具有基板转换器系统和夹紧系统的分配设备以及用于在基板上分配粘性材料的方法
【专利摘要】一种分配器包括框架、构台系统和分配单元，所述分配器能够在具有顶部表面和底部表面的基板上分配粘性材料。所述构台系统构造成使所述分配单元在x轴线、y轴线和z轴线方向移动。所述分配器进一步包括基板支撑组件，所述基板支撑组件构造成在分配位置支撑所述基板以在所述基板的顶部表面上和在所述基板的底部表面上分配材料。所述基板支撑组件包括夹紧系统(106、148)和转换器系统(108)。所述转换器系统构造成使所述夹紧系统围绕垂直于所述基板的传输方向的轴线在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置所述基板的顶部表面处于分配位置，在所述第二位置所述基板的底部表面处于分配位置。
【专利说明】具有基板转换器系统和夹紧系统的分配设备以及用于在基板上分配粘性材料的方法
[0001]相关申请
[0002]本申请涉及由DennisG.Doyle在同一申请日提交的申请号为___且发明名称为“具有基板转换器系统和乳辊系统的分配设备以及用于在基板上分配粘性材料的方法(代理人案号为C2013-731819)”的美国专利申请，以及由Dennis G.Doyle在同一申请日提交的申请号为________且发明名称为“具有传输系统的分配设备以及用于在分配设备内传输基板的方法(代理人案号为C2013-731919)”的美国专利申请。所有这些相关申请都通过引用并入本文。
[0003]公开背景
1 ■
技术领域
[0004]本发明总体涉及用于在基板，例如印刷电路基板上分配粘性材料的方法和设备。
2.
【背景技术】
[0005]具有多种类型的现有技术分配系统或分配器，所述现有技术分配系统或分配器用于在多种应用中分配计量的量的液体或糊剂。一个这种应用是将集成电路芯片和其他电子部件装配到电路板基板上。在该应用中，自动分配系统用于将液态环氧树脂或焊料糊剂或者某些其他相关材料以斑点方式分配到电路板上。自动分配系统还用于将底部填充材料和密封剂以线的方式进行分配，从而将部件机械地固定到电路板。底部填充材料和密封剂被用于改进组件的机械和环境特性。
[0006]图1示意性地示出了通常以10表示的公知的分配器。分配器10被用于将粘性材料(例如，粘合剂、密封剂、环氧树脂、焊料糊剂、底部填充材料等)或者半粘性材料(例如，助焊剂等)分配到电子基板12上，例如印刷电路板或半导体晶片。分配器10可备选地用于其他应用中，诸如用于施加自动衬垫材料或者用于在某些医疗应用中。应当理解的是，如在此使用的，提及的粘性或半粘性材料起到示例作用而绝非旨在进行限制。在一个实施方式中，分配器10包括第一和第二分配单元或头，通常分别以14和16表示，以及控制分配器的运行的控制器18。虽然示出了两个分配单元，但是应当理解的是，也可以设置一个或更多个分配单
J L ο
[0007]分配器10还可包括具有用于支撑基板12的基部或支撑件22的框架20，可移动地连接到框架20用于支撑和移动分配单元14、16的分配单元构台24，以及重量测量装置或称重天平26，所述重量测量装置或称重天平26用于称量粘性材料的分配量，例如，作为校准程序的一部分并且用于提供重量数据到控制器18。传送器系统(未示出)或其他传送机构，诸如活动梁，可被用于分配器10，以便控制将基板装载到分配器以及将基板从分配器卸载。可以在控制器18的控制下使用电动机移动构台24，以将分配单元14、16安置在基板上方的预定位置。分配器10可包括显示单元28，所述显示单元28连接到控制器18用于将各种信息显示给操作者。可以具有可选的第二控制器来控制分配单元。
[0008]如上面描述的，在执行分配操作之前，基板例如印刷电路板必须对准或者以其他方式与分配器的分配单元对齐。分配器进一步包括连接到视觉系统构台32的视觉系统30，所述视觉系统构台32可移动地连接到框架20以支撑和移动视觉系统。尽管与分配单元构台24分别示出，但是视觉系统构台32可以利用与分配单元14、16相同的构台系统。如所描述的，视觉系统30被用来验证基板上的被称为基准或其他特征和部件的界标的位置。一旦定位，控制器可以编程为操纵分配单元14、16中的一个或两个的移动，以在电子基板上分配材料。分配操作可以通过控制器18来控制，所述控制器18可以包括配置成控制材料分配器的计算机系统。在另一实施方式中，控制器18可以由操作者来操纵。
