JP2019516900A - 空気圧駆動式分注ユニットのソレノイド弁を用いて基板上に材料を分注する方法 - Google Patents

空気圧駆動式分注ユニットのソレノイド弁を用いて基板上に材料を分注する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2019516900A
JP2019516900A JP2018558677A JP2018558677A JP2019516900A JP 2019516900 A JP2019516900 A JP 2019516900A JP 2018558677 A JP2018558677 A JP 2018558677A JP 2018558677 A JP2018558677 A JP 2018558677A JP 2019516900 A JP2019516900 A JP 2019516900A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solenoid
coil
current
solenoid coil
dispensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018558677A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7406302B2 (ja
Inventor
シー．プレンティス トーマス
シー．プレンティス トーマス
Original Assignee
イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド
イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド, イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド filed Critical イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド
Publication of JP2019516900A publication Critical patent/JP2019516900A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7406302B2 publication Critical patent/JP7406302B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0225—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work characterised by flow controlling means, e.g. valves, located proximate the outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0675—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565—Moulds
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/07—Treatments involving liquids, e.g. plating, rinsing
    • H05K2203/0736—Methods for applying liquids, e.g. spraying
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/13—Moulding and encapsulation; Deposition techniques; Protective layers
    • H05K2203/1305—Moulding and encapsulation

Abstract

基板上に材料を分注するために、注ユニットを制御する方法が使用される。本方法は、空気圧駆動式ポンプのソレノイドコイルを分注システムの増幅器出力に接続することと、増幅器でソレノイドコイルを駆動し、空気圧駆動式ポンプに、基板上に材料を分注させることとを含む。本方法は、非活動期間中にソレノイドコイル内に流れるアイドル電流を指示することを更に含むことができる。アイドル電流は、ソレノイドコイルの加温を生じさせるのに十分であるが、それでも、ソレノイドを係合位置までアクティベートさせるのに不十分であるものとすることができる。本方法は、ソレノイドを迅速にアクティベートさせるために、ソレノイドコイル内に流れる第１の電流レベルを指示することと、ソレノイドがアクティベートした後にソレノイドコイル内に流れる第２の電流レベルを指示することとを更に含むことができる。

