专利名称：分配系统和方法
技术领域：
本发明通常涉及到使用在一个工作点中的多个工作装置同时进行多种工作操作的系统和方法。
尤其是，本发明涉及到用于控制分配系统分配小剂量的液体到多个基板上如电子元件包上的设备和方法。
背景技术：
当前技术的多种分配系统被用来分配定量的液体活粘结剂在各种应用中。其中一个应用是集成电路板装置。在这个应用中，分配系统被使用在带有压缩材料的压缩集成电路中和使用密封剂进行底料填充倒装芯片集成电路的步骤中。当前的技术系统也同样用来分配环氧液滴或焊剂到电路板和集成电路上。环氧液滴和焊剂用来将元件连接到电路板上或集成电路中。
上面描述的分配系统包括那些由Speedline技术公司制造和销售的分配系统。在当今高密度包装的模式下，内部环节关联性不断增加，同时这些环节间的间隙在减少，因此很难提高分配系统的生产能力。
典型的分配系统中，泵和分配装置被安装在可移动装置上用于泵和分配装置在计算机系统或控制器控制的补助马达间接变速装置驱动下沿着三个相互垂直的轴(x，y，z)移动。在电路板或其它基板的指定位置上分配液滴，泵和分配装置沿着水平的x轴和y轴移动到指定位置。接下来泵和分配装置沿着垂直的z轴下降到泵的管口和分配装置在基板上方的一个合适的分配高度上。泵和分配装置分配液滴，然后沿着z轴上升并沿着x轴和y轴移动到新的位置，并沿z轴下降分配下一个液滴。如上面描述的包装或底层填料的申请，如果泵和分配器沿着x轴和y轴按照指定分配路径移动，泵和分配装置被典型的控制来分配线性材料。
在一些情况下，这种分配系统的分配效率，可通过速率限制，在这个速率下特定的分配泵装置能够精确并且可控的分配材料液滴或线。在其它情况下，这样的系统的生产效率，可以由速率限制，在这样的速率下能够加载进入或离开机器。仍在其它情况下，这些系统的生产效率可能被该步骤要求的条件所限制，例如，加热基板到特定的温度所需要的时间，或如在底料填充应用中用于将被分配材料形成流动所需要的时间。在所有这些情况下和应用中，对于单独分配系统的生产能力的一些限制。
在制造集成电路的过程中，生产需求常常超出单独分配系统的生产能力。为克服生产能力的问题，多种独立的分配系统被应用来实现集体的生产能力。这样的解决方法通常因为使用了多种机器所以成本很高并且需要附加的工作场地，生产场地是有限制的并且很昂贵。因为希望减少每个生产系统在生产场地中所占的位置的大小。
当分配系统与将被分配元件基板或在组成部分一起出现，典型的会应用自动可视系统来定位和校准该部分和该部分中鉴定参数的实际位置。这样允许系统对元件自身和元件相对于分配头定位系统的坐标系统的相对位置的变化进行补偿。
当同时应用多种分配头来达到高的共同的生产能力时，典型的多种分配头被安排在充分一致的元件上充分一致的执行相同的任务。但是，因为元件本身或在与元件相关的定位系统中的轻微改变，那么对要对多个分配头的每一个独立的进行校对。因为这些校对对于每个分配头来说都是独立的，每个分配头都要具有相对于其基板的独立位置。
当前技术系统使用多种独立分配头达到高的生产能力并该技术系统为美国专利No.6,007,631题目为“多头分配系统和方法”中具体描述的，通过在此引述作为参考，并授权给本发明的代理人。这个分配系统使用多种独立分配头。每个分配头都安装在独立的定位系统上并且在独立的工作区域内工作。
另外，该系统还带有两个输送机线路来允许在分配头在对定位在一条线路上的部分进行分配的同时，其它部分沿着另外一条线路进出工作区域。
发明内容
为了实现多头分配系统的生产能力优势并且与之相配的双轨输送器能够进一步减小系统的成本和每个印刷机器的占地。更进一步提供在一批机器中连续的循环来避免系统地停工期，并且可以保证成品基板的质量。由于使用了多种独立的分配头在多个在通过系统的棘爪上传递的基板上分配，本发明的实施例相对于上面讨论的现有技术在提高了生产能力的同时进一步减少占地和成本。使用两条输送线，每条线都有一个轨道，分配发生在由第一前方轨道输送的基板上，同时在第二后面轨道上的棘爪也装有基板，为下一个分配循环做准备。由于工作是连续进行的，棘爪在第一前面轨道和第二后面轨道上都是充分连续的为分配定位，减少了停工期和与分配程序相关的费用。
进一步，在本发明的一些实施例中，较小的被限制的移动定位系统被用来调节基板相对于分配头的位置。在其它本发明的实施例中，较小的被限制的移动定位系统被安装在多种分配头和普通框架定位系统之间。
在其它本发明的实施例中，较小的被限制的移动定位系统中的一个可以从一个多头中拆除而不会使其丧失普遍性。因为每个其它的分配头的位置将要相对于第一头的位置进行调整。独立的调整在此仍被用到每一个多种头上。
在本发明的其它实施例中，较小的被限制的移动定位系统的移动范围可以被规定足够大可以允许分配泵实施所有用于给定的元件或不需要远离大的框架定位系统的部分所必须的运动。在这样的情况下，每个多种分配头的分配模式可能不同于其它。举一个申请中的例子，能够通过这样的能力得到可以阻挡或者填充请求，在其中一个头被控制来分配阻挡材料的边界，同时其它分配头被控制来在阻挡材料内以充模式分配填密封剂。
