(57)【要約】本発明は、実行中に粘性媒質の小滴を基板に噴射する装置の噴射アセンブリの性能を改善する方法に関する。噴射アセンブリは、装置に着脱式に装着され、ノズル、ノズルに接続された排出機構、および排出機構に接続された粘性媒質容器を備える。ＸＹ位置およびＺ位置に関する情報を、ノズルを出る時に粘性媒質の小滴が有する出口速度に関する情報とともに獲得する。情報は、その後に小滴を噴射するため、ノズルのトリガ位置を調節するベースとして使用する。本発明は、校正測定中に獲得されたアセンブリの特性の校正情報を受信し、保持するよう構成された記憶手段を備える、このような噴射アセンブリにも関する。
2004511333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実行中に粘性媒質の小滴を基板上に噴射する装置で、噴射アセンブリの性能を改善する方法であって、前記噴射アセンブリは、前記噴射を実施するために前記装置に着脱式に装着され、前記噴射アセンブリは、ノズル、ノズルに接続された排出機構、および排出機構に接続された粘性媒質容器を備え、
−校正表面に対するノズルのＸＹ位置に関する情報を獲得するステップを含み、ＸＹ位置は、校正表面の面に平行な面におけるノズルの位置であり、さらに、
−ノズルのＺ位置に関する情報を獲得するステップを含み、Ｚ位置は、ノズルと校正表面間の距離であり、さらに、
−前記小滴が前記ノズルを出る時に粘性媒質の小滴が有する出口速度に関する速度情報を獲得するステップと、
−ノズルのＸＹに関する前記情報、ノズルのＺ位置に関する前記情報、および前記速度情報に基づき、その後の小滴噴射のためにノズルのトリガ位置を調節するステップとを含む方法。
【請求項２】
ノズルのＸＹ位置に関する情報を獲得するステップが、
−前記校正表面の名目上の所定位置に少なくとも１つの第１小滴を噴射することを含み、前記少なくとも１つの第１小滴は、これによって、前記校正表面上に少なくとも１つの第１付着物を形成し、さらに、
−前記名目上の所定位置に対する前記少なくとも１つの第１付着物の位置のオフセットを決定することと、
−前記決定オフセットに基づき、ノズルのＸＹ位置を決定することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
速度情報を獲得するステップが、
−前記速度情報が以前に記憶されている情報記憶手段から前記速度情報を検索することを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
速度情報を獲得するステップが、
−前記校正表面の面に平行な面にて、校正表面に対して第１所定相対速度でノズルを移動させることと、
−前記移動中に、少なくとも１つの第２小滴を噴射することとを含み、前記噴射は、前記ノズルが所定位置にある時に前記排出手段をトリガすることによって実施され、これにより前記少なくとも１つの第２小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第２付着物を形成し、さらに、
−前記少なくとも１つの第２付着物の位置を決定することと、
−前記所定位置と前記決定位置との差を計算することと、
−所定の距離でノズルと校正表面間の距離を変更することと、
−前記校正表面の面に平行な面にて、校正表面に対して第２所定相対速度でノズルを移動させることと、
−前記移動中に、少なくとも１つの第３小滴を噴射することとを含み、前記噴射は、前記ノズルが所定位置にある時に前記排出手段をトリガすることによって実施され、これにより前記少なくとも１つの第３小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第３付着物を形成し、さらに、
−前記少なくとも１つの第３付着物の位置を決定することと、
−前記所定位置と前記決定位置との差を計算することと、
−前記少なくとも１つの第２付着物および少なくとも１つの第３付着物の前記所定位置と前記決定位置との前記計算値の差に基づき、前記小滴が前記ノズルを出る時に粘性媒質の小滴が有する出口速度を決定することとを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１および第２所定相対速度が同じである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ノズルのＺ位置が、機械的手段により前記Ｚ位置を決定することによって獲得される、請求項１から５いずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ノズルのＺ位置が、電気センサ手段により前記Ｚ位置を決定することによって獲得される、請求項１から６いずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ノズルのＺ位置に関する情報を獲得するステップが、
−前記校正表面の面に平行な面にて、校正表面に対して第１所定相対速度でノズルを移動させることと、
−前記移動中に、少なくとも１つの第２小滴を噴射することとを含み、前記噴射は、前記ノズルが所定位置にある時に前記排出手段をトリガすることによって実施され、これにより前記少なくとも１つの第２小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第２付着物を形成し、さらに、
−前記少なくとも１つの第２付着物の位置を決定することと、
−前記所定位置と前記決定位置との差を計算することと、
−前記計算値の差と前記獲得速度情報に基づき、ノズルのＺ位置を決定することとを含む、請求項１から３いずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ノズルのＺ位置に関する情報を獲得するステップが、
−前記即Ｄ情報と、前記少なくとも１つの第２付着物または前記少なくとも１つの第３付着物の前記所定位置と前記決定位置との前記計算値の差とに基づき、ノズルの前記Ｚ位置を決定することを含む、請求項４または５に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、
−名目上の噴射方向から前記小滴の実際の噴射方向の角偏差に関する角偏差情報を獲得するステップを含み、前記名目上の噴射方向は、基本的に校正表面の面に対して直角であり、さらに、
−その後の小滴噴射のためにトリガ位置の前記調節のベースとして、前記角偏差情報も使用するステップを含む、請求項１から９いずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記角偏差情報を獲得するステップが、
−前記校正表面の名目上の所定位置に少なくとも１つの第１小滴を噴射することを含み、これによって前記少なくとも１つの第１小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第２付着物を形成し、さらに、
−前記名目上の所定位置に対する前記少なくとも１つの第１付着物の位置のオフセットを決定することと、
−所定の値でノズルと校正表面間の距離を変更することと、
−前記校正表面の名目上の所定位置に少なくとも１つの第２小滴を噴射することとを含み、これによって前記少なくとも１つの第２小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第２付着物を形成し、さらに、
−前記名目上の所定位置に対する前記少なくとも１つの第２付着物の位置のオフセットを決定することと、
−前記少なくとも１つの第１付着物と前記少なくとも１つの第２付着物間のオフセットの差を計算することと、
−前記決定された計算値の差に基づき、名目上の噴射方向からの前記小滴の実際の噴射方向の前記角偏差を決定することとを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの第１小滴および前記少なくとも１つの第２小滴それぞれの噴射中に、ノズルが校正表面に対して移動しない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、
−前記校正表面の面に平行な面にて、校正表面に対して所定速度でノズルを移動させるステップを含み、前記相対速度が、前記第２または第３小滴の噴射時の前記相対速度と異なり、さらに、
−前記相対運動中に、少なくとも１つの第４小滴を噴射するステップを含み、前記噴射は、前記ノズルが所定位置にある時に前記排出手段をトリガすることによって実施され、これによって前記少なくとも１つの第４小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第４付着物を形成し、さらに、
