KR101454351B1 - 기판에 액체 코팅 물질을 도포하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

전자 부품 또는 회로기판과 같은 기판에 액체 코팅 물질을 도포하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 코팅 시스템(10)의 제어 시스템(18, 24, 26)은 코팅 프로그램에 포함된 정보에 따라서 기판(12)에 액체 코팅 물질을 도포하도록, 애플리케이터(16)와, 애플리케이터(16)를 이동시키는 로봇(14)을 제어한다. 제어 시스템(18, 24, 26)은 코팅 프로그램 동안 기판(12) 상으로 분배되는 액체 코팅 물질의 체적을 결정하고, 분배된 체적을 액체 코팅 물질의 필요한 분배 체적과 비교하여 계산된 체적값과 필요한 체적값 사이의 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시킨다. 제어 시스템(18, 24, 26)은 추후의 코팅 프로그램에 의한 연속하는 기판 상에 액체 코팅 물질의 분배된 체적을 변화시키도록 에러 신호를 사용한다.
액체 코팅, 기판, 애플리케이터, 에러 신호

Description

기판에 액체 코팅 물질을 도포하는 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR APPLYING A LIQUID COATING MATERIAL TO A SUBSTRATE}
본 출원은 그 개시물이 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되는 2006년 6월 28일자 출원된 미국 특허 가출원 제60/806,024호를 우선권으로서 주장한다.
본 출원은 액체 코팅 물질을 분배하는 것에 관한 것이며, 특히 회로기판과 같은 기판에 컨포멀 코팅 물질(conformal coating material)과 같은 액체 코팅 물질을 도포하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
많은 산업 분야에서 사전 결정된 영역에 도포되는 불연속이고, 명확하고 균일한 코팅의 사용을 요구한다. 이러한 코팅들은 전기 회로기판과 같은 비균일 또는 불규칙한 기판들 상에 컨포멀 코팅과 같은 다양한 공정에서 매우 유용하다. 불연속 기판 영역에 대한 도포를 위한 불연속 코팅제의 제조에 있어서, 예를 들어, 재료의 거트(stringing) 없이 예리한, 정사각형, 절단, 절개부와 함께 비접촉 도포 공정에서의 넓고 균일한 코팅을 얻는 것이 필요하다. 특히, 컨포멀 코팅 물질은 습기, 먼지 등으로부터 회로기판의 선택된 부품들을 보호하는데 사용된다.
이러한 코팅제들이 분배될 때, 기판 상으로 분배되는 코팅 물질의 체적(volume)은 실질적으로 동일한 양의 코팅 물질이 제조 동안 연속하는 기판들 상 으로 분배되도록 제어될 수 있다. 하나의 종래의 코팅 물질 분배 시스템에서, 유량계는 분배 밸브와 유체 공급부를 결합하는 라인에 공급된다. 분배 밸브가 개방될 때, 분배되는 물질의 체적은 유량계의 엔코더 카운트를 사용하여 독취된다. 측정된 체적의 물질이 분배되는 시간 간격이 또한 결정되고, 체적 유량(volumetric flow rate)이 계산된다. 이러한 계산된 유량은 필요한 유량을 나타내는 설정값과 비교되고, 필요하다면, 필요한 유량을 향하여 실제의 유량을 조정하도록 보정이 만들어진다.
종래의 코팅 물질 분배 시스템은 분배 밸브가 단지 매우 짧은 시간 간격 동안, 아마 수 밀리초 동안 개방될 수 있기 때문에 회로기판의 부품들 또는 영역에 대해 선택적으로 컨포멀 코팅제를 도포하기 위해 사용되면 부정확할 수도 있다. 분배 밸브가 개방되는 시간 기간 동안, 단지 매우 작은 양의 코팅 물질이 분배되게 된다. 유량계는 비교적 작은 수의 엔코더 카운트 만큼 작은 분배량을 감지한다.
시간 기간, 엔코더 카운트의 수 또는 양자는 상당한 부정확성을 특징으로 할 수 있으며, 이는 유량의 부정확한 계산을 초래한다. 시스템은 그런 다음 정확히 계산된 유량과 설정값을 비교하여 "에러"를 만든다. 부정확성 때문에, 상기 비교로부터의 에러는 잘못된 크기의 보정 또는 심지어 잘못된 방향으로의 보정을 초래할 수 있다. 어떠한 결과도 분배 밸브가 개방되는 다음의 시간에 부정확한 양의 코팅 물질이 분배되도록 유발할 수 있다. 상기 결과는 시스템이 거의 실제값이 아닌 정도의 그렇게 큰 부정확성을 사용자에게 제시할 수 있게 한다.
그러므로, 분배된 체적의 코팅 물질에서 이러한 부정확성을 허용하지 않는 코팅 물질의 개선된 장치 및 방법이 필요하다.
