(57)【要約】材料を供給する方法が、電子基板を供給位置に移送することを含む。電子基板は、少なくとも２つの同一パターンと、少なくとも２つの基準マークを有する。本方法は、電子基板上に設けられた少なくとも２つの基準マークの少なくとも１つの画像を撮像することと、少なくとも１つの画像を解析して、電子基板の位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に求めることと、電子基板の回転角度を演算することと、供給ポンプアレイを回転させて、電子基板の角度に適合させることとを更に含む。代替的に、電子基板を回転させて、供給ポンプアレイの角度に適合することができる。
2020534148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料供給方法において、
少なくとも２つの同一パターンと、少なくとも２つの基準マークを有した電子基板を供給位置に移送し、
前記電子基板上に設けられた前記少なくとも２つの基準マークの少なくとも１つの画像を撮像し、
前記少なくとも１つの画像を解析して、前記電子基板の位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に求め、
前記電子基板の回転角度を演算し、
供給ポンプアレイを回転させて、前記電子基板の角度に適合させることを含む材料供給方法。
【請求項２】
前記供給ポンプアレイを用いて、前記少なくとも２つの同一パターン上に同時の供給動作を実行することを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記供給ポンプアレイは第１と第２の供給ポンプを備え、該第２の供給ポンプは、該第１の供給ポンプから所定の距離だけ離隔している請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも２つの同一パターンの第１と第２のパターンの各々の第１の位置に前記第１と第２の供給ポンプから材料を供給することを更に含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記電子基板の前記第１のパターンの第２の位置の上方に前記第１の供給ポンプを、そして、前記第２のパターンの第２の位置の上方に前記第２の供給ポンプを同時に移動させることと、前記第１と第２のパターンの各々の第２の位置に前記第１と第２の供給ポンプから材料を供給することとを更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の供給ポンプから材料を供給することは、前記少なくとも２つの同一パターンのうちの第１のパターンに向けて前記第１の供給ポンプを下降させることを含み、前記第２の供給ポンプから材料を供給することは、前記少なくとも２つの同一パターンのうちの第２のパターンに向けて前記第２の供給ポンプを下降させることを含む請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記供給ポンプアレイを回転させることは、Ｘ−Ｙ調整機構を用いて前記第２の供給ポンプを調整することを含む請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記供給ポンプアレイは、単一の回転自由度で前記電子基板に対して整列され、供給システムが、複数の電子基板と、複数の供給ポンプアレイとを備える場合、各供給ポンプアレイが、その対応する電子基板に対して整列される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数の供給ポンプアレイが用いられる場合、各供給ポンプアレイが、他の供給ポンプアレイと異なる角度で回転することで、目標電子基板に適合される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各供給ポンプアレイが、供給動作中に前記複数の供給ポンプアレイ間の相対的間隔を調整するように動的に移動される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
粘性材料を電子基板上に供給するための供給システムにおいて、
フレームと、
前記フレームに結合され、少なくとも２つの同一パターンと、少なくとも２つの基準マークとを有した電子基板を受け取るように構成された支持体と、
粘性材料を供給する供給ポンプアレイと、
前記供給ポンプアレイをＸ軸およびＹ軸方向に移動させ、かつ、回転させる、前記フレームに結合されたガントリーと、
前記フレームと前記ガントリーの一方に結合され、前記電子基板上に設けられた前記少なくとも２つの基準マークの少なくとも１つの画像を撮像する視覚システムと、
前記電子基板への供給動作を実行するように前記供給ポンプアレイ、前記ガントリーおよび前記視覚システムを制御するコントローラーであって、該コントローラーは、前記少なくとも１つの画像を解析して、前記電子基板の位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に求め、前記電子基板の回転角度を演算し、供給ポンプアレイを回転させて、前記電子基板の角度に適合させるコントローラーとを具備する供給システム。
【請求項１２】
前記コントローラーは、前記供給ポンプアレイを用いて、前記少なくとも２つの同一パターン上に同時の供給動作を実行するように更に構成される請求項１１に記載の供給システム。
【請求項１３】
前記供給ポンプアレイは第１と第２の供給ポンプを備え、該第２の供給ポンプは、該第１の供給ポンプから所定の距離だけ離隔している請求項１２に記載の供給システム。
【請求項１４】
前記コントローラーは、前記少なくとも２つの同一パターンの第１と第２のパターンの各々の第１の位置に前記第１と第２の供給ポンプから材料を供給するように更に構成される請求項１３に記載の供給システム。
