TW200821043A - Method and apparatus for dispensing a viscous material on a substrate - Google Patents

Description

200821043 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體來說係有關於在基材上分散黏性材料之方 法及設備，例如印刷電路板，並且更明確地說，本發明係 有關於在不潤濕基材下於基材上分散材料的方法及設備。 【先前技術】 有數種可於若干應用中用以分散已定量液體或膏體的

先前技藝分散系統類型。其中一種此類應用是積體電路晶 片和其他電子零組件在電路板基材上的組裝。在此應用 中’利用自動分散系統來分散液態環氧化物、焊料或某也 其他相關材料的材料滴（dot)至電路板上。也用自動分散系 統來分散底部填充材料（underfiu material)和封裝材料 (enCapsuients)線，以將零組件機械性地固定在電路板上。

底部填充材料和封裝材料係用來改善該組件的機械 P 特性。 兄 | …〜％竹分敢至電路板 。在能夠分散材料滴的一系統中’ 一分散單元利 螺旋形溝槽的旋轉鑽頭來迫使材料離開噴嘴並分配至電路 板上其中-種此類系統在標題為「擁有 液體分散系統及分散方法」的美國專利第58=' = 揭示，其係本發明之受讓者麻塞諸塞州V，9:说中 一一_一司所擁有。 …林市的 在使用鑽頭式分散器的典型操作中，、 分散材料滴或材料線至電路板 ;;=單元係在 死朝該電路板表面 5 200821043 下降，並在分散材料滴或材料線之後升起。使用此類型的 分散器，可高準確度地放置微量且精確量的材料。在與該 電路板垂直的方向上降低及升高該分散單元，通常稱為 Z 軸移動，其所需的時間可能會增加執行分散操作所需的時 間。明確地說，利用鑽頭式分散器，在分散材料滴或材料 線之前，降低該分散單元以使材料接觸或「潤濕」該電路 板。此潤濕程序增加執行該分散操作的額外時間。

在自動化分散器領域中也知道使用”喷射”將黏性材料 滴射向電路板。在此類喷射系統中，以足夠的慣性從喷嘴 將微量且不連續的黏性材料量噴射出，以使材料在接觸電 路板之前，先離開該喷嘴。如上所述，利用鑽頭式應用或 其他先前的非喷射系統，必須在喷嘴釋出材料滴之前，先 以該材料滴潤濕該電路板。利用噴射，該等材料滴可能會 以由不連續材料滴的圖案沉積在無潤濕的基材上，或者該 等材料滴可能彼此足夠靠近而結合為大體上連續的圖案。 已知噴射系統的其一優勢在於當分散時，其對噴嘴至 電路板間的距離變異相對較不敏感。在大部分情況下，喷 嘴能夠朝電路板分散複數個材料滴，而不需要執行朝向或 遠離電路板的Z軸移動。但是，喷射系統的重大缺點在於 其僅限於能分散每一個皆擁有固定尺寸的小材料滴。若需 要較大的材料滴，典型的喷射系統會在相同位置分散多個 單獨材料滴，從而共同提供足夠的材料而產生較大材料 滴。或者，該喷射系統可配置改用較大喷嘴，以分配出較 大的材料滴。若需要較小材料滴，該喷射系統可使用較小 6 200821043 喷嘴。重新配置喷嘴是欲避免的程序，因為通常必須關閉 該分散器來執行此動作，這會對具有該分散器的生產線產 能造成負面衝擊。 此外，在典型噴射系統中，所沉積的材料量必是單一 材料滴之材料量的總合，因為，如上所述，典型的喷射系 統無法在無須大幅調整就能改變材料滴尺寸的能力。此限 制通常是由界定材料滴尺寸之固定喷嘴口尺寸所造成。

