TW201600175A - 用於把一種從噴射裝置的給出裝置的給出開口出來的黏性介質聚焦的裝置，噴射系統及生產設備 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種用於把從噴射裝置的給出裝置的給出開口出來的黏性介質聚焦的裝置，其特徵在於若干用於產生氣流的構件以及一噴嘴裝置，該噴嘴裝置包含至少一氣體出口及一用於該黏性介質之開口。

Description

用於把一種從噴射裝置的給出裝置的給出開口出來的黏性介質聚焦的裝置，噴射系統及生產設備

本發明之出發點為，一種如獨立項之類型的、用於把從噴射裝置的給出裝置的給出開口出來的黏性介質聚焦的裝置，一種噴射系統以及一種生產設備。

用於以無接觸之方式將黏性介質(例如黏著劑或焊料)之液滴定量分配至基板的噴射裝置已為吾人所知。WO1999/064167例如公開過用於對液滴進行噴射的裝置及方法。根據該案，黏性介質係位於給出腔中，以及，透過快速減小此給出腔之容積來將黏性介質自給出閥噴出。

本發明之用於把從噴射裝置的給出裝置的給出開口出來的黏性介質聚焦的裝置的優點在於，可透過該裝置對該黏性介質之形狀及/或方向施加影響。

如此便能例如對該黏性介質在衝擊到基板後之形狀施加影響。

本發明之裝置的另一優點在於，可透過該裝置藉由朝向該黏性介質的氣流使得所謂的“衛星滴”(即在將該黏性介質給出後，除黏性介質之主液滴外可能存在的非期望的副液滴)偏轉至該主液滴，從而防止副液滴或衛星滴衝擊至該基板上的非期望位置。

根據本發明之裝置用於透過氣流把該黏性介質聚焦。其中，“聚焦”係指在衝擊至該基板時，在至少一方向上，該黏性介質之直徑小於不採用聚焦時的直徑。因此，透過本發明之裝置能夠有利地在噴射時實現極小之構造。可實現最大為50μm的構造尺寸。

根據本發明之裝置的另一優點在於，該裝置可藉由噴嘴裝置而具有極緊密的結構。其中，透過至少一位於該噴嘴裝置中之氣體出口以及一位於該噴嘴裝置中之用於黏性介質的開口，在該噴嘴裝置中整合有多個功能。

藉由氣流在衝擊至黏性介質前所穿過的該噴嘴裝置之至少一氣體出口，可極具針對性地對該氣流之方向及形狀進行調整。毋需採用獨立之構件來對該氣流進行操縱。若需要將本發明之裝置用於對朝向黏性介質之氣流有不同要求的不同應用，為此僅需將該噴嘴裝置更換。毋需將該整個用於把給出之黏性介質聚焦的裝置更換。

該噴嘴裝置具有一用於黏性介質之開口，因此，圍繞該黏性介質在該給出裝置中或在該給出裝置與該基板之間經過的路徑，該噴嘴裝置可採用中心對稱的佈置方案。故可將該噴嘴裝置直接設置在該噴射裝置之給出開口上或其附近，以免該噴射裝置對該黏性介質造成阻礙。如此便能方便地對該氣體出口進行極精確的定位，從而相對該黏性介質對該氣流 進行極精確的校準。

根據本發明之裝置的另一優點在於，可藉由該裝置將該給出裝置之給出開口與該基板的間距增大，例如增大至5mm或以上，而不導致目標精度降低。藉此，即便在該黏性介質之構造較小的情況下，亦能透過噴射將該等構造施加至表面不平度大於3mm的基板。此類較大之表面不平度通常為三維電路載體，如模塑互連器件(Molded Interconnected Devices)、壓力感測器、電路或柔性電路所具有。

由於結構特別緊密，根據本發明之裝置特別適用於空間臨界的應用，例如適於應用在生產設備中。藉此亦能極方便地對現有的用於噴射黏性介質的結構進行改裝。

此等優點皆透過根據本發明之用於把從噴射裝置的給出裝置的給出開口出來的黏性介質聚焦的裝置實現，其中，設有若干用於產生氣流的構件以及一噴嘴裝置，該噴嘴裝置包含至少一氣體出口及一用於該黏性介質的開口。

