模板印刷機的印刷頭的制作方法
【專利摘要】一種用于在電子基板上印刷粘性材料的模板印刷機包括：模板，其具有形成在其內的孔隙；印刷頭，位于所述模板上方并且被配置成在所述模板的孔隙中沉積粘性材料。所述印刷頭包括：限定細長的腔室的殼體；限定通道的源端口，所述通道具有定位成允許粘性材料流入所述細長的腔室內的入口；一對限定狹槽的刮刀，所述狹槽設有出口，粘性材料能夠從所述出口流出所述細長的腔室；細長的柱塞，可在所述細長的腔室內移動以減少粘性材料在所述細長的腔室內的體積；以及至少一個傳感器，用于檢測所述細長的腔室內的粘性材料的壓力。
【專利說明】模板印刷機的印刷頭

【背景技術】
[0001]在制造表面貼裝印刷電路板中，模板印刷機可以用于在電路板上印刷焊膏。通常，具有焊盤圖案的電路板或者上面將沉積焊膏的一些其他導電表面被自動進給到模板印刷機中，并且在電路板上印刷焊膏之前，電路板上的一個或多個小孔或標記(稱為“基準點”)用于正確對準電路板和模板印刷機的模板或絲網(wǎng)。在一些系統(tǒng)中，光學對準系統(tǒng)用于對準電路板和模板。
[0002]一旦電路板與印刷機中的模板正確對準，電路板就升高到模板，在模板上施配焊膏，并且刮刀(或刮板)橫穿模板以迫使焊膏穿過模板中的孔隙并到達電路板上。隨著刮板移動穿過模板，焊膏容易在刮刀前滾動，這樣有利地使焊膏混合并剪切以便獲得所需粘度，從而便于填充絲網(wǎng)或模板中的孔隙。焊膏通常從標準匣施配到模板上。
[0003]在一些模板印刷機中，當刮板返回到用于在第二電路板上印刷的初始位置時，刮板下方剩余的任何過多的焊膏在完全橫穿模板之后留在模板上。在一些模板印刷機中，第二刮板在與第一刮板相反的方向上移動穿過模板。在交替的電路板上使用第一刮板和第二刮板以在模板的孔隙上連續(xù)穿過焊膏的輥子，從而印刷在每個連續(xù)的電路板上。在利用兩個刮板的模板印刷機中，仍然存在的問題是在一個生產日結束時，或者當將要更換模板時，過多的焊膏通常留在模板上并且必須手動清除。另外，在這些已知的印刷機中，難以維持所需的粘度，因為揮發(fā)性溶劑從焊膏逸出，從而影響焊膏的粘度。
[0004]在這些模板印刷機中，刮刀通常相對于模板成預設角度以在焊膏上施加向下的壓力，從而隨著刮板移動穿過模板迫使焊膏穿過模板中的孔隙。根據(jù)刮刀橫穿模板的速度并且根據(jù)刮刀在焊膏上所需的向下壓力來選擇刮刀的角度。希望隨著刮板橫穿模板在焊膏上維持一致的壓力，然而，在典型的印刷機中，由于焊膏粘度在整個生產運行中發(fā)生變化并且由于刮板驅動裝置施加的壓力導致刮板變形所引起的刮板角度發(fā)生變化，壓力發(fā)生變化。
[0005]針對如上所述的一些問題，美國專利N0.5，947，022,N0.6，324，973,N0.6，453，810和N0.6，955，120描述了改進的焊膏印刷頭，這些專利的每個通過引用的方式全部合并于此。這些專利描述了具有腔室的活動印刷頭，該腔室包括與供應焊膏的可移動匣連接的端口。焊膏穿過可移動匣進入腔室中，然后從施配狹槽出來，穿過模板并到達所需圖案的電路板上。
[0006]目前需要一種尤其是在印刷頭的整個寬度上具有改善的壓力控制、更大柔性、需要操作者更少維護和更高價值的印刷頭。


【發(fā)明內容】

[0007]本文公開的改進的印刷頭包括具有直接壓力控制系統(tǒng)的腔室，所述直接壓力控制系統(tǒng)用于從所述腔室排出粘性材料?！罢承浴辈牧鲜窃诮o定配置和條件下具有足以使材料在沒有其他外力的作用下不會自然(只在簡單的重力原理下)流動以填充所述腔室內的施配區(qū)并且從施配區(qū)施配的粘性的材料。本發(fā)明的粘性材料印刷頭(還稱為“施配頭”)具有粘性材料(例如，焊膏)可以穿過的腔室。印刷頭包括:至少一個源端口，其可以與粘性材料的源連接，例如，焊膏匣；以及施配狹槽，粘性材料可以穿過施配狹槽從腔室出來。
