JP2006289295A - Viscous material coater and viscous material coating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、略平板状の被塗布体上に一定量の粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置、及び粘性材料塗布方法に関する。より具体的に、例えば回路基板に電子部品を実装する際、回路基板上に接着剤を塗布するために用いられる粘性材料塗布装置、並びに粘性材料塗布方法に関する。 The present invention relates to a viscous material applying apparatus and a viscous material applying method for applying a certain amount of a viscous material on a substantially flat plate-like object. More specifically, for example, the present invention relates to a viscous material coating apparatus and a viscous material coating method used for coating an adhesive on a circuit board when an electronic component is mounted on the circuit board.
粘性材料塗布装置は、例えば回路基板上へ電子部品などを実装するに際し、電子部品を固着するために必要な接着剤・クリーム半田・銀ペーストなどの粘性材料を被塗布体である回路基板の所定塗布位置に塗布する場合などに用いられる。1例として、図6に示すような接着剤塗布装置50が、回路基板上に接着剤を塗布するために用いられている。図において、接着剤塗布装置50は、被塗布体に接着剤を塗布する塗布ヘッド51と、塗布ヘッド51を搬送するロボット52と、被塗布体を装置内に搬入して保持する被塗布体保持装置53と、全体の動作を制御する制御装置54とを主な構成要素としている。この内、ロボット52は、モータ56の駆動により塗布ヘッド51を図のX方向に搬送し、また被塗布体保持部53は、モータ57の駆動によって保持した被塗布体を図のY方向に搬送する。この相互に直交する塗布ヘッド51のX方向の移動と被塗布体保持部53のY方向の移動との相対移動により、塗布ヘッド51は被塗布体の所定位置に接着剤を塗布することができる。塗布ヘッド51のX方向の移動量と被塗布体保持部53のY方向の移動量とは、制御装置54によって制御される。
For example, when mounting an electronic component or the like on a circuit board, the viscous material application device is used to apply a viscous material such as an adhesive, cream solder, or silver paste necessary for fixing the electronic component to a predetermined circuit board that is an object to be coated. It is used when applying to the application position. As an example, an
図7は、塗布ヘッド51を拡大して示している。図において、塗布ヘッド51は、粘性材料を吐出するノズル3と、圧縮空気による圧力を利用して接着剤をノズル3から押し出す吐出部61と、粘性材料を収納するシリンジからなる粘性材料収納部62と、ノズル3を昇降させる昇降部63との組み合わせからなる塗布機構部1を3組備えている。この3組は単なる例であって他の数とすることも可能である。この内、吐出部61では、バルブ66の操作に応じて配管67を介して粘性材料収納部62内に圧縮空気の供給が可能である。また、昇降部63は、ノズル選択シリンダ64と、カム65と、カムフォロア68を備えたレバー69とから構成され、ノズル3と共に各粘性材料収納部62を図のZ方向に昇降可能としている。
FIG. 7 shows the
以上のように構成された塗布機構部1は、以下のように動作する。図7において、吐出部61に備わるバルブ66が所定時間動作することで配管67を介して圧縮空気が粘性材料収納部62に供給され、粘性材料収納部62内に収納されている接着剤がその圧力で押し下げられ、ノズル3から所定量の接着剤2を吐出する。ノズル選択シリンダ64の作動によって、レバー69のカムフォロワー68とカム65とが接触する。カム65の回転により、レバー69の一端が回動して粘性材料収納部62を押し下げ、図のZ方向に下降させる。これにより、ノズル3の先端から吐出されていた接着剤2が対向する回路基板20に接触し、接着剤2が回路基板20上に塗布される。塗布後、カム65の回転により粘性材料収納部62は元の位置まで上昇し、1回の塗布動作が完了する。
The coating mechanism unit 1 configured as described above operates as follows. In FIG. 7, when the
回路基板20上に塗布された接着剤2の塗布状態は、塗布ヘッド51に装着された認識装置60によって認識可能である。制御装置54(図6参照)は、認識装置60から入力する認識情報に基づき、塗布状態が予め定められた仕様を満たすものであるか否かの判断を行う。通常は事前に接着剤2の試し打ちを行い、このような塗布状態の確認を行った上で連続した回路基板20への接着剤塗布作業が実施されている。なお、認識装置60をレーザ利用などの三次元センサとすることにより、塗布された接着剤2の塗布高さを測定することが可能である。
The application state of the
上述した構成にかかる接着剤塗布装置50では、粘性材料収納部62内に収納された接着剤2を圧縮空気の作用によって押し出しを行うことから、接着剤2の残量変化によって接着剤2の吐出量が安定しないことがあった。この問題を解消する粘性材料塗布装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。図8と図9は、特許文献1に開示された内容を示している。この内、図8は、塗布ヘッドが備える1つの塗布機構部1を取り出してその要部を示したものであり、図9は、図8に示す円I内の部分を中心とした要部をさらに拡大して示したものである。
In the
図8において、塗布機構部1は、接着剤を吐出するノズル3を設けた接着剤塗布部材4と、接着剤塗布部材4の長手方向(図の上下方向)の中空部内に回転可能に嵌装される吐出用シャフト5と、吐出用シャフト5を軸回りに回転させる上方に位置する回転装置6と、接着剤塗布部材4へ接着剤2を供給する接着剤供給装置8とを主な構成要素としている。この内、接着剤供給装置8は、内部に接着剤2を収納するシリンジ9と、シリンジ9内の接着剤2を接着剤塗布部材4に導く接着剤供給配管18と、シリンジ9内の接着剤2を接着剤供給配管18へ押し出すためにシリンジ9内へ圧縮空気を供給する圧縮空気供給部32とを有する。この圧縮空気は、接着剤2の粘性に抗して接着剤2を接着剤塗布部材4まで送り込むためのものであり、ノズル3からの接着剤2の吐出は、後述する吐出シャフト5の回転により行われる。
In FIG. 8, an application mechanism unit 1 is rotatably fitted in an
回転装置6の駆動により吐出シャフト5を回転させるため、回転用接続シャフト12がスプラインシャフト23の中空部を貫通して軸方向に摺動可能、かつ軸回りに回転可能に配置されている。スプラインシャフト23の外周面には移動用部材24が固定され、この移動用部材24には例えば図7に示す昇降部63が係合してスプラインシャフト23を図の上下方向に駆動する。このときの上下動のストロークは、図中の2点鎖線35(上方)と実線36(下方)との幅で示されている。この上下動により、接着剤塗布部材4が上下動する結果、接着剤塗布部材4に取り付けられたノズル3が下降した際に回路基板20へ接着剤を塗布することができる。