在本发明的一些实施例中，双线输送机与多种棘爪加载设备组合在一起。在这样的系统中，当这些部分被卸下并且接下来到另外的棘爪上时，分配头继续在固定在一个棘爪上的部分上进行分配。
本发明的实施例并不局限于分配系统还包括其它设备，其中多种工作台同时在多种充分相同的工件上执行充分相同的操作。
本发明的实施例被指向一个用于在多个工件上实施操作的系统。这个系统包括操作部分和加载/卸载部分，安装在操作部分里的多个独立可操作工作台，可操作工作台在多个工件上执行工作，和传递系统，传递系统包括多个安装装置，传递系统可用来传递安装装置进入和离开系统的操作部分。其中多个安装系统中的一个定位在系统的操作部分中，并且当另外一个多个安装装置被定位在系统的加载/卸载部分中和工件把持结构被由安装装置上拆下时，至少一个多个独立的工作台在多个元件上执行工作。
本发明的实施例能够包括下列特点中的一个或多个。
多个元件能够被放置在工件把持结构中，工件把持结构安装在多个安装装置上。加载/卸载部分能够将工件把持结构安装到一个安装装置中，使用传递系统优先将安装装置传递进入操作部分中，使用独立的可操作的工作台在多个工件上执行工作。加载/卸载部分进一步的操作将工件把持结构由多个安装装置中的一个上卸载下来。
本发明进一步实施例能够包括一个和多个下列特点。工件可以是电子基板和工作台可以是分配头。工件把持结构可以是盘并且是可以保持电子基板的盘。盘可以是AUER工艺载体。安装装置可以是用来把持工件把持结构的棘爪。在工件上可以进行将分配底料填充到电子基板上的工作。可视的排列设备可以包括排列独立的可操作的工作台到多个工件上。
本发明的实施例进一步包括用于使用带有操作部分和加载/卸载部分的设备在多个工件上执行操作的方法；多个独立可操作的工作台定位在操作部分中，工作台分别在多个工件上进行工作；和传递系统，传递系统包括第一和第二安装装置，传递系统用来传递第一和第二安装装置分别的进入或离开系统的操作部分和离开或进入加载/卸载部分。该方法包括在传递安装装置进入操作部分使用独立的可操作工作台在多个工件上实施工作之前将工件把持结构安装到第一安装装置上。使用传递系统移动第一安装装置进入可操作部分，使用多个可操作工作台中的至少一个在多个工件上执行工作，同时使用传递系统移动第二安装装置到卸载部分并且当第一和第二安装装置被分别定位，在操作部分和加载/卸载部分，当工件把持结构由第二安装装置上卸载后在第一安装装置的工件上执行工作。
本发明的实施例进一步包括重复前面的步骤，例如完成了在工件把持结构中放置的多个工件上工作以后，将工件把持结构由安装装置上卸载下来，在近似相同的时间段内，那些没有被执行工作的工件被传送进入工作区域。
可以通过在详细描述和权利要求中对下列特征的回顾，对本发明有更全面的了解。
参考附图，以便更好的了解本发明，以下是对附图的简单描述图1是本发明一个实施例中分配系统的透视图；图2是图1中描述的分配器侧面透视图，显示了一个本发明实施例的基板操作系统；图3是本发明一个实施例中使用的框架系统的透视图。
图3B是本发明一个实施例中使用的可替换框架系统的透视图；图4是本发明一个实施例中分配元件的透视图；图5是本发明一个实施例工艺载体加载部分的透视6是本发明一个实施例工艺载体被拉出的工艺载体加载部分的透视图。
图7是图1中显示的本发明一个实施例的分配系统的顶视图。
图8是本发明带有多种料斗的分配系统的可替换实施例。
本发明的详细描述本发明实施例为可以在基板上例如电路板和其它电子元件上执行分配操作的多头分配系统。如本领域业内人士所熟知的那样，本发明的实施例不仅仅局限于分配系统，还包括其它系统其中多种工作台在多个充分一致的基板和工件上平行的执行充分一致的操作。本发明实施例能够被定向为元件放置系统，BGA放置系统，激光焊接系统，自动光学检查系统和机械系统。本发明实施例不局限于将材料分配在电路板或底料填充电子元件上，实施例不局限于使用多种头分配系统，而且可以使用在单头申请中。其它实施例和步骤是可能的并且是可预见的。
参考图1-3中描述的本发明实施例中的多种头分配单元。图1显示的是多个分配系统10的透视图。分配系统10包括操作系统部分11和基板处理系统部分101，两个部分一起完成由基板处理系统部分的电子元件的传递工作，在操作系统部分分配到电子元件上，并且将电子元件移动到基板处理部分。
首先具体描述的是操作系统部分11。更进一步的参考图1并涉及到图2，操作部分11包括下方隔间12，主要系统控制器14，基础框架16，安装表面18，监视器和其它图形用户界面19，和用于分配单元54a和54b的框架定位系统28。分配单元54a和54b包括分配头外壳46a和46b。下方隔间12被用于存放电子和空气动力控制器和主要系统控制器14。基础框架16为框架定位系统28和安装表面18提供基础。
