一种用于调节基板支撑的方法及装置

申请号 CN200880015786.7 申请日 2008-03-14 公开(公告)号 CN101678672A 公开(公告)日 2010-03-24
申请人 伊利诺斯工具制品有限公司; 发明人 约翰·G.·克劳泽尔; 罗纳德·J.·福尔热;
摘要 一种用于将粘性材料印刷到 基板 上的 模版 印刷机,包括: 框架 (12),模版(16),和用于使粘性材料沉积和印刷在所述模版上的印刷头(18)。基板 支撑 (78)将基板支撑在印刷 位置 。基板支撑移动组件(30)包括:配置成沿第一方向移动所述基板支撑的第一移动机构(100A)、配置成沿第二方向移动所述基板支撑的第二移动机构(100B)、所述第二方向通常垂直于所述第一方向,以及第三移动机构(100A),其与第一移动机构隔开,配置成沿所述第一方向移动所述基板。所述模版印刷机进一步包括 控制器 (14),其连接到所述基板支撑移动组件,以通过所述第一、第二和第三移动机构沿x方向、y方向和旋转方向移动所述基板支撑,从而对齐所述基板。
权利要求

1.一种用于将粘性材料印刷到基板上的模版印刷机,所述模版印刷机包 括:
框架
连接到所述框架的模版;
印刷头,其连接到所述框架,以使粘性材料沉积和印刷在所述模版上;
基板支撑,其连接到所述框架以将基板支撑在印刷位置
基板支撑移动组件,其连接到所述基板支撑,包括:
第一移动机构,配置成沿第一方向移动所述基板支撑;
第二移动机构,配置成沿第二方向移动所述基板支撑,所述第二方向 通常垂直于所述第一方向,以及
第三移动机构,其与第一移动机构隔开,配置成沿所述第一方向移动 所述基板;以及
控制器,其连接到所述基板支撑移动组件,以通过所述第一、第二和第三 移动机构沿x方向、y方向和旋转方向移动所述基板支撑,从而对齐所述基板。
2.根据权利要求1所述的模版印刷机,其中,y方向的移动是通过调整 第一和第三移动机构实现的。
3.根据权利要求1所述的模版印刷机,其中,x方向的移动是通过调整 第二移动机构实现的。
4.根据权利要求1所述的模版印刷机,其中,旋转方向的移动是通过沿 相反的方向调整第一和第三移动机构实现的。
5.根据权利要求1所述的模版印刷机,其中,所述第一、第二和第三移 动机构中的每一个包括滚珠丝杠驱动副,该滚珠丝杆驱动副具有带螺纹的轴、 以及沿所述带螺纹的轴的长度轴向可移动的滚珠丝杠构件,所述滚珠丝杠构件 连接到所述基板支撑。
6.根据权利要求5所述的模版印刷机,其中,所述基板支撑移动组件进 一步包括连接到所述带螺纹的轴的驱动器,所述驱动器配置成在所述控制器的 控制下旋转所述带螺纹的轴。
7.根据权利要求5所述的模版印刷机,其中,所述基板支撑移动组件的 滚珠丝杠构件包括线性轴承
8.一种基板支撑组件,包括:
框架;
基板支撑,其连接到所述框架,以将所述基板支撑在印刷位置;以及
基板支撑移动组件,包括:
第一移动机构,配置成沿第一方向移动所述基板支撑;
第二移动机构,配置成沿第二方向移动所述基板支撑,所述第二方向 通常垂直于所述第一方向,以及
第三移动机构,其与第一移动机构隔开,配置成沿所述第一方向移动 所述基板;
其中所述基板支撑移动组件能够通过所述第一、第二和第三移动机构沿x 方向、y方向和旋转方向移动所述基板支撑。
9.根据权利要求8所述的基板支撑组件,其中,y方向的移动是通过沿 相同方向调整第一和第三移动机构实现的。
10.根据权利要求8所述的基板支撑组件,其中,x方向的移动是通过调 整第二移动机构实现的。
11.根据权利要求8所述的基板支撑组件,其中,旋转方向的移动是通过 沿相反的方向调整第一和第三移动机构实现的。
12.根据权利要求8所述的基板支撑组件,其中,所述第一、第二和第三 移动机构中的每一个包括滚珠丝杠驱动副,该滚珠丝杠驱动副具有带螺纹的 轴、以及沿所述带螺纹的轴的长度轴向可移动的滚珠丝杠构件,所述滚珠丝杠 构件连接到所述基板支撑。
13.根据权利要求12所述的基板支撑组件,其中,所述基板支撑移动组 件进一步包括连接到所述带螺纹的轴的驱动器,所述驱动器配置成在所述控制 器的控制下旋转所述带螺纹的轴。
14.根据权利要求12所述的基板支撑组件,其中,所述基板支撑移动组 件的滚珠丝杠构件包括线性轴承。
15.一种用于将焊膏分配到基板上的方法,所述方法包括:
将基板运送到模版印刷机的基板支撑;
操纵所述基板支撑,从而使所述基板的方位确定在印刷位置,通过沿第一 方向移动所述基板支撑和沿第二方向移动所述基板支撑来实现对所述基板支 撑的操纵;以及
执行印刷操作以将焊膏印刷到基板的衬垫上。
16.根据权利要求15所述的方法,进一步包括,捕捉位于所述基板上的 至少一个基准的图像,并且其中,操纵所述基板支撑是基于所述至少一个基准 的图像。
17.根据权利要求15所述的方法,其中,操纵所述基板支撑是通过基板 支撑移动组件实现的,基板支撑移动组件包括:配置成沿第一方向移动所述基 板支撑的第一移动机构;配置成沿第二方向移动所述基板支撑的第二移动机 构,所述第二方向通常垂直于所述第一方向;以及配置成沿所述第一方向移动 所述基板的第三移动机构,其中所述基板支撑移动组件能够通过所述第一、第 二和第三移动机构沿x方向、y方向和旋转方向移动所述基板支撑。
18.根据权利要求17所述的方法,进一步包括,在执行印刷操作时将模 版定位到基板上。
19.一种用于在基板上执行分配操作的装置,所述装置包括:
框架;
连接到所述框架的分配器,该分配器配置成将粘性材料分配到所述基板 上;
基板支撑,其连接到所述框架以将基板支撑在印刷位置;
基板支撑移动组件,其连接到所述基板支撑,包括:
第一移动机构,配置成沿第一方向移动所述基板支撑;
第二移动机构,配置成沿第二方向移动所述基板支撑,所述第二方向 通常垂直于所述第一方向,以及
第三移动机构,其与第一移动机构隔开,并配置成沿所述第一方向移 动所述基板支撑;
成像系统,其连接到所述框架以观察在印刷位置的所述基板;以及
控制器,其连接到所述基板支撑移动组件和所述成像系统,以通过所述第 一、第二和第三移动机构沿x方向、y方向和旋转方向移动所述基板支撑,从 而对齐所述基板。
20.根据权利要求19所述的装置,其中,y方向的移动是通过调整第一 和第三移动机构实现的。
21.根据权利要求19所述的装置,其中,x方向的移动是通过调整第二 移动机构实现的。
22.根据权利要求19所述的装置,其中,旋转方向的移动是通过沿相反 的方向调整第一和第三移动机构实现的。
23.根据权利要求19所述的模版印刷机,其中,所述第一、第二和第三 移动机构中的每一个包括滚珠丝杠驱动副,该滚珠丝杠驱动副具有带螺纹的 轴、以及沿所述带螺纹的轴的长度轴向可移动的滚珠丝杠构件,所述滚珠丝杠 构件连接到所述基板支撑。
24.根据权利要求23所述的模版印刷机,其中,所述基板支撑移动组件 进一步包括连接到所述带螺纹的轴的驱动器,所述驱动器配置成在所述控制器 的控制下旋转所述带螺纹的轴。
25.根据权利要求24所述的模版印刷机,其中,所述基板支撑移动组件 的滚珠丝杠构件包括线性轴承。

说明书全文

技术领域

发明通常涉及用于在基板上执行操作的机器中,支撑并稳固基板的基板 支撑组件和方法,特别涉及模版印刷机的基板调节组件,其特别地设计用于在 印刷操作中调节基板的位置

背景技术

在典型的表面安装电路板制造操作中,模版印刷机用于将焊膏印刷到印刷 电路板上。电路板,广泛地涉及电子基板,其具有可以使焊膏沉积在其上面的 衬垫图案或者其他的导电表面,并且所述电路板被自动地供给到模版印刷机。 被称为基准的电路板上的一个或多个小孔或者标记被用于在将焊膏印刷到电 路板之前,将电路板与模版印刷机的模版或者网版对齐。在将电路板与模版对 齐时,所述基准作为参考点。一旦电路板已与印刷机中的模版对齐,电路板通 过如具有销钉的工作台的基板支撑被升高到模版,并且相对于模版被固定。焊 膏随后被分配到模版上,并且刮片或者橡皮刮刀横移过模版,迫使焊膏穿过形 成在模版上的孔并落到板上。当橡皮刮刀移动跨过模版时,焊膏趋于在刮片的 前方滚动,其可期望地引起焊膏的混合及剪切,从而获得期望的粘性以促进网 版或者模版中的孔的填充。焊膏典型地从标准焊膏筒被分配到模版上。在印刷 操作之后,板被释放,从模版下降离开,并被传送到印刷电路板制造线中的另 一个站点
如上文所述,模版和电路板被对齐,从而准确地将焊膏精确地印刷到电路 板的衬垫上。在一种已知的模版印刷机中,所述基板支撑被连接到装有弹簧致动器上,从而控制所述基板支撑的x轴的移动、y轴移动以及theta或旋转 运动。为了获得所述基板和模版的对齐,装有弹簧的致动器被操纵以控制所述 基板支撑的移动。

