し、開口部60を介して分配先端22を通って流出し得る。この 工程は、分配の前にチャンバからのいずれもの空気をパージする。 初期パージが完了すると、スイッチングデバイス18はシールデバイス20を、第 二のシール部64が分配先端22を覆って開口部60をシールする第一の位置に移動さ せる。この位置では、第一のシール部62はシールを形成せず、従って、材料開口 部54からチャンバ52の下部へ材料が流れるための開口部経路を可能にする。シー ルデバイス20がこの位置にあるとき、材料制御装置14は、動力制御12によって所 定距離だけ圧縮される。これによって、材料開口部54を介して材料を引き出し、 材料供給（図示せず）をチャンバ52に引きこむための真空が生成される。液体材 料は、シールデバイスの第一の部分62を通過し、保持器56を通過し、チャンバ52 の下部に流れ込み得る。一旦材料の選択された容積がチャンバ52の下部に流入す ると、分配先端22のための開口部60が第二のシール部64によってシールされるの で、材料は分配装置16から流出し得ない。当該分野において公知の標準タイミン グおよび制御システムを用いて、液体の容積が第一のシール部62を通過すると、 スイッチングデバイス18はシールデバイス20を第二の位置に移動させる。このよ うに、第二のシール部分64は、材料が流出し、基盤（図示せず）上に分配される ことを可能にし得る分配開口部60から外される。シールデバイス20および第一の シール位置62が第二の位置にあるとき、材料制御装置14は、好ましくはサーボモ ータの形をとる動力制御12を介して初期位置に戻る。ピストン36および材料制御 装置14からのこの戻り力によって、チャンバ52内の液体が開口部60および分配先 端22を通り、基盤上に押し出される。材料制御装置14、スイッチングデバイス18 およびシールデバイス20の相互作用によって、液体またはペーストの別個に計量 された量が、基盤または積層表面に制御されて供給されることが可能になる。 次に、分配機のための液体分配システム100の別の実施態様が、図５〜図９を 参 照して記載される。分配システム100は、分配される材料の重量が50mgと３ｇと の間である、高粘度研磨性封入材料およびキャビティ充填材を分配するために特 に有用である。 液体分配システム100は、ポンプアセンブリ102、モータアセンブリ104、ヒー タアセンブリ106、シリンジ108、および液体分配システムを分配機のガントリ(g antry)システムに取りつけるための噛合わせブラケット110を含む。 ポンプアセンブリ102は、外部ハウジング112および実質的に中空の内部セクシ ョン114を有する。内部セクション内には、アダプタ118に結合されているボール ねじ116が含まれている。アダプタはピストン120に結合されている。ボールねじ およびピストンは、ねじ山を用いてアダプタに結合されている。ピストンはシリ ンダ122内に存在し、ピストンは充填された複合材料からなるシール132を有し、 これはピストンとシリンダとの間にシールを提供する。一つの実施態様において 、ボールねじは鋼からなり、アダプタおよびピストンはステンレス鋼からなる。 回転阻止ボールベアリング130が、アダプタに取りつけられる。ボールベアリン グは、十字型穿孔およびピンを用いて実行され、これらのベアリングは、水平方 向動きおよび回転を阻止しながら、ポンプアセンブリの内部セクション内のアダ プタ、ボールねじおよびピストンの垂直方向の動きを可能にする。 ポンプアセンブリ102は、入力チャネル134、出力チャネル136、シリンジアダ プタ138およびノズル128も含む。入力チャネルは、ポンプアセンブリの内部セク ションとシリンジアダプタ138との間に配置され、出力チャネル136は、ポンプア センブリの内部セクションとノズル128との間に配置される。分配される材料は 、入カチャネル134を介してポンプアセンブリに入力され、出力チャネル136を介 してポンプアセンブリから出力される。シリンジアダプタ138は、シリンジから 材料を受け取るために、ルーアー(Leur loc)アダプタを用いてシリンジ108に結 合される。ノズル128は、当該分野において公知のように図9Aおよび図9Bに示さ れている分配ピンまたは針162と噛合うためのルーアーアダプタも含む。 注入逆止弁126は注入チャネル134内に配置され、排出逆止弁124は排出チャネ ル136内に配置される。注入逆止弁および排出逆止弁の両方が、ボールがシート に配置されているときに閉位置を有し、ボールをシートから取り除くと開位置を 有す る、ボールとシートタイプ弁を用いて実行される。注入逆止弁および排出逆止弁 の両方が、ばね力をボールに与えて、ボールをシートに向かって移動させるばね を有する。以下でより詳細に論じるように、排出逆止弁はより強硬なばねであり 、注入逆止弁におけるばねよりもより大きいばね力を提供する。