SE518640C2 - Förfarande, anordning för applicering av ett visköst medium på ett substrat, anordning för applicering av ytterligare visköst medium samt användningen av screentryckning - Google Patents

Description

518 640 2 benvinklarna. En lösning på det senare problemet som har föreslagits inom teknikområdet är att använda sík. steg- ade stenciler (”stepped stencils”) för screentryckningen.

Dessa stenciler uppvisar emellertid ett antal nackdelar som har förhindrat omfattande användning av denna lösning.

Dessutom är det inte möjligt att uppnå applicering av mycket små deponeringar, i första hand cirkulära, dvs. punkter eller prickar, av visköst medium genom screen- tryckning, eftersom adhesionskrafterna från stencilen skulle bli för stora i jämförelse med adhesionskrafterna från substratet. Som en konsekvens av detta skulle mycket små deponeringar fästa vid och följa med stencilen då stencilen avlägsnas. Man skulle kunna tänka sig att detta problem övervinns genom att man använder en tunnare sten- cil. Detta skulle emellertid få oönskade nackdelar genom att det skulle innebära en total minskning av deponer- ingarnas höjd, och således även den totala volymen, vilket inte är önskvärt och skulle innebära problem för större deponeringar.

Enligt teknikens ståndpunkt har insatser gjorts för att lösa de ovan angivna problemen genom användning av konventionell dispenseringsutrustning. Genom att använda en konventionell dispenserare är det möjligt att tillföra visköst medium efter en initial screentryckning av sub- stratet för alstrande av nämnda mönster av visköst medium som inte enkelt kan åstadkommas genom screentryckning.

Med en konventionell dispenserare kan det även vara möj- ligt att applicera visköst medium med olika höjd på olika platser på kortet. Konventionella dispenserare besitter emellertid ett antal nackdelar. Processen med konventio- nell dispensering av visköst medium är relativt långsam och applicering av mycket små deponeringar av visköst medium genom konventionell dispensering är tekniskt svårt. n Q Q - nu 518 640 n » o o u .n 3 Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är^således att tillhandahålla en lösning på de ovan angivna problem- en i samband med appliceringen av ytterligare visköst medium till ett substrat som redan varit föremål för applicering av visköst medium genom screentryckning.

Detta och andra ändamål uppnås i enlighet med före- liggande uppfinning genom tillhandahållande av förfaran- de, anordning och användning med de särdrag som defini- eras i de oberoende kraven. Föredragna utföringsformer definieras i de beroende kraven.

I enlighet med en första aspekt på uppfinningen tillhandahålls ett förfarande för att applicera visköst medium på ett substrat, innefattande stegen: screentryck- ning av förbestämda mängder av nämnda viskösa medium till förbestämda positioner på substratet, och tilläggsut- skjutning (”add-on jetting") av förbestämda ytterligare mängder visköst medium till förbestämda positioner på det screentryckta substratet.

I enlighet med en andra aspekt på uppfinningen till- handahålls en anordning för applicering av ett visköst medium på ett substrat, innefattande screentrycknings- organ för screentryckning av förbestämda mängder av nämnda viskösa medium till förbestämda positioner på sub- stratet, och utskjutningsorgan för utskjutning av förbe- stämda ytterligare mängder visköst medium till förbestäm- da positioner på det screentryckta substratet.

I enlighet med en tredje aspekt på uppfinningen tillhandahålls en anordning för applicering av ytterlig- are visköst medium på ett screentryckt substrat, innefat- tande utskjutningsorgan för utskjutning av nämnda ytter- ligare mängder visköst medium till förbestämda positioner på substratet.

I enlighet med en fjärde aspekt på uppfinningen tillhandahålls användning av screentryckning och efter- följande utskjutning för applicering av ett visköst medium på ett substrat. 518 640 4 I enlighet med en femte aspekt på uppfinningen tillhandahålls användning av utskjutning av visköst medium för applicering av ytterligare visköst medium på ett screentryckt substrat.

För denna ansökan ska det noteras att termen ”visköst medium” ska tolkas såsom lodpasta, flussmedel, bindemedel eller lim, ledande lim eller vilken annan typ av medium som helst som används för att fästa komponenter på ett substrat, eller resistiv pasta; och att termen ”substrat” ska tolkas såsom ett tryckt kretskort eller PCB (Printed Circuit Board), ett substrat för BGA (Ball Grid Arrays), CSP (Chip Scale Packages), QFP (Quad Flat Packages), och flip-chips eller liknande. Det skall också noteras att termen utskjutning (”jetting”) ska tolkas så- som en kontaktfri dispenseringsprocess som utnyttjar en vätskestràle för att bilda och skjuta droppar av ett visköst medium från ett utskjutningsmunstycke till ett substrat, t.ex. såsom beskrivs i den internationella patentansökan som är publicerad under nr WO 99/64167, i jämförelse med en process för kontaktdispensering, såsom vätskevätning (”fluid wetting"), vilket utgör handlingen då visköst medium lämnar en dispenseringsspets, kontakt- erar och vidhäftar substratet och förblir på substratet när dispenseringsspetsen dras bort.

