專利名稱：在生產(chǎn)過程中施加正確的印刷壓力的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體涉及將黏性物質(zhì)印刷到基板上的方法和裝置，黏性物質(zhì)例如可以是焊膏，基板例如可以是印刷電路板，本公開更具體地涉及用于改善由印刷頭的刮刀施加在模 板上的印刷壓力或力的準(zhǔn)確性的方法和裝置，以及用于在生產(chǎn)過程中施加正確的印刷壓力的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在典型的表面黏著的電路板生產(chǎn)過程中，模板印刷機(jī)被用于將焊膏印刷到印刷電 路板上。電路板廣義上又被稱為電子基板，它具有可以沉積焊膏的焊盤或一些其他的導(dǎo)電 表面的圖案，電路板被自動送入模板印刷機(jī)。電路板上的一些小孔或標(biāo)記，被稱為基準(zhǔn)點(diǎn)， 被用于在將焊膏印刷到電路板之前將電路板與模板印刷機(jī)的模板或網(wǎng)板對準(zhǔn)。在將電路板 和模板對準(zhǔn)的時(shí)候，基準(zhǔn)點(diǎn)被作為參考點(diǎn)。一旦電路板與印刷機(jī)的模板對準(zhǔn)好后，電路板就 被基板支撐物抬高至模板并相對于模板而被固定，所述模板支撐物例如可以是具有銷或者 其他物件支撐器的平臺。然后通過將刮片或刮掃器移過模板將焊膏進(jìn)行分配以使焊膏穿過 模板上的孔并到達(dá)電路板上。當(dāng)刮掃器移過模板的時(shí)候，焊膏會在刀片的前面滾動，這會促 使焊膏進(jìn)行期望的混合與切變(shearing)以獲得希望的黏性從而有助于填滿網(wǎng)板或者模 板中的孔。焊膏通常從標(biāo)準(zhǔn)的焊膏供給筒被分配在模板上。在印刷操作結(jié)束后，電路板被 釋放、下降并脫離模板，再輸送到印刷電路板生產(chǎn)線內(nèi)的另一個(gè)位置。在印刷周期中，如上所述，刮掃器被移過模板以迫使焊膏或者任何其他黏性物質(zhì) 穿過形成在模板上的孔。圖1示意性地示出了總體以200表示的印刷頭，該印刷頭具有刮 刀202。在一個(gè)實(shí)施例中，刮刀202可以被固定到刮刀固定架204的一個(gè)位置上，在該位置， 刮刀可以相對于模板206垂直設(shè)置或者成一個(gè)角度設(shè)置以迫使焊膏穿過模板上的孔(未示 出)。在一個(gè)實(shí)施例中，印刷頭200可以包括第一可移動板208和與第一可移動板連接的 第二可移動板210。第一可移動板208可以通過兩個(gè)線性軸承被固定到印刷頭200的支架 (未示出)上，每個(gè)線性軸承都以212表示。通過絲杠214，第一可移動板208可以被設(shè)置成 上下移動，絲杠214通過印刷頭200內(nèi)的馬達(dá)(未示出)驅(qū)動。該方案是這樣的，絲杠214 與固定到第一可移動板208的絲杠螺母216螺紋嚙合以沿著由線性軸承212限定的線路移 動第一和第二可移動板208、210。如圖所示，第二可移動板210可以被連接到刮刀固定架 204。在特定實(shí)施例中，壓縮彈簧218可以圍繞絲杠214設(shè)置以在第一可移動板208和第二可移動板210之間提供阻力。正確的印刷取決于印刷頭200在印刷過程中能夠?qū)δ０?06施加恒定的壓力，而 這經(jīng)常難以控制。施加的壓力不恒定的一個(gè)原因是由于對電路板的支撐不充分。具體地說， 在印刷操作的執(zhí)行過程中，支撐工具(例如，銷或者柔性性工具)可能沒有對電路板提供充 分的支撐。壓力不恒定的其他原因可能和多種因素有關(guān)這些因素涉及壓縮彈簧218的彈簧 系數(shù)和由線性軸承212產(chǎn)生的不必要的摩擦，這些因素單獨(dú)或者一起可能使得難以確定是否已正確地施加了期望的壓力或者力。另外，另一個(gè)原因在于，刮刀202的彈簧系數(shù)可能影響刮刀與模板206的接合力。參照圖1，可以相對于印刷頭200的支架在起始位置和/或第一可移動板208的 預(yù)定距離處提供傳感器220。通過已知的校準(zhǔn)方法，例如用校準(zhǔn)計(jì)量器(未示出)代替刮 刀202，通過將第一可移動板208移動一個(gè)已知的距離來確定刮刀施加在模板上的力，該壓 力取決于壓縮彈簧218的彈簧系數(shù)和線性軸承212的摩擦力。因此，如果使用完全剛性的 刮刀，而假定線性軸承212所導(dǎo)致的摩擦力是極小的或者可預(yù)知的，那么刮刀202施加在模 板206上的力在某種程度上是正確的。當(dāng)刮刀是彈性的、線性軸承212沒有被正確安裝或 者當(dāng)壓縮彈簧218的彈簧系數(shù)是不能容忍的時(shí)候，確定刮刀施加在模板206上的壓力則會 比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的實(shí)施例提供了對如上所述的模板支撐組件的改進(jìn)。本公開的一個(gè)方面涉及用于將黏性物質(zhì)印刷到基板上的模板印刷機(jī)。 