用于将材料沉积于基板上的材料沉积系统和方法技术方案

用于将材料沉积于电子基板(12)上的材料沉积系统(10，30)，包括：框架(20，32)；支撑件(22)，其联接至所述框架并且构造为在沉积操作期间支撑电子基板(12)；构台(24，38)，其联接至所述框架(20，33)；以及沉积头，其联接至所述构台(24，38)。所述沉积头(14，36)借助构台(24，38)的移动能够在所述支撑件(22)上移动。所述沉积头(14，36)包括：室(1110)，其构造为保持材料；致动器(1130)，其构造为将一定体积的材料推出所述室(1110)；针(120)，其从所述室(1110)延伸并且终止于针孔口(130)中；以及至少两个空气喷嘴(140，150)，它们位于所述针孔口(130)的相对的两侧。响应于所述致动器(1130)，期望体积的材料形成在所述针孔口(130)处，并且所述至少两个空气喷嘴(140，150)中的每个均产生空气的时控脉冲，以从所述期望体积产生微滴并且将所述微滴加速到高速率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将材料沉积于基板上的材料沉积系统和方法相关申请本申请涉及并且要求提交于2011年6月29日、标题为“PulsedAir-ActuatedMicro-DropletonDemandInkJet(脉冲空气致动式微滴按需喷墨机)”、已转让的美国申请序列号No.13,135,215的美国专利申请的优先权，以及提交于2010年8月25日、标题为“PulsedAir-ActuatedMicro-DropletonDemandInkJet(脉冲空气致动式微滴按需喷墨机)”、已转让的美国申请序列号No.61/376,942的美国临时专利申请的优先权，这两个美国专利申请由此整体通过引用并入本文用于所有目的。
本专利技术总体上涉及用于将材料沉积于基板(诸如印刷电路板)上的系统和方法，尤其涉及用于将以下材料沉积于电子基板上的装置和方法，所述材料诸如为焊膏、环氧树脂、底部填充材料、胶囊密封材料以及其他组件材料。
技术介绍
存在若干类型的现有技术分配系统，用来分配可计的液体或者浆料以用于各种应用。一种这种应用是将集成电路芯片以及其他电子部件组装在电路板基板(它们有时被称为电子基板)上。在该应用中，自动化分配系统用来将微液体环氧基树脂或者焊膏或者一些其他相关材料分配在电路板上。自动化分配系统还用于底部填充材料及胶囊密封材料分配线，这些材料将部件机械地固定至电路板。底部填充材料及胶囊密封材料用以改善组件的机械及环境特性。另一应用是用于将非常小或者微材料分配至电路板。在能够分配微材料的一个系统中，分配器单元利用具有螺旋形凹槽的旋转螺旋机迫使材料离开喷嘴而进入电路板上。一种这样的系统公开于马萨诸塞州富兰克林市的SpeedinglineTechnologies公司(本专利技术的受让人的子公司)拥有的标题为“LIQUIDDISPENSINGSYSTEMWITHSEALINGAUGERINGSCREWANDMETHODFORDISPENSING(具有密封螺旋丝杆的液体分配系统以及用于分配的方法”的美国专利No.5,819,983。在采用螺旋机型分配器的操作中，在将微材料或者线材料分配至电路板上之前，将分配器单元朝向电路板的表面降低，并且在分配微材料或者线材料之后提升分配器单元。使用该类型的分配器，可以以很大的精度放置小的精确的材料。在正向于电路板的方向上降低和提升分配器单元(通常被称为z轴移动)所需的时间能够有助于执行分配操作所需的时间。具体地，利用螺旋机型的分配器，在分配微材料或者线材料之前，降低分配器单元，使得材料接触或者“湿化”电路板。湿化处理有助于执行分配操作的额外时间。在自动化分配器领域众所周知，朝向电路板发射或者喷射微黏性材料。在这种喷射器型的系统中，极小的且离散的黏性材料以足够的惯性从喷嘴射出以使得材料在接触电路板之前能够与喷嘴分离。如上所述，使用螺旋机型应用或者其他现有传统的分配系统，在从喷嘴释放微材料之前需要用微材料湿化电路板。当射出时，微材料可以沉积在基板上而不湿化为离散微材料的图案，或者可替换地，微材料可以放置得彼此充分靠近以使它们合并成或多或少的连续图案。一种这样的喷射机型系统公开于位于伊利诺伊州格伦维尤的IllinoisToolWorks公司(本专利技术的受让人)拥有的标题为“METHODANDAPPARATUSFORDISPENSINGAVISCOUSMATERIALONASUBSTRATE(用于将黏性材料分配到基板上的方法和装置)”的美国专利No.7,980,197中。在微喷