已知擁有可變分散量尺寸的喷射型分散系統。但是， 這些系統的其一缺點是難以控制黏性材料流經噴嘴。明確 地說，黏性材料在喷嘴入口處或在遮斷闊（shut-off valve) 之前的壓力通常保持相對穩定。欲分散材料之黏性上的變 異和因為溫度改變或材料老化造成的變異，會導致例如在 輸出流速上產生不利的變化，而造成無法控制待分配材料 的量。 【發明内容】 本發明一態樣係有關於一種在基材上分散一黏性材料 量的分散器。該分散器包含一框架、一與該框架連結的升 降系統（gantry system)以及一與該升降系統連結的分散器 單元。在一特定實施例中，該分散器單元包含一外罩與一 活塞，該外罩擁有一腔室，及該活塞設置在該腔室内。該 活塞係經配置以在該腔室内的一預分散位置和一分散位置 之間移動。一馬達與該活塞連結，以驅動該活塞在該腔室 内移動。一喷嘴與該外罩連結。該喷嘴有一分散道 (dispensing bore)，配置用以在其内容納該活塞。一控制裝 7 200821043 置該馬達連結’以控制該馬達的運作。該設 分散道分散出的黏性材料量，"上與移動該活塞吏= 位置時進入該分散道中的活塞體積相等。 刀月 〇發明#蟪樣係針對在基材上分散黏性材 器。該分散器包含-框架、一與該框架連結的升降^放 及一鱼兮斗限各从 Λ 降糸統以 一擁有 '二 分散器單元。該分散器單元包含 擁有一腔室的外罩、 < u 匕3 活夷，…” 1置在該腔室内的活塞筒以及- 亦基，該活塞設置在玆 入 ^ . / 土缚内。該活塞係經配置以在嗲 腔至内的一預分散位置和一八 在該 ^ .. s . 刀政位置之間移動。一噴喈盥 該外罩連結，並且該噴 、嘴與 乂㊄賀擁有一分散道。一 連結，以驅動該活塞在該 …/、該活塞 仗通，舌塞筒内移動。一控 馬達連結，以控制該馬達的運作。 。該 本發明又一態樣係針 时#、 野在基材上分散黏性材料之八私 斋。該分散器包含一框牟、t 珂卞十之为散 该框架連結的升降备 及-與該升降系統連結的升降糸統以 政益單疋。在一實施例中， /刀散器單元包含一擁有—腔 "" s . 至的外罩、一開口形成在該外 罩内以將黏性材料傳送至 ^ 〜〜 该I至，以及一活塞設置在該腔 至内。該活塞係經配置以, w .. . s 在該腔室内從一回縮的預分散位 置移動至一延伸的分散位 置。一馬達與該活塞連結，以驅 動該活塞在在該腔室内的 W 口鈿和延伸位置之間移動。一嘖 嘴與該外罩連結，該噴 胃 、 擁有一分散道。一控制裝置與該 馬達連結，以控制該馬遠 逼的運作。該設置使該活塞得以從 回縮位置移動至延伸位署 夏’在該回縮位置中，黏性材料可 透過該開口傳送至該腔含·各 至’在延伸位置中，該活塞朝向該 8 200821043 喷嘴的分散道移動以阻斷黏性材料流進入該分散道。 本：明另一態樣係針對一種從分散器分散黏性材 方、，該分散器的類蜇係擁有一俨室、 的 材料至該腔室―…/ 1 口以傳送黏性 至、一與該腔至流體連通的分散道、以 該分散道内蒋叙从可在 方向移動：方法包含：以遠離該分散道的 動該活塞、透過該開口輸送黏 朝向該分散道的方向移動該活塞、藉由該至、以 道移動時以該活爽阻斷兮 / 土月向該分散 及射出-勘性材料量。 來切斷黏性材料的輪送’以 本發明又另一態樣提出一 方沐，兮γ 種u刀政斋分散黏性材料的 方法，該分散器種類係具有一 、、何科的 料至該腔室、一盥哕腔+、ώ # 口以傳迗黏性材 八… 至流體連通的分散道，以及可在該 向移動該活塞、透過包 遠離該分散道的方 向該分散道的方向移動該活 ：：該腔至、以朝 入該分散道内之活塞體積相^以及射出實質上與移動進 ®積相等的黏性材料 本發明更有-態樣係有關於一種由一分散 材料的方法，該分散器的種類係具有=政^政黏性 送黏性材料至該腔室、一 腔至、一開口以輸 該活塞筒設置在該腔室内、j形成有一延伸道的活塞筒且 道流體連通的分散道，以芬— 至和該活塞满之延伸 配置用以進1八 叹置在該活塞筒的延伸道内且 配置用以U該分散道4散_錢 法包含：選擇欲Μ在該腔室内之 的活塞。該方 該活塞筒之延伸道内的 土高、選擇欲設置在 的活塞、以遠離該分散道的方向移動 9 200821043 該活塞、透過該開口輪、、， 、 1咬黏性材料至該腔室、以朝向該分 散道的方向移動該活爽 土 ’以及射出一黏性材料量。 在檢視過如下圖含 、、詳細内容說明及申請專利範圍 後’可對本發明有更加 a整的了解。 【實施方式】 僅為了例示目的，& ^ 、， 而非限制其整體，現在將參考附圖 詳細描述本發明。本於

