(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂面及び底面を有する基板上に粘性材料を供給するディスペンサーであって、
フレームと、
前記フレームに結合されるガントリシステムと、
前記ガントリシステムに結合される供給ユニットであって、前記ガントリシステムは、該供給ユニットをＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させるように構成されている供給ユニットと、
前記フレームに結合され、前記基板を、該基板の前記頂面上及び該基板の前記底面上に材料を供給する供給位置に支持するように構成されている基板支持アセンブリであって、該基板支持アセンブリは、
前記基板を受けて前記供給位置に支持するように構成されているクランプシステムと、
前記フレーム及び前記クランプシステムに結合される反転機システムであって、前記基板の前記頂面が前記供給位置にある第１の位置と、前記基板の前記底面が前記供給位置にある第２の位置との間で、前記Ｙ軸方向に対して平行な軸の回りに前記クランプシステムを回転させるように構成されている反転機システムと、
を含む、基板支持アセンブリと、
を備えており、
前記クランプシステムは、前記基板の一方の縁部を締め付けるように構成されている第１のクランプアセンブリと、前記基板の反対側の縁部を締め付けるように構成されている第２のクランプアセンブリとを備え、
各クランプアセンブリは上側クランプ部材及び下側クランプ部材を備え、該上側クランプ部材及び該下側クランプ部材は、前記基板の縁部を締め付けるように構成されており、
前記上側クランプ部材及び前記下側クランプ部材は、締付け位置に付勢されるようにばね付勢される、
ディスペンサー。
【請求項２】
前記反転機システムは、Ｚ軸方向に移動するように更に構成されている、請求項１に記載のディスペンサー。
【請求項３】
前記反転機システムは、支持プレートと、該支持プレートに可動に結合される昇降機プレートと、該昇降機プレートを前記支持プレートに対して前記Ｚ軸方向に移動させるように構成されているＺ軸駆動アセンブリと、前記クランプシステムを回転させるように構成されている回転駆動アセンブリとを備える、請求項２に記載のディスペンサー。
【請求項４】
前記Ｚ軸駆動アセンブリは、ボールねじによって前記フレームに結合される少なくとも１つの軸受と、前記ボールねじの回転を駆動し、前記昇降機プレートを前記支持プレートに対して移動させるように構成されているモーターとを備える、請求項３に記載のディスペンサー。
【請求項５】
前記第１のクランプアセンブリ及び前記第２のクランプアセンブリのそれぞれについて、前記回転駆動アセンブリは、前記クランプアセンブリに固定される枢動軸と、該枢動軸に結合されるベルトと、該ベルトを駆動し、前記枢動軸を回転させるように構成されているモーターとを備える、請求項３に記載のディスペンサー。
【請求項６】
前記上側クランプ部材は、前記支持プレート上に設けられるカムの隆起部に係合し、該上側クランプ部材を開放位置に動かすように構成されている第１のカムフォロワーを備え、前記下側クランプ部材は、前記カムに係合し、前記下側クランプ部材を開放位置に動かすように構成されている第２のカムフォロワーを備える、請求項３に記載のディスペンサー。
【請求項７】
前記上側クランプ部材又は前記下側クランプ部材が前記締付け位置にある場合、前記クランプシステムによって支持されている基板は上揃え位置にある、請求項６に記載のディスペンサー。
【請求項８】
前記上側クランプ部材及び前記下側クランプ部材のうちの少なくとも一方の向きを判定するように構成されている少なくとも１つのセンサーを更に備える、請求項７に記載のディスペンサー。
【請求項９】
前記基板支持アセンブリは、２つのレーン、すなわち前方レーン及び後方レーンを備え、前記ディスペンサーは、基板を前記ディスペンサーの前記前方レーン及び前記後方レーンに送達するように構成されている上流のコンベアシステムと、基板を前記ディスペンサーの前記前方レーン及び前記後方レーンから取り出すように構成されている下流のコンベアシステムとを更に備える、請求項１に記載のディスペンサー。
【請求項１０】
基板の頂面上及び該基板の底面上に材料を堆積させる方法であって、
前記基板を受けて供給位置に支持するように構成されているクランプシステムと、フレーム及び前記クランプシステムに結合される反転機システムであって、前記頂面が供給位置にある第１の位置と、前記底面が供給位置にある第２の位置との間で、Ｙ軸方向に対して平行な軸の回りに前記クランプシステムを回転させるように構成されている反転機システムとを含む、ディスペンサーの基板支持アセンブリに、前記基板を送達することと、
前記基板の前記頂面上への供給動作を実行することと、
前記基板の前記底面が上向きになるように該基板を回転させることと、
前記基板の前記底面上への供給動作を実行することと、
前記ディスペンサーの前記基板支持アセンブリから前記基板を取り出すことと、
前記基板の前記頂面上への前記供給動作を実行する前に、前記クランプシステムを用いて前記基板の両縁部をクランプすることと、
を含んでおり、
前記基板の前記両縁部をクランプすることは、前記基板を前記供給位置まで持ち上げ、それにより前記クランプシステムのばね付勢されているクランプ部材が前記基板に係合することによって達成される、
方法。
【請求項１１】
前記基板を回転させる前に該基板を下降させること、及び前記基板を回転させた後に該基板を持ち上げることを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板支持アセンブリから前記基板を取り出す前に、該基板の前記両縁部のクランプを解除することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板の両縁部のクランプ解除は、前記基板を前記供給位置から下降させ、それにより前記クランプシステムのばね付勢されているクランプ部材が前記基板から係合解除されることによって達成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板を前記ディスペンサーの前記基板支持アセンブリに送達することは、前記基板を第１のレーンに通して前記供給位置に送達することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