−前記第４付着物の位置を決定するステップと、
−前記所定位置と前記決定位置との差を計算するステップと、
−前記少なくとも１つの第４付着物と前記少なくとも１つの第２付着物または少なくとも１つの第３付着物の前記所定位置と前記決定位置との前記計算された差に基づき、名目上の噴射方向からの前記小滴の噴射方向の角偏差を決定するステップとを含み、前記名目上の噴射方向が、基本的に校正表面の面に直角である、請求項４、５または９に記載の方法。
【請求項１４】
校正表面が前記基板上の表面である、請求項１から１３いずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
校正表面が前記装置の一部であり、前記基板から離れている、請求項１から１３いずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、
−校正表面の特徴に関する校正表面情報を獲得するステップを含み、前記校正表面情報が、前記装置に設けた視覚手段を使用することによって獲得される、請求項１から１５いずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、
校正表面の特徴に関する校正表面情報を検索するステップを含み、前記校正表面情報が、前記装置に記憶されている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、
−基板の歪みを決定して写像するステップと、
−前記歪みを補償するため、噴射パラメータを調節するステップとを含む、請求項１から１７いずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
噴射パラメータを調節する前記ステップが、
−粘性媒質の前記噴射中に、前記ノズルが前記基板から一定距離に維持されるよう、前記基板に対するノズルの高さを連続的に調節するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
噴射パラメータを調節する前記ステップが、
−ノズルと歪んだ基板間の相対運動の結果生じるノズルと基板間の距離の、前記歪みによる変動を補償するよう、名目上のトリガ位置からのノズルのトリガ位置を連続的に調節するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
噴射アセンブリで、前記アセンブリは、実行中に粘性媒質の小滴を基板上に噴射するため、装置に着脱式に装着可能であり、前記アセンブリは、装置のドッキング装置のアセンブリ支持部と対合する第１ホルダ部分を有するアセンブリ・ホルダ、ノズル、ノズルに接続された排出機構、排出機構に接続された粘性媒質容器、装置と連絡する信号インタフェース、およびアセンブリの識別、含まれる粘性媒質のタイプ、ノズルの名目上の機械的オフセットなどのアセンブリの特性に関する情報を保持する記憶手段を備え、
前記記憶手段が、さらに、校正測定中に獲得されたアセンブリの特性に関する校正情報を受信し、保持するよう校正されるアセンブリ。
【請求項２２】
前記記憶手段が、アセンブリを装置に装着する前にアセンブリの校正から獲得された校正情報を保持する、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
前記記憶手段が、アセンブリを装置に装着した時にアセンブリの校正から獲得する校正情報を保持する、請求項２１または２２に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記校正情報は、ノズルのＸＹ位置に関する情報、ノズルのＺ位置に関する情報、前記小滴が前記ノズルを出る時に粘性媒質の小滴が有する出口速度、および名目上の噴射方向からの前記小滴の噴射方向の角偏差のうち少なくとも１つを備える、請求項２１から２３いずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
噴射装置の前記アセンブリを校正するため、噴射アセンブリに記憶された情報を使用すること。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は粘性媒質を基板に噴射する分野に関する。特に、本発明は、粘性媒質の小滴を基板に噴射する装置の噴射アセンブリの性能を改善する方法に関する。
【０００２】
（技術的背景）
粘性媒質の小滴を基板に、特にはんだペーストを電子回路基板に噴射する分野では、「実行中に」実際の噴射を実施したいという要望が増加している。つまり、電子回路基板の製造速度を上げるため、噴射中に基板と噴射装置の間に相対的動作があり、粘性媒質を付着させる場合、基板の各位置で停止しない。
【０００３】
電子回路基板の製造速度を改善するさらなる手段は、製造ラインのアイドル時間を短縮することである。それを実行する一つの方法が、国際特許第００／６１２９７号で公開された共願国際特許出願で開示され、これは粘性媒質の小滴を基板に噴射する交換可能なアセンブリを開示し、参照により本明細書に組み込まれる。前記出願から明白なように、このようなアセンブリは、特に噴射装置の融通性を改善し、アイドル時間を短縮する。
【０００４】
電子産業の品質要求が高く、エラーが発生しやすい蚊回路基板という好ましくない結果となるので、高レベルの融通性とともに高い精度および再現性が要求される。この要件は、さらに、基板に粘性媒質を提供する速度の上昇によって、さらに強化される。
【０００５】
（発明の概要）
したがって、本発明の目的は、噴射装置の精度および再現性を改善し、高レベルの融通性を有するという問題に対処することにある。
【０００６】
以上およびその他の目的は、独立請求項で規定された特徴を有する方法を提供することにより、本発明にしたがって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項で定義される。
【０００７】
本発明の第１の態様によると、粘性媒質の小滴を実行中に基板に噴射する装置の噴射アセンブリの性能を改善する方法が提供され、この噴射アセンブリは、噴射を行う装置に除去可能に装着される。前記噴射アセンブリは、ノズル、ノズルに接続された排出機構、および排出機構に接続された粘性媒質容器を備える。方法は、校正表面に対するノズルのＸＹ位置に関する情報を獲得するステップを含み、ＸＹ位置は、校正表面の面に平行な面におけるノズルの位置であり、さらにノズルのＺ位置に関する情報を獲得するステップを含み、Ｚ位置とは、ノズルと校正表面間の距離であり、さらに前記小滴が前記ノズルを出る時の粘性媒質の小滴の出口速度に関する速度情報を獲得するステップと、ノズルのＸＹ位置に関する前記情報、ノズルのＺ位置に関する前記情報、および前記速度情報に基づいて、その後の小滴噴射のためにノズルのトリガ位置を調節するステップとを含む。
【０００８】
本発明の第２の態様によると、噴射アセンブリが提供され、前記アセンブリは、実行中に粘性媒質の小滴を基板に噴射するため、アセンブリ内に着脱式に装着可能であり、前記アセンブリは、装置のドッキング装置のアセンブリ支持部と対合する第１ホルダ部分、ノズル、ノズルに接続された排出機構、排出機構に接続された粘性媒質容器、装置と連絡する信号インタフェース、およびアセンブリ識別、収容する粘性媒質のタイプ、ノズルの名目機械的オフセットなどのアセンブリの特性に関する情報を保持する記憶手段を備え、前記記憶手段は、さらに、校正測定中に獲得したアセンブリの特性に関する校正情報を受信し、保持するよう構成される。
【０００９】
本発明の第３の態様によると、噴射装置の前記アセンブリを校正するため、噴射アセンブリに記憶する情報の使用が提供される。
【００１０】
本明細書では、「粘性媒質」という用語は、はんだペースト、フラックス、接着剤、伝導性接着剤、またはコンポーネントを基板に固定するために使用する他の種類の媒質、伝導性インク、抵抗性ペーストなどと解釈され、「基板」という用語は、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）の基板、チップ・スケール・パッケージ（ＣＳＰ）、クオッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）、ウェーハ、フリップ・チップなどと解釈するものとする。
【００１１】
「噴射」という用語は、本明細書では、流体噴射を使用して、噴射ノズルから媒体の小滴を形成して、基板に放射する非接触配量プロセスと解釈され、これに対して「流体ウェッティング」のような接触配量プロセスは、配量チップを出る媒体が、基板に接触してこれに固着し、配量チップを引き離すと、基板に残る作用である。
