專利名稱：用于向襯底涂敷液體涂層材料的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及分配液體涂層材料，更具體地，涉及一種用于向 諸如電路板的襯底涂敷諸如保形涂層材料的液體涂層材料的系統(tǒng)和方 法。
背景技術(shù)：
很多工業(yè)應(yīng)用需要使用涂敷在預(yù)定區(qū)域的不連續(xù)的、界限分明的 和均勻的涂層。這些涂層在各種工藝中是很有用的，諸如在像電子電 路板的非均勻或不規(guī)則襯底上的保形涂層。例如，在用于涂敷到不連 續(xù)襯底區(qū)域的不連續(xù)涂層的生產(chǎn)中，期望以非接觸涂敷工藝獲得寬的、 均勻的涂層，其具有尖銳的呈直角的連續(xù)和斷開的邊緣，而沒有形成 材料的粘絲。特別是，保形涂層材料用于保護(hù)電路板的所選部件避免 潮氣、灰塵等。
當(dāng)分配這些涂層時(shí)，分配到襯底上的涂層材料的體積可控制成使 得在生產(chǎn)期間在連續(xù)襯底上分配基本相同的涂層材料量。在一個(gè)傳統(tǒng) 的涂層材料分配系統(tǒng)中，在將流體源與分配閥相連的線路中提供流量 計(jì)。當(dāng)分配閥打開時(shí)，使用流量計(jì)的編碼器計(jì)數(shù)來讀取分配的材料體 積。此外還確定時(shí)間間隔(在該時(shí)間間隔期間，分配所測(cè)量的材料體 積)，并且計(jì)算體積流量。將此計(jì)算的流量與表示期望流量的設(shè)定值 相比較，并且如有必要，則作出修正以朝著該期望流量來調(diào)節(jié)實(shí)際流如果使用傳統(tǒng)的涂層材料分配系統(tǒng)選擇性地向電路板的部件或區(qū) 域涂敷保形涂層，則因?yàn)榉峙溟y將僅打開非常短的時(shí)間間隔，或許短 到幾毫秒，所以傳統(tǒng)的涂層材料分配系統(tǒng)可能是不精確的。在分配閥 打開的該時(shí)間間隔期間，將僅僅分配很少量的涂層材料。流量計(jì)檢測(cè) 該小的分配量，作為相對(duì)小的編碼器計(jì)數(shù)的數(shù)字。
時(shí)間間隔、編碼器計(jì)數(shù)的數(shù)字或者兩者都可能具有明顯不精確的 特征，這將導(dǎo)致流量的不精確計(jì)算。然后系統(tǒng)將該不精確的計(jì)算流量 與設(shè)置值相比較以產(chǎn)生"誤差"。由于不精確性，來自比較的誤差可 能導(dǎo)致錯(cuò)誤幅度的修正或者甚至錯(cuò)誤方向的修正。任一結(jié)果都可能導(dǎo) 致在下次分配閥打開時(shí)要分配的涂層材料量不合適。結(jié)果無疑是系統(tǒng) 產(chǎn)生如此大的不精確性，對(duì)用戶而言，它幾乎是不實(shí)用的值。
因此，需要涂層材料的改進(jìn)設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法不容易 受到涂層材料的分配料中的這些不精確性的影響。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于根據(jù)涂覆程序確定的向如諸如電 路板的襯底涂敷液體涂層材料的系統(tǒng)。系統(tǒng)可包括涂敷器，該涂敷器 構(gòu)造為接收來自貯液器的液體涂層材料并構(gòu)造為將液體涂層材料分配 到襯底上。調(diào)節(jié)器構(gòu)造為調(diào)節(jié)液體涂層材料向涂敷器的流動(dòng)。計(jì)量表 構(gòu)造為產(chǎn)生表示流向涂敷器的液體涂層材料的體積的體積信號(hào)。系統(tǒng) 包括構(gòu)造為相對(duì)于襯底移動(dòng)涂敷器的機(jī)器人以及構(gòu)造為訪問涂覆程序 的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)造為控制機(jī)器人和涂敷器以根據(jù)涂覆程序中 的信息來向襯底涂敷液體涂層材料。在涂覆程序完結(jié)時(shí)，控制系統(tǒng)構(gòu) 造為使用一個(gè)或多個(gè)來自計(jì)量表的體積信號(hào)來確定在涂覆程序期間涂 敷到襯底的液體涂層材料的分配體積。控制系統(tǒng)進(jìn)一步構(gòu)造為將該分 配體積與用于涂覆程序的液體涂層材料的期望分配體積相比較并產(chǎn)生 表示分配體積與期望分配體積之間的差的誤差信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)造為
7基于該誤差信號(hào)來減小后續(xù)襯底上的液體涂層材料的分配體積與期望 分配體積之間的差。
在另一實(shí)施例中，提供一種用于根據(jù)涂覆程序確定的向襯底涂敷 液體涂層材料的方法。該方法包括根據(jù)所述涂覆程序的指引從涂敷器 向襯底分配液體涂層材料；確定在涂覆程序終止之后涂敷到襯底的液 體涂層材料的分配體積；將該分配體積與用于涂覆程序的液體涂層材 料的期望分配體積相比較；以及產(chǎn)生表示分配體積與期望分配體積之 間的差的誤差信號(hào)。該方法進(jìn)一步包括基于該誤差信號(hào)改變涂敷到后 續(xù)襯底的液體涂層材料的分配體積。


