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Verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
US-Anmeldung Nr. 12/054 621 , welche eine US-Fortsetzungsanmeldung (Continuation in part) der
US-Patentanmeldung Nr. 11/809 590 ist, welche am 1. Juni 2007 eingereicht wurde, mit dem Titel „Verfahren und Vorrichtung zur Abgabe eines viskosen Materials auf ein Substrat“ (Method and apparatus for dispensing a viscous material on a substrate).
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zur Abgabe eines viskosen Materials auf ein Substrat, wie z.B. eine gedruckte Leiterplatte, und insbesondere eine Abgabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7.
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Erörterung des verwandten Standes der Technik
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Eine Abgabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 ist aus der
JP H05-90799 A bekannt. Diese Schrift betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf eine Leiterplatte. Ausrichtungsmarken einer Mehrzahl von Leiterplatten werden von Kameras erfasst und daraus Korrekturen von Klebstoff-Auftragspunkten errechnet.
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Abgabevorrichtungen, welche den Leiterplatten zugeordnet sind, werden nacheinander mehrmals abwärts bewegt, um einen entsprechenden Klebstoff-Auftragsvorgang auszuführen. Weitere Vorrichtungen zum Bedrucken von Leiterplatten sind aus der
US 6 541 063 B1 , der
US 2005/0056 215 A1 , der
DE 38 05 841 A1 , der
DE 197 12 879 A und der
DE 10 2005 045 161 A1 bekannt. Ferner beschreibt die
JP 2003-152 394 A eine Vorrichtung zum genauen Positionieren von Elementen.
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Es gibt mehrere Arten von Abgabesysteme des Standes der Technik, welche zur Abgabe von genauen Mengen von Flüssigkeit oder Paste für eine Vielzahl von Anwendungen werdet werden. Eine solche Anwendung ist die Anordnung von Chips integrierter Schaltkreise und anderer elektronischer Komponenten auf Leiterplattensubstraten. Bei dieser Anwendung werden automatisierte Abgabesysteme verwendet zur Abgabe von Punkten flüssigen Epoxidharzes oder Lötpaste oder irgendeines anderen verwandten Materials auf Leiterplatten. Automatisierte Abgabesysteme werden auch verwendet zur Abgabe von Linien von Füllmaterialien oder Verkapselungsmaterialien, welche verwendet werden können, Komponenten mechanisch an der Leiterplatte zu befestigen. Beispielhafte oben beschriebene Abgabesysteme schließen solche ein, welche von Speedline Technologies, Inc. aus Franklin, Massachusetts hergestellt und in Umlauf gebracht werden.
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Bei einem typischen Abgabesystem sind eine Pumpe und eine Abgabeanordnung an einer beweglichen Anordnung oder einem Laufschienensystem zum Bewegen der Pumpe und der Abgabeanordnung längs dreier zueinander senkrechten Achsen (X, Y, Z) montiert unter Verwendung von Servomotoren, welche von einem Computersystem oder einer Steuereinrichtung gesteuert werden. Um einen Flüssigkeitspunkt auf eine Leiterplatte oder ein anderes Substrat an einem gewünschten Ort abzugeben, wird die Pumpe und die Abgabeanordnung längs den koplanaren horizontalen X und Y-Achsen bewegt, bis sie über dem gewünschten Ort angeordnet ist. Die Pumpe und die Abgabeanordnung wird dann längs der senkrecht angeordneten Z-Achse abgesenkt, bis eine Düse/Nadel der Pumpe und der Abgabeanordnung auf einer geeigneten Abgabehöhe über dem Substrat ist.
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Die Pumpe und die Abgabeanordnung gibt einen Flüssigkeitspunkt ab, wird dann längs der Z-Achse angehoben, längs der X- und Y-Achsen an einen neuen Ort bewegt und längs der Z-Achse abgesenkt, um den nächsten Flüssigkeitspunkt abzugeben. Für Anwendungen, wie z.B. Verkapselung oder Unterfüllung, wie oben beschrieben, werden die Pumpe und die Abgabeanordnung typischerweise so gesteuert, dass sie Linien von Material abgeben, wenn die Pumpe und die Abgabevorrichtung in X- und Y-Achsenrichtung längs dem gewünschten Weg der Linien bewegt werden.
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Die Produktionsrate solch eines Abgabesystems kann in einigen Fällen beschränkt werden durch die Geschwindigkeit, mit welcher eine spezielle Abgabenpumpenanordnung genau und steuerbar Punkte oder Linien von Material abgeben kann. In anderen Fällen kann die Produktionsrate solcher Systeme begrenzt werden durch die Geschwindigkeit, mit welcher Teile in und aus der Maschine ge- bzw. entladen werden können. In noch anderen Fällen, kann die Produktionsgeschwindigkeit solcher Systeme begrenzt werden durch Verfahrenserfordernisse, wie z.B. die Zeit, welche benötigt wird, um ein Substrat auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen, oder die Zeit, welche von einem abgegebenen Material zum Fließen benötigt wird, wie z.B. in Unterfüllungsanwendungen. In allen Fällen und Anwendungen gibt es eine Grenze für die Durchsatzkapazität eines einzelnen Abgabesystems.
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Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise überschreiten die Produktionsanforderungen häufig die Durchsatzkapazitäten eines einzelnen Abgabesystems. Um die Durchsatzbeschränkungen eines einzelnen Abgabesystems zu überwinden, werden verschiedene Strategien angewendet, um den Herstellungsprozess zu verbessern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein Aspekt der Erfindung ist auf eine Abgabevorrichtung zur Abgabe von viskosem Material auf ein elektronisches Substrat gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gerichtet.
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Bei einer bestimmten Ausführungsform weist die Abgabevorrichtung auf: einen Rahmen; einen mit dem Rahmen gekoppelten Träger zur Aufnahme elektronischer Substrate; eine erste Abgabeeinheit, ausgelegt zur Abgabe viskosen Materials; eine zweite Abgabeeinheit, ausgelegt zur Abgabe viskosen Materials; ein mit dem Rahmen gekoppeltes Laufschienensystem, wobei das Laufschienensystem einen ersten Z-Antriebsmechanismus aufweist, ausgelegt zum Tragen der ersten Abgabeeinheit, wobei der erste Z-Antriebsmechanismus ausgelegt ist, die erste Abgabeeinheit zu einem ersten Muster eines elektronischen Substrats abzusenken, wenn ein Abgabevorgang ausgeführt wird, und ein zweiter Z-Antriebsmechanismus, ausgelegt zum Tragen der zweiten Abgabeeinheit, wobei der zweite Z-Antriebsmechanismus ausgelegt ist zum Absenken der zweiten Abgabeeinheit zu einem zweiten Muster eines elektronischen Substrats hin, wenn ein Abgabevorgang ausgeführt wird, wobei der zweite Z-Antriebsmechanismus in der Lage ist, relativ zum ersten Z-Antriebsmechanismus um einen vorbestimmten Abstand eingestellt zu werden; und eine Steuereinrichtung, ausgelegt zur Steuerung eines Abgabevorganges der ersten Abgabeeinheit auf das Muster des ersten elektronischen Substrats und eines Abgabevorganges der zweiten Abgabeeinheit auf das Muster des zweiten elektronischen Substrats.
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Ausführungsformen der Abgabevorrichtung können ein Beobachtungsssystem einschließen, welches gekoppelt ist mit dem Laufschienensystem, um die erste Abgabeeinheit mit dem erste elektronischen Substrat und die zweite Abgabeeinheit mit dem zweiten elektronischen Substrat auszurichten. Bei einer Ausführungsform weist die erste und die zweite Abgabeeinheit je eine Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs auf. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist die Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs ausgelegt, viskoses Material auf das elektronische Substrat strömen zu lassen. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs ausgelegt, viskoses Material an einen Ort auf dem elektronischen Substrat abzuschießen.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zur Abgabe viskosen Materials auf ein elektronisches Substrat, aufweisend: Zuführen eines ersten elektronischen Substratmusters zu einer Abgabeposition; Zuführen eines zweiten elektronischen Substratmusters zu einer Abgabeposition; Ausrichten des erste elektronischen Substratmusters mit einer ersten Abgabeeinheit; Positionieren der zweiten Abgabeeinheit um einen vorbestimmten Abstand von der ersten Abgabeeinheit entfernt; Abgeben von Material von der ersten Abgabeeinheit an gewünschten Orten auf dem ersten elektronischen Substratmuster; und Abgeben von Material von der zweiten Abgabeeinheit an gewünschten Orten auf das zweite elektronische Substratmuster.