[0009]在某些实施方式中，分配器10可如下操作。电路板可以使用传送器系统被装载到分配器10中的沉积位置。电路板通过使用视觉系统30与分配单元14、16对准。可以随后通过控制器18启动分配单元14、16以执行沉积操作，其中材料被沉积在电路板上的精确的位置处。一旦分配单元14、16执行沉积操作，电路板可以通过传送器系统从分配器10传输以使得随后的第二电路板可以装载到材料沉积系统中。分配单元14、16可以构造成快速地移除并且用其他单元替换。分配器10能够将材料分配在电路板的仅一侧上。
[0010]有时，期望将这种材料分配在基板的两侧上。一个这种分配器由韩国仁川的Protec公司提供，并且包含围绕轴线旋转的基板支撑件，所述轴线横向于基板穿过分配器的方向。使用这种分配器，接合基板的边缘的带状物使基板移动通过分配器。使用这种布置，难于在基板的边缘附近分配材料，因为当尝试在基板的边缘附近分配材料时带状物妨石导(interfere with)分配单元。
【发明内容】
[0011]本公开的一个方面涉及一种用于在基板上分配粘性材料的分配器，所述基板具有顶部表面和底部表面。在一个实施方式中，所述分配器包括框架、连接到所述框架的构台系统和连接到所述构台系统的分配单元。所述构台系统构造成使所述分配单元在X轴线、y轴线和z轴线方向移动。所述分配器进一步包括基板支撑组件，所述基板支撑组件连接到所述框架并且构造成在分配位置支撑所述基板以便在所述基板的顶部表面上和所述基板的底部表面上分配材料。所述基板支撑组件包括构造成在分配位置容纳和支撑所述基板的夹紧系统以及连接到所述框架和所述夹紧系统的转换器系统。所述转换器系统构造成使所述夹紧系统围绕平行于y轴线方向的轴线在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置所述基板的顶部表面处于分配位置，在所述第二位置所述基板的底部表面处于分配位置。
[0012]所述分配器的实施方式进一步包括将所述转换器系统构造成在z轴线方向移动。所述转换器系统可包括支撑板，可移动地连接到所述支撑板的提升器板，构造成使所述提升器板在z轴线方向移动的z轴线驱动组件，以及构造成使所述夹紧系统旋转的旋转驱动组件。所述Z轴线驱动组件可包括通过滚珠丝杠连接到所述框架的至少一个轴承，以及构造成驱动所述滚珠丝杠旋转以使提升器板移动的电动机。所述夹紧系统可包括构造成夹紧所述基板的一个边缘的第一夹紧组件和构造成夹紧所述基板的对置边缘的第二夹紧组件。对于所述第一夹紧组件和所述第二夹紧组件中的每个，所述旋转驱动组件可包括固定到所述夹紧组件的枢转件、连接到所述枢转件的带状物以及构造成驱动所述带状物以使所述枢转件旋转的电动机。每个夹紧组件都可包括上夹紧元件和下夹紧元件，所述上夹紧元件和下夹紧元件构造成夹紧所述基板的边缘。所述上夹紧元件和下夹紧元件被弹簧加载以被偏置到夹紧位置。所述上夹紧元件包括第一凸轮随动件，第一凸轮随动件构造成接合设置在所述支撑件上的凸轮上的凸起以使所述上夹紧件移动到打开位置，并且所述下夹紧元件包括第二凸轮随动件，所述第二凸轮随动件构造成接合所述凸轮以使所述下夹紧元件移动到打开位置。当所述上夹紧元件或所述下夹紧元件处于其夹紧位置时，由所述夹紧系统支撑的基板处于顶部合理(justified)位置。进一步可包括至少一个传感器，所述至少一个传感器配置成确定所述上夹紧元件和所述下夹紧元件中的至少一个的朝向。所述基板支撑组件可包括两个轨道，前轨道和后轨道，并且所述分配器进一步可包括上游传送器系统和下游传送器系统，所述上游传送器系统构造成将基板传送到所述分配器的前轨道和后轨道，所述下游传送器系统构造成将基板从所述分配器的前轨道和后轨道移除。
[0013]本公开的另一个方面涉及一种将材料沉积于基板的顶部表面上和基板的底部表面上的方法。在一个实施方式中，所述方法包括:将所述基板传送到分配器的基板支撑组件，所述基板支撑组件包括夹紧系统和连接到所述框架和所述夹紧系统的转换器系统，所述夹紧系统构造成在分配位置接收和支撑所述基板，所述转换器系统构造成使所述夹紧系统围绕平行于y轴线方向的轴线在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置所述顶部表面处于分配位置，在所述第二位置所述底部表面处于分配位置;在所述基板的顶部表面上执行分配操作;旋转所述基板使得所述基板的底部表面向上;将所述基板提升;在所述基板的底部表面上执行分配操作；以及将所述基板从所述分配器的基板支撑组件移除。
[0014]所述方法的实施方式进一步包括在旋转所述基板之前使所述基板降低。所述方法进一步可包括在所述基板的顶部表面上执行分配操作之前通过所述夹紧系统来夹紧的基板的对置边缘。将所述基板的对置边缘夹紧可以通过将所述基板提升到分配位置来实现，以使得所述夹紧系统的弹簧偏置元件接合所述基板。所述方法进一步可包括在将所述基板从所述基板支撑组件移除之前放开对所述基板的对置边缘的夹紧。放开对所述基板的对置边缘的夹紧可以通过将所述基板从分配位置降低来实现，以使得所述夹紧系统的弹簧偏置夹紧元件脱开所述基板。将所述基板传送到所述分配器的基板支撑组件可包括将所述基板通过第一轨道传送到分配位置。所述方法进一步可包括将另一个基板通过第二轨道传送到所述分配器的基板支撑组件。