私啊的應用並不受限於如下所提出或 在該等圖式中所示出的 零組件之結構和配置。本發明能夠 擁有其他實施例，並且< i處以多種方式實施或執行。此外， 在此所使用之措辭和俶#〆& 竹〜係為了說明，而不應理解為限 制。在此使用之「包含 「人+ Γ1丄 「 」、含有」、「擁有」、「容納」、「牽 涉」及其類似語意指台人斗β ^ S該用語後方所列示的物件和咬等 物件的等效物，以及其他附加物件。 本發明實施例係針對分散單元、分散方法以及包含本 發明方法和設備的分散系統。本發明實施例可與本發明之 文讓者麻塞諸塞州富蘭克林市的Speedline Teehnc)lQgies 公司所提供商標名為CAMALOT®的分散系統並用。 第1圖示出根據本發明一實施例之分散器，大體上以 元件符號1 0來表示之，其係用來分散黏性材料（例如，膠 黏劑、封裝材料、環氧化物、焊膏、底部填充材料等）或半 黏性材料（例如，焊料等）至印刷電路板1 2上。該分散器 1 〇包含大體上以元件符號1 4來表示的分散單元或分散頭 以及控制器1 6。該分散器1 〇也包含框架1 8，其擁有基座 20與手臂22，該基座20用以支撐該電路板12，以及手臂 10 200821043 22用以支撐該分散單元丨4。如印刷電路板製造 者，可在該分散器10内使用輪送系統（未示出） 路板載入及載出該分散器的動作。該手臂22姜 以可移動的方式相連結。可利用受該控制器1 6 在X軸、y軸和z軸方向上移動該手臂22，以 元安置在該電路板上方的預定位置以及高度上 話。 在一實施例中，如下所述般，該分散器1 〇 每一次沉積時以受控制的體積流速來提供無針 外’在至少一貫施例中，該分散單元1 4可在分 電路板12或其他基材上方橫向移動。另外，在 該分散益1 0係經控制以爲正進行分散的材料 速度，而使得分散終止時，材料會從該分散器 需要如先刖技藝系統般需「潤濕」該電路板1 2 現在參見第2圖’該分散單元14包含一 ^ 以及材料供應組件2 6 ’該材料供應組件2 6係 组件上並配置用以供應黏性材料至該分散組件 的範例包含，但不限於，錫膏（solder pastes)、 材料、膠黏劑、底部填充材料和用來將電子零 印刷電路板或類似基材上的任何其他材料。該 件26設計成用以容納受壓的黏性材料，並輸送 材料至該分散組件24。該分散組件24係經設 該控制器16控制的手臂22在基材（例如印刷 於X和y方向移動，並且將黏性材料滴射在該 技藝中熟知 以控制將電 冬該框架1 8 控制的馬達 將該分散單 ’若需要的 建構成可在 式分散。此 散期間在該 貫施例中， 提供足夠的 射出，而不 〇 >散組件24 固定在分散 。黏性材料 焊料、封裴 組件安裝在 材料供應組 加壓的黏性 計以透過受 【路板1 2 )上 基材上。 11 200821043 現在參見帛2-6 > 8圖，在一實施例巾，該分散組件 24可配置成包含編碼器組件2 8、馬達組件3 〇、分散器外 罩32和喷嘴組件34。明確地說，該編碼器組件28包含編 碼器外罩36、編碼器刻度計（enc〇der scale)3S和位置編碼 益4 0。該編碼器組件28的位置編碼器40會與該控制器j 6 交流’以在分散器1 〇操作期間提供該馬達組件3〇的位置 之封閉迴路反饋。供應一具有移動式刻度計的編碼器可降 低慣性（inertia)，並無需移動式編碼器頭和靜態刻度計通 常所需的撓性線路。 在一實施例中，該馬達組件3〇係一音圈馬達，其配置 成與該控制器16交流。該馬達組件3〇可包含由鐵磁材料 製成的馬達外| 42、音圈44、磁鐵46、以及與該等磁鐵 連結的驅動桿48。如所示，該編碼·器外罩36和該馬達外 罩42沿著A軸連結·在一起。提供移動式磁鐵音圈馬達可 免去傳統音圈馬達的撓性線路，而提供該音圈4 4和該焉達 外罩42之間強化的熱連接，進而強化該馬達組件3〇的散 熱。 該配置使得該音圈44設置在該等磁鐵46和該鐵磁馬 達外罩42之間，以驅動該驅動桿48在該分散器組件26 内上下移動。該位置編碼器40經定位，以在該驅動桿於該 馬達外罩42内上下移動時’感應該驅動椁48的位置。該 控制器16可配置有一驅動器（未示出），其與該馬達組件 3〇和該編碼器組件28交流。此配置阻礙換向（commutati〇n) 並最小化磁鐵頓轉（magnetic cogging)，而對該馬達有較佳 12 200821043 的控制。

該分散器外罩32,其延著A軸與該馬達外罩42連結， 且經配置以界定出腔室50(見第3-8圖），該驅動桿48的下 端可移動通過該腔室50。與該驅動桿48下端連結的是活 塞驅動輛5 4，其伸進該分散器外罩3 2的腔室5 0内。如由 第8圖最佳示出者，一狹缝（未示出）形成在該活塞驅動軛 5 4内，以容納一準直銷5 5，其確保該驅動軛和活塞接合器 的對準。該準直銷5 5也提供確保該光學位置編碼器刻度計 3 8正確準直的工具，其控制該活塞的位置。以下描述分散 單元1 4時會提出對於該活塞驅動軛5 4更詳細的解釋。 該噴嘴組件34可包含噴嘴外罩56，該外罩56以連接 螺桿5 8固定在該分散器外罩3 2上。該噴嘴外罩5 6可配置 成包含一圓柱狀腔室60，該腔室60配置用以容納活塞筒 圓柱62和活塞64，該活塞64擁有一上端及一具有平坦表 面70之下端。該活塞64配置以被容納在形成於該活塞筒’ 圓柱6 2中的延伸道7 2内，並可滑動地沿著A軸移動。在 一實施例中，該活塞64的直徑介於0.020英吋至0.062英 吋之間，較佳直徑是0.032英吋。該活塞筒圓柱62的延伸 道72經訂製以在其内容納該活塞64，而使該活塞可在該 延伸道内滑動。 密封螺帽74和適合的密封件76、78在該圓柱狀腔室 60内將該活塞筒圓柱62的上部固定在該喷嘴外罩56上。 可在該密封螺帽 74上方設置一彈性材料件（compliant material)79以提供彈力，而在該活塞64完成其下行衝程 13