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Ausführungsformen hiervon können das Abgeben von Material von der ersten Abgabeeinheit durch Absenken der ersten Abgabeeinheit zu dem ersten elektronischen Substratmuster hin und/oder Abgaben von Material von der zweiten Abgabeeinheit durch Absenken der zweiten Abgabeeinheit zu dem zweiten elektronischen Substratmuster hin einschließen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Abgabe viskosen Materials auf ein elektronisches Substrat, aufweisend: Zuführen erster und zweiter elektronischer Substratmuster zu jeweiligen Abgabepositionen; Positionieren einer ersten Abgabeeinheit über dem ersten elektronischen Substratmuster; Positionieren einer zweiten Abgabeeinheit um einen vorbestimmten Abstand von der ersten Abgabeeinheit entfernt; Abgeben von Material von der ersten Abgabeeinheit an gewünschten Orten auf dem ersten elektronischen Substratmuster, wobei das Abgeben von Material von der ersten Abgabeeinheit das Absenken der ersten Abgabeeinheit zu dem ersten elektronischen Substratmuster hin aufweist; und Abgeben von Material von der zweiten Abgabeeinheit an gewünschten Orten auf das zweite elektronische Substratmuster, wobei das Abgeben von Material von der zweiten Abgabeeinheit das Absenken der zweiten Abgabeeinheit zu dem zweiten elektronischen Substratmuster hin aufweist.
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Ausführungsformen hiervon können das Bestimmen des vorbestimmten Abstands durch Identifizieren eines ersten Referenzpunktes aufweisen, welcher dem ersten elektronischen Substratmuster zugeordnet ist, und eines zweiten Referenzpunktes, welcher dem zweiten elektronischen Substratmuster zugeordnet ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf ein Verfahren zur Abgabe viskosen Materials auf ein elektronisches Substrat gerichtet, welches die folgenden Schritte aufweist: (1) Identifizieren von Positionen durch Bezugsmarken auf ersten und zweiten elektronische Substraten; (2) Positionieren einer zweiten Abgabeeinheit um einen vorbestimmten Abstand von einer ersten Abgabeeinheit entfernt, basierend auf den Bezugsmarken; (3) Bewegen der ersten Abgabeeinheit an einen ersten Abgabeort auf einem ersten elektronischen Substrat; (4) Abgeben am ersten Abgabeort auf das erste elektronische Substrat; (5) Bewegen der zweiten Abgabeeinheit an einen ersten Abgabeort auf dem zweiten elektronischen Substrat; (6) Abgeben an dem ersten Abgabeort auf dem zweiten elektronischen Substrat; und (7) Wiederholen der Schritte (3) bis (6) für jeden verbleibenden Abgabeort auf den ersten und zweiten elektronischen Substraten.
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Ausführungsformen hiervon können ferner das Kalibrieren eines Abstandes zwischen der ersten und zweiten Abgabeeinheit und einer Kamera aufweisen. Bei einer Ausführungsform geschehen die Schritte (4) und (6), ohne das elektronische Substrat zu kontaktieren. Bei einer bestimmten Ausführungsform werden die Schritte (4) und (6) erzielt unter Verwendung einer Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs, welche ausgelegt ist, viskoses Material auf das elektronische Substrat strömen zu lassen. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Schritte (4) und (6) erzielt durch Verwendung einer Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs, die ausgelegt ist, viskoses Material an einem Ort auf das elektronische Substrat abzuschießen. Die Schritte (3) und (5) können erzielt werden durch ein Laufschienensystem, welches in der Lage ist, eine Abgabeeinheit in X-Achsen- und Y-Achsenrichtung zu bewegen, in welchen das Laufschienensystem nicht in der Lage ist, die Abgabeeinheit in einer Z-Achsenrichtung zu bewegen.
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Ein Aspekt der Offenbarung ist auf eine Abgabevorrichtung gerichtet, welche einen Rahmen aufweist, einen mit dem Rahmen gekoppelten Träger, wobei der Träger ausgelegt ist mindestens ein elektronisches Substrat zu tragen, eine erste, mit dem Laufschienensystem gekoppelte Abgabeeinheit, wobei die Abgabeeinheit ausgelegt ist zur Abgabe von Material; eine zweite, mit dem Laufschienensystem ekoppelte Abgabeeinheit, welche ausgelegt ist zur Abgabe von Material, ein mit dem Rahmen und dem Laufschienensystem gekoppeltes Abbildungssystem, wobei das Abbildungssystem ausgelegt ist, mindestens ein Bild eines ersten Musters und eines zweiten Musters zu erfassen, wobei das zweite Muster identisch ist zu dem ersten Muster, und eine Steuereinrichtung, ausgelegt zur Verifizierung, ob das erste Muster und das zweite Muster richtig auf dem Träger positioniert sind mit Bezug zueinander, basierend auf dem mindestens einen erfassten Bild, um simultane Abgabevorgänge der ersten Abgabeeinheit auf das erste Muster und der zweiten Abgabeeinheit auf das zweite Muster zu ermöglichen.
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Ausführungsformen der Abgabevorrichtung können das Laufschienensystem einschließen, welches mindestens einen Z-Antriebsmechanismus aufweist, welcher ausgelegt ist, die erste Abgabeeinheit und die zweite Abgabeeinheit zu tragen und abzusenken, wenn ein Abgabevorgang mit mindestens einer der ersten Abgabeeinheit und der zweiten Abgabeeinheit durchgeführt wird. Bei einer Ausführungsform weist der mindestens eine Z-Antriebsmechanismus einen ersten Z-Antriebsmechanismus auf, welcher ausgelegt ist, die erste Abgabeeinheit zu tragen, wobei der erste Z-Antriebsmechanismus ausgelegt ist, die erste Abgabeeinheit zu des ersten Musters hin abzusenken, wenn ein Abgabevorgang durchgeführt wird, und einen zweiten Z-Antriebsmechanismus, welcher ausgelegt ist, die zweite Abgabeeinheit zu tragen, wobei der zweite Z-Antriebsmechanismus ausgelegt ist, die zweite Abgabeeinheit zu dem zweiten Muster hin abzusenken, wenn ein Abgabevorgang durchgeführt wird. Die zweite Abgabeeinheit ist in der Lage, um eine vorbestimmten Abstand von der ersten Abgabeeinheit entfernt eingestellt zu werden, basierend auf dem mindestens einen erfassten Bild. Bei einer bestimmten Ausführungsform können die ersten und zweiten Abgabeeinheiten je eine Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs aufweisen. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs ausgelegt, Material auf das elektronische Substrat strömen zu lassen oder abzuschießen.
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Ein anderer Aspekt der Offenbarung ist auf eine Abgabevorrichtung gerichtet, welche ein Laufschienensystem aufweist, mindestens zwei Abgabeeinheiten, welche mit dem Laufschienensystem gekoppelt sind, wobei jede der mindestens zwei Abgabeeinheiten eine Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs aufweist, welche ausgelegt ist, Material abzugeben, ein mit dem Laufschienensystem gekoppeltes Abbildungssystem, wobei das Abbildungssystem ausgelegt ist, mindestens ein Bild einem ersten Muster und einem zweiten Muster zu erfassen, wobei das zweite Muster zu dem ersten Muster identisch ist, und eine Steuereinrichtung, welche ausgelegt ist zur Verifizierung, ob das erste Muster und das zweite Muster richtig auf dem Träger mit Bezug zueinander angeordnet sind, basierend auf dem mindestens einen erfassten Bild, um simultane Abgabevorgänge der ersten Abgabeeinheit auf das erste Muster und der zweiten Abgabeeinheit auf das zweite Muster zu ermöglichen.
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Ausführungsformen der Abgabevorrichtung können das Konfigurieren der Abgabeeinheit des kontaktlosenTyps einschließen, um Material auf das elektronische Substrat strömen zu lassen. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs ausgelegt, Material auf eine Stelle des elektronischen Substrats abzuschießen.
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Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist auf eine Verfahren zur Abgabe von Material gerichtet, aufweisend: Zuführen eines elektronischen Substrats zu einer Abgabeposition, wobei das elektronische Substrat mindestens zwei identische Muster aufweist, Erfassen von mindestens einem Bild der mindesten zwei Muster; und bestimmen, ob die mindestens zwei Muster richtig ausgerichtet sind, um simultane Abgabevorgänge an den mindestens zwei Mustern basieren auf dem erfassten Bild durchzuführen.
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Ausführungsformen der Erfindung können, wenn die mindestens zwei Muster nicht richtig ausgerichtet sind, Durchführen eines ersten Abgabevorgangs auf einem ersten Muster der mindestens zwei Muster und Durchführen eines zweiten Abgabevorgangs auf einem zweiten Muster der mindestens zwei Muster einschließen. Bei einer Ausführungsform wird der zweite Abgabevorgang durchgeführt nach dem ersten Abgabevorgang. Wenn die mindestens zwei Muster richtig positioniert sind, können Abgabevorgänge simultan an den mindestens zwei Mustern durchgeführt werden. Eine erste Abgabeeinheit kann über einem ersten Ort eines ersten Musters positioniert sein, und eine zweite Abgabeeinheit kann über einem ersten Ort eines zweiten Musters positioniert sein. Abgabevorgänge können mit den ersten und zweiten Abgabeeinheiten durchgeführt werden. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist die zweite Abgabeeinheit von der ersten Abgabeeinheit um einen vorbestimmten Abstand entfernt. Bei noch einer anderen Ausführungsform kann Material von den ersten und zweiten Abgabeeinheiten auf jeweilige erste Stellen auf dem ersten und zweiten Muster abgegeben werden. Die Anordnung ist derart, dass die erste Abgabeeinheit über einen zweiten Ort auf dem ersten Muster bewegt werden kann und die zweite Abgabeeinheit kann über einen zweiten Ort auf dem zweiten Muster des elektronischen Substrats bewegt werden. Material kann von den ersten und zweiten Abgabeeinheit auf die jeweiligen zweiten Ort der ersten und zweiten Muster abgegeben werden. Wenn Abgabematerial von der ersten Abgabeeinheit abgegeben wird, kann die erste Abgabeeinheit zum der ersten Muster hin abgesenkt werden. In gleicher Weise kann, wenn Material von der zweiten Abgabeeinheit abgegeben wird, die zweite Abgabeeinheit zu dem zweiten Muster hin abgesenkt werden.
