专利名称：为衬底提供粘性介质及使用喷射装置改正涂敷错误的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及为衬底提供粘性介质的领域。更具体地说，本发明涉及为衬底提供粘性介质的方法，相应的设备，改正与衬底上粘性介质涂敷相关的涂敷错误的设备，和上述改正所使用喷射装置。
背景技术：
在电子产品领域，众所周知可能的错误源是电子电路板。这些错误主要是由先于电路板上元件装配的粘性介质，例如焊料膏的涂敷而产生的。近年来，提出了许多检测由焊料膏涂敷引起的错误的不同技术。起初，这种检测是手工完成的。可是后来，使用照相机结合图像处理已经成为检测上述错误的更好选择。可以在国际专利出版物WO 00/42381中找到这种例子，它公开了一种非接触检查衬底上物体的方法和设备。
当检测到，最好已经确认由焊料膏涂敷引起的错误时，必须接着采取适当的行动。传统上，只是简单地把包含由焊料膏涂敷引起的错误的电路板从生产工艺中取出。接下来取出的电路板可以被废弃，或通常被清洗并随后在生产工艺的开始阶段重新使用(reinstate)。近年来，焊料膏涂敷的结果，也就是其关键参数，被监测并确认错误，并反馈监测参数以采取适当的措施。这在目前工艺水平的丝网印刷涂敷中常见。
在最简单的情况下，这种反馈可以是当参数已经超越了一定的预置界限时的警告信息。操作者就可以决定采取何种行动。另一方面，先进的系统可能包括人工智能，以调整涂敷参数，例如丝网印刷中的挤压压力(squeegee pressure)，速度和角度，蜡纸上膏剂的数量，清洗间隔等。因此，关键工艺参数可以被监测和调整，所以可以减少涂敷错误。然而，包含所检测错误的特定电路板按上述的传统方式处理，也就是说，含有错误的电路板被从整个工艺中去除。
当焊料膏涂敷中使用与丝网印刷相对的传统给料(dispensing)，也就是接触给料时，此技术中已知，具有综合测量能力的给料头用来测量焊料膏涂敷的结果。测量参数可以被反馈用以工艺控制，目的是减少将来的错误。由于综合测量能力可以测量单点的焊料膏涂敷，举例来说，紧随着上述点的给料，可以调整同一电路板上接下来点给料的工艺参数。因此，可以检测到小错误并调整工艺参数，这样在最好的情况下，可以避免需要从工艺中去除电路板的大错误。
发明内容
因此，本发明的一个目标是提供上述问题的解决方案，并提供改进的生产效率。
按照本发明，通过提供具备独立权利要求所定义特征的设备和方法，实现此目标和其它目标。优选的实施方式在从属权利要求中定义。
概况地说，本发明是基于对以下有利结果的认识，即该有利结果可以通过使用与在衬底上涂敷粘性介质相关的改正措施获得。
按照本发明的第一方面，提供一种为衬底提供粘性介质的方法，包括把上述粘性介质涂敷于衬底之上的步骤，检查上述涂敷的结果，基于上述检查确定涂敷错误，并改正至少一些上述错误。
按照本发明的第二方面，提供一种为衬底提供粘性介质的系统或设备，包括把上述粘性介质涂敷于衬底之上的涂敷装置，检查上述涂敷的结果的检查装置，基于上述检查确定涂敷错误的处理装置，和改正至少一些上述错误的改正装置。
按照本发明的第三方面，提供改正与在衬底上涂敷粘性介质相关的涂敷错误的设备，上述设备包括用来接收上述粘性介质涂敷中的错误信息的处理装置，和用来改正至少一些基于上述信息的错误的改正装置。
按照本发明的第四方面，提供喷射装置，用来改正与衬底上粘性介质相关的涂敷错误。