[0008]所述印刷頭可以安裝在框架上，模板也可以安裝在該框架上。所述模板定位在所述印刷頭的施配狹槽與所述基板(例如，印刷電路板)之間。粘性材料因此可以從印刷頭穿過模板中的孔隙到基板表面上的選定位置。
[0009]本發(fā)明的多個方面涉及一種用于在電子基板上印刷粘性材料的模板印刷機。在一個實施例中，所述模板印刷機包括:模板，其具有形成在其內的孔隙；印刷頭，位于所述模板上方并且被配置成在所述模板的孔隙中沉積粘性材料。所述印刷頭包括:限定細長的腔室的殼體；限定通道的源端口，所述通道具有定位成允許粘性材料流入所述細長的腔室內的入口 ；一對限定狹槽的刮刀，所述狹槽設有出口，粘性材料能夠從所述出口流出所述細長的腔室；細長的柱塞，可在所述細長的腔室內移動以減少粘性材料在所述細長的腔室內的體積；以及至少一個傳感器，用于檢測所述細長的腔室內的粘性材料的壓力。
[0010]所述模板印刷機的實施例進一步包括控制器，所述控制器與所述印刷頭連接以控制細長的柱塞的操作，進而維持所需壓力的粘性材料。所述印刷頭可以進一步包括電機，所述電機連接到所述印刷頭的殼體以及所述控制器上，從而在所述控制器的控制下驅動所述細長的柱塞在所述細長的腔室內運動。至少一個傳感器可以包括沿著所述細長的腔室的壁設置的壓力傳感器。所述模板印刷機可以進一步包括柔性膜，所述柔性膜位于所述細長的柱塞與設置在所述細長的腔室內的粘性材料之間。所述刮刀可以朝著彼此成角度。模板印刷機可以進一步包括沿著所述細長的腔室的長度放置的三個傳感器。
[0011]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于印刷焊膏的方法，所述方法包括:供應粘性材料到印刷頭的細長的腔室；用細長的柱塞在所述粘性材料上施加壓力，從而使所述粘性材料移位到基板上；并且感測所述細長的腔室內的壓力以將所述粘性材料維持在所需的壓力。
[0012]所述方法的實施例進一步包括通過對從所述細長的腔室內的多個壓力傳感器獲取的讀數(shù)取平均值以控制所述細長的腔室內的粘性材料的壓力來感測所述細長的腔室內的壓力。所述方法可以進一步包括在所述細長的柱塞與所述細長的腔室內的粘性材料之間放置柔性膜。所述方法可以進一步包括在將所述粘性材料維持在所需的壓力的同時供應粘性材料到所述細長的腔室?？梢栽谒黾氶L的腔室的左手側以及所述細長的腔室的右手側感測壓力。所述方法可以包括在印刷行程期間主動控制從所述細長的腔室排出的粘性材料的量。所述粘性材料可以是焊膏，并且所述方法可以進一步包括使所述焊膏穿過模板使得從所述細長的腔室排出焊膏用于有選擇地沉積在所述基板上。
[0013]本發(fā)明的另一方面涉及一種印刷頭，所述印刷頭包括:限定細長的腔室的殼體；限定通道的源端口，所述通道具有定位成允許粘性材料流入所述細長的腔室內的入口 ；一對限定狹槽的刮刀，所述狹槽設有出口，粘性材料能夠從所述出口流出所述細長的腔室的出口 ；細長的柱塞，可在所述細長的腔室內移動以減少粘性材料在所述細長的腔室內的體積；以及用于檢測所述細長的腔室內的粘性材料的壓力的裝置。
[0014]印刷頭的實施例可以進一步包括控制器，所述控制器與所述印刷頭連接以控制細長的柱塞的操作，進而將粘性材料維持在所需的壓力。所述印刷頭可以進一步包括電機，所述電機連接到所述印刷頭的殼體以及所述控制器上，從而在所述控制器的控制下驅動所述細長的柱塞在所述細長的腔室內運動。所述用于檢測壓力的裝置可以包括沿著所述細長的腔室的壁設置的壓力傳感器。所述印刷頭可以進一步包括在所述細長的腔室內的所述細長的柱塞下方的柔性膜。所述刮刀可以朝著彼此成角度。所述用于檢測壓力的裝置可以包括沿著所述細長的腔室的長度放置的三個傳感器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖并非旨在按照比例繪制。圖中，在多張附圖中示出的每個相同或幾乎相同的部件用相似的數(shù)字表示。為了簡潔的目的，沒有在每張附圖中標出每個部件。圖中:
[0016]圖1是本發(fā)明的實施例的模板印刷機的前透視圖；
[0017]圖2是印刷頭臺架系統(tǒng)所支撐的印刷頭的透視圖；
[0018]圖3是圖2所示的印刷頭和印刷頭臺架系統(tǒng)的端視圖；
[0019]圖4是從模板印刷機的一端取下的印刷頭的透視圖；
[0020]圖5是從模板印刷機的另一端取下的圖4所示的印刷頭的透視圖；
[0021]圖6A是刮刀成30°角度的印刷頭的剖視圖；
[0022]圖6B是刮刀成45°角度的印刷頭的剖視圖；
[0023]圖7是印刷頭的透視剖視圖；以及
[0024]圖8是本發(fā)明的另一個實施例的印刷頭的剖視圖。

【具體實施方式】
[0025]為了說明的目的，以下參照用于在電路板上印刷焊膏的模板印刷機描述本發(fā)明的實施例。該設備及相關聯(lián)方法還可以用于需要在各種基板上施配其他粘性材料或印刷材料(例如，膠水、粘合劑和封裝劑)的其他應用。例如，該設備可以用于印刷用作芯片級封裝的底部填充的環(huán)氧樹脂。本發(fā)明的實施例的印刷頭可以用于模板印刷機。在某些實施例中，模板印刷機可以包括由 Speedline Technologies, Inc.(Franklin, Massachusetts)提供的
Acce I a?或Momentum?:系列模板印刷機平臺。
[0026]本發(fā)明的實施例的印刷頭被設計成提供受控涂覆的印刷材料，用于自動化模板印刷操作。如上所述，印刷材料可以是焊膏、粘合劑或其他印刷材料。材料不受周圍環(huán)境影響并且在調節(jié)的受控壓力下涂覆到模板上。印刷材料封閉在細長的殼體中，所述殼體的唯一出口位于底部，該殼體的底部保持緊密地抵靠模板。印刷頭包括在殼體頂部上細長的機械柱塞，所述機械柱塞提供用于以受控壓力將材料涂覆到模板上的裝置。沿著殼體的長度設置幾個壓力傳感器以測量腔室內的內部材料壓力。在操作期間，有兩個力要考慮，第一個是物理殼體抵靠模板的力，第二個是殼體的腔室內的材料抵靠模板所施加的壓力。第一個力由印刷頭z軸控制器控制，并且第二個力受到殼體柱塞的控制。
[0027]現(xiàn)在參照附圖，尤其是參照圖1，通常以10表示本發(fā)明的實施例的模板印刷機。如圖所示，模板印刷機10包括支撐模板印刷機的部件的框架12。模板印刷機的部件可以部分地包括控制器14、顯示器16、模板18和印刷頭組件或印刷頭(一般表示為20)，該印刷頭被配置成按照以下更加詳述的方式涂覆焊膏。
[0028]如圖1所示并且如以下所述，模板和印刷頭可以適當?shù)伛罱拥交蛘哌B接到框架
12。在一個實施例中，印刷頭20可以安裝在印刷頭臺架22上，所述印刷頭臺架22可以安裝在框架12上。印刷頭臺架22允許印刷頭20在控制器14的控制下在y軸方向上移動并且隨著印刷頭與模板18接合而在印刷頭上施加壓力。如以下更詳細地描述，印刷頭20可以放置在模板18上方并且可以在z軸方向上下降以接觸并密封接合模板。
[0029]模板印刷機10還可以包括輸送系統(tǒng),所述輸送系統(tǒng)具有導軌24和26,所述導軌24和26用于將印刷電路板(在本文中有時候稱為“印刷線路板”、“基板”或“電子基板”)輸送到模板印刷機的印刷位置。導軌24和26在本文中有時候可以稱為“牽引進給機構”，所述導軌24和26被配置成進給、加載或者說是輸送電路板到模板印刷機的工作區(qū)(在本文中也可以稱為“打印巢”)，并且從打印巢卸載電路板。
[0030]模板印刷機10具有支撐組件28以支撐電路板，所述支撐組件28上升并固定電路板使得該電路板在打印操作期間保持穩(wěn)定。在某些實施例中，基板支撐組件28可以進一步包括特定的基板支撐系統(tǒng)，例如，固體支架，多個銷釘或柔性工具，當電路板在印刷位置時，所述基板支撐系統(tǒng)位于電路板下方?；逯蜗到y(tǒng)可以部分地用于支撐電路板的內部區(qū)域以在印刷操作期間防止電路板撓曲或翹曲。