In order to rotate the
スプラインシャフト23の下端部の外周面には、スプラインハウジング25が設けられている。スプラインハウジング25は、スプラインシャフト23をその軸方向に摺動可能に支持し、また、スプラインシャフト23を回転駆動する。このためスプラインハウジング25はベアリング26を介して接着剤塗布装置のフレーム部材29に支持される。スプラインハウジング25にはプーリ27が取り付けられており、図示しない駆動装置によって回転駆動される。この回転によってスプラインシャフト23を軸回りに回動させ、これに結合された接着剤塗布部材4が回動し、このためにノズル3が回動する。ノズル3の回転は、後述するノズルストッパによる実装部品への干渉を回避するためである。
A
接着剤塗布部材4には、回動規制構造40が設けられ、接着剤供給配管18は、この回動規制構造40に接合されている。接着剤塗布部材4はノズル3を軸回りに回動させるが、接着剤供給配管18は回動規制構造40により一定の位置に規制されるため、接着剤供給配管18が振り回されることはない。
The
図9の拡大図において、回動規制構造40にはガイドローラ43が設けられ、ガイドローラ43はフレーム部材29に設けられるガイド溝45に嵌り、接着剤塗布部材4が回動した場合においても回動規制構造40の回動を阻止して接着剤供給配管18の触れ回りを阻止する。その一方で、接着剤塗布部材4が上下動する際には、ガイドローラ43がガイド溝45内をスライドして回動規制構造40の上下動をガイドする。
In the enlarged view of FIG. 9, the
接着剤塗布部材4には、好ましくはノズル3に隣接しかつ略平行に延在するノズルストッパ19が設けられる。ノズルストッパ19は、ノズル3よりも僅かに長く下方へ突出しており、ノズルストッパ19の先端19eが図示しない回路基板20の表面に当接したときに、回路基板20とノズル3の先端3eとの間に隙間を形成する。この隙間は、ノズル3の先端3eから吐出される接着剤が、回路基板20の所定位置に所定塗布径の接着剤の塊として塗布されるための最適な間隔に設定される。ノズルストッパ19は回路基板20に直接接触するため、回路基板20上に既に実装された隣接部品が存在している場合にはその先端19eが当該部品と干渉して押し潰すなどの弊害を生じ得る。あるいは回路基板20上に端子などの凹凸部分がある場合、これに当接することで前記塗布に最適な間隔を得ることができなくなる。このため、上述したようなプーリ27(図8参照)を介してノズルストッパ19はノズル3と共にノズル3の周囲を回転可能であり、前記隣接部品などとの干渉が回避できるよう構成されている。
The
吐出用シャフト5の上端は、回転用接続シャフト12との間で軸方向に相対移動可能に連結され、回転用接続シャフト12の回転駆動を伝える。吐出用シャフト5の下端には、ネジ状のスクリュ部11が形成されている。スクリュ部11の上端部11aに対応して接着剤供給用の通路16が接着剤塗布部材4に開口している。通路16は取付け具17を介して接着剤供給配管18と連通しており、接着剤供給装置8に備わるシリンジ9(図8参照)につながることによってシリンジ9に貯えられた接着剤2が供給される。吐出用シャフト5がその軸回りに回転駆動されると、スクリュ部11の上端部11aに供給されていた接着剤2が、スクリュ部11のネジ溝に沿ってスクリュ部11の他端部11b方向へ送られる。接着剤塗布部材4には、吐出用シャフト5と同軸上にノズル3が形成され、スクリュ部11の他端部11bへ送られてきた接着剤2は、さらにノズル3内へ送られ、ノズル3の先端3eから吐出される。このようにスクリュ部11の回転に応じて吐出される接着剤2の量が定まるため、シリンジ9内の接着剤残量の多少に関係なく安定した塗布量の接着剤塗布が可能となる。
The upper end of the
なお、回動規制構造40を設けることなく、接着剤供給管18を接着剤塗布部材4に直接取り付ける方法も開示されている(例えば、特許文献2参照。)。図10はその概要を示したもので、接着剤供給管18は接着剤塗布部材4の接続部4aに差し込まれ、接着剤塗布部材4には回動規制構造40が設けられていない。このため、接着剤塗布部材4が回動すると共に接着剤供給管18が振り回されることとなるが、シリンジ9と接続部4aの高さL、シリンジ9と接着剤塗布部材4の回転中心との距離D、及び接着剤供給管18の材質を適切に選択することで、回動範囲が±90度位までであれば接着剤供給管18は振り回しに十分耐えられる構造となっている。その他の構成は図8、9に示す粘性材料塗布機構と同様である。
ところで、図11(a)は、上述したような各種粘性材料吐出装置を用いて回路基板20上に塗布された接着剤2の状態を模式的に示している。左側が回路基板20に塗布された接着剤2の状態、右側はその後の部品実装工程においてチップ部品10aが塗布された前記接着剤2の上に装着された状態を示している。このように部品10aの一部が接着剤2と接触することによって接着剤2を介して部品10aが回路基板20に接合される。
Incidentally, FIG. 11A schematically shows the state of the adhesive 2 applied on the
これに対し、図11(b)は、例えば図の右側に示すBGA(Ball Grid Array)のような端子を有する部品10bに対し、部品10bと回路基板20との間に粒状半田15が配置される場合を示している。部品実装後にリフロー工程で粒状半田15が溶融されて接合されるまでの間、部品10bが移動、脱落しないようこれを所定位置に固定しておくために接着剤2が利用される。この場合、粒状半田15が中間に介在するため、部品10bと回路基板20との間に隙間が生じている。粒状半田15の典型的なサイズは、直径が約1.3mmほどである。このため、部品10bを所定位置に維持するには、図の左側に示すように接着剤2の塗布高さをこの粒状半田15のサイズ約1.3mm以上に高くしなければならない。以下、塗布された接着剤の外周直径を塗布幅w、高さを塗布高さhと呼ぶものとする。
In contrast, in FIG. 11B, for example, a
しかしながら、塗布高さhを高めようと接着剤2の吐出量を増やしたとしても、一般に接着剤2は幅方向(基板に平行な方向)に広がる傾向にあり、高さ方向(基板に垂直な方向)への寄与がほとんど見られない。このため、塗布高さhを高めようと吐出量を増やせば増やすほど塗布幅wが広がり、隣接部品へ悪影響が及ぶなどの不具合が生じ易い。また、多量に吐出された接着剤2がノズル3の先端3e周囲にまつわり付き、次にノズル3が上昇して移動する際にこの余剰の接着剤2がノズル3に引きずられて倒れ込むなどにより、同じく隣接部品へ悪影響を及ぼす虞が生じ得る。このように、従来では粘性材料を塗布する際の塗布高さhを十分に確保するための有力な方策が見出されていないのが実状であった。
However, even if the discharge amount of the adhesive 2 is increased in order to increase the coating height h, the adhesive 2 generally tends to spread in the width direction (direction parallel to the substrate), and the height direction (perpendicular to the substrate). Direction) is hardly seen. For this reason, if the discharge amount is increased so as to increase the coating height h, the coating width w increases as the discharge amount increases, and problems such as adverse effects on adjacent components tend to occur. Further, the adhesive 2 discharged in a large amount clings around the tip 3e of the
