用于将粘性介质喷射在工件上的方法和装置的制造方法_2

文档序号:9437494阅读:来源:国知局
小滴;W 及发射各种类型的粘性介质的小滴。
[0034] 至少一个另一示例实施例提供了将粘性介质喷射在工件上的线扫描喷射方法。根 据至少该示例实施例,该方法包括:在第一方向上W逐步向前移动的方式移动工件;W及 在垂直于第一方向的第二方向上沿梁移动的同时,通过可移动地固定到梁的喷射头组件将 粘性介质喷射在工件上。
【附图说明】
[0035] 本文所述附图仅用于说明的目的,并不意在W任何方式限制本公开的范围。
[0036] 图1是示出施加粘性介质的包括喷射系统的常规机器的大致轮廓的透视图;
[0037] 图2是对接装置和喷射头组件的示例实施例的示意图;
[003引图3是示出图2所示喷射头组件的下侧的示意图;
[0039] 图4是图2所示喷射头组件的剖视部分的示意图;
[0040] 图5A-5C说明了填充喷嘴空间的粘性介质的不同示例程度;
[0041] 图6A和她说明了喷射头组件的操作原理;
[0042] 图7是示例喷嘴的示意图;
[0043] 图8A是说明将粘性介质沉积和/或喷射在工件上的双轴喷射设备的示例实施例 的示意平面图;
[0044] 图8B是图8A所示双轴喷射设备的前透视图;
[0045] 图9A是说明将粘性介质沉积和/或喷射在工件上的单轴喷射设备的示例实施例 的示意平面图;
[0046] 图9B是图9A所示单轴喷射设备的前透视图;
[0047] 图10说明了将粘性介质沉积和/或喷射在移动的工件上的设备的示例实施例;
[0048] 图11A是根据示例实施例的线扫描沉积/喷射设备的示意性平面图;
[0049] 图11B是图11A所示线扫描沉积/喷射设备的前透视图;W及
[0050] 图12说明了光学线扫描测量的示例。
【具体实施方式】
[0051] 提供示例实施例使得本公开会彻底并完全将范围传递给本领域技术人员。阐述许 多特定细节,比如特定部件、装置和方法的示例,W提供对本公开实施例的彻底理解。本领 域技术人员应明白,不必采用特定细节,示例实施例可W许多不同形式实现,不应理解为限 制本公开的范围。在一些示例实施例中,没有详细描述熟知的工艺、熟知的装置结构和熟知 的技术。
[0052] 本文使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的,并不是限制性的。如本文所 使用的,单数形式"一个"及其变体意在也包括复数形式,除非上下文另有明确说明。术语 "包括"及其变体是包含在内的,因此指定存在所列特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件, 但是并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的 群组。本文所述方法步骤、工艺和操作不应理解为必须W所讨论或所说明的特定顺序要求 它们的性能,除非特别确认为性能顺序。还应理解,可W使用额外或替代步骤。
[005引当元件或层指代为"位于…上"、"接合到"、"连接至IJ"或"联接至IJ"另一元件或层时, 其可直接位于、接合、连接或联接到另一元件或层,或者可存在中间元件或层。相比之下,当 元件指代为"直接位于…上"、"直接接合到"、"直接连接到"或"直接联接到"另一元件或层 时,不存在中间元件或层。用于描述各元件之间关系的其它词语应W类似方式理解(例如 "在…之间"与"直接在…之间"、"邻近"与"直接邻近"等)。如本文中所使用的,术语"和 /或"包括相关所列项目的一个或多个的任意或所有组合。
[0054] 尽管术语第一、第二、第=等可在本文中用于描述各元件、部件、区域、层和/或区 段,但是运些元件、部件、区域、层和/或区段不应限于运些术语。运些术语仅用于区分一个 元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段。术语比如"第一"、"第二"和其它数值术 语在本文中使用时不意味着序列或顺序,除非上下文另有明确说明。因此,在不脱离示例 实施例的教导的情况下,下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可W称作第二元件、部 件、区域、层或区段。