发明内容

本发明实施例提供了对如上文所述的模版支撑组件的改进。
本发明的一个发明涉及一种用于将粘性材料印刷到基板上的模版印刷机, 在特定实施例中,所述模版印刷机包括:框架;连接到所述框架的模版,以及 印刷头,其连接到所述框架,以使粘性材料沉积印刷在所述模版上。所述模版 印刷机进一步包括基板支撑,其连接到所述框架以将基板支撑在印刷位置,以 及基板支撑移动组件,其连接到所述基板支撑。所述基板支撑移动组件包括: 配置用于沿第一方向移动所述基板支撑的第一移动机构,配置用于沿第二方向 移动所述基板支撑的第二移动机构,所述第二方向通常垂直于第一方向,以及 第三移动机构,其与第一移动机构隔开,配置以沿所述第一方向移动所述基板。 所述模版印刷机进一步包括控制器,其连接到所述基板支撑移动组件,以通过 所述第一、第二和第三移动机构沿x方向、y方向和旋转方向移动所述基板支 撑,从而对齐所述基板。
模版印刷机的实施例可以包括,通过调整第一和第三移动机构实现y方向 的移动,通过调整第二移动机构实现x方向的移动,通过沿相反的方向调整第 一和第三移动机构实现旋转方向的移动。所述第一、第二和第三移动机构中的 每一个可以包括滚珠丝杠驱动副,其具有带螺纹的轴、以及沿所述带螺纹的轴 的长度轴向移动的滚珠丝杠构件,所述滚珠丝杠构件与所述基板支撑相连接。 所述基板支撑移动组件可以进一步包括连接到所述带螺纹的轴的驱动器,所述 驱动器配置以在所述控制器的控制下旋转所述带螺纹的轴。所述基板支撑移动 组件的滚珠丝杠构件可以包括线性轴承
本发明的另一个发明涉及基板支撑部件,其包括:框架,基板支撑,其连 接到所述框架,以将所述基板支撑在印刷位置,以及基板支撑移动组件。在一 个实施例中,所述基板支撑移动组件包括:配置用于沿第一方向移动所述基板 支撑的第一移动机构,配置用于沿第二方向移动所述基板支撑的第二移动机 构,所述第二方向通常垂直于第一方向,以及第三移动机构,其与第一移动机 构隔开,配置以沿所述第一方向移动所述基板。所述基板支撑移动组件能够通 过所述第一、第二和第三移动机构沿x方向、y方向和旋转方向移动所述基板 支撑。
所述基板支撑组件的实施例可以包括通过沿相同的方向调整第一和第三 移动机构实现y方向的移动,通过调整第二移动机构实现x方向的移动,通过 沿相反的方向调整第一和第三移动机构实现旋转方向的移动。所述第一、第二 和第三移动机构中的每一个包括滚珠丝杠驱动副,其具有带螺纹的轴、以及沿 所述带螺纹的轴的长度轴向移动的滚珠丝杠构件,所述滚珠丝杠构件与所述基 板支撑相连接。所述基板支撑移动组件可以进一步包括连接到所述带螺纹的轴 的驱动器,所述驱动器配置以在所述控制器的控制下旋转所述带螺纹的轴。所 述基板支撑移动组件的滚珠丝杠构件可以包括线性轴承。
本发明的另一个方面涉及一种用于将焊膏分配到基板上的方法。在特定实 施例中,所述方法包括:将基板运送到模版印刷机的基板支撑;操纵所述基板 支撑,从而使所述基板定位在印刷位置,通过沿第一方向移动所述基板支撑和 沿第二方向移动所述基板支撑来实现对所述基板支撑的操纵;以及执行印刷操 作以将焊膏分配到基板的衬垫上。
所述方法的实施例可以包括捕捉位于所述基板上的至少一个基准 (fiducial)的图像。所述基板支撑的操纵可以基于所述至少一个基板的图像。 所述基板支撑的操纵可以由基板支撑移动组件实现,该基板支撑移动组件包括 配置用于沿第一方向移动所述基板支撑的第一移动机构;配置用于沿第二方向 移动所述基板支撑的第二移动机构,所述第二方向通常垂直于第一方向,以及 第三移动机构,配置以沿所述第一方向移动所述基板。所述基板支撑移动组件 通过所述第一、第二和第三移动机构沿x方向、y方向和旋转方向移动所述基 板支撑。所述方法可以进一步包括在执行印刷操作时将模版定位到基板上。
本发明的另一个方面涉及一种用于在基板上执行分配操作的装置。在一个 实施例中,所述装置包括框架;连接到所述框架的分配器,其配置以将粘性材 料分配到所述基板上;基板支撑,其连接到所述框架以将基板支撑在印刷位置, 基板支撑移动组件,其连接到所述基板支撑。所述基板支撑移动组件包括:配 置用于沿第一方向移动所述基板支撑的第一移动机构,配置用于沿第二方向移 动所述基板支撑的第二移动机构,所述第二方向通常垂直于第一方向,以及第 三移动机构,其与第一移动机构隔开,配置以沿所述第一方向移动所述基板支 撑。成像系统连接到所述框架,用于观察位于印刷位置的所述基板。所述装置 进一步包括控制器,其连接到所述基板支撑移动组件,以通过所述第一、第二 和第三移动机构沿x方向、y方向和旋转方向移动所述基板支撑,从而对齐所 述基板。