并入且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施 例，并與上文給出的本發(fā)明實(shí)施例的概括描述以及下文給出的詳細(xì)描 述一起用于說明本發(fā)明實(shí)施例的原理。
附圖是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算機(jī)控制涂敷系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，涂敷系統(tǒng)10可用于向一系列襯底，諸如示例性的襯底 12涂敷液體涂層材料，諸如保形涂層材料。盡管將在此處對(duì)示例性的 涂敷系統(tǒng)10的操作進(jìn)行描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是很多 種其它涂敷系統(tǒng)可用于完成下文所述的方法。涂敷系統(tǒng)io可以是例如 Model SC-105、 SC-205或SC-400保形涂層涂敷器，可從Asymtek (Carlsbad, CA)商業(yè)購(gòu)買。
在示例性的實(shí)施例中，涂敷系統(tǒng)io包括多軸機(jī)電定位器或機(jī)器人
14以及與機(jī)器人14相連的保形涂層涂敷器16。例如，涂敷器16可在襯 底12上方從機(jī)器人14懸吊下來。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)器人14適于沿在 用于提供三個(gè)自由度的X-Y-Z笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)限定的方向移動(dòng)涂敷器16。機(jī)器人14包括以已知方式連接到獨(dú)立可控電動(dòng)機(jī)(未示出)的驅(qū) 動(dòng)器。涂敷器16相對(duì)于襯底12通過機(jī)器人14操縱，用于將適量的液體 涂層材料涂敷到襯底12的選定區(qū)域。
可編程控制器18協(xié)調(diào)涂敷系統(tǒng)10的移動(dòng)和動(dòng)作。如本領(lǐng)域的技術(shù) 人員理解的，控制器18可以是可編程邏輯控制器(PLC)、基于微處理 器的控制器、個(gè)人計(jì)算機(jī)或能夠執(zhí)行此處所述功能的另一傳統(tǒng)控制裝 置。人機(jī)接口 (HMI)裝置19以已知方式操作地連接到控制器18。 HMI 裝置19可包括輸入裝置和控制器(諸如鍵盤、按鈕、控制旋鈕、觸摸 屏等)以及輸出裝置(諸如顯示器和其它視覺指示器)，操作者使用 所述裝置來控制控制器18的操作，從而控制涂敷系統(tǒng)10的操作。
襯底12 (例如，具有連接的半導(dǎo)體芯片和其它部件的印刷電路板) 以已知方式與涂敷器16處于操作關(guān)系地被支撐，并且液體涂層材料從 涂敷器16涂敷到每個(gè)襯底12的選定區(qū)域上。取決于分配應(yīng)用， 一系列 襯底12可以批處理方式進(jìn)行涂敷?？商娲?，襯底12可在自動(dòng)傳送機(jī) 20上連續(xù)傳送經(jīng)過涂敷器16。傳送機(jī)20具有常規(guī)設(shè)計(jì)，而且可具有能 調(diào)節(jié)的寬度以適應(yīng)不同尺寸的襯底12。傳送機(jī)20接收來自傳送機(jī)控制 器22的指令信號(hào)，傳送機(jī)20也可包括氣動(dòng)操作的提升和鎖定機(jī)構(gòu)(未 示出)。
涂敷器16與涂敷器控制器24電連接，涂敷器控制器24提供控制涂 敷器16的操作的指令信號(hào)。運(yùn)動(dòng)控制器26通過通信鏈路21與機(jī)器人14 電連接。螺線管34通過通信鏈路23與運(yùn)動(dòng)控制器26電連接。傳送機(jī)控 制器22和運(yùn)動(dòng)控制器26也經(jīng)由各自的通信鏈路25、 27與控制器18電連 接。運(yùn)動(dòng)控制器26經(jīng)由通信鏈路29與傳送機(jī)控制器22電連接。因此， 用于涂敷系統(tǒng)10的可編程控制系統(tǒng)包括作為彼此通信的互連部件的控 制器18、涂敷器控制器24、運(yùn)動(dòng)控制器26和可選的傳送機(jī)控制器22。
運(yùn)動(dòng)控制器26經(jīng)由通信鏈路21向機(jī)器人14提供指令信號(hào)。機(jī)器人14使用該指令信號(hào)來控制涂敷器16的位置和/或速度。通常，機(jī)器人14 包括驅(qū)動(dòng)機(jī)器人14的不同軸的運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，諸如伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
