用于喷射小滴的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本文公开的发明涉及将粘性介质喷射在基底上。更确切地，其涉及一种用于将粘性介质的小滴喷射在基底上的喷射器以及一种用于喷射这种小滴的方法。
【背景技术】
[0002]喷射器和方法在本领域中已知用于将流体的粘性介质(例如焊膏或粘合剂)的小滴喷射在比如印刷线路板(PWB)的基底上，从而在将部件安装在基底上之前在基底上形成沉积物。这种喷射器通常包括用于在喷射之前容纳一定体积的粘性介质的喷嘴空间、与喷嘴空间连通的喷射喷嘴、用于冲击并从喷嘴空间经由喷射喷嘴喷射出小滴形式的粘性介质的冲击装置、以及用于将介质供给到喷嘴空间的供给器。
[0003]在基底的不同位置沉积的粘性介质的量或体积可以通过在彼此顶部上施加若干滴剂从而形成更大沉积物而变化，或者通过例如供给更大或更小体积的粘性介质到喷嘴空间中来改变喷射小滴的体积而变化。
[0004]高生产速度和可靠性是制造例如印刷电路板(PCB)组件时所关注的因素。为了增加生产速度(例如可在吞吐时间或每小时安装部件(cph)方面测量)，可在“联机时(onthe fly)”执行粘性介质的施加，即不用针对基底上的沉积粘性介质的每个位置处停止。可靠性，比如喷射过程的精度和可重复性是所关注的，因为它对最终产物(比如PCB组件)的性能和质量有影响。过小体积的沉积介质可例如导致干接头或松散部件，而过大体积的沉积介质可导致由例如焊球引起的短路或由粘合剂的污染引起的缺陷触头。
[0005]为了增加工艺可靠性，在将粘性介质喷射在基底上之后，执行比如手动检查或自动光学检查(AOI)的光学或视觉检查。然而，检测小的体积变化和时间消耗的比较有限的能力及这种检查的复杂性是与这种技术相关的缺点。
[0006]尽管这种检查可提供增加的工艺可靠性，但是仍需要提供一种喷射器和方法，其会解决至少一些上面提及的问题。
【发明内容】
[0007]公开的技术的目的是提供一种用于将粘性介质小滴喷射在基底上的改进的和更可靠且有效的喷射器和方法。
[0008]公开的技术的该目的和其它目的通过一种具有独立权利要求中限定的特征的喷射器和方法来实现。公开的技术的不同的实施方式在从属权利要求中限定。
[0009]因此，根据公开的技术的第一方面，提供了一种用于将粘性介质小滴喷射在基底上的喷射器。该喷射器包括具有喷嘴空间和喷嘴出口的喷嘴以及用于冲击喷嘴空间中的一定体积的粘性介质使得该一定体积的粘性介质被迫通过喷嘴出口的冲击装置。从而，粘性介质小滴从喷射喷嘴朝向基底喷射。该喷射器还包括传感器布置，其沿喷射的粘性介质小滴的路径布置，并适于检查喷射的粘性介质小滴朝向基底的通道。
[0010]根据公开的技术的第二方面，提供了一种用于将粘性介质小滴喷射在基底上的方法，其中，提供了包括喷嘴空间和喷嘴出口的喷射喷嘴。传感器布置在喷射方向上或者沿喷射的粘性介质小滴的路径设置在喷射喷嘴之后。粘性介质供给进喷嘴空间中，并被冲击，使得粘性介质从喷嘴空间以小滴形式经由喷嘴出口朝向基底喷射出。该方法还包括监控反映粘性介质在传感器装置处的存在的传感器参数。
[0011]公开的技术基于这样的认识，通过将在喷射喷嘴和基底(喷射的粘性介质小滴沉积在该基底上)之间布置小滴传感器布置，喷射特性和喷射的小滴可在喷射过程期间得以监控。可以获得包括例如与由于冲击装置的冲击小滴是否喷射有关的信息在内的信息。从而，可以检测到丢失的滴剂，而不用检查基底表面。如果没有校验由于冲击装置的冲击而喷射的小滴，则该信息可例如通过添加补充介质到基底而用于校正沉积的体积。在当前印刷过程期间，或在额外的补充印刷过程中，该校正可同时或在联机时执行。从而，减少了在检查沉积物下游、之后的时间消耗。
[0012]公开的技术的优点还在于，其提供了对沉积的粘性介质体积的相对完全的实时、或瞬时监控。更确切地，可通过计数喷射滴剂(合起来形成沉积物体积)的数量或通过单独小滴的体积来估计施加到基底上的一定位置的体积。因此，公开的技术能够以单个喷射滴剂的体积的精度来估计沉积的介质的体积，而不会使用任何额外的、下游的光学检查装备。
