JP2002141653A - 塗布装置 - Google Patents

塗布装置

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JP2002141653A
JP2002141653A JP2000338733A JP2000338733A JP2002141653A JP 2002141653 A JP2002141653 A JP 2002141653A JP 2000338733 A JP2000338733 A JP 2000338733A JP 2000338733 A JP2000338733 A JP 2000338733A JP 2002141653 A JP2002141653 A JP 2002141653A
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coating
nozzle
coating liquid
unit
nozzle member
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JP2000338733A
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Takafumi Fukuda
貴文 福田
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より効率良く塗布液を基板上に塗布する。 【解決手段】 移動可能なディスペンサヘッドによりプ
リント基板の所定位置に塗布液を塗布するように塗布装
置を構成した。ディスペンサヘッドは、移動可能なヘッ
ド本体と、このヘッド本体に対して脱着可能なディスペ
ンサユニットとから構成した。このユニットには、シリ
ンジやノズル部材36等からなる塗布機構を搭載した。
ノズル部材36には、実装部品に応じてプリント基板上
に関連付けて形成された一群の塗布位置(ランド)に対
して同時に塗布液を塗布する複数のノズル38を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板等の
基板にクリーム半田等の塗布液を塗布する塗布装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、コンベアに沿ってプリント基
板を搬送し、クリーム半田等の塗布液をプリント基板に
塗布しながらIC等の電子部品を順次プリント基板に装
着するようにした電子部品の実装システムが知られてい
る。この種のシステムでは、例えば、コンベアによるプ
リント基板の搬送経路上に、X−Y方向に移動可能なデ
ィスペンサヘッドを有した塗布装置を配設し、ディスペ
ンサヘッドの移動に伴いプリント基板上の任意の位置に
塗布液を塗布することが行われている。
【0003】ディスペンサヘッドは、塗布液を貯留する
シリンジと、塗布液を導出するためのノズルを備えたノ
ズル部材と、シリンジ内の塗布液をノズル先端に押し出
すためのポンプ等からなる塗布機構を有しており、前記
ポンプの駆動によりノズル先端に塗布液を押し出しなが
ら、例えば、ディスペンサヘッドの昇降動作に伴いプリ
ント基板上に塗布液を塗布するように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の塗布装置に
おいては、通常、ディスペンサヘッドのノズル部材には
ノズルが一つだけ設けられ、塗布液の塗布動作は、基板
上の塗布位置(すなわちランド)に一箇所ずつディスペ
ンサヘッドを移動させながら行われており、複数の塗布
位置に対して同時に塗布液を塗布することは行われてい
なかった。
【0005】しかし、基板上には、実装部品に対応して
一定のパターンで複数の塗布位置が一群となって形成さ
れている箇所が多数あるため、このような関連付けられ
た一群の塗布位置に対してまでもディスペンサヘッドを
一箇所ずつ塗布位置に移動させながら作業を行うのは非
効率的である。従って、この点を改善し、より効率よく
塗布液をプリント基板に塗布できるようにする必要があ
る。
【0006】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、プリント基板等の基板にクリーム半田
等の塗布液を塗布する塗布装置において、より効率良く