一つの実施態様 において、カーバイドボールとシートが逆止弁に用いられ、ばねは、注入弁につ いては部品番号LC-014-C2および排出弁については部品番号LC-026-C3を用いて実 行され、これらの両方が、Brooklyn、New YorkのLee Springから入手可能である 。 ポンプアセンブリは、ボールねじ116の周囲に配置されたナット142も含み、そ の結果、ナットの回転により、ボールねじおよびピストンの垂直方向の移動が生 じる。ナット142は、モータアセンブリ104に結合される歯車列144に結合される 。 モータアセンブリ104は、一つの実施態様において、Clearwater、FloridaのMi croMoから入手可能なモデル番号3556K024などのブラシレスサーボモータを用い て実行される。液体分配システム100を用いる一つの用途において、分配機は、 モータを制御するため、ひいては、液体分配システムから材料を分配させるため のピストンの垂直方向の移動を制御するためにモータアセンブリに結合された、 コンピュータ制御器を有する。 ヒータアセンブリ106は、Havehill、MAのConventronicsから入手可能な熱線空 気流素子カートリッジ（hot wire air flow element cartridge）を用いて実行 される。ヒータアセンブリは、低圧空気を受け取る注入ヒータホース146を有し 、ヒータアセンブリは、ハウジング内の穿孔経路に加熱空気を提供する排出ヒー タホースを有する。いくつかの分配用途において、材料とおよそ同じ制御温度で 維持された基盤上に、制御された高温で材料を分配することが望ましい。 シリンジ108は、液体分配システム100中の取付けブラケット150内に配置され る。シリンジは、分配システムによって分配される材料156を含む。シリンジは 、使い捨てシリンジまたは再充填可能シリンジを用いて実行され得る。空気ライ ンアダプタ154および空気チャネル158を有するシリンジトップ152は、シリンジ の上部を覆って空気密封を提供するために用いられる。本発明の一つの実施態様 において、加圧空気源は空気ラインアダプタ154に結合され、シリンジアダプタ1 38を通ってポンプアセンブリ102内に材料を移動させるために、シリンジ内の材 料156に圧力 を与える。一つの実施態様において、シリンジまたはシリンジトップは、空気圧 が与えられると、シリンジ内に延び、シリンジから材料を動かすためのピストン を含む。 次に、液体分配システム100の動作が記載される。液体分配システムについて 、二つの主要な動作モード、すなわち、装填モードおよび分配モードがある。液 体分配システムの動作の間、一定の空気圧が、空気ラインアダプタを介してシリ ンジに与えられる。一つの実施態様において、この気圧は、およそ90PSIGに等し い。装填モードにおいて、ボールねじ（従って、およびピストン）が、モータア センブリによって引き上げられる（図9Aに図示）。ピストンがモータによって引 き上げられると、部分的な真空がシリンダ122内で生成され、シリンジ内の材料1 56の圧力が注入逆止弁124を開き、材料をポンプアセンブリに流入させる。排出 逆止弁内のばねのばね張力は、注入逆止弁のばね張力よりも大きく、その結果、 材料によって与えられる圧力は、排出逆止弁内のばねのばね張力に打ち勝つには 不充分である。従って、排出逆止弁は、液体分配システムの装填モードの間は閉 じたままである。 ポンプアセンブリが材料で充填され、分配システムが材料を分配するように設 定されると、モータはピストン120を下げ、ポンプアセンブリ内で材料を圧縮す る。ポンプアセンブリ内の材料の圧力に注入逆止弁内のばねのばね張力を加えた ものが、シリンジ内の材料の圧力よりも大きくなると、注入逆止弁は閉位置に移 動する。ポンプアセンブリ内の材料の圧力が、排出逆止弁内のばねのばね張力と 周囲大気圧との合計よりも大きくなると、排出逆止弁は開位置に移動する。一旦 排出逆止弁が開位置に移動すると、分配システムは材料を分配し始め、ピストン 122が移動を停止するまで材料を分配し続ける。図9Bは、分配サイクルの終了間 近の、分配モードのポンプアセンブリを示す。 分配システム100によって分配された材料の容積は、分配サイクルの間にピス トンが移動された垂直方向距離によって制御される。一つの実施態様において、 ピストンは.625の最大ストローク距離を有し、ピストンの直径は.375であり、そ の結果、１ストロークについて１ccの最大分配容積となる。本発明の別の実施態 様において、分配される材料の容積に依存して、ピストンおよびシリンダは異な る サイズのピストンおよびシリンダと置換可能である。 分配システム100から材料を分配するために必要となる時間、およびポンプア センブリを材料で再充填または充填するために必要となる時間は、材料の粘度お よび密度を含むいくつかの要素に依存する。