[0031]在一個實施例中，如以下更加詳細的描述，印刷頭20可以被配置成從來源接收焊膏，例如，施配器，比如焊膏匣，所述來源在印刷操作期間提供焊膏到印刷頭?？梢圆捎霉父嗟钠渌椒▉泶嫦?。例如，可以手動地將焊膏放置在刮刀之間，或者從外部來源放置焊膏。另外，在某些實施例中，控制器14可以被配置成使用具有合適的操作系統(tǒng)(例如，Microsoft DOS或Windows XP操作系統(tǒng))的個人計算機，所述個人計算機具有專用軟件來控制模板印刷機10的操作。控制器14可以與主控制器聯(lián)網(wǎng)，所述主控制器用于控制制造電路板的生產線。
[0032]在一種配置中，模板印刷機10按照如下方式操作。使用傳輸軌道24和26將電路板裝載到模板印刷機10中。支撐組件28升高并且將電路板固定在印刷位置。印刷頭20然后在z軸方向上下降，直到印刷頭的刮刀以所需的壓力接觸模板18。印刷頭20然后通過印刷頭臺架22在y軸方向上移動橫穿模板18。印刷頭20沉積焊膏穿過模板18上的孔隙并且到達電路板上。一旦印刷頭穿過孔隙完全橫穿模板18，印刷頭升高離開模板并且電路板下降回到傳輸軌道24和26上。從模板印刷機10釋放并輸送電路板，使得第二電路板可以裝載到模板印刷機中。為了在第二電路板上印刷，印刷頭在z軸方向上下降到與模板接觸并且在與第一電路板的方向相反的方向上移動橫穿模板18。
[0033]仍然參照圖1，為了在印刷之前使模板18與電路板對準并且在印刷之后檢查電路板的目的，可以設置成像系統(tǒng)30。在一個實施例中，成像系統(tǒng)30可以設置在模板18與支撐電路板的支撐組件28之間。成像系統(tǒng)30連接到成像臺架32以移動成像系統(tǒng)。在一個實施例中，成像臺架32可以連接到框架12上，并且包括在框架12的縱梁之間延伸的梁以提供成像系統(tǒng)30在y軸方向上在電路板上方往復運動。成像臺架32可以進一步包括匣裝置，該匣裝置容納成像系統(tǒng)30，并且所述閘裝置被配置成在X軸方向上沿著梁的長度運動。在焊膏印刷的領域中，用于移動成像系統(tǒng)30的成像臺架32的結構是公知的。布置是使得成像系統(tǒng)30可以分別位于在模板18下方和電路板上方的任意位置以捕獲電路板或模板的預定區(qū)域的圖像。在其他實施例中，當成像系統(tǒng)位于在印刷位置之外時，成像系統(tǒng)可以位于模板和電路板上方或下方。
[0034]參照圖2和圖3，示出了印刷頭20和印刷頭臺架22。如圖所示，印刷頭臺架22沿著一對導軌34和36騎行以實現(xiàn)印刷頭臺架和印刷頭20在y軸方向的運動。提供了連接到驅動電機(未示出)上的滾珠螺桿38以用于驅動印刷頭臺架22沿著導軌在I軸方向上運動。在另一個實施例中，可以提供皮帶和皮帶輪機構以用于替代滾珠螺桿驅動機構以實現(xiàn)使印刷頭臺架22沿著導軌運動。提供了驅動組件40以用于使印刷頭20在z軸方向上相對于印刷頭臺架22運動。布置是使得滾珠螺桿38在控制器14的命令下使印刷頭臺架22和印刷頭20運動以執(zhí)行印刷行程。如以下更加詳細的描述，印刷頭20被配置成在z軸方向上運動，以便與模板18接合，所述模板18用于在印刷行程期間當印刷頭20在y軸方向上運動時在模板的孔隙內沉積粘性材料(例如，焊膏)。
[0035]印刷頭臺架22支撐印刷頭20的工作部件。如圖所示，印刷頭20包括支撐支架42，所述支撐支架42適當?shù)毓潭ǖ接∷㈩^臺架22，使得印刷頭位于印刷頭臺架的中心。印刷頭20進一步包括:細長的腔室殼體44，所述腔室殼體44固定在支撐支架42上；柱塞46 ；和阻塞致動組件48，被設計成使柱塞相對于腔室殼體垂直運動。