【００１２】
したがって、本発明は、実行中に噴射するようになっている噴射装置の噴射アセンブリのために、ノズルの実際のＸＹ位置に関するばかりでなく、ノズルの実際のＺ位置および噴射小滴の出口速度に関する校正情報も収集し、この情報を噴射パラメータの調節に使用する有利な考察に基づく。
【００１３】
噴射装置に装着され、実行中に噴射するようになっている着脱可能で交換可能な噴射アセンブリを、別の噴射アセンブリと交換する場合、新しいアセンブリは、以前のアセンブリとはわずかに異なる噴射特性を有する可能性があるかもしれない。このような噴射特性は、ノズルの相対的位置、噴射小滴の出口速度、排出プロセスに対する粘性媒質の反応に影響する粘性媒質の特徴を含むことができる。また、アセンブリを噴射装置に装着した後、前記アセンブリの位置合わせが所期の位置合わせと偏差する可能性もある。
【００１４】
小滴を基板に噴射した結果、基板上の付着物の所期位置からの偏差を補償できるよう、噴射結果に関する情報を獲得することが必要である。本発明によると、これは、粘性媒質を基板上の所期の位置に実際に噴射する前に、粘性媒質を校正表面に噴射し、前記噴射の結果を判断して、前記結果に基づき噴射パラメータを調節することによって実施される。これにより、噴射アセンブリを校正する。
【００１５】
本発明によると、基本的に基板の面に直角の方向、つまりＺ方向におけるノズルの実際の位置、さらに噴射小滴の出口速度を判断する。したがって、本発明による校正方法は、基板の面に平行な面、つまりＸＹ方向におけるノズルの実際の位置に関する追加情報を提供する。これにより、本発明の方法を使用する噴射アセンブリは、噴射結果の精度が改善される。というのは、基板に対するノズルの高さ、および小滴の速度の偏差を考慮に入れるからである。
【００１６】
小滴噴射時のノズルと基板との相対運動により、後者が実行中に噴射されるため、噴射された小滴の弾道が、結果として生じる基板上の付着位置に衝撃を及ぼす。本発明の方法は、ノズルと基板間の距離、つまりＺ方向に小滴が移動する距離、および出口速度、つまりＺ方向での速度が獲得され、偏差があれば補償されるという点で有利である。その結果、本発明によると、実際のノズル位置ばかりでなく、噴射小滴の弾道も考慮に入れ、これにより、噴射小滴の結果が改善され、組み立てた回路基板の品質が改善され、エラーが発生しやすい回路基板の発生が大幅に減少する。
【００１７】
本発明による方法は、基板とノズル間の相対速度を正確に制御し、噴射小滴の実際の出口速度、さらに基板からの実際のノズル高さを正確に判断することにより、弾道を補償する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によると、最初に、校正表面の名目上予備決定された位置に粘性媒質の１つまたは複数の小滴を噴射することにより、ノズルのＸＹ位置に関する情報を獲得する。これにより、小滴は、前記校正表面に対応する付着物を形成する。この実施形態によると、小滴を噴射する瞬間に、基板と噴射アセンブリ間に相対運動がない。次に、結果として生じる小滴の実際位置を測定し、実際位置と予想された名目位置とのオフセットを求める。次に、ノズルの実際のＸＹ位置の計算に、このオフセットを使用する。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によると、最初に、校正表面の名目上予備決定された位置に粘性媒質の１つまたは複数の小滴を噴射することにより、ノズルのＺ位置に関する情報を獲得する。噴射は、実行中に、つまりノズルが校正表面と平行に、これに対して移動する状態で実施される。次に、その結果生じる実際の付着位置を測定し、小滴の排出時における小滴の測定位置とノズルの実際のＸＹ位置との差を計算する。次に、噴射小滴の出口速度が既に分かっている場合は、この差を、ノズルのＺ位置、つまりノズルと校正表面との距離を計算するベースとして使用する。
【００２０】
好ましい実施形態によると、出口速度を予め求め、噴射アセンブリの記憶手段に記憶することが好ましい。
【００２１】
しかし、本発明の別の好ましい実施形態によると、ノズルのＺ位置を求める時に、出口速度が分かっていなくてもよい。次に、上述したように粘性媒質の小滴を実行中に噴射し、その結果生じる付着位置を測定し、その後、粘性媒質の小滴をさらに噴射する。しかし、このような実行中における小滴の第２噴射は、ノズルのＺ位置を精密に制御して変更した後に実施する。次に、その結果生じる付着物の実際位置を測定し、小滴排出時における付着物の測定位置とノズルの実際のＸＹ位置を計算する。このような結果の差を、ノズルの元のＺ位置から上述したように実行中に噴射した結果生じる差と比較する。ノズルと基板との相対速度を正確に知り、制御して、出口速度を計算することができる。
【００２２】
基板と噴射アセンブリ間の相対運動の速度は、ノズルの両方のＺ位置における小滴噴射速度と同じであることが好ましい。
【００２３】
上述した方法で噴射アセンブリのノズルのＺ位置を測定する代わりの方法は、アセンブリを機械に装着したら、アセンブリのＺ位置を測定する、つまりアセンブリのノズルのＺ位置を測定することである。これは、ノズルと基板間の、または基板に既に装着された構成要素との非自発的な接触という危険を軽減するという点で、さらに安全を提供することができる。さらに、ノズルを校正表面にさらに近づけた状態で、その後の校正手順を実施できるようになり、これは校正測定の精度を向上させることができる。
【００２４】
１つの実施形態によると、これは、アセンブリの一部を校正表面に接触させることによって実施される。これは、アセンブリも基板も損傷しないよう、細心の注意を払って実施しなければならない。基板に接触するアセンブリの一部とノズルとのＺ方向における相対距離は正確に分かっているので、ノズルと基板間の距離が求められる。次に、その後の粘性媒質の噴射のため、制御された量だけアセンブリを上昇させることができる。
【００２５】
代替実施形態によると、ノズルのＺ位置は、電気または光学センサ、例えばＬＥＤおよび対応する検出器の形態、またはカメラなどの視覚手段の形態を使用して測定する。当業者には既に理解されているように、粘性媒質の噴射前にノズルのＺ位置を求めるために、多種多様な感知または機械的、光学的または電気的感知または測定手段を使用することができる。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態によると、ノズルのＺ位置は、上述したように直接の測定から獲得され、粘性媒質付着物の位置測定から計算したものではない。したがって、ノズルのＺ位置は、噴射小滴の出口速度に関する情報を獲得する前に分かっているので、出口速度は単純な方法で獲得することができる。これは、単に、粘性媒質の１つまたは複数の小滴を実行中に校正表面の名目上の所定位置に噴射することによって実施することができる。次に、その結果生じる付着物の実際の位置を測定し、小滴排出時における小滴の測定位置とノズルの実際のＸＹ位置を計算する。ノズルと基板の相対速度を精密に制御でき、ノズルと基板間の距離が正確に測定されているので、これで出口速度を正確に計算することができる。
【００２７】
上記の測定では、測定する毎に粘性媒体の小滴を噴射するだけで十分である。しかし、複数の小滴を付着させる場合は、噴射方向への確率的寄与を平均し、測定の精度をさらに改善することができる。
【００２８】
さらに、ノズルのＺ位置を粘性媒質付着物の位置測定から計算する好ましい実施形態では、アセンブリの何らかの部分がノズル出口穴より低い位置にある場合、上述した校正で求めた高さは、噴射中にどのぐらい低いＺ値を使用できるかについて実際上を明らかになっていない。これを補償するため、ノズルとアセンブリの最低点間の距離は、アセンブリの組立時に測定することが好ましく、この測定情報を、装置へのアセンブリの装着と関連して、噴射装置に分配する。前記測定情報は、アセンブリの記憶手段に記憶し、信号インタフェースを介して装置に伝送することが好ましい。
【００２９】
本発明の実施形態によると、基板から離れた噴射装置の校正ステーションに校正表面を設ける。
【００３０】
あるいは、粘性媒体を塗布すべき基板は、粘性媒質の付着は意図されず、校正表面として使用する部分を含む。この実施形態では、基板の高さ、または少なくともその構成表面の高さを、校正表面に小滴を噴射する前に決定する。前記高さ決定は、視覚装置、好ましくはカメラを適切な照明と組み合わせて使用し、実施することが好ましい。
【００３１】
小滴が基板の適正な位置に衝突することを確認するため、小滴噴射をトリガする時のノズルの実際位置を高精度で求めることができる。ノズルの実際の位置は、Ｘ位置およびＹ位置、つまり基板の面に平行な面におけるノズルの位置ばかりでなく、Ｚ位置、つまり基板上のノズル高さも含む。