在一個(gè)實(shí)施 例中，模板印刷機(jī)包括，機(jī)架；連接至機(jī)架上的模板；連接至機(jī)架的基板支撐物以將基板支 撐在印刷位置；和連接至機(jī)架的印刷頭，該印刷頭用于在模板上方沉積并印刷黏性物質(zhì)。在 特定實(shí)施例中，印刷頭包括被設(shè)置成與模板接合的刮刀，用于容納刮刀的刮刀安裝座，刮刀 移動機(jī)構(gòu)，其被設(shè)置成從刮刀與模板間隔一定距離的較高位置和刮刀與模板接合并對模板 施加力的較低的位置沿ζ軸方向移動刮刀安裝座，以及連接件，該連接件被設(shè)置成可樞轉(zhuǎn) 地將刮刀安裝座連接到刮刀移動機(jī)構(gòu)上。該連接件可以包括被設(shè)置成用于測量刮刀施加在 模板上的力的測力傳感器。模板印刷機(jī)的實(shí)施例可以涉及連接件，該連接件包括可樞轉(zhuǎn)地連接到刮刀安裝座 的樞軸板，以及可樞轉(zhuǎn)地連接到樞軸板的后座。該連接件可以進(jìn)一步包括被設(shè)置為用于容 納測力傳感器的測力傳感器安裝座。測力傳感器安裝座可以被固定至樞軸板和后座。樞軸 板可以包括第一樞軸和位于刮刀安裝座內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸承。該旋轉(zhuǎn)軸承可以被設(shè)置用于接受第 一樞軸。樞軸板可以進(jìn)一步包括第二樞軸和兩個(gè)位于后座內(nèi)的角接觸軸承。該兩個(gè)角接觸 軸承可以被設(shè)置用于接收第二樞軸。刮刀移動機(jī)構(gòu)可以包括殼體，螺紋連接至殼體的絲杠， 以及圍繞絲杠設(shè)置的至少一個(gè)壓縮彈簧以在殼體和絲杠之間提供阻力?？刂破骺梢员惶峁?用于控制模板印刷機(jī)的運(yùn)行?？刂破骺梢员辉O(shè)置成與測力傳感器通訊。顯示器可以被連接 至控制器并且被設(shè)置成顯示由測力傳感器獲得的力的讀數(shù)。本公開的另一個(gè)方面涉及模板印刷機(jī)，該模板印刷機(jī)包括機(jī)架，連接至機(jī)架的模 板，和連接至機(jī)架的印刷頭，該印刷頭用于在模板上方沉積并印刷黏性物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施 例中，印刷頭可以包括刮刀組件，該刮刀組件被設(shè)置用于將黏性物質(zhì)移過模板，刮刀移動機(jī) 構(gòu)，該刮刀移動機(jī)構(gòu)被設(shè)置成從刮刀組件與模板間隔一定距離的較高位置和刮刀組件與模 板接合并對模板施加力的較低的位置沿ζ軸方向移動刮刀組件，以及可樞轉(zhuǎn)地連接到刮刀 組件及可樞轉(zhuǎn)地連接到刮刀移動機(jī)構(gòu)的樞軸板。模板印刷機(jī)的實(shí)施例可以涉及提供包括測力傳感器的連接件，該測力傳感器被設(shè) 置成用于測量刮刀施加在模板上的力。該連接件可以進(jìn)一步包括用于容納測力傳感器的測 力傳感器安裝座。測力傳感器安裝座可以被固定至樞軸板和后座上。樞軸板可以包括第一 樞軸和位于刮刀安裝座內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)軸承。該旋轉(zhuǎn)軸承可以被設(shè)置成接收第一樞軸。樞軸板可以進(jìn)一步包括第二樞軸和兩個(gè)位于后座內(nèi)的角接觸軸承。該兩個(gè)角接觸軸承可以被設(shè)置 成接收第二樞軸。刮刀移動機(jī)構(gòu)可以包括殼體；螺紋連接至殼體的絲杠；以及至少一個(gè)圍 繞絲杠設(shè)置的壓縮彈簧，該彈簧用于在殼體和絲杠之間提供阻力。模板印刷機(jī)可以包括控 制器以控制模板印刷機(jī)的運(yùn)行。該控制器可以被設(shè)置成與測力傳感器通訊。該模板印刷 機(jī)還可以包括連接至控制器的顯示器，該顯示器被設(shè)置用于顯示測力傳感器獲得的力的讀 數(shù)。 本公開的另一方面涉及將刮刀組件連接到刮刀移動機(jī)構(gòu)上的方法。該刮刀組件可 以包括刮刀安裝座和刮刀，刮刀移動機(jī)構(gòu)具有驅(qū)動器和連接至驅(qū)動器的殼體。該方法可以 包括，將刮刀安裝座固定到樞軸板上，用樞軸將樞軸板固定到具有測力傳感器的連接組件， 以及用緊固件將樞軸板固定到殼體上。該方法的實(shí)施例可以包括，配置連接組件以將測力傳感器上安裝座固定到該測力 傳感器的上部以及將測力傳感器下安裝座固定到該測力傳感器的下部。該方法還可以包括 將旋轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在刮刀安裝座內(nèi)，該旋轉(zhuǎn)軸承被配置成接收樞軸。


附圖并不是按照比例繪制的。在附圖中，不同的圖中所表示的每個(gè)相同的或幾乎 相同的部件都用相同的數(shù)字來表示。為了清楚起見，并沒有把每一張圖中的每一個(gè)零件都 加以標(biāo)注。在圖中圖1為現(xiàn)有的印刷頭組件的示意圖；圖2為示出了本公開的一個(gè)實(shí)施例的模板印刷機(jī)的主視圖；圖3為圖2所示的模板印刷機(jī)的透視圖，其示出了本公開的一個(gè)實(shí)施例的印刷頭 組件；圖4為圖2所示的印刷頭組件在去除了后面的刮刀后的透視圖，以更清楚地顯示 印刷頭組件的可移動構(gòu)件。圖5為圖3所示的印刷頭組件的剖面圖；圖6為圖4所示的印刷頭組件的剖面圖；以及圖7為另一個(gè)實(shí)施例的連接件的示意圖。