Föreliggande uppfinning är således baserad pà den fördelaktiga idén att använda tillâggsutskjutning (”add~on jetting”) för appliceringen av ytterligare visköst medium på ett substrat på vilket visköst medium tidigare har applicerats genom screentryckning.

Användningen av utskjutning övervinner ett antal av de ovan angivna problemen avseende screentryckning. För det första möjliggör utskjutning applicering av visköst medium av en annan sort eller typ än den som initialt har applicerats. Användningen av utskjutning möjliggör även applicering av visköst medium i vilket önskat mönster som helst, vilket inte är möjligt genom screentryckning.

Applicering av visköst medium med varierande höjd kan f. s; i? gï? I } n. q o-n-u 518 640 också uppnås genom utskjutning. Utskjutning är även för- delaktigt framför konventionell dispensering genom det är snabbare, noggrannare och flexiblare. Användning av kon- ventionell dispensering utgör faktiskt ofta en flaskhals som ökar cykeltiden för den totala komponentmonterings- processen, i jämförelse med användning av utskjutning.

Det har också visat sig att det är möjligt att àstadkomma mindre punkter eller prickar dä man använder sig av ut- skjutning jämfört med då man använder sig av konventio- nell dispensering.

Vidare är en av de huvudsakliga fördelar som uppnås genom att man använder utskjutning för applicering av ytterligare visköst medium pà ett screentryckt substrat att det är möjligt att applicera visköst medium till positioner där visköst medium redan har applicerats.

Därmed kommer det att vara möjligt att enkelt öka höjden för det applicerade viskösa mediet för en specifik plats, utan någon risk för att utskjutningsanordningens mun- stycke smetas ner av det viskösa medium som redan appli- cerats pä substratet.

Enligt en specifik utföringsform av föreliggande uppfinning inspekteras resultatet av appliceringen av visköst medium pà substratet, fastställs fel hos appli- ceringen pä basis av nämnda inspektion, och korrigeras åtminstone vissa av nämnda fel, varvid nämnda korrigering innefattar utskjutning av ytterligare visköst medium pà substratet. Detta betyder att inte bara de förbestämda ytterligare mängderna visköst medium appliceras pà sub- stratet genom utskjutning, utan även eventuell ytter- ligare mängd visköst medium som fastställs behövas som ett resultat av fel i den ordinarie appliceringen av visköst medium.

Nämnda inspektion kan utföras mellan screentryck- ningen och tilläggsutskjutningen av visköst medium, efter tilläggsutskjutningen av visköst medium, eller bàde och.

Om inspektionen utförs mellan screentryckningen och til- läggsutskjutningen kan tilläggsutskjutningen kombineras <š'~.<::1>.<.-ï< t eat: _ rica- 4252 »íï-.šílíå 1,5 : f (S: 1221: iäuzauei' ^=.S«í“:i1.f@Iíuâazazfl-cz: öfet;íïi;zgq 121? il .I i? cuvuou ø o o u nu Q o . o en s 1 s 640 6 med den korrigerande utskjutningen, antingen genom att positionerna där utskjutning behövs och mängden'fast- ställs, eller genom att tilläggsutskjutningen och den korrigerande utskjutningen utförs i sekvens.

Företrädesvis utför ett enskilt utskjutningsorgan både tilläggsutskjutningen och utskjutningskorrigeringen, vilket minskar den fysiska komplexiteten hos systemet.

Alternativt utförs detta genom separata utskjutnings- organ.

Då inspektionen endast utförs efter tilläggsutskjut- ningen kan korrigeringen utföras i en separat maskin.

