專利名稱：在印刷機中用來分配材料的方法和器械的制作方法
技術領域：
本發明涉及用來分配材料的器械和方法，具體地說涉及在絲網或模繪板印刷機中用來分配焊錫膏的器械和方法。
本發明的現有技術在典型的表面安裝電路板的制造過程中，模繪板印刷機被用于把焊錫膏印刷到電路板上。通常，具有焊接區或一些其它表面(通常是導電的)的圖案(焊錫膏將沉積其上)的電路板被自動地喂入模繪板印刷機，而電路板上的一個或多個小孔或標記(被稱為基準點)被用于在把焊錫膏印刷到電路板上之前使電路板與模繪板印刷機的模繪板或絲網適當地對齊。在一些現有技術的系統中，光學準直系統被用于使電路板與模繪板適當地對齊。用于模繪板印刷機的光學準直系統的典范是在1991年10月21日授權給Freeman的美國專利第5,060,063號和1992年1月31日授權給Freeman的美國專利第Re.34,615號中介紹的，在此通過引證將它們全部并入。
一旦電路板已經與印刷機上的模繪板適當地對齊，電路板就被提升到模繪板，焊錫膏被分配到模繪板上，刮刀(或者橡皮刮板)橫著跨過模繪板，以迫使焊錫膏通過模繪板上的縫隙到電路板上。當橡皮刮板橫跨模繪板移動時，焊錫膏傾向于在刮刀前面滾動，這令人滿意地使焊錫膏得以混合和剪切，以便到達有利于填充絲網或模繪板上的縫隙的預期粘度。焊錫膏通常是從類似于SEMCO股份有限公司制造的那種標準的焊劑盒中被分配到模繪板上的。
在一些現有技術的模繪板印刷機中，在橡皮刮板已經充分地橫越過模繪板之后仍然留在橡皮刮板下面的任何過量的焊錫膏在橡皮刮板為了印刷第二塊電路板返回其初始位置時仍然留在該模繪板上。在一些現有技術的絲網印刷機中，第二個橡皮刮板被用于按照與第一個橡皮刮板的移動方向相反的方向橫穿模繪板移動。為了連續地印刷每塊電路板，第一個橡皮刮板和第二個橡皮刮板將在電路板上被交替地使用以使焊錫膏在模繪板的縫隙上連續地滾動。在利用兩個橡皮刮板的現有技術的模繪板印刷機中，仍然存在著這樣的問題，即在結束制造時或打算更換模繪板時過量的焊錫膏通常還留在模繪板上必須通過手工操作將它除掉。另外，在這些現有技術的印刷機中，因為揮發性的溶媒從焊錫膏中逸出因此影響焊錫膏的粘度，所以難以維持合乎需要的粘度。
在前面討論的現有技術的模繪板印刷機中，橡皮刮板通常相對呈某個預定的角度，以便在橡皮刮板橫跨模繪板移動時對焊錫膏施加向下的壓力，從而迫使焊錫膏通過模繪板上的縫隙中。刮板的角度是根據該刮板橫跨模繪板的移動速度和預期刮板作用于焊錫膏的壓力選定的。合乎需要的是當橡皮刮板橫跨模繪板移動時作用在焊錫膏上的壓力保持恒定，但是，在現有技術的印刷機中，壓力是變化的，這是因為在整個生產過程中焊錫膏的粘度在變化以及由于橡皮刮板的驅動設備施加給橡皮刮板的壓力造成橡皮刮板變換引起橡皮刮板的角度發生變化。
所以，人們希望提供一種用來把材料分配到印刷機的模繪板上的方法和器械，以解決前面討論過的問題。
在本發明的第一實施方案中，提供一種在預定位置印刷粘性材料以便在基材上形成圖案的印刷機。這種印刷機包括機座；安裝在機座上并且有為形成圖案而安排的大量的孔眼的設備；與機座耦合并且在所述設備下面的印刷位置上支撐基材的支撐器械；以及具有本質上呈圓筒形的艙室的材料分配器，其中所述艙室裝有打算在所述設備上印刷的粘性材料。所述艙室有用來分配粘性材料的分配孔。材料分配器與機座耦合，定位在所述設備的上方，并且其構造和安排適合通過所述設備上的孔眼將粘性材料分配到基材上。
本發明的第一實施方案的替代變換包括大量的不同的特點。在一個變換中，材料分配器的構造和安排適合在分配艙室中的粘性材料時沿著橫跨所述設備的第一軸線移動。在另一個變換中，所述艙室有沿著艙室的長度延伸的圓筒軸線，而且艙室的內表面涂有低摩擦系數的涂料，以便在材料分配器橫跨所述設備移動時允許粘性材料在艙室里面混合。在替代實施方案中，在艙室的內表面上可以使用具有高和低兩種摩擦系數的不同的涂層，以便增強材料在艙室中的層流流動。