【請求項１５】
材料の供給方法において、
少なくとも２つの同一パターンと、少なくとも２つの基準マークとを有した電子基板を供給位置に移送し、
前記電子基板上に設けられた前記少なくとも２つの基準マークの少なくとも１つの画像を撮像し、
前記少なくとも１つの画像を解析して、前記電子基板の位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に求め、
前記電子基板の回転角度を演算し、
前記電子基板を回転させて、供給ポンプアレイの角度に適合させることを含む材料の供給方法。
【請求項１６】
前記供給ポンプアレイを用いて、前記少なくとも２つの同一パターン上に同時の供給動作を実行することを更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記供給ポンプアレイは第１と第２の供給ポンプを備え、該第２の供給ポンプは、該第１の供給ポンプから所定の距離だけ離隔している請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも２つの同一パターンの第１と第２のパターンの各々の第１の位置に前記第１と第２の供給ポンプから材料を供給することを更に含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電子基板の前記第１のパターンの第２の位置の上方に前記第１の供給ポンプを、そして、前記第２のパターンの第２の位置の上方に前記第２の供給ポンプを同時に移動させることと、前記第１と第２のパターンの各々の第２の位置に前記第１と第２の供給ポンプから材料を供給することとを更に含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記供給ポンプアレイは単一の回転自由度で前記電子基板に対して整列され、供給システムが、複数の電子基板と、複数の供給ポンプアレイとを備える場合、各供給ポンプアレイが、その対応する電子基板に対して整列される請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、包括的には、基板、例えばプリント回路基板上に粘性材料を供給する装置および方法に関し、より詳細には、高められた効率性および精度で１つ以上の基板上に材料を同時に供給する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の用途のために精密な量の液体また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供給システムがある。１つのそのような用途は、回路基板の基板上への集積回路チップその他の電子コンポーネントの組み付けである。この用途では、プリント回路基板上に液体エポキシ若しくははんだペーストその他の何らかの関連材料のドットを供給するのに自動化供給システムが用いられる。自動化供給システムは、アンダーフィル材料や封入材料のラインを供給するのにも用いられ、このラインは、コンポーネントをプリント回路基板に機械的に固定するのに用いることができる。上記で説明された例示的な供給システムには、マサチューセッツ州ホプキントンに事業所を有するIllinois Tool Works Electronic Assembly Equipment(ITWEAE)社によって製造、市販されている供給システムが含まれる。
【０００３】
典型的な供給システムでは、コンピューターシステムまたはコントローラーによって制御されるサーボモーターを用いて３つの相互に直交した軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に沿って供給ポンプを移動させるために、当該供給ポンプが移動アセンブリであるガントリーに取り付けられる。液体のドットをプリント回路基板その他の基板上の所望の位置に供給するために、供給ポンプは、供給ポンプが所望の位置の上方に配置されるまで共平面の水平なＸ軸およびＹ軸方向に沿って移動される。その後、供給ポンプは、供給ポンプおよび供給システムのノズル／ニードルが基板の上方で適切な供給高さになるまで垂直に方向付けされた鉛直Ｚ軸方向に沿って下降される。供給ポンプは、液体のドットを供給し、その後Ｚ軸に沿って上昇され、新たな位置にＸ軸およびＹ軸に沿って移動され、Ｚ軸に沿って下降されて、次の液体ドットを供給する。上記で説明されたようなアンダーフィルの封入または供給等の用途の場合、供給ポンプは、典型的には、供給ポンプが材料のラインの所望の経路に沿ってＸ軸およびＹ軸において移動されるにつれてこのラインを供給するように制御される。噴射ポンプ等のいくつかのタイプの供給ポンプの場合、供給動作の前後のＺ軸移動は、必要とされないことがある。
【０００４】
このような供給システムの製造速度は、いくつかの事例では、特定の供給ポンプが材料のドットまたはラインを正確かつ制御可能に供給することができる速度によって制限される場合がある。他の事例では、このようなシステムの製造速度は、機械に対する部品の装着、取外しを行うことができる速度によって制限される場合がある。更に他の事例では、このようなシステムの製造速度は、基板を特定の温度まで加熱するのに要する時間、或いは、アンダーフィル用途の場合、供給される材料が流れるのに要する時間等のプロセス要件によって制限される場合がある。
【０００５】