涂敷器16包括從機(jī)器人14懸吊下來的本體30、安裝到本體30的一 端的噴嘴31和設(shè)置在本體30內(nèi)的流量控制機(jī)構(gòu)(未示出)。本體30內(nèi) 的流量控制機(jī)構(gòu)可包括氣動(dòng)針、空氣活塞和閥座，所述氣動(dòng)針、空氣 活塞和閥座協(xié)作以形成操作控制從涂敷器16分配的保形涂層材料的流 動(dòng)的分配閥(未示出)。加壓流體源32和螺線管34協(xié)作，從而以已知 卞^提仳加Ha存鈦耍調(diào)趑太汰？0內(nèi)的4V配l泡的動(dòng)作n具體地，螺線管 34控制將加壓流體源32與涂敷器16相連的導(dǎo)管33中的空氣壓力，由此 以移動(dòng)空氣活塞，從而相對(duì)于閥座移動(dòng)氣動(dòng)針，以為分配閥提供打開 位置，在該打開位置，液體涂層材料從涂敷器16分配到襯底12上。螺 線管34可排出作用在空氣活塞上的空氣壓力以使氣動(dòng)針能返回到關(guān)閉 位置，在該關(guān)閉位置，氣動(dòng)針與閥座接觸，從而停止分配。
涂敷系統(tǒng)10包括加壓液體源38，該加壓液體源38在控制器18的指 令下以已知方式運(yùn)行，以產(chǎn)生加壓液體涂層材料的連續(xù)流或供給。例 如，加壓液體源38可包括隔膜泵或活塞泵，其從貯液器中虹吸適量的 液體涂層材料，然后在壓力下將液體涂層材料流從貯液器通過流體路 徑泵送到涂敷器16。加壓液體源38通過通信鏈路39與控制器18電連接， 通過將適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)經(jīng)由通信鏈路39傳送到加壓液體源38，控制器 18能調(diào)整諸如液體涂層材料的溫度和壓力的運(yùn)行參數(shù)。
可選地，加壓液體源38配置有一個(gè)或多個(gè)與傳統(tǒng)溫度控制器60電 連接的傳統(tǒng)加熱元件38a，該溫度控制器60與控制器18電連接。諸如加 熱器元件38a的傳統(tǒng)加熱元件以及諸如溫度控制器60的溫度控制器的構(gòu) 造和操作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。在可替代實(shí)施例中，涂敷器16 可包括加熱元件(未示出)或者加熱元件(未示出)可設(shè)置在導(dǎo)管51、 53、 55的一個(gè)中。不管加熱元件在加壓液體源38與噴嘴31之間的流動(dòng)路徑中的具體位置如何，液體涂層材料都可在涂敷到襯底12之前在此 流動(dòng)路徑中進(jìn)行加熱。
涂敷器16包括與加壓液體源38處于流通連接的液體進(jìn)口36。液體 涂層材料通過液體進(jìn)口36從加壓液體源38供給到涂敷器16，用于從噴 嘴31中的分配孔(未示出)中的調(diào)節(jié)分配。本體30具有與加壓流體源 32相連的流體進(jìn)口40以及將加壓流體引向噴嘴31中的分配孔附近的出 口的內(nèi)通道(未示出)，在所述出口處，加壓流體排出以與從涂敷器 16中噴出的液體涂層材料流42相合并控制液體涂層材料流42。經(jīng)由通 信鏈路45與運(yùn)動(dòng)控制器26通信的流體調(diào)節(jié)器43控制加壓流體從加壓流 體源32到流體進(jìn)口40的流動(dòng)。與涂敷器16相似的示例性涂敷器在美國(guó) 專利No.7028867中進(jìn)行了描述，該專利的全部公開通過參引合并于此。
系統(tǒng)10根據(jù)存儲(chǔ)在與控制器18相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器44中和/或存儲(chǔ)在
其它計(jì)算機(jī)中的運(yùn)行周期或順序庫(kù)的指令運(yùn)行。操作順序被回調(diào)并根 據(jù)需要置于在控制器18上執(zhí)行的特定操作程序中。操作順序能進(jìn)行調(diào) 節(jié)以適應(yīng)不同的環(huán)境條件、不同類型的襯底12或不同類型的保形涂層 材料。在運(yùn)行期間，控制器18能將整個(gè)操作程序作為電信號(hào)經(jīng)由通信 鏈路25傳送到運(yùn)動(dòng)控制器26，用于在運(yùn)動(dòng)控制器26處執(zhí)行?？商娲?， 控制器18能將一個(gè)或多個(gè)指令作為電信號(hào)經(jīng)由通信鏈路25以一批指令 和數(shù)據(jù)的方式傳送到運(yùn)動(dòng)控制器26，用于后續(xù)的執(zhí)行。操作者可在HMI 裝置19處輸入?yún)?shù)，諸如襯底12的類型、液體涂層材料的類型、液體 壓力、輔助空氣壓力、涂敷器16的速度、襯底12與涂敷器16之間的距 離等。所輸入的參數(shù)存儲(chǔ)在控制器18的存儲(chǔ)器44中，用于將來在操作 順序中使用。每個(gè)襯底12通過控制器18與涂覆程序相匹配，該涂覆程 序確定襯底12的哪些特定部件和區(qū)域要涂敷液體涂層材料。通常，液 體涂層材料僅涂敷到襯底12上的選定區(qū)域和/或部件。
