专利名称：针清洗系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地指向具有可受控移动的贮液筒的液体分发系统，更具体地说指向利用液体分发针或输送钉的液体分发系统及其自动的清洗系统和方法。本发明的现有技术几个类型的现有技术的分发系统被用来供各种各样的应用定量分发液体或糊状物。一个这样的应用是在印刷电路板和集成电路芯片的组装中。分发系统在这个应用中被用于用封装材料封装集成电路的过程和用密封剂底部填充倒装集成电路芯片的过程中。现有技术的分发系统还被用来把液体环氧树脂或焊接剂的斑点或液滴分发到电路板和集成电路上。液体环氧树脂和焊接剂主要被用于在集成电路范围内连接各个元器件。
在典型的分发系统中，泵和分发器组件被安装到诸如桥形台架之类用来沿着三条相互正交的轴(x，y，z) 用受计算机系统或控制器控制的伺服马达或其它类似的装置移动泵和分发器组件的移动组件上。为了把一定数量的液体在电路板或某种其它衬底上分发到预期的位置，通常包括与分发针耦合的喷嘴的泵和分发器组件沿着水平的x和y轴移动到它位于预期的位置上。然后，泵和分发器组件沿着垂直的Z轴下降到分发针在衬底上方某个适当的高度，在那里它通过针分发定量的液体。然后，泵和分发器组件沿着Z轴升起，沿着x和y轴移动到下一个预期的位置，再沿着垂直的Z轴下降以便在下一个位置分发定量的液体。
在如同上面描述的那些分发应用中，系统分发液体的计量精度是该系统的重要特性。这些分发系统在把精确数量的经过计量的材料分发到衬底上是有效的，然而，随着时间的推移，少量的残留的或其它的材料倾向于堆积在分发针或钉的外表面上。过剩材料的堆积导致有害的材料滴落、材料飞溅和或线/斑点宽度变化。
因此，具有能够周期性地把残留材料从分发针或输送钉的外表面上清洗掉的分发系统是所需要的。
所述系统可以是这样建造和安排的，以致那残留材料是在分发针/钉与容器组件之间不发生接触的情况下从液体分发针或钉上被清除掉的。所述系统可以包括用来收集许多被清除的残留材料的一次性的杯子。所述系统可以包括用来引导气流流向一次性杯子的底部的管子。所述容器组件可以包括许多不同直径的孔，以适应多种不同规格的分发针或钉。所述真空源可以与许多不同直径的孔当中的一个或多个孔耦合，借此造成穿过许多不同直径的孔当中的一个或多个孔进入容器组件的气流。
本发明的另一方面指向用来从液体分发针或钉上清除残留材料的针清洗系统，在这种场合所述系统包括具有开口直径可变的可变光阑型闸板的容器组件；可操作地接到可变光阑型闸板上的真空源，其中真空源造成穿过直径可变的开口进入容器组件的气流；以及使液体分发针或钉相对于可变光阑型闸板这样定位以致气流穿过直径可变的开口把残留材料从分发针或钉上除去的控制系统。
所述系统可以是这样建造和安排的，以致可变光阑型闸板的直径可变的开口的直径可以为了适应多种不同规格的分发针或钉而被增大或减小。所述控制系统可以是为了可操作地控制可变光阑型闸板的直径可变的开口的直径而建造和安排的。所述容器组件可以进一步包括用来收集许多被清除的残留材料的一次性杯子。
本发明的第三方面指向自动清洗的液体分发系统。所述系统包括用来接收来自液体来源的液体的装置，用来穿过针或钉把液体分发到媒体上的装置和用来在不接触针或钉的情况下从针或钉的外面部分清除许多残留材料的装置。
所述系统可以是这样建造和安排的，以致用来清除残留材料的装置包括针清洗系统，该系统包括具有至少一个孔的容器组件；可操作地接到容器组件上的真空源，其中真空源造成穿过至少一个孔进入容器组件的气流；以及用来使液体分发针或钉相对于至少一个孔可操作地定位的装置，其中残留材料是在分发针/钉与孔之间没有接触的情况下从分发针或钉上清除掉的。所述系统可以是这样建造和安排的，以致用来使液体分发针或钉相对于孔可操作地定位的装置包括计算机控制系统。