中，喷墨打印机传统地使用一个或多个喷墨头来精确地投射墨滴到打印介质(诸如纸)上以生成文字、图形图像或者其他标记。墨滴从每个头中的微小的外部孔口投射到打印介质以便在打印介质上形成文字、图形图像或者其他标记。合适的控制系统使墨滴的生成同步。重要的是，墨滴是大致均匀的尺寸，还重要的是，墨滴均匀地施加在打印介质上使得打印不会失真。尤其当将材料沉积于电子基板上时，还重要的是，墨滴精确地施加在电子基板上。现有的喷射技术，无论是热感式喷射或者压电式喷射，仅能够喷射具有低黏性液体(通常为2至15厘泊)(诸如水基墨水)的微滴，并且仅用于短打印距离。因而，传统喷墨系统不能特定地适用于分配上述更高黏性的材料。在这种现有喷墨技术中，压力脉冲以足够压力施加至流体室以克服表面张力，从而从喷墨喷嘴形成并且喷射出流体滴。但是，对于根据按需滴定要求喷射更高黏性的液体(大于100厘泊)来说，不存在已知的喷射方法。在一种基本类型的喷墨头中，墨滴按需产生，例如公开于标题为“APPARATUSFORAPPLYINGLIQUIDDROPLETSTOASURFACEBYUSINGAHIGHSPEEDLAMINARAIRFLOWTOACCELERATETHESAME(用于通过使用高速层压式空气流将液滴施加至表面以加速液滴的装置)”的美国专利No.4,106,032的那样，其整个公开通过引用并入本文。在这种按需滴定式喷墨头中，响应于从施加至压电晶体的电脉冲所生成的压力波，喷墨头中的墨水室内的墨水流动通过墨水室壁中的墨水通道，并且在位于墨水室壁的外表面处的内部滴形成出口孔处形成墨滴。墨滴从滴形成出口孔穿过空气室而朝向喷墨头的外部主孔口，从而引导至打印介质。处于压力下的连续空气被输送至空气室，并且推动墨滴通过空气室到达打印介质。但是，这种现有技术的按需滴定喷墨头有许多劣势、缺陷和/或限制，例如在标题为“AIRASSISTEDINKJETHEADWITHPROJECTINGINTERNALINKDROP-FORMINGORIFICEOUTLET(具有投射内部墨滴形成出口孔的空气辅助式喷墨头)”的美国专利No.4,613,875以及标题为“AIRASSISTEDINKJETHEADWITHSINGLECOMPARTMENTINKCHAMBER(具有单舱墨水室的空气辅助式喷墨头)”的美国专利No.4,728,969中所讨论的，这些专利的整个公开通过引用并入本文。为了尝试改进这种现有技术的按需滴定喷墨头，墨水室具有墨滴形成出口孔，响应于由压电晶体引起的压力波，墨滴从该出口孔生成。该内部出口孔在朝向外部孔口延伸的投射结构中居中。投射结构是截锥状的或者台面状的形状。如此处说明的，流过突起的顶部(出口孔)的空气防止墨水湿化除了突起的顶部之外的其他地方，从而导致极均匀的墨滴形成，其中单个均匀的微材料响应于每个压力波产生在打印介质上。现有微喷射技术，无论是否是压电式喷射，正向移位或时间压力对微滴尺寸和用于适合喷射流体的流体黏度范围都有内在的限制，因此不曾成功结合在分配器以及用于将这种黏性材料施加于电子基板上的系统中。
技术实现思路
本专利技术的一个方案针对用于将材料沉积于电子基板上的材料沉积系统。在一个实施例中，所述材料沉积系统包括：框架；支撑件，该支撑件联接至所述框架并且构造为在沉积操作期间支撑电子基板；构台，该构台联接至所述框架；以及沉积头，该沉积头联接至所述构台。所述沉积头借助所述构台的移动能够在所述支撑件上方移动。所述沉积头包括：室，该室构造为储存材料；致动器，该致动器构造为将一定体积的材料推出所述室；针，该针从所述室延伸出并且终止于针孔口；以及至少两个空气喷嘴，它们位于所述针孔口的相对的两侧。