框架定位系统28(图2)被用来移动在独立的基板表面上的每个分配单元。图2中的框架系统28是充分相同的，但是是独立的，为每个分配器提供独立运动。众所周知在图2中描述的两个这样的框架系统，可以使用任何数量的这样的框架系统。在图3中显示的是图2中一个框架系统28的扩大图和低端透视图。每个框架定位系统包括Y轴定位部分和X轴定位部分。Y轴定位部分包括线形轴承20a和20b线性解码器带状刻度22，和线性发电机磁铁轨迹24。框架定位系统28包括框架十字交叉梁48，十字交叉梁48通过线性轴承滑块26a，26b，和26c也就是线性轴承轨道20a和20b可移动的安装在基础框架16的Y轴中。线性轴承滑块26a可移动的安装在线性轴承轨道20b上并且线性轴承滑块26b和26c可移动的安装在线性轴承轨道20a上。框架定位系统28的Y轴部分进一步包括解码器阅读头34和线性发动机线圈36。解码器阅读头安装在与线性编码器带状刻度22很接近的地方，从那里可以读取到位置信息。编码器通过线性编码器带状刻度22和编码器阅读头34实现其功能，编码器可以使用一定数量的不同的编码器系统实施其功能，包括那些由Renishaw PLC，ofGloustershire，1JK制造的。
框架定位系统28的X轴部分包括分配头框架或车架30a，线性轴承32a和32b，并且线性轴承滑块50a，50b和50c。分配头外壳30a使用线性轴承滑块50a和50b可移动的安装在框架交叉梁48和线性轴承32a上，并且使用线性轴承滑块50c(没有显示)安装到线性轴承32b上。分配头外壳30a由线性发动机线圈42a驱动。分配头外壳30a的位置通过编码器阅读头(没有显示)感知，编码器阅读头在结构上和安装到Y轴的编码器阅读头34相似。X轴编码器头被安装接近于编码器并且由编码器带状刻度38读取位置信息。
机械影像照相机(没有显示)分配头46a和46b，和分配单元54a和54b，分别的安装在分配头框架30a和30b中。分配头46a和46b安装在分配头外壳30a和30b中。分配头46a和46b为分配单元/泵提供54a和54b在Z轴上的运动。例如，分配头46a和46b能够通过许多方式完成。同样的，分配单元54a和54b可以使用多个不同的分配头或泵完成。分配单元和分配头或泵可以是在美国专利No.6,395,334题目为“多头分配系统和方法”中揭示的。已经授权本发明的代理人可以在这里作为参考。
在一个可供选择的实施例中，多种分配头被安装在一个框架系统中，如图3B中显示的那样。在图3B中，优于独立分配头，两部分非独立的头被安装在一个框架上。框架交叉梁装置28包括框架交叉梁48，X车架30a和30b，分配单元54a和54b，和分配头框架46a和46b。车架30a使用线性轴承滑块50a和50b可移动的安装在框架交叉梁48和线性轴承32a上，X车架30b使用线性轴承滑块52a和52b可移动的安装到框架交叉梁48和线性轴承32a上。X车架30a使用线性轴承滑块可移动的安装到框架30交叉梁48和线性轴承32b上。X车架30b使用线性轴承滑块可移动的安装到框架交叉梁48上并且线性轴承32b。和30b分享普通一套轴承轨道32a和32b，普通的编码器带状刻度38和普通的线性发动机磁性轨道40。X车架30a由线性发动机线圈42a驱动。X车架也是由线性发动机线圈(未显示)驱动。X车架30a的位置由在结构上相似并且安装到Y轴的编码器阅读头34的编码器阅读头(未显示)感知。X车架30b的位置由在结构上相似并且安装到Y轴的编码器阅读头34的编码器阅读头(未显示)感知。
这些X轴编码器阅读头被安装在接近于解码器带状刻度38并且由解码器带状刻度38阅读位置信息。线性轴承31a和31b在分配外壳46a和46b之间定位并且普通的框架系统28提供一个在两个分配头54a和54b和普通框架系统28之间受限制的移动定位系统。这样，在系统中包括单独的框架系统，分配头54a和54b能够调节其在Y轴方向的各自的位置来与基板的位置相适应。
仍是在另一个可选择实施例中，在分配头外壳中增加的第二分配单元能够由给定的分配头分配两种不同的材料或由不同配置的分配单元中分配相同的材料，例如在图3B中显示的，从两种不同尺寸的针头中分配，两个分配头能够被并排的安装在每个框架上的一个单独的宽的分配头外壳中。在每个框架上的分配头能够相对于对方固定在X和Y轴上。如果没有预先设定或需要使用第二分配单元，分配头外壳46a和/或46b可以被建造来消除需要提供给第二可选择的分配单元的出现的结构和特征。
为了达到准确的分配，在一个单独的分配程序开始以前已知将要被分配的基板的位置和高度对于分配单元来说是很有用的。例如，可视排列系统能够用在分配程序中，可以确定精确的高度和位置。精确的分配能够要求多种的途径的环氧和其它材料在芯片下的毛细管中流动并且每个在芯片上都相互连接。
分配单元54a和54b将它们的特点联合起来使用在分配单元中达到精确和高效分配步骤。参考图4分配系统10的每个头包括独立的带有针口径测量器100的位置，重量刻度102，预先分配盘104和针清洁器106。每个位置可以进一步包括弯曲的针探测器(未显示)针口径测量器100包括活塞或开关，101，台阶块103，和测量步骤盘105。由激活活塞与针接触针的高度确定。如果被安装在分配头外壳30a中，台阶块103用来校准无接触激光Z-高度传感器。这个激光Z高度传感器能够包括这些由德国的Micro-Epsilon公司制造的工具。
如果标准的台阶盘105被安装在分配头外壳30a内，用来校准接触Z传感器。这个Z传感器包括那些属于美国专利No.6,093,251，中描述的，在这里做以参考。
