用於放置基板支撐元件的方法和裝置的製作方法

2023-06-10 17:23:41 4

專利名稱：用於放置基板支撐元件的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及用於將諸如焊膏的黏性材料沉積到諸如印刷電路板的基板上方 法和裝置，更具體地是涉及放置諸如支撐銷或柔性工具的基板支撐部件的方法和裝置。
背景技術：
當電子基板，如印刷電路板或印刷線路板，處於生產過程中時，例如在模板 (stencil)印刷或分配過程中，常常希望均勻地支撐該基板的整個下表面，以便使該基板的 整個上表面處於同一的平面中。已經知道的做法是用具有在同一平面內的上支撐面的銷支 撐基板。當基板的下表面沒有元件時，銷可以被安裝在網格(grid)內。當基板的下表面安 裝有元件時，銷需要設在下表面的位於安裝在下表面上的元件之間的部分。設置上述銷的 一種方法是手動將具有磁性支撐底座的銷放置在金屬支撐臺的平坦的上表面上。另一種方 法在比爾的美國專利號為5，157,438的專利文件中有描述，該項專利公開了通過有選擇地 升高安裝在殼體內的網格上的孔中的銷來支撐基板。另外還有一種方法在Rossmeisl等人 的美國專利號為5，794，329的專利文件中有描述，該項專利公開了一種自動化的銷放置系 統。

發明內容
本發明的具體實施例提供了對諸如上文中描述的模板支撐組件的改進。本公開的一方面涉及一種用於在電子基板上沉積黏性材料的裝置。在一個實施 例中，該裝置可以包括機架，連接至機架的單元，該單元被設置用於將材料沉積在電子基板 上，以及與機架相連接的基板支撐組件。該基板支撐組件可以被設置用來支撐所述電子基 板。所述基板支撐組件可以包括多個支撐元件；連接到機架上的平臺，該平臺具有支撐表面 以支撐所述多個支撐元件中的至少一個支撐元件；置放頭，其被設置用於可釋放地固定所 述至少一個支撐元件；以及運送裝置，其被連接至所述機架和所述置放頭。所述運送裝置可 以被設置用於在X軸和Y軸方向相對於所述平臺移動置放頭，從而將至少一個支撐元件放 置在平臺的支撐表面的預定位置。該裝置可以進一步包括被連接至機架的成像系統和連接 至成像系統的控制器。該成像系統可以被設置成獲取平臺的支撐表面的圖像。該控制器可 以被設置成根據成像系統所獲得的圖像檢測所述至少一個支撐元件是否位於平臺的支撐 表面上的預定的位置上。該裝置的實施例可以進一步包括連接到控制器的顯示器。當至少一個支撐元件沒 有位於預定的位置時，該顯示器可以被設置以顯示移動該至少一個支撐元件的通知。可以 由該裝置的操作者將該至少一個支撐元件移動到預定的位置上。該至少一個支撐元件也可 以由置放頭和運送裝置移動到預定的位置。基板支撐組件可以進一步包括用於容置多個支 撐元件的供給盤。該至少一個支撐元件可以包括銷或者支承殼體，該支承殼體具有被設置 成支撐電子基板的低硬度膠體。本說明書的另一個方面是涉及一種核實支撐元件在裝置的平臺的支撐表面上的正確放置的方法，所述裝置被設置用於將材料沉積到電子基板上。該方法包括將多個支撐 元件中的至少一個放置在平臺的支撐表面的預定位置上；獲取所述設置在平臺支撐表面上 的至少一個支撐元件的圖像；以及根據成像系統獲取的圖像，核實該至少一個支撐元件是 否被放置在平臺支撐表面的預定位置上。上述方法的實施例可以進一步包括當至少一個支撐元件不在預定位置時，在所 述裝置的顯示器上顯示移動該至少一個支撐元件的通知。該方法可以進一步包括，響應收 到的通知而將所述至少一個支撐元件移動到預訂位置。可以由所述裝置的操作者操作所述 支撐元件。可以由該裝置的置放工具來移動支撐元件。放置至少一個支撐元件可以包括手 動將至少一個支撐元件放在平臺的一面上，再通過該裝置的置放工具將至少一個支撐元件 移動到預定的位置。手動放置至少一個支撐元件可以包括放置預定數量的支撐元件。該方 法可以進一步包括對支撐元件進行計數以核實支撐元件的數目是否與預定的數目相等。本公開的又一個方面涉及一種計算機可讀媒體，該計算機可讀媒體上存儲有指令 序列，所述指令序列包括能使處理器進行下列行為的指令將多個支撐元件中的至少一個 支撐元件放置在裝置的平臺的支撐表面上的預定位置，以便在電子基板上執行操作；獲取 設置在平臺的支撐表面上的至少一個支撐元件的圖像；以及根據成像系統獲取的圖像，核 實該至少一個支撐元件是否被放置在平臺支撐表面的預定位置上。上述計算機可讀媒體的實施例可以包括，當至少一個支撐元件不在預定位置上 時，具有使處理器進一步在顯示器上向裝置的操作者顯示移動該至少一個支撐元件的通知 的指令。響應於收到的通知，指令可以促使處理器進一步將至少一個支撐元件移動到預定 的位置。可以由裝置的操作者或者置放工具來移動該支撐元件。本發明的另一個方面涉及一種在電子基板上沉積黏性材料的裝置。在特定實施例 中，該裝置可以包括機架；連接到該機架的單元，該單元被設置用於在電子基板上沉積材 料；以及連接至機架的基板支撐組件。該基板支撐組件被設置用於在列印位置支撐電子基 板。該基板支撐組件可以包括多個支撐元件；平臺，該平臺被連接至機架並且具有支撐表面 以支撐多個支撐元件中的至少一個支撐元件；置放頭，其被構造成用於可釋放地固定至少 一個支撐元件；運送裝置，其被連接至機架和置放頭以相對於平臺在X軸和Y軸方向移動置 放頭，從而將至少一個支撐元件放置在平臺的支撐表面上；以及設置在平臺上的模板。