時としてプリント回路基板アセンブリと称される電子回路アセンブリの製造中、製造要件は、多くの場合、単一の供給システムのスループット能力を超える。単一の供給システムのスループット限界を克服するために、種々のストラテジーが適用されて、多くの場合、複数の動作が並列に実行されることを可能にすることによって、製造プロセスが改善される。例えば、米国特許第7,833,572号、同第7,923,056号、同8,230,805号および同第9,374,905号は、各々、複数の供給ユニットを有する供給システムを用いて材料を同時に供給するシステムおよび方法に関するものである。これらの米国特許は、あらゆる目的で本願と一体をなすものとして引用する。これらの特許において開示されているシステムおよび方法は、調整可能ブラケットを用いること、或いは、１つの供給ポンプの、供給動作前若しくは供給動作中の別の供給ポンプに対する相対的なＸ−Ｙ位置を制御することによって、隣接する供給ユニット間の間隔を調整することを教示している。このようなシステムは、多目的であり、種々の供給用途に良好に適合させることができる。しかしながら、このようなシステムの機械的な複雑性および電気的な複雑性は、３つ以上の供給ポンプに適用される場合、非実用的なものになるか或いはコストがかかる場合がある。
【０００６】
大型民生用機器等の市場向け電子アセンブリの製造において、電子回路基板は、多くの場合、特定の回路の複数のインスタンスが１つの回路基板上に存在する状態で作製される。例えば、単一のプリント回路パネルが、均一の間隔で変位された４つの同一回路パターンを有する場合がある。複数の回路の繰り返しパターンは、一度での２つ以上の回路上への同時供給に適している。パターン同士の間の距離に応じて、隣接する回路上に供給する、例えば、まず回路♯１、♯２、その後♯３、♯４上に供給するのに２つの供給ポンプを十分近接させて配置するのは非実用的である場合がある。しかしながら、まず回路♯１、♯３、その後♯２、♯４上に供給することによって同じ利点を実現することができる。しかしながら、Ｘ−Ｙ平面における基板の任意の回転が、結果として、供給される２つのパターンの相対的なＸ−Ｙの位置における変化をもたらすことになることが観測される。従って、２つ（以上の）供給ポンプ間の相対的間隔は、２つ以上のパターンを同時にかつ正確に供給すべき場合、基板の間隔を適合させるために調整されなければならない。代替的に、供給ポンプのアレイに適合させるのに基板を回転させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示の目標は、拡張可能かつ実用的な方法で複数の供給ポンプの並列供給動作を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の１つの態様は、電子基板を供給位置に移送することであって、電子基板は少なくとも２つの同一パターンと、少なくとも２つの基準マークを有することと、電子基板上に設けられた少なくとも２つの基準マークの少なくとも１つの画像を撮像することと、少なくとも１つの画像を解析して、電子基板の位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に求めることと、電子基板の回転角度を演算することと、供給ポンプアレイを回転させて、電子基板の角度に適合させることとを含む、材料を供給する方法に関する。
【０００９】
本方法の実施形態は、供給ポンプアレイを用いて、少なくとも２つの同一パターン上に同時の供給動作を実行することを更に含むことができる。供給ポンプアレイは第１と第２の供給ポンプを備えることができ、第２の供給ポンプは、第１の供給ポンプから所定の距離だけ離隔している。本方法は、少なくとも２つの同一パターンの第１と第２のパターンの各々の第１の位置に第１と第２の供給ポンプから材料を供給することを更に含むことができる。本方法は、電子基板の第１のパターンの第２の位置の上方に第１の供給ポンプを、かつ、第２のパターンの第２の位置の上方に第２の供給ポンプを同時に移動させることと、第１と第２のパターンの各々の第２の位置に第１と第２の供給ポンプから材料を供給することとを更に含むことができる。第１の供給ポンプから材料を供給することは、少なくとも２つの同一パターンのうちの第１のパターンに向けて第１の供給ポンプを下降させることを含むことができ、第２の供給ポンプから材料を供給することは、少なくとも２つの同一パターンのうちの第２のパターンに向けて第２の供給ポンプを下降させることを含むことができる。供給ポンプアレイを回転させることは、Ｘ−Ｙ調整機構を用いて第２の供給ポンプを調整することを含むことができる。供給ポンプアレイは、単一の回転自由度で電子基板に対して整列することができ、複数の電子基板と、複数の供給ポンプアレイを備える供給システムの場合、各供給ポンプアレイが、その対応する電子基板に対して整列することができる。複数の供給ポンプアレイが用いられる場合、各供給ポンプアレイが、他の供給ポンプアレイと異なる角度で回転することで、目標電子基板に適合することができる。各供給ポンプアレイを、供給動作中に複数の供給ポンプアレイ間の相対的間隔を調整するように動的に移動させることができる。
【００１０】
本開示の別の態様は、電子基板上に粘性材料を供給する供給システムに関する。１つの実施形態では、供給システムは、フレームと、このフレームに結合された支持体とを備える。支持体は、電子基板を受け取るように構成される。電子基板は、少なくとも２つの同一パターンと、少なくとも２つの基準マークを有する。供給システムは、粘性材料を供給する供給ポンプアレイと、フレームに結合されたガントリーであって、このガントリーは、Ｘ軸およびＹ軸方向に供給ポンプアレイを移動させるとともに、供給ポンプアレイを回転させる、ガントリーと、電子基板上に設けられた少なくとも２つの基準マークの少なくとも１つの画像を撮像するように、フレームとガントリーの一方に結合された視覚システムとを更に備える。供給システムは、電子基板上の供給動作を実行するように供給ポンプアレイ、ガントリーおよび視覚システムを制御するコントローラーを更に備える。コントローラーは、少なくとも１つの画像を解析して、電子基板の位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に求め、電子基板の回転角度を演算し、供給ポンプアレイを回転させて、電子基板の角度に適合させるように更に構成される。