对于本涂敷而言，需要注意的是，术语“粘性介质”应该理解为焊料膏，焊剂，粘合剂，导电粘合剂，或其它任何用来固定衬底上元件的介质，或电阻膏；术语“衬底”应该理解为印刷电路板(PCB)，一种用于球栅阵列(BGA)、芯片规模封装(CSP)。四面引出扁平封装(QFP)和倒装芯片(flip-chips)之类封装工艺的衬底。还需要注意的是，术语“喷射”应该理解为一种非接触给料工艺，它利用液体射流形成粘性介质液滴，并从喷嘴中把粘性介质液滴喷射至衬底上，相比接触给料工艺，例如“流体湿润(fluid wetting)”，它是粘性介质离开给料嘴(tip)，接触并附着至衬底，当给料嘴离开时留在衬底上的行为。
优选地，使用喷射和/或去除装置，以改正由衬底上粘性介质的涂敷引起的错误。上述改正在粘性介质的涂敷之后，并在其焊接之前执行。优选地，上述改正也在元件安装之前，在衬底上需要改正的位置执行。必须注意，上述错误可以在元件安装之后，在衬底上其它位置执行。例如当在衬底的两侧安装元件的情况。那么，按照本申请的错误改正可以在元件已经安装并固定至衬底的另一侧之后在其一侧执行。
因此，一定不要把按照本发明涂敷于衬底上的粘性介质的改正，误认为已知的焊接连接的改正，它在元件安装周期之后，在元件安装和粘性介质硬化执行，即重熔用来机械和电学连接元件至衬底的焊料膏。相比在元件安装周期的后期进行改正，在元件安装和粘性介质硬化之前改正错误的优点是它要便宜的多。这要归功于必须改正的衬底没有占用昂贵的生产能力的事实。另外，在元件安装之前执行改正更容易，需要更少的改正步骤。
按照本发明，上述粘性介质的涂敷并不规定为仅限于一种特定的粘性介质涂敷方法，即通过例如丝网印刷，传统给料，喷射等方法的涂敷。相反地，本发明规定为适用于任何包含粘性介质的衬底的改正，不管粘性介质起初是如何涂敷的。
按照本发明的一种实施方式，在在衬底上涂敷粘性介质之后，上述涂敷的结果被检查。根据所使用的涂敷方法，这种检查可以在粘性介质涂敷于整个衬底上之后执行，或者可以在上述涂敷期间，例如间歇地或连续地执行。当通过丝网印刷方法涂敷粘性介质时，检查最好在涂敷完成时执行。当通过接触给料或喷射方法涂敷粘性介质时，检查可以在粘性介质给料之后在每个特定位置，或某些预定的区间执行。
本检查不仅检测位置上是否含有粘性介质，而且检测粘性介质的涂敷数量即体积是否正确，所涂敷介质的位置是否正确，或在预定的误差范围内，在给定的位置具有正确的形状和高度。术语“正确”在这里的指的是测量参数处于预定的误差范围内。
按照本发明的可选实施方式，检查可能涉及检查整个衬底，衬底上粘性介质涂敷的所有位置，或只是衬底上的特定位置。后一种情况最好涉及检查特别易出错的位置，例如元件稍后要放置的位置，这些元件可以是在粘性介质涂敷中对错误特别敏感的元件，如具有间距很细的导线的元件，或者焊接后难以检测的元件，如BGA元件。
按照本发明的实施方式，错误检测之后，上述检测错误的特征被确定和存储。优选地，错误特征被进一步分析和评估，以确定错误是否需要改正。如果是这样，上述错误的适当改正方法也被确定。按照具体实施方式
，执行上述改正所需的时间被估计和存储。
按照本发明的实施方式，粘性介质的涂敷通过丝网印刷执行。丝网印刷完成之后，丝网印刷的结果被检查，任何错误被检测，确定，和分析。上述检查的结果可以被反馈至丝网印刷器，以使丝网印刷器能够改正或调整参数。错误检查和确定之后，所确定错误的改正随之发生。
按照本发明的另一实施方式，利用传统的接触给料或喷射方法执行粘性介质的涂敷。这使连续的，在线检查上述涂敷的结果成为可能。因此，粘性介质在单个位置的涂敷可以被立即检查，例如，逐点地，或逐个沉积物地，并且结果都可以反馈以调整给料或喷射参数，或可以立即传送至用以改正任何检测错误的装置。按照另一具体实施方式
，检测在粘性介质于整个衬底上的涂敷完成之后执行。于是，如上所述，检查可能涉及检查整个衬底，衬底上粘性介质涂敷的所有位置，或只是衬底上的特定位置。
