JP2015523903A - 流体噴射システム内のノズルの構成又は運用履歴を追跡するデバイス、システム及び方法 - Google Patents

Abstract

アプリケーターとともに用いる装置、流体を分注するシステム、ノズル５２を用いる方法、及びノズル５２。ノズル５２はメモリ８６を有する通信デバイス６０を含む。メモリ８６は、ノズル５２の運用履歴及び構成に関連するデータを記憶する。呼掛けデバイス２４からの質問信号９０を受信するのに応答して、通信デバイス６０はメモリ８６内に存在するデータを送信する。また、通信デバイス６０は、ノズル５２の運用履歴が通信デバイス６０のメモリ８６内に保持されるように、質問信号９０内のデータを受信し、メモリ８６に記憶する。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は包括的には流体材料分注システムに関し、より詳細には、流体噴射システムにおいて用いられるノズルの構成又は運用履歴を追跡するシステム及び方法に関する。

本出願は、２０１２年４月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／６３６４８５号に基づいて優先権を主張するものである。

液体材料又は粘性材料を分注する流体分注システムは、プリント回路基板のような基板上にアンダーフィル、封入剤、ハンダフラックス、表面実装接着剤、共形コーティング、及び他の粘性材料を堆積するエレクトロニクス製造プロセスの不可欠な部分になった。１つのタイプの流体分注システムは、堆積されることになる測定された量の流体を開口、又はノズルを通して押し出して、流体の１つ又は複数の液滴を生成することによって動作し、それらの液滴は、基板を濡らすことなくノズルから放出され、基板上に堆積される。このタイプの流体分注システムは、噴射ディスペンサーとして一般的に知られており、通常、流体アプリケーターに結合される交換式ノズルを含む。アプリケーターは、押し出される量の流体をノズルに与えるように協動する流体チャンバー及び弁を含む。基板上の選択された場所に流体を分注できるようにするために、アプリケーターは通常、Ｘ−Ｙポジショナーによって流体分注機に結合されるが、システムは、アプリケーターに対して基板を移動する機構を用いることもできる。システムコントローラーがＸ−Ｙポジショナー及びアプリケーター弁に結合され、Ｘ−Ｙポジショナー及び弁を選択的に起動することによって、基板上への流体の堆積を制御する手段を与える。

通常、弁は、先端が弁座（valve seat: バルブシート）に選択的に係合するように構成された細長い部材、すなわち、針を含む。噴射動作中に、針は駆動機構によって弁座に対して移動される。針の先端と弁座とを接触させることによって、加圧されて流体材料を供給される流体チャンバーから、弁座内の排出通路を閉鎖する。流体材料の液滴を分注するために、針が後退して弁座との接触を解消し、それにより、限られた量の流体材料が新たに形成された間隙を通って排出通路に流入できるようになる。その後、針の先端を弁座に向かって迅速に移動して間隙を閉鎖し、それにより、排出通路を通して限られた量の流体材料を加速する圧力が生成され、材料の液滴が排出通路の出口から吐出又は噴射される。

流体分注機は、基板の意図した塗布エリア上に着地するように流体材料を噴射しながら、基板の上方でアプリケーターの動きを制御するように構成される。「動作中に」（すなわち、噴射デバイスが動いている間に）材料を迅速に噴射することによって、分注された液滴を、連続した線又は他のパターンを形成するように接合することができる。それゆえ、流体分注機は、アプリケーターとともに、流体材料の所望の液滴パターンを分注するように容易にプログラミングすることができる。この多用途性によって、噴射流体分注システムは、エレクトロニクス産業における多種多様の応用形態に適合してきた。例えば、噴射ディスペンサーを用いてチップの１つ又は複数のエッジに近接して流体材料を分注し、その後、その材料が毛管作用によってチップ下に流れ込むことによって、アンダーフィル材料を塗布することができる。アプリケーターが種々の流体分注動作に適応できるようにするために、所望の分注動作又は流体タイプのために必要な分注特性を有するノズルを選択し、利用できるように、通常、ノズルはアプリケーターから着脱可能である。

通常の生産工程において、弁座は数百万回の動作サイクルにかけられる場合がある。時間の経過とともに、弁針と弁座との接触を繰り返すことによって、弁座が摩損することになり、排出通路の寸法を変更する。排出通路寸法のこれらの変化は、ノズルの分注特性を変更する傾向がある。さらに、流体がノズル排出通路を腐食する場合があり、アプリケーターによって堆積される液滴の形状、サイズ、及び均一性を更に変更する。ノズルの分注特性におけるこれらの変化は、動作サイクル数によって決まるだけでなく、弁座を構成するために用いられる材料、及び分注される流体のタイプによっても決まる。例えば、研磨特性を有する流体を堆積すると、通常、非研磨性流体を堆積するときよりもノズルが急速に摩滅することになる。同様に、セラミック弁座を有するノズルは通常、金属弁座を有するノズルとは異なる平均余命を有することになる。したがって、分注システムの所望の流体分流特性を保持するために、時々ノズルを交換しなければならず、必要とされる交換時間はノズルの運用履歴によって決まる。

しかしながら、ノズルはその寿命にわたって異なる流体分注機間で移動されてきた場合があり、かつ種々の流体を分注するために使用されてきた場合があるので、噴射ディスペンサーの運用履歴を判断するのは難しい場合がある。それゆえ、システム運用者がノズルの運用履歴を見失ったために、ノズルは時期尚早に交換される場合があるか、又はあまりにも長く使用されたままである場合がある。１つのタイプの流体を分注するために使用されてきたノズルが、異なる不適合のタイプの流体を堆積するために使用される流体分注機に不注意で取り付けられる場合もある。これらの誤りの結果として、まだ摩滅していないノズルを交換することから、また、不適切な流体堆積に起因して基板が廃棄又は再生処理されなければならないことから、余分な費用がかかる場合がある。