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将材料沉积于电子基板上的材料沉积系统，所述材料沉积系统包括：框架；支撑件，该支撑件联接至所述框架，所述支撑件构造为在沉积操作期间支撑电子基板；构台，该构台联接至所述框架；以及沉积头，该沉积头联接至所述构台，并且借助所述构台的移动能够在所述支撑件上移动，所述沉积头包括：室，该室构造为保持材料，致动器，该致动器构造为将一定体积的材料推出所述室，针，该针从所述室延伸并且终止于针孔口中，以及至少两个空气喷嘴，它们位于所述针孔口的相对的两侧，其中，响应于所述致动器，期望体积的材料形成在所述针孔口处，并且其中，所述至少两个空气喷嘴中的每个空气喷嘴均产生空气的时控脉冲以从所述期望体积的材料产生微滴并且将所述微滴加速到高速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.17 US 13/448,7241.一种用于将材料沉积于电子基板上的材料沉积系统，所述材料沉积系统包括：框架；支撑件，该支撑件联接至所述框架，所述支撑件配置为在沉积操作期间支撑电子基板；构台，该构台联接至所述框架；以及沉积头，该沉积头联接至所述构台，并且借助所述构台的移动，所述沉积头能够在所述支撑件上方移动，所述沉积头包括：室，该室配置为储存材料，致动器，该致动器配置为将一定体积的材料推出所述室，针，该针从所述室延伸出并且终止于针孔口，以及至少两个空气喷嘴，它们位于所述针孔口的相对的两侧，其中，响应于所述致动器，期望体积的材料形成在所述针孔口处，并且其中，所述至少两个空气喷嘴中的每个空气喷嘴均产生时控空气脉冲以从所述期望体积的材料产生微滴、将所述微滴加速到高速率以及清洁所述孔口。2.根据权利要求1所述的材料沉积系统，该材料沉积系统进一步包括控制系统，该控制系统用于将来自所述至少两个空气喷嘴的时控空气脉冲与通过所述致动器在所述针孔口处形成所述期望体积的材料进行同步。3.根据权利要求2所述的材料沉积系统，其中，在所述针孔口处形成所述期望体积的材料之前，所述控制系统启用所述至少两个空气喷嘴。4.根据权利要求3所述的材料沉积系统，其中，在产生所述微滴之后，所述控制系统停用所述至少两个空气喷嘴。5.根据权利要求1所述的材料沉积系统，其中，所述材料包括低黏性材料和高黏性材料。6.根据权利要求5所述的材料沉积系统，其中，所述微滴等于或者小于所述针孔口。7.根据权利要求1所述的材料沉积系统，其中，所述沉积头还包括多个空气通路，所述多个空气通路周向围绕流体分配针孔口离开，用于引导空气辅助流。8.一种用于将材料沉积于电子基板上的方法，所述方法包括：将电子基板定位在能借助构台移动的沉积头的下方；将材料供给至所述沉积头的室；将所述沉积头的针从所述室延伸出，所述针终止于针孔口；用所述沉积头的致动器将一定体积的材料推出所述室以在所述针孔口处形成期望体积的材料；将至少两个空气喷嘴定位在所述针孔口的相对的两侧；以及产生时控空气脉冲，以从所述期望体积的材料产生微滴、将所述微滴加速到高速率以沉积所述微滴以及清洁所述孔口。9.根据权利要求8述的方法，进一步包括用控制系统将来自所述至少两个空气喷嘴的时控空气脉冲与通过所述致动器在所述针孔口处形成所述期望体积的材料进行同步。10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在所述针孔口处形成所述期望体积的材料之前，启用所述至少两个空气喷嘴。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括在产生所述微滴之后，停用所述至少两个空气喷嘴的步骤。12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述材料包括低黏性材料和高黏性材料。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述微滴等于或者小于所述针孔口。14.根据权利要求8所述的方法，进一步包括喷射同心于分配针离开...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯·C·克劳奇，罗伯特·W·特蕾西，托马斯·J·卡林斯基，斯科特·A·里德，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US