【００３２】
プロセスの安定性という理由から、アセンブリの校正は、望ましくは噴射アセンブリを噴射装置に装着した直後に実施することが好ましい。さらに、噴射アセンブリの寿命の間に、つまりアセンブリの粘性媒質が空になり、交換を必要とするまでに、噴射アセンブリの幾つかの噴射特性を変更する可能がある。したがって、校正は、装置の噴射アセンブリを交換したか否かに関係なく、休止後に噴射装置を作動させる度に実施することが望ましい。他の実施形態によると、校正は、所定の期間の後、または所定の噴射小滴数の後に実施する。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態によると、計画された校正の前に試験を実施して、校正手順が必要か否かを判断する。必要ない場合は、計画された校正手順を実施しない。したがって、冗長な校正を実施するための不必要な中断がなくなる。
【００３４】
しかし、工場での校正を使用することも可能である。つまり、アセンブリは、製造または充填後、アセンブリを噴射装置に装着する前に校正する。しかし、それには、上述した噴射特性のいずれかに時間の経過とともに発生するような変化が、所望の精度と比較して小さくなければならない。機械的公差および製造費を抑制するため、噴射装置にアセンブリを装着した後に実施する校正手順を使用すると有利である。さらに、工場での校正を設けると、アセンブリの装着中または装着後に発生するかもしれない位置合わせの偏差を補償することができない。
【００３５】
工場での校正が好ましくなる一つの例は、小滴の出口速度が経時変化しないケースである。これで、アセンブリに粘性媒質を充填した後であるが、噴射装置に装着する前に出口速度を測定することができ、出口速度に関する情報を、アセンブリに設けたデータ記憶手段に記憶することができる。その場合、例えば以下でさらに詳細に説明するような校正情報を獲得する手順を、大幅に単純化することができる。
【００３６】
本発明の実施形態によると、上述した校正測定のいずれか、または全てで獲得した情報は、噴射アセンブリの記憶手段に記憶することができる。したがって、校正測定の結果、さらにアセンブリの他の適切な特徴を、噴射アセンブリのその後の校正手順に使用することができる。
【００３７】
校正情報を獲得した場合は、噴射パラメータを調節することができ、例えば獲得した校正情報に基づいてトリガ位置を調節することができる。トリガ位置とは、小滴をトリガする時のノズルの位置、または小滴の噴射をトリガする時間ウィンドウを意味する。
【００３８】
しかし、個々のアセンブリごとに、オフセットと位置合わせに少なくともわずかな偏差がある可能性があっても、同じ機械の連続する装着間で、個々は再現性が高い可能性が高いことに留意されたい。したがって、本発明の好ましい実施形態によると、校正手順から獲得された情報を、アセンブリ自体が担持する。記憶された校正情報は、アセンブリを装着した特定の機械に関連付けることが好ましい。
【００３９】
基板の一部を校正表面として使用する実施形態では、校正情報を獲得する前に、基板上の認識マーカまたは基準点を検出し、位置合わせする。１つの実施形態によると、マーカを１つのみ使用する。これで、基板の位置のみが分かる。
【００４０】
好ましい実施形態によると、２つのマーカを使用する。これで、斜行または傾斜基板の補償を実施することができる。
【００４１】
さらに好ましい実施形態によると、３つのマーカを使用する。これで、スケーリングのエラーも補償することができる。
【００４２】
位置誤差、スケーリング、または発生し得る基板の斜行に対処し、補償する方法は、当業者にはよく知られ、したがってさらに詳細には説明しない。
【００４３】
あるいは、校正ステーションを使用する場合、機械の組立時に校正ステーションにおける校正表面の特徴および特性を判断する。したがって、校正表面上の基準点をさらに測定する必要がない。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態によると、噴射方向の角偏差を判断する。前記偏差は実際の噴射方向と、好ましくは基本的に基板の面に対して垂直である名目上の噴射方向との差である。１つの実施形態によると、角偏差は、最初に、ノズルを基板から固定距離にした選択位置で、つまり固定したＺ位置で、１つまたは複数の小滴を噴射することによって判断する。次に、ノズルと基板間の距離を、制御して正確に求めた距離だけ増減させ、その後にノズルの新しい固定Ｚ位置で１つまたは複数の小滴を噴射する。２つのＺ位置での噴射による結果を測定し、これを比較することにより、角偏差の方向および大きさを求めることができる。両方の高さで測定した付着物のオフセットが基本的に同じである場合は、基本的に角偏差がない。
【００４５】
電子回路基板などの製造に関係するエラーの発生源は、基板自身の特性である。時には、粘性媒質を塗布すべき基板が多少歪んでいる。本発明の好ましい実施形態によると、基板上の測定点の高さを検出するために、この歪みを、好ましくは例えばカメラなどの視覚装置を適切な照明と組み合わせて使用することにより、検出し、写像する。基板の歪みを写像したら、歪みを補償するために、トリガ位置を調節することが好ましい。代替実施形態によると、ノズルと歪んだ基板の対応する位置との距離を一定に維持するよう、噴射アセンブリのＺ位置、つまりノズルのＺ位置を連続的に調節する。
【００４６】
本発明は、「オンデマンド滴下」噴射するような校正である噴射装置と組み合わせて使用すると、特に有利である。オンデマンド滴下噴射とは、小さいオリフィスから排出される流体の前進モーメントによって、端部に個々の媒質の滴が形成される噴射配量方法と解釈されたい。噴射は、媒質を充填した室の容積を急速に変化させることによって形成される。オンデマンド滴下噴射を使用すると、その用語から示唆されるように、任意の選択した時間に１つの小滴を排出または発射することが可能である。
【００４７】
本発明のさらなる目的および利点について、例示的実施形態により以下で検討する。
【００４８】
本発明の例示的実施形態について、添付図面に関して以下で説明する。
【００４９】
（例示的実施形態の説明）
次に、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。最初に、噴射アセンブリおよびアセンブリに意図される噴射のための装置について、図１に関して説明する。
【００５０】
図１は、本発明により、粘性媒質の小滴を基板２上に噴射することにより、基板２に小滴を提供する機械１の現在好ましい実施形態を示す。単純にするため、粘性媒質をはんだペーストとし、これは上記で規定されたような１つの選択肢である。この実施形態では、機械１は、Ｘビーム３、およびＸレール３６を介してＸビーム３と接続し、Ｘレール３６に沿って往復運動可能なＸワゴン４を備えるタイプである。Ｘビームは、往復運動可能な状態でＹレール３７と接続され、それによってＸレール３６に直角に動作可能である。Ｙレール３７は、機械１にしっかり装着される。概して、動作はリニア・モータ（図示せず）によって駆動される。
【００５１】
さらに、機械１は、機械１を通して基板２を搬送するコンベヤ３８、および噴射を実行する時に基板２を固定する取付け装置３９を備える。
【００５２】
また、機械１は、Ｘワゴン４に接続されたドッキング装置１０、およびドッキング装置１０に着脱式に装着されたアセンブリ５を備える。アセンブリ５は、はんだペーストの小滴を噴射するよう校正され、これにより小滴は基板２に衝突し、付着物を形成する。
【００５３】
さらに、本明細書で説明する実施形態の機械１は、校正表面を提供する校正ステーション８を備える。
【００５４】
機械１は、ドッキング装置１０が現在担持しているアセンブリ５と置換しうるアセンブリ９を支持する交換アセンブリ支持部７も備える。
【００５５】
追加的に、機械１は、機械視覚装置６を備え、これはこの実施形態ではカメラである。カメラ６は、基板２の位置および回転を判断し、付着物を見ることによって噴射プロセスの結果をチェックするために使用される。
【００５６】
当業者に理解されるように、機械は、機械を作動させるためにソフトウェアを実行する制御ユニット（明示的には図示せず）も備える。
【００５７】