したがって、噴射ディスペンサーノズルのようなノズルの構成又は運用履歴を追跡し、ノズルがその運用寿命の終わりに達した時点を判断する改善されたデバイス、システム及び方法が必要とされている。

一実施形態では、アプリケーターとともに用いる装置が提供される。その装置は、アプリケーターに取外し可能に結合され、かつアプリケーターから複数の量の流体を受け取るように構成され、複数の量の流体がそこを通して排出される出口を有するノズルを含む。その装置は、ノズルに結合され、メモリを含み、質問信号を受信するのに応答して、メモリ内に存在するデータを含む応答信号を送信するように構成される通信デバイスを更に含む。

別の実施形態では、複数の量の流体を受け取るとともに出口を通して分注するように構成されるノズルとともに用いるシステムであって、前記ノズルは、メモリを備え、質問信号を受信するのに応答して前記メモリ内に存在するデータを含む応答信号を送信するように構成される通信デバイスを有する、システムが提供される。該システムは、
前記ノズルを取外し可能に受けるように構成されるアプリケーターと、
前記ノズルの前記通信デバイスに前記質問信号を送信するように構成される呼掛けデバイスと、
を備える。

別の実施形態では、ノズルを用いる方法が提供される。該方法は、
前記ノズルに結合される通信デバイスにおいて質問信号を受信することと、
前記質問信号を受信するのに応答して、前記通信デバイスのメモリ内に存在するデータを含む応答信号を送信することと、
を含む。

別の実施形態では、流体材料又は粘性材料用のアプリケーターとともに用いるノズルが提供される。そのノズルは、流体材料又は粘性材料がそこを通して受け取られる入口と、複数の量の流体材料又は粘性材料がそこを通して排出される出口とを含む。ノズルは、ノズルに結合され、メモリを含む通信デバイスを更に含む。通信デバイスは、質問信号を受信するのに応答して、メモリ内に存在するデータを含む応答信号を送信するように構成される。

本明細書に援用されるとともに本明細書の一部をなす添付の図面は、本発明の様々な実施形態を示し、上記で述べた本発明の包括的な説明及び以下で述べる実施形態の詳細な説明とともに、本発明の実施形態を説明する役割を果たす。

アプリケーター、ノズル、及びシステムコントローラーを含む流体分注機の概略図である。 通信デバイス及び呼掛けデバイスとともに、図１のシステムコントローラー、アプリケーター、及びノズルを示す概略的なブロック図である。 図２の通信デバイス及び呼掛けデバイスの概略的なブロック図である。 本発明の代替の実施形態の場合の図２の通信デバイス及び呼掛けデバイスの概略的なブロック図である。 図１の流体分注機の動作を示す流れ図である。

本発明の実施形態は、動作履歴データ又は構成データのようなノズルに関連するデータを受信及び送信するように構成される通信デバイスを含むノズル、並びにその通信デバイスと通信するシステム及び方法に向けられる。このために、通信デバイスは、ノズルがノズルの運用履歴の記録を保持し、ノズル構成に関連するデータを記憶できるようにするメモリを含む。通信デバイスは、通信デバイスとノズルの運用履歴に関連するデータを交換することができる、流体分注機又は在庫管理システムのような他の流体分注システム構成要素と通信する。運用履歴データはノズルの以前の動作に関連する１つ又は複数のパラメーターを含むことができ、ノズルの運用履歴のアクセス可能で正確な記録を保持するためにメモリに記憶することができる。運用履歴パラメーターは、限定はしないが、ノズルが経験した累積動作サイクル数（すなわち、弁が開閉した回数）、ノズルが結合された流体分注機若しくはアプリケーターの識別情報、又はノズルによって分注された流体材料又は粘性材料のタイプを含むことができる。メモリは、ノズルの構成に関連するパラメーターを含むデータを記憶することもできる。これらのノズル構成パラメーターは、ノズルの弁座内の開孔のサイズ、ノズルの弁座が構成される材料のタイプ、又はノズル識別子、例えば、ノズルシリアル番号又は型式番号を含むことができる。本発明の一実施形態では、通信デバイスは、１つ又は複数のＲＦＩＤタグリーダーを介して他の流体分注システム構成要素と無線で通信する無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグとすることができる。

ここで図を参照すると、図１は、Nordson Asymtek（カリフォルニア州カールスバッド所在）として事業展開中のAsymptotic Technologies, Inc.から市販されるタイプの例示的な流体分注機１０を示す。流体分注機１０は、相互接続される水平鋼骨材及び垂直鋼骨材から形成される長方形フレーム１２を含む。長方形フレーム１２は、流体分注機１０の主要構成要素の支持体を提供し、それらの構成要素はＸ−Ｙポジショナー１４、システムコントローラー１６、作業面１８、コントロールパネル２０、システムディスプレイ２２、及び呼掛けデバイス２４を含む。アプリケーター２６がＸ−Ｙポジショナー１４に動作可能に結合される場合があり、機械１０によって分注されることになる流体を供給する、シリンジのような流体源２８を含む。アプリケーター２６は、アプリケーター２６を垂直方向に昇降させるＺ軸ドライブ（図示せず）によってＸ−Ｙポジショナー１４に結合することができ、それにより、アプリケーター２６は、システムコントローラー１６によって、作業面１８に対して３つの軸において選択的に位置決めすることができる。作業面１８は、流体分注機１０にプリント基板のような基板を送達するコンベヤシステム（図示せず）の一部とすることもできる。作業面１８は、プライミングステーション３０、較正ステーション３２及び通信ステーション３４のような１つ又は複数のサービスステーションを含む場合もある。