別の基板を第２のレーンに通して前記ディスペンサーの前記基板支持アセンブリに送達することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本願は、本願と同日に出願された、Dennis G. Doyleによる「DISPENSING APPARATUS HAVING SUBSTRATE INVERTER SYSTEM AND ROLLER SYSTEM, AND METHOD FOR DISPENSING A VISCOUS MATERIAL ON A SUBSTRATE（基板反転機システム及びローラーシステムを備える供給装置、並びに基板上に粘性材料を供給する方法）」と題する米国特許出願第＊＊＊＊＊＊＊号（代理人整理番号Ｃ２０１３−７３１８１９）、及び、本願と同日に出願された、Dennis G. Doyle及びThomas E. Robinsonによる「DISPENSING APPARATUS HAVING TRANSPORT SYSTEM AND METHOD FOR TRANSPORTING A SUBSTRATE WITHIN THE DISPENSING APPARATUS（搬送システムを備える供給装置及び供給装置内で基板を搬送する方法）」と題する米国特許出願第＊＊＊＊＊＊＊号（代理人整理番号Ｃ２０１３−７３１９１９）の関連出願である。これらの関連出願の全ては、引用することにより本明細書の一部をなす。
【０００２】
本発明は、包括的には、プリント回路基板等の基板上に粘性材料を供給する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
多様な用途に向けて、計測した量の液体又はペーストを供給するのに用いられる、いくつかのタイプの従来技術の供給システム又はディスペンサーが存在する。そのような用途の１つは、集積回路チップ及び他の電子構成要素を、回路基板上に組み付けることである。本願では、液体エポキシ樹脂、若しくははんだペースト、又は何らかの他の関連材料のドットを回路基板上に供給するのに、自動供給システムが使用される。自動供給システムは、構成要素を回路基板に機械的に固定するアンダーフィル材及び封入材の線を供給するのにも使用される。アンダーフィル材及び封入材は、その組付けの機械的特性及び環境的特性を向上させるように用いられる。
【０００４】
図１は、全体として１０で示されている既知のディスペンサーを概略的に示している。ディスペンサー１０は、粘性材料（例えば、接着剤、封入材、エポキシ樹脂、はんだペースト、アンダーフィル材等）又は半粘性材料（例えば、はんだ付け用フラックス等）を、プリント回路基板又は半導体ウェハー等の電子基板１２上に供給するのに用いられる。代替的に、ディスペンサー１０は、自動車のガスケット材を塗布するため又はいくつかの医療用途等の他の用途において用いてもよい。本明細書において用いられるとき、粘性材料又は半粘性材料への言及は、例示的であり、限定的ではないように意図されていることが理解されるべきである。１つの実施形態において、ディスペンサー１０は、それぞれ全体として１４及び１６で示されている第１の供給ユニット又は供給ヘッド及び第２の供給ユニット又は供給ヘッドと、ディスペンサーの動作を制御するコントローラー１８とを備える。２つの供給ユニットが示されているが、１つ又は複数の供給ユニットを設けてもよいことが理解されるべきである。
【０００５】
また、ディスペンサー１０は、基板１２を支持するベースすなわち支持体２２を備えるフレーム２０と、フレーム２０に可動に結合され、供給ユニット１４、１６を支持するとともに移動させる供給ユニットガントリ２４と、例えば校正手順の一環として粘性材料の供給量を計量し、コントローラー１８に重量データを提供する重量測定装置又は計量器２６とを備えてもよい。ディスペンサー１０において、コンベアシステム（図示せず）、又はウォーキングビーム等の他の搬送機構を用いて、ディスペンサーへの基板の装填及びディスペンサーからの基板の取出しを制御してもよい。ガントリ２４は、コントローラー１８の制御下にあるモーターを用いて移動させて、供給ユニット１４、１６を基板の上方にある所定の場所に位置決めすることができる。ディスペンサー１０は、コントローラー１８に接続され、作業者に対して種々の情報を表示する表示ユニット２８を備えてもよい。供給ユニットを制御する第２のコントローラーが必要に応じて存在してもよい。
【０００６】
供給動作を実行する前に、上述したように、基板、例えばプリント回路基板をディスペンサーの供給ユニットと位置合わせさせるか、又は別様に整合させなければならない。ディスペンサーは視覚システム３０を更に備える。視覚システム３０は、フレーム２０に可動に結合され、視覚システムを支持するとともに移動させる視覚システムガントリ３２に結合される。視覚システムガントリ３２は、供給ユニットガントリ２４とは別個に示しているが、供給ユニット１４、１６と同じガントリシステムを利用してもよい。述べたように、視覚システム３０は、基板上の基準部又は他の特徴部及び構成要素として知られている目印の場所を確認するのに使用される。コントローラーは、場所が特定されると、供給ユニット１４、１６のうちの一方又は双方の動きを操作して、電子基板上に材料を供給するようにプログラムすることができる。供給動作はコントローラー１８によって制御してもよく、コントローラー１８は、材料ディスペンサーを制御するように構成されているコンピューターシステムを備えてもよい。別の実施形態において、コントローラー１８は、作業者によって操作してもよい。
【０００７】
