用于噴射小滴的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的發(fā)明涉及將粘性介質(zhì)噴射在基底上。更確切地，其涉及一種用于將粘性介質(zhì)的小滴噴射在基底上的噴射器以及一種用于噴射這種小滴的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]噴射器和方法在本領(lǐng)域中已知用于將流體的粘性介質(zhì)(例如焊膏或粘合劑)的小滴噴射在比如印刷線路板(PWB)的基底上，從而在將部件安裝在基底上之前在基底上形成沉積物。這種噴射器通常包括用于在噴射之前容納一定體積的粘性介質(zhì)的噴嘴空間、與噴嘴空間連通的噴射噴嘴、用于沖擊并從噴嘴空間經(jīng)由噴射噴嘴噴射出小滴形式的粘性介質(zhì)的沖擊裝置、以及用于將介質(zhì)供給到噴嘴空間的供給器。
[0003]在基底的不同位置沉積的粘性介質(zhì)的量或體積可以通過在彼此頂部上施加若干滴劑從而形成更大沉積物而變化，或者通過例如供給更大或更小體積的粘性介質(zhì)到噴嘴空間中來改變噴射小滴的體積而變化。
[0004]高生產(chǎn)速度和可靠性是制造例如印刷電路板(PCB)組件時(shí)所關(guān)注的因素。為了增加生產(chǎn)速度(例如可在吞吐時(shí)間或每小時(shí)安裝部件(cph)方面測量)，可在“聯(lián)機(jī)時(shí)(onthe fly)”執(zhí)行粘性介質(zhì)的施加，即不用針對基底上的沉積粘性介質(zhì)的每個(gè)位置處停止?？煽啃裕热鐕娚溥^程的精度和可重復(fù)性是所關(guān)注的，因?yàn)樗鼘ψ罱K產(chǎn)物(比如PCB組件)的性能和質(zhì)量有影響。過小體積的沉積介質(zhì)可例如導(dǎo)致干接頭或松散部件，而過大體積的沉積介質(zhì)可導(dǎo)致由例如焊球引起的短路或由粘合劑的污染引起的缺陷觸頭。
[0005]為了增加工藝可靠性，在將粘性介質(zhì)噴射在基底上之后，執(zhí)行比如手動檢查或自動光學(xué)檢查(AOI)的光學(xué)或視覺檢查。然而，檢測小的體積變化和時(shí)間消耗的比較有限的能力及這種檢查的復(fù)雜性是與這種技術(shù)相關(guān)的缺點(diǎn)。
[0006]盡管這種檢查可提供增加的工藝可靠性，但是仍需要提供一種噴射器和方法，其會解決至少一些上面提及的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]公開的技術(shù)的目的是提供一種用于將粘性介質(zhì)小滴噴射在基底上的改進(jìn)的和更可靠且有效的噴射器和方法。
[0008]公開的技術(shù)的該目的和其它目的通過一種具有獨(dú)立權(quán)利要求中限定的特征的噴射器和方法來實(shí)現(xiàn)。公開的技術(shù)的不同的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中限定。
[0009]因此，根據(jù)公開的技術(shù)的第一方面，提供了一種用于將粘性介質(zhì)小滴噴射在基底上的噴射器。該噴射器包括具有噴嘴空間和噴嘴出口的噴嘴以及用于沖擊噴嘴空間中的一定體積的粘性介質(zhì)使得該一定體積的粘性介質(zhì)被迫通過噴嘴出口的沖擊裝置。從而，粘性介質(zhì)小滴從噴射噴嘴朝向基底噴射。該噴射器還包括傳感器布置，其沿噴射的粘性介質(zhì)小滴的路徑布置，并適于檢查噴射的粘性介質(zhì)小滴朝向基底的通道。
[0010]根據(jù)公開的技術(shù)的第二方面，提供了一種用于將粘性介質(zhì)小滴噴射在基底上的方法，其中，提供了包括噴嘴空間和噴嘴出口的噴射噴嘴。傳感器布置在噴射方向上或者沿噴射的粘性介質(zhì)小滴的路徑設(shè)置在噴射噴嘴之后。粘性介質(zhì)供給進(jìn)噴嘴空間中，并被沖擊，使得粘性介質(zhì)從噴嘴空間以小滴形式經(jīng)由噴嘴出口朝向基底噴射出。該方法還包括監(jiān)控反映粘性介質(zhì)在傳感器裝置處的存在的傳感器參數(shù)。