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Bei noch einem anderen Aspekt der Offenbarung weist ein Verfahren zur Abgabe von Material die folgenden Schritte auf: (1) Identifizieren von Positionen von mehr als einem Ort auf einem elektronischen Substrat; (2) Bestimmen, ob ein Abgabeort auf einem ersten Muster und ein Abgabeort auf einem zweiten Muster richtig positioniert sind, um simultane Abgabevorgänge auf den ersten und zweiten Mustern basierend auf den identifizierten Positionen durchzuführen; (3) wenn richtig positioniert, Bewegen einer ersten Abgabeeinheit an einen Abgabeort auf dem ersten Muster und bewegen einer zweiten Abgabeeinheit an einen Abgabeort auf dem zweiten Muster, wobei der Abgabeort auf dem ersten Muster dem Abgabeort auf dem zweiten Muster entspricht; (4) simultane Abgabe an dem Abgabeort auf dem ersten Muster mit der ersten Abgabeeinheit und dem Abgabeort auf dem zweiten Muster mit der zweiten Abgabeeinheit; und (5) Wiederholen der Schritte (3) und (4) für jeden verbleibenden Abgabeort auf der ersten und zweiten Muster des elektronischen Substrats.
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Ausführungsformen des Verfahrens können einschließen: Kalibrieren eines Abstandes zwischen der ersten und zweiten Abgabeeinheit und einer Kamera; Durchführen von Schritt (4) ohne das elektronische Substrat zu kontaktieren; Durchführen von Schritt (4) unter Verwendung einer Abgabeeinheit des kontaktlosen Typs, ausgelegt mindestens eines von strömen lassen und Abgeben von Material auf das elektronische Substrat; und Durchführen von Schritt (3) durch ein Laufschienensystem, das in der Lage ist, eine Abgabeeinheit in X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen zu bewegen.
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Die vorliegende Offenbarung wird besser verstanden nach einer Durchsicht der folgenden Figuren, detaillierten Beschreibung und Ansprüche.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen nicht maßstabsgerecht gezeichnet sein. In den Zeichnungen sind identische oder nahezu identische Komponenten, welche in verschiedenen Figuren dargestellt sind, durch eine gleiche Bezugszahl bezeichnet. Zum Zweck der Klarheit braucht nicht jede Komponente in jeder Zeichnung bezeichnet zu sein. In den Zeichnungen sind
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Abgabevorrichtung; und
- 2 bis 4 schematische Ansichten einer Abgabevorrichtung; und
- 5 und 6 schematische Ansichten einer anderen Abgabevorrichtung einer Ausführungsform der Offenbarung zur Durchführung von Verfahren der Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nur zum Zweck der Darstellung, und nicht um die Allgemeingültigkeit zu beschränken, wird die Offenbarung nun detailliert mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Diese Offenbarung ist in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung von Komponenten, welche in der folgenden Beschreibung dargelegt sind oder in den Zeichnungen dargestellt sind, beschränkt. Die hier offenbarten Lehren sind zu anderen Ausführungsformen und dazu, auf verschiedene Arten ausgeübt oder ausgeführt zu werden, in der Lage. Auch ist die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie zum Zweck der Beschreibung und sollte nicht als beschränkend betrachtet werden. Die Verwendung von „einschließend“, „aufweisend“, „mit“, „enthaltend“, „beinhaltend“ und hier verwendeten Variationen, sollen die danach aufgeführten Gegenstände und Äquivalente davon sowie zusätzliche Gegenstände umfassen.
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Wie oben erwähnt, werden in einigen Fällen mehrfache unabhängige Abgabesysteme manchmal verwendet, um die Produktion von Abgabevorgängen zu erhöhen. Diese Lösung ist oft teuer, erfordert mehrfache Maschinen, zusätzlichen Herstellungsraum und in einigen Fällen mehrfache Maschinen-Bedienungspersonen. Bei typischen Vorgängen ist der Herstellungsbodenraum sowohl begrenzt als auch teuer. Es ist deshalb wünschenswert, den „Fußabdruck“ jedes Herstellungssystems auf dem Herstellungsboden zu verringern und die Anzahl von separaten Maschinen zu verringern, die betätigt und gewartet werden müssen.
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Für einige Anwendungen werden mehrfache Beispiele des gleichen Schaltkreismusters auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt. Ein gemeinsames Beispiel ist ein Schaltkreismuster für ein Handy, wobei vier oder mehr Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet sein können. In solchen Fällen gibt es oft einen festgelegten und gleichmäßigen Versatz zwischen den mehrfachen Beispielen des Schaltkreismusters, welche auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sein können und nach Vervollständigung längs Perforationen voneinander getrennt werden können. Ferner ist es in der Industrie bekannt, dass ein Abgabesystem mit mehrfachen Abgabeeinheiten oder Pumpen verwendet werden kann, um den Durchsatz zu erhöhen. In solchen Systemen kann der Versatzabstand zwischen den mehrfachen Abgabepumpen eingestellt werden, um im wesentlichen der gleiche zu sein, wie der Versatzabstand zwischen den mehrfachen Schaltkreisabständen, und wenn die Genauigkeit dieser Versatzeinstellung innerhalb der Genauigkeitsanforderungen des resultierenden Abgabemusters liegt, können die mehrfachen Abgabepumpen simultan positioniert werden durch ein einziges X, Y, Z-Laufschienensystem und gleichzeitig betrieben werden.
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Wenn ein Abgabesystem mit einem Substrat oder einer darauf abzugebenden Komponente konfrontiert ist, ist es typisch, dass eine automatisches Sichtsystem verwendet wird, um die tatsächliche Position des Teils und/oder kritischen Merkmals innerhalb des Teils zu lokalisieren und zu kalibrieren. Dieses Lokalisieren und Kalibrieren ermöglicht dem System, Variationen entweder im Substrat oder in der Komponente selbst oder in der Befestigung des Substrats oder der Komponente relativ zum Koordinatensystem des Abgabeeinheit-Positionierungssystems zu kompensieren.
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Wenn mehrfache Abgabeeinheiten oder -köpfe parallel zueinander verwendet werden, um einen höheren kollektiven Durchsatz zu erzielen, z.B. Abgabe auf zwei Substrate zur gleichen Zeit, ist es typisch, dass die mehrfachen Abgabeeinheiten programmiert sind, um im wesentlichen die gleiche Aufgabe an im wesentlichen identischen Komponenten durchzuführen. Jedoch können aufgrund von leichten Variationen entweder in den Komponenten selbst oder in der Befestigung der Komponenten relativ zu den Positionierungssystemen, Korrekturen unabhängig voneinander an jeder der mehrfachen Abgabeeinheiten ausgeführt werden müssen. Da diese Korrekturen für jede der mehrfachen Abgabeeinheiten einzigartig sind, ist es notwendig, dass jede der Abgabeeinheiten unabhängig positioniert ist relativ zu ihrem Substrat. Folglich werden Abgabevorrichtungen, welche mit mehrfachen Abgabeeinheiten ausgelegt sind, mehr für gröbere Abgabeanwendungen angepasst, bei welchen eine genaue Abgabe nicht kritisch ist.
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Ein System des Standes der Technik erzielt einen hohen Durchsatz durch Verwendung von mehrfachen unabhängigen Abgabeeinheiten und ist in der US-Patentanmeldung Nr. 09/033 022, eingereicht am 2. März 1998, nun US-Patent Nr. 6 007 631, welches hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist, beschrieben. Dieses Abgabesystem verwendet mehrfache unabhängige Abgabeeinheiten oder - köpfe. Jede der mehrfachen Abgabeeinheiten ist an einem separaten Positionierungssystem montiert und arbeitet über einem unabhängigen Arbeitsbereich.
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Ein anderes System des Standes der Technik erzielt einen hohen Durchsatz durch Verwendung von mehrfachen Einheiten und mehrfachen Paletten von Teilen und ist in der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 60/432 483 , eingereicht am 11. Dezember 2002, nun fallengelassen, und auch in der
US-Patentanmeldung Nr. 10/661 830 , eingereicht am 12. September 2003, nun fallengelassen, beschrieben, welche beide hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.