按照本发明，通过使用涂敷附加粘性介质的喷射方法，执行所确定衬底上错误的改正。与传统的给料方法相比，不仅喷射更快，喷射也更准确和更灵活。与使用喷射方法相比，使用传统的给料方法，经常提供增加元件安装工艺的总周期时间的瓶颈。人们还发现，使用喷射方法时可能获得比使用传统给料方法时更小的点。另外，通过使用喷射方法，可能涂敷具有不同高度的粘性介质点，这在使用丝网印刷时是很困难的。
但是，在已经确定涂敷了太多粘性介质的位置，多余的粘性介质必须去除。按照本发明的实施方式，这可通过提供能够从电路板上特定位置去除粘性介质的去除装置来执行。上述去除最好通过吸取粘性介质来执行，最好在吸取之前结合加热粘性介质。由于粘性介质的特征，例如焊料膏，在衬底上已经执行粘性介质去除的位置，粘性介质的残留物通常很微小。但是，可能会有一些焊剂(flux)残余留在上述位置。不过，这不是问题，因为元件焊接之后执行衬底清洗，目的是去除安装元件时使用的有害焊剂，上述焊剂残余将通过上述清洗被去除；而在上述焊接之后不需要去除焊剂的情况下，焊剂残余就不是问题。因此，去除多余粘性介质之后的附加衬底清洗将不是必需的。
用来改正含有粘性介质的衬底上错误的喷射装置和去除装置的结合，能够改正所有类型的涂敷错误。举例来说，这些错误可能包括在给定的位置涂敷了过多的粘性介质或不足的粘性介质。另外，举例来说，错误可能包括在不正确的位置涂敷粘性介质，涂敷粘性介质与粘性介质涂敷的结果不重合，涂敷具有某种特征缺陷的粘性介质等。
按照本发明的实施方式，错误的改正在单独的机器中执行，即在确定粘性介质涂敷的结果需要改正之后，衬底转送至改正机器。按照另一实施方式，改正机器也包括上述的检查装置。于是，所有的衬底被转送至改正机器，用以检查和检测错误的可能修改。优选地，上述检查的结果被反馈至用以允许涂敷参数调整的机器。
当粘性介质的初始涂敷通过丝网印刷或接触给料方法执行时，上述含有独立改正机器的实施方式尤其有用。因而，这里没有进一步描述但被本领域的技术人员所认识的与丝网印刷或接触给料相关的优点，可以与上述通过喷射装置改正错误的优点相结合。
按照本发明的可选实施方式，改正装置，即用以改正的喷射装置和去除装置，被集成在用以执行初始在衬底上涂敷粘性介质的机器中。因此，检查可以连续地执行，并可以立即完成必需的衬底改正。
当粘性介质的涂敷通过喷射装置执行时，上述含有用以粘性介质初始涂敷和随后的检查和改正的集成机器的实施方式特别有用。于是，单个喷射装置可以用作初始涂敷和改正。这将简化机器的构造，最小化机器的尺寸，并可以提供小的占地面积，即机器需要的底面积。或者，通过不用于粘性介质初始涂敷的单独的喷射装置执行改正。这将减少涂敷和可能的改正所需的总时间。
总体上，与上述包含粘性介质初始涂敷和随后或同时改正的集成机器相比，用作改正，也可能检查的单独机器，将增加生产线长度但减少每个衬底的总周期时间。另外，通过丝网印刷或接触给料执行初始涂敷的集成机器必须克服许多结构上的困难。
按照本发明的特定实施方式，粘性介质的涂敷完成之后，例如丝网印刷之后，单个衬底上产生的错误，被共同分析，并确定整个衬底上需要改正的总体数目。因而，可以确定是否错误数目大到改正衬底上的错误不值得。优选地，已经确定每个检测错误所需的错误改正时间，于是估算整个衬底的总改正时间。如果发现改正衬底上的错误不值得，衬底可以不做任何改正，从工艺中去除并清洗。
因此，使用喷射方法改正由在衬底上涂敷粘性介质引起的错误，不仅能够防止错误，这通过检查结果的反馈得知，而且能够改正错误。这保证了可以保持较低的缺陷水平，这反过来导致电子产品中的主要故障源被克服，相应地降低了产品成本。这是在没有增加一点在衬底上涂敷粘性介质所需总时间的情况下完成的。