本发明的第四方面指向自动清洗的液体分发系统。所述系统包括至少一个分发针或钉；包括至少一个用来从至少一个分发针或钉可操作地清除残留材料的真空源和用来使一个或多个分发针或钉相对于真空源可操作地定位的装置的针清洗系统。所述系统可以是这样建造和安排的，以致针清洗系统可以包括至少一个容器组件。容器组件可以是为了包括至少一个用来容纳分发针或钉的末端的孔而建造和安排的。容器组件可以是为了包括许多不同直径的孔而建造和安排的。容器组件可以是为了包括至少一个直径可调整的孔而建造和安排的。所述系统可以是为了包括至少一个可以与容器组件这样耦合以致引起空气流穿过所述的孔流入容器组件的真空源而建造和安排的。
本发明的第五方面指向在液体分发系统用来清洗分发针或钉上的残留材料的方法。所述方法包括下述步骤提供至少一个具有至少一个孔的容器组件；使针或钉相对于所述的至少一个孔定位；以及提供用来造成穿过孔进入容器组件的气流的真空源。其中气流引起残留材料从分发针或钉上剥落。所述方法可以进一步包括在分发针/钉与孔之间没有接触的情况下从分发针或钉上清除残留材料的步骤。
图2是举例说明
图1所示的现有技术的液体分发系统的控制系统的方框图；图3是依照本发明的第一实施方案与针的清洗系统合并的液体分发系统的局部剖开的部件侧视图；图4是图3所示的针的清洗系统的俯视图；图5是举例说明图3和图4所示的液体分发系统的控制系统的方框图；图6A举例说明图3和图4所示的针清洗系统的局部剖视图；图6B举例说明图3、图4和图6A所示的针清洗系统的放大视图；图7是依照本发明的第二实施方案具有直径可调整的孔的针清洗系统的俯视图；图8是举例说明与图7所示的针清洗系统合并的液体分发系统的控制系统的方框图。
本发明的详细说明为了说明的目的，本发明现在将参照与使用针型装置把粘性材料分发到诸如印刷电路板之类的衬底上的可控制的液体分发系统一起使用的针清洗系统予以描述。然而，熟悉这项技术的人将清楚本发明的实施方案不局限于这样的分发系统，而是可以用在需要通过针、输送钉或其它类似的装置分发来自容器的剂量受控制的材料的其它应用中。
参照图1，包括液体泵和分发器组件18和运输机组件20的现有技术的可控制的液体分发系统10被展示出来。液体泵和分发器组件18可以是为数众多的已知系统之一，例如SpeedlineTechnologies，Inc.，Haverhill，MA，在商标CAMALOTTM下出售的不同型号的液体分发器系统之一。在这个实例中，泵和分发器组件18包括在压力下从注射器24接收液体并且通过分发针26分配液体的容积式泵21。所展示的容积式泵22被安装到供计算机控制沿着相互正交的轴(x，y，z)的运动的导螺杆30上。
运输机组件20可以是用来相对于液体泵和分发器组件18输送和矫正工件的为数众多的不同的定位系统当中的任何一种。在这个实例中，运输机组件20具有一对加长的平行轨道40、42和一对在用来支撑和输送工件50(例如电路板)的轨道旁沿着行进方向52向前延伸的加长的运输机44、46。马达(未示出)被安装到轨道40、42上用来驱动运输机44、46。
当工件50被输送到液体分发系统10中的时候，诸如视觉检查系统(未示出)之类的检测器检测工件50什么时候处在适合处理的位置。在工件50被适当地矫正的情况下，液体泵和分发器组件18为了上述的许多不同的目的之一把材料可控制地分配到工件50上。附加的运输机或定位系统(未示出)通常被用于在预处理和后处理期间输送工件50到和离开运输机组件20。
就大多数应用而言，分发器组件18距衬底某个精确的距离是符合要求的。就这些应用而言，高度传感器(例如接触式探针)可以被用来测量从分发针26的针尖到衬底的距离，以便帮助分发单元在分发前适当地定位。在这个实例中，高度传感器54被展示安装在容积式泵22上。高度传感器54负责确定分发针26在工件50上方的高度并且可以像机械接触式探针或诸如激光传感器(未示出)之类的其它类似的装置那样操作。高度传感器的一个实例是在已转让给Speedline Techuologies，Inc.，Franklin，MA并且在此通过引证并入的美国专利第6,093,251号中描述的，虽然其它的高度传感器也在考虑在内。