繼續(xù)參照附圖，"空氣流體"(A/F)調(diào)節(jié)器50和流量計(jì)52位于液 體涂層材料從加壓流體源38到涂敷器16的液體進(jìn)口36的流動(dòng)路徑中。
11由此，液體涂層材料在從加壓液體源38到涂敷器16的傳輸中被迫流過 A/F調(diào)節(jié)器50和流量計(jì)52。 A/F調(diào)節(jié)器50的液體輸入端通過導(dǎo)管51與加 壓液體源38的液體出口相連。相似地，A/F調(diào)節(jié)器50具有通過導(dǎo)管53與 流量計(jì)52的液體輸入端相連的液體出口，流量計(jì)52又具有通過導(dǎo)管55 與涂敷器16的液體進(jìn)口36相連的液體出口 。
A/F調(diào)節(jié)器50控制加壓液體材料在流動(dòng)路徑中向涂敷器16傳輸中 的流體壓力?？刂破?8通過通信鏈路57與調(diào)節(jié)器54電連接。在一個(gè)實(shí) 施例中，調(diào)節(jié)器54可以是"電壓壓力"(E/P)調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器從運(yùn) 動(dòng)控制器26接收控制電壓并且包括將該控制電壓轉(zhuǎn)換成流體壓力的轉(zhuǎn) 換器?？蛇x地，代替控制電壓，調(diào)節(jié)器54可接收控制電流或串行通信 信號(hào)，用于向流體壓力的轉(zhuǎn)換。調(diào)節(jié)器54將加壓流體輸送到A/F調(diào)節(jié)器 50，用于控制流過A/F調(diào)節(jié)器50的液體涂層材料的流體壓力。
A/F調(diào)節(jié)器50設(shè)置在限定流體路徑的導(dǎo)管35中，位于加壓液體源38 與流量計(jì)52之間。在可選實(shí)施例中，流量計(jì)52可設(shè)置在加壓液體源38 與A/F調(diào)節(jié)器50之間的流體路徑中，從而流量計(jì)52位于A/F調(diào)節(jié)器50的 上游。利用此可選配置，流量計(jì)52將在液體涂層材料流過A/F調(diào)節(jié)器50 之后改變液體涂層材料的壓力。
控制器18通過通信鏈路59與流量計(jì)52電連接。響應(yīng)于液體涂層材 料從導(dǎo)管53向?qū)Ч?5的流動(dòng)，流量計(jì)52產(chǎn)生一串計(jì)數(shù)或電脈沖，每個(gè) 所述計(jì)數(shù)或電脈沖表示流過或經(jīng)過流量計(jì)52的液體涂層材料的固定體 積?？商娲?，來自流量計(jì)52的該串電脈沖可從流量計(jì)傳送到運(yùn)動(dòng)控 制器26并隨之從運(yùn)動(dòng)控制器26繼續(xù)傳送到控制器18。在一個(gè)實(shí)施例中， 流量計(jì)52可包括齒輪流量計(jì)，該齒輪流量計(jì)響應(yīng)于通過齒輪流量計(jì)的 流動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，并且對(duì)于表示已知體積的固定旋轉(zhuǎn)量，利用編碼器產(chǎn)生 電脈沖，該電脈沖作為電信號(hào)以信號(hào)流被傳輸?shù)娇刂破?8。例如，齒 輪流量計(jì)可為流過流量計(jì)52的每0.04立方厘米的液體涂層材料產(chǎn)生脈 沖。在使用中，并且參照附圖，當(dāng)襯底12相對(duì)于涂敷器16恰當(dāng)設(shè)置時(shí)， 控制器18獲取用于襯底12的涂覆程序。該涂覆程序確定襯底12的哪些
部件和/或區(qū)域要涂敷液體涂層材料，液體涂層材料通常以條的形式涂
敷。例如，襯底12的可能25個(gè)獨(dú)立部件或區(qū)域可能涂敷液體涂層材料 條?？刂破?8從控制器18的存儲(chǔ)器44中取回操作順序，隨后經(jīng)由通信 鏈路25將表示該操作順序的控制信號(hào)傳送到運(yùn)動(dòng)控制器26。運(yùn)動(dòng)控制 器26經(jīng)由通信鏈路21向機(jī)器人14發(fā)送指令信號(hào)，指示機(jī)器人14將涂敷 器16以指定的速度相對(duì)于襯底12移動(dòng)到期望的位置。運(yùn)動(dòng)控制器26控 制機(jī)器人14的運(yùn)動(dòng)以在橫過襯底12的平面(例如，X和Y方向)中移動(dòng) 涂敷器16，在此移動(dòng)期間，根據(jù)需要打開和關(guān)閉涂敷器16中的分配閥， 以將液體涂層材料涂敷到襯底12的期望部件和區(qū)域。