本发明的上述和其它的方面，优点和特征，将通过下面其具体实施例的描述得到更全面的理解。
将在下文参照附图描述本发明的具体实施方式
，其中
图1是表示典型的现有技术处理由粘性介质涂敷引起错误的装置的框图。
图2-5是表示按照本发明可选具体实施方式
的装置的框图。
图6-11是表示按照本发明可选具体实施方式
的方法的流程图。
具体实施例方式
在图1-5的框图中，粗线箭头描述衬底沿生产线的运动。虚线框表示框中描述的装置或设备可以集成在单个的机器中。
参照图2-11，举例说明本发明的实施方式。关于涂敷焊料膏，检查上述涂敷的结果，去除焊料膏，和元件安装所使用的装置，可以使用本领域技术人员熟知，其构造特征也为人熟知的装置。因此，省略了每个单独装置的构造和功能说明。
参照图1，表示典型的现有技术处理由粘性介质涂敷引起错误的装置。粗线箭头描述衬底沿装置的传输。衬底首先被传送至机器2，用以焊料膏的涂敷。焊料膏涂敷之后，衬底传送至检查装置3，检查涂敷的结果。当涂敷通过接触给料或喷射执行时，检查可以与涂敷同时发生。那么，自然地，涂敷装置2和检查装置3被集成在单个机器1中。如果检查显示焊料膏涂敷的结果为良好的话，那么衬底被传送至元件安装机器5。如果不是这样，那么衬底被从生产线上取出，或者被废弃，或在清洗机器中被清洗，并在生产线中涂敷机器2之前恢复使用。
现在参照图2和图6描述用以改正由焊料膏涂敷引起的错误的本发明第一实施例。衬底首先被传送至涂敷和检查机器10，它集成涂敷装置12和检查装置14。使用传统的涂敷方法，因此不做进一步说明。从图6中的流程图可以看到，焊料膏在102步涂敷于衬底。接下来涂敷结果的检查开始于104步，表示检查的开始点。在106步检查位置N的焊料膏涂敷。在108步，确定是否在位置N检测到错误，如果是的话，记录所检测错误的参数，例如焊料膏点的尺寸，点位置，点形状等，并可反馈至109步的涂敷装置。在110步，检查是否已经检查所有需检查的位置。如果没有，位置参数N加1，在106步检测下一个位置。
检查全部所选位置之后，在112步评估参数，以确定是否需要衬底改正。如果不需要，在113步衬底被传送至元件安装机器18。但是，如果需要改正，那么在114步计算需要的总体改正数目。计算的结果定义为改正值，它在116步与临界值比较，以确定衬底改正是否值得的。换句话说，如果需要大量的改正工作，那么简单地去除衬底可能更经济。当然这要根据衬底的类型和衬底涉及的成本而定。如果认为改正是值得的，那么在118步衬底被传送至改正机器16。改正机器16不仅包括去除多余焊料膏的装置，还包括在衬底上喷射附加焊料膏的喷射装置。
如本领域的技术人员所理解的情况，上述记录、评估、确定、传送和反馈信息的步骤可以通过使用传统的工艺装置(没有显示)执行。
现在转向图3和7，表示本发明的第二实施例。按照此实施方式的本发明与第一实施方式不同，因为涂敷装置22没有与检查装置24集成。替代地，检查装置24可以与改正装置26集成在复合检查和改正机器20中。如图7的流程图所示，在这个示范方法200中，衬底在202步被传送至涂敷装置22并提供焊料膏。接下来，在204步衬底传送至检查和改正机器20中。在208步检查装置24检查位置N的焊料膏涂敷结果。
在210步确定位置N的检查是否显示检测到需要改正的错误。如果是这样，在211步通过改正装置26改正上述错误。在212步检查是否已经检查所有位置。如果是这样，在214步衬底被传送至元件安装机器18。为易于描述起见，在图7中指示位置N的改正紧跟位置N的检查之后执行。