[0011]公開的技術(shù)基于這樣的認(rèn)識，通過將在噴射噴嘴和基底(噴射的粘性介質(zhì)小滴沉積在該基底上)之間布置小滴傳感器布置，噴射特性和噴射的小滴可在噴射過程期間得以監(jiān)控。可以獲得包括例如與由于沖擊裝置的沖擊小滴是否噴射有關(guān)的信息在內(nèi)的信息。從而，可以檢測到丟失的滴劑，而不用檢查基底表面。如果沒有校驗(yàn)由于沖擊裝置的沖擊而噴射的小滴，則該信息可例如通過添加補(bǔ)充介質(zhì)到基底而用于校正沉積的體積。在當(dāng)前印刷過程期間，或在額外的補(bǔ)充印刷過程中，該校正可同時(shí)或在聯(lián)機(jī)時(shí)執(zhí)行。從而，減少了在檢查沉積物下游、之后的時(shí)間消耗。
[0012]公開的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)還在于，其提供了對沉積的粘性介質(zhì)體積的相對完全的實(shí)時(shí)、或瞬時(shí)監(jiān)控。更確切地，可通過計(jì)數(shù)噴射滴劑(合起來形成沉積物體積)的數(shù)量或通過單獨(dú)小滴的體積來估計(jì)施加到基底上的一定位置的體積。因此，公開的技術(shù)能夠以單個(gè)噴射滴劑的體積的精度來估計(jì)沉積的介質(zhì)的體積，而不會使用任何額外的、下游的光學(xué)檢查裝備。
[0013]在本申請的上下文中，應(yīng)注意，術(shù)語“粘性介質(zhì)”應(yīng)理解為焊膏、焊接熔劑、粘合劑、導(dǎo)電粘合劑或用于將部件緊固到基底、導(dǎo)電油墨、電阻膏等的任何其它種類的流體介質(zhì)，術(shù)語“噴射小滴”或“發(fā)射物”應(yīng)理解為響應(yīng)于沖擊裝置的沖擊而被迫通過噴射噴嘴并朝向基底移動的粘性介質(zhì)的體積。噴射小滴還可包括由于沖擊裝置的沖擊而噴射的一群小滴。還應(yīng)注意，術(shù)語“沉積物”或“沉積介質(zhì)的體積”指的是由于一個(gè)或多個(gè)噴射小滴而施加到基底上一位置的連接的粘性介質(zhì)量，術(shù)語“基底”應(yīng)理解為印刷線路板(PWD)、印刷電路板(PCB)、用于球柵陣列(BGA)的基底、芯片級封裝(CSP)、四方扁平封裝(QFP)、晶片、倒裝芯片等。
[0014]還應(yīng)注意，術(shù)語“噴射”應(yīng)理解為非接觸分配工藝，與接觸分配工藝(比如“流體潤濕”)相比，其利用流體射流從噴射噴嘴形成和發(fā)射粘性介質(zhì)小滴至基底。
[0015]通常，噴射器是軟件控制的。該軟件需要如何將粘性介質(zhì)施加到特定基底或根據(jù)預(yù)定噴射計(jì)劃或噴射工藝的指令。這些指令稱為“噴射程序”。因此，噴射程序支持將粘性介質(zhì)小滴噴射在基底上的工藝，該工藝還稱為“噴射工藝”或“印刷工藝”。噴射程序可由在噴射工藝之前離線執(zhí)行的預(yù)處理步驟產(chǎn)生。
[0016]因此，生成噴射程序涉及將與獨(dú)特或預(yù)定基底有關(guān)的基底數(shù)據(jù)或者獨(dú)特或預(yù)定的相同基底組有關(guān)的基底數(shù)據(jù)輸入到生成程序；以及基于基底數(shù)據(jù)，限定出將小滴噴射到基底上的哪個(gè)位置。換言之，粘性介質(zhì)布置成根據(jù)預(yù)定噴射程序噴射到基底上。
[0017]作為示例，計(jì)算機(jī)程序用于輸入和處理與基底有關(guān)的CAD數(shù)據(jù)等。CAD數(shù)據(jù)可例如包括表示接觸墊的位置和范圍的數(shù)據(jù)以及表示要安裝在基底上的每個(gè)單獨(dú)部件的位置、名稱和線索的數(shù)據(jù)。該程序可用于確定將小滴噴射在基底上的哪個(gè)位置，使得每個(gè)部件具有帶所需體積、橫向范圍和/或高度的沉積物。這是要求知道單個(gè)小滴的尺寸和體積、有多少小滴足以覆蓋特定部件的需求及每個(gè)小滴應(yīng)當(dāng)放置在基底上的哪個(gè)位置的工藝。
