專利名稱：布施粘性材料的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到布施粘性材料到印刷電路板上的方法和裝置，以及將粘性材料(如焊劑等)擠過一多孔基板(如網(wǎng)屏或模板)上的孔的方法和裝置。
相關技術描述表面安裝技術(SMT)涉及到將電路元件放置到電路上，該電路是嵌在印刷電路板的上表面上，然后由一叫＂軟熔焊接＂的工序把元件焊于指定的位置，但是，在電路元件放置于印刷電路板上之前，希望將焊劑布施在印刷電路板上的指定位置上，該位置就是元件要焊接到位的地方。
確實存在一些用于布施(＂印刷＂)焊劑到印刷電路板上的指定區(qū)域的傳統(tǒng)方法，這些方法將焊劑擠過與印刷電路板緊密接觸的基板(例如一模板)上的孔。
專利號為4,622,239的美國專利描述了這樣一種布施粘性材料的方法和裝置，該方法包括將一種粘性材料從殼件通過一開口擠壓到模板上，該模板位于一對柔性元件(平行擠壓刀片)之間，此刀片懸裝于殼件開口的兩邊上并與模板相接觸，柔性元件的兩端是不連接的且為開放端，因此當把粘性材料布施到模板表面上時，粘性材料不是包含在一封閉的區(qū)域內(nèi)，殼件和柔性件水平通過模板的運動將會引起后部的柔性件迫使粘性材料通過模板上的孔。
專利號為4,720,402的美國專利描述了一種類似的方法和裝置，但不同的是其前面的柔性件在殼件運動的過程中抬起并離開模板。
專利號為5,133,120和5,191,709的美國專利描述了一種方法，該方法采用一具有噴咀頭的噴咀安裝單元，將預加壓了的導體填裝材料通過一膜片填到印刷電路板上的通孔內(nèi)，但是，噴咀頭被設計成僅使加壓的導體填裝材料通過膜片布施到一個通孔內(nèi)，然后噴咀頭再＂掃描＂印刷電路板上要填裝的第二個通孔，噴咀頭有一與膜片接觸的鈍端和一圓形的出口，此出口的直徑可以通過更換噴咀頭來變大或變小，噴咀頭填允填裝材料但沒有控制不需要的從模板上流回的＂過剩＂的填裝材料流，另外，該噴咀頭沒有形成一封閉的空間，以使填裝材料產(chǎn)生＂壓力＂從而通過膜片并在這一封閉的空間內(nèi)從模板表面上馬上剪掉裝填材料，事實上，噴咀頭本身沒有提供有任何有效的方法來剪去模板頂面上的填裝材料，而是當通孔灌滿且填裝材料通過模板＂返回＂后，噴咀頭向前移動并由一分離的、單個的、柔性的擠壓元件將＂剩余的＂填裝材料括去，該擠壓頭元件被設計成僅單向使用的。
遺憾的是，上述這些傳統(tǒng)的工作沒有提供一封閉的空間，用以將粘性材料擠過模板上的孔，并在這一封閉的空間內(nèi)從模板的上表面上剪掉粘性材料，依靠擠壓運動迫使如焊劑之類的粘性材料通過模板孔會由于反復的摩擦而導致擠壓板和模板二者的損壞或最終失效，因為傳統(tǒng)的工作沒有提供一封閉的空間以在其中完成擠壓和剪切，因此浪費粘性材料的事會經(jīng)常碰到。
因此上述以前的技術方案不能使往印刷電路板上的一指定的區(qū)域印上粘性材料的效率達到最大，而且不能在印刷過程中使焊劑的浪費達到最少。
美國專利5,345,867描述了用于刮去轉(zhuǎn)動式印刷機的墨滾上的油墨的平行且偏置的＂刮片＂，由適合的彈簧54、53將括片9、8偏壓向墨滾2，上述的彈簧是分別置于槽49和48中，這些彈簧的作用是＂利用彈性推動括片9和8的外端以使其與網(wǎng)板墨滾2接觸并成一負接觸角＂，以保證括片不會變形和彎曲且與墨滾保持適當?shù)慕佑|，但是這些括片不能被用于粘性材料，且當印刷頭不平穩(wěn)地通過基板時不能起釋放壓力的作用。
本發(fā)明所關心的是，隨著印刷頭的高速行走，當在前括片的前方由于粘性材料的滾動作用所產(chǎn)生的動壓力引起括片從模板表面上抬起時(非常象車輪通過一由液體覆蓋的路面時的滑行)，使括片或擠壓刀片在其整個長邊上與模板保持平行，對這個問題的傳統(tǒng)的解決方法(如括片的中心浮支)會導致印刷期間括片長度上的壓力不均勻，因此會帶來模板孔中的粘性材料的印刷不均勻或不合格。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一個裝置，該裝置用于將粘性材料擠過一模板上的孔，該裝置包括一裝有粘性材料供應源的容器；一個壓力源，它與容器形成動連接，從而使壓力作用于粘性材料供應源上；一個殼件，它有一與容器中的流體接通的第一個開口，及一個由擠壓頭帽確定的非常均勻的第二個開口，上述擠壓頭帽是由鄰接的薄板形成的，在該擠壓頭帽上有一對剪括刀片；偏壓裝置，此裝置使上述的剪括刀片偏向于與模板形成滑動接觸。