Description

本開示は包括的には、プリント回路基板等の基板上に粘性材料を分注する装置および方法に関する。
電子材料を分注する分注ポンプを有する粘性材料ディスペンサーは種々の方法において動作する。いくつかのよく知られた分注ポンプは、サーボモーターを用いて、回転式の刃先（rotary auger）を駆動し、一方、いくつかの分注ポンプは線形サーボモーターを用いて、ピストンを駆動する。他の分注ポンプは、電気サーボモーターを使用するのではなく、代わりに、他の作動手段に頼る。Smithらの特許文献１において開示されている１つのそのような分注ポンプは分注弁またはユニットを含み、分注弁またはユニットは、空気圧を用いてピストンを弁座から離間させ、それにより、ばねを圧縮し、その後、空気圧を解放して、ばねがピストンを加速して、弁座に当接するまでピストンを押し戻すことができるようにすることによって動作する。この分注ユニットによれば、ピストンが弁座と接触するときに、弁座にあるオリフィスから材料の小滴が押し出される。そのような分注ユニットでは、通常、ソレノイド弁を用いて、ピストンチャンバー内外への空気(または他の気体）の流れを制御する。
ディスペンサーは、繰り返し反復動作して、周期的な一連の小滴を立て続けに生成するときの応答と比べて、一滴ずつ反復動作するときに異なるように応答することが分注の業界においてよく知られている。詳細には、周期的な一連の小滴内の最初の小滴、或いは最初の数滴であっても、その周期的な一連の小滴内の小滴のバランスとは異なることもあることが、十分には理解されていないものの、よく知られている。例えば、最初の数滴は、後に堆積される数滴より、少ない質量の材料を含んでいてもよい。
図１、２は、コイルに電圧を印加するために使用される２つの既知のソレノイド駆動回路を示す。従来技術のソレノイド駆動回路は、一般に、オン／オフ駆動回路を用いて、コイルに電圧を印加する。いくつかの従来技術の回路（Gieffersに対する特許文献２を参照されたい）は、別の離散レベルの駆動電圧（または電流）を追加することによって、単純なオン状態またはオフ状態を改善している。この補助的な駆動レベルは、電圧印加位置にあるコイルを、電圧無印加位置から作動位置にソレノイドを迅速に移行させるために使用されるレベルより低いレベルに保持するのに必要とされる電流を下げることに利用される（すなわち、保持電流はプルイン電流より低い）。この低い駆動レベルは、より単純なオン／オフ駆動回路と比べて、エネルギーを節約し、コイルの加熱を抑制する役割を果たし、ソレノイドがオフに切り替えられるときにソレノイド場が消失するのに要する時間を最短にすることによって、動作速度を改善することができる。
米国特許第５，７４７，１０２号 米国特許第３，１１６，４４１号
本開示の一態様は、基板上に材料を分注するために使用される分注ユニットを制御する方法に関する。一実施形態において、本方法は、空気圧駆動式ポンプのソレノイドコイルを分注システムの増幅器出力に接続することと、増幅器でソレノイドコイルを駆動し、空気圧駆動式ポンプに、基板上に材料を分注させることとを含む。
本方法の実施形態は、非活動期間中にソレノイドコイル内に流れるアイドル電流を指示することを更に含むことができる。アイドル電流は、ソレノイドコイルの加温を生じさせるのに十分であるが、それでも、ソレノイドを作動位置まで駆動するのに不十分であるものとすることができる。本方法は、ソレノイドを迅速に作動させるために、ソレノイドコイル内に流れる第１の電流レベルを指示することと、ソレノイドが作動した後にソレノイドコイル内に流れる第２の電流レベルを指示することとを更に含むことができる。第２の電流レベルは、ソレノイドを作動状態に保持するのに十分であるものとすることができる。第２の電流レベルは、第１の電流レベルより低いものとすることができる。本方法は、ソレノイドコイル内に流れる第３の電流レベルを指示することを更に含むことができる。第３の電流レベルは第２の電流レベルとは逆の極性のものであり、ソレノイドを作動させないほど十分に小さい大きさのものとすることができる。本方法は、非活動期間中にソレノイドコイル内に流れるアイドル電流を指示することを更に含むことができる。アイドル電流は、ソレノイドコイルの加温を生じさせるのに十分であるが、それでも、ソレノイドを作動位置まで駆動するのに不十分であるものとすることができる。分注ユニットは、電子基板上に粘性材料を分注するように構成することができる。
添付図面は、縮尺どおりに描かれることを意図されていない。図面では、種々の図に示されている同一または略同一の各構成部材は同様の符号によって表される。明確であるために、全ての図面において全ての構成部材が符号を付けられていないこともある。