就獨立項述及之用於把從噴射裝置的給出裝置的給出開口出來的黏性介質聚焦的裝置而言，可採用附屬項所列舉的措施對該裝置進行進一步改進及優化。

根據一種尤佳的方案，該用於黏性介質之開口適於對該給出裝置進行容置。在此係指將該給出裝置插入該用於黏性介質之開口。在此情形下，例如可將該噴嘴裝置直接支承在該給出裝置上，使得該噴嘴裝置的至少一氣體出口自動相對該用於黏性介質之開口沿徑向定向。在此情形下，該用於黏性介質之開口的幾何形狀尤佳適於與該給出裝置之側面建立 形狀配合的連接。

此外，當該用於黏性介質之開口適於對該給出裝置進行容置時，該噴嘴裝置尤佳地採用某種設計方案，使得該噴嘴裝置的用於黏性介質之開口在包含該給出裝置之給出開口的平面中終止。在此情形下，該噴嘴裝置較佳地亦相對該用於黏性介質之開口沿軸向定向。

在該用於黏性介質之開口與該給出裝置之側面建立起形狀配合之連接的情況下，能夠防止該黏性介質滲入位於該噴嘴裝置與該給出裝置之間的區域，因為在該噴嘴裝置與該給出裝置之間無間隙。

根據本發明之裝置的一種有利改進方案，該裝置具有若干用於將該裝置固定在該噴射裝置之給出裝置上的構件。如此便能防止該噴嘴裝置與該給出裝置發生相對運動。因此，該產生之氣流總是精確地相對該黏性介質在該給出裝置與該基板之間所經過的路徑定向。

此外，透過將該裝置固定在該給出裝置上能夠實現極其緊密之結構，因為毋需採用設置在該裝置周圍的獨立的固定構件。

此外，該等用於固定在該噴射裝置之給出裝置上的構件較佳地適於將該裝置靜態固定在該給出裝置上。如此便能建立特別穩定的連接。

但根據另一較佳的替代性方案，該等用於固定在該噴射裝置之給出裝置上的構件亦可允許該噴嘴裝置圍繞該給出裝置或圍繞該用於黏性介質之開口進行旋轉。透過該噴嘴裝置之圍繞給出裝置的旋轉，使得該自至少一氣體出口流出的氣流亦圍繞該黏性介質旋轉。藉此，在該氣流相應快速旋轉的情況下，藉由僅一個氣流來圍繞該黏性介質旋轉，使得例如可能存在於圍繞該黏性介質之所有方向上的衛星滴偏轉至該黏性介質的主 液滴。

在該氣流圍繞該黏性介質進行旋轉的情況下，藉由僅一個氣流便能自所有徑向對位於該給出裝置與該基板之間的黏性介質施加影響，因此，與包含多個氣流的佈置方案相比，在輸入之氣體的流率相同時，該氣體能夠達到極高之速度。而此佈置方案之另一優點在於，毋需將該氣流劃分為多個流速相應有所降低的氣體分流。

以可圍繞該用於黏性介質之開口旋轉的方式將該噴嘴裝置支承在該給出裝置上，從而以構造極為簡單的方式使得該氣流可圍繞該黏性介質旋轉。

根據本發明之裝置的一種有利改進方案，該噴嘴裝置具有多個用於將該氣流劃分為多個氣體分流的氣體出口。如此便能極精確地對該黏性介質之形狀及方向進行操縱。此外，藉此亦能夠以極為簡單的方式使得該黏性介質在衝擊至該基板後的形狀不為圓形，例如為橢圓形或線狀。

根據一種尤佳的方案，根據本發明之裝置包括一圍繞該用於黏性介質之開口環狀佈置的氣體出口。藉此以構造極為簡單的方式使得該黏性介質在其位於該給出裝置與該基板之間的路徑上產生等向性聚焦的氣流。因此，可藉由本發明之裝置在該基板上提供極為均勻的圓形液滴。

根據本發明之裝置的一種有利改進方案，該等氣體出口中的至少一個呈錐形。如此便能該氣流之直徑減小以及將流速增大。

根據另一有利方案，至少一氣體出口相對該噴嘴裝置平面之法線具有一傾角。如此便能產生相對該噴射軸線，即相對位於該噴射裝置之給出開口與該基板上之黏性介質衝擊點之間的連接線傾斜的氣流。但至 少一氣體出口亦可具有一不僅朝該噴射軸線延伸的傾角。可透過該傾角產生一氣流，在該噴嘴裝置採用可圍繞該用於黏性介質之開口旋轉的支承方案時，該氣流使得該噴嘴裝置發生旋轉。在此情形下，該氣流用作使得該噴嘴裝置發生旋轉的驅動手段。