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一個裝置，該裝置用于擠壓軟熔焊料通過一模板上的孔，該裝置包括一裝有軟熔焊料供應源的容器；一個壓力源，它與容器形成動連接，從而使壓力作用于軟熔焊料供應源上；一個殼件，它有一與容器中的流體接通的第一個開口，及一個由擠壓頭帽確定的大致為長方形的第二個開口，上述擠壓頭帽是由二個基本平行的剪括刀片所形成的，上述的擠壓頭帽形成了一空間，加壓了的軟熔焊料從殼件的內(nèi)腔流進該空間；以及偏壓裝置，使上述的每一個平行的剪括刀片在其整個長度上偏向于與模板形成滑動接觸。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種方法，該方法用于將粘性材料擠過一模板上的孔，該方法包括的步驟有引導粘性材料進入一殼件，該殼件的下端在擠壓頭帽處，此擠壓頭帽是由鄰接的薄板形成的，擠壓頭帽上有一對大體上平行的剪括刀片，該刀片確定了一空間及一個在它們之間的均勻的出口通道；置擠壓頭帽于與模板及其上的孔接觸的位置；給粘性材料施加足夠的壓力，以迫使其從殼件經(jīng)擠壓頭帽進入模板上的孔；給平行剪括刀片施加偏壓，使平行的剪括刀片與模板滑動接觸，以強化剪括效果。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一個裝置，該裝置用于將粘性材料擠過一模板上的孔，該裝置包括一裝有粘性材料供應源的容器；一個壓力源，它與容器形成動連接，從而使壓力作用于粘性材料供應源上；一個殼件，它有一與容器中的流體接通的第一個開口，及一個由擠壓頭帽確定的大致為長方形的第二個開口，上述擠壓頭帽是由兩大致平行的剪括刀片形成的，上述剪括刀片的相對的端頭與端帽連接，上述的擠壓頭帽形成了一空間，加壓的粘性材料從殼件的內(nèi)腔流進該空間；且其中上述的殼件進一步包括許多縱向擴散通道，它們被固定安裝在殼件內(nèi)，用于引導并均衡在第一個開口和上述的擠壓頭帽之間流動的粘性材料的壓力。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一個裝置，該裝置用于將粘性材料擠過一模板上的孔，該裝置包括一裝有粘性材料供應源的容器；一個壓力源，它與容器形成動連接，從而使壓力作用于粘性材料供應源上；一個殼件，它有一與容器中的流體接通的第一個開口，及一個由擠壓頭帽確定的非常均勻的第二個開口，上述擠壓頭帽是由鄰接的薄板形成的，在該擠壓頭帽上有一對大致平行的剪括刀片。
本發(fā)明的實施例包括一這里稱之為＂擠壓印刷＂的操作過程，其中壓力施加到由一擠壓頭帽確定的封閉空間內(nèi)的粘性材料上，以使它通過模板中的孔。
本發(fā)明優(yōu)選實施例中的裝置包括一裝有粘性材料的容器，它與一壓力源形成活動連接，該容器內(nèi)的流體與一殼件相通，此殼件的終端在由擠壓頭帽確定的開口處，上述的擠壓頭帽是由鄰接的薄板形成的，在本裝置運行時，形成擠壓頭帽的兩大致平行的剪括刀片受偏壓而與一模板滑動接觸，該模板上有許多孔，擠壓頭與模板形成一封閉的空間，然后壓力源向裝在容器內(nèi)的粘性材料施加壓力將粘性材料從容器內(nèi)擠入到殼件內(nèi)且進入擠壓頭帽，擠壓頭帽的薄板起著包容且引導加壓的粘性材料到模板的上表面并進一步進入模板的孔中的作用，作用于剪括刀片的偏壓力使剪括刀片與模板保持滑動接觸，即使是在由前沿剪括刀片剪去的粘性材料所產(chǎn)生的向下的壓力有將擠壓頭帽從模板上抬起的傾向時，剪括刀片與模板仍保持滑動接觸。
附圖簡述現(xiàn)將通過實例進一步說明本發(fā)明，可參考附圖，其中


圖1是本發(fā)明的裝置的部分分解立體圖，圖2是一擠壓頭、一擠壓頭帽、一模板和一印刷電路板的側(cè)面剖視圖，表示了焊劑通過擠壓頭、擠壓頭帽和模板上的孔到印刷電路板上的運動，圖3是擠壓頭帽底部立體圖，其中部分被切斷，圖4是一擠壓頭的分解立體圖，表示擠壓頭帽組件及一擴散器的實施例，圖5是一擠壓頭的分解立體圖，表示擠壓頭帽組件及第二個擴散器的實施例，圖6是一擠壓頭帽的第二個實施例的部分分解立體圖，其包括一對自身調(diào)平的擠括刀片，圖7是圖6中的擠壓頭的前視圖，表示了葉簧的位置，圖8是沿圖7中的剖切線8-8取下的自身調(diào)平擠括刀片的頂部立體圖，圖9是擠壓頭、擠壓頭帽、一模板和一印刷電路板的第二個實施例的側(cè)面剖視圖，表示了焊劑通過擠壓頭、擠壓頭帽和模板上的孔到印刷電路板上的運動，圖10是擠壓頭的第二個實施例的底部立體圖，表示了葉簧及與自身調(diào)平剪括刀片的端部相連的整體端帽，圖11是一分解的底部立體圖，表示了與自身調(diào)平剪括刀片的端部相連的整體覆蓋端帽，圖12是擠壓頭的第二個實施例的分解立體圖，包括具有豎直方位通道的擴散器的第三個實施例。
優(yōu)選實施例詳述本發(fā)明的原理特別便利于應用在設計一裝置上，該裝置用于將粘性材料擠過模板上孔，該裝置的優(yōu)選實施例可見圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，下面對它們作詳細的描述。