ここで図２を参照すると、システムコントローラー１６はプロセッサ３６と、メモリ３８と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース４０とを含む。プロセッサ３６は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピューター、中央処理ユニット、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルロジックデバイス、状態機械、ロジック回路、アナログ回路、デジタル回路、又は、メモリ３８に記憶される動作命令に基づいて信号（アナログ又はデジタル）を操作する任意の他のデバイスから選択される１つ又は複数の装置を備えることができる。メモリ３８は、限定はしないが、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、又はデジタル情報を記憶することが可能な任意の他のデバイスを含む単一のメモリデバイス又は複数のメモリデバイスとすることができる。メモリ３８は、ハードドライブ、光ドライブ、テープドライブ、不揮発性固体デバイス、又はデジタル情報を記憶することができる任意の他のデバイスのような大容量記憶デバイス（図示せず）を含むこともできる。

プロセッサ３６は、メモリ３８内に存在するオペレーティングシステム４２の制御下で動作することができる。オペレーティングシステム４２は、メモリ３８内に存在する、コントローラーアプリケーション４４のような１つ又は複数のコンピュータソフトウェアアプリケーションとして具現されるコンピュータプログラムコードが、プロセッサ３６によって命令を実行させることができるように、システムコントローラーリソースを管理することができる。代替の実施形態では、プロセッサ３６は、直接アプリケーションを実行することができ、その場合、オペレーティングシステム４２は削除することができる。Ｉ／Ｏインターフェース４０は、プロセッサ３６を、呼掛けデバイス２４、弁ドライバー回路４６、並びにＸ、Ｙ及びＺドライブ４８に動作可能に結合する。Ｉ／Ｏインターフェース４０は、ＩＥＥＥ８０２．３（イーサネット）又は８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）接続を介してのＴＣＰ／ＩＰプロトコル、又は基板生産組立ラインにおいて利用される大部分のタイプの自動化装置に適合する１つ又は複数のＲＳ−２３２及びＳＭＥＭＡ ＣＩＭ通信バスのような、他の外部デバイス又はネットワークと通信するのに適した１つ又は複数の通信プロトコルを利用することもできる。

ユーザーインターフェース５０は、システム運用者がシステムコントローラー１６とやりとりできるようにするために、既知のやり方でシステムコントローラー１６のプロセッサ３６に動作可能に結合することができる。このために、ユーザーインターフェース５０は、システムディスプレイ２２と、英数字ディスプレイ、タッチスクリーン、スピーカー並びに他の聴覚及び視覚インジケーターのような他の出力デバイスとを含むことができる。また、ユーザーインターフェース５０は、コントロールパネル２０と、運用者からのコマンド又は入力を受け取ることができ、インプットされた入力をプロセッサ３６に送信することができ、例えば英数字キーボード、ポインティングデバイス、キーパッド、押しボタン、コントロールノブ、マイクロフォン等の他の入力デバイス及び制御装置とを含むことができる。

システムコントローラー１６は、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸ドライブ４８を選択的に起動することによってアプリケーター２６を制御しながら移動するように構成され、それにより、作業面１８にわたってアプリケーター２６を迅速に移動する。このために、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸ドライブ４８は、Ｘ軸運動、Ｙ軸運動及びＺ軸運動をそれぞれ与えるＸ−Ｙポジショナー１４及びＺ軸ドライブ機構の電気機械構成要素を含むことができる。

アプリケーター２６は、異なる設計を用いて実現することができ、本発明の実施形態は本明細書において記述される特定のアプリケーター構成に限定されないことは当業者には理解されよう。その開示がその全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする米国特許第８，０７４，４６７号は、本発明とともに用いることができるアプリケーターの一例を示す。図２に示される例示的なアプリケーター２６は、アプリケーター本体５４に取外し可能に結合されるノズル５２を含む。ノズル５２は、流体入口５５と、流体排出通路５８を画定する開孔を有する弁座５６と、通信デバイス６０とを含む。アプリケーター本体５４は、流体源２８に流体結合される流体チャンバー６２と、弁ドライバー又は作動機構６８によって動かされるのに応答してチャネル６６内で往復運動するピン又は針の形をとる弁部材６４とを含む。作動機構６８は、圧電ドライブモジュール又はソレノイドのような、電気機械デバイスを備えることができる。作動機構６８は、１つ又は複数の空気圧ソレノイドに結合される空気圧ピストン、又は制御された加圧流体源を与える他の適切なデバイスのような、電空デバイスとすることもできる。いずれにしても、作動機構６８のために任意の適切なデバイスを用いることができること、及び本発明の実施形態が特定のタイプのデバイスに限定されないことは当業者には理解されよう。ノズル５２は、２０１１年８月２６日に出願された「Modular Jetting Devices」と題する米国特許出願第１３／２１９，０６４号において図示及び説明されるモジュール式ノズルのうちの１つとすることができ、その特許出願の開示は、本明細書にその全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。

