專利名稱：噴射裝置和應(yīng)用該噴射裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于將粘性介質(zhì)微滴噴射到一基板上的方法和系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及一種用于將微滴噴射到一基板上的方法和系統(tǒng)，其中，形成在基板上的沉積的尺寸可以改變。
背景技術(shù)：
用于將粘性介質(zhì)例如焊錫膏或膠粘物的微滴噴射到一基板例如一電子電路板上因而在將元件安裝到該基板上之前在該基板上形成沉積的系統(tǒng)、裝置和方法在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的。這種噴射系統(tǒng)一般包括一用于在噴射粘性介質(zhì)之前容納一小體積的粘性介質(zhì)的噴嘴空間、一與該噴嘴空間連通的噴射噴嘴、一用于沖擊該粘性介質(zhì)并且從該噴嘴空間通過該噴射噴嘴以微滴形式噴射粘性介質(zhì)的沖擊裝置和一用于將粘性介質(zhì)供給到所述噴嘴空間中的供給器。
因?yàn)樵陔娮与娐钒逯圃熘猩a(chǎn)速度是一重要因素，所以優(yōu)選地“在飛行中”進(jìn)行粘性介質(zhì)的涂布，即無需為了基板上的每一個(gè)待沉積粘性介質(zhì)的位置而停止。
當(dāng)在一基板例如一電路板上涂布焊錫膏或類似物時(shí)，長期以來都要求在基板的不同位置上具有不同的沉積用尺寸或面積。當(dāng)采用噴射時(shí)，一種技術(shù)方案是彼此疊加地施加若干小滴，因而形成一較大的沉積。還建議通過控制對粘性介質(zhì)的沖擊而改變噴射微滴的體積，從而改變形成的沉積的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是針對改變基板上的噴射沉積的尺寸這一問題而提供一可選的技術(shù)方案。
通過提供一種具有獨(dú)立權(quán)利要求中所定義的特征的方法和系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的該目的和其它目的。優(yōu)選實(shí)施例定義在從屬權(quán)利要求中。
對于本申請的目的，應(yīng)該注意的是，術(shù)語“粘性介質(zhì)”應(yīng)該解釋為焊錫膏、焊劑、粘結(jié)劑、導(dǎo)電粘結(jié)劑或其它任何種類的用于將元件緊固到一基板、導(dǎo)電油墨、電阻膏或類似物上的介質(zhì)；術(shù)語“沉積”指通過一個(gè)或多個(gè)噴射微滴而涂布在一基板上的一位置處的有關(guān)粘性介質(zhì)量；術(shù)語“沉積尺寸”主要指沉積將覆蓋的基板上的面積，而且微滴體積的增加一般導(dǎo)致沉積高度也增加；以及術(shù)語“基板”應(yīng)該解釋為一印刷電路板(PCB)、一用于球狀網(wǎng)格陣列(BGA)的基板、芯片級封裝(CSP)、方形扁平封裝(QFP)、晶片、倒裝晶片或類似物。
還應(yīng)該注意的是，與一接觸式分送過程例如“流體潤濕”相比，術(shù)語“噴射”應(yīng)解釋為一利用一流體噴射以形成粘性介質(zhì)微滴并將該微滴從一噴射噴嘴發(fā)射到一基板上的非接觸式分送過程。
因此，本發(fā)明基于通過調(diào)節(jié)供給到一噴嘴空間或其它合適的腔室中的粘性介質(zhì)的量而改變待噴射的微滴的體積這一有利思想，其中，該粘性介質(zhì)用于隨后從所述噴嘴空間或腔室中噴射粘性介質(zhì)微滴。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以噴射體積變化的粘性介質(zhì)微滴，而無需對沖擊裝置或需要的操作進(jìn)行任何調(diào)節(jié)或調(diào)整。即使當(dāng)具有以相同方式動作-即具有相同的長度、沖擊行程加速度和速度-的相同沖擊裝置時(shí)，也可以改變噴射微滴的體積。因此，通過當(dāng)利用沖擊裝置沖擊粘性介質(zhì)時(shí)調(diào)節(jié)噴嘴空間中存在的粘性介質(zhì)的量，可以很精確地選定微滴的體積和因而所需的沉積尺寸。
與現(xiàn)有的改變通過噴射所形成的沉積的尺寸的技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，與將若干微滴噴射到基板上的同一位置的技術(shù)方案相比，對于每一沉積只需噴射一個(gè)微滴。因此，可以“在飛行中”進(jìn)行噴射，即無需為了將額外的微滴噴射到同一位置處而停止。可選地，對于每一微滴，噴射系統(tǒng)或裝置不必多于一次地越過希望的沉積位置。
此外，當(dāng)在同一位置噴射多個(gè)微滴時(shí)，必須兼顧小微滴和大微滴，其中，小微滴將在體積可選方面提供良好的靈活性，而大微滴對于非常大的沉積將需要較少的微滴。因此，通過利用本發(fā)明將粘性介質(zhì)涂布到基板上，可以獲得微滴體積的較大靈活性，并且可以大大減少用于粘性介質(zhì)涂布所需的時(shí)間，并因此可以提高總體生產(chǎn)速度。
其次，與控制對粘性介質(zhì)的沖擊的技術(shù)方案相比，根據(jù)所提出的技術(shù)方案，通過調(diào)整一沖擊裝置對粘性介質(zhì)的沖擊深度-即行程長度-而進(jìn)行沖擊。然而，行程長度的變化對噴射微滴的出口速度，即當(dāng)微滴離開噴嘴出口時(shí)所具有的速度也有影響。因此，為了改變微滴體積而改變行程長度將顯著地改變噴射微滴的出口速度。實(shí)際上，研究已表明，對出口速度的影響大于對微滴體積的影響。
當(dāng)“在飛行中”進(jìn)行噴射時(shí)，在實(shí)際噴射微滴時(shí)噴射裝置和基板之間具有相對運(yùn)動。然后，必須在噴嘴和基板之間的相對速度、噴嘴和基板之間的高度-即沿噴射方向的“飛行”距離-和噴射或出口速度等方面仔細(xì)地計(jì)算當(dāng)噴射微滴時(shí)噴射裝置所處的位置，以便在基板上的正確位置處形成沉積。至于噴射速度，如果太高，微滴在碰撞電路板時(shí)將分裂成多個(gè)更小的微滴，而如果速度太低，定位精確度將降低。
因此，為了精確地計(jì)算正確的噴射時(shí)刻和位置，嚴(yán)格控制出口速度非常重要。因此，出口速度顯著變化對噴射結(jié)果的品質(zhì)有不利的影響。如果基板和噴射裝置之間的相對運(yùn)動減慢，將可以減小出口速度變化的影響。然而，這當(dāng)然會增加涂布粘性介質(zhì)所需的時(shí)間。因此，與已知的控制對粘性介質(zhì)的沖擊的技術(shù)方案相比，本發(fā)明為粘性介質(zhì)噴射提供改善的噴射結(jié)果品質(zhì)和/或提高的生產(chǎn)速度。
根據(jù)本發(fā)明，噴射系統(tǒng)包括一用于將粘性介質(zhì)供給至一噴射噴嘴的供給器，其中，粘性介質(zhì)微滴可以從該噴射噴嘴噴射。噴射系統(tǒng)還包括一用于沖擊由供給器供給的粘性介質(zhì)的沖擊裝置，以便通過所述噴嘴朝基板噴射粘性介質(zhì)微滴。在對粘性介質(zhì)進(jìn)行沖擊之后，沖擊裝置優(yōu)選地立即返回一準(zhǔn)備沖擊的位置，以免干擾用于隨后的噴射微滴的粘性介質(zhì)供給。