圖1是一本發(fā)明的一個裝置的實施例的部分分解立體圖，正如從圖1中大體看到的那樣，本裝置有一個壓力源2，它與一裝有粘性材料供應源容器4形成動連接，還有一擠壓頭6及一擠壓頭帽8。
更詳細地講，圖1給出了一表示成氣缸2的壓力源，其中有一活塞(圖中未畫出)，該活塞與包含在氣缸外殼12中的連桿10相連，壓力入口14允許氣壓從氣缸2的頂部進入，從而推動活塞并引起連桿10向下運動，氣缸2通過其基座16安裝在安裝座18上，該安裝座又通過一帶有短柱22和插口槽的旋轉(zhuǎn)插口連接器安裝在殼件20上，以便于裝拆24是其中的一個插口槽，基座16上的空氣入口26用以使氣壓從氣缸的底部進入，從而使活塞移動而帶動連桿10向上運動。
活塞桿10從氣缸安裝座18上的孔28中伸出，并與灌注推進件30在接觸點32處固定連接，這灌注推進件又與位移件34相配合，此位移件置于裝有一種粘性材料的灌注器4內(nèi)并且是可移動的，位移件34起到個柱塞的作用，并設計成與灌注器4的內(nèi)面相配合以保證粘性材料的有效位移并且浪費最少，按設計，壓力源2通過位移件34上的灌注推進件30的運作而機械式地計量輸出粘性材料，灌注推進件30、位移件34和灌注器4全都垂直地以操作的方式包含在氣缸安裝座18、外殼20和灌注器外殼36內(nèi)。
壓力源2和裝有粘性材料的灌注器4的垂直布置是優(yōu)選的設計，這有利于在計量輸出粘性材料到模板的上表面時，提供均勻而定向的壓力。應該知道壓力源2不僅僅局限于如圖1中所示的那種氣缸，一個普通的技術工人可能采用其它合適的壓力源，此類壓力源包括機械式地，電動地或液動地作用一機械力，如一活塞桿和位移件，以從一灌注器或其它裝有粘性材料的容器內(nèi)計量輸出粘性材料，另外，還可使用氣壓直接從容器體內(nèi)擠出粘性材料，在本發(fā)明中也可以采用與圖1所示的垂直結(jié)構(gòu)不同的壓力源和容器的結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)包括側(cè)面安裝的容器和壓力源或其它技工們熟知的結(jié)構(gòu)。
灌注器4最好是一可換單元，當需要更換時，可通過旋轉(zhuǎn)插口連接器從殼件20上拆下氣缸座18，取下該單元并裝上另一個灌注器的替換件，可采用的可換灌注器的例子包括那些市面上可買到的從新澤西洲瓦克斯的方法工程公司(MethodsEngineering，Vauxhall，New Jersey)生產(chǎn)的產(chǎn)品，可以購買裝有合適的粘性材料的材料盒，或者也可以購買空的然后灌上如焊劑之類的合適的粘性材料，合適的焊劑市面上有新澤西洲澤西市的阿法金屬公司(Alpha Metals，Jersey City，New Jersey)生產(chǎn)的產(chǎn)品。
典型的在表面安裝技術上非常有用的焊劑一般含有以各種比例的錫、鉛和銀并根據(jù)焊劑的用途與其它有用的焊劑金屬、粘性添加劑、蠟和(或)溶劑結(jié)合而成的合金，在這里講解的基礎上，合適的焊劑對于一位熟練的技工來說就很清楚了。
灌注器外殼36是安裝在一個這里叫擠壓頭的殼件上，此擠壓頭6大體表示在圖1中，并表示在圖2的側(cè)視剖視圖中，灌注器4有一凸緣開口38，它插入并與擠壓頭6的第一個開口40相配合，下面就來描述這個擠壓頭，可參考圖1、圖2和圖3，其中圖3是一部分切掉的擠壓頭帽8的底部立體圖，擠壓頭6在非常均勻的第二個開口42處結(jié)束，此開口由擠壓頭帽8所確定的，擠壓頭帽8是由薄板鄰接而成的，此鄰接薄板確定了擠壓頭8內(nèi)的一空間44，該鄰接薄板可以是整體的，也可以是分離件，并且設計成與模板46接觸以提供與模板46在接觸處均勻且完全平貼的貼合。如圖2所示，模板46有孔48，且它與印刷電路板50間有相對運動關系，模板46可以放在與印刷電路板50緊密接觸的位置，或如圖2所示，置于與印刷電路板有一定距離的上方，以便擠壓頭6的壓力迫使模板46與印刷電路板50相接觸，盡管模板46是以剖面圖的形式表示的，應該明白其上的孔48在模板46上可以是任何需要的方位，還有，這些孔48可以是不同尺寸的，這取決于印刷電路板上要用粘性材料印刷部分的面積。在本裝置的操作期間，擠壓頭帽8和模板46一起給粘性材料形成一閉合的空間44。
如圖1所示，橫杠座52通過凸緣54安裝在灌注器殼36上，橫杠座52同時與一機構(gòu)(未表示出)連接，以使本裝置水平地沿模板46移動。