Detta minskar cykeltiden för den totala processen för applicering av visköst medium men ökar produktionslinans längd. Om en separat maskin används för utskjutnings- korrigeringen utförs inspektionen, utvärderingen och fastställandet av fel företrädesvis, men inte nödvändigt- vis, i samma maskin.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar korrigeringen av applicerat visköst medium även borttagandet av överflödigt visköst medium. Före- trädesvis utförs detta endast på specifika platser på substratet, pà vilka platser inspektionen har avslöjat att för mycket visköst medium applicerats. Detta kan avse mängden visköst medium för en viss plats, höjden hos det applicerade viskösa mediet, att det applicerade viskösa mediet är förskjutet i förhållande till den avsedda positionen, eller att visköst medium har applicerats pà en position där detta inte var avsett.

Det ska noteras att screentryckningen och den efter- följande utskjutningen av visköst medium enligt denna ansökan inte är begränsat till användningen av ett visköst medium för sàväl screentryckningen som utskjut- ningen. Följaktligen kan ett antal olika typer och sorter av visköst medium användas. Om exempelvis screentryckning utförs med ett visköst medium kan tilläggsutskjutningen utföras med ett annat visköst medium. Dessutom kan den efterföljande utskjutningen, tilläggsutskjutningen fi: 3.6 : :šzä-.Peafjx tšf.-t*;tï;a;_;_;=._2ílíâíïl2 ______ _¿~>á___fl^_i Fšfçt-:LL-.sk â';e',->;1ï.<1::<; a o u . -u u o u o on 518 640 7 och/eller korrigeringsutskjutningen utföras i sekvens med olika sorter visköst medium. I sà fall används före- trädesvis mer än ett utskjutningsorgan för att undvika oönskad blandning de olika viskösa medierna och/eller för att undvika ökad cykeltid pà grund av byte av tillförseln av visköst medium och eventuell rengöring av nämnda ut- skjutningsorgan.

Ovan nämnda och andra aspekter, fördelar och särdrag hos uppfinningen kommer att tydligare inses av följande beskrivning av exemplifierande utföringsformer av uppfin- ningen.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Exemplifierande utföringsformer av uppfinningen kommer att beskrivas nedan med hänvisning till de bilagda ritningarna, i vilka: Fig. 1-3 är blockscheman som illustrerar arrangemang i enlighet med alternativa utföringsformer av föreliggan- de uppfinning, och Fig. 4-6 illustrerar i form av flödesscheman de alternativa utföringsformer som visas i Fig. 1-3.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer 1-3 skildrar de I de blockscheman som visas i Fig. breda pilarna förflyttningen av ett substrat 1 genom produktionslinan. De streckade rutorna indikerar helt enkelt att det/de organ eller anordning/-ar som visas inuti rutan kan vara inbyggda i en enskild maskin.

Med hänvisning till Fig. 1-6 illustreras exemplifi- erande utföringsformer av föreliggande uppfinning. Vad gäller de organ som används för screentryckning, utskjut- ning (”jetting”), inspektion av appliceringsresultat, avlägsnande av lodpasta samt komponentmontering så kan organ användas som i sig är kända inom teknikomràdet, och vars konstruktionsmässiga särdrag också är kända. Därför har en detaljerad konstruktionsmässig och funktionell beskrivning av varje separat organ utelämnats. Vidare Q o u v nu n u 513 540 8 utgörs det viskösa mediet i beskrivningen av exemplifi- erande utföringsformer av lodpasta. Uppfinningen är emel- lertid inte begränsad till användning av lodpasta. Tvärt- om kan vilket visköst medium som helst användas.

Med hänvisning först till Fig. 1 och 4 visas en första exemplifierande utföringsform av föreliggande upp- finning. Ett substrat 1 överförs i steg 100 till en screentryckare där en initial applicering av lodpasta ut- förs, i steg 102. Därefter överförs substratet 1 i steg 104 till en maskin 16 för utförande av tilläggsutskjut- ning (”add-on jetting”) av ytterligare mängder lodpasta, i steg 106. Lodpastans mängd, mönster, höjder, typ, etc., som tillförs pà substratet 1 är förbestämda. Således ut- förs ingen inspektion av resultaten av screentryckningen innan utskjutningen av ytterligare lodpasta. Efter steget med tilläggsutskjutningen överförs substratet 1 i steg 108 till en komponentmonteringsmaskin 18, där elektriska komponenter monteras pà substratet 1.

Med hänvisning nu till Fig. 2 och 5 visas en annan exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning.