一つの実施態様において、1.7g/cの 材料密度を有する代表的な余盛不足（underfill）材料について、7.5ｇの材料を 分配するための時間はおよそ１秒であり、ポンプアセンブリを材料で充填するた めに必要な時間はおよそ1.5秒である。 分配システム100は、Haverhill、MAのCamelot Systems，Inc.から入手可能なX YガントリシステムなどのXYガントリシステムを有する分配機と共に用いるため に特に有用である。これらの分配機において、分配システム100がXYガントリシ ステムに取りつけられ得、基盤上の所望の分配位置上に分配システムを配置し、 かつ、分配動作の間に分配システムの動きを提供する。材料の分配の間の分配シ ステムの動きは、材料の線またはいくつかの他の形状を基盤上に分配することを 可能にする。本発明の一つの実施態様において、Sunnyvale、CaliforniaのGalil Inc.によって提供される部品番号1040を有するものなどの四軸サーボ制御器が 、XYガントリシステムを制御し、かつ分配システム100のモータアセンブリ104を 制御するために用いられる。本実施態様において、モータおよびモータアセンブ リの動作は、サーボ制御器によって分配システムのXY動きに同期化され得る。 上記の本発明の実施態様は、弁の開閉を制御するためにばねを用いて実行され る流入および排出逆止弁を含む。当業者によって理解されるように、本発明の実 施態様は、他の制御機構を有する他のタイプの弁を含み得る。 上記の本発明の実施態様は、シリンダの有効容積を変えて、シリンダ内に材料 を引きこみ、かつ材料をシリンダから移動させるためにピストンを利用する。他 の実施態様において、シリンダの有効容積は、ピストンと同じ効果を達成するた めに他の方法で変えられ得る。 本発明の一つの実施態様において、分配システム100におけるように、容積を 大きくして材料をシリンダ内に引き込む代わりに、真空生成器／圧縮器が、シリ ンダ内の気圧を減少させ、材料をシリンジからシリンダに流入させるために用い られる。シリンダから続いて材料を分配するためには、真空生成器／圧縮器から シ リンダに与えられた空気圧が、分配システムから材料を移動させるために増大さ れる。 本発明の少なくとも一つの例示的な実施態様をこのように記載したが、様々な 変更、改変および改善が当業者に容易に行われる。このような変更、改変および 改善は、本発明の範囲および精神内にあることが意図される。従って、上記の記 載は、一例であるにすぎない。限定することを意図するものではない。本発明の 限定は、以下の請求項およびその均等物においてのみ規定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＩＤ，Ｊ Ｐ，ＫＲ，ＳＧ (72)発明者 フギア，ジェフリー ピー. アメリカ合衆国 ニューハンプシャー 03873，サンダウン，ブライアン ストリ ート 10 (72)発明者 クロウチ，ケネス シー. アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01845，ノース アンドーバー，ムーディ ストリート 31 (72)発明者 フランクリン，ステファン エム. アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01830，ハバーヒル，ブロックトン アベ ニュー 82

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 材料を受け取るための注入口と、 分配システムから材料が分配される排出口と、 調整可能な容積を有する内部チャンバと、該材料が通過して該内部チャンバに 流入する第一の開口部と、該材料が通過して該内部チャンバから流出する第二の 開口部とを含むハウジングと、 動作の開モードおよび動作の閉モードの一つにおいて動作可能な第一の弁であ って、該第一の弁が該開モードで動作しているときに、該材料が該注入口から該 第一の開口部を通り該内部チャンバに流入し得、該第一の弁が該閉モードで動作 しているときに、該材料が該注入口から該内部チャンバに流入するのを阻止する ように、該第一の弁が該注入口と該第一の開口部との間に配置されている、第一 の弁と、 動作の開モードおよび動作の閉モードの一つにおいて動作可能な第二の弁であ って、該第二の弁が該開モードで動作しているときに、材料が該内部チャンバか ら該第二の開口部を通り該排出口に流出し得、該第二の弁が該閉モードで動作し ているときに、該材料が該内部チャンバから該排出口に流出するのを阻止される ように、該第二の弁が該排出口と該第二の開口部との間に配置されている、第二 の弁と、 を備えている、材料の定量を分配するための分配システム。 ２． 前記第一の弁の前記動作モードが、前記注入口で受け取られる前記材料 の圧力と前記内部チャンバ中の該材料の圧力との差に基づいて一部制御されるよ うに、該第一の弁が構成および配置される、請求項１に記載の分配システム。 ３． 