KR20160040502A - 유체 디스펜서를 연속하여 이동시키면서 유체 물질의 양을 분배하는 방법 - Google Patents

유체 디스펜서를 연속하여 이동시키면서 유체 물질의 양을 분배하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160040502A
KR20160040502A KR1020160038743A KR20160038743A KR20160040502A KR 20160040502 A KR20160040502 A KR 20160040502A KR 1020160038743 A KR1020160038743 A KR 1020160038743A KR 20160038743 A KR20160038743 A KR 20160038743A KR 20160040502 A KR20160040502 A KR 20160040502A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dispenser
fluid material
dispense
discrete
droplet
Prior art date
Application number
KR1020160038743A
Other languages
English (en)
Inventor
로날드 엔. 아버나시
클리포드 에이. 파우러
필립 피. 마이오르카
호라티오 퀸오네스
토마스 래틀리지
Original Assignee
노드슨 코포레이션
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 노드슨 코포레이션 filed Critical 노드슨 코포레이션
Publication of KR20160040502A publication Critical patent/KR20160040502A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/084—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to condition of liquid or other fluent material already sprayed on the target, e.g. coating thickness, weight or pattern
    • 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
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/046—Surface mounting
    • H05K13/0465—Surface mounting by soldering
    • 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
    • H05K3/0008—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits for aligning or positioning of tools relative to the circuit board
    • 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
    • H05K3/1241—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 by ink-jet printing or drawing by dispensing
    • H05K3/125—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 by ink-jet printing or drawing by dispensing by ink-jet printing
    • 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
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0266—Marks, test patterns or identification means
    • H05K1/0269—Marks, test patterns or identification means for visual or optical inspection
    • 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
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/0126—Dispenser, e.g. for solder paste, for supplying conductive paste for screen printing or for filling holes
    • 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
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/013—Inkjet printing, e.g. for printing insulating material or resist
    • 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
    • H05K2203/16—Inspection; Monitoring; Aligning
    • H05K2203/163—Monitoring a manufacturing process
    • 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
    • H05K3/0005—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits for designing circuits by computer
    • 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
    • H05K3/1241—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 by ink-jet printing or drawing by dispensing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)

Abstract

유체 디스펜서(dispenser)를 연속적으로 이동시키면서 회로기판과 같은 기판에 유체 물질을 적용하는 방법이 개시된다. 일부 방법은 일반적으로 기판 상의 예상 랜딩(landing) 위치와 실제 랜딩 위치를 통계학적으로 비교하거나, 또는 각각의 분배 위치에서 디스펜서의 예상 위치와 실제 위치를 통계학적으로 비교하는 것에 의하여, 유체 물질의 분배량 각각에 대한 분배 위치를 보정하는 단계를 수반한다. 다른 방법은 디스펜서의 이동을 위하여 서보 사이클에 의해 지정된 보정 계수에 의하여 또는 타이머의 부분적인 서보 사이클 우대(courtesy)에 의해 지정된 보정 계수에 의하여 보정된 분배 위치에서 유체 물질의 양의 분배를 개시한다.