該噴射噴嘴本身包括一噴嘴出口，微滴通過該噴嘴出口朝向基板噴射，所述噴嘴出口位于噴嘴的一端。下文將噴嘴出口所在的噴嘴端部稱為噴嘴下部，即使該系統(tǒng)當(dāng)然可以沿任何方向定向以噴射微滴而不僅僅是向下。此外，噴嘴具有限定一與噴嘴出口開放式連通的噴嘴空間的環(huán)繞內(nèi)壁。噴嘴的與噴嘴出口相對的部分-下文稱為噴嘴上部-設(shè)置用于接納由供給器供應(yīng)的粘性介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，在噴射各單個(gè)微滴之前用粘性介質(zhì)將噴嘴空間填充至一變化的程度，該程度根據(jù)待噴射的微滴體積而調(diào)節(jié)，所述微滴體積本身取決于所需的沉積尺寸。對于最大的微滴體積，整個(gè)噴嘴空間都填充有粘性介質(zhì)。
優(yōu)選地，從上部朝噴嘴出口進(jìn)行噴嘴空間的填充。換句話說，當(dāng)噴嘴空間由粘性介質(zhì)部分填充時(shí)，噴嘴空間的下部沒有粘性介質(zhì)，見下文參考附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明。因此，基本上是空隙沒有粘性介質(zhì)從噴嘴出口延伸到和貫穿供給器。
此外，噴嘴優(yōu)選地構(gòu)造成使噴嘴空間或至少噴嘴空間的一主要部分沿朝向噴嘴出口的方向逐漸變細(xì)而呈錐形，所述錐形甚至較優(yōu)選地具有一圓錐形-或者較確切地，一截頭圓錐形-構(gòu)形。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，供給速率，即通過供給器將粘性介質(zhì)供應(yīng)到噴射噴嘴的速率是可調(diào)節(jié)的。因此，可以調(diào)節(jié)用于將適當(dāng)量的粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中以噴射一所需體積的微滴所需要的時(shí)間。這意味著可以使用于將適當(dāng)量的粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中所需的時(shí)間保持在一基本恒定的水平，而與粘性介質(zhì)的量和因而所需的微滴體積無關(guān)，并且如果希望的話，可以使相應(yīng)的噴射序列保持一恒定的頻率。此外，可以調(diào)節(jié)供給速率和因而供給適當(dāng)量的粘性介質(zhì)所需的時(shí)間以適應(yīng)不同的噴射頻率。
根據(jù)一示意性實(shí)施例，通過改變供給動作的持續(xù)時(shí)間，即供給器將粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中的期間而改變供給到噴嘴空間中用于噴射一微滴的粘性介質(zhì)的控制量。因此，可以使供給速率保持基本恒定。
應(yīng)該注意的是，供給速率影響供給壓力，即粘性介質(zhì)所經(jīng)受的沿供給方向向前推動該粘性介質(zhì)的壓力。因此，供給壓力調(diào)節(jié)粘性介質(zhì)流入噴嘴空間的速率。當(dāng)對于一特定的微滴體積以一較高頻率進(jìn)行噴射時(shí)，必須減少用于將適當(dāng)量的粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中所需的時(shí)間。因此，希望在不改變微滴體積的情況下增加噴射頻率需要增加供給壓力，反之亦然。相應(yīng)地，希望在不改變噴射頻率的情況下增加微滴體積需要增加供給壓力。
而且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，噴射系統(tǒng)還包括一位于所述噴射噴嘴和供給器之間并與噴嘴空間的上部開放式連通的噴射室。因此，當(dāng)供給器將粘性介質(zhì)供應(yīng)給噴嘴空間時(shí)，通過該噴嘴室供應(yīng)粘性介質(zhì)。根據(jù)該實(shí)施例，通過使沖擊裝置的一端面沖擊噴射室中的粘性介質(zhì)而進(jìn)行實(shí)際噴射。因此，沖擊效應(yīng)通過噴射室中的粘性介質(zhì)而傳播，并且使容納在噴嘴空間中的粘性介質(zhì)通過噴嘴出口噴射到基板上。然后，可以發(fā)現(xiàn)，噴射的粘性介質(zhì)微滴的體積基本相應(yīng)于容納在噴嘴空間中的粘性介質(zhì)的體積。因此，通過當(dāng)利用沖擊裝置粘性沖擊介質(zhì)時(shí)調(diào)節(jié)噴嘴空間中存在的粘性介質(zhì)量，可以很精確地選定微滴的體積和因而所需的沉積尺寸。
在本技術(shù)領(lǐng)域經(jīng)常遇到的一個(gè)問題是提供一種可重現(xiàn)的精確的微滴尺寸。特別地，在一噴射序列中噴射的第一微滴(們)-即在所述噴射序列之前的暫停之后-與隨后的噴射序列中的后續(xù)微滴相比，或者與所希望的微滴尺寸相比，趨于具有不同的尺寸。對隨后的第一微滴(們)的體積精確度有負(fù)作用的暫停持續(xù)時(shí)間取決于所述供給壓力。因此，如果暫停之前和之后的供給壓力較低，該暫停所需的因?yàn)閷ξ⒌误w積精確度有負(fù)作用而需要對微滴體積進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間比所述供給壓力較高時(shí)所需的(暫停)時(shí)間長。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過在于暫停之后噴射第一微滴之前提供一供給壓力而解決上述問題，該供給壓力相應(yīng)于噴射一噴射序列內(nèi)的相繼微滴時(shí)的供給壓力，即該相繼微滴在噴射序列中如此之晚以致于不會遇到第一微滴(們)的問題。根據(jù)這些實(shí)施例，在所述暫停期間起動供給器，以便將粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中并使該粘性介質(zhì)完全填充噴嘴空間。當(dāng)噴嘴空間已填滿時(shí)，任何過量的粘性介質(zhì)-即以超過所述空間可容納的量供給到噴嘴空間中的粘性介質(zhì)-流出噴嘴空間。在將用于噴射所需體積的微滴所需要的粘性介質(zhì)量供給到噴射空間中之前，將噴射空間中存在的粘性介質(zhì)量減少一預(yù)設(shè)量，以便使存在于噴嘴空間中的粘性介質(zhì)量在所述減少之后為一預(yù)定或預(yù)設(shè)程度。
優(yōu)選地，小心地選擇暫停期間起動供給器以填充噴嘴空間的時(shí)間-即在暫停之后開始第一微滴噴射之前的期間-以便確保填充整個(gè)噴嘴空間，同時(shí)盡可能地減少不希望的過量粘性介質(zhì)通過噴嘴出口而流動。優(yōu)選地根據(jù)選定的供給速率和相應(yīng)的供給壓力計(jì)算所述期間。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，噴射一噴射序列的第一微滴之前的供給速率與隨后噴射噴射序列內(nèi)的相繼微滴期間的供給速率不同。優(yōu)選地，噴射第一微滴之前的供給速率增加。這自然可以在仍然獲得所需的供給壓力的同時(shí)減少供給動作的持續(xù)時(shí)間，并且可以縮短為了噴射第一微滴而預(yù)填充噴嘴空間所需的時(shí)間。