在第一實施方案的另一個變換中，印刷機進一步包括給粘性材料加熱的加熱器或使該材料冷卻的冷卻器，而材料分配器包括至少一個用來接收增壓的焊錫膏的口，以便增加艙室中焊錫膏的壓力迫使粘性材料從艙室中流出。
在第一實施方案的又一個變換中，材料分配器進一步包括檢測艙室內壓力的壓力傳感器，而且該印刷機進一步包括與壓力傳感器耦合的控制器，該控制器檢測艙室內的壓力并且將該壓力維持在預期的數值。
在第一實施方案的第三個變換中，材料分配器適合接納可卸焊劑盒，而且在一些變換中，可卸焊劑盒是標準的SEMCO焊劑盒。
在第一實施方案的第四個變換中，材料分配器包括一對帶邊壩且面朝里的刮板，該刮板在印刷期間與所述設備接觸以便防止過量的材料在所述設備上聚集。
在第一實施方案的第五個變換中，印刷機進一步包括收集焊錫膏的橡皮刮板臂，該橡皮刮板臂在材料分配器被抬起離開所述設備時收集留在所述設備上的過量的粘性材料。
在本發明的第二實施方案中，提供用來在預定位置印刷粘性材料在基材上形成圖案的印刷機。該印刷機包括機座；安裝在機座上并且有為了形成圖案而安排的大量的孔眼的設備；在所述設備下方的印刷位置支撐基材的支撐器械；以及具有艙室的材料分配器，該艙室裝有打算印在基材上的粘性材料。所述艙室有用來分配粘性材料的分配孔。材料分配器定位在所述設備上面，并且其構造和安排適合通過所述設備上的孔眼把粘性材料分配到基材上和適合接納向艙室提供粘性材料的可卸焊劑盒。所述艙室具有適合接收來自可卸焊劑盒的粘性材料的入口。
本發明的第二實施方案的替代變換可以包括前面討論過的第一實施方案的各種變換的一個或多個特點。
本發明的第三實施方案提供把粘性材料分配到印刷機的模繪板上的材料分配器。材料分配器包括用來裝粘性材料的本質上呈圓筒形的艙室。該艙室有用來分配粘性材料的分配孔。該材料分配器還包括一對面朝里的刮板和安裝在材料分配器上非常靠近分配孔的邊壩。刮板適合在印刷期間與模繪板接觸以防止過量的材料留在所述設備上。
在材料分配器的一個變換中，艙室的內表面涂有低摩擦系數的涂料，以便在材料分配器橫跨所述設備移動時允許粘性材料在艙室里面混合。
本發明的第四實施方案提供在預定位置印刷粘性材料以便在基材上形成圖案的印刷機。這種印刷機包括機座；安裝在機座上并且具有為了形成圖案而安排的大量的孔眼的設備；與機座耦合用來在所述設備下方的印刷位置支撐基材的支撐器械；以及有艙室的材料分配器，該艙室裝有打算印在基材上的粘性材料。該艙室有分配粘性材料的分配孔。該材料分配器與機座耦合，定位在所述設備的上方，并且其構造和安排適合通過所述設備上的孔眼把粘性材料分配到基材上。材料分配器有回縮裝置，該回縮裝置在完成分配后阻止粘性材料從分配孔泄漏。
在一個變換中，該回縮裝置包括至少一個柱塞，該柱塞可以延伸到艙室中以便改變艙室的容積，該回縮裝置還可以包括與柱塞耦合的致動器，該致動器控制柱塞的運動。致動器可以具有第一個空氣入口和第二入口，而且致動器的構造和安排適合在第一入口提供壓縮空氣時使柱塞按第一方向運動，在第二入口提供壓縮空氣時使柱塞按第二方向運動。
在第四實施方案的各個變換中，材料分配器可以包括至少一個用來接收壓縮空氣的口，以便在分配期間向艙室提供空氣壓力迫使粘性材料從艙室中流出，該材料分配器還可以包括檢測艙室內壓力的壓力傳感器，而印刷機可以進一步包括與所述壓力傳感器耦合的控制器，該控制器檢測艙室內的壓力并且控制通過所述的口提供的壓縮空氣以使艙室內的壓力維持在預期的數值。該印刷機適合接納向艙室提供粘性材料的可卸焊劑盒，而所述艙室可以有接收來自可卸焊劑盒的粘性材料的入口。為了迫使粘性材料從焊劑盒流入艙室，將壓縮空氣提供給焊劑盒。