한 실시예에서, 코팅 프로그램에 의해 결정되는 바와 같이 회로기판과 같은 기판에 액체 코팅 물질을 도포하는 시스템이 제공된다. 시스템은 저장부로부터 액체 코팅 물질을 수용하고 기판 상으로 액체 코팅 물질을 분배하도록 구성된 애플리케이터(applicator)를 포함할 수 있다. 조정기는 애플리케이터에 대한 액체 코팅 물질의 흐름을 조정하도록 구성된다. 유량계(meter)는 애플리케이터에 대한 액체 코팅 물질 흐름의 체적을 나타내는 체적 신호를 발생시키도록 구성된다. 시스템은 기판에 대해 애플리케이터를 상대 이동시키도록 구성되는 로봇과, 코팅 프로그램에 접근하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 코팅 프로그램에 있는 정보에 따라서 기판에 액체 코팅 물질을 도포하기 위하여 로봇과 애플리케이터를 제어하도록 구성된다. 코팅 프로그램의 완료시에, 제어 시스템은 코팅 프로그램 동안 기판에 도포된 액체 코팅 물질의 분배된 체적을 측정하기 위해 유량계로부터의 하나 이상의 체적 신호를 이용하도록 구성된다. 제어 시스템은 또한 코팅 프로그램을 위해 액체 코팅 물질의 분배된 체적을 필요한 분배 체적과 비교하여 분배된 체적과 필요한 분배 체적 사이의 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키도록 구성된다. 제어 시스템은 연속하는 기판 상의 액체 코팅 물질의 분배된 체적과 에러 신호에 기초한 필요한 분배 체적 사이의 차이를 감소시키도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 코팅 프로그램에 의해 측정되는 바와 같이 기판에 액체 코팅 물질을 도포하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 코팅 프로그램에 의해 규제되는 바와 같이 애플리케이터로부터 기판으로 액체 코팅 물질을 분배하는 단계, 코팅 프로그램 종료 후에 기판에 도포된 액체 코팅 물질의 분배된 체적을 결정하는 단계, 코팅 프로그램에 대한 액체 코팅 물질의 필요한 분배 체적에 분배된 체적을 비교하는 단계, 및 분배된 체적과 필요한 분배 체적 사이의 차이를 나타내는 에러 신호를 만드는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 에러 신호에 기초하여 연속하는 기판 상에 도포된 액체 코팅 물질의 분배된 체적을 변화시키는 단계를 추가로 포함한다.
본 명세서에 통합되고 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하고, 상기된 본 발명의 실시예들의 일반적인 설명 및 아래에 기술되는 상세한 설명과 함께, 본 발명의 실시예들의 원리를 설명하도록 작용한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 제어 코팅 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하여, 코팅 시스템(10)은 대표적인 기판(12)과 같은 일련의 기판들에 컨포멀 코팅 물질과 같은 액체 코팅 물질을 도포하도록 사용될 수 있다. 비록 대표적인 코팅 시스템(10)의 동작이 본 명세서에 기술될지라도, 당업자는 광범위한 다른 코팅 시스템이 아래에 기술된 방법을 완성하도록 사용될 수 있다는 것을 예측할 것이다. 코팅 시스템(10)은 예를 들어 Asymtek사(미국, 캘리포니아, 칼스배드)로부터 상업적으로 이용 가능한 모델 SC-105, SC-205, 또는 SC- 400 균일 코팅 애플리케이터일 수 있다.
대표적인 실시예에서, 코팅 시스템(10)은 다축 전자-기계적 포지셔너 또는 로봇(14)과, 로봇(14)에 결합된 컨포멀 코팅 애플리케이터(16)를 포함한다. 예를 들어, 애플리케이터(16)는 기판(12) 바로 위에서 로봇(14)에 현수될 수 있다. 한 실시예에서, 로봇(14)은 3개의 자유도로 공급하도록 X-Y-Z 데카르트 좌표 내에 정의된 방향으로 애플리케이터(16)를 움직이는데 적합하다. 로봇(14)은 공지된 방식으로 독립적으로 제어 가능한 모터(도시되지 않음)에 결합되는 구동부를 포함한다. 애플리케이터(16)는 기판(12)의 선택된 영역으로 액체 코팅 물질의 양을 도포하기 위하여 기판(12)과 관련하여 로봇(14)에 의해 조작된다.
프로그램 가능한 제어기(18)는 코팅 시스템(10)의 움직임 및 작동을 조정한다. 제어기(18)는 프로그램 가능한 논리 컨트롤러(PLC), 마이크로프로세서 기반 컨트롤러, 개인 컴퓨터, 또는 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이 기술된 기능을 수행할 수 있는 다른 종래의 제어 장치일 수 있다. 인간 기계 인터페이스(human machine interface, HMI) 장치(19)는 공지된 방식으로 제어기(18)에 동작 가능하게 연결된다. HMI 장치(19)는 키패드, 푸쉬 버튼, 제어 노브, 터치 스크린 등과 같은 입력 장치를 포함하고, 제어기(18)의 동작을 제어하도록 조작자에 의해 사용되는 디스플레이 및 다른 시각적 인디케이터와 같은 출력 장치를 제어하여, 코팅 시스템(10)의 동작을 제어한다.
반도체 다이 및 다른 부품들이 부착된 예를 들어, 인쇄회로기판과 같은 기판(12)은 공지된 방식으로 애플리케이터(16)와 동작 관계로 지지되고, 액체 코팅 물질이 애플리케이터(16)로부터 각각의 기판(12) 상의 선택된 영역으로 도포된다. 분배 도포에 따라서, 일련의 기판(12)들이 일괄 모드로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 기판(12)은 자동 컨베이어(20) 상에서 애플리케이터(16)를 지나서 연속적으로 운반된다. 컨베이어(20)는 종래의 디자인을 가지며, 또한 상이한 치수의 기판(12)들을 수용하는데 적합할 수 있는 폭을 가질 수 있다. 또한 공압으로 동작되는 리프트 및 록킹 메커니즘(도시되지 않음)을 포함할 수 있는 컨베이어(20)는 컨베이어 제어기(22)로부터의 명령 신호를 수신한다.