然而，還令人驚奇地示出，通過增加供給速率和減少供給持續(xù)時(shí)間以便仍然獲得用于噴射第一微滴所需的供給壓力，減少了不希望出現(xiàn)的過量粘性介質(zhì)流出噴嘴空間這一現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，清除了在所述暫停期間填充噴嘴空間時(shí)可能流出噴射出口的所有過量粘性介質(zhì)。該實(shí)施例將在下文得到進(jìn)一步說明。
對于在噴嘴和供給器之間設(shè)置一噴射室的實(shí)施例，通過增加或擴(kuò)大噴射室的容積而實(shí)現(xiàn)(流出噴射出口的粘性介質(zhì)的)所述減少。因此，由于與噴射室開放式連通以及噴射室和噴嘴空間由粘性介質(zhì)完全填充-即處于基本上沒有空隙的狀態(tài)，使相應(yīng)于(噴射室的)擴(kuò)大的粘性介質(zhì)量回收或回退到噴射室中。因此，可以預(yù)知或預(yù)定剛剛完成所述擴(kuò)大之后的噴嘴空間容積。然后，通過將適當(dāng)量的粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中并以上述方式?jīng)_擊粘性介質(zhì)而重新開始噴射。
優(yōu)選地，噴射室的與噴射噴嘴相對的一壁由沖擊裝置的一沖擊端面構(gòu)成，所述端面優(yōu)選地為圓形。因此，該沖擊裝置的沖擊端面限定噴射室的一壁。鑒于在暫停期間填充噴嘴空間以及為暫停之后噴射第一微滴(們)做準(zhǔn)備，所述沖擊端面進(jìn)入或已進(jìn)入空閑位置。這可以通過在剛剛噴射最后微滴之后以及暫停之前，即當(dāng)噴嘴空間優(yōu)選地基本沒有粘性介質(zhì)時(shí)，使端面快速地到達(dá)空閑位置而進(jìn)行。根據(jù)另一示例，使端面緩慢到達(dá)空閑位置，以避免噴嘴空間中可能存在的粘性介質(zhì)的任何意外噴射。
在端面運(yùn)動到空閑位置之后，可以通過使沖擊裝置的端面沿遠(yuǎn)離噴嘴的方向從所述空閑位置運(yùn)動到一準(zhǔn)備沖擊的位置而擴(kuò)大噴射室。因此，可以擴(kuò)大噴射室以及因此使粘性介質(zhì)從噴嘴空間回退，而無需用于擴(kuò)大噴射室的額外裝置或元件。
因此，以上說明的使沖擊裝置到達(dá)空閑位置包括在剛剛噴射最后微滴之后以及暫停之前使沖擊裝置運(yùn)動到空閑位置的替換方案，即使得沖擊裝置沒有時(shí)間回退到準(zhǔn)備沖擊的位置，并首先使沖擊裝置運(yùn)動到準(zhǔn)備沖擊的位置，然后移動到空閑位置。
影響噴射的精確度以及因而設(shè)置在基板上的粘性介質(zhì)的品質(zhì)的另一變量是將微滴噴射到基板上的速度。研究已表明，當(dāng)改進(jìn)微滴體積時(shí)，噴射微滴的出口速度受到影響。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過改進(jìn)沖擊裝置的沖擊特性而控制噴射微滴的出口速度。優(yōu)選地，這可以通過調(diào)節(jié)沖擊裝置的沖擊速度或沖擊力而實(shí)現(xiàn)，以便可以保持一預(yù)定出口速度而與待噴射微滴的體積無關(guān)。并且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與較大體積的微滴相比，較小體積的微滴具有較低的出口速度。因此，優(yōu)選的是對于較小體積的微滴沖擊速度或沖擊力增加，而對于較大體積的微滴沖擊速度或沖擊力則減小。
正如本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所清楚的，可以選擇多種不同的用于完成微滴噴射的沖擊裝置，如一磁致伸縮、電致伸縮或電磁致動器，或者一具有形狀記憶合金特性的致動器。然而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，采用一壓電致動器。然后，通過調(diào)節(jié)施加到壓電致動器上的電壓而完成上述沖擊速度或沖擊力的調(diào)節(jié)。
即使可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)想多種-假設(shè)不同-用于供給粘性介質(zhì)的裝置或設(shè)備，如氣動裝置、齒輪傳動裝置、活塞泵等，但根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述供給器為一可旋轉(zhuǎn)的進(jìn)給螺桿。這種用于將粘性介質(zhì)供給到一噴射室或一噴射系統(tǒng)的噴射噴嘴中的進(jìn)給螺桿已在結(jié)合于此作為參考的WO 99/64167中公開。另一示例公開于也結(jié)合于此作為參考的待審瑞典專利申請SE 0104210-5中。
使用這種可旋轉(zhuǎn)進(jìn)給螺桿可以有利地以一種準(zhǔn)確、快速而簡單的方式控制粘性介質(zhì)到噴嘴空間的供給。與使用一將粘性介質(zhì)供應(yīng)給噴射噴嘴的壓力裝置相比，可旋轉(zhuǎn)進(jìn)給螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動將直接影響該可旋轉(zhuǎn)進(jìn)給螺桿的靠近噴嘴空間的輸出端處的粘性介質(zhì)的動作，其中，所述壓力裝置將只在一定的時(shí)間延遲之后才在噴射噴嘴處產(chǎn)生作用，所述時(shí)間延遲由壓力波通過粘性介質(zhì)從壓力裝置行進(jìn)到噴嘴所花的時(shí)間確定。此外，通過使進(jìn)給螺桿的供給出口靠近噴射噴嘴或噴射室放置，其中的粘性介質(zhì)的可壓縮性可能對供給控制精確度產(chǎn)生負(fù)作用的容積顯著減小，因而限制了所述可壓縮性引起的難以精確控制供給操作這一負(fù)作用。
根據(jù)本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施例，提供了用于從噴嘴出口清除粘性介質(zhì)的裝置。因而清除了可能附著在噴嘴出口上的粘性介質(zhì)殘留物。因此，有效地避免了粘性介質(zhì)殘留物干涉噴射微滴以致改變微滴體積-例如，位于噴嘴出口處的大量粘性介質(zhì)殘留物可能與表面分開并粘附到及包含在噴射微滴中-這一問題。此外，當(dāng)噴射微滴與殘留物“碰撞”時(shí)，不會造成粘性介質(zhì)殘留物使粘性介質(zhì)濺射的危險(xiǎn)。對于當(dāng)在暫停期間填充噴嘴空間時(shí)過量的粘性介質(zhì)可能流出噴嘴出口的實(shí)施例，也通過設(shè)置清除裝置而從噴嘴出口清除過量的粘性介質(zhì)。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一經(jīng)過噴嘴出口的氣流，該氣流的大小和速度足以將粘性介質(zhì)隨氣流送離噴嘴出口處的區(qū)域。在一噴射系統(tǒng)中提供這種氣流公開于結(jié)合于此作為參考的待審國際專利申請PCT/SE02/00807中。