いくつかの実施形態において、ディスペンサー１０は以下のように動作してもよい。コンベアシステムを用いて、ディスペンサー１０内の堆積位置に回路基板を装填してもよい。回路基板は、視覚システム３０を使用することで供給ユニット１４、１６と位置合わせされる。次に、供給ユニット１４、１６がコントローラー１８によって始動され、堆積動作を実行してもよい。この堆積動作において、材料が回路基板上の正確な位置に堆積される。供給ユニット１４、１６が堆積動作を実行すると、この回路基板を、第２の後続の回路基板を材料堆積システムに装填することができるようにコンベアシステムによってディスペンサー１０から搬送してもよい。供給ユニット１４、１６は、素早く取り外され、他のユニットと交換されるように構築してもよい。ディスペンサー１０は、回路基板の片側にしか材料を供給することが可能でない。
【０００８】
このような材料を基板の両側に供給することが望ましい場合がある。このようなディスペンサーの１つは、韓国のインチョン所在のProtec Co., Ltd社によって提供されており、基板がディスペンサーを通って進む方向に対して横断方向にある軸の回りに回転する基板支持体を組み込んでいる。このディスペンサーでは、基板の縁部に係合するベルトが、基板をディスペンサーに通して移動させる。この構成では、基板の縁部付近に材料を供給しようとする場合、これらのベルトが供給ユニットに干渉するので、基板の縁部付近に材料を供給することが困難である。
【発明の概要】
【０００９】
本開示の一態様は、頂面及び底面を有する基板上に粘性材料を供給するディスペンサーに関する。１つの実施の形態において、ディスペンサーは、フレームと、前記フレームに結合されるガントリシステムと、前記ガントリシステムに結合される供給ユニットとを含む。前記ガントリシステムは、該供給ユニットをＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させるように構成されている。前記ディスペンサーは更に、前記フレームに結合され、前記基板を、該基板の前記頂面上及び該基板の前記底面上に材料を供給する供給位置に支持するように構成されている基板支持アセンブリを更に含む。該基板支持アセンブリは、前記基板を受けて前記供給位置に支持するように構成されているクランプシステムと、前記フレーム及び前記クランプシステムに結合される反転機システムとを備える。前記反転機システムは、前記基板の前記頂面が前記供給位置にある第１の位置と、前記基板の前記底面が前記供給位置にある第２の位置との間で、前記Ｙ軸方向に対して平行な軸の回りに前記クランプシステムを回転させるように構成されている。
【００１０】
ディスペンサーの実施形態は、前記反転機システムがＺ軸方向に移動するように構成することを更に含む。前記反転機システムは、支持プレートと、該支持プレートに可動に結合される昇降機プレートと、該昇降機プレートを前記Ｚ軸方向に移動させるように構成されているＺ軸駆動アセンブリと、前記クランプシステムを回転させるように構成されている回転駆動アセンブリとを備える。前記Ｚ軸駆動アセンブリは、ボールねじによって前記フレームに結合される少なくとも１つの軸受と、前記ボールねじの回転を駆動し、前記昇降機プレートを移動させるように構成されているモーターとを備えることができる。前記クランプシステムは、前記基板の一方の縁部を締め付けるように構成されている第１のクランプアセンブリと、前記基板の反対側の縁部を締め付けるように構成されている第２のクランプアセンブリとを備えることができる。前記第１のクランプアセンブリ及び前記第２のクランプアセンブリのそれぞれについて、回転駆動アセンブリは、前記クランプアセンブリに固定される枢動軸と、該枢動軸に結合されるベルトと、該ベルトを駆動し、前記枢動軸を回転させるように構成されているモーターとを備えることができる。各クランプアセンブリは上側クランプ部材及び下側クランプ部材を備えることができ、該上側クランプ部材及び該下側クランプ部材は、前記基板の縁部を締め付けるように構成されている。前記上側クランプ部材及び前記下側クランプ部材は、締付け位置に付勢されるようにばね付勢される。前記上側クランプ部材は、前記支持体上に設けられるカムの隆起部に係合し、該上側クランプ部材を開放位置に動かすように構成されている第１のカムフォロワーを備え、前記下側クランプ部材は、前記カムに係合し、前記下側クランプ部材を開放位置に動かすように構成されている第２のカムフォロワーを備える。前記上側クランプ部材又は前記下側クランプ部材が前記締付け位置にある場合、前記クランプシステムによって支持されている基板は上揃え位置にある。前記ディスペンサーは、前記上側クランプ部材及び前記下側クランプ部材のうちの少なくとも一方の向きを判定するように構成されている少なくとも１つのセンサーを更に備えることができる。前記基板支持アセンブリは、２つのレーン、すなわち前方レーン及び後方レーンを備えることができ、前記ディスペンサーは、基板を前記ディスペンサーの前記前方レーン及び前記後方レーンに送達するように構成されている上流のコンベアシステムと、基板を前記ディスペンサーの前記前方レーン及び前記後方レーンから取り出すように構成されている下流のコンベアシステムとを更に備えることができる。
【００１１】
本開示の別の態様は、基板の頂面上及び該基板の底面上に材料を堆積させる方法に関する。１つの実施形態において、該方法は、前記基板をディスペンサーの基板支持アセンブリに送達することと、
なお、前記基板支持アセンブリは、前記基板を受けて供給位置に支持するように構成されているクランプシステムと、フレーム及び前記クランプシステムに結合される反転機システムであって、前記頂面が供給位置にある第１の位置と、前記底面が供給位置にある第２の位置との間で、Ｙ軸方向に対して平行な軸の回りに前記クランプシステムを回転させるように構成されている反転機システムとを含み、
前記基板の前記頂面上への供給動作を実行することと、
前記基板の前記底面が上向きになるように該基板を回転させることと、
前記基板を持ち上げることと、
前記基板の前記底面上への供給動作を実行することと、
前記ディスペンサーの前記基板支持アセンブリから前記基板を取り出すことと、
を含む。
【００１２】