具體地，在襯底12上的任何特定位置，運(yùn)動(dòng)控制器26還向螺線管 34提供指令信號(hào)，使螺線管34改變狀態(tài)，打開分配閥，將液體涂層材 料從噴嘴31排出。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器26向機(jī)器人14提供指令信號(hào)以開 始相對(duì)于襯底12移動(dòng)涂敷器16。可選地，液體涂層材料流42可通過諸 如空氣的輔助流體來控制，該輔助流體影響從涂敷器16排出的流42的 形狀。在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后，運(yùn)動(dòng)控制器26隨之改變閥指令信號(hào)的狀 態(tài)以使螺線管34恢復(fù)到其初始狀態(tài)。此動(dòng)作關(guān)閉分配閥，以停止液體 涂層材料從涂敷器16的噴嘴31中的排出。在涂覆程序的范圍期間，運(yùn) 動(dòng)控制器26可多次(例如25次)打開和關(guān)閉涂敷器16的分配閥，從而 襯底12的多個(gè)部件和區(qū)域接受適量的液體涂層材料。
在涂覆程序期間或在執(zhí)行涂覆程序的準(zhǔn)備中，控制器18向運(yùn)動(dòng)控 制器26提供電信號(hào)，所述電信號(hào)促使運(yùn)動(dòng)控制器26向調(diào)節(jié)器54提供指 令信號(hào)。調(diào)節(jié)器54控制供給到A/F調(diào)節(jié)器50的空氣壓力，從而為從加壓 液體源38流向涂敷器16的加壓液體涂層材料選擇液體壓力。選定的液 體壓力值(其是分配應(yīng)用相關(guān)的)可進(jìn)一步取決于液體涂層材料的期 望流量。除其它因素外，液體涂層材料的流量特別受到液體壓力、分配噴嘴31中排出孔的直徑、材料粘度等影響。
因?yàn)橄到y(tǒng)10確定在整個(gè)襯底12上分配的涂層材料的體積(該體積 能相對(duì)精確地計(jì)算)、將此計(jì)算值與設(shè)定值相比較、并且如果需要?jiǎng)t 基于此相對(duì)精確的計(jì)算來作出修正，所以涂敷系統(tǒng)10明顯比傳統(tǒng)的保 形涂敷系統(tǒng)更精確。
在襯底12的每個(gè)涂覆程序開始時(shí)，控制器18從流量計(jì)52獲取"編 碼器計(jì)數(shù)"。例如，控制器18可認(rèn)為初始編碼器計(jì)數(shù)為零。在向襯底 12上的區(qū)域和部件涂敷液體涂層材料的涂覆程序期間，控制器18從流 量計(jì)52接收脈沖串并隨著液體涂層材料流向涂敷器16而遞增地累積總 脈沖數(shù)。在每個(gè)襯底12的涂覆程序完結(jié)時(shí)，來自流量計(jì)52的脈沖串終 止?？刂破?8包括累加器，該累加器包含在涂覆程序期間從流量計(jì)52 傳送的總脈沖數(shù)。
根據(jù)由流量計(jì)52生成的每個(gè)脈沖所表示的液體涂層材料量的己知 標(biāo)定，控制器18將總脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成分配到襯底12上的液體涂層材料的 總體積?？刂破?8將該總分配體積與期望的總分配體積相比較，并產(chǎn) 生表示計(jì)算與期望分配體積之間的差的誤差信號(hào)。根據(jù)需要并基于該 誤差信號(hào)，控制器18向運(yùn)動(dòng)控制器26傳送控制信號(hào)，該運(yùn)動(dòng)控制器26 向調(diào)節(jié)器54提供控制電流、控制電勢(shì)或控制信號(hào)，來控制由A/F調(diào)節(jié)器 50表示的流動(dòng)收縮，以便補(bǔ)償液體涂層材料的計(jì)算分配體積與期望分 配體積之間的差。 一般地，流體壓力與輸入到調(diào)節(jié)器54的電流、電勢(shì) 或控制信號(hào)成比例地設(shè)置。
如果總分配體積太低，則從控制器18傳送到運(yùn)動(dòng)控制器26的控制 信號(hào)使運(yùn)動(dòng)控制器26通過增加應(yīng)用到E/P轉(zhuǎn)換器54的控制電勢(shì)來作出反 應(yīng)。此動(dòng)作將A/F調(diào)節(jié)器50打開得更寬，以增加液體涂層材料向涂敷器 16的流動(dòng)。如果總分配體積太高，則從控制器18傳送到運(yùn)動(dòng)控制器26 的控制信號(hào)使運(yùn)動(dòng)控制器26通過降低應(yīng)用到E/P轉(zhuǎn)換器54的控制電勢(shì)來作出反應(yīng)。此動(dòng)作使EP轉(zhuǎn)換器54通過關(guān)閉A/F調(diào)節(jié)器50來作出反應(yīng)，從 而減小液體涂層材料向涂敷器16的流動(dòng)。
對(duì)于隨后的根據(jù)涂覆程序通過系統(tǒng)10涂敷的襯底12，在預(yù)測(cè)減小 誤差信號(hào)的方向進(jìn)行修正。由此，對(duì)于隨后的襯底12，總分配體積和 期望總分配體積之間的差應(yīng)得以減小。如果誤差信號(hào)沒有得到充分補(bǔ) 償，則能在將計(jì)算的總分配體積與期望的總分配體積相比較時(shí)作出附 加修正。根據(jù)該涂覆程序處理的每個(gè)襯底12通常在區(qū)域和部件上接受 相同的液體涂層材料的總分配體積。