所述装置的实施例可以包括通过调整第一和第三移动机构实现y方向的 移动,通过调整第二移动机构实现x方向的移动,通过沿相反的方向调整第一 和第三移动机构实现旋转方向的移动。所述第一、第二和第三移动机构中的每 一个包括滚珠丝杠驱动副,其具有带螺纹的轴、以及沿所述带螺纹的轴的长度 轴向移动的滚珠丝杠构件,所述滚珠丝杠构件与所述基板支撑相连接。所述基 板支撑移动组件可以进一步包括连接到所述带螺纹的轴的驱动器,所述驱动器 配置以在所述控制器的控制下旋转所述带螺纹的轴。所述基板支撑移动组件的 滚珠丝杠构件可以包括线性轴承。
附图说明
附图并不是按照比例描绘的。在附图中,以各种图形说明的每个相同或者 近似相同的部件采用同样的数字进行表示。为了清楚,并不在每个附图中表明 所有部件。在附图中:
图1示出了本发明实施例的模版印刷机的正面透视图;
图2示出了本发明实施例的成像系统的示意图;
图3示出了本发明实施例的支撑组件的一部分的俯视透视、示意图,其中, 具有基板,如,显示在下方预印刷位置的印刷电路板;
图4示出了本发明实施例的基板支撑组件的底面示意图;
图5示出了图4所示的基板支撑组件的侧面示意图;
图6示出了图5所示的基板支撑组件的移动机构的放大侧面示意图;
图7示出了本发明实施例的工作台连接器的截面示意图;
图8示出了俯视部分截面示意图;
图9示出了本发明实施例的z轴框架连接器的截面示意图;
图10示出了本发明实施例的z轴框架的透视图;
图11示出了在电子基板上执行印刷操作的方法;以及
图12示出了电子基板的图像的示意图。

具体实施方式

本发明在其应用中不限于下述说明书中或者附图中所说明或描述的部件 的构造和配置。本发明适用于其他实施方式,并且可以通过各种方式进行实施。 同样,这里所使用的措辞和术语仅出于说明的目的,不应被理解为限制。使用 “包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”等词汇,代表包含列在其后的项 目以及等价物,以及其他的项目。
出于示例的目的,会参考用于将焊膏印刷到电路板上的模版印刷机说明本 发明的实施例。然而,本领域技术人员可以理解,本发明的实施方式不限于将 焊膏印刷到电路板上的模版印刷机,还可以用于其它需要分配其他粘性材料, 如胶密封剂的应用装置。例如,本发明的实施例也可以被用在分配器、回 流烤箱、波焊机和取放机,或在工作操作过程中用于将零件固定到电子基板(例 如印刷电路板)的任何其它装置。实际上,本发明的实施例可以被用在两部分 或组件必须被精确地互相对齐的任何机构中。此外,根据本发明实施例的模版 印刷机不限于将焊膏印刷到电路板上的那些,还包括用于将其他材料印刷到各 种基板上的那些。同样,术语网版和模版在本文中可以互换使用从而描述在限 定要印刷到基板上的图案的印刷机中的设备。
现在参考附图,特别参考附图1,本发明实施例的模版印刷机通常由10 表示。如图所示,模版印刷机10包括支撑模版印刷机的零件的框架12。所述 零件部分地可以包括控制器14、模版16、以及具有分配器的印刷头18,焊膏 可以从所述印刷头分配。这些零件中的每一个可以被适当地连接到框架12。 在一个实施例中,印刷头18位于印刷头架20上,其能够使印刷头在控制器 14的控制下沿x轴、y轴和z轴方向移动。如下文中将进一步详细描述的,印 刷头18可以被放置在模版16上方并移动越过模版,从而允许将焊膏印刷到电 路板上。
模版印刷机10同样可以包括运输机系统,其具有用于将电路板26传送到 模版印刷机中的印刷位置的轨道24、26。所述模版印刷机10具有用于支撑印 刷电路板(或者“基板”)的组件,通常用28表示,如下文中将进一步详细描 述的,组件28升高并固定印刷电路板,从而使电路板在印刷操作过程中稳固。 所述基板支撑组件28可以进一步包括基板支撑系统30(参见图3),例如,当 电路板在印刷位置时,被定位在电路板26下方的多个销钉或者挠性工具。所 述基板支撑系统30可以被部分地用于支撑电路板26的内部区域以防止电路板 在印刷操作中的挠曲或扭曲。