[0013]在本申请的上下文中，应注意，术语“粘性介质”应理解为焊膏、焊接熔剂、粘合剂、导电粘合剂或用于将部件紧固到基底、导电油墨、电阻膏等的任何其它种类的流体介质，术语“喷射小滴”或“发射物”应理解为响应于冲击装置的冲击而被迫通过喷射喷嘴并朝向基底移动的粘性介质的体积。喷射小滴还可包括由于冲击装置的冲击而喷射的一群小滴。还应注意，术语“沉积物”或“沉积介质的体积”指的是由于一个或多个喷射小滴而施加到基底上一位置的连接的粘性介质量，术语“基底”应理解为印刷线路板(PWD)、印刷电路板(PCB)、用于球栅阵列(BGA)的基底、芯片级封装(CSP)、四方扁平封装(QFP)、晶片、倒装芯片等。
[0014]还应注意，术语“喷射”应理解为非接触分配工艺，与接触分配工艺(比如“流体润湿”)相比，其利用流体射流从喷射喷嘴形成和发射粘性介质小滴至基底。
[0015]通常，喷射器是软件控制的。该软件需要如何将粘性介质施加到特定基底或根据预定喷射计划或喷射工艺的指令。这些指令称为“喷射程序”。因此，喷射程序支持将粘性介质小滴喷射在基底上的工艺，该工艺还称为“喷射工艺”或“印刷工艺”。喷射程序可由在喷射工艺之前离线执行的预处理步骤产生。
[0016]因此，生成喷射程序涉及将与独特或预定基底有关的基底数据或者独特或预定的相同基底组有关的基底数据输入到生成程序；以及基于基底数据，限定出将小滴喷射到基底上的哪个位置。换言之，粘性介质布置成根据预定喷射程序喷射到基底上。
[0017]作为示例，计算机程序用于输入和处理与基底有关的CAD数据等。CAD数据可例如包括表示接触垫的位置和范围的数据以及表示要安装在基底上的每个单独部件的位置、名称和线索的数据。该程序可用于确定将小滴喷射在基底上的哪个位置，使得每个部件具有带所需体积、横向范围和/或高度的沉积物。这是要求知道单个小滴的尺寸和体积、有多少小滴足以覆盖特定部件的需求及每个小滴应当放置在基底上的哪个位置的工艺。
[0018]当对于所有部件的所有小滴构造都已编程时，喷射路径模板可生成，其描述了喷射喷嘴如何移动(例如，通过操作一个或多个喷射器的喷射机器)以将粘性介质小滴喷射在基底上。应理解，喷射器可并存地或连续地操作。喷射路径模板相应地转移至用于运行喷射机器的喷射程序及由此的喷射器。喷射程序还可包括喷射参数(例如，用于控制粘性介质到喷嘴空间中的供给)，并用于控制冲击装置的冲击，以提供具有所需沉积物的基底。
[0019]生成喷射程序的预处理步骤可涉及一些由操作者执行的手动步骤。这可例如涉及输入CAD数据，以及涉及对于特定部件确定小滴应当定位在衬垫上的哪个位置。然而，应认识到，预处理可由例如计算机自动地执行。
[0020]传感器布置可包括传感器装置，其构造成使用传感器控制场的扰动，例如由光传感器控制的电磁场、由电容传感器控制的电场和由例如磁阻或霍尔传感器控制的磁场。传感器布置还可通过将麦克风或压力传感器放置在气刀或现存气流中来实现。应认识到，喷射器可包括其它传感器布置或传感器装置，比如温度或压力传感器，其可改进对喷射过程的监控和控制。
[0021]单个丢失或不存在的发射物或多个随后丢失的发射物可由例如包围在粘性介质中的空气孔隙导致，空气孔隙由将介质供给到喷嘴室的不连续性或缺陷喷射器而引起。在现有技术中，在沉积粘性介质之后，例如在下游检查步骤或在最终测试产物期间，检测具有缺陷印刷结果(即，具有错误体积或不恰当体积的丢失的沉积物)的基底。因此，在检测出误差之前，有若干基底具有缺陷印刷结果的风险，并由此必须重做或抛弃掉。
[0022]因此，本发明的优点在于，其提供了在喷射过程或喷射程序期间监控小滴的喷射的可能性，使得可以在喷射过程期间实时地或至少较早地检测到喷射过程的中断或扰动。从而可以在将基底运送至下游处理线之前，检测到印刷结果的潜在的缺陷，这可提高产量，降低废品率，并减少基底的重做。
[0023]公开的技术的优点还在于，其提供了节省额外的下游检查步骤，比如手动检查或自动光学检查(AOI)的可能性。减少生产线的工具数量和/或操作者数量可有利地降低生产成本。
[0024]对喷射滴剂的过程中检测使得可在将粘性介质施加到基底表面之前检测最小施加量，即形成沉积物的单个喷射滴剂。这使得可改进工艺控制，并改进对沉积的粘性介质体积的监控。
[0025]公开的技术的优点还在于，其提供了通过将粘性介质小滴补充喷射到基底上而不用执行分离的检查来校正印刷误差的可能性。
[0026]气流可设置经过喷射喷嘴的出口，气流的幅度和速度足以利用气流将粘性介质传输远离喷嘴出口的区域。而且，喷射器可具有与喷嘴