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Es ist wünschenswert, mindestens einige der Durchsatzvorteile der mehrfachen Abgabeeinheiten oder -köpfe zu erzielen, während noch die Größe und Kostenvorteile eines einzigen Abgabesystems geboten ist. Ausführungsformen der unten beschriebenen Offenbarung erzielen die Durchsatzvorteile der oben beschriebenen Abgabevorrichtungen des Standes der Technik, während die Stellfläche und Kosten durch Positionieren mehrfacher Abgabevorrichtungen über der Oberfläche der Substrate mit einem gemeinsamen Laufschienensystem weiter verringert werden. Insbesondere sind Ausführungsformen der Offenbarung auf Abgabeeinheiten, Verfahren zur Abgabe und Abgabesysteme gerichtet, welche Verfahren und Vorrichtungen der Offenbarung enthalten. Ausführungsformen der Offenbarung können verwendet werden bei Abgabesystemplattformen, welche unter dem Markennamen CAMALOT® von Speedline Technologies, Inc. aus Franklin, Massachusetts angeboten werden.
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1 zeigt schematisch eine Abgabevorrichtung, allgemein mit 10 bezeichnet, welche verwendet wird zur Abgabe eines viskosen Materials (z.B. Klebstoff, Verkapselungsmaterial, Epoxid, Lötpaste, Unterfüllungsmaterial, etc.) oder eines halbviskosen Materials (z.B. Lötflussmittel, etc.) oder ein im wesentlichen nicht viskoses Material (z.B. eine Tinte) auf ein elektronisches Substrat 12, wie z.B. eine gedruckte Leiterplatte oder ein Halbleiterwafer. Das Substrat 12 kann jede Art von Oberfläche oder Material darstellen, auf welches eine Abgabe erforderlich ist. Die Abgabevorrichtung 10 weist erste und zweite Abgabeeinheiten oder - köpfe auf, welche allgemeine mit 14 bzw. 16 angegeben sind, und eine Steuereinrichtung 18, zur Steuerung des Betriebs der Abgabevorrichtung. Obwohl zwei Abgabeeinheiten dargestellt sind, sollte es klar sein, dass mehr als zwei Abgabeeinheiten vorgesehen sein können.
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Die Abgabevorrichtung 10 weist auch einen Rahmen 20 mit einer Basis 22 auf zum Tragen der Substrate 12 und ein Laufschienensystem 24, welches beweglich mit dem Rahmen 20 gekoppelt ist zum Tragen und Bewegen der Abgabeeinheiten 14, 16. Wie es im Stand der Technik der Herstellung von gedruckten Leiterplatten allgemein bekannt ist, kann ein Fördersystem (nicht dargestellt) in der Abgabevorrichtung 10verwendet werden, um das Be- und Entladen der Leiterplatten in und aus der Abgabevorrichtung zu steuern. Das Laufschienensystem 24 kann bewegt werden unter Verwendung von Motoren unter Steuerung der Steuereinrichtung 18 in der X-Achsen- und Y-Achsenrichtung, zum Positionieren der Abgabeeinheiten an vorbestimmten Orten über der Leiterplatte.
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Mit Bezug nun auf 2 bis 4 und insbesondere auf 2, kann das Laufschienensystem 24 so ausgelegt sein, dass es eine linksseitige Schiene 26, eine rechtsseitige Schiene 28 und einen Balken 30 aufweist, der sich zwischen den Seitenschienen 26, 28 erstreckt. Der Balken 30 ist ausgelegt, sich entlang einer Y-Achsenrichtung zu bewegen, um eine Y-Achsenbewegung der Abgabeeinheiten 14, 16 zu erzielen. Eine X-Achsenbewegung der Abgabeeinheiten 14, 16 wird erzielt durch eine Schlittenvorrichtung 32, welche an dem Balken 30 montiert ist. Insbesondere die Schlittenvorrichtung 32 beherbergt die Abgabeeinheiten 14, 16 und ist so ausgelegt, dass sie sich längs der Länge des Balkens 30 in der X-Achsen-Richtung bewegt, um die Abgabeeinheiten über die gewünschten Orte des Substrats 12, welches auf der Basis 22 positioniert ist, zu bewegen. Bei einer bestimmten Ausführungsform kann die Bewegung des Laufschienensystems 24 (d.h. die Bewegung des Balkens 30 und der Schlittenvorrichtung 32) in der X-Y-Ebene erzielt werden durch Anwenden eines Kugelspindelmechanismus, welcher von jeweiligen Motoren angetrieben wird, wie es im Stand der Technik allgemein bekannt ist.
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Bei einer Ausführungsform kann die hier beschriebene Plattform-Abgabevorrichtung 10 ein FX-D®-Abgabesystem verkörpern, welches von Speedline Technologies, Inc. aus Franklin Massachusetts verkauft wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Plattform-Abgabevorrichtung ein SMARTSTREAM™-Abgabesystem verkörpern, welches auch von Speedline Technologies, Inc. verkauft wird.
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Die Abgabeeinheiten 14, 16, wie oben erwähnt, sind in der Lage, eine Z-Achsenbewegung mittels eines unabhängigen Z-Antriebsmechanismus zu erzielen, welcher als 34 bzw. 36 in 2 bis 4 bezeichnet ist. Der Betrag der Z-AchsenBewegung kann bestimmte werden durch Messen des Abstandes zwischen der Spitze einer Nadel (nicht dargestellt) einer der Abgabeeinheiten 14 und/oder 16 und des Substrats 12. Wenn sie sich bewegen, kann eine oder beide der Abgabeeinheiten 14, 16 in einem nominellen lichten Abstand über dem Substrat 12 positioniert werden. Die lichte Höhe kann beibehalten werden mit einer relativ gleichmäßigen Höhe über dem Substrat 12, bei Bewegung von einem Abgabeort zu einem anderen Abgabeort. Beim Erreichen eines vorbestimmten Abgabeorts, senkt der Z-Antriebsmechanismus 34, 36 seine jeweilige Abgabeeinheit 14, 16 zum Substrat, so dass die Abgabe von Material auf das Substrat 12 erzielt werden kann.
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Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein gemeinsames Laufschienensystem, das beide Abgabeeinheiten zusammen bewegt, die Abgabeeinheiten steuern. Daher kann ein einziger Z-Antriebsmechanismus vorgesehen sein. Diese Konfiguration ist insbesondere für Abgabeeinheiten geeignet, welche viskoses Material auf die Leiterplatte strömen lassen oder abgeben. Bei einer Ausführungsform kann die Abgabeeinheit des in der
US-Patent Anmeldung Nr. 11/707 620 offenbarten Typs sein, welche den Titel hat „Verfahren und Vorrichtung zur Abgabe viskosen Materials auf ein Substrat“ (Method and apparatus for dispensing viscous material on a substrate), welche am 16. Februar 2007 eingereicht wurde und welche die Priorität der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 60/856 508 mit dem Titel „Verfahren und Vorrichtung zur Abgabe viskosen Materials auf ein Substrat“ (Method and apparatus for dispensing viscous material on a substrate) hat, welche am 3. November 2006 eingereicht wurde, welche beide hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden und auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Offenbarung, Speedline Technologies, Inc. aus Franklin, Massachusetts, übertragen wurden. Bei der in der nicht vorläufigen und in der vorläufigen Anmeidung offenbarten Abgabeeinheit strömt viskoses Material auf das Substrat zwischen vorbestimmten Start- und Haltepunkten. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Abgabeeinheit des im
US-Patent Nr. 5 747 102 offenbarten Typs sein, welches den Titel hat „Verfahren und Vorrichtung zur Abgabe von kleinen Mengen flüssigen Materials“ (Method and apparatus for dispensing small amounts of liquid material), welches am 5. Mai 1998 erteilt wurde und welches hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Bei der in diesem Patent offenbarten Abgabeeinheit, wird viskoses Material an einem vorbestimmten Ort auf das Substrat abgegeben. Die Abgabeeinheiten, welche viskoses Material strömen lassen oder abgeben können als kontaktlose Abgabeeinheiten bezeichnet werden, bei welchen keine Z-Achsenbewegung erforderlich ist, aber vorgesehen sein kann.
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Bei einer Ausführungsform zur Messung der Höhe der Nadel der Abgabeeinheit in einer gewünschten Erhöhung über der Leiterplatte, ist ein System zum Messen der Höhe der Abgabevorrichtungsnadel über der Leiterplatte in der Z-Achsenrichtung vorgesehen. Bei einigen Höhen (oder Abstands)-Messsystemen wird ein physischer Kontakt zwischen dem Messsystem und der Oberfläche hergestellt. Ein solches Höhenmesssystem ist im
US-Patent Nr. 6 093 251 mit dem Titel „Vorrichtung zum Messen der Höhe eines Substrats in einem Abgabesystem“ (Apparatus for measuring the height of a substrate in a dispensing system) beschrieben, welches auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Offenbarung übertragen wurde, und hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Insbesondere as
US-Patent 6 093 251 offenbart eine Messsonde, welche zwischen einem Referenzpunkt und einem Ort auf der Leiterplatte ausfahrbar ist, um die Höhe des Substrats zu messen.