流体分注動作又は動作サイクルは、システムコントローラー１６が弁ドライバー回路４６に出力パルス信号を与えることによって開始することができ、弁ドライバー回路４６は作動機構６８を起動するのに適した信号を与えるように構成される。一例として、空気圧作動機構の場合、空気シリンダー（図示せず）内に位置し、弁部材６４に結合されるピストン（図示せず）によって、弁部材６４に運動を与えることができる。弁を操作するために、弁ドライバー回路４６は、コントローラー１６からの出力パルスに応答して、空気シリンダーの中に圧搾空気のパルスを投入（port）することができる。この空気パルスは、ピストンを急速に持ち上げることができ、それにより、弁部材６４に上方への運動を与える。弁部材６４の上方への運動によって、流体チャンバー６２からの流体が排出通路５８と弁部材６４との間の空間に流れ込むことができるようになる。出力パルス信号が停止するとき圧搾空気が空気シリンダーから解放される。それに応じて、戻しばね（図示せず）が弁部材６４を急速に押し戻し、弁座５６と接触させることができる。弁部材６４を弁座５６に接触させる急速な運動によって、排出通路５８内、又は弁部材６４と排出通路５８との間の流体を、排出通路５８を通って急速に押し出すか、又は噴射することができる。システムコントローラー１６の制御下にあるＸ−Ｙポジショナー１４によってアプリケーター２６を動かしながら、弁部材６４の連続サイクル（すなわち、開閉）を迅速に行うことによって、作業面１８上に配置された基板の選択された場所に流体の液滴が選択的に堆積される。

ここで図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、呼掛けデバイス２４及び通信デバイス６０はそれぞれＩ／Ｏインターフェース７０、７２を含む。デバイスＩ／Ｏインターフェース７０、７２は、アプリケーター２６が通信ステーション３４内に位置決めされるときに電気的に、磁気的に、又は電磁的に結合される接続インターフェースから構成することができる。このため、通信ステーション３４及びノズル５２は、アプリケーター２６が通信ステーション３４内に位置するときに、呼掛けデバイス２４及び通信デバイス６０が、２０ｍｍ以内のように極めて近接しているように構成することができる。それにより、図３Ａに示されるＩ／Ｏインターフェース７０、７２は、アプリケーター２６を通信ステーション３４内に位置決めすることによって、導電性結合（例えば、物理的に接触する）、容量性結合又は誘導性結合することができる。図３Ｂに示される本発明の代替の実施形態では、Ｉ／Ｏインターフェース７０、７２はそれぞれ、アンテナ７８、８０に結合される送受信機７４、７６から構成することができ、アンテナはコイル又は導電性パッチの形をとることができる。この代替の実施形態では、デバイス２４、６０は、無線周波数信号を介してデータを交換することができる。このタイプのデバイスはＲＦＩＤタグ（通信デバイス６０の場合）又はＲＦＩＤタグリーダー（呼掛けデバイス２４の場合）と一般的に呼ばれる。デバイス２４、６０が十分な強度を有する無線周波数信号を使用する本発明の代替の実施形態では、デバイス２４、６０は、アプリケーター２６が通信ステーション３４内に位置しないときにデータを交換することができる。呼掛けデバイス２４は、コントローラー１６からの信号を処理してＩ／Ｏインターフェース７０を介して送信するのに適した形にし、かつ、同様に、Ｉ／Ｏインターフェース７０から受信された信号を処理してシステムコントローラー１６に送信するのに適した形にするように構成されるコントローラー回路８２を含むことができる。

通信デバイス６０は、電源８４と、メモリ８６と、メモリコントローラー８８とを含むことができる。電源８４は、Ｉ／Ｏインターフェース７２に結合される回路とすることができ、送受信機７６（存在する場合）、メモリ８６及びメモリコントローラー８８を含む通信デバイス６０内の回路に電力を与えるように構成される。本発明の一実施形態では、電源８４は、呼掛けデバイス２４から通信デバイス６０に送信される質問信号９０から電力を得る。電源８４は、質問信号９０から得られた電力だけに頼って通信デバイス６０に電力を供給することができるか、又は電源８４は、電池又はコンデンサ（図示せず）のような内部電源を含む場合がある。この内部電源は、存在する場合には、質問信号９０から得られた電力を増強するために用いることができるか、又は任意の外部電源から独立して通信デバイス６０に電力を供給するために用いることができる。

質問信号９０は、送受信機７６又はメモリコントローラー８８によって復号化又は処理され、メモリ８６に記憶されるデータを含むことができる。メモリ８６に記憶されたデータは、ノズル５２の以前の動作に関連するデータを含むことができ、質問信号９０を受信するのに応答して更新することができる。このため、メモリ８６において更新されるデータは、ノズル５２がかけられた累積動作サイクル数、ノズルが取外し可能に結合された流体分注機１０若しくはアプリケーター２６の識別情報、又はノズル５２によって分注された流体のタイプに関連するデータを含むことができる。データは、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリロケーション選択法のような、任意の適切なプロトコルを用いてメモリに記憶することができる。また、データは、記憶されるデータの内容又はタイプに基づいて、メモリ８６の所定の領域に書き込むこともできる。例えば、データがユーザー特有データ又はユーザー定義データであることを指示するヘッダを有するデータは、ユーザー定義可能フィールドのために予約された、メモリ８６内の領域に書き込まれる場合がある。同様に、特定のイベント又はパラメーター、例えば、ノズル５２がかけられた以前の動作サイクル数又は累積動作サイクル数に関連するデータは、そのデータのために予約された、メモリ８６内の特定のロケーションに書き込まれる場合がある。