該模 板可以具有至少一個標記，該標記與用於放置至少一個支撐元件的預定位置相對應。該裝置的實施例可以進一步包括連接至機架的成像系統。該成像系統可以被設置 用於獲取平臺的支撐表面的圖像。該裝置可以進一步包括連接至成像系統的控制器。根據 成像系統獲取的圖像，該控制器可以被設置成用於核實該至少一個支撐元件是否被放置在 平臺支撐表面的預定位置上。該裝置可以進一步包括連接至控制器的顯示器。當至少一 個支撐元件不在預定位置上時，該顯示器可以被設置成顯示移動該至少一個支撐元件的通 知。所述至少一個支撐元件可以由操作者將其移動到預定的位置上，或者可以有置放頭和 運送裝置將其移動到預定的位置。基板支撐組件可以進一步包括供給盤，其被用於容納多 個支撐元件。


附圖並不是按照比例繪製的。在附圖中，不同的附圖中的每一個相同的或幾乎相同的元件都用相同的數字表示。為了清楚起見，並不是每一個元件都在每一張圖中作了標 示。在圖中圖1是本公開的實施例的裝置的主視圖，該裝置用於在電子基板上沉積材料；圖2是本公開的實施例的基板支撐組件的俯視示意圖；圖3是具有圖2所示的基板支撐系統的支撐元件的託盤的透視圖；圖4是圖2所示的基板支撐系統的置放頭(placement head)和託盤的側視圖；圖5是顯示本公開的實施例的屏幕顯示界面的視圖；圖6是顯示本公開的實施例的模板的視圖；圖7是顯示本公開的另一個實施例的模板的視圖；和圖8顯示了本公開的實施例的核實支撐元件在表面上的放置的方法的原理框圖。
具體實施例方式本發明不意圖將本發明限於下面描述或圖示的的結構細節和元件的布置。本發明 能夠有其他的實施例以及能用多種方法來實現或付諸實踐。同樣地，本申請中使用的措辭 和術語是為了描述本發明，不應認為是對本發明的限制。本申請中的「包括」、「包含」、「具 有」、「含有」、「涉及」以及它們的變體詞的使用意在包含列在這些詞之後的項目及其等同物 和附加項目。為了說明的需要，本公開中的實施例將就模板印刷機來描述，該模板印刷機用於 將焊膏印刷到印刷電路板上。然而，本領域中的技術人員可以理解的是，本公開中的實施 例不限於應用於模板印刷機中，也可以應用於將材料沉積到電子基板上的其他類型的設備 中。例如，本申請中公開的原理可以應用於將黏性材料分配到印刷電路板上的分配器中。此 外，雖然焊膏被作為一種典型的材料，但是其他材料，例如粘接劑、環氧樹脂、底膠材料和密 封材料也可以被用來沉積。同樣地，本申請中，術語網板和模板可能會被交替使用，以描述 印刷機中的裝置，該裝置限定了要被印刷到基板上的圖案。現在參照附圖，具體為圖1，本公開的實施例中的模板印刷機總地用10表示。如圖 所示，該模板印刷機10包括支撐該模板印刷機的部件的機架12。該模板印刷機的部件部 分地包括，控制器14，顯示器16，模板18，和總體用20表示的印刷頭組件或印刷頭，該印刷 頭組件或印刷頭配置成用來塗敷焊膏。如圖1所示以及下文的描述，模板和印刷頭可以適 當地接合(coupled)或者連接(connected)至機架12上。在一個實施例中，印刷頭20可 以被安裝到印刷頭支架22上，該支架可以被安裝到機架12上。支架22能使印刷頭20在 控制器14的控制下沿著y軸方向移動。如下文進一步描述地，印刷頭20可以被置於模板 18的上方，並且該印刷頭的前或後刮刀(squeegee blade)能沿著ζ軸方向下降至與模板接 觸。然後印刷頭20可以藉助於支架22移過模板18以將焊膏印刷在電路板上。模板印刷機10也可以包括具有軌道24、26的運送系統，該運送系統用於將印刷電 路板(有時也稱作「印刷線路板」、「基板」或「電子基板」)運輸到模板印刷機上的印刷位置。 在此處，軌道24、26可以被稱為「進給機構」，它被設置用於供給、裝載或輸送電路板至模板 印刷機的工作區域。模板印刷機10具有支撐電路板的支撐組件28，如下文將會很詳細地描 述的那樣，該支撐組件能提起並固定電路板以便使其在印刷過程中保持穩定。在某些實施 例中，該基板支撐組件28可以進一步包括特定的基板支撐系統，例如實心支座、多個銷或者柔性工具，當電路板處於印刷位置時，該基板支撐系統位於電路板的下方。該基板支撐系統可以被部分地用來支撐電路板的內部區域以防止電路板在印刷過程中的彎曲或變形。基 板支撐系統的實施例將會在下文作更加詳細地描述。在一個實施例中，印刷頭20可以被設置成從諸如分配器(例如焊膏筒)的源頭接 收焊料，該源頭能在印刷期間將焊膏提供給印刷頭。可以採用其他提供焊膏的方法來代替 焊膏筒。此外，在特定實施例中，控制器14可以被設置成使用具有微軟DOS或Windows XP 作業系統的個人計算機來控制模板印刷機10的運作，該微軟DOS或Windows XP作業系統 具有應用特定的軟體(application specific software)。控制器14可以與主控制器進行 聯網，該主控制器是電路板生產線的一部分。在一種結構中，模板印刷機10按照下列方式運行。利用輸送軌道24、26將電路板 裝入模板印刷機10。支撐組件28提起該電路板並將其固定到印刷位置。