200821043 時快速地減速。此配置使該分散器1 0可安靜地運 塞筒圓柱62的下部係利用該噴嘴組件34的針乐 來加以固定，其會在下方更詳細描述。該圓柱狀 界定出一小的分散腔，該分散腔與進料管84流體 係適於容納來自該材料供應組件2 6的材料。如所 料管8 4係利用入口配接件8 6以可卸除的方式固 嘴外罩5 6上。如下方更詳細描述者，該黏性材料 圓柱狀腔室6 0，而至該加壓的小分散腔。 如在第7圖中最佳示出者，該喷嘴組件34更 洞組件8 8，其設計用以利用該針狀螺帽8 0可穿 在該噴嘴外罩5 6的下部。明確地說，該孔洞組供 一孔洞插入件9 0、一配置用來容納該孔洞插入件 合器92以及該針狀螺帽8 0，其係經配置以利用 帽 8 0以穿透的方式連結整個孔洞組件至該喷， 上。如所示，該孔洞插入件9 0通常是圓柱狀構件 狀表面94且内部形成有一小直徑通道96，例如 吋的直徑。在一實施例中，該孔洞插入件9 0可由 製成，例如合成藍寶石。 該配置使得黏性材料從該小直徑通道9 6射 上，例如電路板1 2。該孔洞接合器92，在一實施 兩部分構造，其擁有一其内形成有凹槽100的 9 8，該凹槽1 0 0的尺寸設計成用以容納該孔洞插 可以鍛造連接將該孔洞插入件9 0固定在該孔洞〗 之下半部分9 8的凹槽1 0 0内。該孔洞接合器9 2 作。該活 L螺帽8 0 腔室 60 連通，其 示，該進 定在該噴 輸送至該 包含一孔 透地固定 :8 8包含 的孔洞接 該針狀螺 『外罩56 ，擁有錐 0·005 英 堅硬材料 出至基材 例中，係 下半部分 入件90。 凄合器92 與該活塞 14

200821043 筒圓柱6 2的下表面1 0 2交流。該活塞筒圓柱6 2内 含一分散道1 04，其與該圓柱狀腔室60流體連通。 道1 04的尺寸經訂製以在執行分散衝程時，能容納 64的下半部分，如第7圖所示。如所示，不需要調 洞分散道96的位置，因為該孔洞插入件90被該孔 器92和該針狀螺帽8 0機械性限制住了。在一特定 中，該噴嘴組件3 4可以一完整組件提供給該分散i 末端使用者，以輔助清潔該噴嘴組件。明確地說， 旋開該針狀螺帽8 0將舊的喷嘴組件從該分散器1 0 單元1 4完全移除，並換上新的（乾淨的）噴嘴組件。 再次參見第3-6圖，特別是第3和4圖，在一 施例中，該活塞64的上部包含一擴大頭部1 06，該 部1 06會被該馬達組件3 0的活塞驅動軛5 4抓住並 因此，該配置使該馬達組件3 0可藉由移動該驅動 而驅動該活塞64在該腔室50内上下運動。該活塞 用以在回縮的預分散位置（第5圖）和延伸的分散位 圖）之間往復移動。該分散單元14所分散出的黏 量，實質上與該活塞朝該孔洞插入件9 0行進時該 進入該分散道1〇4(第7圖）内的體積相等。當該活 降至該分散道104内時，該活塞64的平坦端70輔 包含在該分散道1 04内的流體填充微粒，因此阻斷 道 122。 在所示實施例中，該材料供應組件2 6包含一柄 匣或容器1 0 8、進料管84以及一安裝組件。如所元 部更包 該分散 該活塞 整該孔 洞接合 實施例 i 10的 可藉由 的分散 特定實 擴大頭 固定。 桿48， 64配置 置（第6 性材料 活塞64 塞下部 i助切斷 :入口通 •料供應 7 ^該安 15

200821043 裝组件包含一安裝座Π〇和一安裝桿112。安 作一凸輪鎖（CanM0ck)以將該分散單元固定在 上，其配置用以將材料供應匣工〇8連結至該分 S 、料^ 8 4利用出口配接件1 14連結至該 10 8，复° /、乂一角度來連接該材料供應匣與該分肩 噴嘴外c < 5 6，且依賴重力來辅助黏性材料流入 提供上筌 1 1 6來封閉該材料供應匣1 0 8上端。 配置有~ γ ^ I氣壓力入口 11 8，其供應加壓空氣 Ϊ谷肩在該材料供應匣内的黏性材料 麗黏性相' # τ料從該材料供應匣〗〇 8流至該進料管 該分散知，λ '、、件24的腔室50。可提供材料液位感』 與該控制薄， 〜裔1 6連結，以監控容納在該材料供應 材料液位。 材料從進料管84流至該腔室50，因 係在受壓下位在界定出該圓柱狀腔室60之該 内壁和該活塞筒圓柱62外壁之間。如第5和6 者’黏性材料經由形成在該活塞筒圓柱62内 122進入該分散道104。該配置使該活塞64處 時’其中該馬達組件3 〇升起該活塞6 4，黏性 成在該活塞筒圓柱62内的延伸道72以及該 因此’當該活塞6 4朝向該孔洞插入件9 0移動 政位置時’其中該馬達組件3 0透過該驅動桿 塞64 ’在分散該分散道内的材料時’該活塞I 2 2和該；7政道1 〇 $之間的黏性材料交流。Ί 裝桿11 2操 .該手臂 22 散組件24。 材料供應匣 文姐件24的 該腔室50。 該上蓋116 至該材料供 施壓。該加 8 4，而流至 隱器1 2 0，其 匣108内的 此黏性材料 噴嘴外罩5 6 圖最佳示出 的兩個狹、縫 於回縮位置 材料進入形 卜散道1 04。 至延伸或分 48降低該活 •斷該等狹縫 •在活塞筒圓 16 200821043 柱62周圍提供套筒（未示出），以選擇性放大或縮小該等狹 缝122的尺寸，進而增加或減少進入該分散道1〇4内的材 料量。 在所示實施例中，該活寨筒圆枉62、該活塞64和該 孔洞插入件9〇係可移除且町更換，而得以改變該黏性材料 滴的尺寸。例如，就較大的讨料滴而言，可增加該活塞筒 圓柱62、該活塞64、該小直檬通道1 04、和該孔洞嵌入件 90内的分散道96的尺寸。相反地，就較小的材料滴而言， 可以縮小這些尺寸。此外，因為一般而言，該分散組件24 且特別是該噴嘴組件3 4 ·很容易移除’包含該等密封件7 6、 78在内的這些零組件可以快速且有效地移除以進行清潔 和更換。 在操作該分散器1 0時，該活塞64在其回縮和延伸位 置之間移動，以透過該孔洞嵌入件90的小直徑通道96從 該孔洞接合器92的分散道1〇4分散出材料滴。明確地說， 並且參考第5和6圖，當該活塞64在其回縮位置時，黏性 材料透過狹縫122從該圓枉狀腔室60進入該分散道ι〇4。 田在§亥控制器1 6的操作下透過該馬達組件30的驅動桿48 使活塞64移至延伸位置時，該活塞64藉由阻斷該活塞筒 圓枉62的狹縫122來切斯黏性材料至該分散道1〇4的供 …如上所述，當該活塞64進入該分散道1 04時，該活塞 64、的平坦端7。切斷該分散道104内之分散腔室中所含： =滯微粒（Uapped partieles)。該配置使得從該分散道肩 的黏性材料直，實質上與進入該分散道之活塞體積 17 200821043 部 彈 料 制 64 立 〇 料 件 納 〇 的 筒 該 塞 有 通 置 之 以 單 相等。該活塞64的下行衝程受到該活塞頭部 106的肩 1 24所限制，該肩部1 24與由設置在該密封螺帽74上之 性材料件7 9所界定出的肩部1 26嚙合。因此，在分散材 滴時，該活塞6 4在該控制器16和該馬達組件3 0的控 下，以相對較快的速度進入該分散道1 0 4，並在該活塞 和該噴嘴組件56之密封螺帽74的肩部124、126嚙合時 即減速。該彈性材料79緩和此活塞64立即減速的衝擊