由噴射裝置與本發明之裝置組合而成的噴射系統，以及包含本發明之裝置的生產設備亦展現出本發明之裝置的上述優點。

1‧‧‧噴射裝置

2‧‧‧給出裝置

3‧‧‧給出開口

4‧‧‧基板

5‧‧‧裝置

6‧‧‧螺絲端子連接件

7‧‧‧噴嘴裝置

8‧‧‧開口

9‧‧‧氣體出口

10‧‧‧聚焦噴嘴

11‧‧‧氣流

12‧‧‧氣體分流

13‧‧‧氣體分流

14‧‧‧噴射軸線

圖1為用於噴射裝置之黏性介質的給出裝置的橫截面圖，該噴射裝置包含用於實施本發明之方法的裝置；及圖2為具不同幾何形狀的噴嘴裝置的橫截面。

本發明之實施例參閱附圖，下文將對此等實施例作進一步說明。

圖1為噴射裝置1的局部視圖。噴射裝置1具有例如實施為噴射閥並用於將黏性介質給出的給出裝置2，以及具有噴射針或噴射噴嘴。特別是，該給出裝置可為挺桿閥、諧振壓力閥或氣膠噴射閥。

下面結合用作給出裝置2的噴射閥，以不限制一般性的方式對本發明進行說明。

從給出裝置2之給出開口3將該黏性介質給出。給出裝置2之給出開口3的直徑通常為50至4000μm之間。

該黏性介質例如可為固定黏著劑或導電黏著劑。可採用的導 電黏著劑例如為銀導電黏著劑，如市售的Heraeus PC3001或Henkel Ablebond 84-1 LMI SR4。

該液滴形式的黏性介質被從該噴射閥之給出開口3給出，並在飛行階段後衝擊至基板4。

根據給出開口3的具體設計方案，以及視基板4處於靜止還是運動狀態，位於基板4上之衝擊點上的黏性介質可具有不同的幾何形狀。舉例而言，給出裝置2可包含一或多個給出開口3。

此外如圖1所示，在該噴射閥上設有本發明之裝置5，其用於把從噴射裝置1之給出開口3出來的黏性介質聚焦。如圖1所示，裝置5較佳地透過螺絲端子連接件6固定在該噴射閥上。

但該用於把黏性介質聚焦的裝置5亦可不固定設置在該噴射閥上。舉例而言，本發明之裝置5可較佳地透過球軸承固定在給出裝置2上，該給出裝置允許本發明之裝置5的噴嘴裝置7圍繞該用於黏性介質的開口進行旋轉。此方案例如可透過以下方式實現：在本發明之裝置5上設有若干被一凸緣容置的球軸承，該凸緣則又可固定在給出裝置2上。

此外如圖1所示，該用於把黏性介質聚焦的裝置5包括一噴嘴裝置7。該噴嘴裝置7具有一用於黏性介質的開口8。如圖1所示，該用於黏性介質的開口8較佳地適於對給出裝置2進行容置，亦即，給出裝置2係插入該用於黏性介質的開口8。

此外如圖1所示，噴嘴裝置7之用於黏性介質的開口8較佳地與給出裝置2之輪廓匹配，從而建立形狀配合的連接。此外，噴嘴裝置7之針對用於黏性介質的開口8係採用某種尺寸，使得噴嘴裝置7在包含給 出裝置2之給出開口3的平面中終止。

在本實施例中，噴嘴裝置7具有兩個貫通式的氣體出口9。氣體出口9用於朝給出的黏性介質進行氣體輸入。

可直接透過氣體出口9，或藉由插入氣體出口9的聚焦噴嘴10對該氣體進行導引。圖1所示實施例採用了後一方案。在背離基板4的一側上，將聚焦噴嘴10連接至氣體供應裝置。作為替代方案，亦可將該氣體供應裝置直接設置在氣體出口9上。舉例而言，還可透過氣體出口9的或聚焦噴嘴10的錐形進入口對氣流11進行進一步加速。

為產生氣流11，例如可透過內部網絡或氣瓶提供該氣體作為手段，以及，例如透過軟管系統將該氣體導引至氣體出口9或聚焦噴嘴10。圖1未顯示此方案。適用的氣體例如為惰性氣體，如氮氣或空氣。