现在参照图2，用来控制图1的液体分发系统10的不同功能的计算机控制系统56被展示出来。计算机控制系统56通常是这样配置的，以致当新型工件50(例如，新型的印刷电路板)提供给液体分发系统10的时候，需要由液体分发系统10分发的材料的位置、尺寸和数量都可能被调整。计算机控制系统56被可操作地接到与液体泵和分发器组件18耦合的泵和分发器控制系统58上。泵和分发器控制系统58是技术上已知的标准控制系统并且有选择地确定被液体泵和分发器组件18分发到工件50上的材料的体积。
所展示的计算机控制系统56被可操作地接到与导螺杆30连接的驱动机构48上。通过把驱动机构48接到标准的动力控制系统(例如伺服马达)上，液体泵和分发器组件18沿着相互正交的轴(x，y，z)定位可以受到控制。由高度传感器54产生的高度信息被计算机控制系统56和驱动机构48用来把分发针26精确地定位在预期的高度。计算机控制系统56还可以被用来控制运输机组件20的操作。
现在参照图3至6B，按照本发明的某些实施方案，针清洗系统60被展示机械地附着在轨道42上。在替代实施方案中，针清洗系统60可以附着到液体分发系统10的其它部件上，或者它可以是独立单元。针清洗系统60使用与真空源连接的孔如同下面描述的那样造成周期性地抽吸分发针26上残留的或其它的材料的高速空气流。
在这个实例中，针清洗系统60包括用来抽吸和收集来自分发针26的残留材料的容器组件62。针清洗系统60包括一对转盘66、68，其中每个转盘包括许多清洗孔70。转盘66、68可旋转地安装在一对依次安装在容器组件62上的平台72，74上。平台72、74每个都有将允许气流84经过选定的清洗孔70穿过文氏管76进入容器组件62的开口。清洗孔70有多种不同的直径，这允许针清洗系统60适应不同规格的分发针26。总共展示了10个孔70，然而，在需要时可以使用追加的或更少的孔。在操作之前，适当的清洗的孔70被选定，其尺寸对应于分发针26的尺寸。
容器组件62被真空软管82可操作地接到真空源64上。当真空源64被启动的时候，它引起气流84通过孔70流入容器组件62。诸如针的规格、针的长度和清洗频率之类的一组用于分发针26的清洗参数可以被输入到计算机控制系统56中。这些清洗参数可以被储存在计算机控制系统56内部或外部的磁性媒体上并且在需要时用适当的磁性阅读装置加载到计算机控制系统56中。作为替代，液体分发系统10的操作员可以把清洗参数用手输入到计算机控制系统56中。清洗参数还可以包括清洗孔70相对于分发针26的坐标、针26在清洗过程的起点应该被定位在清洗孔70上方的距离、分发针26在清洗期间应该插入清洗孔70的距离、分发针26应有的前进速率以及适当地清洗分发针26需要的来自真空源64的真空压力。
在这个实施方案中，尺寸适当的孔70(即，其直径对应于被清洗的分发针的规格的孔)可以是由计算机控制系统56选择或拨盘的，也可以是由使用者手工选择的。在某些实施方案中，不同的孔可以适应一种以上规格的针。例如，直径大约为0.025英寸的孔可以适当地适应外径在大约0.014-0.009英寸范围内变动的针。如上所述，在任何给定的时刻都只有一个孔70在操作中，然而，其余的孔70可以被连接到真空源64或替代真空源上并且被同时使用。
如同举例说明的那样，计算机控制系统56被可操作地接到真空源64上。一旦针26如图6所示的适当地定位在转盘66中的清洗孔70上，或正好先于该位置，计算机控制系统56发信号给真空源64让它启动。在替代实施方案中，光电池或一组光电池(未示出)或近似类型的敏感元件可以为了检测待清洗的分发针26的出现被置于适当的位置。光电池可以是反射型光电池并且可以包括与检测物体(例如，分发针26)的出现和/或到转盘66、68的距离的CCD阵列(未示出)耦合的LED。在检测分发针26时，光电池将通过启动真空源64引发清洗过程。清洗之后，随着分发针从清洗系统60中撤出，光电池将引发关掉真空源64。在这个实施方案中，光电池帮助减少操作针清洗系统所需要的电路(例如定时器)的数量。