簡潔に言うと、機械１は以下のように作動する。基板２は、基板２を載せたコンベヤ３８によって機械１に供給される。基板２がＸワゴン４の下の適切な位置に来ると、取付け装置３９の助けにより固定される。カメラ６によって、基板２の表面上に予め配置された認識マーカを検出する。このようなマーカは、基板の正確な位置を決定する。次に、Ｘワゴン４を基板２上で所定の（予めプログラムした）パターンにて移動させ、所定の位置でアセンブリ５を動作させることにより、はんだペーストを所望の位置で基板２に塗布する。アセンブリ５のはんだペーストが尽きるか、特定の位置で異なる媒質が必要になったなどの場合、機械１をプログラムして、アセンブリ５をさらなるアセンブリの１つ、または交換アセンブリ支持部７に保存されたアセンブリ９と自動的に交換し、アプリケーション・プロセスが継続される。
【００５８】
しかし、交換アセンブリ支持部７から以前に知られていないアセンブリ９を獲得した場合、機械１は、配量される小滴が実際に所定の位置で基板２に衝突することを確認するため、校正を実施する。校正する理由は、アセンブリ５の排出ノズル２５（図３）の位置が、アセンブリによってわずかに異なり、ドッキング装置１０におけるアセンブリ５の位置合わせが、ドッキングごとにわずかに異なることがあるからである。個々のアセンブリ毎にオフセットおよび位置合わせに少なくともわずかの偏差がある可能性が高いが、同じ個々のアセンブリは、同じ機械に連続的に装着した場合、装着毎に再現性が高いようであることに留意されたい。したがって、校正手順で獲得された情報は、アセンブリ自身が担持することが好ましい。言うまでもなく、記憶された校正情報は、アセンブリを装着する特定の機械に関するものである。
【００５９】
次に、交換および校正手順について、図７の流れ図に関してさらに詳細に説明する。
【００６０】
ステップ１００で噴射し、ステップ１０１では、アセンブリの交換が必要か判断する。これは、アセンブリ５のはんだペーストが尽きたか、別のタイプのノズルが必要か、または別のタイプの媒質が必要かチェックすることによって実行される。アセンブリ交換が必要な場合は、ステップ１０２でアセンブリ交換を実施することにより、手順を継続する。これは、Ｘワゴンを交換アセンブリ支持部７まで移動させ、ドッキング装置１０からアセンブリ５を解放して、交換アセンブリ支持部７の使用可能な位置に配置し、特定の予め決定したものでよい交換アセンブリ９をドッキング装置１０に装填することによって実行する。次に、ステップ１０３で、新しいアセンブリがドッキング装置１０に適切にドッキングされているかチェックする。否の場合は、ステップ１１０でエラー信号が生成され、機械１が停止する。そうでない場合は、ステップ１０４で手順が継続し、新しいアセンブリ９に校正が必要か判断する。校正が必要である場合は、ステップ１０５で校正手順を継続する。必要ない場合は、校正手順が終了したと見なされ、１０８で噴射手順を再開する。
【００６１】
ステップ１０５で、Ｘワゴン４を校正ステーション８へと移動させる。次にステップ１０６で、アセンブリ５の校正を実行する。付着物の直線を生成することが好ましいが、任意の適切なパターンが使用可能である。次に、付着物の線をカメラ６で観察する。付着物が全ては見られない場合、エラー信号が生成され、機械が停止する。そうでない場合は、手順を継続し、付着物の線の位置を求めて、予想された位置と比較する。偏差がある場合は、それをノズルのオフセットと定義する。上述したように、以前にドッキングしたアセンブリのノズル２５の位置と比較すると、ノズル２５の位置にはわずかな違いがあるかもしれない。基板への小滴の衝突点について高い精度を保証するため、オフセットによって機械１のトリガ・ウィンドウを調節する。トリガ・ウィンドウは、当業者には、基板２の所望の位置に衝突させるため、Ｘワゴン４が基板２上を移動する間に小滴を噴射する時間ウィンドウとして理解される。ステップ１０７で、校正手順が終了したか判断する。終了した場合は、ステップ１０８で噴射を再開する。そうでない場合は、ステップ１０６で校正を継続する。
【００６２】
図８の流れ図を参照しながら、本発明の実施形態についてさらに詳細に説明する。変数ＸおよびＹは、基板２または校正表面の面に平行な面における位置を指す。したがって、変数Ｚは、基板２または校正表面の面に垂直な位置、つまり垂直位置または高さを指す。
【００６３】
最初に、ステップ２０１で校正表面上の認識マークを検出する。これは、認識マーク上に視覚装置６を配置し、エンコーダの値を読み取ることによって獲得される。次に、位置を変数Ｘ０およびＹ０として記憶する。装置の校正ステーションを使用する場合は、装置の記憶手段にこれらの変数が既に記憶されている。
【００６４】
ステップ２０２で、名目ノズル・オフセットを検索する。この情報は、装置に記憶されたデフォルト値で、各アセンブリに使用されるか、アセンブリが担持して、アセンブリの記憶手段に記憶することができる。情報がアセンブリに担持されている場合は、より融通性が高いシステムが獲得される。これら変数は、ＸＮ、ＹＮ、ＺＮとして記憶される。
【００６５】
ステップ２０３で、ノズル２５を所望の位置の上に配置する。これは、エンコーダがＸ０−ＸＮ−Ｘ＊、Ｙ０−ＹＮ−Ｙ＊、ＺＮの読み取り値を示すまで軸線を移動させることを意味し、ここでＸ＊およびＹ＊は、ノズル２５を校正表面上に配置するよう選択される。
【００６６】
ステップ２０４で、少なくとも１つの小滴を噴射し、小滴は校正表面上で付着物を形成する。複数の付着物を付着させる場合は、精度を向上させるため、噴射方向への確率的寄与を平均することができる。
【００６７】
ステップ２０５で、軸線を位置Ｘ０−Ｘ＊、Ｙ０−Ｙ＊まで移動させる。これにより、カメラの中心が、付着物の配置された名目位置の上に配置される。
【００６８】
ステップ２０６で、カメラ中心からの付着物のオフセットを求める。結果は、変数ΔＸおよびΔＹとして記憶される。名目位置からの偏差が視覚装置６の視野の中になるよう機械的公差を達成することは困難でないことに留意されたい。
【００６９】
次にステップ２０７で、真のオフセットをＸＯＦＦ＝ＸＮ＋ΔＸおよびＹＯＦＦ＝ＹＮ＋ΔＹと計算することができる。
【００７０】
ステップ２０８で、ノズル２５を一定速度で校正表面上にて移動させる。説明を簡単にするために、この速度をＸ方向のみとし、これがｖＸに等しいものとする。低速より比較的高速が好ましい。というのは、高速の場合は、Ｚ方向におけるノズル位置の変化が、結果として生じる付着物のＸ位置に与える影響が大きくなり、以下で説明するようにΔＸ２−ΔＸ１が求めやすくなるからである。
【００７１】
ステップ２０９で、位置Ｘ０−ＸＯＦＦ−Ｘ＊、Ｙ０−ＹＯＦＦ−Ｙ＊−Ｙａｒｂで開始して小滴を噴射することにより、所定の数の付着物（少なくとも１つ、この場合はｎ個の付着物）を獲得し、ここでＹａｒｂは、ノズル２５を校正表面の別の位置に配置するよう選択される。これらの付着物のＸ位置は、下式のようになる。
【数１】
2004511333.tif 000003
ここでｖｏｕｔは、ノズル２５からの噴射の出口速度、ｈ１は、Ｚ位置がＺＮに等しい時のノズル２５から校正表面までの距離、ｆは、噴射が排出される頻度であり、ｉは０、１、・・・、ｎ−１の値をとる。
【００７２】
ステップ２１０で、ノズル位置をＺ方向に所定量Δｈだけ変更する。アセンブリの部品と構成表面との接触という危険を回避するため、ノズル２５を上昇させることが好ましい。十分な差を獲得するため、有意に大きい変更が好ましい。しかし、ノズル２５を上昇させすぎると、フライト中の時間が長くなるので、噴射方向の確率的角変位が、噴射結果に及ぼす影響が大きくなる。典型的な値は１ｍｍでよい。
【００７３】
ステップ２１１で、ノズル２５を前記一定速度で校正表面上にて移動させる。
【００７４】
ステップ２１２で、位置Ｘ０−ＸＯＦＦ−Ｘ＊、Ｙ０−ＹＯＦＦ−Ｙ＊−２Ｙａｒｂで開始して小滴を噴射することにより、所定の数の付着物（少なくとも１つ、この場合はｎ個の付着物）を獲得する。これらの付着物のＸ位置は、下式のようになる。
【数２】
2004511333.tif 000004
ここでｈ２−ｈ１＝Δｈであり、ｊは０、１、・・・、ｎ−１の値をとる。
【００７５】
ステップ２１３で、視覚装置６を使用して全てのＸｉおよびＸｊを求める。
【００７６】
ステップ２１４で、ｖＸ／ｖｏｕｔ＊ｈ１＝ΔＸ１を、Ｘｉ−（Ｘ０−ＸＯＦＦ−Ｘ＊＋ｉ＊ｖＸ／ｆ）の平均値と定義する。
【００７７】
まあ、ステップ２１４で、ｖＸ／ｖｏｕｔ＊ｈ２＝ΔＸ２を、Ｘｊ−（Ｘ０−ＸＯＦＦ−Ｘ＊＋ｊ＊ｖＸ／ｆ）の平均値と定義する。
【００７８】
ステップ２１５で、噴射される小滴の出口速度を、ｖｏｕｔ＝ｖＸ＊Δｈ／（ΔＸ２−ΔＸ１）として計算し、これをｖＸ／ｖｏｕｔ＊ｈ２−ｖＸ／ｖｏｕｔ＊ｈ１＝ΔＸ２−ΔＸ１から引く。
【００７９】
最後にステップ２１６で、Ｚエンコーダが値ＺＮを示した時のノズル２５から校正表面までの距離を計算することができる。これは、ｈ１＝ΔＸ１＊ｖｏｕｔ／ｖＸ＝Δｈ＊ΔＸ１／（ΔＸ２−ΔＸ１）と定義される。