擠壓頭6最好是由金屬制成，如鐵或不銹鋼或其它適合用于壓力粘性材料的材料，擠壓頭有頂面56，它作為灌注器體36安裝的基座，從頂面56延伸下來的側(cè)面58和60成互相分開的斜面，如圖1所示，以增加擠壓頭6的長度，前面62和后面64與側(cè)面58和60成鄰面并向互相靠近的方向傾斜，如圖2所示，以減少擠壓頭6的寬度，側(cè)面和前后面相接確定一錐狀內(nèi)腔66，如圖2所示，它起到限制粘性材料通過擠壓頭6的作用，內(nèi)腔66在大致為長方形的出口68處結(jié)束，擠壓頭6最好是起到噴頭的作用以定向并限制通過大致為長方形的出口的粘性材料流，擠壓頭帽8形成一包圍長方形出口68的空間44，粘性材料從擠壓頭6的內(nèi)腔66出來后進入該出口。如圖2所示，空間44最好是分離腔，粘性材料通過長方形出口68從內(nèi)腔66出來后進入該分離腔，擠壓頭帽8形成一大致為長方形的開口42，它與模板48相接觸，擠壓頭帽8起容納并定向粘性材料向模板46流動。在另一個實施例中，可以了解到內(nèi)腔66可以不需要長方形出口或空間44，而是直接在擠壓頭帽8處終止。
如圖4所示，擠壓頭6有兩半部70，它們由螺釘(圖中未標)通過螺釘孔72緊固地連接在一起，每一半的底部74有凸緣76以安裝擠壓頭帽8，如圖2、圖3和圖4所示，擠壓頭帽8有一長方形刀片78和端帽80，它們形成大致為長方形的開口42，每一個刀片78分別牢固地安裝在相應的前面62和后面64的凸緣76上，安裝是借助相應的長方形刀片座82和螺釘(未標出)通過螺釘孔84來完成的，刀片78與相應的凸緣76的長度相同，端帽80是通過相應的帽座86和螺釘(未標出)及螺釘孔88安裝在底面部分74的相應的凸緣76上，端帽80與刀片78相鄰，并一起形成了擠壓頭帽8，如圖2中更清楚地看到，刀片78與相應的前面62和后面64的傾斜度平行，因此相對于擠壓頭8的內(nèi)腔66成一向內(nèi)的角度。
刀片78最好是薄片并由如鐵或不銹鋼之類的剛性材料加工而成，端帽80最好是由象聚氨酯之類的柔性的物質(zhì)制成，以防止在本裝置操作期間損壞模板，帽座86和刀片架82可以由任何可以使相應的端帽或刀片安全的固體材料做成。
在圖2、圖3和圖4中，擠壓頭帽8被表示為由整體部件組合而成的，應該明白，具有單元結(jié)構(gòu)的擠壓頭帽也是本發(fā)明要講解的，此單元擠壓頭帽是從一單個長方形狀的單元體加工而成的，且設計成包圍著擠壓頭6的凸緣區(qū)76，或換句話說與擠壓頭6形成動配合，此擠壓頭帽可以是固定地或可拆地安裝在擠壓頭上并日可以有不同尺寸的開口42。
擠壓頭6和擠壓頭帽8與壓力源2和灌注器4結(jié)合在一塊，非常便利地提供了一垂直向下的力以使粘性材料均勻定向地移到模板上，擠壓頭帽8便利地提供了一封閉的空間以定向和幫助壓力粘性材料通過模板中的孔擠出，然后擠出的粘性材料施于印刷電路板的網(wǎng)點上。本裝置提供高速的印刷能力并保持印刷準確性及減少循環(huán)時間，由于擠壓頭帽8所提供的封閉空間，使對粘性材料的浪費減到了最少，擠壓頭帽8的長度允許通過模板46上的許多孔48同時進行擠壓印刷，還有當本裝置水平移動而通過模板時，尾部刀片78相對于操作的方向便利地剪去在擠壓頭帽8內(nèi)接觸到模板的粘性材料，刀片78是剛性的且形成一角度以便利地得到粘性材料的光滑剪切效果，擠壓頭6和擠壓頭帽8是一長方形形狀，所以他們在每一次通過時都可以作用于模板的相當大一區(qū)域。另外，由于擠壓頭帽8是雙刀片設計，本裝置可以前進和倒退兩個方向操作，從而提高了擠壓印刷的效率。
正如可以進一步從圖2和圖4中所看到的那樣，擠壓頭6有固定地安裝在內(nèi)腔66中的擴散裝置90，擴散裝置90有許多擴散片92，它們是通過槽94而水平地裝于內(nèi)腔66內(nèi)的，每一個擴散板上都有一系列孔96，粘性材料就是通過這些孔而流出的，每一孔可以是圓形的也可以是橢圓形的，且隨著擴散片從第一個開口40到擠壓頭帽8，這些孔的平均尺寸減少，這些孔96的數(shù)目卻增加，擴散器90起斷開粘性材料流并使其均勻一致地分布在長方形出口42的每一個角落的作用，擴散板90還起到減低粘性材料通過擠壓頭的流動速度，并增加粘性材料的靜壓力，這有助于擠壓印刷過程。
圖5表示一可以使用的擴散裝置90的另一實施例，擴散裝置90有許多擴散島98，它們水平成行地裝于內(nèi)腔66內(nèi)，擴散島98可以固定安裝在內(nèi)腔66內(nèi)，也可以直接模塑在內(nèi)腔中，圖4所示的擴散裝置90，每一個擴散島98都起斷開粘性材料流并使其均勻一致地分布在長方形出口42的每一個角落的作用，每一個擴散島可以是圓形的也可以是橢圓形的，且隨著每一排從第一個開口40到擠壓頭帽8，這些擴散島的平均尺寸減少，隨著每一排從第一個開口40到擠壓頭帽8，這些擴散島的數(shù)目卻增加，擴散島98有許多優(yōu)點，它們?nèi)菀字圃旒叭菀浊謇砀蓛簟?br> 現(xiàn)在來描述本裝置的操作，可參考圖1和圖2，在擠壓印刷時，本裝置的擠壓頭帽8與模板46的上表面接觸，并迫使模板向下直到它與下面的印刷電路板緊密接觸為止，如圖2所示，然后本裝置沿水平方向移動而通過模板46，如圖2所示。