同様に、質問信号９０内のデータは、ノズル５２によって実行された分注動作に関連する運用履歴パラメーターを含むことができる。例えば、質問信号データは、１つ又は複数の流体分注動作中にノズル５２がかけられた動作サイクル数に関連する場合がある。１つ又は複数の分注動作は、ノズル５２が流体分注機１０に最初に結合された後の、又は以前の質問信号９０が通信デバイス６０に送信された後の、又は特定の分注動作において実行された、全ての動作サイクルを含むことができる。データは、（１）ノズル５２が分注機１０に結合された時点において、又は生産モードに入るのに応答して、システムコントローラー１６によってメモリ８６から得られている場合がある、ノズル５２又は弁座５６が動作サイクルを経験した以前の回数と、（２）以前の動作サイクル数がメモリ８６から得られた後の、ノズル５２又は弁座５６によって経験された動作サイクル数を表す更なる動作サイクル数との和を表す累積動作サイクル数に関連する場合もある。それにより、ノズル５２が複数の流体分注機１０間で移動されるときに、ノズル５２の寿命にわたってノズル５２がかけられた累積動作サイクル数を表すデータをメモリ８６に保持することができる。質問信号９０に含まれるデータは、ノズル５２によって分注された１つ又は複数の流体タイプ、流体分注機１０若しくはアプリケーター２６のシリアル番号又は他の識別子、又はノズル５２の運用履歴に関連する任意の他のデータに関連するデータを含むこともできる。

質問信号９０を受信するのに応答して、通信デバイス６０は、応答信号９２を送信することができる。応答信号９２は、メモリ８６から読み出されたデータを含むことができ、そのデータはメモリ８６の読出し専用領域及び書込み可能領域の両方から読み出されたデータを含むことができる。応答信号９２において送信されるデータは、限定はしないが、弁座５６の開孔のサイズ、弁座５６を構成する材料のタイプ、又はシリアル番号若しくは型式番号などのノズル５２の識別子のような、ノズル構成データを含む場合がある。応答信号９２内のデータは、限定はしないが、弁座５６がかけられた累積動作サイクル数、ノズル５２が結合された流体分注機１０若しくはアプリケーター２６の識別子、又はノズル５２によって分注された流体のタイプのような、ノズル５２の運用履歴に関するデータを含む場合もある。

図４を参照すると、流れ図１００が、システムコントローラー１６による例示的な生産モードプログラムの実行を示しており、そのプログラムによって、流体分注機１０は所望のやり方又はパターンで基板上に流体を堆積する。ブロック１０２において、流体分注機１０は生産モードに入る。システム運用者が、システムコントローラーメモリ３８内に存在する、コントローラーアプリケーション４４のような流体分注プログラムの実行を開始するのに応答して、生産モードに入ることができる。ノズル５２をアプリケーター２６に結合した後に、又は結合するのに応答して生産モードに入ることができるか、又はアプリケーター２６に既に結合されているノズル５２を用いて生産モードに入ることができる。生産モードに入るのに応答して、システムコントローラー１６はブロック１０４に進むことができる。ブロック１０４において、システムコントローラー１６は、Ｘ−Ｙ−Ｚドライブを選択的に起動することによって、通信ステーション３４内にアプリケーター２６を位置決めすることができる。アプリケーター２６が通信ステーション３４内に位置決めされるのに応答して、システムコントローラー１６はブロック１０６に進むことができる。

ブロック１０６において、システムコントローラー１６は、呼掛けデバイス２４を介して質問信号９０を送信することができる。図３Ａ及び図３Ｂに関して先に論じられたように、質問信号９０は、通信デバイス６０を起動する電力を与えることができ、流体分注機１０によって分注されることになる流体に関連するデータ、流体分注機１０若しくはアプリケーター２６の識別子、応答信号９２に含むべきデータに関する命令、又は流体分注機１０若しくはノズル５２の動作に関する任意の他の適切なデータを含む場合がある。本発明の代替の実施形態では、システムコントローラー１６は、最初にアプリケーター２６を通信ステーション３４内に位置決めすることなく、生産モードに入るのに応答して質問信号９０を送信することができる。例えば、呼掛けデバイス２４がＲＦＩＤタグリーダーであり、通信デバイス６０が呼掛けデバイス２４に極めて近接しなくても通信デバイス６０を起動するだけの十分な電力を有する質問信号９０を送信する場合には、この代替の実施形態が用いられる場合がある。

ブロック１０８において、かつ質問信号９０を受信するのに応答して、通信デバイス６０は、質問信号９０内のデータを復号化し、オプションでそのデータをメモリ８６に記憶し、応答信号９２を送信することができる。応答信号９２は、弁座５６の開孔のサイズ、弁座５６を構成する材料のタイプ、シリアル番号若しくは型式番号のようなノズル５２の識別子、ノズル５２によって分注された１つ又は複数の流体タイプ、ノズル５２又は弁座５６がかけられた以前の動作サイクル数若しくは累積動作サイクル数、ユーザー定義パラメーター、又はノズル５２の構成若しくは運用履歴に関する任意の他のデータのような、メモリ８６内に存在するデータを含む場合がある。

ブロック１１０において、呼掛けデバイス２４は応答信号９２内のデータを受信し、復号化する。このデータは、システムコントローラー１６に与えられ、流体分注機１０の動作を調整するために用いられる場合がある。例えば、ノズル５２がかけられた動作サイクル数は、システムコントローラーメモリ３８内に存在するノズル動作サイクルレジスタに記憶される場合がある。このレジスタは、ノズル５２がノズルの耐用年数の終わりに達した時点を判断する際にシステムコントローラー１６によって用いられる場合がある。