在图4中，当盘相关联重量刻度被移动时，可以看见重量刻度102的圆锥基础圆柱。重量刻度通常包括盘，或圆柱形隔间，和可移动盖子，这些允许分配进入隔间，但是进一步的能够作为防护装置和静电防护装置。
重量刻度系统和方法利用相同的，包括那些在在美国专利申请No.09/705,080，现在的专利号为No.6,541,063的美国申请和美国专利申请，No.09/928,112，中的描述的，在这里作为参考。
预先分配盘104代替基板，这样预先分配能够在先于在真正基板上的分配实施。
预先分配步骤允许针的情况和在分配针末端的材料的特殊情况更加接近于仿效在真正的工件上分配结束后的情况。预先分配步骤将先生产的产品与后生产的产品之间的变化最小化。预先分配步骤是典型的来规划用于实现接下来的那些能够改变针的状态的动作，例如分配进入重量刻度盘或清洗针。预先分配盘104能够包括能够被移动用于清洗和更换用于其它用处的陶瓷嵌入物。使用超过一个的预先分配盘104允许增加初步分配在先于操作器干涉被需要之前的数量。
针清洗器106包括针清洗器在美国专利申请No.09/974,022中描述的那样，在这里引用做以参考弯曲针探测器能够作为针校准位置的一部分被包括在内。弯曲针探测器可以带有一个与之相连接的类似于开关101的开关。可在这个开关的顶端表面上带有一个缝隙，当针是直的时候就可以进入。如果针要不是直的，就可以激活开关，激活开关能够在对针进行适当的矫正时进行校正测量。
包括在系统10中并且与包括在系统10中的多种分配器的每个相关联的进一步特征，是机械可视排列和机械可视检验。
可视处理机能够控制并且处理由安装在框架系统上的照相机发来的信号，并且能够为系统控制器提供处理的可视信号。照相机可以用来在为了排列目装载进入分配系统的工件上定位基准标志；用来在材料已经被分配，或者一些其它的操作被执行后的工件检查；和用来识别加载进入分配系统中的工件的类型。
正如所提到的那样，为了适当的传递基板到一定位置来准备分配，多种头分配单元10包括基板处理系统部分101，如图1和2中所示。基板处理系统部分101在基板在分配单元10的操作部分中的操作进行前和工作完成后，准备和传递基板。如图1和图2中所示，基板处理系统部分包括料斗110，升降机112，棘爪114a，114b，114c，和114d，工艺载体116轨道118a和118b，推动器120，往返工艺载体122和高架夹子126。往返工艺载体包括夹紧装置124。料斗110由多个工艺载体116提供装载，每个工艺载体支撑一个和多个基板或，一排或多排基板。这些工艺载体116可能是已知的型号，例如AUER工艺载体，或任何其它合适于用于分配的芯片或其它基板的传递装置。堆状的料斗110被安装在靠近基板处理系统部分101前部的位置。一堆料斗能够包括四个料斗110，尽管一堆也可以放置更多的料斗110。可选择的，每一堆中可以包括少于4个的料斗。在每个料斗里面重叠着很多工艺载体116。例如，每个料斗可以包含5，10，12或更多工艺载体。料斗110可沿着升降机112的高度沿z轴方向运动。料斗110在z轴方向上的运动允许料斗移动到一定位置，工艺载体水平的排列由料斗110缝隙中移动出来或返回到料斗110缝隙中去。升降机112指出工艺载体116可以由料斗110移出的缝隙和跟随其后的工艺载体的高度。升降机112进一步执行对料斗的扫描来执行工艺载体的出现/不出现的检查。升降机112能够连续由较高的位置移动到较低位置这样所有的工艺载体116都可以通过传感器，因此有效的显示哪个工艺载体出现过。
参考图7，棘爪114a，114b，114c和114d水平放置在轨道118上。棘爪114a和114b，放置在普通后面轨道118a上，当棘爪114c和114d放置在普通的前面轨道118b上。棘爪118由基板处理部分101延伸出来并且穿过操作部分11。棘爪114a和114b被定位靠近另外一个在后面轨道118a上。棘爪114c和114d被定位靠近另外一个在前面轨道118b上。棘爪114包括通常的能够被用来接收将要被制造的任何结构基板的顶部盘117。顶部盘117能够由棘爪上被移动，这样一个替换的顶部盘和带有不同结构的顶部盘117可用来接收不同的基板。进一步，在一些申请中，顶部盘能够被加热。棘爪114被进一步的设计来由料斗110接受一个和多个工艺载体116。在优选实施例中，每个棘爪114a，114b，114c和114d接收两个基板工艺载体116。在例子中显示的，每个工艺载体116包括三列电子元件。在这些例子中，每个棘爪上可以同时有6列电子元件。
推动器120被定位在料斗110外侧末端。推进器能够通过空气动力动作，或可选择的，推动器能够使用一个补助马达间接变速装置和其它驱动装置驱动。工艺载体往返122被优选的定位在伺服发动机一起，但是可选择的能够被通过空气动力学激活。参考图5和图6，工艺载体往返122被定位在料斗110的内部边缘，并且包括夹紧装置124其安装高度与在料斗中的工艺载体充分相同这样夹紧装置124在x轴运动时，由箭头75指示，向着料斗由料斗中获取工艺载体。可选择的，夹紧装置124能够被构造在x轴和z轴上运动，这样夹紧装置就可以以不同高度和位置将工艺载体116从料斗110中移动出来。