在一實施例中，為了改變該分散單元1 4所分散的材 滴尺寸，可置換該活塞筒圓柱62、活塞64和孔洞插入 90。明確地說，藉由旋開該針狀螺帽80，也一併移除容 在該針狀螺帽内的該孔洞插入件90和該孔洞接合器92 一旦移除，該活塞筒圓柱62可從其在該密封螺帽74内 所在處移除。可用擁有不同直徑之通道72的另一個活塞 圓柱來取代該活塞筒圓柱62。用直徑尺寸經過訂製而使 活塞可在該活塞筒圓柱62的通道72内滑動的另一個活 取代該活塞64。此外，該孔洞插入件90可置換，而擁 經訂製以與特定活塞筒圓柱62和活塞64並用的小直徑 道96和分散道1 04。如上所述，可以一取代噴嘴組件來 換整個喷嘴組件3 4，以改變該孔洞插入件的小直徑通道 尺寸。 在另一實施例中，該分散單元1 4可配置有加熱器， 在材料從該分散單元射出時加熱該黏性材料。明確地說 提供該加熱器以降低材料的黏性，以便對材料從該分散 元的射出有更佳控制。 18

200821043 刼作時’該分散單元(例如，分散單元14)係設 基材（例#印刷電路板12)上之標稱安全高度。此安 亡整個刀散細作期帛，維持在該電路板上方一相對 Γ7度處_然電路板的高度有差異，或電路板上表 度的不規則可能造成安全高度的改變，但不會對黏 ::散造成不利影響。明確地說，該分散單元不需 -人女散操作結束時將該噴嘴在Z軸方向上舉離 4疋為了配合電路板高度的變異和電路板平 不規則性（或甚至避免障礙），該分散器可經配置以 軸移動。 在本發明一實施例中，為了能將該分散單元的 度維持在電路板上方之預期高度處，係提供在Z軸 測量該分散器噴嘴在電路板上方高度的系統。在某 (或距離）測量系統中’使該測量系統和欲測量的^ 如’包含印刷電路板等基材的表面）之間發生實體接 種高度測量系統之一在標題為「測量分散系統内之 度之設備」的美國專利第6,093,25 1號中插述，其 予本發明之受讓人，並且在此藉由引用的方式併 中。明確地說，美國專利第6,093,25 1號推述一種 針，其可在一參考點和電路板上的一位置間延伸， 基材高度。 在其他高度測量系統中，合併雷射光源和光學 統以在不發生實體接觸下測量一物體的位置。非接 $系統的其中一範例係由德國〇rtenburg之 置在該 全高度 一致的 面平坦 性材料 要在每 該電路 坦度的 進行 z 喷嘴高 方向上 些高度 k面（例 觸。此 基材高 係讓渡 入·本文 測量探 以測量 感應系 觸式測 Epsilon 19 200821043

Messtechnik GmbH公司生產及販售。該光學感應系統可取 代該測量探針。在本發明其他實施例中，可併入該高度測 量系統’以辅助測量及補償電路板上表面垂直位置之變異。 使用上述高度測量系統，本發明之分散器能夠測量該 喷嘴尖端在電路板上表面上方的距離或高度。維持噴嘴在 基材上方的向度是用來控制該分散器操作最佳化之努力中 的一要素。明確地說，該喷嘴在電路板上方的高度必須足

