JP2006095347A - 液状材料塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗布量が微量であっても、安定して液状材料を適量塗布することができ、簡易な操作で運転コストの低い液状材料塗布装置等を実現する。
【解決手段】 線状部材７と、線状部材に液状材料４を供給する液状材料供給手段２０と、 線状部材に供給された液状材料を分断する液状材料分断手段３０と、分断した液状材料を線状部材とともに塗布対象物まで移動させる液状材料移動手段とを備える液状材料塗布装置。液状材料供給手段によって線状部材に液状材料を供給し、液状材料分断手段によって線状部材に供給された液状材料を分断し、液状材料移動手段によって分断した液状材料を線状部材とともに塗布対象物まで移動させることにより、塗布対象物に液状材料を塗布する。液状材料分断手段は、各々Ｖ字状の凹部を有し、相対向して位置する一対の板状部９、１０を互いに近接又は離間する方向に移動させて構成することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液状材料塗布装置及び塗布方法に関し、特に、半導体製造用ダイボンダ等の半導体チップや、その他微小電気部品を搭載する際、光通信に用いられるパッシブデバイスとファイバとをＵＶ接着剤等で接着固定する際等において、液状材料を塗布対象物に微量塗布するために用いられる液状材料塗布装置及び塗布方法に関する。

従来、一般的な液状材料の塗布装置は、注射器状の先端に針状のニードル部を取り付けたシリンジ又はバレルと呼ばれる円筒容器に液状材料を充填し、この円筒容器のニードル部の反対側をキャップで封止し、キャップにパイプを接続し、空気圧制御が可能なコントローラによってパイプを介して円筒容器への空気吐出量を制御し、ニードル部より適量の液状材料を押し出すように構成されている。また、ニードル部より正確な量の液状材料を押し出すため、液状材料上部にプランジャと呼ばれる、こま状の押し出し部品を備える場合もある。この押し出し部品が空気圧により押圧されことにより、ニードル部の先端より液状材料が適量押し出され、塗布対象物に塗布される。

その他の液状材料の塗布装置として、液状材料を容器から適量吸い取り、塗布対象物に吐出するスポイト方式を利用するものも存在する。この方式では、通称マイクロピペットと呼ばれる機器を用いる。マイクロピペットは、円筒形でパイプ状のシャフトと、シャフトの先端に液状材料を吸引して溜めるためのチップと、シャフトの内部に位置するピストンと、ピストンを駆動するアクチェタとを備え、シャフト内部でピストンを駆動することにより、液状材料を吸引して吐出する。そして、このマイクロピペットを使用することにより、接着剤等の液状材料を容器より吸引し、精度よく簡単に塗布対象物に塗布することができる。

上記のような液状材料塗布装置では、塗布量（吐出量）を制御するにあたって、ニードル部の内径を調節したり、空気の吐出量及び吐出時間を調整することによりニードル部からの液状材料の吐出量を制御している。しかし、このような液状材料塗布装置を、例えば、回路基板上の回路部品を封止するにあたって低粘度の液状樹脂を塗布するのに用い、圧縮空気を供給して液状樹脂を塗布した後、圧縮空気の供給を停止すると、表面張力によって液状樹脂がニードル部の開口端にはみ出して滴球を形成し、これが成長して樹脂だまとなり、新しい液状樹脂とともに流下して回路基板上に塗布されることとなるため、回路基板上の所望の部位に所望量の液状樹脂を塗布することが困難であるという問題があった。

特に、図１９に示すように、微量の液状材料を塗布する際には、ニードル部６の先端と対象物との間隔を１００μｍ〜０μｍに制御する必要があるが、製品の寸法精度にばらつきがあると、繰り返し安定して間隔を維持することが困難となる。そのため、対象物にニードル部６の先端が突き当たり、対象物を移動させたり損傷することとなり、不良品が発生する原因となる。

また、微量塗布を行う場合に、ニードル部６の先端と塗布対象物との間の距離を精度よく維持するにあたって、レーザ測長器等の精度の高い装置によってニードル部６の先端と塗布対象物との間隔を計測し、微量塗布を行う方法も存在するが、高価な測長システムが必要となり、さらに、測長システムを制御するための制御装置及びソフトウエアも高価なものとなり、設備コストが高騰するという問題があった。