在第五實施方案中，印刷機是為了在基材上形成圖案的預定位置印刷粘性材料而準備的。該印刷機包括機座；安裝在機座上并且具有為了形成圖案而安排的大量的孔眼的設備；與所述的機座耦合在所述設備下方的印刷位置上支撐基材的支撐器械；以及具有艙室的材料分配器，其中所述艙室裝有打算印在基材上的粘性材料。所述艙室有分配粘性材料的分配孔；而所述的材料分配器與機座耦合，定位在所述設備的上方，并且其構造和安排適合通過所述設備上的孔眼把粘性材料分配到基材上。該印刷機還包括在完成分配后使粘性材料保持在艙室內的裝置。
在第五實施方案的各個變換中，所述的保留裝置包括用來增大艙室容積的裝置，而所述的材料分配器適合接納為艙室供應粘性材料的可卸焊劑盒，所述艙室具有接收來自可卸焊劑盒的粘性材料的入口。該印刷機可以進一步包括用來對焊劑盒中的粘性材料施加壓力迫使粘性材料從焊劑盒進入所述的艙室和迫使粘性材料通過分配孔從艙室流出的裝置。
在本發明的第六實施方案中，提供一種方法，該方法利用具有艙室的分配器把粘性材料的圖案印到基材上，其中所述艙室具有用來接收粘性材料的入口和用來分配粘性材料的出口。該方法包括下述步驟把分配器定位在基材的上方；對艙室中的粘性材料施加壓力以便將來自艙室出口的粘性材料分配到基材上；降低施加在粘性材料上的壓力以便中斷分配；以及增大艙室的容積以使粘性材料保留在艙室內。
第六實施方案的方法可以進一步包括如下步驟在把材料分配到基材上之前使艙室的容積減小；使裝有粘性材料的可卸焊劑盒與分配器這樣耦合以致可卸焊劑盒的出口恰好與艙室的入口耦合。在第六實施方案的各種變換中，在施加壓力的步驟中，空氣壓力是供應給可卸焊劑盒的。
圖5更詳細地展示材料分配器的仰視圖；圖6展示帶焊錫膏收集臂的材料分配器的側視圖；圖7展示在
圖1的模繪板印刷機中使用的分配頭的另一個本發明的詳細說明為了圖解說明，現在將參照用來把焊錫膏印刷到電路板上的模繪板印刷機介紹本發明的各種實施方案。但是，熟悉這項技術的人將承認本發明的實施方案不限于把焊錫膏印刷到電路板上的模繪板印刷機，而是可以用于需要分配其它粘性材料(例如，粘接劑和密封劑)其它應用中。進一步說，按照本發明的實施方案的模繪板印刷機不局限于把焊錫膏印刷在電路板上的那些印刷機，而是包括為了把其它材料印在各種基材上所使用的那些印刷機。另外，術語“絲網和模繪板”在本文中可以互換地用于描述在印刷機中定義印到基材上的圖案的設備。
圖1展示按照本發明的一個實施方案的模繪板印刷機10的正視圖。模繪板印刷機10包括機座12，該機座支撐著模繪板印刷機的組成部分，其中包括控制器14、模繪板16和分配頭100，該分配頭具有可以用來分配焊錫膏的分配狹長孔102。
分配頭100利用兩個指旋螺絲22與第一塊板18耦合。第一塊板18與第二塊板20耦合，而第二塊板又與模繪板印刷機10的機座12耦合。第一塊板18是以這樣的方式與第一塊板耦合的，以致第一塊板可以沿著z軸相對第二塊板20移動，其中z軸是由圖1所示的坐標軸系統23定義的。第一塊板是在控制器14的控制下借助馬達移動的。
第二塊板20與機座12這樣可移動地耦合，以致第二塊板20能沿著x軸相對機座12移動，其中x軸也是由坐標軸系統23定義的。如同下面將進一步詳細介紹的那樣，第一和第二塊板的運動允許將分配頭100放在模繪板16上方并且橫跨模繪板移動，以便允許把焊錫膏印刷到電路板上。
模繪板印刷機10還包括在模繪板印刷機中把電路板26輸送到印刷位置的具有軌道24的傳送帶系統。模繪板印刷機有大量的銷釘28，這些銷釘當電路板處在分配位置時位于電路板的下方。這些銷釘被用于將電路板26舉起使它離開軌道24，以便在印刷時使電路板接觸到或者非常靠近模繪板16。