但是，检查装置24执行检查可能要快于改正装置26执行相应的改正。实际上，检查尽可能快的执行，而需要改正的位置和需要何种改正的信息，被连续地传送至改正装置26。因此，在一个特定的位置，检查装置24不等待改正装置在该位置完成改正。这种涂敷等同于下面将要说明的图5和图11所示的实施方式。
现在转向图4和5，表示两个其它的实施方式，其中焊料膏的初始涂敷通过喷射装置32，40执行。在图4所示的实施方式中，提供两个单独的喷射装置，一个用以初始焊料膏涂敷，另一个包含在改正装置36中，用以附加焊料膏的改正喷射。在图5所示的实施方式中，初始焊料膏涂敷，和附加焊料膏的改正喷射使用同一喷射装置。因此，涂敷、检查和改正装置都集成在机器40中。
图4，8和9所示的方法300不同于图6和7所示的方法，因为每个位置的涂敷可以被立即检查。转向图8和9，焊料膏在304步通过喷射装置32涂敷于位置N。接下来在306步，涂敷结果通过检查装置34检查。如果在308步确定需要改正，改正参数在309步传递至改正装置36。在304和306步，继续进行涂敷和检查，直到在310步确定所有位置的焊料膏涂敷和检查都执行完毕。在上述涂敷和检查的同时，在320步，改正装置36根据接收到的信息，执行所检测错误的改正。每个改正已经完成之后，表示其的信号在324步传送至工艺装置(没有显示)。在310步，也确定衬底在312步传送至元件安装机器18之前，是否所有的改正已经完成。
最后转向图5，10和11，表示两个按照本发明其它实施方式的其它方法400，500。如上所述，初始焊料膏涂敷和随后可能的附加焊料膏改正喷射使用单独的喷射装置。图10表示在初始涂敷完成之后执行改正喷射的方案，而图11表示检测到错误就立即执行改正喷射的方案。如本领域技术人员所熟知的情况，这两种方案的结合也是可能。
方法400的初始402-410步与图6所示的方法100的初始102-110步紧密一致。但是，初始焊料膏涂敷和检查及记录错误完成之后，所检测错误的改正通过改正装置执行，包括需要附加喷射和去除焊料膏的位置。按照图10，为易于描述起见，通过在412步重置位置参数N，和在414-420步环绕衬底上所有位置并按顺序改正它们。但是，可能使用任何类型的算法。最后，在422步衬底被传送至元件安装机器18。
图11所示的方法500的502-512步与图8所示方法300一致，除了509步。方法500中在509步执行所需改正。而在方法300的309步，参数被传送至单独的改正装置。但是，如上所述，特定位置的改正不必在此位置的检查之后立即进行。
尽管上文已经利用其实施例描述了本发明，如本领域技术人员所理解的那样，可以在下面的权利要求书中所限定的本发明领域内，对其改变、修改及组合。
权利要求
1.一种为衬底提供粘性介质的方法，包括如下步骤在衬底上涂敷粘性介质，检查所述涂敷的结果，基于所述检查确定涂敷错误，并改正至少一些所述错误。
2.按照权利要求1的方法，其中确定错误的步骤包括评估所有确定的错误并决定所确定错误达到何种程度将被改正的步骤。
3.按照权利要求1或2的方法，其中确定错误的步骤还包括评估每个确定的错误并决定正确的改正行动的步骤。
4.按照权利要求3的方法，其中确定错误的步骤包括如下步骤估计每个所确定错误执行所述改正行动所需的时间，并计算所有确定错误改正行动所需要的总时间。
5.按照前述权利要求任一项的方法，其中所述改正包括喷射附加粘性介质至衬底上和/或从衬底上去除粘性介质。
6.按照权利要求5的方法，其中改正步骤包括从衬底上非计划涂敷粘性介质的位置去除粘性介质的步骤。
7.按照权利要求5或6的方法，其中改正步骤包括从衬底上已经涂敷了多于计划的粘性介质的位置去除多余粘性介质的步骤。