参考图2，5和6高架夹子126在料斗110和棘爪114之间处理和传递工艺载体116。高架夹子126包括平行的边部盘128，每个都带有沿着各自边部盘128的内边延伸的框架。框架提供了窄隔板用来支撑工艺载体116的纵向边缘，当工艺载体从料斗110中移出时。高架夹子114由空气动力驱动并且能够由棘爪114上方的位置移动到工艺载体116的接收位置上。高架夹子126不需要空气动力的驱动，但是可能由伺服发动机或其它驱动。另外，高架夹子的平行边盘128，如图2中显示的，具有开和关两种位置，可以进一步移动相互远离或靠近中心线，这样增大或减小两个平行边盘之间的距离。当高架夹子126关闭了，工艺载体能够被推进两个平行盘之间的空间内并且被其边缘支撑，沿着平行边盘的底边运动来进行传递。
移动带有基板的工艺载体116由在料斗110中的位置到达棘爪114上的固定位置，这样在棘爪穿过分配系统时完成在基板上分配工作。工艺载体116定位在料斗110中把持准备要被分配的电子元件。推进器120被激活来推动工艺载体116由料斗110外部边界以至于工艺载体部分的由料斗110延伸出来。高架夹子126被定位在料斗110的内部边缘的开放位置上。往返工艺载体122，也定位在料斗116的内部边缘上，使用安装在往返工艺载体上的夹紧装置124达到高架夹子126。如图5中显示的那样，夹紧装置124抓住工艺载体116并且缩回，由料斗110中拉出工艺载体并且将工艺载体116拉进高架夹子126中位置上。平行边缘盘128在其内部末端带有停止元件129。当夹紧装置124完成在X轴上的工艺载体116的一次移动，夹紧装置顶在停止元件129上将工艺载体保持在高架夹子126上的位置，这样工艺载体116被充分的贴近的保持在这个位置上。
夹紧圆柱131安装在高架夹子126的长平行边部盘128的内表面上保证工艺载体116在高架夹子126内部。当工艺载体116是安全可靠的，夹紧装置124松开夹紧并且工艺载体往返122退回到非工作位置。这样在料斗110内部的工艺载体116的原始位置不是一个因素，因为工艺载体116被重复的并且是可靠的定位在高架夹子里面。
使用在高架夹子中的被安全定位的工艺载体，高架夹子126从靠近料斗110的位置移动到棘爪114a，114b，114c和114d其中一个的上方位置。高架夹子能够首先运送用于放置在棘爪114a上的单独工艺载体116。例如工艺载体116定位在棘爪上并且通过一个固定的把持工艺载体在位置中的真空系统牢固的固定在位置上。可以选择激活或不激活真空系统来固定整个棘爪。可选择的，真空也可以被应用于个别的棘爪中的特殊的工艺载体定位。真空传感器可以定位在棘爪114a，114b，114c和114d的一个或多个上。当如果一个或几个工艺载体116中的部分没有出现或者位置不适当情况下提供反馈。例如，如果一个或几个部分没有放置在顶部盘真空缝隙的适当位置上，那里就会发生空气泄漏到真空孔中。因为气流，会损失一些真空，传感器就会探测到低真空水平，当高架夹子126返回到料斗110中去拉出下一个工艺载体116时棘爪114a保持在原位置。使用上面描述的相同的方法，第二工艺载体116由料斗110中移出并且使用高架夹子126运送到棘爪114a上的第二位置上。为了牢固的将工艺载体固定在棘爪114a上，完全装满棘爪114a。在可选择的结构中，例如如果工艺载体116每个都包含一排基板，棘爪114可能有安排超过两个的工艺载体116的空间。夹子126因此被用来在棘爪114上加载与特殊结构供给的一样多数量的工艺载体116。
棘爪114b与棘爪114a共用一个轨道，如图2和图7中所示那样。例如棘爪114b与棘爪114a相互临近定位在分配系统10的后面轨道118a上。高架夹126，重复定位步骤，跟随工艺载体被放置在棘爪114a上的相同的步骤加载第一和第二工艺载体116到棘爪114b上。装满的棘爪114a和114b沿着后轨118a进入到分配系统10的工作部分进行分配过程。如图7中显示的棘爪114a和114b使用气动促动器在工作区域将其分开，分开的距离可以调整。在加载站中，棘爪114a和114b之间没有固定的空间，提供更加紧密的系统。棘爪当被定位在分配器的操作部分可以被分开所要求的距离。这样分配头能够被相对于对方一定的距离适当的定位并且棘爪114a和114b能够分开来调整分配器在各自棘爪上的分配能力。可调整的距离使得分配系统10的加载区域结构紧凑。
当棘爪114a和114b沿着箭头72指示的方向进入操作部分，分配步骤开始。在图2和图7中显示的两个分配头可以单独移动。这样当棘爪114a和114b进入到分配位置，分配头移动到分配部分边缘在棘爪定位处。例如，在棘爪114a和114b上分配时分配头移动到系统的后面部分，这样当棘爪114c和114d在分配头28进行分配后被移动时，分配可以在棘爪114a和114b上充分同时发生。这样在近似的在一批棘爪上分配完成的时间内，可以达到完全的生产能力和分配器的最大使用限度，其它装载的棘爪被移动进分配器。循环进行分配步骤。