[0036]參照圖3至圖5，腔室殼體44包括矩形主體50，所述矩形主體50具有頂壁52及兩個側壁54和56。一對端蓋58和60封閉腔室殼體44的主體50的端部，這對端蓋支撐各自的材料供應匣62和64。具體地，如圖3所示的左手供應匣62連接到固定在端蓋58上的緊固件66上并且由所述緊固件66支撐，以輸送粘性材料到腔室殼體44的左手側。類似地，右手供應匣64連接到固定在端蓋60上的緊固件68上并且由所述緊固件68支撐，以輸送粘性材料到腔室殼體44的右手側。布置是使得粘性材料輸送到腔室殼體44的兩端以確保施配操作期間在腔室殼體中沉積適量的粘性材料?？梢匝刂皇覛んw44的長度適當?shù)卦O置一個或多個額外的供應匣以輸送粘性材料到腔室殼體的內部區(qū)域中用于長印刷頭。
[0037]現(xiàn)在特別參照圖4和圖5，細長的柱塞46被設計成密封地安裝在細長的腔室內，并且可通過形成在腔室殼體的頂壁52中的開口 70進入，所述細長的腔室設置在腔室殼體44中。如圖所示，細長的柱塞46包括在細長的腔室內往復運動的窄主體部72以及比主體部寬的上凸緣部74。柱塞致動組件48包括:柱塞致動器76，其固定在細長的柱塞46的上凸緣部74上；一對滾珠螺桿78和80，允許柱塞致動器相對于支撐支架42在z軸方向上運動；一對滑輪82和84，由安裝在支撐支架上的皮帶86和單個步進電機88驅動。步進電機88被圖示為安裝在支撐支架42的頂面上；然而，在另一個實施例中，步進電機可以安裝在支撐支架下方在柱塞致動器76所限定的空間中，從而節(jié)省空間。連接到控制器14上的電路板90被設置用于控制步進電機88以及印刷頭20的其他部件的操作。布置是使得皮帶86和皮帶輪82和84在步進電機88操作時繞著它們各自的滾珠螺桿78和80使柱塞致動器76在z軸方向上運動。細長的柱塞46的主體部72在運行時進入腔室殼體44的腔室中以在粘性材料上施加壓力。
[0038]參照圖6A和圖6B，另外參照圖7，印刷頭20的腔室殼體44進一步包括形成在腔室殼體的主體50中的腔室92。如圖所示，通過開口 70可進入腔室92并且所述腔室92被配置成從端口(例如，如圖6A和圖6B所示的端口 94)接收粘性材料，所述端口與其各自的供應匣62或64流體連通。當柱塞通過柱塞致動器組件48在z軸方向上向下運動時,通過細長的柱塞46對腔室92中的粘性材料加壓。
[0039]印刷頭20進一步包括一對刮刀96和98，這對刮刀通過樞轉機構100和102可樞轉地連接到各自的端蓋(如圖6A和圖6B所示的端蓋58)上。如圖所示，每個刮刀96和98在彼此相向的方向上成角度以限定狹槽104，穿過所述狹槽104施配粘性材料。在操作期間，印刷頭20通過驅動組件40下降以接合模板18，使得刮刀96和98以預設的壓力接合模板。一旦充分接合，通過細長的柱塞46加壓的腔室92內的粘性材料進入形成在模板上的孔隙以在電子基板上沉積粘性材料。圖6A示出了刮刀96和98相對于水平面成30°角。圖6B示出了與水平面成45°角的刮刀96和98?？梢愿鶕?jù)沉積在電子基板上的粘性材料的類型以及其他操作參數(shù)來選擇刮刀96和98的角度。設置端蓋58和60允許快速釋放和附接具有不同角度的刮刀，所述端蓋58和60具有連接到刮刀96和98上的樞轉機構100 和 102。
[0040]重新參照圖5，另外參照圖6A和圖6B，為了在腔室92內獲得規(guī)定壓力的粘性材料,細長的殼體44的背側56設有若干個壓力傳感器,均以106表不。同樣,壓力傳感器106被配置成通過例如使用控制器14和電路板90對腔室內壓力取平均值來測量腔室殼體44的腔室92內的壓力。盡管圖5示出了四個壓力傳感器106，但是可以設置任意數(shù)量的壓力傳感器，例如，三個壓力傳感器，以測量腔室92內的粘性材料的壓力。
[0041]如圖6A和圖6B所示，當柱塞46通過柱塞致動器組件48的柱塞致動器76在z軸方向上運動到細長的腔室92中時，腔室內的粘性材料被加壓。在某些實施例中，提供所需的或預設的壓力用于從印刷頭20最佳地施配材料。每個壓力傳感器106在108連接到控制器14和/或電路板90，其中控制器被配置成操縱柱塞致動器以達到預設壓力。具體地，控制器14被配置成響應于從壓力傳感器106獲得的讀數(shù)使用柱塞致動器組件48來控制柱塞46的操作并且供應粘性材料，所述粘性材料通過供應匣62和64提供給腔室92。這種布置可以稱為“閉環(huán)”系統(tǒng)，其中材料供應和材料加壓由控制器14(和/或電路板90)自動執(zhí)行以控制印刷頭20的這種功能。