ブロック１１２において、システムコントローラー１６は、応答信号９２において受信されたデータに基づいて、ノズル５２が生産モードによって要求される分注動作に適合するか否かを判断する。この適合性判断は、限定はしないが、（１）ノズル５２によって以前に分注された流体と現在の生産モードにおいて分注されることになる流体との間の適合性を検査すること、及び（２）ノズル５２の構成と現在の生産モードの要件との間の適合性を検査することのような、幾つかの適合性検査に基づく場合がある。システムコントローラー１６が、ノズル５２が現在の生産モードの要件に適合しないと判断する場合には（決定ブロック１１２の「ＮＯ」分岐）、システムコントローラー１６は、ブロック１１４に進むことによってノズル５２を拒否することができる。ブロック１１４において、システムコントローラー１６は、分注動作を中止し、システム運用者に警告する。この警告は、例えば、システムディスプレイ２２上に表示され、問題の性質をシステム運用者に知らせるエラーメッセージの形をとることができる。本発明の代替の実施形態では、システムコントローラー１６は、適合性判断の一部として、ノズル５２が生産モードを完了するのに十分に長続きするか否かを判断することもできる。この判断は、ノズル５２がかけられた以前の動作サイクル数、及び生産モードによって要求される予想動作サイクル数に基づくことができる。ノズル５２が生産モードの持続時間にわたって動作し続けることが期待されない場合には、上記のように、ブロック１１４に進むことによって、システムコントローラー１６は分注動作を中止し、システム運用者に警告することができる。

システムコントローラー１６が、ノズル５２が現在の生産モードの要件に適合すると判断する場合には（決定ブロック１１２の「ＹＥＳ」分岐）、システムコントローラー１６はブロック１１６に進むことができる。ブロック１１６において、システムコントローラー１６は、ノズル５２が動作サイクルにかけられた累積回数を、生産モードによって許容される最大動作サイクル数、すなわち、寿命サイクル数と比較する。寿命サイクル数は、ノズル５２内の弁座５６のタイプ（例えば、弁座材料）、ノズル５２によって分注された流体のタイプ（例えば、研磨性流体又は非研磨性流体）、及びノズル５２によって生成されるドットサイズの変動に対する現在の生産モードの許容範囲によって決まる場合がある。例えば、研磨性流体を分注するのに用いられるノズル５２は、２０００万動作サイクル後に摩滅したと見なされる場合があり、一方、非研磨性流体を分注するのに用いられるノズル５２は、１億動作サイクル後まで摩滅したと見なされない場合がある。ノズル５２が動作サイクルにかけられた累積回数が生産モード及びノズル履歴によって許容される寿命サイクル数を超えると判断するのに応答して（決定ブロック１１６の「ＹＥＳ」分岐）、システムコントローラー１６はブロック１１４に進むことができ、それにより、上記のように、分注動作を中止し、警告を発行する。

ノズル５２が動作サイクルにかけられた累積回数が生産モードによって許容される寿命サイクル数を超えていないと判断するのに応答して（決定ブロック１１６の「ＮＯ」分岐）、システムコントローラー１６はブロック１１８に進むことができる。ブロック１１８において、システムコントローラー１６は、流体分注機１０に、流体分注動作を実行させることができる。流体分注動作は、システムコントローラー１６がアプリケーター２６及びＸ−Ｙ−Ｚ軸ドライブ４８に１つ又は複数の信号又はコマンドを発行することによって実行することができる。これらの信号又はコマンドに応答して、流体が基板上の所望のエリアに分注されるように、弁部材６４が繰り返し動作し、アプリケーター２６が基板に対して移動されることができる。

分注動作の完了に応答して、システムコントローラー１６はブロック１２０に進むことができる。ブロック１２０において、システムコントローラー１６は、既存のサイクル数に分注動作において実行されたサイクルを加えることによって、システムコントローラーメモリ３８内に存在する場合があるノズル動作サイクルレジスタをインクリメントする。それにより、システムコントローラー１６は、ノズル５２がかけられた累積動作サイクル数を追跡することができる。

ブロック１２２において、システムコントローラー１６は、生産モードが完了したか否かを判断する。例えば、流体分注機１０が１つ若しくは複数の基板又は一群の基板の処理を終了したときに、生産モードを完了することができる。生産モードが完了していないのに応答して（決定ブロック１２２の「ＮＯ」分岐）、システムコントローラー１６はブロック１１６に戻ることができ、コントローラー１６は、ノズル動作サイクルレジスタ内に記憶された値によって指示される動作サイクル数を、生産モードによって許容される寿命サイクル数と比較する。それにより、ノズル５２がノズルの耐用年数の終わりに達したのに応答して分注動作を中止することができるように、システムコントローラー１６は流体分注機１０の動作中にノズル５２の動作サイクル数を監視することができる。生産モードの完了に応答して（決定ブロック１２２の「ＹＥＳ」分岐）、システムコントローラー１６はブロック１２４に進み、生産モードを出て、その後、ブロック１２６に進む。