そこで、特許文献１には、回路基板上の回路部品等に樹脂膜を形成するにあたって、液状樹脂を内部に収容するとともに、エア・サーキットに接続される筒状体と、この筒状体の下端に接続され、液状樹脂を先端から塗布する細管状のニードル部と、このニードル部の開口端部から突出するワイヤーとを備えた樹脂吐出器が記載されている。この樹脂吐出器では、液状樹脂がワイヤーに誘導されて回路基板上の回路部品等に塗布されるため、液状樹脂の供給を停止しても、液状樹脂はワイヤーに沿って這い上がるだけであり、ニードル部の外壁に沿って這い上がることはないため、樹脂だまが形成されず、均等の厚さで液状樹脂を塗布することができる。

さらに、特許文献２には、ペースト状物質を経時的粘度変化があっても微小量を高精度に塗布するため、シリンジの先端に接続されるニードル部の周囲に導電性接着剤を塗布量制御用圧搾空気でニードル部内に押し込み、冷却してゲル状にした後、ニードル部の先端から吐出し、所要の長さでカッタで切断するペーストの塗布方法が開示されている。
実開平４−３３９６６号公報 特開平５−３２９４３１号公報

しかし、特許文献１に記載の樹脂吐出器は、ワイヤーを備えるため、塗布対象物とニードル部先端との距離を高精度に維持しなくとも樹脂を塗布することができるが、樹脂の塗布量を制御していないため、回路基板上の回路部品等の樹脂膜の厚さが安定しないなどの問題が残存していた。

また、特許文献２に記載のペーストの塗布方法では、導電性接着剤を塗布量制御用圧搾空気でニードル部内に押し込こんだ後冷却する必要があるため、工程が複雑になるとともに、運転コストが増加するという問題もあった。

そこで、本発明は、上記従来の液状材料塗布装置における問題点に鑑みてなされたものであって、塗布量が微量であっても、安定して液状材料を適量塗布することができるとともに、簡易な操作で運転コストの低い液状材料塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、液状材料塗布装置であって、線状部材と、該線状部材に液状材料を供給する液状材料供給手段と、前記線状部材に供給された液状材料を分断する液状材料分断手段と、分断した液状材料を前記線状部材とともに塗布対象物まで移動させる液状材料移動手段とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、液状材料供給手段によって線状部材に液状材料を供給し、液状材料分断手段によって線状部材に供給された液状材料を分断し、液状材料移動手段によって分断した液状材料を線状部材とともに塗布対象物まで移動させることにより、塗布対象物に液状材料を塗布することができるため、液状材料の塗布量を制御することができ、塗布量が微量であっても、安定して液状材料を適量塗布することができるとともに、簡易な操作で運転コストを低く押さえることができる。

前記液状材料塗布装置において、前記液状材料供給手段を、前記線状部材を保持する保持部と、前記液状材料を収容する収容容器と、前記線状部材を、前記収容容器と前記液状材料分断手段との間を移動させる移動手段とを備えるように構成することができる。これによって、簡易な構成で操作の容易な液状材料塗布装置を実現することができる。

前記液状材料塗布装置において、前記液状材料供給手段を、下端部に前記線状部材を有する管状部と、前記液状材料を収容し、前記管状部より大径の液状材料収容部と、該液状材料収容部の内部の液状材料を上方から押圧し、該液状材料を前記管状部を介して前記線状部材に供給する押圧手段とを備えるように構成することができる。これによって、固定した状態で液状材料を供給することのできる液状材料供給手段を実現することができる。

また、前記液状材料塗布装置において、前記液状材料分断手段を、各々Ｖ字状の凹部を有し、相対向して位置する一対の板状部と、該一対の板状部を、前記Ｖ字状凹部が互いに近接又は離間する方向に移動させる移動手段とを備えるように構成することができる。この構成により、Ｖ字状凹部の間隔を制御し、塗布する液状材料の量を制御することができる。

さらに、前記液状材料分断手段に、前記一対の板状部のＶ字状の凹部を、水平面内において所定の間隔以上近接することを規制するストッパ手段を設けることができる。これによって、塗布する液状材料の量をより正確に制御することができる。

前記液状材料塗布装置において、前記線状部材を弾性を有する材料で形成することができる。これによって、線状部材が塗布対象物と当接した場合でも、塗布対象物の移動、損傷を防止することができる。