塗布液を基板上に塗布することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、塗布液を塗布するためのノズル部材を備
えたディスペンサヘッドを有し、このディスペンサヘッ
ドの移動に伴い基板上の所定位置に塗布液を塗布する塗
布装置において、前記ノズル部材に、実装部品に応じて
基板上に関連付けて形成された一群の塗布位置に対して
同時に塗布液を塗布する複数のノズルを備えているもの
である(請求項1)。
【0008】この装置によれば、トランジスタの実装箇
所等、一定のパターンで複数の塗布位置が一群となって
形成されている箇所については、該複数の塗布位置に対
してディスペンサヘッドの一度の塗布動作で同時に塗布
液を塗布することができ、これにより作業効率が向上す
る。
【0009】特に、ノズル部材として、一のノズルのみ
を備えたノズル部材と、複数のノズルを有したノズル部
材とを選択的に使用可能に設けるとともに、この複数の
ノズルを有するノズル部材として、さらにノズルの数又
は配置が異なる複数種類のノズル部材を選択的に使用可
能に設けるのが好ましい(請求項2)。
【0010】このようにすれば、ノズル部材の組み合わ
せにより、基板に対してより効率よく塗布液を塗布する
ことができる。
【0011】なお、ノズル部材に、塗布液を塗布する際
に基板に当接してノズル先端と基板との間に距離を保つ
ストッパー部材が設けられる場合には、このストッパー
部材を、当該塗布位置に装着される部品の外形寸法以内
のエリアにおいて基板に当接するように設けるのが好ま
しい(請求項3)。
【0012】このようにしておけば、既に塗布液が塗布
された場所(塗布位置)にストッパー部材が当接すると
いったトラブルを未然に防止することができ、実装密度
が高い基板についても塗布液を良好に塗布できるように
なる。
【0013】また、複数のノズルを有する前記ノズル部
材においては、その内部に塗布液の液溜め部を設け、こ
の液溜め部に対して各ノズルをそれぞれ連通接続するの
が好ましい(請求項4)。
【0014】この構成によれば、塗布液をノズルに送り
込む際に各ノズルに対して均等に圧力を作用させること
ができる。従って、各ノズル孔から導出される塗布液の
量が等しくなり、各塗布位置に対して塗布液を均等に塗
布することができるようになる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。
【0016】図1は、本発明に係る塗布装置を概略的に
示している。この図において、塗布装置の基台1上に
は、搬送ラインを構成するコンベア2が配置され、プリ
ント基板3が上記コンベア2上を搬送されて所定の塗布
作業位置で停止されるようになっている。
【0017】また、上記基台1の上方には、塗布液をプ
リント基板3に塗布するためのディスペンサヘッド5
(以下、ヘッド5と略す)が移動可能に装備され、さら
に、このヘッド5の可動領域内であって、基台1の端部
近傍には、後記ディスペンサユニット11の交換ステー
ジ9が配設されている。
【0018】上記ヘッド5は、X軸方向(コンベア2の
方向)およびY軸方向(水平面上でX軸と直交する方
向)に移動することができるようになっている。
【0019】すなわち、上記基台1上には、Y軸方向に
延びる一対の固定レール6が設けられ、このレール6上
に上記ヘッド5の支持部材7が移動可能に装着され、さ
らにこの支持部材7にX軸方向に延びるガイド部材8が
設けられ、このガイド部材8にヘッド5が移動可能に装
着されている。そして、図示を省略しているが、サーボ
モータを駆動源とする移動機構の作動により上記支持部
材7がレール6に沿って、ヘッド5がガイド部材8に沿
ってそれぞれ移動することにより、ヘッド5がX軸及び
Y軸方向に移動可能となっている。
【0020】上記ヘッド5は、図2に示すように、上記
ガイド部材8に装着される移動可能なヘッド本体10
と、接着剤やクリーム半田等、導電性接着剤からなり、
低粘性のものからペースト状の高粘性までのものうち、
所望の粘性を有する塗布液を塗布するための塗布機構を
備えたディスペンサユニット11(以下、ユニット11
と略す)とから構成されており、ヘッド本体10に対し
てユニット11が着脱可能となっている。
【0021】図3に示すように、上記ヘッド本体10の
フレーム15の前面側には、略正方形の鉛直面からなる
上記ユニット11用の被装着部15aが設けられてい