本方法の実施形態は、前記基板を回転させる前に該基板を下降させることを更に含む。前記方法は、前記基板の前記頂面上への前記供給動作を実行する前に、前記クランプシステムを用いて前記基板の両縁部を締め付けることを更に含むことができる。前記基板の前記両縁部のクランプは、前記基板を前記供給位置まで持ち上げ、それにより前記クランプシステムのばね付勢されているクランプ部材が前記基板に係合することによって達成することができる。前記方法は、前記基板支持アセンブリから前記基板を取り出す前に、該基板の前記両縁部のクランプを解除することを更に含むことができる。前記基板の両縁部のクランプ解除は、前記基板を前記供給位置から下降させ、それにより前記クランプシステムのばね付勢されているクランプ部材が前記基板から係合解除されることによって達成することができる。前記基板を前記ディスペンサーの前記基板支持アセンブリに送達することは、前記基板を第１のレーンに通して前記供給位置に送達することを含むことができる。前記方法は、別の基板を第２のレーンに通して前記ディスペンサーの前記基板支持アセンブリに送達することを更に含むことができる。
【００１３】
本開示のよりよい理解のために図が参照される。図は、参照することにより本明細書の一部をなす。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術のディスペンサーの概略図である。
【図２】ディスペンサーの反転機システム及びクランプシステムをよりよく示すために一部を除去した、本開示の一実施形態のディスペンサーの部分的な上面斜視図である。
【図３】図２に示すディスペンサーの上面平面図である。
【図４】ディスペンサーの拡大した部分的な上面斜視図である。
【図５】ディスペンサーの拡大した部分的な下面斜視図である。
【図６】実施形態の種々の態様を示すようにディスペンサーのいくつかの構成部材を除去し、ディスペンサーの後方から見た、ディスペンサーの別の拡大した部分的な上面斜視図である。
【図７】反転機システムの斜視図である。
【図８】クランプシステムの斜視図である。
【図９】クランプシステムの一部の上面斜視図である。
【図１０】クランプシステムの端面図である。
【図１１】基板を供給位置で示す、ディスペンサーのクランプシステム及び供給ユニットの端面図である。
【図１２】基板を搬送位置で示す、クランプシステム及び供給ユニットの端面図である。
【図１３】基板を反転位置で示す、クランプシステム及び供給ユニットの端面図である。
【図１４】反転機システムの、２つのカムが取り付けられている支持プレートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
単に例示のためであり、普遍性を制限するものではないが、ここで、添付の図面を参照しながら本開示が詳細に記述される。本開示は、その応用形態に関して、以下の説明に記載されるか、又は図面に示される構成の細部及び構成要素の配置には限定されない。本開示は、他の実施形態でも使用可能であり、種々の方法において実践又は実行することが可能である。また、本明細書において用いられる言い回し及び用語は、説明することを目的としており、制限するものと見なされるべきではない。本明細書において「含む（including）」、「備える（comprising）」、「有する（having）」、「含有する（containing）」、「伴う（involving）」及びそれらの変形の用語を使用することは、その対象となるものと、その均等物及び追加のものとを包含することを意味する。
【００１６】
以下、例示のために、回路基板上にはんだペーストを供給するのに用いられるディスペンサーを参照しながら本開示の実施形態を記載する。この装置及び関連の方法は、種々の基板上に糊、接着剤、及び封入材等の他の粘性材料又は供給材料の供給を必要とする他の用途において用いることもできる。例えば、この装置を用いて、チップスケールパッケージのアンダーフィルとして使用されるエポキシ樹脂を供給してもよい。いくつかの実施形態において、供給ユニットは、マサチューセッツ州フランクリン所在のSpeedline Technologies, Inc.社によって提供されているタイプのものとしてもよい。
【００１７】
本開示は、ディスペンサー内に反転機システムが設けられる、基板支持アセンブリを備えるディスペンサーに関する。反転機システムは、基板の縁部付近に材料を供給する場合に供給ユニットに干渉しない状態で、基板に係合するように設計される。本明細書に開示されるディスペンサーは、基板を反転させることが可能であり、それにより、供給ユニットが基板の両側で、オーガタイプの供給ユニットでは基板の縁部から５ミリメートル（ｍｍ）以内、また噴射器タイプの供給ユニットでは基板の縁部から８ｍｍ以内に材料を供給することを可能にする。従来の搬送ベルトは基板上方の空間で供給ユニットに干渉するので、ディスペンサーは、１つの実施形態において、基板を供給位置に固定するクランプシステムを備える。基板をディスペンサー内の供給位置に送達するために、ディスペンサーは、基板の縁部を押すように構成されている基板押し器とベルトとの組合せを備える。なぜなら、ベルト単独では基板支持アセンブリのクランプシステム上へ又はクランプシステムから基板を完全に搬送することができないからである。別の実施形態において、ディスペンサーの基板支持アセンブリは、反転機システムとともにローラーシステムを備える。このようなローラーシステムは、ローラーの使用、また１つの好ましい実施形態では、テーパー付きローラーの使用を組み込む。クランプシステム及びローラーシステムの双方を備える各システムは、基板の頂面及び底面の双方で基板の縁部付近に供給を行うことが可能である。
【００１８】
クランプシステムに関して、クランプシステムは、基板をクランプシステム上に完全に駆動する機構を有せず、それにより押し器の使用を必要とする。押し器がなければ、ベルトは、基板を供給位置まで約６５％だけ移動させることが可能である。これだけ移動するとベルトが滑り始め、それにより、基板が供給位置に達するのが妨げられる。押し器とベルトとは同期して、ベルトの滑りを阻止及び／又は考慮するようにともに機能する。ベルトが基板に対するグリップを失い始める場合、基板が基板支持アセンブリのクランプシステム内の供給位置に完全に送達されるまで、押し器が基板を移動させ続ける。予熱ゾーンに予熱チャックが存在するので、この押し器は、レールの上方に持ち上がるように構成されている。或る特定の実施形態において、上流の押し器は、基板に接触するフィンガーを有する空気シリンダーである。
