KR101514805B1 - 프린트 헤드 압력을 교정하고 생산 동안 정밀한 프린트 압력을 가하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

프린트 헤드 압력을 교정하고 생산 동안 정밀한 프린트 압력을 가하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

스텐실 프린터(10)는 프레임(12)과, 프레임에 결합된 스텐실(18)과, 프린트 위치에서 기판을 지지하기 위해 프레임에 결합된 기판 지지부(28)와, 스텐실에 걸쳐 점성 물질을 증착 및 프린팅하기 위해 프레임에 결합된 프린트 헤드(20)를 포함한다. 프린트 헤드는, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드(38, 40)와, 스퀴지 블레이드를 스퀴지 블레이드가 스텐실로부터 이격되는 상승된 위치 및 스퀴지 블레이드가 맞물려서 스텐실 상에 힘을 가하는 하강된 위치로부터 이동시키도록 구성된 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘을 갖는 스퀴지 조립체(36)를 포함한다. 프린트 헤드는, 스텐실에 대한 스퀴지 블레이드(38, 40)의 제 1 힘과 연관된 제 1 기준 지점(A)과, 스퀴지 블레이드를 스퀴지 블레이드가 맞물려서 스텐실에 힘을 가하는 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대한 스퀴지 블레이드(38, 40)의 제 2 힘과 연관된 제 2 기준 지점(B)을 검출하기 위한 디바이스를 더 포함한다.

Description

프린트 헤드 압력을 교정하고 생산 동안 정밀한 프린트 압력을 가하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CALIBRATING PRINT HEAD PRESSURE AND APPLYING AN ACCURATE PRINT PRESSURE DURING PRODUCTION}
본 발명은 일반적으로 땜납 페이스트와 같은 점성 물질을 프린팅된 회로 보드와 같은 기판 상에 프린팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 스텐실 상에서 프린트 헤드의 스퀴지 블레이드의 압력 또는 힘을 교정하고, 생산 동안 정밀한 프린트 압력을 가하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
기존의 표면-장착 회로 보드 제조 동작에서, 스텐실 프린터는 땜납 페이스트를 프린팅된 회로 보드 상에 프린트하는데 사용된다. 땜납 페이스트가 증착될 패드의 패턴 또는 몇몇 다른 전도성 표면을 갖는 회로 보드(넓게 전자 기판으로 지칭됨)는 스텐실 프린터에 자동으로 공급된다. 회로 보드 상의 하나 이상의 작은 구멍 또는 마크{기점(fiducial)으로 지칭됨}는 회로 보드 상으로의 땜납 페이스트의 프린팅 이전에 스텐실 프린터의 스텐실 또는 스크린과 회로 보드를 정렬시키는데 사용된다. 기점은 회로 보드를 스텐실에 정렬시킬 때 기준점으로서 작용한다. 일단 회로 보드가 프린터에서의 스텐실과 정렬되었으면, 회로 보드는 기판 지지부, 예를 들어 핀 또는 다른 작업 홀더(work holders)를 갖는 테이블에 의해 스텐실로 상승 되고, 스텐실에 대해 고정된다. 그런 후에 땜납 페이스트는 스텐실을 가로질러 와이퍼 블레이드(wiper blade) 또는 스퀴지(squeegee)를 이동시킴으로써 분배되어, 땜납 페이스트가 스텐실에 형성된 애퍼처를 통과하여 보드 상으로 나아가도록 한다. 스퀴지가 스텐실에 가로질러 이동될 때, 땜납 페이스트는 블레이드 전면에서 굴러가는 경향이 있는데, 이것은 바람직하게 스크린 또는 스텐실에서 애퍼처의 채워짐을 용이하게 하기 위해 원하는 점성을 얻도록 땜납 페이스트의 혼합 및 전단 변형(shearing)하도록 한다. 땜납 페이스트는 일반적으로 표준 땜납 페이스트 공급 카트리지로부터 스텐실 상으로 분배된다. 프린트 동작 이후에, 보드는 분리되고, 스텐실로부터 하강되고, 프린팅된 회로 보드 제조 라인 내에 다른 스테이션으로 전달된다.
전술한 바와 같이, 프린트 사이클 동안, 스퀴지는 땜납 페이스트 또는 임의의 다른 점성 물질이 스텐실에 형성된 애퍼처를 통과하도록 하기 위해 스텐실을 가로질러 이동된다. 도 1은 프린트 헤드와 스퀴지 블레이드의 연결을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 스퀴지 블레이드(40)는, 스퀴지 블레이드가 스텐실(18)에 대해 일정 각도로(an angle) 배치될 수 있는 위치에서 스퀴지 블레이드 홀더(64)에 고정된다. 프린트 헤드는 제 1 이동가능 플레이트(54)와, 제 1 이동가능 플레이트에 연결되는 제 2 이동가능 플레이트(56)를 포함한다. 제 1 이동가능 플레이트(54)는 57로 표시된2개의 선형 베어링에 의해 프린트 헤드의 프레임(미도시)에 고정되고, 리드 나사(lead screw)(58)에 의해 구동되는데, 이러한 리드 나사는 프린트 헤드에 제공된 모터(미도시)에 의해 구동된다. 이 배열은, 리드 나사가 선형 베어링(57)에 의해 한정된 경로를 따라 제 1 및 제 2 이동가능 플레이트(54, 56)를 이동시키기 위해 제 1 이동가능 플레이트에 고정된 리드 너트(60)와 나사산 방식으로(threadably) 맞물리게 이루어진다. 제 2 이동가능 플레이트(56)는 스퀴지 블레이드(40)를 제 2 이동가능 플레이트에 고정시키기 위해 블레이드 홀더(64)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 압축 스프링(62)은 리드 나사(58) 주위에 배치되어, 제 1 이동가능 플레이트(54)와 제 2 이동가능 플레이트(56) 사이에 저항력을 제공한다.
프린팅이 갖는 한가지 문제는, 스퀴지 블레이드(40)가 스텐실(18)과 맞물리는 힘을 교정하는 것이다. 특히, 압축 스프링(62)의 스프링 상수는 변할 수 있다. 또한, 유연한(강성이 아닌) 스퀴지 블레이드를 이용할 때, 스퀴지 블레이드의 스프링 상수는, 블레이드가 스텐실(18)과 맞물리는 힘을 달성할 수 있다. 도 1을 참조하면, 센서(52)는 프린트 헤드의 프레임에 대해 제 1 이동가능 플레이트(54)의 거리 및/또는 홈 위치(home position)에 제공될 수 있다. 알려진 교정 방법을 통해, 예를 들어 스퀴지 블레이드(40)를 교정 게이지로 대체하는 방법을 통해, 스텐실에 대한 블레이드의 힘은 압축 스프링(62)의 스프링 상수에 의존하는 알려진 거리로 제 1 이동가능 플레이트(54)를 이동시킴으로써 결정된다. 따라서, 고객이 완전히 단단한 스퀴지 블레이드를 갖는다면, 스텐실에 대한 블레이드의 힘은 다소 정확하다. 블레이드가 유연할 때, 또는 압축 스프링의 스프링 상수가 허용오차에 있지 않을 때 스텐실에 대한 스퀴지 블레이드의 힘을 결정하는 것은 어렵다.
본 발명의 실시예는 전술한 것과 같은 스텐실 지지부 조립체에 대한 개선점을 제공한다.