印刷头18可以被配置成接收至少一个焊膏筒32,其在印刷操作中将焊膏 供给到印刷头。尽管图1中并未示出,焊膏筒32可以连接到气动空气软管的 一端,而气动空气软管的另一端可以附接到压缩机,在控制器14的控制下, 压缩机将加压空气提供到焊膏筒,以迫使焊膏离开筒,进入到印刷头18中并 到达模版16上。除了空气压外或者替换空气压力,机械装置,如活塞,可 以被使用以迫使焊膏从焊膏筒32进入印刷头18。在一个实施例中,控制器14 可以被配置成采用具有特定应用软件的微软DOS或者windows XP操作系统 的个人计算机,以控制模版印刷机10操作。控制器14可以与作为用于制造电 路板的流水线的一部分的主控制器网络连接。
在一种配置中,模版印刷机10如下运行。采用传送轨道22、24将电路板 26装载到模版印刷机10中。支撑组件28将电路板26升高并固定到印刷位置。 印刷头18随后沿z轴方向降低,直到印刷头的刀片接触模版16。印刷头18 随后沿y轴方向移动越过模版16。印刷头18使焊膏沉积离开印刷头的分配器, 穿过模版16中的孔,并沉积到电路板上26。一旦印刷头18已经完全横跨模 版16,电路板26被释放,下降回到传送轨道24、26上,并从印刷机10被传 送,从而第二电路板可以被装载进入印刷机。为了在第二电路板上印刷,印刷 头18沿与用于第一电路板的方向相反的方向移动越过模版16。可选择的是, 在另一个实施例中,橡皮刮板臂(未显示)可以向内摆动以使焊膏容纳在印刷 头18中,并且,印刷头可以随后沿z轴方向被提升并移动回到其原始位置以 采用类似方向的冲程在第二电路板上执行印刷操作。
仍然参考图1,本发明实施例的成像系统由34表示。在一个实施例中, 成像系统34可以布置在模版16和在其上支撑电路板26的支撑组件28之间。 所述成像系统34连接到成像门架36,其可以是用于移动印刷头18的印刷头 门架20的一部分,或者独立地位于模版印刷机中。用于移动成像系统34的成 像门架36的构造在焊膏印刷领域是为人熟知的。这种排列使成像系统34可以 被定位在模版16下方和电路板26上方的任意位置(当穿梭于支撑组件28时), 从而分别捕捉电路板或者模版的预定区域的图像。在另一个实施例中,当将成 像系统定位在印刷嵌套(printing nest)外部时,所述成像系统可以被定位在模 版和电路板的上方或者下方。
如图2所示,在一个特定实施例中,成像系统34包括光学组件,其具有 两个照相机40、42,两个通常由44、46表示的透镜组件,两个照明设备48、 50,两个分束器52、54,以及镜子56。照相机40、42可以相互构造相同,以 及,在一种实施例中,每个相机可以是以下类型的数字CCD照相机:购买自 萨诸塞州的剑桥市的Opteon Corporation,型号为 CHEAMDPCACELA010100的照相机。可选择的是,在照相机具有到上部图 像和下部图像的相等的通路、并且图像选择是由一个或另一个照明设备的选取 实现的地方可以使用一个照相机。
在一个实施例中,照明设备48、50可以为一个或多个发光二极管(白光 二极管),其能够在其分别的分束器处产生强量的光。照明设备48、50可以是 以下类型:由密西根州、底特律市的Nichia Corporation销售的,型号为 NSPW310BSB1B2/ST的设备。分束器52、54以及是具有零分束的二重镜的镜 子56是本领域熟知的。在其他实施例中,氙和卤素灯可以用于产生所需的光。 光纤也可以用于从远程光源将光传送到使用点。
在所示的实施例中,分束器52、54被设计用于分别将由它们分别的照明 设备48、50所产生的光的一部分向电路板26和模版16反射,并进一步允许 由电路板和模版反射的光的一部分穿过并到达镜子56。通过分束器52、54和 镜子56在照明设备48、50和它们分别的照相机40、42之间限定的光学通道 是本领域技术人员熟知的。在一个实施例中,由分束器和镜子产生的光学通道 的构造类似于美国专利5,060,063公开的通道,该专利的名称为VIEWING AND ILLUMINATING VIDEO PROBE WITH VIEWING MEANS FOR SIMULTANEOUSLY VIEWING OBJECT AND DEVICE IMAGES ALONG VIEWING AXIS AND TRANSLATING THEM ALONG OPTICAL AXIS,除了 镜子是全镜(由于具有两个照相机)并且不允许光的一部分通过之外。