然後印刷頭20沿 著Z軸方向降下印刷頭的需降下的刮刀，直到該印刷頭的刮刀與模板18接觸。該印刷頭20 然後沿y軸方向移過模板18。該印刷頭20通過模板18上的孔將焊膏沉積到電路板上。一 旦該印刷頭完全移過模板18，刮刀將會被提起並離開模板並且電路板會被降回到輸送軌道 24,26上。電路板會從模板印刷機10上被釋放並運走，以便第二塊電路板可以被裝入模板 印刷機。為了在第二塊電路板上印刷，另一個刮刀會被沿著ζ軸方向降低到與模板接觸，並 且印刷頭20會被以與用於第一塊電路板的方向相反的方向移過模板18。仍然參照圖1，可以提供成像系統30以用於在印刷前將模板18與電路板對準以及 在印刷後檢查電路板。在一個實施例中，成像系統30可以被設置在模板18和支撐電路板 的支撐組件28之間。成像系統30被連接至成像支架32上以便移動該成像系統。在一個 實施例中，成像支架32可以被連接至機架12，並且該成像支架32包括在機架12之間延伸 的橫梁34以使該成像系統30可以沿y軸方向在電路板上方來回地移動。成像支架32進 一步包括滑動裝置36，該滑動裝置36容納成像系統30，並且被設置成在χ軸方向上沿橫梁 34的長度方向移動。用於移動成像系統30的成像支架32的結構在焊膏印刷領域是公知 的。該方案是這樣的，成像系統30可以位於模板18下方和電路板上方的任何位置以用來 分別捕獲電路板或模板的預定區域的圖像。在其他的實施例中，當把成像系統置於印刷位 置(該印刷位置有時被稱為「印刷床」)外面時，該成像系統可以被置於模板和電路板的上 方或者下方。執行印刷操作的典型平臺可以包括但不限於商標為ACCELA⑧和MOMENTUM 的模 板印刷機，它們是由麻薩諸塞州富蘭克林縣的Speedline技術股份有限公司提供，該公司 是本發明的受讓人。現在參照圖2，圖中示意性示出了支撐組件28，以顯示將要在此描述的支撐組件 28的相關部件。具體地，支撐組件28包括平臺38，該平臺被適當地連接到機架12上。平臺 38包括上支撐表面40，該上支撐表面40被設置用來支撐多個支撐元件，這些支撐元件被用 來在印刷電路板42位於印刷位置時支撐該印刷電路板42。平臺38可以包括一對軌道44、 46，它們被設置用於當在電路板上執行印刷操作時接合併固定該印刷電路板42。在一些實 施例中，軌道44、46可以包括夾持構件(圖中未示出)，比如Perault等人的美國專利號為 7，121，199的美國專利中公開的夾持構件，該專利公開了一種基板支撐和夾持系統。該方案 是，印刷電路板42通過軌道24、26被裝載到平臺38上並被輸送至位於平臺38上方的印刷床上。軌道44、46可以被設置用於將電路板42固定在固定的位置以便能在電路板上執行 模板印刷操作。在印刷操作完成後，電路板42就通過軌道24、26被卸下。在此之後，對另 一塊電路板重複上述過程，即該電路板通過軌道24、26被裝載到平臺38上，並且被輸送到 印刷床上以便可以在該電路板上執行印刷操作。參照圖2-4，在一個實施例中，基板支撐組件28進一步包括多個支撐元件，例如 銷，每個支撐元件用48來表示，這些支撐元件被支撐在平臺38的上表面40上的預定位置， 這些預定位置將在下面予以詳細地描述。如圖3和4所示，每一個銷48包括圓柱形底座50 和錐形頭部52，當把電路板置於銷的頂端時，該銷48被設置用於支撐電路板。具體地，該方 案是這樣的，即，每個銷46的頭部50支撐在電路板42的下表面或者底面的沒有被安裝在 電路板42上的零件所佔用的位置，該頭部50具有平坦的頂端部分。銷48可以通過銷置放 頭54被安置在平臺38上的預先確定的位置上，該預先確定的位置是可變的，銷置放頭54 安裝在成像支架32的滑動裝置36上。如上面所述，當滑動裝置36沿著橫梁34的長度方 向移動時，置放頭54藉助於該滑動裝置36在第一方向(例如χ軸方向)上是可移動的；並 且當橫梁沿著機架12的長度方向移動時，置放頭54藉助於該橫梁在第二方向(例如y軸 方向)上是可移動的。在某些實施例中，置放頭54位於比平臺38更高的平面上，並且在平 臺的軌道44、46的上方是可移動的以便與銷48接合。如圖2和3所示，銷48由供給盤56來分配，該供給盤56位於平臺38下方的盤支 架(圖中未示出)上。供給盤56可以繞軸旋轉以將銷48傳遞給形成在平臺38上的兩個 孔之一，每一個孔都以58來標示。該方案是這樣的，即，為了通過置放頭將每一個銷48置 放在平臺38的預先確定的位置上，每一個銷48可以由置放頭54穿過形成在平臺上的兩個 孔中的一個孔獲取。置放頭可以包括ζ軸驅動機構來降低該置放頭以便該置放頭可以抓起 銷48用於放置。在一個實施例中，置放頭54可以包括真空系統以可釋放地將銷48固定到 該置放頭上。在另一個實施例中，置放頭54可以包括磁性系統來固定銷48。一旦銷被固定 在置放頭上，該置放頭被設置成沿著橫梁34和機架12移動以將置放頭置於平臺38上的預 先確定的位置的上方，以便將銷48安放在該平臺上。置放頭54可以包括採用ζ軸驅動機 構來降低置放頭的位置以將銷48安放在平臺38的上表面40上。通過銷的底座50內的對 於金屬平臺具有磁性吸引力的磁鐵，銷48可以牢固地被安放在平臺38上。