ソレノイドコイル内の電流を切り替える従来技術のバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）の回路図である。 ソレノイドコイル内の電流を切り替える電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の回路図である。 本開示の一実施形態のディスペンサーの概略図である。 ソレノイドコイル内の電流をドライブする増幅器を有するアクチュエーター駆動回路の回路図である。 アイドル電流を用いない場合の分注ユニットの位置対時間を示すグラフである。 ０．１アンペア（Ａ）のアイドル電流を用いる場合の分注ユニットの位置対時間を示すグラフである。
例示のためだけであり、一般化することを制限するものではないが、添付図面を参照して本開示を詳細に説明する。本開示は、その応用形態に関して、以下説明または図面に示した構成の細部や構成要素の配置には限定されない。本開示において説明する原理は、他の実施形態でも使用可能であり、種々の方法において実施または実行することができる。また、本明細書において用いられる言い回しや用語は、説明することを目的としており、制限するものと見なされるべきではない。本明細書において「〜を含む」、「〜を備える」、「〜を有する」、「〜を含有する」、「〜を伴う」およびそれらの変形の用語を使用することは、その前に記載される物品と、その等価物や追加の物品とを包含することを意味する。
本開示の様々な実施形態は、粘性材料分注システム、分注システムを含む装置に関する。本明細書に開示の実施形態は、空気ソレノイド弁のコイル内に流れる電流を所望のレベルに制御するように構成される分注ポンプによって、電子基板上に材料を分注する技法に関する。
図３は、本開示の一実施形態による、全体として１０で示されるディスペンサーを概略的に示す。ディスペンサー１０は、プリント回路基板または半導体ウエハー等の電子基板１２上に、粘性材料（例えば、接着剤、封入材料、エポキシ、はんだペースト、アンダーフィル材料等）または半粘性材料（例えば、はんだフラックス等）を分注するために使用される。ディスペンサー１０は、代替的には、自動車用ガスケット材料を塗布するため、または、或る特定の医療分野に適用するため、あるいは、導電性インクを塗布するため等の他の応用例において使用することができる。本明細書において使用されるように、粘性または半粘性材料を参照することは例示であり、限定することを意図していないことは理解されたい。ディスペンサー１０は、包括的にそれぞれ１４、１６で示す第１と第２の分注ユニットと、ディスペンサーの動作を制御するコントローラー１８とを含む。また、分注ユニットは、本明細書において、分注ポンプおよび／または分注ヘッドと称されることもあることは理解されたい。２つの分注ユニットを示すが、１つ以上の分注ユニットが設けられる場合があることは理解されたい。
また、ディスペンサー１０は、基板１２を支持する土台または支持体２２を有するフレーム２０と、フレーム２０に移動可能に結合され、分注ユニット１４、１６を支持し、移動させる分注ユニットガントリー２４と、例えば、較正手順の一部として、粘性材料の分注された量を計量し、重量データをコントローラー１８に与える重量測定デバイスまたは計量器２６とを含むことができる。ディスペンサーに対する基板の装着、取外しを制御するために、ディスペンサー１０において、コンベヤシステム（図示せず）または移動ビーム等の他の移送機構を使用してもよい。ガントリー２４は、コントローラー１８の制御下においてモーターを用いて移動し、分注ユニット１４、１６を基板の上方の所定の場所に位置決めすることができる。ディスペンサー１０は、コントローラー１８に接続され、作業者に種々の情報を与えるディスプレイユニット２８を含むことができる。分注ユニットを制御する任意選択の第２のコントローラーを設けてもよい。また、各分注ユニット１４、１６は、ｚ軸センサーを用いて、電子基板１２の上方または電子基板上に実装される機構の上方に分注ユニットが配置される高さを検出するように構成することができる。ｚ軸センサーは、コントローラー１８に結合され、センサーによって取得された情報をコントローラーに中継する。
上記のような、分注動作を実行する前に、基板、例えば、プリント回路基板は、分注システムのディスペンサーに対して位置決め、あるいは、位置合わせしなければならない。ディスペンサーは視覚システム３０を更に含む。一実施形態において、視覚システムは、視覚システムを支持し、移動させる視覚システムガントリー３２に結合される。視覚システムガントリーはフレーム２０に移動可能に結合されている。この実施形態は、また図３にも示されている。別の実施形態では、視覚システム３０は、分注ユニットガントリー２４上に設けられていてもよい。上記のように、視覚システム３０は、基板上の、基準として知られるランドマークまたは構成要素の位置を照合するために利用される。位置が特定されると、コントローラーは、分注ユニット１４、１６のうちの１つ以上の動きを操作し、電子基板上に材料を分注するようにプログラムすることができる。