前記第二の弁の前記動作モードが、前記内部チャンバ内の前記材料の圧 力と前記排出口での周囲気圧との差に基づいて一部制御されるように、該第二の 弁が構成および配置される、請求項２に記載の分配システム。 ４． 前記第一の弁が、前記注入口内の前記材料の前記圧力が、ばね力によっ て与えられる圧力と前記内部チャンバにおける前記材料の前記圧力との合計より も大きくない限り、該第一の弁を動作の前記閉モードで動作させる該ばね力を提 供する第一のばねを含む、請求項３に記載の分配システム。 ５． 前記第二の弁が、前記内部チャンバ内の前記材料の前記圧力が、第二の ばねのばね力によって与えられる圧力と前記排出口での前記周囲気圧との合計よ りも大きくない限り、該第二の弁を動作の前記閉モードで動作させる該ばね力を 提供する第二のばねを含む、請求項４に記載の分配システム。 ６． 前記第二のばねによって提供される前記ばね力は、前記第一のばねによ って提供される前記ばね力よりも大きい、請求項５に記載の分配システム。 ７． 前記ハウジングが、前記内部チャンバの容積を変化させるために該内部 チャンバ内で移動可能なピストンを含む、請求項６に記載の分配システム。 ８． 前記ハウジングが、前記ピストンに結合されたボールねじを含む、請求 項７に記載の分配システム。 ９． 前記ボールねじの位置を制御し、それによって前記内部チャンバ内の前 記ピストンの位置を制御するために、結合ナットによって該ボールねじに結合さ れるモータをさらに備える、請求項８に記載の分配システム。 10． 前記分配システムによって分配される材料を含むシリンジであって、該 シリンジは、該分配システムの前記注入口に結合された排出口を有する、シリン ジと、 該シリンジに結合されたシリンジカバーと、 をさらに備える、請求項９に記載の分配システム。 11． 前記第一の弁および前記第二の弁の各々が、ボールおよびシートタイプ 弁を用いて実行される、請求項10に記載の分配システム。 12． 前記ハウジングが、前記内部チャンバの前記容積を変えるために該内部 チャンバ内で移動可能なピストンを含む、請求項１に記載の分配システム。 13． 前記ハウジングが、前記ピストンに結合されたボールねじを含む、請求 項12に記載の分配システム。 14． 前記分配システムによって分配される材料を含むシリンジであって、該 シリンジは、該分配システムの前記注入口に結合された排出口を有する、シリン ジと、 該シリンジに結合されたシリンジカバーと、 をさらに備える、請求項１に記載の分配システム。 15． 材料を受け取るための注入口と、 分配システムから材料が分配される排出口と、 内部チャンバと、該材料が通過して該内部チャンバに流入する第一の開口部と 、該材料が通過して該内部チャンバから流出する第二の開口部とを含むハウジン グと、 該内部チャンバ内の気圧を下げて、該注入口および該第一の開口部を介して該 内部チャンバを材料で充填するための手段と、 前記内部チャンバ内の該材料への圧力を増大させて、該材料を基盤上に分配す るために該材料を該内部チャンバから該排出口に移動させるための手段と、 を備える、材料の定量を分配するための分配システム。 16． 前記気圧を下げるための手段が、前記内部チャンバ内に配置されている 引込式のピストンを含む、請求項15に記載の分配システム。 17． 前記分配システムによって分配される前記材料を含むシリンジであって 、該シリンジは、該分配システムの前記注入口に結合された排出口を有する、シ リンジと、 該シリンジに結合されたシリンジカバーであって、該シリンジカバーは、該シ リンジ中の該材料に圧力を供給し、該シリンジの該排出口から該材料を流出させ 、該分配システムの該注入口に流入させる供給手段を含む、シリンジカバーと、 をさらに備える、請求項15に記載の分配システム。 18． 材料を受け取るための注入口と、該材料が分配システムから分配される 排出口と、内部チャンバ、該材料が通過して該内部チャンバに流入する第一の開 口部、および該材料が通過して該内部チャンバから流出する第二の開口部を含む ハウジングと、を有する分配システムにおいて、 該内部チャンバ内の気圧を下げて、該材料を該注入口および該第一の開口部を 通り、該内部チャンバに流入させる工程と、 該内部チャンバ内の該材料への圧力を増大させ、該材料を該内部チャンバから 該第二の開口部および該排出口を通って流出させて、該分配システムによって分 配させる工程と、 を包含する、材料を分配する方法。 19． 前記気圧を下げる工程が、前記内部チャンバの容積を増大させる工程を 含み、前記圧力を増大させる工程が、該内部チャンバの該容積を減少させる工程 を含む、請求項18に記載の方法。 20． 前記分配システムが、前記注入口内に配置される注入弁と、前記排出口 内に配置される排出弁とをさらに含み、前記気圧を下げる工程が、該注入弁を開 く工程を含み、前記圧力を増大させる工程が、該注入弁を閉じ、該排出弁を開く 工程を含む、請求項19に記載の方法。