申请号为11/272,192、名称为IMAGING SYSTEM AND METHOD FOR A STENCIL PRINTER、申请日为2005年11月10日的美国专利申请,以及申 请号为11/345,432、名称为OFF-AXIS ILLUMINATING ASSEMBLY METHOD AND SYSTEM、申请日为2006年2月1日的美国专利申请中,均可以找到这 种成像系统的示例。上述两个专利均已转让给本发明的受让人,并在此通过参 考被引用。
参考图3,其详细示出了根据本发明一个实施例的支撑组件28的构造。 如图所示,印刷电路板26具有较薄的、包括四个边60、62、64、66的矩形体, 在特定实施例中,两个边(60、64)可以在印刷操作中被固定。所述电路板 26包括具有多个衬垫70的上部表面68,所述衬垫适于在印刷操作中使焊膏沉 积在上面。所述印刷电路板26的下部或下方表面部分地,由基板支撑系统30 来支撑,所述支撑系统防止印刷电路板在印刷操作中弯曲或扭曲。仅为了显示, 图3示出了两个支撑系统30。在图3的左侧,在一个特定实施例中,挠性支 撑系统,如凝胶模具74,支撑印刷电路板26。在专利申请号为10/394,814、 现在的专利号为7,028,391、名称为METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING A SUBSTRATE、申请日为2003年3月21日的美国专利申请中 可以找这种支撑系统的示例。该专利属于本发明受让人并在此引用。
在图3的右侧,在另一个实施例中,支撑系统30包括用于支撑印刷电路 板26的多个销钉,每个由76表示,在分配器领域,支撑系统在模版印刷机领 域甚至更小的范围是为人熟知的。在一个典型实施例中,单支撑系统被用于支 撑整个电路板的下部。
在一个实施例中,由带传送组件(未显示)将电路板传送进入和离开支撑 组件28,所述支撑组件配置用于在所述电路板的两个边(如,边60,64)区 域支撑电路板26的下侧。带传送组件是上述运输机系统的一部分,并且与轨 道22、24相配合以使电路板26传送进入和离开模版印刷机10。特别是,所 述带传送组件可以包括由至少一个滚筒(未显示)驱动的带(未显示)。带传 送组件可以进一步配置成使电路板的边骑在带的顶部上。
在一个特定实施例中,可以具有在下文中将更为详细说明的提升机构,其 用于将板支撑30和电路板26从预印刷位置提升到升高的印刷位置。特别是, 可以升高机械连接到框架12的工作台78,从而提升印刷电路板26,使其离开 带。尽管未示出,提升机构在某一位置升高印刷电路板,从而使其接合或者接 近于箔(foil)80。在一个特定实施例中,支撑组件28的重量在预印刷或者降 低的位置偏置工作台78。控制器14可以配置以控制工作台78的移动,以及 因而控制电路板26在预印刷位置及升高的印刷位置之间的移动,电路板在预 印刷位置由带传送组件送入和送出模版印刷机,在升高的印刷位置电路板26 与模版16相接合以在电路板上执行印刷操作。
在申请号为10/967,450、名称为METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING AND CLAMPING A SUBSTRATE、申请日为2004年10月18 日、现在专利号为7,121,199的美国专利,以及申请号为11/483,493、名称为 METHOD AND APPARATUS FOR CLAMPING A SUBSTRATE、申请日为2006 年7月10的美国专利中可以找到这种带传送组件的示例。上述两个专利均已 转让给本发明的受让人并在此通过参考被引用。