[0042]參照圖8，在一個實施例中，柔性膜110位于細長的柱塞46與細長的腔室92內設置的粘性材料之間。柔性膜I1被設置成使細長的柱塞46與粘性材料分離以更好地控制腔室92內的粘性材料的壓力。
[0043]在某些實施例中，驅動細長的柱塞46在細長的腔室92內運動的步進電機88可以通過控制器14(和/或電路板90)編程從而使粘性材料(例如，焊膏)在腔室內振動。在填充模板上的空孔隙時，柱塞46的振動有助于從印刷頭20輸送粘性材料到模板18。在其他實施例中，另一個裝置，例如，壓電裝置，可以用于特別是以高頻使細長的柱塞46振動。這種裝置可以獨立于步進電機88、細長的柱塞46和柱塞致動器組件48。
[0044]在操作期間，可以實現(xiàn)印刷頭20的幾種工作模式。在“準備印刷”模式，足夠的填充材料輸被送到印刷頭20的細長的腔室92，并且刮刀96和98以零容納力(housingforce)和零材料壓力與模板18接觸。
[0045]在“印刷”模式中，刮刀96和98接合模板18或者說是以規(guī)定的力對著模板運動，其中在印刷頭臺架22以預定的距離和速度驅動印刷頭20橫穿模板和電路板的同時，細長的柱塞46對保持在細長的腔室92內的粘性材料施力。在“印刷”模式中，監(jiān)控細長的腔室92的內部材料壓力，并且細長的柱塞46的位置通過控制器14 (和/或電路板90)連續(xù)調節(jié)以維持規(guī)定的壓力。另外，可以在柱塞46上施加振蕩或振動運動以幫助將粘性材料均勻地轉移并壓入到模板18的孔隙中。這種運動還可以受到控制器14(和/或電路板90)的控制。
[0046]在“填充材料”模式下，印刷頭20的刮刀96和98以規(guī)定的壓力對抗被支撐的模板18或平表面。細長的柱塞46最初在行程的印刷工作端的下端處或下方或者接觸現(xiàn)有填充材料的頂部。隨著粘性材料通過各自的供應匣62和64穿過端口 94進給到細長的腔室92中，內部材料壓力被監(jiān)控并且細長的柱塞46上升以便維持規(guī)定的填充壓力。因此，細長的柱塞46的運動通過控制器14(和/或電路板90)與填充材料協(xié)調。填充持續(xù)到細長的柱塞46到達行程的印刷工作范圍的頂端。當材料填充正在進行時，可以在柱塞46上施加如上所述的振動運動以幫助在整個殼體腔室92上均勻地分配材料。
[0047]在“清潔”模式下，細長的柱塞46可以上升到細長的殼體44的腔室92以外以便于清潔柱塞和殼體。
[0048]在“上升”模式下，細長的殼體44可以上升離開模板18以幫助清潔或者更換模板?！吧仙蹦Ｊ娇梢岳脄軸運動路徑來減輕印刷頭20與模板18之間的粘附。
[0049]在一個實施例中，印刷頭包括在每個端的源端口，所述源端口被配置成接收標準的三盎司或六盎司焊膏匣，所述焊膏匣在印刷操作期間將焊膏提供給印刷頭。每個匣連接到氣動空氣軟管的一端，空氣軟管的另一端與迫使焊膏從匣進入印刷頭的空氣壓縮機連接。本領域技術人員容易理解的是，印刷頭可以適于接收其他標準、或非標準的匣或其他來源的焊膏。除氣壓之外或代替氣壓，可以使用機械裝置，例如活塞，以迫使焊膏從匣進入印刷頭。
[0050]可以在印刷頭設置任意數(shù)量的源端口，從而與印刷頭連接更多或更少的匣。根據(jù)印刷頭的長度和使用的匣的容量來選擇匣的數(shù)量。印刷頭的長度部分地基于將要在其上進行印刷的電子基板(例如，電路板)的寬度來確定。如果電路板的尺寸發(fā)生變化，那么印刷頭可以替換成具有針對新電路板設定尺寸的長度的新印刷頭。還可以減小施配狹槽的有效長度(其中沿著與圖示節(jié)段的平面垂直的軸測量長度)以通過部分地覆蓋一部分狹槽來適應更小的電路板。在某些實施例中，施配狹槽長度約20cm至約60cm (8至24英寸)。