在当前的实施方案中，当在真空源64被激活的时候，它在真空软管82中造成抽吸力，这将引起气流84流过分发针26的末端、穿过选定的孔70、再穿过文氏管76进入容器组件62。气流84流出文氏管76之后，它在容器90的底部经历第一次气流反向86然后在容器90的顶部又经历第二次气流反向88。气流反向86、88引起充分的流动中断，以致液体残留物92与气流分开。被清除的液体残留物92以足以引起它粘附到容器底部的动量接触容器的底部。
在真空源64被启动的情况下，计算机控制系统56优选利用从高度传感器54获得的高度信息命令驱动机构48把分发针26降低某个适当的距离进入选定的孔70。分发针26在z轴上的运动速度可以受计算机控制系统56控制而且可以在针的规格和被分发的材料方面进行校准，以使有效地清洗分发针26并且使它恢复其分发液体的主要功能所需要的时间最少。作为替代，分发针可以被控制在预先调试的速度下，其中针清洗系统适应分发针的出现。
操作时，当分发针26遇到真空源64造成的气流84时，气流84将把任何残留材料从分发针26的外表面上拉下来。在当前的实施方案中，一旦残留材料从分发针26被清除下来，它将与迅速流动的空气流一起流动，如同前面描述的那样穿过文氏管76进入一次性容器90。
作为替代，真空源64可以被直接连接到选定的孔70上，以致从分发针26上清除下来的残留材料直接传送到真空软管82中，而不是进入一次性杯子90。如上所述，真空源64受计算机控制系统56控制，然而，真空源64可以是手工控制的或者在液体分发系统10的操作期间保持连续运行。在上述的清洗操作之前，计算机控制系统56将优选关掉液体泵和分发器组件18，以致追加的液体将在清洗期间不从分发针26内部被清除。
为了举例说明的目的，所展示的时单一的泵和分发器组件18。在其它的实施方案中，针清洗系统60可以供各种各样的其它的液体分发系统使用，例如在已转让给SpeedlineTechnologies，Inc.，Haverhill，MA并且通过引证在此被并入的美国专利第6,082,289号中描述的系统。这些液体分发系统可以使用尺寸和形状可以改变的多样的贮液筒和多样的分发针。针的清洗系统60可以适应使用多样的分发针的分发系统通过个别地或同时把每个分发针引进尺寸适当的清洗孔70。为了适应这些分发系统，多样的孔70可以是在清洗期间由操作员或计算机控制系统56可控制地选定的。在替代实施方案中，具有个个都接到真空源上的多样的直径各不相同的清洗孔的单一的清洗系统可以被使用。
另外为了举例说明，所展示的是单一的运输机组件，然而，多样的运输机可以被分发系统10同时使用也在考虑之内。
现在参照图7和图8，本发明的替代实施方案是经过深思熟虑的，其中针清洗系统10为了适应多样的或不同规格的分发针26与直径可调整的孔100合并。虽然其它类型的直径可调整的孔也在考虑之内，但是所展示的直径可调整的孔100具有可变光阑闸板设计，其中孔100的直径可以受计算机控制系统56控制，也可以由使用者手工调节。本发明的这个实施方案可以是为了适应前面讨论过的所有类型的分发系统(包括使用单一的或多样的分发针以及单一的或多样的运输机系统的分发系统)而编程的。
至此已经描述了至少一个本发明的说明性实施方案，各种各样的变更、调整和改进对于熟悉这项技术的人将轻而易举地发生。然而，这样的变更、调整和改进倾向于落在本发明的精神和范围之内。因此，前面的描述仅仅是作为实例，而无意作为限制。本发明的限制仅仅是在权利要求书及其等同物中定义的。
权利要求
1.一种用来从液体分发针或钉上清除许多残留材料的清洗系统，该系统包括具有至少一个孔的容器组件；可操作地被接到容器组件上的真空源，其中真空源造成通过所述的至少一个孔进入容器组件的气流；以及使液体分发针或钉相对于容器组件上的至少一个孔定位的控制系统，其中残留材料是用气流从分发针或钉上清除的。
2.根据权利要求1的清洗系统，其中残留材料是在分发针或钉与容器组件之间没有接触的情况下从分发针或钉上清除的。
3.根据权利要求1的清洗系统，其中容器组件进一步包括用来收集许多被清除的残留材料的一次性的杯子。