る。被装着部15aの四隅部には位置決め孔16が形成
され、また、左側縁部であって上下の各位置決め孔16
の間には、フレーム15に一体形成されたエア供給通路
に通じるエア供給孔17が開口している。上記エア供給
通路は、上記ユニット11にエアを供給するためのもの
で、図外のバルブ等を介してエア供給源に通じている。
【0022】また、ヘッド本体10には、ノズルの昇降
及び回転を行わせるための駆動手段として、サーボモー
タ20,22が設けられるとともに、被装着部15aの
上下2箇所に開口部18,19が形成されており、これ
ら開口部18,19内に上記ユニット11への動力伝達
のための部材が配置されている。具体的には、開口部1
8,19のうち上側の開口部18内にはサーボモータ2
0の作動により昇降駆動されるレバー21が配置され、
また、下側の開口部19には、サーボモータ22の作動
によりZ軸回りに回転駆動されるギア23が配置されて
いる。
【0023】また、被装着部15aの左右両側には、上
記ユニット11を固定するための一対のクランプ25が
設けられている。各クランプ25は、Z軸方向の支持軸
26を介してフレーム15に回動自在に支持されている
とともに、サーボモータ20下方に配置された図外のシ
リンダのピストンに連結されている。そして、このシリ
ンダの作動に伴い、各クランプ先端に形成された係合部
が互いに離間して被装着部15aに対するユニット11
の脱着を可能とする開放状態と、各係合部が相互に接近
してユニット11を拘束するロック状態とに切換えられ
るようになっている。
【0024】一方、上記ユニット11は、図4及び図5
に示すように、フレーム30を有し、このフレーム30
の背面側に、上記ユニット11の被装着部15aに対応
した略正方形の平面からなる装着部30aを備えてい
る。装着部30aの四隅部には上記ヘッド本体10の位
置決め孔16に対応する先細りの突起31が設けられ、
また、右側縁部であって上下の各突起31の間には、フ
レーム30に一体形成されたエア供給通路に通じるエア
供給孔47が開口している。さらに、装着部30aの左
右両側には、上記ユニット11のクランプ25に対応す
る一対の被クランプ部50が設けられている。
【0025】また、上記フレーム30には、先端にノズ
ル部材36を装着した筒状のシリンジホルダ35が設け
られ、このシリンジホルダ35に塗布液を貯留したシリ
ンジ45が装着されている。そして、図示を省略する
が、フレーム30に回転自在に支持された筒状の保持部
材にシリンジホルダ35が挿入されるとともに、シリン
ジホルダ35とこの保持部材とが軸方向の相対変位が可
能で、かつ相対的な回転が阻止されるようにスプライン
で結合されることにより、上記シリンジホルダ35がフ
レーム30に対して昇降および回転(Z軸回りの回転)
可能に支持されている。
【0026】上記保持部材には、ユニット11の上記ギ
ア23と噛合可能なギア41が外嵌され、このギア41
が上記装着部30aに形成された開口部33を介して外
部に臨んでいる。また、シリンジホルダ35の周面に
は、上記ユニット11のレバー21と係合可能なレバー
35bが突設され、このレバー35bが装着部30aに
形成された開口部32を介して外部に臨んでいる。
【0027】なお、シリンジ45は、円筒状の容器でシ
リンジホルダ35に挿入された状態で装着されている。
シリンジ45の上端部分には、内部にエアの通路を有し
たキャップ46が装着され、このキャップ46に接続さ
れたホース46aがフレーム30に接続されることによ
り、シリンジ45の内部がキャップ46の上記通路、ホ
ース46a及びフレーム内のエア供給通路を介して上記
エア供給孔47に連通している。
【0028】一方、交換ステージ9は、図2に示すよう
にX軸方向に並ぶ3つのユニット保持部57a〜57c
を有しており、これら各ユニット保持部57a〜57c
に、種類の異なる3つのユニット11を保持するように
構成されている。なお、図示の例では、ユニット11の
一つはヘッド本体10に装着されている。
【0029】各ユニット保持部57a〜57cには、ユ
ニット11を両側から保持するための板ばねからなる左
右一対の保持片61が上下二個所に設けられるととも
に、これら保持片61の下側に、ユニット11をY軸方
向に出し入れ可能な状態で支持する支持プレート(図示
省略)が設けられている。
【0030】なお、ヘッド本体10に装着される3種類