本開示のシステムおよび方法は、基板、例えば、回路基板上に材料を分注することに関する。本明細書において提供されるシステムおよび方法の説明は、ディスペンサー１０の支持体２２上に支持される例示的な電子基板１２（例えば、プリント回路基板）を参照する。一実施形態において、分注動作はコントローラー１８によって制御され、コントローラーは、材料ディスペンサーを制御するように構成されるコンピュータシステムを含んでいてもよい。別の実施形態において、コントローラー１８は作業者が操作するようにしてもよい。電子基板１２の１つ以上の画像を取得するために、コントローラー１８は、視覚システムガントリー３２の動きを操作し、視覚システムを移動させるように構成される。分注動作を実行するために、コントローラー１８は、分注ユニットガントリー２４の動きを操作し、分注ユニット１４、１６を移動させるように更に構成される。
本開示の実施形態は、空気ソレノイド弁のコイル内に流れる電流を（実質的に）任意の所望のレベルに制御するように構成されるアクチュエーター制御回路を有する、分注ユニット１４、１６等の分注ユニットに関する。具体的には、図４を参照すると、全体として４０で示すアクチュエーター駆動回路が、ＰＷＭ相互コンダクタンス増幅器４６を用いて、全体として４４で示すソレノイド弁のソレノイドコイル４２内に電流をドライブするように構成され、ＰＷＭ相互コンダクタンス増幅器は、入力電圧を用いて、負荷内の電流を指示、制御する。本明細書では、相互コンダクタンス増幅器４６が図示、説明されているが、他のタイプの増幅器を用いて、相互コンダクタンス増幅器で達成された結果を達成することができる。一実施形態において、ソレノイド弁４４のソレノイドコイル４２は、増幅器４６のための負荷として接続され、増幅器に直接接続されるか、或いは、高周波チョークインダクター等の介在するフィルター構成要素４８を通して接続される。言い換えると、電流制御は、他のコイル駆動システムにおいて通常見られる、デジタル（オン／オフ）制御システムではなく、アナログ制御システムの一部であり、この付加的な制御を利用して、全体的なシステム目標をより良好に達成する。例えば、保持電圧を下げるという利点も、任意の特殊な回路または付加回路を必要とすることなく、アナログ増幅器制御で実現することができる。
図示するように、増幅器４６はアクチュエーター制御回路４０、より詳細にはソレノイド弁４４の動作を制御するためにコントローラー１８に結合され、ソレノイド弁はソレノイドコイル４２と空気弁５０とから構成され、ソレノイド弁は、分注ユニット１４、１６の動作を駆動するように構成される。ソレノイド弁４４はピストン５４に結合されるエアシリンダ５２への空気の流れを制御するように構成され、ピストンは、下方（第１の）位置から上方（第２の）位置まで空気圧によって駆動される。ピストン５４は弁座５６と係合し、基板１２上に材料を分注する。具体的には、ソレノイド弁４４は、エアシリンダ５２およびピストン５４に対する空気流を制御するように構成される。コントローラー１８は増幅器４６に結合され、ソレノイドコイル４２内の電流を制御するために、増幅器への指示信号を生成するように構成される。
分注システムの特定の要件をより良好に満たすために、ソレノイドコイル４２の電流波形に関して完全なアナログ制御を与えることによって、ソレノイド弁４４の数多くの特徴を変更または調整することができる。例えば、ソレノイドコイル４２を、低い保持電流を伴うオン状態に保持することによって、ソレノイド弁４４がオフに切り替えられるときにソレノイド場が消失するのに要する時間を最短にすることができる。本開示の実施形態のアクチュエーター制御回路４０に関して、より迅速に、かつ能動的に場強度をほぼ０の状態（オフ状態）にドライブするために、非常に短い時間（例えば、数百マイクロ秒）にわたってわずかに負の電流を指示することによって、ソレノイドコイル４２の磁場が消失する（すなわち、ソレノイドをオフに切り替える）のに要する時間を更に短縮することができる。
アクチュエーター駆動回路４０の別の利点は、コイルまたは他のインダクターにおいて電流が増大するのに要する時間が、利用可能な供給電圧に反比例する（ｄｉ／ｄｔ＝Ｖ／Ｌ）という事実に関連する。従来技術のオン／オフシステムでは、ソレノイドコイル４２内に消散する電力がコイルの定格に収まるように、コイル巻線の抵抗および定格供給電圧が選択される。電流制御増幅器４６を使用することによって、ソレノイドコイル４２の定格電圧より高い供給電圧を使用できるようになる。例えば、４８Ｖ電源から（２４Ｖ電源からではない）２４Ｖコイルを駆動することによって、ソレノイドコイル４２内の電流が２倍の速さで増大されることもあり得るが、電流が定格電流の２倍まで増大することになるので、電力損失が公称値の４倍になる。電流制御増幅器４６を使用することによって、最大定格値において所望の電流を指示することができ、増幅器は利用可能な最大供給電圧を用いて、ソレノイドコイル４２内の電流を急速に増大させることができるが、それでも、指示された値に達すると電流を制限する。