现在参考图4,其示出了本发明实施例的支撑组件28的底面视图。如图3、 4所示,支撑组件包括工作台78,其与支撑30一起动作以在印刷位置支撑电 路板26。工作台78包括顶部表面82和底部表面84。工作台78被配置成移动, 从而使布置在支撑30上的印刷电路板与模版16对齐。特别是,成像系统34 配置以捕捉电路板上的基准86、88的图像。如上文所述,可以在电路板26 上提供任意类型的参考点,以使电路板与模版16对齐。基于这些图像,控制 器14被配置成通过以下述的方式移动工作台来操纵工作台78以使电路板26 与模版16对齐。工作台78包括四个球轴承,每个由90表示,适于骑在位于 可移动框架组件112(见图10)的顶部上的经机械加工的表面92的顶部上。 如图所示,四个球轴承90被隔开以支撑工作台78和安装在工作台上的零件的 重量。下文将详细说明球轴承90和经机械加工的表面92。
参考图4、5,模版印刷机10包括用于移动工作台78的三个移动机构, 通常由100A、100B、100C表示,从而使一个电路板或者多个电路板移动进入 与模版16的对齐。所述移动机构构造相同,其中第一和第三移动机构100A、 100C配置用于接近地沿y轴方向移动工作台78,并且,第二移动机构100B 配置用于接近地沿x轴方向移动工作台。移动机构100A、100C彼此相互隔开, 第二移动机构100B沿横向于第一和第三机构的方向的方向布置在两者之间。 需要理解的是,得到本发明教导的本领域技术人员可以配置移动机构,从而两 个移动机构沿x轴方向移动工作台78,并且一个移动机构沿y轴方向移动工 作台。
参考图4-6,每个移动机构100包括带螺纹的滚珠丝杠轴102以及一般用 104表示的滚珠丝杠副,其沿滚珠丝杠轴骑跨。滚珠丝杠副104包括枢轴安装 到工作台78的下侧84上的基座盘106、安装到基座盘106上的线性轴承108、 以及固定到线性轴承并枢轴安装到框架12的夹持托架110。如图6所示,线 性轴承108包括固定到夹持托架110的第一分离部分108A、和固定到基座盘 106的第二分离部分108B。夹持托架110包括配置成接收滚珠丝杠轴102的 螺纹螺母(未显示)。最好如图4所示,夹持托架110配置成枢轴固定到框架 12的可移动框架组件112。
驱动器114,如步进电机,通过连接器116连接到滚珠丝杠轴102,从而 为滚珠丝杠轴的旋转提供动力。驱动器114连接到控制器14,其中,控制器 14控制驱动器的操作,因而控制移动机构100的移动。滚珠丝杠轴102和驱 动器114由驱动118支撑,驱动块具有适于在其中接收滚珠丝杠轴的轴承 120。这种排列是,当接合滚珠丝杠轴102时,轴旋转从而沿线性轴承108驱 动夹持托架110的线性移动。夹持托架110的线性运动导致工作台78和可移 动框架组件112的相对移动。因此,工作台78沿x轴和y轴方向的移动,以 及工作台的旋转,是在控制器14的控制下通过操纵移动机构100A、100B、 100C来获得的。每个移动机构100具有信号发送器(flag)122以触发光学传 感器(未显示),用于在接合特定移动机构时限制工作台78的移动。
参考图7,通常由124表示的连接器,实现每个移动机构100到工作台78 的连接。连接器124包括轴承126,如接触轴承,其固定在形成于基座盘106 中的开口128中。连接器124进一步包括枢轴销130,该枢轴销接收在形成在 轴承126中的环形开口132内。连接器124的这些零件通过螺栓134固定到工 作台78,该螺栓延伸穿过枢轴销130并且螺纹地固定到具有形成在工作台中 的螺纹开口136的工作台78的底侧84。这种排列使基座盘106可以相对于工 作台78枢轴移动,并且仍然沿线性方向移动工作台。
图8、9示出了移动机构100与可移动框架组件112的连接。如图8所示, 夹持托架110封装带螺纹的滚珠螺母138以接收带螺纹的滚珠丝杠轴102。夹 持托架110通过在图9中以140表示的另一个连接器枢轴固定到可移动框架组 件112。如图所示,连接器140包括轴承142,如角接触轴承,其固定在形成 于可移动框架组件112中的空腔144中。连接器140进一步包括枢轴销146, 其通过夹持托架110在其一端固定到开口148中。可以提供螺钉固件(未显 示)以将夹持托架110夹持到枢轴销146上。这种排列使夹持托架110可以相 对于可移动组件112枢轴地移动。图10示出了在其附接到移动机构100A、 100B、100C之前,在它们的空腔中的固定到可移动框架组件112的连接器140 的枢轴销146。