在模板運動期間，壓力源2作用于灌注器4以把粘性材料100從灌注器4擠進擠壓頭6的內(nèi)腔66，并由擴散器90擴散開且定向到長方形出口68，然后粘性材料進入擠壓頭帽8中通過刀片78和端帽80所形成的封閉空間44中，并使在壓力作用下的粘性材料定向擠到模板46的頂面上，然后粘性材料通過模板46上的孔48，擠壓頭帽8在模板頂面的上方行走，擠出的粘性材料100就這樣印到印刷電路板50上了，擠壓頭帽8通過模板表面的運動引起后面的刀片78從模板46的上部剪去粘性材料，上述刀片相對于內(nèi)腔66成一向內(nèi)的角度，一旦本裝置經(jīng)過了模板的長度后，本裝置可簡單地倒轉(zhuǎn)方向而繼續(xù)進行擠印刷，這是由于擠壓頭帽8有雙刀片，它可以從運動的兩個方向完成剪切任務。
本裝置的操作變量，如運行速度和壓力，是可以調(diào)節(jié)的，以適應具有較寬粘度范圍的粘性材料的需要，或適應具有不同直徑孔的模板的需要，表1中是本裝置能成功運行的一些典型數(shù)據(jù)，印刷速度是以英寸/秒來度量的，空氣壓力是表1印刷速度(英寸/秒)空氣壓力(泊) 粘度(厘泊/秒) 孔(英寸)低 高 低 高 低 高0.94 1.2620 850K 1.0M 0.0055＞0.0251.45 1.7020 850K 1.0M 0.0055＞0.0252.27 2.3120 850K 1.0M 0.0055＞0.0253.10 3.8930 850K 1.0M 0.0055＞0.0254.20 4.7730 850K 1.0M 0.0055＞0.0255 98 6.6240-50 850K 1.0M 0.0075＞0.025
6.69 7.2350-60 850K 1.0M 0.0075＞0.0257.70 8.0050-60 850K 1.0M 0.0075＞0.025以磅/平方英寸來度量的，焊劑的粘度是以厘泊/秒來度量的，模板的孔是以英寸來度量的，所采用的焊劑的顆粒大小是10～37微米之間。
如上述數(shù)據(jù)所示，本裝置可在印刷速度、空氣壓力和模板孔的較大范圍內(nèi)成功地運行，這里揭示的擠壓印刷方法與傳統(tǒng)的擠壓印刷方法相比，便利地提供了更快的印刷速度，更好的印刷質(zhì)量，更少的粘性材料浪費，可取得每秒8英寸的最高印刷速度，可以注意到，為了達到超過每秒4.77英寸的印刷速度，要保證可接受的印刷質(zhì)量就需要提高空氣壓力，這種壓力的增加就產(chǎn)生兩個不良的影響，這可在第二個實施例中得到解決，這種不良影響是1)為了改進印刷速度而增加空氣壓力會引起一過度的作用在擠壓頭上的反作用壓力，此反作用壓力將第一個實施例中的非柔性刀片抬到模板表面之上，從而導致粘劑留在模板上，過分的壓力(在60泊以上)，由于反作用壓力的作用，將進一步抬起擠壓頭，從而出現(xiàn)較差的印刷效果，實質(zhì)上，第一個實施例的操作范圍比第二個實施例要窄得多；2)過度的壓力可能會超出模板的拉力，如果這事發(fā)生，會導致模板變形且不能再用。由于上述的原因，所以希望能將氣壓降到最低。
擠壓頭的第二個實施例現(xiàn)在來描述擠壓頭帽的第二個實施例，可參考圖6-11。為了提供更高的操作生產(chǎn)率，更加一致的外表及減少焊劑布施過程中的浪費，對新擠壓頭的某些特定的部件進行了重新設計。
此后除非特別指出，第二個擠壓頭106的優(yōu)選實施例包括與擠壓頭6原先設計相同的部件，對于具有類似功能的部件將采用與圖1-5中使用的相同的參考數(shù)字，但是新的擠壓頭設計將采用加上100的數(shù)字參考號。如圖6和圖9所示，新擠壓頭106包括相應的元素，如頂面156，側(cè)面158和160，前面162和后面164(隱藏的)，及一錐狀內(nèi)腔166，此腔在大致為長方形的出口168處結(jié)束，長方形出口168向一端部空間144開口，此空間是大致由側(cè)面的長方形的刀片178和底部的長方形開口142所確定的，長方形開口142的尺寸將隨長方形刀片178通過模板46時的垂直位移而變化，其道理將從下面的說明中顯而易見。
為了高速地使焊劑100均勻地進入模板46里的孔48并流向基板50，很有必要在所有的條件下，使長方形括片或擠壓刀片178與模板的上表面保持均勻的間隙，實驗測試表明，模板46的平面的不平度、 彎矩、基板50上微小的不平度及過度的焊劑100對模板46的反作用壓力都會引起長方形括片178的擴張端與模板46之間在運行過程中周期性地產(chǎn)生縫隙。
過度的由焊劑100對模板46的反作用壓力所產(chǎn)生的影響發(fā)生在高速時，此時灌注器4內(nèi)的推動件34的壓力必須增高以注入足夠的焊劑100，以便注滿模板46中的孔48，當此作用于焊劑上100上的壓力超過印刷頭和擠壓刀片178向下作用于模板上的壓力時，則會導致抬起整個擠壓頭106離開模板46，向下作用于擠壓頭106上的壓力不能進一步增加，因為此壓力可能會拉伸模板從而使其發(fā)生永久變形，此擠壓頭106的抬起也會引起焊劑的泄漏并且失去長方形的擠壓片和模板之間的接觸。