これに関連して、「アナログ制御システム」は、デジタル回路を通して擬似アナログ制御を与え、所与の範囲内で数百または数千の小さい離散レベルを生成することができる、デジタル／アナログコンバーター（ＤＡＣ）およびアナログ／デジタルコンバーター（ＡＤＣ）を使用する増幅器等の、デジタル制御増幅器を含むことを意図していることに留意されたい。例えば、１２ビットＤＡＣが４０９６の離散レベルを与えることができ、２レベルまたは３レベルのオン／オフ制御システムから区別するために、それは「アナログ制御」と称されることがある。さらに、上記で参照された既知のシステムは、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）または電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いてソレノイドコイル４２内の電流を制御し、そのようなトランジスタは増幅器において使用することもできるか、或いは、それ自体が増幅器と見なされる場合があるが、既知のシステム内のトランジスタ等のオン／オフ回路内のトランジスタの使用は、飽和（オン）条件または遮断（オフ）条件のいずれかにおいてトランジスタを動作させることによって特徴付けられる。この動作モードは、増幅器４６の機能とは有意に異なり、その融通性や利点が本明細書において説明される。本開示の実施形態において使用されるＰＷＭ相互コンダクタンス増幅器４６等の増幅器において、トランジスタにおいて消散する電力を最小化するために、トランジスタは飽和状態と遮断状態との間で迅速に交互に切り替えられる。然しながら、この切替は、スイッチング周波数およびその高調波におけるエネルギーの実質的に全てを、負荷に達する前にフィルターによって除去できるほど十分高い周波数において行われる。残存する直流（ＤＣ）および低周波数エネルギーは、フィルターを通り抜けて負荷に達する。この構成において、そのオン状態またはオフ状態においてのみトランジスタが利用される場合であっても、増幅器サブシステムの機能は、アナログ増幅器の機能および長所を提供するが欠点はなく、特に既知のオン／オフシステムに関する制約はない。
数多くの既存の分注機が分注ユニットをサーボモーター機構として駆動することが認識されるとき、増幅器４６を用いてソレノイドコイル４２を駆動する著しい商用的利益が実現される。この既存のインフラストラクチャを利用することによって、ソレノイド制御式空気圧駆動ポンプの現場への展開が大きく助長される。ソレノイド弁４４は、一般にサーボ駆動ポンプをサポートする同じコネクタに接続することができ、異なるポンプタイプに対応するためのシステムの変更は最小限に抑えられる。サーボモーター制御式分注ポンプもサポートするように設計されるシステムにおいて既知のソレノイド制御システムを使用するには、サーボモーター制御用の増幅器と、さらに、別のソレノイドコイル駆動システムとの両方が存在する必要があり、両方のポンプタイプの駆動をサポートするためにその組み合わせが必要とされることになる。
本開示の更なる実施形態は、一連の小滴内の第１の小滴または最初の数滴の分注と、その一連の小滴内の後続の数滴の分注との間の小滴分注挙動の差を最小化する方法に関する。コイル内で消散する電力がサイクル周波数とともに変化すること、コイルの温度がコイル内で消散する電力とともに変化すること、コイルの巻線抵抗がコイル温度とともに変化すること、それにより、コイルの応答が、コイルの巻線抵抗とともに変化する場合があることが観測される。以下のことを参照することができる。
サイクル周波数→消散する電力→コイル温度→巻線抵抗→ソレノイド応答
長期にわたって使用されていなかった後に第１の時間にわたってコイルが作動するとき、コイルは、周期的に後続の小滴が分注される場合とは異なる温度にある。したがって、コイル温度をより厳密に制御できる場合には、コイルの応答をより一貫したものにすることができる。その方法の実施形態は、オンおよびオフへの切替時間が従来技術の駆動方法で達成される時間より速くなるように、増幅器を用いてソレノイドコイルを駆動することを更に含む。