Description

유체 디스펜서를 연속하여 이동시키면서 유체 물질의 양을 분배하는 방법 {Methods for continuously moving a fliud dispenser while dispensing amounts of a fluid material}
본 발명은 일반적으로 유체 물질을 분배하기 위한 방법에 관한 것이고, 특히 언더필 물질(underfill material)과 같은 유체 물질을 유체 디스펜서(dispenser)로부터 회로기판 또는 다른 형태의 기판상에 분배하기 위한 방법에 관한 것이다.
기계적으로 작동되는 "제트분사(jetting)" 디스펜서는, 회로기판상으로 비접촉 방식으로 고점성 유체 물질의 미소량(minute amount) 또는 작은 액적(droplet)을 선택적으로 분배하기 위하여 전자 산업에서 통상적으로 사용되는 것이다. 전형적인 제트분사 시스템은 방출 통로를 둘러싸는 밸브 시트를 선택적으로 결합하도록 구성되는 한쪽 단부에서 밸브 요소를 가지는 공압 작동 니들(needle)을 구비한 애플리케이터(applicator) 또는 제트분사 디스펜서를 포함한다. 밸브 요소와 밸브 시트 사이의 접촉은, 압축된 유체 물질이 공급되어 있는 챔버로부터 방출 통로를 밀봉한다. 유체 물질의 액적을 분배하기 위해서는, 밸브 요소를 밸브 시트와의 접촉부로부터 후퇴시킨다. 이로써 소량의 유체 물질은 밸브 시트를 지나서 방출 통로 내로 흐를 수 있게 된다. 그 후, 밸브 요소는 밸브 시트를 향해 신속히 이동하고, 공간을 폐쇄한다. 급속한 체적의 감소는 방출 통로를 통해 유체 물질을 압출하고, 유체를 통하여 진행하는 충격파(shock wave) 및/또는 압출 공정에 의해 부과되는 운동량은 유체 물질의 액적이 방출 통로의 출구로부터 배출 또는 "제트분사"되는 것을 유발한다. 유체 물질의 작은 분리량을 함유하는 액적은 탄도 궤도(ballistic trajectory)로 진행하고, 궁극적으로 회로기판상의 특정 위치에 랜딩한다(land).
제트분사 디스펜서는 고정된 높이에서 회로기판 위에서 "비행(fly)"할 수 있으며, 의도된 적용 영역 상으로 물질을 비접촉 방식으로 제트분사한다. "비행 중에"(즉, 제트분사 디스펜서가 운전하고 있는 동안) 물질을 급속히 제트분사함으로써, 상기 분배된 액적은 연결되어 연속적인 선을 형성할 수 있다. 결과적으로, 제트분사 디스펜서는 필요한 패턴의 유체 물질을 분배하도록 용이하게 프로그램될 수 있다. 이러한 다재성(versatility)은 제트분사 디스펜서가 전자 산업에서 다양한 응용에 적합하도록 하여주었다.
이러한 유체 물질을 적용하기 위한 제트분사 디스펜서는 전형적으로 부품을 소유하는 회로기판의 표면을 가로지르는 패턴으로 로봇에 의해 이동된다. 그러나, 상기 이동은 연속적이지 않다. 회로기판에 대한 상대적인 이동으로 제트분사 디스펜서가 적절한 분배 위치에 위치할 때, 유체 물질을 제트분사 디스펜서로부터 회로기판의 대응하는 영역 또는 부품상으로 분배한다. 그런 다음, 로봇은 유체 물질을 수용하도록 예정된 다음의 영역 또는 부품으로 제트분사 디스펜서를 이동시키고, 연속하여 또 다른 양(amount)의 유체 물질을 분배한다.
유체 물질이 분배될 때마다, 로봇은 회로기판상의 영역들 또는 부품들 사이에서 이동하도록 제트분사 디스펜서를 가속시켜야만 한다. 유사하게, 로봇은 일정량의 유체 물질의 분배에 앞서, 제트분사 디스펜서의 이동을 느리게 할 때 감속하여야만 한다. 예를 들어, 언더필 물질은 통상 짧은 선 부분(line segment)을 형성하도록 일련의 연속적인 이벤트(event)로 분배된다. 특정 응용에서, 일관된 선 부분들 사이의 정지 및 개시는 분배 시간을 늘리며, 또한 제트분사 디스펜서에서 진동을 유발한다.
그러므로, 연속하여 이동하는 제트분사 디스펜서로부터 회로기판상으로 유체 물질의 양을 더욱 정확하게 분배할 수 있는 개선된 유체 물질의 적용 방법이 필요하게 된다.
하나의 실시예에서, 다수의 분배 위치에서 유체 물질의 양을 분배하도록 디스펜서를 동작시키는 방법은 각각의 분배 위치에서 디스펜서의 정확한 위치를 측정하면서, 분배 위치를 연결하는 일정한 이동 궤도를 통하여 디스펜서를 연속하여 이동시키는 단계를 포함한다. 각각의 실제 위치를 각각의 분배 위치와 비교하여, 공간 에러(spatial error)를 생성한다. 상기 비교에 기초하여, 분배 위치중 적어도 하나를 보정하여 각각의 공간 에러를 감소시킨다.
또 다른 실시예에서, 다수의 분배 위치에서 유체 물질의 양을 분배하도록 디스펜서를 동작시키는 방법은 각각의 분배 위치에서 디스펜서를 기동(triggering)하여 유체 물질의 양 중 하나를 분배하면서, 분배 위치를 연결하는 일정한 이동 궤도를 통하여 디스펜서를 연속하여 이동시키는 단계를 포함한다. 디스펜서로부터 분배된 유체 물질의 양은 기판 상에 침착(deposit)되고, 기판상의 랜딩(landing) 위치의 공간 좌표는 침착된 양(deposited amount)의 유체 물질 각각에 대해 측정된다. 각각의 랜딩 위치의 공간 좌표를 기판상의 각각의 예상된 랜딩 위치에 대한 공간 좌표와 비교하여 공간 에러를 생성한다. 상기 비교에 기초하여, 분배 위치들 중 적어도 하나를 보정하여 공간 에러를 감소시킨다.
또 다른 실시예에서, 일정한 이동 궤도에 의해 연결된 다수의 분배 위치에서 유체 물질의 양을 분배하도록 디스펜서를 동작시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 일정한 이동 궤도를 통해 서보 제어(servo control) 하에서 디스펜서를 연속하여 이동시키는 단계, 및 서보 사이클에 의해 주어진 갱신 속도(updating rate)로 디스펜서의 연속적인 이동의 방향을 변화시키는 단계를 포함한다. 디스펜서가 소정의 수의 서보 사이클에 있을 때, 각각의 분배 위치에 도달하기에 앞서, 제어 신호를 디스펜서로 전송하여, 각각의 양의 분배를 개시한다. 대안적으로, 타이머를 사용하여, 서보 사이클의 본래의 타이밍을 개선할 수 있다. 분배를 개시하는 트리거(trigger)는, 디스펜서가 서보 사이클에서 각각의 필요한 분배 위치 위에 위치될 때의 시간에 대한 인식(knowledge)이다. 디스펜서로부터 분배된 유체 물질의 양은 기판상에 침착된다.
본 명세서에 통합되고 명세서의 부분을 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 예시하고, 상기된 본 발명의 실시예의 일반적인 설명과 함께, 다음의 상세한 설명은 본 발명의 실시예의 원리를 설명하도록 작용한다.
본 발명에 따른 유체 물질의 양을 분배하는 방법에 의하면, 연속하여 이동하는 제트분사 디스펜서로부터 회로기판상으로 유체 물질의 양이 더욱 정확하게 분배될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유체 물질 제트분사 시스템의 개략도.
도 2는 도 1의 유체 물질 제트분사 시스템의 개략 블록도.
도 3은 도 1 및 도 2의 유체 물질 제트분사 시스템의 동작을 제어하기 위한 절차의 실시예를 일반적으로 도시한 흐름도.
도 4는 도 1 및 도 2의 유체 물질 제트분사 시스템의 동작을 제어하기 위한 절차의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도.
도 5는 도 1 및 도 2의 유체 물질 제트분사 시스템의 동작을 제어하기 위한 절차의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도.