애플리케이터(16)는 애플리케이터 제어기(24)와 전기적으로 결합되고, 애플리케이터 제어기는 애플리케이터(16)의 동작을 제어하는 명령 신호를 공급한다. 운동 제어기(26)는 통신 링크(21)에 의해 로봇(14)과 전기적으로 결합된다. 솔레노이드(34)는 통신 링크(23)에 의해 운동 제어기(26)와 전기적으로 결합된다. 컨베이어 제어기(22)와 운동 제어기(26)는 또한 각각의 통신 링크(25, 27)들을 통해 제어기(18)와 전기적으로 결합된다. 운동 제어기(26)는 통신 링크(29)를 통해 컨베이어 제어기(22)와 전기적으로 결합된다. 그러므로, 코팅 시스템(10)을 위한 프로그램 가능한 제어 시스템은 서로 통신하는 상호 연결된 부품들과 같은 제어기(18), 애플리케이터 제어기(24), 운동 제어기(26), 및 선택적 컨베이어 제어기(22)를 포함한다.
운동 제어기(26)는 통신 링크(21)를 통해 로봇(14)에 명령 신호를 공급한다. 명령 신호들은 애플리케이터(16)의 위치 및/또는 속도를 제어하도록 로봇(14)에 의해 사용된다. 일반적으로, 로봇(14)은 로봇(14)의 상이한 축선의 운동을 구동하도록 서보 모터 또는 스텝퍼 모터와 같은 전기 모터를 포함한다.
애플리케이터(16)는 로봇(14)에 현수된 몸체(30), 몸체(30)의 한쪽 단부에 장착되는 노즐(31), 몸체(30)의 내측에 배치된 유동 제어 메커니즘(도시되지 않음)을 포함한다. 몸체(30) 내측에 있는 유동 제어 메커니즘은 공기 작동 니들, 공기 피스톤, 및 애플리케이터(16)로부터 분배된 컨포멀 코팅 물질의 유동을 제어하도록 동작하는 분배 밸브(도시되지 않음)를 형성하도록 조화하는 밸브 시트를 포함할 수 있다. 압축 유체 공급부(32) 및 솔레노이드(34)는 몸체(30) 내측의 분배 밸브의 동작을 조정하도록 공지된 방식으로 압축 유체를 공급하도록 조화한다. 특히, 솔레노이드(34)는 공기 피스톤을 움직이도록 애플리케이터(16)와 압축 유체 공급부(32)를 연결하는 도관(33)에서의 공기압을 제어하고, 이에 의해, 분배 밸브에 대한 개방 위치를 제공하도록 밸브 시트에 대해 니들을 상대 이동시키고, 개방 위치에서, 액체 코팅 물질은 애플리케이터(16)로부터 기판(12) 상으로 분배된다. 솔레노이드(34)는 분배를 차단하도록 니들이 밸브 시트를 접촉하는 폐쇄 위치로 니들이 복귀하는 것을 허용하기 위하여 공기 피스톤 상에 작용하는 공기압을 통기시킬 수 있다.
코팅 시스템(10)은 연속 흐름 또는 압축된 액체 코팅 물질의 공급을 발생시키도록 제어기(18)의 명령 하에서 공지된 방식으로 동작하는 압축 액체 공급부(38)를 포함한다. 예를 들어, 압축 액체 공급부(38)는 다이아프램 또는 피스톤을 포함할 수 있으며, 다이아프램 또는 피스톤 펌프는 저장부로부터 일정 양의 액체 코팅 물질을 사이펀으로 빨아 올려(siphon), 저장부로부터 유체 경로를 통하여 애플리케이터(16)로 압축 하에서 액체 코팅 물질의 흐름을 펌핑한다. 압축 액체 공급부(38) 는 통신 링크(39)를 통해 제어기(18)와 전기적으로 결합되고, 제어기는 통신 링크(39)를 통해 압축 액체 공급부(38)에 적절한 제어 신호를 통신하는 것에 의하여 액체 코팅 물질의 온도 및 압력과 같은 동작 파라미터를 제어할 수 있다.
압축 액체 공급부(38)는 제어기(18)와 전기적으로 결합된 종래의 온도 제어기(60)와 전기적으로 결합된 하나 이상의 종래의 가열 요소(38a)가 선택적으로 구성된다. 히터 요소(38a)와 같은 종래의 가열 요소들, 및 온도 제어기(60)와 같은 온도 제어기들의 구조 및 동작은 당업자에 의해 예측된다. 대안적인 실시예에서, 애플리케이터(16)는 가열 요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있거나, 또는 가열 요소(도시되지 않음)는 도관(51, 53, 55)들 중 하나에 배치될 수 있다. 압축 액체 공급부(38)와 노즐(31) 사이의 유동 경로에서의 가열 요소의 특정 위치에 관계없이, 액체 코팅 물질은 기판(12)에 도포되기 전에 이러한 유동 경로에서 가열될 수 있다.
애플리케이터(16)는 압축 액체 공급부(38)과 유체 연통으로 결합되는 액체 입구(36)를 포함한다. 액체 코팅 물질은 노즐(31)에 있는 분배 오리피스(도시되지 않음)로부터 조정된 분배를 위해 압축 액체 공급부(38)로부터 액체 입구(36)를 통해 애플리케이터(16)로 공급된다. 몸체(30)는 압축 유체 공급부(32)와 결합된 유체 입구(40)와, 압축 유체를 노즐(31)에 있는 분배 오리피스의 부근에 있는 출구로 보내는 내부 통로(도시되지 않음)를 가지며, 압축 유체는 애플리케이터(16)로부터 분사되는 액체 코팅 물질의 흐름(42)과 상호 작용하도록 방출되어 흐름을 조작한다. 통신 링크(45)를 통해 운동 제어기(26)와 통신하는 유체 조정기(43)는 압축 유체 공급부(33)로부터 유체 입구(40)로의 압축 유체의 유동을 제어한다. 애플리케이터(16)와 유사한 대표적인 애플리케이터는 그 개시물이 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되는 미국특허 제7,028,867호에 개시되어 있다.