在閉環(huán)控制下對(duì)液體涂層材料的流動(dòng)的修正可通過使用在控制器 18上執(zhí)行的軟件代碼中的控制窗口來實(shí)施。內(nèi)控制窗口表示與期望總 體積的最大容許偏差，或者大于或者小于期望總體積，如果超過最大 容許偏差，則將通過控制器18開啟響應(yīng)動(dòng)作。外控制窗口表示與期望 總體積的最大容許偏差，或者大于或者小于期望總體積，如果超過最 大容許偏差，則將通過控制器18開啟響應(yīng)，該響應(yīng)導(dǎo)致劇烈的反應(yīng)， 諸如停止系統(tǒng)10和/或發(fā)出警報(bào)聲。
如果所計(jì)算的涂覆程序期間分配的總體積在期望總分配體積的第 一百分比(例如，±1%)內(nèi)，則控制器18在此內(nèi)控制窗口內(nèi)不作修正。 如果所計(jì)算的控制程序期間分配的總體積超過期望總分配體積的第二 百分比(例如，土10%)，則如通過使用者的偏好確定的，控制器18 可停止系統(tǒng)10和/或發(fā)出在此外控制窗口外的警報(bào)聲。將當(dāng)涂敷操作偏 離到外控制窗口外時(shí)涂敷的襯底12標(biāo)記為它被涂敷了超差保形涂層。 如果所計(jì)算的涂覆程序期間分配的總體積在內(nèi)和外控制窗口之間，則 控制器18可在此中間控制窗口內(nèi)修正液體涂層材料向涂敷器16的流 動(dòng)，而不發(fā)出警報(bào)聲。如上所述執(zhí)行的修正對(duì)于抵消超差條件是重要 和敏感的。例如，如果總分配體積比期望總分配體積大±5%，則可采 取修正動(dòng)作。這樣，任何影響涂覆程序期間的總分配體積的傾向在它們出現(xiàn)的 同時(shí)被檢測(cè)，并且作出作為自動(dòng)干預(yù)的響應(yīng)修正以抵消該傾向。如果 控制沒有落在外控制窗口的外面，則在沒有操作者干預(yù)的情況下實(shí)施 響應(yīng)修正。例如，液體涂層材料的粘性變化可能導(dǎo)致總分配體積偏離 期望的總分配體積。該粘度變化被檢測(cè)為總分配體積的變化，隨后通 過由控制器18執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行修正。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，通過使用相對(duì)
精確的分配體積計(jì)算，系統(tǒng)io幫助消費(fèi)者保持高質(zhì)量的液體材料涂敷
操作，同時(shí)通過比所需的涂敷更多的材料來確保消費(fèi)者不浪費(fèi)液體涂 層材料。
在涂覆程序的執(zhí)行期間，系統(tǒng)10的控制器18不跟蹤或以另外的方 式監(jiān)控將液體涂層材料分配到襯底12上所需的時(shí)間間隔。由此，在涂 覆程序期間，控制器18不為分配到每個(gè)襯底12上的液體涂層材料計(jì)算 體積流量。
在可替代實(shí)施例中，控制器18可調(diào)節(jié)作為控制參數(shù)的機(jī)器人14的 速度以調(diào)節(jié)從涂敷器16分配到襯底12上的涂層材料總分配體積。例如， 如果控制器18確定總分配體積小于期望體積，那么控制器18可將機(jī)器 人14的速度減小有效補(bǔ)償偏差的量，該量有效地增加分配到襯底12的 區(qū)域或部件上的液體涂層材料的總量。相反，如果控制器18確定總分 配體積大于期望體積，那么控制器18可將機(jī)器人14的速度增加有效補(bǔ) 償偏差的量，該量有效降低分配到襯底12的區(qū)域或部件上的液體涂層 材料的總量。
在另一可替代實(shí)施例中，控制器18可調(diào)節(jié)作為控制參數(shù)的液體涂 層材料的溫度來調(diào)節(jié)總分配體積。為此，控制器18將傳送電信號(hào)至加 壓液體源38，指令加壓液體源38加熱或冷卻液體涂層材料。如本領(lǐng)域 的技術(shù)人員所公知的，改變液體涂層材料的溫度會(huì)改變其粘度。例如， 如果從涂敷器16分配到襯底12上的總分配體積太低，則增加液體涂層 材料的溫度以降低其粘度，從而形成液體涂層材料向涂敷器16的更高流動(dòng)。這將操作以增加涂覆程序期間分配到襯底12的區(qū)域或部件上的
液體涂層材料的量。相反，如果從涂敷器16分配到襯底12上的總分配
體積太高，則降低液體涂層材料的溫度以增加其粘度，從而降低液體
涂層材料向涂敷器16的流動(dòng)。這將操作以降低涂覆程序期間分配到襯 底12的區(qū)域或部件上的液體涂層材料的量。
機(jī)器人速度和涂層材料溫度是獨(dú)立于液體涂層材料的流體壓力的 變量。因此，單獨(dú)的控制回路能使用來自加壓流體源32的流體壓力來 例如控制流42以實(shí)現(xiàn)自涂敷器16的噴流型式的期望扇形寬度，同時(shí)通 過改變機(jī)器人速度或涂層材料溫度，將分配到襯底12上的液體涂層材 料的體積保持在期望的設(shè)定值附近。