도 1 및 도 2를 참조하여, 유체 물질 제트분사 시스템(10)은 패널에 의해 부분적으로 커버되는 상호 연결된 수직 및 수평 빔의 프레임으로 이루어진 캐비닛(11)을 포함한다. 제트분사 시스템(10)은 예를 들어 접착제, 에폭시, 접합물(solder)과 같은 유체 물질의 양(48)의 분배하기 위한 유체 물질 액적 발생기(12)를 포함한다. 유체 물질 액적 발생기(12)는 Z-축선 구동 기구(15) 상에 장착되고, 캐비닛(11)에 의해 지지되는 X-Y 포지셔너(positioner)(14)로부터 현수된다. X-Y 포지셔너(14)는 한 쌍의 독자적으로 제어 가능한 축선 방향 구동부(16, 17)에 의해 작동된다. 유사하게, Z-축선 구동 기구(15)는 축선 방향 구동부(18)에 의해 작동된다. X-Y 포지셔너(14)와 Z-축선 구동 기구(15)는 액적 발생기(12)에 대해 실질적으로 직각인 3개의 이동 축선을 제공한다.
축선 방향 구동부(16, 17, 18)는 컴퓨터(24)에 의해 조정되는 고정밀 좌표 위치 서보 제어에 의해 3차원 데카르트(Cartesian) 좌표 프레임에서, 복수의 이동 축선(21, 22, 23)에 대해 인쇄회로기판과 같은 기판(20)의 표면 위에서 액적 발생기(12)를 신속히 이동시킬 수 있다. 축선 방향 구동부(16, 17, 18)는, X, Y, Z 이동축(21, 22, 23) 각각에 따른 이동을 위한 X-Y 포지셔너(14)와 Z-축선 구동 기구(15)의 전자 기계 부품, 예컨대 모터 및 구동 회로를 포함한다. Z-축선 구동 기구(15)를 사용하여 액적 발생기(12)를 상승 및 하강시켜 기판(20) 위의 상이하고 다양한 높이로부터 유체 물질을 분배하거나 또는 기판(20) 상에 장착된 부품을 처리(clear)할 수 있지만, 액적 발생기(12)는 통상, 단일의 고정된 높이로부터 유체 물질의 액적을 분사 또는 제트분사한다.
캐비닛(11)에 장착된 컴퓨터(24)는 제트분사 시스템(10)에 대한 전체적인 제어를 제공하여, 움직임 및 작동을 조정한다. 컴퓨터(24)는 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 수 있는 것으로서 프로그램 가능한 논리 제어기(PLC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 또는 메모리(25)에 저장된 소프트웨어를 실행하고 본 명세서에 기술된 기능을 수행할 수 있는 중앙 처리 유닛을 구비한 다른 마이크로프로세서 기반 제어기일 수 있다. 인간 기계 인터페이스(human machine interface, HMI) 장치(26)는 공지된 방식으로 컴퓨터(24)에 동작 가능하게 연결된다. HMI 장치(26)는 알파벳 수치(alphanumeric) 디스플레이, 터치 스크린 및 다른 시각적 인디케이터와 같은 출력 장치와, 작업자로부터 명령 또는 입력을 수령하고 진입된 입력을 컴퓨터(24)의 중앙 처리 유닛으로 전송할 수 있는 알파벳 수치 키보드, 포인팅 장치, 키패드, 누름 버튼, 제어 노브 등과 같은 입력 장치 및 제어부를 포함할 수 있다. 컴퓨터(24)는 기판 제조 조립 라인에서 이용되는 자동화된 설비와 호환 가능한 표준 통신 버스(28)를 구비할 수 있다. 캐비닛(11)에 의해 지지되는 제어 패널(30)은 예를 들어 셋업, 교정(calibration), 유체 물질 적재 동안 특정 기능의 수동 개시를 위한 누름 버튼을 포함한다.
컴퓨터(24) 및 축선 방향 구동부(16)와 전기적으로 결합된 동작 컨트롤러(32)는 액적 발생기(12), 첨부된 비디오 카메라 및 광 조립체(34)의 3차원 이동을 제어한다. 동작 컨트롤러(32)는 각각의 축선 방향 구동부(16, 17, 18)와 전기 통신하며, 컴퓨터(24)의 지시하에서 공지된 방식으로 개별적인 축선 방향 구동부(16, 17, 18)의 구동 회로를 분리하는 명령 신호를 제공한다. 컴퓨터(24)는 전형적으로 일련의 기판(20)에 대해 반복되는 입안된(scripted) 방식으로 축선 방향 구동부(16, 17, 18)를 이동시키도록 동작 컨트롤러(32)에 지시한다.
비디오 카메라 및 광 조립체(34)는 액적 발생기(12)와 함께 이동하여, 도트(dot)(50)를 검사하고 기판(20)상의 참조 기준 기점(reference fiducial point)을 위치 선정한다. 비디오 카메라 및 광 조립체(34)는 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 통합되는 미국특허 제5,052,338호에 기술된 형태의 것일 수 있다. 비디오 카메라 및 광 조립체(34)는 시각(vision) 회로(36)와 전기적으로 결합되고, 시각 회로는 기판(20)의 상부면(37)을 조명하기 위한 라이트에 전력을 공급한다. 시각 회로(36)는 조립체(34)에 있는 비디오 카메라로부터 이미지를 수신하여 제트분사 작업동안 컴퓨터(24)로 전송하며, 비디오 카메라는 전하 결합 소자(CCD, charge-coupled device)일 수 있다.
제트분사된 유체 물질의 양(48)을 수용하도록 예정된 기판(20)은 컨베이어(38)에 의해 액적 발생기(12) 밑으로 직접 운반된다. 종래 디자인의 컨베이어(38)는 상이한 치수의 기판(20)을 수용하도록 조정될 수 있는 폭을 가진다. 또한, 컨베이어(38)는 공압(pneumatically) 작동형 리프트 및 록킹 기구(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 컨베이어(38)는 일군(batch)의 기판(20) 중의 각각의 기판(20)을 도 2에서 단일 헤드 화살표(40)에 의해 지시된 바와 같은, 액적 발생기(12)에 가까이 있는 필요한 위치로 연속하여 이동시킨다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 컨베이어 컨트롤러(42)는 기판 컨베이어(38)와 전기적으로 연결된다. 컨베이어 컨트롤러(42)는 컴퓨터(24)의 지시하에서, 폭 조정 및 컨베이어(38)의 리프트 및 록킹 기구를 제어하기 위하여 동작 컨트롤러(32)와 컨베이어(38) 사이의 인터페이스를 제공한다. 대안적으로, 동작 컨트롤러(32)를 통한 제어 신호의 루트를 정하지 않고 컨베이어 컨트롤러(42)와 직접 연결될 수 있다. 또한, 컨베이어 컨트롤러(42)는 유체 물질 적용 전후에 제트분사 시스템(10)을 통한 기판(20)의 전달을 제어한다.
각각의 축선 방향 구동부(16, 17, 18)는, 폐쇄 루푸 피드백 제어를 위하여 사용되는 각각의 엔코더(encoder)(44, 45, 46)를 포함한다. 엔코더(44, 45, 46)는 각각의 축선 방향 구동부(16, 17, 18)의 동작을 반영하는 신호를 발생시키고, 이것이 차례로 기판(20)에 대한 액적 발생기(12)의 위치 변화를 나타낸다.
상기 액적 발생기(12)는 제트분사 디스펜서(60)로부터 기판(20)의 상부면(37)을 향해 하향 방향으로, 유체 물질의 액적 또는 양(48)을 제트분사한다. 상부면(37)에 충돌하는 유체 물질의 양(48)은 기판(20) 상에 충돌하여 유체 물질 도트(dot)(50)로서 적용된다. 기판(20)은 표면 장착 부품(surface-mounted component)을 소유하는 형태일 수 있으며, 이러한 기판은 기판(20) 상의 표적 위치에 유체 물질 도트(50)가 형성되도록, 미소량의 유체 물질(48)을 정확한 위치에 신속하게 제트분사하는 것을 필수로 한다. 액적 발생기(12)는 연속적인 제트분사된 유체 물질의 양(48)이 유체 물질의 부분(segment) 또는 선, 또는 도트(50)의 선을 기판(20)의 상부면(37) 상에 형성하도록 작동될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 바와 같은, 용어 "제트분사"는 유체 물질의 양(48)을 형성하기 위한 그리고 도트(50)(또는 선(52))를 형성하기 위한 공정을 지칭한다. 제트분사 디스펜서(60)는 매우 높은 속도로, 예를 들어 초당 100 이상, 또는 더욱 미소량으로 노즐(98)에 있는 개구 또는 출구 오리피스(102)로부터 유체 물질의 양(48)을 제트분사할 수 있다.