Denna utföringsform inkluderar även inspektionsorgan 14 för inspektion av resultaten av screentryckningen. Efter screentryckning i steg 202 överförs substratet 1 i steg 204 till inspektionsorgan 14, som utför inspektionen i steg 206. Resultatet av inspektionen lagras och vidarebe- fordras till organ l6' för utförande av tilläggsutskjut- ningen. Med hjälp av informationen rörande resultatet av nämnda inspektion sà kan nämnda utskjutningsorgan 16' även utföra eventuell erforderlig utskjutning av ytter- ligare lodpasta till positioner pä substratet där otill- räckliga mängder har applicerats pà grund av något fel i den initiala screentryckningen. Således utgör nämnda utskjutningsorgan 16' ett kombinerat 16' organ för till- äggsutskjutning och korrigering. Vidare kan, enligt denna utföringsform, nämnda organ 16' för tilläggsutskjutning och korrigering även innefatta organ för borttagande av lodpastamängder fràn substratet. Enligt denna utförings- 2 111.31; «- íšlä- 1G : *LW <2: Psat”'-____išar;zfíf:i'IT41 Üi-“=.'í'.»'2.4“=_,lïdd~--om Jsïfítf; ing LäS šPÉ zïzç-Lit . ficßa: a ø a - nu ~ . . . u; 518 640 - - ~ . ao 9 form utförs borttagandet genom uppsugning av lodpasta fràn valda positioner på substratet. “ Nämnda inspektionsorgan 14 är företrädesvis inbyggd i samma maskin som nämnda organ 16' för tilläggsutskjut- ning och korrigering, vilket således bildar en kombinerad inspektions och korrigeringsmaskin 15. I så fall kan nämnda inspektionsorgan användas för inspektion av resul- tatet av tilläggsutskjutningen för att ytterligare mini- mera appliceringsfelen pä substratet. Nämnda inspektions- organ 14 kan emellertid naturligtvis även utgöra en separat maskin.

Efter korrigeringen och tilläggsutskjutningen, i steg 208, överförs substratet till komponentmonterings- maskinen 18, i steg 210.

Avslutningsvis illustrerar blockdiagrammet i Fig. 3 och flödesschemat i Fig. 6 ytterligare en exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning. Här är screen- tryckaren 12 och nämnda inspektionsorgan 14 inbyggda i en enskild maskin 10. Efter screentryckningen av substratet 1 och den efterföljande inspektionen av screentrycknings- resultaten i nämnda screentrycknings- och inspektions- organ 10, i stegen 300-304, överförs substratet 1 till ett organ för tilläggsutskjutning och korrigering 16'.

Organet för tilläggsutskjutning och korrigering 16' har likadana särdrag som motsvarande organ 16' i Fig. 2. Då substratet förs in i organet för tilläggsutskjutning och korrigering 16', har nämnda organ 16' mottagit informa- tion avseende de erforderliga korrigeringar, om nägra, som ska utföras på substratet 1. Den ytterligare lod- pastan tillförs därefter och eventuella appliceringsfel korrigeras, i steg 308, och substratet 1 överförs i steg 310 till komponentmonteringsmaskinen 18.

Såsom inses av fackmannen inom området skulle ovan nämnda steg erfordra en viss mängd behandling, utvärder- ing och överföring av information. Detta kan emellertid utföras med hjälp av konventionella processorgan, vilka inte visas eller beskrivs ytterligare. zzuazai*z,ï-!“í'ï?9.'ï1ï.'ašaáízi-fz;'a '-.25íLSíll2 1 :e-xï .szcac (S:'-,J§aâï=_ if. 518 640 Även om uppfinningen har beskrivits ovan med hjälp av exemplifierade utföringsformer av densamma, så kan ändringar, modifieringar och kombinationer av dessa, så- som inses av fackmännen inom området, göras inom uppfin- ningens skyddsomfàng, vilket definieras genom de bilagda kraven. f1@ß?s1

Claims (19)

10 15 20 25 30 35 518 640 ll PATENTKRAV

1. Förfarande för applicering av ett visköst medium pà ett substrat, innefattande stegen screentryckning av förbestämda mängder av nämnda viskösa medium till förbestämda positioner pà substratet, kännetecknat av tilläggsutskjutning av förbestämda ytterligare mängder av visköst medium till förbestämda positioner på det screentryckta substratet.

2. Förfarande enligt krav 1, innefattande stegen inspektion av resultaten av screentryckningen och tilläggsutskjutningen, fastställande av fel hos screentryckningen och tilläggsutskjutningen på basis av inspektionen, och korrigering av åtminstone några av nämnda fel, var- vid korrigeringen innefattar kompletterande utskjutning av ytterligare visköst medium på det screentryckta sub- stratet.