본 발명의 제 1 양상은 기판 상에 점성 물질을 프린팅하기 위한 스텐실 프린터에 관한 것이다. 스텐실 프린터는 프레임과, 프레임에 결합된 스텐실과, 프린트 위치에서 기판을 지지하기 위해 프레임에 결합된 기판 지지부와, 스텐실에 걸쳐 점성 물질을 증착 및 프린팅하기 위해 프레임에 결합된 프린트 헤드를 포함한다. 프린트 헤드는, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드와, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 스텐실로부터 이격되는 상승된 위치와, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 맞물리고 스텐실 상에 힘을 가하는 하강된 위치로부터 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 이동시키도록 구성된 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘을 포함하는 스퀴지 조립체를 포함한다. 프린트 헤드는, 스텐실에 대해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 1 힘과 연관된 제 1 기준 지점과, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 2 힘과 연관된 제 2 기준 지점을 검출하기 위한 디바이스를 더 포함한다.
스텐실 프린터의 실시예는, 추가로 스텐실 프린터의 프레임에 결합된 제 1 이동가능 부재와, 제 1 이동가능 부재 및 적어도 하나의 스퀴지 블레이드에 결합된 제 2 이동가능 부재를 포함하는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘을 갖는 것에 관한 것이다. 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 스텐실 프린터의 프레임에 의해 수용된 리드 나사와, 제 1 이동가능 부재에 고정되고, 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 이동시키도록 제 1 및 제 2 이동가능 부재를 이동시키기 위해 리드 나사와 나사산 방식으로 맞물리는 리드 너트를 더 포함한다. 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 사이에 저항력을 제공하기 위해 리드 나사 주위에 배치된 압축 스프링을 더 포함한다. 적어도 하나의 스퀴지 블레이드 상에 힘을 가하도록 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 스텐실에 대해 하강된 위치로 이동시킬 때, 제 2 이동가능 부재는 압축 스프링의 저항에 대해 제 1 이동가능 부재쪽으로 이동한다. 제 2 이동가능 부재는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 제 2 이동가능 부재에 고정시키기 위해 스퀴지 블레이드 홀더를 포함한다. 상기 디바이스는, 제 1 이동가능 부재 및 제 2 이동가능 부재 중 하나에 고정된 플래그와, 제 1 이동가능 부재 및 제 2 이동가능 부재의 다른 하나에 고정된 센서를 포함한다. 센서는, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로부터 가해진 힘의 위치로 이동시킬 때 플래그의 적어도 2개의 특징을 검출하도록 구성된다. 제 1 및 제 2 기준 지점은 플래그의 적어도 2개의 특징과 연관된다. 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 대체하는 게이지는 스텐실에 대해 게이지의 힘을 측정하도록 제공된다. 게이지는, 플래그의 제 1 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때, 그리고 플래그의 제 2 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때 스텐실에 대해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 시뮬레이팅된 힘을 측정하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양상은 기판 상에 점성 물질을 프린팅하기 위한 스텐실 프린터에 관한 것이다. 스텐실 프린터는 프레임과, 프레임에 결합된 스텐실과, 프린터 위치에서 기판을 지지하기 위해 프레임에 결합된 기판 지지부와, 스텐실에 걸쳐 점성 물질을 증착 및 프린팅하기 위해 프레임에 결합된 프린트 헤드를 포함한다. 프린트 헤드는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드와, 스텐실 프린터의 프레임에 결합된 제 1 이동가능 부재와, 제 1 이동가능 부재 및 적어도 하나의 스퀴지 블레이드에 결합된 제 2 이동가능 부재로서, 상기 제 1 및 제 2 이동가능 부재는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 스텐실로부터 이격되는 상승된 위치와, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 맞물려서 스텐실 상에 힘을 가하는 하강된 위치로부터 이동시키도록 구성되는, 스퀴지 이동가능 부재와, 제 1 이동가능 부재 및 제 2 이동가능 부재 중 하나에 고정된 플래그와, 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 다른 하나에 고정된 센서를 포함한다. 센서는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 이동시킬 때 플래그를 검출하도록 구성된다. 플래그 및 센서는 스텐실에 대해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 1 힘과 연관된 제 1 기준 지점과, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 2 힘과 연관된 제 2 기준 지점을 검출하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양상은 표면에 대해 스퀴지 블레이드 힘을 교정하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 표면에 대해 아래쪽 방향으로 게이지를 이동시키는 단계와; 제 1 기준 지점에 아래쪽 방향으로 게이지를 계속해서 이동시키는 단계와; 표면에 대한 게이지의 힘을 측정하는 단계와; 제 2 기준 지점에 아래쪽 방향으로 게이지를 계속해서 이동시키는 단계와; 표면에 대한 게이지의 힘을 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상은 스텐실 프린터에서의 스텐실에 대한 스퀴지 블레이드 힘을 교정하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, (a) 스텐실 프린터로부터 스텐실을 제거하는 단계와; (b) 스텐실 프린터로부터 스퀴지 블레이드를 제거하는 단계와; (c) 프린트 헤드의 하부에 게이지를 부착시키는 단계와; (d) 제 1 위치 및 제 2 위치를 검출하기 위해 게이지를 이동시키는 단계와; (e) 제 1 위치와 연관된 힘 파라미터와, 제 2 위치와 연관된 힘 파라미터를 리코딩하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 실시예는, (f) 스텐실을 스텐실 프린터에 적재하는 단계와; (g) 게이지를 제거하는 단계와; (h) 스퀴지 블레이드를 스텐실 프린터에 재설치하는 단계와; (i) 스텐실과 접촉시키기 위해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 이동시키는 단계와; (j) 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 제 1 위치 및 제 2 위치로 이동시키는 단계와; (k) 제 1 위치와 연관된 힘 파라미터와, 제 2 위치와 연관된 힘 파라미터를 리코딩하는 단계와; (l) 적소의 적어도 하나의 스퀴지 블레이드로 제 1 및 제 2 힘 값의 교정된 위치 및 제 1 및 제 2 힘 값의 실제 위치의 해석(interpretation)에 기초하여 원하는 프린트 힘을 계산하고 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상은 스텐실에 걸쳐 점성 물질을 증착 및 프린팅하기 위한 프린트 헤드에 관한 것이다. 프린트 헤드는 프레임과, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드와, 프레임에 결합된 제 1 이동가능 부재와, 제 1 이동가능 부재 및 적어도 하나의 스퀴지 블레이드에 결합된 제 2 이동가능 부재로서, 상기 제 1 및 제 2 이동가능 부재는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 스텐실로부터 이격되는 상승된 위치와, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 맞물려서 스텐실 상에 힘을 가하는 하강된 위치로부터 이동시키도록 구성되는, 스퀴지 이동가능 부재와, 제 1 이동가능 부재 및 제 2 이동가능 부재 중 하나에 고정된 플래그와, 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 다른 하나에 고정된 센서를 포함한다. 센서는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 이동시킬 때 플래그를 검출하도록 구성된다. 플래그 및 센서는 스텐실에 대해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 1 힘과 연관된 제 1 기준 지점과, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 2 힘과 연관된 제 2 기준 지점을 검출하도록 구성된다.
점성 물질을 기판 상에 프린팅하기 위한 스텐실 프린터로서,
프레임과;
상기 프레임에 결합된 스텐실과;
프린트 위치에서 기판을 지지하기 위해 프레임에 결합된 기판 지지부와;
상기 스텐실에 걸쳐 점성 물질을 증착 및 프린팅하기 위해 프레임에 결합된 프린트 헤드를
포함하며, 상기 프린트 헤드는,
적어도 하나의 스퀴지 블레이드와, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 스텐실로부터 이격되는 상승된 위치로부터, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 맞물려서 스텐실 상에 힘을 가하는 하강된 위치로 이동시키도록 구성된 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘을 포함하는, 스퀴지 조립체와;
스텐실에 대한 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 1 힘과 연관된 제 1 기준 지점과, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대한 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 2 힘과 연관된 제 2 기준 지점을 검출하는 디바이스를 포함한다.