【００１９】
クランプシステムにはベルトが設けられないので、クランプシステムから基板を取り出す場合に同様の問題が生じる。押し器は、下流のコンベアベルトと同期した動作で移動する。押し器は、全行程において、ベルトと基板との間に相対移動がないように基板を実際に押すので、ベルトは尚早に摩耗する。この押し器はコンベアの下にあり、押し器が、反転機の上方における供給ユニットの障害がない通路を維持することができるようになっている。また、押し器は、コンベアが移動を開始する場合に押し器が邪魔にならないよう、押し器がコンベアレールの真下に位置するように後退することが可能である。或る特定の実施形態において、下流の押し器は、基板に接触するフィンガーを有する空気シリンダーである。
【００２０】
本開示は、クランプシステムと押し器とベルトアセンブリとの構成体に関し、これらのシステムのディスペンサーにおいて利用可能な空間が限定されることを含む問題に対処する。反転機システムは、基板が供給位置に固定されると基板を回転させるように構成されている。１つの実施形態において、反転機システムは、ステッピングモーターによってベルト駆動され、１０対１の比を有し、正確な搬送角度を達成するようになっている。これらのシステムの複雑性は、これらのシステムは同期する（基板にいかなる歪みも発生させずにともにスピンする）必要がある点にある。これは、双方が駆動モジュールからの同じステップパルスによって駆動される、２つの異なるステッピングモーターを使用することによって達成される。
【００２１】
反転機システムは、供給位置内での供給ユニット及び／又はガントリとの衝突を回避しながら、基板を回転させる前に基板を下降させることが可能である。基板を１つのレーンにおいて回転させている間、ディスペンサーの供給ユニットは、隣接するレーンに配置されている基板上に供給を継続することができる。反転機システムは、リニア軸受と、ボールねじと、リニア軸受及びボールねじを駆動するステッピングモーターとを備えるリニア運動装置を備える。供給ユニットが効果的に動作する空間が非常に小さいので、クランプシステムは、供給ユニットが基板の縁部に接近することを可能にするように十分小さい。クランプシステムは、基板の向き及び厚さに関わらず、基板を供給高さに位置決めする。クランプシステムのクランプ部材は、搬送高さにおいて開き、進入する基板がクランプ部材の上方を移動する場合にクランプ部材に干渉しないようになっている。適所に置かれると、クランプ部材は、基板上への供給中及び基板の回転中に基板をクランプするように動かされる。クランプシステムは、堅固であり、双方の向き並びに搬送高さ及び供給高さにおいて緊密に位置合わせされるように構成されている。
【００２２】
図面、より詳細には図２及び図３を参照すると、本開示の一実施形態のディスペンサーが全体として１００で示されている。図示のように、ディスペンサーは、ディスペンサーのシステム及び構成部材を支持するフレーム１０２を備える。ディスペンサーのシステム及び構成部材には、ディスペンサーを出入りするように基板を往復移動させる、全体として１０４で示されている搬送システムと、全体として１０６で示され、プロセス中に基板を締め付けるクランプシステムと、クランプシステムとともに動作して、基板の両側に材料を供給するために基板を反転させる、すなわちひっくり返す、全体として１０８で示されている反転機システムとが含まれる。基板は図面を通して１１０で示されており、基板の頂面は１１２で示されており、基板の底面は１１４で示されている。各システムは、ディスペンサー１００の他のシステム及び他の構成部材のサブアセンブリと相互作用し、ディスペンサーを出入りするように基板１１０を移動させ、また基板上に材料を供給するサブアセンブリを含む。ディスペンサー１００と連係するコントローラーが、ディスペンサーのシステムの動作を制御するように構成されている。１つの実施形態において、コントローラーは、ディスペンサー１０のコントローラー１８と同様であり、コントローラー１８の機能を提供する。
【００２３】
図３は、フレーム１０２と、２つの平行な搬送路、すなわち、ディスペンサーの前部の方に位置する前方搬送路１１６及びディスペンサーの後部の方に位置する後方搬送路１１８に沿って基板１１０を移動させるように構成されている搬送システム１０４とを示している。搬送システム１０４は、ディスペンサー１００の左側に設けられる、全体として１２０で示されている第１の上流のコンベアシステムを備える。第１の上流のコンベアシステムは、基板１１０を前方搬送路１１６及び後方搬送路１１８に送達するように構成されている。具体的には、上流のコンベアシステム１２０は、可動なコンベアであって、可動なコンベアが前方搬送路１１６と位置合わせされる第１の位置と、可動なコンベアが後方搬送路１１８と位置合わせされる第２の位置との間で移動するように構成されている可動なコンベアを備える。図２及び図３は、上流のコンベアシステムが前方搬送路１１６と位置合わせされるその第１の位置にある、上流のコンベアシステム１２０の可動なコンベアを示している。搬送システム１０４は、ディスペンサー１００の右側に設けられる第２の下流のコンベアシステム１２２を更に備える。第２の下流のコンベアシステム１２２は、基板１１０を前方搬送路１１６及び後方搬送路１１８から除去するように構成されている。上流のコンベアシステム１２０と同様に、下流のコンベアシステム１２２は、可動なコンベアであって、可動なコンベアが前方搬送路１１６と位置合わせされる第１の位置と、可動なコンベアが後方搬送路１１８と位置合わせされる第２の位置との間で移動するように構成されている可動なコンベアを備える。図２及び図３は、下流のコンベアシステムが前方搬送路１１６と位置合わせされるその第１の位置にある、下流のコンベアシステム１２２の可動なコンベアを示している。
【００２４】