在噴射微滴期間提供一氣流具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，將在噴射一微滴后附著在噴嘴出口表面上的所有粘性介質(zhì)殘留物立即送離噴嘴出口附近。其次，該氣流可以拾起少量粘性介質(zhì)并將其送離出口噴嘴，該少量粘性介質(zhì)已從微滴或射流中掉落并且將以其它方式作為殘留物粘附到噴嘴出口的表面上。因而防止所述粘性介質(zhì)殘留物堆積或聚集在噴嘴出口處。此外，氣流還將把所述過量粘性介質(zhì)送離噴嘴出口。
優(yōu)選地，通過一負(fù)壓發(fā)生器(suction generator)，即一真空噴射器或其它任何合適類型的負(fù)壓發(fā)生器產(chǎn)生氣流。然后，所述負(fù)壓發(fā)生器設(shè)置在環(huán)繞噴嘴出口的區(qū)域的沿氣流方向觀察的下游。
此外，根據(jù)示意性實(shí)施例，噴射系統(tǒng)具有一壁，該壁與噴嘴出口間隔分開并位于噴嘴出口的沿噴嘴出口處的噴射微滴的方向觀察的下游。作為一示例，所述壁可以構(gòu)成一噴嘴支承件的一部分，但是也可以設(shè)置成對噴嘴沒有任何支承功能。在該壁和噴嘴出口之間形成一用作一用于噴嘴出口處或經(jīng)過噴嘴出口的氣流的通道或?qū)蚪Y(jié)構(gòu)的空間。因?yàn)樗霰谖挥趪娚渎窂街校栽摫诰哂幸慌c噴嘴出口同心的開口或孔。因而允許噴射微滴經(jīng)由該孔通過該壁。優(yōu)選地，該壁的孔還用作一用于朝向噴嘴出口的氣流的入口。
根據(jù)本發(fā)明的示意性實(shí)施例，噴射系統(tǒng)包括在一可釋放地安裝在一機(jī)器中的噴射組件中，該機(jī)器利用該噴射組件為一基板提供粘性介質(zhì)沉積。這種組件盒公開于結(jié)合于此作為參考的WO 00/61297中。
通過可釋放地安裝在機(jī)器中，所述組件可以用作一易于更換并容納粘性介質(zhì)的分開單元。除了當(dāng)粘性介質(zhì)流出時(shí)更換組件這一明顯的應(yīng)用之外，該組件還可以設(shè)計(jì)成特別適合于涂布一定體積范圍內(nèi)的微滴。應(yīng)該注意的是，為了使沉積直徑增加到2倍，微滴體積將很可能根據(jù)沉積高度受體積增加的影響程度而必須增加到4倍和8倍之間。因此，例如，如果在基板上設(shè)置其直徑從0.25mm改變至最高達(dá)0.8mm的粘性介質(zhì)沉積，則可以提供向基板供應(yīng)其直徑范圍為0.25-0.5mm的沉積的一組件，以及向基板供應(yīng)其直徑范圍為0.4-0.8mm的沉積的另一組件。
下面將通過舉例說明實(shí)施例而對本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說明。


現(xiàn)在將參考附圖較詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是示出一種用于涂布焊錫膏的機(jī)器的整體輪廓的透視圖，該機(jī)器包括一根據(jù)本發(fā)明的用于噴射的系統(tǒng)；圖2是從上方觀察本發(fā)明的一對接裝置和一噴射組件的一實(shí)施例時(shí)的示意圖；圖3是示出圖2所示組件的下側(cè)的示意圖；圖4是示出圖2所示組件一剖切部分的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一廢料容器的一實(shí)施例的示意圖；圖6a-6a示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一實(shí)施例的不同程度的焊錫膏填充；圖7a和7b示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一實(shí)施例的操作原理；圖8是根據(jù)本發(fā)明的一噴嘴的一實(shí)施例的示意圖；圖9a和9b是示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一實(shí)施例的驅(qū)動信號的曲線圖；以及圖10a和10b是示出根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例的驅(qū)動信號的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一種根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器1的一實(shí)施例，所述機(jī)器1用于通過將一粘性介質(zhì)微滴噴射到基板2上而在所述基板2上形成沉積。為了便于說明，假定該粘性介質(zhì)為焊錫膏，它是一種如上文所定義的替代物。由于同樣的原因，基板2指一電路板，并且上文所討論的氣流氣體指空氣。在該實(shí)施例中，機(jī)器1屬于這樣一種類型，它包括一X梁3和一通過一X軌道16與該X梁3連接并可沿該X軌道16往復(fù)運(yùn)動的X運(yùn)輸器4。X梁本身可往復(fù)運(yùn)動地與一Y軌道17連接，因而可以垂直于所述X軌道16運(yùn)動。該Y軌道17剛性地安裝在該機(jī)器1中。所述運(yùn)動一般由線性馬達(dá)(未示出)驅(qū)動。
此外，機(jī)器1包括一用于承載基板2穿過機(jī)器1的輸送器18和一用于在即將進(jìn)行噴射時(shí)鎖止基板2的鎖止裝置19。
一對接裝置8連接到X運(yùn)輸器4上，以便在該對接裝置8處可釋放地安裝一組件5。組件5設(shè)置用于分送沖擊電路板2并在電路板2上形成沉積的焊錫膏微滴，即進(jìn)行噴射。
機(jī)器1還包括一支承可以替代目前由對接裝置8承載的組件5的其它組件22的交換組件支承件20。
此外，機(jī)器1包括在該實(shí)施例中為一攝像機(jī)的機(jī)器視覺裝置7。該攝像機(jī)7用于確定基板2的位置和轉(zhuǎn)動，并用于通過觀察沉積而檢查分送過程的結(jié)果。
此外，噴射機(jī)器1包括一負(fù)壓發(fā)生器和一壓縮空氣源(未示出)，該負(fù)壓發(fā)生器為一設(shè)置在X運(yùn)輸器4上的真空噴射器6。該真空噴射器6和壓縮空氣源通過一可連接到一輔助空氣導(dǎo)管接口上的空氣導(dǎo)管接口與對接裝置8連通，該輔助空氣導(dǎo)管接口在該實(shí)施例中為對接裝置8的輸入螺紋接頭9，如圖2所示。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，噴射機(jī)器包括一用于執(zhí)行運(yùn)行該機(jī)器的軟件的控制單元(未清楚地示出)。
簡要地說，噴射機(jī)器如下工作。通過其上放置有電路板2的輸送器18將該電路板2送入噴射機(jī)器1。當(dāng)電路板2位于X運(yùn)輸器4下方的正確位置時(shí)，借助于鎖止裝置19固定該電路板2。通過攝像機(jī)7定位預(yù)先設(shè)置在電路板2的表面上并用于確定電路板2的精確位置的基準(zhǔn)標(biāo)記。然后，通過以一預(yù)定(預(yù)編程序)的圖形在電路板2上方移動X運(yùn)輸器并且在預(yù)定位置處操縱噴射組件5而將焊錫膏涂布在電路板上所需位置。