また、本発明は、液状材料塗布方法であって、線状部材に液状材料を供給し、前記線状部材に供給された液状材料を分断し、分断した液状材料を前記線状部材とともに塗布対象物まで移動させることにより、塗布対象物に液状材料を塗布することを特徴とする。これによって、上述のように、液状材料の塗布量を制御することができ、塗布量が微量であっても、安定して液状材料を適量塗布することができる。

以上のように、本発明によれば、塗布量が微量であっても、安定して液状材料を適量塗布することができ、簡易な操作で運転コストの低い液状材料塗布装置及び塗布方法を提供することが可能となる。

図１及び図２は、本発明にかかる液状材料塗布装置の第１の実施の形態を示し、この液状材料塗布装置は、大別して、液状材料吐出部（液状材料供給手段）２０と、液状材料切出部（液状材料分断手段）３０とで構成される。

液状材料吐出部２０は、図１に示すように、シリンジ５と、ニードル部６と、線状部材７等で構成される。

シリンジ５は、液状材料４を充填可能なシリンダ状に形成され、その上部は、図示しない空気圧制御機器に連結されたパイプ１を有するキャップ２により密閉されている。シリンジ５の内部には圧縮空気が供給されるため、シリンジ５は、圧縮空気が漏れることのない密閉構造とする。

ニードル部６は、注射針と同様、細径の針状部として形成される。このニードル部６は、液状材料４によって閉塞した時や、塗布条件を最適化するために内径を変更する必要があるため、シリンジ５と一体に形成せず、交換可能とし、数種類の内径を有するものが用意される。

線状部材７は、ニードル部６の内部に挿入され、弾性を有する細径の針金状に形成される。この線状部材７には、ピアノ線やガラスファイバのような細く弾性力の強い材料を用いることが望ましい。尚、この線状部材７は、図１に示した例では、ニードル部６の内部に取り付けられているが、ニードル部６の外周部に取り付けてもよい。

次に、液状材料吐出部２０のシリンジ５内の液状材料４の動きについて説明する。シリンジ５の内部に充填された液状材料４は、パイプ１から供給される圧縮空気３にて圧力を加えられることにより、ニードル部６の内部を通過し、線状部材７を伝わり、図１に示すように、ニードル部６の先端よりにじみ出る。液状材料４がにじみ出る量は、圧縮空気３の圧力と加圧時間とで制御される。線状部材７がニードル部６に取り付けられているため、液状材料４は、表面張力により垂れることなく線状部材７に定着する。線状部材７に一定量の液状材料４を定着させることにより、後述するように、一定量の液状材料４を切り出すことが可能になり、安定した塗布量を確保することができる。

次に、図２を参照しながら液状材料切出部３０について説明する。この液状材料切出部３０は、第１ブレード９及び第２ブレード１０と、スライド機構１１、１２と、ストッパ１３及びストッパねじ１４とで構成される。

第１ブレード９及び第２ブレード１０は、ニードル部６よりにじみ出し、線状部材７に定着した液状材料４の定量を線状部材７の先端に切り出すために備えられる。これらのブレード９、１０は、モータ制御されたスライド機構１１、１２上に固定され、線状部材７を中心にして直角に左右等分に配置されている。ブレード９、１０の上下位置は、液状材料４の切出量により規定された位置に設定される。

スライド機構１１、１２は、第１ブレード９及び第２ブレード１０の液状材料４の切出時の距離（塗布量）を制御するために備えられ、切出時の距離を調整するため、ストッパ１３及びストッパねじ１４が取り付けられている。このスライド機構１１、１２は、液状材料吐出部２０に対して上下、前後、左右に動作する図示しないアームに取り付けられている。このアームは、高精度のものでなくともよく、汎用品で製作することができる。

液状材料４の塗布量は、以下で詳述するように、ニードル部６の先端と、第１ブレード９及び第２ブレード１０の交差する切出点の間隔、及び第１ブレード９と第２ブレード１０の交差又は接近する距離により制御される。切出量の決定後、液状材料吐出部２０を上方へ引き上げ、線状部材７の先端に液状材料４を移動させる。これにより、線状部材７の先端に定着している液状材料４を、塗布対象物に衝撃を与えて塗布対象物を移動させることなく、また塗布対象物を損傷することなく塗布することが可能となる。