[0051]如上所述，印刷頭包括限定細長的腔室的殼體。在一個實施例中，柔性膜(圖8)將腔室分隔成活化區(qū)和施配區(qū)。在特定的實施例中，施配區(qū)域的長度為20cm至60cm，直徑/寬度為約1cm。膜可以是由柔性聚合物形成的，例如，膠乳或硅樹脂。
[0052]如上所述，當印刷頭在降低的印刷位置使得印刷頭與模板接觸時，模板印刷機通過從匣供應焊膏到施配區(qū)來工作。當施配區(qū)填滿焊膏時，壓縮氣源泵送氣體到活化區(qū)中，從而對抗柔性膜施加壓力。柔性膜由于此壓力的作用朝著狹槽移動，并且焊膏由此從施配區(qū)穿過狹槽自腔室離開。然后，施配的焊膏流到定位在基板上方的模板(例如，印刷電路板)上，焊膏穿過模板中的孔隙以預定圖案流動到印刷電路板上。
[0053]在兩個刮刀之間，焊膏被加壓。為了防止加壓的焊膏破壞形成在刮刀與模板的界面處的密封，在印刷頭上施加力以對抗模板擠壓印刷頭。可以通過氣動致動器施加力。在印刷頭橫穿模板的行程末端，此前在后的刮刀變成在前的刮刀，因為印刷頭在相反方向上橫穿模板返回。
[0054]在某些實施例中，印刷頭與具有計算機可讀介質的控制器連接，所述控制器與處理器連接，所述處理器用于執(zhí)行存儲在存儲介質上的軟件代碼。
[0055]使用移位機構(使用或不使用柔性膜)允許這樣一種印刷頭設計:腔室的移位區(qū)在與腔室的長軸垂直的平面上可以具有非常小的橫截面，而焊膏仍然可以沿著狹槽的長度基本上均勻地穿過狹槽進行施配。使用相對較小的施配區(qū)以及均勻流出腔室外的焊膏有助于減少或延遲焊膏開始凝結。此外，移位機構允許對焊膏流過狹槽進行高響應管理。
[0056]在其他實施例中，使用如上所述的裝置和方法印刷除焊膏之外的粘性材料。在一個實施例中，從印刷頭印刷液體環(huán)氧樹脂。液體環(huán)氧樹脂可以用作芯片級封裝的底部填充，其中環(huán)氧樹脂沉積在印刷電路板上約lcm2的區(qū)域中，然后將芯片貼裝在環(huán)氧樹脂上。
[0057]因此，應當看到本發(fā)明的實施例的印刷頭在印刷操作期間能精確地控制印刷頭的腔室內的壓力。印刷頭實現(xiàn)的精確壓力控制提高了印刷操作的質量。具體地，印刷頭能在腔室內維持粘性材料的一致壓力以提高印刷沉積在整個電子基板的寬度上的完整性。
[0058]實施例的應用不限于以下說明闡述的或附圖圖示的結構細節(jié)和元件布置。另外，本文使用的措辭和術語是為了說明的目的并且不應當視為限制。本文中使用“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其變型意味著涵蓋其后列出的各項及其等同物以及附加項。
[0059]因此已經(jīng)描述了至少一個實施例的若干方面，要理解的是，本領域技術人員將能容易地進行變更、修改和改進。這些變更、修改和改進旨在成為本發(fā)明的一部分，并且旨在落入本發(fā)明的范圍內。因此，上述說明和附圖只是舉例。
【權利要求】
1.一種用于在電子基板上印刷粘性材料的模板印刷機，所述模板印刷機包括: 模板，其具有形成在其內的孔隙； 印刷頭，其位于所述模板上方并且被配置成在所述模板的孔隙中沉積粘性材料，所述印刷頭包括:限定細長的腔室的殼體； 限定通道的源端口，所述通道具有定位成允許粘性材料流入所述細長的腔室內的入Π ； 一對限定狹槽的刮刀，所述狹槽設有出口，粘性材料能夠從所述出口流出所述細長的腔室； 細長的柱塞，所述細長的柱塞可在所述細長的腔室內移動以減少粘性材料在所述細長的腔室內的體積；以及 至少一個傳感器，其用于檢測所述細長的腔室內的粘性材料的壓力。
2.根據(jù)權利要求1所述的模板印刷機，進一步包括控制器，所述控制器與所述印刷頭連接以控制細長的柱塞的操作，以將粘性材料維持在所需的壓力。