參見圖2-3，現(xiàn)在將較詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的噴射組件5的一實(shí)施例。噴射組件包括一具有用于將該噴射組件5連接到對接裝置的一組件支承件10上的保持裝置的組件支架11，如圖2所示。此外，在該實(shí)施例中，噴射組件5包括一供應(yīng)焊錫膏的供應(yīng)容器12和一組件罩15。噴射組件5通過一包括入口42的氣動接口連接到所述真空噴射器6和壓縮空氣源上，該入口42定位成與一包括對接裝置8的出口41的輔助氣動接口以氣密接合的方式面接。出口41本身通過對接裝置8的內(nèi)部導(dǎo)管連接到上述輸入螺紋接頭9上。
現(xiàn)在將參考圖4較詳細(xì)地說明包括在組件罩15中的部件的結(jié)構(gòu)和功能。如圖4中所示，噴射組件5包括一沖擊裝置，該沖擊裝置在該實(shí)施例中構(gòu)成一包括多個(gè)堆疊在一起以形成一致動器部分21a的薄的壓電元件的壓電致動器21。該致動器部分21a的上端剛性地連接到組件罩15上。該組件還包括一剛性地連接到組件罩15上的襯套25。沖擊裝置還包括一剛性地連接到致動器部分21a的另一下端上的柱塞21b。該柱塞21b可以在可滑動地穿過該襯套25中的一孔的同時(shí)沿軸向移動。設(shè)置盤形彈簧24以便使柱塞21b頂著組件罩15而彈性平衡，并且用于為致動器部分21a提供預(yù)載荷。一噴射控制單元(未示出)將一驅(qū)動電壓間歇地施加到壓電致動器21上，因而使該壓電致動器21間歇式伸展，并且因此使柱塞21b根據(jù)焊錫圖形印刷數(shù)據(jù)相對于組件罩15往復(fù)運(yùn)動。
此外，該組件包括一可操作地指向小的焊錫膏微滴噴射到其上的電路板2的基本呈板形的噴射噴嘴26。在該噴射噴嘴26中設(shè)置有一由第一截頭圓錐部91和第二截頭圓錐部93限定的通孔，如圖8所示，該第一截頭圓錐部91從噴嘴26的頂部表面92延伸并向下穿過噴嘴26的大部分厚度，而該第二截頭圓錐部93從噴嘴26的底部表面94向上延伸至第一截頭圓錐部91的頂部平面。因此，截頭圓錐部91、93的頂部指向彼此。然而，第二截頭圓錐部93頂部的直徑大于第一截頭圓錐部頂部的直徑，并且因此它們通過一與噴嘴26的頂部表面92和底部表面94平行的環(huán)形部分95相連接。第一截頭圓錐部91的頂部限定一供微滴通過其中噴向電路板2的噴嘴出口27。此外，一噴嘴空間28由該第一截頭圓錐部91，即該第一截頭圓錐部的內(nèi)壁限定。因此，噴嘴出口27位于噴嘴26下部95的一端處，如圖8所示。噴嘴26上部96的另一端，即第一截頭圓錐部的基部設(shè)置用于接納被推動穿過噴嘴空間28并從噴嘴出口27噴出的粘性介質(zhì)。
柱塞21b包括一可滑動及軸向運(yùn)動地延伸穿過一活塞孔35的活塞部，該柱塞21b的所述活塞部的一沖擊端面38靠近所述噴嘴26設(shè)置。
一噴射室37由所述柱塞21b的端面38、襯套25的圓柱形內(nèi)壁、噴嘴26的與沖擊端面38相對設(shè)置的上表面92及噴嘴空間28的上端96限定。因此，噴射室37與噴嘴空間28的上部開放式連通。由壓電致動器21的間歇式伸展引起的柱塞21b朝向噴嘴26的軸向運(yùn)動將使噴射室37的容積迅速減小，并且因此對噴嘴空間28中容納的所有焊錫膏快速增壓以及通過噴嘴出口27噴射該焊錫膏。
焊錫膏通過一供給器23從供應(yīng)容器12供應(yīng)到噴射室37中，如圖2所示。該供給器包括一具有一部分設(shè)置在一管狀孔30中的電動機(jī)軸29的電動機(jī)(未示出)，所述管狀孔30延伸穿過組件罩15延伸到達(dá)一出口36。該出口36通過一設(shè)置在組件罩15中的管狀孔31、一沿襯套25的徑向延伸穿過該襯套25的壁的徑向孔39和一形成在該襯套25的內(nèi)表面中并從該徑向孔39的內(nèi)端向下延伸至噴射室37的軸向槽40與該噴射室37連通。
電動機(jī)軸29的一端部形成一與管狀孔30共軸線地設(shè)置在該管狀孔30中并在出口36處終止的可旋轉(zhuǎn)進(jìn)給螺桿32。所述可旋轉(zhuǎn)進(jìn)給螺桿32的主要部分由一由彈性體或類似物制成的管33圍繞，該管33與進(jìn)給螺桿32共軸線地設(shè)置在管狀孔30中，并且該可旋轉(zhuǎn)進(jìn)給螺桿32的螺紋與該管33的內(nèi)表面滑動接觸。該管的一替代物是一組有彈力的彈性O(shè)形環(huán)。
將從上述壓縮空氣源(未示出)中獲得的壓縮空氣設(shè)置成在供應(yīng)容器12所容納的焊錫膏上施加一壓力，因而將所述焊錫膏供應(yīng)至一設(shè)置在進(jìn)給螺桿32的螺紋起始處或上端的入口34。由一供應(yīng)控制單元(未示出)提供給電動機(jī)的電子控制信號使電動機(jī)軸29并且因而使可旋轉(zhuǎn)進(jìn)給螺桿32旋轉(zhuǎn)一所需角度，或者以一所需的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。然后使收集在可旋轉(zhuǎn)進(jìn)給螺桿32的螺紋和O形環(huán)33的內(nèi)表面之間的焊錫膏隨著電動機(jī)軸29的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過出口36、管狀孔31、徑向孔39、槽40和噴射室37從入口孔34行進(jìn)至噴嘴空間28。
如圖3和4所示，在噴嘴出口27的下方或沿噴射方向觀察的下游設(shè)置有一板或壁14。該板14具有一通孔13，噴射的微滴可以通過該通孔13而不會由板14妨礙或產(chǎn)生負(fù)作用。因此，該孔13與噴嘴出口27同心。該板14與噴嘴出口27間隔分開。在板14和噴嘴出口27之間形成有一氣流室44，該氣流室44是一用作一通道或?qū)蚪Y(jié)構(gòu)的空間，它與空氣噴射器6連接以便產(chǎn)生例如圖8中箭頭所示的位于噴嘴出口27處并通過該噴嘴出口27的氣流。在該實(shí)施例中，氣流室44為一圓盤形。在該實(shí)施例中，所述孔13用作一用于氣流流向并通過噴嘴出口27的入口。
一氣流導(dǎo)管43在氣流室44和一廢料容器50之間延伸，如圖5所示，所述廢料容器50設(shè)置在從氣流室44到真空噴射器6的流程中。該氣流導(dǎo)管43在圖4中不可見，因?yàn)樗由斓郊埰矫嬷?。廢料容器50可釋放地連接到噴射組件5上，并且如下面將詳細(xì)說明的那樣收納來自噴嘴出口27的殘留焊錫膏碎塊。該廢料容器50通過一設(shè)置在所述廢料容器50上的相應(yīng)接口在噴射組件5上的一接口處連接到該噴射組件5上。該廢料容器50提供噴射組件5與真空噴射器6之間的一接口及連通。因此，由真空噴射器6產(chǎn)生的負(fù)壓或真空輸送到噴射組件5，并輸送到連通的氣流導(dǎo)管43和氣流室44。
廢料容器50包括從所述連接接口延伸的一空氣導(dǎo)管53。該空氣導(dǎo)管53與一越過間隔壁54的收納空間55連通，該收納空間設(shè)置用于收納從噴嘴出口27清除的焊錫膏殘留物。
在收納室(收納空間)55的頂部，一窄的空氣導(dǎo)管52將氣流從該收納室55引至一過濾器56中。該過濾器56為一傳統(tǒng)類型，并用于阻止任何未收納到收納室55中的焊錫膏到達(dá)真空噴射器6。該過濾器56還與一出口導(dǎo)管57連通。