典型的，分配过程包括使用接触或非接触高度传感器测量基板上表面在Z轴方向上的高度的各个步骤，使用机械可视系统的方法确定基板的在X和Y轴上的精确位置，根据精确位置计算任何需要的X/Y偏移量校正值，并且实施在模式菜单中描述的需要的分配步骤。模式菜单提供程序的方法通过这个方法指示分配系统使用什么方法将什么材料分配到基板上面。
另外，在分配前，可视系统能够通过对在棘爪中的基板上的排列检查实施大量排列，允许对多种基板同时进行检查。照相机和其它硬件能够被组合进入分配系统中的材料处理系统部分。当分配步骤正在进行，使用在材料处理部分的可视系统在棘爪上排列基板准备下一次分配循环。这样就可以得知每个基板的排列相对于其在棘爪本身上的基准位置的位置。通过在被插入分配前检查排列，其优点是更进一步提高产出效率，分配器中的可视系统，带有获得由材料处理部分获得的预先排列信息的通路，只需要检查在棘爪上基准位置，优于检查在棘爪上的基板的排列基准，因为在棘爪上的基板的排列基准可能有很多。另外，在材料处理部分的离线照相机能够实施分配后检查。
在分配过程中，电子基板在棘爪114a和114b上接收材料，通过附加的工艺载体载有的基板装载棘爪114c和114d。
这样在被沿着后边轨道118a传递的基板上实施过程，同时在前面轨道118b上操作加载程序，如图7中显示的那样。在棘爪114c和114d上的加载过程是对在棘爪114a和114b的上的加载过程的重复。当加载完成了，棘爪114c和114d横穿前面轨道118b进入操作部分11在箭头74所指示的方向上到达分配位置。完成分配过程，分配头沿着各自的框架系统28移动重新定位在前面轨道上准备下一次分配过程。棘爪114a和114b横穿后面的轨道沿着X轴返回到基板处理系统中的加载/卸载区域的休息位置。
棘爪114a和114b准备用来卸载。工艺载体116在棘爪114a上114b上被由其移动位置返回到料斗110中，高架夹子126由棘爪114a移动工艺载体116并且将其传递到料斗110内部边缘。定位工艺载体往返装置122将工艺载体推回到料斗110中。如图6中显示的那样，夹紧装置124留在封闭的位置来将工艺载体部分的推进料斗中。工艺载体往返装置122缩回。第二推动器125，安装在工艺载体往返装置上，延伸到工艺载体116后面的位置上。工艺载体往返装置122第二次接近来完成推动工艺载体116进入料斗110的动作。第二推进器125允许使用带有如果使用夹紧装置124将工艺载体完全推进料斗110中所需的时间相比充分短的运动过程的工艺载体往返装置122。可选择的，可以使用夹紧装置124将工艺载体推进料斗110中而不使用安装在工艺载体往返装置上的第二推进器125。工艺载体116都由先前的处理位置回到相同的料斗缝隙中。在每个工艺载体中的电子元件被跟踪通过放置电子元件在相同的工艺载体位置中，在位于其移动出的相同的料斗中的相同的位置中。
在本发明的实施例中，料斗有多个被准备用来分配的工艺载体，并且升降机在不同的高度定位料斗接收工艺载体。在一个可选择实施例中，连续流动的装载和卸载机器被用于将工艺载体插入到分配系统中并在分配结束后将工艺载体移出分配系统。料斗出现在一个位置上并且在处理结束后由分离位置复原。一列未被加工的料斗和另外一列加工完的料斗之间允许有间隔时间。
在本发明的实施例中，高架夹子用来将工艺载体由料斗运输到棘爪上，和由棘爪到料斗。在其它本发明的实施例中，如果需要，高架夹子能够适合于自动转换棘爪的顶部盘，这样改进系统中位置变换的操作。进一步，加热顶盘，并且如果顶盘有残余热量，顶盘将要必须在手工处理以前冷却。通过高架夹子自动的替换顶盘节省很多冷却时间。
在本发明的实施例中，单独升降机被用来移动料斗到不同高度并且为两个分配头提供基板。可选择的本发明实施例能够包括定位在基板处理系统的另一边的第二升降机来进一步提供料斗到系统中。使用两个升降机使可使用到系统中的料斗数量增加了一倍，因此充分的增加了在操作之间的时间间隔，这是生产的时间成本。
另外，多个料斗堆被引入系统中，可以为一个，二个，三个，四个和更多料斗被定位在围绕这基板处理系统的各自的区域内。在图8中所描述的本发明的实施例中带有二重料斗堆，使得料斗在数量上增加也可以减少操作干涉的需要。
在本发明的实施例中，升降机用于预先加热并且/或后加热部分在机械过程之外通过减少选通过程时间来增加产量。同样的加热连续的流动的加载设备/卸载设备能够减少循环时间并且增加产量，同时也通过使所有部分经历相同的热分布来将程序变化最小化。更进一步，加热升降机和连续流动加载装置允许系统来监视预先加热和后加热时间。
在描述当前发明的分配系统的示图中，显示的是右手系统。系统的涉及模式允许系统被建造为右手或左手方向。系统的标准设计允许系统被建造为右手或左手方向的。两个方向中的任意一个装配系统都应该允许系统的使用者达到生产力和工作流程达到最优化，以便于在给定的工具通过将材料处理位置定位在装载和卸载操作能够达到最高效的实施位置上。
在本发明的实施例中，一些在分配系统中基板处理部分的激励器是气动的。显然对于本领域技术人员伺服驱动或步骤驱动系统也能够用来开动分配系统中的装置，比如高价架子工艺载体往返装置，料斗，和棘爪。