【００８０】
出口速度がある時間にわたって変化しないと判明した場合は、アセンブリを再充填した後、アセンブリを噴射装置に装着する前に出口速度を計算し、出口速度をアセンブリに記憶させることができる。その場合、上記の手順を単純化することができる。
【００８１】
基板２の面に平行な面のノズル・オフセット、ノズル高さ、および小滴の出口速度を求めたら、それに従ってトリガ地位を調節することができる。例えば、基板２の位置Ｘ、Ｙに付着物が所望で、ＸおよびＹが基板２の座標系で測定された場合、図９を参照して、以下のように進行することができる。
【００８２】
ステップ３０１で、基板２上の少なくとも１つの認識マーカの機械座標における位置を求める。マーカを１つしか使用しない場合は、基板２の位置のみ分かる。２つのマーカを使用する場合は、斜行基板２の補償を実施することができる。３つのマーカを使用する場合は、スケールのエラーも考慮することができる。説明の簡略化のため、基板の位置合わせとスケーリングが完璧であるが、基板座標のｘ＝ｙ＝０が機械座標のＸ＝Ｘ０、Ｙ＝Ｙ０に対応するよう並進したと仮定する。したがって、所望の付着物位置は、機械座標のＸ０＋ｘ、Ｙ０＋ｙである。ここで機械座標は、カメラの中心が特定位置にある場合のエンコーダ読み取り値と理解される。
【００８３】
次にステップ３０２で、所望の付着物位置を通過する場合の機械の速度を検索する。この特定のケースでは、このデータは既にコンパイルされている。この事前コンパイルの理由は、基板２に沿って最適路を獲得するためである。
【００８４】
ステップ３０３で、基板２の高さを検索する。これは、視覚装置６で測定するか、機械に動作可能な状態で接続されているか、機械内に配置されたデータベースから情報を検索することによって実行することができる。測定される高さは、視覚装置６から基板２までの距離であることに留意されたい。基板の十分な平面度を保証することができれば、機械の組立時に、名目Ｚ位置のさらに正確な測定を実施することができる。その場合は、校正表面から名目加工品表面までの高さを測定することが好ましい。
【００８５】
ステップ３０４で、基板２上の所望のノズル高さ、例えば高さｈを選択する。上述したｈ１の値および分かっている基板２の高さを使用すると、適切なＺエンコーダ読み取り値を計算することができる。例えば、視覚装置６から校正表面および基板２までの距離がそれぞれＨ１およびＨ２の場合、Ｚ位置はＺ＝ＺＮ＋Ｈ２−Ｈ１＋ｈ−ｈ１となるはずである。
【００８６】
最後にステップ３０５で、トリガ位置をＸ０＋ｘ−ＸＯＦＦ−ｖｘ＊ｈ／ｖｏｕｔ、およびＹ０＋ｙ−ＹＯＦＦ−ｖｙ＊／ｖｏｕｔとなるよう計算し、ここでｖｘおよびｖｙは、それぞれｘおよびｙ方向の速度である。
【００８７】
さらに、本発明の記載された実施形態では、基板が歪むと、噴射手順の開始前に歪みを写像する。次に、２つの選択可能な方法で歪みを補償することができる。第１の選択肢によると、それに応じてＸおよびＹ方向のトリガ位置を調節する。第２の選択肢によると、Ｚ軸線の運動を調節し、ノズル２５が基板に沿って移動するにつれ、ノズル２５と歪んだ基板２間の距離を一定に維持することにより、歪みを補償する。
【００８８】
上記では、噴射は基本的にＺ軸線に沿って、つまり基板または校正表面の面に垂直に排出されると仮定している。上述したように、確率的角度誤差が存在することがあり、前記誤差が付着物の最終位置に許容不能な誤差をもたらすほど大きくなければ、対処することができる。しかし、何らかの理由でアセンブリが一定の角度排出誤差を有する場合は、さらなる問題が発生することがある。一例が図１０に示され、ここでは図示のために角度誤差が大幅に誇張されている。図１０では、アセンブリ５および基板２が概略的形式で図示されている。参照番号６０は、はんだペーストの小滴を基板に噴射したことにより生じる付着物を指す。したがって、それぞれ極角および平面角の誤差を表す角度パラメータθおよびφとして特徴付けられる一定の角度誤差があると仮定し、ここでφ＝０はＸ方向を指す。つまり、出口速度は、Ｚ方向ばかりでなくＸおよびＹ方向にも成分を有する。
【００８９】
したがって、３つの速度ベクトル成分はそれぞれｖｏｕｔ，ｘ＝ｖｏｕｔ＊ｓｉｎθ＊ｃｏｓφ、ｖｏｕｔ，ｙ＝ｖｏｕｔｓｉｎθ＊ｓｉｎφ、ｖｏｕｔ，ｚ＝ｖｏｕｔ＊ｃｏｓθと書くことができる。Ｘ軸線に沿った速度成分は、上述したステップ２０８および２１１でワゴン速度ｖｘをプラスまたはマイナスの方向で適用するにより異なる結果を与える。Ｙ軸線に沿った速度成分は、上述したステップ２０８で何らのシフトももたらさない。この偏差が、ステップ２０７で計算したオフセットに吸収されるからである。しかし、第２高さｈ２から噴射すると、Ｙに沿った速度および小滴が飛行する時間の変化のため、付着物が予想位置からずれる。本発明のこの実施形態によると、それぞれプラスとマイナスのＸ方向両方で移動する間に小滴を噴射し、ノズル高さの変化と相関するＹ位置のずれを検出することにより、２つの新しい未知のパラメータθおよびφを求めることができる。
【００９０】
上述した手順の代替法として、以下の手順により１つの実施形態による角偏差を獲得することができる。
【００９１】
最初に、少なくとも１つの小滴を噴射し、小滴は校正表面に付着物を形成する。この場合も、精度向上のため、複数の付着物を付着させてもよい。各小滴は、ノズルが静止している時、つまりノズルと校正表面間に相対運動がない時に噴射することが好ましい。その結果生じた基板上の前記第１付着物の位置を、カメラで求め、記憶する。
【００９２】
次に、ノズル位置をＺ方向に所定の量Δｈだけ変更し、少なくとも１つの小滴を第２高さから噴射する。この場合も、各小滴の噴射中にノズルの移動はない。
【００９３】
結果として生じる基板上の前記第２付着物の位置を求め、第１付着物の位置と比較する。その差は、ΔＸおよびΔＹと記述することができ、これを使用して下式から２つの未知のパラメータθおよびφを求めることができる。
【数３】
2004511333.tif 000005
【００９４】
上記では、噴射アセンブリを交換した後の校正手順について説明した。しかし、記載の校正手順は、交換していなくても実施することができる。したがって、校正は、例えば偏差が測定されたり、オペレータから命令されたりなど、所望の時にいつでも実施することができる。
【００９５】
次に、ドッキング装置およびアセンブリの好ましいさらなる実施形態について、図２から図６に関してさらに詳細に説明する。ドッキング装置１０は、アセンブリ支持部１５およびスタンド１１を備える。アセンブリ支持部１５はスタンド１１に配置され、スタンド１１の長さに沿って往復運動可能である。したがって、運動の方向は、基板２にほぼ直角なＺ方向である。この動作は、適切に相互接続されたＺモータ１４およびボールねじ１２で実現される。アセンブリ５をドッキングし、噴射時に基板上の高さを調節するため、スタンド１１に沿った動作を使用する。
【００９６】
アセンブリ５は、２つの対向するＬ字形脚部３５およびこれを接続する壁３６の形態の第１保持要素を有するアセンブリ・ホルダ２４を備え、脚部３５と壁３６は一緒になって第１スロットを画定する。第１スロットは、ドッキング装置１０のアセンブリ支持部１５と対合する。ドッキングすると、アセンブリ５は、脚部３５の一方に力を加えるばね１６、およびこの場合は壁３６に力を加えるロッキング・ピストン１７で構成された空気作動式のアセンブリ・ロッキング要素とを有する組立整合装置により正確に配置され、保持される。
【００９７】
さらに、アセンブリ５は粘性媒質容器、つまりはんだペースト容器２３、ノズル２５、および容器２３およびノズル２５に接続された排出機構５５（図６参照）を備える。排出機構５５は、容器２３からはんだペーストを供給し、噴射または非接触配量と定義されるような方法で、これをノズル２５から排出するよう配置構成される。
【００９８】