更に図４を参照すると、各搬送路１１６、１１８について、基板１１０は上流のコンベアシステム１２０によって、往復運動装填機等の上流のシステムから供給前に基板を加熱するように構成されている予熱位置１２４に送達される。ディスペンサー１００は、前方搬送路１１６及び後方搬送路１１８と連係する予熱チャックを備える。次に、基板１１０は、ベルトと押し器との搬送システムによって、予熱位置１２４から供給位置１２６に移動される。上記搬送システムにおいて、基板は供給ユニット１２８の下に配置される。供給ユニット１２８は、この供給ユニットをＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させるように供給ユニットガントリ１３０に取り付けられる。以下で更に詳細に記載されるように、前方搬送路１１６及び後方搬送路１１８のそれぞれについて、供給ユニット１２８は、供給動作中、クランプシステム１０６が基板を適所に保持しながら、基板１１０の両側にはんだペースト等の材料を供給することが可能である。供給後、基板１１０はベルトと押し器との搬送システムを備える下流のコンベアシステム１２２によって、供給位置１２６からピックアンドプレース機又は別のディスペンサー等の下流のシステムに移動される。
【００２５】
更に図５及び図６を参照すると、各搬送路１１６、１１８について、搬送システム１０４はまた、基板１１０を予熱位置１２４からディスペンサー１００内の供給位置１２６に移動させるように構成されている、全体として１３２で示されている上流の基板押し器アセンブリ（図６）と、基板を供給位置から下流のコンベアシステム１２２に移動させるように構成されている、全体として１３４で示されている下流の基板押し器アセンブリ（図５）とを備える。下流のコンベアシステム１２２は、基板を、例えば別のディスペンサー又はピックアンドプレース機等の下流のシステムに更に送達する。上流の押し器アセンブリ１３２及び下流の押し器アセンブリ１３４は本明細書では「押し器」と称しているが、これらの構成部材は、把持器を備えて基板を引っ張るように同様に構成することもできるので、「引張器（pullers）」と称し、本開示の範囲内とすることもできることが認識されるべきである。各押し器アセンブリ１３２、１３４は、リニア軸受１３６を用いて、押し器部材１４０を備える空気シリンダー１３８を搬送路に沿って左から右に移動させる。各押し器アセンブリ１３２、１３４は、ベルト駆動装置によって制御される。ベルト駆動装置は、それぞれ１４２で示されているプーリーを備え、プーリーに乗るベルト１４３を駆動するモーター１４４が設けられている。下流の押し器部材１４０の空気シリンダー１３８は、基板を移動させるように基板の下方から上方に延びる。下流の押し器アセンブリ１３４に関して、押し器部材１４０は、以下に記載の反転プロセス中は下流のコンベアシステム１２２の下で停止し、クランプシステム１０６が１８０度スピンする行程に障害がないようにする。
【００２６】
図７は、ディスペンサー１００の残りの構成部材から分離した反転機システム１０８を示している。図２〜図６に示されているように、反転機システム１０８は、フレーム１０２に対してＺ軸方向に移動し、基板１１０の頂面１１２が供給ユニット１２８の下の供給位置にある第１の位置と、基板の底面１１４が供給位置にある第２の位置との間で、Ｙ軸方向に対して平行な軸の回りにクランプシステム１０６を回転させるように構成されている。図７に示されているように、基板１１０の各側について、反転機システム１０８は支持プレート１４６、昇降機プレート１４７を備える。昇降機プレート１４７は、以下で更に詳細に記載されるように昇降機プレート上に設けられる、全体として１４８で示されているクランプシステム１０６のクランプアセンブリを枢動可能に支持する。反転機システム１０８は、昇降機プレート１４７を支持プレート１４６に対してＺ軸方向に移動させるように構成されているＺ軸駆動アセンブリ１５０と、クランプアセンブリ１４８を回転させるように構成されている回転駆動アセンブリ１５２とを更に備える。Ｚ軸駆動アセンブリ１５０は、それぞれ１５４で示されている一対の離間したＺ軸軸受を備える。これらのＺ軸軸受は、支持プレート１４６に取り付けられるとともに、Ｚ軸ボールねじ１５６によって、昇降機プレートを支持プレートに対して上方及び下方に移動させるように昇降機プレート１３５に結合される。Ｚ軸駆動アセンブリ１５０は、ボールねじ１５６の回転を駆動するように構成されているモーター１５８を更に備える。その構成は、反転機システム１０８が昇降機プレート１４７の上下運動を駆動することが可能であるようになっており、その目的は、ディスペンサーの記載が進むにつれて明らかとなる。反転機システム１０８の回転駆動アセンブリ１５２は、クランプシステム１０６の記載後に記載される。
【００２７】
戻って図２及び図３を参照すると、各搬送路１１６、１１８について、クランプシステム１０６は、基板１１０の一方の縁部を締め付けるように構成されている第１のクランプアセンブリ１６０と、基板の反対側の縁部を締め付けるように構成されている相手の第２のクランプアセンブリ１６２とを備える。第１のクランプアセンブリ１６０及び第２のクランプアセンブリ１６２は、供給及び回転動作中は基板１１０をしっかりと固定し、基板がクランプシステム１０６に送達される場合及びクランプシステム１０６から取り出される場合は基板を解放するように構成されている。
【００２８】
図８及び図９を参照すると、各クランプアセンブリ１６０、１６２（図８及び図９にはクランプアセンブリ１６０が示されている）は、枢動シャフト１６６を有するフレーム構造体１６４と、一対のクランプアーム１６８、１７０と、クランプアーム１７０によってフレーム構造体に枢動可能に接続される上側クランプ部材１７２と、クランプアーム１６８によってフレーム構造体に枢動可能に接続される下側クランプ部材１７４とを備える。上側クランプ部材１７２及び下側クランプ部材１７４は、クランプ部材が互いに離間する開放位置と、クランプ部材が互いの方に移動し、基板１１０の縁部を締め付けて基板を固定する締付け位置との間で移動するように設計される。
【００２９】