一実施形態において、本開示の方法は、空気ソレノイド弁のコイル内に流れる電流を（実質的に）任意の所望のレベルに制御することができる。具体的には、その方法は、分注ユニットのＰＷＭ相互コンダクタンス増幅器でコイル内に電流をドライブすることを含み、分注ユニットは、入力電圧を用いて、負荷内の電流を指示し、制御する。上記で言及されたように、他のタイプの増幅器を用いて、同じ利点を達成することができる。一実施形態において、ソレノイド弁のコイルは増幅器のための負荷として接続され、増幅器に直接接続されるか、或いは、高周波チョークインダクター等の介在するフィルター構成要素を通して接続される。その増幅器構成によれば、弁が能動的に作動していないときに、電流が低い定常状態レベルにおいて流れるように制御することができる。このレベルは、弁を作動させないほど十分に低いが、それでもコイルを保温するのに十分であるように選択することができる。言い換えると、電流制御は、既知のコイル駆動システムにおいて通常見られる、デジタル（オン／オフ）制御システムではなく、アナログ制御システムの一部であり、この付加的な制御を利用して、全体的なシステム目標をより良好に達成する。保持電圧を下げるという利点も、アナログ増幅器制御で実現することができる。
いくつかの既知のシステムは、ソレノイドコイルの温度を保持する利点を認めている（Northに対する米国特許第８，３３９，７６２号を参照されたい）。然しながら、そのような既知のシステムは、オン位置のソレノイドに電圧を印加することなく、短いパルスを用いて、コイル内の或る量のエネルギーを消散させる。
１つの方法において、コイルは２４Ｖ用に設計され、２５℃において約１５オームの抵抗を有し、結果として、１．６アンペアの電流が流れる。コイルが暖まるとき、抵抗は上昇し、電流は減少することになる。１．４Ａの制御された作動電流によって、より高い電流の場合と実質的に同じ速さで弁が作動し、それゆえ、不要な巻線加熱を最小化する。作動状態になると、電流が約３００ｍＡ未満に降下するまで、コイルはその作動位置を保持する。このレベル未満では、この特定のコイルは、電圧無印加状態に戻ることになる。さらに、この保持電流閾値よりはるかに低いレベルに電流を保持することにより、弁は電圧印加状態に戻らない。
約０．１Ａのアイドル電流でコイルのアイドル温度を上昇させるという有利な効果がある。この低い「背景」電流は、コイルを周囲より高い温度に暖めるのに十分な熱を生成するが、それでも、コイルの正常な動作を妨げない。実際には、コイル内に同じ定常状態温度を生成するために必要とされるアイドル電流のレベルは、周囲条件、コイルの熱時定数、コイルの通常の周期的な作動速度、並びに他の類似の要因および変数によって決まることになる。
空気弁内のポペットの位置対時間応答を比較するとき、コイル内の低レベル「アイドル電流」の存在は、第１の作動応答の差を実質的に低減するか、更には解消することができる。図５、６を参照すると、第３のトレースはソレノイドポペットの運動を表す。図６の弁の応答は、はるかに一貫しており、第１のパルス応答に起因する、図５に見られるまとまりのないトレースを修正したことがわかる。
図５、６に示すように、第１のトレースは電流指示を表し、第２のトレースはトリガーを表し、第３のトレースはポペット位置を表し、第４のトレースはピストン位置を表す。これらのトレースは、デジタルオシロスコープを用いて持続モードにおいて取り込まれ、１０回の事象からのトレースが重ね合わせられた。図５のトレースの第３の組において見られるように、１つの事象応答が、掃引の組内の他の応答と異なり、これが、非活動期間後の第１の事象（すなわち、第１の滴下）である。また、第４のトレースにおいて、ピストンがポペット応答のこの変化と異なる応答をすることがわかる。図６では、コイル内のアイドル電流が導入されており、ポペット応答を表すトレースの第３の組において、全てのポペット応答曲線が実質的に同一であることが明らかである。ピストン応答に残るわずかなばらつきは、他の原因によるものである。
このように、本開示の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様を説明してきたが、当業者には種々の改変、変更、改善が容易に思い浮かぶことは理解されたい。そのような改変、変更、改善は、本開示の一部であることを意図しており、本発明の趣旨および範囲内にあることを意図している。したがって、これまでの説明や図面は一例にすぎない。
１０ ディスペンサー
１２ 電子基板
１４ 分注ユニット
１６ 分注ユニット
１８ コントローラー
２０ フレーム
２２ 支持体
２４ 分注ユニットガントリー
２６ 計量器
２８ ディスプレイユニット
３０ 視覚システム
３２ 視覚システムガントリー
４０ アクチュエーター制御回路
４２ ソレノイドコイル
４４ ソレノイド弁
４６ 電流制御増幅器
４８ フィルター構成要素
５０ 空気弁
５２ エアシリンダ
５４ ピストン
５６ 弁座