【附图说明】
[0015]为了更好地理解本公开，参照在此通过引用并入的附图，并且在附图中:
[0016]图1是现有技术分配器的示意图；
[0017]图2是本公开的实施方式的分配器的局部俯视立体图，其中移除了部分以便更好地示出分配器的转换器系统和夹紧系统；
[0018]图3是图2所示的分配器的俯视平面图；
[0019]图4是分配器的放大局部俯视立体图；
[0020]图5是分配器的放大局部仰视立体图；
[0021]图6是从分配器的后部截取的分配器的另一个放大局部俯视立体图，图中将分配器的某些部件移除以示出该实施方式的各种方面；
[0022]图7是转换器系统的立体图；
[0023]图8是夹紧系统的立体图；
[0024]图9是夹紧系统的部分的俯视立体图；
[0025]图10是夹紧系统的端视图；
[0026]图11是夹紧系统和分配器的分配单元的端视图，其中基板示出为处于分配位置；
[0027]图12是夹紧系统和分配单元的端视图，其中基板示出为处于传输位置；
[0028]图13是夹紧系统和分配单元的端视图，其中基板示出为处于转换位置;以及
[0029]图14是转换器系统的支撑板的立体图，所述支撑板上安装有两个凸轮。
【具体实施方式】
[0030]仅为了示例性目的，而非限制通用性，现将参照附图来详细描述本公开。本公开的应用并不局限于下面描述中阐述的或者下面附图中示出的结构细节和部件布置。本公开能够具有其他实施方式并且能够以各种方式来实现或实施。此外，在此使用的措辞和术语是为了描述目的并且不应被认为是对本公开的限制。在此“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”以及它们的变体的使用意指包括此后列举的项目和它们的等同体以及额外项目。
[0031]为了例证目的，下面参照用于将焊接糊剂分配到电路板上的分配器来描述本公开的实施方式。所述设备和相关方法还可被用于需要将其他粘性或分配材料，例如胶水、粘合剂和密封剂分配在各种基板上的其他应用中。例如，所述设备可被用于将用作芯片级封装的底部填充物的环氧树脂进行分配。在某些实施方式中，分配单元可以是由马萨诸塞州富兰克林的斯皮德兰(Speedl ine)技术公司所提供的类型。
[0032]本公开涉及一种包括基板支撑组件的分配器，所述基板支撑组件具有设置在所述分配器内的转换器系统，所述转换器系统设计成当在基板的边缘附近分配材料时不妨碍分配单元的情况下接合所述基板。在此公开的分配器能够对基板进行转换，从而使分配单元能够在距离基板的边缘5毫米(mm)的范围内(对于螺旋式分配单元)和在距离基板的边缘8mm的范围内(对于喷射型分配单元)将材料分配在基板的两侧上。因为传统的传输带在基板上方的空间中妨碍分配单元，所以，在一个实施方式中，分配器包括夹紧系统以将基板固定在分配位置。为了将基板传送到分配器内的分配位置，分配器包括构造成推动基板的边缘的基板推动器和带状物的组合，因为带状物不能单独将基板完全地传输到基板支撑组件的夹紧系统上或者完全地从基板支撑组件的夹紧系统离开。在另一个实施方式中，分配器的基板支撑组件包括乳辊系统以及转换器系统。这种乳辊系统包含了使用辊，并且在一个优选实施方式中，使用锥形辊。对于夹紧系统和乳辊系统两者来说，每个系统都具有在基板的顶部和底部表面上接近基板的边缘进行分配的能力。
[0033]对于夹紧系统而言，夹紧系统没有将基板完全地驱动到夹紧系统上的机构，从而必须使用推动器。在没有推动器的情况下，在带状物开始打滑之前，带状物能够使基板向分配位置移动大约65%的路程，从而阻止基板到达分配位置。推动器和带状物同步并且一起工作以防止和/或消除(account for)任何的带状物打滑。当带状物开始失去对基板的抓握时，推动器使基板保持移动直到它完全地传送到基板支撑组件的夹紧系统内的分配位置。这种推动器构造成在轨道上方提升，因为在预热区域中具有预热卡盘。在某些实施方式中，上游推动器是具有指状物的气缸，所述指状物接触基板。
[0034]因为夹紧系统中没有设置带状物，所以当将基板从夹紧系统移除时出现类似问题。推动器与下游传送器带以同步运动移动。推动器实际上全程推动基板以使得在带状物与基板之间没有相对运动，相对运动导致带状物过早地磨损。这种推动器驻留在传送器下方，以使得推动器可以在转换器上方为分配单元保持畅通的路径。推动器还能够收回，使得推动器位于传送器轨道下方，以便在传送器开始移动时推动器不阻挡路径。在某一实施方式中，下游推动器是具有指状物的气缸，所述指状物接触基板。