【００１１】
供給システムの実施形態は、供給ポンプアレイを用いて、少なくとも２つの同一パターン上に同時の供給動作を実行するようにコントローラーを構成することを更に含むことができる。供給ポンプアレイは第１と第２の供給ポンプを備えることができ、第２の供給ポンプは、第１の供給ポンプから所定の距離だけ離隔している。コントローラーは、少なくとも２つの同一パターンの第１と第２のパターンの各々の第１の位置に第１と第２の供給ポンプから材料を供給するように更に構成することができる。供給システムは、電子基板の第１のパターンの第２の位置の上方に第１の供給ポンプを、かつ、第２のパターンの第２の位置の上方に第２の供給ポンプを同時に移動させることと、第１と第２のパターンの各々の第２の位置に第１と第２の供給ポンプから材料を供給することとを更に含む。第１の供給ポンプから材料を供給することは、少なくとも２つの同一パターンのうちの第１のパターンに向けて第１の供給ポンプを下降させることを含むことができ、第２の供給ポンプから材料を供給することは、少なくとも２つの同一パターンのうちの第２のパターンに向けて第２の供給ポンプを下降させることを含むことができる。供給ポンプアレイを回転させることは、Ｘ−Ｙ調整機構を用いて第２の供給ポンプを調整することを含むことができる。供給ポンプアレイは、単一の回転自由度で電子基板に対して整列させることができ、複数の電子基板と、複数の供給ポンプアレイを備える供給システムの場合、各供給ポンプアレイを、その対応する電子基板に対して整列させることができる。複数の供給ポンプアレイが用いられる場合、各供給ポンプアレイが、他の供給ポンプアレイと異なる角度で回転することで、目標電子基板に適合させることができる。各供給ポンプアレイを、供給動作中に複数の供給ポンプアレイ間の相対的間隔を調整するように動的に移動させることができる。
【００１２】
本開示の更に別の態様は、電子基板を供給位置に移送することであって、電子基板は、少なくとも２つの同一パターンと、少なくとも２つの基準マークを有することと、電子基板上に設けられた少なくとも２つの基準マークの少なくとも１つの画像を撮像することと、少なくとも１つの画像を解析して、電子基板の位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に求めることと、電子基板の回転角度を演算することと、電子基板を回転させて、供給ポンプアレイの角度に適合させることとを含む、材料を供給する方法に関する。
【００１３】
本方法の実施形態では、供給ポンプアレイを用いて、少なくとも２つの同一パターン上に同時の供給動作を実行することを更に含むことができる。供給ポンプアレイは第１と第２の供給ポンプを備えることができ、第２の供給ポンプは、第１の供給ポンプから所定の距離だけ離隔している。本方法は、少なくとも２つの同一パターンの第１と第２のパターンの各々の第１の位置に第１と第２の供給ポンプから材料を供給することを更に含むことができる。本方法は、電子基板の第１のパターンの第２の位置の上方に第１の供給ポンプを、かつ、第２のパターンの第２の位置の上方に第２の供給ポンプを同時に移動させることと、第１と第２のパターンの各々の第２の位置に第１と第２の供給ポンプから材料を供給することとを更に含むことができる。第１の供給ポンプから材料を供給することは、少なくとも２つの同一パターンのうちの第１のパターンに向けて第１の供給ポンプを下降させることを含むことができ、第２の供給ポンプから材料を供給することは、少なくとも２つの同一パターンのうちの第２のパターンに向けて第２の供給ポンプを下降させることを含むことができる。電子基板を回転させることは、電子基板を支持するベース部を回転させることを含むことができる。供給ポンプアレイは、単一の回転自由度で電子基板に対して整列され、複数の電子基板と、複数の供給ポンプアレイを備える供給システムの場合、各供給ポンプアレイが、その対応する電子基板に対して整列することができる。
【００１４】
以下、添付図面を参照して、少なくとも１つの実施形態の様々な態様を説明する。これらの図は、一律の縮尺で描くことを意図したものではない。図は、様々な態様および実施形態を図解し、更なる理解を提供するためのものであり、本願に組み込まれて本願の一部を構成するが、どの特定の実施形態も限定することを意図していない。図面は、特許請求の範囲に記載され特徴および以下に記載される実施の形態の原理および作用を本明細書の残りの部分とともに説明する。添付図面では、様々な図に示された各同一のまたは略同一の構成要素は、同じ参照符号により指示されている。明瞭にするために、あらゆる構成要素があらゆる図においてラベル付けされているとは限らない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】供給システムの概略側面図である。
【図２】本開示の方法を実行するのに用いられる本開示の一実施形態の供給システムの概略図である。
【図３】本開示の方法を実行するのに用いられる本開示の一実施形態の供給システムの概略図である。
【図４】本開示の方法を実行するのに用いられる本開示の別の実施形態の供給システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示の種々の実施形態は、粘性材料供給システム、供給システムを含むデバイスに関する。本明細書において開示される実施形態は、複数の電子基板上に同時に供給する複数の供給ポンプを有する供給システムによって電子基板上に材料を供給する技法に関する。
【００１７】