為了解決這些操作中的問題，第二個優(yōu)選實施例提供了一系列葉片彈簧179a、b、c和d，在圖6、7和9中非常清楚地表示出來了，特別參考圖6，葉簧179a包含在一槽中，此槽由在擠壓頭106的底面部分174上的第一個半槽174a和另一在長方形刀片座182中的相似的半槽所組成的，如圖6和圖9所示，長方形刀片的頂邊接觸且壓迫四個葉簧179a、b、c和d，此壓力起使長方形的括片178傾向與模板46緊密接觸，這樣，若模板的一部分不平，或其它形式的變形，則由葉簧179a、b、c和d所產(chǎn)生的偏壓力將引起長方形的括片178的擴張端緊密地跟蹤模板46的上表面，盡管該表面有缺限，另外，現(xiàn)在可以增加向下作用于擠壓頭106上的壓力以克服由焊劑100產(chǎn)生的反作用壓力而不損壞模板，附加的向下作用于擠壓頭106上的壓力由彈簧179產(chǎn)生的偏壓力所補償，因為這些彈簧允許擠壓頭106＂?。⒃谀０逯隙幌笠郧澳菢邮ソ佑|，這樣就可以保持更高的印刷速度且提高了質(zhì)量水平，如減少了鄰點之間的焊劑連線，而只是分離的焊劑點。
這種長方形刀片178的擴張端對模板46上表面的緊密跟蹤，允許操作速度顯著提高，同時改善了質(zhì)量和施于模板46內(nèi)的孔48中的焊劑100的堅實度，例如，用傳統(tǒng)的雙向擠壓方法施放焊劑到模板46的孔48中，其操作線速度僅為2英寸/秒，且在生產(chǎn)的狀態(tài)中會產(chǎn)生480-485件/百萬件數(shù)量級的典型次品，圖1、2、3和4所示的擠壓頭6運行在3-4英寸/秒，而產(chǎn)生的典型次品在95-100件/百萬件數(shù)量級，圖6至11所示的改進后的擠壓頭106能夠操作的線速度達到6英寸/秒(或更高)，而產(chǎn)生的典型次品僅在11件/百萬件數(shù)量級，這種速度和質(zhì)量水準的提高是由于擠壓頭106上的壓力減少到低于12磅(在最大的行程范圍上(0.090英寸)對于兩刀片為29-30磅/平方英寸)，至少其部分原因是如此，與此相比，擠壓頭6為25-30磅，而用以前技術的裝置為大于30磅。
當轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)率能力(用試驗板數(shù)/小時來量度，且連線次品為零)時，改進了的擠壓頭106能夠生產(chǎn)約240試驗板/小時，與此相比，擠壓頭6約為150試驗板/小時，而用以前技術的軟刀片裝置只有約90試驗板/小時，在附著均勻性(定義為每一塊面積上施放焊劑重量的均方差)方面的改善，若用以前技術的軟刀片裝置作為基準，則擠壓頭6約改進了102％，擠壓頭106約改進了114％，估計的每300克灌注料的焊劑浪費從用以前技術的軟刀片裝置的約75-100克減到擠壓頭6的約50-75克，減到擠壓頭106的僅約為25克或更少。
盡管改進了的擠壓頭106系統(tǒng)的制造成本比較低，這是因為在印刷之前不需要復雜的設備和工序來提高印刷頭的水準，但還是取得了改善生產(chǎn)率和質(zhì)量的成就。
雖然本優(yōu)選實施例改進擠壓頭106采用的是葉簧，但很明顯線彈簧或任何能產(chǎn)生一作用于長方形刀片178的上表面的偏壓力的機構(gòu)都可以采用，雖然示意的是機械彈簧，但這偏壓力也可以由液壓、氣壓、水壓或其它類似的方法來產(chǎn)生。葉簧178是用厚度為0.010英寸及約為0.1-0.25英寸寬的彈簧鋼制成的，葉簧179a、b、c和d的形狀和結(jié)構(gòu)提供了一約為10-12磅的偏壓力作用于長方形刀片178的上邊，以迫使其下擴張邊與模板46成滑動接觸，對于0.040-0.045英寸的撓度(正常的工作范圍)至0.090英寸(最大撓度)，測得的偏壓力約為10.9磅/平方英寸，偏壓力的方向是大致與長方形括片178是平行的以迫使它與模板46緊密接觸。這些列舉的材料、度量和壓力僅為例子而以，可以對本實施例的擠壓頭106的尺寸進行放大，提高運行速度等，這對于一位本領域的熟練的技工來說是很明了的。
從圖9及上面的說明可以看到，隨著長方形括片178引起一垂直方向的運動及葉簧179a、b、c和d的壓力，長方形開口144的寬度會變化，當首尾兩長方形括片178都沿垂直方向運動并壓迫彈簧179，長方形開口142的寬度將會稍微增加。
如圖8、10和11所示，協(xié)作整體式的端帽178a和178b位于長方形刀片178的縱向端，并與端帽180相鄰，協(xié)作整體式的端帽178a和178b有垂直朝向的部分，當長方形開口142的寬度變化時，它們互相滑動重疊，所以由協(xié)作整體式的端帽178a和178b產(chǎn)生的重疊表面與端帽180和端帽安裝座186一起將會使粘性材料100保持在端部空間144內(nèi)。