제트분사 디스펜서(60)는 미소량의 유체 물질(48)을 제트분사하기 위하여 특별하게 디자인된 비접촉 디스펜서이다. 제트분사 디스펜서(60)는, 에어 실린더(66)에 배치된 에어 피스톤(64)과, 에어 피스톤(64)으로부터 챔버(70) 내로 연장하는 하부 로드 또는 샤프트(68)를 포함하는 액추에이터 또는 니들 밸브(62)를 포함한다. 샤프트(68)의 하단부(72)는 복귀 스프링(76)에 의해 편향되어 밸브 시트(74)와 접촉한다. 접촉 관계로 있을 때, 하단부(72)는 밸브 시트(74)를 밀봉하도록 기하학적으로 형상화된다. 그러므로, 니들 밸브(62)는 밸브 시트(74)와 접촉하고 지지하는 하단부(72)에 의해 폐쇄되고, 또한, 하단부(72)가 밸브 시트(74)로부터 멀리 이동됨으로써 니들 밸브(62)는 개방되어, 하단부(72)와 니들 시트(62) 사이의 틈새를 통해 유체 물질이 하류 유동될 수 있게 된다.
마이크로미터(87)의 스크루(80)의 단부 상에서 한정된 스토퍼 표면에 인접하여 배치된 원위 상단부를 가지는 상부 로드(78)는 에어 피스톤(64)으로부터 위로 연장한다. 마이크로미터(87)를 조정하면, 에어 피스톤(64)의 스트로크의 상부 제한이 변하고, 그러므로 샤프트(68)의 스트로크 길이가 변한다. 스트로크 길이는 하단부(72)가 밸브 시트(74)를 타격하기 전에 니들 밸브(62)의 최종 속도를 결정한다. 대체로, 도트(50)의 크기는 증가하는 스트로크 길이와 함께 증가한다. 대체로, 보다 긴 스트로크 길이는 유체 물질의 제트분사된 양(48)에 대해 보다 높은 분사 속도를 발생시킨다. 액적 발생기 컨트롤러(84)로부터의 지시에 의해 제어되는 모터(81)는 마이크로미터 스크루(80)에 기계적으로 결합될 수 있다. 결과적으로, 액적 발생기 컨트롤러(84)는 에어 피스톤(64)의 스트로크를 자동으로 조정할 수 있으며, 이는 각각의 제트분사된 유체 물질의 양(48)에서의 유체 물질의 체적을 변화시킨다. 상기된 것과 유사한 제트분사 디스펜서는 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 통합되는 미국특허 제6,253,957호 및 제5,747,102호에 보다 전체적으로 기술되어 있다. 액적 발생기(12)가 상이한 디자인을 사용하여 실행될 수 있기 때문에, 본 명세서에 기술된 특정 실시예는 본 발명의 예시로서 고려되며 본 발명을 한정하지 않는다.
액적 발생기 컨트롤러(84)는 압축 유체 공급원(도시되지 않음)에 연결된 전압 대 압력 트랜스듀서(85), 예를 들어 에어 파일로트 유체 조정기, 하나 이상의 공압 솔레노이드 등과 전기적으로 결합된다. 액적 발생기 컨트롤러(84)는 전압 대 압력 트랜스듀서(85)에 출력 펄스를 제공하도록 구성되고, 전압 대 압력 트랜스듀서는 에어 실린더(65) 내로 압축 공기의 펄스를 주입하는(porting) 것에 의해 응답하고, 밸브 시트(74)로부터 샤프트(68)의 하단부(72)를 멀리 리프팅하는 에어 피스톤(64)의 신속한 리프팅을 만들어, 복귀 스프링(76)을 더욱 압축한다. 밸브 시트(74)로부터 하단부(72)를 리프팅하면, 유체 물질이 챔버(70)로부터 밸브 시트(74)와 노즐(98)에 있는 출구 오리피스(102) 사이의 공간 내로 흡인된다.
도 1 및 도 2를 계속 참조하면, 액적 발생기 컨트롤러(84)는 또한 전압 대 압력 트랜스듀서(86), 예를 들어 에어 파일로트 유체 조정기, 하나 이상의 공압 솔레노이드 등과 전기적으로 결합된다. 전압 대 압력 트랜스듀서(86)는 유체 압축원(도시되지 않음)에 연결되고, 차례로 유체 물질의 공급을 유지하는 공급 저장부(88)에 압축 공기를 주입한다. 충전된 주사기 카트리지의 형태를 가질 수 있는 공급 저장부(88)는 분배 작업에 요구되는 바와 같은 유체 물질의 양을 연속 수용하기 위하여 챔버(70)와 연통한다. 그러므로, 공급 저장부(88)는 유체 물질의 양(48)을 제트분사하는데 사용하기 위해 압출된 유체 물질을 챔버(70)로 공급한다.
도 3을 참조하면, 액적 발생기(12)를 기판(20)에 대해 정지 없이 연속하여 이동시키면서 일정 패턴의 유체 물질 도트(50)를 기판(20) 상에 분배하기 위한, 제트분사 시스템(10)의 작동 순서도가 도시되어 있다. 기판(20) 상에서의 상기 유체 물질의 패턴은 X, Y 및 Z 이동 축선(21, 22, 23)에 의해 정의되는 기준 프레임에 있는 분배 위치의 맵(map)으로부터 생성된다. 각각의 분배 위치는 유체 물질의 양(48)을 수용하는 기판의 평면에 실질적으로 평행한 평면에 위치될 수 있다. 맵에 수용된 각각의 개별적인 분배 위치에서, 컴퓨터(24)는 액적 발생기(12)가 제트분사 디스펜서(60)로부터 유체 물질의 양(48) 중 하나를 분배하도록 액적 발생기 컨트롤러(84)에 지시한다.
도 3의 순서도의 일부로서 블록(140)에서, 제트분사 시스템(10)은, 일정한 이동 궤도 또는 분배 위치를 포함하는 분배 경로를 따르되, 유체 물질을 분배하지 않고, 액적 발생기(12)를 이동시키도록 작동된다. 이를 위하여, 컴퓨터(24)는 분배 위치의 맵에 있는 각각의 분배 위치를 따라 액적 발생기(12)가 연속적으로 이동하도록 동작 컨트롤러(32)에 방향 명령 신호를 제공한다. 이러한 것은, 제트분사 디스펜서(60)가, 축선 방향 구동부(16, 17, 18)에 의해, 분배 위치의 맵을 따라 방향을 매끄럽게 변화시키면서 이동되도록 하여준다. 모든 분배 위치를 위한 분배 경로는, 액적 발생기(12)가 맵 안의 모든 분배 위치에 유체 물질의 양(48)을 분배하기 위해 이동하는 전체 진행 거리를 최소화하도록 최적화될 수 있다.
블록(142)에서, 액적 발생기(12)가 유의한 가속 또는 감속없이 연속하여 이동할 때, 액적 발생기(12)의 실제 위치가 각각의 3개의 이동 축선(21, 22, 23)을 따르는 시간의 함수로서 기록된다. 이를 위하여, 액적 발생기(12)가 분배 경로를 따라 연속하여 이동할 때, 컴퓨터(24)는 하나 이상의 엔코더(44, 45, 46)에 의해 발생되어 전송된 전기적 출력 신호를 모니터한다. 이러한 출력 신호들은 액적 발생기(12)의 3차원 위치를 시간의 함수로서 표시한다. 이러한 엔코더 판독치는 각각의 분배 위치를 상관시켜서, 실제 위치중 하나를 발생시킨다. 각각의 분배 위치에서, 컴퓨터(24)는 엔코더 신호를 기록하고, 기판(20)에 대한 액적 발생기(12)의 실제 위치를 나타내는 기록된 엔코더 신호와 그 분배 위치를 상관시킨다.
블록(144)에서, 블록(140, 142)의 절차가 통계적으로 중요한 횟수 동안 반복된다(예를 들어 100회 반복). 이러한 반복의 종결에서, 컴퓨터(24)가 맵에 있는 각각의 분배 위치에 기록된 위치를 나타내는 엔코더 신호를 평가하는 블록(146)으로 제어가 전달된다. 특히, 컴퓨터(24)는 다중 반복 동안 각각의 분배 위치에서 액적 발생기(12)의 실제 공간적 위치를 통계적으로 분석한다. 블록(148)에서, 통계적 분석에 근거하여, 컴퓨터(24)는 분배 위치 중 적어도 하나가 대응하는 공간 에러를 감소시키도록 보정되는 보정된 또는 최적화된 분배 위치의 보정된 맵을 생성한다. 통계적 분석은 에러가 따르는 경로를 최적으로 보정한다. 에러가 따르는 경로는 반복되는 경향이 있으며, 이는 분배 정확도를 개선하기 위해 통계 수학을 실시할 수 있게 하여준다.
블록(150)에서, 컴퓨터(24)는 컨베이어 컨트롤러(42)에게 명령을 내려, 컨베이어(38)가 기판(20) 중 하나를 제트분사 시스템(10) 내의 고정된 위치로 운반하도록 한다. 공지된 방식에서, 비디오 카메라 및 광 조립체(34)의 비디오 카메라는 시각 회로(36)를 통해 기판(20)의 하나 이상의 이미지를 컴퓨터(24)로 전송한다. 컴퓨터(24)는 상기 이미지(들)에서 보이는 기판(20) 상에 기준 마크를 위치시키고, 임의의 기판 오정렬(misalignment)을 보정한다. 컴퓨터(24)는 액적 발생기 컨트롤러(82)로 액적 발생기(12)를 작동시켜, 기판(20) 상으로 유체 물질의 양(48)을 분배한다. 액적 발생기(12)가 기판(20)에 대한 정지 없이 연속하여 이동하면서, 유체 물질의 양(48)을 분배한다. 액적 발생기 컨트롤러(84)가 각각의 유체 물질의 양(48)을 분배하도록 컴퓨터(24)로부터 지시하는 명령 신호에 의해 기동되는 분배 위치는 블록(148)에서 발생된 분배 위치의 보정된 맵에 의해 결정된다. 제트분사 디스펜서(60)로부터의 유체 물질의 양(48)은 기판(20)의 상부면(37)에 충돌하고, 유체 물질 도트(50)의 하나로서 접촉부 상에 적용된다.