以上より、本発明は、上述したような従来技術にある問題点を解消し、粘性材料を被塗布材上に塗布するに際し、塗布幅に対して塗布高さを十分に確保することができる粘性材料塗布方法、及び粘性材料塗布装置を提供することを目的としている。 As described above, the present invention eliminates the problems in the prior art as described above, and when applying the viscous material on the material to be applied, the viscosity capable of sufficiently securing the application height with respect to the application width. An object is to provide a material application method and a viscous material application apparatus.
本発明は、被塗布材上に塗布された粘性材料の上にさらに重ねて粘性材料を塗布する複数回数塗布を行う粘性材料塗布方法、粘性材料塗布装置を提供することによって上述した問題を解消するもので、より具体的には以下の内容を含む。 The present invention solves the above-mentioned problems by providing a viscous material application method and a viscous material application device that apply a plurality of times to apply the viscous material on the viscous material applied on the material to be applied. More specifically, the following contents are included.
すなわち、本発明にかかる1つの態様は、粘性材料をノズルから吐出して被塗布体上に塗布する粘性材料塗布方法であって、塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、被塗布体上に塗布された粘性材料の上にさらに重ねて粘性材料を塗布する複数回塗布を行うことを特徴とする粘性材料塗布方法に関する。 That is, one aspect according to the present invention is a viscous material application method in which a viscous material is ejected from a nozzle and applied onto an object to be coated, and a desired application height of the applied viscous material is obtained. The present invention relates to a method for applying a viscous material, characterized in that the application is performed a plurality of times by applying the viscous material further on the viscous material applied on the body.
前記複数回塗布において、例えば2回に分けて同一箇所に塗布する場合、通常の1回のみで塗布動作を行う場合のノズル吐出口径よりも小さく、例えば半分程度の吐出口径のノズルを使用することが望ましい。 In the above-mentioned multiple times application, for example, when applying to the same location in two times, use a nozzle having a nozzle diameter that is smaller than, for example, about half of the nozzle diameter when the application operation is performed only once. Is desirable.
前記複数回塗布において、2回目以降の塗布動作を行うノズルの被塗布材表面からの高さである非接触高さは、直前の塗布動作によって得られた塗布粘性材料の塗布高さにほぼ等しくすることが好ましい。これを実行するため、前記直前の塗布動作によって得られた塗布粘性材料の塗布高さを測定し、以降の塗布時における前記非接触高さを前記測定結果とほぼ等しくなるよう制御することができる。 In the plurality of times of application, the non-contact height, which is the height from the surface of the material to be applied, of the nozzle that performs the second and subsequent application operations is substantially equal to the application height of the application viscous material obtained by the immediately preceding application operation. It is preferable to do. In order to execute this, the coating height of the coating viscous material obtained by the immediately preceding coating operation can be measured, and the non-contact height at the subsequent coating can be controlled to be substantially equal to the measurement result. .
本発明にかかる他の態様は、粘性材料をノズルから吐出して被塗布体上に塗布する粘性材料塗布方法であって、塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、塗布を終えたノズルを被塗布体から離れる方向へ所定量移動し、移動後の位置で再度ノズルから粘性材料を吐出することを特徴とする粘性材料塗布方法に関する。代替として、前記ノズルの移動の間に連続的または断続的に粘性材料を吐出することができる。 Another aspect of the present invention is a viscous material application method in which a viscous material is discharged from a nozzle and applied onto an object to be coated, and the application is finished in order to obtain a desired application height of the applied viscous material. The present invention relates to a method for applying a viscous material, wherein the nozzle is moved by a predetermined amount in a direction away from an object to be coated, and the viscous material is discharged again from the nozzle at a position after the movement. Alternatively, the viscous material can be discharged continuously or intermittently during the movement of the nozzle.