상기 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 스텐실 프린터의 프레임에 결합된 제 1 이동가능 부재와, 제 1 이동가능 부재 및 적어도 하나의 스퀴지 블레이드에 결합된 제 2 이동가능 부재를 포함한다.
상기 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 스텐실 프린터의 프레임에 의해 수용된 리드 나사(lead screw)와, 제 1 이동가능 부재에 고정되고, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 이동시키도록 제 1 및 제 2 이동가능 부재를 이동시키기 위해 리드 나사와 나사산 방식으로(threadably) 맞물리는 리드 너트(lead nut)를 더 포함한다.
상기 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 사이에 저항력을 제공하기 위해 상기 리드 나사 주위에 배치된 압축 스프링을 더 포함하며, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 스텐실에 대해 하강된 위치로 이동시킬 때, 제 2 이동가능 부재는 압축 스프링의 저항에 대해 제 1 이동가능 부재쪽으로 이동한다.
상기 제 2 이동가능 부재는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 제 2 이동가능 부재에 고정시키기 위해 스퀴지 블레이드 홀더를 포함한다.
상기 디바이스는 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 하나에 고정된 플래그와, 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 다른 하나에 고정된 센서를 포함하며, 상기 센서는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로부터 가해진 힘의 위치로 이동시킬 때 플래그의 적어도 2가지 특징을 검출하도록 구성된다.
상기 제 1 및 제 2 기준 지점은 상기 플래그의 적어도 2개의 특징과 연관된다.
상기 스텐실 프린터는 스텐실에 대한 게이지의 힘을 측정하기 위해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 대체하는 게이지를 더 포함한다.
상기 게이지는, 플래그의 제 1 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때, 그리고 플래그의 제 2 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때, 스텐실에 대한 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 시뮬레이팅된(simulated) 힘을 측정하도록 구성된다.
점성 물질을 기판 상에 프린팅하기 위한 스텐실 프린터로서,
프레임과;
상기 프레임에 결합된 스텐실과;
프린트 위치에서 기판을 지지하기 위해 프레임에 결합된 기판 지지부와;
상기 스텐실에 걸쳐 점성 물질을 증착 및 프린팅하기 위해 프레임에 결합된 프린트 헤드를
포함하며, 상기 프린트 헤드는,
적어도 하나의 스퀴지 블레이드와,
스텐실 프린터의 프레임에 결합된 제 1 이동가능 부재와,
제 1 이동가능 부재 및 적어도 하나의 스퀴지 블레이드에 결합된 제 2 이동가능 부재로서, 제 1 및 제 2 이동가능 부재는, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 스텐실로부터 이격되는 상승된 위치로부터, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 맞물려서 스텐실 상에 힘을 가하는 하강된 위치로 이동시키도록 구성된, 제 2 이동가능 부재와,
제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 하나에 고정된 플래그와,
제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 다른 하나에 고정된 센서로서, 상기 센서는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 이동시킬 때 플래그를 검출하도록 구성되고, 상기 플래그 및 센서는, 스텐실에 대한 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 1 힘과 연관된 제 1 기준 지점과, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대한 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 2 힘과 연관된 제 2 기준 지점을 검출하도록 구성되는, 센서를 포함한다.
상기 프린트 헤드는 스텐실 프린터의 프레임에 의해 수용된 리드 나사와, 제 1 이동가능 부재에 고정되고, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 이동시키도록 제 1 및 제 2 이동가능 부재를 이동시키기 위해 리드 나사와 나사산 방식으로 맞물리는 리드 너트를 더 포함한다.
상기 프린트 헤드는 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 사이에 저항력을 제공하기 위해 리드 나사 주위에 배치된 압축 스프링을 더 포함한다.
제 2 이동가능 부재는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 제 2 이동가능 부재에 고정시키기 위해 스퀴지 블레이드 홀더를 포함한다.
상기 디바이스는 제 2 이동가능 부재에 고정된 플래그와, 제 1 이동가능 부재에 고정된 센서를 포함하고, 상기 센서는 제 2 이동가능 부재를 제 1 이동가능 부재쪽으로 이동시킬 때 플래그의 적어도 2개의 특징을 검출하도록 구성된다.
제 1 및 제 2 기준 지점은 플래그의 적어도 2개의 특징과 연관된다.
스텐실에 대한 게이지의 힘을 측정하기 위해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 대체하는 게이지를 더 포함한다.
상기 게이지는, 플래그의 제 1 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때, 그리고 플래그의 제 2 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때, 스텐실에 대한 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 시뮬레이팅된 힘을 측정하도록 구성된다.
표면에 대한 스퀴지 블레이드 힘을 교정하는 방법으로서,
표면에 대해 아래쪽 방향으로 게이지를 이동시키는 단계와;
게이지를 제 1 기준 지점에 아래쪽 방향으로 계속해서 이동시키는 단계와;
표면에 대한 게이지의 힘을 측정하는 단계와;
게이지를 제 2 기준 지점에 아래쪽 방향으로 계속해서 이동시키는 단계와;
표면에 대한 게이지의 힘을 측정하는 단계를 포함한다.
스텐실 프린터에서 스텐실에 대한 스퀴지 블레이드 힘을 교정하는 방법으로서,
(a) 스텐실 프린터로부터 스텐실을 제거하는 단계와;
(b) 스텐실 프린터로부터 스퀴지 블레이드를 제거하는 단계와;
(c) 프린트 헤드의 하부에 게이지를 부착시키는 단계와;
(d) 제 1 위치 및 제 2 위치를 검출하기 위해 게이지를 이동시키는 단계와;
(e) 제 1 위치와 연관된 힘 파라미터와, 제 2 위치와 연관된 힘 파라미터를 리코딩하는 단계를 포함한다.
상기 방법은,
(f) 스텐실을 스텐실 프린터에 적재시키는 단계와;
(g) 게이지를 제거하는 단계와;
(h) 스퀴지 블레이드를 스텐실 프린터에 재설치하는 단계와;
(i) 스텐실과 접촉시키기 위해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 이동시키는 단계와;
(j) 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 제 1 위치 및 제 2 위치로 이동시키는 단계와;
(k) 제 1 위치와 연관된 힘 파라미터와, 제 2 위치와 연관된 힘 파라미터를 리코딩하는 단계와;
(l) 적소의 적어도 하나의 스퀴지 블레이드로 제 1 및 제 2 힘 값의 교정된 위치와, 제 1 및 제 2 힘 값의 실제 위치의 해석에 기초하여 원하는 프린트 힘을 계산하고 적용하는 단계를 더 포함한다.
스텐실에 걸쳐 점성 물질을 증착 및 프린팅하는 프린트 헤드는,
프레임과;
적어도 하나의 스퀴지 블레이드와;
프레임에 결합된 제 1 이동가능 부재와;
제 1 이동가능 부재 및 적어도 하나의 스퀴지 블레이드에 결합된 제 2 이동가능 부재로서, 제 1 및 제 2 이동가능 부재는, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 스텐실로부터 이격되는 상승된 위치로부터, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드가 맞물려서 스텐실 상에 힘을 가하는 하강된 위치로 이동시키도록 구성된,제 2 이동가능 부재와,
제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 하나에 고정된 플래그와,
제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 다른 하나에 고정된 센서로서, 상기 센서는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 이동시킬 때 플래그를 검출하도록 구성되고, 상기 플래그 및 센서는, 스텐실에 대한 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 1 힘과 연관된 제 1 기준 지점과, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대한 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 제 2 힘과 연관된 제 2 기준 지점을 검출하도록 구성되는, 센서를 포함한다.