[0035]本公开涉及夹紧系统的构造以及推动器和带状物组件，并且解决了关于对于这些系统分配器中只有有限的空间可用的问题。转换器系统构造成一旦基板固定在分配位置就使基板旋转。在一个实施方式中，转换器系统是由步进电机驱动的带状物，并且具有10:1的比率，以便实现准确的传输角度。这些系统的复杂性在于，他们需要同步(一起旋转而不会造成基板的任何变形)。这是通过使用两个不同的步进电机来实现的，两者都通过由驱动模块产生的相同步进脉冲来驱动。
[0036]转换器系统能够在使基板旋转之前降低基板，同时避免在分配位置内与分配单元和/或构台的碰撞。当在一条轨道上旋转基板时，分配器的分配单元可以继续在位于邻近轨道中的基板上进行分配。转换器系统包括线性运动装置，所述线性运动装置具有线性轴承、滚珠丝杠和步进电机来驱动它们。夹紧系统足够小以使得分配单元能够接近基板的边缘，因为用于分配单元的有效地运转的空间非常小。不管基板的朝向和厚度如何，夹紧系统将基板安置于分配高度。夹紧系统的夹紧元件在传输高度打开，以便进入的基板在夹紧元件上方行进时不妨碍夹紧元件。一旦处于适当的位置，在基板上的分配期间和基板的旋转期间，夹紧元件被移动以将基板夹紧。夹紧系统构造成刚性的并且在两个朝向上及在传输和分配高度上紧密地对准。
[0037]参照附图，并且更具体地参照图2和3，本公开的实施方式的分配器通常以100表示。如图所示，分配器包括框架102，所述框架102支撑分配器的系统和部件;所述分配器包括通常以104表示的传输系统，所述传输系统使基板往复运动进入和离开分配器;通常以106表示的夹紧系统，所述夹紧系统在过程期间将基板夹紧；以及通常以108表示的转换器系统，所述转换器系统与夹紧系统一起运行以使基板翻转或翻滚从而将材料分配在基板的两侧上。基板在附图中始终以110表示，其中基板的顶部表面被指示为112并且基板的底部表面被指示为114。每个系统都包括子组件，所述子组件与分配器100的其他系统和其他部件的子组件相互作用以将基板110移动进入和离开分配器并且将材料分配在基板上。与分配器100相关联的控制器配置成控制分配器的系统的操作。在一个实施方式中，控制器类似于分配器10的控制器18并且提供控制器18的功能。
[0038]图3示出了框架102和传输系统104，所述传输系统104构造成沿着两个平行的传输路径(位于朝向分配器前部的前传输路径116和位于朝向分配器后部的后传输路径118)移动基板110。传输系统104包括设置在分配器100的左手侧的通常120表示的第一上游传送器系统，所述第一上游传送器系统构造成将基板110传送到前传输路径和后传输路径116、118。具体地，上游传送器系统120包括可移动传送器，所述可移动传送器构造成在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置所述可移动传送器与前传输路径116对准，在所述第二位置所述可移动传送器与后传输路径118对准。图2和3示出了处于其第一位置的上游传送器系统120的可移动传送器，在所述第一位置上游传送器系统与前传输路径116对准。传输系统104进一步包括设置在分配器100的右手侧的第二下游传送器系统122，所述第二下游传送器系统122构造成将基板110从前传输路径和后传输路径116、118移除。正如上游传送器系统120，下游传送器系统122包括构造成在第一位置与第二位置之间移动的可移动传送器，在所述第一位置所述可移动传送器与前传输路径116对准，在所述第二位置所述可移动传送器与后传输路径118对准。图2和3示出了处于其第一位置的下游传送器系统122的可移动传送器，在所述第一位置所述下游传送器系统与前传输路径116对准。
[0039]另外参照图4，对于每个传输路径116、118，基板110通过上游传送器系统120从诸如往复运动装载器的上游系统被传送到预热位置124，所述预热位置124构造成在分配之前对基板进行加热。分配器100包括预热卡盘，所述预热卡盘与前传输路径116和后传输路径118相关联。基板110随后通过带状物及推动器传输系统从预热位置124移动到分配位置126，在所述分配位置126基板放置于分配单元128下方，所述分配单元128附接到分配单元构台130上以在X轴线、y轴线和z轴线方向移动分配单元。如将在下面更详细地描述的，对于前传输路径116和后传输路径118中的每个而言，在分配操作期间夹紧系统106将基板保持在适当位置情况下，分配单元128能够将诸如焊接糊剂的材料分配到基板110的两侧上。在分配之后，基板110通过具有带状物及推动器传输系统的下游传送器系统122从分配位置126被移除到诸如拾取和放置的机器或其他分配器的下游系统。