本発明にかかるさらに他の態様は、粘性材料を吐出するノズル、前記ノズルを昇降させる昇降部、粘性材料を収納する粘性材料収納部、粘性材料をノズルから吐出させる吐出手段の組み合わせからなる塗布機構部を複数備えた塗布ヘッドと、前記塗布ヘッドを搬送するロボットと、被塗布体を搬入して保持する被塗布体保持部とを備え、前記粘性材料収納部に収納された粘性材料を前記吐出手段を用いて前記ノズルから吐出し、前記被塗布体保持部に保持された被塗布体上に前記粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置であって、ノズルよりも長く被塗布体に対向する方向に突出し、粘性材料塗布時に前記被塗布体に当接してノズルと被塗布体との間に所望非接触高さの隙間を形成するノズルストッパが各ノズルに隣接してさらに設けられ、少なくとも1つの前記塗布機構部に設けられたノズルに隣接する前記ノズルストッパが、多数回塗布における1回目の塗布時の所望非接触高さ分だけ対応するノズルよりも長く突出し、少なくとも1つの他の前記塗布機構部に設けられたノズルに隣接する前記ノズルストッパが、多数回塗布における2回目以降の塗布時の所望非接触高さ分だけ対応するノズルよりも長く突出していることを特徴とする粘性材料塗布装置に関する。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an application mechanism comprising a combination of a nozzle that discharges a viscous material, an elevating unit that raises and lowers the nozzle, a viscous material storage that stores the viscous material, and a discharge unit that discharges the viscous material from the nozzle. A coating head having a plurality of sections; a robot that transports the coating head; and a coated body holding section that carries and holds the coated body, and discharges the viscous material stored in the viscous material storage section. A viscous material application device that discharges from the nozzle using means and applies the viscous material onto the object to be applied held by the object holding unit, and is opposed to the object to be applied longer than the nozzle Further, nozzle stoppers are provided adjacent to each nozzle so as to contact each of the coated bodies when the viscous material is applied and form a gap with a desired non-contact height between the nozzle and the coated body. The nozzle stopper adjacent to the nozzle provided in at least one application mechanism portion protrudes longer than the corresponding nozzle by the desired non-contact height at the time of the first application in the multiple application, and at least one other The nozzle stopper adjacent to the nozzle provided in the coating mechanism section protrudes longer than the corresponding nozzle by the desired non-contact height at the second and subsequent coatings in multiple coatings. The present invention relates to a viscous material coating apparatus.
前記各ノズルに隣接し、高さの異なる複数のノズルストッパを含むストッパアセンブリを設け、多数回塗布時における適切な非接触高さに対応して前記ストッパアセンブリのいずれか1つのノズルストッパを選択するノズルストッパ選択機構を備えてもよい。 A stopper assembly including a plurality of nozzle stoppers having different heights is provided adjacent to each of the nozzles, and any one nozzle stopper of the stopper assembly is selected in accordance with an appropriate non-contact height at the time of multiple application. A nozzle stopper selection mechanism may be provided.
本発明にかかるさらに他の態様は、同じく塗布ヘッドと、ロボットと、被塗布体保持部とを備えた粘性材料塗布装置であって、前記粘性材料塗布装置は、被塗布体上に塗布動作を行ったノズルが前記被塗布体から遠ざかる方向へ移動した後に再度塗布動作を行うよう制御する制御装置を設けていることを特徴とする粘性材料塗布装置に関する。 Still another aspect according to the present invention is a viscous material application device that similarly includes an application head, a robot, and an object holding unit, and the viscous material application device performs an application operation on the object to be applied. The present invention relates to a viscous material coating apparatus, characterized in that a control device is provided for controlling to perform a coating operation again after the performed nozzle moves in a direction away from the coated body.
本発明にかかる粘性材料塗布方法、粘性材料塗布装置を実施することにより、塗布幅に対して十分な塗布高さを確保した粘性材料の塗布が可能となり、例えばリフロー前の仮付け状態にある回路基板上に装着された実装部品のずれ、脱落を回避することがより確実となり、不良基板発生の回避と、回路基板の品質安定化を図る効果を得ることができる。とくに粒状半田などを介して回路基板との間に隙間を生じているような部品の接着を確実に実施することが可能となる。 By implementing the viscous material application method and the viscous material application apparatus according to the present invention, it becomes possible to apply a viscous material with a sufficient application height with respect to the application width, for example, a circuit in a temporary state before reflowing. It is more reliable to avoid the displacement and dropout of the mounted components mounted on the board, and it is possible to obtain the effects of avoiding the generation of a defective board and stabilizing the quality of the circuit board. In particular, it is possible to reliably carry out the bonding of components that have a gap with the circuit board via granular solder or the like.