시스템(10)은 제어기(18)와 관련된 메모리(44)에 저장된 및/또는 다른 컴퓨터에 저장된 동작 사이클 또는 시퀀스의 라이브러리(library)에 의해 명령을 받는다. 동작 시퀀스는 리콜되고(recall), 필요에 따라서 특정 동작 프로그램에 배치되어, 제어기(18) 상에서 실행한다. 동작 시퀀스는 상이한 환경 조건, 상이한 형태의 기판(12)들, 또는 상이한 형태의 컨포멀 코팅 물질을 수용하도록 조정될 수 있다. 동작 동안, 제어기(18)는 운동 제어기(26)에서 실행하기 위해, 통신 링크(25)를 통해 전자 신호로서 전체 동작 프로그램을 운동 제어기(26)로 전달할 수 있다. 대안적으로, 제어기(18)는 연속적인 실행을 위해 일괄 명령 및 데이터로 통신 링크(25)를 통해 전자 신호로서 하나 이상의 명령을 운동 제어기(26)에 전달할 수 있다. 조작자는 HMI 장치(19)에서의 기판(12)의 형태, 액체 코팅 물질의 형태, 액체 압력, 보조 공기 압력, 애플리케이터(16)의 속도, 기판(12)과 애플리케이터(16) 사이의 거리 등과 같은 파라미터들을 입력할 수 있다. 입력된 파라미터들은 동작 시퀀스에서 추후에 사용하기 위하여 제어기(18)의 메모리(44)에 저장된다. 각각의 기판(12)은 기판(12)의 특정 부품 및 영역이 컨포멀 코팅 물질로 코팅되어야 하는 것을 결정하는 코팅 프로그램과 제어기(18)에 의해 매칭된다. 전형적으로, 액체 코팅 물질은 단지 기판(12) 상의 선택된 영역들 및/또는 부품들에만 도포된다.
도 1을 계속 참조하여, "공기 대 유체(air over fluid)" (A/F) 조정기(50)와 유량계(52)는 압축 액체 공급부(38)로부터 애플리케이터(16)의 액체 입구(36)로의 액체 코팅 물질에 대한 유동 경로에 위치된다. 그 결과, 액체 코팅 물질은 압축 액체 공급부(38)로부터 애플리케이터(16)로의 운반(transit)시에 A/F 조정기(50)와 유량계(52)를 통하여 흐르도록 강요된다. A/F 조정기(50)의 액체 입구는 도관(51)에 의해 압축 액체 공급부(38)의 액체 출구와 결합된다. 유사하게, A/F 조정기(50)는 도관(53)에 의해 유량계(52)의 액체 유입부와 결합되는 액체 출구를 가지며, 유량계는 도관(55)에 의해 애플리케이터(16)의 액체 입구(36)와 결합되는 액체 출구를 가진다.
A/F 조정기(50)는 애플리케이터(16)에 대한 유체 경로에서의 운반시에 압축된 액체 물질의 유체 압력을 제어한다. 제어기(18)는 조정기(54)와 통신 링크(57)에 의해 전기적으로 결합된다. 하나의 실시예에서, 조정기(54)는 운동 제어기(26)로부터의 제어 전압을 수신하여, 제어 전압을 유체 압력으로 변환하는 트랜스듀서를 포함하는 "전압 대 압력(voltage over pressure)" (E/P) 조정기일 수 있다. 대안적으로, 조정기(54)는 유체 압력으로 변환시키기 위하여, 제어 전압 대신에, 제어 전류 또는 직렬의 통신 신호를 수신할 수 있다. 조정기(54)는 A/F 조정기(50)를 통해 흐르는 액체 코팅 물질의 유체 압력을 제어하는데 사용하기 위해 A/F 조정기(50)로 압축 유체를 전달한다.
A/F 조정기(50)는 압축 액체 공급부(38)와 유량계(52) 사이의 유체 경로를 정의하는 도관(35)에 위치된다. 대안적인 실시예에서, 유량계(52)는 압축 액체 공급부(38)와 A/F 조정기(50) 사이의 유체 경로에 위치될 수 있어서, 유량계(52)는 A/F 조정기(50)로부터 상류측에 있다. 이러한 대안적인 실시예에 의해, 유량계(52) 는 액체 코팅 물질이 A/F 조정기(50)를 통해 흐른 후에 액체 코팅 물질의 압력을 변경하게 된다.
제어기(18)는 통신 링크(59)에 의해 유량계(52)와 전기적으로 결합된다. 도관(53)으로부터 도관(55)으로의 액체 코팅 물질의 유동에 응답하여, 유량계(52)는, 각각이 유량계(52)를 통하여 흐르거나 또는 통과하는 액체 코팅 물질의 고정된 체적을 나타내는 일련의(a string of) 카운트 또는 전기 펄스를 발생시킨다. 대안적으로, 유량계(52)로부터의 일련의 전기 펄스는 유량계로부터 운동 제어기(26)로 통신될 수 있으며, 그런 다음 운동 제어기(26)로부터 제어기(18)로 중계될 수 있다. 한 실시예에서, 유량계(52)는 기어 메터(gear meter)를 포함할 수 있으며, 기어 메터는 기어 메터를 통한 유동에 응답하여 회전하고, 알려진 체적을 나타내는 고정된 량의 회전을 위하여 엔코더와 함께 전기 펄스를 발생시킨다. 전기 펄스는 제어기(18)에 대한 신호 흐름에서의 전기 신호로서 전달된다. 예를 들어, 기어 메터는 유량계(52)를 통하여 유동하는 액체 코팅 물질의 매 0.04㎤에 대한 펄스를 발생시킬 수 있다.