夠，以確保材料會在喷嘴不會接觸電路板的情況下能從該 喷嘴刀政* &外，該噴嘴的高度，若在電路板上方過高 处1^使材科潑濃在電路板上而造成不預期的衛星狀分 散點。 的話’可連 的分散操作 零組件安裝 ’電路板上 。該分敢器 該噴嘴在電 度和所分散 因素，即， 嘴缺少在 速並有欵率 分散期間， 速和材料的 若需要 將預定 用來將 確地說 制器中 運作和 作的速 流速的 且該噴 夠被快 在 體積流 接上該分散單元’以分散黏性材料。可 編私於,亥分散器的控制器中，其可構成 至印刷電路；u 吟板上之設備線的一部分。明

表面需要魏柯g M 材料的區域被編程於該控 分散材料的椒4 — 、連度係藉由操控該馬達的 路板上方移動 的材料之2=，卜該馬達運 該馬達運作二判定最佳所欲體積 電路板上方的、率。假設材料的分散並 地分散而覆蓋：轴方向移動，該材料能 盍該預定區域。 動該分散操作 黏性，啟後，取決於 動作’並且使該 20 200821043 分散器開始橫向移動 v 1 釉和y軸）。材料的+ 足夠，以克服該噴嘴 、w速必須 1之材枓的表面張力。_曰 蓋上預期的材料量， 〜謗區域覆 里該分散操作即終止。該分| 嘴以足夠慣性射出絲社 m 刀政裔從該喷 材料仍會從該針頭衝出。 材枓流時， 單元，即使在材料的 、貝移動該分散 叼刀政步驟已經終止。如 操控該分散器的馬逵夕^ ^ + 所述，藉由 速，該材料離開該針頭時、 枓的體積流 度可由該控制器來加 電路板的速 控制。若使用過低的 脫出速度及該脫出慣性合 體積流速，該 丨貝〖生s不足以使材料乾淨 嘴分離出。若使用過高的辦接&、 淨俐洛地從該喷 t體積流速，則該絲 度衝撞電路板，而造成材料： 1 x材枓會以太高速 ★ 成材科不預期地潑灑和衛f此八冷。 此外，藉由改變兮八也上丄， 生狀刀政0 精由文-該分散材料在該電路板 向上的移動速度，可χ軸和y軸方 了額外控制材料滴的有致直徑。 為了產生擁有均勻言僻 ]Ί直仪和剖面的分散材 實施例可在開始輸送材料 滴本發月 則，展開該分散單元相斜於雷 路板的橫向移動。同# _ ' iJ樣地，為了維持分散圖荦故 材料滴的均勻性，可在ρ μ ^ 茱終止打分散 單元μ 材狀後’繼續使該分散 早疋k向移動。取決於材料特性 散之前和之後的橫向移動…應之特疋本質，此分 移勳可改善所形成的分散圖宰。 測量所分散的黏性材料量 八 祚&門略八划ΛΑ U h ^ 了错由監控分散操 作J間所分政的材料體積流 M崎、Βϊ曰〆： 木几成根據本發明一實施 例’該測夏係利用測量分丑 J里刀政材料的尺寸來達成。 利用離軸影像系統來測 月確說 j里刀散至電路板上的材料高度和直 21 200821043

徑。此種系統在標題為「分散器之影像和檢查系統及其方 法」之美國專利申請案第10/83 1，468號中揭示，其係讓渡 予本發明之受讓人，並且在此藉由引用的方式併入本文 中。該影像系統可以是能夠定位的，以沿著光學釉取得電 路板上表面的影像，而擷取到影像。明確地說，該系統判 定所分散材料的性質（例如，分散材料的高度和直徑）。將 所分散材料的性質與編程在該控制器中的可接受限定值做 比較，並做出該電路板通過檢查或必須重製的決定。然後 利用從此種影像系統取得的資訊來調整該分散製程的某些 參數，以更精準地達到預期結果。 一經測量，可將所測得的量與所計算的分散材料量做 比較，以判定該分散操作的精確性。明確地說，可計算出 透過該分散噴嘴分散的材料體積流速，以建立一計算量。 也可運用流量計來計算透過該喷嘴分散的材料量。雖然非 必要，但可擷取影像以建立一測量量的階段，以幫助增進 該分散操作的精確性，因為該測得量和該計算量之間的任 何差異皆可由該控制器來校正。 因此，應觀察到本發明至少一實施例的分散器能夠在 不需潤濕電路板下精確分散黏性材料。傳統分散器（例如， 鑽頭式分散器）通常會在分散之前潤濕電路板。傳統的噴射 系統雖然不需要潤濕，通常無法分散擁有可變量尺寸 (quantity size)的材料。本發明實施例之分散器能夠擁有快 速且容易置換的喷嘴組件，以改變分散在基材上的材料尺 寸。此外，所提供的活塞和分散道之配置方式，更進一步 22 200821043 改良沉積在基材上的材料量之精確度。 在此揭示之分散單元可應用在任何適合的分散器上。 例如，可運用擁有不同材料供應配置或移動配置的分散單 元。

文中已描述本發明之至少一實施例，依據實施例，熟 知技藝者可輕易構思出各種改造、調整和改善。此類改造、 調整和改善亦落在本發明範圍和精神内。據此，前面描述 僅是作為範例，而非旨在限制。本發明之限制僅由如下申 請專利範圍及其等效範圍所界定。 【圖式簡單說明】 為了對本發明有更佳了解，可參考文中藉由引用方式 併入的圖式，其中： 第1圖係與本發明實施例並用之分散器的簡要圖； 第2圖係本發明一實施例之分散單元的透視圖； 第3圖係沿著第2圖所示之分散器單元的線3 - 3取得 之剖面圖； 第4圖係沿著第2圖所示之分散器單元的線4-4取得 之剖面爵； 第5圖係第3圖所示之分散器單元處於預分散位置時 的喷嘴放大剖面圖； 第6圖顯示處於分散位置時的喷嘴放大剖面圖； 第7圖係第6圖喷嘴的孔洞組件之放大剖面圖；以及 第8圖係文中所示之分散器單元的内部零組件分解透 視圖。 23 200821043 明 說 lgu f 符 件 元 要 主 Γ .