8.按照权利要求5-7任一项的方法，其中改正步骤包括喷射粘性介质至衬底上尽管计划但没有涂敷粘性介质的位置的步骤。
9.按照权利要求5-8任一项的方法，其中改正步骤包括喷射附加粘性介质至衬底上粘性介质涂敷数量不足的位置的步骤。
10.按照权利要求8或9的方法，还包括如下步骤检查所述附加粘性介质喷射的结果，基于所述检查确定所述附加粘性介质喷射的错误，并改正至少一些所述错误。
11.按照前述权利要求任一项的方法，其中涂敷粘性介质的步骤通过喷射执行。
12.按照权利要求5-10任一项的方法，其中涂敷粘性介质的步骤通过喷射执行，并且粘性介质的涂敷和附加粘性介质的喷射通过同一喷射装置执行。
13.按照权利要求1-10任一项的方法，其中涂敷粘性介质的步骤通过丝网印刷执行。
14.按照权利要求1-10任一项的方法，其中涂敷粘性介质的步骤通过接触给料执行。
15.按照前述权利要求任一项的方法，其中所述改正步骤在所述涂敷粘性介质的步骤完成之后执行。
16.按照前述权利要求任一项的方法，其中所述检查步骤在所述涂敷粘性介质的步骤完成之后执行。
17.按照前述权利要求任一项的方法，其中所述检查步骤和所述改正步骤在所述涂敷粘性介质的步骤完成之后同时执行。
18.按照权利要求1-14任一项的方法，其中所述改正步骤与所述涂敷粘性介质的步骤同时执行。
19.按照权利要求1-15任一项的方法，其中所述检查步骤与所述涂敷粘性介质的步骤同时执行。
20.一种为衬底提供粘性介质的设备，它包括涂敷装置，用来涂敷粘性介质至衬底上，检查装置，用来检查所述涂敷的结果，处理装置，用来基于所述检查确定涂敷错误，和改正装置，用来改正至少一些错误。
21.按照权利要求20的设备，其中处理装置包括评估装置，它评估每个确定的错误，并决定所确定错误达到何种程度将被改正。
22.按照权利要求20或21的设备，其中所述改正装置包括喷射装置和/或去除装置，所述喷射装置喷射附加粘性介质至衬底上，所述去除装置从衬底上去除多余的粘性介质。
23.按照权利要求20-22任一项的设备，其中所述涂敷装置为喷射装置。
24.按照权利要求20-22任一项的设备，其中所述涂敷装置为喷射装置，并且所述涂敷装置和所述喷射附加粘性介质的喷射装置为同一喷射装置。
25.按照权利要求20-22任一项的设备，其中所述涂敷装置为丝网印刷装置。
26.按照权利要求20-22任一项的设备，其中所述涂敷装置为接触给料装置。
27.一种改正与在衬底上涂敷粘性介质相关的涂敷错误的设备，所述设备包括处理装置，用来接收所述粘性介质涂敷中的所述错误信息，和改正装置，用来基于所述信息改正至少一些所述错误。
28.按照权利要求27的设备，还包括检查装置，用来检查所述涂敷的结果，其中所述处理装置从所述检查装置接收所述信息。
29.按照权利要求27或28的设备，其中处理装置包括评估装置，用来评估每个确定的错误。
30.按照权利要求27-29任一项的设备，其中所述改正装置包括喷射装置和/或去除装置，所述喷射装置喷射附加粘性介质至衬底上，所述去除装置从衬底上去除多余的粘性介质。
31.喷射装置的用途，用来改正与提供于衬底上的粘性介质相关的涂敷错误。
全文摘要
焊料膏涂敷，检查和改正。在衬底上涂敷焊料膏之后或之间，检查其结果并记录任何检测错误。在评估这些错误是否需要改正和是否值得之后，改正错误。改正包括从需要的位置去除焊料膏，并喷射附加焊料膏至需要的位置。
文档编号H05K1/02GK1442030SQ01812618
公开日2003年9月10日 申请日期2001年7月6日 优先权日2000年7月11日
发明者威廉·霍尔姆, 尼尔斯·雅各布森 申请人:麦戴塔自动控制股份公司