사용 시에 그리고 도 1을 참조하여, 제어기(18)는 기판(12)이 애플리케이터(16)에 대해 적절하게 위치될 때 기판(12)에 대한 코팅 프로그램을 얻는다. 코팅 프로그램은 통상 스트립(strip)에 도포되는 액체 코팅 물질이 기판(12)의 부품 및/또는 영역에 코팅되는지를 결정한다. 예를 들어, 기판(12)의 25개의 별개의 부품 또는 영역들은 액체 코팅 물질의 스트립들이 코팅될 수 있다. 제어기(18)는 제어기(18)의 메모리(44)로부터의 동작 시퀀스를 검색하고, 차례로 동작 시퀀스를 나타 내는 통신 링크(25)를 통해 제어기(18)의 메모리(44)에 제어 신호를 통신한다. 운동 제어기(26)는 통신 링크(21)를 통해 로봇(14)에 명령 신호를 보내고, 이러한 것은 애플리케이터(16)를 특정 속도로 기판(12)에 대해 필요한 위치로 움직이도록 로봇(14)에 명령한다. 운동 제어기(26)는 기판(12)을 교차하는 평면(예를 들어 X 및 Y 방향)에서 애플리케이터(16)를 움직이도록 로봇(14)의 운동을 제어하여, 기판(12)의 필요한 부품 및 영역에 대해 액체 코팅 물질을 도포하도록 이러한 운동 동안 필요로 하는 바와 같이 애플리케이터(16)에 있는 분배 밸브를 개폐한다.
특별히, 기판(12) 상의 임의의 특정 위치에서, 운동 제어기(26)는 또한 분배 밸브를 개방하도록 솔레노이드의 상태 변화를 유발하기 위하여 솔레노이드(34)에 명령 신호를 제공하여, 노즐(31)로부터 액체 코팅 물질의 방출을 유발한다. 동시에, 운동 제어기(26)는 기판(12)에 대한 애플리케이터(16)의 운동을 개시하도록 로봇(14)에 대한 명령 신호를 제공한다. 액체 코팅 물질의 흐름(42)은 애플리케이터(16)로부터 방출되는 흐름(42)의 형상에 영향을 미치는 공기와 같은 보조 유체에 의해 선택적으로 조작될 수 있다. 사전 결정된 시간의 경과 후에, 운동 제어기(26)는 본래의 상태로 솔레노이드(34)를 복귀시키도록 밸브 명령 신호의 상태를 연속하여 변화시킨다. 이러한 행위는 애플리케이터(16)의 노즐(31)로부터 액체 코팅 물질의 방출을 차단하도록 분배 밸브를 폐쇄한다. 운동 제어기(26)는 코팅 프로그램의 범위 동안 애플리케이터(16)의 분배 밸브를 여러번(예를 들어 25회) 개폐시킬 수 있어서, 기판(12)의 다중 부품 및 영역은 일정양의 액체 코팅 물질을 수용한다.
코팅 프로그램 동안 또는 코팅 프로그램의 실행을 위한 준비시에, 제어 기(18)는 운동 제어기(26)에 대한 전기 신호를 제공하고, 전기 신호는 조정기(54)에 대한 명령 신호를 제공하도록 운동 제어기(26)를 촉진한다. 조정기(54)는 압축 액체 공급부(38)로부터 애플리케이터(16)로 흐르는 압축 액체 코팅 물질에 대한 액체 압력을 선택하도록 A/F 조정기(50)에 공급되는 공기압을 제어한다. 분배 적용 종속 관계인 액체 압력의 선택된 값은 액체 코팅 물질의 필요한 유량에 더욱 좌우된다. 액체 코팅 물질의 유량은 다른 인자 중에서 액체 압력, 분배 노즐(31)에 있는 방출 오리피스의 지름, 재료 점도 등에 영향을 받는다.
코팅 시스템(10)은 시스템(10)이 전체 기판(12) 위에 분배된 코팅 물질의 비교적 정확하게 계산될 수 있는 체적을 결정하고, 설정값에 계산된 값을 비교하고, 필요하다면 비교적 정확한 계산에 기초하여 보정을 만들기 때문에 종래의 균일 코팅 시스템보다 상당히 정확하다.
기판(12)에 대한 각각의 코팅 프로그램의 시작시에, 제어기(18)는 유량계(52)로부터 "엔코더 카운트"를 얻는다. 예를 들어, 제어기(18)는 초기 엔코더 카운트를 0으로 고려할 수 있다. 기판(12) 상의 영역 및 부품들에 액체 코팅 물질을 도포하는 코팅 프로그램 동안, 제어기(18)는 유량계(52)로부터 일련의 펄스를 수신하고, 애플리케이터(16)로 액체 코팅 물질이 유동함으로써 펄스의 전체 수를 증분적으로 축적한다. 각각의 기판(12)에 대한 코팅 프로그램의 종료시에, 유량계(52)로부터의 펄스 열(string)을 종료한다. 제어기(18)는 코팅 프로그램 동안 유량계(52)로부터 통신된 펄스의 전체 수를 수용하는 어큐뮬레이터를 포함한다.