[0040]另外参阅图5和6，对于每个传输路径116、118，传输系统104还包括通常以132表示的上游基板推动器组件(图6)和通常以134表示的下游基板推动器组件(图5)，所述上游基板推动器组件构造成将基板110从预热位置124移动到分配器100内的分配位置126，所述下游基板推动器组件构造成将基板从分配位置移动到下游传送器系统122，所述下游传送器系统122转而将基板传送到诸如另一分配器或者拾取和放置机的下游系统。虽然上游和下游推动器组件132、134在此称为“推动器”，但是应当注意到的是这些部件还可被称为“拉动器”，因为它们也可被构造成具有夹子以便同样地拉动基板，并且应当落入本公开的范围内。每个推动器组件132、134都采用线性轴承136来将具有推动器元件140的气缸138沿着传输路径从左移动到右，并且通过具有均以142表示的皮带轮的带状物驱动器来控制，所述带状物驱动器设置有电动机144来驱动位于皮带轮上的带状物143。用于下游推动器元件140的气缸138从基板下方向上延伸以移动基板。对于下游推动器组件134，在下面描述的转换过程期间，推动器元件140停驻在下游传送器系统122下方以便为夹紧系统106让开道路使其能旋转180度。
[0041]图7示出了转换器系统108，所述转换器系统108与分配器100的剩余部件分隔开。如图2-6所示，转换器108构造成在z轴线方向相对于框架102移动，以使夹紧系统106围绕平行于y轴线方向的轴线在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置基板110的顶部表面112处于在分配单元128下方的分配位置，在所述第二位置基板的底部表面114处于分配位置。如图7所示，对于基板110的每侧来说，转换器系统108包括支撑板146、提升器板147，所述提升器板147枢转地支撑夹紧系统106的通常以148表示的夹紧组件，所述夹紧组件148以下面更详细地描述的方式设置在所述提升器板的顶部上。转换器系统108进一步包括z轴线驱动组件150和旋转驱动组件152，所述z轴线驱动组件150构造成使提升器板147在z轴线方向相对于支撑板146移动，所述旋转驱动组件152构造成使夹紧组件148旋转。z轴线驱动组件150包括一对均以154表示的分隔开的z轴线轴承，z轴线轴承安装在支撑板146上并且通过z轴线滚珠丝杠156连接到提升器板135，以使提升器板相对于支撑板向上和向下移动。Z轴线驱动组件150进一步包括电动机158，所述电动机158构造成驱动滚珠丝杠156的旋转。这样布置使得转换器系统108能够驱动提升器板147的向上和向下移动，随着对分配器描述的进行，该目的将变得显而易见。在描述了夹紧系统106之后，将描述转换器系统108的旋转驱动组件152。
[0042]回过来参照图2和3，对于每个传输路径116、118，夹紧系统106均包括构造成夹紧基板110的一个边缘的第一夹紧组件160以及构造成夹紧基板的对置边缘的相配的第二夹紧组件162。第一和第二夹紧组件160、162构造成在分配和旋转操作期间牢固地固定基板110并且构造成当基板传送到夹紧系统106和从夹紧系统106移除时释放基板。
[0043]参照图8和9，每个夹紧组件160、162(其中夹紧组件160在图8和9中示出)都包括框架结构件164，所述框架结构件164具有枢转轴166，一对夹紧臂168、170，通过夹紧臂170枢转地连接到框架结构件的上夹紧元件172以及通过夹紧臂168枢转地连接到框架结构件的下夹紧元件174。上夹紧元件和下夹紧元件172、174设计成在打开位置和夹紧位置之间移动，在所述打开位置夹紧元件彼此分隔开，在所述夹紧位置夹紧元件朝向彼此移动以将基板110的边缘夹紧来固定基板。
[0044]上夹紧元件和下夹紧元件172、174连接到一对均以176表示的弹簧，以将夹紧元件偏置到夹紧位置。每个夹紧组件160、162都进一步包括安置在上夹紧元件和下夹紧元件172、174之间的夹爪(clamping jaw) 178。弹簧176将扭转载荷施加在夹爪178与枢转轴166之间以施加夹紧力。夹爪178具有在其中形成的均以180表示的开口，所述开口大小设置成并且构造成当固定基板110时容纳来自上夹紧元件和下夹紧元件172、174的齿182。框架结构件164包括具有枢转件186的板184，所述枢转件186从板垂直地延伸。包括了枢转件186来使夹紧组件160或162围绕枢转件枢转，以使基板110旋转。在一个实施方式中，枢转件186采用了在其自由端具有角接触球轴承的轴，所述角接触球轴承设置在转换系统108的提升器板147中。