已经在此描述了至少一个本发明的实施例，多种变通，修改和改进很容易的为本领域内专业人员所实现，这样的变通，修改和改进都包括在本发明的范围内。因此，前述的描写仅是示例，并不意味着限制。本发明的范围仅受到下面的权力要求书及其等同物的限定。
权利要求
1.一种用于在多个工件上实施操作的系统，该系统包括操作部分和加载/卸载部分；位于操作部分中的一个以上的独立可操作工作台，工作台分别在多个工件上实施工作；传递系统，传递系统包括一个以上的安装装置，传递系统可用来传递安装系统进入和离开系统操作部分，一个以上的工件被放置在工件把持结构中，工件把持结构被安装在一个以上的安装装置上；加载/卸载装置将工件把持结构加载到其中一个安装装置上，然后安装装置通过传递系统进入操作部分，使用独立可操作工作台在多个工件上实施工作；加载/卸载部分进一步用来将工件把持结构由多个安装装置中的一个上卸载下来，其中多个安装装置中的一个定位在系统的操作部分并且通过多个独立可操作工作台中的至少一个在工件上实施工作，当多个安装装置中的另一个定位在系统的加载/卸载部分时工件把持结构由安装装置上卸载。
2.根据权利要求1中所述的系统，其中工件是电子基板并且工作台是用于在电子基板上分配物质的分配头。
3.根据权利要求1中所述的系统，其中工件把持结构是盘并且该盘用来把持电子基板。
4.根据权利要求3中所述的系统，其中盘是AUER工艺载体。
5.根据权利要求1中所述的系统，其中安装装置是用于把持工件把持结构的棘爪。
6.根据权利要求5中所述的系统，其中棘爪包括可移动的顶盘，顶盘被建造和排列用于接受不同规格的工件。
7.根据权利要求6中所述的系统，更进一步包括用于从棘爪上夹紧和移动顶盘顶部夹子。
8.根据权利要求5中所述的系统，其中棘爪包括真空装置，真空装置被建造和排列来将工件把持装置牢固的固定在棘爪上。
9.根据权利要求8中所述的系统，进一步包括用于探测在棘爪上真空程度来测定工件的存在的探测器。
10.根据权利要求2中所述的系统，其中在工件上实施的工作是在电子基板上分配底层填充物。
11.根据权利要求1中所述的系统，其中在工件上实施的工作包括拿起和放下操作。
12.根据权利要求1中所述的系统，其中在工件上实施的工作包括检查步骤。
13.根据权利要求1中所述的系统，其中在工件上实施的工作包括工件的激光焊接。
14.根据权利要求1中所述的系统，其中每个单独操作的工作台进一步包括可视排列装置用来排列单独操作的工作台到多个工件上。
15.根据权利要求1中所述的系统，其中安装装置包括可视排列设备用于排列工件到安装装置上。
16.根据权利要求1中所述的系统，其中传递系统包括用于把持多个安装装置的升降系统。
17.根据权利要求16中所述的系统，进一步包括多个安装在升降系统中的料斗，其中每个料斗在安装装置加载进入工作区域前和在安装装置由工作区域中卸载后接收安装装置。
18.根据权利要求17中所述的系统，其中料斗被加热。
19.根据权利要求16中所述系统，进一步包括至少两个用于把持多个安装装置并且用于充分连续的传递多个安装装置的升降系统。
20.根据权利要求16中所述的系统，其中升降系统包括用于指示升降系统中的安装装置位置的传感器。
21.根据权利要求1中所述的系统，其中加载/卸载部分进一步包括用于充分连续加载进入操作区域的工件和卸载离开操作区域的工件的输送机系统。
22.根据权利要求21中所述的系统，其中输送机系统被加热。
23.根据权利要求2中所述的系统，其中分配头包括用于将焊剂分配在工件上的针。
24.根据权利要求23中所述的系统，进一步包括用于测量每个多种分配头的针相对于工件高度的针测量器。
25.根据权利要求24中所述的系统，其中针测量器包括弯曲针探测器。
26.根据权利要求2中所述的系统，进一步包括用于测量分配到工件上的物质的重量的重量计。
27.根据权利要求26中所述的系统，进一步包括用于在开始在工件上操作前接收一定数量分配在工件上的物质的预分配盘。
28.根据权利要求1中所述系统，其中多个独立可操作的工作台在多个工件中的一个上实施工作。
29.一种在多个工件上使用带有操作部分和加载/卸载部分的设备实施操作的方法；多个独立可操作工作台定位在操作部分，工作台各自在多个工件上实施工作；传递系统，传递系统包括第一和第二安装装置，传递系统可分别的用来传递第一和第二安装装置进入和离开系统的操作部分和离开和进入加载/卸载部分；多个工件被放置在工件把持结构中，工件把持结构安装在第一和第二安装装置上；加载/卸载部分可用来将工件把持结构加载到一个安装装置上和将工件把持结构由一个安装装置上卸载，该方法包括(a)在将安装装置传递进入操作部分使独立可操作的工作台在多个工件上实施工作之前，将工件把持结构安装到第一安装装置上；(b)使用传递系统移动第一安装装置进入操作部分通过多个可操作工作台中的至少一个在多个工件上实施工作；(c)使用传递系统移动第二安装装置进入卸载部分；(d)当第一和第二安装装置被分别定位时，在操作部分和加载/卸载部分中，当将工件把持结构由第二安装装置中卸载时在第一安装装置的工件上实施工作。
30.根据权利要求29中所述的方法，其中步骤(a)进一步包括将工件把持结构推到部分伸出位置；抓紧部分伸出的工件把持结构，和将工件把持结构拉到安装装置上的用于传递进入操作部分的位置。