유량계(52)에 의해 발생된 각각의 펄스에 의해 나타나는 액체 코팅 물질의 양의 공지된 교정에 기초하여, 제어기(18)는 펄스의 전체 수를 기판(12) 상으로 분배된 액체 코팅 물질의 전체 체적으로 변환한다. 제어기(18)는 필요한 전체 분배된 체적과 필요한 전체 분배 체적을 비교하고, 계산된 분배 체적과 필요한 분배 체적 사이의 차이를 나타내는 에러 신호를 만든다. 필요에 따라 그리고 에러 신호에 기초하여, 제어기(18)는 운동 제어기(26)에 제어 신호를 통신하고, 운동 제어기는 액체 코팅 물질의 계산된 분배 체적과 필요한 분배 체적 사이의 차이를 보상하기 위하여 조정기에 제어 전류, 제어 전위, 또는 제어 신호를 공급한다. 일반적으로, 유체 압력은 조정기(54)에 대한 입력 전류, 전위, 또는 제어 신호에 비례하여 설정된다.
전체 분배 체적이 너무 낮으면, 제어기(18)로부터 운동 제어기(26)로 통신된 제어 신호는 E/P 트랜스듀서(54)에 인가되는 제어 전위를 증가시키는 것에 의하여 운동 제어기(26)가 반응하도록 한다. 이러한 행위는 애플리케이터(16)로의 액체 코팅 물질의 유동을 증가시키도록 A/F 조정기(50)를 보다 넓게 개방한다. 전체 분배 체적이 너무 높으면, 제어기(18)로부터 운동 제어기(26)로 통신된 제어 신호는 E/P 트랜스듀서(54)에 인가된 제어 전위를 감소시키는 것에 의하여 운동 제어기(26)가 반응하도록 한다. 이러한 것은 애플리케이터(16)로의 액체 코팅 물질의 유동을 감소시키도록 A/F 조정기(50)를 폐쇄하는 것에 의하여 E/P 트랜스듀서(54)가 반응하도록 한다.
코팅 프로그램에 따라서 시스템(10)에 의해 코팅되는 일련의 기판(12)들에 대하여, 보정은 에러 신호를 감소시키도록 예측되는 경향으로 된다. 그 결과, 연속하는 기판(12)에 대한 전체 분배 체적과 필요한 전체 분배 체적 사이의 불일치는 감소되게 된다. 에러 신호가 부적절하게 보상되면, 전체 분배 체적이 필요한 전체 분배 체적과 비교됨으로써, 추가의 보정(correction)이 만들어질 수 있다. 전형적으로 코팅 프로그램에 의해 처리되는 각각의 기판(12)은 영역 및 부품 상에서 액체 코팅 물질의 동일한 전체 분배 체적을 수용한다.
폐쇄 루프 제어 하에서의 액체 코팅 물질의 유동에 대한 보정은 제어기(18) 상에서 실행되는 소프트웨어 코드에 있는 제어 윈도의 사용에 의해 실행될 수 있다. 내부 제어 윈도는 필요한 전체 체적으로부터 최대 허용 가능한 편차를 나타내고, 필요한 전체 체적 이상 또는 이하는 초과되면 제어기(18)에 의한 응답 작용을 개시하게 된다. 외부 제어 윈도는 필요한 전체 체적으로부터 최대 허용 가능한 편차를 나타내고, 필요한 전체 체적 이상 또는 이하는 초과되면 시스템(10)을 정지시키는 것 및/또는 알람을 울리는 것과 같은 격렬한 반응을 유발하는 제어기(18)에 의한 반응을 개시한다.
코팅 프로그램 동안 분배되는 계산된 전체 체적이 필요한 전체 분배 체적의 제 1 백분율(예를 들어 ±1%) 이내이면, 제어기(18)는 이러한 내부 제어 윈도 내에서 보정을 만들지 않는다. 제어 프로그램 동안 분배되는 계산된 전체 체적이 필요한 전체 분배 체적의 제 2 백분율(예를 들어, ±10%)보다 크면, 제어기(18)는 시스템(10)을 정지시키거나 및/또는 사용자 선호도에 의해 결정되는 바와 같이 외부 제어 윈도의 외부에 알람을 울릴 수 있다. 코팅 동작이 외부 제어 윈도의 외부를 벗어났을 때 코팅되는 기판(12)은 기판에 도포되는 허용 컨포멀 코팅으로부터 벗어남으로서 플래그된다(flagged). 코팅 프로그램 동안 분배되는 계산된 전체 체적이 내부 및 외부 제어 윈도 사이에 있으면, 제어기(18)는 알람을 울림이 없이 중간 제어 윈도 내에서 애플리케이터(16)에 대한 액체 코팅 물질의 유동을 보정할 수 있다. 상기된 바와 같이 실행되는 보정은 허용 오차 조건을 벗어난 상태에 대응하는 크기 및 의미(sense)의 것이다. 예를 들어, 보정 작용은 전체 분배 체적이 필요한 전제 분배 체적보다 ±5% 이상이면 취해질 수 있다.