[00巧]空间相对术语,比如"内部"、"外部"、"下面"、"W下"、"下方"、"上方、"上部"等在 本文中可用于便于描述附图中所示一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了附图所 示取向,空间相对术语可意在涵盖使用中或操作中的装置的不同取向。例如,如果附图中的 装置翻转,则描述为位于另一元件或特征的"下面"或下"的元件则取向为位于另一元件 或特征"上方"。因此,示例术语"下面"可涵盖上方和下方的取向。该装置可另外取向(旋 转90度或处于其它取向),本文使用的空间相对描述相当地理解。
[0056] 在下面描述中提供特定细节,W提供对示例实施例的彻底理解。然而,本领域技术 人员应理解,示例实施例可在没有运些特定细节的情况下实施。例如,系统可W框图显示W 便不会使不必要细节的示例实施例难w理解。在其它情形下,熟知的工艺、结构和技术可在 没有不必要细节的情况下显示,W避免使示例实施例难W理解。
[0057] 在本申请的上下文中,应注意,术语"粘性介质"应理解为高度粘性介质,其粘性 (例如动态粘滞度)通常为约或高于IPaS(例如,焊膏、焊接烙剂、粘合剂、导电粘合剂或任 何其它种类的用于将部件紧固在基底、导电油墨、电阻膏等上的流体介质,所有运些通常具 有约或高于IPaS的粘性)。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。
[0058] 在本申请的上下文中,应注意,术语"喷射"应理解为非接触沉积工艺,与接触分配 工艺(比如"流体润湿")相比,其利用流体射流来从喷射喷嘴形成和发射粘性介质小滴至 基底。与分配器和分配工艺相比,在分配工艺中,为了接触分配,与重力和相对于表面的粘 附力结合的针用于将粘性介质分配在表面上,用于喷射或发射粘性介质的喷射器或喷射头 组件应理解为包括冲击装置的设备,冲击装置是比如包括例如压电致动器和柱塞的冲击装 置,柱塞用于在流体室内通过冲击装置在时间周期(多于约1微秒,但小于约50微秒)内 的快速移动(例如快速受控机械移动)(例如柱塞的快速移动)快速建立压力,从而提供流 体在室内的变形,运迫使粘性介质小滴通过喷射喷嘴。在一个实施方式中,喷射控制单元间 歇地将驱动电压施加到压电致动器,从而导致其间歇延伸W及柱塞相对于喷射器或喷射组 件头的组件壳体的往复运动。
[0059] 粘性介质的"喷射"应当理解为喷射或发射粘性介质小滴的过程,其中,在至少一 个喷射喷嘴处于运动的同时执行将粘性介质小滴喷射在表面上,而不会使喷射喷嘴停止在 工件上的要沉积粘性介质的每个位置。粘性介质的喷射应理解为喷射或发射粘性介质小滴 的过程,其中,小滴经由喷嘴的喷射由冲击装置控制,冲击装置在流体室中在时间周期内建 立快速压力脉冲,时间周期通常多于约1微秒,小于约50微秒。对于冲击装置移动足够快 速W在流体室内建立压力脉冲W迫使相对高度的粘性流体(具有约或高于IPaS的粘性) 的单独小滴或发射物经由喷射喷嘴离开室,通过发射物本身的脉冲而不是通过重力或针在 相反方向上的移动来诱导中断。要喷射在工件上的每个单独小滴的体积介于约lOOpL和约 30化之间。每个单独小滴的点直径可介于约0. 1mm和约1.0mm之间。喷射的速度(即每个 单独小滴的速度)可介于约5m/s和约50m/s之间。喷射机构的速度(即,冲击喷射喷嘴的 冲击机构)可W高达约5m/s和约50m/s之间,但是通常小于喷射的速度,例如介于约Im/s 和约30m/s之间,并取决于穿过喷嘴传递的动量。