協(xié)作整體式的端帽178a和178b還包括有水平布置的板，當它們不重疊時，提供附加的密封，阻礙粘性材料100從長方形開口184流出，在操作時，協(xié)作整體式的端帽178a和178b有效地消除了可能在擠壓頭106的縱向端出現(xiàn)的粘性材料的堆積，消除了這些浪費的堆積后，可以節(jié)約昂貴的粘性材料，且不需要額外的對基板和模板的清潔步驟。
除了上述的對擠壓頭106和端帽108的第二個實施例的機械方面的改動外，用于布施粘性材料的方法和裝置的其它部分與本發(fā)明的第一個實施例一致。
參考圖12，表示了本發(fā)明的擠壓頭206的第三個實施例，它包括許多豎直地裝于內(nèi)腔66中的擴散板290，這許多擴散板290包括兩個主擴散板294和四個次擴散板294，同時也包括了兩個亞次擴散板296，它們與內(nèi)腔266的下部相鄰，這些擴散板290起斷開并使粘性材料流重新分布的作用，以使粘性材料均勻一致地分布到長方形出口242的每一處，同時也起使從長方形開口242流出的粘性材料流的壓力均衡。
一組擴散板290的長度、分離角度和相對分隔要這樣來設計，以使斷開粘性材料流和在長方形出口242的整個斷面上均布兩者之間達到最優(yōu)平衡。
從圖12可以清楚地看到，擠壓頭206的左半部260和右半部262都包括有許多擴散板290，在本實施例中，在擠壓頭206的可見的左半部分260上的主擴散板292與相應的隱藏的右半部262上主擴散板292精確地對齊，同樣在擠壓頭206的可見的左半部分260上的次擴散板294和亞次擴散板296與相應的隱藏的右半部262上的擴散板精確地對齊，在某些情況下，可能希望在擠壓頭206的兩部分上使用不同長度、不同姿勢和不對齊的擴散板，以提供額外的混合，從而改善特殊用途要求的粘性材料的均勻性。
擴散板290與垂直方向傾斜成一夾角，其中垂直方向與最靠近中心線的第一個次擴散板294的夾角約為6.50，與主擴散板292的夾角為19.50，與第二個次擴散板294的夾角為33.50，與亞次擴散板296的夾角為44.50。
豎直通道采用優(yōu)化的流線形葉片設計，以引導焊劑流過擴散開的印刷頭，擴散板290間的分布角和單個擴散板的長度都是通過計算流體動力學(CFD)技術來解析確定的，以使粘性材料在印頭出口處分布均勻。
新設計與圖1到圖5中所示的原設計相比，在運送相同體積的粘性材料流量的情況下，減少壓力約21磅/平方英寸(原為91-70磅/平方英寸)，還有舊設計中由于阻塞而引起的不受歡迎的尾流也完全消除，這就導致了在擠壓頭出口處焊劑流的均勻分布。
擴散板290均衡了在出口處粘性材料的速度分布，從而改進了壓力復原能力，由于擠壓頭的擴張角非常大，因此在擴散器中總會發(fā)生不期望有的＂停流＂情況，如果不是粘性材料速度的均勻分布，則焊劑流就可能象噴射一樣通過擴散器，堅直通道將一單個的大擴張通道分成幾個小得多的、只有非常小張角的通道，以消除停流現(xiàn)象，粘性材料在中部的速度比在殼壁附近的速度要高得多，擴散板的幾何結(jié)構(gòu)應能引導適量的粘性材料流量到每一單個的通道，使在出口處為均勻的速度分布，這是最基本。在中心附近，通道相對較窄，而在兩側(cè)邊附近，通道較寬，還有，因為不在中心線上的通道，其擴張角是不對稱的，這就會產(chǎn)生一向中心的粘性材料的偏流，在兩側(cè)壁出口的附近置有兩個亞次擴散板296，以改正上述的副作用，由擴散板290確定的豎直通道，可使通過擠壓頭206的粘性流體100的反作用壓力減少約24％。
權(quán)利要求
1.一個裝置，該裝置用于將粘性材料擠過模板上的孔，它包括一個容器(4)，該容器容納有粘性材料供應源；一個壓力源(2)，它與容器(4)形成動連接，從而使壓力作用于粘性材料供應源上；一個外殼(6)，它有一與容器(4)中的流體接通的第一個開口，及一個由擠壓頭帽(8)形成的非常均勻的第二個開口，此壓力頭帽是由鄰接的薄板形成的，上述擠壓頭帽有一對基本平行的剪括刀片(78)；使上述的括剪刀片(178)偏向于與模板滑動接觸的裝置(179a-179d)。
2.如權(quán)利要求1所聲明的裝置，其中上述的鄰接薄板壁包括上述一對剪括刀片的相對面，這對剪括刀片經(jīng)線性校正后基本互相平行。
3.如權(quán)利要求1所聲明的裝置，其中上述的第二個開口是由上述的一對剪括刀片(178)形成的，這對剪括刀片確定了一可變尺寸的V形開口。
4.如權(quán)利要求3所聲明的裝置，其中上述第二個開口的尺寸隨上述的剪括刀片在上述偏壓裝置作用下所產(chǎn)生的豎直移動而變化。
5.如權(quán)利要求3所聲明的裝置，其中上述平行刀片相對的尾端包括并列的整體帽，以使互相滑動配合，從而閉封上述第二個開口的端部。