具體實(shí)施例方式本公開并不將其應(yīng)用限于下面描述或圖示的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和元件的布置。本公開能 夠有其他的實(shí)施例以及能用多種方法來實(shí)現(xiàn)或付諸實(shí)踐。同樣地，在此使用的措辭和術(shù)語 是為了描述本發(fā)明，不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在此使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含 有”、“涉及”以及它們的變體詞意在包含列在這些詞之后的項(xiàng)目及其等同物和附加項(xiàng)目。為了說明的需要，本公開的實(shí)施例將就模板印刷機(jī)來描述，該模板印刷機(jī)用于將 焊膏印刷到印刷電路板上。然而，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以理解的是，本公開中的實(shí)施例 不限于用于印刷焊膏的模板印刷機(jī)，也可以包括印刷其他的物質(zhì)，例如粘合劑、環(huán)氧樹脂、 底膠材料和密封材料。同樣，術(shù)語網(wǎng)板和模板在此可能會被交替使用，以描述印刷機(jī)中的裝 置，該裝置限定了待印刷到基板上的圖案。此外，術(shù)語“力”和“壓力”在此也可能會被交替 使用，以描述刮刀和模板的接合。
現(xiàn)在參照附圖，具體是附圖2，本公開的一個(gè)實(shí)施例的模板印刷機(jī)總體上用10來 表示。如圖所示，模板印刷機(jī)10包括支撐著模板印刷機(jī)的各個(gè)部件的機(jī)架12。該模板印刷 機(jī)的部件可以部分地包括，控制器14、顯示器16、模板18和總體上以20表示的被配置用于 涂覆焊膏的印刷頭組件或印刷頭。正如圖1所示和下文描述的一樣，模板和印刷頭可以被 適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合(coupled)或者連接(connected)至機(jī)架12。在一個(gè)實(shí)施例中，印刷頭20可以 安裝在印刷頭支架22上，該印刷頭支架可以安裝在機(jī)架12上。在控制器14的控制下，支 架22能使印刷頭20沿y軸方向移動。正如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的一樣，印刷頭20可以被 置于模板18的上方，并且印刷頭的前刮刀或后刮刀可以沿ζ軸方向下降至與模板接觸。然 后通過支架22，印刷頭20的刮刀可以移過模板以使得焊膏印刷到電路板上。
模板印刷機(jī)10也可以包括含有軌道24、26的輸送系統(tǒng)，其被用于將印刷電路板 (有時(shí)稱作“印刷線路板”、“基板”或“電子基板”)輸送到模板印刷機(jī)內(nèi)的印刷位置。軌道 24,26在此處也稱作“進(jìn)給機(jī)構(gòu)”，其被配置用于提供、裝載或?qū)㈦娐钒遢斔偷侥０逵∷C(jī)的 工作區(qū)域，該工作區(qū)域在此處可以被稱為“印刷床”，以及將電路板從印刷床上卸下。模板印 刷機(jī)10具有支撐組件28以支撐電路板。在某些實(shí)施例中，基板支撐組件28可以進(jìn)一步包 括特定的基板支撐系統(tǒng)，例如，堅(jiān)固的支座，多個(gè)銷或者柔性工具，當(dāng)電路板位于印刷位置 時(shí)，基板支撐系統(tǒng)被置于該電路板之下?；逯蜗到y(tǒng)可以被部分地用于支撐電路板的內(nèi) 部區(qū)域以防止電路板在印刷操作的過程中彎曲或變形。在一個(gè)實(shí)施例中，印刷頭20可以被設(shè)置成從諸如分配器(比如焊膏筒)的來源處 獲得焊料，其在印刷操作過程中將焊膏提供給印刷頭。也可以采用其他提供焊膏的方法來 代替焊膏筒。例如，可以手動將焊膏沉積在刮刀之間或者焊膏也可以來自外部的來源。此 外，在特定實(shí)施例中，控制器14可以被設(shè)置成使用具有微軟DOS或Windows XP操作系統(tǒng)的 個(gè)人計(jì)算機(jī)來控制模板印刷機(jī)10的操作，該操作系統(tǒng)具有應(yīng)用特定的軟件?？刂破?4可 以與主控制器聯(lián)網(wǎng)，該主控制器被用于控制制造電路板的生產(chǎn)線。在一種結(jié)構(gòu)中，模板印刷機(jī)10的運(yùn)行如下。通過輸送軌道24、26將電路板送入模 板印刷機(jī)10。支撐組件28將電路板提起并固定在印刷位置。然后印刷頭20沿Z軸方向降 下所需的印刷頭刮刀直到該印刷頭刮刀以期望的壓力接觸模板18。然后，印刷頭20借助印 刷頭支架22被沿著y軸方向移過模板18。