例示のためだけであり、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、或いは、図面に示される構成の細部および構成要素の配置には限定されない。本開示において記載される原理は、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または実行することができる。また、本明細書において用いられる言い回しや用語は、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。本明細書において単数のものとして参照されるシステムおよび方法の例、実施形態、構成要素、要素または作用に対する任意の参照は、複数のものを含む実施形態も包含することができ、本明細書における任意の実施形態、構成要素、要素または作用に対する複数のものとしての任意の参照は、単数のもののみを含む実施形態も包含することができる。単数形または複数形における参照は、本明細書において開示されるシステムまたは方法、それらの構成要素、動作または要素を限定することを意図されていない。本明細書において「〜を含む」、「〜を備える」、「〜を有する」、「〜を含有する」、「〜を伴う」および、それらの変形の用語を使用することは、その前に記載される物品と、その相当品および追加の物品とを包含することを意味する。「または／若しくは」に対する参照は、「または／若しくは」を用いて記載される任意の用語が、この説明される用語の単一のもの、１つ以上、および、全てのもののうちの任意のものを含むことができるような包括的なものと解釈することができる。加えて、本明細書と、引用することにより本明細書の一部をなす書類との間で用語の使用法が一貫しない場合、本明細書の一部をなす文献における用語の使用法は、本明細書の使用法に対する補足であり、非一貫性が矛盾をきたすものである場合、本明細書における用語の使用法が有効である。
【００１８】
図１は、本開示の１つの実施形態による、全体として１０で示される供給システムを概略的に示している。供給システム１０は、プリント回路基板または半導体ウェハー等の電子基板１２上に、粘性材料（例えば、接着剤、封入材料、エポキシ、はんだペースト、アンダーフィル材料等）または半粘性材料（例えば、はんだフラックス等）を供給するのに用いられる。供給システム１０は、代替的に、自動車用ガスケット材料を塗布するため、或いは、或る特定の医療分野に適用するためや、導電性インクを塗布するため等、他の応用において用いることができる。本明細書において用いられる場合、粘性材料または半粘性材料に対する参照は例示であり、非限定的なものであることが意図されることを理解されたい。供給システム１０は、供給ユニットのアレイ、例えば、それぞれ全体として１４、１６で示される第１の供給ユニットおよび第２の供給ユニットのアレイと、供給システムの動作を制御するコントローラー１８とを備える。供給ユニットは、本明細書において、供給ポンプおよび／または供給ヘッドと称されることもあることを理解されたい。２つの供給ユニットを示すが、供給ユニットのアレイは、本開示全体を通して図示、説明される供給ユニットを３つ以上備えることができることを理解されたい。
【００１９】
また、供給システム１０は、電子基板１２を支持するベース部または支持体２２を有するフレーム２０と、供給ユニット１４、１６を支持し、移動させるためにフレーム２０に移動可能に結合された供給ユニットガントリー２４と、例えば、較正手順の一部として、粘性材料の供給された量を計量し、重量データをコントローラー１８に与える重量測定デバイスまたは計量器２６とを備えることができる。供給システムに対する電子基板の装着、取外しを制御するために、供給システム１０において、コンベヤシステム（図示せず）または移動ビーム等の他の移送機構を使用してもよい。ガントリー２４は、コントローラー１８の制御下においてモーターを用いて移動し、供給ユニット１４、１６を電子基板の上方の所定の位置に位置決めすることができる。供給システム１０は、作業者に種々の情報を表示するためにコントローラー１８に接続されたディスプレイユニット２８を備えることができる。供給ユニットを制御する任意選択の第２のコントローラーを設けてもよい。また、各供給ユニット１４、１６は、Ｚ軸センサーを用いて、電子基板１２または電子基板上に実装される部品の上方に供給ユニットが配置される高さを検出するようにできる。Ｚ軸センサーは、コントローラー１８に結合され、センサーによって取得された情報をコントローラーに中継する。
【００２０】
上記のような、供給動作を実行する前に、基板、例えば、プリント回路基板は、供給システムの供給ユニットに対して整列させたり、或いは、別の方法で位置合わせしなければならない。供給システムは、視覚システム３０を更に備え、１つの実施形態において、視覚システム３０は、視覚システムガントリー３２に結合され、視覚システムガントリー３２は、視覚システムを支持するとともに移動させるために移動可能にフレーム２０に結合される。別の実施形態では、視覚システム３０は、供給ユニットガントリー２４上に設けられていてもよい。上記のように、視覚システム３０は、電子基板上の、基準として知られるランドマーク、つまり構成要素の位置を照合するために利用される。位置特定されると、コントローラーは、電子基板上に材料を供給するように供給ユニット１４、１６のうちの１つ以上の動きを操作するようにプログラミングすることができる。
【００２１】
