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公開番号2025078080
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-19
出願番号2024194062
出願日2024-11-06
発明の名称材料容器内の静的体積を測定するためのシステム及び測定する方法
出願人イリノイトゥールワークスインコーポレイティド
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B05C 11/10 20060101AFI20250512BHJP(霧化または噴霧一般;液体または他の流動性材料の表面への適用一般)
要約【課題】電子基板上にアセンブリ材料を吐出するように構成された装置、材料カートリッジ内の静的体積を検出するシステム、及び、材料カートリッジ内の静的体積を検出する方法の提供。
【解決手段】材料カートリッジ内の静的体積を検出するシステムは、材料カートリッジに送達される空気の体積を測定する質量流量計を備える。コントローラが、材料カートリッジ内の空気の体積を特定すると材料カートリッジ内のアセンブリ材料の体積を特定するように構成される。材料カートリッジ内の静的体積を検出する方法は、材料カートリッジに送達される空気の体積を測定することを含む。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
電子基板上にアセンブリ材料を吐出するように構成された装置であって、
フレームと、
前記フレームに連結されたユニットであって、前記ユニットは、前記電子基板上にアセンブリ材料を堆積させるように構成され、前記ユニットは、圧力調整器に連結された材料カートリッジを備え、前記圧力調整器は、加圧空気を所望の圧力で前記材料カートリッジに送達するように構成され、前記材料カートリッジは、アセンブリ材料を収容するように構成される、ユニットと、
前記フレームに連結された基板支持アセンブリであって、前記電子基板を支持するように構成された基板支持アセンブリと、
前記ユニットを含めて前記装置を制御するように構成されたコントローラと、
前記材料カートリッジ内の静的体積を検出するシステムであって、前記材料カートリッジに送達される空気の体積を測定する質量流量計を備える、システムと、
を備え、
前記コントローラは更に、前記材料カートリッジ内の空気の体積を特定すると、前記材料カートリッジ内のアセンブリ材料の体積を特定するように構成される、
装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記カートリッジは、開いた上端部とテーパ状の下端部とを有する円筒形の本体であって、前記下端部は、前記カートリッジからアセンブリ材料を吐出する相対的に小さい開口部を有している、円筒形の本体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記カートリッジは更に、前記円筒形の本体内に配設されたピストンであって、前記ピストンの下方のチャンバ内に配設されたアセンブリ材料に圧力を加える、ピストンを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記カートリッジは、前記カートリッジの前記開いた端部を囲うように前記本体の前記開いた端部内に設けられたキャップを更に備える、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記カートリッジの前記キャップは、前記圧力調整器と流体連通する管に接続されて、前記ピストンの上方のチャンバ内に加圧空気を供給し、以て、前記カートリッジからアセンブリ材料を出すようにする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記質量流量計は、前記圧力調整器と前記カートリッジとの間に配設される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記質量流量計は、前記圧力調整器の下流に設置されて、前記管を通る空気の流量を、計算された時間間隔にわたり測定し、以て、前記カートリッジの前記本体内の前記ピストンの上方の前記チャンバ内の空き空間の体積を特定し、以て、前記カートリッジの前記本体内の前記ピストンの下方の前記チャンバ内のアセンブリ材料の体積を特定するようにする、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記本体の前記下端部は、使用中に、制御された量のアセンブリ材料を一定量ずつ吐出するノズルを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記カートリッジは、前記カートリッジ内のアセンブリ材料の量を視覚的に知ることを可能にするために、透明又は半透明のプラスチック材料から作製される、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記圧力調整器は、前記コントローラに連結された制御回路と、第１の制御弁と、第２の制御弁とを備え、前記第１の制御弁及び前記第２の制御弁は、前記制御回路に連結される、請求項１に記載の装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、概して、電子基板、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）上に粘性材料、例えばはんだペーストを印刷して堆積させるために使用される、ステンシルプリンタ及びディスペンサを含む装置に関し、より具体的には、装置の材料容器内の粘性材料の体積を測定するためのシステム及び測定する方法に関する。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