31.根据权利要求29中所述的方法，进一步包括在移动第一安装装置进入操作部分之前加热第一安装装置。
32.根据权利要求29中所述的方法，进一步包括重复步骤(a)，(b)和(c)这样在完成了在包含在工件把持结构中的多个工件上的工作后，工件把持结构由安装装置上卸载下来，在相似的时间段内，没有被加工的工件被传递到操作部分。
33.一种用于在多个工件上实施操作的设备包括操作部分和加载/卸载部分；位于操作部分中的多个独立的可操作的工作台，每个工作台可在多个工件上实施工作；和传递系统，传递系统包括多个安装装置，传递系统用来传递安装装置进入和离开系统的操作部分，其中多个工件被放置在工件把持结构中，工件把持结构安装在多个安装装置上，并且多个安装装置中的一个被定位在系统的操作部分并且由多个独立可操作工作台中的至少一个在多个工件上实施工作，同时多个安装装置中的另一个定位在系统的加载/卸载部分并且工件把持结构由安装装置上被卸载下来。
34.根据权利要求33中所述的设备，其中多个工件是电子基板并且工作台是分配头。
35.根据权利要求33中所述的设备，其中工件把持结构是盘并且该盘用来把持电子基板。
36.根据权利要求33中所述的设备，其中安装装置是用于把持工件把持结构的棘爪。
37.根据权利要求36中所述的设备，其中棘爪包括可互换的顶盘，每个可互换的顶盘被建造和排列用来接收不同规格的多个工件。
38.根据权利要求36中所述的设备，其中棘爪包括真空装置，真空装置被建造和排列为将工件把持结构固定在棘爪上。
39.根据权利要求38中所述的设备，进一步包括用于探测棘爪上真空程度来测定在棘爪上多个工件之一的出现的探测器。
40.根据权利要求35中所述的设备，其中多种独立分配头安装在普通的框架上。
41.根据权利要求40中所述的设备，其中多种独立分配头之一分配第一模式到电子基板上和另一个多个独立分配头分配第二模式到电子基板上。
42.根据权利要求33中所述的设备，进一步包括用于在工作区域内排列工作台和多个工件的可视排列系统。
43.根据权利要求33中所述的设备，进一步包括用于测量每个多种分配头上的针的相对于多个工件的高度的针测量器。
44.根据权利要求43中所述的设备，其中针测量器包括弯曲针探测器。
45.根据权利要求33中所述的设备，进一步包括用于测量分配到工件上的物质的重量的重量计。
46.根据权利要求33中所述的设备，进一步包括用于在开始在工件上操作前接收一定数量分配在工件上的物质的预分配盘。
47.根据权利要求33中所述的设备，其中传递系统包括至少一个有安装装置定位在其中的料斗，料斗包括安装装置可以从其中移出并能返回到其中的多个架子。
48.根据权利要求47中所述的设备，其中至少一个料斗包括用来感应在料斗中安装装置出现位置的传感器。
49.根据权利要求33中所述的设备，其中实施在多个工件上的工作包括在电子基板上分配底层填充物。
50.根据权利要求33中所述的设备，其中在多个工件上实施的工作包括拿起和放下操作。
51.根据权利要求33中所述的设备，其中在多个工件上实施的工作包括用于检查多个工件的检查步骤。
52.根据权利要求33中所述的设备，其中在多个工件上实施的工作包括在多个工件上的激光焊接步骤。
53.一种用来在多个工件上实施操作的设备，包括操作部分和加载/卸载部分，操作部分包括框架系统。多个可操作工作台与框架系统相连接，工作台分别在多个工件上实施工作；和传递系统，传递系统包括多个安装装置，传递系统用来传递安装装置进入或离开系统的操作部分，其中多个工件被放置在工件把持结构中，工件把持结构安装在多个安装装置上，和多个安装装置中的一个定位在系统的操作部分中并且通过多个可操作工作台中的至少一个在多个工件上实施工作，同时多个安装装置定位在系统中的加载/卸载部分并且工作把持结构由安装装置上被卸载下来。
54.根据权利要求53中所述的设备，其中每个多个可操作工作台可在多个工件中的一个上实施单独的工作操作。
55.根据权利要求53中所述的设备，其中多个工件为电子基板并且工作台为分配头。
56.根据权利要求53中所述的设备，其中工件把持结构是盘和该盘用于把持电子基板。
57.根据权利要求53中所述的设备，其中每个多个可操作工作台在Y轴方向上单独移动来在多个工件的一部分上实施操作。
全文摘要
一种用于实施在多个工件上(114)的操作的系统(10)和方法，包括操作部分(11)和加载/卸载部分(101)，定位在操作部分中的多个单独可操作的工作台(54)，每个工作台都可用来在多个工件(114)上执行工作，包括多个安装装置(114)的传递系统，传递系统能够用来传递安装装置进入和离开操作部分(11)。
文档编号B23P19/00GK1738695SQ200380108623
公开日2006年2月22日 申请日期2003年12月11日 优先权日2002年12月11日
发明者小戴维·S·皮科克, 托马斯·C·普恩蒂西, 布赖恩·P·普雷斯科特, 托马斯·珀塞尔, 加里·T·弗里曼, 凯文·J·科特曼切, 斯科特·A·里德, 小厄尔利·斯威特, 穆雷·D·斯科特, 保罗·L·赫蒙德, 罗伯特·W·特蕾西 申请人:斯皮德莱技术公司