廢料容器50可釋放地連接到一屬于傳統(tǒng)類型的用于抽空廢料容器50的所述真空噴射器6上。該真空噴射器6通過所述空氣導(dǎo)管57、一連接器58和一空氣管59連接到該廢料容器50上。盡管該真空噴射器圖示為與噴射組件5和/或廢料容器50分開，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)當(dāng)然也可以設(shè)想真空噴射器6、噴射組件5和廢料容器50的多種其它布置或組合。
在工作時(shí)，真空噴射器6抽空廢料容器50。該抽空操作產(chǎn)生一穿過廢料容器的氣流，如圖5中的箭頭所示。因此，噴射組件5的氣流導(dǎo)管43和氣流室44也通過接口被抽空。因此，通過出口孔13吸入空氣，這產(chǎn)生一股沿與噴射微滴的方向相反的方向的較強(qiáng)氣流。該氣流經(jīng)過所述噴嘴出口27，并清除由于上述原因而可能已粘附在該噴嘴出口上的所有不希望的焊錫膏殘留物。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，在噴射每一微滴之前、期間和之后提供氣流。然而，如果較更合適的話，可以間歇地提供氣流。氣流軌跡這樣形成，即由于氣流的力量而將從噴嘴出口附近清除的焊錫膏碎塊向前運(yùn)送到收納室中，在此處焊錫膏碎塊或至少大部分焊錫膏碎塊將由于重力而落下。與氣流一起繼續(xù)向前進(jìn)入窄導(dǎo)管52的所有焊錫膏殘留物都將由過濾器56收納。
支承板14可以可選地包括一個(gè)或多個(gè)附加的孔。自然，其它孔必須定位和設(shè)計(jì)成能夠在噴嘴出口27處或經(jīng)過噴嘴出口27提供一強(qiáng)力氣流。
為了對每一微滴中的焊錫膏量進(jìn)行良好的控制和單獨(dú)的調(diào)節(jié)，在每次噴射之前設(shè)定噴嘴空間28的填充度。圖6a-6c中示出不同的填充度，它們同樣示出噴嘴60的可選實(shí)施例，該噴嘴60還包括一限定大部分噴嘴空間62的截頭圓錐部61。然而，(該噴嘴60)設(shè)置有一圓柱形部63，而非第二截頭圓錐部93。該圓柱形部63的上端與一圓錐截體61的頂端一致，而該圓柱形部63的下端設(shè)置在噴嘴60的底表面65處。在該可選實(shí)施例中，噴嘴出口64由圓柱形部63的下端限定。
從圖6a-6c中還可明顯看出，噴嘴空間62從其上部朝噴嘴出口64填充。因此，如果噴嘴空間62被填充一較小程度-如圖6a中所示，則噴射一較小的微滴，而如果噴嘴空間被完全填充-如圖6c中所示，則噴射可能最大的微滴。
如圖7a和7b中所示，在暫停之后噴射第一微滴之前，或者在起動噴射機(jī)器時(shí)，確定噴嘴空間的填充度是正確的，該噴嘴空間在這些圖中用標(biāo)號72表示。這可以通過首先利用進(jìn)給螺桿32將焊錫膏供給到噴嘴空間72中以完全填充噴嘴空間而實(shí)現(xiàn)，如圖7a中所示。在該過程中，甚至可以將少量焊錫膏推出噴嘴出口74。由于通過上述氣流而獲得的抽吸作用，可以防止過量的焊錫膏落到位于噴嘴70下方的電路板上。該氣流由圖7a中的水平箭頭示意性表示。應(yīng)該注意的是，為了便于說明，在圖7a-7b及圖6a-6c中已省去噴嘴出口下游的板。在該過程中，柱塞21b保持在一空閑位置。
其次，通過控制致動器部分21a使柱塞21b回退而增加噴射室的容積。使柱塞21b回退，并因而使柱塞21b的端面移動一預(yù)定距離以便將噴嘴空間28/72排空到一精確預(yù)定的程度。在圖7b所示的示例中，噴嘴空間72的焊錫膏幾乎已經(jīng)完全排空。如果現(xiàn)在已獲得合適的噴嘴空間28/72填充度，則噴射裝置準(zhǔn)備進(jìn)行沖擊。然后應(yīng)該基本上立即進(jìn)行微滴噴射，以便確保沒有時(shí)間發(fā)生噴射條件的實(shí)質(zhì)改變。
然后通過根據(jù)關(guān)于待噴射微滴的尺寸的信息將焊錫膏供給到噴嘴空間28中而開始噴射序列。當(dāng)供給完成時(shí)，給致動器通電，以便實(shí)現(xiàn)柱塞21b的沖擊運(yùn)動，該沖擊運(yùn)動使噴射室37的容積迅速減小，以便使噴嘴空間28中存在的一定量的焊錫膏噴出噴嘴出口27，并噴射到電路板2上。根據(jù)該方法，當(dāng)在停止工作一段時(shí)間之后噴射第一微滴時(shí)，能噴射一精確和預(yù)定量的焊錫膏，其中，所述停止工作對于噴嘴處的用于微滴的在先噴射的噴射條件來說時(shí)間太長以致不能再保持該噴射條件。
通常，相繼地噴射一連串的微滴。因此，利用一預(yù)定頻率的信號驅(qū)動使進(jìn)給螺桿32旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電動機(jī)。圖9a中示出一示例，并且較具體地說，在該示例中，將一脈沖信號的脈沖施加到步進(jìn)電動機(jī)上。對于每個(gè)脈沖來說，都是將一已知量的焊錫膏供給到噴射室中。下面的曲線示出施加到致動器上的控制信號。當(dāng)控制信號高時(shí)，柱塞21b處于空閑位置，而當(dāng)控制信號低時(shí)，柱塞處于準(zhǔn)備位置。
圖9a示出初始相位，在該相位處，在一選定的期間內(nèi)-此處為噴射第一微滴前大約20ms內(nèi)-將脈沖信號施加到步進(jìn)電動機(jī)上。首先，在柱塞21b處于空閑位置的同時(shí)開始產(chǎn)生脈沖信號。在曲線中的20ms時(shí)刻處，改變致動器控制信號的電壓，以便使柱塞21b回退從而從噴嘴空間28回收焊錫膏?，F(xiàn)在完成了初始化，并且開始噴射序列。因此，在將一沖擊脈沖施加到致動器21上之前，在大約2ms的時(shí)間內(nèi)將圖9b中較清楚示出的多個(gè)脈沖施加到電動機(jī)上。該沖擊脈沖使柱塞朝向噴嘴空間28快速運(yùn)動，從而產(chǎn)生一待噴射的微滴。該沖擊脈沖的持續(xù)時(shí)間非常短，這意味著使柱塞21b幾乎立即返回其準(zhǔn)備進(jìn)行下一微滴噴射的位置。為了便于說明，在該示例子中僅示出三個(gè)噴射脈沖。
如圖9b中所示，在噴射完最后微滴并且柱塞已返回到準(zhǔn)備位置之后，柱塞立即快速地運(yùn)動到空閑位置。應(yīng)該注意的是，在已經(jīng)完成噴射序列中的最后微滴的噴射之后，進(jìn)給螺桿停止旋轉(zhuǎn)，并且因此不再將焊錫膏供給到噴射室37中。因?yàn)樵谕瓿伤鲎詈笪⒌蔚膰娚渲笠褯]有焊錫膏供給到噴嘴空間28中，所以當(dāng)柱塞21b移動到空閑位置時(shí)，將不會意外地噴射焊錫膏。這是使所述裝置處于一空閑狀態(tài)的可選方案。
此外，根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例，緩慢地轉(zhuǎn)換到空閑狀態(tài)，以便進(jìn)一步確定不會意外地噴射焊錫膏。為了舉例說明快和慢之間的差別，快速運(yùn)動可以例如持續(xù)大約10微秒的時(shí)間，而緩慢運(yùn)動則可以持續(xù)大約幾毫秒的時(shí)間。
根據(jù)另一實(shí)施例，在完成所述噴射最后微滴之后和重新定位到空閑位置之前，柱塞21b沒有回退到準(zhǔn)備位置。相反，在完成所述噴射最后微滴之后，柱塞21b立即運(yùn)動到空閑位置。