4.根据权利要求1的清洗系统，其中容器组件进一步包括用来引导气流流向一次性杯子的底部的管子。
5.根据权利要求1的清洗系统，其中容器组件包括许多不同直径的孔，以适应多种不同规格的分发针或钉。
6.根据权利要求5的清洗系统，其中真空源可以与许多不同直径的孔当中的一个或多个孔耦合，借此形成通过许多不同直径的孔当中的一个或多个孔流入容器组件的气流。
7.根据权利要求5的清洗系统，其中容器组件进一步包括用来收集许多被清除的残留材料的一次性的杯子。
8.一种用来从液体分发针上清除许多残留材料的清洗系统，该系统包括具有开口直径可变的可变光阑型闸板的容器组件；可操作地被接到可变光阑型闸板上的真空源，其中真空源造成穿过直径可变的开口流入容器组件的气流；以及使液体分发针或钉相对于可变光阑型闸板这样定位以致穿过直径可变的开口的气流把残留材料从分发针或钉上除去的控制系统。
9.根据权利要求8的清洗系统，其中可变光阑型闸板的直径可变的开口的直径可以增大或减小，以便适应多种不同规格的分发针或钉。
10.根据权利要求9的清洗系统，其中控制系统可操作地控制可变光阑型闸板的直径可变的开口的直径。
11.根据权利要求10的清洗系统，其中容器组件进一步包括用来收集许多被清除的残留材料的一次性杯子。
12.一种自动清洗的液体分发系统，该系统包括用来接收来自液体源的液体的装置；用来通过针或钉把液体分发到媒体上的装置；以及用来在不接触针或钉的情况下把许多残留材料从针或钉的外表部分清除的装置。
13.根据权利要求12的自动清洗的液体分发系统，其中用来清除残留材料的装置包括一个清洗系统，该清洗系统包括具有至少一个孔的容器组件；可操作地被接到容器组件上的真空源，其中真空源造成穿过至少一个孔进入容器组件的气流，以及用来使液体分发针相对于至少一个孔可操作地定位的装置，其中残留材料是在分发针/钉与孔之间没有接触的情况下从分发针或钉上清除掉的。
14.根据权利要求12的液体分发系统，用来使液体分发针或钉相对于孔可操作地定位的装置包括计算机控制系统。
15.一种自动清洗的液体分发系统，该系统包括至少一个分发针或钉；包括至少一个用来可操作地从至少一个分发针或钉的外部清除残留材料的真空源的清洗系统；以及用来使至少一个分发针或钉相对于真空源可操作地定位的装置。
16.根据权利要求15的自动清洗的液体分发系统，其中清洗系统进一步包括至少一个容器组件。
17.根据权利要求16的液体分发系统其中至少一个容器组件进一步包括至少一个用来容纳分发针或钉的末端的孔。
18.根据权利要求17的液体分发系统，其中容器组件包括许多不同直径的孔。
19.根据权利要求17的液体分发系统，其中容器组件包括至少一个直径可调整的孔。
20.根据权利要求17、18或19的液体分发系统，其中至少一个真空源与至少一个容器组件这样耦合，以致真空源造成通过孔进入容器组件的空气流。
21.一种在液体分发系统中用来清洗掉分发针或钉上的残留材料的方法，该方法包括下述步骤提供至少一个具有至少一个孔的容器组件；使针或钉相对于至少一个孔定位；以及提供用来造成通过孔进入容器组件的气流的真空源，其中气流引起残留材料从分发针或钉上剥落。
22.根据权利要求21在液体分发系统用来清洗掉分发针或钉上的残留材料的方法，其中残留材料是在分发针/钉与孔之间没有接触的情况下从分发针或钉上清除掉的。
全文摘要
与通过分发针或输送钉液体分配定量的材料的分发系统一起使用的针的清洗系统包括与残留材料收集装置耦合的真空装置，其中收集装置包括至少一个形状适合容纳分发针或钉的末端的孔。该液体分发系统进一步包括用来使分发针或钉相对于收集装置上的孔周期性地定位的控制装置。真空装置形成围绕着针或钉的外部流过然后进入收集装置的气流，借此在没有接触的情况下把残留材料从分发针或钉的外部除去。
文档编号H01L21/02GK1411918SQ02143098
公开日2003年4月23日 申请日期2002年9月28日 优先权日2001年10月10日
发明者斯蒂文·P·比博尔特, 肯尼斯·C·克劳奇 申请人:斯皮德莱技术公司