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Bei anderen Höhenmesssystemen werden eine Laserlichtquelle und ein optisches Erfassungssystem kombiniert, um die Position eines Objekts zu messen, ohne physischen Kontakt herzustellen. Ein Beispiel eines kontaktlosen Messsystems wird hergestellt und vertrieben durch Micro-Epsilon Messtechnik GmbH aus Ortenburg, Deutschland. Bei anderen Ausführungsformen kann das Höhenmesssystem eingeschlossen werden, um die Messung und Kompensation von Variationen in der vertikalen Position der Oberfläche der Leiterplatte zu erleichtern.
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Noch mit Bezug auf 2 werden die Abgabeeinheiten 14, 16 über das Substrat 12 in solch einer Weise bewegt, dass sie einen Abgabevorgang mit einer oder beiden der Abgabeeinheiten ausführen. Jedoch wird vor der Abgabe die Position des Substrats 12 mit Bezug auf die Abgabeeinheiten 14, 16 bestimmt, so dass eine genaue Abgabe stattfinden kann. Insbesondere die Schlittenvorrichtung 32 weist ein optisches Element oder eine Kamera 38 auf, welche ausgelegt ist, ein Bild des Substrats 12 aufzunehmen. Die Kamera 38 kann hier als ein „Sichtsystem“ oder ein „Abbildungssystem“ bezeichnet werden. Um das Substrat 12 mit den Abgabeeinheiten 14, 16 und dem Laufschienensystem 24 auszurichten, können Bilder von mindestens zwei Bezugsmarken (44, 46) durch die Kamera 38 aufgenommen werden. Wenn das Substrat sich außerhalb der Position befindet, kann das Laufschienensystem 24 betätigt werden, um die tatsächliche Position des Substrats auszumachen. Bei einer Ausführungsform kann die Kamera 38 kalibriert werden, um Kamera-Nadel-Versatzabstände für jede Abgabeeinheit 14, 16 zu bestimmen. Alternativ kann die Bedienungsperson der Abgabevorrichtung 50 die Kamera-Nadel-Versatzabstände basierend auf vorexistierenden Informationen programmieren.
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3 zeigt ein Substrat 12 in einer übertrieben verzogenen Position. Wie dargestellt liegt der Bodenrand 40 des Substrats 12 in einem Winkel 42 mit Bezug auf die X-Achse. Das Laufschienensystem 24 bewegt die Kamera 38 über das Substrat 12 in eine erste Position, in welcher die Kamera ein Bild einer ersten Bezugsmarke 44 aufnimmt, welche an der unteren linken Ecke des Substrats 12 positioniert ist, wie in 3 gesehen. Nach dem Erfassen eines Bildes der ersten Bezugsmarke 44 bewegt das Laufschienensystem 24 die Kamera 38 über das Substrat 12 in eine zweite Position, in welcher die Kamera ein Bild einer zweiten Bezugsmarke 46 aufnimmt, welche an der oberen rechten Ecke des Substrats positioniert ist. Basierend auf den Bildern der ersten und zweiten Bezugsmarken 44, 46 kann die Steuereinrichtung 18 das Laufschienensystem 24 betätigen, um einen genauen Abgabevorgang mit irgendeiner der Abgabevorrichtung auszuführen. Wie in 3 dargestellt werden die Abgabevorgänge an Stellen A1 , B1 und C1 zum Beispiel ausgeführt. Wie man es jedoch zu schätzen wissen wird, kann jede beliebige Anzahl von Abgabevorgängen mit einer oder beiden der Abgabeeinheiten 14, 16 durchgeführt werden. Zum Beispiel können anstelle der Abgabe von Material an bestimmten Stellen Linien von Material auf das Substrat 12 angegeben werden.
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Nun mit Bezug auf 4 kann die Abgabevorrichtung 10 ausgelegt sein, Abgabevorgänge an zwei Substraten 12A, 12B auszuführen, welche mit einander verbunden sein können (wie bei der oben beschriebenen Handy-Konfiguration) oder zum Beispiel separat auf der Basis 22 auf einem Ablagetablett positioniert sein können. Bei den in 4 dargestellten Substraten 12A, 12B befinden sich die Substrate je in einer ausgerichteten oder bekannten Position. Daher können die Abgabevorgänge an Stellen A1 , B1 und C1 auf dem ersten Substrat 12A mit entweder der Abgabeeinheit 14 oder 16 oder beiden gestartet werden. Sobald die Abgabe auf das erste Substrat 12A beendet ist, kann die Schlittenvorrichtung längs des Balkens 30 in einer X-Achsenrichtung bewegt werden, so dass ein Abgabevorgang an Stellen A2 , B2 und C2 auf dem zweiten Substrat 12B mit einer entweder der Abgabeeinheit 14 oder 16 oder beiden stattfinden kann. Offensichtlich wird die Bewegung der Abgabeeinheiten 14, 16 erzielt, wie oben erörtert, durch Bewegen des Balkens 30 in der Y-Achsenrichtung und der Schlittenvorrichtung 32 in der X-Achsenrichtung.
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Mit Bezug auf 5 ist allgemein bei 50 eine Abgabevorrichtung einer Ausführungsform der Offenbarung bezeichnet. Wie dargestellt ist die Abgabevorrichtung 50 ähnlich wie die Abgabevorrichtung 10, welche in den 2 bis 4 dargestellt ist. Folglich bezeichnen entsprechende Bezugszahlen entsprechende Teile mit Bezug auf die in 2 bis 4 dargestellte Abgabevorrichtung 10 und die in 5 dargestellte Abgabevorrichtung 50.
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Bei der Abgabevorrichtung 50 ist die zweite Abgabeeinheit 16 mit der Schlittenvorrichtung durch eine einstellbare Halterung 52 gekoppelt. Daher kann die zweite Abgabeeinheit 16 von der ersten Abgabeeinheit 14 um einen vorbestimmten Abstand Dx versetzt sein. Bei einer bestimmten Ausführungsform kann die Halterung 52 betätigt werden, um den Abstand Dx durch eine beliebige Anzahl von Mechanismen, wie z.B. einen Teleskoparm oder eine Schiebehalterung zu variieren oder zu ändern. Insbesondere wie oben erörtert, bewegt das Laufschienensystem 24 die Kamera 38 über das Substrat 12 in eine erste Position, in welcher die Kamera ein Bild einer ersten Bezugsmarke 44 aufnimmt. Nach der Erfassung eines Bildes der ersten Bezugsmarke 44, bewegt das Laufschienensystem 24 die Kamera 38 über das Substrat 12 in eine zweite Position, in welcher die Kamera ein Bild einer zweiten Bezugsmarke 46 aufnimmt. Basierend auf den Bildern der ersten und zweiten Bezugsmarken 44, 46 kann die Steuereinrichtung 18 das Laufschienensystem 24 betätigen, um einen genauen Abgabevorgang mit einer der beiden Abgabeeinheiten auszuführen.
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Bei den in 5 dargestellten Substraten 12A, 12B sind die Substrate in einer ausgerichteten oder bekannten Position dargestellt, um Abgabevorgänge an den Stellen A1 , B1 und C1 auf dem ersten Substrat 12A zu beginnen, dieses Mal zum Beispiel mit der ersten Abgabeeinheit 14. Sobald die Abgabe auf das erste Substrat 12A beendet ist mit der ersten Abgabeeinheit 14, erfordert die Schlittenvorrichtung 32 keine andere Bewegung als die zweite Abgabeeinheit 16 zwischen die Stellen zu bewegen, welche Material benötigen, anstatt das Bewegen der Schlittenvorrichtung 32 in der X-Achsenrichtung längs des Balkens 30 wie bei der Abgabevorrichtung 10, welche in den 2-4 dargestellt ist.
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Insbesondere die zweite Abgabeeinheit 16 ist in einer geeigneten Position über dem zweiten Substrat 12B, um die Abgabevorgänge an Stellen A2 , B2 und C2 auszuführen. Wie dargestellt, ist die Halterung 52 mit der zweiten Abgabeeinheit 16 in einem vorbestimmten Abstand Dx gekoppelt, welcher manipuliert werden kann, so dass er eine Länge erreicht, welche äquivalent ist zum Abstand Lx zwischen dem ersten und zweiten Substrat. Bei diesem besonderen Beispiel entsprechen die Stellen A2 , B2 und C2 auf dem zweiten Substrat 12B den Stellen A1 , B1 und C1 auf dem ersten Substrat 12A. Die Bewegung der Abgabeeinheiten 14, 16 wird wieder in der X-Y-Ebene erzielt, wie oben erörtert, durch Bewegen der Schlittenvorrichtung 32 in der X-Achsenrichtung und durch Bewegen des Balkens 30 in der Y-Achsenrichtung. Eine Z-Achsenbewegung wird erzielt durch den unabhängigen Z-Antriebsmechanismus 34, 36, welcher jeweils den ersten bzw. zweiten Abgabeeinheiten 14, 16 zugeordnet ist.