Claims (11)

  1. 基板上に材料を分注するために使用される分注ユニットを制御する方法において、
    空気圧駆動式ポンプのソレノイドコイルを分注システムの増幅器の出力に接続し、
    前記増幅器で前記ソレノイドコイルを駆動して、前記空気圧駆動式ポンプによって基板上に材料を分注するようにした方法。
  2. 非活動期間中に前記ソレノイドコイル内にアイドル電流を流すことを更に含む請求項１に記載の方法。
  3. 前記アイドル電流は、前記ソレノイドコイルの加温を生じさせるのに十分であるが、それでも、ソレノイドを作動位置まで駆動するのに不十分である請求項２に記載の方法。
  4. ソレノイドを迅速に作動させるために、前記ソレノイドコイル内に流れる第１の電流レベルを指示することと、
    前記ソレノイドが作動した後に前記ソレノイドコイル内に流れる第２の電流レベルを指示することとを更に含む請求項１に記載の方法。
  5. 前記第２の電流レベルは、前記ソレノイドを作動状態に保持するのに十分である請求項４に記載の方法。
  6. 前記第２の電流レベルは、前記第１の電流レベルより低い請求項５に記載の方法。
  7. 前記ソレノイドコイル内に流れる第３の電流レベルを指示することを更に含む請求項６に記載の方法。
  8. 前記第３の電流レベルは前記第２の電流レベルとは逆の極性のものであり、前記ソレノイドを作動させないほど十分に小さい大きさのものである請求項７に記載の方法。
  9. 非活動期間中に前記ソレノイドコイル内に流れるアイドル電流を指示することを更に含む請求項８に記載の方法。
  10. 前記アイドル電流は、前記ソレノイドコイルの加温を生じさせるのに十分であるが、それでも、前記ソレノイドを作動位置まで駆動するのに不十分である請求項９に記載の方法。
  11. 前記分注ユニットは、電子基板上に粘性材料を分注するように構成される請求項１に記載の方法。
JP2018558677A 2016-05-12 2017-05-05 空気圧駆動式分注ユニットのソレノイド弁を用いて基板上に材料を分注する方法 Active JP7406302B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/153,178 US10071393B2 (en) 2016-05-12 2016-05-12 Method of dispensing material on a substrate with a solenoid valve of a pneumatically-driven dispensing unit
US15/153,178 2016-05-12
PCT/US2017/031355 WO2017196672A1 (en) 2016-05-12 2017-05-05 Method of dispensing material on a substrate with a solenoid valve of a pneumatically-driven dispensing unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019516900A true JP2019516900A (ja) 2019-06-20
JP7406302B2 JP7406302B2 (ja) 2023-12-27