도 3의 순서도는 일군의 기판(20)을 처리하는 제조 작업의 부분으로서 제트분사 시스템(10) 내로 운반되는 추가의 기판(20) 상으로 분배 위치의 보정된 맵을 사용하여 유체 물질의 양(48)을 분배하도록 반복될 수 있다. 제조 작업중에 있는 각각의 기판(20)에 대하여, 유체 물질의 양(48)은, 액적 발생기(12)가 정지 없이(즉, 임의의 가속 또는 감속 없이) 기판(20)에 대해 연속하여 이동하면서, 분배된다. 액적 발생기 컨트롤러(84)가 유체 물질의 양(48)을 분배하도록 기동되는 분배 위치는 블록(148)에서 발생된 분배 위치의 보정된 맵에 의해 결정된다.
도 4를 참조하여 그리고 대안적인 실시예에 따라서, 기판(20) 상에서의 유체 물질 도트(50) 각각의 실제 공간적 위치를, 예상 공간적 위치와 비교하여, 분배 위치의 보정된 맵을 생성한다.
블록(160)에서, 컴퓨터(24)는 컨베이어 컨트롤러(42)에게 명령을 내려, 컨베이어(38)를 작동시켜, 컨베이어(38)가 기판(20) 중 하나를 제트분사 시스템(10) 내의 고정된 위치로 운반하도록 한다. 공지된 방식에서, 비디오 카메라 및 광 조립체(34)의 비디오 카메라는, 시각 회로(36)를 통하여 기판(20)의 하나 이상의 이미지를 컴퓨터(24)로 전송한다. 컴퓨터(24)는 상기 이미지에서 보이는 기준 마크를 기판(20)에 위치시켜, 임의의 기판 오정렬을 보정한다. 그 후, 컴퓨터(24)는 액적 발생기 컨트롤러(84)가 액적 발생기(12)를 작동시키도록 하여, 유체 물질 도트(50)로서 기판(20) 상에 랜딩하는 각각의 유체 물질의 양(48)을 분배한다.
블록(162)에서, 컴퓨터(24)는 카메라 및 광 조립체(34)의 비디오 카메라와 시각 회로(36)가 취득한 이미지를 분석함으로써, 기판(20) 상의 각각의 유체 물질 도트(50)의 랜딩 위치에 대한 공간 좌표를 측정한다. 컴퓨터(24)는 상기 이미지에 있는 각각의 유체 물질 도트(50)에 대해 측정된 랜딩 위치를, 미리 프로그램된 패턴으로 정의된 기준 또는 예상 랜딩 위치와 비교한다. 상기 비교에 기초하여, 컴퓨터(24)는 기판(20) 상의 유체 물질 도트(50)의 패턴을 발생시킨 맵에서의 각각의 분배 위치에 대해 X, Y 이동 축선(21, 22)을 포함하는 X-Y 평면에서의 공간 에러를 생성시킨다.
블록(164)에서, 블록(160, 162)의 절차는 통계적으로 중요한 횟수 동안 반복된다(예를 들어 100회 반복). 각각의 반복은, 제트분사 시스템(10) 내에서의 고정된 위치로 또 다른 기판(20)을 운반하는 단계, 기판(20) 상의 기준 마크를 확인하도록 비디오 카메라 및 광 조립체(34)의 비디오 카메라를 사용하는 단계, 임의의 기판 오정렬을 보정하는 단계, 제트분사 디스펜서(60)로부터 기판(20) 상으로 유체 물질의 양(48)을 분배하는 단계, 비디오 카메라 및 광 조립체(34)의 비디오 카메라가 취득한 이미지에서 기판(20) 상의 유체 물질 도트(50)의 랜딩 위치를 측정하는 단계, 상기 패턴에서 예상된 랜딩 위치와 측정된 랜딩 위치를 비교하여 각각의 랜딩 위치에 대한 공간 에러를 생성시키는 단계를 수반한다. 이미지의 분석은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 인식되는 표준 이미지 분석 기술을 이용하여 달성된다. 이러한 반복의 종료시에, 제어는 블록(166)으로 전달된다.
블록(166)에서, 컴퓨터(24)는 상기 패턴에서의 각각의 유체 물질 도트(50) 및 반복 절차에서 기판(20)에 대한 공간 에러를 통계학적으로 분석한다. 각각의 분배 위치와 관련된 공간 에러는 에러를 따르는 서보 위치뿐만 아니라 아베 에러(abbe error, 즉, 서보 루프 외측의 에러)를 포함한다. 서보 루프 에러와 아베 에러는 모두 매우 반복 가능한 경향이 있다. 서보 루프 에러와 아베 에러의 반복 능력은 제트분사 시스템(10)이 통계학적 기술을 사용하여 상기 패턴에서의 최종 분배 위치의 정확성을 보정하는 것을 허용한다. 각각의 랜딩 위치에 대한 공간 에러가 감소되도록, 공간 에러는 맵에서의 분배 위치를 보정하도록 사용된다.
블록(168)에서, 컴퓨터(24)는 컨베이어(38)가 제트분사 시스템(10) 내의 고정된 위치로 또 다른 기판을 운반하고, 기판(20 상의 기준 마크를 확인하도록 비디오 카메라 및 광 조립체(34)의 비디오 카메라를 사용하고, 임의의 기판 오정렬을 보정하고, 액적 발생기 컨트롤러(84)가 액적 발생기(12)를 작동시키도록 하여 연속 이동하는 제트분사 디스펜서(60)로부터 기판(20) 상으로 유체 물질의 양(48)을 분배한다. 분배 위치의 맵은 블록(166)에서 계산된 공간 에러에 대해 보정된다. 블록(170)에서, 컴퓨터(24)는 비디오 카메라 및 광 조립체(34)의 비디오 카메라에 의해 찍힌 이미지에서 기판(20) 상의 각각의 유체 물질 도트(50)의 랜딩 위치를 측정하고, 실제 측정된 랜딩 위치와 상기 패턴에서 예상된 랜딩 위치를 비교하여, 공간 에러를 생성한다.
블록(172)에서, 컴퓨터(24)는 최대 허용 가능한 에러를 나타낼 수 있는 기준치와 공간 에러를 비교한다. 공가 에러가 처리 허용 오차 내에 있지 않으면, 처리 허용 오차 이내로 공간 에러를 감소시키는 분배 위치의 보정된 맵을 발생시키도록 재교정하기 위해 제어는 블록(160)으로 복귀한다. 공간 에러가 처리 허용 오차 내에 있으면, 보정된 맵으로 유체 물질의 양(48)의 미리 프로그램된 패턴을 제조 작업중인 일련의 기판(20)에 적용하도록 블록(174)으로 전달된다.
도 5를 참조하여 그리고 실시예에 따라서, 기판(20)에 대해 액적 발생기(12)를 연속하여 이동시키기 위한 방법은 하나의 연속하는 경로 내로 일련의 이산된(discrete) 분배 위치를 연결 또는 잇는 스플라인(spline) 기술 또는 유사한 수학적 방법을 사용하는 단계를 포함한다. 각각의 분배 위치는 액적 발생기(12)로부터 유체 물질의 양(48) 중 하나를 궁극적으로 분배하는 분배 행위를 대기(eueuing) 또는 기동하기 위한 위치를 나타낸다. 기동 위치는 각각의 유체 물질의 양(48)이 분배될 때 액적 발생기(12)가 정지하지 않음으로써 액적 발생기(12)의 연속적인 운동을 보상한다.
블록(180)에서, X, Y 및 Z 이동 축선(21, 22, 23) 내의 미리 프로그램된 패턴의 분배 위치는 컴퓨터(24) 상에서 실행하는 궤도 발생기 내로 입력된다. 각각의 분배 위치는 X, Y 및 Z 이동 축선(21, 22, 23)에 대한 한 세트의 공간 좌표에 의해 정의된다. 블록(182)에서, 컴퓨터(24) 상에서 실행되는 궤도 발생기는 분배 경로 또는 일정한 이동 궤도를 결정하여, 액적 발생기(12)가 각각의 분배 위치를 통해 이동하는 것을 보장한다. 다양하고 상이한 수학적 알고리즘을 채택하여, 일정한 이동 궤도를 생성하여 최적화할 수 있다. 전형적으로, 최적화는 액적 발생기(12)의 전체 이동을 감소시키는 한편, 기판(20) 상의 유체 물질 도트(50)의 배치 정확성을 최적화하는 것을 목표로 한다. 하나의 실시예에서, 알고리즘은 X, Y 및 Z 이동 축선(21, 22, 23)을 따르는 액적 발생기(12)의 방향 변화에 대해 매끄러운 변이를 정의하는 곡선으로 일정한 이동 궤도를 정의하는 3차 스플라인(cubic spline) 기술을 수반한다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 인식되는 바와 같이, 스플라인은 구분적으로(piecewise) 다항식(파라메트릭(parametric)) 곡선이며, 특히 3차 스플라인은 유체 물질의 양(48)을 위한 분배 위치와 같은 한 세트의 제어 지점을 통과하는 구분적으로 3차 다항식(third-order polynomial)으로 구성된 스플라인이다.