從噴射裝置1之給出裝置2的給出開口3將該黏性介質給出。在此過程中呈現出一主液滴，其中副液滴可能以非期望之方式自該主液滴分離。該主液滴及該等副液滴自噴射裝置1之給出開口3朝基板4上的目標地點飛行。

透過該用於把給出之介質聚焦的裝置5產生一氣流11，或者如圖1所示產生兩個氣體分流12、13，該等氣體分流係朝向噴射軸線14，即朝向位於噴射裝置1之給出開口3與基板4上之黏性介質衝擊點之間的連接線。

透過以下方式實現上述方案：在噴嘴裝置7中，或在穿過噴嘴裝置7之聚焦噴嘴10中，氣體通路相對噴射軸線14傾斜一定角度。該角度較佳地小於45°且較佳地大於3°。較佳地透過氣體通路9或聚焦噴嘴10 之開口產生一層狀的氣流11。

在圖1所示實施例的替代性實施例中，氣體出口9亦可具有不僅朝噴射軸線14延伸的傾角。透過該傾角便能產生一氣流11，在噴嘴裝置7採用可圍繞該用於黏性介質之開口8進行旋轉的支承方案時，該氣流使得噴嘴裝置7發生旋轉。在此情形下，氣流11用作使得噴嘴裝置7發生旋轉的驅動手段。

在該黏性介質或主液滴飛行期間，氣流11或本實施例中的氣體分流12、13衝擊至黏性介質。藉此使得該等副液滴偏轉至主液滴。

此外，透過氣流11將該主液滴壓在一起，即對其進行聚焦，故與不採用朝向該主液滴的氣流11的情形相比，該主液滴衝擊至位於基板4上之目標地點時的直徑有所減小。

不僅可以自所有方向對該主液滴進行均勻的聚焦，使得該液滴在衝擊至基板4後呈圓形。舉例而言，亦可透過氣體出口9之佈置方案自不同的方向進行不同程度的聚焦，使得位於基板4上之液滴的幾何形狀不為圓形。

採用圖1所示佈置方案時，該液滴例如呈垂直於紙張平面的長條形。在此不進行朝向該紙張平面的聚焦。如同本實施例，當並非自所有方向對該液滴進行均勻的聚焦時，與不採用朝向該主液滴的氣流11的情形相比，在衝擊至基板4時該液滴在未經聚焦之方向上的直徑甚至有所增大。

就用於氣流11採用的氣體或空氣而言，用於氣流11的輸送率通常為20至200cm³/min之間。

圖1所示噴嘴裝置7可採用不同的幾何形狀。該噴嘴裝置例如可具有兩個、三個或四個氣體出口9。圖2顯示噴嘴裝置7之幾何形狀的若干示例。

圖2a為圖1所示結構中所採用的噴嘴裝置7的橫截面圖。該用於黏性介質之開口8位於中心處。另兩個開口為該二氣體出口9。

圖2b為噴嘴裝置7的橫截面圖，該噴嘴裝置包含一居中佈置的用於黏性介質的開口8以及三個氣體出口9。

圖2c為噴嘴裝置7的橫截面圖，該噴嘴裝置包含一居中佈置的用於黏性介質的開口8以及四個氣體出口9。

圖2d為噴嘴裝置7的橫截面圖，該噴嘴裝置包含一居中佈置的用於黏性介質的開口8以及一氣體出口9，該氣體出口係圍繞該用於黏性介質之開口8環狀佈置。藉由具此類形狀的氣體出口9自所有方向極均勻地對該黏性介質進行聚焦；在衝擊至基板4後，該液滴之幾何形狀呈圓形。

就圖2d所示噴嘴裝置7而言，為將噴嘴裝置7之位於氣體出口9的環形開口外部及內部的區域連在一起，該等區域係透過兩個連接片相連。

其中，該等連接片具有儘可能小之寬度，以免在氣流11穿過氣體出口9時造成阻礙。該等連接片位於不同於圖2d所示橫截面平面的另一平面中，故圖2d未顯示該等連接片。

例如可將金屬或塑膠用作製造噴嘴裝置7的材料。噴嘴裝置7之厚度通常為1000至3000μm，但亦可採用更大或更小的厚度。其中，位 於該等噴嘴中的鑽孔或氣體出口9的直徑為10至1000μm，較佳為50至500μm。

給出裝置2之給出開口3與基板4的間距通常為數毫米，例如為0.5至3mm。可藉由本發明之裝置5將給出裝置2之給出開口3與基板4的間距進一步增大，例如增大至5mm或以上，而不導致目標精度降低。