印刷頭20將焊膏沉積通過模板18上的孔并至 電路板。一旦印刷頭完全橫過了模板18并經(jīng)過其上的孔，刮刀就會被提離模板并且電路板 就會被降回到輸送軌道24、26。電路板被釋放并從模板印刷機(jī)10中輸出以便第二塊電路板 可以被裝入模板印刷機(jī)。為了在第二塊電路板上印刷，另一個(gè)刮刀會被沿著ζ軸降下與模 板接觸，印刷頭20會被以與用于第一塊電路板的方向相反的方向移過模板18。仍然參照圖2，成像系統(tǒng)30可以被提供用于在印刷之前將模板18與電路板對準(zhǔn)和 在印刷后檢查電路板。在一個(gè)實(shí)施例中，成像系統(tǒng)30可以被設(shè)置在模板18和支撐有電路 板的支撐組件28之間。成像系統(tǒng)30被連接至成像支架32以移動成像系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施 例中，成像支架32可以被連接至機(jī)架12，并且成像支架32包括在機(jī)架12的側(cè)軌之間延伸 的橫梁，以使成像系統(tǒng)30可以在電路板上方沿y軸方向來回移動。成像支架32還可以包 括運(yùn)輸裝置，其包圍在成像系統(tǒng)30外面，并且被設(shè)置成在χ軸方向上沿著橫梁的長度方向 移動。用于移動成像系統(tǒng)30的成像支架32的結(jié)構(gòu)在焊膏印刷領(lǐng)域是眾所周知的。該方案 是這樣的，成像系統(tǒng)30可以位于模板18下方、電路板上方的任何位置，以便分別獲取電路板或者模板的預(yù)定區(qū)域的圖像。在其他的實(shí)施例中，當(dāng)成像系統(tǒng)在印刷位置之外時(shí)，該成像 系統(tǒng)可以位于模板和電路板的上方或者下方。 此處描述的執(zhí)行印刷操作的典型平臺可以包括但不限于商標(biāo)為ACCELA 和 MOMENTUM 的模板印刷機(jī)，它們是由馬薩諸塞州富蘭克林縣的Speedline技術(shù)股份有限公 司提供，該公司是本發(fā)明的受讓人。在一個(gè)實(shí)施例中，印刷頭20包括框架構(gòu)件34，其形成了支架22的一部分?？蚣軜?gòu) 件34被設(shè)置成沿著印刷方向移動，例如，y軸方向。具體地，框架構(gòu)件34被設(shè)置成在其相 對的兩端沿著模板印刷機(jī)10的機(jī)架12的直線軌道(圖2中未示出)滑行。這種結(jié)構(gòu)使得 印刷頭支架22可以在y軸方向上移動。在一個(gè)實(shí)施例中，框架構(gòu)件34支撐著具有前刮刀 和后刮刀的刮掃組件和被設(shè)置成獨(dú)立移動刮刀的移動機(jī)構(gòu)。在各自的移動機(jī)構(gòu)的控制下， 每個(gè)刮刀被設(shè)置成沿著ζ軸方向從與模板具有一定間隔的較高的位置移動到與模板接合 并對模板施加壓力的較低的位置。圖3示出了總體由36表示的單個(gè)刮掃組件，其具有刮刀38，例如，前刮刀，為了說 明的目的移除了后刮刀組件。刮掃組件36被構(gòu)造成包括刮刀固定架40，刮刀固定架40被 設(shè)置成通過兩個(gè)拇指螺釘可釋放地固定刮刀38。如圖所示，刮掃組件36進(jìn)一步包括前安 裝座44以安裝前刮刀固定架40。正如下文將要描述的一樣，前安裝座44以下文所描述的 方式被連接到移動機(jī)構(gòu)的馬達(dá)上，該移動機(jī)構(gòu)被設(shè)置成沿著ζ軸方向移動安裝座。雖然圖 中未顯示，后刮掃刀片組件也包括后安裝座以安裝后刮刀。該方案是這樣的，在用前刮刀執(zhí) 行印刷行程之前，前刮刀38可以獨(dú)立地由馬達(dá)沿ζ軸方向降低。刮掃組件36可以進(jìn)一步 包括與圖1中所示的傳感器220相似的傳感器(未示出)，以用于檢測刮刀38的起始位置 (也就是較高的位置)。當(dāng)前刮刀38被降在模板18上時(shí)，刮刀對模板施加一個(gè)力。具體地說，刮刀對模板 18施加了 ζ軸方向的力，并且一旦印刷頭20開始作y軸方向移動，刮刀會對模板施加y軸 方向的力。這些力足以滾動焊膏并且將迫使焊膏穿過形成在模板18上的孔。刮刀38施加 在模板16上的力必須足以使焊膏(或任何其他的黏性物質(zhì))穿過形成在模板上的孔，但是 這些力也不能太大而損壞模板。在用印刷頭20執(zhí)行了印刷行程之后，焊膏就被沉積在電路 板上。當(dāng)通過降低支撐組件而將模板18與電路板分開時(shí)，焊膏沉積物就被從模板18上取 下。在可選的實(shí)施例中，可以將模板18升起而離開電路板以將模板與電路板分離。繼續(xù)參考圖3，并另外參考圖4-6，在特定實(shí)施例中，前刮刀安裝座44通過樞軸48 被可樞轉(zhuǎn)地連接到樞軸板46。如圖5所示，樞軸48相對于樞軸板46被可旋轉(zhuǎn)地固定。該 方案是這樣的，正如圖5所示，旋轉(zhuǎn)軸承50被提供用于將樞軸48可旋轉(zhuǎn)地固定在前刮刀安 裝座44上，從而使前刮刀安裝座44能夠圍繞樞軸48旋轉(zhuǎn)。