本発明にかかる粘性材料塗布方法の実施の形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、ノズルを使用して回路基板上に接着剤を塗布する例を示しているが、一般に非塗布体上に粘性材料を塗布する場合において広く適用することが可能である。図1において、左側の(a)は、ノズル3による通常の塗布動作によって回路基板20上に塗布された接着剤2aの塗布状態を模式的に示している。吐出量v=0.0002ccほどとした場合、典型的には塗布幅w1=0.9mmに対して塗布高さh1=0.6mmほどが得られる。接着剤2の粘度、回路基板20の濡れ性などによってばらつきが生ずるのは理解されよう。
An embodiment of a viscous material coating method according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example in which an adhesive is applied onto a circuit board using a nozzle is shown, but in general, the present invention can be widely applied when a viscous material is applied onto a non-applied body. In FIG. 1, (a) on the left schematically shows the application state of the adhesive 2 a applied on the
これに対し、本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法では、一旦(a)に示すように回路基板20上に塗布された接着剤2aの上に、図1中央の(b)に示すように再度ノズル3から接着剤を吐出させ、あらたな接着剤2bを積み上げる2回の接着剤塗布を行うものとしている。本願発明者らが行った実験によれば、この2回塗布を行った際の接着剤2の合計吐出量と同量の接着剤2cを1度に塗布したとしても、図1の右側にある(c)に示すように、塗布幅w3が広がるだけで十分な塗布高さh3を稼ぐことができない。例えば上述した例で2回の合計吐出量v=0.0007ccを1回の吐出により塗布した場合(cに示す場合)、塗布幅w3=1.4mm、塗布高さh3=0.7mmほどとなる。これに対して本実施の形態にかかる2回塗布による吐出量v=0.0007ccとした場合(bに示す場合)、塗布幅w2=0.95mmに対して塗布高さh2=1.4mmほどを確保することができる。これを縦横比r(塗布高さ/塗布幅)でみると、1回塗布(図1(c)の場合)のr1=0.5に対して2回塗布(図1(b))の場合はr2=1.47となり、両者の間には顕著な差が見られる。
On the other hand, in the viscous material application method according to the present embodiment, as shown in (b) in the center of FIG. 1, the adhesive 2a applied on the
加えて、発明者らが行った実験によれば、2回塗布の合計吐出量を同量とした場合、1回目の吐出量v1を少な目にし、2回目の吐出量v2を多目にする方が、この逆となる1回目の吐出量v1を多目にし、2回目の吐出量v2を少な目にするよりも塗布高さhが稼げることが分かった。これは、1回目の塗布の際には平面状の回路基板20にノズル3が近接して接着剤塗布をすることから、塗布された接着剤2が平面上に広がり易い傾向にあるのに対し、2回目の塗布の際には凸状に尖った1回目の接着剤2aの上にノズル3が接近して接着剤塗布を行うため、接着剤が幅方向に広がることなく1回目の接着剤2aの上に2回目の接着剤2bがそのまま留まる傾向にあるからであると考えられる。
In addition, according to an experiment conducted by the inventors, when the total discharge amount of the second application is the same amount, the first discharge amount v1 is reduced and the second discharge amount v2 is increased. However, it was found that the coating height h can be obtained more than when the first discharge amount v1 which is the opposite is large and the second discharge amount v2 is small. This is because the applied adhesive 2 tends to spread on a flat surface because the
次に、図2は、本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法を実施する際のノズル3の回路基板20の表面からの好ましい高さである非接触高さ(以下、「ノズル高さ」という。)Hを示している。図2の左側に示す(a)は、1回目の接着剤塗布を行う場合のノズル高さH1を示している。接着剤塗布を行う場合、従来技術で示したようにまずノズル3の先端3eから適量の接着剤2を吐出させ、その後、ノズル3が回路基板20に向けて下降し、ノズル3の先端3eから突出した接着剤2の突出側の一部を回路基板20に当接させることにより塗布を行う。塗布をした後、ノズル3が上昇して吐出された接着剤2が先端3eから分離し、接着剤2aのみが回路基板20上に残る。典型的な1回目の接着剤塗布におけるノズル高さH1は0.2mmほどである。
Next, FIG. 2 shows a non-contact height (hereinafter referred to as “nozzle height”) which is a preferred height from the surface of the
図2(b)は、2回目の接着剤塗布を行う場合のノズル高さH2を示している。本願発明者らが行った実験により、この時の高さH2は、1回目に塗布された接着剤2aの塗布高さh1とほぼ同じ高さ(H2≒h1)とすることが好ましいことが分かった。先の例でいえば、典型的にはH2=0.7mmほどとすることが好ましい。H2をこれよりも低くした場合(H2<h1とした場合)、図2(c)に示すように1回目の塗布接着剤2aをつぶして全体の塗布高さhを稼ぐことができず、又、H2をこれよりも高くした場合(h1<H2)、図2(d)に示すように1回目の塗布接着剤2aとの接合が不十分となってノズル3の側に接着剤2bが付着したまま持ち帰られたり、あるいは図2(e)に示すように2回目の塗布接着剤2bが倒れたりすることで、やはり全体の塗布高さhを稼ぐことができなくなる。
FIG. 2B shows the nozzle height H2 when the second adhesive application is performed. According to experiments conducted by the present inventors, it is found that the height H2 at this time is preferably substantially the same as the application height h1 of the adhesive 2a applied for the first time (H2≈h1). It was. In the above example, it is typically preferable that H2 = 0.7 mm. When H2 is lower than this (when H2 <h1), as shown in FIG. 2 (c), the first application adhesive 2a cannot be crushed to increase the overall application height h. When H2 is higher than this (h1 <H2), as shown in FIG. 2 (d), the bonding with the first coating adhesive 2a becomes insufficient and the adhesive 2b adheres to the
さらに、本願発明者らが行った実験結果によれば、1回目のみで粘性材料塗布を行うノズル3の吐出口径よりも複数回例えば2回に分けて粘性材料塗布を行うノズル3の吐出口径を小さくすることで、塗布高さhを高める効果があることが分かった。より具体的には、吐出口径0.3mmのノズルaと吐出口径0.7mmのノズルbとを使用して実験を行った結果、ノズルaを2回に分けて塗布した場合、上述した塗布幅w2=0.95mm、塗布高さh2=1.4mmほどを確保できるものの、通常1回のみで塗布する場合の吐出口径を有するノズルbを2回に分けて塗布した場合、塗布幅w2=1.3mm、塗布高さh2=0.9mmとなり、狙いとする塗布形状を達成するのが困難であった。
Furthermore, according to the experimental results conducted by the inventors of the present application, the discharge port diameter of the
本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法の他の態様として、1回目と2回目に塗布する接着剤2を、それぞれ同質の接着剤2であってもその粘度を変化させて塗布することが考えられる。すなわち、塗布幅wが広がり易い傾向にある1回目に塗布する接着剤2aには粘度が相対的に高いものを使用し、2回目に塗布する接着剤2bには通常用いられるほどの粘度のものを使用する。これによって1回目に塗布された接着剤2aの塗布幅w1の広がりを抑制し、塗布量(吐出量)v1を低減することができ、また、2回目に塗布される接着剤2bがその上に載せられても、1回目に塗布された接着剤2aの高い粘度による腰の強さで全体の塗布高さh2を稼ぐことができる。なお、各種条件によっても異なるが、一般に用いられる接着剤の典型的な粘度は60Pasほどである。 As another aspect of the method of applying the viscous material according to the present embodiment, it is considered that the adhesive 2 to be applied for the first time and the second time is applied by changing the viscosity even if the adhesive 2 is the same quality. It is done. That is, the adhesive 2a to be applied for the first time, which tends to have a wide application width w, has a relatively high viscosity, and the adhesive 2b to be applied for the second time has a viscosity that is normally used. Is used. As a result, the spread of the application width w1 of the adhesive 2a applied for the first time can be suppressed, the application amount (discharge amount) v1 can be reduced, and the adhesive 2b applied for the second time can be formed thereon. Even if it is placed, the overall application height h2 can be earned with the strength of the waist due to the high viscosity of the adhesive 2a applied the first time. In addition, although it changes also with various conditions, the typical viscosity of the adhesive agent generally used is about 60 Pas.