Family

ID=58710115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018558677A Active JP7406302B2 (ja) 2016-05-12 2017-05-05 空気圧駆動式分注ユニットのソレノイド弁を用いて基板上に材料を分注する方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10071393B2 (ja)
EP (1) EP3454997A1 (ja)
JP (1) JP7406302B2 (ja)
KR (1) KR102324678B1 (ja)
CN (1) CN109311045B (ja)
TW (1) TWI719204B (ja)
WO (1) WO2017196672A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019518177A (ja) * 2016-05-12 2019-06-27 イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド 空気圧駆動式分注ユニットのソレノイド弁を用いて基板上に材料を分注するシステム

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11945057B2 (en) 2018-01-30 2024-04-02 Illinois Tool Works Inc. Bidirectional 3-level converter for use in energy storage system for welding generator
KR102603999B1 (ko) * 2021-11-19 2023-11-20 최성열 압축공기 자동분배 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1018888A (ja) * 1996-07-01 1998-01-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料噴射弁駆動回路
JP2002193394A (ja) * 2000-10-31 2002-07-10 Nordson Corp 自動調整式ソレノイド駆動回路および方法
JP2004522058A (ja) * 2001-05-23 2004-07-22 ウエストポート リサーチ インコーポレーテツド 直接作動噴射弁
JP2005312294A (ja) * 2004-04-19 2005-11-04 Buerkert Werke Gmbh & Co Kg 弁用の磁気駆動装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3116441A (en) 1960-02-19 1963-12-31 Itt Circuit for maintaining a load energized at decreased power following energization
US3579052A (en) 1968-09-21 1971-05-18 Nippon Denso Co System for driving a. d. c. electromagnet
US4453652A (en) 1981-09-16 1984-06-12 Nordson Corporation Controlled current solenoid driver circuit
CH655984A5 (de) * 1982-04-07 1986-05-30 Sulzer Ag Magnetventil mit leistungsverstaerker.
DE4092642C1 (de) 1990-07-10 1995-11-23 Musashi Engineering Inc Flüssigkeitsausgabevorrichtung
US5152266A (en) 1990-07-17 1992-10-06 Zexel Corporation Method and apparatus for controlling solenoid actuator
US5134961A (en) 1990-09-10 1992-08-04 The Regents Of The University Of California Electrically actuated variable flow control system
JP3055709B2 (ja) * 1991-04-26 2000-06-26 富士重工業株式会社 後輪差動制限装置の制御装置
KR940009257A (ko) * 1992-10-20 1994-05-20 최준식 폴리에스테르 필름
US5422780A (en) 1992-12-22 1995-06-06 The Lee Company Solenoid drive circuit
US5476111A (en) * 1994-06-10 1995-12-19 Johnson & Johnson Vision Products, Inc. Apparatus for hydrating soft contact lenses
US5747102A (en) 1995-11-16 1998-05-05 Nordson Corporation Method and apparatus for dispensing small amounts of liquid material
US6866881B2 (en) * 1999-02-19 2005-03-15 Speedline Technologies, Inc. Dispensing system and method
US6609698B1 (en) * 2000-10-25 2003-08-26 Arichell Technologies, Inc. Ferromagnetic/fluid valve actuator
JP2002246229A (ja) 2001-02-19 2002-08-30 Max Co Ltd ソレノイド駆動回路
US6766788B2 (en) 2002-01-31 2004-07-27 Visteon Global Technologies, Inc. Pre-charging strategy for fuel injector fast opening
US7161787B2 (en) 2004-05-04 2007-01-09 Millipore Corporation Low power solenoid driver circuit
US7746620B2 (en) 2008-02-22 2010-06-29 Baxter International Inc. Medical fluid machine having solenoid control system with temperature compensation
US8339762B2 (en) 2009-01-15 2012-12-25 Sturman Industries, Inc. Control valve coil temperature controller
US9411779B2 (en) * 2012-09-28 2016-08-09 Illinois Tool Works Inc. Method of dispensing material based on edge detection
CN205228717U (zh) * 2015-12-09 2016-05-11 刘礼书 气压传感器测试系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1018888A (ja) * 1996-07-01 1998-01-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料噴射弁駆動回路
JP2002193394A (ja) * 2000-10-31 2002-07-10 Nordson Corp 自動調整式ソレノイド駆動回路および方法
JP2004522058A (ja) * 2001-05-23 2004-07-22 ウエストポート リサーチ インコーポレーテツド 直接作動噴射弁
JP2005312294A (ja) * 2004-04-19 2005-11-04 Buerkert Werke Gmbh & Co Kg 弁用の磁気駆動装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019518177A (ja) * 2016-05-12 2019-06-27 イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド 空気圧駆動式分注ユニットのソレノイド弁を用いて基板上に材料を分注するシステム
JP7043421B2 (ja) 2016-05-12 2022-03-29 イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド 空気圧駆動式分注ユニットのソレノイド弁を用いて基板上に材料を分注するシステム

Also Published As

Publication number Publication date
TWI719204B (zh) 2021-02-21
KR20190008280A (ko) 2019-01-23
CN109311045A (zh) 2019-02-05
CN109311045B (zh) 2021-11-02
WO2017196672A1 (en) 2017-11-16
EP3454997A1 (en) 2019-03-20
KR102324678B1 (ko) 2021-11-09
JP7406302B2 (ja) 2023-12-27
US10071393B2 (en) 2018-09-11
TW201800153A (zh) 2018-01-01
US20170326577A1 (en) 2017-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102329712B1 (ko) 공압 구동식 분배 유닛의 솔레노이드 밸브를 사용하여 기판 상에 재료를 분배하는 시스템
JP7406302B2 (ja) 空気圧駆動式分注ユニットのソレノイド弁を用いて基板上に材料を分注する方法
JP6145811B2 (ja) 可変駆動ピン速度方式の空気圧駆動射出弁、改良型射出システム及び改良型射出方法
US6401976B1 (en) Electrically operated viscous fluid dispensing apparatus and method
US7827909B2 (en) Stencil printer with multiplexed control of multi-axis machine having distributed control motor amplifier
JPH09122552A (ja) 電気ガン・ドライバー
JP2002193394A (ja) 自動調整式ソレノイド駆動回路および方法
JP5930259B2 (ja) 発光ダイオードアレイを駆動制御するための装置及びその方法
KR101771802B1 (ko) 솔레노이드 작동체를 제어하는 방법 및 디바이스
JPH02281527A (ja) 電磁接触器の電子付勢装置
US11722076B2 (en) Drive system and method for operating a drive system
EP0768682B1 (en) Device and method for identifying a number of inductive loads in parallel
JP2006037970A (ja) 電磁弁駆動制御装置およびエアー式マッサージ装置
JP3871616B2 (ja) ソレノイドアクチュエータ駆動装置
JP2011036166A (ja) 加熱蒸散装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200302

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210202

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210430

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210519

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211019

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220107

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220721

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20220721

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20220729

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20220802

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20220826

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20220830

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20230131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230824

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231215

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7406302

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150