のユニット11(以下、必要に応じて第1〜第3のユニ
ット11という)は、ノズルの数や配置が異なる異種の
ノズル部材36をそれぞれ備えている点で差別化されて
いる。
【0031】すなわち、各ユニット11には図6〜図8
に示すようなノズル部材36が装着されている。各ノズ
ル部材36は、シリンジホルダ35への連結部分である
本体部分37を有し、この本体部分37の下端部に、塗
布液を導出するノズル38と、塗布動作の際にプリント
基板3に当接してノズル先端とプリント基板3との間に
距離を確保するストッパー39とを備えている点で構成
が共通するが、第1のユニット11には、ノズル38及
びストッパー39(ストッパー部材)を夫々一つだけ備
えた図6(a),(b)に示すようなノズル部材36
(必要に応じて36Aとよぶ)が装着され、第2のユニ
ット11には、2つのノズル38と一つのストッパー3
9を備えた図7(a),(b)に示すようなノズル部材
36(必要に応じて36Bとよぶ)が装着され、第3の
ユニット11には、3つのノズル38と2つのストッパ
ー39を備えた図8(a),(b)に示すようなノズル
部材36(必要に応じて36Cとよぶ)が装着されてい
る。
【0032】第2及び第3のユニット11に装着される
ノズル部材36B,36Cの各ノズル38は、実装部品
に対応してプリント基板3上に形成される一群のランド
に対応して配置が設定されている。具体的には、第2の
ユニット11に装着されるノズル部材36Bにおいて
は、二箇所固定の部品(例えばチップ抵抗)の実装位置
である一対のランドに対応する配置で各ノズル38が設
けられており、また第3のユニット11に装着されるノ
ズル部材36Cにおいては、三箇所固定の部品(例えば
トランジスタ)の実装位置である3つのランドに対応す
る配置で各ノズル38が設けられている。
【0033】なお、上記各ノズル部材36A〜36Cに
は、図9に示すように本体部分37の内部に液溜め部3
7aが設けられており、前記ノズル38がこの液溜め部
37aに連通しているとともに、各ノズル部材36A〜
36Cがシリンジホルダ35に装着された状態で、シリ
ンジ45の先端(下端)に形成される液導出口45aが
この液溜め部37a内に臨むようになっている。これに
よりプリント基板3に塗布液を塗布する際には、シリン
ジ45内の塗布液がこの液溜め部37a内に一旦貯溜さ
れながら各ノズル38に導入されるように構成されてい
る。なお、複数のノズル38を有するノズル部材36
B,36Cについては、同図(同図はノズル部材36B
を示している)に示すように各ノズル38が独立して液
溜め部37a内に連通するようになっており、これによ
り後述するように各ノズル38から均等に塗布液が導出
され得るようになっている。
【0034】また、各ノズル部材36A〜36Cにおい
て、上記ストッパー39は、当該塗布位置に実装される
部品の外形寸法以内のエリアにおいてプリント基板3に
当接するようにノズル部材36において位置設定されて
おり、これによって既に塗布液が塗布された場所(塗布
位置)にストッパー39が当接するといったトラブルを
未然に防止し得るように構成されている。
【0035】次に、上記塗布装置の動作についてその作
用と共に説明する。
【0036】まず、塗布装置の初期状態では、ヘッド5
にユニット11は搭載されておらず、第1〜第3の各ユ
ニット11は交換ステージ9にセットされている。
【0037】この初期状態においてプリント基板3が所
定の作業位置に搬入されると、ヘッド5が交換ステージ
9に移動し、最初のユニット11(最初に使用するユニ
ット11)がヘッド5に搭載される。具体的には、各ク
ランプ25が開放状態に切換えられた状態でヘッド5が
対応するユニット11に向って接近し、ヘッド本体10
の被装着部15aとユニット11の装着部30aとが重
なり合うと各クランプ25がロック状態に切換えられ
る。これにより各クランプ25の係合部がユニット11
の被クランプ部50に係合してヘッド本体10とユニッ
ト11とが合体される。そして、この状態でヘッド5が
交換ステージ9から離間する方向に移動することにより
ユニット11が交換ステージ9から取出されてヘッド本
体10に搭載されることとなる。このとき、装着部30
aの突起31が被装着部15aのフレーム30に挿入さ
れることによってユニット11がヘッド本体10に対し