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6 zeigt die Substrate 12a, 12B und die Abgabevorrichtung 50, welche in 5 dargestellt ist, mit den Substraten in einer übertrieben schrägen Position. Wie dargestellt sind die Bodenränder 40A, 40B der Substrate 12A bzw. 12B in einem Winkel 42 mit Bezug zur X-Achse. Um die Orte oder Positionen beider Substrate 12A, 12B festzustellen, bewegt das Laufschienensystem 24 die Kamera 38 über das erste Substrat 12A zu einer Position, in welcher die Kamera ein Bild einer ersten Bezugsmarke 44A des ersten Substrats 12A aufnimmt, welche an der unteren linken Ecke des ersten Substrats positioniert ist, wie in 6 gesehen. Nach dem Erfassen eines Bildes der ersten Bezugsmarke 44A, bewegt das Laufschienensystem 24 die Kamera 38 über das erste Substrat 12A zu einer zweiten Position, in welcher die Kamera ein Bild einer zweiten Bezugsmarke 46A aufnimmt, welche an der oberen rechten Ecke des ersten Substrats positioniert ist.
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Beim zweiten Substrat 12B, bewegt das Laufschienensystem 24 die Kamera 38 über das zweite Substrat zu einer dritten Position, in welcher die Kamera ein Bild der dritten Bezugsmarke 44B aufnimmt, welche an der unteren linken Ecke des zweiten Substrats positioniert ist. Nach dem Erfassen eines Bildes der dritten Bezugsmarke 44B, bewegt das Laufschienensystem 24 die Kamera 38 über das zweit Substrat 12B zu einer vierten Position, in welcher die Kamera ein Bild der vierten Bezugsmarke 46B aufnimmt, welche an der oberen rechten Ecke des zweiten Substrats positioniert ist. Basierend auf den Bildern der jeweils ersten, zweiten, dritten und vierten Bezugsmarke 44A, 46A, 44B bzw. 46B, kann der Abstand Dx der zweiten Abgabeeinheit 16 manipuliert werden basierend auf dem Abstand Lx zwischen dem ersten und zweiten Substrat 12A, 12B. Insbesondere die Halterung 52 kann manipuliert werden, um die zweite Abgabeeinheit in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Abgabeeinheit 14 einzustellen.
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Wie in 6 dargestellt, werden Abgabevorgänge an Stellen A1 , B1 und C1 mit der ersten Abgabeeinheit 14 ausgeführt und Abgabevorgänge werden an Stellen A2 , B2 und C2 mit der zweiten Abgabeeinheit 16 ausgeführt. Bei einer Ausführungsform kann die Abgabe erzielt werden durch Betätigen der ersten Abgabeeinheit 14 zur Abgabe von Material an Stellen A1 , B1 und C1 und dann Betätigen der zweiten Abgabeeinheit 16 zur Abgabe von Material an Stellen A2 , B2 und C2 . Bei einer anderen Ausführungsform kann die erste Abgabeeinheit 14 betätigt werden, um Material an einer Stelle A1 abzugeben und dann kann die zweite Abgabeeinheit 16 betätigt werden zur Abgabe von Material an A2 . Als nächstes kann die erste Abgabeeinheit 14 betätigt werden zur Abgabe von Material an der Stelle B1 und dann kann die zweite Abgabeeinheit 16 betätigt werden zur Abgabe von Material an der Stelle B2 . Und schließlich kann die erste Abgabeeinheit 14 betätigt werden zur Abgabe von Material an der Stelle C1 und dann kann die zweite Abgabeeinheit 16 betätigt werden zur Abgabe von Material an der Stelle C2 . Ein andere Abgabesequenz kann auch durchgeführt werden basierend auf den optimalen Bewegungen der ersten und zweiten Abgabeeinheit 14, 16.
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Daher kann für eine Abgabevorrichtung mit zwei Abgabeeinheiten 14, 16, wie in 5 und 6 dargestellt, basierend auf der Bestimmung der Orte der jeweils ersten, zweiten, dritten und vierten Bezugsmarken 44A, 46A, 44B bzw. 46B der Winkel der ersten und zweiten Substrate 12A, 12B mit Bezug auf die X-Achse bestimmt werden. Wie in 6 dargestellt, können die LX1 und LY1-Versatzabstände bestimmt werden, so dass genaue Abgabevorgänge stattfinden können. Folglich kann für eine Abgabevorrichtung mit mehrfachen Abgabeeinheiten der Abstand und die relative Position jeder der mehrfachen Abgabeeinheiten so konfiguriert werden, dass sie mit der Entfernung und dem relativen Abstand zwischen jedem der mehrfachen Substrate oder Komponenten zusammenpassen. Nach dem Sammeln und Analysieren der Ausrichtungsinformationen von einem automatischen Sichtausrichtungssystem, wird eine erste der mehrfachen Abgabeeinheiten über einem ersten Abgabeort auf dem ersten Substrat oder der Komponente positioniert. Nach der Durchführung eines Abgabevorgangs kann das Laufschienensystem betätigt werden, um eine benötigte X-Y-Ebenen-Positionseinstellung zu machen, welche notwendig sein kann, um eine zweite der mehrfachen Abgabeeinheiten über dem entsprechenden ersten Abgabeort des zweiten der mehrfachen Substrate oder Komponenten zu positionieren. Da der Abstand und die relative Position zwischen jeder der mehrfachen Abgabeeinheiten im wesentlichen ähnlich ist, obwohl nicht notwendigerweise identisch, zu dem Abstand und der relativen Position zwischen jedem der mehrfachen Substrate oder Komponenten, wird jede solche Einstellung des Laufschienensystems sehr klein und daher schnell durchgeführt. Jede der verbleibenden mehrfachen Abgabeeinheiten kann in ähnlicher Weise verwendet werden zur Abgabe von Material an dem entsprechenden ersten Abgabeort auf jedem der verbleibenden Substrate oder Komponenten bevor irgendeine große X- und Y-Laufschienensystembewegung erforderlich ist. Wenn jedoch die Anzahl von Substraten oder Komponenten größer ist als die Anzahl von Abgabeeinheiten, dann kann es erforderlich sein, das Laufschienensystem zu repositionieren, um die Abgabevorgänge auf allen Substraten zu vervollständigen. Das Verfahren wird wiederholt zur Abgabe an jedem der zweiten und folgenden Abgabeorte. Es sollte klar sein, dass Schritte ausgetauscht werden können, wenn es entweder vom Durchsatz oder Verfahrensverbesserungen diktiert wird.
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Wie oben erörtert, können bei einer Ausführungsform die Abgabeeinheiten 14, 16 an separaten Z-Antriebsmechanismen montiert werden. Diese Konfiguration ermöglicht die Durchführung unabhängiger Vorgänge, falls angemessen, einschließlich aber nicht beschränkt auf Abgabe, Reinigung (wie durch einen automatischen Nadelreiniger zum Beispiel), Spülung und Kalibrierung (entweder die X/Y-Achsenposition oder die Z-Achsenposition). Jedoch sollte beachtet werden, dass die Abgabevorrichtung 50 insbesondere geeignet sein kann für kontaktlose Abgabe, wie z.B. das Strömen von Material aus der Nadel. Wenn zur kontaktlosen Abgabe konfiguriert, kann der Abgabevorgang durchgeführt werden mit den zwei (oder mehr) Abgabeeinheiten, welche an einem einzigen Z-Antriebsmechanismus montiert sind.
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Bei dieser besonderen Konfiguration sind die zwei Abgabeeinheiten beide über ihren jeweiligen Orten auf den zwei (oder mehreren) Substraten positioniert. Insbesondere wenn die erste Abgabeeinheit 14 nahezu genau über einer gegebenen Abgabeposition auf dem ersten Substrat 12A positioniert wird, ist die zweite Abgabeeinheit 16 in einer ungefähr richtigen Position über dem zweiten Substrat 12B. Als nächstes führt die erste Abgabeeinheit 14 einen ersten Abgabevorgang auf dem ersten Substrat 12A aus. Sobald beendet, wird die zweite Abgabeeinheit 16 um einen kleinen Betrag bewegt, um ihren Ort über dem zweiten Substrat 12B zu korrigieren, um so die Durchführung eines zweiten Abgabevorganges auf dem zweiten Substrat zu ermöglichen. Da die kontaktlose Abgabe keine Z-Achsenrichtung der Bewegung erfordert, schließt die Montage der ersten und zweiten Abgabeeinheit 14, 16 an einem gemeinsamen Z-Antriebsmechanismus nicht eine unabhängige Abgabe von jeder der Abgabeeinheiten aus.
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Wie oben erörtert kann, wenn der Versatzabstand zwischen mehrfachen Substraten oder mehrfachen Mustern in einem einzigen Substrat bestimmt wird, die Kamera 38 betätigt werden, um Bilder bekannter Referenzpunkte, wie z.B. Bezugsmarken, aufzunehmen, welche dazu verwendet werden, den Versatzabstand zu bestimmen. Jedoch kann der Versatzabstand bestimmt werden durch die Bedienungsperson der Abgabevorrichtung 10 während der Einrichtung der Abgabevorrichtung basierend auf bekannten Konfigurationen. Außerdem ist, wie oben beschrieben, der genaue Versatzabstand nicht notwendig. Ein gröberer Abstand kann angemessen sein. Insbesondere würde ein ungenauer Versatzabstand einen genauen zweiten Abgabevorgang nicht ausschließen oder anderweitig negativ beeinflussen, während ein genauerer Versatzabstand dazu dienen würde, jede korrigierende Bewegung, welche von der zweiten Abgabeeinheit (oder der ersten Abgabeeinheit , wenn die zweite Abgabeeinheit als erste verwendet wird) benötigt wird, zu minimieren. Der tatsächliche relative Abstand zwischen den zwei oder mehreren Abgabeeinheiten kann gemessen werden und deshalb korrigiert werden im Hinblick auf Ungenauigkeiten der Einstellung des Versatzabstandes.