이러한 방식으로, 코팅 프로그램 동안 전체 분배 체적에 영향을 주는 어떠한 추세도 그 발생과 동시에 검출되고, 응답성 보정치들이 상기 추세를 오프셋하도록 자동 개입으로서 만들어진다. 제어가 외부 제어 윈도 외부에 놓이지 않으면, 상기 응답성 보정치들은 작업자 개입없이 실행된다. 예를 들어, 액체 코팅 물질의 점도에서의 변화는 전제 분배된 체적을 필요한 전체 분배 체적으로부터 멀리 쉬프팅시킨다. 점도 변화는 전체 분배 체적에서의 변화로서 검출되고, 이어서, 제어기(18)에 의해 실행된 작용에 의해 보정된다. 시스템(10)은 종래의 시스템들에 비교되는 비교적 정확한 분배 체적 계산을 이용하는 것에 의하여 고품질 액체 물질 코팅 작업을 소비자가 유지하는 것을 도우는 한편, 소비자가 필요한 것보다 많은 물질을 도포하는 것에 의한 액체 코팅 물질을 낭비하지 않는 것을 보장한다.
시스템(10)의 제어기(18)는 코팅 프로그램의 실행 동안 기판(12) 상으로 액체 코팅 물질을 분배하는데 필요한 시간 간격을 추적 또는 모니터하지 않는다. 그리하여, 제어기(18)는 코팅 프로그램 동안 각각의 기판(12) 상으로 분배된 액체 코팅 물질에 대한 체적 유량을 계산하지 않는다.
대안적인 실시예에서, 제어기(18)는 기판(12) 상으로 애플리케이터(16)로부터 분배되는 코팅 물질의 전체 분배 체적을 조정하는 제어 파라미터로서 로봇(14)의 속도를 조정할 수 있다. 예를 들어, 전체 분배 체적이 필요한 체적보다 작은 것을 제어기(18)가 결정하면, 제어기(18)는 불일치를 보상하는데 효과적인 양만큼 로봇(14)의 속도를 감소시켜, 기판(12)의 영역 또는 부품들 상에 분배되는 액체 코팅 물질의 전체 체적을 효과적으로 증가시킨다. 역으로, 전체 분배 체적이 필요한 체적보다 많은 것을 제어기(18)가 결정하면, 제어기(18)는 불일치를 보상하는데 효과적인 양만큼 로봇(14)의 속도를 증가시켜, 기판(12)의 영역들 또는 부품들 상에 분배되는 액체 코팅 물질의 전체 양을 효과적으로 감소시킨다.
또 다른 대안적인 실시예에서, 제어기(18)는 전체 분배 체적을 조정하는 제어 파라미터로서 액체 코팅 물질의 온도를 조정할 수 있다. 이를 위해, 제어기(18)는 압축 액체 공급부(38)에 대한 전기 신호를 통신하고, 이는 액체 코팅 물질을 가열 또는 냉각하도록 압축 액체 공급부(38)에 명령한다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 액체 코팅 물질의 온도를 변화시키는 것은 액체 코팅 물질의 점도를 변화시킨다. 예를 들어, 애플리케이터(16)로부터 기판(12) 상으로 전체 분배 체적이 너무 작으면, 액체 코팅 물질의 온도는 그 점도를 증가시키도록 상승되고, 이에 의해 애플리케이터(16)에 대한 액체 코팅 물질의 보다 높은 유동을 생성한다. 이러한 것은 코팅 프로그램 동안 기판(12)의 영역 또는 부품들 상으로 분배되는 액체 코팅 물질의 양을 증가시키도록 동작하게 된다. 역으로, 애플리케이터(16)로부터 기판(12) 상으로 분배되는 전체 분배 체적이 너무 높으면, 액체 코팅 물질의 온도는 그 점도 를 증가시키도록 하강되고, 이에 의해 애플리케이터(16)에 대한 액체 코팅 물질의 유동을 감소시킨다. 이러한 것은 코팅 프로그램 동안 기판(12)의 영역 또는 부품들 상으로 분배되는 액체 코팅 물질의 양을 감소시키도록 동작하게 된다.
로봇 속도와 코팅 물질 온도는 액체 코팅 물질의 유체 압력과 관계없이 가변적이다. 그러므로, 별도의 제어 루프는 예를 들어 애플리케이터(16)로부터 분사 패턴의 필요한 팬 폭(fan width)을 달성하도륵 흐름(42)을 조작하기 위하여 압축 유체 공급부(32)로부터의 유체 압력을 이용하는 한편, 동시에, 기판(12) 상으로 분배되는 액체 코팅 물질의 체적은 로봇 속도 또는 코팅 물질 온도를 변화시키는 것에 의하여 필요한 설정값 근처에서 유지된다.
본 발명이 하나 이상의 실시예의 설명으로부터 예시되었을지라도, 실시예들이 상세하게 기술되는 한편, 실시예들은 첨부된 특허청구범위의 범위를 이러한 상세한 설명으로 어느 방식으로도 제한 또는 한정하도록 의도되지 않는다. 추가의 이점 및 변경들이 당업자에게는 용이하게 보일 것이다. 그러므로, 보다 넓은 양태에서의 본 발명은 특정 상세, 도시되고 기술된 대표적인 장치 및 방법, 예시적인 예로 한정되지 않는다. 따라서, 출원인의 일반적인 발명의 개념의 범위 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 새로운 기술이 만들어질 수 있다.