藉由本發明之裝置5，即便在該黏性介質之構造較小的情況下，亦能透過噴射將該等構造施加至表面不平度大於3mm的基板4。此類較大之表面不平度通常為三維電路載體，如模塑互連器件(Molded Interconnected Devices)、壓力感測器、電路或柔性電路所具有。

藉由本發明之方法，可在基板4上之目標地點上對該黏性介質進行聚焦，使得該黏性介質之直徑僅為50μm。例如可將本發明之裝置5與噴射裝置1相結合用來噴射導電通路(例如作為引線接合之替代物)，以及用來噴射連接體積較小之被動元件與主動元件的接觸件。

在圖1所示實施例中，該噴射閥之給出開口3並非位於氣流11中。但在其他實施例中，亦可藉由氣流11對噴射裝置1之給出裝置2的給出開口3進行接觸。如此便能防止該黏性介質之殘餘物殘留在給出開口3上。在此情形下，氣流11用於對給出開口3進行清潔。

此外就此實施方式而言，氣流11可用於將位於給出開口3上的黏性介質的脫離特性最佳化，從而防止產生衛星滴。

根據應用類型、所採用的黏性介質以及所期望的黏性介質直徑，在衝擊至目標位置後，例如可對氣流11朝向該黏性介質的角度進行修改，或者亦可對氣體分流12、13的數目或例如對流速進行調整。

舉例而言，該氣流之體積流量可為100cm³/min，該噴嘴裝置具有兩個徑向佈置的、開口直徑為100μm的氣體出口，以及，該氣流相對該噴射軸線傾斜30°。如此便能用於上述常用的導電黏著劑實現5至8mm之間的定量分配距離，以便以過程穩定的方式將該導電黏著劑施加至該基板。

1‧‧‧噴射裝置

2‧‧‧給出裝置

3‧‧‧給出開口

4‧‧‧基板

5‧‧‧裝置

6‧‧‧螺絲端子連接件

7‧‧‧噴嘴裝置

8‧‧‧開口

9‧‧‧氣體出口

10‧‧‧聚焦噴嘴

11‧‧‧氣流

12‧‧‧氣體分流

13‧‧‧氣體分流

14‧‧‧噴射軸線

Claims (12)

1. 一種用於把從噴射裝置(1)的給出裝置(2)的給出開口(3)出來的黏性介質聚焦的裝置(5)，其特徵在於若干用於產生氣流(11)的構件以及一噴嘴裝置(7)，該噴嘴裝置包含至少一氣體出口(9)及一用於該黏性介質之開口(8)。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置(5)，其特徵在於，該用於黏性介質之開口(8)適於對該給出裝置(2)進行容置。
3. 如申請專利範圍第2項之裝置(5)，其特徵在於，該噴嘴裝置(7)係採用某種設計方案，使得該噴嘴裝置(7)的用於黏性介質之開口(8)在包含該給出裝置(2)之給出開口(3)的平面中終止。
4. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之裝置(5)，其特徵在於若干用於固定在該噴射裝置之給出裝置(2)上的構件(6)。
5. 如申請專利範圍第4項之裝置(5)，其特徵在於，該等用於固定在該噴射裝置(1)之給出裝置(2)上的構件(6)適於將該裝置(5)靜態固定在該給出裝置(2)上。
6. 如申請專利範圍第4項之裝置(5)，其特徵在於，該等用於固定在該噴射裝置(1)之給出裝置(2)上的構件(6)允許該噴嘴裝置(7)圍繞該給出裝置(2)進行旋轉。
7. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之裝置(5)，其特徵在於多個位於該噴嘴裝置(7)中的氣體出口(9)，該等氣體出口用於將該氣流(11)劃分為多個氣體分流(12，13)。
8. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之裝置(5)，其特徵在於一 圍繞該用於黏性介質之開口(8)環狀佈置的氣體出口(9)。
9. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之裝置(5)，其特徵在於，至少一氣體出口(9)呈錐形。
10. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之裝置(5)，其特徵在於，至少一氣體出口(9)係相對於該噴嘴裝置平面之法線傾斜。
11. 一種噴射系統，包含如申請專利範圍第1至10項中任一項所述的裝置(5)。
12. 一種生產設備，包含如申請專利範圍第1至10項中任一項所述的裝置(5)。