本開示のシステムおよび方法は、電子基板、例えば、プリント回路基板上に材料を供給することに関する。本明細書において提供されるシステムおよび方法の説明は、供給システム１０の支持体２２上に支持される例示的な電子基板１２（例えば、プリント回路基板）を参照する。１つの実施形態では、供給動作は、コントローラー１８によって制御され、コントローラー１８は、材料供給ユニットを制御するコンピューターシステムを含んでいてもよい。別の実施形態では、コントローラー１８は作業者が操作するようにしてもよい。コントローラー１８は、電子基板１２の１つ以上の画像を取得するように視覚システムを移動させるために視覚システムガントリー３２の動きを操作するように構成される。コントローラー１８は、供給動作を実行するために、供給ユニット１４、１６を移動させるように供給ユニットガントリー２４の動きを操作するように更に構成される。
【００２２】
本開示の実施形態は、１つ以上の電子基板上に同時に正確に供給する、或いは、単一の電子基板に関連付けられた２つ以上のパターン上に同時に正確に供給する、代替的かつ優位性のある手段を提供する。本明細書において開示される方法は、以下に限定されるものではないが、オーガー、ピストンおよび噴射ポンプを含む種々のタイプの供給ポンプの使用を更にサポートする。
【００２３】
１つの実施形態では、２つ以上の供給ポンプのアレイが共通ブラケットまたは支持アセンブリに取り付けられることで供給ポンプの組み付けられたアレイが形成され、これは、以後、供給ポンプアレイまたはポンプアレイと称される。供給ポンプアレイの個々の供給ポンプ同士の間の相対的間隔が手動または自動で調整されることで、供給が行われることになる基板パターン同士の間の相対的間隔が適合される。供給ポンプアレイは、Ｘ−Ｙ平面において、位置決めシステムのＸ軸−Ｙ軸に対して供給ポンプアレイを回転させることが可能な機構に取り付けられる。供給ポンプアレイは、ガントリー駆動システムによって、１つ以上の電子基板に対してＺ軸によって鉛直に位置決めすることもしないこともでき、その後、Ｘ軸位置およびＹ軸位置において位置決めされる。
【００２４】
本開示の実施形態に従って構築され或いは配置されるシステムは、共通のガントリー駆動システム上で２つ以上のθ駆動ポンプアレイを用いるように構成することができる。２つのポンプアレイが１つの供給システム上で用いられる場合、２つのポンプアレイ間の相対的間隔を調整するようにＸ−Ｙ調整機構を用いることができる。３つ以上のポンプアレイが１つのシステム上で利用される場合、ポンプアレイ同士の間の相対的間隔を調整するように複数のＸ−Ｙ調整機構を用いることができる。
【００２５】
供給システムの製造動作の前に、或る特定のセットアップステップを実行するべきである。例えば、図２を参照すると、全体として４０で示される供給ポンプアレイが、４２、４４で示される２つの供給ポンプを有するように示される。また、全体として４６で示される電子基板が、４つの同一パターン４８Ａ（「パターン１」）、４８Ｂ（「パターン２」）、４８Ｃ（「パターン３」）、４８Ｄ（「パターン４」）を備え、各パターンが既知のポイントＡおよび既知のポイントＢを有する。電子基板４６は、第１の基準マークＦ１、第２の基準マークＦ２および第３の基準マークＦ３を更に備える。電子基板４６上で同時供給を実行する一方法は、４つのパターン４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄの各々の間の空間間隔つまりピッチを求めることを含む。このピッチは、サンプル電子基板から測定することもできるし、このデータは、設計データから既知のものとすることもできる。
【００２６】
例えば、図示の実施形態では、ピッチは、電子基板４６のパターン４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ上の既知のポイントＡ、Ｂから測定することができる。具体的には、ピッチは、基板４６上の隣接したパターン間、例えば、パターン４８Ａとパターン４８Ｂとの間の既知のポイントＡ−Ａ間または既知のポイントＢ−Ｂ間で測定することができる。設計データは、理想的な或いは完璧な電子基板からの自身の特定のばらつきを有する場合がある特定の電子基板からの測定値よりも正確であり得るので、ピッチを求めるこれらの２つの方法のうちの後者が多くの場合に好ましい。パターンピッチが既知となると、これに応じて、供給ポンプアレイ４０の供給ポンプ４２と供給ポンプ４４との間の間隔Ｓが、所定の距離を確立するように調整される。この例では、供給ポンプ間隔Ｓは、パターンピッチの２倍に調整されている。
【００２７】
この配置構成は、特にパターンピッチが供給ポンプの幅に近いか或いはこの幅未満の場合、１パターンピッチ間隔に供給ポンプ間隔Ｓを設定するよりも達成するのが実用的であり得る。ポンプ対ポンプ間隔Ｓを調整するこのプロセスは、手動または自動のいずれでも達成することができ、視覚システム３０等の機械視覚システムに対する各供給ポンプ４２、４４の実際の供給位置の較正を含むことができ、この較正は、時として、「カメラ対ノズルオフセットの教示」と称される。
【００２８】
追加のセットアップステップは、電子基板４６の各パターン４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ上に供給すべき材料の量および位置を指定するプログラムまたはプロセスレシピを作成することを含む。このプロセスレシピを生成するための情報は、設計データから特定することもできるし、この情報は、特定の電子基板から「教示」することもできる。このプロセスレシピは、整列検知および較正（例えば、表面高さの「Ｚ方向（Z-sense）」較正を実行すべき時およびこれを行うべき位置）、重量較正（例えば、供給ポンプの出力をモニタリングおよび較正すべき方法およびこれを行うべき時）、温度制御（例えば、供給を開始する前に電子基板が２０秒間加熱ゾーン内に置かれるまで待機する）、供給動作のタイミング（例えば、或る堆積後、次の堆積を行う前に３０秒間待機する）等の命令を更に含むことができる。
【００２９】