在其他的實施 例中，可以使用真空系統將銷48固定在平臺38上。在其他的實施例中，支撐元件可以包括Pham-Van-Diep等人所擁有的美國專利號 為7，028，391的專利所公開的支撐系統，該美國專利被轉讓給了本發明的受讓人，並且在 此處為了所有的目的通過引用而將其內容併入到本申請中。具體地，該支撐系統可以包括 由麻薩諸塞州富蘭克林縣的Speedline技術股份有限公司以Gel-Flex 品牌銷售的工具。 這種膠體基礎工藝(gel-based technology)，圖2中用60來表示，可以包括聚胺酯彈性膠 體，該聚胺酯彈性膠體被置於耐用的膜形殼體中，並被安裝至具有磁性的底座。可壓縮的膠 體材料可以在對整個板的表面提供堅實的支撐的同時，也可以使易碎的底部的零件和引線 (leads)具有柔度。雖然在附圖中沒有表示，但是模板印刷機10可以包括馬達和致動器，它們和控制 器14 一起促使置放頭54和供給盤56的移動。除了那些用於控制在此描述的部件的準確 移動的必需的部件外，該模板印刷機10也可以包括附加的傳感器。具體地，成像支架32和置放頭54(通過滑動裝置36)可以被移動以在預定公差範圍內將銷48精確地放置在平臺 上的任何x、y坐標位置上，只要該位置不會導致與軌道44、46或者先前安放好的銷的衝突。 控制器14可以包括處理器，用於存儲數據的存儲器和執行此處描述的編制好的程序的控 製程序。參見圖1，顯示器16也可以帶有交互式的用戶輸入設備，該輸入設備包括被用來操 作控制器14的鍵盤62和滑鼠64。應當理解的是，可以採用其他的銷置放系統將銷移動至預定的位置，例如 Rossmeisl等人在美國專利號為5，794，329的專利中公開的置放系統，為了所有的目的，該 置放系統的內容通過引用被併入到本申請中，並且仍然在本說明書的保護範圍內，在某些實施例中，如上面所描述的，模板印刷機10的操作者可以藉助於滑鼠64、 鍵盤62和顯示器16經由控制器14來控制銷置放系統的運作。具體地，顯示器16可以被 設置用於顯示使操作者可以操作銷置放系統的屏幕顯示界面。如圖5所示，該示了本 發明的一個實施例的屏幕顯示界面70，該銷置放系統54可以在「工具」標籤72下操作，該 「工具」標籤72可以是被提供的用於操作模板印刷機的多個標籤中的一個。如圖所示，用於 放置銷的位置可以通過使用編輯模式來控制。具體地，屏幕顯示界面70可以包括多個位於 屏幕顯示界面左側的按鈕和位於屏幕顯示界面的中間的板狀顯示區域74，該板狀顯示區域 74指示電路板將要佔用的平臺上的區域。如圖所示，χ和y坐標軸的比例尺(scales)與板 區域74相鄰，並且原點在板區域的左側底角。板狀顯示區域74也可以包括在其上方和下 方的水平的邊界以確定在板的頂部和底部的區域，銷不能被放置這些區域中，因為如果放 置在這些區域中，這些銷將會與軌道44、46的邊緣相衝突。板區域74也可以包括側邊界， 在這些邊界限定的區域內，由於板區域74的側邊的其他的制約因素，銷不能被放置在這些 區域內。在創建模式下，板區域74的大小和方向可以被自動確定，在該創建模式下，操作者 可以輸入關於真實電路板的大小的信息和其他的信息。板區域74上還顯示了兩個孔58、參 考點以及典型的銷放置位置。如圖所示，多個按鈕被提供用於編輯工具放置(「編輯工具放置」按鈕76)，核實工 具的放置(「核實工具放置」按鈕78)，放置工具(「放置工具」按鈕80)，移除工具(「移除 工具」按鈕82)，接觸工具供給盤(「接觸供給盤」按鈕84)，以及列印工具布局(「列印工 具布局」按鈕86)。在上述的按鈕內也可以包括其他的按鈕。例如，雖然在圖中未顯示，在 編輯工具位置功能中，通過使用滑鼠和鍵盤用戶輸入設備，可以使「增加」按鈕與其他按鈕 一起被激活。在某些實施例中，「增加」按鈕可以被用來激活增加功能，在該功能中，操作者 可以通過移動光標至期望的位置並點擊該位置來在板區域內增加銷。當光標移動時，χ和y 位置坐標會在屏幕上自動更新，該屏幕也可以顯示文件名稱，銷的數量和銷的ID號碼。銷 的數量是板區域上顯示的被選擇的銷的總數。銷的ID號碼確定最初被選擇的銷在選擇順 序中的位置。銷ID號碼也可以指示銷將被放置在板上順序，除非該順序被操作者或下面描 述的自動優化程序中更改。通過利用「移除工具」按鈕82自動或手動激活移除功能能夠將 銷從板區域移除。在編輯模式下，操作者可以激活顯示選項，該選項按照銷將要被放置的順序列出 了它們的坐標。此外，操作者可以選擇一個選項使銷以將要被放置在板上的順序循序地出 現在板區域上。在利用屏幕顯示輸入了選擇的位置後，或者通過從外部文件導入位置信息後，操作者可以激活軟體的優化模塊，以避免當移動銷時的衝突和通過減少置放頭在置放操作的過程中必須移動的距離來減少置放頭在放置銷時所花費的時間。在控制器14運行前，該控 制器14會通過執行邊界檢查序列(sequence)來核實銷的坐標的正確性，以便來確定銷不 是被指定置放在由於置放設備的限制而不能置放銷的區域內，通過執行重疊檢查來確定銷 不是被指定放置在重疊的區域，以及通過執行銷總數檢查來確定指定的銷沒有超出銷的總 數的限制。顯示器16可以被設置成包括所述「核實工具放置」按鈕78，該「核實工具放置」按 鈕78可以使得銷48按照它們將通過置放頭54被放置在平臺38上的順序被順序地顯示 在板區域74上。