表面実装プリント回路基板を製造する際に、ステンシルプリンタを用いて、回路基板上にはんだペーストを印刷することができる。通常、その上にはんだペーストが堆積されることになる、パッド又は何らかの他の導電性表面のパターンを有する回路基板がステンシルプリンタの中に自動的に送り込まれ、回路基板上にはんだペーストを印刷する前に、回路基板上の１つ以上の小穴又はマーク（「フィデューシャル（fiducials：基準部）」として知られる）を用いて、回路基板をステンシルプリンタのステンシル又はスクリーンと適切に位置合わせする。いくつかのシステムでは、撮像又は視覚システムを具現する光学位置合わせシステムを用いて、回路基板をステンシルと位置合わせする。
【０００３】
上記プリンタにおいて、回路基板がステンシルと適切に位置合わせされると、回路基板はステンシルまで上昇されて、はんだペーストがステンシルに吐出される。ワイパブレード（すなわちスクイージ）がステンシルを横断して、ステンシルの孔を通して回路基板にはんだペーストを押し出す。スクイージがステンシルを横切るように移動する際、はんだペーストはブレードの前方において伸び広がる傾向がある。これにより、望ましくははんだペーストの混合及び剪断が生じ、スクリーンすなわちステンシルの孔を満たすのを容易にするのに所望の粘度が得られる。はんだペーストは、通常、標準的なカートリッジからステンシルに吐出される。その後、ステンシルは回路基板から切り離され、回路基板とはんだペーストとの間の接着によって、材料の大部分が回路基板上に留まる。ステンシルの表面上に残される材料は、更なる回路基板が印刷される前に、洗浄プロセスにおいて除去される。
【０００４】
同様に、表面実装プリント回路基板を製造するために使用される別のタイプの機器では、粘性材料を回路基板上に吐出するために吐出システムを使用することができる。様々な用途のために正確な量の液体又はペーストを吐出するために使用されるいくつかのタイプの吐出システムがある。このような用途の１つとして、集積回路チップ及び他の電子部品を回路基板上に組み付けることが挙げられる。この用途では、液体エポキシ若しくははんだペースト、又は何らかの他の関連する材料のドットをプリント回路基板上に吐出するために、自動吐出システムが使用される。自動吐出システムはまた、プリント回路基板に構成部品を機械的に固定するために使用され得る、アンダーフィル材料及び封入剤のラインを吐出するためにも使用される。
【０００５】
通常の吐出システムでは、吐出ユニットが、コンピュータシステム又はコントローラによって制御されるサーボモータを使用して３つの相互に直交する軸（ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸）に沿って吐出ユニットを移動させるための移動アセンブリ又はガントリに取り付けられる。プリント回路基板又は他の基板上の所望の位置に液体のドットを吐出するために、吐出ユニットは、吐出ユニットが所望の位置の上に配置されるまで、同一平面上の水平のｘ軸方向及びｙ軸方向に沿って移動させられる。次いで、吐出ユニットは、吐出ユニット及び吐出システムのノズル／ニードルが電子基板の上の適切な吐出高さとなるまで、垂直に向けられた鉛直のｚ軸方向に沿って下降させられる。吐出ユニットは、液体のドットを吐出し、次いで、ｚ軸に沿って上昇させられ、ｘ軸及びｙ軸に沿って新しい位置に移動させられ、ｚ軸に沿って下降させられて、次の液体ドットを吐出する。上記のような封入又はアンダーフィルの吐出等の用途では、吐出ユニットは、通常、吐出ユニットがラインの所望の経路に沿ってｘ軸及びｙ軸に移動させられる際に材料のラインを吐出するように制御される。噴射ポンプ等のいくつかのタイプの吐出ユニットでは、吐出動作の前及び後のｚ軸移動は必要でない場合がある。
【０００６】