上側クランプ部材１７２及び下側クランプ部材１７４は、クランプ部材を締付け位置に付勢する、それぞれ１７６で示されている一対のばねに接続される。各クランプアセンブリ１６０、１６２は、上側クランプ部材１７２と下側クランプ部材１７４との間に配置されるクランプジョー１７８を更に備える。ばね１７６は、クランプジョー１７８と枢動シャフト１６６との間にねじり荷重を印加し、それによりクランプ力を印加する。クランプジョー１７８には、基板１１０の固定時、上側クランプ部材１７２及び下側クランプ部材１７４からの歯１８２を受けるような寸法及び構成の、それぞれ１８０で示されている開口部が形成されている。フレーム構造体１６４は、枢動軸１８６を含むプレート１８４を備える。枢動軸１８６は、プレートから垂直に延びる。枢動軸１８６は、クランプアセンブリ１６０又は１６２を枢動軸の回りに枢動させ、基板１１０を回転させるように備えられる。１つの実施形態において、枢動軸１８６は、反転システム１０８の昇降機プレート１４７内に設けられるその自由端にアンギュラ玉軸受を備えるシャフトを具現する。
【００３０】
図１０を参照すると、各クランプアセンブリ、例えばクランプアセンブリ１６０は、クランプアーム１６８によってフレーム構造体１６４及び下側クランプ部材１７４に枢動可能に接続される第１（上側）の対のカムフォロワー１８８と、クランプアーム１７０によってフレーム構造体及び上側クランプ部材１７２に枢動可能に接続される第２（下側）の対のカムフォロワー１９０とを更に備える。その構成は、第１のカムフォロワー１８８及び第２のカムフォロワー１９０のそれぞれが、それぞれ下側クランプ部材１７４及び上側クランプ部材１７２を締付け位置に維持するよう、ばね付勢されるようになっている。図１０は、浮動している（すなわちカム面から離間している）第１のカムフォロワー１８８及び第２のカムフォロワー１９０を示している。図示のように、基板１１０は、下側クランプ部材１７４が、基板をクランプジョー内で持ち上げるように基板の底面１１４に係合することで、クランプジョー１７８内で上昇される。
【００３１】
図１０は、クランプアセンブリ１６０によって支持されている最小厚さの基板１１０を更に示している。クランプアームの両側に２つの形状部が機械加工されている。一方の形状部は、スロット１９４に嵌入する第１の突出部１９２である。クランプアセンブリ１６０内に基板がない場合、第１の突出部１９２は、スロット１９４にある確実な停止部１９６に係合する。第１の突出部１９２は、ばね１７６によって与えられる荷重を吸収し、そのため、図示のようなクランプ歯１８２が互いに押し合わず、それにより変形及び尚早な摩耗が発生しない。他方の形状部は第２の突出部１９８であり、下側クランプ部材１７４に係合するクランプアーム１６８に機械加工される。この第２の突出部１９８は、クランプ歯１８２が、クランプジョー１７８に形成されているそれらのそれぞれの開口部１８０内に受けられるように、クランプアセンブリ１６０の上側クランプ部材１７２及び下側クランプ部材１７４を位置合わせ状態に維持する。より厚い基板１１０の場合、確実な停止部１９６とのクリアランスが増加される。図示のように、確実な停止部１９６は、互いに係合し、歯１８２間にギャップが存在する。
【００３２】
一方のばね１７６を、より強力なばねであるように選択してもよい。より強力なばねの一端部は、カムフォロワーシャフト２００に係合し、より強力なばねの反対側の端部は、クランプジョー１７８に係合する。この向きにあるより強力なばね１７６は、１つのクランプアーム１６８を第２のアームの突出部１９２及びスロットに係合させ、対向する下側クランプ部材１７４を持ち上げる。他方のばね１７７は、この例ではより弱いばねであるように選択してもよい。異なるばね値を選択する成果として、基板の反転中にカムフォロワーがカムから外れても、クランプ部材１７２、１７４が基板をクランプジョーの頂面又は底面に対して一貫して位置決めすることが可能になる。
【００３３】
図１１を参照すると、クランプアセンブリ１６０が供給ユニット１２８とともに示されている。図示のように、供給ユニット１２８は、基板１１０の縁部に隣接して材料を供給するように構成されている。供給ユニット１２８が基板１１０の縁部に接近することは、クランプシステム１０６及び反転機システム１０８の使用によって達成される。クランプアセンブリ１６０は、ディスペンサー１００のフレーム１０２に固定されるカム２０２を更に備える。第１のカムフォロワー１８８はカム２０２から外れており、それにより、下側クランプ部材１７４のばね１７６が基板１１０をクランプジョー１７８の頂面まで推進することが可能になる。第２のカムフォロワー１９０は、カム２０２の隆起部２０４上に留まり、上側クランプ部材が下側クランプ部材１７４に干渉しないように上側クランプ部材１７２を後退させ、それにより基板１１０を供給のための繰返し可能な上方揃え位置に位置揃えする。
【００３４】
図１２を参照すると、第１のカムフォロワー１８８及び第２のカムフォロワー１９０の双方は、カム２０２の隆起部２０４に係合し、下側クランプ部材１７４及び上側クランプ部材１７２の双方を後退させる。この位置では、クランプ部材１７２、１７４の双方が後退されており、基板１１０は、クランプアセンブリ１６０を出入りして自由に搬送することができる。図示のように、基板１１０は、クランプジョー１７８の底部の方へ、搬送高さに配置される。
【００３５】
図１３を参照すると、クランプシステム１０６のクランプアセンブリ１６０は、反転機システム１０８のＺ軸駆動アセンブリ１５０によって下降された位置で示されている。他方のクランプアセンブリ、すなわち基板１１０の他方の側を固定するクランプアセンブリ１６２は図示されていないが、同様に下降位置にある。この位置では、クランプシステム１０６のクランプアセンブリ１６０及び基板１１０は、基板の底面１１４を上向き位置に位置決めするように回転させることができる。下降位置では、第１のカムフォロワー１８８及び第２のカムフォロワー１９０の双方がカム２０２から外れ、そのためクランプ部材１７２、１７４のばね１７６、１７７が基板１１０に作用して基板を締め付ける。基板１１０は、基板が歪まないように前方クランプジョー及び後方クランプジョーの双方についてクランプジョーの同じ側で、クランプジョー１７８の一方の側に対して押される。これを位置揃えする手段は、一方の側で２倍強力なばね１７６、１７７を使用することであり、そのため、基板を反転させる場合に基板１１０が位置決めされる場所に関して確実となる。
【００３６】