図7で示したように、塗布ヘッド51には通常複数のシリンジ(粘性材料収納部62)が取り付けられている。その内の少なくとも1つのシリンジに粘度の高い接着剤2を充填し、2回塗布の際には1回目の接着剤塗布を当該シリンジにより行う。2回目の塗布の際には通常の粘度の接着剤2が充填された他のシリンジから行うことで、上述した異なる粘度の接着剤2の塗布を実施することができる。高い粘度とはいえ、接着剤としての性質は通常のものと同様であり、1回塗布のみの通常の接着剤塗布を行う際には他のシリンジ9と同様にして使用することが可能である。
As shown in FIG. 7, a plurality of syringes (viscous material storage portions 62) are usually attached to the
本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法のさらに他の態様として、より高い塗布高さhを稼ぐため、2回塗布がされた接着剤2aの上にさらに3回目、4回目‥と複数回の接着剤塗布を行うことができる。このような多数回塗布は、より高い塗布高さhを得るために有利とはなるが、これによる塗布高さhには、接着剤2の塗布量、粘度などに応じて自ずから限度がある。すなわち、ある程度以上塗布高さhが高くなると、接着剤2の層がつぶれ、あるいは倒れることで逆に塗装高さhを減ずることになる。本願発明者らが行った実験によれば、少なくとも3段階塗布くらいまでは確実に塗布高さhを高める効果が得られることがわかった。 As still another aspect of the method of applying the viscous material according to the present embodiment, in order to obtain a higher application height h, a plurality of times such as the third, fourth,... Adhesive application can be performed. Such multiple application is advantageous in order to obtain a higher application height h, but the application height h is naturally limited depending on the application amount, viscosity, and the like of the adhesive 2. That is, when the coating height h is increased to some extent, the coating height h is reduced by conversely collapse or collapse of the adhesive 2 layer. According to experiments conducted by the inventors of the present application, it has been found that an effect of reliably increasing the coating height h can be obtained up to at least about three stages of coating.
次に、上述した本発明にかかる粘性材料塗布方法を実施する際に使用可能な粘性材料塗布装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図9を参照して従来技術の項で説明したように、接着剤塗布に使用されるノズル3を保持する接着材料塗布部材4には、ノズル3の軸と略平行に、ノズル3に隣接してノズルストッパ19が設けられている。この詳細を図3に示している。図において、1回目の塗布を行うノズル3aに隣接して設けられたノズルストッパ19aは、対向する回路基板20に対してノズルストッパ19aの方がノズル高さ(非接触高さ)H1分だけ突出するよう構成されている。1回目の接着剤塗布の際にはノズルストッパ19aが回路基板20の表面に当接し、これによってノズル3の先端が最適なノズル高さH1となる。ノズルストッパ19aが当接した後に更なる下方への押し付け力が作用した場合は、接着材料塗布部材4の上部に設けられているスプリング21(図9参照)がその押し付け力を吸収する。
Next, an embodiment of a viscous material coating apparatus that can be used when the above-described viscous material coating method according to the present invention is performed will be described with reference to the drawings. As described in the section of the prior art with reference to FIG. 9, the adhesive
これに対して図3の各カッコ内に示すように、2回目の接着剤塗布を行うノズル3bとこれに対応するノズルストッパ19bの突出量の差は、2回目塗布の際に適切なノズル高さH2となるよう形成されている。上述したように、このときのノズル高さH2は、1回目の塗布高さh1に等しくすることが好ましい。塗布ヘッド51に設けられた複数の塗布機構部1の内、少なくとも1つは図3に示すノズル3aとノズルストッパ19aの関係にあり、少なくとも他の1つは同じくノズル3bとノズルストッパ19bの関係となるよう形成されている。これら2つのノズル3a(3b)とノズルストッパ19a(19b)の組合せを使用することで、1回目、2回目のそれぞれの塗布動作において最適なノズル高さH1、H2を得ることができる。多数回塗布を行う際には、同様にして3回目、4回目の最適な非接触高さ分だけノズル3よりも突出したノズルストッパ19を設けるよう構成すればよい。
On the other hand, as shown in each parenthesis in FIG. 3, the difference in the protruding amount of the
図4(a)、(b)は、本実施の形態にかかる粘性材料塗布装置の他の態様を示している。両図は相互に90°異なる角度から見たノズル3部分の側面図である。上述のようにそれぞれ最適高さのノズルストッパ19a、19b‥を接着材料塗布部材4に設けた場合、それぞれのノズル3a、3b‥が1回目、2回目‥の塗布の各専用となり、ノズル3の汎用性が失われる。図4(a)、(b)に示す例では、この問題を解消するためにノズルストッパ19を選択して使用可能とするノズルストッパ選択機構を備えている。すなわち、両図において、接着材料塗布部材4にはストッパ取付部71が設けられ、複数の長さのノズルストッパ19a〜19cを配したストッパアセンブリ70が回動可能に取り付けられている。ストッパアセンブリ70の回転軸72にはストッパアセンブリ70を回転させることによってノズルストッパ19a〜19cの選択を可能にする突状部73が設けられている。
4A and 4B show another aspect of the viscous material applying apparatus according to the present embodiment. Both figures are side views of the
突状部73には粘性材料塗布装置本体側から延びるストッパ切換シャフト(図示せず)が嵌まり、回転軸72を回転させることができる。多数回塗布の回数に応じてこの回転軸を回転させる、ストッパアセンブリ70の中から最適な突出量を備えたノズルストッパ19を選択して所定位置に配置することができる。選択されたノズルストッパ19が定位置で固定されるよう、ストッパ取付部71には簡単な位置決め機構74を設けている。図4(b)ではストッパアセンブリ70が3つの異なるノズルストッパ19a〜19cを備えているが、この数は単なる例示である。