상기 프린트 헤드는 스텐실 프린터의 프레임에 의해 수용된 리드 나사와, 제 1 이동가능 부재에 고정되고, 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 이동시키도록 제 1 및 제 2 이동가능 부재를 이동시키기 위해 리드 나사와 나사산 방식으로 맞물리는 리드 너트를 더 포함한다.
상기 프린트 헤드는 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 사이에 저항력을 제공하기 위해 리드 나사 주위에 배치된 압축 스프링을 더 포함한다.
제 2 이동가능 부재는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 제 2 이동가능 부재에 고정시키기 위해 스퀴지 블레이드 홀더를 포함한다.
상기 디바이스는 제 2 이동가능 부재에 고정된 플래그와, 제 1 이동가능 부재에 고정된 센서를 포함하고, 상기 센서는 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 플래그를 검출하도록 구성된다.
제 1 및 제 2 기준 지점은 플래그의 적어도 2개의 특징과 연관된다.
스텐실에 대한 게이지의 힘을 측정하기 위해 적어도 하나의 스퀴지 블레이드를 대체하는 게이지를 더 포함한다.
상기 게이지는, 플래그의 제 1 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때, 그리고 플래그의 제 2 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때, 스텐실에 대한 적어도 하나의 스퀴지 블레이드의 시뮬레이팅된 힘을 측정하도록 구성된다.
첨부 도면은 축척대로 도시되도록 의도되지 않는다. 도면에서, 다양한 도면에 도시된 각 동일하거나 거의 동일한 구성요소는 유사한 참조 번호로 표시된다. 명백함을 위해, 모든 구성요소가 모든 도면에 라벨링되는 것은 아니다.
도 1은 종래 기술의 프린트 헤드 조립체의 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예의 스텐실 프린터를 도시한 정면 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예의 프린트 헤드 조립체를 도시한 도 2에 도시된 스텐실 프린터의 사시도.
도 4는 프린트 헤드 조립체의 이동가능 부재를 더 명백히 보여주기 위해 스퀴지 블레이드가 제거된 도 2에 도시된 프린트 헤드 조립체의 사시도.
도 5는 선택된 부분이 제거된 프린트 헤드 조립체의 확대된 사시도.
도 6은 프린트 헤드 조립체의 센서 플래그의 더 추가로 확대된 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예의 프린트 헤드 조립체의 스퀴지 블레이드(전방 또는 후방)의 개략도.
본 발명은 그 응용에서 다음 설명에 설명되거나 도면에 도시된 구성요소의 구조 및 배열에 대한 세부사항에 한정되지 않는다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하고, 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 어구 및 용어는 설명을 위한 것이고, 한정되는 것으로 간주되지 않는다. "포함(including)", "포함하는(comprising)", "갖는(having)", "함유하는(containing)", "수반하는(involving)", 및 그 변형의 이용은 이후에 기술되는 항목 및 그 등가물(equivalent) 및 추가 항목을 포함하는 것으로 의미된다.
예시를 위해, 본 발명의 실시예는 이제 땜납 페이스트를 프린팅된 회로 보드 상에 프린팅하는데 사용된 스텐실 프린터를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 당업자는, 본 발명의 실시예가 땜납 페이스트를 프린팅하기 위한 스텐실 프린터에 한정되지 않고, 접착제, 에폭시, 언더필(underfill) 물질 및 캡슐화(encapsulant) 물질과 같은 다른 물질을 프린팅하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 스크린 및 스텐실이라는 용어는 본 명세서에서 기판 상에 프린팅될 패턴을 한정하는 프린터에서의 디바이스를 설명하는 것으로 상호 교환적으로 사용될 수 있다.
이제 도면, 더 구체적으로 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예의 스텐실 프린터는 일반적으로 10으로 표시된다. 도시된 바와 같이, 스텐실 프린터(10)는 스텐실 프린터의 구성요소를 지지하는 프레임(12)을 포함한다. 구성요소는 부분적으 로 제어기(14), 디스플레이(16), 스텐실(18), 및 땜납 페이스트를 도포하도록 구성된 프린트 헤드(일반적으로 20으로 표시됨)를 포함할 수 있다. 이들 구성요소 각각은 프레임(12)에 적절하게 결합될 수 있다. 일실시예에서, 프린트 헤드(20)는 프린트 헤드 갠트리(gantry)(22) 상에 있는데, 이러한 프린트 헤드 갠트리는 제어기(14)의 제어 하에 프린트 헤드가 y-축 방향으로 이동되도록 한다. 더 구체적으로 아래에 설명되는 바와 같이, 프린트 헤드(20)는 스텐실(18)에 걸쳐 위치될 수 있고, 프린트 헤드의 전방 또는 후방 스퀴지 블레이드는 스텐실과 접촉하게 z-축 방향으로 하강될 수 있다. 그런 후에, 갠트리는 스텐실을 가로질러 이동될 수 있어서, 회로 보드 상으로의 땜납 페이스트의 프린팅을 허용한다.
스텐실 프린터(10)는 회로 보드를 스텐실 프린터에서의 프린트 위치로 전달하기 위한 레일(24, 26)을 갖는 컨베이어 시스템을 또한 포함할 수 있다. 스텐실 프린터(10)는 프린팅된 회로 보드(또는 "기판")를 지지하기 위한 지지부 조립체(28)를 갖는데, 이러한 지지부 조립체는 아래에 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 프린트 동작 동안 안정하도록 프린팅된 회로 보드를 상승시키고 고정시킨다. 특정 실시예에서, 기판 지지부 조립체(28)는, 회로 보드가 프린트 위치에 있을 때 회로 보드 아래에 위치한 특정 기판 지지부 시스템, 예를 들어 견고한 지지부, 복수의 핀 또는 유연한 툴링(tooling)을 더 포함할 수 있다. 기판 지지부 시스템은 부분적으로, 프린트 동작 동안 회로 보드의 휘어짐(flexing) 또는 비틀림(warping)을 방지하기 위해 회로 보드의 내부 영역을 지지하는데 사용될 수 있다.
일실시예에서, 프린트 헤드(20)는 프린트 동작 동안 땜납 페이스트를 프린트 헤드에 제공하는 분배기와 같은 소스, 예를 들어 땜납 페이스트 카트리지로부터 땜납을 수용하도록 구성될 수 있다. 땜납 페이스트를 공급하는 다른 방법은 카트리지 대신에 사용될 수 있다. 일실시예에서, 제어기(14)는 스텐실 프린터(10)의 동작을 제어하기 위해 응용 특정 소프트웨어를 갖는 마이크로소프트 DOS 또는 Windows XP 운영 체제를 갖는 개인용 컴퓨터를 이용하도록 구성될 수 있다. 제어기(14)는 회로 보드를 제작하기 위해 라인의 부분인 마스터 제어기와 네트워킹될 수 있다.