如圖4所示，樞軸板46包括位 于其左邊的限位銷52，該限位銷52在形成在前刮刀安裝座44背面的凹槽內(nèi)移動，從而限制 前刮刀安裝座相對于樞軸板46的旋轉(zhuǎn)角度。如圖4和圖6所示，樞軸板46進(jìn)一步包括位 于其右側(cè)的緊固件54，例如，機(jī)用螺絲緊固件，緊固件54被設(shè)計(jì)用于將樞軸板固定到樞軸 56上，該樞軸56穿過壓板58和后座60。如圖所示，壓板58通過四個(gè)緊固件被固定到后座 60上，每個(gè)緊固件用62來標(biāo)識。后座60被適當(dāng)?shù)匾韵挛乃龅姆绞竭B接到刮刀移動機(jī)構(gòu)。 一對角接觸軸承，每個(gè)以64來標(biāo)識，被置于后座60內(nèi)部并且能使樞軸56相對于后座和壓 板旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，另一種類型的軸承(除了角接觸軸承外)也可以被使用在后座60內(nèi)以使樞軸56旋轉(zhuǎn)。
具體參照圖5，刮刀移動機(jī)構(gòu)總體以66來表示。如上所述，刮刀移動機(jī)構(gòu)66被配 置用于將前刮刀組件36從與模板18間隔一定距離的較高的位置移動到與模板接合的較低 的位置。雖然圖中未表示，但是還存在另一個(gè)刮刀移動機(jī)構(gòu)以驅(qū)使后刮刀在其較高位置和 較低位置之間移動。在一個(gè)實(shí)施例中，刮刀移動機(jī)構(gòu)66包括絲杠68，該絲杠通過馬達(dá)驅(qū)動 可旋轉(zhuǎn)，該馬達(dá)以圖3中的馬達(dá)軸69來表示。絲杠68與螺母70螺紋連接，該螺母70被固 定至殼體72，以使殼體在較高的位置和較低的位置之間移動。防旋轉(zhuǎn)板71可以被提供用 于當(dāng)驅(qū)動絲杠時(shí)阻止刮刀組件的旋轉(zhuǎn)。一對壓縮彈簧，每個(gè)都以73表示，圍繞絲杠68設(shè)置 以在殼體72和絲杠之間提供阻力。如圖所示，一個(gè)壓縮彈簧73被設(shè)置在防旋轉(zhuǎn)板71的上 方，另一個(gè)壓縮彈簧被設(shè)置在防旋轉(zhuǎn)板的下方。該方案是這樣的，電機(jī)69以一個(gè)方向驅(qū)動 絲杠68以使殼體72向下移動，從而使得前刮刀38向下移動。一旦刮刀38與模板18接觸， 上部的壓縮彈簧73就開始被壓縮而提供阻力而底部的壓縮彈簧73則開始被解除壓力。刮 刀38施加在模板18上的壓力或者力可以通過控制馬達(dá)軸69的旋轉(zhuǎn)方向來增加或者減少。 以此方式，通過以相反的方向旋轉(zhuǎn)絲杠68，馬達(dá)也可以被設(shè)置成驅(qū)動刮刀向上移動。具體參照圖5和圖6，樞軸板46通過連接組件被進(jìn)一步固定到刮刀移動機(jī)構(gòu)66 上，該連接組件以74來標(biāo)識。連接組件74包括測力傳感器76，通過緊固件80固定在樞軸 板46的測力傳感器上安裝座78，以及通過緊固件84 (圖4)連接至后板座60的測力傳感 器下安裝座82。如圖5所清楚地顯示的一樣，測力傳感器76的上部被螺紋固定至測力傳 感器上安裝座78，測力傳感器的下部被螺紋固定至測力傳感器下安裝座82。在一個(gè)實(shí)施例 中，測力傳感器76可以包括變換器，其被用來將力轉(zhuǎn)換成電子信號并傳送給控制器14。具 體地說，來自測力傳感器76的信號被放大(例如通過放大器)并被發(fā)送至控制器的驅(qū)動模 塊，以用于控制刮刀在ζ軸方向的移動。例如，測力傳感器76的類型可以是俄亥俄州哥倫布市的霍尼韋爾公司或者是俄 亥俄州沃興頓市的Delta Metrics有限公司提供的商標(biāo)為Sensotec的傳感器?？刂破?4 可被設(shè)置成在顯示器16上顯示力。也可以使用本領(lǐng)域所知的其他類型的測力傳感器。不 論在哪個(gè)實(shí)施例中，測力傳感器76被設(shè)置成測量并傳送由刮刀38 (例如前刮刀)施加在模 板18上的力(或壓力)的大小。該方案是這樣的，當(dāng)將刮刀38移動至與模板結(jié)合時(shí)，移動機(jī)構(gòu)66通過連接組件74 使前刮刀安裝座44向下移動。刮刀38施加在模板18上的力被設(shè)置在樞軸48和后座60 之間的測力傳感器76所測量。由此，模板印刷機(jī)10的操作者可以正確選擇需要刮刀38施 加在模板18上的力。因此，刮掃組件38通過旋轉(zhuǎn)軸承50被安裝在樞軸板46上，該旋轉(zhuǎn)軸承50位于負(fù) 載和負(fù)載測量裝置(例如測力傳感器76)之間。設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)是為了使摩擦最小并且以最 少的成本產(chǎn)生最好的準(zhǔn)確性和靈敏度。加載的力被直接傳遞到負(fù)載承載元件，而幾乎沒有 或沒有會影響測力傳感器的讀數(shù)的摩擦力。圖7示出了具有鉸鏈機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的連接組件，其中鉸鏈機(jī)構(gòu)用于連接刮 刀移動機(jī)構(gòu)和刮刀組件。