分配頭100的構造適合接納兩種標準的SEMCO牌3盎司或6盎司的焊錫膏盒104，該焊錫膏盒在印刷操作期間把焊錫膏提供給分配頭。每個焊錫膏盒104都與壓縮空氣軟管30的一端耦合。如同熟悉這項技術的人很容易理解的那樣，分配頭可能適合接納其它標準或非標準的焊劑盒。每個壓縮空氣軟管的另一端被固定到壓縮機上，該壓縮機在控制器14的控制下把壓縮空氣提供給焊劑盒，以便迫使焊錫膏從焊劑盒流入分配頭100，再流到絲網16上。諸如活塞之類的機械裝置可以用來輔助或取代空氣壓力，迫使焊錫膏從SEMCO焊劑盒流入分配頭。
在本發明的一個實施方案中，控制器14如同在本文中描述的那樣是使用采用Microsoft DOS或Windows NT操作系統的個人計算機用專用的應用軟件來控制模繪板印刷機的操作實現的。
模繪板印刷機10如同下面介紹的那樣操作。利用傳送帶軌道24把電路板26裝入模繪板印刷機。然后，分配頭在z方向上被降低到它與模繪板16接觸。在分配頭橫跨模繪板16沿著x方向移動時將壓縮空氣提供給焊劑盒104。壓縮空氣迫使焊錫膏流出焊劑盒，并且在分配頭中形成作用于焊錫膏的壓力以迫使焊錫膏從分配頭的分配狹長孔通過模繪板16上的縫隙流到電路板26上。一旦分配頭100充分地橫跨模繪板16，電路板降回到傳送帶的軌道24上，并且被這樣運離印刷機，以致第二塊電路板可以被裝入印刷機。為了在第二塊電路板上印刷，分配頭按照與用于第一塊電路板的方向相反的方向橫跨模繪板移動。作為替代，橡皮刮板臂(如同下邊介紹的那樣)可以通過轉動把焊錫膏裝在分配器中，然后，分配器可以在z方向上升起退回其最初的位置以準備利用同樣方向的行程在第二塊電路板上印刷。有關分配頭100的操作和構造的進一步描述下面參照圖2-5予以提供。
分配頭100包括與兩個支撐臂106耦合的殼體105。在每個支撐臂106的一端是指旋螺絲22，這些指旋螺絲是為易于拆除和安裝分配頭100準備的。殼體105有兩個適合接納標準的SEMCO焊錫膏盒的口108。在本文中介紹的實施方案中，分配頭適合接納兩個SEMCO焊劑盒，但是該分配頭可能適合包括比在此展示的兩個多或少的焊劑盒。所用的焊劑盒的數量是根據分配頭的長度L和所用的焊劑盒的容量選定的。長度L是部分地根據待印刷的電路板的寬度決定的。如果電路板的尺寸改變，那么分配頭可以被長度L按新電路板的尺寸制造的新分配頭替換。為了適應比較小的電路板，狹長孔102的有效長度也可以通過局部地覆蓋狹長孔而被減少。
殼體105包括圓筒形的艙室110，從SEMCO焊劑盒接收的焊錫膏在被分配到模繪板上之前被儲備在該艙室中。在一個實施方案中，艙室110的內壁涂有低摩擦系數的材料。摩擦系數在寬廣范圍內變動的其它材料被用于該涂層，以便在艙室中形成焊錫膏的預期的層流流動。在一個實施方案中，大量的具有各種摩擦系數的不同的涂層可以被用來形成預期的層流流動。在狹長孔102處，殼體有兩個面朝里的刮板112和114。每個面朝里的刮板(112和114)都具有近似等于狹長孔長度L的長度，近似等于0.38英寸的寬度和近似等于0.004～0.010英寸的厚度。在本發明的一個實施方案中，每個刮板112和114都是用彈簧鋼制成的。在刮板的兩端是邊壩103。盡管其它材料(例如，塑料)可以用來制作刮板，但是使用彈簧鋼將提供持續具有彈性的長壽命。每個刮板都是這樣安排的，以致在刮板和模繪板的頂面之間提供大約15度的角度。部分地根據用來制作刮板的材料和材料分配器橫跨模繪板的移動速度，刮板可能以不同于15度的角度取向。
在本發明的一個實施方案中，分配頭100進一步包括壓力傳感器116和溫度控制器120。熱電器件和溫度傳感器被合并在溫度控制器之內。壓力傳感器116和溫度控制器120分別通過電纜118和122與控制器14耦合。控制器14是為了根據來自傳感器的信號測定艙室110內焊錫膏的壓力和溫度而配置的，該控制器通過調節施加給焊劑盒中的焊錫膏的力和通過控制裝在溫度控制器中的熱電器件來控制壓力和溫度。在一個實施方案中，艙室中焊錫膏的壓力是通過壓縮空氣把每平方英寸大約1至25磅的壓力施加給每個焊劑盒104得以維持的。艙室中焊錫膏的溫度在印刷操作期間被維持在大約68華氏度。在一個實施方案中，壓力傳感器是利用備有可編程的調節器的壓力傳感器實現的，而溫度控制器是利用備有熱電器件的溫度探針實現的，其中所述的熱電器件能夠為焊錫膏提供冷卻和加熱。