次に、上記構成を有する液状材料塗布装置の動作について図２乃至図１４を参照しながら詳細に説明する。

図２は、液状材料吐出部２０と液状材料切出部３０の初期の位置関係を示す。液状材料吐出部２０及び線状部材７は、第１ブレード９と第２ブレード１０の中間に位置し、両ブレード９、１０の切出ポイントは、ニードル部６の先端と所定の間隔をおいて位置している。この位置でシリンジ５の内部に圧力を加え、図３に示すように、液状材料４を一定量吐出する。

次に、図４に示すように、スライド機構１１及び１２を介して、線状部材７に定着している液状材料４に向かって第１ブレード９及び第２ブレード１０を移動させる。図５に示すように、ストッパねじ１４の先端がストッパ１３に突き当たるまで、スライド機構１１及び１２を移動させ、第１ブレード９及び第２ブレード１０を規定量動作させ、液状材料４を分断する。この時の規定量は、ストッパねじ１４を調整することにより設定する。

次に、図６に示すように、液状材料吐出部２０を上方へ引き上げ、分断した液状材料４を線状部材７の先端に移動させる。その後、図７に示すように、スライド機構１１及びスライド機構１２を駆動し、第１ブレード９及び第２ブレード１０を開放し、図８に示すように、液状材料吐出部２０を塗布対象物１５、１６の近辺に移動させる。

次に、図９に示すように、塗布対象物１５、１６の塗布ポイントへ線状部材７を介して液状材料４を塗布する。この時、液状材料４は、弾性を有する線状部材７の先端に定着しているため、塗布時に塗布対象物１５、１６に衝撃を与えることがない。その後、液状材料吐出部２０は、図１０示すように、塗布対象物１５、１６から離れ、液状材料４の塗布が完了する。

尚、上記実施の形態においては、液状材料吐出部２０が塗布対象物１５、１６に対して垂直に位置しているが、ほとんどの場合、液状材料吐出部２０は塗布対象物１５、１６に対して傾斜し、塗布対象物１５、１６と接触しない位置関係にある。

次に、本発明にかかる液状材料塗布装置のブレード９、１０による液状材料４の切出メカニズムについて、図１１乃至図１４を中心に参照しながら、さらに詳細に説明する。

図３に示したように、シリンジ５の内部に圧力を加え、液状材料４を一定量吐出した状態では、図１１に示すように、第１ブレード９及び第２ブレード１０と、ニードル部６、線状部材７及び液状材料４とは、互いに離間した状態にある。ここで、液状材料４の塗布量は、ニードル部６よりにじみ出した液状材料４の量と、ニードル部６の端面と第１ブレード９及び第２ブレード１０との距離によって決定される。次に、図１２に示すように、第１ブレード９と第２ブレード１０によって液状材料４を分断する。この時、第１ブレード９と第２ブレード１０の両者の先端部の間隔は、上述のように、ストッパねじ１４とストッパ１３の間隔で決定される。この間隔を広くすると、塗布量は少なくなり、間隔を狭くすると、塗布量は多くなる。

液状材料４を分断後、図１３に示すように、液状材料吐出部２０を引き上げると、線状部材７に付着した液状材料４が第１ブレード９及び第２ブレード１０により留まる。次に、液状材料吐出部２０をさらに引き上げ、線状部材に付着した液状材料４を線状部材７の先端に定着させた後、液状材料４を切り出す。切り出した液状材料４は、図９に示したように、塗布対象物１５、１６の塗布ポイントへ線状部材７を介して塗布される。

次に、本発明にかかる液状材料塗布装置の第２の実施の形態について、図１５乃至図１８を参照しながら説明する。

本実施の形態においては、液状材料吐出部（液状材料供給手段）４０を、サポート１７と線状部材７とで構成している。図１５に示すように、サポート１７と線状部材７とを、第１ブレード９と第２ブレード１０の中心に挿入し、スライド機構１１、１２の下方には、図１６に示した液状材料４が収容された容器１８を配置する。そして、図１７に示すように、サーポート１７に取り付けられた線状部材７を下方向に移動させて液状材料４に浸す。これにより、図１８に示すように、線状部材７に液状材料４を定着させることができる。