機械（供給システム）およびプログラムのセットアップステップが完了すると、機械の製造動作を以下のように開始することができる。供給システム内の所定の位置に電子基板が装着される。電子基板を装着するための典型的な機構は、限定されないが、１つ以上のコンベヤレーンを用いることができるコンベヤシステムを含む。
【００３０】
ここで図３を参照すると、機械視覚システム、例えば図１に示される視覚システム３０を用いて、電子基板４６が位置特定される。これは、典型的には、基準マークＦ１、Ｆ２、Ｆ３等の整列特徴の画像を撮像し、次に、これらの画像を解析して、電子基板の位置（Ｘ−Ｙおよびθにおける）を求めることによって達成される。電子基板４６の回転角度が演算されると、供給ポンプアレイ４０がθにおいて回転されて、電子基板の角度が適合される。換言すれば、供給ポンプアレイ４０の第１と第２の供給ポンプ４２、４４のアラインメントは、電子基板４６のパターン４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄのアラインメントに対して整列され、或いは平行である。米国特許第9,374,905号において開示されているシステム等の従来のシステムでは、第１の供給ポンプ４２に対する第２の供給ポンプ４４の調整は、Ｘ−Ｙ調整機構を用いて達成される。この手法は、２つの供給ポンプを有するシステムの場合に良好に機能する。
【００３１】
具体的には、１つの実施形態では、供給ユニットガントリー２４は、２つの側部レール間に延在するビームを備えるように構成することができる。このビームは、供給ポンプアレイ４０のＹ軸移動を達成するように、側部レールに沿ったＹ軸方向に移動するように構成される。供給ポンプアレイ４０のＸ軸移動は、ビーム上に取り付けられたキャリッジデバイスによって達成される。具体的には、キャリッジデバイスは、供給ポンプアレイ４０を支持するとともに、ディスペンサー１０のベース部２２上に位置決めされた基板１２の所望の位置の上方で供給ユニットを移動させるようにＸ軸方向にビームの幅に沿って移動するように構成される。或る特定の実施形態では、Ｘ−Ｙ平面における供給ユニットガントリー２４の移動（すなわち、ビームおよびキャリッジデバイスの移動）は、各々のモーターによって駆動されるボールねじ機構や、或いは、当該技術分野において良く知られているような他の直線運動駆動コンポーネントを利用することによって達成することができる。
【００３２】
供給ポンプ４２および供給ポンプ４４は、キャリッジデバイスに固定されたリニア軸受によってキャリッジデバイスに結合される。１つの実施形態では、供給ポンプ４２は、リニア軸受に不動に固定され、供給ポンプ４４は、自動調整機構によってリニア軸受に結合される。供給ポンプ４４をリニア軸受に固定することもでき、かつ、供給ポンプ４２を自動調整機構に結合することもできるし、供給ポンプ４２、４４の双方を自動調整機構に結合することもでき、これらは、本開示の範囲内に入ることを理解されたい。或る特定の実施形態では、供給ポンプ４２および供給ポンプ４４は、距離を置いて互いにオフセットさせることができ、自動調整機構が、Ｘ軸およびＹ軸方向に比較的小さい距離だけ第２の供給ユニットを移動させることによって、この距離を調整するように構成される。別の実施形態では、供給ポンプ４２、４４に関連付けられた取付アセンブリは、各々供給ポンプのＺ軸移動を可能にするように構成される。
【００３３】
構成済みになると、供給システムのコントローラー（例えば、供給システム１０のコントローラー１８）は、供給ポンプアレイ４０の供給ポンプ４２、４４を用いて、電子基板４６の少なくとも２つの同一パターンに対する同時の供給動作を実行するように構成される。具体的には、図３に示される配置構成を参照すると、供給ポンプアレイ４０は、パターン４８Ａの第１の位置Ａの上方に第１の供給ポンプ４２を位置決めするとともに、パターン４８Ｃの第１の位置Ａの上方に第２の供給ポンプ４４を位置決めするように移動される。供給動作中、供給ポンプアレイ４０は、パターン４８Ａの第２の位置Ｂの上方に第１の供給ポンプ４２を、かつ、パターン４８Ｃの第２の位置Ｂの上方に第２の供給ポンプ４４を同時に位置決めするように移動され、電子基板のパターン４８Ａ、４８Ｃ上に供給ポンプアレイの第１と第２の供給ポンプから材料が供給される。いくつかの実施形態では、供給中、第１の供給ポンプ４２がパターン４８Ａに向かって下降されるとともに、第２の供給ポンプ４４がパターン４８Ｃに向かって下降される。供給ポンプアレイ４０の第１と第２の供給ポンプ４２、４４の下降は同時に行うことができる。
【００３４】
同様に、電子基板４６のパターン４８Ｂおよびパターン４８Ｄ上に供給するために、供給ポンプアレイ４０は、パターン４８Ｂの第１の位置Ａの上方に第１の供給ポンプ４２を位置決めするとともに、パターン４８Ｄの第１の位置Ａの上方に第２の供給ポンプ４４を位置決めするように移動される。供給動作中、供給ポンプアレイ４０は、パターン４８Ｂの第２の位置Ｂの上方に第１の供給ポンプ４２を、そして、パターン４８Ｄの第２の位置Ｂの上方に第２の供給ポンプ４４を同時に位置決めするように移動され、電子基板のパターン４８Ｂ、４８Ｄ上に供給ポンプアレイの第１と第２の供給ポンプから材料が供給される。
【００３５】
本開示では、供給ポンプアレイ４０の供給ポンプ４２、４４は、単一の回転自由度で電子基板４６に対して整列される。図４を参照すると、複数の電子基板４６および複数のポンプ４４が利用される供給システムについて、ポンプアレイの各々を、対応する電子基板の各々に対して整列させるのに同じ整列プロセスが用いられる。複数のポンプアレイ４０が用いられる場合、電子基板が電子基板支持システム内に位置決めされるときに異なる角度で方向付けされている可能性があるので、各々のポンプアレイも、目標電子基板４６Ａ、４６Ｂに適合するように互いに異なる角度だけ回転させることができる。複数のポンプアレイ４０がこのように異なる角度で電子基板に整列される場合、複数の電子基板４６の各々の上にある対応する特徴間の相対的間隔は、電子基板内の特徴の位置に依存して変動するので、Ｘ−Ｙ調整機構を用いて、種々の供給動作中に供給ポンプアレイ間の相対的間隔を動的に調整することができる。