再次参考图5及图10,示出了在预印刷和印刷位置之间升高和降低工作 台(以及电路板)的提升机构。如图所示,可移动框架组件可移动地沿z轴方 向连接到框架12。可以提供类似于移动机构100的另一个移动机构(未显示), 以在控制器14的控制下驱动提升机构的移动。参考图10,在92示出了机械 加工过的表面。如上文所述,机械加工过的表面接合位于工作台底部上的轴承, 从而支撑工作台并允许工作台相对于可移动框架组件的移动。
参考图11、12,图11示出了通常由150表示的、执行印刷操作的方法, 图12示出了处于夸张的歪斜位置的电路板26’以及处于对齐位置的电路板 26”。在操作中,在152,通过传送组件将电路板26运送到支撑30。接合成 像系统34以在154捕捉第一基准86的图像。接下来,成像系统34移动以在 156捕捉第二基准88的图像。在特定实施例中,成像系统34可以配置成拍摄 模版16的图像,从而进一步确保印刷电路板26和模版的对齐。然后,在158, 操纵工作台78(以及支撑30和电路板26)以使电路板26定位在对齐的印刷 位置。随后,在160通过由提升机构升高工作台定位电路板26以接合模版16。 最后,在162,操作模版印刷机10以执行印刷操作。
为了操纵工作台(步骤158),控制器14可以配置成采用一种运算法则, 以确定每个移动机构100所需的移动量以基于由成像系统34拍摄的图像对齐 模版16。参考图12,沿x轴方向(即,图12中的AX)和y轴方向(即,附 图12中的AY1和AY2)的移动量被确定。移动量可以与由图12中的164表 示的零参考点比较。为了确定移动量,可以采用以下方程式:
AX=[(-ox-axf+axr*cos(axΘ+Θc)+Xc)2+(axr*sin(axΘ+Θc)-axh-oy+Yc)2]0.5       (1)
AY1=[(ayh1-ox+ayr1*cos(ayΘ1+Θc)+Xc)2+(ayf-oy+ayr1*sin(ayΘ1+Θc)+Yc)2]0.5  (2)
Y2=[(-ox-ayh2+ayr*cos(ayΘ2+Θc)Xc)2+(ayf-oy+ayr2*sin(axΘ2+Θc)+Yc)2]0.5     (3)
其中AX是用于x轴方向移动机构的对齐位置;
AY1是用于第一y轴方向移动机构的对齐位置;
AY2是用于第二y轴方向移动机构的对齐位置;
axf是从固定的枢轴到位于原始位置的AX对齐枢轴的距离;
ayf是从固定的枢轴到位于原始位置的AY1和AY2对齐枢轴的距离;
axh是从正交交点到AX对齐枢轴的距离;
ayh1是从正交交点到AY1和AY2对齐枢轴的距离;
ayh2是从正交交点到AY1和AY2对齐枢轴的距离;
ox是从原点到正交交点的x轴偏移;
oy是从原点到正交交点的y轴偏移;
axr是从AX到原始位置的x轴距离;
axΘ是从AX到原始位置的角度;
Θc是角基准修正;
Xc和Yc是工作台原点的x轴和y轴平移,以修正X,Y和Θ对齐;
Ayr1是从AY1到原始位置的y轴距离;
Ayr2是从AY2到原始位置的y轴距离;
AyΘ1是从AY1到原始位置的角度;以及
AyΘ2是从AY2到原始位置的角度。
参考图12,在对电路板成像后,从而获取了第一基准86和第二基准88 的位置,移动机构100B实现工作台78沿x轴方向的移动,并且移动机构100A、 100C实现工作台沿y轴方向及旋转方向的移动。特别是,为了实现工作台沿 y轴方向的移动,移动机构100A、100C沿相同方向移动。为了实现工作台沿 旋转方向的移动,移动机构100A、100C沿相反方向移动。在移动后,电路板 26”位于对齐位置,如与模版对齐。
如上文所述,尽管示出的支撑组件28位于模版印刷装置中,本发明的原 则可以用于需要保证基板支撑的其他装置。例如,支撑组件可以用于分配单元 中,该分配单元配置以将少量的粘性材料分配到基板上,如印刷电路板。支撑 组件可以进一步用于取放单元中,该取放单元配置成将零件分配到基板上。
尽管说明了本发明的至少一个实施例的多个方面,需要理解的是,本领域 技术人员会容易地想到各种变化、修改及改进。这种变化、修改和改进是作为 公开的一部分,并且在本发明的精神和范围之内。相应地,上述说明及附图仅 用于示例。
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