如圖所示，刮刀38被固定至固定架40，該固定架固定在刮刀安裝 座44上。刮刀安裝座44通過合適的軸承100被鉸鏈安裝至殼體72。和圖3_6所示的實(shí)施 例一樣，移動機(jī)構(gòu)66包括被馬達(dá)軸69驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的絲杠68以將刮刀38相對于模板18上下移動。如圖所示，測力傳感器76的一端通過連接件102被可樞轉(zhuǎn)地連接至殼體72，其另一 端通過連接件104被可轉(zhuǎn)動地連接至刮刀安裝座44。這種結(jié)構(gòu)使得測力傳感器76能夠以 參照圖3-6所描述的方式測量刮刀38施加在模板18上的力，在特定實(shí)施例中，刮刀施加在模板上的具體的力的校準(zhǔn)或確定可以依照美國專利 申請?zhí)枮?1/786,971的專利所公開的教導(dǎo)來調(diào)節(jié)，該專利公開的內(nèi)容在此全部并入本說 明書中，該專利申請的名稱是“校準(zhǔn)印刷頭壓力和在生產(chǎn)過程中施加正確印刷壓力的方法 和裝置”，該專利申請的申請日為2007年4月13日，該專利的所有人為本公開的受讓人。雖 然該專利申請中的教導(dǎo)具體是針對開環(huán)印刷和校準(zhǔn)開環(huán)印刷機(jī)的印刷頭(當(dāng)涂覆不受壓 的焊膏時(shí))，但是該專利申請所公開的教導(dǎo)也可以應(yīng)用在閉環(huán)印刷中(當(dāng)涂覆受壓的焊膏 時(shí))。例如，為了校準(zhǔn)開環(huán)印刷中特定刮刀(前刮刀38或后刮刀)對模板1的結(jié)合力，校 準(zhǔn)程序的第一步為用力/校準(zhǔn)計(jì)量器代替刮刀，該力/校準(zhǔn)計(jì)量器被提供用于通過將計(jì)量 器移動到較低的位置來測量刮刀施加在模板上力。此外，將模板從模板印刷機(jī)移除。用刮 刀移動機(jī)構(gòu)將計(jì)量器下降到與剛性表面(例如平臺或者工具的頂部)相接觸。刮刀移動機(jī) 構(gòu)繼續(xù)以已知的數(shù)值下降計(jì)量器。在每一個(gè)已知的數(shù)值，計(jì)量器記錄力的值，例如，該值會 被配置為具有刮掃力校準(zhǔn)程序的處理器內(nèi)的控制器保存起來。記錄的值的一個(gè)例子如下移動距離壓力001000lib200021bs300031bs50，000501bs接下來，刮刀固定架回到較高的或起始位置(在0移動距離處)。計(jì)量器被降低直 至一個(gè)標(biāo)記的邊緣觸發(fā)傳感器，該邊緣對應(yīng)于第一參考點(diǎn)。這個(gè)力被記錄并保存在控制器 中。計(jì)量器被進(jìn)一步降低直至對應(yīng)于第二參考點(diǎn)的另一個(gè)標(biāo)記邊緣觸發(fā)傳感器。這個(gè)力被 記錄并保存在控制器中。結(jié)果就是記錄的力對應(yīng)于壓縮彈簧的壓縮程度，該結(jié)果是線性的 并且是可重復(fù)的。接下來，操作者將計(jì)量器移除并且將刮刀安裝在刮刀固定架上。 刮刀被降低直到 與模板接觸以確定一個(gè)零參考點(diǎn)。刮刀被進(jìn)一步降低直到探測到標(biāo)記的各個(gè)邊緣。這些位 置被用于與上面確定的第一和第二參考點(diǎn)進(jìn)行比較以計(jì)算該特定刮刀的印刷力的曲線。在 另一個(gè)實(shí)施例中，這種兩步式的步驟可以被合并成一個(gè)步驟。具體地說，該系統(tǒng)可以被設(shè)置 成從零位置開始通過已知的轉(zhuǎn)變點(diǎn)來下降已知距離。所有距離和轉(zhuǎn)變點(diǎn)的力的數(shù)值被記錄 下來以供以后參考。在另一個(gè)實(shí)施例中，例如，在閉環(huán)校準(zhǔn)過程中，校準(zhǔn)程序可以上文描述的方式來執(zhí) 行，即，通過測量計(jì)量器在工具的頂部和/或模板上的力以及將計(jì)量器的結(jié)果與從測力傳 感器76獲得的結(jié)果進(jìn)行比較。具體地說，將計(jì)量器代替刮刀置于刮刀安裝座上并且通過驅(qū) 動刮掃組件向下移動并經(jīng)過多個(gè)特定的位置。計(jì)量器的讀數(shù)被傳送到控制器14的軟件并 制成圖表來與從測力傳感器76獲得的讀數(shù)進(jìn)行對照。模板印刷機(jī)的控制器使用該信息來 確定印刷頭是否施加了適當(dāng)?shù)牧Α?br> 在其他的實(shí)施例中，測力傳感器可以用大彈簧和測量裝置來代替，例如線性差動 位移變換器或LVDT。使用測力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)該測力傳感器經(jīng)受預(yù)定范圍內(nèi)的力時(shí)，該 測力傳感器不會移動或改變長度，從而保持系統(tǒng)中其他元件的空間關(guān)系。然而，相似的結(jié)果 也可以通過采用在力的范圍內(nèi)只作很小移動的大彈簧以及測量施加的力的測量裝置來實(shí)現(xiàn)。 