하나의 구성에서, 스텐실 프린터(10)는 다음과 같이 동작한다. 회로 보드는 컨베이어 레일(24, 26)을 이용하여 스텐실 프린터(10)에 적재된다. 지지부 조립체(28)는 회로 보드를 프린트 위치로 상승시키고 고정한다. 그런 후에, 프린트 헤드(20)는, 프린트 헤드의 스퀴지 블레이드를 스텐실(18)과 접촉할 때까지 z-축 방향으로 프린트 헤드의 원하는 스퀴지 블레이드를 하강시킨다. 그런 후에 프린트 헤드(20)는 스텐실(18)을 가로질러 y-축 방향으로 이동한다. 프린트 헤드(20)는 땜납 페이스트를 스텐실(18)에서의 애퍼처를 통해 회로 보드 상으로 증착시킨다. 일단 프린트 헤드가 스텐실(18)을 완전히 횡단하였으면, 스퀴지 블레이드는 스텐실로부터 리프트되고, 회로 보드는 컨베이어 레일(24, 26) 상으로 다시 하강된다. 회로 보드는 분리되고 스텐실 프린터(10)로부터 전달되어, 제 2 회로 보드는 스텐실 프린터에 적재될 수 있다. 제 2 회로 보드 상에 프린팅하기 위해, 다른 스퀴지 블레이드는 스텐실과 접촉하게 z-축 방향으로 하강되고, 프린트 헤드(20)는 제 1 회로 보드에 사용된 방향과 반대 방향으로 스텐실(18)을 가로질러 이동된다.
여전히 도 1을 참조하면, 이미징 시스템(30)은 프린팅 이전에 스텐실(18)을 회로 보드와 정렬시키고 프린팅 이후에 회로 보드를 검사하기 위해 제공될 수 있다. 일실시예에서, 이미징 시스템(30)은 스텐실(18)과, 회로 보드가 지지되는 지지부 조립체(28) 사이에 배치될 수 있다. 이미징 시스템(30)은 이미징 시스템을 이동시키기 위한 이미징 갠트리(32)에 결합된다. 이미징 시스템(30)을 이동시키는데 사용된 이미징 갠트리(32)의 구성은 땜납 페이스트 프린팅 분야에 잘 알려져 있다. 이미징 시스템(30)이 회로 보드 또는 스텐실의 미리 한정된 영역의 이미지를 각각 포착하기 위해 스텐실(18) 아래에 그리고 회로 보드 위의 임의의 위치에 위치될 수 있도록 배열이 이루어진다. 다른 실시예에서, 이미징 시스템을 프린팅 네스트(nest) 외부에 위치시킬 때, 이미징 시스템은 스텐실과 회로 보드 위 또는 아래에 위치될 수 있다.
이제 도 2 내지 도 4를 참조하면, 프린트 헤드는, 프레임이 프린트 방향, 예를 들어 y-축 방향을 따라 이동하도록 프린트 헤드(20)가 설치될 때 갠트리(22)가 되는 프레임(34)을 포함한다. 특히, 프레임(34)은 스텐실 프린터(10)의 프레임(12)의 선형 레일을 따라 얹혀 가도록(ride) 대항 단부에 구성된다. 이러한 구조는 프린트 헤드 갠트리(22)의 이동의 y-축 방향을 제공한다. 프레임(34)은 한 쌍의 스퀴지 블레이드(38, 40)를 갖는 스퀴지 조립체(일반적으로 36으로 표시됨)와, 스퀴지 블레이드가 스텐실로부터 이격되는 상승된 위치로부터 스퀴지 블레이드가 스텐실(18)과 맞물리는 하강된 위치로 스퀴지 블레이드를 독립적으로 이동시키도록 구성된 z-축 이동 조립체를 지지한다. 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스퀴지 조립체(36)는 전방 스퀴지 블레이드(38)를 장착하기 위한 전방 장착 조립체(42)와, 후방 스퀴지 블레이드(40)를 장착하기 위한 후방 장착 조립체(44)를 더 포함한다. 전방 및 후방 스퀴지 블레이드(38, 40)는 프레임(34)의 상부에 각각 장착된 모터(46, 48)에 의해 이동된다. 전방 및 후방 스퀴지 블레이드(38, 40)는 스퀴지 블레이드로 프린트 스트로크를 수행할 때, 각각 모터(46, 48)에 의해 z-축 방향으로 독립적으로 하강될 수 있도록 장치가 이루어진다. 스퀴지 조립체(36)는 각각 전방 및 후방 스퀴지 블레이드(38, 40)의 홈(즉, 상승된) 위치를 검출하기 위한 센서(50, 52)를 더 포함한다.
각 스퀴지 블레이드(38, 40)가 스텐실(18) 상으로 하강될 때, 스퀴지 블레이드는 스텐실 상에 힘을 가한다. 이러한 힘은, 땜납 페이스트가 스퀴지 블레이드에 의해 롤링(rolled)되고 스텐실에 형성된 애퍼처를 통해 나아가게 되도록 프린트 스트로크를 형성하는데 적합한다. 이러한 땜납 페이스트는 지지부 조립체(28)를 하강시킴으로써 회로 보드로부터 스텐실(18)을 분리시킬 때 회로 보드 상에 증착된다. 스텐실 상의 스퀴지 블레이드의 힘은, 땜납 페이스트(또는 임의의 다른 점성 물질)가 스텐실에 형성된 애퍼처를 통해 나아가게 할 정도로 충분해야 하지만, 스텐실에 손상을 줄 정도로 너무 크지 않아야 한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 각 스퀴지 블레이드, 예를 들어 후방 스퀴지 블레이드(40)에 대해, 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은, 스퀴지 블레이드를 스퀴지 블레이드가 스텐실(18)로부터 이격된 상승된 위치 및 스퀴지 블레이드가 스텐실과 맞물리는 하강된 위치로부터 이동시키도록 구성된다. 특히 도 7(또한 도 1에 도시됨)을 참조하면, 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 2개의 선형 베어링(57)에 의해 결합된 프린트 헤드(20)의 프레임(34)에 결합된 제 1 이동가능 부재(54)와, 2개의 선형 베어링(57) 및 연관된 스프링에 의해 제 1 이동가능 부재에 결합된 제 2 이동가능 부재(56)를 포함한다. 모터 중 하나, 예를 들어 모터(48)에 의해 구동된 리드 나사(58)는 프레임(34) 상에 수용된다. 리드 나사(58)는 리드 너트(60)와 나사산 방식으로 맞물리는데, 이러한 리드 너트(60)는 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 제 1 및 제 2 이동가능 부재를 이동시키기 위해 제 1 이동가능 부재(54)에 고정된다. 회전 방지(anti-rotation) 플레이트(61)는 리드 나사(58)를 구동시킬 때 조립체의 회전을 방지하도록 제공된다. 압축 스프링(62)은 제 1 이동가능 부재(54)와 제 2 이동가능 부재(56) 사이에 저항력을 제공하기 위해 리드 나사(58) 주위에 배치된다.
모터(48)가 아래쪽 방향으로{선형 베어링(57)을 따라} 제 1 이동가능 부재(54)를 구동하도록 장치가 이루어진다. 그 결과, 제 1 및 제 2 이동가능 부재(54, 56)가 함께 이동하게 된다. 스퀴지 블레이드(40)가 스텐실(18)과 접촉하자마자, 압축 스프링(62)은 압축하기 시작하여, 이동가능 부재(54, 56)는 함께 더 가까이 이동하여 스퀴지 블레이드 상에 프린트 힘을 가하게 된다. 압축 스프링(62)은 프린트 힘 적용 하에 서로를 향하는 제 1 및 제 2 이동가능 부재(54, 56)의 이동에 대한 저항을 제공한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스퀴지 블레이드 홀더(64)는 스퀴지 블레이드(40)를 제 2 이동가능 부재(56)에 고정시키도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 센서(50, 52)는 전방 및 후방 시퀸스 블레이드(38, 40)를 홈 위치에 위치시키는 것을 검출하기 위해 제공된다. 스텐실(18)에 대해 시퀀스 블 레이드, 예를 들어 후방 시퀀스 블레이드(40)의 힘을 잴 수(gauge) 있기 위해, 스텐실에 대한 스퀴지 블레이드의 제 1 힘과 연관된 제 1 기준 지점과, 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대한 스퀴지 블레이드의 제 2 힘과 연관된 제 2 기준 지점을 검출하기 위한 디바이스가 제공된다. 특히, 디바이스는 제 2 이동가능 부재(56)에 고정된 플래그(66)와, 제 1 이동가능 부재(54)에 고정된 센서(68)를 포함한다. 물론, 플래그(66)가 제 1 이동가능 부재(54)에 고정되고, 센서(68)가 제 2 이동가능 부재(56)에 고정되도록 장치가 이루어질 수 있다. 센서(68)는 제 1 및 제 2 이동가능 부재(54, 56) 사이의 거리의 적어도 2개의 위치를 추적하기 위해 스퀴지 블레이드를 이동시킬 때 플래그(66)를 검출하도록 구성된다. 특히 도 5 및 도 6을 참조하면, 플래그(66)는 구부러진 금속(bent metal)으로 제조되고, 센서(68)에 형성된 슬롯 사이에서 이동하도록 구성된다. 플래그(66) 및 센서(68)는 기계 볼트와 같은 패스너에 의해 각각의 제 1 및 제 2 이동가능 부재에 고정될 수 있다.