ブロック１２６において、かつ生産モードを出るのに応答して、システムコントローラー１６は、アプリケーター２６を通信ステーション３４に位置決めすることができる。アプリケーター２６が通信ステーション３４に位置決めされるのに応答して、システムコントローラー１６は、完了したばかりの生産モード中に行われた分注動作に関連するデータを含む質問信号９０を送信する。このデータは、弁が実行した更新済み全累積サイクル数と、流体分注機１０が生産モードにあったときにノズル５２によって分注された１つ又は複数の流体に関する情報とを含むことができる。質問信号９０を受信するのに応答して、通信デバイス６０は、後に使用するためにデータが利用可能であるように、通信デバイス６０のメモリ８６に記憶されたデータを更新することができる。本発明の代替の実施形態では、システムコントローラー１６は、最初にアプリケーター２６を通信ステーション３４内に位置決めすることなく、生産モードを出るのに応答して質問信号９０を送信することができる。先に論じられたように、例えば、呼掛けデバイス２４がＲＦＩＤタグリーダーであり、通信デバイス６０が呼掛けデバイス２４に極めて近接しなくても通信デバイス６０を起動するだけの十分な電力を有する質問信号を送信する場合には、この代替の実施形態を用いることができる。

それにより、ノズル５２の運用履歴を通信デバイス６０のメモリ８６に保持することができる。このデータを用いて、図４に関して説明されたような、ノズル５２が結合された流体分注機１０の動作を調整又は制御することができる。動作履歴データは、システム運用者によって保持される消耗部品システム又はプロセス改善データベースにダウンロードすることもできる。通信デバイス６０に記憶されるデータを用いるとき、これらのシステムは、処理された基板を、特定の流体分注機１０、アプリケーター２６又はノズル５２によって実行された特定の分注動作又はプログラムモードと関連付けることができる。それにより、本発明の実施形態は、生産歩留まりの問題を特定の流体分注機１０、アプリケーター２６、ノズル５２又はプロセスに相関させるのを容易にすることができる。さらに、運用ノズル履歴を実際のノズル性能に相関させることによって、動作サイクル数又は分注された流体のタイプに基づいてノズル寿命を予測する更に正確なモデルを開発することができる。また、残りのノズル寿命をより正確に追跡することによって、システム運用者にノズル交換の要求の更に正確な予測を与えることにより、更に良好に在庫管理できるようになる。

本明細書において、「垂直」、「水平」、「上側」、「下側」、「上昇」、「降下」等の用語を参照することは、基準系を確立するために例として行われており、制限するものではない。本発明の実施形態を記述するために、種々の他の基準系を同等に利用できることは当業者には理解されよう。

或る要素が別の要素に、又は別の要素と「取り付けられる」、「接続される」、又は「結合される」と記述されるときに、その要素は他の要素と直接接続又は結合することができるか、代わりに、１つ又は複数の介在する要素が存在する場合があることは理解されよう。対照的に、或る要素が別の要素に「直接取り付けられる」、「直接接続される」、又は「直接結合される」と記述されるときに、介在する要素は存在しない。或る要素が別の要素に「間接的に取り付けられる」、「間接的に接続される」、又は「間接的に結合される」と記述されるときに、少なくとも１つの介在する要素が存在する。

本明細書において用いられる用語は、特定の実施形態を記述することのみを目的としており、本発明を制限することは意図していない。本明細書において用いられるときに、単数形「１つの（a、an）」及び「その（the）」は、文脈において他に明確に指示されない限り、複数形も含むことを意図している。本明細書において用いられるときに、「備える、含む（comprises、comprising）」という用語は、言及された特徴、整数、ステップ、動作、要素、又は構成要素の存在を規定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、又はそのグループの存在又は追加を除外しないことは更に理解されよう。さらに、「含む（includes）」、「有する（having、has）」、「備える、伴う（with）」、「から構成される（comprised of）」という用語、又はその変形が詳細な説明又は特許請求の範囲において用いられる限り、そのような用語は、制約のない用語「備える、含む（comprising）」と同じようにして包含的であることを意図している。

本発明を様々な実施形態の記載によって示し、これらの実施形態をかなり詳細に記載してきたが、添付の特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に制限又はいかようにも限定することは本出願人の意図ではない。更なる利点及び変更は、当業者には容易に明らかであろう。したがって、本発明は、そのより広い態様において、特定の詳細、それぞれの装置及び方法、並びに、図示及び記載される例示的な例に限定されない。したがって、本出願人の包括的な発明概念の精神又は範囲から逸脱することなくそのような詳細から逸脱することができる。

Claims (28)