て位置決めされる。また、ヘッド本体10およびユニッ
ト11の上記各ギア23,41が互いに噛合するととも
に、上記各レバー21,35bが相互に係合し、さらに
上記各エア供給孔17,47を介してヘッド本体10お
よびユニット11の各エア供給通路が連通し、これによ
ってヘッド本体10からユニット11へ駆動伝達が可能
な状態となる。
【0038】ユニット11の搭載が完了すると、次い
で、ディスペンサヘッド5が最初の目標位置に移動し、
上記ノズル38からプリント基板3へと塗布液が塗布さ
れる。
【0039】詳しく説明すると、目標位置の上方にノズ
ル38が配置された後、上記サーボモータ20が正転駆
動され、これにより上記各レバー21,35bを介して
シリンジホルダ35等と一体にノズル部材36が下降す
るとともに、この下降中にエア供給通路およびホース4
6aを介してシリンジ45内にエアが供給され、そのエ
ア圧によりノズル38先端に塗布液が押し出される。そ
して、ノズル38が下降端に達してノズル先端の塗布液
がプリント基板3に押し付けられると、直ちにサーボモ
ータ20が反転駆動されてノズル38が上昇させられ、
これによりノズル先端の塗布液が切り離されてプリント
基板3に塗布液が残ることとなる。この際、必要に応じ
てサーボモータ22が駆動されることにより、上記各ギ
ア23,41を介してシリンジホルダ35と一体にノズ
ル部材36が回転駆動され、これによりノズル部材36
が回転方向に位置決めされる。
【0040】最初の目標位置への作業が完了すると、ヘ
ッド5が次の目標位置に移動し、上記と同様にして塗布
液が塗布され、以後、順次定められた位置に定められた
順番で塗布液が塗布される。そして、このような塗布動
作において、チップ抵抗やトランジスタの部品の実装位
置については、ヘッド本体10に第2又は第3のユニッ
ト11が搭載されることにより、当該部品の実装位置で
ある複数のランドに対して同時に、つまり一度の昇降動
作で複数のランドに塗布液が同時に塗布されることとな
る。なお、この際、各ユニット11のノズル部材36B
及び36Cにおいては、上述したように本体部分37内
に液溜め部37aが設けられ、これに各ノズル38がそ
れぞれ独立して連通する構造となっているため、エア圧
に応じて各ノズル38から均等に塗布液が押し出される
こととなり、その結果、各ランドに対して均等に塗布液
が塗布されることとなる。
【0041】ヘッド5に搭載した最初のユニット11に
対応する塗布液の塗布が完了すると、次いで、塗布液の
種類を変更すべく、あるいは部品の種類に対応したノズ
ル配置のノズル部材36と変更すべくヘッド5が交換ス
テージ9へと移動する。そして、現在装着しているユニ
ット11を、ユニット11搭載時と逆の動作で交換ステ
ージ9のもとのユニット保持部57a〜57cに戻した
後、次のユニット11をヘッド本体10に装着して交換
ステージ9から取り出し、このユニット11を用いて塗
布動作に移る。
【0042】こうして順次、ユニット11を交換しなが
らプリント基板3に塗布し、全ての塗布作業が完了する
とプリント基板3がコンベア2によって次工程に搬送さ
れるとともに、最後の塗布作業に供されていたユニット
11が交換ステージ9のもとのユニット保持部57a〜
57cに戻される。これにより上記塗布装置によるプリ
ント基板3への塗布液の塗布が完了する。なお、次に処
理するプリント基板3がある場合には、該プリント基板
3が作業位置に到達する前に、交換ステージ9において
ヘッド5の最後の塗布作業に供されたユニット11と、
次の未塗布状態のプリント基板3で使用する最初のユニ
ット11とを交換させるとともに、ユニット11交換後
直ちにヘッド5を交換ステージ9から目標位置に移動さ
せることによりタクトタイムを短縮することができる。
【0043】以上のような塗布装置によれば、第2又は
第3のユニット11を使用することにより、チップ抵抗
やトランジスタ等の部品実装位置に形成される一群のラ
ンド(塗布位置)に対して塗布液を同時に塗布できるた
め、複数の塗布位置に対して常に一箇所ずつ塗布液を塗
布する従来装置に比べると極めて効率良くプリント基板
3に対して塗布液を塗布することができ、これによりタ
クトタイムを短縮することができる。
【0044】特に、この装置では、ノズル38の数及び
配置が異なる2種類のユニット11(第2、第3のユニ
ット11)を選択的に使用できるように構成されている