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Bei bestimmten Ausführungsformen kann, wenn die Abgabe auf mehrfache Muster erfolgt, welche auf einem einzigen Substrat vorgesehen sind, jedes Muster seinen eigenen entsprechenden Satz von lokalen Ausrichtungsbezugsmarken haben. Alternativ kann das Substrat einen Satz übergreifender Bezugsmarken haben, welche dazu verwendet werden, das gesamte Substrat und so die mehrfachen Muster auf einmal auszurichten. Bei einem typischen Verfahrensprogramm sind die Orte von vielen der Abgabestellen bekannt, wobei sie allgemein definiert sind relativ zu den Ausrichtungsbezugsmarkenorten. Folglich können, sobald die tatsächlichen Stellen der Bezugsmarken gemessen wurden unter Verwendung der Kamera 38, die tatsächlichen Positionen der vielen Abgabeorte berechnet werden, einschließlich solcher Orte, welche mehrfachen Instanzen eines wiederholten Musters zugeordnet sind. Da jede der mehrfachen Abgabeeinheiten, welche an dem Laufschienensystem montiert sind, ihren eigenen Kamera-Nadel-Versatzabstand hat, welcher separat erfahren oder kalibriert werden kann, wie oben beschrieben, und da jede der mehrfachen Abgabeeinheiten zu separaten Zeiten betätigt werden kann, können die richtigen Positionskorrekturen für ein und jeden Abgabeort separat und genau an jeder der mehrfachen Abgabeeinheiten angewendet werden.
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Es sollte beachtet werden, dass die Abgabevorrichtung 50 betätigt werden kann zur Durchführung von Abgabevorgängen mit mehrfachen Abgabeeinheiten, welche unabhängig voneinander arbeiten. Der Kamera zu Nadel-Versatzabstand kann durch die Abgabevorrichtung kalibriert werden oder durch die Bedienungsperson der Abgabevorrichtung ausgewählt werden. Vor der Abgabe können die Kamera-Nadel-Versatzabstände bestimmt werden. Außerdem können Stellen ersten und zweiten Abgabeeinheiten kalibriert werden zur Bestimmung ihrer jeweiligen Orte vor der Abgabe. Schließlich kann der relative Versatzabstand zwischen jeder der Abgabeeinheiten nominell (nicht genau) berechnet werden, zur Anpassung an den relativen Abstand zwischen mehrfachen Fällen eines wiederholten Substratmusters.
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Daher kann ein beispielhafter Abgabevorgang für zwei Substrate oder für zwei Substratmuster aus den folgenden Schritten bestehen: Zuführen eines ersten elektronischen Substratmusters zu einer Abgabeposition; Zuführen eines zweiten elektronischen Substratmusters zu einer Abgabeposition, Ausrichten des ersten elektronischen Substratmusters mit einer ersten Abgabeeinheit; Positionieren der zweiten Abgabeeinheit in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Abgabeeinheit; Abgeben von Material von der ersten Abgabeeinheit an gewünschten Orten auf das erste elektronische Substratmuster; und Abgabe von Material von der zweiten Abgabeeinheit an gewünschten Orten auf das zweite elektronische Substratmuster. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Schritt der Abgabe von Material von der ersten Abgabeeinheit das Absenken der ersten Abgabeeinheit zum ersten elektronischen Substratmuster hin aufweisen. In ähnlicher Weise kann der Schritt der Abgabe von Material von der zweiten Abgabeeinheit das Absenken der zweiten Abgabeeinheit zu dem zweiten elektronischen Substratmuster hin aufweisen.
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Ein anderer beispielhafter Abgabevorgang kann aus den folgenden Schritten bestehen: Zuführen erster und zweiter elektronischer Substratmuster zu jeweiligen Abgabepositionen; Positionieren einer ersten Abgabeeinheit über dem ersten elektronischen Substratmuster; Positionieren einer zweiten Abgabeeinheit um einen vorbestimmten Abstand von der ersten Abgabeeinheit entfernt; Abgabe von Material von der ersten Abgabeeinheit an gewünschten Orten auf dem ersten elektronischen Substratmuster, wobei das Abgeben von Material von der ersten Abgabeeinheit das Absenken der ersten Abgabeeinheit zu dem ersten elektronischen Substratmuster hin aufweist; und Abgeben von Material von der zweiten Abgabeeinheit an gewünschten Orten auf dem zweiten elektronischen Substratmuster, wobei das Abgeben von Material von der zweiten Abgabeeinheit das Absenken der zweiten Abgabeeinheit zu dem zweiten elektronischen Substratmuster hin aufweist. Bei bestimmten Ausführungsformen wird der vorbestimmte Abstand bestimmt durch Identifizieren eines ersten Referenzpunktes, welcher dem ersten elektronischen Substratmuster zugeordnet ist, und eines zweiten Referenzpunktes, welcher dem zweiten elektronischen Substratmuster zugeordnet ist.
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Noch ein anderer Abgabevorgang für zwei Substrate kann aus den folgenden Schritten Bestehen: (1) Kalibrieren des tatsächlichen Abstandes zwischen jeder der Abgabeeinheiten und der Kamera; (2) Identifizieren der tatsächlichen Positionen der Bezugsmarkenstellen auf einem Substrat oder auf mehrfachen Substraten; (3) Bewegen der ersten Abgabeeinheit an einen ersten Abgabeort auf einem ersten Substrat; (4) Abgabe an dem ersten Abgabeort auf dem Substrat; (5) Bewegen der zweiten Abgabeeinheit an den ersten Abgabeort auf dem zweiten Substrat, was eine kleine und daher schnell auszuführende Bewegung ist; (6) Abgabe an dem ersten Abgabeort auf dem zweiten Substrat; und (7) Wiederholen der Schritte (3) bis (6) für jeden der verbleibenden Abgabeorte auf den Substraten. Der vorstehende Vorgang kann durchgeführt werden, wenn auf ein einziges Substrat abgegeben wird, welches mehrfache Muster auf dem Substrat hat.
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Bei anderen Ausführungsformen der Offenbarung ist eine Zwei-Bahn-Fördervorrichtung zur Handhabung von Werkstücken in das System aufgenommen. In solchen Systemen fahren die Abgabeeinheiten fort, auf Teile abzugeben, welche auf einer Fördervorrichtungsbahn befestigt sind, während Teile entladen werden und auf eine andere Fördervorrichtungsbahn geladen werden.
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Bei noch anderen Ausführungsformen der Offenbarung sind Aspekte der Zwei-Bahn-Fördervorrichtung in mehrfache Palettenbeladungshaltevorrichtungen aufgenommen. In solchen Systemen fahren die Abgabeeinheiten fort, auf Teile abzugeben, welche auf einer Palette befestigt sind, während Teil entladen und dann auf eine andere Palette geladen werden.
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Bei einem anderen Beispiel kann auf 5 Bezug genommen werden. Insbesondere wenn die Substrate 12A, 12B ausgerichtet sind oder in Form von mehrfachen, identischen Mustern sind, welche zueinander auf dem Substrat ausgerichtet sind, wie z.B. Handymuster, werden eher die ersten und zweite Abgabeeinheit 14, 16 gleichzeitig betrieben als die erste Abgabeeinheit einzuschalten, um auf das erste Substrat 12A abzugeben und dann die zweite Abgabeeinheit 16 einzuschalten, um auf das zweite Substrat 12B abzugeben. Daher können mit Bezug auf die zwei Substrate 12A, 12B, welche in 5 dargestellt sind, die erste und zweite Abgabeeinheit 14, 16 durch den Balken 30 und die Schlittenvorrichtung 32 über Stellen A1 bzw. A2 bewegt werden, um auf diese Orte der jeweiligen Substrate 12A und 12B abzugeben. Nachdem das Material abgeben ist, können der Balken 30 und die Schlittenvorrichtung 32 betätigt werden, um die erste und zweite Abgabeeinheit 14, 16 über B1 bzw. B2 zu bewegen, zur Durchführung von simultanen Abgabevorgängen auf diese Orte. Dieses Verfahren kann wiederholt werden für jeden Ort, bis auf alle der Orte auf den Substraten 12A und 12B, welche Material benötigen, abgegeben wurde.