6.如權(quán)利要求1所聲明的裝置，上述的偏壓裝置包括活動地插在上述剪括刀片和上述的殼件之間的彈簧。
7.如權(quán)利要求6所聲明的裝置，其中所述的彈簧包括葉片彈簧。
8.如權(quán)利要求6所聲明的裝置，其中所述的彈簧作用一偏壓力，該力基本上與上述剪括刀片的平面相平行。
9.如權(quán)利要求1所聲明的裝置，其中上述的殼件是從上述的第一個開口到上述的擠壓頭帽逐漸從其寬度上形成錐度的。
10.一個裝置，該裝置用于將軟熔焊料擠過模板上的孔，它包括一個容器(4)，該容器容納有軟熔焊料供應源；一個壓力源(2)，它與容器形成動連接，從而使壓力作用于軟熔焊料供應源上；一個外殼(6)，它有一與容器(4)中的流體接通的第一個開口，及一個由擠壓頭帽(8)形成的大體為長方形的第二個開口，上述擠壓頭帽由一對基本平行的剪括刀片(178)形成的，上述的擠壓頭帽形成了一空間，加壓的軟熔焊料從殼件的內(nèi)腔流進該空間；使上述的剪括刀片(178)在其整個長度上偏向于與模板滑動接觸的裝置(179a-179d)。
11.如權(quán)利要求10所聲明的裝置，其中上述的偏壓裝置包括彈簧，該彈簧用于施加偏壓以校正上述的剪括刀片與模板沿上述剪括刀片的長度上的滑動接觸。
12.如權(quán)利要求11所聲明的裝置，其中上述偏壓裝置包括許多葉簧，它們活動地耦聯(lián)于上述的殼件和上述的剪括刀片之間。
13.如權(quán)利要求11所聲明的裝置，其中上述的偏壓裝置作用一力于上述的剪括刀片上，且大體上與模板的平面垂直。
14.如權(quán)利要求10所聲明的裝置，其中每一個上述的剪括刀片(178)包括一整體的端帽(180)，它與相應的并列的上述剪括刀片的端帽一同起滑動閉封的作用。
15.如權(quán)利要求10所聲明的裝置，進一步包括有許多縱向擴散板，它們安裝在上述的第一個和第二個開口之間，以引導料流并均衡兩個開口之間的軟熔焊料的壓力。
16.一種方法，該方法將粘性材料擠過模板上的孔，其步驟包括(a)控制粘性材料進入一殼件，該殼件的下端在擠壓頭帽處，此擠壓頭帽是由鄰接的薄板形成的，擠壓頭帽上有一對大體上平行的剪括刀片，該刀片限定了一在它們之間的空間及均勻的出口通道；(b)使擠壓頭帽與模板及其上的孔接觸；(c)給粘性材料施加足夠的壓力，迫使其從殼件經(jīng)擠壓頭帽進入模板上的孔；(d)給平行剪括刀片施加偏壓，使刀片與模板滑動接觸，從而強化剪括效果。
17.如權(quán)利要求16所聲明的方法，進一步包括使殼件和模板之間具有相對運動的步驟，以使平行的剪括刀片從模板頂面剪掉粘性材料。
18.如權(quán)利要求17所聲明的方法，其中的模板與印刷電路板緊密接觸，以將粘性材料擠壓到印刷電路板上的指定區(qū)域。
19.一個裝置，該裝置用于擠壓粘性材料使其通過模板上的孔，它包括一個容器，該容器容納有粘性材料供應源；一個壓力源，它與容器形成動連接，從而使壓力作用于粘性材料供應源上；一個殼件，它有一與容器中的流體接通的第一個開口，及一個由擠壓頭帽形成的大體為長方形的第二個開口，上述擠壓頭帽由一對基本平行的剪括刀片形成的，刀片的相對兩端與端帽相連，上述的擠壓頭帽確定了一空間，加壓的粘性材料從殼件的內(nèi)腔流進該空間；其中上述殼件進一步包括縱向擴散通道，它們固定地裝于殼件內(nèi)，用于引導并均衡在上述第一個開口和上述的擠壓頭帽之間流動的粘性材料的壓力。
20.如權(quán)利要求19所聲明的裝置，其中上述的縱向擴散通道在上述的第一個開口和上述的第二個開口之間大致呈徑向排列，以均勻兩開口之間流動的粘性材料流。
21.一個裝置，該裝置用于擠壓粘性材料使其通過模板上的孔，它包括一個容器，該容器容納有粘性材料供應源；一個壓力源，它與容器形成動連接，從而使壓力作用于粘性材料上；一個外殼，它有一與容器中的流體接通的第一個開口，及一個由擠壓頭帽形成的非常均勻的第二個開口，上述擠壓頭帽是由鄰接的薄板形成的，且有一對基本平行的剪括刀片。
全文摘要
揭示了一個用于將粘性材料擠過模板上的孔的裝置,該裝置上有一擠壓頭帽(8),此擠壓頭帽提供了一封閉的空間以引導和協(xié)助加壓了的粘性材料流通過模板上的孔(48),擠壓頭帽(8)包括二個大致平行的剪括刀片(78),此刀片與模板(46)滑動接觸,縱向擴散板(90)引導并均衡粘性材料流,使其進入兩大致平行的剪括刀片(78)之間的空間。
文檔編號B41F15/40GK1171081SQ95197098
公開日1998年1月21日 申請日期1995年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月27日
發(fā)明者溫·范·哈, 杰夫·林, 布倫達·喬伊斯·內(nèi)申, 約翰·特魯布洛斯基, 津-原·彭 申請人:福特汽車公司