ので、複数の塗布位置に対してより多くの頻度で同時に
塗布液を塗布することができるという特徴がある。
【0045】なお、実施形態の塗布装置では、シリンジ
45を搭載したユニット11自体を交換することにより
ノズル部材36の種類を変更するように構成されている
が、一のユニット11に複数のノズル部材36(ノズル
部材36A〜36C)を交換可能に備えた構成であって
もよい。
【0046】また、ノズル部材36に設けられるノズル
38及びストッパー39の数や配置は、塗布位置のパタ
ーンに応じて適宜設けるようにすればよく、また、ノズ
ル部材36の種類や数も、対象となるプリント基板3の
種類等に応じて適宜設定するようにすればよい。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の
ノズルを備えたノズル部材をディスペンサヘッドに搭載
し、トランジスタの実装箇所等、実装部品に応じて基板
上に関連付けて形成された一群の塗布位置に対して一度
の塗布動作で同時に塗布液を塗布できるようにしたの
で、常に一箇所ずつ塗布液を塗布している従来装置に比
べて効率良く塗布液を塗布することができ、これにより
タクトタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る塗布装置を示す平面図である。
【図2】本発明に係る塗布装置のディスペンサヘッド及
び交換ステージの構成を示す斜視図である。
【図3】ヘッド本体を示す正面図である。
【図4】ディスペンサユニットを示す背面図である。
【図5】ディスペンサユニットを示す側面図である。
【図6】第1のユニットに搭載されるノズル部材の構成
を示す該略図である((a)は側面図、(b)は平面図
である)。
【図7】第2のユニットに搭載されるノズル部材の構成
を示す該略図である((a)は側面図、(b)は平面図
である)。
【図8】第3のユニットに搭載されるノズル部材の構成
を示す該略図である((a)は側面図、(b)は平面図
である)。
【図9】第2のユニットに搭載されるノズル部材の構成
を示す図7のA−A断面図である。
【符号の説明】
1 基台 2 コンベア 3 プリント基板 5 ディスペンサヘッド 11 ディスペンサユニット 36 ノズル部材 38 ノズル 39 ストッパー(ストッパー部材) 45 シリンジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塗布液を塗布するためのノズル部材を備
    えたディスペンサヘッドを有し、このディスペンサヘッ
    ドの移動に伴い基板上の所定位置に塗布液を塗布する塗
    布装置において、 前記ノズル部材は、実装部品に応じて基板上に関連付け
    て形成された一群の塗布位置に対して同時に塗布液を塗
    布する複数のノズルを有していることを特徴とする塗布
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の塗布装置において、 ノズル部材として、一のノズルのみを備えたノズル部材
    と、複数のノズルを有したノズル部材とを選択的に使用
    可能に備えるとともに、この複数のノズルを有するノズ
    ル部材として、さらにノズルの数又は配置が異なる複数
    種類のノズル部材を選択的に使用可能に備えていること
    を特徴とする塗布装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の塗布装置におい
    て、 前記ノズル部材は、塗布液を塗布する際に基板に当接し
    てノズル先端と基板との間に距離を保つストッパー部材
    を備えるものであって、このストッパー部材は、当該塗
    布位置に装着される部品の外形寸法以内のエリアにおい
    て基板に当接するように前記ノズル部材に設けられてい
    ることを特徴とする塗布装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載の塗布装
    置において、 複数のノズルを有する前記ノズル部材は、その内部に塗
    布液の液溜め部を有し、この液溜め部に対して各ノズル
    がそれぞれ連通するように構成されていることを特徴と
    する塗布装置。
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