然後「置放工具」按鈕80可以使得置放頭54開始它的放置過程。如圖所 示，銷48可以被自動或者手動地放置在平臺38上。當銷48被放置的時候，它們被顯示在 板區域74上，並且銷的坐標可以與放置使用的時間、放置的百分率和已經放置的銷數量一 起被顯示出來。在某些實施例中，操作者可以選擇在「連續」模式下運行，在該模式下，置放 頭54會在最合適的最少的時間內以全速運行來放置銷。操作者也可以選擇在「步驟」的模 式下運行，在該模式下，模板印刷機一次只進行一個步驟就會停止，操作者必須啟動下一個 步驟。「步驟」模式允許操作者為了查找故障和教學的目的觀察放置的過程。在運行中，通過按下「接觸圓盤」按鈕，供給盤56可以被裝載銷48。需要注意的是， 在本說明書中，供給盤56有時會被稱為「圓盤」。裝載完畢後，通過旋轉供給盤56，銷48被 投入平臺38上的孔58中。銷48被置放頭54依次獲取並自動放置在平臺38的上表面40 上的預定的位置上。具體地，當銷48被置放頭54獲取後，置放頭通過成像支架32在y軸 方向移動和通過滑動裝置36在χ軸方向移動直到該銷位於平臺38上期望的位置之上。ζ 軸驅動機構可以被用來將銷48降到平臺48上。在銷48被放置好後，置放頭54可以被設 置成返回到其中一個孔58之上以獲取新的銷用於放置。在所有的銷48被放置在平臺38上期望的位置上後，電路板42通過牽引機構被移 動至期望的位置並且通過相對於平臺降低電路板或者通過相對於電路板而升高平臺來使 電路板被支撐在銷上。當需要改變銷的布局時，在一個實施例中，如前面所描述，通過激活 「移除工具」按鈕82，可以將銷從平臺38的上表面清除。在一個實施例中，可以提供清掃器 或者其他的裝置(圖中未示出)來移過平臺38以將銷48從平臺38上清除出去。被清除 的銷48可以被收集在容器中(圖中未示出)。可以提供傳感器(圖中未示出)來檢測容器 的出現，其中該傳感器可以被進一步設置來檢測該容器何時裝滿銷。在另一個實施例中，置 放頭54可以被用來將銷48移除並將它們放回供給盤56。參照圖6和圖7，當手動將銷放置在平臺上時，模板90和模板92可以分別由控制 器生成以放置在平臺上。圖6圖示了一個具有多個標記94的銷放置模板90，該多個標記 94為銷的放置指定位置。圖7圖示了另一個銷放置模板92，該銷放置模板92也具有多個 為銷的放置指定位置的標記。在將銷48 (或者其他的工具)放置在標記94上之前，模板90 或者模板92可以被適當地固定到平臺38上(例如，通過膠水或膠帶)。圖8圖示了用於核實銷在平臺上的準確放置的一種典型方法100。如圖所示，該方 法100包括在步驟102中，將至少一個銷(或者本說明書中描述的其他支撐元件)放置在平 臺的支撐表面上的預先確定的位置上，然後，在步驟104中，獲取銷的圖像。在獲取銷的圖 像之後，在步驟106中控制器會根據獲取到的圖像核實銷是否被置於預先確定的位置。如果不需要移動，那麼該核實程序即告結束。如果需要移動，那麼在步驟108中，當銷沒有被 適當地放置的時候，在顯示器上會顯示移動銷的通知。在進一步的實施例中，在步驟110可 以通過置放頭或者手動的方式來將銷移動至預先確定的位置。在其他的實施例中，方法100可以進一步包括手動將銷放置在平臺的一面，並用 模板印刷機的放置工具將銷移動至預先確定的位置。在一個特定的實施例中，手動放置銷 包括放置預定數目的銷。該方法可以進一步包括對銷進行計數以核實銷的數目是否和預定 的數目相等。應當注意的是，控制器14可以被設置以執行多個操作。進一步地，控制器14可以 設置有計算機可讀媒體，該計算機可讀媒體上存儲有指令序列，該指令序列包括能使處理 器執行多個功能的指令。例如，在一個實施例中，可控制器14可以設置有銷位置核實程序， 該銷位置核實程序允許模板印刷機核實銷是否在其適當的位置。該銷位置核實程序可以是 允許機器核實銷是否在適當位置的軟體執行程序。在模板印刷機運行的過程中，操作者手 動安裝電路板可能使銷的位置陷於混亂。解決該問題的典型方法就是先將所有的銷移除然 後再將它們正確地放置好，而這樣做會花費太多的時間。使用本說明書中公開的方法，在控 制器的控制下，成像系統可以檢查所有銷的位置來核實銷是否在適當的位置上。在銷不在 適當的位置的情況下，該模板印刷機會提示操作者重新放置銷，並且會繼續監視該銷的位 置並通過顯示需進一步重新放置該銷來通知操作者，直到模板印刷機確定該銷已經位於適 當的位置。在某些實施例中，置放頭可以被操縱用於移動銷至適當的位置。在其他實施例 中，操作者手動將銷置於某個大致的位置，通過成像系統和銷置放頭，模板印刷機將會找到 這些銷並且將它們放置在合適的、準確的位置上。此外，該模板印刷機可以被設置成通過顯 示器來通知操作者手動移動或改變銷的位置。在一種實施方式中，模板印刷機的操作者可以將預定數量的銷手動放置在平臺的 指定位置上，例如，倚著暫時被打開以接收更大尺寸的板的上軌道44放置。因此，採用這種 實施方式，供給盤將不是銷置放系統的一部分。該模板印刷機可以被設置成知道銷的存放 位置，找到這些銷並且通過銷置放頭將這些銷放置在預先確定的適當的位置上，同時該模 板印刷機也會核實操作者沒有意外將錯誤數量的銷放置在存放位置。