戻って図４〜図７を参照すると、反転機システム１０８は、基板の底面１１４が上向きになり、それにより供給ユニット１２８が底面上に材料を供給することができるように、基板１１０を回転させることが可能である。反転プロセス中、基板１１０は、反転システム１０６によって反転位置まで下降される。或る特定の実施形態において、基板１１０の最大寸法は、おおよそ１０インチ×１０インチである。したがって、１０インチ×１０インチの長さ及び幅の基板に関して、基板の回転経路は、１０インチ幅及び１０インチ長となる。その構成は、クランプ部材１７２、１７４が基板を締め付けて固定するようにクランプアセンブリ１６０、１６２が下降された状態で、基板１１０がクランプシステム１０６によって固定されるようになっている。別様には反転位置と称される下降位置になると、基板１１０の底面１１４が上向きになるように、反転機システム１０８はクランプアセンブリ１６０、１６２を回転させる。
【００３７】
クランプアセンブリ１６０、１６２を回転させるために、反転機システム１０８の回転駆動アセンブリ１５２は、各クランプアセンブリのフレーム構造体１６４の枢動軸１８６に接続されるベルト２０６を備える。ベルト２０６は、１つの実施形態において１０：１の駆動比を有する、好適なモーター２０８によって駆動される。枢動軸１８６は、反転システム１０８の移動するＺ軸昇降機プレート１４７に取り付けられるアンギュラ軸受に嵌入する。枢動軸１８６は、枢動軸の端部付近に取り付けられるプーリー２１０を備え、ベルト２０６がクランプアセンブリ１６０又は１６２の回転を駆動する。図示のように、基板１１０の各側にはクランプアセンブリ１６０又は１６２が係合し、支持プレート１４６と、クランプアセンブリ（１６０又は１６２）と、回転駆動アセンブリ１５２とは、同期してともに動作し、基板を締め付けるとともに回転させる。
【００３８】
搬送幅を調整するために、それぞれ２１２で示されているリニア軸受がディスペンサーの搬送幅を置いて設けられる。上流のコンベアシステム１２０及び下流のコンベアシステム１２２について、特定していない４つの他のリニア軸受２１２が存在する。リニア軸受２１２の真上には、それぞれ２１４で示されているボールねじが存在し、これらのボールねじは、モーター２１６及びベルト駆動装置２１８によって後部から搬送幅を動かす。２つのボールねじ２１４、すなわち右側のボールねじと左側のボールねじとの間には交点２２０が存在する。２つのボールねじ２１４を設けることで、レーン及び通路の双方の幅を同じ基板寸法に合わせて同時に動かすことが可能になる。
【００３９】
図１４を参照すると、反転機システム１０８の支持プレート１４６は、支持プレートに取り付けられる２つのカム２０２を備える。クランプシステム１０６及び反転機システム１０８のカム２０２は、それぞれのカムに隣接して設けられるホームセンサー２２６及び回転安全センサー２２８を備える。これらのセンサー２２６、２２８は、クランプジョー１７８に取り付けられるか又は別様に連係するフラグ又は構造特徴部を検出するか又は別様に検知する。ホームセンサー２２６は、クランプジョー１７８の向き及びひいては基板１１０のどちらの側が上を向いているかを検知し、ばね１７６、１７７が適切な方向に向くことを可能にする。ホームセンサー２２６と連動する安全センサー２２８は、カムフォロワー１８８、１９０をカム２０２上に駆動しようとする前に、クランプジョー１７８が水平方向にあるか否かを確認することを可能にし、したがって、クランプアセンブリ１６０、１６２が適切な方向に向けられていない場合にクランプシステム１０６が損傷を受けるのを防止する。
【００４０】
動作中、上流のコンベアシステムは、基板をディスペンサーに通して前方搬送路及び後方搬送路に送達する。具体的には、上流のコンベアシステムの可動なコンベアは、搬送路のうちの一方、例えば前方搬送路と位置合わせされ、基板を予熱位置に送達する。予熱位置になると、基板は、搬送システムの上流の基板押し器及び加熱ゾーンコンベアによって供給位置に移動される。供給ユニットは、基板の頂面上への供給動作を実行する。完了すると、基板は下降され、反転機システムによって、基板の底面が上向きになるように回転され、供給位置まで持ち上げられる。次に、供給ユニットは、基板の底面上への供給動作を実行する。完了すると、基板は、下流の押し器及び往復運動コンベアシステムによって供給位置から取り出される。
【００４１】
基板の送達後、上流のコンベアシステムの可動なコンベアが別の基板を受け取り、上流のコンベアシステムが他の搬送路、例えば後方搬送路と位置合わせされるように移動し、基板を予熱位置に送達する。この基板は、予熱位置から、基板の頂面及び底面の双方に供給動作を実行することができる供給位置に同様に移動する。この基板も、下流のコンベアシステムによって供給位置から取り出される。
【００４２】
上記動作は、基板の頂面上への供給動作を実行する前に、クランプシステムを用いて基板の両縁部を締め付けることを含む。基板の両縁部のクランプは、基板を供給位置に持ち上げ、それによりクランプシステムのばね付勢されているクランプ部材が基板に係合することによって達成される。上記動作は、基板を基板支持アセンブリから取り出す前に、基板の両縁部のクランプを解除することを含む。基板の両縁部のクランプ解除は、基板を供給位置から搬送高さまで下降させ、それによりクランプシステムのばね付勢されているクランプ部材が基板から係合解除されることによって達成される。
【００４３】
上述したように、前述の動作は、ディスペンサー１０に関して参照したコントローラー１８等のコントローラーによって制御してもよい。
【００４４】
このように本開示の少なくとも１つの実施形態を記載したが、当業者には、種々の代替形態、変更形態、及び改良形態が容易に想起される。そのような変形形態、変更形態、及び改良形態は、本開示の範囲及び趣旨内にあることが意図されている。したがって、前述の記載は、単に例であり、限定を意図していない。添付の特許請求の範囲及びその均等物においてのみ、限定が規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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