如同前面討論的那樣，當分配頭處于這樣降低的印刷位置以致它接觸到模繪板時，模繪板印刷機10是這樣操作的，即當分配頭橫穿模繪板時利用施加在每個SEMCO焊劑盒上的空氣壓力迫使焊錫膏從分配頭100流到模繪板上。在印刷位置，刮板112和114和模繪板的頂面接觸。就分配頭橫穿模繪板移動的每個方向而言，刮板112和114之一將是拖后的刮板并且將過量的焊錫膏從模繪板上全部擦掉。例如，當分配頭100按圖3中的箭頭122的方向移動時，刮板112將是拖后的刮板，它把在任何過量的焊錫膏從模繪板上除去。當分配頭按箭頭122的方向移動時，在分配頭中刮板的取向和圓筒形艙室的運用使得焊錫膏在艙室110里面按箭頭124的方向滾動或流動。焊錫膏在艙室內的運動引起焊錫膏的混合和剪切，這有助于維持焊錫膏的預期的溫度和粘度。用于艙室110的內壁的涂層允許焊錫膏在艙室內自由地運動。
在印刷終結時，人們希望把分配頭升起脫離模繪板，此時控制器14在分配頭升起前關閉壓縮空氣源。這使得焊錫膏在分配頭升起時留在艙室110中并且有效地減少了完成印刷時留在模繪板上的焊錫膏的數量。
為了進一步減少殘留在模繪板上的焊錫膏的數量，收集焊錫膏的橡皮刮板臂可以用來除掉過量的焊錫膏。可以在本發明的實施方案中使用的收集焊錫膏的橡皮刮板臂的一個實例是在美國專利第5,044,306號中介紹的，在此通過引證將它并入。圖6展示并入分配頭100的焊錫膏收集臂130。焊錫膏收集臂包括橡皮刮板131。該焊錫膏收集臂被安裝在托架132上，該托架本身又被安裝到一個或兩個支撐臂106上。焊錫膏收集臂利用可旋轉的鉸鏈134安裝在托架132上，而托架132相對支撐臂106可按箭頭122指示的方向移動。
在焊錫膏收集臂象下面介紹的那樣操作。當分配頭100稍稍升起脫離模繪板時，托架132按箭頭122的方向移動，而焊錫膏收集臂按箭頭136表示的方向旋轉，從而使橡皮刮板131沿著模繪板刮削和清除模繪板上的任何過量的焊錫膏。在焊錫膏收集臂的旋轉和托架132的移動是利用馬達或致動器在控制器14的控制下完成的。
在本發明的一些不使用焊錫膏收集臂的實施方案中，刮板112和114可以被安裝到馬達或致動器上，它們在控制器的控制下彼此朝對方移動，把任何過量的焊錫膏從絲網上刮掉并且徹底地關閉狹長孔102。作為替代，除了刮板112和114之外，另一對可移動的刮板可以被安裝到分配頭上并且彼此朝對方移動，以便從模繪板上刮掉過量的焊錫膏。
在本發明的另一個實施方案中(現在將參照圖7-13介紹它)，在印刷終結時將降低分配頭艙室內的壓力，以便把過量的焊錫膏吸入該艙室。圖7展示按照本發明的這個實施方案的分配頭200的側視圖。分配頭200類似于分配頭100，并且用與兩個支撐臂206耦合的兩個指旋螺絲222安裝在印刷機上。與分配頭100一樣，分配頭200是為了適應將兩種標準的焊錫膏盒104安裝到口208上而設計的。該分配頭包括托架224，在該托架上裝有傳導性靠近開關225。該傳導性靠近開關檢測何時焊劑盒中焊錫膏的水平下降到預定水平以下，并且在那個時刻阻止進一步的印刷和向操作員提供低焊錫膏條件的指示。在一個實施方案中，傳導性靠近開關是利用那個檢測導電材料的關閉(例如，按部件編號E2K-F10MC2購自Omron公司的那些)實現的。在其它的實施方案中，可以使用更多或更少的焊錫膏盒。