특히 도 7을 참조하면, 제 1 및 제 2 기준 지점(A, B)은 플래그(66)와 연관된다. 기준 지점(A, B)과 연관된 특정 힘의 교정 또는 결정은 다음과 같다. 스텐실(18)에 대한 특정 스퀴지 블레이드(38 또는 40)의 맞물림의 힘을 교정하기 위해, 교정 루틴의 제 1 단계는 스퀴지 블레이드를 힘/교정 게이지(70)로 대체하는 것인데, 이러한 힘/교정 게이지(70)는 게이지를 하강된 위치로 이동시킴으로써 스텐실에 대한 스퀴지 블레이드의 힘을 측정하도록 제공된다. 또한, 스텐실은 스텐실 프린터로부터 제거된다. 게이지(70)는 테이블 또는 툴링 탑(tooling top)(72)과 같은 단단한 표면을 터치할 때까지 하강된다. 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 알려진 증분치(increments)로 게이지(70)를 계속해서 하강시킨다. 각 알려진 증분치에서, 게이지(70)는 힘 값을 리코딩하는데, 이러한 힘 값은 예를 들어 스퀴지 힘 교정 루틴을 갖도록 구성된 프로세서 내의 제어기(14)에 의해 저장된다. 리코딩된 값의 일례는 다음과 같다:
움직임의 스텝 힘
0 0
1000 1lb
2000 2lbs
3000 3lbs
50,000 50lbs
다음으로, 스퀴지 블레이드 홀더(64)는 상승된 또는 시작 위치(움직임의 스텝 0에서)로 되돌아간다. 게이지(70)는, 도 7에서 기준 지점(A)에 대응하는 플래그(66)의 "A" 에지가 먼저 센서(68)를 트리거링할 때까지 하강된다. 이러한 힘은 제어기(14)의 프로세서 내에 리코딩되고 저장된다. 게이지(70)는, 도 7에서 기준 지점(B)에 대응하는 플래그(66)의 "B" 에지가 센서(68)를 트리거링할 때까지 추가로 하강된다. 이러한 힘은 제어기(14) 내에 리코딩되고 저장된다. 그 결과, 리코딩된 힘은 선형 및 반복가능한, 압축 스프링(62)의 압축 레벨에 대응한다.
다음으로, 조작자(operator)는 게이지(70)를 제거하고, 스퀴지 블레이드(40)를 블레이드 홀더(64)에 설치한다. 스퀴지 블레이드(40)는 제로 기준 지점을 결정하기 위해 스텐실(18)을 터치할 때까지 하강된다. 스퀴지 블레이드는, 플래그(66)의 "A" 및 "B" 에지가 검출될 때까지 추가로 하강된다. 이들 지점은 특정 스퀴지 블레이드의 프린팅 힘에 대한 곡선을 계산하기 위해 위에서 결정된 기준 지점(A 및 B)과 비교된다. 다른 실시예에서, 이러한 2-스텝 프로세스는 단일 프로세스와 결합될 수 있다. 특히, 시스템은, 제로 위치에서 시작하고 전이 지점(A 및 B)을 통해 알려진 증분치 아래로 구동하도록 구성될 수 있다. 모든 증분치 및 전이 지점에 대한 힘 값은 추가 인용을 위해 리코딩된다.
특정 실시예에서, 플래그(66)는 제 2 이동가능 부재(56)의 고정된 부분에 장착되는 금속 플래그를 구현할 수 있다. 일실시예에서, 플래그(66)는 센서(68)를 트리거링하는데 사용된, 예를 들어 대략 크기가 1mm인 2개의 작은 노치를 포함한다. 이들 노치는 전술한 "A" 및 "B" 에지에 대응할 수 있다. 센서(68)는 제 1 이동가능 부재의 부유(floating) 부분에 장착된 광학 중단 스타일(optical interruption style) 센서를 구현할 수 있다.
논의된 바와 같이, 프린트 헤드의 교정은 2개의 개별적인 동작을 구현할 수 있다. 스텐실 프린터의 선적(shipping) 이전에, 교정 루틴은 스퀴지 블레이드가 설치되지 않고도 스퀴지 헤드 조립체를 특징짓도록 수행된다. 이러한 교정 루틴은 스텐실 상에 스퀴지 블레이드에 의해 나타난 힘의 선형 관련성(linear relationship)을 반영할 교정 데이터를 생성한다. 제 2 동작은 사용자-개시된 스퀴지 블레이드 힘 보정 동작이다. 일실시예에서, 이것은, 스퀴지 블레이드가 설치되거나 조작자에 의해 변경된 후에 이루어질 수 있는 완전 자동 보정 동작이다.
이전의 스텐실 프린터를 통해, 양쪽 스퀴지 블레이드 상에서 일관된 반복가능 프린트 힘 데이터를 얻기 위해, 조작자는 전방 블레이드 및 후방 블레이드에 대해 상이한 힘을 갖는 블레이드를 설정할 필요가 있다. 가해진 힘에서 차이가 있는 이유는, 스퀴지 블레이드에서의 호환성 및 프린트 헤드의 비선형 구조로 인한 것이다. 일단 블레이드가 스텐실 프린터에 부착되면, 스퀴지 블레이드 스프링 호환성 보상 교정은 스퀴지 헤드 조립체에 도입된다. 이러한 도입된 호환성 보상 교정은, 스퀴지 블레이드가 설치되거나 변경될 때 사용자가 (완전 자동으로) 실행할 수 있는 추가 보정 스텝을 요구할 수 있다. 일단 조작자가 스퀴지 호환성 보정 루틴을 실행하면, 수집된 데이터는 스텐실 상에 원하는 힘을 달성하기 위해 보정된 스퀴지 헤드 z-축 변위를 생성하도록 제조 데이터 상에 투사될 수 있다.
일실시예에서, z-축 프린트 힘은 0.1 lb(0kg)의 소프트웨어 설정 해상도로 0 lbs와 44 lbs(0kg 및 20kg) 사이일 수 있다. 표준 스퀴지 블레이드와 예를 들어 개루프 프린트 헤드를 통해, 프린트 힘 반복가능성은 대략 +/- 1 lb(0.45kg)일 수 있다. 임의의 수의 데이터 포인트는 원하는 해상도 및 힘을 달성하기 위해 예를 들어, 1mm 갭을 가로질러 그리고 1mm 갭을 지나 스퀴지 블레이드의 힘의 정밀한 특징을 얻도록 취해질 수 있다.