Claims (17)

  1. 코팅 프로그램에 의해 결정되는 대로 애플리케이터로부터 전자 회로 기판의 복수의 필요한 부품 및 영역으로 컨포멀 코팅 물질을 도포하는 방법으로서,
    코팅할 상기 전자 회로 기판의 상기 필요한 부품 및 영역의 위치들을 확인하는 상기 코팅 프로그램을 획득하는 단계;
    상기 전자 회로 기판의 상기 필요한 부품 및 영역의 위치로 상기 애플리케이터를 이동하는데 사용되는 상기 코팅 프로그램으로부터 동작 시퀀스를 획득하는 단계;
    운동 제어기에 동작 시퀀스를 나타내는 제어 신호들을 통신하는 단계;
    상기 운동 제어기로부터 상기 애플리케이터를 상기 전자 회로 기판의 상기 필요한 부품 및 영역의 필요한 위치로 이동하는 로봇으로 상기 제어 신호들에 근거한 명령 신호들을 전송하는 단계와;
    상기 애플리케이터가 이동하고 상기 코팅 프로그램에 의해 결정된 대로 상기 애플리케이터로부터 상기 회로 기판의 필요한 부품 및 영역 각각으로 일정량의 컨포멀 코팅 물질을 분배하면서 상기 회로 기판의 상기 필요한 부품 및 영역의 각각에서 상기 애플리케이터의 분배 밸브를 개폐하는 단계;
    상기 회로 기판에 도포된 상기 컨포멀 코팅 물질의 분배된 전체 체적을 결정하도록 상기 회로 기판의 상기 필요한 부품 및 영역의 각각에 도포된 컨포멀 코팅 물질의 량을 합계화하는 단계;
    상기 회로 기판에 도포된 상기 컨포멀 코팅 물질의 분배된 전체 체적을 상기 코팅 프로그램에 의해 정해진 상기 컨포멀 코팅 물질의 필요한 분배 체적과 비교하는 단계; 및
    상기 회로 기판에 도포된 상기 컨포멀 코팅 물질의 분배된 전체 체적을 상기 코팅 프로그램에 의해 정해진 상기 컨포멀 코팅 물질의 상기 필요한 분배 체적과의 비교에 근거하여, 그 다음의 회로 기판에 도포되는 상기 컨포멀 코팅 물질의 분배된 전체 체적을 변화시키는 단계를 포함하며,
    상기 분배된 전체 체적을 결정하는 단계는,
    상기 애플리케이터로 흐르는 컨포멀 코팅 물질의 체적을 나타내는 체적 신호들을 발생시키는 단계; 및
    상기 체적 신호들에 기초하여 상기 분배된 전체 체적을 결정하는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 컨포멀 코팅 물질의 분배된 전체 체적을 변화시키는 단계는,
    상기 애플리케이터로의 상기 컨포멀 코팅 물질의 유동을 조정기로 조정하는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 컨포멀 코팅 물질의 분배된 전체 체적을 변화시키는 단계는,
    상기 분배된 전체 체적을 변화시키기 위하여 내부 제어 윈도를 실행하는 단계; 및
    상기 분배된 전체 체적과 상기 코팅 프로그램에 의해 지정된 상기 컨포멀 코팅 물질의 필요한 분배 체적간의 차이가 상기 내부 제어 윈도 내에 있으면 행위를 취하지 않는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 컨포멀 코팅 물질의 분배된 전체 체적을 변화시키는 단계는,
    다른 회로 기판 상으로 상기 컨포멀 코팅 물질을 분배할 때 에러 신호에 기초하여 상기 컨포멀 코팅 물질의 온도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 컨포멀 코팅 물질의 상기 분배된 전체 체적을 변화시키는 단계는,
    다른 회로 기판 상으로 상기 컨포멀 코팅 물질을 분배할 때 상기 회로 기판에 대해 상기 애플리케이터가 이동하는 속도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 컨포멀 코팅 물질의 상기 분배된 전체 체적을 변화시키는 단계는,
    상기 분배된 전체 체적을 변화시키기 위하여 외부 제어 윈도를 실행하는 단계; 및
    상기 분배된 전체 체적과 상기 코팅 프로그램에 의해 지정된 상기 컨포멀 코팅 물질의 필요한 분배 체적 간의 차이가 상기 외부 제어 윈도의 외측에 있으면 알람을 발생시키는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 컨포멀 코팅 물질의 상기 분배된 전체 체적을 변화시키는 단계는,
    상기 분배된 전체 체적을 변화시키기 위하여 외부 제어 윈도를 실행하는 단계; 및
    상기 분배된 전체 체적과 상기 코팅 프로그램에 의해 지정된 상기 컨포멀 코팅 물질의 필요한 분배 체적 간의 차이가 상기 외부 제어 윈도의 외측에 있으면 상기 애플리케이터로의 컨포멀 코팅 물질의 유동을 정지시키는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 컨포멀 코팅 물질의 상기 분배된 전체 체적을 변화시키는 단계는,
    다른 회로 기판상으로 상기 컨포멀 코팅 물질을 분배할 때 에러 신호에 기초하여 상기 컨포멀 코팅 물질의 온도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 컨포멀 코팅 물질의 상기 분배된 전체 체적을 변화시키는 단계는,
    다른 회로 기판상으로 상기 컨포멀 코팅 물질을 분배할 때 상기 회로 기판에 대해 상기 애플리케이터가 이동하는 속도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 분배된 전체 체적을 결정하고 상기 분배된 전체 체적과 상기 필요한 분배 체적을 비교하여 상기 분배된 전체 체적과 상기 코팅 프로그램에 의해 지정된 상기 컨포멀 코팅 물질의 필요한 분배 체적간의 차이를 결정하도록 제어기에 상기 체적 신호를 통신하는 단계; 및
    다음 기판 상에 액체 코팅 물질의 상기 분배된 전체 체적을 변화시키기 위하여 조정기에 제어 신호를 통신하는 단계를 더 포함하는, 컨포멀 코팅 물질의 도포 방법.
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