相應地，用這種實施 方式，控制器14可以被設置以確定提供了合適數量的銷並且這些銷被正確地放置在預定 的位置上。如上面所討論的，在某些實施方式中，模板印刷機可能會沒有裝備本公開的實施 方式中的自動銷置放系統。在這樣的配置結構中，操作者可以列印出諸如圖6和圖7中分 別所示的模板90、92的紙質模板用於銷的放置。控制器14可以被設置以使得該功能被嵌 入到代碼中去，從而操作者將只需要使印刷機按照合適的比例列印該模板。該方案是這樣 的，銷可以被手動放置在模板之上並留在適當位置或者通過核實程序手動調節。具體地，成 像系統30可以被操作用於採集銷48的圖像。銷48的位置可以被顯示在顯示器16上，從 而操作者可以手動或自動地操縱銷將它們置於合適的位置。在另一種實施方式中，銷置放系統可以自動在被置於平臺上的模板上標記位置或 者直接在平臺上標記位置用於由操作者手動進行銷的放置。成像支架32可以被設置以容 納用於在平臺38上標記手動放置的銷的合適的位置的裝置(圖中未示出)。銷可以被放 置在標記之處並且留在該位置或者通過核實程序調節。對平臺做標記的方法包括用安置在成像支架上的氈尖筆在平臺上寫的方式，或者通過雷射指示器來手動指示和標記位置的方 式。更加複雜的方法，例如暫時保留筆跡的薄膜，也可以被使用。在一種實施方式中，控制器14可以被設置以核實是否有不符合標準的工具被放 置在平臺上，以及該不符合標準的工具是否被恰當地放置。正如此處所討論的一樣，本公開 之時，有多種類型的工具可以使用。例如，可以使用多種尺寸的支撐元件，如銷、基底支撐塊 和膠體工具塊，所述尺寸例如可以是2X2，2X4和4X4，這在本領域是眾所周知的。採用這種 程序，軟體可以被操作以考慮(allow for)所提供的特定工具的獨特性質，以及確認該工具 被正確地放置在平臺上。操作者處理可以被提示來確認這些特定工具的正確放置外，還可 以被提示來改變這些特定工具的位置。在一種實施方式中，並不提供供給盤，它是一種相對複雜的用於存放銷的機構，而 是將銷放置在擱板上，該擱板位於兩個軌道44、46之一的前面，如，位於前面的固定軌道 46 (也就是，靠近模板印刷機的前部的軌道)的前面。成像系統可以被設置用來找到銷並且 銷置放頭可以被設置成將銷提起移過前面的固定軌道。銷一旦被銷置放頭獲得，該銷就可 以被放置在合適的位置。在確認要儲存銷的位置上沒有銷之後，銷置放頭也可以被設置成 將銷返還到儲存擱板。在一種特定的實施方式中，銷可以不被移過該固定軌道。然而，為實 現這個功能，控制器14可以被控制使銷置放頭將銷沿ζ軸舉得更高。在另一個實施方式中， 銷會被放置在架子上，而不是使用供給盤來存放銷，當需要時，該放置銷的架子可以被設置 在軌道(44、46)之間。然後成像系統能夠獲得銷的圖像，用銷置放頭將銷拿起，放置這些銷 以及在需要時將這些銷放回到架子上。在一種特定的實施方式中，從外部資源獲得的數據，例如CAD數據，可以被用來限 定銷的位置。具體地說，原始CAD數據可以在脫機的情況下被讀取(digest)，並保留區域用 於對銷的期望的位置的自動識別和銷的位置的優化。在另一種實施方式中，軟體可以被設 置具有接口以獲得板的原始的格柏(Gerber)數據。該軟體接口能夠被定製以用於原始格 柏數據的解釋和對銷的放置可能性的分析。操作者可以被提示輸入銷的放置要求並且該軟 件可以被設置來對銷的放置提供建議以供操作者接受或者拒絕。在一個實施例中，當進行板調換時(這種板調換需要將工具重新放置在平臺上， 和/或需要在平臺上增加工具或者移除工具)，軟體可以被設置用於提示操作者對諸如銷 的特定工具裝置進行手動放置。這種提示可以包括(1)通過使用成像系統為工具裝置確 定特定的區域；(2)標記和/或雷射指示放置的位置；和(3)核實放置的準確性和為任何必 要的位置改正作出提示。在另一個實施例中，軟體可以典型地被設置成為新的板放置銷，並 且軟體從外至內的放置銷以避免銷之間的碰撞。這種方法意味著，對於結構的改變，需要清 除整個平臺上的銷，並且需要放置所有的新的銷。軟體可以被設置成包含銷的移動路線分 析功能以優化銷的放置。這種優化功能能夠使銷的放置在面對新的產品時更加快速地被轉 變，在新產品中可以在已經被制定好的網格圖形內增加銷，而不需要耗費時間來進行重新 配置。在又一個實施例中，在支撐工具不足以適當地支撐電路板的情況下，該電路板在 列印過程的壓力下會中間下陷。在這種特定的情況下，可能是相鄰的列印片之間連接了過 多的焊膏。在一個實施例中，軟體可以被設置用於執行二維和/或三維的列印分析，並分析 列印結果以確定在電路板下面的特定區域內的工具是否不充足。該軟體也可以被設置基於檢測到的有問題的區域和適合銷或者其他工具的潛在的區域的基礎上提出將銷放置在特 定區域的建議。在另一個實施例中，軟體可以被設置使用封閉環狀的刮掃器來確定是否存 在銷的放置問題。具體地說，封閉環狀的刮掃器可以被用來維持恆定的列印壓力，而不管電 路板上表面的變化。被要求保持期望的刮掃壓力的大的刮掃移動可能導致電路板在刮掃器 的下方彎曲。軟體可以被設置用於監視刮掃器所施加的列印壓力和所需要的Z軸方向的刮 掃運動，並且使用這些信息來對銷放置的改變提供反饋的建議，這些建議可以改善電路板 下方的支撐能力。