分配頭200有包含圓筒形艙室210的殼體205。該殼體有兩個把焊錫膏從焊錫膏盒送入圓筒形艙室210的口208。類似于分配頭100，分配頭200有刮板212和214以及邊壩203。在一個實施方案中，邊壩具有下半部分和上半部分。下半部分是由剛性比較強的材料(例如，硬度為70 shore D的聚氨酯)制成的，以便防止磨損；而上半部分是由更順從的材料(例如，硬度為10至15 shore A的聚氨酯)制成的，以便在分配頭橫穿模繪板移動時允許輕微地壓縮邊壩。此外，分配頭200有檢測艙室210內壓力的壓力傳感器216和檢測艙室中焊錫膏溫度的溫度傳感器。在殼體內，如同在圖11中清楚地看到的那樣，毗鄰該艙室的是溝道209、211和213。溝道209和211被用于使焊錫膏從焊錫膏盒通過口208到艙室更均衡地分布，而溝道213使壓力傳感器216能夠測定艙室內的壓力。
分配頭200不同于分配頭100，它包括焊錫膏回縮組件230。如同下面更詳細地介紹的那樣，完成了基材上的印刷之后，焊錫膏回縮組件使艙室210的有效容積增大以便在艙室內形成負壓，這個負壓使過量的焊錫膏回縮到艙室中。
回縮組件230包括4個有活塞238的致動器232，它們與兩個柱塞安裝托架244耦合。每個柱塞安裝托架244都用螺絲241耦合到兩個細長的U形柱塞240上。每個致動器都被安裝到致動器安裝托架242上，而這個致動器安裝托架用螺絲243安裝到殼體205上。
如同在圖14中清楚地看到的那樣(該圖展示帶回縮組件的殼體205并且將焊錫膏盒拆除)，殼體205有上層溝道248、2條中間溝道250和4個下層狹長孔252。上層溝道穿過殼體延伸并且是按適合致動器托架242的尺寸制造的。2條中層溝道250是在致動器溝道內形成的并且是按適合柱塞安裝托架244的尺寸制造。4條下層狹長孔252中的兩條是在各自的中層溝道250中形成的。每條下層狹長孔都是按適合柱塞240之一的尺寸制造的。
在本發明的一個實施方案中，致動器是利用9/16英寸直徑和1/8英寸沖程的雙動式扁平氣缸(按部件號FOD-020.125-H購自IL州Monee鎮的Bimba公司)實現的。這些致動器有兩個壓縮空氣入口234和236，這兩個壓縮空氣入口在本發明的實施方案中與可控制的壓縮空氣源耦合，以便控制活塞238的運動。壓縮空氣提供給致動器的入口234推動活塞前移，而壓縮空氣提供給入口236使活塞回縮。
在一個實施方案中，u形柱塞是由彈性材料(例如，硬度為65-70 shore D的聚氨酯)制成的。在其它的實施方案中，其它的材料可以被用來制作柱塞。柱塞在細長的狹長孔252中提供密封，以防止艙室中的焊錫膏通過狹長孔252逸出。
現在介紹分配頭200的操作。為了利用定義圖案的模繪板把焊錫膏或一些其它物質的圖案印刷到電路板之類的基材上，分配頭200在印刷周期以本質上與分配頭100相同的方式操作。在印刷終結時，壓縮空氣被提供給入口236使每個活塞238回縮到致動器中并且使每個柱塞240在細長的狹長孔252中升高。當柱塞升高時，艙室210的有效容積增大，從而在艙室中形成瞬間的真空條件，這個瞬間真空把焊錫膏吸入艙室。在另一塊基材上開始印刷之前，壓縮空氣提供給入口234使每個活塞從致動器中伸出并且使柱塞在細長的狹長孔252中下降。
在本發明的一個用來印刷焊錫膏的實施方案中，活塞和柱塞在伸出和回縮位置之間移動都大約0.125英寸的距離。在這個實施方案中，在活塞處于縮回位置時艙室容積增大大約2％到4％。在其它的實施方案中，根據接受印刷的材料的特點和艙室的設計，按其它數值改變艙室容積可能是符合要求的。
在前面介紹過的分配頭200的作為例證的實施方案中，在回縮組件中使用帶4個致動器的4個柱塞，而且殼體包括2個中層溝道和4個下層狹長孔，適應該回縮組件。在其它的實施方案中，使用更多或者更少的柱塞，致動器，中層溝道和下層狹長孔可能是符合要求的，這取決于印刷頭和艙室的尺寸。此外，在本發明的其它實施方案中，不同于柱塞的器件可以被用來擴展艙室的容積。
在上述的作為例證的實施方案中，空氣致動器被用來使活塞伸縮。如同熟悉這項技術的人所理解的那樣，在其它的實施方案中，電動馬達之類的其它機構可以被用了來移動活塞。