3.根據(jù)權利要求2所述的模板印刷機，其中所述至少一個傳感器包括沿著所述細長的腔室的壁設置的壓力傳感器。
4.根據(jù)權利要求2所述的模板印刷機，其中所述印刷頭進一步包括電機，所述電機連接到所述印刷頭的殼體以及所述控制器，以在所述控制器的控制下驅動所述細長的柱塞在所述細長的腔室內運動。
5.根據(jù)權利要求1所述的模板印刷機，進一步包括柔性膜，所述柔性膜位于所述細長的柱塞與設置在所述細長的腔室內的粘性材料之間。
6.根據(jù)權利要求1所述的模板印刷機，其中所述刮刀朝著彼此成角度。
7.根據(jù)權利要求1所述模板印刷機，進一步包括沿著所述細長的腔室的長度放置的三個傳感器。
8.一種用于印刷焊膏的方法，包括: 供應粘性材料到印刷頭的細長的腔室； 用細長的柱塞施加壓力到所述粘性材料，以使所述粘性材料移位到基板上；以及 感測所述細長的腔室內的壓力以將所述粘性材料維持在所需的壓力。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中感測所述細長的腔室內的壓力包括對從所述細長的腔室內的多個壓力傳感器獲取的讀數(shù)取平均值以控制所述細長的腔室內的粘性材料的壓力。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括在所述細長的柱塞與所述細長的腔室內的粘性材料之間放置柔性膜。
11.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括在將所述粘性材料維持在所需壓力的同時供應粘性材料到所述細長的腔室。
12.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中在所述細長的腔室的左手側以及所述細長的腔室的右手側感測壓力。
13.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括在印刷行程期間主動控制從所述細長的腔室排出的粘性材料的量。
14.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述粘性材料是焊膏，并且其中所述方法進一步包括當焊膏從所述細長的腔室排出時使所述焊膏穿過模板以有選擇地沉積在所述基板上。
15.一種印刷頭，包括: 限定細長的腔室的殼體；限定通道的源端口，所述通道具有定位成允許粘性材料流入所述細長的腔室內的入Π ； 一對限定狹槽的刮刀，所述狹槽設有出口，所述粘性材料能夠從所述出口流出所述細長的腔室； 細長的柱塞，所述細長的柱塞可在所述細長的腔室內移動以減少粘性材料在所述細長的腔室內的體積；以及 裝置，其用于檢測所述細長的腔室內的所述粘性材料的壓力。
16.根據(jù)權利要求15所述的印刷頭，進一步包括控制器，所述控制器與所述印刷頭連接以控制細長的柱塞的操作，以將粘性材料維持在所需的壓力。
17.根據(jù)權利要求16所述的印刷頭，進一步包括電機，所述電機連接到所述殼體以及所述控制器上，以在所述控制器的控制下驅動所述細長的柱塞在所述細長的腔室內運動。
18.根據(jù)權利要求15所述的印刷頭，其中所述用于檢測壓力的裝置包括沿著所述細長的腔室的壁設置的壓力傳感器。
19.根據(jù)權利要求15所述的印刷頭，進一步包括在所述細長的腔室內的所述細長的柱塞下方的柔性膜。
20.根據(jù)權利要求15所述的印刷頭，其中所述用于檢測壓力的裝置包括沿著所述細長的腔室的長度放置的三個傳感器。
【文檔編號】B41F15/08GK104203579SQ201380016136
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年2月7日 優(yōu)先權日:2012年2月8日
【發(fā)明者】詹姆斯·林奇, 丹尼斯·G.·道爾, 肯尼斯·金, 約瑟夫·A.·貝格, 約翰·喬治·克勞瑟 申請人:伊利諾斯工具制品有限公司