在特定實施例中，成像系統可以用來確定工具放置選項。具體地說，電路板可以被 上下顛倒著帶入模板印刷機並且可以被成像系統掃描到。軟體可以被設置將電路板的底面 的圖像結合到一起並且將這些圖像倒轉過來以便操作者可以看見該電路板底面上元件的 布局，仿佛該電路板是透明的。然後操作者就可以根據獲得的信息決定銷的放置位置。為 了以後參考，軟體可以進一步被設置用於既存儲銷的網格陣列又存儲電路板的圖像。在另 一個實施例中，雷射器和成像系統可以被用來確定工具放置選項。例如，電路板可能要求在 它的上表面列印，但是卻以底面朝上的方式被送入模板印刷機中，從而暴露的是附有元件 的底面。線雷射器結合成像系統可以被用來掃描電路板。線位置的改變可以代表附在電路 板底面的元件的高度。和上面的實施例一樣，軟體可以被設置將電路板底面的圖像結合在 一起並且將這些圖像翻轉以便操作者可以看見該電路板底面的元件的布局，仿佛該電路板 是透明的。然後，軟體可以被設置以將銷的網格陣列和電路板的圖像存儲起來以便以後參 考。在一個特定的實施例中，成像系統可以被用來設定放置在平臺上的銷的高度。通 常來說，使用的是具有固定高度的銷。本公開的實施例中的銷可以被設置成具有可變高度 的銷，該銷的高度可以被調節和鎖定。工具置放頭可以包括抓住銷的頭部的機構並且將該 銷保持在固定的位置，同時開始ζ軸方向的移動以將銷的頭部提起或者縮回銷的基部，從 而軸向移動銷以獲得預定的高度。在另一個實施例中，底面附有元件且要求在上表面列印 的電路板可能會底面朝上被送入模板印刷機。線雷射器結合成像系統可以被用來掃描電路 板以確定元件的高度。線位置的改變可以代表元件的高度。軟體可以被設置將電路板底面 的圖像結合在一起並且將該圖像翻轉以便操作者可以看見該電路板底面的元件的布局，仿 佛該電路板是透明的。銷放置軟體可以進一步使得操作者能夠在裝置下面選擇銷的位置， 並且能夠教導和設定在任何特定的元件下方所需要的銷的高度。在又一個實施例中，可以 使用帶有一系列不同的銷夾具的工具變換器來利用更多種類的銷。成像系統可以被用來確 定銷的類型並在必要時選擇合適的夾具。正如本說明書所介紹的，本說明書所教導的原理可以被使用在其他的裝置中，這 種裝置需要用工具來支撐基板以便可以在該基板上執行操作。例如，本說明書所教導的原 理可以使用在分配器上，該分配器能將各種各樣的材料分配在諸如印刷電路板或半導體芯 片的基板之上的。應當理解，本說明書所公開的方法和裝置的實施例可以被用來在不具有檢測系統 的裝置中執行銷放置操作。例如，在利用格柏數據時，該數據可以被控制器處理和配置以移 動銷置放頭來執行銷放置操作。在一個實施例中，操作者會被提示輸入銷的放置要求，而且 軟體可以被設置對銷的放置提供建議供操作者接受或者拒絕。
如此則已經描述了本發明的至少一個實施例的多個方面的內容，應當理解的是， 對於本領域的技術人員來說，可以容易地對本發明作出改變、改裝和改善。這種改變、改裝 和改善也是本公開的一部分，也屬於本發明的精神和保護範圍之內。例如，可以改變本發明 中描述的參數來適應不同的印刷工藝要求。因此，前文的描述和附圖僅僅只是舉例而已。權利要求如下。
權利要求
1.一種用於將黏性材料沉積在電子基板上的裝置，所述裝置包括機架；連接至所述機架的單元，所述單元被配置成將材料沉積在所述電子基板上；連接至所述機架的基板支撐組件，該基板支撐組件被配置成用於支撐所述電子基板， 所述基板支撐組件包括，多個支撐元件，連接至機架的平臺，所述平臺具有支撐表面以支撐所述多個支撐元件中的至少一個支 撐元件，置放頭，其被構造成可釋放地固定所述至少一個支撐元件，以及運送裝置，其被連接至機架和所述置放頭，所述運送裝置被構造成用於相對於所述平 臺在X軸和Y軸方向移動所述置放頭，從而將所述至少一個支撐元件放置在所述平臺的支 撐表面的預定位置；成像系統，其被連接至機架，所述成像系統被設置成用於獲取所述平臺的支撐表面的 圖像；以及控制器，其被連接至成像系統，所述控制器被設置成依據所述成像系統獲取的圖像來 核實所述至少一個支撐元件是否被放置在所述平臺的支撐表面的預定位置上。
2.根據權利要求1所述的裝置，進一步包括連接至所述控制器的顯示器，該顯示器被 設置成用於當所述至少一個支撐元件不在預定位置時顯示移動所述至少一個支撐元件的 通知。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中所述至少一個支撐元件由所述裝置的操作者移動 至預定的位置。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中所述至少一個支撐元件由所述置放頭和所述運送 裝置移動到預定的位置。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述基板支撐組件進一步包括供給盤，該供給盤 用於容納所述多個支撐元件。
6.根據權利要求1所述的裝置，其中所述至少一個支撐元件包括銷。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中所述至少一個支撐元件包括支承殼體，該支承殼 體含有低硬度的膠體，所述膠體被設置用於支撐所述電子基板。