1. アプリケーターとともに用いる装置であって、ノズルと通信デバイスとを備え、
   前記ノズルは、前記アプリケーターに取外し可能に結合されて前記アプリケーターから流体を受け取るように構成され、さらに、流体を排出する出口を有し、
   通信デバイスは、前記ノズルに結合され、メモリを含み、質問信号の受信に応答して、前記メモリ内に存在するデータを含む応答信号を送信するように構成されることを特徴とする装置。
2. 前記通信デバイスは、前記メモリに結合され、前記質問信号を無線質問信号として受信するのに応答して、前記応答信号を無線応答信号として送信するように構成される送受信機を含む無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグである、請求項１に記載の装置。
3. 前記ノズルは凹部を有する外面を含み、前記通信デバイスは前記凹部内に位置する、請求項１に記載の装置。
4. 前記ノズルは前記出口と結合される弁座を備え、前記メモリ内に存在するデータは、前記弁座内の開孔のサイズ、前記弁座がかけられた累積動作サイクル数、前記ノズルが取外し可能に結合された前記アプリケーターの識別情報、前記ノズルによって分注された流体のタイプ、前記弁座を構成する材料のタイプ、又は前記ノズルの識別情報を含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記メモリは、読出し／書込み部分と、読出し専用部分とを備える、請求項１に記載の装置。
6. 前記メモリの前記読出し／書込み部分はユーザー定義可能フィールドを含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記流体は前記ノズルから噴射される、請求項１に記載の装置。
8. 出口から流体を分注するように構成されるノズルとともに用いるシステムであって、
   前記ノズルは通信デバイスを有し、前記通信デバイスはメモリを備え、質問信号を受信するのに応答して前記メモリ内に存在するデータを含む応答信号を送信するように構成され、
   該システムは、前記ノズルを取外し可能に受けるように構成されるアプリケーターと、前記ノズルの前記通信デバイスに前記質問信号を送信するように構成される呼掛けデバイスとを備えることを特徴とするシステム。
9. 前記通信デバイスは、前記質問信号を無線質問信号として送信し、前記応答信号を無線応答信号として受信するように構成される無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグリーダーである、請求項８に記載のシステム。
10. 前記システムは、前記アプリケーターに結合される位置決め機構と、前記呼掛けデバイス及び前記位置決め機構に結合されるシステムコントローラーとを更に備え、
    前記システムコントローラーは、前記呼掛けデバイスが前記質問信号を送信しているときに、前記ノズルの前記通信デバイスが前記呼掛けデバイスに極めて近接して移動するように、前記位置決め機構に前記アプリケーターを位置決めさせるように構成される、請求項８に記載のシステム。
11. 前記システムは、前記呼掛けデバイスに結合されるシステムコントローラーを更に備え、
    前記システムコントローラーは、前記アプリケーターに流体分注動作を実行させ、前記応答信号に含まれる前記データに基づいて前記ノズルが前記流体分注動作に適合するか否かを判断するように構成される、請求項８に記載のシステム。
12. 前記システムコントローラーは、前記ノズルが前記流体分注動作に適合しないと判断するのに応答して前記流体分注動作を中断するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記メモリに含まれる前記データは、前記ノズルによって以前に分注された流体に関連するデータを含み、前記システムコントローラーは、前記以前に分注された流体が前記流体分注動作に適合するか否かを判断することによって、前記ノズルが前記流体分注動作に適合するか否かを判断するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記流体は前記ノズルから噴射される、請求項８に記載のシステム。
15. ノズルを用いる方法であって、
    前記ノズルに結合される通信デバイスにおいて質問信号を受信する工程と、
    前記質問信号を受信するのに応答して、前記通信デバイスのメモリ内に存在するデータを含む応答信号を送信する工程とを含むことを特徴とする方法。
16. 前記通信デバイスは、前記質問信号を無線質問信号として受信し、前記応答信号を無線応答信号として送信する無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記メモリ内に存在する前記データは前記ノズルを用いて以前に分注された流体のタイプに関連し、
    前記方法は、前記ノズルを用いて分注されることになる流体と前記ノズルによって以前に分注された前記流体のタイプとの適合性を判断する工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記データは前記ノズルによって経験された動作サイクル数であり、
    前記方法は、前記動作サイクル数が寿命サイクル数を超えるか否かを判断する工程と、前記動作サイクル数が前記寿命サイクル数を超える場合には、前記ノズルの計画された寿命に達したことを運用者に警告する工程とを更に含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記データは前記ノズルによって以前に経験された動作サイクル数であり、
    前記方法は、生産工程において前記ノズルの使用後に、より多くの動作サイクル数を前記メモリに通信する工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
20. 前記応答信号に含まれる前記データに基づいて前記ノズルの構成を決定する工程と、
    前記ノズルの前記構成に基づいて、前記ノズルが流体分注動作に適合するか否かを判断する工程とを更に含む、請求項１５に記載の方法。
21. 前記ノズルの前記構成は、前記ノズルの弁座を構成する材料、又は前記ノズルの前記弁座内の開孔のサイズである、請求項２０に記載の方法。
22. 前記データは前記ノズルの識別子を含み、
    前記方法は、前記ノズルの前記識別子に基づいて、在庫管理システムを更新する工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
23. 流体材料用のアプリケーターとともに用いるノズルであって、
    前記流体材料を受け取る入口と、前記流体材料を排出する出口と、メモリを含む通信デバイスであって、質問信号の受信に応答して、前記メモリ内に存在するデータを含む応答信号を送信するように構成される通信デバイスとを備えることを特徴とするノズル。
24. 前記通信デバイスは、前記メモリに結合され、前記質問信号を無線質問信号として受信するのに応答して、前記応答信号を無線応答信号として送信するように構成される送受信機を含む無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグである、請求項２３に記載のノズル。
25. 前記ノズルは凹部を有する外面を含み、前記通信デバイスは前記凹部内に位置する、請求項２３に記載のノズル。
26. 前記ノズルは前記入口と前記出口との間に弁座を備え、前記メモリ内に存在するデータは、前記弁座内の開孔のサイズ、前記弁座がかけられた累積動作サイクル数、前記ノズルが取外し可能に結合された前記アプリケーターの識別情報、前記ノズルによって分注された流体のタイプ、前記弁座を構成する材料のタイプ、又は前記ノズルの識別情報を含む、請求項２３に記載のノズル。
27. 前記メモリは、読出し／書込み部分と、読出し専用部分とを備える、請求項２３に記載のノズル。
28. 前記メモリの前記読出し／書込み部分はユーザー定義可能フィールドを含む、請求項２７に記載のノズル。

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