A stopper switching shaft (not shown) extending from the viscous material applicator main body side is fitted into the projecting
なお、以上の説明ではノズルストッパ19を用いたノズル高さHの制御を前提として説明しているが、ノズル高さHの制御には、この他にもリニアスケールやセンサなどを使用してノズル3の絶対高さを制御装置54(図6参照)により制御する方法もある。これは機械立ち上げ時にノズル3の高さのキャリブレーションを行い、その後はリニアスケール、センサを利用して上下方向の移動量を把握することにより、回路基板20には関係なくノズル3の高さを制御するものである。
The above description is based on the premise that the nozzle height H is controlled using the
次に、本発明にかかる第2の実施の形態の粘性材料塗布方法について説明する。第1の実施の形態にかかる方法では、回路基板20に向けてノズル3を好ましい非接触高さまで下降させ、1回目の接着剤塗布を完了した後に一旦ノズル3を引上げて再度ノズル3を好ましい非接触高さまで下降することにより2回目の接着剤塗布を行っている。これに対して本実施の形態では、回路基板20に対してノズル3が基本的に1回のみ接近することとし、ノズル3を回路基板20から離れる方向に移動する間に複数回の接着剤塗布を行う分割吐出をノズル3が行うものとしている。
Next, a viscous material application method according to a second embodiment of the present invention will be described. In the method according to the first embodiment, the
すなわち、図5(a)において、非接触高さH1までノズル3が下降し、1回目の塗布を行って所定量の接着剤2aが塗布される。次に、図5(b)において、図5(a)の状態からノズル3が矢印13に示すように2回目塗布の最適な非接触高さH2まで引き上げられる。この際、一旦ノズル3の先端から接着剤2aが分断しない程度の高さまで引き上げられた後に高さH2まで下降させてもよい。ノズル3の上昇により、図示するように塗布された接着剤2aのほとんどが回路基板20側に残り、接着剤2aの上部がくびれた状態となる。その後、図5(c)に示すように、ノズル3から2回目の接着剤吐出を行い、1回目の接着剤2aの上に2回目の接着剤2bの塗布を行う。図示の接着剤塗布機構1の例では、スクリュ11を回転させることによって所定量の接着剤を吐出させる。
That is, in FIG. 5A, the
本願発明者らが行った実験によれば、この方法により、第1の実施の形態における2回塗布に匹敵するほどの塗布高さhが得られ、従来技術における1回のみでの同量塗布する場合と比較して塗布高さにおいて優位さが認められた。これは、従来技術では1回目の塗布に適切な低い非接触高さのままで多量塗布することで塗布幅wが広がる傾向にあるのに対し、本実施の形態ではノズル3を一旦引き上げることによって回路基板20上での塗布幅wの広がりが回避されることよるものと考えられる。
According to experiments conducted by the inventors of the present application, this method can provide a coating height h comparable to the two-time coating in the first embodiment, and the same amount of coating can be performed only once in the prior art. An advantage in the coating height was recognized as compared with the case of doing. In the conventional technique, the coating width w tends to be widened by applying a large amount with a low non-contact height suitable for the first application, whereas in the present embodiment, the
本実施の形態にかかる粘性材料塗布方法を実施するための粘性材料塗布装置では、ノズル3の高さ制御と、接着剤2の分割吐出制御とを可能とする制御装置が必要となる。まずノズル3の高さ制御に関しては、リニアスケールやセンサなどを用いたノズル3の絶対高さを制御することが容易な解決策となる。
In the viscous material coating apparatus for carrying out the viscous material coating method according to the present embodiment, a control device that enables the height control of the
但し、図3に示すようなノズルストッパ19を用いたノズル高さの制御も可能である。この場合、ノズルストッパ19は、1回目のノズル高さH1に調節された突出量のものを使用し、ノズルストッパ19が回路基板20に当接した状態で1回目の接着剤塗布を行う。2回目のノズル高さ制御にはノズルストッパ19が使用できないため工夫を要する。ノズルストッパ19が回路基板20に当接した以降の動きがスプリング21(図9参照)によって吸収されているため、ノズル3の移動量とスプラインシャフト23の移動量とが必ずしも整合しておらず、接着材料塗布部材4を保持するスプラインシャフト23(図9参照)の上方移動量を検知するだけでは不十分となるからである。この対応としては、接着材料塗布部材4とスプラインシャフト23の相対移動を一時的に阻止するロック機構(図示せず)を新たに設けてロック状態でスプラインシャフト23の移動量を制御する方法が考えられる。
However, nozzle height control using a
また、接着剤2の吐出に関して、現用の制御装置54では上述したような分割吐出を可能とする制御は考慮されておらず、このため、プログラムの変更による対応が必要となる。但し、これはソフト面での対応のみで十分であり、ハード面での改造は不要であることから、この対応は比較的容易である。
In addition, regarding the discharge of the adhesive 2, the
本発明にかかる粘性材料塗布方法、及び粘性材料塗布装置は、所定量の粘性材料を基板などの平面上に塗布する産業分野、より具体的には、部品を実装するに際して回路基板上に接着剤、クリーム半田、銀ペーストなどを塗布する部品実装の産業分野において広く利用することができる。 The viscous material coating method and the viscous material coating apparatus according to the present invention are applied to an industrial field in which a predetermined amount of a viscous material is coated on a flat surface such as a substrate, more specifically, an adhesive on a circuit board when a component is mounted. It can be widely used in the component mounting industrial field where cream solder, silver paste or the like is applied.