在不包括帶回縮組件的分配頭200的本發明的實施方案中，人們業已發現開始印刷之后在把基材從模繪板上取走時焊錫膏可能從艙室中漏出。從艙室中漏出的焊錫膏經常能在模繪板和刮板之間流動并且不合乎需要地聚集在刮板的背面。使用回縮組件在印刷之后把焊錫膏吸入艙室對于減少從艙室中泄漏的焊錫膏是有效的。
美國專利申請第08/598,288號(1996年2月8日申請，并且部分地轉讓給本申請的受讓人，在此通過引證將它并入)揭示一種有焊錫涂布器的絲網印刷機，其中所述的涂布器把焊錫膏涂到模繪板上。在一個實施方案中，焊錫涂布器包括可旋轉的零部件，該零部件使焊錫膏在焊錫涂布器中混合。本發明的實施方案可以在艙室內包括可旋轉的零部件，以便協助焊錫膏在艙室中混合。
本發明的上述實施方案也可以被合并到雙軌模繪板印刷機中，例如，在1997年2月21日提交的美國專利申請第08/802,934號中介紹的那些雙軌模繪板印刷機，在此通過引證將該申請并入。
本發明的上述實施方案包括用來把焊錫膏裝入分配頭的標準的SEMCO焊劑盒。其它的可卸焊劑盒可以被用來代替SEMCO焊劑盒。但是，使用標準的可更換的焊劑盒是符合要求的。
在本發明的實施方案中，分配頭的艙室已被描繪成圓筒形的。分配頭沒有必要是圓筒形的，本質上呈圓形橫斷面允許焊錫膏在艙室內滾動以便本質上形成層流流動的其它的形狀也可以被使用。此外，在一個實施方案中，艙室通常是腎臟形狀，而且這種特定的形狀是可編程的，以便根據所用的特定的焊錫膏材料、分配頭橫穿模繪板的速度和任何其它因素控制焊錫膏在艙室內的流動。
本發明的各個實施方案的分配頭被描繪成與模繪板印刷機一起使用。諸如Ultraprint3000型模繪板印刷機和AP系列的模繪板印刷機(兩者都購自MA州Franklin鎮的MPM公司)之類的模繪板印刷機可能很容易適合與本發明的各種實施方案一起使用。
本發明的各種實施方案都通過提供有效地從模繪板上清除過量的焊錫膏的分配頭和模繪板印刷機解決了與現有技術的模繪板印刷機相關聯的問題。此外，施加給焊錫膏迫使它通過模繪板上的縫隙的壓力是利用閉環反饋系統予以精確控制的。
至此已經介紹了至少一個本發明的作為例證的實施方案，對于熟悉這項技術的人各種各樣的變化、修改和改進都很容易產生。這樣的變化、修改和改進傾向于在本發明的精神和范圍內。因此，前面的介紹僅僅是舉例說明而不傾向于作為限制。本發明的限度僅僅是由權利要求書及其等同物定義的。
權利要求
1.一種用來在預定位置印刷粘性材料，以便在基材上形成圖案的印刷機，該印刷機包括機座；設備，該設備被安裝在機座上，并且有為形成圖案而安排的大量的孔眼；支撐器械，該支撐器械與機座耦合用來在裝置下方把基材支撐在印刷位置上；以及材料分配器，該材料分配器具有容納打算印在基材上的粘性材料的艙室，該艙室具有通過它分配粘性材料的分配孔，該材料分配器與機座耦合，定位在所述設備上方，并且其構造和安排適合通過所述設備上的孔眼把粘性材料分配到基材上，該材料分配器具有完成分配之后阻止粘性材料從分配孔泄漏的回縮裝置。
2.根據權利要求1的印刷機，其中回縮裝置包括至少一個柱塞，該柱塞能延伸到艙室中以便改變艙室的容積。
3.根據權利要求2的印刷機，其中回縮裝置包括與所述柱塞耦合的致動器，以便控制柱塞的運動。
4.根據權利要求2的印刷機，其中所述致動器具有第一空氣入口和第二入口，而且該致動器的構造和安排適合在第一入口施加壓縮空氣時使柱塞按第一方向運動、在第二入口施加壓縮空氣時使柱塞按第二方向運動。
5.根據權利要求4的印刷機，其中材料分配器的構造和安排適合在分配艙室中的材料的同時沿著第一軸線移動。
6.根據權利要求5的印刷機，其中所述的艙室具有沿著艙室長度延伸的圓筒軸線，而且所述的圓筒軸線與所述的第一軸線正交。