블록(184)에서, 일정 이동 궤도는, 시간 의존 원칙(time dependent basis)으로 제트분사 디스펜서(60)를 발포하도록 기동 명령을 통합함으로써 변경된다. 일정한 이동 궤도는 축선 방향 구동부(16, 17, 18)의 매 사이클을 위한 시간 간격 및 위치 정보를 포함한다. 제트분사 디스펜서(60)의 잠재 시간(latency)(즉, 유체 물질의 양(48) 중 하나를 분배하도록 제트분사 디스펜서(60)를 기동하는 것과 유체 물질의 양(48)을 실제로 분배하는 것 사이의 시간)을 시간적으로 알고 있기 때문에, 제트분사 발포 또는 기동 명령은, 각각의 필요한 분배 위치로부터의 시간 간격(축선 방향 구동부(16, 17, 18)의 사이클에 비례하는)을 감산하는 것에 의해, 상기 패턴 내의 분배 위치들 사이에서의 이동에 관한 일정 이동 궤도 내로 삽입된다.
축선 방향 구동부(16, 17, 18)는 서보 또는 스테퍼 모터의 구성을 가질 수 있어서, 축선 방향 구동부(16, 17, 18)는 위치 및 속도의 폐루프 제어인 서보 루프에서의 서보 제어 하에서 컴퓨터(24) 및 동작 컨트롤러(32)에 의해 제어된다. 서보 사이클 시간은 축선 위치를 측정하여 새로운 방향 명령을 발포하기 위해 필요한 시간의 양을 나타낸다. 컴퓨터(24) 및/또는 동작 컨트롤러(32)는 엔코더(44, 45, 46)에 의해 제공된 축선 방향 구동부(16, 17, 18)의 시간 의존 위치를 포함하는 피드백 정보의 흐름(stream)을 샘플링한다. 컴퓨터(24) 및/또는 동작 컨트롤러(32)는 제어 신호의 형태로 하는 방향 명령을 축선 방향 구동부(16, 17, 18)에 공급한다. 축선 방향 구동부(16, 17, 18)는 제어 신호를 수신하고, 다음의 갱신까지 제어 신호에 포함된 지시에 따라서 연속하여 이동한다.
수학적 예로서, 서보 제어의 서보 사이클 시간이 1 msec이면, X, Y, Z 이동 축선(21, 22, 23)에 대한 축선 방향 구동부(16, 17, 18)의 축선 위치가 측정되고, 새로운 방향이 초당 1000회의 속도(즉, 1㎑)로 동작 컨트롤러(32)를 통하여 컴퓨터(24)에 의해 명령된다. 보다 짧은 서보 사이클 시간은 축선 방향 구동부(16, 17, 18)의 축선 위치 위에 보다 엄격한 제어를 제공한다.
서보 사이클 시간에 기초한 보정은 액적 발생기(12)가 기동된 후에 제트분사 디스펜서(60)로부터 유체 물질의 양(48) 중 하나를 제트분사하는데 있어서 진성 지연(intrinsic delay) 시에 보상한다. 보정은 액적 발생기(12)를 사전 발사(prefire)하도록 요구된 공지의 시간으로부터 결정되어서, 유체 물질의 양(48)은 기판(20) 상의 유체 물질 도트(50) 및 각각의 서보 사이클에 대한 공지의 고정된 시간 중 하나로서 적절한 분배 위치에 랜딩한다. 서보 사이클의 수는 공지의 고정된 서보 사이클 시간에 의해 분할된 공지의 사전 발사 시간의 지수(quotient)로부터 결정된다.
예를 들어, 유체 물질의 양(48) 중 하나는 각각의 축선 방향 구동부(16, 17, 18)에 대한 서보 사이클의 절대수에 의해 명기된 이동 축선(21, 22, 23)에 대한 (x, y, z) 좌표를 구비한 분배 위치에서 분배된다. 제트분사 디스펜서(60)의 사전 발사 시간은 2.5msec와 동등한 것으로 추정되고, 단위 시간당 서보 사이클의 수(즉, 서보 사이클 속도)는 msec당 10 서보 사이클에 동등한 것으로 추정된다. 이러한 추정치에 기초하여, 제트분사 디스펜서(60)를 사전 발사하기 위한 서보 사이클에서의 기동 또는 사전 발사 명령은 컴퓨터(24)에 의해 계산되어 액적 발생기(12)로 전송된다. 기동 명령은 사전 발사 시간의 산출물과 분배 위치를 결정하는 서보 사이클의 절대수로부터 감산된 단위 시간당 서보 사이클의 수와 동등하다. 이 예에서, 기동 명령은 2.5msec의 산출물과 msec당 10 서보 사이클에 수치적으로 동등하며, 이러한 것은 분배 위치에 대한 각각의 좌표로부터 감산된 25 서보 사이클에 동등하다.
대안적으로, 타이머는 부분적인 서보 사이클에 의해 보정 계수를 지정하는 것에 의하여 타이밍 분석(resolution)을 개선하도록 서보 사이클과 관련하여 사용될 수 있다. 수학적 예로서, 사전 발사 시간이 3.5ms와 동등하고 서보 사이클 속도가 1.0ms와 동등하면, 알고리즘은 분배 위치에 도달하는 제트분사 디스펜서(60)의 궤도에 앞서 4.0ms에서 0.5ms 타이머에서 시작하게 된다. 타이머가 사용될 때, 시간은 서보 사이클의 일부이다.
블록(186)에서, 컴퓨터(24)는 상기 패턴에 있는 각각의 분배 위치에서 기판(20) 상으로 유체 물질의 양(48)을 분배하도록 액적 발생기 컨트롤러(84)가 액적 발생기(12)를 작동시키도록 한다. 기동 명령에 동등한 보정은 액적 발생기(12)를 사전 발사시키도록 각각의 분배 위치에서 적용된다. 각각이 축선 방향 구동부(16, 17, 18)에 대한 다수의 서보 사이클에서 측정되는 기동 명령은 컴퓨터(24)가 유체 물질의 양(48) 중 하나의 분배를 개시하는 명령을 포함하는 액적 발생기(12)에 대한 명령 신호를 전송하는 순간과, 유체 물질의 양(48)이 실제로 제트분사 디스펜서(60)로부터 분배되는 순간 사이의 시간 지체 또는 지연을 보상한다.
연속적인 운동은 액적 발생기(12)가 상기 패턴에 있는 분배 위치 중에서 이동됨으로써 액적 발생기를 가속 및 감속시키는 종래의 운동 계획에서 관찰되는 진동을 제거한다. 스플라인, 또는 유사한 기술을 사용하여, 액적 발생기(12)가 각각의 분배 위치를 통해 이동하게 되는 것을 수학적으로 보장한다. 액적 발생기(12)를 사전 기동하는 방법은 액적 발생기(12)를 사전 발사 또는 기동하기 위한 위치를 결정하도록 종래에 요구되는 수학적 처리를 제거한다.
본 명세서에서 "수직", "수평" 등과 같은 용어에 대한 참조는 기준의 절대 프레임을 만들도록 제한의 방식이 아니라 예의 방식으로 만들어진다. 특히, 본 명세서에서 정의된 X, Y, Z 이동 축선(21, 22, 23)에 의해 만들어지는 데카르트 좌표 프레임은 예시적인 것이며 기술의 편의를 위해 사용된다. 다양한 다른 기준 프레임이 본 발명을 기술하는 목적을 위해 동등하게 채택될 수 있다.
본 발명이 하나 이상의 실시예의 설명에 의해 예시되었지만, 실시예는 상당히 상세하게 기술되었으며, 실시예들은 첨부된 특허청구범위의 범위를 그렇게 상세하게 제한 또는 임의의 방식으로 한정하도록 의도되지 않는다. 추가의 이점 및 변경은 당업자에게 용이하게 자명하게 된다. 그러므로, 본 발명은 보다 넓은 양태에 있어서 특정 상세에 한정되지 않으며, 도시되고 기술된 장치, 방법, 및 예시적인 예를 나타낸다. 따라서, 출원인의 일반적인 발명 개념의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 신기술이 상세한 설명으로부터 만들어질 수 있다.
10 : 제트분사 시스템 12 : 액적 발생기
14 : X-Y 포지셔너 15 : Z-축선 구동 기구
16, 17, 18 : 축선 방향 구동부 20 : 기판
21, 22, 23 : 다중 이동 축선 또는 X, Y, Z-축선
24 : 컴퓨터 32 : 동작 컨트롤러
34 : 카메라 및 광 조립체 36 : 시각 회로
38 : 컨베이어 42 : 컨베이어 컨트롤러
44, 45, 46 : 엔코더 48 : 유체 물질의 양
50 : 유체 물질 도트 60 : 디스펜서
62 : 니들 밸브 64 : 피스톤
66 : 에어 실린더 68 : 샤프트
70 : 챔버 74 : 밸브 시트
80 : 스크루 87 : 마이크로미터
84 : 액적 발생기 컨트롤러