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Wie oben erwähnt, ist die Halterung 52 mit der zweiten Abgabeeinheit 16 in einem vorbestimmten Abstand DX gekoppelt, welche ausgefahren und zurückgezogen werden kann, so dass sie eine Länge erreicht, welche äquivalent ist zum Abstand LX zwischen den ersten und zweiten Substraten. Bei einer bestimmten Ausführungsform kann die zweite Abgabeeinheit 16 manuell in einer gewünschten Position eingestellt werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann die zweite Abgabeeinheit 16 automatisch eingestellt werden durch einen geeigneten Mechanismus, welcher auf der Halterung 52 vorgesehen ist. Wie bei dem vorherigen Beispiel entsprechen in diesem besonderen Beispiel, da die Muster auf den ersten und zweiten Substraten 12A, 12B identisch sind, die Orte A2 , B2 und C2 auf dem zweiten Substrat 12B den Orten A1 , B1 und C1 auf dem ersten Substrat 12A, so dass die Bewegung der Abgabeeinheiten 14, 16 die Abgabeeinheiten über entsprechenden Orten auf den Substraten platziert. Z-Achsenbewegung kann erreicht werden durch die unabhängigen Z-Antriebsmechanismen 34, 36, welche den ersten und zweiten Abgabeeinheiten 14 bzw. 16 zugeordnet sind.
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Bei einer Ausführungsform ist die Kamera 38 konfiguriert, ein Bild eines ersten Musters zu erfassen (z.B. einer Bezugsmarke oder einer Muster-Markierung auf dem Substrat 12A) und um ein Bild eines zweiten Musters (z.B. einer Bezugsmarke oder einer Muster-Markierung auf dem Substrat 12B) zu erfassen. Die Kamera 38 kann ein oder mehrere Bilder des Substrats aufnehmen, um eine ausreichende Information zu erhalten, ob die ersten und zweiten Muster zueinander ausgerichtet sind. Nach dem Aufnehmen des Bildes oder der Bilder, ist die Steuereinrichtung 18 konfiguriert, zu verifizieren, ob das erste Muster und das zweite Muster richtig auf dem Träger mit Bezug zueinander positioniert sind basierend auf dem Bild. Wenn sie richtig positioniert sind, können die Abgabeeinheiten 14, 16 gesteuert werden durch die Steuereinrichtung 18 zur Durchführung von simultanen Abgabevorrichtungen der ersten Abgabeeinheit auf das erste Muster und der zweiten Abgabeeinheit auf das zweite Muster. Wie oben erwähnt können die Abgabeeinheiten Abgabeeinheiten des kontaktlosen Typs sein, welche in der Lage sind, Material auf das Substrat strömen zu lassen oder abzugeben.
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In der Situation, in welcher zwei Muster nicht richtig positioniert sind, kann die Abgabevorrichtung in der oben beschriebenen Weise arbeiten. Die erste Abgabeeinheit 14 zum Beispiel kann alle die Abgabevorgänge auf dem ersten Muster durchführen. Nach Beendigung des ersten Musters kann die erste Abgabeeinheit 14 oder die zweite Abgabeeinheit 16 alle der Abgabevorgänge auf dem zweiten Muster durchführen. Bei einem anderen Beispiel kann die erste Abgabeeinheit 14 einige der Abgabevorgänge auf einem ersten Bereich des ersten Musters durchführen. Als nächstes kann die zweite Abgabeeinheit 16 einige der Abgabevorgänge auf einem ersten Bereich des zweiten Musters ausführen. Nach Vollendung der ersten Bereiche der ersten und zweiten Muster können die ersten und zweiten Abgabeeinheiten nacheinander Material auf aufeinanderfolgende Bereiche der ersten und zweiten Muster in der oben beschriebenen Weise abgeben.
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In weiteren Beispielen kann das Substrat drei oder mehr Muster aufweisen, oder drei oder mehr Substrate können vorgesehen sein. Bei jedem Beispiel kann die Kamera 38 konfiguriert sein, Bilder jedes Musters wie oben beschrieben zu erfassen. Nach dem Aufnehmen der Bilder kann die Steuereinrichtung 18 ausgelegt sein, festzustellen, ob die Muster ausreichend ausgerichtet sind zur gleichzeitigen Abgabe. Bei einer Ausführungsform kann die Abgabevorrichtung konfiguriert sein mit einer beliebigen Anzahl von Abgabeeinheiten zur Abgabe auf die Muster. Bei anderen Ausführungsformen kann die Abgabevorrichtung mit zwei Abgabeeinheiten konfiguriert sein, wie oben offenbart, wobei eine Abgabeeinheit (z.B. Abgabeeinheit 14) auf das erste Muster abgibt, und die andere Abgabeeinheit (z.B. Abgabeeinheit 16) gleichzeitig auf das dritte Muster abgibt. Dieser Lösungssatz kann besonders wünschenswert sein, wenn benachbarte Muster zu dicht beieinander positioniert sind, wodurch die Abgabeeinheiten daran gehindert werden, in der Lage zu sein, über benachbarte Muster abzugeben aufgrund der relativ großen Größen der Abgabeeinheiten. Sobald die Abgabe auf das erste und dritte Muster beendet ist, kann die Abgabevorrichtung konfiguriert sein, die Abgabeeinheiten so zu bewegen, dass die erste Abgabeeinheit 14 über dem zweiten Muster positioniert ist, und die zweite Abgabeeinheit 16 über dem vierten Muster positioniert ist, falls vorgesehen. Diese Betriebssequenz kann sich fortsetzen, bis die Abgabevorgänge auf alle Muster durchgeführt sind. Für ein ungerade Anzahl von Mustern kann die Abgabeeinheit 14 ausgelegt sein, Material auf das letzte Muster abzugeben, während die zweite Abgabeeinheit 16 stationär bleibt.
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Es wird ferner beabsichtigt, dass wenn mehr als zwei Abgabeeinheiten verwendet werden, dass dieser Lösungsansatz der gleichzeitigen Abgabe auf jedes andere Muster angewendet werden kann. Zum Beispiel wenn drei Abgabeeinheiten verwendet werden, kann auf das erste, dritte und fünfte Muster gleichzeitig abgegeben werden durch die erste, zweite bzw. dritte Abgabeeinheit. Nach der Abgabe auf diese Muster, können die Abgabeeinheiten bewegt werden, so dass die Abgabe auf das zweite, vierte und sechste Muster geschieht mit der ersten, zweiten bzw. dritten Abgabeeinheit.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Verfahren der Abgabe von Material die Zufuhr eines elektronischen Substrats zu einer Abgabeposition aufweisen, wobei das elektronische Substrat mindestens zwei identische Muster aufweist, Erfassen von mindestens einem Bild der mindestens zwei Muster, Bestimmen, ob die mindestens zwei Muster richtig positioniert sind, um gleichzeitige Abgabevorgänge an den mindestens zwei Mustern durchzuführen basierend auf dem erfassten Bild, und Durchführen von gleichzeitigen Abgabevorgängen an den mindestens zwei Mustern, wenn die zwei Muster richtig positioniert sind.
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Die Abgabe von Material kann das Positionieren einer ersten Abgabeeinheit über einem ersten Ort eines ersten Musters aufweisen und das Positionieren einer zweiten Abgabeeinheit über einem ersten Ort eines zweiten Musters. Wie oben erörtert, kann die zweite Abgabeeinheit von der ersten Abgabeeinheit um einen vorbestimmten Abstand entfernt sein. Material kann insbesondere von den ersten und zweiten Abgabeeinheiten auf jeweilige erste Orte auf den ersten und zweiten Muster abgegeben werden. Sobald die Abgabe stattfindet, wird die erste Abgabeeinheit über einen zweiten Ort des ersten Musters bewegt und die zweite Abgabeeinheit wird gleichzeitig über einen zweiten Ort des zweiten Musters des elektronischen Substrats bewegt. Sobald sie bewegt wurden, kann Material von den ersten und zweiten Abgabeeinheiten auf jeweilige zweite Orte der ersten und zweiten Muster abgegeben werden.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann ein Verfahren zur Abgabe von Material aufweisen (1) das Identifizieren von Positionen von mehr als einem Ort auf einem elektronischen Substrat, (2) das Bestimmen, ob ein Abgabeort eines ersten Musters und ein Abgabeort eines zweiten Musters richtig positioniert sind, um gleichzeitig Abgabevorgänge an den ersten und zweiten Mustern basierend auf den identifizierten Positionen durchzuführen, (3) Bewegen einer ersten Abgabeeinheit an einen Abgabeort auf dem ersten Muster und einer zweiten Abgabeeinheit an einen Abgabeort auf dem zweiten Muster, wobei der Abgabeort des ersten Musters dem Abgabeort des zweiten Musters entspricht, (4) Abgabe an dem ersten Abgabeort auf dem ersten Muster mit der ersten Abgabeeinheit und an dem ersten Abgabeort auf dem zweiten Muster mit der zweiten Abgabeeinheit, und (5) Wiederholen der Schritte (3) und (4) für jeden verbleibenden Abgabeort auf dem ersten und zweiten Muster des elektronischen Substrats. Wie oben erörtert, kann vor der Durchführung des Verfahrens ein Abstand zwischen der ersten Abgabeeinheit 14 und der Kamera 38 und der Abstand zwischen der zweiten Abgabeeinheit 16 und der Kamera 38 kalibriert werden kann.