3. Förfarande enligt krav 1, innefattande stegen inspektion av resultaten av screentryckningen före tilläggsutskjutningen, fastställande av fel hos nämnda screentryckning pà basis av inspektionen, och korrigering av åtminstone några av nämnda fel, var- vid korrigeringen innefattar kompletterande utskjutning av ytterligare visköst medium pà det screentryckta sub- stratet.

4. Förfarande enligt krav 3, varvid den komplet- terande utskjutningen utförs i samband med tilläggs- utskjutningen.

5. Förfarande enligt något av kraven 2-4, varvid tilläggsutskjutningen och den kompletterande utskjut- ningen utförs med samma utskjutningsorgan. 10 15 20 25 30 35 518 640 12

6. Förfarande enligt något av kraven 2-5, varvid korrigeringssteget innefattar steget avlägsnande av mängder visköst medium från position- er på substratet.

7. Förfarande enligt nàgot av föregående krav, varvid åtminstone ett visköst medium som appliceras genom tilläggsutskjutningen skiljer sig från det viskösa medium som appliceras genom screentryckning.

8. Anordning för applicering av ett visköst medium på ett substrat, innefattande screentryckningsorgan för screentryckning av för- bestämda mängder av nämnda viskösa medium till för- bestämda positioner på substratet, kännetecknad av utskjutningsorgan för utskjutning av förbestämda ytterligare mängder av visköst medium till förbestämda positioner på det screentryckta substratet.

9. Anordning enligt krav 8, innefattande inspektionsorgan för inspektion av resultaten av screentryckningen och utskjutningen, processorgan för fastställande av fel hos screen- tryckningen och utskjutningen på basis av inspektionen, och korrigeringsorgan för korrigering av åtminstone några av nämnda fel, varvid nämnda korrigeringsorgan innefattar utskjutningsorgan anordnat för kompletterande utskjutning av mängder av visköst medium på det screen- tryckta substratet.

10. Anordning enligt krav 8, innefattande inspektionsorgan för inspektion av resultaten av screentryckningen, processorgan för fastställande av fel hos screen- tryckningen på basis av inspektionen, och 10 15 20 25 30 35 518 640 13 korrigeringsorgan för korrigering av åtminstone några av nämnda fel, varvid nämnda korrigeringsorgan innefattar utskjutningsorgan anordnat för kompletterande utskjutning av mängder av visköst medium på det screen- tryckta substratet.

11. ll. Anordning enligt krav 9 eller 10, varvid nämnda korrigeringsorgan innefattar avlägsningsorgan för av- lägsnande av visköst medium fràn det screentryckta substratet.

12. Anordning enligt något av kraven 9-11, varvid nämnda utskjutningsorgan för utskjutning av ytterligare mängder visköst medium till förbestämda positioner pà substratet och det kompletterande utskjutningsorganet utgörs av samma utskjutningsorgan.

13. Anordning för applicering av ytterligare visköst medium på ett screentryckt substrat, kännetecknad av utskjutningsorgan för utskjutning av nämnda ytterlig- are mängder visköst medium till förbestämda positioner pà substratet.

14. Anordning enligt krav 13, innefattande inspektionsorgan för inspektion av resultaten av screentryckningen och utskjutningen, processorgan för fastställande av fel hos screen- tryckningen och utskjutningen pà basis av inspektionen, och korrigeringsorgan för korrigering av åtminstone nàgra av nämnda fel, varvid nämnda korrigeringsorgan innefattar utskjutningsorgan anordnat för kompletterande utskjutning av mängder av visköst medium på det screen- tryckta substratet. 10 15 20 25 30 518 640 14

15. Anordning enligt krav 13, innefattande inspektionsorgan för inspektion av resultaten av screentryckningen, processorgan för fastställande av fel hos screen- tryckningen pà basis av inspektionen, och korrigeringsorgan för korrigering av åtminstone några av nämnda fel, varvid nämnda korrigeringsorgan innefattar utskjutningsorgan anordnat för kompletterande utskjutning av mängder av visköst medium på det screen- tryckta substratet.

16. Anordning enligt krav 14 eller 15, varvid korrigeringsorganet innefattar avlägsningsorgan för avlägsnande av visköst medium från det screentryckta substratet.

17. Anordning enligt något av kraven 14-16, varvid nämnda utskjutningsorgan för utskjutning av ytterligare mängder visköst medium till förbestämda positioner pà substratet och det kompletterande utskjutningsorganet utgörs av samma utskjutningsorgan.

18. Användning av screentryckning och efterföljande utskjutning för applicering av ett visköst medium pà ett substrat.

19. Användning av utskjutning av visköst medium för applicering av ytterligare visköst medium pà ett screen- tryckt substrat.