Claims (16)

  1. 기판 상의 전자 부품에 있는 이산된(discrete) 분배 위치에 유체 물질의 액적을 분배하도록 제트분사 시스템(jetting system) 내에서 디스펜서(dispenser)를 작동시키는 방법으로서,
    분배 위치 맵(map) 내에 상기 이산된 분배 위치 모두의 좌표를 저장하는 단계;
    상기 이산된 분배 위치를 모두 통과하는 상기 연속적인 이동 경로를 생성시키는데 상기 좌표를 사용하는 단계;
    제트분사 시스템 내에서 고정된 위치로 상기 기판을 이동시키는 단계;
    상기 이산된 분배 위치의 각각을 통과하여 연장되는 연속적인 이동 경로를 따라, 상기 전자 부품들 사이에서 디스펜서의 이동이 가속 또는 감속됨이 없이 상기 디스펜서를 연속적으로 이동시키는 단계; 및
    상기 전자 부품들 사이에서 가속 또는 감속됨이 없이 상기 디스펜서를 상기 연속적인 이동 경로를 따라 연속적으로 이동시킴에 따라, 상기 디스펜서로부터의 유체 물질의 액적을 상기 기판 상의 이산된 분배 위치 각각에 침착시키는 단계를 포함하고,
    여기서, 각각의 이산된 분배 위치에 도달하기 전에 제어 신호를 상기 디스펜서에 제공하여 각 액적의 분배를 개시하고,
    상기 연속적인 이동 경로는 1회 이상의 방향 변화 및 하나 이상의 비선형(nonlinear) 경로 부분(segment)을 포함하는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연속적인 이동 경로가 상기 디스펜서의 전체 진행 거리를 최소화한 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이산된 분배 위치를 모두 통과하는 연속적인 이동 경로를 수학적 방법에 기초하여 생성시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 수학적 방법은 상기 연속적인 이동 경로를 계산하기 위한 3차 스플라인(cubic spline) 기술을 수반하는 알고리즘을 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연속적인 이동 경로를 따라 디스펜서를 연속적으로 이동시키는 단계가 연속적인 이동의 방향을 변화시키는 단계를 포함하고,
    상기 방법이 서보 사이클에 의해 주어진 속도로 상기 방향을 갱신시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어 신호는, 상기 디스펜서가 소정의 수의 서보 사이클에 있을 때, 각각의 이산된 분배 위치에 도달하기에 앞서, 상기 디스펜서에 제공되어 각 액적의 분배를 개시하는 것이고,
    상기 소정의 수의 서보 사이클을 계산하는 단계 및 상기 소정의 수의 서보 사이클을 상기 디스펜서에 상기 제어 신호로서 전송하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이산된 분배 위치를 모두 통과하는 상기 연속적인 이동 경로를 보정하여 상기 이산된 분배 위치 중의 적어도 하나에 대응하는 공간 에러(spatial error)를 감소시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연속적인 이동 경로가 통계학적 분석에 기초하여 보정되는 것인 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 연속적인 이동 경로가 에러가 따르는 경로를 보상하도록 보정되는 것인 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 이산된 분배 위치를 모두 통과하는 상기 연속적인 이동 경로를 보정하는 단계가
    시험 기판 상에서 상기 이산된 분배 위치를 통과하여 상기 디스펜서를 연속적으로 이동시키는 단계;
    상기 이산된 분배 위치의 각각에서 상기 디스펜서의 실제 위치를 시간의 함수로서 기록하는 단계; 및
    상기 이산된 분배 위치의 각각에서 상기 디스펜서의 상기 실제 위치를 통계학적으로 분석하여 상기 연속적인 이동 경로를 생성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 실제 위치가, 상기 디스펜서를 이동시키는 복수의 축선 방향 구동부 상의 엔코더(encoder)를 사용하여 기록되는 것인 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 이산된 분배 위치를 모두 통과하는 상기 연속적인 이동 경로를 보정하는 단계가
    상기 이산된 분배 위치를 통과하여 상기 디스펜서를 연속적으로 이동시키는 단계;
    시험 액적을 시험 기판 상에 상기 이산된 분배 위치의 각각에 분배하는 단계;
    상기 시험 기판 상의 각 시험 액적에 대한 랜딩(landing) 위치를 측정하는 단계;
    상기 시험 기판 상의 각 시험 액적의 상기 측정된 랜딩 위치를, 각 시험 액적의 예상 랜딩 위치와 비교하여, 각 시험 액적에 대한 공간 에러를 생성시키는 단계; 및
    각 시험 액적에 대한 상기 공간 에러를 통계학적으로 분석하여 상기 연속적인 이동 경로를 보정하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 시험 기판 상의 각 시험 액적에 대한 랜딩 위치를 측정하는 단계가 상기 시험 기판 상의 시험 액적의 이미지를 분석하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  14. 제7항에 있어서, 상기 이산된 분배 위치 모두의 좌표를 사용하여 상기 이산된 분배 위치를 모두 통과하는 상기 연속적인 이동 경로를 생성시키는 단계와 상기 이산된 분배 위치를 모두 통과하는 상기 연속적인 이동 경로를 보정하는 단계를 반복하여, 각 반복에 따라 보다 정확한 연속적인 이동 경로를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 유체 물질의 액적을 침착시키는 단계가 언더필 물질(underfill material)을 침착시키는 것을 포함하는 것인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 디스펜서로부터의 유체 물질의 액적을 상기 이산된 분배 위치 각각에 침착시키는 단계가 하나 이상의 전자 부품에 상기 유체 물질의 선(line)을 침착시키는 것을 포함하는 것인 방법.
KR1020160038743A 2007-09-21 2016-03-30 유체 디스펜서를 연속하여 이동시키면서 유체 물질의 양을 분배하는 방법 KR20160040502A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/859,176 2007-09-21
US11/859,176 US8765212B2 (en) 2007-09-21 2007-09-21 Methods for continuously moving a fluid dispenser while dispensing amounts of a fluid material