8.一種核實支撐元件在裝置的平臺的支撐表面上的正確放置的方法，所述裝置被設置 成用於將材料沉積到電子基板上，該方法包括將多個支撐元件中的至少一個支撐元件放置在所述平臺的支撐表面上的預定位置；獲取位於所述平臺的支撐表面上的所述至少一個支撐元件的圖像；根據成像系統獲取的所述圖像來核實所述至少一個支撐元件是否被放置在所述平臺 的支撐表面上的預定位置上。
9.根據權利要求8所述的方法，進一步包括當所述至少一個支撐元件不在所述預定位 置上時，在所述裝置的顯示器上顯示移動所述至少一個支撐元件的通知。
10.根據權利要求9所述的方法，進一步包括響應於所述接收的通知而將所述至少一 個支撐元件移動至預定的位置。
11.根據權利要求10所述的方法，其中由該裝置的操作者移動所述支撐元件。
12.根據權利要求10所述的方法，其中由該裝置的置放工具來移動所述支撐元件。
13.根據權利要求8所述的方法，其中放置至少一個支撐元件的動作包括， 手動將所述至少一個支撐元件放置在所述平臺的一面上，以及用該裝置的置放工具將所述至少一個支撐元件移動到預定的位置。
14.根據權利要求13所述的方法，其中手動放置至少一個支撐元件包括放置預定數量 的支撐元件，並且其中該方法進一步包括對所述支撐元件計數以核實支撐元件的數量是否 與預定的數量相等。
15.一種計算機可讀媒體，該計算機可讀媒體上存儲有指令序列，所述指令序列包括能 使處理器進行如下動作的指令將多個支撐元件中的至少一個支撐元件放置在裝置的平臺的支撐表面上的預定位置， 以便在電子基板上執行操作；獲取位於所述平臺的支撐表面上的所述至少一個支撐元件的圖像；以及 根據成像系統獲取的圖像，核實所述至少一個支撐元件是否被放置在所述平臺支撐表 面的預定位置上。
16.根據權利要求15所述的計算機可讀媒體，其中，當所述至少一個支撐元件不在所 述預定位置上時，所述指令能使所述處理器進一步在顯示器上向該裝置的操作者顯示移動 所述至少一個支撐元件的通知。
17.根據權利要求16所述的計算機可讀媒體，其中響應於所述接收到的通知，所述指 令能使處理器進一步將所述至少一個支撐元件移至預定的位置。
18.根據權利要求17所述的計算機可讀媒體，其中移動所述支撐元件是由操作者實施的。
19.根據權利要求17所述的計算機可讀媒體，其中移動所述支撐元件是由該裝置的置 放工具實施的。
20.一種用於將黏性物質沉積到電子基板上的裝置，該裝置包括 機架；連接至所述機架的單元，該單元被配置成將材料沉積在所述電子基板上； 連接至所述機架的基板支撐組件，該基板支撐組件被配置成用於在列印位置支撐電子 基板，該基板支撐組件包括， 多個支撐元件，連接至機架的平臺，該平臺具有支撐表面以支撐所述多個支撐元件中的至少一個支撐 元件，置放頭，其被構造成可釋放地固定所述至少一個支撐元件，運送裝置，其被連接至所述機架和所述置放頭，以便相對於所述平臺在X軸和Y軸方向 移動所述置放頭，從而將所述至少一個支撐元件放置在所述平臺的支撐表面上，以及設置在平臺上的模板，該模板具有至少一個標記，該標記與用於放置所述至少一個支 撐元件的預定位置相對應。
21.根據權利要求20所述的裝置，進一步包括連接至所述機架的成像系統，該成像系 統被配置用於獲取所述平臺的支撐表面的圖像。
22.根據權利要求21所述的裝置，進一步包括連接至成像系統的控制器，該控制器被配置成依據所述成像系統獲取的圖像來核實所述至少一個支撐元件是否被放置在所述平 臺的支撐表面的預定位置上。
23.根據權利要求22所述的裝置，進一步包括連接至控制器的顯示器，該顯示器被配 置成當所述至少一個支撐元件不在預定位置時顯示移動該至少一個支撐元件的通知。
24.根據權利要求23所述的裝置，其中所述至少一個支撐元件由操作者或置放頭和運 送裝置移動到預定的位置。
25.根據權利要求20所述的裝置，其中所述基板支撐組件進一步包括供給盤，其被用 於容納所述多個支撐元件。
全文摘要
一種用於將黏粘性材料沉積到電子基板上的裝置，包括機架，連接至機架的單元，該單元被配置用於將材料沉積到電子基板上，以及連接至機架的基板支撐組件。該基板支撐組件被設置用於支撐所述電子基板。該基板支撐組件包括多個支撐元件，連接至機架的平臺，該平臺具有支撐表面以支撐所述多個支撐元件中的至少一個支撐元件，置放頭，其被配置成可釋放地固定至少一個支撐元件，以及連接至機架和置放頭的運送裝置。該運送裝置被配置成相對於平臺在X軸和Y軸方向移動置放頭，從而將至少一個支撐元件放置在平臺的支撐表面上的預定位置。該裝置進一步包括連接至機架的成像系統和連接至成像系統的控制器。該成像系統被設置用於獲取平臺的支撐表面的圖像。根據成像系統所獲得的圖像，該控制器可以被設置用於核實至少一個支撐元件是否位於平臺的支撐表面上的預定的位置上。還公開了該裝置的其他實施例和相關的方法。
文檔編號H05K13/00GK101999258SQ200980113072
公開日2011年3月30日 申請日期2009年1月12日 優先權日2008年2月14日
發明者史蒂文·R.·福斯特, 約瑟夫·A.·貝格 申請人:伊利諾斯工具製品有限公司