次に、排出機構５５についてさらに説明する。これは、上述し、参照により全体として本明細書に組み込まれた国際特許公報第００／６１２９７号で開示されたものと同様である。排出機構５５は、外側からはアセンブリ・ホルダ２４および冷却フランジ３０によって隠される。図６の断面図では、排出機構５５の提案された輪郭が図示されている。はんだペーストには、はんだペースト容器２３の底部にある穴５１からの加圧空気によって力が加わる。加圧空気は、容器２３のニップル５２、ホースおよび適切なコネクタ（図示せず）を通して供給される。供給穴５１はモータ支持部５０およびステッパ・モータ４１のモータ軸線４２の穴と接続する。モータ軸線４２に送りねじ４４を装着する。送りねじ４４は、はんだペーストの流れが通る軸方向内腔５３を有する。はんだペーストは、さらに、モータ４１によって回転する送りねじ４４によって移送される。送りねじ４４は、積み重ねたＯリング４５の中で回転する。このＯリング４５は、ペースト中のはんだボールの望ましくない汚れを防止する。送りねじ４４は、送りねじ４４の端部、ノズル２５およびブッシング５４によって形成された能動チャンバにペーストを送り込む。小滴を排出するため、アクチュエータ３１を迅速に解放し、これによってノズル２５を送りねじ４４に向かって移動させ、前記能動チャンバの容積を減少させる。アクチュエータ３１には、カップばね４８およびアクチュエータ支持部４９で予め負荷を加える。アセンブリ５は、例えばはんだペーストを排出機構５５に強制的に入れるためにわずかな過剰圧力を提供したり、アクチュエータ３１を冷却したり、ステッパ・モータ４１を冷却したりなど、幾つかの仕事に加圧空気を使用する。加圧空気は、ドッキング装置１０のニップル２０を備える相補的空気圧インタフェースとインタフェースをとるよう配置された、入口２６を備える空気圧インタフェースを介して供給される。アクチュエータ３１の冷却は、冷却空気が自由に流れることができるスリットを壁とアクチュエータ３１の間に提供する冷却フランジ３０の助けにより実現される。さらに、噴射手順中に安定した温度を獲得するため、アクチュエータ３１の冷却を、温度計４８からの測定結果により調整する加熱器４７と組み合わせる。
【００９９】
信号接続部を、アセンブリ５にインタフェースとして設け、これはドッキング装置１０の相補的信号インタフェースと接続可能である。このアセンブリ５の接続部は、特に、リード線２８を介してステッパ・モータ４１、アクチュエータ３１に供給し、リード線２９およびＰｔ−１００センサなどを構成する温度計４６を介して温度を測定するためのものである。前記信号インタフェースは、オス接点２７として実現され、ドッキング装置１０にメス接点１９として実現される対応の信号インタフェースとインタフェースをとる。オス接点２７は、この実施形態では、可撓性回路基板の強化された部分である。このインタフェースを介して提供することができ、前述されていない信号は、加熱器の電流、アセンブリ識別情報、およびステッパ・モータ４１の駆動信号である。これら以外の信号も使用できることは、当業者には明白である。上述したメス接点１９に加えて、ドッキング装置１０の信号接続部は、Ｘワゴン４に配置された制御電子機器（図示せず）に接続された可撓性回路基板１８を備える。
【０１００】
ドッキング装置１０の相補的空気圧インタフェースのニップル２０は、ドッキング装置１０の内部通路を介して１組の弁１３および入力ニップル２２に接続される。空気流は、ドッキング装置１０の上端に配置された前記弁１３の組によって制御される。従来の方法では、外部ホース（図示せず）を入力ニップル２２に接続する。上述したピストン１７は、ニップル２１および弁１３の１つを通して供給された加圧空気により、空気圧で作動する。
【０１０１】
図５に示すように、上述した交換アセンブリ支持部７は、少なくとも２つ、この実施形態では３つのアセンブリ・シートを備える交換ホィール４０を有する。各シートは、吸引カップ３２によって画定されて、アセンブリ９をしっかり保持し、アセンブリの切れ目３４と対合するスロット付き顎３３を保持する。
【０１０２】
校正ステーションでは、校正表面は、テープ・アセンブリとして構築される代替実施形態の通りである。これにより、校正する毎に表面を清掃する必要がない。代わりに、テープを短時間、前進させるだけでよい。
【０１０３】
さらなる代替法では、校正ステーションがない。代わりに、はんだペーストを塗布しない基板表面の部分を、校正表面として使用する。
【０１０４】
この方法では、校正が必要か判断するステップを削除してもよく、したがって校正が常に実施される。
【０１０５】
以上の説明は、本発明の好ましい実施形態に言及し、これは例示的実施形態としてのみ含まれ、本発明の範囲に対して制限効果を有するものと見なしてはならない。反対に、添付請求の範囲で定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変形および変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による機械の実施形態の概略斜視図である。
【図２】
本発明のドッキング装置およびアセンブリの実施形態を上から見た概略斜視図である。
【図３】
図２に示したアセンブリを下および一方の側部から見た概略斜視図である。
【図４】
図２に示したアセンブリを下および別の側部から見た概略斜視図である。
【図５】
図２のアセンブリおよび本発明の交換アセンブリ支持部の実施形態を上から見た斜視図である。
【図６】
図２に示したアセンブリの概略断面図である。
【図７】
本発明の交換および校正手順を示す流れ図である。
【図８】
本発明の実施形態による校正手順を示す流れ図である。
【図９】
図８の校正手順の後、可能な調整の例を示す流れ図である。
【図１０】
噴射した小滴の方向の角偏差の概略図である。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月20日(2002.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実行中に粘性媒質の小滴を基板上に噴射する装置で、噴射アセンブリの性能を改善する方法であって、前記噴射アセンブリは、前記噴射を実施するために前記装置に着脱式に装着され、前記噴射アセンブリは、ノズル、ノズルに接続された排出機構、および排出機構に接続された粘性媒質容器を備え、
−校正表面に対するノズルのＸＹ位置に関する情報を獲得するステップを含み、ＸＹ位置は、校正表面の面に平行な面におけるノズルの位置であり、さらに、
−ノズルのＺ位置に関する情報を獲得するステップを含み、Ｚ位置は、ノズルと校正表面間の距離であり、さらに、
−前記小滴が前記ノズルを出る時に粘性媒質の小滴が有する出口速度に関する速度情報を獲得するステップと、
−ノズルのＸＹに関する前記情報、ノズルのＺ位置に関する前記情報、および前記速度情報に基づき、その後の小滴噴射のためにノズルのトリガ位置を調節するステップとを含み、
ここで、ノズルのＸＹ位置に関する情報を獲得する前記ステップは、
−名目上予め決定した位置で前記校正表面に少なくとも１つの第１小滴を噴射することを含み、これによって前記少なくとも１つの第１小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第１付着物を形成し、さらに、
−前記名目上予め決定された位置に対する前記少なくとも１つの第１小滴の位置のオフセットを決定することと、
−前記決定されたオフセットに基づき、ノズルのＸＹ位置を決定することとを含む方法。
【請求項２】
速度情報を獲得するステップが、
−前記速度情報が以前に記憶されている情報記憶手段から前記速度情報を検索することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
速度情報を獲得するステップが、
−前記校正表面の面に平行な面にて、校正表面に対して第１所定相対速度でノズルを移動させることと、
−前記移動中に、少なくとも１つの第２小滴を噴射することとを含み、前記噴射は、前記ノズルが所定位置にある時に前記排出手段をトリガすることによって実施され、これにより前記少なくとも１つの第２小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第２付着物を形成し、さらに、
−前記少なくとも１つの第２付着物の位置を決定することと、
−前記所定位置と前記決定位置との差を計算することと、
−所定の距離でノズルと校正表面間の距離を変更することと、
−前記校正表面の面に平行な面にて、校正表面に対して第２所定相対速度でノズルを移動させることと、
−前記移動中に、少なくとも１つの第３小滴を噴射することとを含み、前記噴射は、前記ノズルが所定位置にある時に前記排出手段をトリガすることによって実施され、これにより前記少なくとも１つの第３小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第３付着物を形成し、さらに、
−前記少なくとも１つの第３付着物の位置を決定することと、
−前記所定位置と前記決定位置との差を計算することと、