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080090907A Division KR20090031251A (ko) 2007-09-21 2008-09-17 유체 분배기를 연속하여 이동시키면서 유체 물질의 양을 분배하는 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160040502A true KR20160040502A (ko) 2016-04-14

Family

ID=40470555

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080090907A KR20090031251A (ko) 2007-09-21 2008-09-17 유체 분배기를 연속하여 이동시키면서 유체 물질의 양을 분배하는 방법
KR1020160038743A KR20160040502A (ko) 2007-09-21 2016-03-30 유체 디스펜서를 연속하여 이동시키면서 유체 물질의 양을 분배하는 방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080090907A KR20090031251A (ko) 2007-09-21 2008-09-17 유체 분배기를 연속하여 이동시키면서 유체 물질의 양을 분배하는 방법

Country Status (6)

Country Link
US (3) US8765212B2 (ko)
JP (1) JP5425434B2 (ko)
KR (2) KR20090031251A (ko)
CN (1) CN101391249B (ko)
DE (1) DE102008039905A1 (ko)
TW (1) TWI458566B (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9162249B2 (en) * 2008-10-01 2015-10-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Paste dispenser for applying paste containing fillers using nozzle with pin and application method using the same
US8757511B2 (en) 2010-01-11 2014-06-24 AdvanJet Viscous non-contact jetting method and apparatus
US8753713B2 (en) 2010-06-05 2014-06-17 Nordson Corporation Jetting dispenser and method of jetting highly cohesive adhesives
US9346075B2 (en) 2011-08-26 2016-05-24 Nordson Corporation Modular jetting devices
EP2771128A4 (en) * 2011-10-28 2015-09-30 Hewlett Packard Development Co PARALLEL ADDRESSING METHOD
US9254642B2 (en) 2012-01-19 2016-02-09 AdvanJet Control method and apparatus for dispensing high-quality drops of high-viscosity material
US8944001B2 (en) 2013-02-18 2015-02-03 Nordson Corporation Automated position locator for a height sensor in a dispensing system
US10082417B2 (en) * 2013-12-30 2018-09-25 Nordson Corporation Calibration methods for a viscous fluid dispensing system
US20160039148A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 Delaware Capital Formation, Inc. 3-d printer having motion sensors
US9815081B2 (en) 2015-02-24 2017-11-14 Illinois Tool Works Inc. Method of calibrating a dispenser
US10881005B2 (en) * 2016-06-08 2020-12-29 Nordson Corporation Methods for dispensing a liquid or viscous material onto a substrate
CN106391397B (zh) * 2016-09-07 2019-05-03 Oppo广东移动通信有限公司 一种喷胶装置及边框轨迹的确定方法
EP3422828A1 (de) 2017-06-29 2019-01-02 voestalpine Stahl GmbH Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines elektrischen anschlusskontakts - kontaktinator
CN110315764A (zh) * 2018-03-29 2019-10-11 富智康精密电子（廊坊）有限公司 贴装自动线设备
US11772116B2 (en) 2018-11-28 2023-10-03 Precision Valve & Automation, Inc. Multiple fourth axis robot
US11331660B2 (en) * 2019-01-04 2022-05-17 Funai Electric Co. Ltd. Digital dispense system
KR20210089291A (ko) * 2020-01-07 2021-07-16 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치의 제조장치 및 표시 장치의 제조방법
US20210261401A1 (en) * 2020-02-24 2021-08-26 Healixir Health, LLC Automated oil diffuser
CN111813132B (zh) * 2020-09-10 2020-12-08 歌尔光学科技有限公司 定位控制方法、装置、可编程逻辑控制器及可读存储介质
CN113058825A (zh) * 2021-03-16 2021-07-02 上海闻泰信息技术有限公司 点胶方法、系统及装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4376584A (en) * 1980-06-02 1983-03-15 Bell Telephone Laboratories, Inc. Pattern printing including aligning masks and monitoring such alignment
US4829219A (en) * 1986-11-20 1989-05-09 Unimation Inc. Multiaxis robot having improved motion control through variable acceleration/deceleration profiling
US4773025A (en) * 1986-11-20 1988-09-20 Unimation, Inc. Multiaxis robot control having curve fitted path control
US4967933A (en) 1989-02-27 1990-11-06 Asymptotic Technologies, Inc. Method and apparatus for dispensing viscous materials
US5052338A (en) 1990-01-31 1991-10-01 Asymptotic Technologies, Inc. Apparatus for dispensing viscous materials a constant height above a workpiece surface
DE69032005T2 (de) 1990-04-13 1998-09-17 Hitachi Ltd Verfahren zum Kontrollieren der Dicke einer Dünnschicht während ihrer Herstellung
JP2836919B2 (ja) 1990-05-31 1998-12-14 松下電器産業株式会社 接着剤塗布方法および電子部品固定用接着剤塗布装置
JPH0590799A (ja) 1991-09-30 1993-04-09 Tdk Corp プリント基板への接着剤付着方法及び装置
US5320250A (en) 1991-12-02 1994-06-14 Asymptotic Technologies, Inc. Method for rapid dispensing of minute quantities of viscous material
US5434489A (en) * 1993-07-30 1995-07-18 Fanuc Robotics North America, Inc. Method and system for path planning in cartesian space
US5560543A (en) * 1994-09-19 1996-10-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Heat-resistant broad-bandwidth liquid droplet generators
US5747102A (en) 1995-11-16 1998-05-05 Nordson Corporation Method and apparatus for dispensing small amounts of liquid material
US6253957B1 (en) 1995-11-16 2001-07-03 Nordson Corporation Method and apparatus for dispensing small amounts of liquid material
US6714201B1 (en) * 1999-04-14 2004-03-30 3D Open Motion, Llc Apparatuses, methods, computer programming, and propagated signals for modeling motion in computer applications
US6173864B1 (en) * 1999-04-23 2001-01-16 Nordson Corporation Viscous material dispensing system and method with feedback control
US6922606B1 (en) * 1999-11-19 2005-07-26 Siemens Energy & Automation, Inc. Apparatus and method for smooth cornering in a motion control system
JP4352392B2 (ja) * 2001-09-28 2009-10-28 ブラザー工業株式会社 ノズルヘッド、ノズルヘッド保持装置及び液滴ジェットパターニング装置
JP4038395B2 (ja) 2002-06-17 2008-01-23 共栄制御機器株式会社 液晶セルの封止剤塗布方法および封止剤塗布装置
US20040148763A1 (en) * 2002-12-11 2004-08-05 Peacock David S. Dispensing system and method
US20050001869A1 (en) 2003-05-23 2005-01-06 Nordson Corporation Viscous material noncontact jetting system
JP4093167B2 (ja) 2003-10-15 2008-06-04 セイコーエプソン株式会社 液滴吐出装置、電気光学装置の製造方法、電気光学装置および電子機器
US20050248605A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-10 Pinard Adam I Jet printer calibration
JP2006272297A (ja) 2005-03-30 2006-10-12 Seiko Epson Corp 液滴吐出装置
US20070069041A1 (en) * 2005-09-27 2007-03-29 Nordson Corporation Viscous material dispensing systems with parameter monitoring and methods of operating such systems
US20070145164A1 (en) 2005-12-22 2007-06-28 Nordson Corporation Jetting dispenser with multiple jetting nozzle outlets

Also Published As

Publication number Publication date
US10646889B2 (en) 2020-05-12
JP5425434B2 (ja) 2014-02-26
US8765212B2 (en) 2014-07-01
JP2009072776A (ja) 2009-04-09
TW200927302A (en) 2009-07-01
US20090078720A1 (en) 2009-03-26
CN101391249A (zh) 2009-03-25
CN101391249B (zh) 2013-09-04
US20140248421A1 (en) 2014-09-04
US9674962B2 (en) 2017-06-06
DE102008039905A1 (de) 2009-06-25
TWI458566B (zh) 2014-11-01
KR20090031251A (ko) 2009-03-25
US20170246650A1 (en) 2017-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10646889B2 (en) Methods for continuously moving a fluid dispenser while dispensing amounts of a fluid material
JP6990931B2 (ja) 液体材料塗布装置
KR101057962B1 (ko) 점성 재료 비접촉 분배 방법
US5505777A (en) Computer controlled viscous fluid dispensing system
KR100683443B1 (ko) 재료 액적 분배 방법
KR20150128674A (ko) 기판 상에 점성 재료를 분배하기 위한 방법 및 장치
CN109789434A (zh) 作业装置和作业方法
TWI665021B (zh) Liquid material coating device and liquid material coating method
US20050095366A1 (en) Method of conformal coating using noncontact dispensing
US11504736B2 (en) Systems and methods for closed loop fluid velocity control for jetting
KR102235385B1 (ko) 멀티 토출 타입 디스펜서 장치
JP6471258B2 (ja) 液体材料塗布装置および液体材料塗布方法

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application