[0045]参照图10，每个夹紧组件，例如夹紧组件160进一步包括第一(上)对凸轮随动件188和第二 (下)对凸轮随动件190，所述第一对凸轮随动件188通过夹紧臂168枢转地连接到框架结构件164和下夹紧元件174，所述第二对凸轮随动件190通过夹紧臂170枢转地连接到框架结构件和上夹紧元件172。这样布置使得第一凸轮随动件188和第二凸轮随动件190中的每个都被弹簧偏置以分别地将下夹紧元件174和上夹紧元件172保持在夹紧位置。图10示出为第一凸轮随动件和第二凸轮随动件188、190处于漂浮状态(S卩，与凸轮表面分隔开)。如图所示，基板110在夹爪178内提升，其中下夹紧元件174接合基板的底部表面114以在夹爪内提升基板。
[0046]图10进一步示出了由夹紧组件160支撑的最小厚度基板110。两个特征被机加工到夹紧臂的两侧中。一个特征是安装到槽194中的第一突出部192。当夹紧组件160中没有基板时，第一突出部192接合槽194中的正止动件196。第一突出部192承受由弹簧176提供的载荷，以使得夹紧齿182如图所示的并不彼此推压从而以致于变形和过早地磨损。另一个特征是第二突出部198，并且被机加工到与下夹紧元件174接合的夹紧臂168中。该第二突出部198使夹紧组件160的上夹紧元件和下夹紧元件172、174保持对准，以使得夹紧齿182容纳在形成于夹爪178中的它们相应的开口 180内。对于较厚的基板110，正止动件196的间隙增大。如图所示，正止动件196彼此接合，并且齿182之间具有间隙。
[0047]一个弹簧176可以选定为较强的弹簧，其中较强弹簧的一端接合凸轮随动件轴200并且较强弹簧的对置端接合夹爪178。这种取向的较强弹簧176使一个夹紧臂168接合突出部192和第二臂上的槽，提升对置的下夹紧元件174。在该实例中，另一个弹簧177可以选定为较弱的弹簧。选定不同弹性值的目的是使得夹紧元件172、174能够在基板的转换期间当凸轮随动件离开凸轮的时候将基板一致地安置到夹爪的顶部或底部表面。
[0048]参照图11，夹紧组件160示出为具有分配单元128。如图所示，分配单元128构造成邻近基板110的边缘分配材料。分配单元128向基板110的边缘的接近是通过使用夹紧系统106和转换器系统108来实现的。夹紧组件160进一步包括凸轮202，所述凸轮202固定到分配器100的框架102。第一凸轮随动件188离开凸轮202，这使得下夹紧元件174的弹簧176迫使基板110向上至夹爪178的顶部表面。第二凸轮随动件190保持在凸轮202的凸起(rise)204上而致使上夹紧元件172缩回，以使得上夹紧元件不妨碍下夹紧元件174，从而证明了基板110到达用于分配的可重复的且向上的合理位置是合理的。
[0049]参照图12，第一和第二凸轮随动件188、190两者均接合凸轮202上的凸起204，从而致使下夹紧元件和上夹紧元件172、174的缩回。在该位置，通过将夹紧元件172、174两者收回，基板110可以自由地传输进入和离开夹紧元件160。如图所示，基板110布置成在传输高度朝向夹爪178的底部。
[0050]参照图13，夹紧系统106的夹紧组件160示出为通过转换器系统108的z轴线驱动组件150处于降低的位置。另一个夹紧组件，即固定基板110的另一侧的夹紧组件162没有示出，但是处于类似的降低的位置。在该位置，夹紧系统106的夹紧组件160和基板110可以被旋转以将基板的底部表面114安置处于面向上方的位置。在降低的位置，第一和第二凸轮随动件188、190两者均离开凸轮202，所以用于夹紧元件172、174的弹簧176、177作用于基板110上以夹紧基板。基板110被推动到夹爪178的一侧，对于前夹爪和后夹爪两者来说基板均处于夹爪的相同侧，以使得基板不会扭曲。确保这样的方法是使用一侧具有两倍强度的弹簧176、177，从而不必怀疑当转换基板时基板110定位在何处。
[0051]回过来参照图4-7，转换器系统108能够使基板110旋转来使基板的底部表面114面向向上，以使得分配单元128可以在底部表面上分配材料。在转换过程期间，通过转换系统106将基板110降低到转换位置。在某个实施方式中，基板110的最大尺寸大约为10英寸乘10英寸。因此，对于具有10英寸乘10英寸的长度和宽度的基板来说，基板的旋转路径将是10英寸宽和10英寸长。这样布置以便通过夹紧系统106来固定基板110，其中降低夹紧组件160、162以使得夹紧元件172、174将基板牢固地夹紧。一旦处于降低位置，或者称为转换位置，转换器系统108使夹紧组件160、162旋转，以使得基板110的底部表面114面向向上。