盡管通過本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的描述對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說 明，并且盡管已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是這些實(shí) 施例不意欲將附帶權(quán)利要求的范圍限制或以任何方式限定到此細(xì)節(jié)。 另外的優(yōu)點(diǎn)和修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。因此就其 更寬的方面而言，本發(fā)明不限于特定的細(xì)節(jié)、典型的設(shè)備和方法以及 所示和所述的說明性示例。因此，在不偏離申請(qǐng)人總發(fā)明概念的范圍 的情況下，可對(duì)這些細(xì)節(jié)作出變更。
1權(quán)利要求
1. 一種根據(jù)涂覆程序確定的向襯底涂敷液體涂層材料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括貯液器，所述貯液器包含液體涂層材料；涂敷器，所述涂敷器構(gòu)造為接收來自所述貯液器的所述液體涂層材料，并構(gòu)造為將所述液體涂層材料分配到所述襯底的部件或區(qū)域上；計(jì)量表，所述計(jì)量表構(gòu)造為產(chǎn)生體積信號(hào)，該體積信號(hào)代表流向所述涂敷器的液體涂層材料的體積；機(jī)器人，所述機(jī)器人與所述涂敷器以機(jī)械方式相連，所述機(jī)器人構(gòu)造為相對(duì)于所述襯底移動(dòng)所述涂敷器；以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為訪問所述涂覆程序，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為控制所述機(jī)器人和所述涂敷器，以根據(jù)所述涂覆程序中的信息向所述襯底涂敷所述液體涂層材料，其中在所述涂覆程序完結(jié)時(shí)，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為使用來自所述計(jì)量表的一個(gè)或多個(gè)體積信號(hào)，來確定在涂覆程序期間涂敷到所述襯底的所述液體涂層材料的分配體積，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為將所述分配體積與用于所述涂覆程序的所述液體涂層材料的期望分配體積相比較，并產(chǎn)生代表所述分配體積與所述期望分配體積之間的差的誤差信號(hào)，并且所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為基于所述誤差信號(hào)來減小后續(xù)襯底上的所述液體涂層材料的所述分配體積與所述期望分配體積之間的差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為響應(yīng)于 所述誤差信號(hào)實(shí)施內(nèi)控制窗口和外控制窗口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為如果所 述誤差信號(hào)在所述內(nèi)控制窗口內(nèi)，則不采取動(dòng)作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為如果所 述誤差信號(hào)在所述外控制窗口外，則產(chǎn)生警報(bào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為如果所 述誤差信號(hào)在所述外控制窗口外，則停止所述系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括-調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器構(gòu)造為調(diào)節(jié)所述液體涂層材料從所述貯液器 向所述涂敷器的流動(dòng)，所述調(diào)節(jié)器與所述控制系統(tǒng)電連接，并且所述 控制系統(tǒng)構(gòu)造為操縱所述調(diào)節(jié)器以修改所述流動(dòng)，用于改變所述液體 涂層材料在后續(xù)襯底上的所述分配體積。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括-加熱器，所述加熱器構(gòu)造為調(diào)節(jié)由所述涂敷器分配的所述液體涂 層材料的溫度，所述加熱器與所述控制系統(tǒng)電連接，并且所述控制系 統(tǒng)構(gòu)造為操縱所述加熱器，以改變所述液體涂層材料在后續(xù)襯底上的 所述分配體積。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為調(diào)節(jié)所 述機(jī)器人相對(duì)于所述襯底移動(dòng)所述涂敷器的速度，以改變所述液體涂 層材料在后續(xù)襯底上的所述分配體積。