その後、第１の実施の形態と同様に、液状材料４を切出位置まで上昇させ、第１ブレード９及び第２ブレード１０を駆動し、液状材料４を分断し、サポート１７に取り付けられた線状部材７を引き上げ、液状材料４を線状部材７の先端に移動させ、対象物に液状材料４を定着させる。このとき、余分な液状材料４は、容器１８の中へ落下する。本実施の形態にかかる液状材料吐出部４０を用いることにより、より安価で塗布対象物に衝撃を与えずに塗布を可能とする液状材料塗布装置を提供することができる。

本発明にかかる液状材料塗布装置の第１の実施の形態の液状材料吐出部を示す断面図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置の第１の実施の形態の液状材料切出部の初期状態を示す斜視図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置の液状材料吐出時の状態を示す斜視図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置のブレード動作時の中間位置を示す斜視図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置のブレード動作終了時の状態を示す斜視図（液状材料分断時）である。 本発明にかかる液状材料塗布装置の液状材料吐出部を引き上げた時の状態を示す斜視図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置のブレードを開放した時の状態を示す斜視図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置の液状材料塗布時における塗布対象物と液状材料吐出部の位置関係を示す斜視図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置の液状材料塗布時の状態を示す斜視図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置の液状材料塗布時の終了時を示す斜視図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置の液状材料の分断直前の状態を示す一部断面図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置の液状材料の分断時の状態を示す一部断面図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置において、液状材料を分断した後、液状材料吐出部を引き上げている状態を示す一部断面図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置において、液状材料を線状部材の先端に移動させた状態を示す一部断面図である。 本発明にかかる液状材料塗布装置の第２の実施の形態を示す斜視図である。 図１５の液状材料塗布装置の液状材料の収容容器と線状部材の位置関係を示す斜視図である。 図１５の液状材料塗布装置の液状材料の収容容器に線状部材を浸した状態を示す斜視図である。 図１５の液状材料塗布装置において、液状材料が線状部材に定着した時の状態を示す斜視図である。 従来の液状材料塗布装置から液状材料が吐出された状態を示す断面図である。

符号の説明

１ パイプ
２ キャップ
３ 圧縮空気
４ 液状材料
５ シリンジ（バレル）
６ ニードル部
７ 線状部材
９ 第１ブレード
１０ 第２ブレード
１１ スライド機構
１２ スライド機構
１３ ストッパ
１４ ストッパねじ
１５ 塗布対象物
１６ 塗布対象物
１７ サポート
１８ 容器
２０ 液状材料吐出部
３０ 液状材料切出部
４０ 液状材料吐出部

Claims (7)

1. 線状部材と、
   該線状部材に液状材料を供給する液状材料供給手段と、
   前記線状部材に供給された液状材料を分断する液状材料分断手段と、
   分断した液状材料を前記線状部材とともに塗布対象物まで移動させる液状材料移動手段とを備えることを特徴とする液状材料塗布装置。
2. 前記液状材料供給手段は、
   前記線状部材を保持する保持部と、
   前記液状材料を収容する収容容器と、
   前記線状部材を、前記収容容器と前記液状材料分断手段との間を移動させる移動手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の液状材料塗布装置。
3. 前記液状材料供給手段は、
   下端部に前記線状部材を有する管状部と、
   前記液状材料を収容し、前記管状部より大径の液状材料収容部と、
   該液状材料収容部の内部の液状材料を上方から押圧し、該液状材料を前記管状部を介して前記線状部材に供給する押圧手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の液状材料塗布装置。
4. 前記液状材料分断手段は、
   各々Ｖ字状の凹部を有し、相対向して位置する一対の板状部と、
   該一対の板状部を、前記Ｖ字状凹部が互いに近接又は離間する方向に移動させる移動手段とを備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の液状材料塗布装置。
5. 前記液状材料分断手段は、
   前記一対の板状部のＶ字状の凹部を、水平面内において所定の間隔以上近接することを規制するストッパ手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の液状材料塗布装置。
6. 前記線状部材は、弾性を有する材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液状材料塗布装置。
7. 線状部材に液状材料を供給し、
   前記線状部材に供給された液状材料を分断し、
   分断した液状材料を前記線状部材とともに塗布対象物まで移動させることにより、塗布対象物に液状材料を塗布することを特徴とする液状材料塗布方法。

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