由此，應(yīng)當(dāng)注意的是，此處公開的刮刀安裝組件比現(xiàn)有技術(shù)中的刮刀安裝組件的 成本更低并且具有更高的正確性和靈敏度。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在負(fù)載(也就是刮刀施加在模板上 的力)與測力傳感器之間設(shè)置了旋轉(zhuǎn)軸承系統(tǒng)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了容易安裝和操作的刮 刀安裝組件。此處公開的刮刀安裝組件特別適用于閉環(huán)刮掃系統(tǒng)，該系統(tǒng)在印刷過程中將受壓 的焊膏涂覆在模板上。如此已經(jīng)描述了本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的多個(gè)方面的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)理解的是，對 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以容易地對本發(fā)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，也屬于本公開的精神和保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，可以改變本公開中 描述的參數(shù)來適應(yīng)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(quán)利要求如下
權(quán)利要求
一種用于將黏性物質(zhì)印刷到基板上的模板印刷機(jī)，該模板印刷機(jī)包括機(jī)架；連接至機(jī)架的模板；連接至機(jī)架的基板支撐物以在印刷位置支撐基板；以及連接至機(jī)架的印刷頭，該印刷頭在模板上方沉積并印刷黏性物質(zhì)，該印刷頭包括刮刀，該刮刀被設(shè)置成與所述模板接合，刮刀安裝座，被設(shè)置為容納所述刮刀，刮刀移動機(jī)構(gòu)，其被設(shè)置成從刮刀與模板間隔一定距離的較高的位置和刮刀與模板接合并對模板施加力的較低的位置沿z軸方向移動所述刮刀安裝座，以及連接件，被設(shè)置成可樞轉(zhuǎn)地將刮刀安裝座連接到刮刀移動機(jī)構(gòu)，該連接件包括測力傳感器，該測力傳感器被設(shè)置用于測量刮刀施加在模板上的力。
2.權(quán)利要求1的模板印刷機(jī)，其中所述連接件包括樞軸板和后座，所述樞軸板可樞轉(zhuǎn) 地連接到所述刮刀安裝座上，所述后座可樞轉(zhuǎn)地連接到樞軸板上。
3.權(quán)利要求2的模板印刷機(jī)，其中所述連接件還包括被設(shè)置用于容置測力傳感器的測 力傳感器安裝座，該測力傳感器安裝座被固定至所述樞軸板和所述后座。
4.權(quán)利要求2的模板印刷機(jī)，其中所述樞軸板包括第一樞軸和位于所述刮刀安裝座內(nèi) 的旋轉(zhuǎn)軸承，該旋轉(zhuǎn)軸承被設(shè)置用于接收所述第一樞軸。
5.權(quán)利要求4的模板印刷機(jī)，其中所述樞軸板包括第二樞軸和兩個(gè)位于所述后座內(nèi)的 角接觸軸承，該兩個(gè)角接觸軸承被設(shè)置用于接收所述第二樞軸。
6.權(quán)利要求1的模板印刷機(jī)，其中所述刮刀移動機(jī)構(gòu)包括殼體、螺紋連接至該殼體的 絲杠以及至少一個(gè)壓縮彈簧，該壓縮彈簧圍繞所述絲杠設(shè)置以在所述殼體和所述絲杠之間 提供阻力。
7.權(quán)利要求1的模板印刷機(jī)，進(jìn)一步包括控制模板印刷機(jī)的運(yùn)行的控制器，該控制器 被設(shè)置成與所述測力傳感器進(jìn)行通訊。
8.權(quán)利要求7的模板印刷機(jī)，進(jìn)一步包括連接至所述控制器的顯示器，該顯示器被設(shè) 置用于顯示所述測力傳感器獲得的力的讀數(shù)。
9.一種用于將黏性物質(zhì)印刷到基板上的模板印刷機(jī)，該模板印刷機(jī)包括 機(jī)架；連接至機(jī)架的模板；連接至機(jī)架的印刷頭，該印刷頭在模板上方沉積并印刷黏性物質(zhì)，該印刷頭包括 刮刀組件，該刮刀組件被設(shè)置用于將黏性物質(zhì)移過所述模板，以及 刮刀移動機(jī)構(gòu)，其被設(shè)置成從該刮刀組件與模板間隔一定距離的較高的位置和該刮刀 組件與所述模板接合并對該模板施加力的較低的位置沿ζ軸方向移動所述刮刀組件， 其中所述刮刀組件可樞轉(zhuǎn)地被連接至所述刮刀移動機(jī)構(gòu)。
10.權(quán)利要求9的模板印刷機(jī)，其中所述印刷頭還包括樞軸板，該樞軸板可樞轉(zhuǎn)地連接 至刮刀組件和刮刀移動機(jī)構(gòu)。
11.權(quán)利要求10的模板印刷機(jī)，其中所述印刷頭還包括測力傳感器，該測力傳感器被 連接至樞軸板并且被設(shè)置用于測量所述刮刀施加在所述模板上的力。