1.塗布機構部、 2.接着剤、 3.ノズル、 4.接着剤塗布部材、 8.接着剤供給装置、 9.シリンジ、 10.部品、 11.スクリュ部、 15.粒状半田、
19.ノズルストッパ、 20.回路基板、 50.接着剤塗布装置、 51.塗布ヘッド、 54.制御装置、 60.認識装置、 70.ストッパアセンブリ、 71.ストッパ取付部。
1. 1. coating mechanism, 2. adhesive, Nozzle, 4. 7. Adhesive application member, 8. Adhesive supply device Syringe, 10. Parts, 11. 15. Screw part, Granular solder,
19. Nozzle stopper, 20. Circuit board, 50. Adhesive application device, 51. Coating head, 54. Control device, 60. Recognition device, 70. Stopper assembly, 71. Stopper mounting part.
Claims (13)
塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、被塗布体上に塗布された粘性材料の上に、さらに重ねて粘性材料を塗布することを特徴とする粘性材料塗布方法。 In the viscous material application method in which the viscous material is discharged from the nozzle and applied onto the substrate,
In order to obtain the desired application height of the applied viscous material, the viscous material is applied on the viscous material applied on the object to be coated, and the viscous material is further applied.
塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、粘性材料を塗布した後のノズルを被塗布体から離れる方向へ所定量移動し、移動後の位置で再度ノズルから粘性材料を吐出することを特徴とする粘性材料塗布方法。 In the viscous material application method in which the viscous material is discharged from the nozzle and applied onto the substrate,
In order to obtain the desired application height of the applied viscous material, the nozzle after applying the viscous material is moved by a predetermined amount in the direction away from the object to be applied, and the viscous material is discharged from the nozzle again at the position after the movement. A method for applying a viscous material.
塗布された粘性材料の所望塗布高さを得るため、粘性材料を塗布した後のノズルを被塗布体から離れる方向へ移動させ、前記移動の間に連続的または断続的に粘性材料を吐出することを特徴とする粘性材料塗布方法。 In the viscous material application method in which the viscous material is discharged from the nozzle and applied onto the substrate,
In order to obtain the desired application height of the applied viscous material, the nozzle after applying the viscous material is moved away from the object to be applied, and the viscous material is discharged continuously or intermittently during the movement. A method for applying a viscous material.
前記塗布ヘッドを搬送するロボットと、
被塗布体を搬入して保持する被塗布体保持部とを備え、
前記粘性材料収納部に収納された粘性材料を前記吐出手段を用いて前記ノズルから吐出し、前記被塗布体保持部に保持された被塗布体上に前記粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置において、
前記ノズルよりも被塗布体に対向する方向に長く突出し、粘性材料塗布時に前記被塗布体に当接してノズルと被塗布体との間に所望非接触高さの隙間を形成するノズルストッパが各ノズルに隣接してさらに設けられ、
被塗布体上に塗布された粘性材料の上にさらに重ねて粘性材料を塗布するため、少なくとも1つの前記塗布機構部に設けられたノズルに隣接する前記ノズルストッパが1回目の塗布時の所望非接触高さ分だけ対応するノズルよりも長く突出し、少なくとも1つの他の前記塗布機構部に設けられたノズルに隣接する前記ノズルストッパが2回目以降の塗布時の所望非接触高さ分だけ対応するノズルよりも長く突出していることを特徴とする粘性材料塗布装置。 An application head provided with a plurality of application mechanisms comprising a combination of a nozzle that discharges the viscous material, an elevating unit that raises and lowers the nozzle, a viscous material storage that stores the viscous material, and a discharge unit that discharges the viscous material from the nozzle;
A robot that conveys the coating head;
An application body holding unit that carries and holds the application body;
In the viscous material applicator for discharging the viscous material stored in the viscous material storage unit from the nozzle using the discharge means, and applying the viscous material onto the target object held by the target object holding part. ,
Each nozzle stopper protrudes longer than the nozzle in a direction facing the object to be coated, and abuts against the object when the viscous material is applied to form a gap with a desired non-contact height between the nozzle and the object to be coated. Further provided adjacent to the nozzle,
In order to apply the viscous material further on the viscous material applied on the object to be applied, the nozzle stopper adjacent to the nozzle provided in at least one of the application mechanisms is not desired at the first application. The nozzle stopper that protrudes longer than the corresponding nozzle by the contact height and is adjacent to the nozzle provided in at least one other coating mechanism corresponds to the desired non-contact height at the second and subsequent coatings. A viscous material applicator characterized by projecting longer than a nozzle.
前記塗布ヘッドを搬送するロボットと、
被塗布体を搬入して保持する被塗布体保持部とを備え、
前記粘性材料収納部に収納された粘性材料を前記吐出手段を用いて前記ノズルから吐出し、前記被塗布体保持部に保持された被塗布体上に前記粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置において、
被塗布体上に塗布動作を行ったノズルが前記被塗布体から遠ざかる方向へ移動した後に再度塗布動作を行うよう制御する制御装置を設けていることを特徴とする粘性材料塗布装置。 An application head provided with at least one application mechanism comprising a combination of a nozzle that discharges the viscous material, an elevating unit that raises and lowers the nozzle, a viscous material storage that stores the viscous material, and an ejection unit that discharges the viscous material from the nozzle; ,
A robot that conveys the coating head;
An application body holding unit that carries and holds the application body;
In the viscous material applicator for discharging the viscous material stored in the viscous material storage portion from the nozzle using the discharge means, and applying the viscous material on the target object held by the target object holder. ,
A viscous material coating apparatus, comprising: a control device that controls to perform the coating operation again after the nozzle that performed the coating operation on the coated body moves in a direction away from the coated body.
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