在柱塞21b從空閑位置回退之前，即在噴射一噴射序列中的第一微滴之前，進(jìn)給螺桿的旋轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)間不應(yīng)過長，以便使被推動通過噴嘴出口27的焊錫膏量最少。理想的是，沒有任何殘留物。另一方面，所述持續(xù)時(shí)間是可變的，并且是所選擇的供給速率-即施加到步進(jìn)電動機(jī)上的驅(qū)動信號的脈沖頻率-和供給壓力的函數(shù)。所謂供給壓力是指出口36處的壓力。該供給壓力本身與供給速率有關(guān)。對供給速率/壓力來說，起決定性作用的是空閑狀態(tài)期間之后的噴射序列的所需噴射頻率和微滴尺寸。該噴射頻率也是可調(diào)節(jié)的。
在本發(fā)明的另一示例中，如圖10a和10b中所示，在噴射一噴射序列中的第一微滴之前，供給速率與噴射序列期間的供給速率不同。在所示示例中，施加到使進(jìn)給螺桿旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電動機(jī)上的驅(qū)動信號的脈沖頻率在噴射第一微滴之前比在隨后的噴射序列期間要高。因而減少了為獲得所希望的預(yù)定供給壓力所需的時(shí)間。
盡管已經(jīng)通過以實(shí)施利示例而在上文對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，在不脫離所附權(quán)利要求所陳述的本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行替換、修改、或它們的組合。
權(quán)利要求
1.一種將粘性介質(zhì)微滴噴射到一基板上的方法，該方法包括以下步驟提供一包括一噴嘴空間和一噴嘴出口的噴射噴嘴，將所述粘性介質(zhì)供給到該噴嘴空間中，沖擊所述粘性介質(zhì)，從而使該粘性介質(zhì)以微滴形式從噴嘴空間經(jīng)由噴嘴出口朝向基板噴射，其中，所述供給步驟包括在噴射每一單個(gè)微滴之前，將控制量的所述粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中，以及根據(jù)每一單個(gè)微滴所需的特定體積而改變所述粘性介質(zhì)的控制量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述噴射每一單個(gè)微滴之前的供給步驟包括將粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中，以便將該噴嘴空間填充至一相應(yīng)于所述單個(gè)微滴所需的體積的預(yù)定程度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述供給步驟包括調(diào)節(jié)一噴射序列內(nèi)的將所述粘性介質(zhì)在供給到噴嘴空間中的速率，以便在噴射所述噴射序列內(nèi)的相繼微滴的時(shí)間間隔期間將噴嘴空間填充至所述預(yù)定程度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，從與噴嘴出口相對的端部朝該噴嘴出口處的端部填充所述噴嘴空間，以便當(dāng)該噴嘴空間由相應(yīng)于所需微滴體積的一定量的粘性介質(zhì)部分填充時(shí)，該噴嘴空間的位于最靠近噴嘴出口處的部分不含粘性介質(zhì)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟暫停噴射操作，在所述暫停期間和在所述暫停之后噴射待噴射的第一微滴之前，用粘性介質(zhì)填充噴嘴空間，以及在所述于噴射第一微滴之前供給一控制量的粘性介質(zhì)之前，將噴嘴空間中的粘性介質(zhì)量減少至一預(yù)定程度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括以下步驟提供一用于容納粘性介質(zhì)的腔室，當(dāng)沿供給方向觀察時(shí)，所述腔室位于噴嘴空間的上游，以及通過增加所述腔室的容積而減少噴嘴空間中的粘性介質(zhì)，以便使位于該噴嘴空間中的預(yù)定量的粘性介質(zhì)回退到所述腔室中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括以下步驟提供一構(gòu)成所述腔室的一壁的沖擊端面，所述壁位于噴嘴空間的相對側(cè)，當(dāng)暫停時(shí)，將所述沖擊端面移動至一空閑位置，以及通過使所述沖擊端面沿一遠(yuǎn)離噴嘴空間的方向從所述空閑位置移動到一準(zhǔn)備沖擊的位置而增加所述腔室的容積。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，緩慢地將所述沖擊端面移至空閑位置，以免產(chǎn)生不希望的粘性介質(zhì)噴射。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述暫停期間的所述填充包括通過在噴射第一微滴之前的一預(yù)定時(shí)間起動一用于供給粘性介質(zhì)的供給器而填充所述噴嘴空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述暫停期間的所述填充包括以下步驟控制供給操作并選擇所述預(yù)定時(shí)間，以便在于噴射第一微滴之前供給一控制量的粘性介質(zhì)之前，在所述供給器的出口端獲得一預(yù)定供給壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制和選擇步驟包括以下步驟控制供給操作并選擇所述預(yù)定時(shí)間，以便使由于在所述暫停期間利用粘性介質(zhì)填充噴嘴空間而造成的流出噴嘴空間的過量粘性介質(zhì)保持為最少。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述控制供給操作的步驟包括以下步驟在所述暫停期間噴射第一微滴之前，控制供給速率，以便在于噴射第一微滴之前供給一控制量的粘性介質(zhì)之前，在所述供給器的出口端獲得一預(yù)定供給壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，和隨后的噴射序列期間相比，供給速率在所述噴射第一微滴之前較高。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述暫停期間的所述填充包括以下步驟選擇適合于所述暫停之后的噴射序列的所需噴射頻率和所需微滴體積的所述預(yù)定供給壓力。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟從噴嘴出口清除粘性介質(zhì)殘留物。