[0052]为了使夹紧组件160、162旋转，转换器系统108的旋转驱动组件152包括带状物206，所述带状物206连接到每个夹紧组件的框架结构件164的枢转件186。带状物206由适当的电动机208驱动，其在一个实施方式中具有10:1的传动比。枢转件186安装到角接触轴承中，所述角接触轴承安装至转换系统108的移动的z轴线提升器板147。枢转件186包括接近枢转件的端部安装的皮带轮210，其中带状物206驱动夹紧组件160或162的旋转。如图所示，基板110的每侧都通过夹紧组件160或162接合，其中支撑板146、夹紧组件(160或162)和旋转驱动组件152以同步方式一起运行以使基板夹紧和旋转。
[0053]为了调整传输宽度，均以212表示的线性轴承设置在分配器的传输宽度处。具有用于上游和下游传送器系统120、122的四个另外的线性轴承212(没有标示出)。正好在线性轴承212上方是均以214表示的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠通过电动机216和带状物驱动件218来从后部驱动传输宽度。在两个滚珠丝杠214，右手滚珠丝杠和左手滚珠丝杠之间具有连接点220。设置两个滚珠丝杠214使得两个轨道或路径的宽度同时移动到相同的基板尺寸。
[0054]参照图14，转换器系统108的支撑板146具有安装在支撑板上的两个凸轮202。夹紧系统和转换器系统106、108的凸轮202包括邻近相应凸轮设置的内部传感器226和旋转安全传感器228。这些传感器226、228获取或者以其他方式检测附接到或以其他方式与夹爪178相关联的标志或者结构特征。内部传感器226检测夹爪178的朝向并且因此检测基板110的哪一侧向上，以使弹簧176、177能够适当地被取向。安全传感器228与内部传感器226—起使用能够验证在试图驱动凸轮202上方的凸轮随动件188、190之前夹爪178是否是水平的，从而，如果夹紧组件160、162没有适当地被定向则防止夹紧系统106的损坏。
[0055]在运行期间，上游传送器系统将基板通过分配器传送到前和后传输路径。具体地，上游传送器系统的可移动传送器与传输路径中的一个(例如前输送路径)对准，以将基板传送到预热位置。一旦处于预热位置，基板就通过上游基板推动器和传输系统的加热区域传送器移动到分配位置。分配单元在基板的顶部表面上执行分配操作。当完成时，基板下降、旋转以使得基板的底部表面面向上方，并且通过转换器系统上升到分配位置。分配单元随后在基板的底部表面上执行分配操作。当完成时，基板通过下游推动器和往复运动传送器系统从分配位置移除。
[0056]在传送基板之后，上游传送器系统的可移动传动器接收另一个基板，并且移动以便上游传送器系统与另一传输路径(例如后传输路径)对准，以将基板传送到预热位置。该基板以类似方式从预热位置移动到分配位置，其中分配操作可以在基板的顶部和底部表面两者上进行。该基板还通过下游传送器系统从分配位置移除。
[0057]当在基板的顶部表面上执行分配操作之前，操作包括用夹紧系统来夹紧基板的对置边缘。将基板的对置边缘夹紧是通过将基板上升到分配位置来实现的，以使得夹紧系统的弹簧偏置夹紧元件接合基板。在将基板从基板支撑组件移除之前，操作包括放开对基板的对置边缘的夹紧。放开对基板的对置边缘的夹紧是通过将基板从分配位置下降到传输高度来实现的，以使得夹紧系统的弹簧偏置夹紧元件脱开基板。
[0058]如上面讨论的，前述的操作可以通过控制器(例如参照分配器10的控制器18)来控制。
[0059]因此，虽然已经描述了本公开的至少一个实施方式，但是所属领域技术人员将会轻易地设想到各种改变、改型和改进。这些改变、改型和改进将落入本公开的范围和精神内。相应地，前面的描述仅作为示例而非旨在进行限制。仅在随后的权利要求以及等同体中对本发明进行了限定。
[0060]权利要求如下:
【主权项】
1.一种用于在具有顶部表面和底部表面的基板上分配粘性材料的分配器，所述分配器包括: 框架； 连接到所述框架的构台系统； 连接到所述构台系统的分配单元，所述构台系统构造成使所述分配单元在X轴线、y轴线和z轴线方向移动；以及 基板支撑组件，所述基板支撑组件连接到所述框架并且构造成在分配位置支撑所述基板以在所述基板的顶部表面上和在所述基板的底部表面上分配材料，所述基板支撑组件包括: 夹紧系统，所述夹紧系统构造成在分配位置容纳和支撑所述基板，和 转换器系统，其连接到所述框架和所述夹紧系统，所述转换器系统构造成使所述夹紧系统围绕平行于y轴线方向的轴线在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置所述基板的顶部表面处于分配位置，在所述第二位置所述基板的底部表面处于分配位置。