12.權(quán)利要求11的模板印刷機(jī)，其中所述印刷頭還包括被設(shè)置用于容置測力傳感器的測力傳感器安裝座，該測力傳感器安裝座被固定至所述樞軸板和所述后座，該后座被連接 至所述刮刀移動機(jī)構(gòu)。
13.權(quán)利要求11的模板印刷機(jī)，還包括用于控制模板印刷機(jī)的運(yùn)行的控制器，該控制 器被設(shè)置成與所述測力傳感器進(jìn)行通訊。
14.權(quán)利要求13的模板印刷機(jī)，還包括連接至所述控制器的顯示器，該顯示器被設(shè)置 用于顯示測力傳感器所獲得的力的讀數(shù)。
15.權(quán)利要求10的模板印刷機(jī)，其中所述樞軸板包括第一樞軸和位于所述刮刀安裝座 內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸承，該旋轉(zhuǎn)軸承被設(shè)置用于接收所述第一樞軸。
16.權(quán)利要求15的模板印刷機(jī)，其中所述樞軸板包括第二樞軸和兩個(gè)位于所述后座內(nèi) 的角接觸軸承，該兩個(gè)角接觸軸承被設(shè)置用于接收所述第二樞軸。
17.一種將刮刀組件連接到刮刀移動機(jī)構(gòu)上的方法，該刮刀組件具有刮刀安裝座和刮 刀，所述模板移動機(jī)構(gòu)具有驅(qū)動器和連接至該驅(qū)動器的殼體，該方法包括通過樞軸連接將刮刀安裝座固定到樞軸板；以及用緊固件將樞軸板固定到所述殼體上。
18.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括用樞軸將所述樞軸板固定到具有測力傳感器的連 接組件。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述連接組件包括固定到測力傳感器上部的測力傳感器 上安裝座和固定到測力傳感器下部的測力傳感器下安裝座。
20.權(quán)利要求19的方法，還包括將旋轉(zhuǎn)軸承置于所述刮刀安裝座內(nèi)，該旋轉(zhuǎn)軸承被設(shè) 置用于接收所述樞軸。
21.一種用于將黏性材料印刷在基板上的模板印刷機(jī)，該模板印刷機(jī)包括機(jī)架；連接至機(jī)架的模板；連接至機(jī)架的基板支撐物以在印刷位置支撐基板；以及連接至機(jī)架的印刷頭，該印刷頭在模板上方沉積并印刷黏性物質(zhì)，該印刷頭包括刮刀，該刮刀被設(shè)置成與所述模板接合，刮刀安裝座，被設(shè)置成用于容納所述刮刀，刮刀移動機(jī)構(gòu)，其被設(shè)置成從刮刀與模板間隔一定距離的較高的位置和刮刀與模板接 合并對模板施加力的較低的位置沿ζ軸方向移動所述刮刀安裝座，以及連接件，被設(shè)置成以可樞轉(zhuǎn)地或鉸鏈連接的方式將刮刀安裝座連接到刮刀移動機(jī)構(gòu)， 該連接件包括被設(shè)置用于測量刮刀施加在模板上的力的裝置。
22.權(quán)利要求21的模板印刷機(jī)，其中所述連接件包括可樞轉(zhuǎn)地連接至所述刮刀安裝座 的樞軸板，以及可樞轉(zhuǎn)地連接至所述樞軸板的后座。
23.權(quán)利要求21的模板印刷機(jī)，其中所述樞軸板包括第一樞軸和位于所述刮刀安裝座 內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸承，該旋轉(zhuǎn)軸承被設(shè)置用于接收所述第一樞軸。
24.權(quán)利要求23的模板印刷機(jī)，其中所述樞軸板包括第二樞軸和兩個(gè)位于所述后座內(nèi) 的角接觸軸承，該兩個(gè)角接觸軸承被設(shè)置用于接收所述第二樞軸。
25.權(quán)利要求21的模板印刷機(jī)，其中所述刮刀移動機(jī)構(gòu)包括殼體、螺紋連接至該殼體 的絲杠以及至少一個(gè)壓縮彈簧，該壓縮彈簧圍繞所述絲杠設(shè)置以在所述殼體和所述絲杠之間 提供阻力。
全文摘要
模板印刷機(jī)(10)包括機(jī)架(12)；連接至機(jī)架的模板(18)；連接至機(jī)架的基板支撐物(28)以用于在印刷位置支撐基板；以及連接至機(jī)架的印刷頭(20)，該印刷頭用于在模板上方沉積并印刷黏性物質(zhì)。印刷頭包括設(shè)置成與模板接合的刮刀(38)；設(shè)置成用于容納刮刀的刮刀安裝座(44)；刮刀移動機(jī)構(gòu)，其被設(shè)置成從刮刀與模板間隔一定距離的較高位置和刮刀與模板接合并對模板施加力的較低的位置沿z軸方向移動刮刀安裝座；以及連接件(46，48)，該連接件被設(shè)置成可樞轉(zhuǎn)地將刮刀安裝座連接到刮刀移動機(jī)構(gòu)。該連接件包括測力傳感器(76)，該測力傳感器被設(shè)置為用于測量刮刀施加在模板上的力。
文檔編號B41F15/42GK101990499SQ200980113235
公開日2011年3月23日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者丹尼斯·G.·道爾, 羅納德·J.·福蓋特 申請人:伊利諾斯工具制品有限公司