[0060] 本公开和权利要求中的术语"喷射"和"喷射头组件"指的是由流体元件的运动诱 导的流体细丝的中断(与类似于滴落的较缓慢自然中断相比,其中,流体细丝的中断由例 如重力或毛细力驱动)。
[0061] 为了区分使用"喷射头组件"(比如基于喷射器的非接触喷射技术)的粘性介质小 滴的"喷射"与由重力或毛细力驱动的较缓慢自然滴落中断,下面我们介绍无量纲数,其描 述了由不同物理机构驱动的不同情况和流体下细丝中断的滴落喷射过渡的阔值。
[0062] 对于弹性流体,术语"喷射"和"喷射头组件"指的是参考韦森伯数对喷射小滴的 定义,可W使用Wi=AUjct/R,其中,A是流体的主要张驰时间,Ujct是流体速度,R是喷射 半径,用于滴落喷射的阔值为约20<With<40。
[0063] 对于中断由粘性变稀控制的流体,术语"喷射"和"喷射头组件"指的是通过参考 毛细管数对喷射小滴的定义,毛细管数由化=ruu,。,/丫描述,其中,n。是屈服粘性,丫是 表面张力,毛细管数可用于介绍化th>10的滴落喷射的阔值。
[0064] 对于中断由惯性动力学主导的流体,术语"喷射"和"喷射头组件"指的是通过参 考韦伯数对喷射小滴的定义,韦伯数由PljZjetR/丫表达,其中,P是流体密度,韦伯数可用 于介绍Weth>1的喷射滴落阔值。
[0065] 在运动的同时从给定距离喷射更精确和/或准确体积的粘性介质至工件上的特 定位置能力是粘性喷射的特点。运些特性允许施加相对高度粘性(例如高于IPaS)流体, 同时补偿工件上的显著高度变化化=约0. 4至约4mm)。与油墨喷射技术相比,体积比较大 (介于约10化L和约30化之间),粘性也是(约或高于IPaS的粘性)。
[0066] 公开的技术的至少一些示例实施方式提供了增加的施加速度,由于基于喷射器的 喷射技术的喷射"联机"原理,基于喷射器的喷射技术施加粘性介质,而不用在工件上的要 沉积粘性介质的每个位置停止。因此,在至少一个喷射喷嘴处于运动的同时执行基于喷射 器的喷射技术的喷射粘性介质小滴至第一(水平)表面上而不会在每个位置停止的能力提 供了在比毛细针分配技术节省时间方面的优点。
[0067] 通常,喷射器是软件控制的。软件需要如何将粘性介质施加到特定基底或根据给 定(或替代地,期望或预定)喷射计划或喷射工艺的指令。运些指令称为"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。
[006引如上所讨论的,术语"粘性介质"可W是焊膏、焊接烙剂、粘合剂、导电粘合剂、胶水 或用于将部件紧固在工件、基底、导电油墨、电阻膏等上任何其它种类的介质。然而,示例实 施例应不限于仅运些示例。如本文所讨论的,术语"沉积物"指的是由于一个或多个喷射小 滴(还称为发射物),施加在工件上的位置处的粘性介质量。
[0069] 对于至少一些焊膏应用,焊膏可包括介于约40%和约60% (包含在内的)之间的 焊球体积,剩余体积是焊接烙剂。焊球的直径通常为约20微米,或者介于约10和约30微 米之间(包含在内的)。
[0070] 在至少一些焊膏应用中,平均尺寸的焊球的体积百分比可W处于焊膏内固相材料 的整体体积的约5%和约40%之间的范围内(包含在内的)。在其它应用中,焊球的第一部 分的平均直径可W位于约2和约5微米之间的范围内(包含在内的),而焊球的第二部分的 平均直径可位于约10和约30微米之间(包含在内的)。
[0071] 如本文所讨论的,术语"沉积物尺寸"指的是工件(比如基底)上的由沉积物覆盖 的面积。小滴体积的增加通常导致沉积物高度的增加W及沉积物尺寸的增加。
[007引"工件"可W是板(例如印刷电路板(PCB)或柔性PCB)、用于球栅阵列度GA)的基 底、柔性基底(例如纸)忍片级封装(CSP)、四方扁平封装(QFP)、晶片、倒装忍片等。
[0073] 如本文所讨论的,在X、y和Z方向上讨论移动。然而,应理解,在运些方向每个中 的移动还可
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