ステンシルプリンタ及びディスペンサに設けられたディスペンサ材料カートリッジは、有限の体積を有し、或る特定の圧力範囲内で動作することが知られている。様々な理由から、カートリッジ内の材料の量が分かっていることが望ましい。また、カートリッジが新品であるときの開始体積が、カートリッジの材料収容量を測定する開始点であるカートリッジの最大体積の１００％未満であることが分かると、カートリッジ内の材料の量を識別することに関して問題が生じる。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の１つの態様は、電子基板上にアセンブリ材料を吐出するように構成された装置に関する。１つの実施の形態において、本装置は、フレームと、フレームに連結されたユニットとを備える。ユニットは、電子基板上にアセンブリ材料を堆積させるように構成される。ユニットは、圧力調整器に連結された材料カートリッジを備え、圧力調整器は、所望の圧力で材料カートリッジに加圧空気を供給するように構成される。材料カートリッジは、アセンブリ材料を収容するように構成される。本装置は、フレームに連結された基板支持アセンブリを更に備える。基板支持アセンブリは、電子基板を支持するように構成される。本装置は、ユニットを含めて該装置を制御するように構成されたコントローラと、材料カートリッジ内の静的体積を検出するシステムとを更に備える。本システムは、材料カートリッジに送達される空気の体積を測定する質量流量計を備える。コントローラは、さらに、材料カートリッジ内の空気の体積を特定すると材料カートリッジ内のアセンブリ材料の体積を特定するように構成される。
【０００８】
本装置の実施の形態は、さらに、開いた上端部と、カートリッジからアセンブリ材料を吐出する比較的小さい開口部を有するテーパ状の下端部とを有する、円筒形の本体を備えるようにカートリッジを構成することを含むことができる。カートリッジは、円筒形の本体内に配設されたピストンを更に備えることができ、ピストンは、ピストンの下方のチャンバ内に配設されたアセンブリ材料に圧力を加える。カートリッジは、カートリッジの開いた端部を囲う（閉じる）ように本体の開いた端部内に設けられたキャップを更に備えることができる。カートリッジのキャップは、圧力調整器と流体連通する管に接続され、加圧空気をピストンの上方のチャンバ内に供給してアセンブリ材料をカートリッジから押し出すことができる。質量流量計は、圧力調整器とカートリッジのキャップとの間に配設することができる。質量流量計は、圧力調整器の下流に設置され、計算された時間間隔にわたって管を通る空気の流量を測定し、カートリッジの本体内のピストンの上方のチャンバ内の空き空間の体積を特定し、カートリッジの本体内のピストンの下方のチャンバ内のアセンブリ材料の体積を特定することができる。本体の下端部は、使用中に制御された量のアセンブリ材料を一定量ずつ吐出する（meter out）ノズルを備えることができる。カートリッジは、カートリッジ内のアセンブリ材料の量を視覚的に知ることを可能にするために、透明又は半透明であるプラスチック材料から作製することができる。圧力調整器は、コントローラに連結された制御回路と、第１の制御弁と、第２の制御弁とを備えることができ、第１の制御弁及び第２の制御弁は、制御回路に連結される。空気圧の供給源を、コントローラに連結されたソレノイド弁によって圧力調整器に接続することができる。コントローラは、さらに、材料カートリッジのための交換スケジュールを決定し、通知を提供するように構成することができる。
【０００９】
本開示の別の態様は、材料カートリッジ内の静的体積を検出するシステムに関する。１つの実施の形態において、本システムは、材料カートリッジに送達される空気の体積を測定する質量流量計を備える。コントローラが、材料カートリッジ内の空気の体積を特定すると材料カートリッジ内のアセンブリ材料の体積を特定するように構成される。
【００１０】
システムの実施の形態は、さらに、開いた上端部と、カートリッジからアセンブリ材料を吐出する比較的小さい開口部を有するテーパ状の下端部とを有する、円筒形の本体を備えるようにカートリッジを構成することを含むことができる。カートリッジは、円筒形の本体内に配設されたピストンを更に備えることができ、ピストンは、ピストンの下方のチャンバ内に配設されたアセンブリ材料に圧力を加える。カートリッジは、カートリッジの開いた端部を囲うように本体の開いた端部内に設けられたキャップを更に備えることができる。カートリッジのキャップは、圧力調整器と流体連通する管に接続され、加圧空気をピストンの上方のチャンバ内に供給してアセンブリ材料をカートリッジから押し出すことができる。質量流量計は、圧力調整器とカートリッジのキャップとの間に配設することができる。質量流量計は、圧力調整器の下流に設置され、計算された時間間隔にわたって管を通る空気の流量を測定し、カートリッジの本体内のピストンの上方のチャンバ内の空き空間の体積を特定し、カートリッジの本体内のピストンの下方のチャンバ内のアセンブリ材料の体積を特定することができる。本体の下端部は、使用中に制御された量のアセンブリ材料を一定量ずつ吐出するノズルを備えることができる。カートリッジは、カートリッジ内のアセンブリ材料の量を視覚的に知ることを可能にするために、透明又は半透明であるプラスチック材料から作製することができる。圧力調整器は、コントローラに連結された制御回路と、第１の制御弁と、第２の制御弁とを備えることができ、第１の制御弁及び第２の制御弁は、制御回路に連結される。空気圧の供給源を、コントローラに連結されたソレノイド弁によって圧力調整器に接続することができる。コントローラは、さらに、材料カートリッジのための交換スケジュールを決定し、通知を提供するように構成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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