예를 들어, 다음 접근법은 원하는 값을 얻도록 이용될 수 있다. 이러한 접근법은, 기계 시스템이 선형인 것으로 결정된 경우 이용될 수 있다. 아래에, 다음의 위치(Posn) 및 힘이 교정된 것으로 가정된다:
CalValue1-Pos1(0mm=Force 0 lbs)
CalValue2-Pos1(1mm=Force 4 lbs)
CalValue3-Pos1(2mm=Force 10 lbs)
CalValue4-Pos1(3mm=Force 20 lbs)
CalValue5-Pos1(4mm=Force 44 lbs)
시스템이 7 lbs의 힘을 가하도록 요청되면, 다음의 분석은 이동할 보간된 위치를 결정하도록 이용될 수 있다.
먼저, 시스템은, 요청된 힘이 위에서 식별된 교정된 값에 대해 있는 곳에 위치해야 한다. 이 예에서, 힘은 CalValue2와 CalValue3 사이에 있다. 다음으로, 시스템은 다음 수식을 이용할 수 있다:
(1) 보간된 위치=Posn+(Force(Pos n+1)-Force(Pos n)/RequestedForce) 여기서 n=2
따라서, 주어진 예에서, 보간된 위치는 1.857mm이며, 이것은 다음 계산을 수행함으로써 도출된다: 1mm+((10-4)/7)=1.857mm.
에러에 대한 요인에 대해, 제어기는 제 1 전이 지점, 즉 "A" 위치에서 예측된 힘과, 제 2 전이 지점, 즉 "B" 위치에서 예측된 힘을 결정할 수 있다. 예를 들어, "A" 위치에 대해, 최소/최대 힘은 1 lb와 5 lbs 사이일 수 있다. 따라서, 이러한 양보다 더 적거나 더 많은 임의의 힘은 에러로서 간주될 수 있는데, 여기서 조작자는 즉시 통보되고, 교정 테스트는 중지된다.
전술한 바와 같이, 프린트 헤드는 게이지(70)와 같은 외부 힘 게이지를 이용하여 수동으로 교정될 수 있다. 힘(또는 압력 센서를 이용하는 경우 압력)의 측정은 z-축 방향으로 지정된 스퀴지 헤드 변위에서 취해질 수 있다. 이러한 정보로부터, 매핑(mapping)은 아래쪽 변위와 힘 미터의 판독된 힘 사이에서 생성된다. 교정 프로세스는 2단계로 나누어질 수 있다. 제 1 단계는 "A" 및 "B" 위치로서 알려진 플래그 상의 제 1 및 제 2 전이 지점을 위치시킨다. 이들 위치는 후속적인 프린트 프로세스 동안 호환성 보상을 적용하기 위한 선형 보상 곡선을 확립하기 위해 2개의 위치에서 정밀한 힘을 확립한다. 교정 프로세스의 제 2 단계는, 프린트 헤드에 대한 요구된 교정된 범위 전체에 고정된 거리 간격에서 스퀴지 헤드를 아래로 구동하는 것과, 각 간격에 가해진 힘을 판독하는 것으로 이루어진다.
제 1 단계는 센서의 상태를 테스트함으로써 시작하는데, 센서는 프로세스를 시작하기 위해 "오프" 위치에 있어야 한다. 센서가 "오프" 위치에 있지 않으면, 조작자는 스퀴지 블레이드를 z-축 방향으로 너무 많이 아래로 조깅할(jog) 수 있거나, 다룰 필요가 있는 기계적 문제가 있을 수 있다. 교정이 시작되기 전에, 스텐실 상에 스퀴지 블레이드의 아래쪽 힘이 거의 없거나 전혀 없어야 한다. 다음으로, 선택된 스퀴지 블레이드는, "A" 위치가 검출될 때까지 2mm/sec(코스 이동을 시작)의 조그 속도에서 제어기의 동작 하에 이동된다. 일단 검출되면, 센서는 "오프" 위치로부터 "온" 위치로 전이될 것이다.
다음으로, 0.25mm의 아래쪽 z-축 이동은 "B" 위치를 검색하기 위해 1mm 갭 영역으로 이동하도록 유래될 것이다. "B" 위치를 검출하는 프로세스는 "A" 위치를 검출하는데 사용된 것과 동일한 접근법을 적용한다. "B" 위치 지점에 대한 값이 또한 리코딩된다. 전이가 보여지지 않는 경우에, 시스템은 소프트웨어 한계에 도달함으로써 에러가 있을(error out) 것이다. 일단 "A" 및 "B" 위치 모두가 발견되면, 스퀴지는 제로 힘 위치로 리셋되어, 플래그 양단의 간격 힘의 교정이 시작할 수 있 다.
제 2 단계는 고정된 간격에서 게이지를 아래로 구동시킴으로써 제 1 단계의 마지막에서 시작한다. 이동 범위는 "A" 및 "B" 위치를 지나 걸치는 사전 설정된 수의 지점으로 이루어질 것이다. 각 간격에서, 힘 미터 상에 디스플레이된 힘은 조작자에 의해 입력될 것이다.
따라서, 스퀴지 블레이드의 교정 프로세스의 제 1 단계는 다음과 같이 요약될 수 있다:
(a) 스텐실 프린터를 초기화하고;
(b) 스텐실 프린터로부터 스텐실을 제거하고;
(c) 부착된 스퀴지 블레이드를 제거하고;
(d) 기판 지지부의 중심에 걸쳐 프린트 헤드를 위치시키고;
(e) 프린트 헤드의 하부에 힘 게이지를 부착시키고;
(f) 힘 게이지를 턴 온하고 설정하고;
(g) 힘 게이지와 접촉할 때까지 기판 지지부를 느리게 조깅하고;
(h) 힘 게이지를 0에 맞추고(zero out);
(i) 전체 이동 범위에 걸쳐 원하는 수의 교정 간격을 입력하고;
(j) 시퀀스를 시작하고;
(k) 플래그 상에서 "A" 위치 및 "B" 위치를 검출하도록 힘 게이지를 이동시키고, 힘 게이지를 제로 힘 위치로 복귀시키고;
(l) 스퀴지 헤드가 각 간격을 통해 아래로 구동될 때 힘 값을 입력하고;
(m) 마지막 간격에서, 스퀴지 헤드를 상승시키고;
(n) 힘 및 위치 데이터를 제어기의 프로세서에 저장한다.
스퀴지 블레이드가 변경되는 상황이 발생할 때마다, 조작자에게는, 스퀴지 블레이드가 특정한 스퀴지 블레이드에 대한 스텐실과 접촉하는 z-축 높이 지점을 결정하기 위해 스퀴지 블레이드를 평평하게 할(level) 기회가 주어질 것이다. 이러한 동작의 부분으로서, 시스템은 스퀴지 블레이드 호환성에 대해 자동으로 조정할 것이다.
스텐실 프린터가, 몇몇 툴링이 호환성 루틴과 호환하지 않는 방식으로 구성되는 몇몇 상황이 있을 수 있다. 이러한 상황에서, 스텐실 프린터는, 호환성 보상 루틴이 자동으로 발생하지 않고-조작자가 원하는 경우 루틴을 수행하도록 질문받게 되도록(prompted) 구성될 수 있다. 조작자가 호환성 보상 루틴을 수행하기를 원하지 않는 상황에서, 스텐실 프린터는 호환성 보상 루틴을 수행함으로써 제공된 정확도 없이 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 특히, 조작자는 "자동 스퀴지 힘 보정"을 선택하기 위해 디스플레이 상에 옵션이 제공될 것이다. 선택될 때, 시스템은 조작자에게 양쪽 스퀴지 블레이드가 설치되고 스텐실이 적재되는 것을 확인하도록 경고할 것이다. 조작자는, 적재된 스퀴지 블레이드가 최대 25lbs의 힘과 같은 특정 힘을 다룰 수 있어야 한다고 경고될 것이다.