10 分散器 14 分散單元 18 框架 22 手臂 26 材料供應組件 30 馬達組件 34 噴嘴組件 3 8 編碼器刻度計 42 馬達外罩 46 磁鐵 50 腔室 55 準直銷 58 連接螺桿 62 活塞筒圓柱 70 平坦表面

79 彈性材料件 84 進料管 88 孔洞組件 92 孔洞接合器 96 通道 100 凹槽 104 分散道 12 印刷電路板 16 控制器 20 基座 2 4 分散組件 28 編碼器組件 32 分散器外罩 36 編碼器外罩 4 0 位置編碼器 44 音圈 48 驅動桿 54 活塞驅動軛 56 噴嘴外罩 6 0 圓柱狀腔室 64 活塞 72 延伸道 76、78 密封件 80 針狀螺帽 86 入口配接件 9 0 孔洞插入件 94 錐狀表面 98 孔洞接合器下半部分 102 活塞筒圓柱下表面 106 擴大頭部 24 200821043 108 材料供應匣 110 安裝座 112 安裝桿 114 出口配接件 116 上蓋 118 空氣壓力入口 120 液位感應器 122 入口通道 124、 126 肩部

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Claims (1)

1. 200821043 十、申請專利範圍： 1 · 一種用以在基材上分散一黏性材料量的分散器，該分散 器至少包含： 一框架； 一升降系統，與該框架連結； 一分散器單元，其與該升降系統連結，該分散器單元 包含：

   一外罩，其擁有一腔室； 一活塞，設置在該腔室内，該活塞係經配置以在 該腔室内的一預分散位置和一分散位置之間移動； 一馬達，與該活塞連結，以在該腔室内驅動該活 塞移動；以及 一喷嘴，與該外罩連結，該喷嘴有一分散道且經 配置以在其内容納該活塞；以及 一控制裝置，與該馬達連結，以控制該馬達的運作； 其中該設置使得從該分散道分散出來的黏性材料量實 質上與移動該活塞至其分散位置時進入該分散道的活塞體 積相等。 2.如申請專利範圍第1項所述之分散器，其中該外罩更包 含一形成在該外罩内的肩部，其中該活塞包含一肩部，其 配置用以與該外罩的肩部嚙合，以限制該活塞至其分散位 置的移動。 26 200821043 3 .如申請專利範圍第1項所述之分散器，其中該外罩包含 一設置在該腔室内的活塞筒，該活塞筒具有一可滑動容納 該活塞的内徑。 4.如申請專利範圍第3項所述之分散器，其中該活塞筒的 内徑能容納該活塞的直徑。

   5.如申請專利範圍第1項所述之分散器，其中該馬達包含 線性音圈馬達。 6.如申請專利範圍第1項所述之分散器，其中該喷嘴包含 一孔洞，該孔洞擁有與該分散道流體連通的小直徑通道。

   7.如申請專利範圍第6項所述之分散器，其中該分散器單 元更包含一形成在該外罩中的開口，以輸送黏性材料至 該分散道。 8.如申請專利範圍第7項所述之分散器，其中該輸送黏性 材料至該分散道係在該活塞移動至其分散位置時被該活塞 阻斷。 - 9.如申請專利範圍第7項所述之分散器，其中該活塞在毗 27 200821043 鄰該分散道的一端處擁有一平坦端。 1 〇· —種在基材上分散黏性材料之分散器，該分散器至少 包含： 一框架； 一升降系統，與該框架連結； 一分散器單元，與該升降系統連結，該分散器單元包

   含： 一外罩，其擁有一腔室； 一活塞筒，設置在該腔室内； 一活塞，設置在該活塞筒内，該活塞配置成在該 腔室内的一預分散位置和一分散位置之間移動； 一噴嘴，與該外罩連結，該喷嘴擁有一分散道； 以及 一馬達，與該活塞連結，以驅動該活塞在該活塞 筒内移動；以及 一按制裝置，與該馬達連結，以控制該馬達的運作。 11 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之分散器，其中該外罩包 含形成在其内的一肩部，並且其中該活塞包含一肩部且配 置用以與該外罩的肩部嚙合，以在移動該活塞至其分散位 置時限制該活塞的移動。 28 200821043 1 2.如申請專利範圍第1 0項所述之分散器，其中該設置使 得從該分散道分散出的黏性材料量實質上與移動該活塞至 該分散位置時進入該分散道的活塞體積相等。 1 3.如申請專利範圍第1 0項所述之分散器，其中該活塞筒 擁有一可滑動容納該活塞的内徑。

   14.如申請專利範圍第13項所述之分散器，其中該活塞筒 的内徑可容納該活塞的直徑。 1 5.如申請專利範圍第1 0項所述之分散器，其中該馬達包 含線性音圈馬達。 1 6.如申請專利範圍第1 0項所述之分散器，其中該噴嘴包 含一孔洞，該孔洞擁有與該分散道流體連通的小直徑通道。