2.根据权利要求1所述的分配器，其中所述转换器系统进一步构造成在z轴线方向移动。3.根据权利要求2所述的分配器，其中所述转换器系统包括支撑板、可移动地连接到所述支撑板的提升器板、构造成使所述提升器板相对于所述支撑板在z轴线方向移动的z轴线驱动组件以及构造成使所述夹紧系统旋转的旋转驱动组件。4.根据权利要求3所述的分配器，其中所述z轴线驱动组件包括通过滚珠丝杠连接到所述框架的至少一个轴承，以及构造成驱动所述滚珠丝杠的旋转以使所述提升器板相对于所述支撑板移动的电动机。5.根据权利要求1的分配器，其中所述夹紧系统包括构造成夹紧所述基板的一个边缘的第一夹紧组件和构造成夹紧所述基板的对置边缘的第二夹紧组件。6.根据权利要求5所述的分配器，其中，对于所述第一夹紧组件和所述第二夹紧组件中的每个来说，所述旋转驱动组件包括固定到所述夹紧组件的枢转件、连接到所述枢转件的带状物以及构造成驱动所述带状物以使所述枢转件旋转的电动机。7.根据权利要求6所述的分配器，其中每个夹紧组件都包括上夹紧元件和下夹紧元件，所述上夹紧元件和下夹紧元件构造成夹紧所述基板的边缘。8.根据权利要求7所述的分配器，其中所述上夹紧元件和下夹紧元件被弹簧加载以被偏置到夹紧位置。9.根据权利要求8所述的分配器，其中所述上夹紧元件包括第一凸轮随动件，所述第一凸轮随动件构造成接合设置在所述支撑件上的凸轮上的凸起以使所述上夹紧件移动到打开位置，并且所述下夹紧元件包括第二凸轮随动件，所述第二凸轮随动件构造成接合所述凸轮以使所述下夹紧元件移动到打开位置。10.根据权利要求9所述的分配器，其中当所述上夹紧元件或所述下夹紧元件处于夹紧位置时，由所述夹紧系统支撑的基板处于顶部合理位置。11.根据权利要求10所述的分配器，进一步包括至少一个传感器，所述至少一个传感器构造成确定所述上夹紧元件和所述下夹紧元件中的至少一个的朝向。12.根据权利要求1所述的分配器，其中所述基板支撑组件包括两个轨道，前轨道和后轨道，并且其中所述分配器进一步包括上游传送器系统和下游传送器系统，所述上游传送器系统构造成将基板传送到所述分配器的前轨道和后轨道，所述下游传送器系统构造成将基板从所述分配器的前轨道和后轨道移除。13.—种在基板的顶部表面上和在基板的底部表面上沉积材料的方法，所述方法包括: 将所述基板传送到分配器的基板支撑组件，所述基板支撑组件包括构造成在分配位置容纳和支撑所述基板的夹紧系统以及连接到所述框架和所述夹紧系统的转换器系统，所述转换器系统构造成使所述夹紧系统围绕平行于y轴线方向的轴线在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置所述顶部表面处于分配位置，在所述第二位置所述底部表面处于分配位置； 在所述基板的顶部表面上执行分配操作； 使所述基板旋转以使得所述基板的底部表面向上； 在所述基板的底部表面上执行分配操作；以及 将所述基板从所述分配器的基板支撑组件移除。14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在使所述基板旋转之前将所述基板降低，以及在使所述基板旋转之后提升所述基板。15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在所述基板的顶部表面上执行分配操作之前通过所述夹紧系统夹紧所述基板的对置边缘。16.根据权利要求15所述的方法，其中将所述基板的对置边缘夹紧是通过将所述基板提升到分配位置来实现的，以使得所述夹紧系统的弹簧偏置夹紧元件接合所述基板。17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括在将所述基板从所述基板支撑组件移除之前放开对所述基板的对置边缘的夹紧。18.根据权利要求17所述的方法，其中放开对所述基板的对置边缘的夹紧是通过将所述基板从所述分配位置降低来实现的，以使得所述夹紧系统的弹簧偏置夹紧元件脱开所述基板。19.根据权利要求13所述的方法，其中将所述基板传送到所述分配器的基板支撑组件包括将所述基板通过第一轨道传送到所述分配位置。20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括将另一个基板通过第二轨道传送到所述分配器的基板支撑组件。
【文档编号】H05K13/04GK105850232SQ201480070341
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年8月21日
【发明人】丹尼斯·G·多伊尔, 托马斯·E·罗宾逊
【申请人】伊利诺斯工具制品有限公司