[0018]當(dāng)對于所有部件的所有小滴構(gòu)造都已編程時(shí)，噴射路徑模板可生成，其描述了噴射噴嘴如何移動(例如，通過操作一個(gè)或多個(gè)噴射器的噴射機(jī)器)以將粘性介質(zhì)小滴噴射在基底上。應(yīng)理解，噴射器可并存地或連續(xù)地操作。噴射路徑模板相應(yīng)地轉(zhuǎn)移至用于運(yùn)行噴射機(jī)器的噴射程序及由此的噴射器。噴射程序還可包括噴射參數(shù)(例如，用于控制粘性介質(zhì)到噴嘴空間中的供給)，并用于控制沖擊裝置的沖擊，以提供具有所需沉積物的基底。
[0019]生成噴射程序的預(yù)處理步驟可涉及一些由操作者執(zhí)行的手動步驟。這可例如涉及輸入CAD數(shù)據(jù)，以及涉及對于特定部件確定小滴應(yīng)當(dāng)定位在襯墊上的哪個(gè)位置。然而，應(yīng)認(rèn)識到，預(yù)處理可由例如計(jì)算機(jī)自動地執(zhí)行。
[0020]傳感器布置可包括傳感器裝置，其構(gòu)造成使用傳感器控制場的擾動，例如由光傳感器控制的電磁場、由電容傳感器控制的電場和由例如磁阻或霍爾傳感器控制的磁場。傳感器布置還可通過將麥克風(fēng)或壓力傳感器放置在氣刀或現(xiàn)存氣流中來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)認(rèn)識到，噴射器可包括其它傳感器布置或傳感器裝置，比如溫度或壓力傳感器，其可改進(jìn)對噴射過程的監(jiān)控和控制。
[0021]單個(gè)丟失或不存在的發(fā)射物或多個(gè)隨后丟失的發(fā)射物可由例如包圍在粘性介質(zhì)中的空氣孔隙導(dǎo)致，空氣孔隙由將介質(zhì)供給到噴嘴室的不連續(xù)性或缺陷噴射器而引起。在現(xiàn)有技術(shù)中，在沉積粘性介質(zhì)之后，例如在下游檢查步驟或在最終測試產(chǎn)物期間，檢測具有缺陷印刷結(jié)果(即，具有錯(cuò)誤體積或不恰當(dāng)體積的丟失的沉積物)的基底。因此，在檢測出誤差之前，有若干基底具有缺陷印刷結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)，并由此必須重做或拋棄掉。
[0022]因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，其提供了在噴射過程或噴射程序期間監(jiān)控小滴的噴射的可能性，使得可以在噴射過程期間實(shí)時(shí)地或至少較早地檢測到噴射過程的中斷或擾動。從而可以在將基底運(yùn)送至下游處理線之前，檢測到印刷結(jié)果的潛在的缺陷，這可提高產(chǎn)量，降低廢品率，并減少基底的重做。
[0023]公開的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)還在于，其提供了節(jié)省額外的下游檢查步驟，比如手動檢查或自動光學(xué)檢查(AOI)的可能性。減少生產(chǎn)線的工具數(shù)量和/或操作者數(shù)量可有利地降低生產(chǎn)成本。
[0024]對噴射滴劑的過程中檢測使得可在將粘性介質(zhì)施加到基底表面之前檢測最小施加量，即形成沉積物的單個(gè)噴射滴劑。這使得可改進(jìn)工藝控制，并改進(jìn)對沉積的粘性介質(zhì)體積的監(jiān)控。
[0025]公開的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)還在于，其提供了通過將粘性介質(zhì)小滴補(bǔ)充噴射到基底上而不用執(zhí)行分離的檢查來校正印刷誤差的可能性。
[0026]氣流可設(shè)置經(jīng)過噴射噴嘴的出口，氣流的幅度和速度足以利用氣流將粘性介質(zhì)傳輸遠(yuǎn)離噴嘴出口的區(qū)域。而且，噴射器可具有與噴嘴