16.根據(jù)從屬于權(quán)利要求5-14中的任一項(xiàng)的權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述清除粘性介質(zhì)殘留物還包括以下步驟清除由于在所述暫停期間利用粘性介質(zhì)填充噴嘴空間而造成的流出噴嘴出口的過量粘性介質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述清除粘性介質(zhì)殘留物包括以下步驟提供一經(jīng)過噴嘴出口的氣流，以便使該氣流攜帶所述粘性介質(zhì)殘留物和過量粘性介質(zhì)遠(yuǎn)離噴嘴出口。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述清除步驟包括以下步驟提供一用于產(chǎn)生所述氣流的負(fù)壓發(fā)生器。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟通過調(diào)節(jié)所述供給器的供給操作而改變所述控制量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)供給操作包括以下步驟調(diào)節(jié)所述供給器的供給速率，以便使用于將一控制量的粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中的時(shí)間基本是恒定的，而與所需的微滴體積無關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)供給操作包括以下步驟調(diào)節(jié)在噴射每一單個(gè)微滴之前的供給持續(xù)時(shí)間。
22.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟使用一用于供給粘性介質(zhì)的進(jìn)給螺桿。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述沖擊包括以下步驟調(diào)節(jié)沖擊特性，以便獲得每個(gè)噴射微滴所需的出口速度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)沖擊特性包括以下步驟調(diào)節(jié)所述沖擊特性，以便保持一預(yù)定出口速度，而與待噴射微滴的體積無關(guān)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)沖擊特性包括以下步驟增加用于噴射較小體積的微滴的沖擊速度和減小用于噴射較大體積的微滴的沖擊速度，以便保持所述預(yù)定出口速度。
26.一種用于將粘性介質(zhì)微滴噴射到一基板上的系統(tǒng)，包括一從中噴射粘性介質(zhì)微滴的噴射噴嘴，其中，該噴射噴嘴包括一面向基板的噴嘴出口，并且該噴射噴嘴的內(nèi)部限定一設(shè)置成接納待噴射的粘性介質(zhì)的噴嘴空間；一用于將粘性介質(zhì)供給到所述噴射噴嘴中的供給器；以及一用于沖擊所述粘性介質(zhì)從而使該粘性介質(zhì)以微滴形式從噴嘴空間經(jīng)由噴嘴出口朝向基板噴射的沖擊裝置；其中，該噴射系統(tǒng)還包括一控制單元，該控制單元設(shè)置用于控制所述供給器以便使所述供給到噴嘴空間中的用于隨后的微滴噴射的粘性介質(zhì)的量根據(jù)每一單個(gè)微滴所需的特定體積而改變。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述供給器的供給速率是可調(diào)節(jié)的，以及其中所述控制單元設(shè)置成控制一噴射序列內(nèi)的供給速率，以便在噴射所述噴射序列內(nèi)的相繼微滴的時(shí)間間隔期間將所述量的粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元設(shè)置成控制所述供給速率，以使得用于將控制量的所述粘性介質(zhì)供給到噴嘴空間中的時(shí)間基本恒定，而與所需的微滴體積無關(guān)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26-28中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，包括一作為所述供給器的進(jìn)給螺桿。
30.根據(jù)權(quán)利要求26-29中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沖擊裝置的沖擊特性是可調(diào)節(jié)的，以及其中，所述控制單元設(shè)置成控制所述沖擊特性，以便獲得每個(gè)噴射微滴所需的出口速度。
31.根據(jù)權(quán)利要求26-30中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括一用于接納粘性介質(zhì)的噴射室，其中，所述噴射室與所述噴嘴空間開放式連通。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射室的容積是可增加的，以使得一旦噴射室的容積增加，便將一定量的位于噴嘴空間中的粘性介質(zhì)回收到該噴射室中。
33.根據(jù)權(quán)利要求32中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射室的與噴嘴空間相對的一壁由沖擊裝置的一沖擊端面構(gòu)成，其中，所述沖擊裝置設(shè)置成使所述沖擊端面從噴嘴出口回退，以便將所述粘性介質(zhì)回收到該噴射室中。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沖擊裝置設(shè)置成用于利用沖擊端面沖擊噴射室中的粘性介質(zhì)，從而使該粘性介質(zhì)從噴嘴空間經(jīng)由噴嘴出口朝向基板噴射。
35.根據(jù)權(quán)利要求26-34中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沖擊裝置包括一壓電致動器。
36.根據(jù)權(quán)利要求26-34中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沖擊裝置包括一具有電致伸縮、磁致伸縮、電磁或形狀記憶合金性的致動器。
37.根據(jù)權(quán)利要求26-36中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括一用于產(chǎn)生一氣流的負(fù)壓發(fā)生器和用于引導(dǎo)所述氣流經(jīng)過噴嘴出口的引導(dǎo)元件。
全文摘要
一種用于將粘性介質(zhì)微滴例如焊錫膏噴射到一基板例如一電子電路板上的方法和系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)粘性介質(zhì)的量而調(diào)節(jié)微滴的體積，該粘性介質(zhì)被供給到一噴射噴嘴中以便隨后從該噴射噴嘴噴射粘性介質(zhì)微滴。通過調(diào)節(jié)對粘性介質(zhì)進(jìn)行沖擊的速度而調(diào)節(jié)噴射的微滴的出口速度或使該出口速度保持基本恒定。此外，調(diào)節(jié)粘性介質(zhì)例如通過一進(jìn)給螺桿而供給到噴嘴中的速率，以便調(diào)節(jié)用于將粘性介質(zhì)供給到噴射噴嘴中所需的供給時(shí)間，例如以便保持一恒定的供給時(shí)間。
文檔編號B05C5/00GK1669373SQ03817155
公開日2005年9月14日 申請日期2003年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月18日
發(fā)明者W·霍爾姆, K·尼爾松, J·貝格, J·克龍斯泰特, H·桑德爾 申請人:麥德塔自動化股份有限公司