   1 7.如申請專利範圍第1 0項所述之分散器，其中該分散器 單元更包含一黏性材料供應容器，其配置用以透過形成在 該外罩内的該開口輸送黏性材料至該分散道。 1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之分散器，其中該輸送黏 性材料至該分散道係在該活塞移動至其分散位置時被該活 塞阻斷。 29 200821043 1 9.如申請專利範圍第1 7項所述之分散器，其中該活塞在 毗鄰該分散道的一端處擁有一平坦端。 2 0. —種用以在基材上分散黏性材料的分散器，該分散器 至少包含： 一框架；

   一升降系統，與該框架連結； 一分散器單元，與該升降系統連結，該分散器單元包 含： 一外罩，其擁有一腔室， 一開口 ，形成在該外罩内，以輪送黏性材料至該 腔室， 一活塞，設置在該腔室内，該活塞配置用以在該 腔室内從一回縮的預分散位置移動至一延伸的分散位置， 一馬達，與該活塞連結，以驅動該活塞在在該腔 室内的回縮和延伸位置之間移動，以及 一噴嘴，與該外罩連結，該喷嘴擁有一分散道； 以及 一控制裝置，與該馬達連結，以控制該馬達的運作， •其中該設置使該活塞配置成從黏性材料透過該開口傳 送至該腔室的回縮位置移動至該活塞朝向該噴嘴之分散道 移動以阻斷進入該分散道之黏性材料流的延伸位置。 30 200821043 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項所述之分散器，其中該外罩内 更包含一肩部，其中該活塞包含一肩部，其配置以與該外 罩的肩部嚙合，以在移動至該延伸位置時限制該活塞的移 動。

   22.如申請專利範圍第20項所述之分散器，其中該設置使 得從該分散道分散出的黏性材料量實質上與進入該分散道 的活塞體積相等。 2 3.如申請專利範圍第20項所述之分散器，其中該外罩包 含一設置在該腔室内之活塞筒，該活塞筒擁有一可滑動容 納該活塞的内徑。 2 4.如申請專利範圍第23項所述之分散器，其中該活塞筒 的内徑可容納該活塞的直徑。 25 .如申請專利範圍第20項所述之分散器，其中該馬達包 含線性音圈馬達。 26.如申請專利範圍第25項所述之分散器，其中該喷嘴包 含一孔洞，該孔洞擁有與該分散道流體連通的小直徑通道。 31 200821043 2 7.如申請專利範圍第20項所述之分散器，其中該分散器 單元更包含一黏性材料供應容器，其配置以透過該開口輸 送黏性材料至該腔室。 2 8.如申請專利範圍第2 0項所述之分散器，其中該開口的 尺寸可選擇性擴大或縮小。

   2 9.如申請專利範圍第20項所述之分散器，其中該活塞在 毗鄰該分散道的一端處擁有一平坦端。 3 0. —種從一分散器分散黏性材料的方法，該分散器的類 型係具有一腔室、一用以傳送黏性材料至該腔室之開口、 一與該腔室流體連通的分散道以及一可在該分散道内移動 的活塞，該方法至少包含： 以遠離該分散道的方向移動該活塞； Φ 透過該開口輸送黏性材料至該腔室； 以朝向該分散道的方向移動該活塞； 藉由在該活塞朝向該分散道移動時，以該活塞阻斷該 開口來切斷黏性材料的輸送；以及 射出一黏性材料量。 “ 3 1.如申請專利範圍第3 0項所述之方法，其中該分散器所 射出的該黏性材料量實質上與移動進入該分散道的活塞體 32

   200821043 積相等。 3 2.如申請專利範圍第30項所述之方法，更包含改 該腔室之該開口的尺寸。 3 3 .如申請專利範圍第3 0項所述之方法，更包含藉 該活塞朝向該分散道移動的距離來改變射出的黏 3 4. —種從一分散器分散黏性材料的方法，該分散 型係擁有一腔室、一傳送黏性材料至該腔室之開口 該腔室流體連通的分散道以及一可在該分散道内移 塞，該方法至少包含： 以遠離該分散道的方向移動該活塞； 透過該開口輸送黏性材料至該腔室； 朝向該分散道的方向移動該活塞；以及 射出實質上與移動進入該分散道内之活塞體積 黏性材料量。 3 5. —種從一分散器分散黏性材料的方法，該分散 類係擁有一腔室、一用以輸送黏性材料至該腔室的 一其内形成有一延伸道的活塞筒且該活塞筒設置在 内、一與該腔室和該活塞筒之延伸道流體連通的分 變進入 由改變 性材料 器的類 、一與 動的活 相等的 器的種 開口、 該腔室 散道、 33 200821043 以及一設置在該活塞筒的延伸道内且配置用以進入該分散 道以分散一黏性材料量的活塞，該方法至少包含： * 選擇一欲設置在該腔室内之活塞筒； > 選擇欲設置在該活塞筒之延伸道内的活塞； 以遠離該分散道的方向移動該活塞； 透過該開口輸送黏性材料至該腔室； 朝向該分散道的方向移動該活塞；以及 # 射出一黏性材料量。 3 6.如申請專利範圍第33項所述之方法，更包含藉由在每 一次該活塞射出一黏性材料量時，使該活塞停留一段受控 制的時間，以控制來自該分散器之黏性材料的流速。

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