【００３６】
図４に明確に示されるように、第１の電子基板４６Ａ上のＡからＢへの供給経路は、第２の電子基板４６Ｂ上のＡからＢへの対応する供給経路に対して平行ではない。これらの２つの経路間の相違により、各供給ポンプアレイが電子基板４６Ａ、４６Ｂ上の所望の経路と適切に整列された状態を保つことを確実にするには、２つの供給ポンプアレイ４０Ａ、４０Ｂ間の距離が供給移動中に調整されなければならないことになる。
【００３７】
図示される回転角度は明確性のために大幅に誇張されているものの、ミリラジアン（Ｍｒａｄ）のオーダーまたはそれ未満の非常に小さい回転角度でさえ、横方向のオフセットをもたらす可能性があり、このオフセットは、補正されないままにされると、供給プロセスに弊害をもたらす可能性があることに留意されたい。
【００３８】
本開示の１つの実施形態では、基板コンベヤが、２つ以上の電子基板を収容する基板キャリアを装着するように構成される。２つ以上の電子基板は、各々、自身の回転角度をなすことができ、これらの電子基板のために、別個の角度アラインメントが必要とされてもよい。
【００３９】
本開示の別の実施形態では、１つの基板コンベヤが、２つ以上の別個の供給位置に対して電子基板の装着、取外しを行う。例えば、第１の電子基板は、第１の供給位置に装着され、第２の電子基板は、第２の供給位置に装着される。その後、機械視覚システムを用いて、後続の供給のために２つの電子基板の各々を位置特定する。
【００４０】
本開示の代替的な実施形態では、電子基板は、供給ポンプアレイ４０と整列するように回転させることができる。この手法の顕著な利点は、移動可搬重量の一部としてＸ−Ｙ運動システムによってθ調整機構を保持する必要がないということである。具体的には、供給ポンプアレイ４０の供給ポンプ４２、４４の位置を調整するのではなく、電子基板１２を位置決めするようにディスペンサー１０のベース部２２を操作することができる。供給ポンプ４２、４４は、互いに対して固定することができ、ディスペンサー１０のベース部２２は、供給ポンプアレイ４０を用いた供給動作を実行する前に、所望の位置にベース部を回転させるとともに、別様に位置決めするのにＸ軸およびＹ軸方向に移動させるようにできる。基板支持体を調整する１つのこのような機構を、米国特許第7,861,650号において見出すことができ、この米国特許は、あらゆる目的で本願と一体をなすものとして引用する。
【００４１】
具体的には、１つの実施形態では、ベース部２２はテーブルを含み、このテーブルは、供給位置において電子基板１２を支持する支持体とともに機能する。テーブルは、視覚システム３０によって、支持体上に配置された電子基板１２を、供給ポンプアレイ４０と整列させるように移動されるように構成される。１つの実施形態では、テーブルは、ディスペンサー１０のフレーム２０の上部に設けられた機械加工済みの表面の上部に載置されるように適合された４つのボール軸受を備える。ディスペンサー１０は、電子基板１２が整列するように移動されるようにテーブルを移動させる３つの移動機構を備える。移動機構は、構成が同一のものとすることができ、この構成において、第１と第３の移動機構が、Ｙ軸方向にテーブルを移動させるように構成され、第２の移動機構が、Ｙ軸方向にテーブルを移動させるように構成される。第１と第３の移動機構は、互いに離隔して置くことができ、第２の移動機構が、第１と第３の機構の方向に対して横断する方向にこれらの間に配置される。この配置構成は、Ｘ軸およびＹ軸方向にベース部２２のテーブルの移動並びにテーブルの回転が、ベース部を所望の位置に回転させるように移動機構を操作することによってコントローラー１８の制御下で達成されるようなものである。
【００４２】
本開示の別の代替的な実施形態では、２つ以上の電子基板を、供給ポンプアレイと整列するように独立して回転させることができる。
【００４３】
別の実施形態は、２つ以上の電子基板間の間隔を調整するＸ−Ｙ調整機構を更に含む。２つ以上の電子基板を、回転方向およびＸ−Ｙ方向に互いに対して調整することによって、複数の別個の電子基板を、供給ポンプの単一のアレイに対して整列させるとともにこのアレイによってそれらの電子基板上に供給することができるという点で著しい利点を実現することができる。
【００４４】
以上、本開示の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様を説明してきたが、当業者には種々の改変、変更や改良が容易に思い想到されることは理解されたい。そのような改変や変更、改良は、本開示の一部であることを意図しており、本発明の趣旨および範囲内にあることを意図している。従って、これまでの説明および図面は一例にすぎない。
【００４５】
１０    ディスペンサー
１２    電子基板
１４    供給ユニット
１６    供給ユニット
１８    コントローラー
２０    フレーム
２２    支持体
２４    ガントリー
２６    計量器
２８    ディスプレイユニット
３０    視覚システム
３２    視覚システムガントリー
４０    供給ポンプアレイ
４０Ａ    供給ポンプアレイ
４０Ｂ    供給ポンプアレイ
４２    第１の供給ポンプ
４４    第２の供給ポンプ
４６    電子基板
４６Ａ    第１の電子基板
４６Ｂ    第２の電子基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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