9. 一種根據(jù)涂覆程序確定的向襯底涂敷液體涂層材料的方法，所 述方法包括根據(jù)所述涂覆程序的指引從涂敷器向所述襯底分配所述液體涂層 材料；在分配所述液體涂層材料的同時(shí)，相對(duì)于所述襯底移動(dòng)所述涂敷器；確定涂敷到所述襯底的所述液體涂層材料的分配體積； 將所述分配體積與用于所述涂覆程序的所述液體涂層材料的期望 分配體積相比較；產(chǎn)生代表所述分配體積與所述期望分配體積之間的差的誤差信號(hào)；以及基于所述誤差信號(hào)改變涂敷到后續(xù)襯底的所述液體涂層材料的分 配體積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中改變所述液體涂層材料的 所述分配體積進(jìn)一步包括利用調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)所述液體涂層材料向所述涂敷器的流動(dòng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中確定所述分配體積進(jìn)一步包括產(chǎn)生代表流向所述涂敷器的液體涂層材料的體積的體積信號(hào)；以及基于所述體積信號(hào)中的至少一個(gè)體積信號(hào)來確定所述分配體積。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括將所述體積信號(hào)傳送到控制器，所述控制器確定所述分配體積、 將所述分配體積與所述期望分配體積相比較并且產(chǎn)生所述誤差信號(hào)；以及將控制信號(hào)傳送到調(diào)節(jié)器，用于改變所述液體涂層材料在后續(xù)襯 底上的所述分配體積。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中改變所述液體涂層材料的所述分配體積進(jìn)一步包括實(shí)施內(nèi)控制窗口，用于改變所述分配體積；以及 如果所述誤差信號(hào)在所述內(nèi)控制窗口內(nèi)，則不采取動(dòng)作。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中改變所述液體涂層材料的所述分配體積進(jìn)一步包括實(shí)施外控制窗口，用于改變所述分配體積；以及 如果所述誤差信號(hào)在所述外控制窗口外，則產(chǎn)生警報(bào)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中改變所述液體涂層材料的 所述分配體積進(jìn)一步包括實(shí)施外控制窗口，用于改變所述分配體積；以及 如果所述誤差信號(hào)在所述外控制窗口外，則停止液體材料向所述 涂敷器的流動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中改變所述液體涂層材料的 所述分配體積進(jìn)一步包括當(dāng)將所述液體涂層材料分配到另一襯底上時(shí)，基于所述誤差信號(hào) 來調(diào)節(jié)所述液體涂層材料的溫度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中改變所述液體涂層材料的 所述分配體積進(jìn)一步包括當(dāng)將所述液體涂層材料分配到另一襯底上時(shí)，調(diào)節(jié)相對(duì)于所述襯 底移動(dòng)所述涂敷器的速度。
全文摘要
用于向諸如電子部件或電路板的襯底涂敷液體涂層材料的系統(tǒng)和方法。涂敷系統(tǒng)(10)的控制系統(tǒng)(18，24，26)控制涂敷器(16)以及移動(dòng)涂敷器(16)的機(jī)器人(14)，以根據(jù)包含在涂覆程序中的信息來向襯底(12)涂敷液體涂層材料?？刂葡到y(tǒng)(18，24，26)確定在涂覆程序期間實(shí)際分配到襯底(12)上的液體涂層材料的體積，并將該分配體積與液體涂層材料的期望分配體積相比較以產(chǎn)生表示計(jì)算的體積值與期望的體積值之間的差的誤差信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)(18，24，26)使用該誤差信號(hào)來改變液體涂層材料通過未來涂覆程序在后續(xù)襯底上的分配體積。
文檔編號(hào)B67D7/08GK101472834SQ200780023026
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者喬治·克魯茲, 大衛(wèi)·魯夫, 帕特里克·T·霍干, 肯尼斯·S·埃斯本切德 申請(qǐng)人:諾信公司