호환성 교정 프로세스의 자동 또는 수동 예에서, 스퀴지 블레이드의 교정 프로세스의 제 2 단계는 다음과 같이 요약될 수 있다:
(a) 스텐실은 스텐실 프린터에 적재되고;
(b) 스퀴지 블레이드 모두 재설치되고;
(c) 조작자는 스텐실의 중심에 걸쳐 스퀴지 헤드를 이동시키고;
(d) 기판 지지부( 및 프린팅된 회로 보드)는 이러한 특정 프린트 프로세스 동안에 있을 때 스텐실 아래의 프린트 위치로 이동되고;
(e) 전방(또는 후방) 스퀴지 블레이드가 선택되고;
(f) 스퀴지 헤드는 홈 위치로 이동되고;
(g) 전방 스퀴지 블레이드는 프린트 높이로 하강되어, 즉 전방 스퀴지 블레이드는 스텐실과 접촉하고;
(h) 전방 스퀴지는, 센서가 플래그의 "A" 위치를 검출하고 이러한 전이 지점에 대한 스퀴지 블레이드의 z-축 높이를 자동으로 기록할 때까지 스텐실에 아래로 구동되고(하강되고);
(i) 전방 스퀴지는, 센서가 플래그의 "B" 위치를 검출하고 이러한 전이 지점에 대한 스퀴지 블레이드의 z-축 높이를 자동으로 기록할 때까지 스텐실에 계속해서 아래로 구동되고;
(j) 전방 블레이드 데이터는 제어기의 프로세서의 데이터베이스에 저장되고;
(k) 이러한 프로세스는 후방(또는 전방) 스퀴지 블레이드에 대해 반복된다.
스퀴지 힘 보정 인자는, 사용자-개시된 스퀴지 힘 보정 시퀀스가 수행될 때마다 계산되어, 데이터베이스에 저장될 수 있다. 보정 인자는 또한, 동일한 스퀴지 블레이드가 특정 제품에 사용되는 다음 번에 일정한 경향이 있기 때문에 레시피(recipe) 파일에 저장될 수 있다. 보정 데이터는 전방 및 후방 스퀴지 블레이드 에 대해 저장된다. 스퀴지 힘이 요청될 때, 제조 교정 데이터는 힘 변위 값을 결정하기 위해 보정 인자를 이용하여 스케일링(scaled)될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 여러 양상이 설명되었지만, 다양한 변경, 변형 및 개선점이 당업자에게 쉽게 발생할 것임이 인식될 것이다. 그러한 변경, 변형 및 개선점은 이러한 개시의 부분인 것으로 의도되고, 본 발명의 사상 및 범주 내에 있는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 파라미터는 상이한 프린팅 프로세스 요건을 수용하도록 변형될 수 있다. 따라서, 이전 설명 및 도면은 단지 예에 불과하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 땜납 페이스트와 같은 점성 물질을 프린팅된 회로 보드와 같은 기판 상에 프린팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 스텐실 상에서 프린트 헤드의 스퀴지 블레이드의 압력 또는 힘을 교정하고, 생산 동안 적절한 프린트 압력을 가하기 위한 방법 및 장치 등에 이용된다.

Claims (8)

  1. 점성 물질을 기판 상에 프린팅하기 위한 스텐실 프린터로서,
    프레임과;
    상기 프레임에 결합된 스텐실과;
    프린트 위치에서 기판을 지지하기 위해 프레임에 결합된 기판 지지부와;
    상기 스텐실에 걸쳐 점성 물질을 증착 및 프린팅하기 위해 프레임에 결합된 프린트 헤드를
    포함하며, 상기 프린트 헤드는,
    한 쌍의 스퀴지 블레이드와, 한 쌍의 스퀴지 블레이드를 한 쌍의 스퀴지 블레이드가 스텐실로부터 이격되는 상승된 위치 및 한 쌍의 스퀴지 블레이드가 맞물려서 스텐실 상에 힘을 가하는 하강된 위치로부터 이동시키도록 구성된 스퀴지 블레이드 이동 메커니즘을 포함하는, 스퀴지 조립체와;
    한 쌍의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대한 한 쌍의 스퀴지 블레이드의 제 1 힘과 연관된 제 1 기준 지점과, 한 쌍의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로 이동시킬 때 스텐실에 대한 한 쌍의 스퀴지 블레이드의 제 2 힘과 연관된 제 2 기준 지점을 검출하는 디바이스와;
    프린트 헤드에 결합된 제어기로서, 제어기는 스텐실 프린터의 동작을 제어하도록 구성되고, 제어기는 (a) 제 1 및 제 2 힘 값 각각에 대한 교정된 위치를 결정하고, (b) 제 1 및 제 2 힘 값의 교정된 위치와, 적소의 한 쌍의 스퀴지 블레이드를 갖는 디바이스에 의해 검출된 제 1 및 제 2 힘 값의 실제 위치에 기초하여 프린트 힘을 적용하도록 추가로 구성되는, 제어기를
    포함하고,
    스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 스텐실 프린터의 프레임에 결합된 제 1 이동가능 부재와, 제 1 이동가능 부재 및 한 쌍의 스퀴지 블레이드에 결합된 제 2 이동가능 부재를 포함하고,
    스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 스텐실 프린터의 프레임에 의해 수용된 리드 나사(lead screw)와, 제 1 및 제 2 이동가능 부재를 이동시켜, 한 쌍의 스퀴지 블레이드를 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 이동시키도록 리드 나사와 나사산 방식으로(threadably) 맞물리고, 제 1 이동가능 부재에 고정되는 리드 너트(lead nut)를 더 포함하고,
    스퀴지 블레이드 이동 메커니즘은 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 사이에 저항력을 제공하기 위해 리드 나사 주위에 배치된 압축 스프링을 더 포함하며, 한 쌍의 스퀴지 블레이드를 스텐실에 대해 하강된 위치로 이동시킬 때, 제 2 이동가능 부재는 압축 스프링의 저항에 대해 제 1 이동가능 부재쪽으로 이동하고,
    상기 디바이스는 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 하나에 고정된 플래그와, 제 1 이동가능 부재와 제 2 이동가능 부재 중 다른 하나에 고정된 센서를 포함하며, 상기 센서는 한 쌍의 스퀴지 블레이드를 하강된 위치로부터 가해진 힘의 위치로 이동시킬 때 플래그의 적어도 2개의 노치를 검출하도록 구성되는, 점성 물질을 기판 상에 프린팅하기 위한 스텐실 프린터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 제 1 및 제 2 기준 지점은 상기 플래그의 적어도 2개의 노치와 연관되는, 점성 물질을 기판 상에 프린팅하기 위한 스텐실 프린터.
  7. 제 6항에 있어서, 스텐실에 대한 게이지의 힘을 측정하기 위해 한 쌍의 스퀴지 블레이드를 대체하는 게이지를 더 포함하는, 점성 물질을 기판 상에 프린팅하기 위한 스텐실 프린터.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 게이지는, 플래그의 제 1 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때, 그리고 플래그의 제 2 기준 지점이 센서에 의해 검출될 때, 스텐실에 대한 한 쌍의 스퀴지 블레이드의 시뮬레이팅된(simulated) 힘을 측정하도록 구성되는, 점성 물질을 기판 상에 프린팅하기 위한 스텐실 프린터.
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