−前記少なくとも１つの第２付着物および少なくとも１つの第３付着物の前記所定位置と前記決定位置との前記計算値の差に基づき、前記小滴が前記ノズルを出る時に粘性媒質の小滴が有する出口速度を決定することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第２所定相対速度が同じである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ノズルのＺ位置が、機械的手段により前記Ｚ位置を決定することによって獲得される、請求項１から４いずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ノズルのＺ位置が、電気センサ手段により前記Ｚ位置を決定することによって獲得される、請求項１から５いずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ノズルのＺ位置に関する情報を獲得するステップが、
−前記校正表面の面に平行な面にて、校正表面に対して第１所定相対速度でノズルを移動させることと、
−前記移動中に、少なくとも１つの第２小滴を噴射することとを含み、前記噴射は、前記ノズルが所定位置にある時に前記排出手段をトリガすることによって実施され、これにより前記少なくとも１つの第２小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第２付着物を形成し、さらに、
−前記少なくとも１つの第２付着物の位置を決定することと、
−前記所定位置と前記決定位置との差を計算することと、
−前記計算値の差と前記獲得速度情報に基づき、ノズルのＺ位置を決定することとを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項８】
ノズルのＺ位置に関する情報を獲得するステップが、
−前記即Ｄ情報と、前記少なくとも１つの第２付着物または前記少なくとも１つの第３付着物の前記所定位置と前記決定位置との前記計算値の差とに基づき、ノズルの前記Ｚ位置を決定することを含む、請求項３または４に記載の方法。
【請求項９】
さらに、
−名目上の噴射方向から前記小滴の実際の噴射方向の角偏差に関する角偏差情報を獲得するステップを含み、前記名目上の噴射方向は、基本的に校正表面の面に対して直角であり、さらに、
−その後の小滴噴射のためにトリガ位置の前記調節のベースとして、前記角偏差情報も使用するステップを含む、請求項１から８いずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記角偏差情報を獲得するステップが、
−前記校正表面の名目上の所定位置に少なくとも１つの第１小滴を噴射することを含み、これによって前記少なくとも１つの第１小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第２付着物を形成し、さらに、
−前記名目上の所定位置に対する前記少なくとも１つの第１付着物の位置のオフセットを決定することと、
−所定の値でノズルと校正表面間の距離を変更することと、
−前記校正表面の名目上の所定位置に少なくとも１つの第２小滴を噴射することとを含み、これによって前記少なくとも１つの第２小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第２付着物を形成し、さらに、
−前記名目上の所定位置に対する前記少なくとも１つの第２付着物の位置のオフセットを決定することと、
−前記少なくとも１つの第１付着物と前記少なくとも１つの第２付着物間のオフセットの差を計算することと、
−前記決定された計算値の差に基づき、名目上の噴射方向からの前記小滴の実際の噴射方向の前記角偏差を決定することとを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの第１小滴および前記少なくとも１つの第２小滴それぞれの噴射中に、ノズルが校正表面に対して移動しない、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、
−前記校正表面の面に平行な面にて、校正表面に対して所定速度でノズルを移動させるステップを含み、前記相対速度が、前記第２または第３小滴の噴射時の前記相対速度と異なり、さらに、
−前記相対運動中に、少なくとも１つの第４小滴を噴射するステップを含み、前記噴射は、前記ノズルが所定位置にある時に前記排出手段をトリガすることによって実施され、これによって前記少なくとも１つの第４小滴が、前記校正表面上に少なくとも１つの第４付着物を形成し、さらに、
−前記第４付着物の位置を決定するステップと、
−前記所定位置と前記決定位置との差を計算するステップと、
−前記少なくとも１つの第４付着物と前記少なくとも１つの第２付着物または少なくとも１つの第３付着物の前記所定位置と前記決定位置との前記計算された差に基づき、名目上の噴射方向からの前記小滴の噴射方向の角偏差を決定するステップとを含み、前記名目上の噴射方向が、基本的に校正表面の面に直角である、請求項３、４または８に記載の方法。
【請求項１３】
校正表面が前記基板上の表面である、請求項１から１２いずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
校正表面が前記装置の一部であり、前記基板から離れている、請求項１から１２いずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、
−校正表面の特徴に関する校正表面情報を獲得するステップを含み、前記校正表面情報が、前記装置に設けた視覚手段を使用することによって獲得される、請求項１から１４いずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、
校正表面の特徴に関する校正表面情報を検索するステップを含み、前記校正表面情報が、前記装置に記憶されている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、
−基板の歪みを決定して写像するステップと、
−前記歪みを補償するため、噴射パラメータを調節するステップとを含む、請求項１から１６いずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
噴射パラメータを調節する前記ステップが、
−粘性媒質の前記噴射中に、前記ノズルが前記基板から一定距離に維持されるよう、前記基板に対するノズルの高さを連続的に調節するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
噴射パラメータを調節する前記ステップが、
−ノズルと歪んだ基板間の相対運動の結果生じるノズルと基板間の距離の、前記歪みによる変動を補償するよう、名目上のトリガ位置からのノズルのトリガ位置を連続的に調節するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
噴射アセンブリで、前記アセンブリは、実行中に粘性媒質の小滴を基板上に噴射するため、装置に交換可能かつ着脱式に装着可能であり、前記アセンブリは、装置のドッキング装置のアセンブリ支持部と対合する第１ホルダ部分を有するアセンブリ・ホルダ、ノズル、ノズルに接続された排出機構、排出機構に接続された粘性媒質容器、装置と連絡する信号インタフェース、およびアセンブリの識別、含まれる粘性媒質のタイプ、ノズルの名目上の機械的オフセットなどのアセンブリの特性に関する情報を保持する記憶手段を備え、
前記記憶手段が、噴射装置の噴射パラメータの調節に使用するため、校正測定中に獲得されたアセンブリの特性に関する校正情報を保持するアセンブリ。
【請求項２１】
前記記憶手段が、アセンブリを噴射装置に装着する前に実施する校正測定から獲得するアセンブリの特性の校正情報を保持する、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記記憶手段が、アセンブリを噴射装置に装着した時に実施する校正測定から獲得するアセンブリの特性の校正情報を保持する、請求項２０または２１に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
前記校正情報は、ノズルのＸＹ位置に関する情報、ノズルのＺ位置に関する情報、前記小滴が前記ノズルを出る時に粘性媒質の小滴が有する出口速度、および名目上の噴射方向からの前記小滴の噴射方向の角偏差のうち少なくとも１つを備える、請求項２０から２２いずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
噴射装置の前記アセンブリを校正するため、校正測定中に獲得し、交換可能な噴射アセンブリに記憶された校正情報を使用すること。
【国際調査報告】
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