7.根據權利要求6的印刷機，其中所述的材料分配器包括至少一個接收壓縮空氣的口，以便在分配期間向艙室提供空氣壓力，迫使粘性材料從艙室中流出。
8.根據權利要求7的印刷機，其中材料分配器包括用來檢測艙室內壓力的壓力傳感器，而且所述印刷機進一步包括與所述壓力傳感器耦合的控制器，該控制器檢測艙室內的壓力并且控制通過所述的口提供的壓縮空氣，以使艙室內的壓力維持在預期的數值。
9.根據權利要求8的印刷機，其中所述的材料分配器適合接納給艙室提供粘性材料的可卸的焊劑盒，所述艙室有用來接收來自可卸的焊劑盒的粘性材料的入口。
10.根據權利要求9的印刷機，其中壓縮空氣是提供給焊劑盒的，以便迫使粘性材料從焊劑盒流入所述的艙室。
11.根據權利要求10的印刷機，其中所述的粘性材料是焊錫膏，而所述設備是用來把焊錫膏印刷到電路板上的模繪板。
12.根據權利要求1的印刷機，其中所述的材料分配器適合接納把粘性材料提供給艙室的可卸焊劑盒，而艙室有接收來自可卸焊劑盒的材料的入口。
13.根據權利要求12的印刷機，其中壓縮空氣是提供給焊劑盒的，以便迫使粘性材料從焊劑盒的艙室流入艙室并且迫使粘性材料從艙室流出。
14.一種用來在預定位置印刷粘性材料以便在基材上形成圖案的印刷機，該印刷機包括機座；設備，該設備被安裝在機座上并且有為形成圖案而安排的大量的孔眼；支撐器械，該支撐器械與機座耦合用來在裝置下方將基材支撐在印刷位置上；材料分配器，該材料分配器具有容納打算印在基材上的粘性材料的艙室，該艙室具有通過它分配粘性材料的分配孔，該材料分配器與機座耦合，定位在所述設備上方，并且其構造和安排適合通過所述設備上的孔眼把粘性材料分配到基材上；以及完成分配之后用來在艙室中保留粘性材料的裝置。
15.根據權利要求14的印刷機，其中所述的保持裝置包括增大艙室容積的裝置。
16.根據權利要求15的印刷機，其中所述的材料分配器適合接納向艙室提供粘性材料的可卸焊劑盒，而所述艙室有入口接收來自可卸焊劑盒的粘性材料。
17.根據權利要求16的印刷機，進一步包括向焊劑盒中的粘性材料施加壓力的裝置，以便迫使粘性材料從焊劑盒流入艙室，再從艙室通過分配孔流出。
18.一種利用具有艙室的分配器在基材上印刷粘性材料圖案的方法，其中所述的艙室具有接收粘性材料的入口和分配粘性材料的出口，并且具有一定的容積，所述方法包括下述步驟把分配器定位在基材的上方；對艙室中的粘性材料施加壓力，以便將粘性材料從艙室的出口分配到基材上；接受施加給粘性材料的壓力以便中斷分配；以及使艙室的容積增大以便將粘性材料保留在艙室中。
19.根據權利要求18的方法，進一步包括在將材料分配到基材上之前減小艙室容積的步驟。
20.根據權利要求19的方法，進一步包括使裝有粘性材料的可卸焊劑盒與分配器這樣耦合以致可卸焊劑盒的出口和艙室的入口耦合的步驟。
21.根據權利要求20的方法，其中施加壓力的步驟包括向可卸焊劑盒提供空氣壓力。
全文摘要
一種用來把粘性材料印刷在預定位置上以便在基材上形成圖案的印刷機(10)。印刷機(10)包括機座(12);安裝在機座(12)上的設備,該設備有為形成圖案而安排的大量的孔眼;與機座耦合的支撐器械,該支撐器械在所述裝置下方把基材支撐在印刷位置上;以及材料分配器。材料分配器具有容納打算印到基材上的粘性材料的艙室(110)。艙室(1l0)有供被分配的粘性材料通過的分配孔。材料分配器與機座(12)耦合,被定位在所述裝置上方,并且其結構和安排適合通過所述裝置上的孔眼把粘性材料分配到基材上。材料分配器有回縮裝置,該回縮裝置在完成分配后阻止粘性材料從分配孔泄漏。
文檔編號B05C11/10GK1339993SQ00803777
公開日2002年3月13日 申請日期2000年1月21日 優先權日1999年1月21日
發明者馬克·羅斯梅斯爾, 加里·弗里曼, 羅伯特·J·鮑洛格 申請人:斯皮德萊技術公司